JPH11238653A - 電気二重層コンデンサ - Google Patents
電気二重層コンデンサInfo
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- JPH11238653A JPH11238653A JP10041634A JP4163498A JPH11238653A JP H11238653 A JPH11238653 A JP H11238653A JP 10041634 A JP10041634 A JP 10041634A JP 4163498 A JP4163498 A JP 4163498A JP H11238653 A JPH11238653 A JP H11238653A
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- double layer
- cation
- layer capacitor
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
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- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 非水系電解液の電気伝導度と耐電圧を同時に
向上させるとともに、封口体の封止性能の低下を防ぐこ
とができる電気二重層コンデンサを提供することを目的
とする。 【解決手段】 分極性電極と、この分極性電極に含浸さ
れる非水系電解液を、スルホラン、３−メチルスルホラ
ンまたは２，４−ジメチルスルホランの１種もしくは２
種以上の混合溶媒にカチオン成分として（化１）または
（化２）で示される化合物と、アニオン成分としてＢＦ
4 -、ＰＦ6 -、ＣｌＯ4 -、ＣＦ3ＳＯ3 -、Ｎ（ＣＦ3Ｓ
Ｏ2）2 -のいずれか１種もしくは２種以上の混合からな
る塩を電解質として溶解し、カチオン成分とアニオン成
分の比がカチオン／アニオン＝０．８〜１．２とした構
成とする。 【化１】 【化２】
向上させるとともに、封口体の封止性能の低下を防ぐこ
とができる電気二重層コンデンサを提供することを目的
とする。 【解決手段】 分極性電極と、この分極性電極に含浸さ
れる非水系電解液を、スルホラン、３−メチルスルホラ
ンまたは２，４−ジメチルスルホランの１種もしくは２
種以上の混合溶媒にカチオン成分として（化１）または
（化２）で示される化合物と、アニオン成分としてＢＦ
4 -、ＰＦ6 -、ＣｌＯ4 -、ＣＦ3ＳＯ3 -、Ｎ（ＣＦ3Ｓ
Ｏ2）2 -のいずれか１種もしくは２種以上の混合からな
る塩を電解質として溶解し、カチオン成分とアニオン成
分の比がカチオン／アニオン＝０．８〜１．２とした構
成とする。 【化１】 【化２】
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は各種電子機器に利用
される電気二重層コンデンサに関するものである。
される電気二重層コンデンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般にこの種の電気二重層コンデンサ
は、一対の分極性電極をその間にセパレータを介在させ
て対向させることによりコンデンサ素子を構成し、そし
てこのコンデンサ素子に電解液を含浸させることにより
構成されている。そして前記分極性電極はアルミニウム
箔や銅箔に電極スラリーを所定厚みに塗布したものであ
って、電極スラリーは活性炭、グラファイトもしくはポ
リアセン系有機半導体とカーボンブラック、アセチレン
ブラックもしくはケッチェンブラックを混合したものに
バインダーとしてＰＴＦＥやＣＭＣなどを加え、純水や
アルコールで湿潤させたものである。
は、一対の分極性電極をその間にセパレータを介在させ
て対向させることによりコンデンサ素子を構成し、そし
てこのコンデンサ素子に電解液を含浸させることにより
構成されている。そして前記分極性電極はアルミニウム
箔や銅箔に電極スラリーを所定厚みに塗布したものであ
って、電極スラリーは活性炭、グラファイトもしくはポ
リアセン系有機半導体とカーボンブラック、アセチレン
ブラックもしくはケッチェンブラックを混合したものに
バインダーとしてＰＴＦＥやＣＭＣなどを加え、純水や
アルコールで湿潤させたものである。
【０００３】また、電解液の溶媒としては、プロピレン
カーボネート、γ−ブチロラクトン、エチレンカーボネ
ート、スルホラン、アセトニトリル、ジメチルカーボネ
ート、ジエチルカーボネートまたはメチルエチルカーボ
ネートの１種類もしくは２種類以上の混合物が用いられ
ている。また、電解質カチオンとしては、第四級アンモ
ニウムもしくは第四級ホスホニウムが使用され、一方、
電解質アニオンとしては、ＢＦ4 -、ＰＦ6 -、ＣｌＯ4 -、
ＣＦ3ＳＯ3 -、またはＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2 -が用いられて
いる。
カーボネート、γ−ブチロラクトン、エチレンカーボネ
ート、スルホラン、アセトニトリル、ジメチルカーボネ
ート、ジエチルカーボネートまたはメチルエチルカーボ
ネートの１種類もしくは２種類以上の混合物が用いられ
ている。また、電解質カチオンとしては、第四級アンモ
ニウムもしくは第四級ホスホニウムが使用され、一方、
電解質アニオンとしては、ＢＦ4 -、ＰＦ6 -、ＣｌＯ4 -、
ＣＦ3ＳＯ3 -、またはＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2 -が用いられて
いる。
【０００４】また、電解液の溶媒にスルホランまたはそ
の誘導体を用いると耐電圧の高い電気二重層コンデンサ
が得られることが知られている（特開昭６２−２３７７
１５号公報参照）。そしてまた、電解質にＮ，Ｎ，Ｎ′
−置換アミジン基を有する化合物の第四級塩を用いるこ
とにより封口体の封口性能を低下させる水酸化物イオン
の生成を抑制できることが知られており、さらには電解
質に第三級アンモニウム塩を用いることにより封口体の
封口性能の低下を抑制できることも知られている（特開
平７−３２６５４６号公報参照）。
の誘導体を用いると耐電圧の高い電気二重層コンデンサ
が得られることが知られている（特開昭６２−２３７７
１５号公報参照）。そしてまた、電解質にＮ，Ｎ，Ｎ′
−置換アミジン基を有する化合物の第四級塩を用いるこ
とにより封口体の封口性能を低下させる水酸化物イオン
の生成を抑制できることが知られており、さらには電解
質に第三級アンモニウム塩を用いることにより封口体の
封口性能の低下を抑制できることも知られている（特開
平７−３２６５４６号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の電気二重層コンデンサでは、非水系電解液の電解質と
して第四級アンモニウム塩もしくは第四級ホスホニウム
塩が使用されているため、この非水系の電解液を用いて
電気二重層コンデンサを作製した場合、６０℃での耐圧
はほぼ２．３Ｖ〜２．５Ｖであり、この場合、これ以上
の電圧を印加すると容量、内部抵抗や外観寸法の変化が
大きくなるという問題点を有していた。
の電気二重層コンデンサでは、非水系電解液の電解質と
して第四級アンモニウム塩もしくは第四級ホスホニウム
塩が使用されているため、この非水系の電解液を用いて
電気二重層コンデンサを作製した場合、６０℃での耐圧
はほぼ２．３Ｖ〜２．５Ｖであり、この場合、これ以上
の電圧を印加すると容量、内部抵抗や外観寸法の変化が
大きくなるという問題点を有していた。
【０００６】また、特開昭６２−２３７７１５号公報に
記載された電解液は従来の電解液に比べて電気伝導度が
低いため、電気二重層コンデンサの内部抵抗が上昇し、
大電流用電気二重層コンデンサには使用できないという
問題点を有するとともに、電解質カチオンとして第四級
アンモニウムもしくは第四級ホスホニウムを使用してい
るため、陰極側分極性電極の表面もしくは陰極側分極性
電極に接続された引き出しリードの表面で発生する強ア
ルカリ成分によって封口体の封止性能が低下し、電解液
が電気二重層コンデンサ外に漏出するという問題点を有
していた。
記載された電解液は従来の電解液に比べて電気伝導度が
低いため、電気二重層コンデンサの内部抵抗が上昇し、
大電流用電気二重層コンデンサには使用できないという
問題点を有するとともに、電解質カチオンとして第四級
アンモニウムもしくは第四級ホスホニウムを使用してい
るため、陰極側分極性電極の表面もしくは陰極側分極性
電極に接続された引き出しリードの表面で発生する強ア
ルカリ成分によって封口体の封止性能が低下し、電解液
が電気二重層コンデンサ外に漏出するという問題点を有
していた。
【０００７】また、Ｎ，Ｎ，Ｎ′−置換アミジン基を有
する化合物の第四級塩を電気二重層コンデンサ用電解液
の電解質として使用した場合、電解質カチオン自体が分
極性電極の表面で電気化学反応を起こすものもあり、こ
れにより電気二重層コンデンサの内部抵抗変化や容量変
化が大きくなるなどの問題点を有していた。
する化合物の第四級塩を電気二重層コンデンサ用電解液
の電解質として使用した場合、電解質カチオン自体が分
極性電極の表面で電気化学反応を起こすものもあり、こ
れにより電気二重層コンデンサの内部抵抗変化や容量変
化が大きくなるなどの問題点を有していた。
【０００８】さらに、特開平７−３２６５４６号公報に
記載された第三級アンモニウム塩もしくは第三級ホスホ
ニウム塩を電気二重層コンデンサ用電解液の電解質とし
て使用した場合には、この電気二重層コンデンサは、第
四級アンモニウム塩もしくは第四級ホスホニウム塩を電
解質として使用した従来の電気二重層コンデンサに比べ
て著しく耐熱性、耐電圧が劣るという問題点を有してい
た。
記載された第三級アンモニウム塩もしくは第三級ホスホ
ニウム塩を電気二重層コンデンサ用電解液の電解質とし
て使用した場合には、この電気二重層コンデンサは、第
四級アンモニウム塩もしくは第四級ホスホニウム塩を電
解質として使用した従来の電気二重層コンデンサに比べ
て著しく耐熱性、耐電圧が劣るという問題点を有してい
た。
【０００９】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、電気二重層コンデンサ用非水系電解液の電気伝導度
を向上させることができるとともに、耐電圧を向上させ
ることができ、またさらに陰極側分極性電極の表面もし
くは陰極側分極性電極に接続された引き出しリードの表
面で発生する強アルカリ成分を消失させることができる
ため、内部抵抗が小さく、かつ耐電圧が高く、さらに
は、封口体の封止性能の低下を防ぐことができる電気二
重層コンデンサを提供することを目的とするものであ
る。
で、電気二重層コンデンサ用非水系電解液の電気伝導度
を向上させることができるとともに、耐電圧を向上させ
ることができ、またさらに陰極側分極性電極の表面もし
くは陰極側分極性電極に接続された引き出しリードの表
面で発生する強アルカリ成分を消失させることができる
ため、内部抵抗が小さく、かつ耐電圧が高く、さらに
は、封口体の封止性能の低下を防ぐことができる電気二
重層コンデンサを提供することを目的とするものであ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の電気二重層コンデンサは、分極性電極と、こ
の分極性電極に含浸される非水系電解液とを有し、前記
非水系電解液を、スルホラン、３−メチルスルホランま
たは２，４−ジメチルスルホランの１種もしくは２種以
上の混合溶媒にカチオン成分として（化６）または（化
７）で示される化合物、アニオン成分としてＢＦ4 -、Ｐ
Ｆ6 -、ＣｌＯ4 -、ＣＦ3ＳＯ3 -、Ｎ（ＣＦ3ＳＯ2）2 -の
いずれか１種もしくは２種以上の混合からなる塩を電解
質として溶解したもので、前記カチオン成分とアニオン
成分の比がカチオン／アニオン＝０．８〜１．２である
電解液を用いた構成としたものであり、この構成によれ
ば、非水系電解液の耐電圧を向上させることができると
ともに、陰極側分極性電極の表面もしくは陰極側分極性
電極に接続された引き出しリードの表面で発生する強ア
ルカリ成分を消失させることができ、これにより、封口
体の封止性能の低下を防ぐことができるものである。
に本発明の電気二重層コンデンサは、分極性電極と、こ
の分極性電極に含浸される非水系電解液とを有し、前記
非水系電解液を、スルホラン、３−メチルスルホランま
たは２，４−ジメチルスルホランの１種もしくは２種以
上の混合溶媒にカチオン成分として（化６）または（化
７）で示される化合物、アニオン成分としてＢＦ4 -、Ｐ
Ｆ6 -、ＣｌＯ4 -、ＣＦ3ＳＯ3 -、Ｎ（ＣＦ3ＳＯ2）2 -の
いずれか１種もしくは２種以上の混合からなる塩を電解
質として溶解したもので、前記カチオン成分とアニオン
成分の比がカチオン／アニオン＝０．８〜１．２である
電解液を用いた構成としたものであり、この構成によれ
ば、非水系電解液の耐電圧を向上させることができると
ともに、陰極側分極性電極の表面もしくは陰極側分極性
電極に接続された引き出しリードの表面で発生する強ア
ルカリ成分を消失させることができ、これにより、封口
体の封止性能の低下を防ぐことができるものである。
【００１１】
【化６】
【００１２】
【化７】
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、分極性電極と、この分極性電極に含浸される非水系
電解液とを有し、前記非水系電解液が、スルホラン、３
−メチルスルホランまたは２，４−ジメチルスルホラン
の１種もしくは２種以上の混合溶媒にカチオン成分とし
て（化６）または（化７）で示される化合物と、アニオ
ン成分としてＢＦ4 -、ＰＦ6 -、ＣｌＯ4 -、ＣＦ3Ｓ
Ｏ3 -、Ｎ（ＣＦ3ＳＯ2）2 -のいずれか１種もしくは２種
以上の混合からなる塩を電解質として溶解したもので、
前記カチオン成分とアニオン成分のモル比がカチオン／
アニオン＝０．８〜１．２である電解液を用いた構成と
したもので、この構成によれば、（化６）または（化
７）で示される電解質カチオン成分は、スルホラン、３
−メチルスルホランまたは２，４−ジメチルスルホラン
の１種もしくは２種以上の混合溶媒への溶解度が従来の
四級アンモニウム塩より高いため、この電解液は高い電
気伝導度を示し、かつ電気化学的に安定な電位領域（電
位窓）が広くなるため、この電解液を用いて作製した電
気二重層コンデンサは従来の電気二重層コンデンサと比
較して内部抵抗が低く、かつ高い耐電圧を示し、さらに
は非水系電解液の電解質カチオンが、陰極側分極性電極
の表面、もしくは陰極側分極性電極に接続された引き出
しリードの表面で発生する強アルカリ成分である水酸化
物イオンを消失させるため、強アルカリ成分による封口
体の封口性能の低下を抑制でき、これにより、アルカリ
性電解液の漏出を確実に防ぐことができるものである。
また、アニオン成分としてＢＦ4 -、ＰＦ6 -、ＣｌＯ4 -、
ＣＦ3ＳＯ3 -、Ｎ（ＣＦ3ＳＯ2）2 -のいずれか１種もし
くは２種以上の混合物を用いることにより、本発明の電
解液はさらに高い電気伝導性を示し、かつ広い温度範囲
にて安定な電解液が得られるため、安定した信頼性の電
気二重層コンデンサが得られるという作用を有する。
は、分極性電極と、この分極性電極に含浸される非水系
電解液とを有し、前記非水系電解液が、スルホラン、３
−メチルスルホランまたは２，４−ジメチルスルホラン
の１種もしくは２種以上の混合溶媒にカチオン成分とし
て（化６）または（化７）で示される化合物と、アニオ
ン成分としてＢＦ4 -、ＰＦ6 -、ＣｌＯ4 -、ＣＦ3Ｓ
Ｏ3 -、Ｎ（ＣＦ3ＳＯ2）2 -のいずれか１種もしくは２種
以上の混合からなる塩を電解質として溶解したもので、
前記カチオン成分とアニオン成分のモル比がカチオン／
アニオン＝０．８〜１．２である電解液を用いた構成と
したもので、この構成によれば、（化６）または（化
７）で示される電解質カチオン成分は、スルホラン、３
−メチルスルホランまたは２，４−ジメチルスルホラン
の１種もしくは２種以上の混合溶媒への溶解度が従来の
四級アンモニウム塩より高いため、この電解液は高い電
気伝導度を示し、かつ電気化学的に安定な電位領域（電
位窓）が広くなるため、この電解液を用いて作製した電
気二重層コンデンサは従来の電気二重層コンデンサと比
較して内部抵抗が低く、かつ高い耐電圧を示し、さらに
は非水系電解液の電解質カチオンが、陰極側分極性電極
の表面、もしくは陰極側分極性電極に接続された引き出
しリードの表面で発生する強アルカリ成分である水酸化
物イオンを消失させるため、強アルカリ成分による封口
体の封口性能の低下を抑制でき、これにより、アルカリ
性電解液の漏出を確実に防ぐことができるものである。
また、アニオン成分としてＢＦ4 -、ＰＦ6 -、ＣｌＯ4 -、
ＣＦ3ＳＯ3 -、Ｎ（ＣＦ3ＳＯ2）2 -のいずれか１種もし
くは２種以上の混合物を用いることにより、本発明の電
解液はさらに高い電気伝導性を示し、かつ広い温度範囲
にて安定な電解液が得られるため、安定した信頼性の電
気二重層コンデンサが得られるという作用を有する。
【００１４】なお、上記カチオン成分とアニオン成分の
比がカチオン／アニオン＝０．８より小さい場合には、
前記非水系電解液がアルカリ性を示し、これにより前記
電解液が酸化されやすくなるため、この電解液の耐電圧
が著しく低下するものであり、一方、上記カチオン成分
とアニオン成分の比がカチオン／アニオン＝１．２より
大きい場合には、前記非水系電解液が酸性を示し、これ
により前記電解液が還元されやすくなり、この電解液の
耐電圧が著しく低下するものである。従って上記カチオ
ン成分とアニオン成分の比はカチオン／アニオン＝０．
８〜１．２の範囲が最適である。
比がカチオン／アニオン＝０．８より小さい場合には、
前記非水系電解液がアルカリ性を示し、これにより前記
電解液が酸化されやすくなるため、この電解液の耐電圧
が著しく低下するものであり、一方、上記カチオン成分
とアニオン成分の比がカチオン／アニオン＝１．２より
大きい場合には、前記非水系電解液が酸性を示し、これ
により前記電解液が還元されやすくなり、この電解液の
耐電圧が著しく低下するものである。従って上記カチオ
ン成分とアニオン成分の比はカチオン／アニオン＝０．
８〜１．２の範囲が最適である。
【００１５】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、分極性電極に使用される炭素材料を活
性炭、グラファイト、ポリアセン系有機半導体のいずれ
か１種もしくは２種以上の混合物で構成したもので、こ
の構成によれば、分極性電極の表面積が非常に大きいた
め、大容量の電気二重層コンデンサが得られるととも
に、分極性電極と電解液の接する面積が大きいため、分
極性電極の表面で起こる電気化学反応による反応物量が
著しく多く、そのため、これらの炭素材料からなる分極
性電極を用いて作製した電気二重層コンデンサの特性変
化は電解液の電位窓の広狭の影響を受けやすいものであ
り、したがって、これら表面積の大きな炭素材料を用い
た電気二重層コンデンサでは、請求項１に記載の発明に
よる電解液での効果が特に大きく、これらの構成により
大容量でかつ耐電圧の高い電気二重層コンデンサが得ら
れるという作用を有する。
の発明において、分極性電極に使用される炭素材料を活
性炭、グラファイト、ポリアセン系有機半導体のいずれ
か１種もしくは２種以上の混合物で構成したもので、こ
の構成によれば、分極性電極の表面積が非常に大きいた
め、大容量の電気二重層コンデンサが得られるととも
に、分極性電極と電解液の接する面積が大きいため、分
極性電極の表面で起こる電気化学反応による反応物量が
著しく多く、そのため、これらの炭素材料からなる分極
性電極を用いて作製した電気二重層コンデンサの特性変
化は電解液の電位窓の広狭の影響を受けやすいものであ
り、したがって、これら表面積の大きな炭素材料を用い
た電気二重層コンデンサでは、請求項１に記載の発明に
よる電解液での効果が特に大きく、これらの構成により
大容量でかつ耐電圧の高い電気二重層コンデンサが得ら
れるという作用を有する。
【００１６】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載の発明において、非水系電解液に含まれる水分
を３０００ｐｐｍ以下としたもので、この非水系電解液
の含水率が３０００ｐｐｍを超える場合は、電解液中の
水分の電気分解により電解液の耐電圧が低下し、請求項
１または２に記載の構成で得られる耐電圧上昇の効果が
得られなくなるものであり、したがって、非水系電解液
の含水率は３０００ｐｐｍ以下が適正であり、この構成
により請求項１，２に記載の発明による作用と同様の作
用を有する。
２に記載の発明において、非水系電解液に含まれる水分
を３０００ｐｐｍ以下としたもので、この非水系電解液
の含水率が３０００ｐｐｍを超える場合は、電解液中の
水分の電気分解により電解液の耐電圧が低下し、請求項
１または２に記載の構成で得られる耐電圧上昇の効果が
得られなくなるものであり、したがって、非水系電解液
の含水率は３０００ｐｐｍ以下が適正であり、この構成
により請求項１，２に記載の発明による作用と同様の作
用を有する。
【００１７】請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の
いずれか一つに記載の発明において、カチオン成分が
（化８）で示される化合物である構成としたものであ
り、この構成によれば、（化８）で示される電解質カチ
オン成分の塩は電気化学的に安定であり、高い耐電圧を
示すとともに、極性非プロトン溶媒への溶解度が高く、
さらに（化８）で示される電解質カチオン成分の塩から
なる電解液を活性炭、グラファイトもしくはポリアセン
系有機半導体の少なくとも１種もしくは２種以上からな
る分極性電極に含浸することで得られる電気二重層コン
デンサは、従来の電気二重層と比較して高い容量が得ら
れるもので、これらの構成により耐電圧が高く、かつ低
温での安定性が高く、さらに容量の大きな電気二重層コ
ンデンサが得られるという作用を有する。
いずれか一つに記載の発明において、カチオン成分が
（化８）で示される化合物である構成としたものであ
り、この構成によれば、（化８）で示される電解質カチ
オン成分の塩は電気化学的に安定であり、高い耐電圧を
示すとともに、極性非プロトン溶媒への溶解度が高く、
さらに（化８）で示される電解質カチオン成分の塩から
なる電解液を活性炭、グラファイトもしくはポリアセン
系有機半導体の少なくとも１種もしくは２種以上からな
る分極性電極に含浸することで得られる電気二重層コン
デンサは、従来の電気二重層と比較して高い容量が得ら
れるもので、これらの構成により耐電圧が高く、かつ低
温での安定性が高く、さらに容量の大きな電気二重層コ
ンデンサが得られるという作用を有する。
【００１８】
【化８】
【００１９】請求項５に記載の発明は、請求項１〜３の
いずれか一つに記載の発明において、カチオン成分が
（化９）で示される化合物である構成としたものであ
り、この構成によれば、（化９）で示される電解質カチ
オンは電気化学的に安定であり、高い耐電圧を示すとと
もに、極性非プロトン溶媒中での移動度が高いため、こ
の電解質カチオンの塩を用いた電解液は高い電気伝導度
を示し、これらの構成により耐電圧が高く、かつ内部抵
抗が低い電気二重層コンデンサが得られるという作用を
有する。
いずれか一つに記載の発明において、カチオン成分が
（化９）で示される化合物である構成としたものであ
り、この構成によれば、（化９）で示される電解質カチ
オンは電気化学的に安定であり、高い耐電圧を示すとと
もに、極性非プロトン溶媒中での移動度が高いため、こ
の電解質カチオンの塩を用いた電解液は高い電気伝導度
を示し、これらの構成により耐電圧が高く、かつ内部抵
抗が低い電気二重層コンデンサが得られるという作用を
有する。
【００２０】
【化９】
【００２１】請求項６に記載の発明は、請求項１〜３の
いずれか一つに記載の発明において、カチオン成分が
（化１０）で示される化合物である構成としたものであ
り、この構成によれば、（化１０）で示される電解質カ
チオンは電気化学的に安定であり、高い耐電圧を示すと
ともに、高い耐熱性を示し、これらの構成により耐電圧
が高く、かつ高い耐熱性を有する電気二重層コンデンサ
が得られるという作用を有する。
いずれか一つに記載の発明において、カチオン成分が
（化１０）で示される化合物である構成としたものであ
り、この構成によれば、（化１０）で示される電解質カ
チオンは電気化学的に安定であり、高い耐電圧を示すと
ともに、高い耐熱性を示し、これらの構成により耐電圧
が高く、かつ高い耐熱性を有する電気二重層コンデンサ
が得られるという作用を有する。
【００２２】
【化１０】
【００２３】請求項７に記載の発明は、請求項４に記載
の発明において、カチオン成分が１−メチル−３−エチ
ルイミダゾリウムイオンである構成としたものであり、
この電解質カチオンの塩を極性非プロトン溶媒に溶解し
た電解液で構成したものであり、この構成によれば、１
−メチル−３−エチルイミダゾリウムの塩は室温で液体
である常温溶融塩であるため、特にプロピレンカーボネ
ート、γ−ブチロラクトンやスルホランなどの非プロト
ン性極性溶媒への溶解度が高く、高い電気伝導度を示す
とともに前記非プロトン性極性溶媒中での耐熱性、電気
化学的な安定性が高く、さらに１−メチル−３−エチル
イミダゾリウムからなる電解液を活性炭、グラファイト
もしくはポリアセン系有機半導体の少なくとも１種もし
くは２種以上からなる分極性電極に含浸することで得ら
れる電気二重層コンデンサは、従来の電気二重層コンデ
ンサと比較して高い容量が得られるもので、これらの構
成により長寿命で耐電圧が高く、低温での安定性が高
く、さらに容量の大きな電気二重層コンデンサが得られ
るという作用を有する。
の発明において、カチオン成分が１−メチル−３−エチ
ルイミダゾリウムイオンである構成としたものであり、
この電解質カチオンの塩を極性非プロトン溶媒に溶解し
た電解液で構成したものであり、この構成によれば、１
−メチル−３−エチルイミダゾリウムの塩は室温で液体
である常温溶融塩であるため、特にプロピレンカーボネ
ート、γ−ブチロラクトンやスルホランなどの非プロト
ン性極性溶媒への溶解度が高く、高い電気伝導度を示す
とともに前記非プロトン性極性溶媒中での耐熱性、電気
化学的な安定性が高く、さらに１−メチル−３−エチル
イミダゾリウムからなる電解液を活性炭、グラファイト
もしくはポリアセン系有機半導体の少なくとも１種もし
くは２種以上からなる分極性電極に含浸することで得ら
れる電気二重層コンデンサは、従来の電気二重層コンデ
ンサと比較して高い容量が得られるもので、これらの構
成により長寿命で耐電圧が高く、低温での安定性が高
く、さらに容量の大きな電気二重層コンデンサが得られ
るという作用を有する。
【００２４】以下、本発明の一実施の形態について説明
する。本発明の電気二重層コンデンサの基本は、分極性
電極と、この分極性電極に含浸される非水系電解液とを
有し、前記非水系電解液を、スルホラン、３−メチルス
ルホランまたは２，４−ジメチルスルホランの１種もし
くは２種以上の混合溶媒にカチオン成分として（化６）
または（化７）で示される化合物と、アニオン成分とし
てＢＦ4 -、ＰＦ6 -、ＣｌＯ4 -、ＣＦ3ＳＯ3 -、Ｎ（ＣＦ3
ＳＯ2）2 -のいずれか１種もしくは２種以上の混合から
なる塩を電解質として溶解したもので、前記カチオン成
分とアニオン成分のモル比がカチオン／アニオン＝０．
８〜１．２である電解液を用いたものであり、本発明の
電解液には必要により副溶媒を含有させることもでき、
この副溶媒としては、テトラヒドロフラン、ジメチルカ
ーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカー
ボネート等が挙げられる。
する。本発明の電気二重層コンデンサの基本は、分極性
電極と、この分極性電極に含浸される非水系電解液とを
有し、前記非水系電解液を、スルホラン、３−メチルス
ルホランまたは２，４−ジメチルスルホランの１種もし
くは２種以上の混合溶媒にカチオン成分として（化６）
または（化７）で示される化合物と、アニオン成分とし
てＢＦ4 -、ＰＦ6 -、ＣｌＯ4 -、ＣＦ3ＳＯ3 -、Ｎ（ＣＦ3
ＳＯ2）2 -のいずれか１種もしくは２種以上の混合から
なる塩を電解質として溶解したもので、前記カチオン成
分とアニオン成分のモル比がカチオン／アニオン＝０．
８〜１．２である電解液を用いたものであり、本発明の
電解液には必要により副溶媒を含有させることもでき、
この副溶媒としては、テトラヒドロフラン、ジメチルカ
ーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカー
ボネート等が挙げられる。
【００２５】本発明の電解液で電解質の濃度が０．１モ
ル／kg以下の場合は、電解液の電気伝導度が著しく低下
すると同時に、分極性電極表面に電気二重層を形成する
イオンの量が充分でないため、この電解液を用いた電気
二重層コンデンサは内部抵抗が高く、かつ容量を充分に
引き出すことができなくなるものである。したがって、
電解質の濃度は０．１モル／kg以上が好適であり、さら
に高い電気伝導度や広い温度範囲で電解液の安定性を得
るためには、特に０．５モル／kg以上が好ましい。
ル／kg以下の場合は、電解液の電気伝導度が著しく低下
すると同時に、分極性電極表面に電気二重層を形成する
イオンの量が充分でないため、この電解液を用いた電気
二重層コンデンサは内部抵抗が高く、かつ容量を充分に
引き出すことができなくなるものである。したがって、
電解質の濃度は０．１モル／kg以上が好適であり、さら
に高い電気伝導度や広い温度範囲で電解液の安定性を得
るためには、特に０．５モル／kg以上が好ましい。
【００２６】本発明の非水系電解液のカチオン／アニオ
ン比はカチオン／アニオン＝０．８〜１．２のものであ
る。
ン比はカチオン／アニオン＝０．８〜１．２のものであ
る。
【００２７】本発明で使用する分極性電極は活性炭、グ
ラファイト、ポリアセン系有機半導体のいずれか１種も
しくは２種以上の混合物を含有するものである。
ラファイト、ポリアセン系有機半導体のいずれか１種も
しくは２種以上の混合物を含有するものである。
【００２８】本発明の非水系電解液に含まれる水分は３
０００ｐｐｍ以下である。（表１）は本発明の実施の形
態１〜５および比較例としての従来例１〜３の電解液組
成を示したものである。なお、本発明の実施の形態１お
よび２はカチオン成分が（化８）で示される化合物を、
実施の形態３および４はカチオン成分が（化９）で示さ
れる化合物を、実施の形態５はカチオン成分が（化１
０）で示される化合物をそれぞれ用いたものである。
０００ｐｐｍ以下である。（表１）は本発明の実施の形
態１〜５および比較例としての従来例１〜３の電解液組
成を示したものである。なお、本発明の実施の形態１お
よび２はカチオン成分が（化８）で示される化合物を、
実施の形態３および４はカチオン成分が（化９）で示さ
れる化合物を、実施の形態５はカチオン成分が（化１
０）で示される化合物をそれぞれ用いたものである。
【００２９】
【表１】
【００３０】次に、本発明の実施の形態１〜３および従
来例１〜３の電解液の電気伝導度と耐電圧の関係を図１
に示す。図１から明らかなように、本発明の実施の形態
１〜３における電解液は従来例１〜３の電解液に比べ
て、電気伝導度と耐電圧の２つの特性が共に高いことが
わかる。
来例１〜３の電解液の電気伝導度と耐電圧の関係を図１
に示す。図１から明らかなように、本発明の実施の形態
１〜３における電解液は従来例１〜３の電解液に比べ
て、電気伝導度と耐電圧の２つの特性が共に高いことが
わかる。
【００３１】次に、上記本発明の実施の形態１〜５およ
び従来例１〜３の電解液を使用して捲回形の電気二重層
コンデンサに７０℃で３．０Ｖの電圧を印加したときの
２０００時間後の信頼性評価を実施し、その試験終了後
の容量変化率と電気二重層コンデンサの封口体を構成す
る封口ゴム面の状態を観察した。その観察結果を（表
２）に示す。
び従来例１〜３の電解液を使用して捲回形の電気二重層
コンデンサに７０℃で３．０Ｖの電圧を印加したときの
２０００時間後の信頼性評価を実施し、その試験終了後
の容量変化率と電気二重層コンデンサの封口体を構成す
る封口ゴム面の状態を観察した。その観察結果を（表
２）に示す。
【００３２】
【表２】
【００３３】（表２）から明らかなように、本発明の実
施の形態１〜５の電解液を用いた電気二重層コンデンサ
は容量変化が小さく、電解液に封口体の封止性能低下に
つながる過剰の水酸化イオンを消失させることができる
（化６）または（化７）で示される電解質カチオン成分
を含んでいるため、封口体を劣化させることもなく高信
頼性の電気二重層コンデンサを構成することができるも
のである。
施の形態１〜５の電解液を用いた電気二重層コンデンサ
は容量変化が小さく、電解液に封口体の封止性能低下に
つながる過剰の水酸化イオンを消失させることができる
（化６）または（化７）で示される電解質カチオン成分
を含んでいるため、封口体を劣化させることもなく高信
頼性の電気二重層コンデンサを構成することができるも
のである。
【００３４】なお、上記本発明の実施の形態１〜５にお
いては捲回形電気二重層コンデンサについてのみ説明し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、コイン
形や積層形など他の構造の電気二重層コンデンサの電解
液に適用しても、本発明の実施の形態１〜５と同様の効
果が得られるものである。
いては捲回形電気二重層コンデンサについてのみ説明し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、コイン
形や積層形など他の構造の電気二重層コンデンサの電解
液に適用しても、本発明の実施の形態１〜５と同様の効
果が得られるものである。
【００３５】
【発明の効果】以上のように本発明の電気二重層コンデ
ンサは、分極性電極と、この分極性電極に含浸される非
水系電解液とを有し、前記非水系電解液を、スルホラ
ン、３−メチルスルホランまたは２，４−ジメチルスル
ホランの１種もしくは２種以上の混合溶媒にカチオン成
分として（化６）または（化７）で示される化合物と、
アニオン成分としてＢＦ4 -、ＰＦ6 -、ＣｌＯ4 -、ＣＦ3
ＳＯ3 -、Ｎ（ＣＦ3ＳＯ2）2 -のいずれか１種もしくは２
種以上の混合からなる塩を電解質として溶解したもの
で、前記カチオン成分とアニオン成分の比がカチオン／
アニオン＝０．８〜１．２である電解液を用いたもので
あり、この構成によれば、（化６）または（化７）で示
される電解質カチオンの影響により高い電気伝導度を示
すとともに、電解液の電気化学的に安定な電位領域（電
位窓）が広くなるため、この電解液を用いて作製した電
気二重層コンデンサは従来の電気二重層コンデンサと比
較して内部抵抗が低く、かつ高い耐電圧を示し、さらに
は非水系電解液の電解質カチオンが、陰極側分極性電極
の表面もしくは陰極側分極性電極に接続された引き出し
リードの表面で発生する強アルカリ成分である水酸化物
イオンを消失させるため、強アルカリ成分による封口体
の封口性能の低下ということもなく、これにより、アル
カリ性電解液の漏出を確実に防ぐことができるものであ
る。
ンサは、分極性電極と、この分極性電極に含浸される非
水系電解液とを有し、前記非水系電解液を、スルホラ
ン、３−メチルスルホランまたは２，４−ジメチルスル
ホランの１種もしくは２種以上の混合溶媒にカチオン成
分として（化６）または（化７）で示される化合物と、
アニオン成分としてＢＦ4 -、ＰＦ6 -、ＣｌＯ4 -、ＣＦ3
ＳＯ3 -、Ｎ（ＣＦ3ＳＯ2）2 -のいずれか１種もしくは２
種以上の混合からなる塩を電解質として溶解したもの
で、前記カチオン成分とアニオン成分の比がカチオン／
アニオン＝０．８〜１．２である電解液を用いたもので
あり、この構成によれば、（化６）または（化７）で示
される電解質カチオンの影響により高い電気伝導度を示
すとともに、電解液の電気化学的に安定な電位領域（電
位窓）が広くなるため、この電解液を用いて作製した電
気二重層コンデンサは従来の電気二重層コンデンサと比
較して内部抵抗が低く、かつ高い耐電圧を示し、さらに
は非水系電解液の電解質カチオンが、陰極側分極性電極
の表面もしくは陰極側分極性電極に接続された引き出し
リードの表面で発生する強アルカリ成分である水酸化物
イオンを消失させるため、強アルカリ成分による封口体
の封口性能の低下ということもなく、これにより、アル
カリ性電解液の漏出を確実に防ぐことができるものであ
る。
【図１】本発明の実施の形態１〜３と比較例としての従
来例１〜３の電解液の電気伝導度と耐電圧の関係を示す
特性図
来例１〜３の電解液の電気伝導度と耐電圧の関係を示す
特性図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島本 秀樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 小林 幸哉 京都府京都市東山区一橋野本町11番地の１ 三洋化成工業株式会社内 (72)発明者 清家 英雄 京都府京都市東山区一橋野本町11番地の１ 三洋化成工業株式会社内 (72)発明者 向井 孝夫 京都府京都市東山区一橋野本町11番地の１ 三洋化成工業株式会社内
Claims (7)
- 【請求項１】 分極性電極と、この分極性電極に含浸さ
れる非水系電解液とを有し、前記非水系電解液がスルホ
ラン、３−メチルスルホランまたは２，４−ジメチルス
ルホランの１種もしくは２種以上の混合溶媒にカチオン
成分として（化１）および／または（化２）で示される
化合物と、アニオン成分としてＢＦ4 -、ＰＦ6 -、ＣｌＯ
4 -、ＣＦ3ＳＯ3 -、またはＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2 -のいずれ
か１種もしくは２種以上の混合からなる塩を電解質とし
て溶解したものであって、前記カチオン成分とアニオン
成分のモル比がカチオン／アニオン＝０．８〜１．２で
ある電解液を用いた電気二重層コンデンサ。 【化１】 【化２】 - 【請求項２】 分極性電極に使用される炭素材料を活性
炭、グラファイト、またはポリアセン系有機半導体のい
ずれか１種もしくは２種以上の混合物で構成した請求項
１に記載の電気二重層コンデンサ。 - 【請求項３】 非水系電解液に含まれる水分を３０００
ｐｐｍ以下とした請求項１または２に記載の電気二重層
コンデンサ。 - 【請求項４】 カチオン成分が（化３）で示される化合
物である請求項１〜３のいずれか一つに記載の電気二重
層コンデンサ。 【化３】 - 【請求項５】 カチオン成分が（化４）で示される化合
物である請求項１〜３のいずれか一つに記載の電気二重
層コンデンサ。 【化４】 - 【請求項６】 カチオン成分が（化５）で示される化合
物である請求項１〜３のいずれか一つに記載の電気二重
層コンデンサ。 【化５】 - 【請求項７】 カチオン成分が１−メチル−３−エチル
イミダゾリウムイオンである請求項４に記載の電気二重
層コンデンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10041634A JP2945890B2 (ja) | 1998-02-24 | 1998-02-24 | 電気二重層コンデンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10041634A JP2945890B2 (ja) | 1998-02-24 | 1998-02-24 | 電気二重層コンデンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11238653A true JPH11238653A (ja) | 1999-08-31 |
| JP2945890B2 JP2945890B2 (ja) | 1999-09-06 |
Family
ID=12613772
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10041634A Expired - Fee Related JP2945890B2 (ja) | 1998-02-24 | 1998-02-24 | 電気二重層コンデンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2945890B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002334815A (ja) * | 2001-05-10 | 2002-11-22 | Sanyo Chem Ind Ltd | 電気二重層コンデンサ |
| JP2008010854A (ja) * | 2006-06-01 | 2008-01-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電気二重層キャパシタ及びその製造方法 |
| JP2008010856A (ja) * | 2006-06-01 | 2008-01-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電気二重層キャパシタ及びその製造方法 |
| US7411777B2 (en) | 2003-08-29 | 2008-08-12 | Japan Carlit Co., Ltd. | Electrolytic solution for electric double layer capacitor and electric double layer capacitor |
| JP2010140959A (ja) * | 2008-12-09 | 2010-06-24 | Sanyo Chem Ind Ltd | 電気化学キャパシタ用電解液 |
| JP2013183037A (ja) * | 2012-03-02 | 2013-09-12 | Meidensha Corp | 電気二重層キャパシタ |
| WO2016047868A1 (ko) * | 2014-09-23 | 2016-03-31 | 가톨릭대학교 산학협력단 | 유기 반도체 재료를 포함하는 전극, 전극의 제조 방법 및 상기 전극을 포함하는 슈퍼 커패시터 |
| US9518072B2 (en) | 2011-12-02 | 2016-12-13 | Dow Corning Corporation | Ester-functional silanes and the preparation and use thereof; and use of iminium compounds as phase transfer catalysts |
| JP2019153800A (ja) * | 2012-10-08 | 2019-09-12 | マックスウェル テクノロジーズ インコーポレイテッド | ３ボルトウルトラキャパシタのための電解質 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004289130A (ja) | 2003-03-04 | 2004-10-14 | Jeol Ltd | 電気二重層キャパシタ |
-
1998
- 1998-02-24 JP JP10041634A patent/JP2945890B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002334815A (ja) * | 2001-05-10 | 2002-11-22 | Sanyo Chem Ind Ltd | 電気二重層コンデンサ |
| US7411777B2 (en) | 2003-08-29 | 2008-08-12 | Japan Carlit Co., Ltd. | Electrolytic solution for electric double layer capacitor and electric double layer capacitor |
| JP2008010854A (ja) * | 2006-06-01 | 2008-01-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電気二重層キャパシタ及びその製造方法 |
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| JP2010140959A (ja) * | 2008-12-09 | 2010-06-24 | Sanyo Chem Ind Ltd | 電気化学キャパシタ用電解液 |
| US9518072B2 (en) | 2011-12-02 | 2016-12-13 | Dow Corning Corporation | Ester-functional silanes and the preparation and use thereof; and use of iminium compounds as phase transfer catalysts |
| JP2013183037A (ja) * | 2012-03-02 | 2013-09-12 | Meidensha Corp | 電気二重層キャパシタ |
| JP2019153800A (ja) * | 2012-10-08 | 2019-09-12 | マックスウェル テクノロジーズ インコーポレイテッド | ３ボルトウルトラキャパシタのための電解質 |
| US11302488B2 (en) | 2012-10-08 | 2022-04-12 | Ucap Power, Inc. | Carbon surface modification for three-volt ultracapacitor |
| WO2016047868A1 (ko) * | 2014-09-23 | 2016-03-31 | 가톨릭대학교 산학협력단 | 유기 반도체 재료를 포함하는 전극, 전극의 제조 방법 및 상기 전극을 포함하는 슈퍼 커패시터 |
| KR20160035355A (ko) * | 2014-09-23 | 2016-03-31 | 가톨릭대학교 산학협력단 | 유기 반도체 재료를 포함하는 전극, 전극의 제조 방법 및 상기 전극을 포함하는 슈퍼 커패시터 |
| US10304637B2 (en) | 2014-09-23 | 2019-05-28 | University-Industry Cooperation Group Of Kyung Hee University | Electrode comprising organic semiconductor material, method for manufacturing electrode, and supercapacitor comprising electrode |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2945890B2 (ja) | 1999-09-06 |
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