JPS5958817A - 電気二重層キヤパシタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は分極性電極と電解質との界面で形成される電気
二重層を利用した静電容量の大きい特性を有する電気二
重層キャパシタに関するものである。

従来例の構成とその問題点 一般に、電気二重層キャパシタは、分極性電極と電解質
との界面で形成される電気二重層を利用したものであり
、第１図に示すように黒鉛、活性炭、カーボンブラック
、バインダー、溶剤からなる炭素電極１を金属集電板２
に付着させることにより構成した分極性電極間に、電解
液を含浸させたセパレータ３を介在させることにより構
成されている。

この電気二重層キャパシタは、アルミニウム酸化膜を誘
電体とするアルミ電解コンデンサと比較して、誘電体層
の厚みが１４八／Ｖに対して数人と薄い上に、対向する
面積が数ｍ”／ｑに対して７００〜１４００　ｍ２／　
ｇと大きく、この結果ファラッドオーグの大きな静電容
量が得られることか特長である。

このような電気二重層キャパシタの分極性電極は、従来
より第２図に示すようにゴム状とした炭素電極材料４を
アルミニウム、チタン、タンタル。

ニオブおよびステンレス等の金属薄板ｅ　箔５　ａ、パ
ンチングメタル５ｂ、エキスバンドメタル５ｃ。

エツチング処理板５ｄ等の金属集電板５土に、圧延ロー
ル６によって均一に付着保持させることにより製造し、
これを第３図のように所定の寸法に切切断し、引出しり
−ド７を接続することによシ構成されている。そして、
このような分極性電極を間に電解液を含浸させたセパレ
ータを介在させて巻回して素子を構成し、第４図のよう
に金属容器８内に収納し、ゴムバッキング９により封目
することにより構成されている。

この炭素電極材料を金属集電板に付着させて、電極とす
る理由は、外部への電気的引き出しが容易なことと、静
電容量が炭素電極材料の表面積とその使用量で決まり、
内部抵抗は、セパレータとそれに含浸された電解液を一
定とするならば、セパレータを介在させて対向させる電
極面積で決まるため、炭素電極材料の厚み、電極面積等
で設計上の自由度があるためである。

次に、従来の分極性電極の製造法についてさらに詳しく
述べる。

すでに、第２図で概略を示しているか、実施レリによっ
て詳しく述べると、Ｉ！２１転翼を持った舊・閉可能な
混合機に１００（ｉの活性炭と１５Ｃｉのアセチレンブ
ラックを入れて混合し、これにポリビニルピロリドン２
０ｑを溶解させた３００ｍβのメタノールを入れ数分間
混合する。次に、４弗化エチレン樹脂デイスパージヨン
３０　ｇを入れてさらに混合し、最後に２ωｍｌのメタ
ノールを入れて数分間混合して終了する。

ここで、個々の材料の目的９作用について説明すると、
活性炭はいうまでもなく、大きい静電容量を得るためで
ある。カーボンブランクは活性炭では劣る導′亀性を高
めるためのもので、ここではアセチレンブラックを用い
ている。

４弗化エチレン樹脂デイスパージヨンは可撓性と結着性
を与えるバインダーとしての作用と、さらにロール圧延
にまり集電板との付着性をより強固に、捷だ均一にする
時の離型剤をも兼ねている。

ポリビニルピロリドンもまたバインダーであるが、これ
は結渭性および製品特性（翻れ電流、寿命）の改良に憂
れているものとして、本発明者らが以前に提案している
。

メタノールは他の材料を効率よく混合したり、混合物に
適当な展性を与えるだめの溶剤的役目を果たすもので、
これには、水の他、エタノール。

グロパノール、アセトン等低沸点の有機溶媒が望ましい
。

ところで、メタノールを溶剤として使用する利点は、常
温作業環境においてその沸点から適当な乾燥速度であり
、低価格であることであるが、可燃性であることからの
火災の危険及び衛生上の危険性が高いという欠点がある
。

発明の目的 本発明はこのような従来の欠点を解決するもので火災の
危険や衛生上の危険性をなくすことを目的とするもので
ある。

発明の構成 この目的を達成するために本発明においては、カーボン
材料、ポリブテンを主体とするバインダーと塩素化炭化
水素溶剤または弗素化塩素化炭化水素溶剤を混練して電
極材料を得、この電極材料を集電板上に塗布して分極性
電極を構成したものである。

実施例の説明 本発明者らは、前述の危険性を除くことを目的として検
討を加えた結果、２つの危険性を除くためには溶剤とし
て水を使用することであった。しかし、水の使用は、分
極性電極の製造上には何ら問題はないが集電体にアルミ
ニウムを使用すると乾燥時に表面か腐食的作用を受け、
特性上特に内部抵抗の急増として現われる欠点があシ、
使用しきれなかった。そこで、衛生上の危険性は設備の
クローズ化によって除去し、火災上の危険性は不燃性の
有機溶剤の使用で防止することを試みた。

本発明者らは、塩素系炭化水素及び弗素化塩素化炭化水
素溶剤に着目し、そのグループの中でもより衛生上の危
険性の低いものを数種選定した。そ、ｌ−ｊ：）！、Ｉ
クロロエチレン、テトラクロロエチレン。

１．１．１−）！Ｊジクロロタン、メチレンクロライ　
ド及び１．１．２−トリクロロ−１，２，２−）リフル
オロエタン、トリクロロフルオロメタン、１．１゜２．
２−テトラクロロ−１，２ジフルオ、ロエタンの７点で
あった。そして、この７点をメタノールの代替えとして
、試作検討を行うことにした。しかしバインダーである
ポリビニルピロリドンは、これら溶剤には不溶であった
。また、本発明者らが第２のバインダー材料として提案
したポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポ
リビニルアセテートなども同様であった。そこで、これ
ら７点の溶剤に可溶なバインダーの選定が不可欠となり
、種々の検討を重ねた結果、日本油脂■のニラサンポリ
ブテン（商品名）、三片石油化学工業■の三片ハイレッ
ッ（商品名）、三片ベトロジン（商品名）、三片タック
エース（商品名）、三片ＦＴＲ（商品名）、製鉄化学１
癩のＰＥ０（商品名）１日本油脂■のニラサンユニルー
プ（商品名）などが良好であった。

次に、本発明による電極材料の組成配合による電気二重
層キャパシタと、従来の電気二重層キャパシタとについ
て、比較した結果を説明する。

なお、電極は、長幅１．５Ｍ、短幅ｏ、７６ｆｉ、厚み
０．１閣のアルミニウムからなるエキスバンドメタルを
集電体とし、それに電極体ｆ：担持させて厚みをｏ、４
５ｒｎｊｎとし、そして幅２４＃、長さＢＯｍｍとした
ものである。そして、この電極２枚と５０μｍのマニラ
麻繊維とガラス繊維の混抄紙２枚とを用いて巻回した素
子に電解液を含浸し、金属容器とゴムバッキングによっ
て密封し、製品としている。製品寸法は１２．６ｔｒａ
ｎφＸ　３０　ｔ＋ｍ”である。

また電極材料の組成配合は次の通りである。

〔従来の組成〕 ポリビニルピロリドン　　　・・・・・・−・・・２０
ｑメタノール　　　　　　　　・・・・・・　　　５０
αｔ〔油側１　〕 組成Ａ ポリブテン（３０８Ｈ）　　　・・・・−・・・　　２
０ｑトリクロロエチレン　　　・・・・・・・・・・・
・　６００ｍ／〔実施例２〕 組成Ａ ポリブテン（２００ＳＨ）　　　　・・・・・・・・・
・・・　　１７ｇ１．１．１−）ＩＪジクロロタン・・
・・・・・・・・・・　６００　＃Ｉ／〔実施例３〕 組成Ａ ポリブテン（２０ＯＮ）　　　　・・・・・・・・・・
・・・・・　　１７ｇテトラクロロエチレン　　・・・
・・・・・・・・・・・・　５００ｍ１〔実施例４〕 組成Ａ ポリブテン（２００ＳＨ）　　　　　　　　　　　１７
（Ｊメチレンクロライド　　　・・・・・・・・・　　
　５０αｔ〔実施例４〕 組成Ａ ポリブテン（２００ＳＨ）　　　・・・・・・・・・・
・・・・・　　１７ｇ１．１．２−トリクロロ−１，２
，２−）リフルオロエタン（商品名：フレオンＴＦ）　
　・・・・・・　・　　　　５０Ｃｈ、ｚｌ〔実施例５
〕 組成Ａ ポリブテン（２００ＳＨ）　　　・・・・・・・・・−
・・・・・　　１了９トリクロロフルオロメタ（商品名
＝フレオンＭＦ）・・・　・　・　　　・・・　　　５
フＯａ／〔実施例６〕 組成Ａ ポリブテン（２００ＳＲ）　　　・・・・・・・・・・
・・・・・　　１７９１．１．２．２−テトラクロロ−
１，２−ジフルオロエタン（商品名：フレオンＢＦ）　
　・・・・・・・　　　　５００ｍ１〔実施例７〕 組成Ａ ポリブテン（２００Ｓ）ｉ）　　　・・・・・・・旧・
・・・・　　１０ｇ、三三五Ｊ−１ハイレッツ（Ｔ−１
ｏｏＸ）　　・・・・・・・・・・・・・・・　　　５
ｑ１．１．１−）リクロロエタン　　川・・川・　　　
５００＋ｑｇ〔実施例８〕 組成Ａ ＰＥＯ（ポリエチレンオキサイド）（ＰＥＯ−８）・・
・・・・１０ｇ１．１．１−）リクロロエタン　　・・
・・・・・・・・・・・・　５００ｔａｌ〔実施例９〕 組成Ａ ニッサン■ユニループ（７５ＤＥ−２８２０）・・曲　
１７ｇ１．１．１−トリクロロエタン　・・・・・・・
・・・・・・・・　６００ｍ１〔実施例１０〕 組成Ａ ニラサン・ユニループ（７５ＤＥ−２６２０）・・曲１
７ｇ１．１．２．２−テトラクロロ−１，２ジフルオロ
エタン（商品名＝フレオンＢＦ）　　・・・・旧・・・
・・・・・５ｏαｔ〔実施例１１〕 組成Ａ ニラサン・ユニループ（７５ＤＥ−２６２０）・・−・
・　１７ｇトリクロロエチレン　　・・・・・・・・・
・・・・・・　　５００ｍ１〔実施例１２〕 ｌ　ａ　Ａ ポリブテン（２００ＳＨ）　　　・・・・・・・旧・・
　　　１０ｇ三井イトロジン（＃１００）　　　・・・
　・・旧・・　　　　５ｑ１．１．１−）リクロロエタ
′ン　・・・・・・・・・・・　　　５００ｍ／〔実施
例１３〕 組成Ａ ポリブテン（２００８Ｈ）　　　　・・・・旧・・・・
・　　１０ｇ三井ＦｒＲ（ＦＴＲ−６１００）　　・旧
−＝−・・　　　６ｇ１、ｊ、ｊ−トリクロロエタン　
　・・・・・・・・・・・・　５００　ｍｌ〔実施例１
４） 組成Ａ ポリブテン（２００ＳＨ）　　　　　　　　　　１０ｇ
三三片ックエース（ＴＡＣＫＡＣＫＡ−１ｏｏ）・・・
６゜１．１．１−トリクロロエタン　　・・・・・・・
・・・　５００ｍ１以上の実施例にお−て、組成Ａにバ
インダー材料としてポリブテン、ハイレッツなどの脂肪
族系炭化水素樹脂、ベトロジンなどの芳香族系炭化水素
樹脂、溶剤としてトリクロロエチレン、テトラクロロエ
チレン、１．１．１−　トリクｏロエタン、メチレンク
ロライドなどの塩素化炭化水素及び１゜１．２．２．テ
トラクロ１コー１．２．ジフルオロエタン。

トリクロロフルオロメタンなどの弗素化塩素化炭化水素
を用いた他の組成、配合のものも充分使用可能であった
。

次表に、従来例及び本発明の実施例による製品の特性を
示している。なお、定格は２Ｖ　、　ＤＣ、１０Ｆであ
り、１０個の試料の平均値を示している。

以　　　下　　　　余　　　白 ６５ 発明の効果 以上詳細に説明したように、従来例と比較して本発明に
よる実施例１〜１４については、その初期特性および２
　Ｖ、　ＤＣ印加”’Ｃ’　７０　Ｃ−１０１）０時間
後の特性についてもほぼ同等であり、しかも電極製造工
程において、従来可燃性溶剤を用いていたが、本発明で
は不燃性溶剤を用すているため、火災事故の発生する危
険性が全くなく、さらに作業現場において有機溶剤を除
去する際、本発明による有機溶剤は、ノタノ〜ルよりも
比重が大きく、局所排気を行う場合、ブツシュ−プル方
式がきわめて効果的に行えるという効果か得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的な電気二重層キャパシタの原理を説明す
るための構成図、第２図は同キャパシタの分極性電極の
製造法を説明するための説明図、第３図はその分極性電
極を示す斜視図、第４図は同キャパシタの外観を示す斜
視図である。 １・・・・・・炭素電極、金属集電板、３・・・・・・
セパレータ。 第　１　図 第２図 第　３　図 を 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）カーボン材料を主体とする電極材料からなる分極
   性電極間に電解液を含浸させたセパレータを剤または弗
   素化塩素化炭化水素溶剤を混練して電極材料を得、この
   電極材料を集電板上に塗布して分極性電極を構成したこ
   とを特徴とする電気二重層キャパシタ。 し）カーボン材料が黒鉛、活性炭、アセチレンブラック
   などの微粉末炭素材料であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の電気二重層キャパシタ。 （４バインダーが脂肪族系炭化水素樹脂、芳香族系炭化
   水素樹脂、ポリエチレンオキサイド、エチレンオキサイ
   ド、プロピレンオキサイドのポリエーテル、ポリ弗化エ
   チレン樹脂のディスパージョン及び可塑剤からなること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の電気二重層
   キャパシタ。 （４）塩素化炭化水素溶剤が、トリクロロエチレン。 テトラクロロエチレン、１．１．１−トリクロロエタン
   、メチレンクロライドであり、弗素化塩素化炭化水素溶
   剤が１．１．２−）！Ｊジクロー１゜２．２−トリフル
   オロエタン、トリクロロフルオロメタン、１．１．２．
   ２−テトラクロロ−１゜２ジフルオロエタンであること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の電気二重層
   キャパシタ。