JPS6043810A - 電気二重層キャパシタの製造法 - Google Patents

電気二重層キャパシタの製造法

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JPS6043810A
JPS6043810A JP58150930A JP15093083A JPS6043810A JP S6043810 A JPS6043810 A JP S6043810A JP 58150930 A JP58150930 A JP 58150930A JP 15093083 A JP15093083 A JP 15093083A JP S6043810 A JPS6043810 A JP S6043810A
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JP
Japan
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double layer
electric double
activated carbon
layer capacitor
water vapor
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JP58150930A
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English (en)
Inventor
昭彦 吉田
敦 西野
棚橋 一郎
康弘 竹内
之良 小野
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13Energy storage using capacitors

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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) 本発明は活性炭、特に活性炭繊維を分極性電極として用
いる電気二重層キヤ・やシタの製造法に関するものであ
る。
(従来例の構成とその問題点) 第1図は活性炭を分極性電極として用いる電気二重層キ
ー、、パンクの基本構成を示すもので、分極性電極とし
て機能する活性炭層1及び2と、これらの集電電極とし
て機能する導電層3及び4とセノ+レータ5とから成る
。活性炭層1及び2には例えばプロピレンカーボネート
、テトラエチルアンモニウムパークロレートの混合液が
電解液として含浸されている。
と、のような基本構成を有する電気二重層キヤ・やシタ
は、大別すると次の3種類の具体的構成に分類される。
第1のものは第2図に示すもので、活性炭粉末と弗素樹
脂粉末のような有機i<インダとノ混合ペースト10を
アルミニウムネット11上に塗布したものであり、セパ
レータ12と共に捲回したものを金属缶13に入れ、ゴ
ム栓14て密封したものである。J巻回したものには前
記のような電解波が含浸されており、15及び16は電
極である。第2のものは第3図に示すもので、水溶液系
電解液と活性炭粉末とを混ぜ合わせて得られた粘ちょう
性のペースト20及び21を用いるものであり、セパレ
ータ22全介して絶縁性リング23及び24と導電性エ
ラステイ、2り電極25及び26とから構成される。こ
れら第1.第2の型のものは、いずれも活性炭粉末を分
極性電極として用いており、それぞれ面」圧が高いこと
、内部抵抗が低いことなどの特徴金有している。一方こ
れらに対し、第3の型のものとして本発明者等の発明(
特開昭55−99714)による活性炭繊維を分極電極
として用いる構成のものがある。
第4図はこの第3の型のキへ・ノやシタを示すもので、
活性炭布30及び31の表面に金属溶射膜32及び33
を有したものをセパレータ34 f介して対向させ、ガ
スケット35ど金属ケース:!=6及び37とで封口組
立てたものである。これは、平板コイン型が可能であり
、製造法が容易なことから、マイコンのバックアップ用
小型回路に適したものである。
このような電気二重層キヤ・ぐシタのうち、第1゜第2
の型のものは用いる活性炭粉末の物性がキャパシタ特性
を支配する。また第3の型のものでu1活性炭繊維の物
性がキヤ・ぐシタ特性を大きく左右する。
電気二重層キヤ/Fシタとして有効に機能する活性炭細
孔径は20X以上である(例えば、本発明者らの発明、
特願昭58−13456に示した。)。
一般に電気二重層容部は活性炭の比表面積が大きいほど
大きな値を示すものであるが、例えU同じ150.0 
m2/grの比表面積を有する活性居でも、第5図に示
した細孔径分布図において、(A)K示すように20久
以上の径の細孔分布が大きい割合を示すものと、(B)
に示す20X以下の径の細孔分布が大きい割合を示すも
のとでは、電気二重層キャパシタの電極として用いた場
合、次のような特性の差になって表われる。即ち、第6
図は第5図の活性炭を用いたキヤ・やシタの容量の温度
特性を示すもので、(A)の活性炭では室温、低温とも
に充分大きな容量値を示すが、(B)の活性炭では室温
容量は(A)とほぼ同じだが低迦容量がかなり小さい。
このような温度特性の差は細孔径と電気二重層の厚さく
2〜3 X、 )との関係から生じてくるものである。
このようなことから、電気二重層キャパシタの分極性電
極として適した活性炭とは、比表面積が大きく、20λ
以上の径の細孔を均一に多く有するものが必要条件にな
る。前記第1、第2の型の電気二重層キャパシタの分極
性電極として用いる粉末状活性炭は、これを製造する時
の攪拌などによって上記のような嚢件を満たすものを得
ることは比較的容易でおる。しかしながら、前記第3の
型の活性炭繊維布を分極性電極として用いる場合、大孔
径の細孔を均一に有する布を得ることはかなシ難しい。
第7図は賦活前の原反及び糸の賦活進度を説明するため
の拡大図である。(a)は炭化賦活する前の原反であり
、細い一次繊維が撚り合わをれだ縦糸50と、横糸51
よシ成シ、一般に05〜2咽の厚さを有するものである
。これを水蒸気賦活する場合、次のような問題点が生ず
る。水蒸気による炭化賦活は、 Cn+H20→C,、+ Co↑+■)2↑ −−(1
)式(1)のようにH20分子中の酸素原子により力〜
+l?ンが侵されて行く反応であり、■20分子とカー
ボン繊維との接触機会が反応進行の律速となる。
このだめ、水蒸気の量が少ないと、(b)に布の断面図
を示すように布52の表面部に存在する繊維53のみが
賦活され、布52の内部に存在する繊維54ばあまり賦
結されない。また、同一水蒸気で賦活時間を長くすると
、(C)のように布52の内部の繊維55が最適に賦績
されるが、表面付近の繊維56は賦活が進み過ぎてしま
う。
第1表は第7図(b)及び(C)に対応する活性炭布を
10叫φに打抜いて2枚用い、セパレータと電解液とか
ら第4図の形状に組立てた電気二重層キャパシタの特性
を示すものである。
第1表 第8図は賦活進行に伴う活性炭細孔形状の変化を示す説
明図である。
第7図(b)の例では第8図(イ)に示すように布表面
部の繊維が20Xよシ大きな径の細孔60が大きな割合
を有するが、布内部の繊維は賦活が充分進んでいないた
め第8図(ロ)のような細孔61しか生成していない。
その結果第1表に示すように室温容量は比較的大きな値
になるが、低温容量が小さくなる欠点がある。一方第7
図(C)の例では布内部の繊維が第8図(イ)に示すよ
うに優れた細孔を有しているが、布表面の繊維は賦活が
進行しすぎて、第8図(ハ)に示すように細孔62の径
が大きくなりすぎ、総面績が小さくなる。寸だ強度も著
しく低下するという欠点がある。
(発明の目的) 本発明は上記の欠点を解消するだめのもので、面全体に
均一でイ]効な細孔を有する活性炭tR維布賦活に関し
、分極性電極として優れた性能を有する高性能の電気二
重層キャパシタの製造方法を提供し」二うとするもので
ある。
(発明の構成) 本発明は不活性ガス雰囲気、高温下、20 +n+nI
Tg以上の水蒸気を供給しながら炭化賦活された活性炭
布を電気二重層キヤ・やゾクの分極性電極として用いる
ものであり、原反を水蒸気で賦活する場合、高い蒸気圧
の水蒸気が供給されて雰囲気中の絶対水分量が多くなっ
て布の内部に寸で充分な量の水蒸気が侵入するようにし
、その結果、布の厚さ方向の賦活反応のばらつきがなく
なり、短時間で全体に均一な細孔が形成されるようにし
だものである。
なお、活性炭布の原反としては例えばフェノール系7月
?ラック繊維によるものが使用される。
(実施例の説明) 本発明の特徴は賦活時に大量の水蒸気を賦活雰囲気に供
給することである。この方法として次の2つの例をあげ
て具体的に説明する。
実施例−1 第9図は本発明で使用する水蒸気供給方法の−)91を
示す。水蒸気の供給は、窒素、アルコ゛ンなどの不活性
ガス→?ンベ70から供給されるガスを保温槽71中に
設置したバブリングビン72に通し、中の水73と接触
バブリングさせる。この保温槽71の温度を50℃にす
ると約92 mm Hgの水蒸気分圧を有する不活性ガ
スが炉体74に供給される。
炉体74の中には目付200 g/m2の−Jlイノー
ル原反75が入っており、800℃10分保持すると賦
活は完了する。
実施例−2 第10図は本発明で使用する水蒸気供給方法の他の例を
示す。水蒸気の供給は、密閉容器80の中の水81と、
この水81に′一部接するガラス繊維布のような多孔質
吸上体82と、この多孔質吸上体8ゼと一部接触するヒ
ーター83とから基本的に構成される液体気化装置84
を用いて行なわれる。アルコ゛ン、窒素のような不活性
ガスポンベ85からのガスは入口86から上記液体気化
装置84内に入シ、多孔質吸上体82とヒータ83との
作用により気化発生した水蒸気は不活性ガスをキャリア
として出口87から出て内部に20.09/m2のカイ
ノール原反を保持した炉体88へ供給される。89はヒ
ータ83用の電力コントローラ部であり、電力コントロ
ールによって単位時間当だ9の水蒸気供給を精度よく任
意にコントロールできる。本実施例では不活性ガス流量
51/min、ヒータ電力0.1kWで800℃10分
賦活した。
以上の2種の水蒸気供給方法いずれによっても大量の水
蒸気を供給することができ短時間で最適賦活が達成され
る。水蒸気圧は高い万が本発明の効果は大きいが、最適
水蒸気圧は投入するカイノール原反の量、賦活温度、時
間々どによってその値が異なる。
第11図は供給するガスの水蒸気圧と、各々の水蒸気圧
で得られた活性炭繊維布を用いた電気二重層キャパシタ
の容量特性との相関を示すものである。電気二重層キャ
パシタは本発明の実施例と同じ方法で造ったもめである
。なお、図中(A)は室温容量、ノ)は−20℃におけ
る容量値である。この図から、20+llmHg以上の
水蒸気供給では室温容量が充分得られるが、この値以下
では容量値がゼロに近い。賦活時間を長くして20 +
nn Hg以下の水蒸気量で賦活すると若干容量が大き
くなるが実用的でない。また、低温容量は100 mm
 l(g前後で大きく変化する。実用的には100■H
g以上が必要だが、室温容量のみ必要な場合は20〜1
00 mmHgの水蒸気圧範囲でもよい。、また、実施
例1及び2に示した2つの水蒸気供給方法のうち、実施
例2は雰囲気温度に無関係に水蒸気発生量を制御出来る
ことから、本発明の趣旨に、より適した有効な方法であ
る。
第2衣は実施例1及び2によって賦活された活性炭布を
用いて得られた電気二取層キャ・ネシタの特性を示すも
のである。電気二重層キヤ・ξシタは次の方法で製作し
た。
即ち、上記賦活によって得られた活性炭布の表面にアル
ミニウム層をプラズマ溶射法によって形成し、これを1
0++II+Iφに打抜き、この電極2枚と、厚さ10
0μmのポリプロピレン製セノeレータとを用いて、第
4図に示すコイン型セルを完成した。
なお電解液としては、プロピレンカーボネートとテトラ
エチルアンモニウムノR−クロレートとの混合液を用い
た。また、同表に賦活時の水蒸気供給を20℃でバブリ
ングした発生装置を用い、賦活時間30分とした場合の
キャパシタ特性も比較のために西門す。
第2表 (発明の効果) 以上説明したように、本発明によればカイノール原反の
賦活が短時間で均一に完了し、最適な径の細孔を有する
活性炭布が得られる。この活性炭布を分極性電極として
用いた電気二重層キャパシタは容量の体積効率、温度特
性、内部抵抗などに優れ、また得られた活性炭繊維強度
が強いことから、電極として用いた場合の長期的信頼性
も保証されるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は活性炭と分極性電極として用いる電気二重層キ
ャパシタの基本構成を示す図、第2図、第3図及び第4
図は従来の電気二重層キャパシタの具体的な構成を示す
図、第5図は活性炭の細孔径分布を示す図、第6図は第
5図の活性炭を用いたキャパシタの容量の温度特性を示
す図、第7図は賦活前の原反及び糸の賦活進度を説明す
るだめの拡大図、第8図は賦活進行に伴う活性炭細孔形
状の変化を示す説明図、第9図及び第10図は本発明で
使用する水蒸気供給方法の一例及び他の例を示す図、第
11図は水の蒸気圧とキヤ・ぐシタ特性との関係を示す
図である。 1.2・・・活性炭層、3,4・・・導電層、5・・セ
パレータ、IO・・・混合ヘースト、11・・・アルミ
ニウム層ソ)、12.22・・・セパレータ、13・・
・金属管、14・・・コゞム栓、15.16・・・電極
、29.21・・・粘ちょう性のペースト12,3.2
4・・・絶縁栓リング、25.26・・・導電性エラス
ティック電極、30.31・・・活性炭布、32,33
・・・金属溶射膜、34・・・セパレーク、35・・・
ガスケツ)、36.37・・・金属ケース、50・・・
縦糸、51・・横糸、52・・・布、53〜56・・・
繊維、60〜62・・・細孔、70゜85・・・不活性
ガ゛スボンベ、71・・・保温槽、72・・・バブリン
グビン、73,81・・・水、74,88・・・炉体、
75・・・カイノール原反、80・・・密閉容器、82
・・・多孔質吸上体、83・・・ヒータ、84・・°液
体気化装置、86・・・入口、87・・・出口、89・
・・電力コントローラ部。 特許出願人 松下電器産業株式会社 中 第1図 第2図 0 10 第3図 第5図 卿i才を(入) 第6図 涜−及(”C) 第7図 第8図 (ll) 0 第9図 第10図 9

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 不活性ガス雰囲気、高温下で20 mmHg以
    」二の水蒸気を供給しながら炭化賦活された活性炭布を
    分極電極として用いることを特徴とする電気二重層キャ
    パシタの製造法。
  2. (2) 活性炭布の原反がフェノール系ノボラック繊維
    よシ構成されるものであることを特徴とする特許請求の
    範囲第(1)項記載の電気二重層キャパシタの製造法。
  3. (3) 雰囲気温度が800℃以上であることを特徴と
    する特許 キャパシタの製造法。
  4. (4) 水蒸気圧が1 0 0 mmHg以上であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の電気二
    重層キャパシタの製造法。
  5. (5) 水蒸気の供給が、水と、この水に接してぃる吸
    上げ体と、この吸上げ体上部の発熱部とから基本的に構
    成される液体気化装置によって行なわれることを特徴と
    する特許請求の範囲第(1)項記載の電気二重層キャパ
    シタの製造法。
JP58150930A 1983-08-08 1983-08-20 電気二重層キャパシタの製造法 Pending JPS6043810A (ja)

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DE8484305362T DE3484812D1 (de) 1983-08-08 1984-08-07 Elektrischer doppelschichtkondensator und verfahren zu seiner herstellung.
EP84305362A EP0134706B1 (en) 1983-08-08 1984-08-07 Electric double layer capacitor and method for producing the same

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5263534A (en) * 1990-11-30 1993-11-23 Shinagawa Refractories Co., Ltd. Exothermic type mold additives for continuous casting

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS557583A (en) * 1978-07-03 1980-01-19 Nippon Kainoole Kk Manufacture of activated carbon fiber or activated carbon fiber structure

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