JPS62222618A - 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】 本発明は電気二重層キャパシターに関するもので、更に
詳細に説明すれば、分極性電極として活性炭繊維を用い
ることにより、分極性電極の加工性、利用効率を改善す
るとともに、単位体積当たり充電容量の大きい電気二重
層キャパシターを提供するものである。

従来、この種の電気二重層キャパシターの分極性電極と
しては、アルミニウムのような金属の薄板、ネットまた
はパンチングメタルをそのまま用いるか、若しくはこれ
らの集電体金属表面をエツチング処理などにより表面を
粗面化したものを金属集電体として、この両表面に、活
性炭からなる分極性電極材料を成型プレスするか、また
はゴム状のものを圧延ロールにかけて担持されることに
より分極性電極を製造していた。

しかしながら、このような集電体を用いて製造した分極
性電極は金属集電体と活性炭電極との接触が強固でなく
、特に圧延ローラにかけて薄くした分極性電極を巻回し
て渦巻き構造にしたものは、集電体の外側の活性炭電極
層と集電体の内側の活性炭電極層とは応力がそれぞれ逆
にかかるため、集電体と活性炭電極との接触は一層弱く
なり、このため電気二重層キャパシターの内部抵抗が次
第に増大したり、活性炭電極層の利用効率が次第に低下
する等の欠点があった。

、また前述の従来の構造の場合、電気二重層キャパシタ
ーを大量に量産するときに、これらの問題は更に深刻で
ある。すなわち、分極性電極を渦巻状に巻回するときに
生じる集電体と活性炭電極層との！ＩＩ　ｆｉ、脱落等
による容量のバラツキや活性炭電極層の利用効率の低下
や使用時に内部抵抗が増大し、容量変化や充電時間のバ
ラツキ等が生じ、商品価値上重要な問題となっている。

本発明ではこれらの欠点を解決するために、分極性電極
となる活性炭繊維に直接導電性集電極を設けたものであ
る。

活性炭繊維の原料繊維としては、類別すると、フェノー
ル系（硬化ノボラック繊維）、レーヨン系、アクリル系
、ピッチ系の四種類がある。これらの原料繊維は炭化賦
活したとき比表面積が大きく、電気抵抗が小さく、形状
加工に必要な柔軟性と引張強度に耐え、また長時間の電
解質との接触に対する耐薬品性を有さねばならない。

なお、これらの原料繊維を用いて、炭素繊維化あるいは
活性炭繊維化する方法を示すと図のようになる。この図
から理解できるように、原料繊維を直接炭化、賦活する
方法と、一旦炭素繊維化したあとに賦活する方法とがあ
る。一般的には、一度炭素繊維化した後、水蒸気と窒素
からなる混合ガス雰囲気下で７００〜８００℃の温度で
賦活化を行う。また、一般に、炭素繊維の比表面積と電
気抵抗、柔軟性とは反比例の関係にあるので、炭素繊維
から活性炭繊維に賦活するに従って比表面積の増大がと
もない、炭化収率は低下し、電気抵抗、柔軟性は悪（な
る。

電気二重層キャパシターの分極性電極として用いるため
には、原料繊維の種類によって異なるが、炭化収率は１
０〜８０％程度が好ましく、炭化収率が１０％以下では
比表面積が大になるが、原料繊維によって柔軟性がなく
なり、渦巻状に巻回したり、また、逆に炭化収率８０％
以上では、電気抵抗、柔軟性、炭素繊維強度等は優れて
いるが、比表面積が小となり単位体積当たりの電気容量
が小となるので好ましくない。

ここで、繊維の炭化収率とは、 を炭化収率といい、フェノール繊維の場合、炭素繊維の
炭化収率は５０〜５８％で活性炭繊維の炭化収率は、１
８〜５５％程度となる。

表１にそれぞれ種類の異なる炭素繊維の特徴を示してい
る。この表より明らかなように、アクリル系、ピッチ系
は、一般に稍々柔軟性にかけ、また比表面積が稍々少な
い。また、レーヨン系は比表面積が大であるが、繊維が
もろく、またフェルト状の炭素繊維は普及しているが、
抄紙が困難で、ペーパー状にするのは不可能であり、耐
薬品性、耐水性に問題がある。一方、フェノール系炭素
繊維は硬化ノボラック繊維を原料とするもので、このフ
ェノール系炭素繊維は硬化ノボラック繊維が不溶融性で
且つ熱収縮が小さいために原料繊維を予め不融化する必
要がなく、織物や不織布がそのまま活性炭化ができ、ま
た強くて柔軟性に優れているので、電気二重層キャパシ
ターの分極性電極として、特に優れている。また、フェ
ノール系炭素繊維を原料にした抄紙化には数々の特長を
有し、特にフェノール系炭素繊維を原料にバインダーと
して特殊カイノール（日本カイノール株式会社製フェノ
ール系繊維の商品名）を用いて抄紙化したものは、柔軟
性、電気抵抗、耐薬品性、巻回加工強度、加工精度、電
気容量、コスト等の数々の面で極めて優れた特長を有す
ることが認められた。

次に、従来例として、粉末ヤシガラ炭を原料にアルミニ
ウムのパンチングメタル（ｔ＝０．１ｍ＋ｎ）のエツチ
ング処理を施したものを集電体とし、この集電体の両面
に厚み２００μの活性炭電極層を圧延により加工処理し
、電極寸法（２０ｃｉＸ２．５ｃｏ＋Ｘ０．５ｍｍ）の
形状に切断して電極を得た。これに公知の方法で、アル
ミニウムのリードを取付け、そして２枚の電極間にポリ
プロピレンのセパレーターを挾み込み、巻取機で、渦巻
状に巻き取る。そして、これを直径１６ｍ＋ｎφ、長さ
３３　ｍａｍのアルミニウムのケースに入れ、ケース溝
入れ、蓋のとりつけ、電解液の注入（真空含浸）、かし
め封口を行うことにより従来品を得た。

次に、本発明の実施例について述べる。レーヨン系フェ
ルト状活性炭繊維、アクリル系フェルト状活性炭繊維、
ピッチ系フェルト状活性炭繊維、フェノール系フェルト
状活性炭繊維、フェノール系クロス状活性炭繊維、フェ
ノール系抄紙状活性炭繊維からなるそれぞれの活性炭繊
維原料を用い、これを分極性電極形状（２０ｃｍ　Ｘ　
２　、５　ｃｍ　ＸＯ，５＋ｎｍ）に切断し、それぞれ
の活性炭繊維の電極間にＰＴＦＥ系のセパレーターを挾
み込み、巻取機で渦巻状に巻き取る。この時、対極の端
面のみＩｎ１１ｍ程度の段差を設けて巻き取る。電極の
取り出しはアルミニウム導線を用い、アルミニウム粉末
を用いたプラズマ溶射法により、両端面から両極の集電
とリード端子とを同時に形成する。このようにして得ら
れた活性炭繊維からなる電極を前述の従来品と同様な方
法で組立、ハウジングを行い、そして電解液としては、
プロピレンカーボネートを溶媒として、ＩＭ／ｅのテト
ラエチルアンモニウムバークロレートを電解質としたも
のを用いた。

このようにして製作した本発明の実施例と従来例との特
性を表２に比較して示している。この表から判るように
、分極性電極として活性炭繊維を用いこれに集電極層を
形成した本発明によれば、単位体積当たりの容量、内部
抵抗を著しく改善することができる。

以上のように本発明の電気二重層キャパシターにおいて
は活性炭繊維に導電性電極層を形成しているので、素子
の内部抵抗は小さくなる、また活性炭繊維の形状もよく
保たれる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の電気二重層キャパシターで用いる活性炭繊
維の製造法の説明図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）活性炭繊維からなる分極性電極と、前記分極性電
   極間に介在させたセパレータと、電解液と、前記活性炭
   繊維に形成した導電性集電極を具備することを特徴とす
   る電気二重層キャパシター。
2. （２）導電性集電極は金属を溶射ししたものであること
   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
   ャパシター。
3. （３）導電性集電極はアルミニウムであることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項または第２項記載の電気二重
   層キャパシター。