JP2000331892A - 電気二重層キャパシター及び電極の製造法 - Google Patents
電気二重層キャパシター及び電極の製造法Info
- Publication number
- JP2000331892A JP2000331892A JP11143405A JP14340599A JP2000331892A JP 2000331892 A JP2000331892 A JP 2000331892A JP 11143405 A JP11143405 A JP 11143405A JP 14340599 A JP14340599 A JP 14340599A JP 2000331892 A JP2000331892 A JP 2000331892A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fiber
- activated carbon
- sheet
- electric double
- carbon fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/54—Electrolytes
- H01G11/56—Solid electrolytes, e.g. gels; Additives therein
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Paper (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、セルモーター起動用電源やハイブリ
ッド自動車用電源、パソコン等のバックアップ電源とし
て安全性に優れた電気二重層キャパシター並びに該キャ
パシターに用いられる電極の製造法の提供。 【解決手段】分極電極の間に、ポリマーゲル型非水電解
質層を備えた電気二重層キャパシターにおいて、分極電
極として活性炭素繊維シートを基材として用いたことを
特徴とする電気二重層キャパシター。
ッド自動車用電源、パソコン等のバックアップ電源とし
て安全性に優れた電気二重層キャパシター並びに該キャ
パシターに用いられる電極の製造法の提供。 【解決手段】分極電極の間に、ポリマーゲル型非水電解
質層を備えた電気二重層キャパシターにおいて、分極電
極として活性炭素繊維シートを基材として用いたことを
特徴とする電気二重層キャパシター。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、セルモーター起動
用電源やハイブリッド自動車用電源、パソコン等のバッ
クアップ電源として安全性に優れた電気二重層キャパシ
ター並びに該キャパシターに用いられる電極の製造法に
関するものである。
用電源やハイブリッド自動車用電源、パソコン等のバッ
クアップ電源として安全性に優れた電気二重層キャパシ
ター並びに該キャパシターに用いられる電極の製造法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】活性炭や炭素粉末をポリビニリデンフル
オライド系ポリマーをバインダーとし集電体面に電極面
を形成した分極電極や活性炭素繊維クロスにアルミをプ
ラズマ蒸着し導電層を形成した２枚の分極電極間に、ポ
リエチレンやポリプロピレン等の不織布或いはマイクロ
ポーラスフィルムをセパレータとして介在せしめ、この
セパレータに非水電解液を含浸した電気二重層キャパシ
ターは出力が高く、サイクル特性にも優れており、その
技術開発が進められている。
オライド系ポリマーをバインダーとし集電体面に電極面
を形成した分極電極や活性炭素繊維クロスにアルミをプ
ラズマ蒸着し導電層を形成した２枚の分極電極間に、ポ
リエチレンやポリプロピレン等の不織布或いはマイクロ
ポーラスフィルムをセパレータとして介在せしめ、この
セパレータに非水電解液を含浸した電気二重層キャパシ
ターは出力が高く、サイクル特性にも優れており、その
技術開発が進められている。
【０００３】この非水電解液を用いた電気二重層キャパ
シターは高温雰囲気下に暴されると、非水電解液が気化
し、その内圧が上昇し、キャパシターの形状が変形し、
その特性が大きく変化するばかりでなく、爆発、火災発
生などを起こす危険があり安全管理上難点がある。
シターは高温雰囲気下に暴されると、非水電解液が気化
し、その内圧が上昇し、キャパシターの形状が変形し、
その特性が大きく変化するばかりでなく、爆発、火災発
生などを起こす危険があり安全管理上難点がある。
【０００４】また、電気二重層キャパシタの問題点とし
て、活性炭や炭素粉末を使用するカーボン電極の場合、
該カーボン電極から剥がれなどから生じた炭素微粒子が
反対の電極へ移動すると言う現象がある。このカーボン
電極の剥がれにより生じた微粒子は、電気泳動的に他電
極側に移動し、リーク電流を大きくしたり、短絡を起こ
しやすくする。従って、微粒子の極間移動は自己放電を
意味し、炭素微粒子の分極間移動防止能力はキャパシタ
の基本性能に大きく係わっている。
て、活性炭や炭素粉末を使用するカーボン電極の場合、
該カーボン電極から剥がれなどから生じた炭素微粒子が
反対の電極へ移動すると言う現象がある。このカーボン
電極の剥がれにより生じた微粒子は、電気泳動的に他電
極側に移動し、リーク電流を大きくしたり、短絡を起こ
しやすくする。従って、微粒子の極間移動は自己放電を
意味し、炭素微粒子の分極間移動防止能力はキャパシタ
の基本性能に大きく係わっている。
【０００５】一方、電解液中のイオン移動の易動度は液
抵抗の形で現れ、この値の増加はキャパシタの滑らかな
充放電ができにくくなる傾向を示す。このため、液抵抗
を減少させるためには、セパレータの単位面積中の孔の
数を多くすることが必要になる。さらに、電極間を狭く
することによっても液抵抗を低下させることができ、セ
パレータを薄くすることにより、これは達成できる。ま
た、一般に、電気二重層キャパシタの電解液は塩を多く
溶かせるよう、非常に強い極性有機溶媒を用いており、
これと反応したり、セパレ−タを溶解したりしないこと
も必要であり、さらにセパレ−タを含む電解質が機械的
ストレスにも強いことも要求される。
抵抗の形で現れ、この値の増加はキャパシタの滑らかな
充放電ができにくくなる傾向を示す。このため、液抵抗
を減少させるためには、セパレータの単位面積中の孔の
数を多くすることが必要になる。さらに、電極間を狭く
することによっても液抵抗を低下させることができ、セ
パレータを薄くすることにより、これは達成できる。ま
た、一般に、電気二重層キャパシタの電解液は塩を多く
溶かせるよう、非常に強い極性有機溶媒を用いており、
これと反応したり、セパレ−タを溶解したりしないこと
も必要であり、さらにセパレ−タを含む電解質が機械的
ストレスにも強いことも要求される。
【０００６】このようなセパレータとして、従来より様
々なものが提案されている。例えば、コンデンサーペー
パーと呼ばれ高密度コンデンサーペーパー、電解紙と呼
ばれる低密度コンデンサーペーパー、ポリエチレン、ポ
リプロピレンのフィルムで微孔性をもたせたもの、ポリ
エチレン繊維やポリプロピレン繊維を使用した不織布な
どである。しかしながら、コンデンサーペーパーでは、
電解液に対して導電性阻害が大きく、目的とする静電容
量、内部抵抗が得られず、電解紙ではその平均細孔径が
カーボン微粒子より大きいため、カーボン微粒子が貫通
してしまい、目的とする漏れ電流とすることができなか
った。
々なものが提案されている。例えば、コンデンサーペー
パーと呼ばれ高密度コンデンサーペーパー、電解紙と呼
ばれる低密度コンデンサーペーパー、ポリエチレン、ポ
リプロピレンのフィルムで微孔性をもたせたもの、ポリ
エチレン繊維やポリプロピレン繊維を使用した不織布な
どである。しかしながら、コンデンサーペーパーでは、
電解液に対して導電性阻害が大きく、目的とする静電容
量、内部抵抗が得られず、電解紙ではその平均細孔径が
カーボン微粒子より大きいため、カーボン微粒子が貫通
してしまい、目的とする漏れ電流とすることができなか
った。
【０００７】そこでセパレータの非水電解液の保液性を
高め、かつ非水電解質層の取り扱い性の良好な電気二重
層キャパシターの技術が特開平６−３６９７２号公報に
示されている。このキャパシターにはセパレータとし
て、粒径１０〜１００μｍのアクリル樹脂粒子を０．１
〜２０ｗｔ％担持させたものを用いる点に大きな特徴を
有する。しかしこのセパレータを用いた電気二重層キャ
パシターは非水電解液のセパレータ構造内への浸透性の
向上、及び、保液性の向上、キャパシター組立工程の向
上等は認められるが、このキャパシターは、やはり非水
電解液の揮散を防止し得ないという難点がある。
高め、かつ非水電解質層の取り扱い性の良好な電気二重
層キャパシターの技術が特開平６−３６９７２号公報に
示されている。このキャパシターにはセパレータとし
て、粒径１０〜１００μｍのアクリル樹脂粒子を０．１
〜２０ｗｔ％担持させたものを用いる点に大きな特徴を
有する。しかしこのセパレータを用いた電気二重層キャ
パシターは非水電解液のセパレータ構造内への浸透性の
向上、及び、保液性の向上、キャパシター組立工程の向
上等は認められるが、このキャパシターは、やはり非水
電解液の揮散を防止し得ないという難点がある。
【０００８】またカーボン微粒子の貫通を阻止するよう
な微孔性セパレーターとして酢酸菌の静置培養によって
得られるバクテリアセルロースを用いる電気二重層キャ
パシターの技術が特開平９−１２９５０９号公報に示さ
れている。このキャパシターは微細繊維網目構造のセル
ロースをセパレーターとして用いる点に大きな特徴を有
する。しかしこのセパレーターを用いたキャパシターは
カーボン微粒子の貫通を阻止することは可能であるが、
やはり非水電解液の揮散を防止し得ないという難点があ
る。
な微孔性セパレーターとして酢酸菌の静置培養によって
得られるバクテリアセルロースを用いる電気二重層キャ
パシターの技術が特開平９−１２９５０９号公報に示さ
れている。このキャパシターは微細繊維網目構造のセル
ロースをセパレーターとして用いる点に大きな特徴を有
する。しかしこのセパレーターを用いたキャパシターは
カーボン微粒子の貫通を阻止することは可能であるが、
やはり非水電解液の揮散を防止し得ないという難点があ
る。
【０００９】このような難点のない電気二重層キャパシ
ターの開発も進められており、特に非水電解液を固体化
する技術、特に非水電解液をゲル化するため、ゲル化剤
として、ポリアクリロニトリルやアクリロニトリルと
（メタ）アクリレート共重合体が用いられている。これ
らアクリロニトリル系重合体を非水電解液に加熱溶解
後、冷却ゲル化させたポリマーゲル電解質は良好なイオ
ン伝導度や捕液性及びカーボン微粒子の貫通阻止性を示
すが、粘着性が高く、その取り扱い性に難点があり、こ
のゲル電解質を用いた電気二重層キャパシターの組立に
は多大な困難を伴い高性能な電気二重層キャパシターを
工業的に作ることは極めて難しい。
ターの開発も進められており、特に非水電解液を固体化
する技術、特に非水電解液をゲル化するため、ゲル化剤
として、ポリアクリロニトリルやアクリロニトリルと
（メタ）アクリレート共重合体が用いられている。これ
らアクリロニトリル系重合体を非水電解液に加熱溶解
後、冷却ゲル化させたポリマーゲル電解質は良好なイオ
ン伝導度や捕液性及びカーボン微粒子の貫通阻止性を示
すが、粘着性が高く、その取り扱い性に難点があり、こ
のゲル電解質を用いた電気二重層キャパシターの組立に
は多大な困難を伴い高性能な電気二重層キャパシターを
工業的に作ることは極めて難しい。
【００１０】一方、従来用いられる分極性電極の基材と
しては、次の２種類のものがあった。すなわち第１は、
おがくず、ヤシガラ、ピッチなどを賦活処理して得られ
る粉末状活性炭を、適当なバインダーと一緒にプレス成
形又は圧延ロールして分極性電極としたものである。第
２は、フェノール系、レーヨン系、アクリル系、ピッチ
系などの繊維を耐炎化および炭化賦活処理して活性炭又
は活性炭素繊維とし、これをフェルト状、繊維状、紙
状、又は焼結体状などの分極性電極としたものである。
しては、次の２種類のものがあった。すなわち第１は、
おがくず、ヤシガラ、ピッチなどを賦活処理して得られ
る粉末状活性炭を、適当なバインダーと一緒にプレス成
形又は圧延ロールして分極性電極としたものである。第
２は、フェノール系、レーヨン系、アクリル系、ピッチ
系などの繊維を耐炎化および炭化賦活処理して活性炭又
は活性炭素繊維とし、これをフェルト状、繊維状、紙
状、又は焼結体状などの分極性電極としたものである。
【００１１】分極性電極としてアクリル系活性炭素繊維
を用いたものとして例えば、特開平３−８５７１１号公
報に開示されているように、電極材である活性炭素繊維
に亜鉛、又はその化合物を含有させることで容量が大き
く自己放電の少ない分極性電極とすることができる。し
かし、該手法は、重合、紡糸、耐炎化、賦活の各工程、
または何れかの工程にて亜鉛、又はその化合物を添加さ
せる必要があるため、工程が複雑になり工業的に好まし
くない。
を用いたものとして例えば、特開平３−８５７１１号公
報に開示されているように、電極材である活性炭素繊維
に亜鉛、又はその化合物を含有させることで容量が大き
く自己放電の少ない分極性電極とすることができる。し
かし、該手法は、重合、紡糸、耐炎化、賦活の各工程、
または何れかの工程にて亜鉛、又はその化合物を添加さ
せる必要があるため、工程が複雑になり工業的に好まし
くない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題、及び課題を解決するた
めの手段】一般的に、電気二重層キャパシタに使用する
活性炭の単位重量あたりの容量は、活性炭の比表面積に
比例する。活性炭の単位重量あたりのキャパシタ容量を
上げるためには比表面積の高い活性炭を使用する必要が
ある。
めの手段】一般的に、電気二重層キャパシタに使用する
活性炭の単位重量あたりの容量は、活性炭の比表面積に
比例する。活性炭の単位重量あたりのキャパシタ容量を
上げるためには比表面積の高い活性炭を使用する必要が
ある。
【００１３】本発明者等は電気二重層キャパシターを、
その組立工程での各部品の取り扱い性を向上せしめて効
率よく作ることを目的として検討した結果、分極電極の
間に、ポリマーゲル型非水電解質層を備え、かつその分
極電極として活性炭素繊維シートを基材として用いるこ
とにより、その目的を達成しうることを見いだし本発明
を完成した。その要旨とするところは、分極電極の間
に、ポリマーゲル型非水電解質層を備え、その分極電極
として活性炭素繊維シートを基材として用いた電気二重
層キャパシターである。また、該活性炭素繊維シートは
アクリロニトリル系共重合体からなる繊維を酸化性ガス
雰囲気中耐炎化処理した後、得られた耐炎化繊維を長さ
１ｍｍ以上５ｍｍ未満になるように切断し、繊維状バイ
ンダーと共に混抄して耐炎化繊維シートとした後、水蒸
気賦活処理して製造されることを特徴とする。
その組立工程での各部品の取り扱い性を向上せしめて効
率よく作ることを目的として検討した結果、分極電極の
間に、ポリマーゲル型非水電解質層を備え、かつその分
極電極として活性炭素繊維シートを基材として用いるこ
とにより、その目的を達成しうることを見いだし本発明
を完成した。その要旨とするところは、分極電極の間
に、ポリマーゲル型非水電解質層を備え、その分極電極
として活性炭素繊維シートを基材として用いた電気二重
層キャパシターである。また、該活性炭素繊維シートは
アクリロニトリル系共重合体からなる繊維を酸化性ガス
雰囲気中耐炎化処理した後、得られた耐炎化繊維を長さ
１ｍｍ以上５ｍｍ未満になるように切断し、繊維状バイ
ンダーと共に混抄して耐炎化繊維シートとした後、水蒸
気賦活処理して製造されることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明を実施するに際して用いら
れるポリマーゲル型非水電解質層としては、非水電解液
に可溶性でゲル形成能を有する有機重合体の繊維状物、
パルプ状物を主体とする繊維質シートを非水電解液の担
持体として用いることが好ましい。本発明のポリマーゲ
ル電解質層を作るに際して用いる繊維状物、パルプ状物
とは、繊維径１〜１００μｍ程度の繊維状物であり、繊
維長は約５ｍｍ以下であるものを用いるのがよい。
れるポリマーゲル型非水電解質層としては、非水電解液
に可溶性でゲル形成能を有する有機重合体の繊維状物、
パルプ状物を主体とする繊維質シートを非水電解液の担
持体として用いることが好ましい。本発明のポリマーゲ
ル電解質層を作るに際して用いる繊維状物、パルプ状物
とは、繊維径１〜１００μｍ程度の繊維状物であり、繊
維長は約５ｍｍ以下であるものを用いるのがよい。
【００１５】繊維径があまり小さい繊維状物やパルプよ
り作った繊維質シートは、その強度が不足し、その取り
扱い性が不足するので好ましくない。一方繊維径の大き
すぎるものより作った繊維質シートは、非水電解液の含
浸、溶解性が劣り、良好な性能を備えたポリマーゲル電
解質層の形成性に劣る。また繊維長の長い繊維、パルプ
状物を用いて作った、繊維質シート状物は均一な厚さの
ものとすることが難しくなるという難点がある。
り作った繊維質シートは、その強度が不足し、その取り
扱い性が不足するので好ましくない。一方繊維径の大き
すぎるものより作った繊維質シートは、非水電解液の含
浸、溶解性が劣り、良好な性能を備えたポリマーゲル電
解質層の形成性に劣る。また繊維長の長い繊維、パルプ
状物を用いて作った、繊維質シート状物は均一な厚さの
ものとすることが難しくなるという難点がある。
【００１６】また本発明で用いる繊維又はパルプ状物は
フィブリルを多数有するものも用いることができ、これ
らの繊維又はパルプ状物は非水電解液可溶性のポリマー
を溶融紡糸法、湿式紡糸法、フラッシュ紡糸法、或いは
ポリマーの有機溶剤溶液の噴射凝固紡糸法等により作る
ことができる。
フィブリルを多数有するものも用いることができ、これ
らの繊維又はパルプ状物は非水電解液可溶性のポリマー
を溶融紡糸法、湿式紡糸法、フラッシュ紡糸法、或いは
ポリマーの有機溶剤溶液の噴射凝固紡糸法等により作る
ことができる。
【００１７】また繊維形態としては、パルプ状物、単繊
維状物、サイドバイサイド型複合繊維、トルーコンジュ
ゲート複合繊維、海島型複合繊維、或いは複合繊維の分
割繊維などを用いることができる。複合繊維としては、
非水電解液可溶性ポリマー同士の複合繊維、或いは非水
電解液可溶性ポリマーと非水電解液非可溶性のポリマー
との複合繊維を用いる事ができる。
維状物、サイドバイサイド型複合繊維、トルーコンジュ
ゲート複合繊維、海島型複合繊維、或いは複合繊維の分
割繊維などを用いることができる。複合繊維としては、
非水電解液可溶性ポリマー同士の複合繊維、或いは非水
電解液可溶性ポリマーと非水電解液非可溶性のポリマー
との複合繊維を用いる事ができる。
【００１８】本発明を実施するに際して用いる非水電解
液可溶又は膨潤性ポリマーとしては、ポリアクリロニト
リル、ポリメタクリロニトリル、アクリロニトリル／酢
酸ビニルコポリマー、アクリロニトリル／塩化ビニルコ
ポリマー、アクリロニトリル／メタクリロニトリルコポ
リマー、ポリメチルメタクリレート、沸化ビニリデン／
ヘキサフルオロプロピレンコポリマー、ポリエチレンオ
キサイド、ポリプロピレンオキサイド、エチレンオキサ
イド／プロピレンオキサイドブロックコポリマー、ポリ
ビニルアセテート、アセチル化セルロース等を挙げるこ
とができる。これらポリマーのうちアクリロニトリルユ
ニット重合量５０重量％以上、より好ましくは６０重量
％以上のポリマーがその取り扱い性、非水電解液の担持
性、ゲル形成性の点から好ましいものである。
液可溶又は膨潤性ポリマーとしては、ポリアクリロニト
リル、ポリメタクリロニトリル、アクリロニトリル／酢
酸ビニルコポリマー、アクリロニトリル／塩化ビニルコ
ポリマー、アクリロニトリル／メタクリロニトリルコポ
リマー、ポリメチルメタクリレート、沸化ビニリデン／
ヘキサフルオロプロピレンコポリマー、ポリエチレンオ
キサイド、ポリプロピレンオキサイド、エチレンオキサ
イド／プロピレンオキサイドブロックコポリマー、ポリ
ビニルアセテート、アセチル化セルロース等を挙げるこ
とができる。これらポリマーのうちアクリロニトリルユ
ニット重合量５０重量％以上、より好ましくは６０重量
％以上のポリマーがその取り扱い性、非水電解液の担持
性、ゲル形成性の点から好ましいものである。
【００１９】本発明を実施するに際して用いる繊維、パ
ルプにて作った繊維質シートは短繊維の不織布、パルプ
より作った紙状シート、或いは非水電解液に非可溶性の
ポリマーの繊維より作った編織物の織構造物中に上記短
繊維、パルプ状物を交絡係合させたものなどを用いる事
ができる。
ルプにて作った繊維質シートは短繊維の不織布、パルプ
より作った紙状シート、或いは非水電解液に非可溶性の
ポリマーの繊維より作った編織物の織構造物中に上記短
繊維、パルプ状物を交絡係合させたものなどを用いる事
ができる。
【００２０】本発明で用いる繊維質シートを形成するに
際し支持体を構成する繊維又はパルプを構成するものと
しては、天然パルプ、ポリエチレンパルプ、芳香族ポリ
アミドパルプ、ポリプロピレンパルプやポリオレフィン
繊維、ポリ沸化ビニリデン系繊維、芳香族ポリアミド繊
維、ポリフェニレンサルファイド繊維、ポリスルホン繊
維、セラミック繊維、ガラス繊維などを用いることがで
きる。
際し支持体を構成する繊維又はパルプを構成するものと
しては、天然パルプ、ポリエチレンパルプ、芳香族ポリ
アミドパルプ、ポリプロピレンパルプやポリオレフィン
繊維、ポリ沸化ビニリデン系繊維、芳香族ポリアミド繊
維、ポリフェニレンサルファイド繊維、ポリスルホン繊
維、セラミック繊維、ガラス繊維などを用いることがで
きる。
【００２１】本発明を実施するに際して用いる繊維質シ
ートは、非水電解液可溶性、又は膨潤性ポリマー製の繊
維又はパルプ状物の含有率は５０質量％以上であること
が好ましい。この繊維質シートに含まれる非水電解質非
可溶性のポリマー又は天然物で作られた繊維又はパルプ
状物は、この繊維質シ−ト状物より作ったゲル電解質シ
ート状物の強度向上に大きく寄与する成分である。
ートは、非水電解液可溶性、又は膨潤性ポリマー製の繊
維又はパルプ状物の含有率は５０質量％以上であること
が好ましい。この繊維質シートに含まれる非水電解質非
可溶性のポリマー又は天然物で作られた繊維又はパルプ
状物は、この繊維質シ−ト状物より作ったゲル電解質シ
ート状物の強度向上に大きく寄与する成分である。
【００２２】また本発明を実施するに際して用いる繊維
質シートの空孔率は２０〜８０体積％の範囲とするの
が、繊維質シートへの非水電解液の含浸性を向上し、均
一な特性を備えた非水電解質ポリマーゲル層を構成する
ので好ましい。
質シートの空孔率は２０〜８０体積％の範囲とするの
が、繊維質シートへの非水電解液の含浸性を向上し、均
一な特性を備えた非水電解質ポリマーゲル層を構成する
ので好ましい。
【００２３】本発明を実施するに際して用いる非水電解
液の具体例としては、非プロトン性極性溶媒で誘電率が
高いもの、あるいは粘度が低いもの、電気化学的に安定
で且つ下記に示される電解質塩を良く溶解する有機溶媒
やその混合物が適宜選ばれる。これらの具体例として
は、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボ
ネート（ＥＣ）、ジメチルカ−ボネ−ト、ジエチルカ−
ボネ−ト、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、等の
カーボネート類、γ−ブチロラクトン（ＢＬ）等のラク
トン類、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルア
セトアミド（ＤＭＡＣ）等のアミド系溶剤、スルホラ
ン、アセトニトリル、ジメチルスルフォキシド（ＤＭＳ
Ｏ）、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン等が挙げ
られる。
液の具体例としては、非プロトン性極性溶媒で誘電率が
高いもの、あるいは粘度が低いもの、電気化学的に安定
で且つ下記に示される電解質塩を良く溶解する有機溶媒
やその混合物が適宜選ばれる。これらの具体例として
は、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボ
ネート（ＥＣ）、ジメチルカ−ボネ−ト、ジエチルカ−
ボネ−ト、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、等の
カーボネート類、γ−ブチロラクトン（ＢＬ）等のラク
トン類、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルア
セトアミド（ＤＭＡＣ）等のアミド系溶剤、スルホラ
ン、アセトニトリル、ジメチルスルフォキシド（ＤＭＳ
Ｏ）、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン等が挙げ
られる。
【００２４】また電解質塩の具体例としては、４級化ア
ルキルアンモニウム塩が非水溶媒中での電解質として好
ましく、具体例としては（Ｒ４Ｎ）＋（Ｍ）− の構造
のものが用いられる。Ｒで示されるアルキル基としては
メチル、エチル、ブチル基等が例示され、アニオン成分
であるＭとして、テトラフルオロホウ素（ＢＦ４）、パ
ークロレート（ＣｌＯ４）基等が例示される。
ルキルアンモニウム塩が非水溶媒中での電解質として好
ましく、具体例としては（Ｒ４Ｎ）＋（Ｍ）− の構造
のものが用いられる。Ｒで示されるアルキル基としては
メチル、エチル、ブチル基等が例示され、アニオン成分
であるＭとして、テトラフルオロホウ素（ＢＦ４）、パ
ークロレート（ＣｌＯ４）基等が例示される。
【００２５】本発明の電気二重層キャパシターは分極電
極の間に繊維質シートを挟んだ状態で容器中に収納し、
この容器内に非水電解液を好ましくは減圧状態で注入
し、この電解液を繊維質シートに十分含浸せしめた後、
溶解した後ゲル化させることによって作ることができ
る。
極の間に繊維質シートを挟んだ状態で容器中に収納し、
この容器内に非水電解液を好ましくは減圧状態で注入
し、この電解液を繊維質シートに十分含浸せしめた後、
溶解した後ゲル化させることによって作ることができ
る。
【００２６】分極電極と非水電解質形成用の繊維質シー
トの積層はこれら素材を非粘着状態で取り扱うことがで
きるため、キャパシター組立工程が不良品発生率の少な
いものとすることができる。
トの積層はこれら素材を非粘着状態で取り扱うことがで
きるため、キャパシター組立工程が不良品発生率の少な
いものとすることができる。
【００２７】また繊維質シートの非水電解液の含浸は繊
維構造に基づく毛細管現象を利用できるため、繊維質シ
ートの非水電解液の含浸性は早く、非含浸部の発生はな
く、ミクロボイドのないポリマーゲル電解質層を備えた
電気二重層キャパシターとすることができる。
維構造に基づく毛細管現象を利用できるため、繊維質シ
ートの非水電解液の含浸性は早く、非含浸部の発生はな
く、ミクロボイドのないポリマーゲル電解質層を備えた
電気二重層キャパシターとすることができる。
【００２８】一方、本発明を実施するに際して用いる分
極電極材としては、比表面積の大きい活性炭であればい
ずれも用いることが出来るが、形態としては微粉末の発
生が少なく、取り扱い性に優れる繊維質シート状のも
の、即ち活性炭素繊維シートをもちいることが好まし
い。さらに好ましくは、力学的強度が高く、加工性に優
れるアクリル系活性炭素繊維シートを用いることが好ま
しい。用いられるアクリル系活性炭素繊維の比表面積は
５００ｍ２／ｇ以上であることが好ましい。
極電極材としては、比表面積の大きい活性炭であればい
ずれも用いることが出来るが、形態としては微粉末の発
生が少なく、取り扱い性に優れる繊維質シート状のも
の、即ち活性炭素繊維シートをもちいることが好まし
い。さらに好ましくは、力学的強度が高く、加工性に優
れるアクリル系活性炭素繊維シートを用いることが好ま
しい。用いられるアクリル系活性炭素繊維の比表面積は
５００ｍ２／ｇ以上であることが好ましい。
【００２９】本発明で用いる活性炭素繊維は、アクリロ
ニトリル系重合体繊維を酸化性雰囲気下で耐炎化処理し
たものを水蒸気賦活処理することにより、ＢＥＴ法で測
定した比表面積が５００ｍ２／ｇ以上とする事ができ
る。
ニトリル系重合体繊維を酸化性雰囲気下で耐炎化処理し
たものを水蒸気賦活処理することにより、ＢＥＴ法で測
定した比表面積が５００ｍ２／ｇ以上とする事ができ
る。
【００３０】本発明を実施するに際して用いる活性炭素
繊維シートは上記した如くして作った耐炎化糸を長さ１
〜５ｍｍの炭素繊維状物とし、バインダー成分としてポ
リエチレンパルプ、ポリプロピレンパルプ、天然パルプ
などとともに水中に分散せしめ、湿式抄造法にて抄造す
ることにより、耐炎化繊維シート状物とし、このシート
状物を水蒸気賦活処理することによって得る事ができ
る。この方法にて作成した分極電極は、活性炭素繊維の
比表面積が高く、分極電極よりの活性炭素繊維の剥がれ
落ちがなく、取り扱い性の良好な電極とすることができ
る。
繊維シートは上記した如くして作った耐炎化糸を長さ１
〜５ｍｍの炭素繊維状物とし、バインダー成分としてポ
リエチレンパルプ、ポリプロピレンパルプ、天然パルプ
などとともに水中に分散せしめ、湿式抄造法にて抄造す
ることにより、耐炎化繊維シート状物とし、このシート
状物を水蒸気賦活処理することによって得る事ができ
る。この方法にて作成した分極電極は、活性炭素繊維の
比表面積が高く、分極電極よりの活性炭素繊維の剥がれ
落ちがなく、取り扱い性の良好な電極とすることができ
る。
【００３１】
【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
する。
する。
【００３２】〔参考例１〕以下の方法で耐炎化繊維シー
トを作成した。
トを作成した。
【００３３】アクリロニトリル共重合体からなる繊維を
空気中２４０℃にて１時間、緊張下加熱して耐炎化処理
した。得られた耐炎化繊維を長さ３ｍｍに切断した後、
耐炎化繊維９０質量部とパルプ状ポリプロピレン（三井
化学製 ＳＷＰ Ｙ６００）１０質量部を混合し、この
混合物の水分散液から湿式抄紙法によりシートを調製し
た。シートの坪量は５０ｇ／ｍ２、シート厚４００μ
ｍ、引っ張り強度２．１ＭＰａ／１５ｍｍのシ−トであ
った。
空気中２４０℃にて１時間、緊張下加熱して耐炎化処理
した。得られた耐炎化繊維を長さ３ｍｍに切断した後、
耐炎化繊維９０質量部とパルプ状ポリプロピレン（三井
化学製 ＳＷＰ Ｙ６００）１０質量部を混合し、この
混合物の水分散液から湿式抄紙法によりシートを調製し
た。シートの坪量は５０ｇ／ｍ２、シート厚４００μ
ｍ、引っ張り強度２．１ＭＰａ／１５ｍｍのシ−トであ
った。
【００３４】〔参考例２〕参考例１で用意した耐炎化繊
維シートを特開平９−３１７５９に開示されている手法
にて水蒸気賦活処理した。すなわち、この耐炎化シート
を炉に入れ、８００℃で５分間、水蒸気を５ｇ／分の割
合にて供給して賦活処理した。この賦活処理した活性炭
素繊維シートの比表面積は１５００ｍ２／ｇであった。
このシートの厚みは２２０μｍ、引張強度１．７ＭＰａ
／１５ｍｍであった。
維シートを特開平９−３１７５９に開示されている手法
にて水蒸気賦活処理した。すなわち、この耐炎化シート
を炉に入れ、８００℃で５分間、水蒸気を５ｇ／分の割
合にて供給して賦活処理した。この賦活処理した活性炭
素繊維シートの比表面積は１５００ｍ２／ｇであった。
このシートの厚みは２２０μｍ、引張強度１．７ＭＰａ
／１５ｍｍであった。
【００３５】〔参考例３〕参考例１で用意した耐炎化繊
維シートを、緊張下１０００℃で３分間、水蒸気を５ｇ
／分の割合で炉に供給して賦活処理して、活性炭素繊維
シートを得た。比表面積１２００（ｍ２／ｇ）引張強度
１．５ＭＰａ／ｍｍ２、シートの厚みは１８０μｍであ
った。
維シートを、緊張下１０００℃で３分間、水蒸気を５ｇ
／分の割合で炉に供給して賦活処理して、活性炭素繊維
シートを得た。比表面積１２００（ｍ２／ｇ）引張強度
１．５ＭＰａ／ｍｍ２、シートの厚みは１８０μｍであ
った。
【００３６】〔実施例１〕参考例２で用いた活性炭素繊
維シートにニッケル網を集電体として溶着させて分極電
極とした２枚の分極電極間に、厚さ２５μｍのポリアク
リロニトリル製フィブリルのシートを挟み、電極間が短
絡しないようにボタン形状の密閉容器に挿入した。密閉
容器には電解液の注入口が予め用意されており、この注
入口より、気体を真空操作で脱気した後［（ＣＨ３）４
Ｎ］＋ＢＦ４ −を溶解したエチレンカーボネート／プロ
ピレンカーボネートの重量比で２：１とした混合液より
成る電解液を注入し、封止剤で口を塞いだ。次いでこの
容器を１００℃に加熱してから室温まで冷却させポリア
クリロニトリルフィブリル製シートをゲル化させた。こ
のキャパシタの容量を充電終止電位２Ｖ、放電終止電位
１Ｖとし、１mAの充放電電流で充放電を行ったところ
０．３５Ｆ／ｃｍ２であった。
維シートにニッケル網を集電体として溶着させて分極電
極とした２枚の分極電極間に、厚さ２５μｍのポリアク
リロニトリル製フィブリルのシートを挟み、電極間が短
絡しないようにボタン形状の密閉容器に挿入した。密閉
容器には電解液の注入口が予め用意されており、この注
入口より、気体を真空操作で脱気した後［（ＣＨ３）４
Ｎ］＋ＢＦ４ −を溶解したエチレンカーボネート／プロ
ピレンカーボネートの重量比で２：１とした混合液より
成る電解液を注入し、封止剤で口を塞いだ。次いでこの
容器を１００℃に加熱してから室温まで冷却させポリア
クリロニトリルフィブリル製シートをゲル化させた。こ
のキャパシタの容量を充電終止電位２Ｖ、放電終止電位
１Ｖとし、１mAの充放電電流で充放電を行ったところ
０．３５Ｆ／ｃｍ２であった。
【００３７】〔実施例２〕参考例３で得た活性炭素繊維
シ−トを用いる以外、実施例１と同様の方法によって電
気二重層コンデンサ−を作ったところ、その性能は０．
２０Ｆ／ｃｍ２であった。またコンデンサ−の組立工程
は極めて容易であり、コンデンサ−組立工程のトラブル
発生はなかった。
シ−トを用いる以外、実施例１と同様の方法によって電
気二重層コンデンサ−を作ったところ、その性能は０．
２０Ｆ／ｃｍ２であった。またコンデンサ−の組立工程
は極めて容易であり、コンデンサ−組立工程のトラブル
発生はなかった。
【００３８】
【発明の効果】本発明によれば、分極電極材としてアク
リル系活性炭素繊維シートを用いることにより電気二重
層キャパシターを、その組立工程での各部品の取り扱い
性を向上せしめて効率よく作ることが可能となり、その
工業的意義は大きい。
リル系活性炭素繊維シートを用いることにより電気二重
層キャパシターを、その組立工程での各部品の取り扱い
性を向上せしめて効率よく作ることが可能となり、その
工業的意義は大きい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｄ０６Ｍ 101:28
Claims (5)
- 【請求項１】分極電極の間に、ポリマーゲル型非水電解
質層を備えた電気二重層キャパシターにおいて、分極電
極として活性炭素繊維シートを基材として用いたことを
特徴とする電気二重層キャパシター。 - 【請求項２】活性炭素繊維シートとしてアクリル系活性
炭素繊維を主体とする活性炭素繊維シート状物を用いる
ことを特徴とする請求項１記載の電気二重層キャパシタ
ー。 - 【請求項３】活性炭素繊維として、Ｎ２吸着ＢＥＴ法で
測定した比表面積が５００ｍ２／ｇ以上の活性炭素繊維
を用いることを特徴とする請求項１又は２記載の電気二
重層キャパシター。 - 【請求項４】分極電極として、アクリロニトリル系重合
体からなる繊維を酸化性ガス雰囲気中で耐炎化処理し、
繊維長１〜５ｍｍに切断した耐炎化繊維を繊維状バイン
ダーと共に混抄して耐炎化繊維シートとしたものを、水
蒸気賦活処理した活性炭素繊維シートを用いることを特
徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の
電気二重層キャパシター。 - 【請求項５】アクリロニトリル系重合体製繊維を酸化性
雰囲気下で処理して得た耐炎化繊維を繊維長１〜５ｍｍ
とし、この切断耐炎化繊維とバインダー繊維とを混抄し
て得たシート状物を水蒸気賦活処理し、耐炎化繊維のＮ
２吸着ＢＥＴ法で測定した比表面積が５００ｍ２／ｇ以
上とすることを特徴とするシート状電極の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11143405A JP2000331892A (ja) | 1999-05-24 | 1999-05-24 | 電気二重層キャパシター及び電極の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11143405A JP2000331892A (ja) | 1999-05-24 | 1999-05-24 | 電気二重層キャパシター及び電極の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000331892A true JP2000331892A (ja) | 2000-11-30 |
Family
ID=15338017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11143405A Pending JP2000331892A (ja) | 1999-05-24 | 1999-05-24 | 電気二重層キャパシター及び電極の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000331892A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003087470A1 (fr) * | 2002-04-17 | 2003-10-23 | Mitsubishi Rayon Co., Ltd. | Papier en fibre de carbone et substrat d'electrode en fibre de carbone poreux, destine aux piles |
| JP2008270807A (ja) * | 2007-04-16 | 2008-11-06 | Korea Inst Of Science & Technology | 超極細炭素繊維上に堆積された金属酸化物からなるスーパーキャパシタ用電極およびその製造方法 |
| JP2012072519A (ja) * | 2010-09-29 | 2012-04-12 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | アクリル繊維紙およびその製造方法 |
-
1999
- 1999-05-24 JP JP11143405A patent/JP2000331892A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7510626B2 (en) | 2001-10-09 | 2009-03-31 | Mitsubishi Rayon Co., Ltd. | Carbon fiber paper and porous carbon electrode substrate for fuel cell therefrom |
| WO2003087470A1 (fr) * | 2002-04-17 | 2003-10-23 | Mitsubishi Rayon Co., Ltd. | Papier en fibre de carbone et substrat d'electrode en fibre de carbone poreux, destine aux piles |
| KR100594535B1 (ko) * | 2002-04-17 | 2006-06-30 | 미쯔비시 레이온 가부시끼가이샤 | 탄소 섬유지 및 그것을 이용한 연료 전지용 다공질 탄소전극 기재 |
| CN100336972C (zh) * | 2002-04-17 | 2007-09-12 | 三菱丽阳株式会社 | 碳纤维纸及使用该材料的燃料电池用多孔碳电极基材 |
| JP2008270807A (ja) * | 2007-04-16 | 2008-11-06 | Korea Inst Of Science & Technology | 超極細炭素繊維上に堆積された金属酸化物からなるスーパーキャパシタ用電極およびその製造方法 |
| JP2012072519A (ja) * | 2010-09-29 | 2012-04-12 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | アクリル繊維紙およびその製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5031835B2 (ja) | 耐熱性超極細繊維状分離膜及びそれを利用した二次電池 | |
| JP5924540B2 (ja) | 耐熱性、高強度超極細繊維状分離膜およびその製造方法およびこれを利用した２次電池 | |
| Chun et al. | Eco-friendly cellulose nanofiber paper-derived separator membranes featuring tunable nanoporous network channels for lithium-ion batteries | |
| JP4832430B2 (ja) | リチウムイオン二次電池用セパレータ及びリチウムイオン二次電池 | |
| JP2013510389A5 (ja) | ||
| CN115663278A (zh) | 一种复合固态电解质膜及其制备方法和固态锂电池 | |
| JP2992598B2 (ja) | リチウムイオン電池 | |
| CN114006036B (zh) | 一种非对称凝胶聚合物电解质及其制备方法和应用 | |
| CN110854343B (zh) | 一种皮芯结构纤维素改性纳米纤维锂电池隔膜的制备方法 | |
| CN112615106A (zh) | 一种适用于锌离子电池的纤维素隔膜及其应用 | |
| CN112127011B (zh) | 一种聚丙烯腈/纤维素复合纤维膜及其制备方法和应用 | |
| CN116315427A (zh) | 一种用于锂离子电池的同轴静电纺丝隔膜及其制备方法 | |
| CN118292277A (zh) | 一种基于静电纺丝的水系锌离子电池隔膜及其制备方法 | |
| JP2009076486A (ja) | 電気化学素子用セパレータ | |
| CN103268955B (zh) | 一种复合凝胶聚合物电解质及其制备方法与应用 | |
| JP2000133271A (ja) | 電極活物質結着用バインダー | |
| JPH11242951A (ja) | セパレータ、その製造方法、およびこれを用いた電気化学デバイス | |
| CN119944225A (zh) | 一种高性能聚丙烯腈-纤维素纳米晶复合电池隔膜的制备方法 | |
| JP2000331892A (ja) | 電気二重層キャパシター及び電極の製造法 | |
| JP4017744B2 (ja) | 固体型ポリマー電解質膜及びその製造方法 | |
| KR100327488B1 (ko) | 리튬 고분자 이차전지 제조방법 | |
| US6392867B1 (en) | Electric double layer capacitor and method for preparing the same | |
| JP4161431B2 (ja) | 全固体二次電池 | |
| JP2000036433A (ja) | 電気二重層キャパシタ―及びその製法 | |
| JP2006351365A (ja) | 電子部品用セパレータおよび電子部品 |