JP2004189587A - 活性炭、電気二重層コンデンサ用分極性電極およびこれを用いた電気二重層コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】 良好な成形性を有すると共に、電極の高密度化や高容量化も図ることが可能な活性炭、電気二重層コンデンサ用分極性電極およびこれを用いた電気二重層コンデンサを提供する。
【解決手段】 本発明に係る電気二重層コンデンサ用分極性電極（図５の２、３）は、難黒鉛性原料（例えばフェノール樹脂）を水蒸気で賦活してなる活性炭からなり、前記活性炭は、累積百分率における２μｍ以下の粒子が１０％以上であって、嵩密度が０．１８ｇ／ｃｍ^３以上０．２５ｇ／ｃｍ^３以下、流動性指数が０．４７以上０．５２以下であることを特徴としている。本発明に係る電気二重層コンデンサ（図５の１）は、上記構成とした分極性電極を用いる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、活性炭、この活性炭からなる電気二重層コンデンサ用分極性電極と、この分極性電極を用いた電気二重層コンデンサに関する。

電気二重層コンデンサ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｄｏｕｂｌｅ Ｌａｙｅｒ Ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ）は、分極性電極と電解液との界面に生じる電気二重層に蓄積される電気エネルギーを利用したものである。

このような電気二重層コンデンサは、ファラッド級の大容量を有し、充放電サイクル特性にも優れることから、電気機器のバックアップ電源、車載バッテリーなどの用途に使用されている。

例えば図５に示すように、電気二重層コンデンサ１は、その内部に２つの分極性電極、すなわち、第一電極２と第二電極３を備えた構造を有している。これらの第一電極２と第二電極３は、セパレータ４により分離されている。

第一電極２とその外側に配される第一集電体（以下、キャップとも呼称する）５は、一方の電極体７を構成し陽極として作用する。これに対して、第二電極３とその外側に配される第二集電体（以下、ケースとも呼称する）６は、他方の電極体８を構成し陰極として作用するよう構成されている。このような電気二重層コンデンサ１を構成する第一電極２と第二電極３には、微細な細孔を有する活性炭が好適に用いられる（特許文献１参照）。

図６に示すように、電気二重層コンデンサを構成する活性炭からなる２つの分極性電極１１、１２には、溶媒と電解質とからなる電解液１５が含浸されており、電解液１５中で溶媒和している電解質イオン１６、１７が、２つの分極性電極１１、１２をなす活性炭の細孔１８、１９中に吸着集合することにより、一方の分極性電極１１と電極体１３は陽極を成し、他方の分極性電極１２と電極体１４は陰極を構成している。

上記２つの電極をなす活性炭は、溶媒や電解質イオンが電気化学的に作用するための場を提供するものであると考えることができる。したがって、活性炭の物性や微細構造は、電気二重層コンデンサの性能を大きく左右する因子の一つである。

また、上述した電気二重層コンデンサの他の一例としては、シート状に成形した電極体を、導電性を有する箔状の金属体（以下、導電性金属箔と呼称する）に導電性を有する接着剤を用いて貼り付け一体構造とした電極体を捲回してなるコンデンサが知られている。その際、導電性金属箔としては、例えばアルミニウム（Ａｌ）などの金属からなる箔を未処理あるいはその表面にエッチング処理を施したものが好適に用いられる。

ところで、自動車用を想定した高出力コンデンサ（単セルあたり２５０Ｗ級）用の電極に求められる特性の一つとしては、大電流の取り出しを可能にする低内部抵抗かつ十分な容量が挙げられる。

コンデンサの大容量化を図る手法としては、電極重量あたりの容量（Ｆ／ｇ）を向上させる方法が挙げられるが、自動車などへの搭載を前提とし、コンデンサモジュールとしての容積が限られている場合には、電極重量あたりの容量（Ｆ／ｇ）ではなく、電極容積あたりの容量（Ｆ／ｃｃ）を向上させる必要がある。換言すると、この電極容積あたりの容量（Ｆ／ｃｃ）を向上させるということは、電極の成形密度の向上が求められることを意味する。

一般に、電極の成形密度の向上を図るためには、重量あたりの容量を落とすことなく活性炭自身の密度を向上させる手法、あるいは電極の成形時に最密な充填構造を造る手法などが広く知られている。

前者の手法すなわち活性炭自身の高密度化を図る手法としては、例えば活性炭原料として易黒鉛化原料を用い、不活性雰囲気中において１０００℃以下の温度で炭化して得られた炭素原料などをアルカリ金属などの水酸化物で薬品賦活して得られる活性炭などの使用が、特許文献１に開示されている。

しかしながら、これらの薬品賦活を用いる製造プロセスは賦活時の制御が難しく、かつ賦活後に使用薬品などをコンデンサの動作に影響を及ぼさないレベルまで洗浄する工程が必要となるため、大量生産において、コストの面で課題が多い。

一方、安定的に生産される活性炭としては、上記の薬品賦活に代えて水蒸気などのガスを用いて賦活する活性炭が知られている。その際、炭素原料として難黒鉛化原料を不活性雰囲気中において１０００℃前後の温度で炭化した原料が用いられる。この方法では、比較的賦活され易い難黒鉛化原料を用いることから、活性炭の細孔形成が過度に進み、その結果として活性炭自身の密度が低下しやすいという問題があった。

後者の手法すなわち電極の成形時に最密な充填構造を造る手法としては、電極シートを成形する際にロール圧延の荷重などを制御して電極シートを緻密化する方法（特許文献２参照）や、主成分である活性炭の粒度制御を行う方法（特許文献３参照）などが挙げられる。

しかしながら、上記何れかの方法で高密度化した電極は、成形されたシートにクラックや断裂などの著しい成形不良が発生したり、あるいはコンデンサ組み立て時の電解液含浸工程において電解液の浸透速度の低下や含浸不足が生じる恐れがあった。

また、上述した成形性や電極密度は、シート状に加工した後に初めて明確な評価が可能となる物性値であることから、事前に原料活性炭の良否の判断を行うのは難しいという問題もあった。
特開平９−３２０９０６号公報 特開２０００−２７７３９１号公報 特開２００１−５２９７２号公報

本発明は上記事情に鑑み、良好な成形性を有すると共に、電極の高密度化や高容量化も図ることが可能な活性炭、電気二重層コンデンサ用分極性電極およびこれを用いた電気二重層コンデンサを提供することを目的とする。

本発明は上記課題を解決するために、難黒鉛性原料を水蒸気で賦活してなる活性炭であり、累積百分率における２μｍ以下の粒子が１０％以上、かつ、嵩密度が０．１８ｇ／ｃｍ^３以上０．２５ｇ／ｃｍ^３以下であることを特徴とする活性炭を提供する。

難黒鉛性原料（例えば、実施形態のフェノール樹脂）を水蒸気で賦活してなる活性炭であれば、粒径が２μｍ以下の活性炭の粒子の含有量、嵩密度（例えば、実施形態に詳述するＪＩＳ Ｋ１４７４粒状活性炭の嵩密度測定方法により測定した値）、流動性指数（例えば、実施形態に詳述するセイシン企業社製のタップ密度測定装置ＫＹＴ−３０００を用いた擦り切り定量：重量タップ密度測定法により測定した値）が異なるものが安定して得られる。

累積百分率における２μｍ以下の粒子が１０％以上であれば、５ｋｇｆ／ｃｍ^２前後の極めて高い電極シート強度を確保でき、電極シートにクラックや断裂などの成形不良が発生しないので好ましい。この活性炭は、０．６３０ｇ／ｃｃを超える比較的高い電極シート密度も併せ持つことができる。累積百分率における２μｍ以下の粒子が１０％未満の活性炭では、電極シート強度が低減傾向を示し、成形性が劣化すると共に、電極シート密度も低減傾向を示すことが確認された。

活性炭の嵩密度が０．１８ｇ／ｃｍ^３を下回るか、または、０．２５ｇ／ｃｍ^３を超える場合は、０．６３０ｇ／ｃｃを超える比較的高い電極シート密度を安定して得られなくなり、また、電極シート強度は大幅に低下する。これに対して、嵩密度が０．１８ｇ／ｃｍ^３以上０．２５ｇ／ｃｍ^３以下の活性炭であれば、この範囲内で嵩密度が増加するにつれて電極シート密度が、０．６３０ｇ／ｃｃを超える比較的高い値で単調に増加すると共に、５ｋｇｆ／ｃｍ^２前後の極めて高い電極シート強度を確保できるので好ましい。

また、本発明は、タップ密度より川北の式で算出される流動性指数が０．４７以上０．５２以下であることを特徴とする活性炭を提供する。

活性炭の流動性指数が０．４７を下回るか、または、０．５２を超える場合は、０．６３０ｇ／ｃｃを超える比較的高い電極シート密度を安定して得られなくなり、また、電極シート強度は大幅に低下する。これに対して、流動性指数が０．４７以上０．５２以下の活性炭であれば、この範囲内で流動性指数が増加するにつれて電極シート密度が、０．６３０ｇ／ｃｃを超える比較的高い値で単調に減少すると共に、５ｋｇｆ／ｃｍ^２前後の極めて高い電極シート強度を確保できることが確認された。

また、本発明は、難黒鉛性原料を水蒸気で賦活してなる活性炭からなり、前記活性炭は、累積百分率における２μｍ以下の粒子が１０％以上、かつ、嵩密度が０．１８ｇ／ｃｍ^３以上０．２５ｇ／ｃｍ^３以下であることを特徴とする電気二重層コンデンサ用分極性電極を提供する。

難黒鉛性原料（例えば、実施形態のフェノール樹脂）を水蒸気で賦活してなる活性炭であれば、粒径が２μｍ以下の活性炭の粒子の含有量、嵩密度（例えば、実施形態に詳述するＪＩＳ Ｋ１４７４粒状活性炭の嵩密度測定方法により測定した値）、流動性指数（例えば、実施形態に詳述するセイシン企業社製のタップ密度測定装置ＫＹＴ−３０００を用いた擦り切り定量：重量タップ密度測定法により測定した値）が異なるものが安定して得られる。

累積百分率における２μｍ以下の粒子が１０％以上であれば、５ｋｇｆ／ｃｍ^２前後の極めて高い電極シート強度を確保でき、電極シートにクラックや断裂などの成形不良が発生しないので好ましい。この活性炭は、０．６３０ｇ／ｃｃを超える比較的高い電極シート密度も併せ持つことができる。累積百分率における２μｍ以下の粒子が１０％未満の活性炭では、電極シート強度が低減傾向を示し、成形性が劣化すると共に、電極シート密度も低減傾向を示すことが確認された。

活性炭の嵩密度が０．１８ｇ／ｃｍ^３を下回るか、または、０．２５ｇ／ｃｍ^３を超える場合は、０．６３０ｇ／ｃｃを超える比較的高い電極シート密度を安定して得られなくなり、また、電極シート強度は大幅に低下する。これに対して、嵩密度が０．１８ｇ／ｃｍ^３以上０．２５ｇ／ｃｍ^３以下の活性炭であれば、この範囲内で嵩密度が増加するにつれて電極シート密度が、０．６３０ｇ／ｃｃを超える比較的高い値で単調に増加すると共に、５ｋｇｆ／ｃｍ^２前後の極めて高い電極シート強度を確保できるので好ましい。

また、本発明は、前記活性炭が、タップ密度より川北の式で算出される流動性指数が０．４７以上０．５２以下であることを特徴とする電気二重層コンデンサ用分極性電極を提供する。

活性炭の流動性指数が０．４７を下回るか、または、０．５２を超える場合は、０．６３０ｇ／ｃｃを超える比較的高い電極シート密度を安定して得られなくなり、また、電極シート強度は大幅に低下する。これに対して、流動性指数が０．４７以上０．５２以下の活性炭であれば、この範囲内で流動性指数が増加するにつれて電極シート密度が、０．６３０ｇ／ｃｃを超える比較的高い値で単調に減少すると共に、５ｋｇｆ／ｃｍ^２前後の極めて高い電極シート強度を確保できることが確認された。

したがって、累積百分率における２μｍ以下の粒子が１０％以上であって、嵩密度が０．１８ｇ／ｃｍ^３以上０．２５ｇ／ｃｍ^３以下、流動性指数が０．４７以上０．５２以下である活性炭を用いた電気二重層コンデンサ用分極性電極であれば、比較的高い電極シート強度と電極シート密度を併せ持つことから、良好な成形性を有すると共に、電極の高密度化や高容量化も図ることが可能となる。その結果、分極性電極を取り扱う際の作業安定性が向上するので製造コストの低減が図れる。また、高い電極シート密度は緻密度の高い分極性電極の製造に寄与する。

また、本発明は、集電体と分極性電極からなる電極体、セパレータおよび電解液で構成された電気二重層コンデンサにおいて、前記分極性電極は、難黒鉛性原料を水蒸気で賦活してなる活性炭からなり、前記活性炭は、累積百分率における２μｍ以下の粒子が１０％以上、かつ、嵩密度が０．１８ｇ／ｃｍ^３以上０．２５ｇ／ｃｍ^３以下であることを特徴とする電気二重層コンデンサを提供する。

かかる構成によれば、電気二重層コンデンサの分極性電極をなす活性炭は、累積百分率における２μｍ以下の粒子が１０％以上、嵩密度が０．１８ｇ／ｃｍ^３以上０．２５ｇ／ｃｍ^３以下であるものであり、２０００時間後においても９０％前後の容量維持率を保持できることから、長期使用時においても優れた信頼性を発揮できる電気二重層コンデンサの提供が可能となる。

本発明に係る活性炭は、累積百分率における２μｍ以下の粒子が１０％以上であって、嵩密度が０．１８ｇ／ｃｍ^３以上０．２５ｇ／ｃｍ^３以下、流動性指数が０．４７以上０．５２以下であるので、比較的高い電極シート強度と電極シート密度を併せ持つことが可能となり、これは分極性電極の良好な成形性をもたらす。

本発明に係る電気二重層コンデンサ用分極性電極は、累積百分率における２μｍ以下の粒子が１０％以上であって、嵩密度が０．１８ｇ／ｃｍ^３以上０．２５ｇ／ｃｍ^３以下、流動性指数が０．４７以上０．５２以下である活性炭を用いて作製されるので、比較的高い電極シート強度と電極シート密度を併せ持つことが可能となり、これは分極性電極の良好な成形性をもたらす。

上述した分極性電極の良好な成形性は、分極性電極を取り扱う際の作業安定性を向上させることから製造コストの低減に貢献し、高い電極シート密度は緻密度の高い分極性電極の製造に寄与する。

また、本発明に係る電気二重層コンデンサは、上記構成とした分極性電極を用いたことにより、２０００時間後の容量維持率が９０％前後の高い数値を有することが可能となる。

したがって、本発明によれば、低コスト化が図れると共に、高性能でかつ長期信頼性にも優れた電気二重層コンデンサ用分極性電極および電気二重層コンデンサを提供することができる。

本発明に係る電気二重層コンデンサ用分極性電極を構成する活性炭は、難黒鉛性原料を水蒸気で賦活して形成される。

ここで、「難黒鉛性原料」という用語は、黒鉛化が困難な有機化合物からなる材料を包括的に呼称するために使用するものとする。黒鉛化が困難とは、３０００℃以上の焼成処理によっても黒鉛構造が形成され難いことを意味する。黒鉛構造の形成は、例えば、Ｘ線回折パターンにおいて２θが２５°付近に明白なピークを持つことにより確認することができる。

本発明に係る電気二重層コンデンサ用分極性電極を構成する活性炭は、好ましくは以下に述べるような手法に基づいた製造方法により得られる。

まず、本発明に係る活性炭を製造する際に用いる原料について説明する。本発明の活性炭の原料としては、黒鉛化が困難な難黒鉛性材料が好適である。黒鉛化の際に黒鉛化触媒を添加しても構わない。難黒鉛性材料をなす黒鉛化が困難な有機化合物としては、例えば、芳香族化合物であるフルフリルアルコール、ポリカーボネート、セルロース、フェノール樹脂などや、脂肪族化合物であるエポキシ樹脂、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ポリビニルアルコール、ナイロン、ポリプロピレンなどが挙げられる。

このような原料を使用し、本発明に係る電気二重層コンデンサ用分極性電極の活性炭は、次の手順によって製造できる。ここでは、難黒鉛性材料としてフェノール樹脂を用い、黒鉛構造が生じる温度で熱処理した後、水蒸気で賦活処理を行う方法について述べる。

黒鉛構造が生じる温度で行う熱処理は、非酸化性雰囲気下、例えば窒素ガス（Ｎ_２ガス）気流のような条件下で、通常は４００〜１０００℃、好ましくは５００〜８００℃、さらに好ましくは５００〜７００℃の温度で行う。処理時間は、通常は２４時間以下、好ましくは１〜１０時間、さらに好ましくは２〜５時間とする。他の処理条件は、使用する原料および製造する電極用活性炭の種類などに応じて適宜定めることができる。

水蒸気賦活は、通常の方法により行うことができる。好適な実施の形態では、水蒸気賦活は次のようにして行う。すなわち、純水を入れた洗気ビンを室温〜１００℃、好ましくは８０℃に保ち、これに窒素ガスを流し、この水蒸気を含んだ窒素ガスで賦活を行う。具体的には、８００〜１０００℃、好ましくは９００℃までは窒素気流下で昇温し、所定温度（例えば、８００℃）に到達した時点で、窒素／水蒸気の混合ガスを用いて５分〜１０時間賦活を行う。

以上のようにして調製した活性炭を、ジェットミル、ボールミルなどの粉砕手法を用いて、５０〜１１０時間粉砕した後、この粉砕物を３３０（４５μｍ）メッシュの篩で分級することにより、所定の粒度分布を示す、本発明に係る電気二重層コンデンサ用分極性電極の活性炭を得ることができる。

以上のようにして調製した活性炭に対し、累積百分率における２μｍ以下の粒子が１０％以上、嵩密度が０．１８ｇ／ｃｍ^３以上０．２５ｇ／ｃｍ^３以下、タップ密度より川北の式で算出される流動性指数が０．４７以上０．５２以下である活性炭を得ることができる。

また、得られた活性炭は、ベンゼン吸着量がベンゼンの重量あたり５４％以上６０％以下なるものであることを、ＪＩＳ規格のＫ１４７４−１９９１で定める測定方法を用いて確認した。
ここで、ベンゼン吸着量とは、ベンゼン蒸気の活性炭への吸着を重量差により測定することにより得られるもので、賦活の進行度合いを表す指標である。

次いで、この活性炭を用いて、通常の方法により電気二重層コンデンサ用分極性電極を作製することができる。シート状からなる分極性電極を形成する方法としては、例えば以下の方法が挙げられる。

上述したフェノール樹脂から得られた活性炭、導電性フィラーとしての黒鉛粉末および結着剤としてのポリ四フッ化エチレンなどを所定の割合（例えば、重量比で９０：５：５）で混練した後、圧延により厚さ１５０μｍのシート状部材を形成し、次いで、このシート状部材を円形に打ち抜き、直径が２０ｍｍの分極性電極を形成する。

次いで、図５に示すように、導電性材料からなり陰極をなすケース６内に、二枚のシート状の分極性電極２、３でセパレータを挟んだ構造体を配し、電解液を注入した後、導電性材料からなり陽極をなすキャップ５を載せてから、絶縁性材料のパッキング９を介してケース６とキャップ５の端部同士をカシメて封止することによって電気二重層コンデンサ１を作製することができる。

活性炭の指標である粒径が２μｍ以下である微細粉末の含有量は、島津製作所製のＳＡＬＤ−３０００Ｓレーザー粒度測定装置を用いた測定法により求めることができる。また、嵩密度は、ＪＩＳ Ｋ１４７４粒状活性炭の嵩密度測定方法より求めることができる。

また、活性炭の指標である流動性指数は、川北式タップ密度測定法（セイシン企業社製のタップ密度測定装置ＫＹＴ−３０００を用いた擦り切り定量：重量タップ密度測定法）により、川北の式から求めることができる。擦り切り定量：重量タップ密度測定法では、１００ｃｃのシリンダーに目開き７１０μｍの篩を通し、活性炭約２０ｇを充填して、タップ密度の測定を行なう。このタップ密度測定法における、タッピング回数Ｎ、活性炭の初期体積Ｖ_０および活性炭のタッピングＮ回時の体積Ｖ_Ｎから、活性炭の嵩減り度Ｃ＝（Ｖ_０−Ｖ_Ｎ）／Ｖ_０を算出し、Ｎ／Ｃを縦軸、Ｎを横軸にとったグラフから、ＮとＮ／Ｃとの関係（Ｎ／Ｃ＝ｘＮ＋ｙで表される関係）を導き出し、川北の式から流動性指数を算出して流動性を評価する。
ここで、川北の式とは、Ｎ／Ｃ＝（１／ａ）Ｎ＋１／（ａｂ）で表される式である。この式中、ａは流動性指数（流動性を表す数値）、ｂは付着性指数（付着力の強弱を表す数値）１／ｂの逆数である。したがって、ＮとＮ／Ｃとの関係から得られた式：Ｎ／Ｃ＝ｘＮ＋ｙのｘの逆数が流動性指数ａとして導き出される。
活性炭の流動指数が大きくなり粉体の流動性が向上すると、電極シート作製時のロール圧延工程において、本来充填密度を向上させるロール圧下方向の応力が圧下と垂直方向であるシートの伸び方向に転化されやすく、結果として、電極シートの密度低下や過度の薄肉化および伸びによるクラックなどが生じ易くなる。

コンデンサの性能の指標である電極シート強度は、例えば島津製作所製のＥＺ Ｔｅｓｔ−１００Ｎを用いて、引っ張り強度を測定することにより求めることができる。また、電極シート密度は、例えばマイクロメータを用いて、見かけの密度を測定することにより求めることができる。

耐久後容量維持率は、４５℃環境下で２．５Ｖ連続電圧印加試験を２０００時間行った後の静電容量を電圧印加前の静電容量で除し、その値を百分率で表記した数値である。ここで、静電容量は、所定の電解液（例えば、トリエチルメチルアンモニウムテトラフルオロボーレイトのプロピレンカーボネート溶液：ＴＥＭＡ・ＢＦ_４／ＰＣ、濃度１．８ｍｏｌ／ｌ）を用い、所定の電圧および電流（例えば、充電電圧２．５Ｖ、充電電流５ｍＡ）で充放電を繰り返し、その放電エネルギーから求めることができる。

以下に実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
本例に係る活性炭粉末は、以下の手順により作製した。
（１）粒径が３ｍｍ程度となるように造粒したフェノール樹脂を、窒素気流中に９００℃で２時間保持することで炭化処理を行った。

（２）得られた原料炭素を窒素気流中で再度昇温し、８００に到達した時点で５％水蒸気と５％二酸化炭素を含む窒素混合ガスを流通させて、９００℃（以下、賦活温度と呼ぶ）で１時間（以下、賦活時間と呼ぶ）保持することで賦活処理を行った。

（３）得られた活性炭は放冷後、高純度アルミナボールを用いたボールミル粉砕機を用い、粉砕機の回転数を１５ｒｐｍ、粉砕処理を９０時間（以下、粉砕時間と呼ぶ）行うことにより本例に係る活性炭粉末を得た。

作製した活性炭中における粒径が２μｍ以下の活性炭の粒子の含有量をレーザー回折法（島津製作所製のＳＡＬＤ−３０００Ｓを用いた測定法）から求めた。
嵩密度は、ＪＩＳ Ｋ１４７４粒状活性炭の嵩密度測定方法により求めた。
流動性指数は、川北式タップ密度測定法（セイシン企業社製のタップ密度測定装置装置ＫＹＴ−３０００を用いた測定法）により、川北の式から算出した。

この活性炭に重量比で結着材としてテフロン（登録商標）（三井デュポンフロロケミカル社製）７Ｊを５％、デンカブラック（登録商標、電気化学工業社製）を５％加え、圧粉成型によりφ２０ｍｍ、マイクロメータで測定する厚みが１５０μｍの分極性電極とした。また、この分極性電極を１５０℃で４時間真空乾燥した後の重量を測定し、電極密度とした。
電極強度は、この状態で島津製作所製のＥＺ Ｔｅｓｔ−１００Ｎを用いて引っ張り強度を測定し、電極強度とした。

表１に、実施例１で得られた活性炭の川北式タップ密度測定法の結果（タッピング回数Ｎ、活性炭のタッピングＮ回時の体積Ｖ_Ｎ、活性炭の嵩減り度Ｃ＝（Ｖ_０−Ｖ_Ｎ）／Ｖ_０（Ｖ_０は活性炭の初期体積、表１ではＶ_０を１００として、他の数値を記載した。）を示した。また、図１には、Ｎ／Ｃを縦軸、Ｎを横軸にとったグラフから、ＮとＮ／Ｃとの関係（Ｎ／Ｃ＝ｘＮ＋ｙで表される関係）を導き出した結果を示した。

また、表２に、実施例１で得られた活性炭の中心粒径、嵩密度、流動性指数、分極性電極の電極密度、電極強度に関する各数値、および、電極シートの性状（成形性）をまとめて示した。

また、電解液は、１．８Ｍ（Ｃ_２Ｈ_５）_３ＣＨ_３Ｎ・ＢＦ_４のＰＣ溶液を用い、充電電圧２．５Ｖ、充電電流５ｍＡで定電流-定電圧充電を２時間行い、その放電エネルギーから静電容量を求めた。また、耐久後容量劣化率は、４５℃環境下２．５Ｖの定電圧印加を２０００時間した後の静電容量を電圧印加前の静電容量で除して計算し、その値を百分率で表した。
その結果、２０００時間後においても９０％の容量維持率を示した。

（実施例２〜６）
本例では、粉砕時間のみ９５時間（実施例２）、賦活時間を２時間、粉砕時間を９０時間（実施例３）、賦活時間を２時間、粉砕時間を９５時間（実施例４）、賦活時間を２．５時間、粉砕時間を９０時間（実施例５）、賦活時間を２．５時間、粉砕時間を９５時間（実施例６）、とした以外は実施例１と同様の方法で活性炭を作製し、同様の方法で活性炭の中心粒径、粒度分布において中心粒径よりも低粒度側に観測されるピークの数、粒径が２μｍ以下の粒子の含有量、分極性電極の電極密度、電極強度に関する各数値、および、電極シートの性状（成形性）を求めた。これらの数値も表２に示した。
実施例２で得られた活性炭を用いて作製した電極シートの２０００時間後における容量維持率は９１％、実施例３では２０００時間後における容量維持率は９２％、実施例４では２０００時間後における容量維持率は９２％、実施例５では２０００時間後における容量維持率は９３％、実施例６では２０００時間後における容量維持率は９４％であった。

また、実施例１〜６で得られた活性炭の粒度分布を、レーザー回折法（島津製作所製のＳＡＬＤ−３０００Ｓを用いた測定法）により測定した結果、この活性炭は、粒度分布の中心粒径が４μｍ以上８μｍ以下、粒度分布において、中心粒径よりも低粒度側に観測されるピークを少なくとも有することが確認された。
なお、実施例１〜６で得られた活性炭のベンゼン吸着量を、上述したＪＩＳ規格のＫ１４７４−１９９１で定める測定方法により求めたところ、ベンゼン吸着量がベンゼンの重量あたり５４％以上６０％以下であることが確認された。

（比較例１）
本例では、賦活時間を４時間、粉砕機の回転数を１５ｒｐｍ、粉砕時間を１００時間とした以外は実施例１と同様の方法で活性炭を作製し、同様の方法で活性炭の中心粒径、粒度分布において中心粒径よりも低粒度側に観測されるピークの数、粒径が２μｍ以下の粒子の含有量、分極性電極の電極密度、電極強度に関する各数値、および、電極シートの性状（成形性）を求めた。これらの数値を表３に示した。
また、比較例１で得られた活性炭を用いて作製した電極シートの２０００時間後における容量維持率は８６％であった。

（比較例２〜５）
本例では、粉砕時間のみ１１０時間（比較例２）、賦活時間を４．５時間、粉砕時間を１１０時間（比較例３）、賦活時間を０．５時間、粉砕機の回転数を２５ｒｐｍ、粉砕時間を５０時間（比較例４）、賦活時間を０．５時間、粉砕機の回転数を２５ｒｐｍ、粉砕時間を６０時間（比較例５）、とした以外は比較例１と同様の方法で活性炭を作製し、同様の方法で活性炭の中心粒径、粒度分布において中心粒径よりも低粒度側に観測されるピークの数、粒径が２μｍ以下の粒子の含有量、分極性電極の電極密度、電極強度に関する各数値、および、電極シートの性状（成形性）を求めた。これらの数値も表３に示した。
比較例２で得られた活性炭を用いて作製した電極シートの２０００時間後における容量維持率は８３％、比較例３では２０００時間後における容量維持率は８７％、比較例４では２０００時間後における容量維持率は７６％、比較例５では２０００時間後における容量維持率は７３％であった。

また、比較例１〜６で得られた活性炭の粒度分布を、レーザー回折法（島津製作所製のＳＡＬＤ−３０００Ｓを用いた測定法）により測定した結果、この活性炭は、粒度分布の中心粒径が４μｍ未満あるいは８μｍを超えており、粒度分布において、中心粒径よりも低粒度側に観測されるピークをもたないことが確認された。
なお、比較例１〜５で得られた活性炭のベンゼン吸着量を、上述したＪＩＳ規格のＫ１４７４−１９９１で定める測定方法により求めたところ、ベンゼン吸着量がベンゼンの重量あたり５４％未満あるいは６０％を超えていることが確認された。

図２は、活性炭の嵩密度または流動性指数と、電極シート密度との関係を示すグラフである。
図２（ａ）から、電極シート密度は、嵩密度が０．１８ｇ／ｃｍ^３以上０．２５ｇ／ｃｍ^３以下の活性炭であれば、この範囲内で嵩密度が増加するに伴って０．６３０ｇ／ｃｃを超える比較的高い値で増加する傾向を示すことが分かった。
また、図２（ｂ）から、電極シート密度は、流動性指数が０．４７以上０．５２以下の活性炭であれば、この範囲内で流動性指数が増加するに伴って０．６３０ｇ／ｃｃを超える比較的高い値で減少する傾向を示すことが分かった。

図３は、活性炭の嵩密度または流動性指数と、電極シート強度との関係を示すグラフである。
図３（ａ）から、嵩密度が０．１８ｇ／ｃｍ^３以上０．２５ｇ／ｃｍ^３以下の活性炭であれば、５ｋｇｆ／ｃｍ^２前後の極めて高い電極シート強度を安定に確保できることが分かった。
図３（ｂ）から、流動性指数が０．４７以上０．５２以下の活性炭であれば、５ｋｇｆ／ｃｍ^２前後の極めて高い電極シート強度を安定に確保できることが確認された。

図２から明らかとなった０．６３０ｇ／ｃｃを超える比較的高い電極シート密度が得られる嵩密度が０．１８ｇ／ｃｍ^３以上０．２５ｇ／ｃｍ^３以下、かつ、流動性指数が０．４７以上０．５２以下の範囲とした活性炭であれば、５ｋｇｆ／ｃｍ^２前後の極めて高い電極シート強度も併せ持つことが可能であることが図３のグラフで確認できる。

図４は、実施例および比較例における活性炭の粒度分布測定の結果から、特に、実施例２と比較例４の粒度分布の累積百分率を求めたグラフであり、図４（ｂ）は図４（ａ）の一部を拡大して示したものである。
図４から、実施例２で得られた活性炭は、累積百分率における２μｍ以下の粒子が１０％以上であり、比較例４で得られた活性炭は、累積百分率における２μｍ以下の粒子が１０％未満であることが確認された。

図２、図３および図４の結果より、嵩密度が０．１８ｇ／ｃｍ^３以上０．２５ｇ／ｃｍ^３以下、かつ、流動性指数が０．４７以上０．５２以下の範囲とした活性炭を用いた電気二重層コンデンサ用分極性電極であれば、比較的高い電極シート強度と電極シート密度を併せ持つことが確認された。

川北式タップ密度測定法の結果を示すグラフである。 活性炭の嵩密度または流動性指数と、電極シート密度との関係を示すグラフである。 活性炭の嵩密度または流動性指数と、電極シート強度との関係を示すグラフである。 実施例および比較例における活性炭の粒度分布測定の結果から、実施例２と比較例４の粒度分布の累積百分率を求めたグラフである。 電気二重層コンデンサの一例を示す図である。 電解液中のイオンが電極に吸着される状態を示す概念図である。

符号の説明

１ 電気二重層コンデンサ、
２ 第一電極（分極性電極）、
３ 第二電極（分極性電極）、
４ セパレータ、
５ 第一集電体（キャップ）、
６ 第二集電体（ケース）、
７ 電極体（陽極）、
８ 電極体（陰極）、
１１、１２ 分極性電極、
１３、１４ 集電体、
１５ 電解液、
１６、１７ 電解質イオン、
１８、１９ 細孔。

Claims (5)

1. 難黒鉛性原料を水蒸気で賦活してなる活性炭であり、累積百分率における２μｍ以下の粒子が１０％以上、かつ、嵩密度が０．１８ｇ／ｃｍ^３以上０．２５ｇ／ｃｍ^３以下であることを特徴とする活性炭。
2. 流動性指数が０．４７以上０．５２以下であることを特徴とする請求項１記載の活性炭。
3. 難黒鉛性原料を水蒸気で賦活してなる活性炭からなり、前記活性炭は、累積百分率における２μｍ以下の粒子が１０％以上、かつ、嵩密度が０．１８ｇ／ｃｍ^３以上０．２５ｇ／ｃｍ^３以下であることを特徴とする電気二重層コンデンサ用分極性電極。
4. 前記活性炭は、流動性指数が０．４７以上０．５２以下であることを特徴とする請求項３記載の電気二重層コンデンサ用分極性電極。
5. 集電体と分極性電極からなる電極体、セパレータおよび電解液で構成された電気二重層コンデンサにおいて、
   前記分極性電極は、難黒鉛性原料を水蒸気で賦活してなる活性炭からなり、前記活性炭は、累積百分率における２μｍ以下の粒子が１０％以上、かつ、嵩密度が０．１８ｇ／ｃｍ^３以上０．２５ｇ／ｃｍ^３以下であることを特徴とする電気二重層コンデンサ。
   
   

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