JPH01283811A

JPH01283811A - 電気二重層コンデンサ

Info

Publication number: JPH01283811A
Application number: JP11303288A
Authority: JP
Inventors: Manabu Kazuhara; 学数原; Naoto Iwano; 直人岩野
Original assignee: Elna Co Ltd
Current assignee: Elna Co Ltd
Priority date: 1988-05-10
Filing date: 1988-05-10
Publication date: 1989-11-15

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１分極性電極と電解液との界面で形成される電
気二重層を利用した電気二重層コンデンサ、特にはセパ
レークを改良した電気二重層コンデンサに関するもので
ある。

［従来の技術］電気二重層コンデンサは、黒鉛、カーボンブラック、活
性炭などからなる分極性電極と電解液との界面で形成さ
れる電気二重層を利用するもので１分極性電極間を電気
的に絶縁して隔離するために、また電解液を保持するた
めにセパレータを使用している。セパレータとしては、
電解紙、ポリエチレン不織布、ポリプロピレン不織布、
ポリエステル不織布またはこれらを混抄したものに、こ
れらの繊維径より径の細いガラス繊維を混抄した多孔紙
を用いることが知られている。

［発明が解決しようとする課題］セパレータはシート状物から打抜かれることによって成
形されるが、特にガラス繊維を２０〜６０％と多量に混
抄したセパレータの場合、シート状物には当然にガラス
繊維が存在するために、セパレータ用の打抜金型の摩耗
が激しく、金型交換によるコストアップに難点がある。

また、セパレータとしてクラフト紙やマニラ麻紙などの
植物繊維紙を使用することも知られているが、電気二重
層コンデンサの漏れ電流が大きいという欠点がある。セ
パレータの厚さを大きくすると、漏れ電流は低減するも
のの、等個直列抵抗が増大し、好ましくなかった。

［課題を解決するための手段］上述した問題点を解決するために、本発明は真綿を含有
したセパレータを有する電気二重層コンデンサを提供す
るものである。

真綿の原料はマユであり、−本の繊維の太さがマニラ麻
の１／２〜ｌ／１００と細く、かつ繊維の屈曲が複雑で
、太さも不均一であるためにカット、叩解、抄紙作業な
どによって、真綿単体の場合でも電解液の保持量が向上
し、かつ緻密であるために電解液をしみ込ませたときの
電気的な抵抗値を小さくすることができる。また、機械
的強度を強めるためにマニラ麻、クラフトなどの植物性
繊維に漉き込み、混抄紙として作成した場合には、マニ
ラ麻やクラフトの太い繊維の隙間に真綿繊維が緻密に絡
みつき、極く細い隙間を形成するので、電解紙であるセ
パレータの耐電圧が向上する。

本発明に係るセパレータは真綿繊維単体からなるもの、
他の植物繊維、合成樹脂繊維、ガラス繊維あるいはこれ
らの混合繊維に混抄されたものからなる。

真綿を含有した織布または不織布からなる本発明に係る
セパレータは薄くても強度が大きく、かつ緻密であるた
めに、このようなセパレータを使用した電気二重層コン
デンサによると、漏れ電流が小さく、充電後の無負荷放
置における電圧維持の程度を示す電圧保持特性が良好な
ものとなる。

さらに、セパレータの電解液保持性が良いので電気二重
層コンデンサの信願性が向上する。

また、本発明に係るセパレータは円板形あるいは巻回形
の電気二重層コンデンサに適用でき、また−枚で使用す
ることも複数枚積層して使用することもできる。

本発明に係るセパレータを使用した電気二重層コンデン
サとしては次の３つのタイプのものがある。第１のタイ
プの電気二重層コンデンサはエキスパンデッドメタルか
らなる集電体に分極性電極を形成し、他方の分極性電極
を形成した集電体との間にセパレータを介在させ、これ
を巻回し、電解液を含浸せしめ、円筒状のケース内に封
口体と共に組込んだものである。第２のタイプの電気二
重層コンデンサは、集電体兼用の外装金属ケース内に形
成した分極性電極と、他方の集電体兼用の外装金属キャ
ップ内に形成した分極性電極との間にセパレータを介在
させ、非水系の電解液を含浸せしめ、絶縁性のガスケッ
トを介在させて金属ケースと金属キャップを一体的にか
しめたものである。第３のタイプの電気二重層コンデン
サは、電子導電性でかつイオン不浸透性の導電性集電体
の内側に形成された粉末活性炭と電解液とからなるカー
ボンペースト電極と、他方の導電性集電体の内側に形成
されたカーボンペースト電極との間にセパレータを介在
させ、周囲を絶縁性のガスケットにて一体化したもので
ある。

第２のタイプの電気二重層コンデンサに使用される非水
溶媒系電解液としては、例えば過塩素酸、６フツ化リン
酸、４フツ化ホウ酸、バーアルキルスルホン酸、トリフ
ルオロメタンスルホン酸などのテトラアルキルアンモニ
ウム塩、テトラアルキルホスホニウム塩、またはアミン
塩などの溶質を、プロピレンカーボネート、γ−ブチロ
ラクトン、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、１
．２−ジメトキシエタン、スルホラン、ニトロメトンな
どの極性有ｉ溶媒に０．３〜１．５　Ｍ／１２程度溶解
されたものが挙られる。

第３のタイプの電気二重層コンデンサに使用される水溶
液系電解液としては、高い電気伝導性を有する無機酸、
または無機塩を溶質とするものが好適である。このよう
な電解液の溶質（電解質）としては、例えば硫酸、４フ
ツ化ホウ酸、硝酸などの酸、塩化カリウム、塩化ナトリ
ウム、塩化カルシウム、塩化アンモニウムなどの塩化物
などが好適に使用される。これらの電解質の中で、［酸
、４フツ化ホウ酸は、高い伝導度が得られる点で特に好
ましい、水溶液系電解液の濃度は、１０〜９０重量％の
範囲で適宜選定することができ、一般に９０重量％以上
の濃度になると寒冷時に溶質が析出するなどの問題点が
発生し、また１０重量％以下の濃度では、電導度が低下して
コンデンサの内部抵抗を増大させるので好ましくない。

本発明で用いる電極としては、例えば比表面積の大きい
活性炭粉末、カーボンブラックあるいは活性炭繊維など
を用いることができ、活性炭粉末を電解液と混合してペ
ースト化したものを電極として用いることも可能である
。単位体積当たりの容積と機械的強度のさらに良好な電
極としては、ポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴ
ＦＥと省略する）などの耐化学薬品性の優れた結着剤を
用いて活性炭粉末をシート化してなる電極が挙げられる
。このようなシート状電極としては、先ず活性炭微粉末
に対して好ましくは１〜５０重量％、さらに好ましくは
５〜３０重量％のＰＴＦＥを混合し、得られた粘稠な混
合物を圧縮、押出し、もしくは圧延、またはこれらの手
段を組合わせることによってシート状に成形したものが
好適に使用できる。このシート状成形物は、さらに必要
に応じて一軸方向、または二軸方向に延伸処理される。

この延伸処理は、２０〜３８０℃好ましくは２０〜２０
０℃において、好ましくは鎖長１．１〜５．０倍、特に
好ましくは、１．２〜２．０倍になるように公知の方法
（例えば、特開昭５９−１６６５４１号公報）により行
なわれる。このようにして得られた延伸処理物は、その
まま使用することもできるが、必要に応じて、さらにロ
ール、プレスなどにより圧延または圧縮処理した後、焼
成または半焼成処理して使用する。

本発明のなかでも非水系電解液に用いられる集電体は、
Ｃｒ１６〜３５％、　Ｍｏ　１〜ｌ　０ｗｔ％を含む鉄
を主体とする合金、アルミニウムもしくはアルミニウム
クラツド材を使用したものが好ましい、アルミニウムク
ラツド材としてはアルミニウムと５ＵＳ３０４のクラツ
ド材がコスト上好ましく、アルミニウム面が電解液また
は電極と接するように配置される。この集電体は電極に
導電性接着剤を用いて接着しても良い。

［実施例Ｊ以下に、本発明に係る電気二重層コンデンサの実施例を
比較例と共に、第１図を参照しながら説明する。

（実施例１）比表面積２０００　ｍ　”　／　ｇの活性炭８０ｗｔ％
にカーボンブラック１０ｗｔ％およびＰＴＦＥ粉末１０
　ｗ　ｔ％からなる混合体を混線ロール成型し、厚さ０
．６ｍｍのシート状電極を作成した。

このシート状電極から直径１３ｍｍの円板状電極１．２
を打ち抜いた。

ステンレス製キャップ３およびステンレス製ケース４の
それぞれに図示省略の導電性接着剤を介して円板状電極
１．２を接着した後に、真空加熱乾燥することにより脱
水した６次に、円板状に打抜いたセパレータ５を電極１
．２間に介在させ、電解液として１Ｍテトラエチルアン
モニウムテトラフルオロホスホネートのプロピレンカー
ボネート溶液を注入し、電極１．２とセパレータ５に充
分に含浸させた。しかる後に、ポリプロピレン製の絶縁
性ガスケット６を介してキャップ３とケース４を一体化
後かしめ、封口することによってコイン状の定格２．８
ｖ・２．ＯＦの電気二重層コンデンサ７（直径２０ｍｍ
・厚さ２ｍｍ）を作製した。

この実施例１において、セパレータ５として真綿繊維７
０ｗｔ％とマニラ麻繊維３０ｗｔ％とからなる厚さ４０
μｍの真綿混抄紙を使用した。

（実施例２）セパレータ５として厚さ４０μｍの真綿繊維１００ｗｔ
％のものを使用した。それ以外は実施例１と同様である
。

（実施例３）セパレータ５として真綿繊維７０ｗｔ％とポリプロピレ
ン樹脂繊維３０ｗｔ％とからなる厚さ１００μｍの真綿
混抄紙を使用した。それ以外は実施例１と同様である。

（比較例１）セパレータ５としてポリプロピレン樹脂繊維７０ｗｔ％
とガラス繊維３０ｗｔ％とからなる厚さ１００μ−の混
抄紙を使用した。それ以外は実施例１と同様である。

（比較例２）セパレータ５として厚さ１００１Ｌ１１のポリプロピレ
ン樹脂繊維Ｉ　００ｗｔ％のものを使用した。

それ以外は実施例１と同様である。

（比較例３）セパレータ５として厚さ２００μ謬のポリブロピレン樹
脂繊維１００ｗｔ％のものを使用した。

それ以外は実施例１と同様である。

（実施例４）直径５．６ｍｍの透孔を穿設した厚さ０．２８ｍｍの絶
縁性の未加硫ブチルゴムシート１１に、導電性カーボン
を含有するポリオレフィン製の導電性かつイオン不浸透
性の厚さ６０μｍの集電体シート１２を圧着し、この中
に平均粒径１００μｍ、比表面積１４００ｍ”／ｇの活
性炭粉末と３０％硫酸水溶液からなるペースト電極１３
を充填させた０次に、厚さ１００μｍの真綿繊維１００
ｗｔ％のセパレータ１４を介して一対の電極充填シート
を合体し、プレス圧５　Ｋｇ／ｃＩｍ”、１２０℃で３
時間保持することによりブチルゴムシートを加硫させ、
これを打抜くことにより直径１０ｍｍの円板状の電気二
重層コンデンサ１５を作製した（第２図参照）。等価直
列抵抗は２．５Ω、漏れ電流は０．Ｏ１２ｍＡであった
。

次に、実施例１〜３および比較例１〜３の電気的特性と
して、等価直列抵抗および漏れ電流を測定した。その結
果を第１表に示す、なお、等価直列抵抗はＩＫＨｚの交
流ブリッジにて測定した。

第１表　電気的特性［発明の効果１上述したように、少な（とも一部に真綿を含有したセパ
レータを使用した電気二重層コンデンサは、等価直列抵
抗および漏れ電流の低減をはかることができるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明に係る電気二重層コンデ
ンサの部分断面図である。図中、１．２・・・電極、３・・−キャップ、４・・−
ケース、５・・・セパレータ、６・・・ガスケット、７
・・・電気二重層コンデンサ、１１．１２・・・シート
、１３・・・ペースト電極、１４・・・セパレータ、１
５・・・電気二重層コンデンサ。特許出願人　　エルナー株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）少なくとも一部に真綿を含有したセパレータを電
極間に介在させたことを特徴とする電気二重層キャパシ
タ。