JPH02240910A - 電気二重層コンデンサ - Google Patents
電気二重層コンデンサInfo
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- JPH02240910A JPH02240910A JP1062418A JP6241889A JPH02240910A JP H02240910 A JPH02240910 A JP H02240910A JP 1062418 A JP1062418 A JP 1062418A JP 6241889 A JP6241889 A JP 6241889A JP H02240910 A JPH02240910 A JP H02240910A
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- Japan
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- electric double
- double layer
- layer capacitor
- electrolyte
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- 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
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- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
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。
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、各種電子機器にメモリーバックアップ用等と
して用いられる電気二重層コンデンサに関するものであ
る。
して用いられる電気二重層コンデンサに関するものであ
る。
従来の技術
従来のこの種の電気二重層コンデンサは、活性炭粒子と
適当なバインダーとを練合したものをプレス成型あるい
は集電体金属の上に塗布したものや、活性炭繊維上にア
ルミニウムの溶射層を形成して分極性電極とし、この分
極性電極を金属ケースに収納し、そして２つの分極性電
極間に電解液を含浸させたセパレータを介在させて対向
させ、その後、金属ケースの周縁部をガスケットを介し
て封口することにより、構成していた。
適当なバインダーとを練合したものをプレス成型あるい
は集電体金属の上に塗布したものや、活性炭繊維上にア
ルミニウムの溶射層を形成して分極性電極とし、この分
極性電極を金属ケースに収納し、そして２つの分極性電
極間に電解液を含浸させたセパレータを介在させて対向
させ、その後、金属ケースの周縁部をガスケットを介し
て封口することにより、構成していた。
発明が解決しようとする課題
一般に電気二重層コンデンサの耐電圧は、使用する集電
体、金属ケース材料と電解液の組み合わせにより大きく
左右される。例えば金属ケース材料として、ステンレス
スチールやアルミニウムを陽極材料とし、かつステンレ
ススチールを陰極材料とした従来の電気二重層コンデン
サは、アノード分極した場合には、陽極を構成する金属
材料が完全な不動態を作らずに溶解してしまう。このた
め、例えば、７０℃の環境温度下では単セル当りに２．
８ｖ印加して２０００時間連続使用できるものが、８６
℃の高温下では単セル当シの印加電圧を１．８ｖまで下
げないと、２０００時間連続使用することはできなかっ
た。
体、金属ケース材料と電解液の組み合わせにより大きく
左右される。例えば金属ケース材料として、ステンレス
スチールやアルミニウムを陽極材料とし、かつステンレ
ススチールを陰極材料とした従来の電気二重層コンデン
サは、アノード分極した場合には、陽極を構成する金属
材料が完全な不動態を作らずに溶解してしまう。このた
め、例えば、７０℃の環境温度下では単セル当りに２．
８ｖ印加して２０００時間連続使用できるものが、８６
℃の高温下では単セル当シの印加電圧を１．８ｖまで下
げないと、２０００時間連続使用することはできなかっ
た。
これは、電解液の材料として用いる電解質のテトラアル
キルアンモニウム塩が陽極を構成する金属材料に対し、
酸化皮膜を形成する能力に欠けるためである。
キルアンモニウム塩が陽極を構成する金属材料に対し、
酸化皮膜を形成する能力に欠けるためである。
そこで、テトラアルキルアンモニウム塩の代ワりにテト
ラアルキルホスホニウムを使用することが提案されたが
、この塩はそれ自体の高温下での安定性に問題があり、
電気二重層コンデンサ用の電解液としては満足できると
いう材料ではなかった。
ラアルキルホスホニウムを使用することが提案されたが
、この塩はそれ自体の高温下での安定性に問題があり、
電気二重層コンデンサ用の電解液としては満足できると
いう材料ではなかった。
本発明は、このような課題を解決するためＫなされたも
ので、８６℃の高温度下でも特性変化が少なく、長期の
信頼性の面でも優れた電気二重層コンデンサを提供する
ことを目的とするものである。
ので、８６℃の高温度下でも特性変化が少なく、長期の
信頼性の面でも優れた電気二重層コンデンサを提供する
ことを目的とするものである。
課題を解決するための手段
上記課題を解決するために本発明の電気二重層コンデン
サハ、アルミニウム４ｊ、＜ハステンレススチール製の
陽極部材と、ステンレススチール製の陰極部材とにより
外装ケースを構成し、この外装ケースの内部に活性炭素
からなる一対の分極性電極を設け、この一対の分極性電
極の間にセパレータを介在させて重ね合わせるとともに
、電解液を含浸させ、この電解液は少なくともテトラア
ルキルホスホニウム塩と脂肪族アンモニウム塩もしくは
脂環式アンモニウム塩を含む２成分以上の混合系電解質
を有機溶媒に溶解させたものを用いるようにしたもので
ある。
サハ、アルミニウム４ｊ、＜ハステンレススチール製の
陽極部材と、ステンレススチール製の陰極部材とにより
外装ケースを構成し、この外装ケースの内部に活性炭素
からなる一対の分極性電極を設け、この一対の分極性電
極の間にセパレータを介在させて重ね合わせるとともに
、電解液を含浸させ、この電解液は少なくともテトラア
ルキルホスホニウム塩と脂肪族アンモニウム塩もしくは
脂環式アンモニウム塩を含む２成分以上の混合系電解質
を有機溶媒に溶解させたものを用いるようにしたもので
ある。
また本発明において、混合系電解液の電解質を構成する
テトラアルキルホスホニウム塩ビ、アニオンとして電導
度および耐電圧の面から４フッ化ホウ酸を使用し、かつ
カチオンはアルキル基の炭素数を電気化学的な特性面か
ら１〜４としている。
テトラアルキルホスホニウム塩ビ、アニオンとして電導
度および耐電圧の面から４フッ化ホウ酸を使用し、かつ
カチオンはアルキル基の炭素数を電気化学的な特性面か
ら１〜４としている。
そしてまた混合系電解質の残る１成分は電導度および耐
電圧の面から脂肪族アンモニウム塩あるいは脂環式のア
ンモニウム塩を使用している。
電圧の面から脂肪族アンモニウム塩あるいは脂環式のア
ンモニウム塩を使用している。
脂肪族アンモニウム塩を混合する場合は、炭素数が１へ
４のテトラアルキルアンモニウム４フツ化ホウ酸塩を電
導度および耐電圧の面から使用しており、特に優れた電
解質としては、テトラブチルアンモニウムテトラフルオ
ロボレートとテトラブチルアンモニウムテトラフルオロ
ボレートが挙げられる。
４のテトラアルキルアンモニウム４フツ化ホウ酸塩を電
導度および耐電圧の面から使用しており、特に優れた電
解質としては、テトラブチルアンモニウムテトラフルオ
ロボレートとテトラブチルアンモニウムテトラフルオロ
ボレートが挙げられる。
また、脂環式のアンモニウム塩を混合する場合は、下記
の一般式に示される（ＩＬ）〜（Ｃ）の構造をもつ４フ
ツ化ホウ酸塩を使用している。
の一般式に示される（ＩＬ）〜（Ｃ）の構造をもつ４フ
ツ化ホウ酸塩を使用している。
（ＩＬ） （ｂ）
（Ｃ）ただし、上記一般式においてＲ，、Ｒ２は炭素数
１〜４のアルキル基を示している。
（Ｃ）ただし、上記一般式においてＲ，、Ｒ２は炭素数
１〜４のアルキル基を示している。
またこのような混合系電解質を用いた電解液濃度は各々
の電解質のモル濃度の和を０．５〜２Ｍ／１の範囲とし
、さらにテトラアルキルホスホニウム塩の混合モル比率
は１０〜５０％の範囲としている。
の電解質のモル濃度の和を０．５〜２Ｍ／１の範囲とし
、さらにテトラアルキルホスホニウム塩の混合モル比率
は１０〜５０％の範囲としている。
作用
上記解決手段において、テトラアルキルホスホニウム塩
を電解質とした電解液は陽極酸化被膜を作りやすいため
、陽極部材を構成する金属材料の溶解を抑制する作用が
あるが、電解液自体の熱安定性に問題があり、それ単独
では電気二重層コンデンサの電解液材料としては問題が
あ見また。
を電解質とした電解液は陽極酸化被膜を作りやすいため
、陽極部材を構成する金属材料の溶解を抑制する作用が
あるが、電解液自体の熱安定性に問題があり、それ単独
では電気二重層コンデンサの電解液材料としては問題が
あ見また。
脂肪族アンモニウム塩または脂環式のアンモニウム塩に
一ついては、電解液自体の熱安定性は良いが。
一ついては、電解液自体の熱安定性は良いが。
陽極部材を構成する金属材料に対しての酸化皮膜形成能
力がなく、そのため、高温下でコンデンサ素子に電圧を
連続的に印加すると、電気特性の劣化が速くなるという
問題があるため、本発明では上記両方の電解質材料を混
合して用いたもので、これにより、陽極部材を構成する
金属材料に対し陽極酸化皮膜を形成することができると
ともに、高温下での電解液の電気特性の劣化も抑えるこ
とができるものである。
力がなく、そのため、高温下でコンデンサ素子に電圧を
連続的に印加すると、電気特性の劣化が速くなるという
問題があるため、本発明では上記両方の電解質材料を混
合して用いたもので、これにより、陽極部材を構成する
金属材料に対し陽極酸化皮膜を形成することができると
ともに、高温下での電解液の電気特性の劣化も抑えるこ
とができるものである。
そして前記混合系電解質を用いた電解液濃度は各々の電
解質のモル濃度の和をＯ，Ｓ〜２Ｍ／！の範囲としてい
るため、次のような問題はなくなるものである。つまり
、低濃度の場合、電気二重層を形成するのに十分なイオ
ンが存在しないため、容量が取り出せないばかりか、溶
液中のバルクイオン濃度が低いために内部抵抗が増加す
る原因となり、また逆に、イオン濃度が高すぎると、電
解液中の反応性の不純物が多くなり、結果的にコンデン
サ素子の耐電圧を下げるばかりか、コンデンサ素子が低
温下にさらされた場合、電解質の溶解度が低下してコン
デンサ素子の内部に電解質が析出し、特性劣化を招く原
因となるが、上記した範囲とすることＫより、このよう
な問題はなくなるものである。
解質のモル濃度の和をＯ，Ｓ〜２Ｍ／！の範囲としてい
るため、次のような問題はなくなるものである。つまり
、低濃度の場合、電気二重層を形成するのに十分なイオ
ンが存在しないため、容量が取り出せないばかりか、溶
液中のバルクイオン濃度が低いために内部抵抗が増加す
る原因となり、また逆に、イオン濃度が高すぎると、電
解液中の反応性の不純物が多くなり、結果的にコンデン
サ素子の耐電圧を下げるばかりか、コンデンサ素子が低
温下にさらされた場合、電解質の溶解度が低下してコン
デンサ素子の内部に電解質が析出し、特性劣化を招く原
因となるが、上記した範囲とすることＫより、このよう
な問題はなくなるものである。
また混合系電解質において、テトラアルキルホスホニウ
ム塩の混合モル比率を１０〜６０チの範囲としているた
め、特性変化を小さくすることができる。つまシ、テト
ラアルキルホスホニウム塩自体の高温度下での電気化学
特性は悪いため、この範囲以上の高い比率で混合した場
合、テトラアルキルホスホニウム塩の分解によって起こ
るガス発生やポリマーの生成によるコンデンサ素子の劣
化反応が支配的となるが、上記した範囲とすることによ
り、このような問題もなくなるものである。
ム塩の混合モル比率を１０〜６０チの範囲としているた
め、特性変化を小さくすることができる。つまシ、テト
ラアルキルホスホニウム塩自体の高温度下での電気化学
特性は悪いため、この範囲以上の高い比率で混合した場
合、テトラアルキルホスホニウム塩の分解によって起こ
るガス発生やポリマーの生成によるコンデンサ素子の劣
化反応が支配的となるが、上記した範囲とすることによ
り、このような問題もなくなるものである。
実施例
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。
実施例１
第１図に示すように、フェノール系活性炭素繊維の布（
厚さ０．５鵡、比表面積２ｏｏｏｒｌ／ｐ−）からなる
分極性電極１の片面に厚さ２６０μｌのアルミニウム層
２をプラズマ溶射法により形成し、そしてこの２層構造
物を直径２ｃ１ｎの円板状に打ち抜き型で抜き取って電
極体を構成する。この１ｖ極体に電解液を含浸させた後
、その間にセパレータ３を介在させて重ね合わせ、さら
にこれをステンレススチール０−２５１１１１ ＋アル
ミニウム０．０５ｍ（純度９９．９９％以上）よシなる
クラッド材製の下ケース４をアルミニウム層６を内側に
して陽極側に用い、そして陰極側であるステンレススチ
ール製の上ケース６との間に挾み、さらに前記上ケース
６および下ケース４の開口端にガスケット７を配置する
とともに、かしめによシ封口を行なう。
厚さ０．５鵡、比表面積２ｏｏｏｒｌ／ｐ−）からなる
分極性電極１の片面に厚さ２６０μｌのアルミニウム層
２をプラズマ溶射法により形成し、そしてこの２層構造
物を直径２ｃ１ｎの円板状に打ち抜き型で抜き取って電
極体を構成する。この１ｖ極体に電解液を含浸させた後
、その間にセパレータ３を介在させて重ね合わせ、さら
にこれをステンレススチール０−２５１１１１ ＋アル
ミニウム０．０５ｍ（純度９９．９９％以上）よシなる
クラッド材製の下ケース４をアルミニウム層６を内側に
して陽極側に用い、そして陰極側であるステンレススチ
ール製の上ケース６との間に挾み、さらに前記上ケース
６および下ケース４の開口端にガスケット７を配置する
とともに、かしめによシ封口を行なう。
このようにして作製した電気二重層コンデンサの単セル
を使用し、第１表に示す電解液組成で初期の内部直流抵
抗と容量を測定した後、８６℃で単セルに２．８ｖの直
流電圧を連続２０００時間印加した後の内部直流抵抗と
容量の変化を示した。
を使用し、第１表に示す電解液組成で初期の内部直流抵
抗と容量を測定した後、８６℃で単セルに２．８ｖの直
流電圧を連続２０００時間印加した後の内部直流抵抗と
容量の変化を示した。
第１表中、本発明品は／１６１〜９に示し、また従来例
はＪ１６１０，１１に示した。
はＪ１６１０，１１に示した。
（以下余白）
実施例２
第２図に示すように、上ケース６および下ケース４をと
もにステンレスで構成し、その他は実施例１と同様のも
のを用いて作製した電気二重層コンデンサの単セルを使
用し、第２表に示す電解液組成で初期の内部直流抵抗と
容量を測定した後、７０℃で単セルに２．８ｖの直流電
圧を連続６０００時間印加した後の内部直流抵抗と容量
の変化を示した。
もにステンレスで構成し、その他は実施例１と同様のも
のを用いて作製した電気二重層コンデンサの単セルを使
用し、第２表に示す電解液組成で初期の内部直流抵抗と
容量を測定した後、７０℃で単セルに２．８ｖの直流電
圧を連続６０００時間印加した後の内部直流抵抗と容量
の変化を示した。
第２表中、本発明品はム１〜９に示し、また従来例はＩ
ｔｈｌｏ 、 １１に示した。
ｔｈｌｏ 、 １１に示した。
（以下余白）
発明の効果
以上のように本発明の電気二重層コンデンサは、アルミ
ニウムもしくはステンレススチール製の陽極部材と、ス
テンレススチール製の陰極部材とにより外装ケースを構
成し、この外装ケースの内部に活性炭素からなる一対の
分極性電極を設け、この一対の分極性電極の間にセパレ
ータを介在させて重ね合わせるとともに、電解液を含浸
させ、この電解液は歩なくともテトラアルキルホスホニ
ウム塩と脂肪族アンモニウム塩もしくは脂環式アンモニ
ウム塩を含む２成分以上の混合系電解質を有機溶媒に溶
解させたものを用いているため、陽極部材を構成する金
属材料に対し陽極酸化皮膜を形成することができるとと
もに、高温下で連続的に電圧印加を行なっても電気特性
が劣化するということはなくカリ、その結果、信頼性の
高いものが得られるものである。
ニウムもしくはステンレススチール製の陽極部材と、ス
テンレススチール製の陰極部材とにより外装ケースを構
成し、この外装ケースの内部に活性炭素からなる一対の
分極性電極を設け、この一対の分極性電極の間にセパレ
ータを介在させて重ね合わせるとともに、電解液を含浸
させ、この電解液は歩なくともテトラアルキルホスホニ
ウム塩と脂肪族アンモニウム塩もしくは脂環式アンモニ
ウム塩を含む２成分以上の混合系電解質を有機溶媒に溶
解させたものを用いているため、陽極部材を構成する金
属材料に対し陽極酸化皮膜を形成することができるとと
もに、高温下で連続的に電圧印加を行なっても電気特性
が劣化するということはなくカリ、その結果、信頼性の
高いものが得られるものである。
また本発明はこのような混合系電解質を用いた電解液濃
度として各々の電解質のモル濃度の和を０．６〜２Ｍ／
ｌの範囲とし、さらにテトラアルキルホスホニウム塩の
混合モル比率を１０〜５０％の範囲としているため、内
部抵抗が増大したり。
度として各々の電解質のモル濃度の和を０．６〜２Ｍ／
ｌの範囲とし、さらにテトラアルキルホスホニウム塩の
混合モル比率を１０〜５０％の範囲としているため、内
部抵抗が増大したり。
電解質の溶解度が低下して特性劣化を起こすという問題
はなくなるとともに、テトラアルキルホスホニウム塩の
分解によって起こるガス発生やポリマーの生成によるコ
ンデンサ素子の劣化反応も小さくすることができるもの
である。
はなくなるとともに、テトラアルキルホスホニウム塩の
分解によって起こるガス発生やポリマーの生成によるコ
ンデンサ素子の劣化反応も小さくすることができるもの
である。
第１図および第２図は本発明の具体的な実施例を示す電
気二重層コンデンサの半裁断面図である。 １・・・・・・分極性電極、２・・・・・・アルミニウ
ム層、３・・・・・・セパレータ、４・・・・・・下ケ
ース（陽ＩＬｆｆｌｓ材）、６・・・・・・アルミニウ
ム層、６・・・・・・上ケース（陰［部材）、７・・・
・・・ガスケット。 代理人の氏名 弁理士 粟 野 重 孝 ほか１名＄１
１１ 図 １ｇ２図 ８−・ −ｍ− −ｍ− ５−・ −−一 分子ｉ牲電優 アルミニウム層 ℃パレータ 下ケース（喝蚤鉗υ アルミニウム層 よケース（隈蚤ｗ３打） 乃スゲヲト
気二重層コンデンサの半裁断面図である。 １・・・・・・分極性電極、２・・・・・・アルミニウ
ム層、３・・・・・・セパレータ、４・・・・・・下ケ
ース（陽ＩＬｆｆｌｓ材）、６・・・・・・アルミニウ
ム層、６・・・・・・上ケース（陰［部材）、７・・・
・・・ガスケット。 代理人の氏名 弁理士 粟 野 重 孝 ほか１名＄１
１１ 図 １ｇ２図 ８−・ −ｍ− −ｍ− ５−・ −−一 分子ｉ牲電優 アルミニウム層 ℃パレータ 下ケース（喝蚤鉗υ アルミニウム層 よケース（隈蚤ｗ３打） 乃スゲヲト
Claims (5)
- （１）アルミニウムもしくはステンレススチール製の陽
極部材と、ステンレススチール製の陰極部材とにより外
装ケースを構成し、この外装ケースの内部に活性炭素か
らなる一対の分極性電極を設け、この一対の分極性電極
の間にセパレータを介在させて重ね合わせるとともに、
電解液を含浸させ、この電解液は少なくともテトラアル
キルホスホニウム塩と脂肪族アンモニウム塩もしくは脂
環式アンモニウム塩を含む２成分以上の混合系電解質を
有機溶媒に溶解させたものを用いることを特徴とする電
気二重層コンデンサ。 - （２）テトラアルキルホスホニウム塩は、アニオンが４
フッ化ホウ酸であり、かつカチオンはアルキル基の炭素
数が１〜４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コンデンサ。 - （３）脂肪族アンモニウム塩は、アニオンが４フッ化ホ
ウ酸であり、かつカチオンはアルキル基の炭素数が１〜
４であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
電気二重層コンデンサ。 - （４）脂環式アンモニウム塩は，アニオンが４フッ化ホ
ウ酸であり、その一般式は下に示される（ａ）〜（ｃ）
の構造を持つことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の電気二重層コンデンサ。 ▲数式、化学式、表等があります▼（ａ）▲数式、化学
式、表等があります▼（ｂ）▲数式、化学式、表等があ
ります▼（ｃ） ただし、Ｒ＿１，Ｒ＿２は炭素数１〜４のアルキル基を
示す。 - （５）混合系電解質を用いた電解液濃度は各々の電解質
のセル濃度の和が０．５〜２Ｍ／ｌの範囲であり、さら
にテトラアルキルホスホニウム塩の混合モル比率が１０
〜５０％の範囲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コンデンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1062418A JPH02240910A (ja) | 1989-03-15 | 1989-03-15 | 電気二重層コンデンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1062418A JPH02240910A (ja) | 1989-03-15 | 1989-03-15 | 電気二重層コンデンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02240910A true JPH02240910A (ja) | 1990-09-25 |
Family
ID=13199582
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1062418A Pending JPH02240910A (ja) | 1989-03-15 | 1989-03-15 | 電気二重層コンデンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02240910A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005260031A (ja) * | 2004-03-12 | 2005-09-22 | Japan Carlit Co Ltd:The | 電気二重層キャパシタ用電解液及び電気二重層キャパシタ |
| JP2005286177A (ja) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | 株式会社パワーシステム | 電気二重層キャパシタ有機電解液用溶質 |
| US7656645B2 (en) | 2004-03-12 | 2010-02-02 | Japan Carlit Co., Ltd. | Electrolytic solution for electric double layer capacitor and electric double layer capacitor |
| US20110170229A1 (en) * | 2008-09-18 | 2011-07-14 | Panasonic Corporation | Capacitor and method for manufacturing same |
-
1989
- 1989-03-15 JP JP1062418A patent/JPH02240910A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005260031A (ja) * | 2004-03-12 | 2005-09-22 | Japan Carlit Co Ltd:The | 電気二重層キャパシタ用電解液及び電気二重層キャパシタ |
| US7656645B2 (en) | 2004-03-12 | 2010-02-02 | Japan Carlit Co., Ltd. | Electrolytic solution for electric double layer capacitor and electric double layer capacitor |
| JP2005286177A (ja) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | 株式会社パワーシステム | 電気二重層キャパシタ有機電解液用溶質 |
| US20110170229A1 (en) * | 2008-09-18 | 2011-07-14 | Panasonic Corporation | Capacitor and method for manufacturing same |
| US8705226B2 (en) * | 2008-09-18 | 2014-04-22 | Panasonic Corporation | Capacitor having a characterized electrode and method for manufacturing same |
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