JPH02241012A - 電気二重層キャパシタ - Google Patents
電気二重層キャパシタInfo
- Publication number
- JPH02241012A JPH02241012A JP1062490A JP6249089A JPH02241012A JP H02241012 A JPH02241012 A JP H02241012A JP 1062490 A JP1062490 A JP 1062490A JP 6249089 A JP6249089 A JP 6249089A JP H02241012 A JPH02241012 A JP H02241012A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- activated carbon
- fiber
- carbon
- double layer
- electric double
- 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
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Classifications
-
- 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
- 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、分極性電極と電解質（液）との界面で形成さ
れる電気二重層を利用した静電容量の大きい特性を有し
、主に、揮発性半導体メモＩＪ −（例えば、ＲＡＭ・
・・ランダムアクセスメモリー）の停電時のバックアッ
プ用として使用される電気二重層キャパシタに関するも
のである。
れる電気二重層を利用した静電容量の大きい特性を有し
、主に、揮発性半導体メモＩＪ −（例えば、ＲＡＭ・
・・ランダムアクセスメモリー）の停電時のバックアッ
プ用として使用される電気二重層キャパシタに関するも
のである。
従来の技術
従来のこの種の電気二重層キャパシタは、添付図面に示
すように１円盤型（コイン型、ボタン型）と称される構
造で、黒鉛、活性炭、カーボンブラックおよび若干のバ
インダー等からなる材料を成型したり、アルミニウムや
ステンレスのネットニ担持させた電極またはカーボン繊
維、特に活性炭繊維布からなる一対の炭素電極１，１′
の間に電解液２を含浸させたセパレータ３を介在させ、
集電体と外装材を兼ねた金属ケース４と、金属蓋６およ
び絶縁と封口材を兼ねたパツキン６によって密閉した構
造となっている。さらに、活性炭繊維布からなる電極の
場合には、集電性を上げるために、金属ケースおよび金
属蓋と接触する面上にプラズマ溶射などによってアルミ
ニウム層を形成している。
すように１円盤型（コイン型、ボタン型）と称される構
造で、黒鉛、活性炭、カーボンブラックおよび若干のバ
インダー等からなる材料を成型したり、アルミニウムや
ステンレスのネットニ担持させた電極またはカーボン繊
維、特に活性炭繊維布からなる一対の炭素電極１，１′
の間に電解液２を含浸させたセパレータ３を介在させ、
集電体と外装材を兼ねた金属ケース４と、金属蓋６およ
び絶縁と封口材を兼ねたパツキン６によって密閉した構
造となっている。さらに、活性炭繊維布からなる電極の
場合には、集電性を上げるために、金属ケースおよび金
属蓋と接触する面上にプラズマ溶射などによってアルミ
ニウム層を形成している。
発明が解決しようとする課題
上記した構成の電気二重層キャパシタの場合、通常、フ
ェノール繊維布を炭化・賦活した活性炭繊維布からなる
電極が使用されている。その理由は、原料が化学製品で
不純物の混入が少ないこと、高い比表面積の活性炭が得
られること、電極としての形状がすでにそのほとんどが
備わっていることなどである。しかしながら、これは他
の汎用の活性炭に比して高価なこと、現在の炭化・賦活
技術では厚み・日付Ｃｆ／♂）のバラツキが比較的大き
いことなどが問題としてあげられる。特に、現出する静
電容量は使用電極の重量（径・厚み）で決定されるので
、定格容量の品揃えのためには、数種の厚み（目付）の
異なる電極の準備、数種の径・厚みの異なる部品の準備
、そしてそれに対処できる多品種製造装置または数台の
単能機が必要である。また、低静電容量製品においては
、使用電極の厚み（日付）・径が製造上必要な値以下と
なってし１い、搬送・位置決めなどが困難になるという
欠点があった。さらに、特性上では活性炭繊維布からな
る電極、その間のセパレータおよび電解液からなる内部
素子は、集電体を兼ねた金属蓋、金属ケースによって適
度に圧縮されていなければならない。その理由は圧縮が
弱ければ内部抵抗が大きくなって不安定となり、逆に圧
縮が強ければ電極の一部がセパレータを貫通しゃすくな
り、その結果、漏れ電流が犬となる。従って、各部材の
厚みを一定にすること、またけ部材の総厚みに合わせて
適正な圧縮力となるように金属蓋と金属ケースとの間隔
を調整する必要があった。しかしながら、これらはいず
れもコスト高、生産性低下を招くものであった。
ェノール繊維布を炭化・賦活した活性炭繊維布からなる
電極が使用されている。その理由は、原料が化学製品で
不純物の混入が少ないこと、高い比表面積の活性炭が得
られること、電極としての形状がすでにそのほとんどが
備わっていることなどである。しかしながら、これは他
の汎用の活性炭に比して高価なこと、現在の炭化・賦活
技術では厚み・日付Ｃｆ／♂）のバラツキが比較的大き
いことなどが問題としてあげられる。特に、現出する静
電容量は使用電極の重量（径・厚み）で決定されるので
、定格容量の品揃えのためには、数種の厚み（目付）の
異なる電極の準備、数種の径・厚みの異なる部品の準備
、そしてそれに対処できる多品種製造装置または数台の
単能機が必要である。また、低静電容量製品においては
、使用電極の厚み（日付）・径が製造上必要な値以下と
なってし１い、搬送・位置決めなどが困難になるという
欠点があった。さらに、特性上では活性炭繊維布からな
る電極、その間のセパレータおよび電解液からなる内部
素子は、集電体を兼ねた金属蓋、金属ケースによって適
度に圧縮されていなければならない。その理由は圧縮が
弱ければ内部抵抗が大きくなって不安定となり、逆に圧
縮が強ければ電極の一部がセパレータを貫通しゃすくな
り、その結果、漏れ電流が犬となる。従って、各部材の
厚みを一定にすること、またけ部材の総厚みに合わせて
適正な圧縮力となるように金属蓋と金属ケースとの間隔
を調整する必要があった。しかしながら、これらはいず
れもコスト高、生産性低下を招くものであった。
上記問題点の解決策として、使用する活性炭が繊維状で
あることに着目し、活性炭繊維布を粉砕したジ、チョッ
プ状の活性炭繊維を使用し、これをパルプ、炭素繊維に
加え、そして若干のバインダーおよび分散剤を用いて抄
紙とした分極性電極がすでに提案されている。この電極
では、静電容量を決定する活性炭と増量・導電材である
炭素繊維、紙としての性質を維持するパルプ・バインダ
ーの比率を変えることによって、同一の電極径・厚みの
もので数種の静電容量値の製品の生産が可能である。
あることに着目し、活性炭繊維布を粉砕したジ、チョッ
プ状の活性炭繊維を使用し、これをパルプ、炭素繊維に
加え、そして若干のバインダーおよび分散剤を用いて抄
紙とした分極性電極がすでに提案されている。この電極
では、静電容量を決定する活性炭と増量・導電材である
炭素繊維、紙としての性質を維持するパルプ・バインダ
ーの比率を変えることによって、同一の電極径・厚みの
もので数種の静電容量値の製品の生産が可能である。
本発明は、上記抄紙電極の構成材料として、微粉末活性
炭を加えることによって、さらに良好な経時特性を有す
る電気二重層キャパシタを提供することを目的とするも
のである。
炭を加えることによって、さらに良好な経時特性を有す
る電気二重層キャパシタ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
上記目的を達成するために本発明の電気二重層キャパシ
タは、炭素繊維、繊維状活性炭および微粉末活性炭、パ
ルプ、若干の分散剤を用いた抄紙を分極性電極として使
用したものである。
タは、炭素繊維、繊維状活性炭および微粉末活性炭、パ
ルプ、若干の分散剤を用いた抄紙を分極性電極として使
用したものである。
作用
上記構成によれば、すべてが繊維状材料であった従来の
抄紙に対し、この繊維間に微粉末活性炭が混抄されるた
め、密度が上がるとともに、導電性も上がる。これによ
り、電極としての集電性は大きく改善され、かつ経時特
性も非常に安定したものとなり、寿命の延長が可能とな
るものである。
抄紙に対し、この繊維間に微粉末活性炭が混抄されるた
め、密度が上がるとともに、導電性も上がる。これによ
り、電極としての集電性は大きく改善され、かつ経時特
性も非常に安定したものとなり、寿命の延長が可能とな
るものである。
実施例
以下１本発明の詳細な説明する。まず、分極性電極とし
て、径φ６１１１１、目付１４０ｙ７ｉの活性炭混抄紙
（構成材料比率は後述）を使用した。
て、径φ６１１１１、目付１４０ｙ７ｉの活性炭混抄紙
（構成材料比率は後述）を使用した。
そしてこの活性炭混抄紙の片面には、０．０５ｍ＋程度
のアルミニウム層がプラズマ溶射によって形成されてい
る。その全体の厚みは０．６ｍである。また外径φ１１
簡の金属ケース、これに対応する金属蓋、封口体を準備
した。電位的にマイナスとなる金属蓋ばＳ Ｕ Ｓ ３
０４を使用し、プラスとなる金属ケースは内面をアルミ
ニウムで構成し、かつ外面はＳ Ｕ Ｓ ３０４で構成
して両者はクラツド化されて一体となっている。セパレ
ータはポリプロピレン繊維からなる不繊布で構成し、こ
の不繊布は厚みが０．３５ｍ、目付ｔｓｏｆ／ｒｒ？の
多孔シートである。封口体はポリプロピレン樹脂成型品
である。電解液はプロピレンカーボネー１にテトラエチ
ルアンモニウムテトラフルオロボレートを１モル加えた
ものであり、これを３０μｌ使用している。
のアルミニウム層がプラズマ溶射によって形成されてい
る。その全体の厚みは０．６ｍである。また外径φ１１
簡の金属ケース、これに対応する金属蓋、封口体を準備
した。電位的にマイナスとなる金属蓋ばＳ Ｕ Ｓ ３
０４を使用し、プラスとなる金属ケースは内面をアルミ
ニウムで構成し、かつ外面はＳ Ｕ Ｓ ３０４で構成
して両者はクラツド化されて一体となっている。セパレ
ータはポリプロピレン繊維からなる不繊布で構成し、こ
の不繊布は厚みが０．３５ｍ、目付ｔｓｏｆ／ｒｒ？の
多孔シートである。封口体はポリプロピレン樹脂成型品
である。電解液はプロピレンカーボネー１にテトラエチ
ルアンモニウムテトラフルオロボレートを１モル加えた
ものであり、これを３０μｌ使用している。
次に、封口した単セルば３ｖの耐電圧を持っているが、
半導体メモリーの駆動電圧に対処するために２枚積層し
、６．６ｖ使用品としている。本発明の電極と従来電極
との比較は、それぞれの電極を使用した製品の（１）初
期特性（静電容量、内部抵抗、漏れ電流および低温特性
）（２）信頼性テストとして実施している高温負荷テス
） （７０℃、 ５．６Ｖ印加の３０ｏＯ時間後の電気
的特性）によっている。
半導体メモリーの駆動電圧に対処するために２枚積層し
、６．６ｖ使用品としている。本発明の電極と従来電極
との比較は、それぞれの電極を使用した製品の（１）初
期特性（静電容量、内部抵抗、漏れ電流および低温特性
）（２）信頼性テストとして実施している高温負荷テス
） （７０℃、 ５．６Ｖ印加の３０ｏＯ時間後の電気
的特性）によっている。
第１表は、従来からの電極および本発明の組成・配合の
各種電極を使用して、前記構成部材によって試作した電
気二重層キャパシタの初期値（測定温度：２ｏ℃）、低
温特性（−２６℃）および高温負荷テスト（７０℃、５
．６Ｖ印加）３０００時間後の特性比較を示している。
各種電極を使用して、前記構成部材によって試作した電
気二重層キャパシタの初期値（測定温度：２ｏ℃）、低
温特性（−２６℃）および高温負荷テスト（７０℃、５
．６Ｖ印加）３０００時間後の特性比較を示している。
使用した材料は、（＆）繊維状活性炭（ムＯＦ）は、フ
ェノール樹脂繊維を出発原料としたもので、比表面積１
９ｏｏｉ／ｆ、繊維径↓１１μｍ、繊維長さ；３．Ｏｍ
である。この場合、ピッチ系の活性炭繊維も同時に検討
したが。
ェノール樹脂繊維を出発原料としたもので、比表面積１
９ｏｏｉ／ｆ、繊維径↓１１μｍ、繊維長さ；３．Ｏｍ
である。この場合、ピッチ系の活性炭繊維も同時に検討
したが。
前記特性を有していれば、特に差が出なかった。
（ｂ）微粉末活性炭（ムＣＰ）は、ヤシからを出発原料
とした比表面積１８０ｏｒｒ？／ｇ、平均粒径３００メ
ツシユである。この場合、おがくずを出発原料とした活
性炭も検討したが、前記特性を有していれば、特に差が
出なかった。しかし、現在のところ必要な比表面積のも
のを得るのは、収率が低く経済的でないものである。（
０）炭素繊維（ＯＦ ）は、導電性の高い黒鉛化繊維を
使用した。糸径；１３μｍ、糸長さｉ ３．Ｏｍ 、体
積固有抵抗ｉ １．６Ｘ１０−２（Ω・α）、炭素含有
率ｉ ＭＩＮ 、９５％（ｗｔ％）である。その繊維は
直線状にした糸を使用したが、カール状にした糸を使用
しても大差はなかった。
とした比表面積１８０ｏｒｒ？／ｇ、平均粒径３００メ
ツシユである。この場合、おがくずを出発原料とした活
性炭も検討したが、前記特性を有していれば、特に差が
出なかった。しかし、現在のところ必要な比表面積のも
のを得るのは、収率が低く経済的でないものである。（
０）炭素繊維（ＯＦ ）は、導電性の高い黒鉛化繊維を
使用した。糸径；１３μｍ、糸長さｉ ３．Ｏｍ 、体
積固有抵抗ｉ １．６Ｘ１０−２（Ω・α）、炭素含有
率ｉ ＭＩＮ 、９５％（ｗｔ％）である。その繊維は
直線状にした糸を使用したが、カール状にした糸を使用
しても大差はなかった。
この場合も出発原料としてフェノール樹脂繊維のものも
あるが、これも前記特性を有していれば、特に差が出な
かった。（ｌｉ）パルプ（Ｐ）は通常のアルミ電解コン
デンサのセパレータ材料として使用されるクラフト紙と
同じパルプである。この場合、他の天然繊維としてマニ
ラ麻繊維、レーヨンのような再生繊維、ポリエチレン・
ポリプロピレン・ポリエステルなどの合成繊維も使用可
能である。
あるが、これも前記特性を有していれば、特に差が出な
かった。（ｌｉ）パルプ（Ｐ）は通常のアルミ電解コン
デンサのセパレータ材料として使用されるクラフト紙と
同じパルプである。この場合、他の天然繊維としてマニ
ラ麻繊維、レーヨンのような再生繊維、ポリエチレン・
ポリプロピレン・ポリエステルなどの合成繊維も使用可
能である。
分散剤もまた通常の抄紙に使用される消泡剤・分散剤で
あり、その添加量は１％以下である。
あり、その添加量は１％以下である。
（以下余 白）
発明の効果
以上のように本発明によれば、炭素繊維、繊維状活性炭
および微粉末活性炭、バルブ、若干の分散材を用いた抄
紙を分極性電極として使用したもので、従来は抄紙材料
がすべて繊維状であったのに対し１本発明は微粉末活性
炭を混抄した抄紙を分極性電極として使用しているため
、密度が上がるとともに、導電性も上がり、その結果、
電極としての集電性を大きく改善することができるとと
もに、初期特性、低温特性および信頼性（高温負荷テス
ト）においても、より安定した特性を維持することがで
きるものである。
および微粉末活性炭、バルブ、若干の分散材を用いた抄
紙を分極性電極として使用したもので、従来は抄紙材料
がすべて繊維状であったのに対し１本発明は微粉末活性
炭を混抄した抄紙を分極性電極として使用しているため
、密度が上がるとともに、導電性も上がり、その結果、
電極としての集電性を大きく改善することができるとと
もに、初期特性、低温特性および信頼性（高温負荷テス
ト）においても、より安定した特性を維持することがで
きるものである。
図は従来の電気二重層キャパシタを示す断面図である。
１．１′・・・・・・電極、２・・・・・・電解液、３
・・・・・・セパレータ、４・・・・・・金属ケース、
６・・・・・・金属蓋、ｅ・・・・・・パツキン。 代理人の氏名 弁理士 粟 野 重 孝 ほか１名１．
１’−一覧 抑 ２− 電解液 ３−ｍ−セパレータ ６− パッキン
・・・・・・セパレータ、４・・・・・・金属ケース、
６・・・・・・金属蓋、ｅ・・・・・・パツキン。 代理人の氏名 弁理士 粟 野 重 孝 ほか１名１．
１’−一覧 抑 ２− 電解液 ３−ｍ−セパレータ ６− パッキン
Claims (4)
- （１）炭素繊維、繊維状活性炭および微粉末活性炭、パ
ルプ、若干の分散剤を用いた抄紙を分極性電極として使
用したことを特徴とする電気二重層キャパシタ。 - （２）炭素繊維がフェノールまたはピッチ系の炭素繊維
である特許請求の範囲第１項記載の電気二重層キャパシ
タ。 - （３）繊維状活性炭がフェノールまたはピッチ系の繊維
状活性炭である特許請求の範囲第１項記載の電気二重層
キャパシタ。 - （４）微粉末活性炭がヤシがらまたはおがくずを出発原
料とする微粉末活性炭である特許請求の範囲第１項記載
の電気二重層キャパシタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1062490A JPH02241012A (ja) | 1989-03-15 | 1989-03-15 | 電気二重層キャパシタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1062490A JPH02241012A (ja) | 1989-03-15 | 1989-03-15 | 電気二重層キャパシタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02241012A true JPH02241012A (ja) | 1990-09-25 |
Family
ID=13201667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1062490A Pending JPH02241012A (ja) | 1989-03-15 | 1989-03-15 | 電気二重層キャパシタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02241012A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014027031A (ja) * | 2012-07-25 | 2014-02-06 | Sato Komusho:Kk | 電気二重層キャパシタ |
| JP2014212314A (ja) * | 2013-04-04 | 2014-11-13 | 有限会社ターナープロセス | 活性炭を含む電極 |
| CN104979100A (zh) * | 2015-05-26 | 2015-10-14 | 信阳师范学院 | 一种二硫化钨-活性炭复合材料和超级电容器电极材料及其制备方法 |
-
1989
- 1989-03-15 JP JP1062490A patent/JPH02241012A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014027031A (ja) * | 2012-07-25 | 2014-02-06 | Sato Komusho:Kk | 電気二重層キャパシタ |
| JP2014212314A (ja) * | 2013-04-04 | 2014-11-13 | 有限会社ターナープロセス | 活性炭を含む電極 |
| CN104979100A (zh) * | 2015-05-26 | 2015-10-14 | 信阳师范学院 | 一种二硫化钨-活性炭复合材料和超级电容器电极材料及其制备方法 |
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