JPH03180013A - 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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- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
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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、電気二重層コンデンサに関し、特に電気二重
層コンデンサ用電極材料に関するものである。
層コンデンサ用電極材料に関するものである。
（従来の技術）
電気二重層コンデンサの基本素子８（以下基本素子と称
す）は、第２図に示すように、粉末活性炭１と集電体２
を単位分極性電極とし、一対の分極性電極の間に電解質
溶液を含浸し、電子絶縁性でかつイオン透過性の多孔性
セパレータ３で電子的短絡を防止した構造になっている
。４は絶縁性ガスケットである。電気二重層コンデンサ
は、基本素子の使用最高電圧が電解質溶液の電気分解電
圧以下であるため、使用電圧に応じて一枚以上積層した
構造となっている。ところで、電気二重層コンデンサは
小型で大容量のコンデンサとして、マイコン、メモリ等
のバックアップや瞬時に大電流を供給できる補助電源な
どに広く用いられており、マイコン等を組み込んだ装置
やシステムの小型・軽量化にともない、そこに用いられ
る電気二重層コンデンサも小型のものが強く望まれてい
る。この電気二重層コンデンサの小型化を実現するため
には、単位体積あたりの電気二重層容量を増加させるこ
とが非常に重要となっている。この単位体積あたりの電
気二重層容量は活性炭の比表面積と充填密度との積であ
られされることから、従来は、比表面積が大きく充填密
度の高い活性炭が求められてきた。
す）は、第２図に示すように、粉末活性炭１と集電体２
を単位分極性電極とし、一対の分極性電極の間に電解質
溶液を含浸し、電子絶縁性でかつイオン透過性の多孔性
セパレータ３で電子的短絡を防止した構造になっている
。４は絶縁性ガスケットである。電気二重層コンデンサ
は、基本素子の使用最高電圧が電解質溶液の電気分解電
圧以下であるため、使用電圧に応じて一枚以上積層した
構造となっている。ところで、電気二重層コンデンサは
小型で大容量のコンデンサとして、マイコン、メモリ等
のバックアップや瞬時に大電流を供給できる補助電源な
どに広く用いられており、マイコン等を組み込んだ装置
やシステムの小型・軽量化にともない、そこに用いられ
る電気二重層コンデンサも小型のものが強く望まれてい
る。この電気二重層コンデンサの小型化を実現するため
には、単位体積あたりの電気二重層容量を増加させるこ
とが非常に重要となっている。この単位体積あたりの電
気二重層容量は活性炭の比表面積と充填密度との積であ
られされることから、従来は、比表面積が大きく充填密
度の高い活性炭が求められてきた。
近年、本発明者らの研究・調査により、電気二重層コン
デンサの静電容量は活性炭の酸素含有量と相関があり、
酸素含有量の大きい活性炭はど静電容量が大きくなると
いうことを見出した。従来、電気二重層コンデンサに用
いられてきた活性炭の酸素含有量は１５％未満であり、
１５％以上の酸素を含む活性炭が用いられた例はない。
デンサの静電容量は活性炭の酸素含有量と相関があり、
酸素含有量の大きい活性炭はど静電容量が大きくなると
いうことを見出した。従来、電気二重層コンデンサに用
いられてきた活性炭の酸素含有量は１５％未満であり、
１５％以上の酸素を含む活性炭が用いられた例はない。
（発明が解決しようとする課題）
上述した従来の粉末活性炭は、活性炭中の酸素含有量が
少ないために単位体積あたりの電気二重層容量が小さい
という欠点を有する。
少ないために単位体積あたりの電気二重層容量が小さい
という欠点を有する。
本発明の目的は、集電体と酸素含有量が２０重量％以上
３５重量％未満であるような粉末活性炭を電気二重層コ
ンデンサの分極性電極として用いることにより、小型で
大容量の電気二重層コンデンサを提供することにある。
３５重量％未満であるような粉末活性炭を電気二重層コ
ンデンサの分極性電極として用いることにより、小型で
大容量の電気二重層コンデンサを提供することにある。
（課題を解決するための手段）
本発明は、粉末活性炭と電解質溶液との混合物を電極と
する電気二重層コンデンサにおいて、２０重量％以上３
５重量％未満の酸素を含むような粉末活性炭を使用した
ことを特徴とする。
する電気二重層コンデンサにおいて、２０重量％以上３
５重量％未満の酸素を含むような粉末活性炭を使用した
ことを特徴とする。
（実施例）
次に、実施例により本発明について説明する。
酸素含有量が３０重量％以上３５重量％未満の粉末活性
炭を、第２図の基本素子８における粉末活性炭１とし電
気二重層コンデンサを製造した。酸素含有量の分析は、
５ｃｈｕｔｚｅ分解法で結合酸素を一酸化炭素に分解し
非分散型赤外分光法により一酸化炭素を検出することで
酸素量をもとめる酸素分析装置を使用した。
炭を、第２図の基本素子８における粉末活性炭１とし電
気二重層コンデンサを製造した。酸素含有量の分析は、
５ｃｈｕｔｚｅ分解法で結合酸素を一酸化炭素に分解し
非分散型赤外分光法により一酸化炭素を検出することで
酸素量をもとめる酸素分析装置を使用した。
酸素含有量が２０重量％以上３０重量％未満の粉末活性
炭を、第２図の基本素子８における粉末活性炭の１とし
電気二重層コンデンサを製造した。酸素含有量の分析は
、前記と同様の分析装置を使用した。
炭を、第２図の基本素子８における粉末活性炭の１とし
電気二重層コンデンサを製造した。酸素含有量の分析は
、前記と同様の分析装置を使用した。
酸素含有量が３５重量％以上の粉末活性炭を、第２図の
基本素子８における粉末活性炭の１とし電気二重層コン
デンサを製造した。酸素含有量の分析は、前記と同様の
分析装置を使用した。
基本素子８における粉末活性炭の１とし電気二重層コン
デンサを製造した。酸素含有量の分析は、前記と同様の
分析装置を使用した。
上述した実施例の電気二重層コンデンサは、以下のとお
りである。第２図において、集電体２として膜厚２００
ｐｍで直径８．２ｍｍの未加硫の導電性ブチルゴムを用
いた。また、絶縁性ガスケット４として膜厚５００ｐｍ
、直径８．２ｍｍで同心円上に３．８ｍｍの孔を開けた
未加硫のブチルゴムを用いた。多孔性セパレータ３には
ポリエチレン製の膜厚１’００ｐｍで直径６．０ｍｍの
ものを使用した。集電体２と絶縁性ガスケット４を圧着
し形成された凹部に、各実施例で得られた粉末活性炭１
と電解質溶液とを混合したペーストを充填することによ
り単位分極性電極を得た。電解質溶液には、４０重量％
の硫酸水溶液を用いた。この単位分極性電極の一対をペ
ーストが相対する方向で多孔性セパレータ３を介して圧
着し、７ｋｇ１ｃｍ２の圧力を加えた状態で１２０°Ｃ
の温度に３時間放置することで、集電体２と絶縁性ガス
ケット４および絶縁性ガスケット４間を加硫接着し、電
気二重層コンデンサの基本素子８を得た。この基本素子
８を６枚積層し第３図に示すように金属ケース５と絶縁
ケース６でかしめ封口して、電極７で外部に端子を取り
出すことにより動作電圧５■の電気二重層コンデンサを
製造した。
りである。第２図において、集電体２として膜厚２００
ｐｍで直径８．２ｍｍの未加硫の導電性ブチルゴムを用
いた。また、絶縁性ガスケット４として膜厚５００ｐｍ
、直径８．２ｍｍで同心円上に３．８ｍｍの孔を開けた
未加硫のブチルゴムを用いた。多孔性セパレータ３には
ポリエチレン製の膜厚１’００ｐｍで直径６．０ｍｍの
ものを使用した。集電体２と絶縁性ガスケット４を圧着
し形成された凹部に、各実施例で得られた粉末活性炭１
と電解質溶液とを混合したペーストを充填することによ
り単位分極性電極を得た。電解質溶液には、４０重量％
の硫酸水溶液を用いた。この単位分極性電極の一対をペ
ーストが相対する方向で多孔性セパレータ３を介して圧
着し、７ｋｇ１ｃｍ２の圧力を加えた状態で１２０°Ｃ
の温度に３時間放置することで、集電体２と絶縁性ガス
ケット４および絶縁性ガスケット４間を加硫接着し、電
気二重層コンデンサの基本素子８を得た。この基本素子
８を６枚積層し第３図に示すように金属ケース５と絶縁
ケース６でかしめ封口して、電極７で外部に端子を取り
出すことにより動作電圧５■の電気二重層コンデンサを
製造した。
実施例で製造した電気二重層コンデンサについて、コン
デンサ特性である静電容量と等価直列抵抗を測定した。
デンサ特性である静電容量と等価直列抵抗を測定した。
静電容量の測定は、コンデンサに直列に１にΩの抵抗を
挿入し、５■の定電圧を印加した時の時定数より算出し
た。また、等価直列抵抗は、電気二重層コンデンサに１
ｋＨｚ・１０ｍＡの定電流を流し、電気二重層コンデン
サの両端の電圧を測定することにより求めた。
挿入し、５■の定電圧を印加した時の時定数より算出し
た。また、等価直列抵抗は、電気二重層コンデンサに１
ｋＨｚ・１０ｍＡの定電流を流し、電気二重層コンデン
サの両端の電圧を測定することにより求めた。
第１表に活性炭の酸素含有量と電気二重層コンデンサの
特性を示す。実施例との比較のため、従来電気二重層コ
ンデンサに用いられてきた５種類の粉末活性炭について
も実施例と同様の測定を行ったので、第１表に結果を示
す。また、第１図に酸素含有量と静電容量の関係および
酸素含有量と等価直列抵抗の関係を示す。
特性を示す。実施例との比較のため、従来電気二重層コ
ンデンサに用いられてきた５種類の粉末活性炭について
も実施例と同様の測定を行ったので、第１表に結果を示
す。また、第１図に酸素含有量と静電容量の関係および
酸素含有量と等価直列抵抗の関係を示す。
第１表
第１図から明らかなように、酸素含有量の多い粉末活性
炭を用いた基本素子よりなる電気二重層コンデンサの静
電容量は、酸素含有量の少ない粉末活性炭を用いた基本
素子よりなる電気二重層コンデンサに比べ静電容量が大
きく、また、酸素含有量が２０重量％以上のものが静電
容量増加に非常に効果のあることがわかる。しかし、等
個直列抵抗は粉末活性炭の酸素含有量が増加するととも
に大きくなり、酸素含有量３５重量％以上になると従来
のものと比較して無視できないほど大きくなる。
炭を用いた基本素子よりなる電気二重層コンデンサの静
電容量は、酸素含有量の少ない粉末活性炭を用いた基本
素子よりなる電気二重層コンデンサに比べ静電容量が大
きく、また、酸素含有量が２０重量％以上のものが静電
容量増加に非常に効果のあることがわかる。しかし、等
個直列抵抗は粉末活性炭の酸素含有量が増加するととも
に大きくなり、酸素含有量３５重量％以上になると従来
のものと比較して無視できないほど大きくなる。
本発明で得た酸素含有量の大きな粉末活性炭が電気二重
層コンデンサの高容量化に寄与する詳細な機構について
は不明である。しかし、これらの活性炭中の酸素は炭素
骨格内に取り込まれているのではなく表面官能基の状態
で存在しており、この酸素を含む表面官能基が電気二重
層容量の増加に寄与しているものと考えられる。また、
表面官能基による電気二重層容量の増加は粉末活性炭に
限らず繊維状、固体状等でも同様の効果が期待できるも
のと思われる。等個直列抵抗が酸素含有量増加とともに
増える原因は、粉末状活性炭の場合、表面官能基が増え
ることにより粉体同士の接触抵抗が増加するためと思わ
れる。
層コンデンサの高容量化に寄与する詳細な機構について
は不明である。しかし、これらの活性炭中の酸素は炭素
骨格内に取り込まれているのではなく表面官能基の状態
で存在しており、この酸素を含む表面官能基が電気二重
層容量の増加に寄与しているものと考えられる。また、
表面官能基による電気二重層容量の増加は粉末活性炭に
限らず繊維状、固体状等でも同様の効果が期待できるも
のと思われる。等個直列抵抗が酸素含有量増加とともに
増える原因は、粉末状活性炭の場合、表面官能基が増え
ることにより粉体同士の接触抵抗が増加するためと思わ
れる。
したがって、本発明の活性炭は、電気二重層コンデンサ
の電極材料として従来以上に適したものであり、電気二
重層容量を上げるのに有効であることがわかる。
の電極材料として従来以上に適したものであり、電気二
重層容量を上げるのに有効であることがわかる。
（発明の効果）
以上説明したように本発明は、２０重量％以上３５重量
％未満の酸素量を含む活性炭を分極性電極に使用するこ
とにより、小型で大容量の電気二重層コンデンサを得る
ことができる。
％未満の酸素量を含む活性炭を分極性電極に使用するこ
とにより、小型で大容量の電気二重層コンデンサを得る
ことができる。
Claims (1)
- 粉末活性炭と電解質溶液との混合物を分極性電極とす
る電気二重層コンデンサにおいて、粉末活性炭の酸素含
有量を２０重量％以上３５重量％未満としたことを特徴
とする電気二重層コンデンサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1319894A JPH0795504B2 (ja) | 1989-12-08 | 1989-12-08 | 電気二重層コンデンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1319894A JPH0795504B2 (ja) | 1989-12-08 | 1989-12-08 | 電気二重層コンデンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03180013A true JPH03180013A (ja) | 1991-08-06 |
| JPH0795504B2 JPH0795504B2 (ja) | 1995-10-11 |
Family
ID=18115419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1319894A Expired - Fee Related JPH0795504B2 (ja) | 1989-12-08 | 1989-12-08 | 電気二重層コンデンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0795504B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5948329A (en) * | 1995-04-27 | 1999-09-07 | Nippon Sanso Corporation | Manufacturing method for carbon material for electrical double layer capacitor |
| US6013208A (en) * | 1997-05-13 | 2000-01-11 | Nippon Sanso Corporation | Manufacturing method for carbon material for electrical double layer capacitor |
| US7091156B2 (en) | 2000-05-09 | 2006-08-15 | Mitsubishi Chemical Corporation | Activated carbon for use in electric double layer capacitors |
| JP2010517918A (ja) * | 2007-02-16 | 2010-05-27 | エスゲーエル カーボン ソシエタス ヨーロピア | バイオポリマー炭化物とカーボンナノチューブとを含む複合材料 |
-
1989
- 1989-12-08 JP JP1319894A patent/JPH0795504B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5948329A (en) * | 1995-04-27 | 1999-09-07 | Nippon Sanso Corporation | Manufacturing method for carbon material for electrical double layer capacitor |
| US6013208A (en) * | 1997-05-13 | 2000-01-11 | Nippon Sanso Corporation | Manufacturing method for carbon material for electrical double layer capacitor |
| US7091156B2 (en) | 2000-05-09 | 2006-08-15 | Mitsubishi Chemical Corporation | Activated carbon for use in electric double layer capacitors |
| JP2010517918A (ja) * | 2007-02-16 | 2010-05-27 | エスゲーエル カーボン ソシエタス ヨーロピア | バイオポリマー炭化物とカーボンナノチューブとを含む複合材料 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0795504B2 (ja) | 1995-10-11 |
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Legal Events
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