JPH03220713A - 電気二重層コンデンサの製造方法 - Google Patents
電気二重層コンデンサの製造方法Info
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- JPH03220713A JPH03220713A JP2014793A JP1479390A JPH03220713A JP H03220713 A JPH03220713 A JP H03220713A JP 2014793 A JP2014793 A JP 2014793A JP 1479390 A JP1479390 A JP 1479390A JP H03220713 A JPH03220713 A JP H03220713A
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- electric double
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- 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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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の製造方法に関し、特に
電気二重層コンデンサ用電極材料である活性炭の製造に
特徴を有する電気二重層コンデンサの製造方法に関する
ものである。
電気二重層コンデンサ用電極材料である活性炭の製造に
特徴を有する電気二重層コンデンサの製造方法に関する
ものである。
［従来の技術およびその課題］
電気二重層コンデンサの基本構成（以下、基本素子と称
す〉は、第２図に示すように、活性炭層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ものである。なお、
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１枚以上積層した構
造となっている。
す〉は、第２図に示すように、活性炭層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ものである。なお、
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１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・軽量化に伴い、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、単位体積当た
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。
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・軽量化に伴い、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、単位体積当た
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。
従来、電気二重層コンデンサに使用されていた活性炭は
、吸着用または触媒用に開発されたものを転用していた
。そのため電気二重層コンデンサの分極性電極に適した
材料設計がされておらず、どの活性炭を用いても静電容
量２等価点列抵抗などのコンデンサ特性にそれほど変化
がなかった。
、吸着用または触媒用に開発されたものを転用していた
。そのため電気二重層コンデンサの分極性電極に適した
材料設計がされておらず、どの活性炭を用いても静電容
量２等価点列抵抗などのコンデンサ特性にそれほど変化
がなかった。
また、現在まで分極性電極の形態などに関する提案は多
くなされているが、電気二重層コンデンサに適した活性
炭の製造条件に関してはそれほど多くなく、かつ十分に
満足できるものではなかつた。
くなされているが、電気二重層コンデンサに適した活性
炭の製造条件に関してはそれほど多くなく、かつ十分に
満足できるものではなかつた。
本発明は以上述べたにうな従来の課題を解決するために
なされたもので、分極性電極の単位体積当たりの電気二
重層容量が大きな小型・大容量の電気二重層コンデンサ
の製造方法を提供することにある。
なされたもので、分極性電極の単位体積当たりの電気二
重層容量が大きな小型・大容量の電気二重層コンデンサ
の製造方法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、活性炭および電解質溶液の混合物と集電体と
で分極性電極を形成し、セパレータを介して対向させた
一対の前記分極性電極を積層してなる電気二重層コンデ
ンサの製造方法において、活性炭は、熱硬化性樹脂を５
００〜７００°Ｃの温度で炭化させて製造することを特
徴とする電気二重層コンデンサの製造方法である。
で分極性電極を形成し、セパレータを介して対向させた
一対の前記分極性電極を積層してなる電気二重層コンデ
ンサの製造方法において、活性炭は、熱硬化性樹脂を５
００〜７００°Ｃの温度で炭化させて製造することを特
徴とする電気二重層コンデンサの製造方法である。
［作用］
熱硬化性樹脂を炭化していくと、樹脂から炭素前駆体に
変化する変曲点が４００’Ｃと５００’Ｃの間に存在し
、このため等価直列抵抗の値は４００ ’Ｃと５００°
Ｃの間に大ぎな差がでる。一方、炭化温度を−Ｌげて炭
素化を進めると、重量減少・収縮が起こるが、６５０
’Ｃ付近までは重量減少の影響が大きいために、６５０
’Ｃ付近で炭化物の表面積が最大となる。そして６５０
℃以上では、炭化物の収縮による影響が大きいため、漸
次気孔が消滅する。この気孔が賦活時の反応に重要な役
割を果たしているものと考えられる。従って、静電容量
が明らかに大きく等価直列抵抗の値が問題のない炭化湿
度の領域は、５００℃以上、７００℃以下であるといえ
る。
変化する変曲点が４００’Ｃと５００’Ｃの間に存在し
、このため等価直列抵抗の値は４００ ’Ｃと５００°
Ｃの間に大ぎな差がでる。一方、炭化温度を−Ｌげて炭
素化を進めると、重量減少・収縮が起こるが、６５０
’Ｃ付近までは重量減少の影響が大きいために、６５０
’Ｃ付近で炭化物の表面積が最大となる。そして６５０
℃以上では、炭化物の収縮による影響が大きいため、漸
次気孔が消滅する。この気孔が賦活時の反応に重要な役
割を果たしているものと考えられる。従って、静電容量
が明らかに大きく等価直列抵抗の値が問題のない炭化湿
度の領域は、５００℃以上、７００℃以下であるといえ
る。
［実施例］
次に、本発明の実施例について説明する。
実施例１〜３、比較例１〜５
原材料に熱硬化性樹脂であるフェノール樹脂を使用した
。この樹脂２０ｇをアルミナのセックに入れ、窒素雰囲
気において管状型電気炉により、第１表に示すように４
００〜１４００’Ｃで炭化した。
。この樹脂２０ｇをアルミナのセックに入れ、窒素雰囲
気において管状型電気炉により、第１表に示すように４
００〜１４００’Ｃで炭化した。
炭化時間は２時間で、昇温速度は１時間当たり１００℃
である。得られた炭化物を遊星ボールミルで粉砕後、こ
の炭素粉末をアルミナのセックに入れ、管状型電気炉で
賦活を行った。賦活温度は９００℃であり、昇温速度は
１時間当たり２００″Ｇである。賦活方法は、水蒸気に
よるガス賦活法であり、所定の温度に到達後、窒素ガス
をキャリヤガスとして、露点温度が室温であるような水
蒸気を炉内に導入した。賦活時間は４時間である。
である。得られた炭化物を遊星ボールミルで粉砕後、こ
の炭素粉末をアルミナのセックに入れ、管状型電気炉で
賦活を行った。賦活温度は９００℃であり、昇温速度は
１時間当たり２００″Ｇである。賦活方法は、水蒸気に
よるガス賦活法であり、所定の温度に到達後、窒素ガス
をキャリヤガスとして、露点温度が室温であるような水
蒸気を炉内に導入した。賦活時間は４時間である。
上記試料を後述する基本素子の活性炭として用いて、電
気二重層コンデンサを製造した。
気二重層コンデンサを製造した。
実施例４
原材料として熱硬化性樹脂であるフェノール樹脂の繊維
を使用した。このフェノール樹脂繊維２０ｇをアルミナ
のせツタに入れ、窒素雰囲気に弓 おいて管状型電気炉により６００’Ｃで炭化した。炭化
時間は２時間で、昇温速度は１時間当たり１００°Ｃで
ある。得られた炭素繊維をそのままアルミナのセックに
入れ、管状型電気炉で賦活を行った。
を使用した。このフェノール樹脂繊維２０ｇをアルミナ
のせツタに入れ、窒素雰囲気に弓 おいて管状型電気炉により６００’Ｃで炭化した。炭化
時間は２時間で、昇温速度は１時間当たり１００°Ｃで
ある。得られた炭素繊維をそのままアルミナのセックに
入れ、管状型電気炉で賦活を行った。
賦活工程は実施例１と同様である。
上記試料を後述する基本素子の活性炭として用いて、電
気二重層コンデンサを製造した。
気二重層コンデンサを製造した。
実施例５
原材料として実施例１で使用したものと同じフェノール
系の熱硬化性樹脂を使用した。この樹脂を比重１．８の
塩化亜鉛溶液に浸漬し、乾燥後、管状型電気炉において
薬品賦活を行った。樹脂に対する塩化亜鉛の重量比は１
．６５である。賦活温度は６００°Ｃで、昇温速度は１
時間当たりｉｏｏ’ｃである。また、賦活時間は４時間
とした。得られた活性炭を洗浄・乾燥後、後述する基本
素子の活性炭として用いて、電気二重層コンデンサを製
造した。
系の熱硬化性樹脂を使用した。この樹脂を比重１．８の
塩化亜鉛溶液に浸漬し、乾燥後、管状型電気炉において
薬品賦活を行った。樹脂に対する塩化亜鉛の重量比は１
．６５である。賦活温度は６００°Ｃで、昇温速度は１
時間当たりｉｏｏ’ｃである。また、賦活時間は４時間
とした。得られた活性炭を洗浄・乾燥後、後述する基本
素子の活性炭として用いて、電気二重層コンデンサを製
造した。
比較例６
原材料として熱可塑性樹脂であるポリ塩化ビ二ルを使用
した。原材料以外の活性炭製造条件は、実施例１と同じ
である。
した。原材料以外の活性炭製造条件は、実施例１と同じ
である。
上記試料を後述する基本素子の活性炭として用いて、電
気二重層コンデンサを製造した。
気二重層コンデンサを製造した。
上述した実施例および比較例の電気二重層コンデンサの
製造方法は、以下のとおりである。
製造方法は、以下のとおりである。
第２図において、集電体２としては膜厚２００ＩＩＩｎ
で直径８．２ ｍｍ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としては膜厚５００ｊＪ
、直径８．２ｍｍで、同心円状に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１００胸で直径６、Ｏｍｍのも
のを使用した。
で直径８．２ ｍｍ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としては膜厚５００ｊＪ
、直径８．２ｍｍで、同心円状に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１００胸で直径６、Ｏｍｍのも
のを使用した。
実施例４以外は、集電体２と絶縁性ガスケット４を圧着
して形成された凹部に、各実施例および比較例で得られ
た活性炭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。実施例４は、集電
体２と絶縁性ガスケット４を圧着して形成された凹部に
、実施例より得られた活性炭布を直径３．８ｍｍの円状
に打ち抜き、電解質溶液を含浸させたものを充填するこ
とにより、単位分極性電極を得た。電解質溶液には、４
０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、７に’ｊ／Ｃｍ２の圧力を加えた状態で
１２０℃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を第３図に示すように６枚積層し、金属ケー
ス５と絶縁ケース６でかしめ封口して、電極７ａ、７ｂ
で外部に端子を取り出すことにより、動作電圧５Ｖの電
気二重層コンデンサを製造した。
して形成された凹部に、各実施例および比較例で得られ
た活性炭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。実施例４は、集電
体２と絶縁性ガスケット４を圧着して形成された凹部に
、実施例より得られた活性炭布を直径３．８ｍｍの円状
に打ち抜き、電解質溶液を含浸させたものを充填するこ
とにより、単位分極性電極を得た。電解質溶液には、４
０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、７に’ｊ／Ｃｍ２の圧力を加えた状態で
１２０℃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を第３図に示すように６枚積層し、金属ケー
ス５と絶縁ケース６でかしめ封口して、電極７ａ、７ｂ
で外部に端子を取り出すことにより、動作電圧５Ｖの電
気二重層コンデンサを製造した。
各実施例および比較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。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。
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。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 ｋ
Ｈｚ・ １０ ｍＡ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。
Ｈｚ・ １０ ｍＡ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表に各実施例および比較例で得られた電気二重層コ
ンデンサの特性を示す。また、第１図に炭化温度と静電
容量の関係を示す。第１図中の番号は、第１表の試料番
号に対応するものである。
ンデンサの特性を示す。また、第１図に炭化温度と静電
容量の関係を示す。第１図中の番号は、第１表の試料番
号に対応するものである。
第１図から明らかなように、炭化温度が低いほど静電容
量が大きくなっているが、等価直列抵抗の値は４００℃
と５００℃の間に大きな差があることがわかる。本発明
者らの研究・調査によれば、樹脂を炭化していくと樹脂
から炭素前駆体に変化する変曲点が４００℃と５００℃
の間に存在する。そして、炭化温度を上げ炭素化を進め
ると重量減少・収縮が起こるが、６５０℃付近までは重
量減少の影響が大きいために、Ｅ）５０℃付近で炭化物
の表面積が最大となる。そして６５０℃以上では、炭化
物の収縮による影響が大きいため、漸次気孔が消滅する
。この気孔が賦活時の反応に重要な役割を果たしている
ものと考えられる。従って、静電容量が明らかに大きく
等価直列抵抗の値が問題のない炭化温度の領域は、５０
０℃以上、７００’ｌ下であるといえる。
量が大きくなっているが、等価直列抵抗の値は４００℃
と５００℃の間に大きな差があることがわかる。本発明
者らの研究・調査によれば、樹脂を炭化していくと樹脂
から炭素前駆体に変化する変曲点が４００℃と５００℃
の間に存在する。そして、炭化温度を上げ炭素化を進め
ると重量減少・収縮が起こるが、６５０℃付近までは重
量減少の影響が大きいために、Ｅ）５０℃付近で炭化物
の表面積が最大となる。そして６５０℃以上では、炭化
物の収縮による影響が大きいため、漸次気孔が消滅する
。この気孔が賦活時の反応に重要な役割を果たしている
ものと考えられる。従って、静電容量が明らかに大きく
等価直列抵抗の値が問題のない炭化温度の領域は、５０
０℃以上、７００’ｌ下であるといえる。
実施例４および５でも、実施例２と比較して静電容量は
ほぼ同じ値になった。この結果より、樹脂の形態や賦活
方法に比べ、炭化の条件が電気二重層コンデンサの性能
に多大な影響を与えるものであるといえる。
ほぼ同じ値になった。この結果より、樹脂の形態や賦活
方法に比べ、炭化の条件が電気二重層コンデンサの性能
に多大な影響を与えるものであるといえる。
比較例６は、熱硬化性樹脂と比較してコンデンサ特性に
それほど効果がみられなかった。これは、樹脂の炭素化
過程において流動性があるために、炭化後の気孔が少な
いことによるものと思われる。
それほど効果がみられなかった。これは、樹脂の炭素化
過程において流動性があるために、炭化後の気孔が少な
いことによるものと思われる。
（以下余白）
弔
１
表
］
［発明の効果］
以上説明したように、本発明の方法によれば、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。
容量の電気二重層コンデンサを得ることができる。
第１図は樹脂の炭化温度と電気二重層コンデンサの静電
容量との関係を示す特性図、第２図は電気二重層コンデ
ンサの基本素子の断面図、第３図は本発明の一実施例に
よって得られる電気二重層コンデンサの断面図である。
容量との関係を示す特性図、第２図は電気二重層コンデ
ンサの基本素子の断面図、第３図は本発明の一実施例に
よって得られる電気二重層コンデンサの断面図である。
Claims (1)
- （１） 活性炭および電解質溶液の混合物と集電体とで
分極性電極を形成し、セパレータを介して対向させた一
対の前記分極性電極を積層してなる電気二重層コンデン
サの製造方法において、活性炭は、熱硬化性樹脂を５０
０〜７００℃の温度で炭化させて製造することを特徴と
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 |
|---|---|---|---|
| JP2014793A JPH03220713A (ja) | 1990-01-26 | 1990-01-26 | 電気二重層コンデンサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014793A JPH03220713A (ja) | 1990-01-26 | 1990-01-26 | 電気二重層コンデンサの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03220713A true JPH03220713A (ja) | 1991-09-27 |
Family
ID=11870933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014793A Pending JPH03220713A (ja) | 1990-01-26 | 1990-01-26 | 電気二重層コンデンサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03220713A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5603867A (en) * | 1994-09-09 | 1997-02-18 | Nippon Sanso Corporation | Method of production for active carbon electrode for use as electrical double layer condenser and active carbon electrode obtained thereby |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6027113A (ja) * | 1983-07-22 | 1985-02-12 | 松下電器産業株式会社 | 電気二重層キヤパシタ |
| JPS60201612A (ja) * | 1984-03-27 | 1985-10-12 | 古河電気工業株式会社 | キヤパシタ−用分極性電極 |
| JPS6446913A (en) * | 1987-08-17 | 1989-02-21 | Kanebo Ltd | Electric double layer capacitor |
| JPH02297915A (ja) * | 1989-05-11 | 1990-12-10 | Mitsui Petrochem Ind Ltd | 電気二重層コンデンサ |
-
1990
- 1990-01-26 JP JP2014793A patent/JPH03220713A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6027113A (ja) * | 1983-07-22 | 1985-02-12 | 松下電器産業株式会社 | 電気二重層キヤパシタ |
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| US5603867A (en) * | 1994-09-09 | 1997-02-18 | Nippon Sanso Corporation | Method of production for active carbon electrode for use as electrical double layer condenser and active carbon electrode obtained thereby |
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