JPH03280518A - 電気二重層キャパシタおよびその製造法 - Google Patents

電気二重層キャパシタおよびその製造法

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JPH03280518A
JPH03280518A JP2082401A JP8240190A JPH03280518A JP H03280518 A JPH03280518 A JP H03280518A JP 2082401 A JP2082401 A JP 2082401A JP 8240190 A JP8240190 A JP 8240190A JP H03280518 A JPH03280518 A JP H03280518A
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昭彦 吉田
Kiyoaki Imoto
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は活性炭を分極性電極に用いる電気二重層キャパ
シタおよびその製造法に関する。
従来の技術 電気二重層キャパシタは分極性電極として活性炭を用t
\ 活性炭と電解液との界面電気二重層に蓄積される電
気二重層容量を利用した大容量コンデンサであも この
ような電気二重層キャパシタには従来大別して次の2種
類が存在すa すなわち硫酸水溶液のような水溶液系電
解液を用いたものと、プロピレンカーボネートのような
有機溶媒に電解質を添加した有機溶液系電解液を用いた
ものであム 第4図および第5図1よ それぞれ両者の代表例の構成
を示すものであも 第4図に示すようへセパレータ41
を介して、活性炭粉末電極42.43が対向し 絶縁ゴ
ムケース44.45と導電電極46.40よりなも 活
性炭粉末電極42.43は活性炭粉末を一濃硫酸水溶液
でペレット状に成型したもので硫酸水溶液はバインダの
役目もすム −X  有機電解液系キャパシタは第5図に示す構成を
有すム 活性炭粉末 弗素ポリマー、メチルアルコール
からなるペーストをアルミニウムネット50.51上に
塗布し 乾燥製膜した活性炭電極52.53をセパレー
タ54を介して捲回すも これにプロピレンカーボネー
トとテトラエチルアンモニウムバークロレートとの混合
溶液を含浸してハイジングすも 55、56、57、5
8はそれぞれ陽極リード、陰極リード、ゴムキャップ 
アルミニウムケースであム 発明が解決しようとする課題 従来の二つの電解゛液系のキャパシタにはそれぞれ次の
ような特徴(長所と短所)があa 水溶液系の長所は電
解液の電気抵抗が低く大電流負荷放電に適することであ
り、短所は電解液の分解電圧に左右されるキャパシタの
使用耐電圧が高々1.0■までしか得られないことであ
も 高電圧での使用の時は多くのキャパシタの直列接続
を余儀なくされ 長期の使用信頼性の点で問題があも一
人  有機溶液系の長所は電解液の耐電圧が高い(〜3
V)ために水溶液系のものよりも高電圧使用が可能であ
ム 短所ζよ 電解液の電気抵抗のためにキャパシタの
内部抵抗が水溶液系のそれと比較して5−10倍になり
大電流負荷の用途での使用は困難であった 本発明の目的は 従来の二つの種類の電解液のキャパシ
タのそれぞれの長所を合わせ持ったキャパシタを実現し
ようとすることであも すなわち使用耐電圧が高く内部
抵抗の低いキャパシタを得ることであa 課題を解決するための手段 本発明1よ 上記目標を達成するためのもので、導電性
基体と導電性基体上の活性炭、水溶性のバインダ、とか
らなる鳳 またはこれに導電性付与剤を添加した層とを
セパレータを介して対向して配置したものと、電解液と
から構成される電気二重層キャパシタであム さらに 
水にメチルセルロースまたはカルボキシメチルセルロー
スを溶解した液と、活性炭、導電性付与剤とを混合分散
した溶液を塗布 浸  印刷のいずれかによってアルミ
ニウム基体上に担持し 乾燥し セパレータを介して基
体を対向して配置することを特徴とする電気二重層キャ
パシタの製造方法であム作用 本発明によれば 箔状導電基体に担持された活性炭分極
性電極として、電気抵抗が低く、箔状導電基体との電気
接触性に優れかつ活性炭膜の成膜性および自己形状保持
性の良い活性炭電極組成を提供するために得られたキャ
パシタの電気抵抗が大幅に低くなる。また 本発明の活
性炭電極組成では活性炭層の厚さを非常に薄くすること
ができるため凶 電極の幾何学的な形状因子(単位キャ
パシタ体積の中に薄い層を収納可能な電極の表面積)か
らも大容量で低抵抗のキャパシタを得ることができる。
実施例 次に本発明の具体的な実施例について述べも(実施例−
1) 活性炭粉末(比表面積: 2000m’/g、、  平
均粒径:2μm)10重量部とアセチレンブラック2重
量部とを水とメタノールの混合溶液に均一に分散する。
カルボキシメチルセルロース(CMC,カルボキシル基
のプロトンの一部をNaイオンで置換した物)2重量部
を水に溶解すa 両方の液を更に混合撹拌して活性炭ス
ラリーとすム 第1図に示すように 厚さ20μmの化
学エツチング法によって粗面化したアルミニウム箔(1
0mm!  40mm長さ)1の両面に活性炭スラリー
を浸漬法で付着すも 空気中で30分乾燥後100℃で
60分遠赤外線乾燥し活性炭電極2、3を50μmに製
膜すム な耘 この膜圧は100μm以下であれば好ま
しい結果が得られも得られた箔状電極体の一対4.5を
、セパレータ6を介して捲回すも 電解液としてプロピ
レンカーボネート液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1mol/1溶解し アルミニウム
ケース7、アルミニウムリード電極8、9、ゴムパツキ
ン10でハウジング完成すも (実施例−2) 実施例−1と同じ構成で、アセチレンブラックを省い九 (実施例−3) 実施例−1と同じ構成で、カルボキシル基のプロトンの
一部をNH4イオンで置換したCMCを使用し九 (実施例−4) 実施例−1と同じ構成で、活性炭粉末の代わ装置フェノ
ール樹脂系活性炭繊維のチョップ(繊維径が10μmで
平均チョップ長さが0.511L  比表面積が230
0が/g)を使用した (実施例−5) 実施例−1と同じ構成ゑ アセチレンブラックの代わり
に酸化ルテニウム粉末(平均粒径が0.5μ紛を用い丸 (実施例−6) 活性炭粉末(比表面積:  2000が/& 平均粒径
:2μm)10重量部とアセチレンブラック2重量部と
をアンモニア水(濃度5重量%)に均一に分散すもカル
ボキシメチルセルロース(CMα カルボキシル基のプ
ロトンの一部をNaイオンで置換した物)2重量部を水
に溶解すム 両方の液を更に混合撹拌して活性炭スラリ
ーとすも 厚さ2oμmの化学エツチング法によって粗
面化したアルミニウム箔の両面に活性炭スラリーをロー
ルコータで塗布すム空気中で30分乾燥後100℃で6
0分遠赤外線乾燥し活性炭電極を製膜すa 第2図に示
すように 得られた箔状電極体の一対を、セパレータを
介して捲回し電極体20を得も 電解液としてプロピレ
ンカーボネート液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1mol/l溶解し ステンレスケー
ス21、アルミニウム層22を有するステンレス蓋23
とでハウジング完成すも ただし この構成はハーメチ
ック封口素子であり、アルミニウムの1 陰極リード2
4、25はガラス層26.27で蓋23と接合されてお
り、21と23とは接合部28で溶接されていも (実施例−7) 活性炭繊維チョップ(比表面積:  2500m’/g
、  平均長さ0.2ma  繊維径8μm)10重量
部とアセチレンブラック2重量部とを水とメタノールの
混合溶液に均一に分散する。カルボキシメチルセルロー
ス(CMC、カルボキシル基のプロトンの一部をNaイ
オンで置換した物)2重量部を水に溶解する。両方の液
を更に混合撹拌して活性炭スラリーとすム第3図に示す
ように 厚さ、20μmの化学エツチング法によって粗
面化したアルミニウム箔30の片面に活性炭スラリーを
印刷法で付着すム 空気中で30分乾燥後100℃で6
0分遠赤外線乾燥し活性炭電極31、32を製膜すム 
得られた箔状電極体を直径15mmに打ち抜きセパレー
タ33を介して配置すム 電解液としてプロピレンカー
ボネート液ニテトラエチルアンモニウムテトラフルオロ
ボレートを1mol/、l溶解し ケース34、35と
ガスケット36とでハウジングしコイン型キャパシタを
得も以上の実施例で得られたキャパシタの特性を比較例
とならべて表に示す。
但し 比較例−1i&  60μm厚さのアルミニウム
箔の片面に活性炭と非水溶性の有機バインダ(弗素樹脂
)とから構成される層(厚さ200μm)を有する捲回
型キャパシタ。比較例−2(ヨ  活性炭素繊維織布を
分極性電極に持つコイン型キャパシタであも比較例−3
(ヨ  硫酸を電解液に用いたキャパシタの特性であム また表の中で実施例−1〜6および比較例−1の容量は
100mA放電時の1.OVまでの到達時間を秒で、そ
の他はファラッド単位で示し總 信頼性(よ 1.8V
負截70℃保存1000時間後の容量変化を%で示し九
な抵 導電性基体がアルミニウム タンタル、チタンか
ら選ばれた元素の板爪  ネット、穴明は楓 エクスパ
ンド板またはこれらの表面をエツチングしたものを利用
できも また 水溶性のバインダζよ メチルセルロー人ポリビ
ニルピロリドン、 ヒドロキシエチルセルロース  ポ
リウレタン、塩化ビニ/k  酢酸ビニノにポリアクリ
ロニトリノk ポリエステルのうちの少なくとも一つ以
上から構成できも また メチルセルロー人 エチルセルロー人カルボキシ
エチルセルロー人 ヒドロキシエチルセルロースのカル
ボキシル基のプロトンの少なくとも−っを、Naイオン
、アンモニウムイオン、アルミニウムイオンのいずれか
で置換して利用できも さらく 導電性付与剤としては黒舷 カーボンブラッ久
 ケッチェンブラッ久 酸化ルテニウへ炭素繊維等も用
いることができも また 導電性付与剤として黒舷 カーボンブラッ久 ケ
ッチェンブラッ久 酸化ルテニウな 炭素繊維等を利用
できも さらI、−活性炭は粉末状 繊維状のいずれでああって
もよし℃ 発明の効果 以上のように本発明によれば 有機電解液の特徴である
耐電圧を高く保持しながら水溶液系電解液を用いたキャ
パシタと同等以上の内部抵抗と放電特性を得ることがで
き、インピーダンスの周波数依存性も非常に小さくなム
【図面の簡単な説明】
第1@ 第2図および第3図は本発明の一実施例のキャ
パシタの構成図 第4図および第5図は従来例のキャパ
シタの構成図である。 1、 2. 3・・アルミニウム庖4.5・・箔電楓6
・・セパレー久 7・・アルミニウム8,9・・リード

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)相対向する導電性基体と、前記両導電性基体の少
    なくとも相対向する面に形成した活性炭と水溶性のバイ
    ンダとから成る層と、前記対向電極間に配置したセパレ
    ータと、電解液とから構成される電気二重層キャパシタ
  2. (2)導電性基体上の層あるいは電解液中に導電性付与
    剤を含むことを特徴とする請求項1記載の電気二重層キ
    ャパシタ。
  3. (3)水溶性のバインダがカルボキシメチルセルロース
    であることを特徴とする請求項1記載の電気二重層キャ
    パシタ。
  4. (4)カルボキシエチルセルロースがNaイオン、アン
    モニウムイオン、アルミニウムイオンのいずれかで置換
    されていることを特徴とする特徴とする請求項3記載の
    電気二重層キャパシタ。
  5. (5)水に、メチルセルロース、カルボキシメチルセル
    ロース、エチルセルロース、カルボキシエチルセルロー
    スのいずれか一つ以上を溶解した液と、活性炭、とを混
    合分散した溶液を塗布、浸、印刷、ロールコーティング
    、スピンコーティング、ドクターブレードコーティング
    のいずれかによってアルミニウム基体上に担持し、乾燥
    し、セパレータを介して基体を対向して配置することを
    特徴とする電気二重層キャパシタの製造法。
  6. (6)溶解、混合、分散のときに、少なくともアルコー
    ル、アンモニアのどちらか一つを添加することを特徴と
    する請求項5記載の電気二重層キャパシタの製造法。
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