JPH04171804A - 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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- JPH04171804A JPH04171804A JP2300492A JP30049290A JPH04171804A JP H04171804 A JPH04171804 A JP H04171804A JP 2300492 A JP2300492 A JP 2300492A JP 30049290 A JP30049290 A JP 30049290A JP H04171804 A JPH04171804 A JP H04171804A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
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- H01G11/34—Carbon-based characterised by carbonisation or activation of carbon
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- 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
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- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- 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）
この発明は容量劣化が小さく、耐用年数の長い電気二重
層コンデンサに関するものである。
層コンデンサに関するものである。
〈従来の技術〉
第１図は電気二重層コンデンサ素子１を示すもので、２
は中央に配置された一対の分極性電極である。
は中央に配置された一対の分極性電極である。
この分極性電極２は活性炭を主とする固形状炭素質成形
体からなり、電気絶縁性のセパレータ３により隔離され
ている。
体からなり、電気絶縁性のセパレータ３により隔離され
ている。
４は両端のガスケット、５は該ガスケット４の上下に熱
接着した集電体である。
接着した集電体である。
そして、該分極性電極２及びセパレータ３は通常５０ｗ
ｔ％希硫酸等の電解液を含浸させた状態でガスケット４
内に収納されている。
ｔ％希硫酸等の電解液を含浸させた状態でガスケット４
内に収納されている。
上記の電気二重層コンデンサは、分極性電極と電解液と
の界面に形成される電気二重層を利用しており、分極性
電極の主材料の活性炭表面と電解液との親和性が、更に
言うならば、活性炭表面に存在する表面官能基と電解液
との親和性が、電気特性や特性劣化に大きく影響してい
る。
の界面に形成される電気二重層を利用しており、分極性
電極の主材料の活性炭表面と電解液との親和性が、更に
言うならば、活性炭表面に存在する表面官能基と電解液
との親和性が、電気特性や特性劣化に大きく影響してい
る。
即ち、活性炭表面には、酸性官能基、中性官能基、塩基
性官能基といった含酸素表面官能基、或は含酸素官能基
以外に硫黄、水素、塩素、窒素を含む官能基が存在する
。
性官能基といった含酸素表面官能基、或は含酸素官能基
以外に硫黄、水素、塩素、窒素を含む官能基が存在する
。
酸性官能基はカルボキシル基、フェノール性水酸基であ
り、中性官能基はカルボニル基、キノン基であり、塩基
性官能基は構造については詳しくは知られていない。
り、中性官能基はカルボニル基、キノン基であり、塩基
性官能基は構造については詳しくは知られていない。
上記の活性炭の表面官能基のモデルを示すと第２図の通
りであり、この図で工はカルボキシル基、■はラクトン
として存在するカルボキシル基、■はフェノール性水酸
基、■はキシノン基で、ある。
りであり、この図で工はカルボキシル基、■はラクトン
として存在するカルボキシル基、■はフェノール性水酸
基、■はキシノン基で、ある。
電気二重層コンデンサの電解液として、例えば硫酸とい
った水系の酸性電解液を用いたとき、活性炭表面に塩基
性官能基や含酸素官能基以外の官能基が多い活性炭では
、電解液と表面官能基との間で反応が起こってしまい、
活性炭重量当たりの容量が低くなってしまう。これに対
し、酸性官能基の量（全酸性基量、即ちカルボキシル基
＋ラクトンとして存在するカルボキシル基＋フェノール
性水酸基の量）が多い活性炭では高い容量が得られる。
った水系の酸性電解液を用いたとき、活性炭表面に塩基
性官能基や含酸素官能基以外の官能基が多い活性炭では
、電解液と表面官能基との間で反応が起こってしまい、
活性炭重量当たりの容量が低くなってしまう。これに対
し、酸性官能基の量（全酸性基量、即ちカルボキシル基
＋ラクトンとして存在するカルボキシル基＋フェノール
性水酸基の量）が多い活性炭では高い容量が得られる。
これは、現在公開されている特開昭６４−８２５１４号
公報により開示されている。
公報により開示されている。
全酸性基量が多ければ容量が高くなり、長期的な容量劣
化も小さかった。
化も小さかった。
ところが全酸性基量が多く初期の容量が犬でも、容量劣
化の大きいものが出てきた。
化の大きいものが出てきた。
〈発明が解決しようとする課題〉
電気二重層コンデンサにおいて、容量を大きくするため
には分極性電極と電解液との親和性を高める必要がある
。（親和性が高くないと折角表面積の大きい活性炭を分
極性電極の主材料にしても、表面積の利用効率が悪くな
ってしまう。）特開昭６４−８２５１４号公報には親和
性を高める手段として酸化処理を行ない活性炭表面に含
酸素表面官能基を存在させることが開示されている。酸
性官能基の量（全酸性基量、即ち、前記第２図に示すＩ
：カルボキシル基、■：ラクトンとして存在するカルボ
キシル基、■＝フェノール性氷水酸基合計量）が多い活
性炭では高い容量が得られることが述べられている。
には分極性電極と電解液との親和性を高める必要がある
。（親和性が高くないと折角表面積の大きい活性炭を分
極性電極の主材料にしても、表面積の利用効率が悪くな
ってしまう。）特開昭６４−８２５１４号公報には親和
性を高める手段として酸化処理を行ない活性炭表面に含
酸素表面官能基を存在させることが開示されている。酸
性官能基の量（全酸性基量、即ち、前記第２図に示すＩ
：カルボキシル基、■：ラクトンとして存在するカルボ
キシル基、■＝フェノール性氷水酸基合計量）が多い活
性炭では高い容量が得られることが述べられている。
ところが、前記のように全酸性基量を多（して容量を大
きくしても経時変化（容量劣化）が大きいことが分かっ
た。
きくしても経時変化（容量劣化）が大きいことが分かっ
た。
そこで、この発明は上記第２図の１〜■の酸性官能基の
うちのＨの官能基の存在量を規定することにより経時変
化の小さい、しかも大容量の電気二重層コンデンサを提
供することを目的とする。
うちのＨの官能基の存在量を規定することにより経時変
化の小さい、しかも大容量の電気二重層コンデンサを提
供することを目的とする。
く課題を解決するための手段〉
この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、活性炭の中和試験薬として炭酸ナトリウムを
用いたときの滴定値と、炭酸水素ナトリウムを用いたと
きの滴定値との差が、活性炭重量に対して０．１９５ｍ
ｅｑ／ｇ以上である活性炭を用いた分極性電極より構成
した電気二重層コンデンサである。
たもので、活性炭の中和試験薬として炭酸ナトリウムを
用いたときの滴定値と、炭酸水素ナトリウムを用いたと
きの滴定値との差が、活性炭重量に対して０．１９５ｍ
ｅｑ／ｇ以上である活性炭を用いた分極性電極より構成
した電気二重層コンデンサである。
〈実施例〉
以下、この発明の実施例を添付図面に基づいて説明する
。
。
表面官能基の種類と容量劣化の関係について調査したと
ころ、別紙第１表に示す結果を得た。
ころ、別紙第１表に示す結果を得た。
容量劣化が５０％を超えたときを寿命とするならば、第
２図■の表面官能基量が０．１９５ｍｅｑ／ｇ以上では
１０年以上の耐用年数があるが、全酸性基量が多くても
Ｈが少なければ３年以内の寿命しかない。
２図■の表面官能基量が０．１９５ｍｅｑ／ｇ以上では
１０年以上の耐用年数があるが、全酸性基量が多くても
Ｈが少なければ３年以内の寿命しかない。
このことは、酸性官能基Ｉ〜ｍの中でもとりわけ■が電
解液との親和性が高いことを示している。
解液との親和性が高いことを示している。
従って、この発明により容量劣化が小さく耐用年数の長
い電気二重層コンデンサを得ることができる。
い電気二重層コンデンサを得ることができる。
前記Ｉ−Ｈの各表面官能基は、以下の方法で知ることが
できる。
できる。
表面官能基量の測定方法
充分に乾燥した活性炭１±０．００１ （ｇ）を中和試
薬５０ｍ！！と共に４時間以上振とうした後、遠心分離
機にて活性炭を沈降させ、その上澄み２０−を採り、０
．０５Ｎ、 ＨＣｊ５０ｍＦ、水３０１１１１！を加え
て煮沸して炭酸を除去し、０．０５Ｎ ＮａＯＨにより
逆滴定する。また、空試験を同時に行ない、次式により
表面官能基量を求める。滴定の際の指示薬にはフェノー
ルフタレインを用いる。
薬５０ｍ！！と共に４時間以上振とうした後、遠心分離
機にて活性炭を沈降させ、その上澄み２０−を採り、０
．０５Ｎ、 ＨＣｊ５０ｍＦ、水３０１１１１！を加え
て煮沸して炭酸を除去し、０．０５Ｎ ＮａＯＨにより
逆滴定する。また、空試験を同時に行ない、次式により
表面官能基量を求める。滴定の際の指示薬にはフェノー
ルフタレインを用いる。
Ａ：活性炭の滴定値（−）
Ｂ：空試験の滴定値（−）
Ｃ：表面官能基量 （ｍｅｑ／ｇ）
ｆ ： ０．０５Ｎ ＮａＯＨのファクター使用する中
和試薬とそれに対して求められる表面官能基は次の通り
である。
和試薬とそれに対して求められる表面官能基は次の通り
である。
０、 ＩＮ ＮａＨＣＯ，−Ｉ
Ｏ，ＩＮ ＮａｚＣＯｉ −Ｉ ＋ ＩＩＯ，０５Ｎ
ＮａＯＨ” Ｉ ＋ ＩＩ ＋ Ｉ［ｆこの発明の
実施例の電気二重層コンデンサも図面に示すものと同じ
構造である。
ＮａＯＨ” Ｉ ＋ ＩＩ ＋ Ｉ［ｆこの発明の
実施例の電気二重層コンデンサも図面に示すものと同じ
構造である。
しかし、図中の分極性電極２に用いている活性炭が異な
る。
る。
即ち、この実施例の場合、活性炭の中和滴定で、中和試
験薬として炭酸ナトリウムを用いたときの滴定値と、炭
酸水素ナトリウムを用いたときの滴定値との差が、活性
炭重量に対して０、１９５ｍｅｑ／ｇ以上となって活性
炭を用いていることである。
験薬として炭酸ナトリウムを用いたときの滴定値と、炭
酸水素ナトリウムを用いたときの滴定値との差が、活性
炭重量に対して０、１９５ｍｅｑ／ｇ以上となって活性
炭を用いていることである。
〈効果〉
この発明は上記のように、電気二重層コンデンサの分極
性電極に用いる活性炭として、活性炭の中和滴定で、中
和試験薬として炭酸ナトリウムを用いたときの滴定値と
、炭酸水素ナトリウムを用いたときの滴定値との差が、
活性炭重量に対して０、１９５ｍｅｑ／ｇ以上となって
いるものを用いているから、電解液との親和性が高いの
で容量劣化が小さく、耐用年数の長い電気二重層コンデ
ンサを得ることができる。
性電極に用いる活性炭として、活性炭の中和滴定で、中
和試験薬として炭酸ナトリウムを用いたときの滴定値と
、炭酸水素ナトリウムを用いたときの滴定値との差が、
活性炭重量に対して０、１９５ｍｅｑ／ｇ以上となって
いるものを用いているから、電解液との親和性が高いの
で容量劣化が小さく、耐用年数の長い電気二重層コンデ
ンサを得ることができる。
第１図はこの発明を実施する電気二重層コンデンサの一
例を示す縦断面図、第２図は活性炭の表面官能基のモデ
ル図である。 １・・・電気二重層コンデンサ ２・・・分極性電
極３・・・セパレータ ４・・・ガスケ
ット５・・・集電体 出願人代理人 弁理士 和 １） 昭第１図 第２図 シ古ａ炭の表面官宵Ｌ＆の七テ”ル ■ キノン幕
例を示す縦断面図、第２図は活性炭の表面官能基のモデ
ル図である。 １・・・電気二重層コンデンサ ２・・・分極性電
極３・・・セパレータ ４・・・ガスケ
ット５・・・集電体 出願人代理人 弁理士 和 １） 昭第１図 第２図 シ古ａ炭の表面官宵Ｌ＆の七テ”ル ■ キノン幕
Claims (1)
- 活性炭の中和滴定で、中和試験薬として炭酸ナトリウ
ムを用いたときの滴定値と、炭酸水素ナトリウムを用い
たときの滴定値との差が、活性炭重量に対して０．１９
５ｍｅｑ／ｇ以上であることを特徴とする活性炭を用い
た分極性電極より構成した電気二重層コンデンサ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2300492A JPH04171804A (ja) | 1990-11-05 | 1990-11-05 | 電気二重層コンデンサ |
| US07/788,294 US5168433A (en) | 1990-11-05 | 1991-11-05 | Electric double-layer capacitor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2300492A JPH04171804A (ja) | 1990-11-05 | 1990-11-05 | 電気二重層コンデンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04171804A true JPH04171804A (ja) | 1992-06-19 |
Family
ID=17885460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2300492A Pending JPH04171804A (ja) | 1990-11-05 | 1990-11-05 | 電気二重層コンデンサ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5168433A (ja) |
| JP (1) | JPH04171804A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1079327A (ja) * | 1996-09-04 | 1998-03-24 | Toyota Motor Corp | 電気二重層キャパシタ |
| JP2001261319A (ja) * | 2000-03-14 | 2001-09-26 | Osaka Gas Co Ltd | 活性炭及びその製造方法 |
| JP2003522410A (ja) * | 2000-02-01 | 2003-07-22 | キャボット コーポレイション | 改質炭素生成物を含むキャパシター及びスーパーキャパシター |
| JP2007180437A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Fuji Heavy Ind Ltd | リチウムイオンキャパシタ |
| JP2011232196A (ja) * | 2010-04-28 | 2011-11-17 | Asahi Carbon Co Ltd | カーボンブラック表面上にある官能基を定量する分析方法 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5900182A (en) * | 1994-10-17 | 1999-05-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Ion-conductive polymer electrolyte, method for producing the same and capacitors using the same electrolyte |
| US6454815B1 (en) | 1998-08-12 | 2002-09-24 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Alkaline electrochemical capacitor and electrode fabrication |
| US6181547B1 (en) * | 1998-08-12 | 2001-01-30 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Alkaline electrochemical capacitor and electrode fabrication |
| DE69932917D1 (de) * | 1999-04-09 | 2006-10-05 | St Microelectronics Nv | Schichtförmige Kondensatorvorrichtung |
| JP2002280264A (ja) * | 2001-03-19 | 2002-09-27 | Nec Tokin Corp | 電気二重層コンデンサおよびその製造方法 |
| EP3890788A1 (en) * | 2019-01-25 | 2021-10-13 | Tusaar Corp. | Highly-functionalized carbon materials for the removal of inorganic and organic contaminants |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60189108A (ja) * | 1984-03-08 | 1985-09-26 | 日本石油化学株式会社 | 電気絶縁油 |
| JP3012240B2 (ja) * | 1987-09-25 | 2000-02-21 | 東洋紡績株式会社 | 分極性電極材の製造方法 |
-
1990
- 1990-11-05 JP JP2300492A patent/JPH04171804A/ja active Pending
-
1991
- 1991-11-05 US US07/788,294 patent/US5168433A/en not_active Expired - Lifetime
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