JPH0577281B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は電気二重層キヤパシターの製造法に関
する。 従来、この種の電気二重層キヤパシターの分極
性電極としては、アルミニウムのような金属の薄
板、ネツトまたはパンチングメタルをそのまま用
いるか、若しくはこれらの集電体金属表面をエツ
チング処理などにより表面を粗面化したものを金
属集電体として、この両表面に、活性炭からなる
分極性電極材料を成型プレスするか、またはゴム
状のものを圧延ロールにかけて担持されることに
より分極性電極を製造していた。 しかしながら、このような集電体を用いて製造
した分極性電極は金属集電体と活性炭電極との接
触が強固でなく、特に圧延ローラをかけて薄くし
た分極性電極を巻回して渦巻き構造にしたもの
は、集電体の外側の活性炭電極層と集電体の内側
の活性炭電極層とは応力がそれぞれ逆にかかるた
め、集電体と活性炭電極との接触は一層弱くな
り、このため電気二重層キヤパシターの内部抵抗
が次第に増大したり、活性炭電極層の利用効率が
次第に低下する等の欠点があつた。 また前述の従来の構造の場合、電気二重層キヤ
パシターを大量に量産するときに、これらの問題
は更に深刻である。すなわち、分極性電極を渦巻
状に巻回するときに生ずる集電体と活性炭電極層
との剥離、脱落等による容量のバラツキや活性炭
電極層の利用効率の低下や使用時に内部抵抗が増
大し、容量変化や充電時間のバラツキ等が生じ、
商品価値上重要な問題となつている。 本発明ではこれらの欠点を解決するために、分
極性電極に活性炭繊維を用い、かつそれに集電性
電極を溶射により形成することに特徴を有するも
のである。 先ず、本発明で用いる炭素繊維について詳述す
ると、本発明の目的にかなう活性炭繊維は、比表
面積が大きく、電気抵抗が小さく、薄片状の渦巻
形状の加工に必要な柔軟性と引針強度と長時間の
電解質との接触に耐える耐薬品性とを有さねばな
らない。 このような目的にかなう炭素繊維を類別する
と、フエノール系（硬化ノボラツク繊維）、レー
ヨン系、アクリル系、ピツチ系の四種類がある。
なお、これらの原料繊維を用いて炭素繊維とする
方法と、これらの原料繊維を一旦炭化して炭素繊
維とし、これを賦活して活性炭繊維とする方法
と、これらの原料繊維を直接一挙に炭化賦活して
活性炭繊維とする方法とを示すと図のようにな
る。 この図から理解できるように、活性炭繊維を得
る方法には原料繊維を直接炭化、賦活する方法
と、一旦炭素繊維化したあとに賦活する方法とが
ある。一般的には、一度炭素繊維化した後、水蒸
気と窒素からなる混合ガス雰囲気下で700〜800℃
の温度で賦活化を行う。また、一般に、炭素繊維
の比表面積と電気抵抗、柔軟性とは反比例の関係
にあるので、炭素繊維を賦活して活性炭繊維を得
るとき賦活が進むにしたがつて比表面積の増大が
ともない、炭化収率は低下し、電気抵抗、柔軟性
は悪くなる。電気二重層キヤパシターの分極性電
極として用いるためには、原料繊維の種類によつ
て異なるが、炭化収率は10〜80％程度が好まし
い。炭化収率が10％より小さいと炭化繊維の比表
面積は大となるが、柔軟性がなくなり実用的では
ない。また炭化収率が80％より大きいと炭化繊維
の電気抵抗、柔軟性、強度などは優れているが、
比表面積が小となり、単位体積当たりの電気容量
が小となるので好ましくない。 ここで、繊維の炭化収率とは、 炭素繊維の重量／原料繊維の重量×100（％）または 活性炭繊維の重量／原料繊維の重量×100（％）で表さ
れるものを 炭化収率といい、フエノール繊維の場合、炭素繊
維の炭化収率は50〜58％で活性炭繊維の炭化収率
は18〜55％程度となる。 表１にそれぞれ種類の異なる炭素繊維の特徴を
示している。この表より明らかなように、アクリ
ル系、ピツチ系は、一般に稍々柔軟性にかけ、ま
た表面積が稍々少ない。また、レーヨン系は表面
積が大であるが、繊維がもろく、またフエルト状
の炭素繊維は普及しているが、抄紙が困難で、ペ
ーパー状にするのは不可能であり、耐薬品性、耐
水性に問題がある。一方、フエノール系炭素繊維
は硬化ノボラツク繊維を原料とするもので、この
フエノール系炭素繊維は硬化ノボラツク繊維が不
溶融性で且つ熱収縮が小さいために原料繊維を予
め不融化する必要がなく、織物や不織布がそのま
ま活性炭化ができ、また強くて柔軟性に優れてい
るので、電気二重層キヤパシターの分極性電極

【表】

【表】 として、特に優れている。また、フエノール系炭
素繊維を原料にした抄紙化には数々の特長を有
し、特にフエノール系炭素繊維を原料にバインダ
ーとして特殊カイノール（日本カイノール株式会
社製フエノール系繊維の商品名）を用いて抄紙化
したものは、柔軟性、電気抵抗、耐薬品性、巻回
加工強度、加工精度、電気容量、コスト等の数々
の面で極めて優れた特長を有することが認められ
た。 次に、従来例として、粉末ヤシガラ炭を原料に
アルミニウムのパンチングメタル（ｔ＝0.1mm）
のエツチング処理を施したものを集電体とし、こ
の集電体の両面に厚み200μの活性炭電極層を圧
延により加工処理し、電極寸法（20cm×2.5cm×
0.5mm）の形状に切断して電極を得た。これに公
知の方法で、アルミニウムのリードを取付け、そ
して２枚の電極間にポリプロピレンのセパレータ
ーを挾み込み、巻取機で、渦巻状に巻き取る。そ
して、これを直径16mmφ、長さ33mmのアルミニウ
ムのケースに入れ、ケース溝入れ、蓋のとりつ
け、電解液の注入（真空含浸）、かしめ封口を行
うことにより従来品を得た。 次に、本発明の実施例について述べると、レー
ヨン系フエルト状活性炭繊維、アクリル系フエル
ト状活性炭繊維、ピツチ系フエルト状活性炭繊
維、フエノール系フエルト状活性炭繊維、フエノ
ール系クロス状活性炭繊維、フエノール系抄紙状
活性炭繊維からなるそれぞれの活性炭繊維原料を
用い、これを分極性電極形状（20cm×2.5cm×0.5
mm）に切断し、それぞれの活性炭繊維の電極間に
PTFE系のセパレーターを挾み込み、巻き取り機
で渦巻状に巻き取る。この時、対極の端面のみ１
mm程度の段差を設けて巻き取る。電極の取り出し
はアルミニウム導線を用い、アルミニウム粉末を
用いたプラズマ溶射法により、両端面から電極の
集電極とリード端子とを同時に形成する。このよ
うにして得られた活性炭繊維からなる電極を前述
の従来品と同様な方法で組立、ハウジングを行
い。そして電解液としては、プロピレンカーボネ
ートを溶媒として、1M／のテトラエチルアン
モニウムパークロレートを電解質としたものを用
いた。 このようにして製作した本発明の実施例の製造
法による電気二重層キヤパシターと従来例の電気
二重層キヤパシターとの特性を表２に比較して示
している。この表から判るように、分極性電極と
して活性炭繊維を用いた場合、単位体積当たりの
容量、内部抵抗を著しく改善することができる。 以上のように本発明の製造法によれば巻き取り
の加工性が容易で、単位体積当たりの容量、内部
抵抗を著しくかつ活性炭繊維と集電性電極が溶射
により、接続されるので巻回しても機械的強度が
大で剥離することもない。したがつて、品質の安
定化、歩留改善、価格低減を図ることができ、そ
の工業的価値は極め大なるものである。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の電気二重層キヤパシターで用いる
炭素繊維の製造法の説明図である。

【表】

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 活性炭繊維を主体とする分極性電極をセパレ
   ータを介して、相互の端部をずらせた配置で巻き
   取り、前記端部に溶射法により導電性集電極を形
   成したことを特徴とする電気二重層キヤパシター
   の製造法。 ２ 活性炭繊維材料としてフエノール繊維を炭化
   賦活したものを用いたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の電気二重層キヤパシターの製
   造法。