JPH0697003A - 電極体、その製造法及び電気二重層キャパシタ - Google Patents
電極体、その製造法及び電気二重層キャパシタInfo
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- JPH0697003A JPH0697003A JP4244852A JP24485292A JPH0697003A JP H0697003 A JPH0697003 A JP H0697003A JP 4244852 A JP4244852 A JP 4244852A JP 24485292 A JP24485292 A JP 24485292A JP H0697003 A JPH0697003 A JP H0697003A
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- Japan
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- electrode body
- electric double
- double layer
- current collector
- electrode
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 内部抵抗を改善した電気二重層キャパシタを
提供すること。 【構成】 電極体１の両側面は分極性電極材料３が１０
０％であり、中央部は集電体材料４が１００％であり、
中央部から両側面に向かって集電体材料４と分極性電極
材料３の組成割合が段階的または連続的に変化している
三層電極体が所定数積層されて積層体をなし、更にその
積層体の両側に、電極体２の一方の面は集電体材料４が
１００％であり、他方の面は分極性電極材料３が１００
％であり、両面の間で集電体材料４と分極性電極材料３
の組成割合が段階的または連続的に変化している二層電
極体がさらに積層されている電気二重層キャパシタであ
る。
提供すること。 【構成】 電極体１の両側面は分極性電極材料３が１０
０％であり、中央部は集電体材料４が１００％であり、
中央部から両側面に向かって集電体材料４と分極性電極
材料３の組成割合が段階的または連続的に変化している
三層電極体が所定数積層されて積層体をなし、更にその
積層体の両側に、電極体２の一方の面は集電体材料４が
１００％であり、他方の面は分極性電極材料３が１００
％であり、両面の間で集電体材料４と分極性電極材料３
の組成割合が段階的または連続的に変化している二層電
極体がさらに積層されている電気二重層キャパシタであ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気二重層キャパシタ
や電池などに用いる活性炭からなる分極性電極およびそ
の製造法に関するものである。
や電池などに用いる活性炭からなる分極性電極およびそ
の製造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術を電気二重層キャパシタを例
にとり説明する。
にとり説明する。
【０００３】電気二重層キャパシタは分極性電極として
活性炭粉末もしくは活性炭繊維を用い、活性炭と電解液
との界面に生じる電気二重層を利用した大容量コンデン
サである。電気二重層キャパシタは小型で大容量の充電
可能なコンデンサとして、マイコン、メモリ、タイマー
のバックアップ用に広く用いられている。
活性炭粉末もしくは活性炭繊維を用い、活性炭と電解液
との界面に生じる電気二重層を利用した大容量コンデン
サである。電気二重層キャパシタは小型で大容量の充電
可能なコンデンサとして、マイコン、メモリ、タイマー
のバックアップ用に広く用いられている。
【０００４】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種類が存在する。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る。
来大別して次の２種類が存在する。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る。
【０００５】粉末状活性炭を用いる場合は一般に電解質
としての希硫酸を混合し、スラリー状のペーストにして
キャパシタに組み込んでいる。この場合、活性炭の充填
密度を上げまた活性炭どうしの接触抵抗を良好にするた
めに、電極を加圧して密封する必要があり、そのため大
きなケースが必要になる、製造プロセスが複雑になる、
ハンドリング性が悪いなどの課題があった。
としての希硫酸を混合し、スラリー状のペーストにして
キャパシタに組み込んでいる。この場合、活性炭の充填
密度を上げまた活性炭どうしの接触抵抗を良好にするた
めに、電極を加圧して密封する必要があり、そのため大
きなケースが必要になる、製造プロセスが複雑になる、
ハンドリング性が悪いなどの課題があった。
【０００６】繊維状活性炭を用いる場合は、粉末状活性
炭よりもさらに充填密度が低く、接触抵抗も大きいとい
う課題がある。
炭よりもさらに充填密度が低く、接触抵抗も大きいとい
う課題がある。
【０００７】そこで、構造が簡単でエネルギー密度が高
く、電極加圧手段を不要とするような分極性電極として
固形状の活性炭電極の開発が提案されている。
く、電極加圧手段を不要とするような分極性電極として
固形状の活性炭電極の開発が提案されている。
【０００８】固形状の分極性電極を用いた電気二重層キ
ャパシタにおいては、活性炭どうしの接触は良くなり接
触抵抗は減少するものの、固形状分極性電極と集電体と
の接触は不均一であり、両者間の接触抵抗は大となり勝
ちである。その結果、電気二重層キャパシタ全体として
考えた場合の内部抵抗は、増大してしまうことになりか
ねない。
ャパシタにおいては、活性炭どうしの接触は良くなり接
触抵抗は減少するものの、固形状分極性電極と集電体と
の接触は不均一であり、両者間の接触抵抗は大となり勝
ちである。その結果、電気二重層キャパシタ全体として
考えた場合の内部抵抗は、増大してしまうことになりか
ねない。
【０００９】固形状の分極性電極を用いた電気二重層キ
ャパシタの内部抵抗の低減を図ったものとしては、図３
に示すようなものがある（特開平３−８０５１７号公報
参照）。ここで、４は、活性炭粉末やカーボンブラック
粉末などの導電性粉末をプレス焼結して高密度化した板
状の集電体、３は前記集電体の一方の面に希硫酸等の電
解液を含浸させた活性炭粉末を焼結して一体に付着形成
した分極性電極、６はセパレータ、７は電気二重層キャ
パシタの基本セル、８はガスケットである。図４は図３
に示した電気二重層キャパシタの基本セルを積層した積
層電気二重層キャパシタの一例の断面図である。図４に
おいて、７は図３に示した電気二重層キャパシタの基本
セル、ｎは所要耐圧にするに必要な基本セル７の積層
数、９は各基本セルの集電体４間の界面である。
ャパシタの内部抵抗の低減を図ったものとしては、図３
に示すようなものがある（特開平３−８０５１７号公報
参照）。ここで、４は、活性炭粉末やカーボンブラック
粉末などの導電性粉末をプレス焼結して高密度化した板
状の集電体、３は前記集電体の一方の面に希硫酸等の電
解液を含浸させた活性炭粉末を焼結して一体に付着形成
した分極性電極、６はセパレータ、７は電気二重層キャ
パシタの基本セル、８はガスケットである。図４は図３
に示した電気二重層キャパシタの基本セルを積層した積
層電気二重層キャパシタの一例の断面図である。図４に
おいて、７は図３に示した電気二重層キャパシタの基本
セル、ｎは所要耐圧にするに必要な基本セル７の積層
数、９は各基本セルの集電体４間の界面である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の積
層構造においては、集電体４間の界面９に接触抵抗が生
じるため、積層電気二重層キャパシタの内部抵抗が大き
くなるという課題がある。
層構造においては、集電体４間の界面９に接触抵抗が生
じるため、積層電気二重層キャパシタの内部抵抗が大き
くなるという課題がある。
【００１１】このような内部抵抗の増大を防ぐために
は、積層電気二重層キャパシタの上下面に適正な圧力を
印加し、その圧力を保持するために、結局大きなケース
等が必要になるという課題がある。
は、積層電気二重層キャパシタの上下面に適正な圧力を
印加し、その圧力を保持するために、結局大きなケース
等が必要になるという課題がある。
【００１２】本発明は、上記従来の技術の課題を考慮
し、電気二重層キャパシタにおいて、集電体間の接触抵
抗が無く、内部抵抗に優れた分極性電極及びその製造方
法を提供することを目的としている。
し、電気二重層キャパシタにおいて、集電体間の接触抵
抗が無く、内部抵抗に優れた分極性電極及びその製造方
法を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、電極体の一方
の面は集電体材料が１００％であり、他方の面は分極性
電極材料が１００％であり、両面の間で前記集電体材料
と前記分極性電極材料の組成割合が段階的または連続的
に変化して傾斜材料体をなしている電極体である。
の面は集電体材料が１００％であり、他方の面は分極性
電極材料が１００％であり、両面の間で前記集電体材料
と前記分極性電極材料の組成割合が段階的または連続的
に変化して傾斜材料体をなしている電極体である。
【００１４】また、本発明は、電極体の両側面は分極性
電極材料が１００％であり、中央部は集電体材料が１０
０％であり、中央部から両側面に向かって集電体材料と
分極性電極材料の組成割合が段階的または連続的に変化
して傾斜材料体をなしている電極体である。
電極材料が１００％であり、中央部は集電体材料が１０
０％であり、中央部から両側面に向かって集電体材料と
分極性電極材料の組成割合が段階的または連続的に変化
して傾斜材料体をなしている電極体である。
【００１５】また、集電体材料と分極性電極材料の組成
割合が異なる材料を、その組成割合が順次傾斜するよう
に積層する工程と、積層された材料を加圧成形する工程
と、成形品を炭化する工程とを備えた上記電極体の製造
法である。
割合が異なる材料を、その組成割合が順次傾斜するよう
に積層する工程と、積層された材料を加圧成形する工程
と、成形品を炭化する工程とを備えた上記電極体の製造
法である。
【００１６】また、積層された上記電極体の両側に、他
の上記電極体がさらに積層されている電気二重層キャパ
シタである。
の上記電極体がさらに積層されている電気二重層キャパ
シタである。
【００１７】
【作用】このような電極体を用いた電気二重層キャパシ
タでは、電極と集電体間の接触抵抗および基本セル間の
接触抵抗がなくなる。よって、電気二重層キャパシタの
内部抵抗を低減することができる。
タでは、電極と集電体間の接触抵抗および基本セル間の
接触抵抗がなくなる。よって、電気二重層キャパシタの
内部抵抗を低減することができる。
【００１８】
【実施例】図１に、本発明の一実施例にかかる傾斜材料
電極体の模式図を示した。図（ａ）の１は三層電極体、
図（ｂ）の２は二層電極体、３は分極性電極、４は集電
体である。図２は本実施例の傾斜材料電極体を積層して
用いた電気二重層キャパシタの模式図を示した。１は図
１に示した三層電極体、２は図１に示した二層電極体、
５は電気二重層キャパシタの基本セル、ｎは所用耐圧に
必要な基本セル５の積層数である。以下に更に詳しく説
明する。
電極体の模式図を示した。図（ａ）の１は三層電極体、
図（ｂ）の２は二層電極体、３は分極性電極、４は集電
体である。図２は本実施例の傾斜材料電極体を積層して
用いた電気二重層キャパシタの模式図を示した。１は図
１に示した三層電極体、２は図１に示した二層電極体、
５は電気二重層キャパシタの基本セル、ｎは所用耐圧に
必要な基本セル５の積層数である。以下に更に詳しく説
明する。
【００１９】集電体材料として、黒鉛粉末にフェノール
樹脂を重量比で３０％混合した粉末を調製する。分極性
電極材料として、フェノール系の活性炭粉末に、結合剤
としてフェノール樹脂を重量比で３０％混合した粉末を
調製する。
樹脂を重量比で３０％混合した粉末を調製する。分極性
電極材料として、フェノール系の活性炭粉末に、結合剤
としてフェノール樹脂を重量比で３０％混合した粉末を
調製する。
【００２０】二層電極体の成形として、上記集電体材料
と上記分極性電極材料を重量比（ａ）１０：０，（ｂ）
８：２，（ｃ）６：４，（ｄ）４：６，（ｅ）２：８，
（ｆ）０：１０に調合し、これらをプレス金型内に所定
の厚さで(ａ)から(ｆ)まで順番に積層した。積層した集
電体材料と分極性電極材料をプレス圧１２０kg/cm2、プ
レス温度１８０℃の条件下でプレス成形して二層電極体
を形成した。得られた成形品を不活性ガス雰囲気下で８
００℃で加熱しフェノール樹脂を炭化することによって
分極性電極を得た。
と上記分極性電極材料を重量比（ａ）１０：０，（ｂ）
８：２，（ｃ）６：４，（ｄ）４：６，（ｅ）２：８，
（ｆ）０：１０に調合し、これらをプレス金型内に所定
の厚さで(ａ)から(ｆ)まで順番に積層した。積層した集
電体材料と分極性電極材料をプレス圧１２０kg/cm2、プ
レス温度１８０℃の条件下でプレス成形して二層電極体
を形成した。得られた成形品を不活性ガス雰囲気下で８
００℃で加熱しフェノール樹脂を炭化することによって
分極性電極を得た。
【００２１】三層電極体の成形として、上記集電体材料
と上記分極性電極材料を重量比（ａ）０：１０，（ｂ）
２：８，（ｃ）４：６，（ｄ）６：４，（ｅ）８：２，
（ｆ）１０：０，（ｇ）８：２，（ｈ）６：４，（ｉ）
４：６，（ｊ）２：８，（ｋ）０：１０に調合し、これ
らをプレス金型内に所定の厚さで(ａ)から(ｋ)まで順番
に積層した。積層した集電体材料と分極性電極材料をプ
レス圧１２０kg/cm2、プレス温度１８０℃の条件下でプ
レス成形して三層電極体を形成した。得られた成形品を
不活性ガス雰囲気下で８００℃で加熱しフェノール樹脂
を炭化することによって分極性電極を得た。
と上記分極性電極材料を重量比（ａ）０：１０，（ｂ）
２：８，（ｃ）４：６，（ｄ）６：４，（ｅ）８：２，
（ｆ）１０：０，（ｇ）８：２，（ｈ）６：４，（ｉ）
４：６，（ｊ）２：８，（ｋ）０：１０に調合し、これ
らをプレス金型内に所定の厚さで(ａ)から(ｋ)まで順番
に積層した。積層した集電体材料と分極性電極材料をプ
レス圧１２０kg/cm2、プレス温度１８０℃の条件下でプ
レス成形して三層電極体を形成した。得られた成形品を
不活性ガス雰囲気下で８００℃で加熱しフェノール樹脂
を炭化することによって分極性電極を得た。
【００２２】これらの電極体に電解液として３０ｗｔ％
の硫酸水溶液を含浸し、セパレータを介して対向させ、
外側に二層電極体２を配して図２に示した形状の電気二
重層キャパシタを製造した。また、全体として５．５Ｖ
仕様の電気二重層キャパシタにするために、ｎ＝６とし
た。
の硫酸水溶液を含浸し、セパレータを介して対向させ、
外側に二層電極体２を配して図２に示した形状の電気二
重層キャパシタを製造した。また、全体として５．５Ｖ
仕様の電気二重層キャパシタにするために、ｎ＝６とし
た。
【００２３】本実施例による電気二重層キャパシタの内
部抵抗と、従来例の電気二重層キャパシタの内部抵抗を
（表１）に示した。
部抵抗と、従来例の電気二重層キャパシタの内部抵抗を
（表１）に示した。
【００２４】従来例としては、図４に示した構成で実施
例１と同じ電解液とセパレータを用い、５．５Ｖ仕様の
電気二重層キャパシタを試作した。
例１と同じ電解液とセパレータを用い、５．５Ｖ仕様の
電気二重層キャパシタを試作した。
【００２５】
【表１】
【００２６】（表１）から明らかなように、本実施例の
傾斜材料電極体を用いた電気二重層キャパシタは従来例
と比較して、内部抵抗が小さくなっていることがわか
る。
傾斜材料電極体を用いた電気二重層キャパシタは従来例
と比較して、内部抵抗が小さくなっていることがわか
る。
【００２７】二層電極体と三層電極体を組み合わせて積
層した電気二重層キャパシタにおいては、従来例のよう
に集電体間の界面が存在しないため接触抵抗がなく、電
気二重層キャパシタの内部抵抗は低減される。また同時
に、従来例のような集電体の接触を良好にするための圧
力の印加が必要ないために、電気二重層キャパシタを形
成するためのケースも簡易なものでよい。
層した電気二重層キャパシタにおいては、従来例のよう
に集電体間の界面が存在しないため接触抵抗がなく、電
気二重層キャパシタの内部抵抗は低減される。また同時
に、従来例のような集電体の接触を良好にするための圧
力の印加が必要ないために、電気二重層キャパシタを形
成するためのケースも簡易なものでよい。
【００２８】なお、集電体材料として黒鉛粉末を用いた
が、焼結後に導電性を有するものであればこれに限定さ
れるものではなく、フェノール樹脂についても、硬化温
度以下で溶融する熱硬化型のバインダであればこれに限
定されるものではない。
が、焼結後に導電性を有するものであればこれに限定さ
れるものではなく、フェノール樹脂についても、硬化温
度以下で溶融する熱硬化型のバインダであればこれに限
定されるものではない。
【００２９】また、分極性電極材料としてフェノール樹
脂系の活性炭を用いたが、活性炭であればこれに限定さ
れるものではなく、フェノール樹脂についても、硬化温
度以下で溶融する熱硬化型のバインダであればこれに限
定されるものではない。
脂系の活性炭を用いたが、活性炭であればこれに限定さ
れるものではなく、フェノール樹脂についても、硬化温
度以下で溶融する熱硬化型のバインダであればこれに限
定されるものではない。
【００３０】また、分極性電極材料と粉末状の活性炭を
用いたが、これに限定されるものではなく、繊維状，顆
粒状でも良い。
用いたが、これに限定されるものではなく、繊維状，顆
粒状でも良い。
【００３１】また、電解液として３０ｗｔ％の硫酸水溶
液を用いたが、これに限定されるものではなく、有機系
の電解液でも良い。
液を用いたが、これに限定されるものではなく、有機系
の電解液でも良い。
【００３２】また、セパレータとしてポリプロピレンの
多孔膜を用いたが、非電子電導性で、イオン透過性であ
ればこれに限定されるものではない。
多孔膜を用いたが、非電子電導性で、イオン透過性であ
ればこれに限定されるものではない。
【００３３】
【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明にかかる電極体を用いた電気二重層キャパシタ
は、集電体間の接触抵抗がなくなるため、従来より内部
抵抗が小さい電気二重層キャパシタを提供することが出
来る。
本発明にかかる電極体を用いた電気二重層キャパシタ
は、集電体間の接触抵抗がなくなるため、従来より内部
抵抗が小さい電気二重層キャパシタを提供することが出
来る。
【図１】本発明の一実施例に係る傾斜材料電極体の模式
斜視図であって、（ａ）は三層電極体、（ｂ）は二層電
極体である。
斜視図であって、（ａ）は三層電極体、（ｂ）は二層電
極体である。
【図２】同実施例による傾斜材料電極体を積層して製造
した電気二重層キャパシタの模式斜視図である。
した電気二重層キャパシタの模式斜視図である。
【図３】従来法による電気二重層キャパシタの基本セル
の断面図である。
の断面図である。
【図４】従来法による電気二重層キャパシタの基本セル
を積層した積層電気二重層キャパシタの一例の断面図で
ある。
を積層した積層電気二重層キャパシタの一例の断面図で
ある。
１ 三層電極体 ２ 二層電極体 ３ 分極性電極 ４ 集電体 ５ 電気二重層キャパシタの基本セル ６ セパレータ ７ 従来の電気二重層キャパシタの基本セル ８ ガスケット ９ 集電体間の界面 ｎ 所要耐圧にするに必要な基本セルの積層数
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 昭彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 電極体の一方の面は集電体材料が１００
％であり、他方の面は分極性電極材料が１００％であ
り、両面の間で前記集電体材料と前記分極性電極材料の
組成割合が段階的または連続的に変化して傾斜材料体を
なしていることを特徴とする電極体。 - 【請求項２】 電極体の両側面は分極性電極材料が１０
０％であり、中央部は集電体材料が１００％であり、前
記中央部から前記両側面に向かって前記集電体材料と前
記分極性電極材料の組成割合が段階的または連続的に変
化して傾斜材料体をなしていることを特徴とする電極
体。 - 【請求項３】 集電体材料又は分極性電極材料が、粉末
状、繊維状、あるいは顆粒状であることを特徴とする請
求項１又は２記載の電極体。 - 【請求項４】 集電体材料と分極性電極材料の組成割合
が異なる材料を、その組成割合が順次傾斜するように積
層する工程と、前記積層された材料を加圧成形する工程
と、前記成形品を炭化する工程とを備えたことを特徴と
する請求項１又は２の電極体の製造法。 - 【請求項５】 積層された請求項２の電極体の両側に、
請求項１の電極体がさらに積層されていることを特徴と
する電気二重層キャパシタ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4244852A JPH0697003A (ja) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | 電極体、その製造法及び電気二重層キャパシタ |
| US08/064,933 US5381303A (en) | 1992-05-20 | 1993-05-20 | Electric double layer capacitor and method for manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4244852A JPH0697003A (ja) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | 電極体、その製造法及び電気二重層キャパシタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0697003A true JPH0697003A (ja) | 1994-04-08 |
Family
ID=17124942
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4244852A Pending JPH0697003A (ja) | 1992-05-20 | 1992-09-14 | 電極体、その製造法及び電気二重層キャパシタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0697003A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6021039A (en) * | 1997-03-31 | 2000-02-01 | Nec Corporation | Electric double-layer capacitor |
| JP2011109115A (ja) * | 2003-07-09 | 2011-06-02 | Maxwell Technologies Inc | 乾燥粒子ベースの電極、当該電極を備えた電気化学デバイス |
| JP2012182105A (ja) * | 2011-02-28 | 2012-09-20 | Kazuhiro Hayashi | 電極電位差で電気化学反応を起こし、静電気を発生し発電する発電電極体、並びに燃料電池電極体。 |
| US20130050903A1 (en) * | 2011-08-30 | 2013-02-28 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Electrodes, and electrochemical capacitors including the same |
| US10547057B2 (en) | 2003-07-09 | 2020-01-28 | Maxwell Technologies, Inc. | Dry-particle based adhesive and dry film and methods of making same |
-
1992
- 1992-09-14 JP JP4244852A patent/JPH0697003A/ja active Pending
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