JPH0697004A - 分極性電極およびその製造法 - Google Patents
分極性電極およびその製造法Info
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- JPH0697004A JPH0697004A JP4244853A JP24485392A JPH0697004A JP H0697004 A JPH0697004 A JP H0697004A JP 4244853 A JP4244853 A JP 4244853A JP 24485392 A JP24485392 A JP 24485392A JP H0697004 A JPH0697004 A JP H0697004A
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- binder
- polarizable electrode
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- Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電気二重層キャパシタや電池あるいはエレク
トロクロミックディスプレイなどに用いる活性炭からな
る分極性電極の、強度、比抵抗を改善した分極性電極を
提供すること。 【構成】 活性炭微粒子１は結合剤２によって表面が薄
く被覆されており、結合剤２どうしが互いに結合するこ
とにより活性炭微粒子１が密に結合している。結合剤２
を炭化することにより活性炭微粒子１および結合剤２は
強固に結合し、高い電気伝導性も保たれる。
トロクロミックディスプレイなどに用いる活性炭からな
る分極性電極の、強度、比抵抗を改善した分極性電極を
提供すること。 【構成】 活性炭微粒子１は結合剤２によって表面が薄
く被覆されており、結合剤２どうしが互いに結合するこ
とにより活性炭微粒子１が密に結合している。結合剤２
を炭化することにより活性炭微粒子１および結合剤２は
強固に結合し、高い電気伝導性も保たれる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気二重層キャパシタ
や電池あるいはエレクトロクロミックディスプレイなど
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。
や電池あるいはエレクトロクロミックディスプレイなど
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。
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、分極性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、分極性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】図３は、活性炭粉末あるいは活性炭繊維と
結合剤との乾式混合物を加圧、成型した後、不活性ガス
雰囲気下で加熱し結合剤を炭化することにより得られた
活性炭粉末あるいは活性炭繊維と炭素から構成される固
形状活性炭電極（例、特開昭６３−２２６０１９号公報
参照）の断面を示している。活性炭微粒子１は結合剤２
によって接着され、結合剤２を炭化することにより結合
している。各粒子間には空孔３がある。
結合剤との乾式混合物を加圧、成型した後、不活性ガス
雰囲気下で加熱し結合剤を炭化することにより得られた
活性炭粉末あるいは活性炭繊維と炭素から構成される固
形状活性炭電極（例、特開昭６３−２２６０１９号公報
参照）の断面を示している。活性炭微粒子１は結合剤２
によって接着され、結合剤２を炭化することにより結合
している。各粒子間には空孔３がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、活性炭１と結
合剤２を乾式混合して製造した固形状活性炭電極の場
合、活性炭１および結合剤２がそれぞれ独立して分散す
るため活性炭１と結合剤２の接触面積が小さく、固形化
する際に活性炭電極の強度を上げようとすると多量の結
合剤２が必要となる。その結果活性炭１の含有率が少な
くなり、電気二重層キャパシタを構成した場合、容量密
度は小さくなり、内部抵抗は大きくなってしまうという
課題がある。
合剤２を乾式混合して製造した固形状活性炭電極の場
合、活性炭１および結合剤２がそれぞれ独立して分散す
るため活性炭１と結合剤２の接触面積が小さく、固形化
する際に活性炭電極の強度を上げようとすると多量の結
合剤２が必要となる。その結果活性炭１の含有率が少な
くなり、電気二重層キャパシタを構成した場合、容量密
度は小さくなり、内部抵抗は大きくなってしまうという
課題がある。
【００１０】そこで本発明は上記の従来の固形状活性炭
電極の課題を解消し、かつ電気二重層キャパシタを構成
した場合、飛躍的に改善された容量密度および内部抵抗
をもつ固形状分極性電極を提供することを目的とする。
電極の課題を解消し、かつ電気二重層キャパシタを構成
した場合、飛躍的に改善された容量密度および内部抵抗
をもつ固形状分極性電極を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、活性炭表面の
少なくとも一部が結合剤で被覆されていることを特徴と
する分極性電極である。
少なくとも一部が結合剤で被覆されていることを特徴と
する分極性電極である。
【００１２】また、本発明は、結合剤を溶剤に溶解して
得られた溶液に活性炭を分散して得られた溶液から前記
溶剤を除去して得られた活性炭と結合剤の高分散混合品
を、加圧、成型、炭化して形成する分極性電極の製造法
である。
得られた溶液に活性炭を分散して得られた溶液から前記
溶剤を除去して得られた活性炭と結合剤の高分散混合品
を、加圧、成型、炭化して形成する分極性電極の製造法
である。
【００１３】
【作用】本発明では、活性炭の一部が結合剤で被覆され
ることにより活性炭と結合剤の親和性が高まり、活性炭
と結合剤が強固に結合することによって電極の強度が増
し、また活性炭間の接触抵抗が低減されることによって
内部抵抗が低くなり、急速充電および大電流放電に適し
た信頼性の高い分極性電極を実現することができる。
ることにより活性炭と結合剤の親和性が高まり、活性炭
と結合剤が強固に結合することによって電極の強度が増
し、また活性炭間の接触抵抗が低減されることによって
内部抵抗が低くなり、急速充電および大電流放電に適し
た信頼性の高い分極性電極を実現することができる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００１５】図１に、本発明の一実施例に掛かる分極性
電極の断面図を示した。活性炭微粒子１は結合剤２によ
って表面が薄く被覆されており、結合剤２どうしが互い
に結合することにより活性炭微粒子１が密に結合してい
る。結合剤２を炭化することにより活性炭微粒子１およ
び結合剤２は強固に結合し高い電気伝導性も保たれる。
各粒子間には空孔３がある。 （実施例１）結合剤としてのフェノール樹脂をエタノー
ルに溶解して得られた溶液に、フェノール樹脂に対して
重量比で４倍量のフェノール系活性炭粉末を混合し分散
させて得られた溶液から、前記エタノールを除去して活
性炭と結合剤の高分散混合品を得た。前記混合品を、プ
レス圧１２０kg/cm2、プレス温度１８０℃の条件下でプ
レス成形して分極性電極の材料を形成し、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。
電極の断面図を示した。活性炭微粒子１は結合剤２によ
って表面が薄く被覆されており、結合剤２どうしが互い
に結合することにより活性炭微粒子１が密に結合してい
る。結合剤２を炭化することにより活性炭微粒子１およ
び結合剤２は強固に結合し高い電気伝導性も保たれる。
各粒子間には空孔３がある。 （実施例１）結合剤としてのフェノール樹脂をエタノー
ルに溶解して得られた溶液に、フェノール樹脂に対して
重量比で４倍量のフェノール系活性炭粉末を混合し分散
させて得られた溶液から、前記エタノールを除去して活
性炭と結合剤の高分散混合品を得た。前記混合品を、プ
レス圧１２０kg/cm2、プレス温度１８０℃の条件下でプ
レス成形して分極性電極の材料を形成し、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。
【００１６】本実施例で製造した分極性電極について、
曲げ強度、および比抵抗を測定し（表１）に示した。
曲げ強度、および比抵抗を測定し（表１）に示した。
【００１７】また、電気二重層キャパシタの電極として
の特性を測るため、図２に示した電気二重層キャパシタ
の試験セルを試作して、静電容量、内部抵抗を測定し、
（表１）に示した。本実施例で製造した分極性電極を直
径２０mm、厚さ１．５mmの円柱状に切り出した１対の分
極性電極４に電解液として３０wt%硫酸水溶液を含浸
し、ポリエチレン製のセパレータ６を介して対向させ、
集電体５と絶縁性ガスケット７を用いて電気二重層キャ
パシタを形成した。
の特性を測るため、図２に示した電気二重層キャパシタ
の試験セルを試作して、静電容量、内部抵抗を測定し、
（表１）に示した。本実施例で製造した分極性電極を直
径２０mm、厚さ１．５mmの円柱状に切り出した１対の分
極性電極４に電解液として３０wt%硫酸水溶液を含浸
し、ポリエチレン製のセパレータ６を介して対向させ、
集電体５と絶縁性ガスケット７を用いて電気二重層キャ
パシタを形成した。
【００１８】従来例との比較のため、以下に示した比較
例により製造した分極性電極についても同様に、曲げ強
度、比抵抗、および電気二重層キャパシタの電極として
静電容量、内部抵抗を測定し（表１）に示した。 （比較例１）フェノール系の活性炭粉末に、結合剤とし
てのフェノール樹脂と、フェノール樹脂に対して重量比
で４倍量のフェノール系活性炭粉末を乾式混合して得ら
れた活性炭と結合剤の混合品を、プレス圧１２０kg/c
m2、プレス温度１８０℃の条件下でプレス成形して分極
性電極の材料を形成し、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。
例により製造した分極性電極についても同様に、曲げ強
度、比抵抗、および電気二重層キャパシタの電極として
静電容量、内部抵抗を測定し（表１）に示した。 （比較例１）フェノール系の活性炭粉末に、結合剤とし
てのフェノール樹脂と、フェノール樹脂に対して重量比
で４倍量のフェノール系活性炭粉末を乾式混合して得ら
れた活性炭と結合剤の混合品を、プレス圧１２０kg/c
m2、プレス温度１８０℃の条件下でプレス成形して分極
性電極の材料を形成し、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。
【００１９】
【表１】
【００２０】（表１）から明らかなように、本実施例の
分極性電極は従来例に比較して、曲げ強度が大きく比抵
抗が小さくなっていることがわかる。また、電気二重層
キャパシタの分極性電極として用いた場合、本実施例の
分極性電極は従来例に比較して静電容量が大きく内部抵
抗が小さくなることがわかる。
分極性電極は従来例に比較して、曲げ強度が大きく比抵
抗が小さくなっていることがわかる。また、電気二重層
キャパシタの分極性電極として用いた場合、本実施例の
分極性電極は従来例に比較して静電容量が大きく内部抵
抗が小さくなることがわかる。
【００２１】なお、上記実施例では、活性炭が粉末状の
場合について説明したが、活性炭が粒状、繊維状の場合
についても同様の効果が得られる。
場合について説明したが、活性炭が粒状、繊維状の場合
についても同様の効果が得られる。
【００２２】また、上記実施例では、集電体材料および
分極性電極材料として粉末状の材料を用いたが、これに
限定されるものではなく、顆粒状，繊維状でも良い。
分極性電極材料として粉末状の材料を用いたが、これに
限定されるものではなく、顆粒状，繊維状でも良い。
【００２３】また、上記実施例では、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。
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。
【００２４】また、上記実施例では、電解液として３０
ｗｔ％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。
ｗｔ％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。
【００２５】また、上記実施例では、セパレータとして
ポリエチ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。
ポリエチ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。
【００２６】また、本発明の分極性電極は、上記のよう
な電気二重層キャパシタのみならず、電池あるいはエレ
クトロクロミックディスプレイ等に広く使用できる。
な電気二重層キャパシタのみならず、電池あるいはエレ
クトロクロミックディスプレイ等に広く使用できる。
【００２７】
【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明では、活性炭の一部が結合剤で被覆されることに
より活性炭と結合剤の親和性が高まり、活性炭と結合剤
が強固に結合することによって電極の強度が増し、また
活性炭間の接触抵抗が低減されることによって内部抵抗
が低くなり、急速充電および大電流放電に適した信頼性
の高い分極性電極を実現することができる。
本発明では、活性炭の一部が結合剤で被覆されることに
より活性炭と結合剤の親和性が高まり、活性炭と結合剤
が強固に結合することによって電極の強度が増し、また
活性炭間の接触抵抗が低減されることによって内部抵抗
が低くなり、急速充電および大電流放電に適した信頼性
の高い分極性電極を実現することができる。
【図１】本発明の一実施例によるプロセスを経て形成さ
れた分極性電極の断面図である。
れた分極性電極の断面図である。
【図２】電気二重層キャパシタ試験セルの断面図であ
る。
る。
【図３】比較例によるプロセスを経て形成された分極性
電極の断面図である。
電極の断面図である。
１ 活性炭微粒子 ２ 結合剤 ３ 空孔 ４ 分極性電極 ５ 集電体 ６ セパレータ ７ ガスケット
───────────────────────────────────────────────────── 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 (3)
- 【請求項１】 活性炭が結合剤で結合された分極性電極
であって、前記活性炭表面の少なくとも一部が前記結合
剤で被覆されていることを特徴とする分極性電極。 - 【請求項２】 結合剤が、ポリマー、ピッチの焼結体か
らなることを特徴とする請求項１記載の分極性電極。 - 【請求項３】 結合剤を溶剤に溶解して得られた溶液に
活性炭を分散して得られた溶液から前記溶剤を除去して
得られた活性炭と結合剤の高分散混合品を、加圧、成
型、炭化して形成することを特徴とする分極性電極の製
造法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4244853A JP3070796B2 (ja) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | 分極性電極の製造法 |
| 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 |
|---|---|---|---|
| JP4244853A JP3070796B2 (ja) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | 分極性電極の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0697004A true JPH0697004A (ja) | 1994-04-08 |
| JP3070796B2 JP3070796B2 (ja) | 2000-07-31 |
Family
ID=17124959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4244853A Expired - Fee Related JP3070796B2 (ja) | 1992-05-20 | 1992-09-14 | 分極性電極の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3070796B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7838150B2 (en) | 2000-11-17 | 2010-11-23 | Kri, Inc. | Nonaqueous lithium secondary battery with carbon electrodes |
| JP5511691B2 (ja) * | 2009-01-28 | 2014-06-04 | 東洋アルミニウム株式会社 | 炭素被覆アルミニウム材とその製造方法 |
-
1992
- 1992-09-14 JP JP4244853A patent/JP3070796B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7838150B2 (en) | 2000-11-17 | 2010-11-23 | Kri, Inc. | Nonaqueous lithium secondary battery with carbon electrodes |
| JP5511691B2 (ja) * | 2009-01-28 | 2014-06-04 | 東洋アルミニウム株式会社 | 炭素被覆アルミニウム材とその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3070796B2 (ja) | 2000-07-31 |
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