JPH07161587A - 電気二重層コンデンサー用電極 - Google Patents
電気二重層コンデンサー用電極Info
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- JPH07161587A JPH07161587A JP5306495A JP30649593A JPH07161587A JP H07161587 A JPH07161587 A JP H07161587A JP 5306495 A JP5306495 A JP 5306495A JP 30649593 A JP30649593 A JP 30649593A JP H07161587 A JPH07161587 A JP H07161587A
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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
- H01G11/32—Carbon-based
- H01G11/34—Carbon-based characterised by carbonisation or activation of carbon
-
- 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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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電気量の大幅に向上した電気二重層コンデン
サーを得る。 【構成】 炭素質原料を水蒸気で賦活し、更にアルカリ
金属水酸化物の水溶液で賦活した後粉砕して得られる実
質的に最大０．２ｍｍ以下の粉を成形して成る電気二重
層コンデンサー用電極。
サーを得る。 【構成】 炭素質原料を水蒸気で賦活し、更にアルカリ
金属水酸化物の水溶液で賦活した後粉砕して得られる実
質的に最大０．２ｍｍ以下の粉を成形して成る電気二重
層コンデンサー用電極。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気二重層コンデンサ
ー用電極に関する。電気二重層コンデンサーは、電気二
重層キャパシターとも呼ばれ、近年、バックアップ電
源、補助電源等として注目を浴びている。特に活性炭を
分極性電極とした電気二重層キャパシターは、性能が優
れているため、エレクトロニクス分野の発展と共に、需
要も急成長している。また、最近では、従来のメモリー
バックアップ電源等の小型品に加え、モーター等の補助
電源に使われる様な大容量の製品の開発も行われてい
る。
ー用電極に関する。電気二重層コンデンサーは、電気二
重層キャパシターとも呼ばれ、近年、バックアップ電
源、補助電源等として注目を浴びている。特に活性炭を
分極性電極とした電気二重層キャパシターは、性能が優
れているため、エレクトロニクス分野の発展と共に、需
要も急成長している。また、最近では、従来のメモリー
バックアップ電源等の小型品に加え、モーター等の補助
電源に使われる様な大容量の製品の開発も行われてい
る。
【０００２】
【従来の技術】電気二重層キャパシターの原理は古くか
ら知られているが、実用的に使われ始めたのは比較的最
近である。これは、分極性電極に高比表面積を持つ活性
炭を使用し始めたことと関係すると考えられる。電気二
重層キャパシターの電気量は、主に電気二重層が形成さ
れる分極性電極の表面積、単位面積当たりの電気二重層
容量や電極の抵抗等に配される。また実用面では、単位
体積当たりの電気量を高くしてキャパシター体積を小さ
くするために、電極自体の密度を大きくすることも重要
である。
ら知られているが、実用的に使われ始めたのは比較的最
近である。これは、分極性電極に高比表面積を持つ活性
炭を使用し始めたことと関係すると考えられる。電気二
重層キャパシターの電気量は、主に電気二重層が形成さ
れる分極性電極の表面積、単位面積当たりの電気二重層
容量や電極の抵抗等に配される。また実用面では、単位
体積当たりの電気量を高くしてキャパシター体積を小さ
くするために、電極自体の密度を大きくすることも重要
である。
【０００３】すなわち、電気二重層キャパシターの主な
ポイントは、電極に使う活性炭の性能と電極の製造方法
にある。しかしながら、一般には、活性炭の性能向上を
目的に高表面積化のための賦活を進めると、細孔の増加
で活性炭の密度が小さくなり、単位体積当たりの電気量
が逆に小さくなる。また、電気量を支配する活性炭性能
も十分には解明されていないため、特に、大容量キャパ
シターに実用的に用い得る活性炭はまだ無いと言っても
過言ではない。
ポイントは、電極に使う活性炭の性能と電極の製造方法
にある。しかしながら、一般には、活性炭の性能向上を
目的に高表面積化のための賦活を進めると、細孔の増加
で活性炭の密度が小さくなり、単位体積当たりの電気量
が逆に小さくなる。また、電気量を支配する活性炭性能
も十分には解明されていないため、特に、大容量キャパ
シターに実用的に用い得る活性炭はまだ無いと言っても
過言ではない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】大容量キャパシターに
使用する活性炭を作るには、既存の方法で、賦活を過度
に進めて高比表面積にしても、密度が低下するため、単
位体積当たりの電気量が低下して難しい。そこで、本発
明の目的は、賦活度を変える以外の方法で活性炭の高比
表面積化を図り、体積当たりのキャパシター電気量が大
きい電極を得るところにある。
使用する活性炭を作るには、既存の方法で、賦活を過度
に進めて高比表面積にしても、密度が低下するため、単
位体積当たりの電気量が低下して難しい。そこで、本発
明の目的は、賦活度を変える以外の方法で活性炭の高比
表面積化を図り、体積当たりのキャパシター電気量が大
きい電極を得るところにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、大容量電
気二重層キャパシターの電気量と分極性電極に使う活性
炭性能の関係を調べた結果、特定の物質を賦活して高比
表面積の活性炭で電極を作ると、電気量を大幅に向上さ
せることができることを見い出し、本発明を完成するに
至った。
気二重層キャパシターの電気量と分極性電極に使う活性
炭性能の関係を調べた結果、特定の物質を賦活して高比
表面積の活性炭で電極を作ると、電気量を大幅に向上さ
せることができることを見い出し、本発明を完成するに
至った。
【０００６】すなわち、本発明の要旨は、炭素質原料を
水蒸気賦活して得た炭素質物質をアルカリ金属水酸化物
により賦活し、粉砕して得られる粉粒体を成形してなる
ことを特徴とする電気二重層コンデンサー用電極に存す
る。本発明において水蒸気賦活される炭素質原料は、具
体的には、水蒸気賦活処理により細孔が形成するもので
あれば特に限定されるものではない。例えば、石炭、や
しがら、おがくず、樹脂、石炭コークス、石炭タール、
石油ピッチ、カーボンファイバー、カーボンブラック等
の炭素質のいずれのものを用いてもよく、これらの少な
くとも１種を使用することができる。好ましくは、石
炭、やしがら、おが屑、樹脂を３００℃以上で炭化した
ものが望ましい。これらの炭素材料を前記水蒸気賦活し
た後、そのまま、あるいはさらに後熱処理をしてよい。
水蒸気賦活して得た炭素質物質をアルカリ金属水酸化物
により賦活し、粉砕して得られる粉粒体を成形してなる
ことを特徴とする電気二重層コンデンサー用電極に存す
る。本発明において水蒸気賦活される炭素質原料は、具
体的には、水蒸気賦活処理により細孔が形成するもので
あれば特に限定されるものではない。例えば、石炭、や
しがら、おがくず、樹脂、石炭コークス、石炭タール、
石油ピッチ、カーボンファイバー、カーボンブラック等
の炭素質のいずれのものを用いてもよく、これらの少な
くとも１種を使用することができる。好ましくは、石
炭、やしがら、おが屑、樹脂を３００℃以上で炭化した
ものが望ましい。これらの炭素材料を前記水蒸気賦活し
た後、そのまま、あるいはさらに後熱処理をしてよい。
【０００７】さらに、ＫＯＨ，ＮａＯＨ等のアルカリ金
属水酸化物で賦活する時の条件は、用いる水蒸気賦活物
により異なるため一概には言えないが、例えばＫＯＨを
用いた場合には温度４００〜１０００℃、好ましくは５
５０℃〜８００℃である。賦活剤の使用量はＫＯＨとし
て水蒸気賦活物の重量の１〜２５倍量、好ましくは２〜
６倍量が望ましい。
属水酸化物で賦活する時の条件は、用いる水蒸気賦活物
により異なるため一概には言えないが、例えばＫＯＨを
用いた場合には温度４００〜１０００℃、好ましくは５
５０℃〜８００℃である。賦活剤の使用量はＫＯＨとし
て水蒸気賦活物の重量の１〜２５倍量、好ましくは２〜
６倍量が望ましい。
【０００８】これらのアルカリ金属水酸化物が実質的に
均一に炭素質を賦活し得る状態であればその形態は特に
問わないが、例えば水溶液として用いれば、比較的低温
で均一な賦活を行うことができる。比表面積は、窒素の
液体窒素温度における吸着量から算出されるが、電極密
度が小さくならない限り、大きい方が好ましい。即ち、
水蒸気賦活物の比表面積は３００〜２５００ｍ2 ／ｇが
好ましく、これをアルカリ金属水酸化物で賦活して得た
炭素質は５００ｍ2 ／ｇ以上の比表面積があることが望
ましい。アルカリ賦活後、必要あれば水または酸溶液と
接触させて脱灰する。
均一に炭素質を賦活し得る状態であればその形態は特に
問わないが、例えば水溶液として用いれば、比較的低温
で均一な賦活を行うことができる。比表面積は、窒素の
液体窒素温度における吸着量から算出されるが、電極密
度が小さくならない限り、大きい方が好ましい。即ち、
水蒸気賦活物の比表面積は３００〜２５００ｍ2 ／ｇが
好ましく、これをアルカリ金属水酸化物で賦活して得た
炭素質は５００ｍ2 ／ｇ以上の比表面積があることが望
ましい。アルカリ賦活後、必要あれば水または酸溶液と
接触させて脱灰する。
【０００９】賦活したものを脱灰するのは、アルカリ金
属水酸化物の反応後の生成物が活性炭中にあると、異物
になり好ましくないことも有り得るからである。さら
に、賦活物を脱灰後、粉砕して用いるのは、電極成形の
際に粒子径が大きいと高密度化しにくいためか、成形体
の密度が大きくならず、体積当たりのキャパシタ電気量
が大きくならないためである。実質的に０．２ｍｍ以下
に粉砕した粉末用いるのが好ましい。
属水酸化物の反応後の生成物が活性炭中にあると、異物
になり好ましくないことも有り得るからである。さら
に、賦活物を脱灰後、粉砕して用いるのは、電極成形の
際に粒子径が大きいと高密度化しにくいためか、成形体
の密度が大きくならず、体積当たりのキャパシタ電気量
が大きくならないためである。実質的に０．２ｍｍ以下
に粉砕した粉末用いるのが好ましい。
【００１０】炭素質物質を成形する方法は、通常知られ
ている方法を適用することが、可能である。すなわち、
ポリ四フッ化エチレン樹脂、フェノール樹脂、ポリビニ
ルアルコール、セルロースなどのバインダーとして知ら
れている物質を１〜数％加えて良く混合した後、金型に
入れ、加圧成形したり、必要に応じては加圧成形時に熱
を加えることも可能である。
ている方法を適用することが、可能である。すなわち、
ポリ四フッ化エチレン樹脂、フェノール樹脂、ポリビニ
ルアルコール、セルロースなどのバインダーとして知ら
れている物質を１〜数％加えて良く混合した後、金型に
入れ、加圧成形したり、必要に応じては加圧成形時に熱
を加えることも可能である。
【００１１】また、電極成形時に、導電性カーボンブラ
ックその他の導電性物質を添加し、電極の抵抗を低下さ
せても良い。これは、分極性電極の内部抵抗を低減させ
て電極の体積を有効に使用するためである。
ックその他の導電性物質を添加し、電極の抵抗を低下さ
せても良い。これは、分極性電極の内部抵抗を低減させ
て電極の体積を有効に使用するためである。
【００１２】
【実施例】以下に実施例を示し、更に本発明を詳細に説
明するが、本発明はその要旨を越えない限り、下記実施
例より限定されるものではない。 実施例１ れき青炭炭化物を１０００℃で水蒸気賦活して得られた
比表面積１２５５ｍ2／ｇを有する活性炭粉末１０ｇ
を、５５ｇの水酸化カリウムが溶けた水溶液に浸漬し
た。その後、この粉末をラボスケールのロータリーキル
ンに入れて窒素雰囲気下、６５０℃に昇温した後、室温
に冷却した。水洗を５回実施した後、乾燥機に入れて１
１５℃で乾燥した。得られた炭素質物質を２００μｍ以
下に粉砕し、窒素吸着量から求めた粉体の比表面積は、
１５８４ｍ2 ／ｇであった。得られたサンプル１ｇに四
フッ化エチレン粉末０．０２ｇを加え、良く混合した
後、日本分光製油圧プレスで直径２０ｍｍ、厚さ１．５
ｍｍになるように加圧成形して円盤状の電極を得た。こ
の方法で作成した２枚の電極の間に三菱化成（株）製の
ポリエチレン製セパレータを入れた後、集電体に使う白
金板２枚で全体を挟み込み、さらに、集電体、ペレッ
ト、セパレータが良く接触するように一番外側から２枚
の厚さ５ｍｍで４個のボルト孔を持つテフロン板で挟み
込んだ。こうして得たキャパシタ電極部を、ビーカー内
にある３０重量％の硫酸中につけ、電極に付着している
空気泡を除いて、電気二重層キャパシタを作った。北斗
電工製充放電装置と千野製作所製Ｘ−Ｔレコーダーを使
用して、−２０℃下において、約８６０ｍＡの定電流充
放電サイクルテストを１０回繰り返し、静電気容量を測
定した。放電カーブから常法にて求めた電気量の平均値
を作成したキャパシタの電気量とした。上記測定条件に
おける電気量を表１に示した。
明するが、本発明はその要旨を越えない限り、下記実施
例より限定されるものではない。 実施例１ れき青炭炭化物を１０００℃で水蒸気賦活して得られた
比表面積１２５５ｍ2／ｇを有する活性炭粉末１０ｇ
を、５５ｇの水酸化カリウムが溶けた水溶液に浸漬し
た。その後、この粉末をラボスケールのロータリーキル
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に冷却した。水洗を５回実施した後、乾燥機に入れて１
１５℃で乾燥した。得られた炭素質物質を２００μｍ以
下に粉砕し、窒素吸着量から求めた粉体の比表面積は、
１５８４ｍ2 ／ｇであった。得られたサンプル１ｇに四
フッ化エチレン粉末０．０２ｇを加え、良く混合した
後、日本分光製油圧プレスで直径２０ｍｍ、厚さ１．５
ｍｍになるように加圧成形して円盤状の電極を得た。こ
の方法で作成した２枚の電極の間に三菱化成（株）製の
ポリエチレン製セパレータを入れた後、集電体に使う白
金板２枚で全体を挟み込み、さらに、集電体、ペレッ
ト、セパレータが良く接触するように一番外側から２枚
の厚さ５ｍｍで４個のボルト孔を持つテフロン板で挟み
込んだ。こうして得たキャパシタ電極部を、ビーカー内
にある３０重量％の硫酸中につけ、電極に付着している
空気泡を除いて、電気二重層キャパシタを作った。北斗
電工製充放電装置と千野製作所製Ｘ−Ｔレコーダーを使
用して、−２０℃下において、約８６０ｍＡの定電流充
放電サイクルテストを１０回繰り返し、静電気容量を測
定した。放電カーブから常法にて求めた電気量の平均値
を作成したキャパシタの電気量とした。上記測定条件に
おける電気量を表１に示した。
【００１３】実施例２ 実施例１において、れき青炭炭化物を水蒸気賦活して得
られた炭素質物質の比表面積を９７０ｍ2 ／ｇであると
した以外は、実施例１と同様にして実験を行った。得た
活性炭の比表面積及び電気量を表１に示した。 比較例１ 実施例１において、れき青炭炭化物粉末１０ｇを水蒸気
賦活することなく３０ｇの水酸化カリウムが溶けた水溶
液に浸漬したこと及びアルカリ水酸化物での賦活処理に
より得た活性炭を実施例１で示したロータリーキルンに
再び入れて、窒素雰囲気下、９００℃で焼成したものの
各測定条件における電気量を測定したこと以外は、実施
例１と同様にして実験を行った。得た活性炭の比表面積
及び電気量を表１に示した。
られた炭素質物質の比表面積を９７０ｍ2 ／ｇであると
した以外は、実施例１と同様にして実験を行った。得た
活性炭の比表面積及び電気量を表１に示した。 比較例１ 実施例１において、れき青炭炭化物粉末１０ｇを水蒸気
賦活することなく３０ｇの水酸化カリウムが溶けた水溶
液に浸漬したこと及びアルカリ水酸化物での賦活処理に
より得た活性炭を実施例１で示したロータリーキルンに
再び入れて、窒素雰囲気下、９００℃で焼成したものの
各測定条件における電気量を測定したこと以外は、実施
例１と同様にして実験を行った。得た活性炭の比表面積
及び電気量を表１に示した。
【００１４】比較例２ れき青炭炭化物を水蒸気賦活して得られた比表面積１６
８０ｍ2 ／ｇを有する活性炭粉末の粉砕物の各測定条件
における電気量の測定を実施例１と同様にして行った。
得た活性炭の電気量を表１に示した。 比較例３ 実施例１において、れき青炭炭化物粉末１０ｇを５５ｇ
の水酸化カリウムが溶けた水溶液に浸漬したこと及びア
ルカリ水酸化物での賦活処理により得た活性炭を実施例
１で示したロータリーキルンに再び入れて、窒素雰囲気
下、９００℃で水蒸気賦活したものの電気量を測定した
こと以外は、実施例１と同様にして実験を行った。得た
活性炭の比表面積及び電気量を表１に示した。
８０ｍ2 ／ｇを有する活性炭粉末の粉砕物の各測定条件
における電気量の測定を実施例１と同様にして行った。
得た活性炭の電気量を表１に示した。 比較例３ 実施例１において、れき青炭炭化物粉末１０ｇを５５ｇ
の水酸化カリウムが溶けた水溶液に浸漬したこと及びア
ルカリ水酸化物での賦活処理により得た活性炭を実施例
１で示したロータリーキルンに再び入れて、窒素雰囲気
下、９００℃で水蒸気賦活したものの電気量を測定した
こと以外は、実施例１と同様にして実験を行った。得た
活性炭の比表面積及び電気量を表１に示した。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、従来よ
り大きい電気量をもつ電気二重層キャパシターを提供す
ることができる。その結果、用途を、モーターの補助電
源等の大きい放電電流が求められる分野にまで拡大する
ことができ、工業的利用上の価値は極めて大きい。
り大きい電気量をもつ電気二重層キャパシターを提供す
ることができる。その結果、用途を、モーターの補助電
源等の大きい放電電流が求められる分野にまで拡大する
ことができ、工業的利用上の価値は極めて大きい。
Claims (1)
- 【請求項１】 炭素質原料を水蒸気で賦活し、さらにア
ルカリ金属水酸化物により賦活した後、粉砕して得られ
る粉粒体を成形して成る電気二重層コンデンサー用電
極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30649593A JP3440515B2 (ja) | 1993-12-07 | 1993-12-07 | 電気二重層コンデンサー用電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30649593A JP3440515B2 (ja) | 1993-12-07 | 1993-12-07 | 電気二重層コンデンサー用電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07161587A true JPH07161587A (ja) | 1995-06-23 |
| JP3440515B2 JP3440515B2 (ja) | 2003-08-25 |
Family
ID=17957714
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30649593A Expired - Lifetime JP3440515B2 (ja) | 1993-12-07 | 1993-12-07 | 電気二重層コンデンサー用電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3440515B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10335189A (ja) * | 1997-06-05 | 1998-12-18 | Furukawa Co Ltd | 電気二重層コンデンサー |
| JPH10335188A (ja) * | 1997-06-05 | 1998-12-18 | Furukawa Co Ltd | 電気二重層コンデンサー |
| JP2001319837A (ja) * | 2000-05-09 | 2001-11-16 | Mitsubishi Chemicals Corp | 電気二重層キャパシタ用活性炭 |
| US6589904B1 (en) | 1999-11-16 | 2003-07-08 | Kuraray Co., Ltd. | Activated carbon and method for producing it |
| KR100731338B1 (ko) * | 2005-09-12 | 2007-06-25 | 새한에너테크 주식회사 | 수퍼커패시터 전극활물질용 활성탄의 ｋｏｈ 처리방법 및이를 이용한 수퍼커패시터용 전극 제조방법 |
| CN108101056A (zh) * | 2018-01-17 | 2018-06-01 | 贵州德科科技有限公司 | 一种用于活性炭生产的漂洗设备 |
-
1993
- 1993-12-07 JP JP30649593A patent/JP3440515B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10335189A (ja) * | 1997-06-05 | 1998-12-18 | Furukawa Co Ltd | 電気二重層コンデンサー |
| JPH10335188A (ja) * | 1997-06-05 | 1998-12-18 | Furukawa Co Ltd | 電気二重層コンデンサー |
| US6589904B1 (en) | 1999-11-16 | 2003-07-08 | Kuraray Co., Ltd. | Activated carbon and method for producing it |
| JP2001319837A (ja) * | 2000-05-09 | 2001-11-16 | Mitsubishi Chemicals Corp | 電気二重層キャパシタ用活性炭 |
| KR100731338B1 (ko) * | 2005-09-12 | 2007-06-25 | 새한에너테크 주식회사 | 수퍼커패시터 전극활물질용 활성탄의 ｋｏｈ 처리방법 및이를 이용한 수퍼커패시터용 전극 제조방법 |
| CN108101056A (zh) * | 2018-01-17 | 2018-06-01 | 贵州德科科技有限公司 | 一种用于活性炭生产的漂洗设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3440515B2 (ja) | 2003-08-25 |
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