JPH07201675A - 電気二重層キャパシタ - Google Patents

電気二重層キャパシタ

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JPH07201675A
JPH07201675A JP5355071A JP35507193A JPH07201675A JP H07201675 A JPH07201675 A JP H07201675A JP 5355071 A JP5355071 A JP 5355071A JP 35507193 A JP35507193 A JP 35507193A JP H07201675 A JPH07201675 A JP H07201675A
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JP
Japan
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electrolytic
double layer
polymer film
electric double
layer capacitor
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Pending
Application number
JP5355071A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsuhiko Naoi
勝彦 直井
Manabu Asada
学 浅田
Yoshiki Hayashi
義記 林
Takehiko Iinuma
武彦 飯沼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nissin Electric Co Ltd filed Critical Nissin Electric Co Ltd
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Publication of JPH07201675A publication Critical patent/JPH07201675A/ja
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13Energy storage using capacitors

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  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電気二重層キャパシタの大容量化及び内部抵
抗の低減化を図ることを目的とする。 【構成】 対とされた分極性電極に電解液を含浸し、セ
パレータを介して電気二重層キャパシタを構成する。こ
の分極性電極のうちの少なくとも一方を、臨界ミセル濃
度以上の界面活性剤をドーパントとして、電解重合法に
より得られた導電性高分子膜そのものによって作成した
ものを使用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電気二重層キャパシタに
関する。
【0002】
【従来の技術】周知のように電気二重層キャパシタは、
一対の分極性電極と、各分極性電極の集電電極と、両分
極性電極間に介在する多孔性のセパレータとによって主
として構成されている。各分極性電極には電解液が含浸
されている。
【0003】従来では分極性電極として、活性炭または
繊維状活性炭によって構成するのを普通としているが、
これによると放電容量が小さく、そのため実際の使用に
おいて長時間にわたる放電を維持することができない欠
点がある。また内部抵抗が大きいため、大電流が取り出
せない欠点がある。
【0004】これを解決するために、本発明者らは電解
重合法により製作した導電性高分子膜を電気二重層キャ
パシターの分極性電極とする構成をさきに提案した(特
願平4−300237号)。これによると従来の分極性
電極を使用した場合よりも容量も大きく、かつ内部抵抗
も小さくなる利点があるが、必ずしも満足できるもので
はない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、電解重合法
により得られる導電性高分子膜を分極性電極として使用
する電気二重層キャパシターにおいて、更に高速充放電
および大容量化を図ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、対とされた分
極性電極に電解液を含浸し、セパレータを介して構成さ
れる電気二重層キャパシタにおいて、この分極性電極の
うちの少なくとも一方を、臨界ミセル濃度以上の界面活
性剤をドーパントとして、電解重合法により得られた導
電性高分子膜そのものによって構成してなることを特徴
とする。
【0007】
【作用】臨界ミセル濃度(以下単にCMCという。)以
上の界面活性剤をドーパントとして電解重合法により作
成した導電性高分子膜によれば、高速充放電が可能とな
り、また容量が増大する。ここに使用する導電性高分子
は次のようにして作成する。すなわちモノマーを溶解さ
せ、かつモノマーの電解酸化反応が起きる電位において
も酸化されず安定な有機溶媒もしくは水に、モノマーと
ドーパント(CMC以上の界面活性剤)を溶解させ、こ
れを電解重合する。この電解重合により導電性高分子膜
が、重合電極(陽極)上に生成される。
【0008】なおこの電解重合に使用する重合電極とし
ては、使用電位において安定であれば任意の導体が使用
できる。たとえば金、銀、銅、白金、ステンレス、チタ
ン、ニッケル、鉛、錫、アルミニウム、タングステンな
どの金属、もしくはこれらの合金、あるいはカーボン
(ポリアクリルニトリル系、ピッチ系、フェノール系な
ど)が使用できる。また任意の物体にメッキなどにより
導電性を付与したものであってもよい。
【0009】ここで用いるモノマーとして、ピロール、
アニリン、チオフェン、フラン、セレノフェン、イソチ
アナフテン、フェニレンスルフィド、フェニレンオキシ
ド、アズレン、フェニレンビニレン、チオフェンビニレ
ン、フェニレンビニレンもしくはこれらの誘導体、ある
いはこれらを複数組み合わせた(共重合体)ものも使用
できる。
【0010】またドーパントとしては、分子中に親水基
と疎水基の両方を持っている、一般に界面活性剤と呼ば
れるものであればよいが、その濃度は数イオン(分子)
から数百イオン(分子)が急激に会合して溶液中に安定
なミセルを形成する濃度、すなわちCMC以上であるこ
とが必要である。CMCは界面活性剤の種類、外的条件
により異なるが、おおよそ10−5〜10−2モル/リ
ットルの値である。
【0011】具体的に親水基としては、カルボン酸塩、
スルホン酸塩、硫酸エステル塩、ポリエーテルサルフェ
ート、亜リン酸塩、りん酸塩、ホスホン酸塩、ポリエー
テルりん酸塩、アミン塩、第4級アンモニウム塩などが
あり、また疎水基としては、パラフィン、オレフィン、
アルキルベンゼン、アルキルナフタレン、高級アルコー
ル、アルキルフェノール、脂肪酸、高級脂肪酸、高級脂
肪酸エステル、高級脂肪酸ハイライド、高級脂肪酸アミ
ド、多価アルコール脂肪酸部分エステル、アミン、高級
アミン、アルキルハライド、高級アルキルハライドなど
がある。
【0012】前記のように電解重合時に、重合電極の表
面に生成した導電性高分子膜をそのまま分極性電極とす
るか、あるいはその重合電極から剥離した導電性高分子
膜を分極性電極として使用する。電気二重層キャパシタ
の対をなす両分極性電極として、ともに導電性高分子膜
を用いてもよいし、また一方のみを利用してもよい。そ
の場合他方の分極性電極は、活性炭(粉末状又は繊維
状)などの表面積の大きいものを使用するとよい。
【0013】分極性電極およびセパレータに含浸させる
電解液としては、水もしくは有機溶媒(カーボネート
類、アルコール類、ニトリル類、アミド類、エーテル類
などの単独または混合物)に電解質を溶解したものが利
用できる。
【0014】電解質としては、プロトン、アルカリ金属
イオン、4級アンモニウムイオン、4級ホスホニウムイ
オンなどの単独あるいは複数のカチオンと、スルホン酸
イオン、過塩素酸イオン、6フッ化ヒ素イオン、ハロゲ
ンイオン、リン酸イオン、硫酸イオン、硝酸イオンの単
独あるいは複数のアニオンを組み合せたものがよい。
【0015】セパレータは両分極性電極の電気的な短絡
を防ぎ、電気化学的に安定でイオン透過性が大きく、あ
る程度の機械強度を備えた、絶縁性の多孔体であればよ
い。具体的には、不織布あるいは多孔性のポリプロピレ
ンフィルム、ポリエチレンフィルムなどが利用できる。
【0016】
【実施例】図1に本発明の実施例による電気二重層キャ
パシタの構成を示す。1,2は正極および負極として対
をなす分極性電極、3は両分極性電極1,2間に介在す
るセパレータ、4はキャップ、5は缶、6はパッキンで
ある。缶5内に電解液が含浸されてある分極性電極1,
2およびセパレータ3が収納されてある。缶5とキャッ
プ4はパッキン6により絶縁されている。パッキン6は
電解液の洩れ防止を兼ねている。
【0017】両分極性電極1,2のうちの少なくとも一
方は本発明による導電性高分子膜により構成されてい
る。一方が導電性高分子膜である場合、他方は表面積の
大きな導電性物質(例えば活性炭)を利用するとよい。
【0018】図2は図1に示す構成の電気二重層キャパ
シタ7を単位ユニットとし、その複数を結合して構成し
た電気二重層キャパシタ8を示す。図中9は各分極性電
極のリード電極、10は外装ケース、11は絶縁ケース
である。このように単位ユニットの複数を積層して構成
すると、耐電圧が上昇するようになって都合がよい。
【0019】次に本発明の具体的な実験例について説明
する。第1及び第2の実験例は、導電性高分子膜の拡散
係数に関するものである。この種キャパシターの高速充
放電の可能性は、拡散係数を測定することにより評価で
きる。
【0020】第1の実験例 0.1(モル/リットル)
のピロールを含む1,5,10,50,100(mモル
/リットル)のドデシルスルホン酸ナトリウム水溶液か
ら、定電位電解重合法(800mVvsSSCE)によ
り金電極上にポリピロール膜を作成した(重合電荷量2
クーロン/平方センチメートル)。これらの膜を100
(mモル/リットル)のドデシルスルホン酸ナトリウム
水溶液に移し、交流インピーダンス法により拡散係数を
求めた。なおドデシルスルホン酸ナトリウムのCMC
は、8(mモル/リットル)である。
【0021】第2の実験例 0.1(モル/リットル)
のピロールを含む0.1,1,2,10,100(mモ
ル/リットル)のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウ
ム水溶液から、定電位電解重合法(800mVvsSS
CE)により金電極上にポリピロール膜を作成した(重
合電荷量2クーロン/平方センチメートル)。これらの
膜を100(mモル/リットル)のドデシルベンゼンス
ルホン酸ナトリウム水溶液に移し、交流インピーダンス
法により拡散係数を求めた。なおドデシルベンゼンスル
ホン酸ナトリウムのCMCは、1.5(mモル/リット
ル)である。
【0022】図3は第1の実験例についての、また図4
は第2の実験例についての、各濃度に対する拡散係数を
示したものである。これらの結果から、各CMCを境に
してCMC以上になると、拡散係数が急激に上昇してい
ることが理解される。
【0023】次に第3および第4の実験例について説明
する。この実験例はキャパシターとしての評価のための
ものである。
【0024】第3の実験例 第1の実験例にしたがって
作成したポリピロール膜を、直径13mmの円形に打ち
抜き、これを正極とし、また負極には1000平方メー
トル/グラムの繊維状活性炭(直径13mm)を、セパ
レータとしてポリプロピレン多孔膜をそれぞれ使用し
た。そして電解液として、100(mモル/リットル)
のドデシルスルホン酸ナトリウム水溶液を用いて、図1
に示すような電気二重層キャパシターを構成した。これ
を1.0ボルトで充電し、そのあと0.1ミリアンペア
で0.4ボルトまで定電流放電させた。得られたキャパ
シターの容量、内部抵抗を示したのが表1である。
【0025】
【表1】
【0026】第4の実験例 第2の実験例にしたがって
作成したポリピロール膜を、第3の実験例と同様にして
電気二重層キャパシターを構成し、第3の実験例と同じ
条件で定電流放電させた。ただし電解液は、ドデシルベ
ンゼンスルホン酸ナトリウムを使用した。得られたキャ
パシターの容量、内部抵抗を示したのが表2である。
【0027】
【表2】
【0028】表1および表2から、CMCを境にしてC
MC以上になると、急激に容量が上昇し、かつ内部抵抗
が減少することが判明する。なお表1および表2におい
て、濃度、容量および内部抵抗の単位は、(mモル/リ
ットル)、(ファラッド)および(オーム)である。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、C
MC以上の濃度の界面活性剤をドーパントとして、電解
重合法により作成した導電性高分子膜を分極性電極とす
るようにしたので、既提案の電気二重層キャパシタより
も大容量、高速充放電することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す断面図である。
【図2】本発明の他の実施例を示す断面図である。
【図3】重合時のドーパント(ドデシルスルホン酸ナト
リウム)濃度と拡散係数の関係を示す図である。
【図4】重合時のドーパント(ドデシルベンゼンスルホ
ン酸ナトリウム)濃度と拡散係数の関係を示す図であ
る。
【符号の説明】
1 分極性電極 2 分極性電極 3 セパレータ
フロントページの続き (72)発明者 飯沼 武彦 京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電機 株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対とされた分極性電極に電解液を含浸
    し、セパレータを介して構成される電気二重層キャパシ
    タにおいて、前記分極性電極のうちの少なくとも一方
    を、臨界ミセル濃度以上の界面活性剤をドーパントとし
    て、電解重合法により得られた導電性高分子膜そのもの
    によって構成してなる電気二重層キャパシタ。
JP5355071A 1993-12-28 1993-12-28 電気二重層キャパシタ Pending JPH07201675A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7830646B2 (en) 2007-09-25 2010-11-09 Ioxus, Inc. Multi electrode series connected arrangement supercapacitor
US8411413B2 (en) 2008-08-28 2013-04-02 Ioxus, Inc. High voltage EDLC cell and method for the manufacture thereof

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7830646B2 (en) 2007-09-25 2010-11-09 Ioxus, Inc. Multi electrode series connected arrangement supercapacitor
US8098483B2 (en) 2007-09-25 2012-01-17 Ioxus, Inc. Multi electrode series connected arrangement supercapacitor
US10014125B2 (en) 2008-05-08 2018-07-03 Ioxus, Inc. High voltage EDLC cell and method for the manufacture thereof
US8411413B2 (en) 2008-08-28 2013-04-02 Ioxus, Inc. High voltage EDLC cell and method for the manufacture thereof
US9245693B2 (en) 2008-08-28 2016-01-26 Ioxus, Inc. High voltage EDLC cell and method for the manufacture thereof

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