JPH07201677A - 分極性電極およびその製造方法 - Google Patents
分極性電極およびその製造方法Info
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- JPH07201677A JPH07201677A JP5333994A JP33399493A JPH07201677A JP H07201677 A JPH07201677 A JP H07201677A JP 5333994 A JP5333994 A JP 5333994A JP 33399493 A JP33399493 A JP 33399493A JP H07201677 A JPH07201677 A JP H07201677A
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
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- H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電気二重層コンデンサの大電流放電を可能に
する。 【構成】 分極性電極１として用いる活性炭／炭素複合
体に、ミクロンオーダーの細孔を形成することによっ
て、電解液中ののイオンの移動が促進される。こうして
得られた活性炭／炭素複合体を分極性電極１に用いた電
気二重層コンデンサは大電流供給が可能となる。また、
このミクロンオーダーの細孔が形成されたため、電解液
の含浸時間も短縮することができる。
する。 【構成】 分極性電極１として用いる活性炭／炭素複合
体に、ミクロンオーダーの細孔を形成することによっ
て、電解液中ののイオンの移動が促進される。こうして
得られた活性炭／炭素複合体を分極性電極１に用いた電
気二重層コンデンサは大電流供給が可能となる。また、
このミクロンオーダーの細孔が形成されたため、電解液
の含浸時間も短縮することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電気二重層コンデンサや
電池に用いられる分極性電極に関する。
電池に用いられる分極性電極に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気二重層コンデンサはメモリーバック
アップ用部品として広く用いられている。電池または商
用交流電源を直流に変換した電源と並列に電気二重層コ
ンデンサを接続し、電源の瞬断時に電気二重層コンデン
サに蓄積された電荷により種々の部品のバックアップす
るという形で使用されている。
アップ用部品として広く用いられている。電池または商
用交流電源を直流に変換した電源と並列に電気二重層コ
ンデンサを接続し、電源の瞬断時に電気二重層コンデン
サに蓄積された電荷により種々の部品のバックアップす
るという形で使用されている。
【０００３】近年、１０Ｆ以上の大容量をもつ電気二重
層コンデンサが開発されるに至った。例えば、プロシィ
ーディング オブ ザ フォーティファスト エレクト
ロニック コンポーネンツ アンド テクノロジィ コ
ンファレンス（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ
４１ｓｔ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ
ｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｆｅｒｅｎ
ｃｅ） ｐ５３１−５３６（１９９１）には２．３Ｖ−
５００Ｆの電気二重層コンデンサが、エクステンディッ
ド アブストラクト オブ ザ ワンハンドレッドエイ
ティース エレクトロケミカル ソサイアティ ミーテ
ィング、 フェニックス エイゼット（Ｅｘｔｅｎｄｅ
ｄ Ａｂｓｔｒａｃｔ ｏｆ ｔｈｅ １８０ｔｈ Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｍｅ
ｅｔｉｎｇ， ＰｈｏｅｎｉｘＡＺ） Ｎｏ．８０（１
９９１） には５．５Ｖ−１０００Ｆの電気二重層コン
デンサがそれぞれ紹介されている。これらの電気二重層
コンデンサは、大容量でかつ等価直列抵抗が低いことを
生かして、電気自動車等のパルスパワー用蓄電源として
の応用が期待されている。
層コンデンサが開発されるに至った。例えば、プロシィ
ーディング オブ ザ フォーティファスト エレクト
ロニック コンポーネンツ アンド テクノロジィ コ
ンファレンス（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ
４１ｓｔ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ
ｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｆｅｒｅｎ
ｃｅ） ｐ５３１−５３６（１９９１）には２．３Ｖ−
５００Ｆの電気二重層コンデンサが、エクステンディッ
ド アブストラクト オブ ザ ワンハンドレッドエイ
ティース エレクトロケミカル ソサイアティ ミーテ
ィング、 フェニックス エイゼット（Ｅｘｔｅｎｄｅ
ｄ Ａｂｓｔｒａｃｔ ｏｆ ｔｈｅ １８０ｔｈ Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｍｅ
ｅｔｉｎｇ， ＰｈｏｅｎｉｘＡＺ） Ｎｏ．８０（１
９９１） には５．５Ｖ−１０００Ｆの電気二重層コン
デンサがそれぞれ紹介されている。これらの電気二重層
コンデンサは、大容量でかつ等価直列抵抗が低いことを
生かして、電気自動車等のパルスパワー用蓄電源として
の応用が期待されている。
【０００４】このような大容量電気二重層コンデンサ用
分極性電極として、いくつかの固体活性炭が知られてい
る。特公平４−４４４０７号公報には、フェノール樹
脂、ポリビニルアルコール及びでん粉と、ホルマリン及
び酸触媒から得られたフェノール樹脂発泡体を炭化賦活
する分極性電極が示されている。特開昭６３−２２６０
１９号公報には活性炭繊維あるいは活性炭粉末とレゾー
ル型フェノール樹脂との混合物を熱処理して得られる分
極性電極が示されている。特開平４−２８８３６１号公
報には、活性炭粉末とフェノール樹脂粉末との混合粉末
を成型後、熱処理して得られる固体活性炭が示されてい
る。
分極性電極として、いくつかの固体活性炭が知られてい
る。特公平４−４４４０７号公報には、フェノール樹
脂、ポリビニルアルコール及びでん粉と、ホルマリン及
び酸触媒から得られたフェノール樹脂発泡体を炭化賦活
する分極性電極が示されている。特開昭６３−２２６０
１９号公報には活性炭繊維あるいは活性炭粉末とレゾー
ル型フェノール樹脂との混合物を熱処理して得られる分
極性電極が示されている。特開平４−２８８３６１号公
報には、活性炭粉末とフェノール樹脂粉末との混合粉末
を成型後、熱処理して得られる固体活性炭が示されてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記大容量電気二重層
コンデンサは、パルスパワー用蓄電源として用いるため
には瞬時に大電流を供給しなければならない。しかし、
特開平４−２８８３６１号公報に示されるような分極性
電極の細孔は、活性炭粉末が持つ半径十から数十オング
ストロームの細孔と、フェノール樹脂の炭化時に形成さ
れる半径千数百オングストロームの細孔とから成ってお
り、このような細孔構造の分極性電極は、細孔内でのイ
オンの移動が抑制される。このため大電流で放電を行う
と、見かけ上容量が減少し充分な性能が引き出せないと
いう問題点があった（ＮＥＣ技報Ｖｏｌ．４６ Ｎｏ．
１０ ｐ．９３ 図１０）。特開昭６３−２２６０１９
号公報に示される分極性電極についても、同様の問題点
が考えられる。そこで、イオンの移動がより容易である
ような細孔構造を実現しなければならない。また、単位
体積当たりの電極に流すことのできる最大電流値はその
電極の単位体積当たりの静電容量に比例する。そのた
め、電極の単位体積当たりの静電容量が大きいほど良
い。
コンデンサは、パルスパワー用蓄電源として用いるため
には瞬時に大電流を供給しなければならない。しかし、
特開平４−２８８３６１号公報に示されるような分極性
電極の細孔は、活性炭粉末が持つ半径十から数十オング
ストロームの細孔と、フェノール樹脂の炭化時に形成さ
れる半径千数百オングストロームの細孔とから成ってお
り、このような細孔構造の分極性電極は、細孔内でのイ
オンの移動が抑制される。このため大電流で放電を行う
と、見かけ上容量が減少し充分な性能が引き出せないと
いう問題点があった（ＮＥＣ技報Ｖｏｌ．４６ Ｎｏ．
１０ ｐ．９３ 図１０）。特開昭６３−２２６０１９
号公報に示される分極性電極についても、同様の問題点
が考えられる。そこで、イオンの移動がより容易である
ような細孔構造を実現しなければならない。また、単位
体積当たりの電極に流すことのできる最大電流値はその
電極の単位体積当たりの静電容量に比例する。そのた
め、電極の単位体積当たりの静電容量が大きいほど良
い。
【０００６】一方、特公平４−４４４０７号公報にはミ
クロンオーダーの細孔を有する分極性電極の製造方法が
示されている。それは、フェノール樹脂発泡体を作製し
た後、炭化賦活する方法である。しかしこの方法で得ら
れる多孔性電極は密度が低く、単位体積当たりの静電容
量が非常に小さい。また、工程が複雑であるためにコス
ト高であると考えられる。また、樹脂発泡体を炭化賦活
するため、収率が悪い上、均一に処理できないという問
題点が考えられる。さらに、原料にでん粉等の天然物を
用いるため、ＮａやＫ等の不純物を含み、分極性電極と
しては適さないという問題点も考えられる。
クロンオーダーの細孔を有する分極性電極の製造方法が
示されている。それは、フェノール樹脂発泡体を作製し
た後、炭化賦活する方法である。しかしこの方法で得ら
れる多孔性電極は密度が低く、単位体積当たりの静電容
量が非常に小さい。また、工程が複雑であるためにコス
ト高であると考えられる。また、樹脂発泡体を炭化賦活
するため、収率が悪い上、均一に処理できないという問
題点が考えられる。さらに、原料にでん粉等の天然物を
用いるため、ＮａやＫ等の不純物を含み、分極性電極と
しては適さないという問題点も考えられる。
【０００７】また、特開昭６３−２２６０１９号公報及
び特開平４−２８８３６１号公報に示されるような粉末
あるいは繊維状の原料を成形する方法は、粉末が飛散す
るという作業上の問題点があった。
び特開平４−２８８３６１号公報に示されるような粉末
あるいは繊維状の原料を成形する方法は、粉末が飛散す
るという作業上の問題点があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、穴径０．１〜
５．０μｍの細孔の占める容積が０．１〜１．２ｃｍ3
／ｇであり、かつ比表面積が１０００ｍ2 ／ｇ以上、密
度が０．５ｇ／ｃｍ3以上である活性炭／炭素複合材料
である分極性電極を特徴とする。
５．０μｍの細孔の占める容積が０．１〜１．２ｃｍ3
／ｇであり、かつ比表面積が１０００ｍ2 ／ｇ以上、密
度が０．５ｇ／ｃｍ3以上である活性炭／炭素複合材料
である分極性電極を特徴とする。
【０００９】上記分極性電極において、比表面積が１６
００ｍ2 ／ｇ以上である活性炭粉末と熱溶融性かつ硬化
性フェノール樹脂の混合物を成形し、非酸化性雰囲気中
で熱処理を行うことにより得られる活性炭／炭素複合材
料である分極性電極を特徴とする。
００ｍ2 ／ｇ以上である活性炭粉末と熱溶融性かつ硬化
性フェノール樹脂の混合物を成形し、非酸化性雰囲気中
で熱処理を行うことにより得られる活性炭／炭素複合材
料である分極性電極を特徴とする。
【００１０】また、上記分極性電極の製造方法におい
て、活性炭粉末と熱溶融性かつ硬化性フェノール樹脂の
混合物を８０〜１２０℃で成形し、非酸化性雰囲気中で
熱処理を行うことを特徴とする。
て、活性炭粉末と熱溶融性かつ硬化性フェノール樹脂の
混合物を８０〜１２０℃で成形し、非酸化性雰囲気中で
熱処理を行うことを特徴とする。
【００１１】また、上記分極性電極の製造方法におい
て、活性炭粉末と熱溶融性かつ硬化性フェノール樹脂と
熱溶融性かつ硬化性フェノール樹脂に対して１５〜６０
重量パーセントの熱不溶融性フェノール樹脂の混合物を
成形し、非酸化性雰囲気中で熱処理を行うことを特徴と
する。
て、活性炭粉末と熱溶融性かつ硬化性フェノール樹脂と
熱溶融性かつ硬化性フェノール樹脂に対して１５〜６０
重量パーセントの熱不溶融性フェノール樹脂の混合物を
成形し、非酸化性雰囲気中で熱処理を行うことを特徴と
する。
【００１２】さらに、上記分極性電極の製造方法におい
て、ポリビニルアルコールを結合剤として得られる、平
均粒径５００μｍ以上の、活性炭粉末と熱溶融性かつ硬
化性フェノール樹脂の粒状混合物を成形し、非酸化性雰
囲気中で熱処理を行うことを特徴とする。
て、ポリビニルアルコールを結合剤として得られる、平
均粒径５００μｍ以上の、活性炭粉末と熱溶融性かつ硬
化性フェノール樹脂の粒状混合物を成形し、非酸化性雰
囲気中で熱処理を行うことを特徴とする。
【００１３】
【作用】上記のように、比表面積が１６００ｍ2 ／ｇ以
上の活性炭粉末を原料に用いることによって、原料粉末
の混合時に活性炭の触媒作用でフェノール樹脂が部分的
に硬化し、成形、炭化後の活性炭／炭素複合体に空隙が
形成され、この空隙を利用してイオンの移動が容易にな
る。また、このようにして得られた活性炭／炭素複合体
は高比表面積かつ高密度であるため、単位体積当たりの
静電容量も大きくなり、より大電流放電が可能になる。
上の活性炭粉末を原料に用いることによって、原料粉末
の混合時に活性炭の触媒作用でフェノール樹脂が部分的
に硬化し、成形、炭化後の活性炭／炭素複合体に空隙が
形成され、この空隙を利用してイオンの移動が容易にな
る。また、このようにして得られた活性炭／炭素複合体
は高比表面積かつ高密度であるため、単位体積当たりの
静電容量も大きくなり、より大電流放電が可能になる。
【００１４】また、原料に熱不溶融性のフェノール樹脂
を加えることによって、成形時に熱不溶融性フェノール
樹脂部が粒形状を維持するため成形体には空隙が形成さ
れ、この空隙を残したまま炭化される。この空隙を利用
してイオンの移動が容易になる。
を加えることによって、成形時に熱不溶融性フェノール
樹脂部が粒形状を維持するため成形体には空隙が形成さ
れ、この空隙を残したまま炭化される。この空隙を利用
してイオンの移動が容易になる。
【００１５】また、原料混合粉の成形をフェノール樹脂
の硬化温度より低い温度で行うことにより、フェノール
樹脂が一部溶融せずに空隙を形成し、この空隙を残した
まま炭化され、この空隙を利用してイオンの移動が容易
になる。
の硬化温度より低い温度で行うことにより、フェノール
樹脂が一部溶融せずに空隙を形成し、この空隙を残した
まま炭化され、この空隙を利用してイオンの移動が容易
になる。
【００１６】また、原料粉末にポリビニルアルコール
（ＰＶＡ）溶液を混合、乾燥することによって、ＰＶＡ
が結合剤となって原料粉末は５００μｍ以上の粒状にな
り、成形時に粉末が飛散する問題が解決される。また熱
処理中にＰＶＡが分解し空隙を形成するため、この空隙
を利用してイオンの移動が容易になる。
（ＰＶＡ）溶液を混合、乾燥することによって、ＰＶＡ
が結合剤となって原料粉末は５００μｍ以上の粒状にな
り、成形時に粉末が飛散する問題が解決される。また熱
処理中にＰＶＡが分解し空隙を形成するため、この空隙
を利用してイオンの移動が容易になる。
【００１７】また、このようにして形成された空隙のた
め、活性炭／炭素複合体への電解液の含浸時間も短縮す
ることができる。
め、活性炭／炭素複合体への電解液の含浸時間も短縮す
ることができる。
【００１８】
【実施例】次に本発明の実施例について説明する。
【００１９】（実施例１）比表面積が１２００、１６０
０、２０００、２４００ｍ2 ／ｇであるフェノール系活
性炭粉末とフェノール樹脂粉末（ベルパールＳ−タイプ
・カネボウ（株）製）の重量比を７／３とした混合粉末
を、ボールミルにて乾式混合を行った。この混合粉末１
０ｇを１５０℃、１００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で１０分
間、金型成型し７０×５０ｍｍ2 、厚さ３ｍｍの活性炭
含有フェノール樹脂板を得た。これらを電気炉中、Ｎ2
雰囲気下で９００℃で２時間熱処理を行った。昇降温速
度は１０℃／ｈとした。得られた活性炭／炭素複合体の
細孔容積を水銀圧入法で測定したところ、全試料の分布
ピークは０．１〜５．０μｍの間にあった。そこで穴径
が０．１〜５．０μｍの細孔が占める容積、密度、ＢＥ
Ｔ比表面積を表１に示す。
０、２０００、２４００ｍ2 ／ｇであるフェノール系活
性炭粉末とフェノール樹脂粉末（ベルパールＳ−タイプ
・カネボウ（株）製）の重量比を７／３とした混合粉末
を、ボールミルにて乾式混合を行った。この混合粉末１
０ｇを１５０℃、１００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で１０分
間、金型成型し７０×５０ｍｍ2 、厚さ３ｍｍの活性炭
含有フェノール樹脂板を得た。これらを電気炉中、Ｎ2
雰囲気下で９００℃で２時間熱処理を行った。昇降温速
度は１０℃／ｈとした。得られた活性炭／炭素複合体の
細孔容積を水銀圧入法で測定したところ、全試料の分布
ピークは０．１〜５．０μｍの間にあった。そこで穴径
が０．１〜５．０μｍの細孔が占める容積、密度、ＢＥ
Ｔ比表面積を表１に示す。
【００２０】こうして得られた固体活性炭を用いて作製
した電気二重層コンデンサについて、図１を用いて説明
する。図１は本実施例の電気二重層コンデンサの断面の
構造を示し、上で得られた活性炭／炭素複合体を分極性
電極１とする。まず、それぞれの分極性電極１を電解液
として用いる３０ｗｔ％の硫酸水溶液に浸し、真空中で
含浸を行った。その後、原料の等しい１対の分極性電極
１を水溶液から取り出し、間にポリプロピレン製のセパ
レータ２を挟んで対向させる。さらに両側からブチルゴ
ム製の導電性シートを圧着し、集電体３とする。この
時、両側の集電体３が接触しないように、ポリカーボネ
イト製ガスケット４を分極性電極１の周囲に配置する。
次に、１対のポリカーボネイト製支持体５を集電体３の
両側に配置し、この支持体５とガスケット４とで集電体
３を挟み込む。さらにガスケット４及び支持体５の周囲
にエポキシ樹脂を塗り込むことにより、電解液を封止す
る。次に、端子取り出しのためのステンレス製の端子板
６を両側から集電体３に圧着する。さらに固定のため４
隅に穴の開いた１対のポリカーボネイト製の固定板７で
挟み、４ヶ所ボルト・ナット８で固定する。このように
して本発明の分極性電極を用いた電気二重層コンデンサ
を得た。
した電気二重層コンデンサについて、図１を用いて説明
する。図１は本実施例の電気二重層コンデンサの断面の
構造を示し、上で得られた活性炭／炭素複合体を分極性
電極１とする。まず、それぞれの分極性電極１を電解液
として用いる３０ｗｔ％の硫酸水溶液に浸し、真空中で
含浸を行った。その後、原料の等しい１対の分極性電極
１を水溶液から取り出し、間にポリプロピレン製のセパ
レータ２を挟んで対向させる。さらに両側からブチルゴ
ム製の導電性シートを圧着し、集電体３とする。この
時、両側の集電体３が接触しないように、ポリカーボネ
イト製ガスケット４を分極性電極１の周囲に配置する。
次に、１対のポリカーボネイト製支持体５を集電体３の
両側に配置し、この支持体５とガスケット４とで集電体
３を挟み込む。さらにガスケット４及び支持体５の周囲
にエポキシ樹脂を塗り込むことにより、電解液を封止す
る。次に、端子取り出しのためのステンレス製の端子板
６を両側から集電体３に圧着する。さらに固定のため４
隅に穴の開いた１対のポリカーボネイト製の固定板７で
挟み、４ヶ所ボルト・ナット８で固定する。このように
して本発明の分極性電極を用いた電気二重層コンデンサ
を得た。
【００２１】本実施例のコンデンサに、それぞれ０．９
Ｖで１時間定電圧充電後、０．４５Ｖまで０．１と１０
Ａでそれぞれ定電流放電した。放電電流値０．１Ａにお
ける容量Ｃ0.1Aから、１０Ａにおける容量を引いた値を
ΔＣとする。それぞれのコンデンサのΔＣ／Ｃ0.1A（容
量変化率）を表１に示す。
Ｖで１時間定電圧充電後、０．４５Ｖまで０．１と１０
Ａでそれぞれ定電流放電した。放電電流値０．１Ａにお
ける容量Ｃ0.1Aから、１０Ａにおける容量を引いた値を
ΔＣとする。それぞれのコンデンサのΔＣ／Ｃ0.1A（容
量変化率）を表１に示す。
【００２２】
【表１】
【００２３】表１に示すように、本実施例１の分極性電
極は、原料の活性炭粉末の比表面積の増加に伴って、密
度は減少するが、細孔容積、比表面積共に増加し、その
結果、容量変化率が大きく改善された。原料の活性炭粉
末の比表面積が１２００ｍ2／ｇの分極性電極は非常に
密な構造で、容量変化率が大きかった。この結果、大電
流放電に適した分極性電極は、穴径０．１〜５．０μｍ
の細孔が占める容積は０．１ｃｍ3 ／ｇ以上、比表面積
が１０００ｍ2 ／ｇ以上であることがわかった。また、
このような大電流放電に適した分極性電極の原料として
は、活性炭粉末の比表面積が１６００ｍ2 ／ｇ以上、望
ましくは２０００ｍ2 ／ｇ以上であることがわかった。
極は、原料の活性炭粉末の比表面積の増加に伴って、密
度は減少するが、細孔容積、比表面積共に増加し、その
結果、容量変化率が大きく改善された。原料の活性炭粉
末の比表面積が１２００ｍ2／ｇの分極性電極は非常に
密な構造で、容量変化率が大きかった。この結果、大電
流放電に適した分極性電極は、穴径０．１〜５．０μｍ
の細孔が占める容積は０．１ｃｍ3 ／ｇ以上、比表面積
が１０００ｍ2 ／ｇ以上であることがわかった。また、
このような大電流放電に適した分極性電極の原料として
は、活性炭粉末の比表面積が１６００ｍ2 ／ｇ以上、望
ましくは２０００ｍ2 ／ｇ以上であることがわかった。
【００２４】（実施例２）比表面積１５００ｍ2 ／ｇの
フェノール系活性炭粉末とフェノール樹脂粉末（ベルパ
ールＳ−タイプ・カネボウ（株）製）の重量比を７／３
とした混合粉末をボールミルにて乾式混合を行った。こ
の混合粉末１０ｇを６０、８０、１００、１２０、１４
０℃、１００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で１０分間、金型成型
し７０×５０ｍｍ2 、厚さ３ｍｍの活性炭含有フェノー
ル樹脂板を得た。実施例１と同様の方法で熱処理を行い
活性炭／炭素複合体を作製した。密度、ＢＥＴ比表面積
および穴径が０．１〜５．０μｍの細孔が占める容積を
表２に示す。また実施例１と同様の構造の電気二重層コ
ンデンサを作製した。さらに実施例１と同様の充放電を
行った結果の容量変化率を表２に示す。
フェノール系活性炭粉末とフェノール樹脂粉末（ベルパ
ールＳ−タイプ・カネボウ（株）製）の重量比を７／３
とした混合粉末をボールミルにて乾式混合を行った。こ
の混合粉末１０ｇを６０、８０、１００、１２０、１４
０℃、１００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で１０分間、金型成型
し７０×５０ｍｍ2 、厚さ３ｍｍの活性炭含有フェノー
ル樹脂板を得た。実施例１と同様の方法で熱処理を行い
活性炭／炭素複合体を作製した。密度、ＢＥＴ比表面積
および穴径が０．１〜５．０μｍの細孔が占める容積を
表２に示す。また実施例１と同様の構造の電気二重層コ
ンデンサを作製した。さらに実施例１と同様の充放電を
行った結果の容量変化率を表２に示す。
【００２５】
【表２】
【００２６】表２に示すように、本実施例２の分極性電
極は、成形温度が低いほど密度は減少するが、細孔容積
は増加し、その結果、容量変化率が大きく改善された。
しかし成形温度が６０℃では、フェノール樹脂の硬化が
進まず、形状を維持できなかった。このため、密度は
０．５ｇ／ｃｍ3 以上である必要がある。また１４０℃
では、フェノール樹脂が完全に硬化し非常に密な分極性
電極となり、容量変化率が大きかった。この結果、大電
流放電に適した分極性電極の成形温度は、８０〜１２０
℃であることがわかった。
極は、成形温度が低いほど密度は減少するが、細孔容積
は増加し、その結果、容量変化率が大きく改善された。
しかし成形温度が６０℃では、フェノール樹脂の硬化が
進まず、形状を維持できなかった。このため、密度は
０．５ｇ／ｃｍ3 以上である必要がある。また１４０℃
では、フェノール樹脂が完全に硬化し非常に密な分極性
電極となり、容量変化率が大きかった。この結果、大電
流放電に適した分極性電極の成形温度は、８０〜１２０
℃であることがわかった。
【００２７】（実施例３）比表面積１５００ｍ2 ／ｇの
フェノール系活性炭粉末とフェノール樹脂の重量比を７
／３とした混合粉末をボールミルにて乾式混合を行っ
た。ここでフェノール樹脂は、熱溶融性かつ硬化性フェ
ノール樹脂粉末（ベルパールＳ−タイプ・カネボウ
（株）製）に熱不溶融性フェノール樹脂（ベルパールＲ
−タイプ・カネボウ（株）製）を１０、１５、３０、６
０、８０ｗｔ％混合したものである。この混合粉末１０
ｇを１５０℃、１００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で１０分間、
金型成型し７０×５０ｍｍ2 、厚さ３ｍｍの活性炭含有
フェノール樹脂板を得た。実施例１と同様の方法で熱処
理を行い活性炭／炭素複合体を作製した。密度、ＢＥＴ
比表面積および穴径が０．１〜５．０μｍの細孔が占め
る容積を表３に示す。また実施例１と同様の構造の電気
二重層コンデンサを作製した。さらに実施例１と同様の
充放電を行った結果の容量変化率を表３に示す。
フェノール系活性炭粉末とフェノール樹脂の重量比を７
／３とした混合粉末をボールミルにて乾式混合を行っ
た。ここでフェノール樹脂は、熱溶融性かつ硬化性フェ
ノール樹脂粉末（ベルパールＳ−タイプ・カネボウ
（株）製）に熱不溶融性フェノール樹脂（ベルパールＲ
−タイプ・カネボウ（株）製）を１０、１５、３０、６
０、８０ｗｔ％混合したものである。この混合粉末１０
ｇを１５０℃、１００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で１０分間、
金型成型し７０×５０ｍｍ2 、厚さ３ｍｍの活性炭含有
フェノール樹脂板を得た。実施例１と同様の方法で熱処
理を行い活性炭／炭素複合体を作製した。密度、ＢＥＴ
比表面積および穴径が０．１〜５．０μｍの細孔が占め
る容積を表３に示す。また実施例１と同様の構造の電気
二重層コンデンサを作製した。さらに実施例１と同様の
充放電を行った結果の容量変化率を表３に示す。
【００２８】
【表３】
【００２９】表３に示すように、本実施例３の分極性電
極は、熱不溶融性フェノール樹脂の割合が増加するに伴
って、密度は減少するが、細孔容積は増加し、その結
果、容量変化率が大きく改善された。しかし熱不溶融性
フェノール樹脂の割合が１０％では、不溶融性樹脂の効
果は現れなかった、また８０％では、熱溶融性フェノー
ル樹脂が少ないため形状を維持できなかった。この結
果、大電流放電に適した分極性電極は、原料のフェノー
ル樹脂のうち１５〜６０％が熱不溶融性とすることが良
いことがわかった。
極は、熱不溶融性フェノール樹脂の割合が増加するに伴
って、密度は減少するが、細孔容積は増加し、その結
果、容量変化率が大きく改善された。しかし熱不溶融性
フェノール樹脂の割合が１０％では、不溶融性樹脂の効
果は現れなかった、また８０％では、熱溶融性フェノー
ル樹脂が少ないため形状を維持できなかった。この結
果、大電流放電に適した分極性電極は、原料のフェノー
ル樹脂のうち１５〜６０％が熱不溶融性とすることが良
いことがわかった。
【００３０】（実施例４）比表面積１５００ｍ2 ／ｇの
フェノール系活性炭粉末と熱溶融性かつ硬化性フェノー
ル樹脂粉末（ベルパールＳ−タイプ・カネボウ（株）
製）の混合粉末（重量比７０／３０）と１０％のＰＶＡ
水溶液を混合し、１２０℃のオーブンで乾燥した。この
混合物を開口部５００μｍ程度のメッシュを通して粒径
を揃えた。この混合粒子１０ｇを１５０℃、１００ｋｇ
／ｃｍ2 の圧力で１０分間、金型成型し７０×５０ｍｍ
2 、厚さ３ｍｍの活性炭含有フェノール樹脂板を得た。
実施例１と同様の方法で熱処理を行い活性炭／炭素複合
体を作製した。密度、ＢＥＴ比表面積および穴径が０．
１〜５．０μｍの細孔が占める容積を表４に示す。また
実施例１と同様の構造の電気二重層コンデンサを作製し
た。さらに実施例１と同様の充放電を行った結果の容量
変化率を表４に示す。
フェノール系活性炭粉末と熱溶融性かつ硬化性フェノー
ル樹脂粉末（ベルパールＳ−タイプ・カネボウ（株）
製）の混合粉末（重量比７０／３０）と１０％のＰＶＡ
水溶液を混合し、１２０℃のオーブンで乾燥した。この
混合物を開口部５００μｍ程度のメッシュを通して粒径
を揃えた。この混合粒子１０ｇを１５０℃、１００ｋｇ
／ｃｍ2 の圧力で１０分間、金型成型し７０×５０ｍｍ
2 、厚さ３ｍｍの活性炭含有フェノール樹脂板を得た。
実施例１と同様の方法で熱処理を行い活性炭／炭素複合
体を作製した。密度、ＢＥＴ比表面積および穴径が０．
１〜５．０μｍの細孔が占める容積を表４に示す。また
実施例１と同様の構造の電気二重層コンデンサを作製し
た。さらに実施例１と同様の充放電を行った結果の容量
変化率を表４に示す。
【００３１】
【表４】
【００３２】表４に示すように、本実施例４の分極性電
極は、ＰＶＡが熱分解した際に形成される空隙のため、
大電流放電に適した電極であることがわかった。また、
ＰＶＡを用いて造粒を行った結果、成形工程における粉
末の飛散が抑えられた。
極は、ＰＶＡが熱分解した際に形成される空隙のため、
大電流放電に適した電極であることがわかった。また、
ＰＶＡを用いて造粒を行った結果、成形工程における粉
末の飛散が抑えられた。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、電極内部
にミクロンオーダーの細孔を形成してイオンの拡散を促
進することにより、大電流供給に適した固体活性炭電極
を実現した。
にミクロンオーダーの細孔を形成してイオンの拡散を促
進することにより、大電流供給に適した固体活性炭電極
を実現した。
【００３４】また、電解液の含浸過程においても、本発
明によって形成された細孔を利用して、従来より短時間
での含浸が可能となった。
明によって形成された細孔を利用して、従来より短時間
での含浸が可能となった。
【図１】本発明の固体活性炭を分極性電極に用いた電気
二重層コンデンサの説明図である。
二重層コンデンサの説明図である。
１ 分極性電極 ２ セパレータ ３ 集電体 ４ ガスケット ５ 支持体 ６ 端子板 ７ 固定板 ８ ボルト・ナット
Claims (5)
- 【請求項１】 穴径０．１〜５．０μｍの細孔の占める
容積が０．１〜１．２ｃｍ3 ／ｇであり、かつ比表面積
が１０００ｍ2 ／ｇ以上、密度が０．５ｇ／ｃｍ3 以上
である活性炭／炭素複合材料であることを特徴とする分
極性電極。 - 【請求項２】 請求項１記載の分極性電極において、比
表面積が１６００ｍ2 ／ｇ以上である活性炭粉末と熱溶
融性かつ硬化性フェノール樹脂の混合物を成形し、非酸
化性雰囲気中で熱処理を行うことにより得られる活性炭
／炭素複合材料であることを特徴とする分極性電極。 - 【請求項３】 請求項１記載の分極性電極において、活
性炭粉末と熱溶融性かつ硬化性フェノール樹脂の混合物
を８０〜１２０℃で成形し、非酸化性雰囲気中で熱処理
を行うことにより得られる活性炭／炭素複合材料である
ことを特徴とする分極性電極の製造方法。 - 【請求項４】 請求項１記載の分極性電極において、活
性炭粉末と熱溶融性かつ硬化性フェノール樹脂と熱溶融
性かつ硬化性フェノール樹脂に対して１５〜６０重量パ
ーセントの熱不溶融性フェノール樹脂の混合物を成形
し、非酸化性雰囲気中で熱処理を行うことにより得られ
る活性炭／炭素複合材料であることを特徴とする分極性
電極の製造方法。 - 【請求項５】 請求項１記載の分極性電極において、ポ
リビニルアルコールを結合剤として得られる、平均粒径
５００μｍ以上の、活性炭粉末と熱溶融性かつ硬化性フ
ェノール樹脂の粒状混合物を成形し、非酸化性雰囲気中
で熱処理を行うことにより得られる活性炭／炭素複合材
料であることを特徴とする分極性電極の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5333994A JP2993343B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 分極性電極およびその製造方法 |
| US08/360,212 US5973912A (en) | 1993-12-28 | 1994-12-20 | Polarizable electrode |
| TW086205790U TW351490U (en) | 1993-12-28 | 1994-12-27 | Polarizable electrode |
| KR1019940037703A KR0143178B1 (ko) | 1993-12-28 | 1994-12-28 | 분극성전국 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5333994A JP2993343B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 分極性電極およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07201677A true JPH07201677A (ja) | 1995-08-04 |
| JP2993343B2 JP2993343B2 (ja) | 1999-12-20 |
Family
ID=18272309
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5333994A Expired - Lifetime JP2993343B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 分極性電極およびその製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5973912A (ja) |
| JP (1) | JP2993343B2 (ja) |
| KR (1) | KR0143178B1 (ja) |
| TW (1) | TW351490U (ja) |
Cited By (4)
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| WO2003028053A1 (fr) * | 2001-09-26 | 2003-04-03 | Japan Science And Technology Corporation | Electrode de polarisation et son procede de production, et condensateur electrique a double couche |
| US6702963B2 (en) | 1997-10-17 | 2004-03-09 | Nec Corporation | Method of producing a polarizable electrode |
| JP2008509876A (ja) * | 2004-08-16 | 2008-04-03 | ワン，ジン | 芳香族有機前駆体からのモノリシック多孔性カーボンディスクの製造方法 |
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| FR2801297B1 (fr) | 1999-11-19 | 2002-02-01 | Centre Nat Rech Scient | Charbons actifs et leur procede d'obtention a partir d'un brai partiellement mesophase et partiellement mesogene |
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| JP2002231585A (ja) * | 2001-02-06 | 2002-08-16 | Nec Corp | 電気二重層コンデンサ |
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