JPH0888148A - 電気二重層コンデンサの電極およびその製造方法 - Google Patents
電気二重層コンデンサの電極およびその製造方法Info
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- JPH0888148A JPH0888148A JP6251369A JP25136994A JPH0888148A JP H0888148 A JPH0888148 A JP H0888148A JP 6251369 A JP6251369 A JP 6251369A JP 25136994 A JP25136994 A JP 25136994A JP H0888148 A JPH0888148 A JP H0888148A
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- Japan
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- electrode
- activated carbon
- double layer
- electric double
- layer capacitor
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
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- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電気二重層コンデンサの電極用の活性炭の表
面の酸化処理を従来のように酸化剤により処理するので
はなく、電気化学的に行ない、活性炭表面に窒素酸化物
が吸着しないようにし、長期に使用しても劣化の少ない
活性炭電極及びその製造方法を提供する。 【構成】 活性炭を電極とする電気二重層コンデンサの
電極において、前記電極は、前記活性炭の酸化電位範囲
を規定自在で、電位走査速度を任意に変えることが自在
なサイクリックボルタンメトリー法を用いて電気化学的
に酸化させた活性炭である電気二重層コンデンサの電極
と、活性炭を電極とする電気二重層コンデンサの電極の
製造方法において、前記電極は、前記活性炭の酸化電位
範囲を規定自在で、電位走査速度を任意に変えることが
自在なサイクリックボルタンメトリー法を用いて電気化
学的に酸化させる電気二重層コンデンサの電極の製造方
法。
面の酸化処理を従来のように酸化剤により処理するので
はなく、電気化学的に行ない、活性炭表面に窒素酸化物
が吸着しないようにし、長期に使用しても劣化の少ない
活性炭電極及びその製造方法を提供する。 【構成】 活性炭を電極とする電気二重層コンデンサの
電極において、前記電極は、前記活性炭の酸化電位範囲
を規定自在で、電位走査速度を任意に変えることが自在
なサイクリックボルタンメトリー法を用いて電気化学的
に酸化させた活性炭である電気二重層コンデンサの電極
と、活性炭を電極とする電気二重層コンデンサの電極の
製造方法において、前記電極は、前記活性炭の酸化電位
範囲を規定自在で、電位走査速度を任意に変えることが
自在なサイクリックボルタンメトリー法を用いて電気化
学的に酸化させる電気二重層コンデンサの電極の製造方
法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電極として活性炭を用
い、水溶液系の電解液を使用した電気二重層コンデンサ
に関する。
い、水溶液系の電解液を使用した電気二重層コンデンサ
に関する。
【０００２】
【従来の技術】誘電体を用いるコンデンサとは動作原理
の異なる固体と液体との界面に生成される電気二重層を
利用した電気二重層コンデンサは大静電容量が得られる
ため、電子機器のメモリのバックアップ電源として用い
られ、規模を大きくしたものとしては電気自動車の電池
があり、電池のパワー用補助電源としての利用が提案さ
れている。
の異なる固体と液体との界面に生成される電気二重層を
利用した電気二重層コンデンサは大静電容量が得られる
ため、電子機器のメモリのバックアップ電源として用い
られ、規模を大きくしたものとしては電気自動車の電池
があり、電池のパワー用補助電源としての利用が提案さ
れている。
【０００３】そして、電気二重層コンデンサの電極とし
て使用される活性炭については、従来から種々の研究が
なされ、例えば、特開昭６３ー６６３７３号公報には電
極となる活性炭を硝酸で酸化処理したものに関する出願
が示されている。
て使用される活性炭については、従来から種々の研究が
なされ、例えば、特開昭６３ー６６３７３号公報には電
極となる活性炭を硝酸で酸化処理したものに関する出願
が示されている。
【０００４】上記公報には、活性炭の単位体積当りの電
気二重層容量が活性炭表面の官能基により大きく左右さ
れることに着目し、前記官能基を制御して活性炭の単位
体積当りの電気二重層容量を向上させることを目的とし
ており、硝酸で活性炭を酸化処理し、それらの活性炭を
電極とした電気二重層コンデンサの電気二重層容量を測
定し、硝酸により酸化処理した場合に電気二重層容量が
増大することが示されている。
気二重層容量が活性炭表面の官能基により大きく左右さ
れることに着目し、前記官能基を制御して活性炭の単位
体積当りの電気二重層容量を向上させることを目的とし
ており、硝酸で活性炭を酸化処理し、それらの活性炭を
電極とした電気二重層コンデンサの電気二重層容量を測
定し、硝酸により酸化処理した場合に電気二重層容量が
増大することが示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述の公報で示された
活性炭を硝酸で酸化処理した電極は、公報に示されてい
るように処理を施していない活性炭を使用した電極に比
し静電容量の向上が見られるが、硝酸による酸化処理は
酸化度合いの制御が難しく、また活性炭表面に窒素酸化
物が吸着し、その吸着した窒素酸化物を洗い流すことが
できない。この表面に吸着した窒素酸化物は、電気二重
層コンデンサとして長期間使用される過程で脱離、ガス
化し電気二重層コンデンサの性能を低下させるという問
題があった。さらに、酸化剤、及び使用後の酸化剤を含
んだ洗浄水が廃液となるためその処理も行う必要があっ
た。
活性炭を硝酸で酸化処理した電極は、公報に示されてい
るように処理を施していない活性炭を使用した電極に比
し静電容量の向上が見られるが、硝酸による酸化処理は
酸化度合いの制御が難しく、また活性炭表面に窒素酸化
物が吸着し、その吸着した窒素酸化物を洗い流すことが
できない。この表面に吸着した窒素酸化物は、電気二重
層コンデンサとして長期間使用される過程で脱離、ガス
化し電気二重層コンデンサの性能を低下させるという問
題があった。さらに、酸化剤、及び使用後の酸化剤を含
んだ洗浄水が廃液となるためその処理も行う必要があっ
た。
【０００６】本発明は、このような従来の活性炭の問題
点を改善するものであり、その目的は電気二重層コンデ
ンサの電極用の活性炭の表面の酸化処理を従来のように
酸化剤により処理するのではなく、サイクリックボルタ
ンメトリー法で行ない、活性炭表面に窒素酸化物が吸着
しないようにし長期に使用しても劣化の少ない活性炭電
極及びその製造方法を提供することにある。
点を改善するものであり、その目的は電気二重層コンデ
ンサの電極用の活性炭の表面の酸化処理を従来のように
酸化剤により処理するのではなく、サイクリックボルタ
ンメトリー法で行ない、活性炭表面に窒素酸化物が吸着
しないようにし長期に使用しても劣化の少ない活性炭電
極及びその製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本発明によれば、活性炭を電極とする電気二重層コ
ンデンサの電極において、前記電極は、前記活性炭の酸
化電位範囲を規定自在で、電位走査速度を任意に変える
ことが自在なサイクリックボルタンメトリー法を用いて
電気化学的に酸化させた活性炭である電気二重層コンデ
ンサの電極と、活性炭と電解液とを電極とする電気二重
層コンデンサの電極の製造方法において、前記電極の製
造方法は、前記活性炭の酸化電位範囲を規定自在で、電
位走査速度を任意に変えることが自在なサイクリックボ
ルタンメトリー法を用いて電気化学的に酸化させる電気
二重層コンデンサの電極の製造方法が提供される。
めに本発明によれば、活性炭を電極とする電気二重層コ
ンデンサの電極において、前記電極は、前記活性炭の酸
化電位範囲を規定自在で、電位走査速度を任意に変える
ことが自在なサイクリックボルタンメトリー法を用いて
電気化学的に酸化させた活性炭である電気二重層コンデ
ンサの電極と、活性炭と電解液とを電極とする電気二重
層コンデンサの電極の製造方法において、前記電極の製
造方法は、前記活性炭の酸化電位範囲を規定自在で、電
位走査速度を任意に変えることが自在なサイクリックボ
ルタンメトリー法を用いて電気化学的に酸化させる電気
二重層コンデンサの電極の製造方法が提供される。
【０００８】
【作用】電気二重層コンデンサの静電容量を向上させる
電極用活性炭として、電気化学的な酸化により製造した
活性炭を用いたので、長期間の使用においても電極の劣
化が少なく、かつ高静電容量の電気二重層コンデンサが
得られている。
電極用活性炭として、電気化学的な酸化により製造した
活性炭を用いたので、長期間の使用においても電極の劣
化が少なく、かつ高静電容量の電気二重層コンデンサが
得られている。
【０００９】
【実施例】次に、本発明の実施例について詳細に説明す
る。水蒸気賦活したフェノール樹脂系活性炭繊維布を直
径１５ｍｍの円盤状に打ち抜き、それを希硫酸（１ＮＨ
2 ＳＯ4 ）中に１０時間浸積した。これを図３に示す三
極式電気化学セル５の作用極６のホルダー７にはさみ、
対極８としてグラッシーカーボンを使用し、参照極９と
してＡｇ／ＡｇＣｌを用いた。この三極式電気化学セル
５を公知のサイクリックボルタンメトリー実験装置に接
続し通電を行った。サイクリックボルタンメトリー実験
装置は、上述した三極式電気化学セル５に電位掃引器を
有するポテンショスタットを接続し、作用極６と参照極
９との電位差を一定の速度で変化させるように、上記作
用極６と対極８との間の電圧を制御する、つまり電位走
査を行うことができる装置である。その電位走査を行う
電位の範囲を電位走査範囲と呼ぶが、本実施例では、前
記電位走査範囲として還元側を−０．２（ＶｖｓＡｇ／
ＡｇＣｌ）、酸化側を＋０．８〜１．０（ＶｖｓＡｇ／
ＡｇＣｌ）とし、電位走査速度を１、５０、１００（ｍ
Ｖ／ｓｅｃ）、酸化時間（電位走査時間）を３０分から
４０時間の範囲で４水準として電極を作製した。
る。水蒸気賦活したフェノール樹脂系活性炭繊維布を直
径１５ｍｍの円盤状に打ち抜き、それを希硫酸（１ＮＨ
2 ＳＯ4 ）中に１０時間浸積した。これを図３に示す三
極式電気化学セル５の作用極６のホルダー７にはさみ、
対極８としてグラッシーカーボンを使用し、参照極９と
してＡｇ／ＡｇＣｌを用いた。この三極式電気化学セル
５を公知のサイクリックボルタンメトリー実験装置に接
続し通電を行った。サイクリックボルタンメトリー実験
装置は、上述した三極式電気化学セル５に電位掃引器を
有するポテンショスタットを接続し、作用極６と参照極
９との電位差を一定の速度で変化させるように、上記作
用極６と対極８との間の電圧を制御する、つまり電位走
査を行うことができる装置である。その電位走査を行う
電位の範囲を電位走査範囲と呼ぶが、本実施例では、前
記電位走査範囲として還元側を−０．２（ＶｖｓＡｇ／
ＡｇＣｌ）、酸化側を＋０．８〜１．０（ＶｖｓＡｇ／
ＡｇＣｌ）とし、電位走査速度を１、５０、１００（ｍ
Ｖ／ｓｅｃ）、酸化時間（電位走査時間）を３０分から
４０時間の範囲で４水準として電極を作製した。
【００１０】酸化過程における作用極６と参照極９との
電位差（Ｅ）と、作用極６と対極８との間の電流（ｉ）
の波形（サイクリックボルタモグラム）を図４に示す。
図４は横軸が前記電位差（Ｅ）で、縦軸が前記電流
（ｉ）であり、酸化時間０、３０分、１時間及び２２時
間でのサイクリックボルタモグラムを重ねて示してあ
る。図４のカーブにおいて、ａで示したカーブが酸化時
間０の場合のサイクリックボルタモグラフであり、以下
ｂ、ｃ、ｄのカーブは、それぞれ酸化時間３０分、１時
間、２２時間のサイクリックボルタモグラムである。本
図から分かるように酸化時間が長くなるに従って充放電
電流の増加が認められる（図４矢印方向）。
電位差（Ｅ）と、作用極６と対極８との間の電流（ｉ）
の波形（サイクリックボルタモグラム）を図４に示す。
図４は横軸が前記電位差（Ｅ）で、縦軸が前記電流
（ｉ）であり、酸化時間０、３０分、１時間及び２２時
間でのサイクリックボルタモグラムを重ねて示してあ
る。図４のカーブにおいて、ａで示したカーブが酸化時
間０の場合のサイクリックボルタモグラフであり、以下
ｂ、ｃ、ｄのカーブは、それぞれ酸化時間３０分、１時
間、２２時間のサイクリックボルタモグラムである。本
図から分かるように酸化時間が長くなるに従って充放電
電流の増加が認められる（図４矢印方向）。
【００１１】上記のようにして製作した電極を用い、図
１に示す電気二重層コンデンサを製作し周知の方法で充
放電電気量を測定した。図１の１は、活性炭繊維クロス
を直径１５ｍｍに切断した電極であり、２は集電体、３
はセパレータ、４は絶縁性ガスケットを示す。電気二重
層コンデンサの構造、動作については周知のものである
のでここでは説明を省略する。上述したように周知の方
法で測定した充放電電気量から電極単位重量当りの充放
電電気量を求め、酸化時間を横軸に、電極単位重量当り
の充放電電気量を縦軸にして図２にプロットした。図２
には、前記電位走査速度が１、５０、１００（ｍＶ／ｓ
ｅｃ）の場合の酸化時間と電極単位重量当りの充放電電
気量の関係を示す。本図から分かるように電位走査速度
が１ｍＶ／ｓｅｃの場合酸化時間に対して電極単位重量
当りの充放電電気量の増加が最も顕著で、約１５時間の
酸化で酸化処理をしていない電極に比較し約１．５倍の
電極単位重量当りの充放電電気量が得られた。電極単位
重量当りの充放電電気量の増加は酸化時間が２０時間程
度で飽和することが分かった。電位走査速度５０ｍＶ／
ｓｅｃ及び１００ｍＶ／ｓｅｃでも、同様に電極単位重
量当りの充放電電気量の増加が見られたがその程度は小
さいことが分かった。以上、本発明を上述の実施例によ
って説明したが、本発明の主旨の範囲内で種々の変形や
応用が自在であり、これらの変形や応用を本発明の範囲
から排除するものではない。
１に示す電気二重層コンデンサを製作し周知の方法で充
放電電気量を測定した。図１の１は、活性炭繊維クロス
を直径１５ｍｍに切断した電極であり、２は集電体、３
はセパレータ、４は絶縁性ガスケットを示す。電気二重
層コンデンサの構造、動作については周知のものである
のでここでは説明を省略する。上述したように周知の方
法で測定した充放電電気量から電極単位重量当りの充放
電電気量を求め、酸化時間を横軸に、電極単位重量当り
の充放電電気量を縦軸にして図２にプロットした。図２
には、前記電位走査速度が１、５０、１００（ｍＶ／ｓ
ｅｃ）の場合の酸化時間と電極単位重量当りの充放電電
気量の関係を示す。本図から分かるように電位走査速度
が１ｍＶ／ｓｅｃの場合酸化時間に対して電極単位重量
当りの充放電電気量の増加が最も顕著で、約１５時間の
酸化で酸化処理をしていない電極に比較し約１．５倍の
電極単位重量当りの充放電電気量が得られた。電極単位
重量当りの充放電電気量の増加は酸化時間が２０時間程
度で飽和することが分かった。電位走査速度５０ｍＶ／
ｓｅｃ及び１００ｍＶ／ｓｅｃでも、同様に電極単位重
量当りの充放電電気量の増加が見られたがその程度は小
さいことが分かった。以上、本発明を上述の実施例によ
って説明したが、本発明の主旨の範囲内で種々の変形や
応用が自在であり、これらの変形や応用を本発明の範囲
から排除するものではない。
【００１２】
【発明の効果】本発明によれば、活性炭を電極とする電
気二重層コンデンサの電極を、活性炭の酸化電位範囲を
規定自在で、電位走査速度を任意に変えることが自在な
サイクリックボルタンメトリー法を用いて電気化学的に
酸化させた活性炭としたので、活性炭表面に窒素酸化物
が吸着せず長期に使用しても劣化が少なく、かつ高静電
容量の電気二重層コンデンサが得られ、さらに酸化剤を
使用しないので、酸化剤、及び酸化剤を含んだ洗浄水が
廃液とならず、その処理を不要とすることができた。
気二重層コンデンサの電極を、活性炭の酸化電位範囲を
規定自在で、電位走査速度を任意に変えることが自在な
サイクリックボルタンメトリー法を用いて電気化学的に
酸化させた活性炭としたので、活性炭表面に窒素酸化物
が吸着せず長期に使用しても劣化が少なく、かつ高静電
容量の電気二重層コンデンサが得られ、さらに酸化剤を
使用しないので、酸化剤、及び酸化剤を含んだ洗浄水が
廃液とならず、その処理を不要とすることができた。
【図１】本発明の一実施例の電気二重層コンデンサの断
面図である。
面図である。
【図２】本発明の一実施例の電気二重層コンデンサの静
電容量と酸化時間の関係を表すグラフである。
電容量と酸化時間の関係を表すグラフである。
【図３】（Ａ）は本発明の一実施例の電極の酸化に使用
した三極式電気化学セルの写真であり、（Ｂ）は、作用
極の拡大図である。
した三極式電気化学セルの写真であり、（Ｂ）は、作用
極の拡大図である。
【図４】本発明の一実施例の電極酸化時のサイクリック
ボルタモグラムである。
ボルタモグラムである。
１・・・電極 ２・・・集電体 ３・・・セパレータ ４・・・絶縁性ガスケット ５・・・三極式電気化学セル ６・・・作用極 ７・・・ホルダー ８・・・対極 ９・・・参照極
フロントページの続き (72)発明者 門間 聰之 東京都新宿区西早稲田２−８−26 早稲田 大学材料技術 研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】活性炭を電極とする電気二重層コンデンサ
の電極において、前記電極は、前記活性炭の酸化電位範
囲を規定自在で、電位走査速度を任意に変えることが自
在なサイクリックボルタンメトリー法を用いて電気化学
的に酸化させた活性炭であることを特徴とする電気二重
層コンデンサの電極。 - 【請求項２】活性炭を電極とする電気二重層コンデンサ
の電極の製造方法において、前記電極の製造方法は、前
記活性炭の酸化電位範囲を規定自在で、電位走査速度を
任意に変えることが自在なサイクリックボルタンメトリ
ー法を用いて電気化学的に酸化させることを特徴とする
電気二重層コンデンサの電極の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6251369A JPH0888148A (ja) | 1994-09-20 | 1994-09-20 | 電気二重層コンデンサの電極およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6251369A JPH0888148A (ja) | 1994-09-20 | 1994-09-20 | 電気二重層コンデンサの電極およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0888148A true JPH0888148A (ja) | 1996-04-02 |
Family
ID=17221812
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6251369A Pending JPH0888148A (ja) | 1994-09-20 | 1994-09-20 | 電気二重層コンデンサの電極およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0888148A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10332637A (ja) * | 1997-05-30 | 1998-12-18 | Toyota Motor Corp | 電気二重層キャパシタの電位窓測定方法及び装置 |
| US20110162960A1 (en) * | 2010-01-05 | 2011-07-07 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of preparing an electrode for a capacitive deionization device, an electrode for a capacitive deionization device, and a capacitive deionization device having the electrode |
-
1994
- 1994-09-20 JP JP6251369A patent/JPH0888148A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10332637A (ja) * | 1997-05-30 | 1998-12-18 | Toyota Motor Corp | 電気二重層キャパシタの電位窓測定方法及び装置 |
| US20110162960A1 (en) * | 2010-01-05 | 2011-07-07 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of preparing an electrode for a capacitive deionization device, an electrode for a capacitive deionization device, and a capacitive deionization device having the electrode |
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