JPH09102441A - 電気二重層コンデンサー - Google Patents
電気二重層コンデンサーInfo
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- JPH09102441A JPH09102441A JP7260314A JP26031495A JPH09102441A JP H09102441 A JPH09102441 A JP H09102441A JP 7260314 A JP7260314 A JP 7260314A JP 26031495 A JP26031495 A JP 26031495A JP H09102441 A JPH09102441 A JP H09102441A
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Classifications
-
- 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
- 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
Landscapes
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電気二重層コンデンサーのエネルギー密度を
向上させる。 【解決手段】 フェノール樹脂とカーボンブラックとを
重量で２０〜５０：８０〜５０の比率で混合し、炭化、
賦活して製造した活性炭を電極材に使用して電気二重層
コンデンサーを構成する。フェノール樹脂とカーボンブ
ラックとの混合物を炭化、賦活した活性炭は、単位体積
当たりのイオン吸着量が大きく、これを電極材に使用す
ることにより、電気二重層コンデンサーのエネルギー密
度が大きくなる。
向上させる。 【解決手段】 フェノール樹脂とカーボンブラックとを
重量で２０〜５０：８０〜５０の比率で混合し、炭化、
賦活して製造した活性炭を電極材に使用して電気二重層
コンデンサーを構成する。フェノール樹脂とカーボンブ
ラックとの混合物を炭化、賦活した活性炭は、単位体積
当たりのイオン吸着量が大きく、これを電極材に使用す
ることにより、電気二重層コンデンサーのエネルギー密
度が大きくなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、活性炭を電極材に
使用した電気二重層コンデンサーに関するものである。
使用した電気二重層コンデンサーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＩＣメモリーのバックアップ電源に近年
使用されつつある電気二重層コンデンサーは、エネルギ
ー密度が大きく、充放電サイクルによる劣化が少ないと
いう特徴がある。そこで、電気二重層コンデンサーを二
次電池に代わる小型電子機器の駆動電源として使用する
ことが考えられている。
使用されつつある電気二重層コンデンサーは、エネルギ
ー密度が大きく、充放電サイクルによる劣化が少ないと
いう特徴がある。そこで、電気二重層コンデンサーを二
次電池に代わる小型電子機器の駆動電源として使用する
ことが考えられている。
【０００３】電気二重層コンデンサーは、一対の分極性
電極と電解液との界面に形成される電気二重層に電解質
イオンを静電的に吸着することにより、電荷を蓄積する
ものである。そのエネルギー密度は、電極単位体積当た
りのイオン吸着量と等価であるので、一般的に電極材に
は大きな比表面積を有する活性炭が使用される。電極材
に大きな比表面積を有する活性炭を使用すると、イオン
吸着量が増大するので、大きなエネルギー密度を有する
コンデンサーを製造することができる。
電極と電解液との界面に形成される電気二重層に電解質
イオンを静電的に吸着することにより、電荷を蓄積する
ものである。そのエネルギー密度は、電極単位体積当た
りのイオン吸着量と等価であるので、一般的に電極材に
は大きな比表面積を有する活性炭が使用される。電極材
に大きな比表面積を有する活性炭を使用すると、イオン
吸着量が増大するので、大きなエネルギー密度を有する
コンデンサーを製造することができる。
【０００４】活性炭の物性は、原料の種類に依存すると
ころが大である。そこで、各種の原料から活性炭の調製
を行った結果、フェノール樹脂から調製した活性炭が非
常に大きな比表面積を有することが判明し、一般的にフ
ェノール樹脂から製造された活性炭が電気二重層コンデ
ンサーの電極材として使用されている。
ころが大である。そこで、各種の原料から活性炭の調製
を行った結果、フェノール樹脂から調製した活性炭が非
常に大きな比表面積を有することが判明し、一般的にフ
ェノール樹脂から製造された活性炭が電気二重層コンデ
ンサーの電極材として使用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような電
気二重層コンデンサー単体で二次電池を代替するには、
まだエネルギー密度が不十分である。このため、電極材
のイオン吸着量がより大きく、その結果大きなエネルギ
ー密度を有し、二次電池を代替することのできる電気二
重層コンデンサーの開発が望まれていた。
気二重層コンデンサー単体で二次電池を代替するには、
まだエネルギー密度が不十分である。このため、電極材
のイオン吸着量がより大きく、その結果大きなエネルギ
ー密度を有し、二次電池を代替することのできる電気二
重層コンデンサーの開発が望まれていた。
【０００６】本発明は、電極材のイオン吸着量が大き
く、エネルギー密度の大きい電気二重層コンデンサーを
提供することを目的とする。
く、エネルギー密度の大きい電気二重層コンデンサーを
提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、フェノール樹
脂とカーボンブラックとを重量で２０〜５０：８０〜５
０の比率で混合し、炭化、賦活して製造した活性炭を電
極材に使用して電気二重層コンデンサーを構成してい
る。フェノール樹脂とカーボンブラックとの混合物を炭
化、賦活した活性炭は、単位体積当たりのイオン吸着量
が大きく、これを電極材に使用することにより、電気二
重層コンデンサーのエネルギー密度が大きくなる。
脂とカーボンブラックとを重量で２０〜５０：８０〜５
０の比率で混合し、炭化、賦活して製造した活性炭を電
極材に使用して電気二重層コンデンサーを構成してい
る。フェノール樹脂とカーボンブラックとの混合物を炭
化、賦活した活性炭は、単位体積当たりのイオン吸着量
が大きく、これを電極材に使用することにより、電気二
重層コンデンサーのエネルギー密度が大きくなる。
【０００８】
【発明の実施の形態】電極材として、フェノール樹脂と
カーボンブラックとを重量で２０〜５０：８０〜５０の
比率で混合し、炭化、賦活して活性炭を製造する。カー
ボンブラックは、一次粒子径が１７〜２７ｎｍ、窒素吸
着比表面積が１００〜１５０ｍ2 ／ｇのものを使用す
る。フェノール樹脂の特性は、特に限定されないが、レ
ゾール型よりノボラック型が好ましく、重合度もあまり
高くないものが好ましい。
カーボンブラックとを重量で２０〜５０：８０〜５０の
比率で混合し、炭化、賦活して活性炭を製造する。カー
ボンブラックは、一次粒子径が１７〜２７ｎｍ、窒素吸
着比表面積が１００〜１５０ｍ2 ／ｇのものを使用す
る。フェノール樹脂の特性は、特に限定されないが、レ
ゾール型よりノボラック型が好ましく、重合度もあまり
高くないものが好ましい。
【０００９】フェノール樹脂とカーボンブラックとの混
合は、必要であればアセトン等の溶剤を添加後、ビーズ
ミル、振動ミル、ボールミル等で分散させて行う。炭化
は、窒素雰囲気中で温度４００〜９００°Ｃに加熱し、
２〜６時間処理して行う。賦活は、窒素に水蒸気を導入
した雰囲気中で温度７００〜１０００°Ｃに加熱し、４
〜１８時間処理して行う。
合は、必要であればアセトン等の溶剤を添加後、ビーズ
ミル、振動ミル、ボールミル等で分散させて行う。炭化
は、窒素雰囲気中で温度４００〜９００°Ｃに加熱し、
２〜６時間処理して行う。賦活は、窒素に水蒸気を導入
した雰囲気中で温度７００〜１０００°Ｃに加熱し、４
〜１８時間処理して行う。
【００１０】調製された活性炭とテフロン粉末とを８：
２の比率で混合し、二本ロールなどで混練しつつシート
状に成形し、一対の電極を作製する。電極間にポリプロ
ピレンのセパレータを挟み、これを電解液に浸漬するこ
とにより電気二重層コンデンサーを得る。電解液として
は、プロピレンカーボネイトに過塩素酸リチウムを１ｍ
ｏｌ／ｌ溶解させたものを使用しているが、高誘電率溶
媒と高いイオン伝導率が得られる電解質塩の組み合わせ
ならば、これに限定されない。
２の比率で混合し、二本ロールなどで混練しつつシート
状に成形し、一対の電極を作製する。電極間にポリプロ
ピレンのセパレータを挟み、これを電解液に浸漬するこ
とにより電気二重層コンデンサーを得る。電解液として
は、プロピレンカーボネイトに過塩素酸リチウムを１ｍ
ｏｌ／ｌ溶解させたものを使用しているが、高誘電率溶
媒と高いイオン伝導率が得られる電解質塩の組み合わせ
ならば、これに限定されない。
【００１１】電気二重層コンデンサーのエネルギー密
度、即ち電極材に使用する活性炭のイオン吸着能は、活
性炭の比表面積の増大と細孔径の最適化により向上させ
ることができる。細孔径は、使用する電解質イオンの大
きさより大きいことが望ましい。その理由は、電解質イ
オンの移動が可能で、かつその移動が円滑に行われなけ
ればならないからである。
度、即ち電極材に使用する活性炭のイオン吸着能は、活
性炭の比表面積の増大と細孔径の最適化により向上させ
ることができる。細孔径は、使用する電解質イオンの大
きさより大きいことが望ましい。その理由は、電解質イ
オンの移動が可能で、かつその移動が円滑に行われなけ
ればならないからである。
【００１２】しかし、必要以上に大きいと空間が無駄に
なり、結果としてエネルギー密度の低下を招来する。フ
ェノール樹脂のみから調製された活性炭は、比表面積が
非常に大きいにもかかわらず、その活性炭を使用した電
気二重層コンデンサーのエネルギー密度が小さいのは、
電解質イオンの大きさよりも小さい径の細孔の割合が多
いためと考えられる。
なり、結果としてエネルギー密度の低下を招来する。フ
ェノール樹脂のみから調製された活性炭は、比表面積が
非常に大きいにもかかわらず、その活性炭を使用した電
気二重層コンデンサーのエネルギー密度が小さいのは、
電解質イオンの大きさよりも小さい径の細孔の割合が多
いためと考えられる。
【００１３】カーボンブラックは、微小領域で炭素原子
が規則配列しているのに対し、フェノール樹脂の炭化物
は、炭素原子が不規則に配列している。賦活では、炭素
原子の不規則配列部分が反応に関与し、細孔形成にいた
る。フェノール樹脂とカーボンブラックの混合物は、十
分に分散させることにより、カーボンブラックを芯とし
てその周囲にフェノール樹脂が被覆された状態となる。
これを炭化することにより、フェノール樹脂に起因する
細孔が形成されやすい部分が外側に配置されることか
ら、賦活反応が促進されて細孔径が適度になり、電解質
イオンの吸着に適した活性炭となるため、エネルギー密
度が大きな電気二重層コンデンサーが得られると考えら
れる。なお、カーボンブラックは、活性炭の中心部に位
置し、賦活により形成された細孔の支持体の役目を担っ
ている。
が規則配列しているのに対し、フェノール樹脂の炭化物
は、炭素原子が不規則に配列している。賦活では、炭素
原子の不規則配列部分が反応に関与し、細孔形成にいた
る。フェノール樹脂とカーボンブラックの混合物は、十
分に分散させることにより、カーボンブラックを芯とし
てその周囲にフェノール樹脂が被覆された状態となる。
これを炭化することにより、フェノール樹脂に起因する
細孔が形成されやすい部分が外側に配置されることか
ら、賦活反応が促進されて細孔径が適度になり、電解質
イオンの吸着に適した活性炭となるため、エネルギー密
度が大きな電気二重層コンデンサーが得られると考えら
れる。なお、カーボンブラックは、活性炭の中心部に位
置し、賦活により形成された細孔の支持体の役目を担っ
ている。
【００１４】カーボンブラックが５０重量％以下では、
フェノール樹脂から生成する炭化物が均一に分布しきれ
ず、逆に８０重量％以上では、フェノール樹脂から生成
する炭化物量が不足することから、電気二重層コンデン
サーのエネルギー密度が低下する。従って、フェノール
樹脂とカーボンブラックとの混合比率は、重量で２０〜
５０：８０〜５０としており、２５〜４０：７５〜６０
の範囲がより好ましい。
フェノール樹脂から生成する炭化物が均一に分布しきれ
ず、逆に８０重量％以上では、フェノール樹脂から生成
する炭化物量が不足することから、電気二重層コンデン
サーのエネルギー密度が低下する。従って、フェノール
樹脂とカーボンブラックとの混合比率は、重量で２０〜
５０：８０〜５０としており、２５〜４０：７５〜６０
の範囲がより好ましい。
【００１５】
【実施例】フェノール樹脂ＰＲ−３１１（住友デュレズ
製）とカーボンブラックＭＡ１００（三菱化成製）を次
の５通りの混合比率にそれぞれ計量した。 〔１〕 １００：０ 〔２〕 ５０：５０ 〔３〕 ３０：７０ 〔４〕 ２０：８０ 〔５〕 ０：１００ これらの混合物にアセトンを適量添加してから、ボール
ミルで１２時間分散させた後、炭化、賦活することによ
り５種類の活性炭を調製した。
製）とカーボンブラックＭＡ１００（三菱化成製）を次
の５通りの混合比率にそれぞれ計量した。 〔１〕 １００：０ 〔２〕 ５０：５０ 〔３〕 ３０：７０ 〔４〕 ２０：８０ 〔５〕 ０：１００ これらの混合物にアセトンを適量添加してから、ボール
ミルで１２時間分散させた後、炭化、賦活することによ
り５種類の活性炭を調製した。
【００１６】炭化は、窒素雰囲気中で温度６８５°Ｃで
２時間加熱して行った。得られた炭化物をボールミルで
粉砕し、２００メッシュの篩で分級した篩下部分を窒素
に水蒸気を導入した雰囲気中で温度９００°Ｃに加熱し
て４時間処理して賦活を行った。水蒸気は、反応管の入
口部に０．２ｍｌ／ｍｉｎの水を直接滴下、蒸発させて
導入した。
２時間加熱して行った。得られた炭化物をボールミルで
粉砕し、２００メッシュの篩で分級した篩下部分を窒素
に水蒸気を導入した雰囲気中で温度９００°Ｃに加熱し
て４時間処理して賦活を行った。水蒸気は、反応管の入
口部に０．２ｍｌ／ｍｉｎの水を直接滴下、蒸発させて
導入した。
【００１７】調製したそれぞれの活性炭とテフロン粉末
とを８：２の比率で混合し、二本ロールで混練してシー
ト状に成形したものを、ステンレス製の集電体に圧着し
て一対の電極を作製した。それぞれの電極間にポリプロ
ピレンのセパレータを挟み、これを電解液に浸漬するこ
とにより電気二重層コンデンサーとした。
とを８：２の比率で混合し、二本ロールで混練してシー
ト状に成形したものを、ステンレス製の集電体に圧着し
て一対の電極を作製した。それぞれの電極間にポリプロ
ピレンのセパレータを挟み、これを電解液に浸漬するこ
とにより電気二重層コンデンサーとした。
【００１８】電解液としては、プロピレンカーボネイト
１リッターに過塩素酸リチウムを１ｍｏｌ溶解させたも
のを使用した。これらの電気二重層コンデンサーについ
て、電流密度１．０ｍＡ／ｃｍ2 、電圧範囲０〜２．７
５Ｖで定電流充放電を行い、エネルギー密度を測定し
た。表１に５種類の活性炭の窒素吸着比表面積と、これ
らを電極材に使用した電気二重層コンデンサーのエネル
ギー密度を示す。
１リッターに過塩素酸リチウムを１ｍｏｌ溶解させたも
のを使用した。これらの電気二重層コンデンサーについ
て、電流密度１．０ｍＡ／ｃｍ2 、電圧範囲０〜２．７
５Ｖで定電流充放電を行い、エネルギー密度を測定し
た。表１に５種類の活性炭の窒素吸着比表面積と、これ
らを電極材に使用した電気二重層コンデンサーのエネル
ギー密度を示す。
【００１９】
【表１】 表１より、フェノール樹脂とカーボンブラックの混合物
から調製された活性炭を使用した電気二重層コンデンサ
ーの方が、フェノール樹脂あるいはカーボンブラック単
独で調製された活性炭を使用したものより大きなエネル
ギー密度を示していることが分かる。
から調製された活性炭を使用した電気二重層コンデンサ
ーの方が、フェノール樹脂あるいはカーボンブラック単
独で調製された活性炭を使用したものより大きなエネル
ギー密度を示していることが分かる。
【００２０】
【発明の効果】このように、本発明はフェノール樹脂と
カーボンブラックとの混合物を原料として炭化、賦活し
て調製した電極材を使用することにより、電気二重層コ
ンデンサーのエネルギー密度を向上させることができ
る。
カーボンブラックとの混合物を原料として炭化、賦活し
て調製した電極材を使用することにより、電気二重層コ
ンデンサーのエネルギー密度を向上させることができ
る。
Claims (1)
- 【請求項１】 フェノール樹脂とカーボンブラックとを
重量で２０〜５０：８０〜５０の比率で混合し、炭化、
賦活して製造した活性炭を電極材に使用した電気二重層
コンデンサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7260314A JPH09102441A (ja) | 1995-10-06 | 1995-10-06 | 電気二重層コンデンサー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7260314A JPH09102441A (ja) | 1995-10-06 | 1995-10-06 | 電気二重層コンデンサー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09102441A true JPH09102441A (ja) | 1997-04-15 |
Family
ID=17346308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7260314A Pending JPH09102441A (ja) | 1995-10-06 | 1995-10-06 | 電気二重層コンデンサー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09102441A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000243658A (ja) * | 1999-02-19 | 2000-09-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜の製造方法及び製造装置並びに薄膜及び薄膜積層体及び薄膜部品 |
| WO2007066792A1 (ja) * | 2005-12-05 | 2007-06-14 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 多孔質炭素材料およびそれを用いた電気二重層キャパシタ |
| JP2007320842A (ja) * | 2006-06-05 | 2007-12-13 | Toyota Motor Corp | 多孔質炭素材料、多孔質炭素材料の製造方法、電気二重層キャパシタ |
| EP2009654A4 (en) * | 2006-04-14 | 2017-02-22 | Cataler Corporation | Method for producing carbon material for electrochemical device electrode |
-
1995
- 1995-10-06 JP JP7260314A patent/JPH09102441A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000243658A (ja) * | 1999-02-19 | 2000-09-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜の製造方法及び製造装置並びに薄膜及び薄膜積層体及び薄膜部品 |
| WO2007066792A1 (ja) * | 2005-12-05 | 2007-06-14 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 多孔質炭素材料およびそれを用いた電気二重層キャパシタ |
| EP2009654A4 (en) * | 2006-04-14 | 2017-02-22 | Cataler Corporation | Method for producing carbon material for electrochemical device electrode |
| JP2007320842A (ja) * | 2006-06-05 | 2007-12-13 | Toyota Motor Corp | 多孔質炭素材料、多孔質炭素材料の製造方法、電気二重層キャパシタ |
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