JPH0917698A - 電気二重層キャパシタ - Google Patents
電気二重層キャパシタInfo
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- JPH0917698A JPH0917698A JP7161885A JP16188595A JPH0917698A JP H0917698 A JPH0917698 A JP H0917698A JP 7161885 A JP7161885 A JP 7161885A JP 16188595 A JP16188595 A JP 16188595A JP H0917698 A JPH0917698 A JP H0917698A
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- Japan
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- double layer
- electric double
- acid
- layer capacitor
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐電圧の高い電気二重層キャパシタを提供す
る。 【構成】 分極性電極と電解液とから構成される電気二
重層キャパシタにおいて、電解液の溶媒に、エリスリタ
ンまたはその誘導体、マレイン酸カーボネートまたはそ
のエステルを用いる。また、前記溶媒には、プロピレン
カーボネート、ブチレンカーボネート、γ−ブチロラク
トン、１，３−ジオキソラン、アセトニトリル、プロピ
オニトリル、ブチロニトリル、ジメチルホルムアミド、
１，２−ジメトキシエタンまたはスルホランを含む混合
溶媒を、電解質には、過塩素酸、六フッ化リン酸、ホウ
フッ酸またはトリフルオロメタンスルホン酸のテトラア
ルキルアンモニウム塩またはテトラアルキルホスホニウ
ム塩を用いる。
る。 【構成】 分極性電極と電解液とから構成される電気二
重層キャパシタにおいて、電解液の溶媒に、エリスリタ
ンまたはその誘導体、マレイン酸カーボネートまたはそ
のエステルを用いる。また、前記溶媒には、プロピレン
カーボネート、ブチレンカーボネート、γ−ブチロラク
トン、１，３−ジオキソラン、アセトニトリル、プロピ
オニトリル、ブチロニトリル、ジメチルホルムアミド、
１，２−ジメトキシエタンまたはスルホランを含む混合
溶媒を、電解質には、過塩素酸、六フッ化リン酸、ホウ
フッ酸またはトリフルオロメタンスルホン酸のテトラア
ルキルアンモニウム塩またはテトラアルキルホスホニウ
ム塩を用いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、大容量の電気を瞬時に
充放電できる電気二重層キャパシタに関するものであ
る。
充放電できる電気二重層キャパシタに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、活性炭粉末もしくは活性炭繊維を
分極性電極として用いた電気二重層キャパシタは、大別
して二種類存在する。第１のものは、図１に示す構造を
有するもので、アルミニウム製集電ネット１の上に活性
炭粉末とポリテトラフルオロエチレンとの混合物よりな
る層２をコーティングした一対の分極製電極をセパレー
タ３を介して巻回して、ケース４内に収容したものであ
る。ケース４の開口部はゴムキャップ５により封止され
ている。６および７は、それぞれ正極および負極のリー
ドである。第２の構成のものは、図２に示す構造を有す
るもので、活性炭繊維８の片面にアルミニウム集電層９
を設けた一対の活性炭繊維８、両電極間に介在させたセ
パレータ１０、ケース１１と１２、および両ケース間を
気密に封じるガスケットリング１３から基本的に構成さ
れる。ケース１１および１２は、アルミニウム集電層と
それぞれ接しており、正極および負極を兼ねている。
分極性電極として用いた電気二重層キャパシタは、大別
して二種類存在する。第１のものは、図１に示す構造を
有するもので、アルミニウム製集電ネット１の上に活性
炭粉末とポリテトラフルオロエチレンとの混合物よりな
る層２をコーティングした一対の分極製電極をセパレー
タ３を介して巻回して、ケース４内に収容したものであ
る。ケース４の開口部はゴムキャップ５により封止され
ている。６および７は、それぞれ正極および負極のリー
ドである。第２の構成のものは、図２に示す構造を有す
るもので、活性炭繊維８の片面にアルミニウム集電層９
を設けた一対の活性炭繊維８、両電極間に介在させたセ
パレータ１０、ケース１１と１２、および両ケース間を
気密に封じるガスケットリング１３から基本的に構成さ
れる。ケース１１および１２は、アルミニウム集電層と
それぞれ接しており、正極および負極を兼ねている。
【０００３】この種の電気二重層キャパシタの電解液に
用いる溶媒の特性には、以下のようなものが要求され
る。 （１）電解質溶解性が高い。（２）粘度が低い。（３）
誘電率が高い。（４）電位窓が広い。（５）使用温度範
囲が広い。（６）安全性が高い。（７）価格が安い。 これらのことから、現在までに得られた最適の系は、溶
媒にプロピレンカーボネート、電解質にテトラエチルア
ンモニウムテトラフルオロボレートをそれぞれ用いたも
のであり、系全体として２．５Ｖの使用電圧が得られて
いる。
用いる溶媒の特性には、以下のようなものが要求され
る。 （１）電解質溶解性が高い。（２）粘度が低い。（３）
誘電率が高い。（４）電位窓が広い。（５）使用温度範
囲が広い。（６）安全性が高い。（７）価格が安い。 これらのことから、現在までに得られた最適の系は、溶
媒にプロピレンカーボネート、電解質にテトラエチルア
ンモニウムテトラフルオロボレートをそれぞれ用いたも
のであり、系全体として２．５Ｖの使用電圧が得られて
いる。
【０００４】現在２．５Ｖ以上の使用電圧が要求される
用途には、以上のような単セルキャパシタを複数個直列
に組み合わせて用いている。この場合、容量値は、同じ
容積なら直列に接続する個数に反比例して小さくなるた
め、高耐圧、大容量のキャパシタを得るためには、寸法
の大きなものになってしまう。また、ボタン型電池代替
の用途として、単セルで３Ｖの耐圧を有するキャパシタ
も要求されているように、キャパシタの耐圧向上は工業
的に非常に大きな価値を有する。
用途には、以上のような単セルキャパシタを複数個直列
に組み合わせて用いている。この場合、容量値は、同じ
容積なら直列に接続する個数に反比例して小さくなるた
め、高耐圧、大容量のキャパシタを得るためには、寸法
の大きなものになってしまう。また、ボタン型電池代替
の用途として、単セルで３Ｖの耐圧を有するキャパシタ
も要求されているように、キャパシタの耐圧向上は工業
的に非常に大きな価値を有する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上に鑑
み、耐電圧に優れた電気二重層キャパシタを提供するこ
とを目的とする。
み、耐電圧に優れた電気二重層キャパシタを提供するこ
とを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、分極性電極と
電解液との界面で形成される電気二重層を利用した電気
二重層キャパシタにおいて、エリスリタンまたはその誘
導体を溶媒の主体とする電解液を用いるものである。ま
た、本発明は、マレイン酸カーボネートまたはマレイン
酸カーボネートエステルを溶媒の主体とする電解液を用
いるものである。
電解液との界面で形成される電気二重層を利用した電気
二重層キャパシタにおいて、エリスリタンまたはその誘
導体を溶媒の主体とする電解液を用いるものである。ま
た、本発明は、マレイン酸カーボネートまたはマレイン
酸カーボネートエステルを溶媒の主体とする電解液を用
いるものである。
【０００７】ここで、前記溶媒には、プロピレンカーボ
ネート、ブチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、
１，３−ジオキソラン、アセトニトリル、プロピオニト
リル、ブチロニトリル、ジメチルホルムアミド、１，２
−ジメトキシエタンおよびスルホランよりなる群から選
択される少なくとも一種を含む混合溶媒が好ましく用い
られる。また、電解質には、過塩素酸、六フッ化リン
酸、ホウフッ酸およびトリフルオロメタンスルホン酸よ
りなる群から選択される酸のテトラアルキルアンモニウ
ム塩またはテトラアルキルホスホニウム塩が好ましく用
いられる。
ネート、ブチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、
１，３−ジオキソラン、アセトニトリル、プロピオニト
リル、ブチロニトリル、ジメチルホルムアミド、１，２
−ジメトキシエタンおよびスルホランよりなる群から選
択される少なくとも一種を含む混合溶媒が好ましく用い
られる。また、電解質には、過塩素酸、六フッ化リン
酸、ホウフッ酸およびトリフルオロメタンスルホン酸よ
りなる群から選択される酸のテトラアルキルアンモニウ
ム塩またはテトラアルキルホスホニウム塩が好ましく用
いられる。
【０００８】エリスリタンの誘導体としては、以下の式
（１）で示されるエリスリタンの１個または２個の水酸
基の水素原子が炭素数１〜４のアルキル基、またはアセ
チル基で置換されたものが、融点が低く好ましい。ま
た、マレイン酸カーボネートエステルとしては、式
（２）で示されるマレイン酸カーボネートの１個または
２個のカルボキシル基の水素原子を炭素数１〜４のアル
キル基で置換したものが融点が低く好ましい。
（１）で示されるエリスリタンの１個または２個の水酸
基の水素原子が炭素数１〜４のアルキル基、またはアセ
チル基で置換されたものが、融点が低く好ましい。ま
た、マレイン酸カーボネートエステルとしては、式
（２）で示されるマレイン酸カーボネートの１個または
２個のカルボキシル基の水素原子を炭素数１〜４のアル
キル基で置換したものが融点が低く好ましい。
【０００９】
【化１】
【００１０】
【作用】プロピレンカーボネート並の誘電率を有し、か
つ電解質溶解性の高いエリスリタンまたはエリスリタン
誘導体、マレイン酸カーボネートまたはマレイン酸カー
ボネートエステルを溶媒に用いることにより、使用耐電
圧の高い電気二重層キャパシタが得られる。エリスリタ
ンまたはその誘導体は、自身の誘電率が高く、電解質溶
解性が高いため、より効果が高い。
つ電解質溶解性の高いエリスリタンまたはエリスリタン
誘導体、マレイン酸カーボネートまたはマレイン酸カー
ボネートエステルを溶媒に用いることにより、使用耐電
圧の高い電気二重層キャパシタが得られる。エリスリタ
ンまたはその誘導体は、自身の誘電率が高く、電解質溶
解性が高いため、より効果が高い。
【００１１】
【実施例】まず、各種溶媒を用いた電解液について、耐
電圧の指標となる分解電位を測定した結果を説明する。
図３は、ここに用いた試験装置の概略構成を示す。試験
極室２１と対極室２２とをナフイオン膜２３で隔てたＨ
型セル２０中に各々被試験電解液を入れ、試験極室２１
側に試験極２４としてグラファイト電極（表面積０．０
７ｃｍ2）、参照極２５としてＡｇ／Ａｇ+電極、対極室
２２側に対極２６としてＰｔ電極をそれぞれ配置し、固
定することにより試験装置のセットが完了する。電解液
には表１に示される溶媒を使用し、溶質にはＮｏ．１〜
６はトリフルオロメタンスルホン酸のテトラエチルアン
モニウム塩、Ｎｏ．７はホウフッ酸のテトラエチルアン
モニウム塩をそれぞれ用いた。溶質の濃度は、いずれの
も０．６５Ｍである。
電圧の指標となる分解電位を測定した結果を説明する。
図３は、ここに用いた試験装置の概略構成を示す。試験
極室２１と対極室２２とをナフイオン膜２３で隔てたＨ
型セル２０中に各々被試験電解液を入れ、試験極室２１
側に試験極２４としてグラファイト電極（表面積０．０
７ｃｍ2）、参照極２５としてＡｇ／Ａｇ+電極、対極室
２２側に対極２６としてＰｔ電極をそれぞれ配置し、固
定することにより試験装置のセットが完了する。電解液
には表１に示される溶媒を使用し、溶質にはＮｏ．１〜
６はトリフルオロメタンスルホン酸のテトラエチルアン
モニウム塩、Ｎｏ．７はホウフッ酸のテトラエチルアン
モニウム塩をそれぞれ用いた。溶質の濃度は、いずれの
も０．６５Ｍである。
【００１２】所定の電解液をセル内に入れ、試験極と参
照極と対極とをセル内にセットした後、５ｍＶ／ｓの速
度で電位を走査し、電流の急激な立ち上がり点を電解液
の分解電位とした。その結果を表１に示す。前記の式
（１）で表されるエリスリタンまたはその誘導体、また
は式（２）で表されるマレイン酸カーボネートまたはそ
のエステル体の中からマレイン酸カーボネートエチルを
挙げて、その性質をプロピレンカーボネートと比較しな
がら説明する。表１にマレイン酸カーボネートエチル、
プロピレンカーボネートの還元分解電位、初期電位、酸
化分解電位が示されている。ところで、これら２つの電
解液の電気二重層キャパシタは、以下に述べるように正
負極間に印加可能な電圧が規制される。すなわち、印加
可能な電圧は、数１に示すように、電解液の酸化分解電
位と還元分解電位に支配される。
照極と対極とをセル内にセットした後、５ｍＶ／ｓの速
度で電位を走査し、電流の急激な立ち上がり点を電解液
の分解電位とした。その結果を表１に示す。前記の式
（１）で表されるエリスリタンまたはその誘導体、また
は式（２）で表されるマレイン酸カーボネートまたはそ
のエステル体の中からマレイン酸カーボネートエチルを
挙げて、その性質をプロピレンカーボネートと比較しな
がら説明する。表１にマレイン酸カーボネートエチル、
プロピレンカーボネートの還元分解電位、初期電位、酸
化分解電位が示されている。ところで、これら２つの電
解液の電気二重層キャパシタは、以下に述べるように正
負極間に印加可能な電圧が規制される。すなわち、印加
可能な電圧は、数１に示すように、電解液の酸化分解電
位と還元分解電位に支配される。
【００１３】
【数１】
【００１４】正極電位と負極電位は、初期電位から等し
い速度でシフトしていくが、プロピレンカーボネートは
還元側より酸化側の電位窓が狭いため、負極電位が還元
分解電位に達する前に正極電位が酸化分解電位に達して
しまう。その結果、印加可能な電圧は、数２に示すよう
に、電解液の酸化分解電位のみに支配されることにな
る。
い速度でシフトしていくが、プロピレンカーボネートは
還元側より酸化側の電位窓が狭いため、負極電位が還元
分解電位に達する前に正極電位が酸化分解電位に達して
しまう。その結果、印加可能な電圧は、数２に示すよう
に、電解液の酸化分解電位のみに支配されることにな
る。
【００１５】
【数２】
【００１６】マレイン酸カーボネートエチルも還元側よ
り酸化側の電位窓が狭いが、プロピレンカーボネートの
酸化側の電位窓より広いことから、マレイン酸カーボネ
ートエチルが電気化学的に長期に安定な溶媒として機能
することが期待される。
り酸化側の電位窓が狭いが、プロピレンカーボネートの
酸化側の電位窓より広いことから、マレイン酸カーボネ
ートエチルが電気化学的に長期に安定な溶媒として機能
することが期待される。
【００１７】
【表１】
【００１８】次に本発明の具体的な実施例について述べ
る。 ［実施例１］１ｃｍ×５ｃｍの大きさのアルミニウム製
ネットの片面に、活性炭粉末、ポリテトラフルオロエチ
レンおよびアセチレンブラックよりなる混合物のペース
トを塗布して形成した一対の分極性電極をセパレータを
介して巻回し、図１に示すような構成の電気二重層キャ
パシタを作製した。電解液は本発明の第１表No.１のも
のを用いた。
る。 ［実施例１］１ｃｍ×５ｃｍの大きさのアルミニウム製
ネットの片面に、活性炭粉末、ポリテトラフルオロエチ
レンおよびアセチレンブラックよりなる混合物のペース
トを塗布して形成した一対の分極性電極をセパレータを
介して巻回し、図１に示すような構成の電気二重層キャ
パシタを作製した。電解液は本発明の第１表No.１のも
のを用いた。
【００１９】［実施例２〜６］電解液として表１のＮ
ｏ．２〜６のものを用いた他は実施例１と同様の構成の
キャパシタをそれぞれ実施例２〜６とする。 ［比較例１］電解液として表１のＮｏ．７のものを用い
た他は実施例１と同様のキャパシタを作製した。
ｏ．２〜６のものを用いた他は実施例１と同様の構成の
キャパシタをそれぞれ実施例２〜６とする。 ［比較例１］電解液として表１のＮｏ．７のものを用い
た他は実施例１と同様のキャパシタを作製した。
【００２０】上記の各コンデンサについて、初期の容量
とインピーダンス、および７０℃において３Ｖ印加１０
００時間後と２０００時間後の容量変化率（−ΔＣ）と
インピーダンスを表２に示す。
とインピーダンス、および７０℃において３Ｖ印加１０
００時間後と２０００時間後の容量変化率（−ΔＣ）と
インピーダンスを表２に示す。
【００２１】
【表２】
【００２２】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、電解液の
耐酸化電位が高く、高耐圧、高容量で小型の電気二重層
キャパシタを得ることができる。
耐酸化電位が高く、高耐圧、高容量で小型の電気二重層
キャパシタを得ることができる。
【図１】本発明の一実施例の電気二重層キャパシタの構
成を示す要部を切り欠いた斜視図である。
成を示す要部を切り欠いた斜視図である。
【図２】他の実施例の電気二重層キャパシタの構成を示
す縦断面図である。
す縦断面図である。
【図３】本発明の実施例において電解液の評価に用いた
Ｈ型セルの構成を示す縦断面図である。
Ｈ型セルの構成を示す縦断面図である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年８月３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００２】
【従来の技術】従来、活性炭粉末もしくは活性炭繊維を
分極性電極として用いた電気二重層キャパシタは、大別
して二種類存在する。第１のものは、図１に示す構造を
有するもので、アルミニウム製集電ネット１および２の
上に活性炭粉末とポリテトラフルオロエチレンとの混合
物よりなる層３および４をそれぞれコーティングした一
対の分極製電極をセパレータ５を介して巻回して、ケー
ス６内に収容したものである。ケース６の開口部はゴム
キャップ７により封止されている。８および９は、それ
ぞれ正極および負極のリードである。第２の構成のもの
は、図２に示す構造を有するもので、片面にアルミニウ
ム集電層１５を設けた一対の活性炭繊維１４、両電極間
に介在させたセパレータ１０、ケース１１と１２、およ
び両ケース間を気密に封じるガスケットリング１３から
基本的に構成される。ケース１１および１２は、アルミ
ニウム集電層とそれぞれ接しており、正極および負極の
端子を兼ねている。
分極性電極として用いた電気二重層キャパシタは、大別
して二種類存在する。第１のものは、図１に示す構造を
有するもので、アルミニウム製集電ネット１および２の
上に活性炭粉末とポリテトラフルオロエチレンとの混合
物よりなる層３および４をそれぞれコーティングした一
対の分極製電極をセパレータ５を介して巻回して、ケー
ス６内に収容したものである。ケース６の開口部はゴム
キャップ７により封止されている。８および９は、それ
ぞれ正極および負極のリードである。第２の構成のもの
は、図２に示す構造を有するもので、片面にアルミニウ
ム集電層１５を設けた一対の活性炭繊維１４、両電極間
に介在させたセパレータ１０、ケース１１と１２、およ
び両ケース間を気密に封じるガスケットリング１３から
基本的に構成される。ケース１１および１２は、アルミ
ニウム集電層とそれぞれ接しており、正極および負極の
端子を兼ねている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 行政 哲男 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 吉田 昭彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 分極性電極と電解液を具備し、前記電解
液の溶媒がエリスリタンまたはその誘導体を主体とする
電気二重層キャパシタ。 - 【請求項２】 分極性電極と電解液を具備し、前記電解
液の溶媒がマレイン酸カーボネートまたはマレイン酸カ
ーボネートエステルを主体とする電気二重層キャパシ
タ。 - 【請求項３】 前記溶媒が、プロピレンカーボネート、
ブチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、１，３−
ジオキソラン、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブ
チロニトリル、ジメチルホルムアミド、１，２−ジメト
キシエタンおよびスルホランよりなる群から選択される
少なくとも一種を含む混合溶媒である請求項１または２
記載の電気二重層キャパシタ。 - 【請求項４】 電解質が、過塩素酸、六フッ化リン酸、
ホウフッ酸およびトリフルオロメタンスルホン酸よりな
る群から選択される酸のテトラアルキルアンモニウム塩
またはテトラアルキルホスホニウム塩である請求項３に
記載の電気二重層キャパシタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7161885A JPH0917698A (ja) | 1995-06-28 | 1995-06-28 | 電気二重層キャパシタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7161885A JPH0917698A (ja) | 1995-06-28 | 1995-06-28 | 電気二重層キャパシタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0917698A true JPH0917698A (ja) | 1997-01-17 |
Family
ID=15743846
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7161885A Pending JPH0917698A (ja) | 1995-06-28 | 1995-06-28 | 電気二重層キャパシタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0917698A (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 |
| US8050013B2 (en) | 2007-07-09 | 2011-11-01 | Panasonic Corporation | Capacitor and method of producing the same |
-
1995
- 1995-06-28 JP JP7161885A patent/JPH0917698A/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 |
| US8050013B2 (en) | 2007-07-09 | 2011-11-01 | Panasonic Corporation | Capacitor and method of producing the same |
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