JPH09320906A - 電気二重層コンデンサ電極用活性炭並びにその製造方法および電気二重層コンデンサ電極 - Google Patents
電気二重層コンデンサ電極用活性炭並びにその製造方法および電気二重層コンデンサ電極Info
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- JPH09320906A JPH09320906A JP8132050A JP13205096A JPH09320906A JP H09320906 A JPH09320906 A JP H09320906A JP 8132050 A JP8132050 A JP 8132050A JP 13205096 A JP13205096 A JP 13205096A JP H09320906 A JPH09320906 A JP H09320906A
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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)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】電気導電性に寄与する部分と電気二重層容量を
受け持つ部分との両者を兼ね備え、電極密度が高く、静
電容量が大きく、電極重量当たりのエネルギー密度の向
上を図ることのできる電気二重層コンデンサ電極用活性
炭並びにその製造方法および電気二重層コンデンサ電極
を提供する。 【解決手段】黒鉛構造部分と乱層構造部分との両者を有
する電気二重層コンデンサ電極用活性炭並びにその製造
方法およびこの電気二重層コンデンサ電極用活性炭を用
いた電気二重層コンデンサ電極であって、電気二重層コ
ンデンサ電極用活性炭は、典型的には易黒鉛化性有機物
を熱処理して得られ、好ましくは易黒鉛化性有機物を、
炭素前駆体形成温度以上かつ黒鉛化温度未満の温度で焼
成した後、賦活処理を行うことにより得られる。易黒鉛
化性有機物は、ＰＶＣまたはタールとすることができ
る。
受け持つ部分との両者を兼ね備え、電極密度が高く、静
電容量が大きく、電極重量当たりのエネルギー密度の向
上を図ることのできる電気二重層コンデンサ電極用活性
炭並びにその製造方法および電気二重層コンデンサ電極
を提供する。 【解決手段】黒鉛構造部分と乱層構造部分との両者を有
する電気二重層コンデンサ電極用活性炭並びにその製造
方法およびこの電気二重層コンデンサ電極用活性炭を用
いた電気二重層コンデンサ電極であって、電気二重層コ
ンデンサ電極用活性炭は、典型的には易黒鉛化性有機物
を熱処理して得られ、好ましくは易黒鉛化性有機物を、
炭素前駆体形成温度以上かつ黒鉛化温度未満の温度で焼
成した後、賦活処理を行うことにより得られる。易黒鉛
化性有機物は、ＰＶＣまたはタールとすることができ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、有機電解液を使用
した電気二重層コンデンサの電極に用いられる活性炭並
びにその製造方法およびこの活性炭を用いた電気二重層
コンデンサ電極に関する。
した電気二重層コンデンサの電極に用いられる活性炭並
びにその製造方法およびこの活性炭を用いた電気二重層
コンデンサ電極に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気二重層コンデンサは、ファラッド級
の大容量を有し、充放電サイクル特性にも優れることか
ら、電気機器のバックアップ電源、車載バッテリー等の
用途に使用されている。
の大容量を有し、充放電サイクル特性にも優れることか
ら、電気機器のバックアップ電源、車載バッテリー等の
用途に使用されている。
【０００３】電気二重層コンデンサは、例えば図１２に
示すような構造を有し、その内部に２つの電極を備えて
いる。これらの２つの電極がセパレータにより分離さ
れ、それぞれ陽極および陰極として作用するよう構成さ
れている。このような電気二重層コンデンサの電極に
は、微細な細孔を有する活性炭が用いられている。
示すような構造を有し、その内部に２つの電極を備えて
いる。これらの２つの電極がセパレータにより分離さ
れ、それぞれ陽極および陰極として作用するよう構成さ
れている。このような電気二重層コンデンサの電極に
は、微細な細孔を有する活性炭が用いられている。
【０００４】活性炭からなる電気二重層コンデンサの電
極には、溶媒と電解質とからなる電解液が含浸されてい
る。図１３に示すように、電解液中で溶媒和している電
解質イオンが活性炭の細孔中に吸着集合することによ
り、電気二重層コンデンサの陽極および陰極が構成され
る。
極には、溶媒と電解質とからなる電解液が含浸されてい
る。図１３に示すように、電解液中で溶媒和している電
解質イオンが活性炭の細孔中に吸着集合することによ
り、電気二重層コンデンサの陽極および陰極が構成され
る。
【０００５】このような電気二重層コンデンサにおける
活性炭は、溶媒や電解質イオンが電気化学的に作用する
ための場を提供するものであると考えることができる。
したがって、その物性や微細構造によって、電気二重層
コンデンサの性能が大きく左右される。
活性炭は、溶媒や電解質イオンが電気化学的に作用する
ための場を提供するものであると考えることができる。
したがって、その物性や微細構造によって、電気二重層
コンデンサの性能が大きく左右される。
【０００６】電気二重層コンデンサの性能を向上させる
ためには、活性炭の微細構造を改良することが重要であ
るため、従来より多くの試みがなされている。初期の段
階では、活性炭の比表面積を増加させることにより、吸
着される電解質イオンの量を増加させ、これにより電極
密度や静電容量を向上させようとする試みが主としてな
されている。しかしながら、電極用活性炭の比表面積が
大きい程得られるセル容量が大きいとは限らないことが
明らかにされている。例えば、平塚和也等による「電気
化学」vol. 59, No. 7 (1991) , p. 607には、電気二重
層コンデンサ用として良好な活性炭を得るためには、電
解液を保持するための適度な空隙率が重要であることが
示されており、比表面積のような典型的な因子以外に
も、電極用活性炭としての性能の指標となる因子が幾つ
か存在し得ることが示唆されている。
ためには、活性炭の微細構造を改良することが重要であ
るため、従来より多くの試みがなされている。初期の段
階では、活性炭の比表面積を増加させることにより、吸
着される電解質イオンの量を増加させ、これにより電極
密度や静電容量を向上させようとする試みが主としてな
されている。しかしながら、電極用活性炭の比表面積が
大きい程得られるセル容量が大きいとは限らないことが
明らかにされている。例えば、平塚和也等による「電気
化学」vol. 59, No. 7 (1991) , p. 607には、電気二重
層コンデンサ用として良好な活性炭を得るためには、電
解液を保持するための適度な空隙率が重要であることが
示されており、比表面積のような典型的な因子以外に
も、電極用活性炭としての性能の指標となる因子が幾つ
か存在し得ることが示唆されている。
【０００７】特開平７−２２０９８５号には、透過型電
子顕微鏡による画像解析法により活性炭の細孔の形状を
特定すると、従来、円筒形と仮定していた細孔はスリッ
ト状か楕円状であることが開示されている。このため、
水溶液電解液では水分子径の１．５〜３倍の範囲のスリ
ット幅、スリット長の細孔の電極材が有効であり、有機
系電解液では電解液の溶媒和したイオンのイオン径＋２
Å（オングストローム）以上の細孔の電極材が大静電容
量の電気二重層コンデンサに最適であることが示されて
いる。
子顕微鏡による画像解析法により活性炭の細孔の形状を
特定すると、従来、円筒形と仮定していた細孔はスリッ
ト状か楕円状であることが開示されている。このため、
水溶液電解液では水分子径の１．５〜３倍の範囲のスリ
ット幅、スリット長の細孔の電極材が有効であり、有機
系電解液では電解液の溶媒和したイオンのイオン径＋２
Å（オングストローム）以上の細孔の電極材が大静電容
量の電気二重層コンデンサに最適であることが示されて
いる。
【０００８】特開平７−３０２７３５号には、フルフリ
ルアルコールおよびフルフラールの少なくとも１種をモ
ノマー原料としたフラン系樹脂を硬化させた後、炭化
し、賦活して得られた活性炭を分極性電極材料に用いる
ことが開示されている。この場合の賦活は、賦活後のＸ
線解析スペクトルの炭素（００２）面に対応するピーク
のピーク強度Ａを、炭化して得られた炭化物のＸ線解析
スペクトルの炭素（００２）面に対応するピークのピー
ク強度Ｂで除した値Ａ／Ｂが０．５以下、好ましくは
０．３以下となる条件で行うことが示されている。
ルアルコールおよびフルフラールの少なくとも１種をモ
ノマー原料としたフラン系樹脂を硬化させた後、炭化
し、賦活して得られた活性炭を分極性電極材料に用いる
ことが開示されている。この場合の賦活は、賦活後のＸ
線解析スペクトルの炭素（００２）面に対応するピーク
のピーク強度Ａを、炭化して得られた炭化物のＸ線解析
スペクトルの炭素（００２）面に対応するピークのピー
ク強度Ｂで除した値Ａ／Ｂが０．５以下、好ましくは
０．３以下となる条件で行うことが示されている。
【０００９】従来の電極用活性炭は、一般的には、例え
ば次のような製造方法によって製造されている。
ば次のような製造方法によって製造されている。
【００１０】（１） やしがらを賦活温度より低い温度
で炭化した後、水蒸気、大気あるいは二酸化炭素等の酸
化性ガスで賦活を行う。
で炭化した後、水蒸気、大気あるいは二酸化炭素等の酸
化性ガスで賦活を行う。
【００１１】（２） フェノール樹脂（カイノール繊
維）を、同様に賦活温度より低い温度で炭化した後、前
記したような酸化性ガスで酸化を行って賦活を行う。
維）を、同様に賦活温度より低い温度で炭化した後、前
記したような酸化性ガスで酸化を行って賦活を行う。
【００１２】（３） 前記したような材料に塩化亜鉛を
混合し、塩化亜鉛の脱水作用によって賦活を行う。
混合し、塩化亜鉛の脱水作用によって賦活を行う。
【００１３】（４） 前記したような材料に水酸化カリ
ウムを重量比で１〜４倍量を加え、不活性雰囲気中で熱
処理して賦活を行う。
ウムを重量比で１〜４倍量を加え、不活性雰囲気中で熱
処理して賦活を行う。
【００１４】このような従来の手法で賦活を行って得た
典型的な電極用活性炭は、やしがら、フェノール、石油
コークス等を、水蒸気、塩化亜鉛、水酸化カリウム等で
賦活した活性炭であり、炭素中に孔の開いた組織となっ
ている。すなわち、従来の典型的な電極用活性炭は、炭
素中に多数の細孔が存在する乱層構造の単一組織を形成
しているものである。良好な性能の電気二重層コンデン
サを製造するためには、原料とする電極用活性炭は、表
面積が大きく所定の細孔構造を有し、電気二重層容量を
確保することのできる多孔質構造が有利であると考えら
れているため、電極用活性炭は、黒鉛構造部分ができる
だけ少なく乱層構造部分が大部分を占める単一組織が有
利であると考えられている。したがって、従来の電極用
活性炭は、乱層構造の単一組織のものが一般的であっ
た。
典型的な電極用活性炭は、やしがら、フェノール、石油
コークス等を、水蒸気、塩化亜鉛、水酸化カリウム等で
賦活した活性炭であり、炭素中に孔の開いた組織となっ
ている。すなわち、従来の典型的な電極用活性炭は、炭
素中に多数の細孔が存在する乱層構造の単一組織を形成
しているものである。良好な性能の電気二重層コンデン
サを製造するためには、原料とする電極用活性炭は、表
面積が大きく所定の細孔構造を有し、電気二重層容量を
確保することのできる多孔質構造が有利であると考えら
れているため、電極用活性炭は、黒鉛構造部分ができる
だけ少なく乱層構造部分が大部分を占める単一組織が有
利であると考えられている。したがって、従来の電極用
活性炭は、乱層構造の単一組織のものが一般的であっ
た。
【００１５】しかしながら、このような電極用活性炭に
おいては、炭素中に多数の細孔が存在するため、電気導
電性が低い。したがって、このような活性炭を用いて電
気二重層コンデンサを作成する場合は、活性炭の導電性
が低いため、電極中に導電フィラーを大量に添加混合す
る必要が生ずる。この導電フィラーは、一般にはデンカ
ブラック（電気化学工業製）に代表されるファーネスブ
ラックである。ファーネスブラックは電解液を非常に吸
液し易く、電極の膨潤や必要以上の電解液の含浸等が生
ずるため、電極性能の低下を生じさせる性質を有してい
る。
おいては、炭素中に多数の細孔が存在するため、電気導
電性が低い。したがって、このような活性炭を用いて電
気二重層コンデンサを作成する場合は、活性炭の導電性
が低いため、電極中に導電フィラーを大量に添加混合す
る必要が生ずる。この導電フィラーは、一般にはデンカ
ブラック（電気化学工業製）に代表されるファーネスブ
ラックである。ファーネスブラックは電解液を非常に吸
液し易く、電極の膨潤や必要以上の電解液の含浸等が生
ずるため、電極性能の低下を生じさせる性質を有してい
る。
【００１６】電気二重層コンデンサ用活性炭として、電
気伝導度の高いグラファイト状積層構造を有する活性炭
を使用する技術が知られている。特開平７−３３５５０
２号には、集電体と分極性電極よりなる電極体、セパレ
ータ、および電解液を具備し、分極性電極が、グラファ
イト状積層構造を有する活性炭と結合剤の混合物よりな
る電気二重層キャパシタが開示されている。活性炭は、
表面積1500cm2 ／ｇ以上で、粒径が１〜２００μｍのも
のを用いることが示されている。この技術は、電気伝導
度の高いグラファイト状活性炭を用いることにより、分
極性電極の内部抵抗を下げ、電気二重層キャパシタの内
部抵抗を低減することを意図したものである。しかしな
がら、この技術においては、電気二重層コンデンサ電極
用活性炭として機能するために本来必要な乱層構造に対
して十分な配慮がなされていないために、電気二重層コ
ンデンサ電極としての基本的な性能である静電容量等が
犠牲にされる懸念がある。
気伝導度の高いグラファイト状積層構造を有する活性炭
を使用する技術が知られている。特開平７−３３５５０
２号には、集電体と分極性電極よりなる電極体、セパレ
ータ、および電解液を具備し、分極性電極が、グラファ
イト状積層構造を有する活性炭と結合剤の混合物よりな
る電気二重層キャパシタが開示されている。活性炭は、
表面積1500cm2 ／ｇ以上で、粒径が１〜２００μｍのも
のを用いることが示されている。この技術は、電気伝導
度の高いグラファイト状活性炭を用いることにより、分
極性電極の内部抵抗を下げ、電気二重層キャパシタの内
部抵抗を低減することを意図したものである。しかしな
がら、この技術においては、電気二重層コンデンサ電極
用活性炭として機能するために本来必要な乱層構造に対
して十分な配慮がなされていないために、電気二重層コ
ンデンサ電極としての基本的な性能である静電容量等が
犠牲にされる懸念がある。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、電気導電性
に寄与する部分と電気二重層容量を受け持つ部分との両
者を兼ね備え、電極密度が高く、静電容量が大きく、電
極重量当たりのエネルギー密度の向上を図ることのでき
る電気二重層コンデンサ電極用活性炭並びにその製造法
およびこれを用いた電気二重層コンデンサ電極を提供す
ることを目的とする。
に寄与する部分と電気二重層容量を受け持つ部分との両
者を兼ね備え、電極密度が高く、静電容量が大きく、電
極重量当たりのエネルギー密度の向上を図ることのでき
る電気二重層コンデンサ電極用活性炭並びにその製造法
およびこれを用いた電気二重層コンデンサ電極を提供す
ることを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、黒鉛構
造部分と乱層構造部分との両者を有することを特徴とす
る電気二重層コンデンサ電極用活性炭が提供される。
造部分と乱層構造部分との両者を有することを特徴とす
る電気二重層コンデンサ電極用活性炭が提供される。
【００１９】本発明の電気二重層コンデンサ電極用活性
炭においては、電子顕微鏡による明視野像で黒鉛構造部
分対乱層構造部分の比率は、０．５：９．５〜７：３で
あることが好適である。
炭においては、電子顕微鏡による明視野像で黒鉛構造部
分対乱層構造部分の比率は、０．５：９．５〜７：３で
あることが好適である。
【００２０】本発明の前記電気二重層コンデンサ電極用
活性炭は、易黒鉛化性有機物を熱処理してなるものとす
る。
活性炭は、易黒鉛化性有機物を熱処理してなるものとす
る。
【００２１】好適な実施の形態では、前記電気二重層コ
ンデンサ電極用活性炭は、易黒鉛化性有機物を、炭素前
駆体形成温度以上かつ黒鉛化温度未満の炭化温度で焼成
することにより熱処理した後、賦活処理を行ってなるも
のとする。
ンデンサ電極用活性炭は、易黒鉛化性有機物を、炭素前
駆体形成温度以上かつ黒鉛化温度未満の炭化温度で焼成
することにより熱処理した後、賦活処理を行ってなるも
のとする。
【００２２】さらに好適な実施の形態では、前記炭化温
度は４００〜１５００℃とするが、前記炭化温度は４０
０〜１０００℃とすればより好ましく、５００〜９００
℃とすればより一層好ましい。
度は４００〜１５００℃とするが、前記炭化温度は４０
０〜１０００℃とすればより好ましく、５００〜９００
℃とすればより一層好ましい。
【００２３】なお、前記炭化温度を４００〜１０００℃
とすると、電子顕微鏡による明視野像で前記黒鉛構造部
分対乱層構造部分の比率は１：９〜４：６となり、これ
ら両者の間には相関関係が認められる。
とすると、電子顕微鏡による明視野像で前記黒鉛構造部
分対乱層構造部分の比率は１：９〜４：６となり、これ
ら両者の間には相関関係が認められる。
【００２４】一層好適な実施の形態では、前記電気二重
層コンデンサ電極用活性炭においては、易黒鉛化性有機
物は、ＰＶＣまたはタールとする。
層コンデンサ電極用活性炭においては、易黒鉛化性有機
物は、ＰＶＣまたはタールとする。
【００２５】更に本発明によれば、前記したいずれかの
電気二重層コンデンサ電極用活性炭を用いたことを特徴
とする電気二重層コンデンサ電極が提供される。
電気二重層コンデンサ電極用活性炭を用いたことを特徴
とする電気二重層コンデンサ電極が提供される。
【００２６】この場合、前記電気二重層コンデンサ電極
において、電極密度が０．６ｇ／ｃｃ以上となる活性炭
を用いると好ましい。
において、電極密度が０．６ｇ／ｃｃ以上となる活性炭
を用いると好ましい。
【００２７】
【発明の実施の形態】本発明の活性炭は、活性炭粒子中
に、電気二重層容量を受け持つ多孔質部分と、高い導電
性を示す黒鉛構造部分とが渾然一体となっていることを
特徴とする。すなわち、本発明の活性炭は、活性炭粒子
中に黒鉛構造の炭素を導入したものであり、エネルギー
を蓄積する活性炭構造と導電性の高い黒鉛構造とが、１
つの粒子の中で混在した状態で存在している。この黒鉛
構造の炭素の導入により、多孔質部分を維持しながら、
活性炭自体の導電性の向上を図ることができる。導電性
を受け持つ部分と静電容量を受け持つ部分との比率は、
最終的に作製されるコンデンサの用途により決定され
る。パワーを指向するコンデンサでは、導電性の部分を
多くし、容量を指向するコンデンサでは、静電容量部分
を多くするのが好適である。この比率は、例えば、活性
炭の原料となる有機物の熱処理温度を変える等の手段に
よって適宜変化させることができる。
に、電気二重層容量を受け持つ多孔質部分と、高い導電
性を示す黒鉛構造部分とが渾然一体となっていることを
特徴とする。すなわち、本発明の活性炭は、活性炭粒子
中に黒鉛構造の炭素を導入したものであり、エネルギー
を蓄積する活性炭構造と導電性の高い黒鉛構造とが、１
つの粒子の中で混在した状態で存在している。この黒鉛
構造の炭素の導入により、多孔質部分を維持しながら、
活性炭自体の導電性の向上を図ることができる。導電性
を受け持つ部分と静電容量を受け持つ部分との比率は、
最終的に作製されるコンデンサの用途により決定され
る。パワーを指向するコンデンサでは、導電性の部分を
多くし、容量を指向するコンデンサでは、静電容量部分
を多くするのが好適である。この比率は、例えば、活性
炭の原料となる有機物の熱処理温度を変える等の手段に
よって適宜変化させることができる。
【００２８】このような構造を有する活性炭は、電極密
度が高く、導電フィラーの添加量を非常に少なくする
か、または不要にすることができる。
度が高く、導電フィラーの添加量を非常に少なくする
か、または不要にすることができる。
【００２９】ここで、「易黒鉛化性有機物」という用語
は、黒鉛化が容易な有機化合物を包括的に指称するため
に使用するものとする。黒鉛化が容易とは、比較的低温
の焼成処理によって黒鉛構造が形成されることを意味す
る。比較的低温とは、例えば、約８００℃以下とするこ
とができる。黒鉛構造の形成は、例えば、Ｘ線回折パタ
ーンにおいて２θが２５°付近に明白なピークを持つこ
とにより確認することができる。
は、黒鉛化が容易な有機化合物を包括的に指称するため
に使用するものとする。黒鉛化が容易とは、比較的低温
の焼成処理によって黒鉛構造が形成されることを意味す
る。比較的低温とは、例えば、約８００℃以下とするこ
とができる。黒鉛構造の形成は、例えば、Ｘ線回折パタ
ーンにおいて２θが２５°付近に明白なピークを持つこ
とにより確認することができる。
【００３０】また、「炭素前駆体形成温度」とは、熱重
量分析における重量減少開始温度を指称するものとす
る。なお、有機物が常温で固体である場合は、炭素前駆
体形成温度は、その有機物の融点と実質的に等しいもの
となる。
量分析における重量減少開始温度を指称するものとす
る。なお、有機物が常温で固体である場合は、炭素前駆
体形成温度は、その有機物の融点と実質的に等しいもの
となる。
【００３１】一般に有機物を熱処理すると、温度の上昇
と共に炭化が進行する。この過程は、熱処理温度の上昇
と共に有機物が最終的に黒鉛へと変化して行く状態変化
または構造変化の過程であり、熱処理による焼成温度に
応じて、幾つかの段階に分類することができる。すなわ
ち、有機物を加熱して行くと、第１段階として５００℃
付近までの内に、主として芳香族構造を主体とする構造
に集約される。この段階では、加熱前の元の有機物の構
造を直接反映した構造が形成されており、このような意
味において、加熱前の元の有機物の構造の「記憶」が十
分に残っているということができる。また、この段階で
は、構成元素には炭素以外の元素も含まれている。加熱
温度を更に上昇させると、この段階の構造を基礎とし
て、その構造の「記憶」をなお残しながら、１５００℃
付近で炭素のみからなる物質に移行する。加熱温度を更
に上昇させると、２５００℃以上の段階で、全面的な黒
鉛構造へと収斂する。よって「黒鉛化温度」とは、この
ような有機物の黒鉛化の過程における、１５００℃付近
で移行する段階への移行が開始される温度を意味するも
のであり、本発明で言及する場合には、実質的には１５
００℃未満の温度とすることができる。有機物の炭化過
程の詳細については、例えば、「炭素繊維」（近代編集
社）を参照することができる。
と共に炭化が進行する。この過程は、熱処理温度の上昇
と共に有機物が最終的に黒鉛へと変化して行く状態変化
または構造変化の過程であり、熱処理による焼成温度に
応じて、幾つかの段階に分類することができる。すなわ
ち、有機物を加熱して行くと、第１段階として５００℃
付近までの内に、主として芳香族構造を主体とする構造
に集約される。この段階では、加熱前の元の有機物の構
造を直接反映した構造が形成されており、このような意
味において、加熱前の元の有機物の構造の「記憶」が十
分に残っているということができる。また、この段階で
は、構成元素には炭素以外の元素も含まれている。加熱
温度を更に上昇させると、この段階の構造を基礎とし
て、その構造の「記憶」をなお残しながら、１５００℃
付近で炭素のみからなる物質に移行する。加熱温度を更
に上昇させると、２５００℃以上の段階で、全面的な黒
鉛構造へと収斂する。よって「黒鉛化温度」とは、この
ような有機物の黒鉛化の過程における、１５００℃付近
で移行する段階への移行が開始される温度を意味するも
のであり、本発明で言及する場合には、実質的には１５
００℃未満の温度とすることができる。有機物の炭化過
程の詳細については、例えば、「炭素繊維」（近代編集
社）を参照することができる。
【００３２】ここで、「炭化」という用語は、広義には
炭素化を意味し、熱処理温度の上昇と共に有機物が最終
的に黒鉛へと変化して行く状態変化または構造変化を総
称するために使用するものとする。炭化の結果としてど
のような生成物が得られるかは、使用する原料の性質や
処理条件等に依存する。また、「炭化温度」という用語
は、炭化または有機物が最終的に黒鉛へと変化して行く
状態変化または構造変化をもたらすための処理温度を意
味するものとする。
炭素化を意味し、熱処理温度の上昇と共に有機物が最終
的に黒鉛へと変化して行く状態変化または構造変化を総
称するために使用するものとする。炭化の結果としてど
のような生成物が得られるかは、使用する原料の性質や
処理条件等に依存する。また、「炭化温度」という用語
は、炭化または有機物が最終的に黒鉛へと変化して行く
状態変化または構造変化をもたらすための処理温度を意
味するものとする。
【００３３】なお、本明細書中では、前記した「黒鉛化
温度」を境界とする状態変化または構造変化の前段階
の、より低温での状態変化または構造変化が起こる境界
温度を指称するために、「炭素化温度」という用語を使
用する場合がある。このような文脈において使用した場
合、この用語は、有機化合物が、加熱焼成に際して、全
面的な黒鉛化へと向かう一連の状態変化または構造変化
における初期の変化を受ける温度を示す。焼成の効果が
大きい温度範囲は、この温度域である。本発明では、炭
素化温度は、実質的には４００〜１５００℃とすること
ができる。
温度」を境界とする状態変化または構造変化の前段階
の、より低温での状態変化または構造変化が起こる境界
温度を指称するために、「炭素化温度」という用語を使
用する場合がある。このような文脈において使用した場
合、この用語は、有機化合物が、加熱焼成に際して、全
面的な黒鉛化へと向かう一連の状態変化または構造変化
における初期の変化を受ける温度を示す。焼成の効果が
大きい温度範囲は、この温度域である。本発明では、炭
素化温度は、実質的には４００〜１５００℃とすること
ができる。
【００３４】本発明の電気二重層コンデンサ電極用活性
炭は、好ましくは以下に順次説明するような手法に基づ
いた製造方法によって製造することができる。
炭は、好ましくは以下に順次説明するような手法に基づ
いた製造方法によって製造することができる。
【００３５】基本的には、本発明の電極用活性炭は、積
層構造（黒鉛構造）と乱層構造とが渾然一体となった炭
素を調製した後に、賦活を行うことにより製造する。積
層構造部分では賦活が進行し難く、この部分が導電性を
受け持つ部分となる。乱層構造部分では賦活が進行し、
この部分が電気二重層容量を受け持つ部分となる。
層構造（黒鉛構造）と乱層構造とが渾然一体となった炭
素を調製した後に、賦活を行うことにより製造する。積
層構造部分では賦活が進行し難く、この部分が導電性を
受け持つ部分となる。乱層構造部分では賦活が進行し、
この部分が電気二重層容量を受け持つ部分となる。
【００３６】まず、本発明の活性炭を製造する際に使用
する原料について説明する。本発明の活性炭の原料とし
ては、黒鉛化が容易な易黒鉛化性有機物が好適である。
易黒鉛化性有機化合物を使用することにより、本発明の
電極用活性炭を容易に得ることができる。易黒鉛化性有
機物を使用する場合は、基本的には、黒鉛化の際に黒鉛
化触媒を添加する必要はないが、黒鉛化触媒を添加して
反応を促進することも勿論可能である。このような易黒
鉛化性有機化合物として、芳香族化合物であるタール、
メソフェイスピッチ、ポリイミド等を例示することがで
き、脂肪族化合物であるＰＶＣ、ＰＡＮ等を例示するこ
とができる。なお、易黒鉛化性有機化合物として使用し
得るポリイミドは、典型的には緊張下で炭化して易黒鉛
化性となる種類のものである。好ましくはポリイミドフ
イルムを緊張下（伸展した状態）で使用する実施の形態
が例示される。
する原料について説明する。本発明の活性炭の原料とし
ては、黒鉛化が容易な易黒鉛化性有機物が好適である。
易黒鉛化性有機化合物を使用することにより、本発明の
電極用活性炭を容易に得ることができる。易黒鉛化性有
機物を使用する場合は、基本的には、黒鉛化の際に黒鉛
化触媒を添加する必要はないが、黒鉛化触媒を添加して
反応を促進することも勿論可能である。このような易黒
鉛化性有機化合物として、芳香族化合物であるタール、
メソフェイスピッチ、ポリイミド等を例示することがで
き、脂肪族化合物であるＰＶＣ、ＰＡＮ等を例示するこ
とができる。なお、易黒鉛化性有機化合物として使用し
得るポリイミドは、典型的には緊張下で炭化して易黒鉛
化性となる種類のものである。好ましくはポリイミドフ
イルムを緊張下（伸展した状態）で使用する実施の形態
が例示される。
【００３７】黒鉛化が困難な難黒鉛化性有機物を使用し
て本発明の電極用活性炭を製造することもできる。難黒
鉛化性有機化合物は、黒鉛化の際に黒鉛化触媒を添加す
ることにより、本発明の活性炭を得ることのできるもの
と、黒鉛化の際に黒鉛化触媒を添加しても、本発明の活
性炭を得ることのできないものとに分類される。黒鉛化
の際に黒鉛化触媒を添加することにより本発明の活性炭
を得ることのできる難黒鉛化化合物として、芳香族化合
物であるフルフリルアルコール、ポリカーボネート等を
例示することができ、脂肪族化合物であるエポキシ樹
脂、ＰＶＤＦ等を例示することができる。黒鉛化の際に
黒鉛化触媒を添加しても本発明の活性炭を得ることので
きない難黒鉛化化合物として、芳香族化合物であるセル
ロース、フェノール樹脂等を例示することができ、脂肪
族化合物であるポリビニルアルコール、ナイロン、ポリ
プロピレン等を例示することができる。
て本発明の電極用活性炭を製造することもできる。難黒
鉛化性有機化合物は、黒鉛化の際に黒鉛化触媒を添加す
ることにより、本発明の活性炭を得ることのできるもの
と、黒鉛化の際に黒鉛化触媒を添加しても、本発明の活
性炭を得ることのできないものとに分類される。黒鉛化
の際に黒鉛化触媒を添加することにより本発明の活性炭
を得ることのできる難黒鉛化化合物として、芳香族化合
物であるフルフリルアルコール、ポリカーボネート等を
例示することができ、脂肪族化合物であるエポキシ樹
脂、ＰＶＤＦ等を例示することができる。黒鉛化の際に
黒鉛化触媒を添加しても本発明の活性炭を得ることので
きない難黒鉛化化合物として、芳香族化合物であるセル
ロース、フェノール樹脂等を例示することができ、脂肪
族化合物であるポリビニルアルコール、ナイロン、ポリ
プロピレン等を例示することができる。
【００３８】このような原料を使用し、本発明の電気二
重層コンデンサ電極用活性炭を、具体的には次のような
手順によって製造することができる。
重層コンデンサ電極用活性炭を、具体的には次のような
手順によって製造することができる。
【００３９】（１） 石油コークス、石炭コークス等の
固相経由の易黒鉛化性原料を、一部黒鉛構造が生じる温
度で熱処理した後に、水蒸気賦活、アルカリ賦活を行
う。このような原料の典型的な黒鉛化温度は５００〜８
００℃である。
固相経由の易黒鉛化性原料を、一部黒鉛構造が生じる温
度で熱処理した後に、水蒸気賦活、アルカリ賦活を行
う。このような原料の典型的な黒鉛化温度は５００〜８
００℃である。
【００４０】部分的黒鉛構造形成のための熱処理は、非
酸化性雰囲気下、例えばＮ2 気流下のような条件下で、
通常は４００〜１０００℃、好ましくは５００〜８００
℃、更に好ましくは５００〜７００℃の温度で行う。処
理時間は、通常は２４時間以下、好ましくは１〜１０時
間、更に好ましくは２〜５時間とする。他の処理条件
は、使用する原料および製造する電極用活性炭の種類等
に応じて適宜定めることができる。
酸化性雰囲気下、例えばＮ2 気流下のような条件下で、
通常は４００〜１０００℃、好ましくは５００〜８００
℃、更に好ましくは５００〜７００℃の温度で行う。処
理時間は、通常は２４時間以下、好ましくは１〜１０時
間、更に好ましくは２〜５時間とする。他の処理条件
は、使用する原料および製造する電極用活性炭の種類等
に応じて適宜定めることができる。
【００４１】水蒸気賦活は、通常の方法により行うこと
ができる。好適な実施の形態では、水蒸気賦活は次のよ
うにして行う。すなわち、純水を入れた洗気ビンを室温
〜１００℃、好ましくは８０℃に保ち、これに窒素ガス
を流し、この水蒸気を含んだ窒素ガスで賦活を行う。具
体的には、８００〜１０００℃、好ましくは９００℃ま
では窒素気流下で昇温し、所定温度に到達した時点で、
窒素／水蒸気混合ガスを用いて５分〜１０時間賦活を行
う。
ができる。好適な実施の形態では、水蒸気賦活は次のよ
うにして行う。すなわち、純水を入れた洗気ビンを室温
〜１００℃、好ましくは８０℃に保ち、これに窒素ガス
を流し、この水蒸気を含んだ窒素ガスで賦活を行う。具
体的には、８００〜１０００℃、好ましくは９００℃ま
では窒素気流下で昇温し、所定温度に到達した時点で、
窒素／水蒸気混合ガスを用いて５分〜１０時間賦活を行
う。
【００４２】アルカリ賦活の場合も、通常の方法により
行うことができる。好適な実施の形態では、アルカリ賦
活は次のようにして行う。すなわち、炭素／アルカリ
（ＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＬｉＯＨ、好ましくはＫＯＨ）重
量比で、１〜４、好ましくは１．４〜２．５、更に好ま
しくは１．５〜２．３の比率で混合し、これを窒素気流
下、６００〜１０００℃、好ましくは７００〜９５０
℃、更に好ましくは８００〜９４０℃の温度範囲に保持
する。保持する時間は２０時間以下、好ましくは２〜１
０時間、更に好ましくは３〜７時間とする。
行うことができる。好適な実施の形態では、アルカリ賦
活は次のようにして行う。すなわち、炭素／アルカリ
（ＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＬｉＯＨ、好ましくはＫＯＨ）重
量比で、１〜４、好ましくは１．４〜２．５、更に好ま
しくは１．５〜２．３の比率で混合し、これを窒素気流
下、６００〜１０００℃、好ましくは７００〜９５０
℃、更に好ましくは８００〜９４０℃の温度範囲に保持
する。保持する時間は２０時間以下、好ましくは２〜１
０時間、更に好ましくは３〜７時間とする。
【００４３】（２） ＰＶＣ、石油タール、石炭タール
等の液相経由の易黒鉛化性原料を、一部黒鉛構造が生じ
る温度で熱処理した後に、水蒸気賦活、アルカリ賦活を
行う。このような原料の典型的な黒鉛化温度は５００〜
８００℃である。一例として、例えばＰＶＣは、１６０
℃の融点および５００℃の黒鉛化温度を有する。
等の液相経由の易黒鉛化性原料を、一部黒鉛構造が生じ
る温度で熱処理した後に、水蒸気賦活、アルカリ賦活を
行う。このような原料の典型的な黒鉛化温度は５００〜
８００℃である。一例として、例えばＰＶＣは、１６０
℃の融点および５００℃の黒鉛化温度を有する。
【００４４】部分的黒鉛構造形成のための熱処理は、非
酸化性雰囲気下、例えばＮ2 気流下のような条件下で、
通常は４００〜１０００℃、好ましくは５００〜８００
℃、更に好ましくは５００〜７００℃の温度で行う。処
理時間は、通常は２４時間以下、好ましくは１〜１０時
間、更に好ましくは２〜５時間とする。他の処理条件
は、使用する原料および製造する電極用活性炭の種類等
に応じて適宜定めることができる。
酸化性雰囲気下、例えばＮ2 気流下のような条件下で、
通常は４００〜１０００℃、好ましくは５００〜８００
℃、更に好ましくは５００〜７００℃の温度で行う。処
理時間は、通常は２４時間以下、好ましくは１〜１０時
間、更に好ましくは２〜５時間とする。他の処理条件
は、使用する原料および製造する電極用活性炭の種類等
に応じて適宜定めることができる。
【００４５】水蒸気賦活は、通常の方法により行うこと
ができる。好適な実施の形態では、水蒸気賦活は次のよ
うにして行う。すなわち、純水を入れた洗気ビンを室温
〜１００℃、好ましくは８０℃に保ち、これに窒素ガス
を流し、この水蒸気を含んだ窒素ガスで賦活を行う。具
体的には、８００〜１０００℃、好ましくは９００℃ま
では窒素気流下で昇温し、所定温度に到達した時点で、
窒素／水蒸気混合ガスを用いて５分〜１０時間賦活を行
う。
ができる。好適な実施の形態では、水蒸気賦活は次のよ
うにして行う。すなわち、純水を入れた洗気ビンを室温
〜１００℃、好ましくは８０℃に保ち、これに窒素ガス
を流し、この水蒸気を含んだ窒素ガスで賦活を行う。具
体的には、８００〜１０００℃、好ましくは９００℃ま
では窒素気流下で昇温し、所定温度に到達した時点で、
窒素／水蒸気混合ガスを用いて５分〜１０時間賦活を行
う。
【００４６】アルカリ賦活の場合も、通常の方法により
行うことができる。好適な実施の形態では、アルカリ賦
活は次のようにして行う。すなわち、炭素／アルカリ
（ＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＬｉＯＨ、好ましくはＫＯＨ）重
量比で、１〜４、好ましくは１．４〜２．５、更に好ま
しくは１．５〜２．３の比率で混合し、これを窒素気流
下、６００〜１０００℃、好ましくは７００〜９５０
℃、更に好ましくは８００〜９４０℃の温度範囲に保持
する。保持する時間は２０時間以下、好ましくは２〜１
０時間、更に好ましくは３〜７時間とする。
行うことができる。好適な実施の形態では、アルカリ賦
活は次のようにして行う。すなわち、炭素／アルカリ
（ＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＬｉＯＨ、好ましくはＫＯＨ）重
量比で、１〜４、好ましくは１．４〜２．５、更に好ま
しくは１．５〜２．３の比率で混合し、これを窒素気流
下、６００〜１０００℃、好ましくは７００〜９５０
℃、更に好ましくは８００〜９４０℃の温度範囲に保持
する。保持する時間は２０時間以下、好ましくは２〜１
０時間、更に好ましくは３〜７時間とする。
【００４７】（３） 脂肪族樹脂、フルフリルアルコー
ル、ポリカーボネート等の液相経由の炭素原料に、鉄、
コバルト、ニッケル、アルミニウム、ケイ素等の化合物
からなる黒鉛化触媒を加え、一部黒鉛構造が生じる温度
で熱処理した後に、水蒸気賦活、アルカリ賦活を行う。
ル、ポリカーボネート等の液相経由の炭素原料に、鉄、
コバルト、ニッケル、アルミニウム、ケイ素等の化合物
からなる黒鉛化触媒を加え、一部黒鉛構造が生じる温度
で熱処理した後に、水蒸気賦活、アルカリ賦活を行う。
【００４８】部分的黒鉛構造形成のための熱処理は、非
酸化性雰囲気下、例えばＮ2 気流下のような条件下で、
通常は４００〜１０００℃、好ましくは５００〜８００
℃、更に好ましくは５００〜７００℃の温度で行う。処
理時間は、通常は２４時間以下、好ましくは１〜１０時
間、更に好ましくは２〜５時間とする。他の処理条件
は、使用する原料および製造する電極用活性炭の種類等
に応じて適宜定めることができる。
酸化性雰囲気下、例えばＮ2 気流下のような条件下で、
通常は４００〜１０００℃、好ましくは５００〜８００
℃、更に好ましくは５００〜７００℃の温度で行う。処
理時間は、通常は２４時間以下、好ましくは１〜１０時
間、更に好ましくは２〜５時間とする。他の処理条件
は、使用する原料および製造する電極用活性炭の種類等
に応じて適宜定めることができる。
【００４９】水蒸気賦活は、通常の方法により行うこと
ができる。好適な実施の形態では、水蒸気賦活は次のよ
うにして行う。すなわち、純水を入れた洗気ビンを室温
〜１００℃、好ましくは８０℃に保ち、これに窒素ガス
を流し、この水蒸気を含んだ窒素ガスで賦活を行う。具
体的には、８００〜１０００℃、好ましくは９００℃ま
では窒素気流下で昇温し、所定温度に到達した時点で、
窒素／水蒸気混合ガスを用いて５分〜１０時間賦活を行
う。
ができる。好適な実施の形態では、水蒸気賦活は次のよ
うにして行う。すなわち、純水を入れた洗気ビンを室温
〜１００℃、好ましくは８０℃に保ち、これに窒素ガス
を流し、この水蒸気を含んだ窒素ガスで賦活を行う。具
体的には、８００〜１０００℃、好ましくは９００℃ま
では窒素気流下で昇温し、所定温度に到達した時点で、
窒素／水蒸気混合ガスを用いて５分〜１０時間賦活を行
う。
【００５０】アルカリ賦活の場合も、通常の方法により
行うことができる。好適な実施の形態では、アルカリ賦
活は次のようにして行う。すなわち、炭素／アルカリ
（ＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＬｉＯＨ、好ましくはＫＯＨ）重
量比で、１〜４、好ましくは１．４〜２．５、更に好ま
しくは１．５〜２．３の比率で混合し、これを窒素気流
下、６００〜１０００℃、好ましくは７００〜９５０
℃、更に好ましくは８００〜９４０℃の温度範囲に保持
する。保持する時間は２０時間以下、好ましくは２〜１
０時間、更に好ましくは３〜７時間とする。
行うことができる。好適な実施の形態では、アルカリ賦
活は次のようにして行う。すなわち、炭素／アルカリ
（ＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＬｉＯＨ、好ましくはＫＯＨ）重
量比で、１〜４、好ましくは１．４〜２．５、更に好ま
しくは１．５〜２．３の比率で混合し、これを窒素気流
下、６００〜１０００℃、好ましくは７００〜９５０
℃、更に好ましくは８００〜９４０℃の温度範囲に保持
する。保持する時間は２０時間以下、好ましくは２〜１
０時間、更に好ましくは３〜７時間とする。
【００５１】（４） アセチレン、ベンゼン等の気相経
由の炭素原料に、鉄、コバルト、ニッケル、アルミニウ
ム、ケイ素等の化合物からなる黒鉛化触媒を加え、一部
黒鉛構造が生じる温度で熱処理した後に、水蒸気賦活、
アルカリ賦活を行う。
由の炭素原料に、鉄、コバルト、ニッケル、アルミニウ
ム、ケイ素等の化合物からなる黒鉛化触媒を加え、一部
黒鉛構造が生じる温度で熱処理した後に、水蒸気賦活、
アルカリ賦活を行う。
【００５２】部分的黒鉛構造形成のための熱処理は、非
酸化性雰囲気下、例えばＮ2 気流下のような条件下で、
通常は４００〜１０００℃、好ましくは５００〜８００
℃、更に好ましくは５００〜７００℃の温度で行う。処
理時間は、通常は２４時間以下、好ましくは１〜１０時
間、更に好ましくは２〜５時間とする。他の処理条件
は、使用する原料および製造する電極用活性炭の種類等
に応じて適宜定めることができる。
酸化性雰囲気下、例えばＮ2 気流下のような条件下で、
通常は４００〜１０００℃、好ましくは５００〜８００
℃、更に好ましくは５００〜７００℃の温度で行う。処
理時間は、通常は２４時間以下、好ましくは１〜１０時
間、更に好ましくは２〜５時間とする。他の処理条件
は、使用する原料および製造する電極用活性炭の種類等
に応じて適宜定めることができる。
【００５３】水蒸気賦活は、通常の方法により行うこと
ができる。好適な実施の形態では、水蒸気賦活は次のよ
うにして行う。すなわち、純水を入れた洗気ビンを室温
〜１００℃、好ましくは８０℃に保ち、これに窒素ガス
を流し、この水蒸気を含んだ窒素ガスで賦活を行う。具
体的には、８００〜１０００℃、好ましくは９００℃ま
では窒素気流下で昇温し、所定温度に到達した時点で、
窒素／水蒸気混合ガスを用いて５分〜１０時間賦活を行
う。
ができる。好適な実施の形態では、水蒸気賦活は次のよ
うにして行う。すなわち、純水を入れた洗気ビンを室温
〜１００℃、好ましくは８０℃に保ち、これに窒素ガス
を流し、この水蒸気を含んだ窒素ガスで賦活を行う。具
体的には、８００〜１０００℃、好ましくは９００℃ま
では窒素気流下で昇温し、所定温度に到達した時点で、
窒素／水蒸気混合ガスを用いて５分〜１０時間賦活を行
う。
【００５４】アルカリ賦活の場合も、通常の方法により
行うことができる。好適な実施の形態では、アルカリ賦
活は次のようにして行う。すなわち、炭素／アルカリ
（ＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＬｉＯＨ、好ましくはＫＯＨ）重
量比で、１〜４、好ましくは１．４〜２．５、更に好ま
しくは１．５〜２．３の比率で混合し、これを窒素気流
下、６００〜１０００℃、好ましくは７００〜９５０
℃、更に好ましくは８００〜９４０℃の温度範囲に保持
する。保持する時間は２０時間以下、好ましくは２〜１
０時間、更に好ましくは３〜７時間とする。
行うことができる。好適な実施の形態では、アルカリ賦
活は次のようにして行う。すなわち、炭素／アルカリ
（ＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＬｉＯＨ、好ましくはＫＯＨ）重
量比で、１〜４、好ましくは１．４〜２．５、更に好ま
しくは１．５〜２．３の比率で混合し、これを窒素気流
下、６００〜１０００℃、好ましくは７００〜９５０
℃、更に好ましくは８００〜９４０℃の温度範囲に保持
する。保持する時間は２０時間以下、好ましくは２〜１
０時間、更に好ましくは３〜７時間とする。
【００５５】以上のようにして調製した活性炭に対し、
洗浄および酸中和のような通常の後処理を施して、本発
明の電気二重層コンデンサ電極用活性炭を得ることがで
きる。得られた電極用活性炭を用いて、通常の方法によ
り電気二重層コンデンサ電極を作製することができる。
洗浄および酸中和のような通常の後処理を施して、本発
明の電気二重層コンデンサ電極用活性炭を得ることがで
きる。得られた電極用活性炭を用いて、通常の方法によ
り電気二重層コンデンサ電極を作製することができる。
【００５６】本発明の電極用活性炭中において黒鉛構造
部分と乱層構造部分とが共存している状態は、例えば後
記の実施例で詳細に説明するように、電極用活性炭のＸ
線回折パターンを測定し、黒鉛構造に基づく特徴的な回
折線を観察することにより特定することができる。
部分と乱層構造部分とが共存している状態は、例えば後
記の実施例で詳細に説明するように、電極用活性炭のＸ
線回折パターンを測定し、黒鉛構造に基づく特徴的な回
折線を観察することにより特定することができる。
【００５７】コンデンサの性能の指標である電極密度
は、例えばマイクロメータを用いて、見かけの密度を測
定することにより求めることができる。また、静電容量
は、所定の電解液を用いて所定の電流で充放電を繰り返
し、その放電エネルギーから求めることができる。他の
性能評価は常法に従って行うことができる。
は、例えばマイクロメータを用いて、見かけの密度を測
定することにより求めることができる。また、静電容量
は、所定の電解液を用いて所定の電流で充放電を繰り返
し、その放電エネルギーから求めることができる。他の
性能評価は常法に従って行うことができる。
【００５８】
【実施例】以下に実施例により本発明を更に具体的に説
明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものでは
ない。
明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものでは
ない。
【００５９】実施例１ 石油タール（芳香族易黒鉛化性有機物、炭素化温度４０
０℃）を６００℃で２時間炭化した後、遊星式ボールミ
ル（Frich 製）で１時間粉砕した。これを３００メッシ
ュの篩で分級して炭素粉末を得た。これに重量比で２倍
の水酸化カリウムを加え、乳鉢中で良く混合した。これ
を高純度アルミナるつぼに入れ、窒素気流下に９００℃
または８００℃で５時間熱処理して賦活を行った。冷却
後、水洗い、塩酸中和を繰り返して水酸化カリウムを除
去した。このようにして活性炭粉末を得た。
０℃）を６００℃で２時間炭化した後、遊星式ボールミ
ル（Frich 製）で１時間粉砕した。これを３００メッシ
ュの篩で分級して炭素粉末を得た。これに重量比で２倍
の水酸化カリウムを加え、乳鉢中で良く混合した。これ
を高純度アルミナるつぼに入れ、窒素気流下に９００℃
または８００℃で５時間熱処理して賦活を行った。冷却
後、水洗い、塩酸中和を繰り返して水酸化カリウムを除
去した。このようにして活性炭粉末を得た。
【００６０】この活性炭に重量比でテフロン７Ｊを１０
％、デンカブラックを９％加え、圧粉成型によりφ２０
ｍｍ、１００ｍｇで１枚の電極とした。電極密度は、こ
の状態でマイクロメータを用いて見かけの密度を測定
し、電極密度とした。電解液は、１Ｍ（C2H5）4BF4PCを
用い、充電電圧２．３Ｖ、充電電流５ｍＡで充放電を繰
り返し、その放電エネルギーから静電容量を求めた。電
極密度および静電容量の測定結果を表１および表２に示
す。
％、デンカブラックを９％加え、圧粉成型によりφ２０
ｍｍ、１００ｍｇで１枚の電極とした。電極密度は、こ
の状態でマイクロメータを用いて見かけの密度を測定
し、電極密度とした。電解液は、１Ｍ（C2H5）4BF4PCを
用い、充電電圧２．３Ｖ、充電電流５ｍＡで充放電を繰
り返し、その放電エネルギーから静電容量を求めた。電
極密度および静電容量の測定結果を表１および表２に示
す。
【００６１】図１に、測定したＸ線回折パターンを示
す。６００℃での炭化による黒鉛構造に基づく回折線
が、２５．０付近に認められる。８００℃での賦活後は
この回折線は弱くなるが、９００℃で賦活した場合は、
回折線の強度は増加した。このようなＸ線回折パターン
は、賦活反応と黒鉛化反応とが同時に進行していること
を示している。
す。６００℃での炭化による黒鉛構造に基づく回折線
が、２５．０付近に認められる。８００℃での賦活後は
この回折線は弱くなるが、９００℃で賦活した場合は、
回折線の強度は増加した。このようなＸ線回折パターン
は、賦活反応と黒鉛化反応とが同時に進行していること
を示している。
【００６２】実施例２ 原料をＰＶＣ（脂肪族易黒鉛化性有機物、炭素前駆体形
成温度１６０℃、炭素化温度４００℃）とした以外は実
施例１と同様の方法で活性炭を作製し、同様の方法で電
極密度および静電容量を測定した。電極密度および静電
容量の測定結果を表１および表２に示す。
成温度１６０℃、炭素化温度４００℃）とした以外は実
施例１と同様の方法で活性炭を作製し、同様の方法で電
極密度および静電容量を測定した。電極密度および静電
容量の測定結果を表１および表２に示す。
【００６３】図２に、測定したＸ線回折パターンを示
す。６００℃での炭化による黒鉛構造に基づく回折線
が、２５．０付近に認められる。８００℃での賦活後は
この回折線は弱くなるが、９００℃で賦活した場合は、
回折線の強度は増加した。このようなＸ線回折パターン
は、賦活反応と黒鉛化反応とが同時に進行していること
を示している。
す。６００℃での炭化による黒鉛構造に基づく回折線
が、２５．０付近に認められる。８００℃での賦活後は
この回折線は弱くなるが、９００℃で賦活した場合は、
回折線の強度は増加した。このようなＸ線回折パターン
は、賦活反応と黒鉛化反応とが同時に進行していること
を示している。
【００６４】得られた活性炭の透過型電子顕微鏡（ＴＥ
Ｍ）像を図４に示す。図中の矢印で示されるように、不
規則に出現する黒色の強い部分は、黒鉛性の構造を示し
ている。
Ｍ）像を図４に示す。図中の矢印で示されるように、不
規則に出現する黒色の強い部分は、黒鉛性の構造を示し
ている。
【００６５】更に、Ｘ線回折パターン、比表面積、電極
密度、および静電容量に対する炭化温度の影響を検討す
るために、次の実験を行った。
密度、および静電容量に対する炭化温度の影響を検討す
るために、次の実験を行った。
【００６６】原料をＰＶＣとした以外は実施例１と同様
の方法で活性炭を作製した。ただし、炭化温度を３７５
〜１０００℃の間で変化させ、賦活温度を９００℃とし
て、Ｘ線回折パターン、比表面積、電極密度、および静
電容量に対する炭化温度の影響を調べた。Ｘ線回折パタ
ーン、電極密度、および静電容量は、実施例１と同様の
方法で測定した。比表面積は、ＢＥＴの１点吸着法で測
定した。
の方法で活性炭を作製した。ただし、炭化温度を３７５
〜１０００℃の間で変化させ、賦活温度を９００℃とし
て、Ｘ線回折パターン、比表面積、電極密度、および静
電容量に対する炭化温度の影響を調べた。Ｘ線回折パタ
ーン、電極密度、および静電容量は、実施例１と同様の
方法で測定した。比表面積は、ＢＥＴの１点吸着法で測
定した。
【００６７】図６および７に、測定したＸ線回折パター
ンを示す。炭化温度が上昇するにつれて、２５．０付近
に認められる黒鉛構造に基づく回折線の強度が増加し
た。この傾向は賦活後においても同様であった。
ンを示す。炭化温度が上昇するにつれて、２５．０付近
に認められる黒鉛構造に基づく回折線の強度が増加し
た。この傾向は賦活後においても同様であった。
【００６８】図８〜１１に、比表面積、電極密度、およ
び静電容量に対する炭化温度の影響を示す。これらの総
合的な性能を勘案すると、本発明による電気二重層コン
デンサ電極用活性炭を製造する場合は、炭化温度、すな
わち黒鉛化の程度に最適な範囲があることが分かる。
び静電容量に対する炭化温度の影響を示す。これらの総
合的な性能を勘案すると、本発明による電気二重層コン
デンサ電極用活性炭を製造する場合は、炭化温度、すな
わち黒鉛化の程度に最適な範囲があることが分かる。
【００６９】比較例１ 原料をＰＶＤＣ（脂肪族難黒鉛化性有機物）とした以外
は実施例１と同様の方法で活性炭を作製し、同様の方法
で電極密度および静電容量を測定した。電極密度および
静電容量の測定結果を表１および表２に示す。
は実施例１と同様の方法で活性炭を作製し、同様の方法
で電極密度および静電容量を測定した。電極密度および
静電容量の測定結果を表１および表２に示す。
【００７０】図３に、測定したＸ線回折パターンを示
す。６００℃での炭化による黒鉛構造に基づく回折線
は、２５．０付近に認められない。８００℃、９００℃
で賦活を行っても、回折線は現れなかった。
す。６００℃での炭化による黒鉛構造に基づく回折線
は、２５．０付近に認められない。８００℃、９００℃
で賦活を行っても、回折線は現れなかった。
【００７１】得られた活性炭の透過型電子顕微鏡（ＴＥ
Ｍ）像を図５に示す。図４に認められたような、黒鉛性
の構造を示す不規則に出現する黒色の強い部分は観察さ
れなかった。
Ｍ）像を図５に示す。図４に認められたような、黒鉛性
の構造を示す不規則に出現する黒色の強い部分は観察さ
れなかった。
【００７２】比較例２〜６ 原料をフェノール（芳香族難黒鉛化性有機物、比較例
２）、ＣＭＣ（芳香族難黒鉛化性有機物、比較例３）、
ポリイミド（芳香族難黒鉛化性有機物、比較例４）、ポ
リカ（芳香族難黒鉛化性有機物、比較例５）、またはＰ
ＶＤＦ（脂肪族難黒鉛化性有機物、比較例６）、とした
以外は実施例１と同様の方法で活性炭を作製し、同様の
方法で電極密度および静電容量を測定した。電極密度お
よび静電容量の測定結果を表１および表２に示す。な
お、比較例４で使用したポリイミド非緊張下（非伸展状
態）で使用した。
２）、ＣＭＣ（芳香族難黒鉛化性有機物、比較例３）、
ポリイミド（芳香族難黒鉛化性有機物、比較例４）、ポ
リカ（芳香族難黒鉛化性有機物、比較例５）、またはＰ
ＶＤＦ（脂肪族難黒鉛化性有機物、比較例６）、とした
以外は実施例１と同様の方法で活性炭を作製し、同様の
方法で電極密度および静電容量を測定した。電極密度お
よび静電容量の測定結果を表１および表２に示す。な
お、比較例４で使用したポリイミド非緊張下（非伸展状
態）で使用した。
【００７３】
【表１】
【００７４】
【表２】
【００７５】実施例３ ＰＶＣを原料とし、６００℃で５時間炭化した。これを
ＫＯＨ／Ｃ−２で、９３０℃で４時間賦活を行った。こ
の活性炭に重量比でテフロン７Ｊを１０％加え、圧粉成
型により、φ２０ｍｍ、１００ｍｇの電極を作製した。
同様に重量比でテフロン７Ｊを１０％、デンカブラック
を１０％加え、圧粉成型により、φ２０ｍｍ、１００ｍ
ｇの電極を作製した。
ＫＯＨ／Ｃ−２で、９３０℃で４時間賦活を行った。こ
の活性炭に重量比でテフロン７Ｊを１０％加え、圧粉成
型により、φ２０ｍｍ、１００ｍｇの電極を作製した。
同様に重量比でテフロン７Ｊを１０％、デンカブラック
を１０％加え、圧粉成型により、φ２０ｍｍ、１００ｍ
ｇの電極を作製した。
【００７６】得られた電極の性能を表３に示す。
【００７７】比較例７ ＰＶＤＣ樹脂を原料とし、６００℃で２時間炭化した。
これをＫＯＨ／Ｃ−２で、８００℃で５時間賦活を行っ
た。この活性炭に重量比でテフロン７Ｊを１０％加え、
圧粉成型により、φ２０ｍｍ、１００ｍｇの電極を作製
した。同様に重量比でテフロン７Ｊを１０％、デンカブ
ラックを１０％加え、圧粉成型により、φ２０ｍｍ、１
００ｍｇの電極を作製した。
これをＫＯＨ／Ｃ−２で、８００℃で５時間賦活を行っ
た。この活性炭に重量比でテフロン７Ｊを１０％加え、
圧粉成型により、φ２０ｍｍ、１００ｍｇの電極を作製
した。同様に重量比でテフロン７Ｊを１０％、デンカブ
ラックを１０％加え、圧粉成型により、φ２０ｍｍ、１
００ｍｇの電極を作製した。
【００７８】得られた電極の性能を表３に示す。表３か
ら明らかなように、本発明の活性炭を用いて作製した電
極は、容積当たりの静電容量が大きく、かつ低い内部抵
抗を有する優れたものである。
ら明らかなように、本発明の活性炭を用いて作製した電
極は、容積当たりの静電容量が大きく、かつ低い内部抵
抗を有する優れたものである。
【００７９】
【表３】
【００８０】
【発明の効果】本発明によれば、電気導電性に寄与する
部分と電気二重層容量を受け持つ部分との両者を兼ね備
え、電極密度が高く、静電容量が大きく、電極重量当た
りのエネルギー密度の向上を図ることのできる電気二重
層コンデンサ電極用活性炭並びにその製造方法およびこ
れを用いた電気二重層コンデンサ電極が提供される。
部分と電気二重層容量を受け持つ部分との両者を兼ね備
え、電極密度が高く、静電容量が大きく、電極重量当た
りのエネルギー密度の向上を図ることのできる電気二重
層コンデンサ電極用活性炭並びにその製造方法およびこ
れを用いた電気二重層コンデンサ電極が提供される。
【図１】タールを原料とする活性炭のＸ線回折パターン
を示す図である。
を示す図である。
【図２】ＰＶＣを原料とする活性炭のＸ線回折パターン
を示す図である。
を示す図である。
【図３】ＰＶＤＣを原料とする活性炭のＸ線回折パター
ンを示す図である。
ンを示す図である。
【図４】実施例２の活性炭のＴＥＭ像を示す図である。
【図５】比較例１の活性炭のＴＥＭ像を示す図である。
【図６】炭化温度を３７５〜６００℃として調製した活
性炭のＸ線回折パターンを示す図である。
性炭のＸ線回折パターンを示す図である。
【図７】炭化温度を６００〜１０００℃として調製した
活性炭のＸ線回折パターンを示す図である。
活性炭のＸ線回折パターンを示す図である。
【図８】炭化温度と賦活後の比表面積との関係を示す図
である。
である。
【図９】炭化温度と電極密度との関係を示す図である。
【図１０】充電電圧２．３Ｖにおける炭化温度と活性炭
重量当たりの静電容量との関係、および炭化温度と活性
炭容積当たりの静電容量との関係を示す図である。
重量当たりの静電容量との関係、および炭化温度と活性
炭容積当たりの静電容量との関係を示す図である。
【図１１】充電電圧３．５Ｖにおける炭化温度と活性炭
重量当たりの静電容量との関係、および炭化温度と活性
炭容積当たりの静電容量との関係を示す図である。
重量当たりの静電容量との関係、および炭化温度と活性
炭容積当たりの静電容量との関係を示す図である。
【図１２】有機溶媒系電気二重層コンデンサの一例を示
す図である。
す図である。
【図１３】電解液中のイオンが電極に吸着される状態を
示す概念図である。
示す概念図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 健児 埼玉県和光市中央１−４−１ 株式会社本 田技術研究所内
Claims (8)
- 【請求項１】黒鉛構造部分と乱層構造部分との両者を有
することを特徴とする電気二重層コンデンサ電極用活性
炭。 - 【請求項２】請求項１記載の電気二重層コンデンサ電極
用活性炭において、電子顕微鏡による明視野像で黒鉛構
造部分対乱層構造部分の比率が、０．５：９．５〜７：
３であることを特徴とする電気二重層コンデンサ電極用
活性炭。 - 【請求項３】電気二重層コンデンサ電極用活性炭を製造
するに際し、易黒鉛化性有機物を熱処理することを特徴
とする電気二重層コンデンサ電極用活性炭の製造方法。 - 【請求項４】請求項３記載の電気二重層コンデンサ電極
用活性炭の製造方法において、易黒鉛化性有機物を、炭
素前駆体形成温度以上かつ黒鉛化温度未満の炭化温度で
焼成することにより熱処理した後、賦活処理を行うこと
を特徴とする電気二重層コンデンサ電極用活性炭の製造
方法。 - 【請求項５】請求項４記載の電気二重層コンデンサ電極
用活性炭の製造方法において、炭化温度が４００〜１５
００℃であることを特徴とする電気二重層コンデンサ電
極用活性炭の製造方法。 - 【請求項６】請求項３乃至５のいずれかに記載の電気二
重層コンデンサ電極用活性炭の製造方法において、易黒
鉛化性有機物が、ＰＶＣまたはタールであることを特徴
とする電気二重層コンデンサ電極用活性炭の製造方法。 - 【請求項７】請求項１または２記載の電気二重層コンデ
ンサ電極用活性炭を用いたことを特徴とする電気二重層
コンデンサ電極。 - 【請求項８】請求項７記載の電気二重層コンデンサ電極
において、電極密度が０．６ｇ／ｃｃ以上となる活性炭
を用いたことを特徴とする電気二重層コンデンサ電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8132050A JPH09320906A (ja) | 1996-05-27 | 1996-05-27 | 電気二重層コンデンサ電極用活性炭並びにその製造方法および電気二重層コンデンサ電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8132050A JPH09320906A (ja) | 1996-05-27 | 1996-05-27 | 電気二重層コンデンサ電極用活性炭並びにその製造方法および電気二重層コンデンサ電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09320906A true JPH09320906A (ja) | 1997-12-12 |
Family
ID=15072358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8132050A Pending JPH09320906A (ja) | 1996-05-27 | 1996-05-27 | 電気二重層コンデンサ電極用活性炭並びにその製造方法および電気二重層コンデンサ電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09320906A (ja) |
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000150318A (ja) * | 1998-11-18 | 2000-05-30 | Okamura Kenkyusho:Kk | 電気二重層コンデンサ |
| JP2001513940A (ja) * | 1998-03-06 | 2001-09-04 | マグネート−モートア、ゲゼルシャフト、フュール、マグネートモートリシェ、テヒニク、ミット、ベシュレンクテル、ハフツング | 水に対する拡散能力が低いガス拡散電極およびポリマー電解膜燃料電池 |
| JP2002083748A (ja) * | 2000-06-27 | 2002-03-22 | Asahi Glass Co Ltd | 活性炭およびその製造方法およびこれを用いた電気二重層キャパシタ |
| JP2002104816A (ja) * | 1999-11-16 | 2002-04-10 | Kuraray Co Ltd | 活性炭及びその製造方法 |
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| US6487066B1 (en) | 1998-09-03 | 2002-11-26 | Ngk Insulators, Ltd. | Electric double layer capacitor and method for producing the same |
| US6709560B2 (en) | 2001-04-18 | 2004-03-23 | Biosource, Inc. | Charge barrier flow-through capacitor |
| US6781817B2 (en) | 2000-10-02 | 2004-08-24 | Biosource, Inc. | Fringe-field capacitor electrode for electrochemical device |
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| US10679798B2 (en) | 2016-05-20 | 2020-06-09 | Avx Corporation | Ultracapacitor containing thin electrodes in a metal container |
-
1996
- 1996-05-27 JP JP8132050A patent/JPH09320906A/ja active Pending
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