JPH0974052A - 分極性電極の製造方法 - Google Patents
分極性電極の製造方法Info
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- JPH0974052A JPH0974052A JP7229191A JP22919195A JPH0974052A JP H0974052 A JPH0974052 A JP H0974052A JP 7229191 A JP7229191 A JP 7229191A JP 22919195 A JP22919195 A JP 22919195A JP H0974052 A JPH0974052 A JP H0974052A
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- carbon
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
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- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高容量密度で、低抵抗の電気二重層キャパシ
タを与える分極性電極を提供することを目的とする。 【解決手段】 活性炭、導電性付与材、バインダ、およ
び前記バインダの溶媒からなるスラリー中で、導電性基
板を正として対向電極との間に直流電界を印加する電気
泳動電着により、活性炭を主とする層を析出させる分極
性電極の製造方法。導電性付与材は、カーボンブラッ
ク、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、黒鉛粉
末、炭素繊維、または酸化ルテニウム、バインダは多糖
類から選ばれたものを用いる。また、導電性基体は、金
属または炭素の箔、ネット、およびパンチング板のいず
れかを、溶媒は水およびアルコールから選ばれたもので
ある。
タを与える分極性電極を提供することを目的とする。 【解決手段】 活性炭、導電性付与材、バインダ、およ
び前記バインダの溶媒からなるスラリー中で、導電性基
板を正として対向電極との間に直流電界を印加する電気
泳動電着により、活性炭を主とする層を析出させる分極
性電極の製造方法。導電性付与材は、カーボンブラッ
ク、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、黒鉛粉
末、炭素繊維、または酸化ルテニウム、バインダは多糖
類から選ばれたものを用いる。また、導電性基体は、金
属または炭素の箔、ネット、およびパンチング板のいず
れかを、溶媒は水およびアルコールから選ばれたもので
ある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気二重層キャパ
シタに用いる分極性電極の製造方法に関するものであ
る。
シタに用いる分極性電極の製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】電気二重層キャパシタは、分極性電極と
して活性炭を用い、活性炭と電解液との界面電気二重層
に蓄積される電気二重層容量を利用した大容量コンデン
サである。この電気二重層キャパシタは、従来コイン形
のものと円筒形のものがある。図４は、コイン形キャパ
シタの代表的な構成を示すものである。活性炭繊維の織
布などからなるシート２１、２２の片面にアルミニウム
溶射層２３、２４を形成した一対の分極性電極と、両電
極間に介在させたセパレータ２５、およびこれらに含浸
させたテトラエチルアンモニウムパークロレートのプロ
ピレンカーボネート溶液などからなる電解液を金属ケー
ス２６、２７と絶縁性ガスケットリング２８でハウジン
グしたものである。
して活性炭を用い、活性炭と電解液との界面電気二重層
に蓄積される電気二重層容量を利用した大容量コンデン
サである。この電気二重層キャパシタは、従来コイン形
のものと円筒形のものがある。図４は、コイン形キャパ
シタの代表的な構成を示すものである。活性炭繊維の織
布などからなるシート２１、２２の片面にアルミニウム
溶射層２３、２４を形成した一対の分極性電極と、両電
極間に介在させたセパレータ２５、およびこれらに含浸
させたテトラエチルアンモニウムパークロレートのプロ
ピレンカーボネート溶液などからなる電解液を金属ケー
ス２６、２７と絶縁性ガスケットリング２８でハウジン
グしたものである。
【０００３】また、円筒形のキャパシタは、後述する図
２のような構造を有する。活性炭、導電性付与材、バイ
ンダ、およびバインダの溶媒からなるスラリーをアルミ
ニウム箔に塗布、乾燥して活性炭層を形成した一対の電
極をセパレータとともに捲回し、これをアルミケース、
ゴム封口材でハウジングしたものである。このキャパシ
タも電解液としてコイン形と同じく有機系の電解液を用
いている。さらに、電解液として硫酸水溶液を用いたキ
ャパシタも開発されている。
２のような構造を有する。活性炭、導電性付与材、バイ
ンダ、およびバインダの溶媒からなるスラリーをアルミ
ニウム箔に塗布、乾燥して活性炭層を形成した一対の電
極をセパレータとともに捲回し、これをアルミケース、
ゴム封口材でハウジングしたものである。このキャパシ
タも電解液としてコイン形と同じく有機系の電解液を用
いている。さらに、電解液として硫酸水溶液を用いたキ
ャパシタも開発されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】電気二重層キャパシタ
のセル体積当たりの容量密度を大きくすることは重要な
ポイントである。このためには単位セル体積当たりにで
きるだけ大量の活性炭を詰めなければならない。従来の
円筒形キャパシタの電極は、活性炭の充填率が３０〜７
０％であった。従来のスラリーをアルミニウム基材の上
に担持させる方法は、塗布、印刷、ロールコート、ドク
ターブレード、ディップなど種々可能であるが、いずれ
の方法でもその充填率は７０％が限界であった。また、
電極の電気抵抗値は、活性炭の充填率が高いほど活性炭
同志の接触面積が増えるために、充填率に比例して小さ
くなる。このようにキャパシタの容量密度をさらに高く
し、抵抗をさらに小さくするためには、活性炭の充填密
度を大きくすることが必須条件である。本発明は、容量
密度が高く、内部抵抗の低い電気二重層キャパシタを与
える分極性電極の製造方法を提供することを目的とす
る。
のセル体積当たりの容量密度を大きくすることは重要な
ポイントである。このためには単位セル体積当たりにで
きるだけ大量の活性炭を詰めなければならない。従来の
円筒形キャパシタの電極は、活性炭の充填率が３０〜７
０％であった。従来のスラリーをアルミニウム基材の上
に担持させる方法は、塗布、印刷、ロールコート、ドク
ターブレード、ディップなど種々可能であるが、いずれ
の方法でもその充填率は７０％が限界であった。また、
電極の電気抵抗値は、活性炭の充填率が高いほど活性炭
同志の接触面積が増えるために、充填率に比例して小さ
くなる。このようにキャパシタの容量密度をさらに高く
し、抵抗をさらに小さくするためには、活性炭の充填密
度を大きくすることが必須条件である。本発明は、容量
密度が高く、内部抵抗の低い電気二重層キャパシタを与
える分極性電極の製造方法を提供することを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の分極性電極の製
造方法は、導電性基板上に電気泳動電着により活性炭を
主成分とする層を析出付着させるものである。ここで、
電気泳動電着は、活性炭、バインダ、および前記バイン
ダの溶媒を含むスラリー中で、導電性基板を正として対
向電極との間に直流電界を印加することにより行う。前
記スラリーは、さらに導電性付与材を含むことが好まし
い。
造方法は、導電性基板上に電気泳動電着により活性炭を
主成分とする層を析出付着させるものである。ここで、
電気泳動電着は、活性炭、バインダ、および前記バイン
ダの溶媒を含むスラリー中で、導電性基板を正として対
向電極との間に直流電界を印加することにより行う。前
記スラリーは、さらに導電性付与材を含むことが好まし
い。
【０００６】導電性付与材としては、カーボンブラッ
ク、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、黒鉛粉
末、炭素繊維、および酸化ルテニウムからなる群より選
択されたものが好ましい。また、バインダは、多糖類か
ら選ばれたものが好ましい。導電性基体としては、金属
または炭素の箔、ネット、またはパンチング板が用いら
れる。前記溶媒としては、水、およびアルコールから選
ばれたものが好ましい。
ク、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、黒鉛粉
末、炭素繊維、および酸化ルテニウムからなる群より選
択されたものが好ましい。また、バインダは、多糖類か
ら選ばれたものが好ましい。導電性基体としては、金属
または炭素の箔、ネット、またはパンチング板が用いら
れる。前記溶媒としては、水、およびアルコールから選
ばれたものが好ましい。
【０００７】本発明によれば、電極の活性炭の体積充填
率が飛躍的に大きくなり、このために高容量密度で低抵
抗の電気二重層キャパシタを得ることができる。また、
電極製造時の活性炭層の膜厚の制御も容易にできる。
率が飛躍的に大きくなり、このために高容量密度で低抵
抗の電気二重層キャパシタを得ることができる。また、
電極製造時の活性炭層の膜厚の制御も容易にできる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１は、電気泳動電着のための装置の概略構成を
示す。活性炭、導電性付与材、バインダ、およびバイン
ダの溶媒からなるスラリー２を収容した容器１内に、分
極性電極を構成する導電性基板３および対極４、４を浸
漬し、導電性基板３を正、対極４を負にして直流電源５
により両極間に直流電圧を印加する。こうして導電性基
板の両面に活性炭、導電性付与材およびバインダからな
る分極性電極を形成することができる。次に、具体的な
実施例を説明する。
する。図１は、電気泳動電着のための装置の概略構成を
示す。活性炭、導電性付与材、バインダ、およびバイン
ダの溶媒からなるスラリー２を収容した容器１内に、分
極性電極を構成する導電性基板３および対極４、４を浸
漬し、導電性基板３を正、対極４を負にして直流電源５
により両極間に直流電圧を印加する。こうして導電性基
板の両面に活性炭、導電性付与材およびバインダからな
る分極性電極を形成することができる。次に、具体的な
実施例を説明する。
【０００９】［実施例１］活性炭粉末（比表面積：１７
００ｍ2／ｇ、平均粒径：２μｍ）１０重量部とアセチ
レンブラック２重量部とをメタノール５重量部に均一に
混合分散し液Ａとする。一方、ポリビニルピロリドン２
重量部を水１０重量部に溶解し液Ｂとする。液Ａと液Ｂ
を混合し活性炭スラリーを得る。導電性基板として表面
研磨した厚さ３０μｍのアルミニウム箔、対極として厚
さ１ｍｍのアルミニウム板をそれぞれを用いる。これら
を図１のように、上記の活性炭スラリー２中に浸漬し、
アルミニウム箔３を正、アルミニウム板４、４を負極性
として両者の間に１０Ｖの直流を５分間室温で印加す
る。続いて、アルミニウム箔３を活性炭スラリー２から
引き上げる。得られた活性炭層を有するアルミニウム箔
を１５０℃で３０分間乾燥し、所定の大きさに切断して
箔電極を得る。
００ｍ2／ｇ、平均粒径：２μｍ）１０重量部とアセチ
レンブラック２重量部とをメタノール５重量部に均一に
混合分散し液Ａとする。一方、ポリビニルピロリドン２
重量部を水１０重量部に溶解し液Ｂとする。液Ａと液Ｂ
を混合し活性炭スラリーを得る。導電性基板として表面
研磨した厚さ３０μｍのアルミニウム箔、対極として厚
さ１ｍｍのアルミニウム板をそれぞれを用いる。これら
を図１のように、上記の活性炭スラリー２中に浸漬し、
アルミニウム箔３を正、アルミニウム板４、４を負極性
として両者の間に１０Ｖの直流を５分間室温で印加す
る。続いて、アルミニウム箔３を活性炭スラリー２から
引き上げる。得られた活性炭層を有するアルミニウム箔
を１５０℃で３０分間乾燥し、所定の大きさに切断して
箔電極を得る。
【００１０】図２は上記のようにして得た分極性電極を
用いた円筒形のキャパシタの構造を示す。１２および１
５は分極性電極を示し、それぞれ導電性基板１０および
１３とそれらの両面に形成した活性炭層１１および１４
から構成されている。分極性電極の大きさは、幅１０ｍ
ｍ、長さ５０ｍｍである。これらの電極は、セパレータ
１６を介して捲回してアルミケース１７内に挿入し、電
解液を注入後、ゴムパッキン１８で密封する。１９、２
０は電極リードを表す。電解液としては、１モル／ｌの
テトラエチルアンモニウムパークロレートを溶解したプ
ロピレンカーボネートを用いた。
用いた円筒形のキャパシタの構造を示す。１２および１
５は分極性電極を示し、それぞれ導電性基板１０および
１３とそれらの両面に形成した活性炭層１１および１４
から構成されている。分極性電極の大きさは、幅１０ｍ
ｍ、長さ５０ｍｍである。これらの電極は、セパレータ
１６を介して捲回してアルミケース１７内に挿入し、電
解液を注入後、ゴムパッキン１８で密封する。１９、２
０は電極リードを表す。電解液としては、１モル／ｌの
テトラエチルアンモニウムパークロレートを溶解したプ
ロピレンカーボネートを用いた。
【００１１】図３は本実施例で得られた分極性電極の断
面を模式的に示すもので、３はアルミニウム箔、６は活
性炭粉末、７は導電付与材のアセチレンブラック、８は
バインダをそれぞれ表している。本実施例で得られた分
極性電極の活性炭粉末の充填率は、約９０％であった。
このように活性炭の充填率が高くなるのは、アルミニウ
ム箔の表面に活性炭が直流電界の力により強く引き付け
られ、さらに活性炭同志も電界のなかでの電気エネルギ
ーにより相互に強く引き付けられることに起因すると考
えられる。
面を模式的に示すもので、３はアルミニウム箔、６は活
性炭粉末、７は導電付与材のアセチレンブラック、８は
バインダをそれぞれ表している。本実施例で得られた分
極性電極の活性炭粉末の充填率は、約９０％であった。
このように活性炭の充填率が高くなるのは、アルミニウ
ム箔の表面に活性炭が直流電界の力により強く引き付け
られ、さらに活性炭同志も電界のなかでの電気エネルギ
ーにより相互に強く引き付けられることに起因すると考
えられる。
【００１２】［実施例２］ポリビニルピロリドンの代わ
りにカルボキシメチルセルロースのアンモニウム塩を用
いた他は実施例１と同様にして分極性電極を製造し、円
筒形キャパシタを組み立てた。
りにカルボキシメチルセルロースのアンモニウム塩を用
いた他は実施例１と同様にして分極性電極を製造し、円
筒形キャパシタを組み立てた。
【００１３】［実施例３］アルミニウム箔の代わりに黒
鉛とスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）との混合物から
なるフレキシブル導電基材を用いた他は実施例１と同様
にして分極性電極を製造し、円筒形キャパシタを組み立
てた。
鉛とスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）との混合物から
なるフレキシブル導電基材を用いた他は実施例１と同様
にして分極性電極を製造し、円筒形キャパシタを組み立
てた。
【００１４】［比較例］活性炭粉末（比表面積：１７０
０ｍ2／ｇ、平均粒径：２μｍ）１０重量部、アセチレ
ンブラック２重量部、ポリビニルピロリドン２重量部、
メタノール５重量部および水１０重量部からなるスラリ
ーを表面研磨した厚さ３０μｍのアルミニウム箔に塗布
し、乾燥して分極性電極を製造し、図２のような円筒形
キャパシタを構成した。以上の実施例および比較例で得
られたキャパシタの特性を表１に示す。
０ｍ2／ｇ、平均粒径：２μｍ）１０重量部、アセチレ
ンブラック２重量部、ポリビニルピロリドン２重量部、
メタノール５重量部および水１０重量部からなるスラリ
ーを表面研磨した厚さ３０μｍのアルミニウム箔に塗布
し、乾燥して分極性電極を製造し、図２のような円筒形
キャパシタを構成した。以上の実施例および比較例で得
られたキャパシタの特性を表１に示す。
【００１５】
【表１】
【００１６】上記の実施例では、活性炭材料として活性
炭粉末を用いたが、チョップ状の活性炭繊維を用いるこ
とも可能である。また、導電性基材としてアルミニウム
箔、炭素／ＳＢＲ混合体を用いたが、炭素繊維またはこ
れから構成される織布のような構造体を用いてもよい。
導電性付与剤として、黒鉛粉末、酸化ルテニウム、炭素
繊維も使用できる。導電性付与剤を用いなくてもよい。
バインダとして、多糖類全般が使用可能である。また、
電気泳動電着により高充填密度の炭素層を得る思想を発
展させて、リチウム電池用の高密度負極炭素電極を得る
こともできる。
炭粉末を用いたが、チョップ状の活性炭繊維を用いるこ
とも可能である。また、導電性基材としてアルミニウム
箔、炭素／ＳＢＲ混合体を用いたが、炭素繊維またはこ
れから構成される織布のような構造体を用いてもよい。
導電性付与剤として、黒鉛粉末、酸化ルテニウム、炭素
繊維も使用できる。導電性付与剤を用いなくてもよい。
バインダとして、多糖類全般が使用可能である。また、
電気泳動電着により高充填密度の炭素層を得る思想を発
展させて、リチウム電池用の高密度負極炭素電極を得る
こともできる。
【００１７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、活性炭の
充填率の非常に高い炭素電極を得ることが出来、これを
分極性電極に用いたキャパシタは体積当りのエネルギー
密度が非常の高くなる。またセルの内部抵抗も非常に低
い。電極箔製造時の炭素膜厚の制御性も印加電圧で容易
に制御でき、簡易な製造制御で非常に均一な膜厚の炭素
電極を得ることが出来、工業的にも本発明の価値は非常
に第なるものである。
充填率の非常に高い炭素電極を得ることが出来、これを
分極性電極に用いたキャパシタは体積当りのエネルギー
密度が非常の高くなる。またセルの内部抵抗も非常に低
い。電極箔製造時の炭素膜厚の制御性も印加電圧で容易
に制御でき、簡易な製造制御で非常に均一な膜厚の炭素
電極を得ることが出来、工業的にも本発明の価値は非常
に第なるものである。
【図１】本発明の実施例に用いた電極を製造するための
装置の概略構成を示す図である。
装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例による電気二重層キャパシタの
一部を切り欠いた斜視図である。
一部を切り欠いた斜視図である。
【図３】本発明の実施例による分極性電極の断面を示す
模式図である。
模式図である。
【図４】従来のキャパシタの構成例を示す縦断面図であ
る。
る。
１ 容器 ２ スラリー ３ 導電性基板 ４ 対極 ５ 直流電源 ６ 活性炭粉末 ７ 導電性付与材 ８ バインダ １０、１３ 導電性基板 １１、１４ 活性炭層 １２、１５ 分極性電極 １６ セパレータ １７ 容器 １８ ゴムパッキン １９、２０ 電極リード
フロントページの続き (72)発明者 野本 進 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 西田 和史 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 池田 正樹 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 (7)
- 【請求項１】 導電性基板上に電気泳動電着により活性
炭を主成分とする層を析出付着させることを特徴とする
分極性電極の製造方法。 - 【請求項２】 電気泳動電着が、活性炭、バインダ、お
よび前記バインダの溶媒を含むスラリー中で、導電性基
板を正として対向電極との間に直流電界を印加して行う
請求項１記載の分極性電極の製造方法。 - 【請求項３】 前記スラリーが、さらに導電性付与材を
含む請求項２記載の分極性電極の製造方法。 - 【請求項４】 導電性付与材が、カーボンブラック、ア
セチレンブラック、ケッチェンブラック、黒鉛粉末、炭
素繊維、および酸化ルテニウムからなる群より選択され
たものである請求項３記載の分極性電極の製造方法。 - 【請求項５】 バインダが多糖類から選ばれたものであ
る請求項２記載の分極性電極の製造方法。 - 【請求項６】 導電性基体が、金属または炭素の箔、ネ
ット、およびパンチング板のいずれかである請求項１ま
たは２記載の分極性電極の製造方法。 - 【請求項７】 溶媒が水およびアルコールからなる群よ
り選ばれたものである請求項２記載の分極性電極の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7229191A JPH0974052A (ja) | 1995-09-06 | 1995-09-06 | 分極性電極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7229191A JPH0974052A (ja) | 1995-09-06 | 1995-09-06 | 分極性電極の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0974052A true JPH0974052A (ja) | 1997-03-18 |
Family
ID=16888237
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7229191A Pending JPH0974052A (ja) | 1995-09-06 | 1995-09-06 | 分極性電極の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0974052A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002042790A (ja) * | 2000-07-27 | 2002-02-08 | Denso Corp | 電池用電極の製造方法および電池用電極の製造装置 |
| JP2002289174A (ja) * | 2001-01-17 | 2002-10-04 | Nisshinbo Ind Inc | 電池用活物質混合粉体、電極組成物、二次電池用電極及び二次電池並びに電気二重層キャパシタ用炭素材料混合粉体、分極性電極組成物、分極性電極及び電気二重層キャパシタ |
| EP0867901A3 (en) * | 1997-03-28 | 2005-04-13 | Nec Tokin Corporation | Electric double layer capacitor |
| JP2006237357A (ja) * | 2005-02-25 | 2006-09-07 | Shinshu Univ | 透明薄膜電極およびそれを有する電気化学蓄電素子 |
| JP2022530458A (ja) * | 2019-04-26 | 2022-06-29 | ピーピージー・インダストリーズ・オハイオ・インコーポレイテッド | 多孔質集電体上に堆積されたコンフォーマルコーティングを有する電極 |
| WO2022166996A1 (zh) * | 2021-02-05 | 2022-08-11 | 太原科技大学 | 在电极集流体上电沉积活性材料微粒的方法及装置 |
-
1995
- 1995-09-06 JP JP7229191A patent/JPH0974052A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0867901A3 (en) * | 1997-03-28 | 2005-04-13 | Nec Tokin Corporation | Electric double layer capacitor |
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| JP2006237357A (ja) * | 2005-02-25 | 2006-09-07 | Shinshu Univ | 透明薄膜電極およびそれを有する電気化学蓄電素子 |
| JP2022530458A (ja) * | 2019-04-26 | 2022-06-29 | ピーピージー・インダストリーズ・オハイオ・インコーポレイテッド | 多孔質集電体上に堆積されたコンフォーマルコーティングを有する電極 |
| WO2022166996A1 (zh) * | 2021-02-05 | 2022-08-11 | 太原科技大学 | 在电极集流体上电沉积活性材料微粒的方法及装置 |
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Legal Events
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