JPH1064765A - 電気二重層キャパシタの製造方法 - Google Patents
電気二重層キャパシタの製造方法Info
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- JPH1064765A JPH1064765A JP8221551A JP22155196A JPH1064765A JP H1064765 A JPH1064765 A JP H1064765A JP 8221551 A JP8221551 A JP 8221551A JP 22155196 A JP22155196 A JP 22155196A JP H1064765 A JPH1064765 A JP H1064765A
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- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/54—Electrolytes
- H01G11/58—Liquid electrolytes
- H01G11/60—Liquid electrolytes characterised by the solvent
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- 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
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- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
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- Power Engineering (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高エネルギー密度で、低抵抗で、静電容量が大
きく、かつ分極性電極層と集電体との密着力が強い電気
二重層キャパシタを提供する。 【解決手段】比表面積が１５００ｍ2 ／ｇ以上の炭素材
料と導電材とポリフッ化ビニリデンと水酸基を有する水
溶性高分子物質とを含むスラリーを金属集電板上に塗布
し乾燥して得た分極性電極を、セパレータを介して巻回
又は積層して非水系電解液に含浸させて電気二重層キャ
パシタに用いる。
きく、かつ分極性電極層と集電体との密着力が強い電気
二重層キャパシタを提供する。 【解決手段】比表面積が１５００ｍ2 ／ｇ以上の炭素材
料と導電材とポリフッ化ビニリデンと水酸基を有する水
溶性高分子物質とを含むスラリーを金属集電板上に塗布
し乾燥して得た分極性電極を、セパレータを介して巻回
又は積層して非水系電解液に含浸させて電気二重層キャ
パシタに用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は１Ｆ以上のパワー用
途の低抵抗大容量電気二重層キャパシタの製造方法に関
する。
途の低抵抗大容量電気二重層キャパシタの製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来のパワー用低抵抗大容量電気二重層
キャパシタは、集電体に活性炭粉末を主体とする薄膜状
分極性電極を担持してなる対向する一対の電極をセパレ
ータを介して巻回し、電解液を含浸させてケースに収容
し、このケースの開口部を電解液が蒸発しないように封
口ゴム又はフェノール樹脂板等からなる封口部材で封口
して構成している。
キャパシタは、集電体に活性炭粉末を主体とする薄膜状
分極性電極を担持してなる対向する一対の電極をセパレ
ータを介して巻回し、電解液を含浸させてケースに収容
し、このケースの開口部を電解液が蒸発しないように封
口ゴム又はフェノール樹脂板等からなる封口部材で封口
して構成している。
【０００３】また、特開平４−１５４１０６には、大電
流大容量化を目的として、セパレータを介して電極を多
数積層した素子が組み込まれた電気二重層キャパシタが
提案されている。例えば、矩形に成形された分極性電極
を正極及び負極とし、間にセパレータを配置して交互に
多数積み重ねた素子を、正極と負極の端部に正極リード
部材及び負極リード部材をかしめなどにより接続してア
ルミニウムケースに収容し、電解液を含浸させてアルミ
ニウム上蓋で密閉している。
流大容量化を目的として、セパレータを介して電極を多
数積層した素子が組み込まれた電気二重層キャパシタが
提案されている。例えば、矩形に成形された分極性電極
を正極及び負極とし、間にセパレータを配置して交互に
多数積み重ねた素子を、正極と負極の端部に正極リード
部材及び負極リード部材をかしめなどにより接続してア
ルミニウムケースに収容し、電解液を含浸させてアルミ
ニウム上蓋で密閉している。
【０００４】これらの電気二重層キャパシタを構成する
電極は、従来、正極と負極のいずれもが大きな比表面積
を有する炭素材料を主体として構成されていた。
電極は、従来、正極と負極のいずれもが大きな比表面積
を有する炭素材料を主体として構成されていた。
【０００５】これまで、炭素材料のスラリーを金属集電
体に担持させるためのバインダとしては、ポリテトラフ
ルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルピ
ロリドン、カルボキシメチルセルロース等が提案されて
いる。このうち、特開平８−５５７６１で提案されてい
るように、ポリフッ化ビニリデンは皮膜形成能に優れ
る。しかし、いずれのバインダを用いても、集電体への
強い密着力、低い直流抵抗、及び大きい静電容量を同時
に満足する分極性電極は見出されていない。
体に担持させるためのバインダとしては、ポリテトラフ
ルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルピ
ロリドン、カルボキシメチルセルロース等が提案されて
いる。このうち、特開平８−５５７６１で提案されてい
るように、ポリフッ化ビニリデンは皮膜形成能に優れ
る。しかし、いずれのバインダを用いても、集電体への
強い密着力、低い直流抵抗、及び大きい静電容量を同時
に満足する分極性電極は見出されていない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】活性炭等の炭素材料を
電極として用いた従来の電気二重層キャパシタでは、使
用する溶媒と溶質の選択にもよるが、一素子あたりの通
常の耐電圧が非水系電解液を用いた場合で約２．０〜
２. ８Ｖである。より多くのエネルギーを急速に取り出
せるように、さらにキャパシタの耐電圧を高め容量密度
を大きくしてエネルギー密度を増大させること、及び内
部抵抗の低減により出力密度を増大させることが望まれ
ている。
電極として用いた従来の電気二重層キャパシタでは、使
用する溶媒と溶質の選択にもよるが、一素子あたりの通
常の耐電圧が非水系電解液を用いた場合で約２．０〜
２. ８Ｖである。より多くのエネルギーを急速に取り出
せるように、さらにキャパシタの耐電圧を高め容量密度
を大きくしてエネルギー密度を増大させること、及び内
部抵抗の低減により出力密度を増大させることが望まれ
ている。
【０００７】従来、電気二重層キャパシタの容量を大き
くするため、炭素材料としてより比表面積の大きな活性
炭やポリアセンが用いられてきたが、活性炭やポリアセ
ンの比表面積は約３０００ｍ2 ／ｇが限度であり、大比
表面積の炭素材料を用いた電気二重層キャパシタの単位
重量あたりの容量もほぼ限界に近付いている。
くするため、炭素材料としてより比表面積の大きな活性
炭やポリアセンが用いられてきたが、活性炭やポリアセ
ンの比表面積は約３０００ｍ2 ／ｇが限度であり、大比
表面積の炭素材料を用いた電気二重層キャパシタの単位
重量あたりの容量もほぼ限界に近付いている。
【０００８】また、１０Ａ以上の大電流で充放電できる
電気二重層キャパシタが、電気自動車、回生制動エネル
ギー貯蔵等の用途に有望とされているが、その実用化の
ためにエネルギー密度が充分に高く、かつ急速充放電が
でき、電圧印加時の容量経時低下が少ない高信頼性の低
抵抗電気二重層キャパシタの実現が望まれている。
電気二重層キャパシタが、電気自動車、回生制動エネル
ギー貯蔵等の用途に有望とされているが、その実用化の
ためにエネルギー密度が充分に高く、かつ急速充放電が
でき、電圧印加時の容量経時低下が少ない高信頼性の低
抵抗電気二重層キャパシタの実現が望まれている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
すべくなされたものであり、比表面積１５００ｍ2 以上
の炭素材料と導電性を付与する導電材とを含むスラリー
を金属集電板上に塗布し、乾燥することにより得られた
分極性電極を正極及び負極とし、該正極と負極をセパレ
ータを介して巻回又は積層して非水系電解液を含浸させ
た素子をケースに収容する電気二重層キャパシタの製造
方法において、前記スラリーがポリフッ化ビニリデンと
水酸基を有する水溶性高分子物質とを含むことを特徴と
する電気二重層キャパシタの製造方法を提供する。
すべくなされたものであり、比表面積１５００ｍ2 以上
の炭素材料と導電性を付与する導電材とを含むスラリー
を金属集電板上に塗布し、乾燥することにより得られた
分極性電極を正極及び負極とし、該正極と負極をセパレ
ータを介して巻回又は積層して非水系電解液を含浸させ
た素子をケースに収容する電気二重層キャパシタの製造
方法において、前記スラリーがポリフッ化ビニリデンと
水酸基を有する水溶性高分子物質とを含むことを特徴と
する電気二重層キャパシタの製造方法を提供する。
【００１０】本発明では、電気二重層キャパシタの耐電
圧を高めるため、電解液の溶媒には非水系溶媒が使用さ
れる。プロピレンカーボネート、エチレンカーボネー
ト、ジエチルカーボネート、ジメトキシエタン、ブチレ
ンカーボネート、スルホラン、メチルスルホラン、ジメ
チルカーボネート、エチルメチルカーボネートから選ば
れる１種以上からなる溶媒が、化学的及び電気化学的な
安定性、電気伝導度及び低温特性の点で好ましい。
圧を高めるため、電解液の溶媒には非水系溶媒が使用さ
れる。プロピレンカーボネート、エチレンカーボネー
ト、ジエチルカーボネート、ジメトキシエタン、ブチレ
ンカーボネート、スルホラン、メチルスルホラン、ジメ
チルカーボネート、エチルメチルカーボネートから選ば
れる１種以上からなる溶媒が、化学的及び電気化学的な
安定性、電気伝導度及び低温特性の点で好ましい。
【００１１】電解質としては、Ｒ1 Ｒ2 Ｒ3 Ｒ4 Ｎ+ 、
Ｒ1 Ｒ2 Ｒ3 Ｒ4 Ｐ+ （ただし、Ｒ1 〜Ｒ4 はそれぞれ
炭素数１〜５のアルキル基であり、同じでも異なっても
よい。）等の第４級オニウムカチオンと、ＢＦ4 -、Ｎ
（ＣＦ3 ＳＯ2 ）2 -、ＰＦ6 -、ＣｌＯ4 -等のアニオンと
を組み合わせた塩を用い、上記の非水系溶媒に溶解させ
た低水分である電解液を使用することが好ましい。具体
的には（Ｃ2 Ｈ5 ）3 （ＣＨ3 ）ＮＢＦ4 、（Ｃ2 Ｈ
5 ）4 ＮＢＦ4 、（Ｃ2 Ｈ5 ）3 （ＣＨ3 ）ＰＢＦ 4 等
が挙げられる。
Ｒ1 Ｒ2 Ｒ3 Ｒ4 Ｐ+ （ただし、Ｒ1 〜Ｒ4 はそれぞれ
炭素数１〜５のアルキル基であり、同じでも異なっても
よい。）等の第４級オニウムカチオンと、ＢＦ4 -、Ｎ
（ＣＦ3 ＳＯ2 ）2 -、ＰＦ6 -、ＣｌＯ4 -等のアニオンと
を組み合わせた塩を用い、上記の非水系溶媒に溶解させ
た低水分である電解液を使用することが好ましい。具体
的には（Ｃ2 Ｈ5 ）3 （ＣＨ3 ）ＮＢＦ4 、（Ｃ2 Ｈ
5 ）4 ＮＢＦ4 、（Ｃ2 Ｈ5 ）3 （ＣＨ3 ）ＰＢＦ 4 等
が挙げられる。
【００１２】本発明における分極性電極は、比表面積が
１５００ｍ2 ／ｇ以上の炭素材料、導電性を付与する導
電材、結合材、水酸基を有する水溶性高分子物質、及び
金属集電板で構成される。この分極性電極は例えば以下
の方法で形成できる。すなわち、活性炭粉末、カーボン
ブラック、ポリフッ化ビニリデン、水溶性高分子物質を
溶媒と混合してスラリーとし、金属集電板に塗布又は浸
漬し、乾燥し、必要に応じてプレスし、集電体と一体化
した分極性電極を得る。
１５００ｍ2 ／ｇ以上の炭素材料、導電性を付与する導
電材、結合材、水酸基を有する水溶性高分子物質、及び
金属集電板で構成される。この分極性電極は例えば以下
の方法で形成できる。すなわち、活性炭粉末、カーボン
ブラック、ポリフッ化ビニリデン、水溶性高分子物質を
溶媒と混合してスラリーとし、金属集電板に塗布又は浸
漬し、乾燥し、必要に応じてプレスし、集電体と一体化
した分極性電極を得る。
【００１３】本発明でスラリーに含まれるポリフッ化ビ
ニリデンは、皮膜形成能に優れるため、主に結合材とし
て機能する。他に結合材として機能するものとして、カ
ルボキシメチルセルロース類又はそのアルカリ金属塩、
ポリビニルピロリドン、ポリイミド、又はポリテトラフ
ルオロエチレン等を併用することもできる。
ニリデンは、皮膜形成能に優れるため、主に結合材とし
て機能する。他に結合材として機能するものとして、カ
ルボキシメチルセルロース類又はそのアルカリ金属塩、
ポリビニルピロリドン、ポリイミド、又はポリテトラフ
ルオロエチレン等を併用することもできる。
【００１４】スラリーの溶媒としては、ポリフッ化ビニ
リデンを溶解するか又は均一に分散するものが好まし
く、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ト
ルエン、キシレン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、
酢酸メチル、フタル酸ジメチル、エタノール、メタノー
ル、ブタノール、水等が適宜選択される。
リデンを溶解するか又は均一に分散するものが好まし
く、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ト
ルエン、キシレン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、
酢酸メチル、フタル酸ジメチル、エタノール、メタノー
ル、ブタノール、水等が適宜選択される。
【００１５】ポリフッ化ビニリデンのスラリー中の濃度
は、０．１〜５重量％が好ましい。０．１重量％未満で
あると、分極性電極層の強度が低下し、また集電体との
密着力が低下するので好ましくない。５重量％超である
と、スラリーの粘度が高くなりすぎて所望の分極性電極
層を形成するのが困難になったり、分極性電極の直流抵
抗が高くなるので好ましくない。より好ましくは０．３
〜２重量％である。
は、０．１〜５重量％が好ましい。０．１重量％未満で
あると、分極性電極層の強度が低下し、また集電体との
密着力が低下するので好ましくない。５重量％超である
と、スラリーの粘度が高くなりすぎて所望の分極性電極
層を形成するのが困難になったり、分極性電極の直流抵
抗が高くなるので好ましくない。より好ましくは０．３
〜２重量％である。
【００１６】本発明では、金属集電板上に分極性電極層
を形成させるスラリーに水酸基を有する水溶性高分子物
質を添加することにより、金属集電板と分極性電極層の
密着性が良く、抵抗が低くかつ静電容量が大きい分極性
電極が得られる。
を形成させるスラリーに水酸基を有する水溶性高分子物
質を添加することにより、金属集電板と分極性電極層の
密着性が良く、抵抗が低くかつ静電容量が大きい分極性
電極が得られる。
【００１７】この効果の理由は明らかではないが、水酸
基を有する水溶性高分子物質を添加することにより、炭
素材料微粉末と導電材微粉末のスラリー中での分散性が
向上し、高比表面積の炭素材料微粉末の周囲を導電材微
粉末が均一に被覆することにより、分極性電極層と金属
集電体の密着性を強化し、抵抗を低減できたものと思わ
れる。
基を有する水溶性高分子物質を添加することにより、炭
素材料微粉末と導電材微粉末のスラリー中での分散性が
向上し、高比表面積の炭素材料微粉末の周囲を導電材微
粉末が均一に被覆することにより、分極性電極層と金属
集電体の密着性を強化し、抵抗を低減できたものと思わ
れる。
【００１８】導電材の粒径は、比表面積１５００ｍ2 ／
ｇ以上の炭素材料の平均粒径より小さくすると分極性電
極の直流抵抗を効果的に低減できる。好ましくは該炭素
材料の平均粒径の５分の１以下の平均粒径を有する導電
材粉末が採用される。具体的には、例えば平均粒径１μ
ｍ以下の導電材微粉末が採用される。
ｇ以上の炭素材料の平均粒径より小さくすると分極性電
極の直流抵抗を効果的に低減できる。好ましくは該炭素
材料の平均粒径の５分の１以下の平均粒径を有する導電
材粉末が採用される。具体的には、例えば平均粒径１μ
ｍ以下の導電材微粉末が採用される。
【００１９】本発明では、ポリフッ化ビニリデンが結合
材としての機能を有するので、金属集電板上に電極層を
形成した後、水酸基を有する水溶性高分子物質が加熱に
より変質しても分極性電極層と金属集電体の密着性、抵
抗、静電容量等の特性は変わらない。したがって、水酸
基を有する水溶性高分子物質は高温で安定でなくてもよ
い。
材としての機能を有するので、金属集電板上に電極層を
形成した後、水酸基を有する水溶性高分子物質が加熱に
より変質しても分極性電極層と金属集電体の密着性、抵
抗、静電容量等の特性は変わらない。したがって、水酸
基を有する水溶性高分子物質は高温で安定でなくてもよ
い。
【００２０】水酸基を有する水溶性高分子物質は、分子
内に他の官能基があってもよいが、カルボン酸、アンモ
ニウム等のイオン解離性の官能基は少ないほうがスラリ
ーの粘性が高くならず固形分濃度の高いスラリーを得や
すいので好ましい。例えば、ポリビニルアルコール、セ
ルロース誘導体等が好ましい。なかでもポリビニルアル
コールが安価で高純度のものを得やすく特性向上効果が
大きいので特に好ましい。
内に他の官能基があってもよいが、カルボン酸、アンモ
ニウム等のイオン解離性の官能基は少ないほうがスラリ
ーの粘性が高くならず固形分濃度の高いスラリーを得や
すいので好ましい。例えば、ポリビニルアルコール、セ
ルロース誘導体等が好ましい。なかでもポリビニルアル
コールが安価で高純度のものを得やすく特性向上効果が
大きいので特に好ましい。
【００２１】水酸基を有する水溶性高分子物質の分子量
は、スラリーへの溶解性とスラリーの粘度上昇をきたさ
ないことを考慮して適宜選ばれ、例えば平均分子量で２
０００〜１０００００が好ましい。また、水酸基を有す
る水溶性高分子物質のスラリー中の濃度は０．０５〜５
重量％が好ましい。０．０５重量％未満であると抵抗低
減及び密着力向上効果が少なくなる。５重量％超である
とスラリーの粘度が高まり、塗膜を均一に形成しにくく
なり、また抵抗の低減効果が少なくなるので好ましくな
い。特に好ましくは０．２〜１．０重量％である。
は、スラリーへの溶解性とスラリーの粘度上昇をきたさ
ないことを考慮して適宜選ばれ、例えば平均分子量で２
０００〜１０００００が好ましい。また、水酸基を有す
る水溶性高分子物質のスラリー中の濃度は０．０５〜５
重量％が好ましい。０．０５重量％未満であると抵抗低
減及び密着力向上効果が少なくなる。５重量％超である
とスラリーの粘度が高まり、塗膜を均一に形成しにくく
なり、また抵抗の低減効果が少なくなるので好ましくな
い。特に好ましくは０．２〜１．０重量％である。
【００２２】本発明では、静電容量を大きくするために
比表面積が１５００ｍ2 ／ｇ以上の炭素材料を使用す
る。静電容量が大きくかつ低抵抗の電気二重層キャパシ
タを得るためには、比表面積が１５００〜３０００ｍ2
／ｇであり、かつ平均粒子径が３０μｍ以下の炭素材料
を使用することがより好ましい。
比表面積が１５００ｍ2 ／ｇ以上の炭素材料を使用す
る。静電容量が大きくかつ低抵抗の電気二重層キャパシ
タを得るためには、比表面積が１５００〜３０００ｍ2
／ｇであり、かつ平均粒子径が３０μｍ以下の炭素材料
を使用することがより好ましい。
【００２３】比表面積が１５００ｍ2 以上の炭素材料と
しては、やしがら系活性炭、フェノール系活性炭、石油
コークス系活性炭、ポリアセン等が挙げられる。大きな
静電容量を得られる点で、フェノール系活性炭、石油コ
ークス系活性炭、ポリアセンの使用が好ましい。炭素材
料の賦活処理法としては、水蒸気賦活処理法、溶融ＫＯ
Ｈ賦活処理等がある。より大きな静電容量を得られる点
で溶融ＫＯＨ賦活処理法が好ましい。
しては、やしがら系活性炭、フェノール系活性炭、石油
コークス系活性炭、ポリアセン等が挙げられる。大きな
静電容量を得られる点で、フェノール系活性炭、石油コ
ークス系活性炭、ポリアセンの使用が好ましい。炭素材
料の賦活処理法としては、水蒸気賦活処理法、溶融ＫＯ
Ｈ賦活処理等がある。より大きな静電容量を得られる点
で溶融ＫＯＨ賦活処理法が好ましい。
【００２４】導電性を付与する導電材としては、カーボ
ンブラック、天然黒鉛、人造黒鉛、金属ファイバ、酸化
チタン、酸化ルテニウム等を使用でき、少量でも効果の
大きい、カーボンブラックの一種であるケッチェンブラ
ック又はアセチレンブラックの使用が好ましい。分極性
電極中の導電材の配合量は、炭素材料との合量中５〜４
０重量％とするのが好ましい。５重量％未満であると導
電性を付与する効果が不充分であり、４０重量％超であ
ると高比表面積の炭素材料の量が減るため静電容量が小
さくなり好ましくない。より好ましくは１０〜３０重量
％とする。
ンブラック、天然黒鉛、人造黒鉛、金属ファイバ、酸化
チタン、酸化ルテニウム等を使用でき、少量でも効果の
大きい、カーボンブラックの一種であるケッチェンブラ
ック又はアセチレンブラックの使用が好ましい。分極性
電極中の導電材の配合量は、炭素材料との合量中５〜４
０重量％とするのが好ましい。５重量％未満であると導
電性を付与する効果が不充分であり、４０重量％超であ
ると高比表面積の炭素材料の量が減るため静電容量が小
さくなり好ましくない。より好ましくは１０〜３０重量
％とする。
【００２５】本発明に使用する正極用の金属集電板の材
質は、アルミニウム又はステンレス３１６Ｌが耐食性が
高く好ましい。特にアルミニウムは軽く、電気抵抗も低
いので好ましい。集電板の形状は、箔状、エキスパンド
メタル状、繊維焼結体シート状、板状金属発泡体等いず
れも使用でき、２０〜１００μｍの箔状が巻回又は積層
が容易であり比較的安価であるので好ましい。
質は、アルミニウム又はステンレス３１６Ｌが耐食性が
高く好ましい。特にアルミニウムは軽く、電気抵抗も低
いので好ましい。集電板の形状は、箔状、エキスパンド
メタル状、繊維焼結体シート状、板状金属発泡体等いず
れも使用でき、２０〜１００μｍの箔状が巻回又は積層
が容易であり比較的安価であるので好ましい。
【００２６】負極用集電板の材質は、アルミニウム、ス
テンレス又はニッケルが使用でき、特にアルミニウムは
軽く電気抵抗も低いので好ましい。金属箔を集電板に用
いる場合、表面を化学的、電気化学的又は物理的方法に
より粗面化すると分極製電極層と金属集電体との密着性
が向上し、抵抗も低くできるので特に好ましい。
テンレス又はニッケルが使用でき、特にアルミニウムは
軽く電気抵抗も低いので好ましい。金属箔を集電板に用
いる場合、表面を化学的、電気化学的又は物理的方法に
より粗面化すると分極製電極層と金属集電体との密着性
が向上し、抵抗も低くできるので特に好ましい。
【００２７】本発明で使用するセパレータとしては、ガ
ラス繊維マット、マニラ麻やクラフトからなるセルロー
ス紙、親水化多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィル
ム、ポリプロピレン不織布等が挙げられる。
ラス繊維マット、マニラ麻やクラフトからなるセルロー
ス紙、親水化多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィル
ム、ポリプロピレン不織布等が挙げられる。
【００２８】本発明で分極性電極を収容するケースの材
質としては、アルミニウム、ステンレス、鉄又はその合
金、合成樹脂等が使用できる。特にアルミニウムが軽量
で強度が高いので好ましい。ケースの形状は有底円筒形
又は有底角筒形が好ましい。
質としては、アルミニウム、ステンレス、鉄又はその合
金、合成樹脂等が使用できる。特にアルミニウムが軽量
で強度が高いので好ましい。ケースの形状は有底円筒形
又は有底角筒形が好ましい。
【００２９】本発明ではあらかじめ加熱乾燥した箔状分
極性電極をセパレータを介して巻回又は積層して素子と
なし、１２０〜２５０℃で真空乾燥して素子の水分等の
揮発分を除去した後、電解液を真空含浸させる。含浸に
際し系を４０〜８０℃に加温すると電解液の粘度が低下
し、電解液が速やかに活性炭電極に含浸されるので好ま
しい。電解液は、素子をケースに収容した後真空含浸さ
せても、素子をケースに収容する前に含浸させてしかる
後にケースに収容してもよい。
極性電極をセパレータを介して巻回又は積層して素子と
なし、１２０〜２５０℃で真空乾燥して素子の水分等の
揮発分を除去した後、電解液を真空含浸させる。含浸に
際し系を４０〜８０℃に加温すると電解液の粘度が低下
し、電解液が速やかに活性炭電極に含浸されるので好ま
しい。電解液は、素子をケースに収容した後真空含浸さ
せても、素子をケースに収容する前に含浸させてしかる
後にケースに収容してもよい。
【００３０】
【実施例】以下、本発明を実施例（例１〜４）及び比較
例（例５〜８）によって具体的に説明するが、本発明は
これらによって限定されない。
例（例５〜８）によって具体的に説明するが、本発明は
これらによって限定されない。
【００３１】［例１］フェノール樹脂をＫＯＨ賦活処理
した活性炭粉末（比表面積２２００ｍ2 ／ｇ、平均粒径
１０μｍ）７６重量％、ケッチェンブラックＥＣ１４重
量％、ポリフッ化ビニリデン１０重量％からなる混合物
にＮ−メチルピロリドンを添加して混合した固形分２０
重量％のスラリーに、５重量％の分子量２２０００のポ
リビニルアルコール水溶液を添加し混合した。スラリー
中のポリフッ化ビニリデンの含量は１．８重量％、ポリ
ビニルアルコールの含量は０．５重量％であった。
した活性炭粉末（比表面積２２００ｍ2 ／ｇ、平均粒径
１０μｍ）７６重量％、ケッチェンブラックＥＣ１４重
量％、ポリフッ化ビニリデン１０重量％からなる混合物
にＮ−メチルピロリドンを添加して混合した固形分２０
重量％のスラリーに、５重量％の分子量２２０００のポ
リビニルアルコール水溶液を添加し混合した。スラリー
中のポリフッ化ビニリデンの含量は１．８重量％、ポリ
ビニルアルコールの含量は０．５重量％であった。
【００３２】このスラリーをドクターブレードを用い、
表面を粗面化した厚さ２０μｍのアルミニウム箔に塗布
し、１８０℃で乾燥して厚さ１００μｍの分極性電極コ
イルを得た。
表面を粗面化した厚さ２０μｍのアルミニウム箔に塗布
し、１８０℃で乾燥して厚さ１００μｍの分極性電極コ
イルを得た。
【００３３】この分極性電極コイルから幅１００ｍｍ、
長さ４２００ｍｍの正極及び負極を作製し、それぞれに
幅５ｍｍ、厚さ１５０μｍ、長さ５０ｍｍのアルミニウ
ムリードを４本ずつ接合し、マニラ麻製の厚さ５０μｍ
のセパレータを介して巻回した。正極負極それぞれのア
ルミニウムリードを、円形のフェノール樹脂製の上蓋に
取り付けられた正極端子と負極端子にリベットにより接
合し、分極性電極と上蓋が一体化した素子を得た。
長さ４２００ｍｍの正極及び負極を作製し、それぞれに
幅５ｍｍ、厚さ１５０μｍ、長さ５０ｍｍのアルミニウ
ムリードを４本ずつ接合し、マニラ麻製の厚さ５０μｍ
のセパレータを介して巻回した。正極負極それぞれのア
ルミニウムリードを、円形のフェノール樹脂製の上蓋に
取り付けられた正極端子と負極端子にリベットにより接
合し、分極性電極と上蓋が一体化した素子を得た。
【００３４】この素子を１５０℃、１６時間真空乾燥
し、揮発性不純分を除去した。その後に１．５ｍｏｌ／
ｌの（Ｃ2 Ｈ5 ）3 （ＣＨ3 ）ＰＢＦ4 を溶解したプロ
ピレンカーボネート電解液をこの素子に乾燥空気雰囲気
下で３５℃にて真空含浸した。次いで素子を高さ１２３
ｍｍ、直径５１ｍｍのアルミニウムケースに収容し、上
蓋の周囲をゴムリングを介してアルミニウムを折り曲げ
て封口し、防爆弁を取り付けて定格電圧２．５Ｖの電気
二重層キャパシタを作製した。この電気二重層キャパシ
タの静電容量は１７００Ｆ、直流抵抗は３ｍΩであっ
た。
し、揮発性不純分を除去した。その後に１．５ｍｏｌ／
ｌの（Ｃ2 Ｈ5 ）3 （ＣＨ3 ）ＰＢＦ4 を溶解したプロ
ピレンカーボネート電解液をこの素子に乾燥空気雰囲気
下で３５℃にて真空含浸した。次いで素子を高さ１２３
ｍｍ、直径５１ｍｍのアルミニウムケースに収容し、上
蓋の周囲をゴムリングを介してアルミニウムを折り曲げ
て封口し、防爆弁を取り付けて定格電圧２．５Ｖの電気
二重層キャパシタを作製した。この電気二重層キャパシ
タの静電容量は１７００Ｆ、直流抵抗は３ｍΩであっ
た。
【００３５】［例２］フェノール樹脂をＫＯＨ賦活処理
するかわりに水蒸気賦活処理した活性炭粉末（比表面積
１８００ｍ2 ／ｇ、平均粒径８μｍ）を用い、分子量２
２０００のかわりに１５０００のポリビニルアルコール
水溶液を用いた他は例１と同様にしてスラリーを得た。
スラリー中のポリフッ化ビニリデンの含量は１．６８重
量％、ポリビニルアルコールの含量は０．８重量％であ
った。
するかわりに水蒸気賦活処理した活性炭粉末（比表面積
１８００ｍ2 ／ｇ、平均粒径８μｍ）を用い、分子量２
２０００のかわりに１５０００のポリビニルアルコール
水溶液を用いた他は例１と同様にしてスラリーを得た。
スラリー中のポリフッ化ビニリデンの含量は１．６８重
量％、ポリビニルアルコールの含量は０．８重量％であ
った。
【００３６】このスラリーをバーコーターを用い、表面
を粗面化した厚さ３０μｍのアルミニウム箔に塗布し、
１８０℃で乾燥した後プレスして厚さ１１０μｍの分極
性電極コイルを得た。この分極性電極コイルから幅２７
ｍｍ、長さ３００ｍｍの正極及び負極を作製し、それぞ
れにアルミニウムタブ端子を超音波接合し、親水化多孔
質ポリテトラフルオロエチレン製の厚さ５０μｍのセパ
レータを介して巻回した。
を粗面化した厚さ３０μｍのアルミニウム箔に塗布し、
１８０℃で乾燥した後プレスして厚さ１１０μｍの分極
性電極コイルを得た。この分極性電極コイルから幅２７
ｍｍ、長さ３００ｍｍの正極及び負極を作製し、それぞ
れにアルミニウムタブ端子を超音波接合し、親水化多孔
質ポリテトラフルオロエチレン製の厚さ５０μｍのセパ
レータを介して巻回した。
【００３７】この素子を１８０℃、１６時間真空乾燥
し、揮発性不純分を除去した。その後に２ｍｏｌ／ｌの
（Ｃ2 Ｈ5 ）3 （ＣＨ3 ）ＮＢＦ4 を溶解したプロピレ
ンカーボネート電解液をこの素子に真空含浸した。次い
で乾燥空気雰囲気下でこの素子のアルミニウムリード端
子にブチルゴム製封口ゴムを挿入し、長さ３５ｍｍ、直
径１８ｍｍのアルミニウムケースに収容し、封口ゴム部
をカールして封口せしめて定格電圧２．５Ｖの電気二重
層キャパシタを作製した。静電容量は１０Ｆ、直流抵抗
は７０ｍΩであった。
し、揮発性不純分を除去した。その後に２ｍｏｌ／ｌの
（Ｃ2 Ｈ5 ）3 （ＣＨ3 ）ＮＢＦ4 を溶解したプロピレ
ンカーボネート電解液をこの素子に真空含浸した。次い
で乾燥空気雰囲気下でこの素子のアルミニウムリード端
子にブチルゴム製封口ゴムを挿入し、長さ３５ｍｍ、直
径１８ｍｍのアルミニウムケースに収容し、封口ゴム部
をカールして封口せしめて定格電圧２．５Ｖの電気二重
層キャパシタを作製した。静電容量は１０Ｆ、直流抵抗
は７０ｍΩであった。
【００３８】［例３］電解液の溶媒としてスルホラン／
エチルメチルカーボネート（１：１）混合溶媒を用いた
他は、例２と同様にして定格電圧３．０Ｖの電気二重層
キャパシタを作製した。静電容量は１０Ｆ、直流抵抗は
１２０ｍΩであった。
エチルメチルカーボネート（１：１）混合溶媒を用いた
他は、例２と同様にして定格電圧３．０Ｖの電気二重層
キャパシタを作製した。静電容量は１０Ｆ、直流抵抗は
１２０ｍΩであった。
【００３９】［例４］フェノール樹脂を水蒸気賦活処理
した活性炭粉末のかわりに、フェノール性水酸基を有す
る芳香族炭化水素化合物とアルデヒド類との縮合物の熱
処理物でありポリアセン骨格構造を有するポリアセン粉
末（比表面積１８００ｍ2 ／ｇ、粒径１０μｍ）を用い
た他は例２と同様にして定格電圧２．５Ｖの円筒形リー
ド線形電気二重層キャパシタを作製した。静電容量は９
Ｆ、直流抵抗は８０ｍΩであった。
した活性炭粉末のかわりに、フェノール性水酸基を有す
る芳香族炭化水素化合物とアルデヒド類との縮合物の熱
処理物でありポリアセン骨格構造を有するポリアセン粉
末（比表面積１８００ｍ2 ／ｇ、粒径１０μｍ）を用い
た他は例２と同様にして定格電圧２．５Ｖの円筒形リー
ド線形電気二重層キャパシタを作製した。静電容量は９
Ｆ、直流抵抗は８０ｍΩであった。
【００４０】［例５］ポリビニルアルコール水溶液をス
ラリーに添加しなかった他は例１と同様にして定格電圧
２. ５Ｖの電気二重層キャパシタを作製した。静電容量
は１６５０Ｆ、直流抵抗は８ｍΩであった。
ラリーに添加しなかった他は例１と同様にして定格電圧
２. ５Ｖの電気二重層キャパシタを作製した。静電容量
は１６５０Ｆ、直流抵抗は８ｍΩであった。
【００４１】［例６］ポリフッ化ビニリデンを用いなか
った他は例２と同様にしてスラリーを作製した。例２と
同様に、表面を粗面化した厚さ３０μｍのアルミニウム
箔に塗布し、１８０℃で乾燥したところ、活性炭を主体
とする分極性電極は集電体への密着力が弱いためにアル
ミニウム箔より剥離し、目的とする電極は得られなかっ
た。
った他は例２と同様にしてスラリーを作製した。例２と
同様に、表面を粗面化した厚さ３０μｍのアルミニウム
箔に塗布し、１８０℃で乾燥したところ、活性炭を主体
とする分極性電極は集電体への密着力が弱いためにアル
ミニウム箔より剥離し、目的とする電極は得られなかっ
た。
【００４２】［例７］ポリビニルアルコール水溶液をス
ラリーに添加しなかった他は例３と同様にして定格電圧
３. ０Ｖの電気二重層キャパシタを作製した。静電容量
は９. ５Ｆ、直流抵抗は２５０ｍΩであった。
ラリーに添加しなかった他は例３と同様にして定格電圧
３. ０Ｖの電気二重層キャパシタを作製した。静電容量
は９. ５Ｆ、直流抵抗は２５０ｍΩであった。
【００４３】［例８］フェノール樹脂を水蒸気賦活処理
した活性炭粉末（比表面積１８００ｍ2 ／ｇ、平均粒径
８μｍ）７６重量％、ケッチェンブラックＥＣ１４重量
％、分子量１５０００のポリビニルアルコール１０重量
％からなる混合物に水を添加して混合した固形分１５重
量％のスラリーを、バーコーターを用い、表面を粗面化
した厚さ３０μｍのアルミニウム箔に塗布し、１８０℃
で乾燥した後プレスして厚さ９０μｍの分極性電極コイ
ルを得た。集電体への分極性電極層の密着性は乏しく、
取り扱い中に一部の電極層が集電体箔より剥離した。
した活性炭粉末（比表面積１８００ｍ2 ／ｇ、平均粒径
８μｍ）７６重量％、ケッチェンブラックＥＣ１４重量
％、分子量１５０００のポリビニルアルコール１０重量
％からなる混合物に水を添加して混合した固形分１５重
量％のスラリーを、バーコーターを用い、表面を粗面化
した厚さ３０μｍのアルミニウム箔に塗布し、１８０℃
で乾燥した後プレスして厚さ９０μｍの分極性電極コイ
ルを得た。集電体への分極性電極層の密着性は乏しく、
取り扱い中に一部の電極層が集電体箔より剥離した。
【００４４】この分極性電極コイルを用い、例２と同様
にして定格電圧２．５Ｖの電気二重層キャパシタを作製
した。静電容量は５Ｆ、直流抵抗は７００ｍΩであっ
た。
にして定格電圧２．５Ｖの電気二重層キャパシタを作製
した。静電容量は５Ｆ、直流抵抗は７００ｍΩであっ
た。
【００４５】
【発明の効果】本発明によれば、耐電圧が特に２．５Ｖ
以上であるため高エネルギー密度であり、内部抵抗が小
さく、静電容量が大きく、かつ分極性電極層と集電体と
の密着力が強い電気二重層キャパシタを得ることができ
る。
以上であるため高エネルギー密度であり、内部抵抗が小
さく、静電容量が大きく、かつ分極性電極層と集電体と
の密着力が強い電気二重層キャパシタを得ることができ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平塚 和也 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社中央研究所内 (72)発明者 河里 健 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社中央研究所内 (72)発明者 對馬 学 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社中央研究所内 (72)発明者 木村 好克 神奈川県藤沢市辻堂新町２丁目２番１号 エルナー株式会社内 (72)発明者 小林 真直 神奈川県藤沢市辻堂新町２丁目２番１号 エルナー株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】比表面積が１５００ｍ2 以上の炭素材料と
導電性を付与する導電材とを含むスラリーを金属集電板
上に塗布し、乾燥することにより得られた分極性電極を
正極及び負極とし、該正極と負極をセパレータを介して
巻回又は積層して非水系電解液を含浸させた素子をケー
スに収容する電気二重層キャパシタの製造方法におい
て、前記スラリーがポリフッ化ビニリデンと水酸基を有
する水溶性高分子物質とを含むことを特徴とする電気二
重層キャパシタの製造方法。 - 【請求項２】スラリーが、ポリフッ化ビニリデン及び水
溶性高分子物質をそれぞれ０．１〜５重量％及び０．０
５〜５重量％含む請求項１記載の電気二重層キャパシタ
の製造方法。 - 【請求項３】水溶性高分子物質がポリビニルアルコール
である請求項１又は２記載の電気二重層キャパシタの製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22155196A JP3824354B2 (ja) | 1996-08-22 | 1996-08-22 | 電気二重層キャパシタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22155196A JP3824354B2 (ja) | 1996-08-22 | 1996-08-22 | 電気二重層キャパシタの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1064765A true JPH1064765A (ja) | 1998-03-06 |
| JP3824354B2 JP3824354B2 (ja) | 2006-09-20 |
Family
ID=16768500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22155196A Expired - Fee Related JP3824354B2 (ja) | 1996-08-22 | 1996-08-22 | 電気二重層キャパシタの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3824354B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| JP2003525522A (ja) * | 1999-08-18 | 2003-08-26 | マックスウェル エレクトロニック コンポーネンツ グループ インコーポレイテッド | ハーメチック電解質シールを有する多重電極二重層コンデンサ |
| JP2009224343A (ja) * | 2009-07-08 | 2009-10-01 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 非水電解液二次電池用セパレータ |
| US9608275B2 (en) | 2010-09-14 | 2017-03-28 | Toyo Aluminium Kabushiki Kaisha | Electrically conductive layer coated aluminum material and method for manufacturing the same |
| CN111816871A (zh) * | 2020-06-03 | 2020-10-23 | 银隆新能源股份有限公司 | 锂离子电池、正极浆料、正极极片及其制备方法 |
-
1996
- 1996-08-22 JP JP22155196A patent/JP3824354B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003525522A (ja) * | 1999-08-18 | 2003-08-26 | マックスウェル エレクトロニック コンポーネンツ グループ インコーポレイテッド | ハーメチック電解質シールを有する多重電極二重層コンデンサ |
| 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 |
| JP2009224343A (ja) * | 2009-07-08 | 2009-10-01 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 非水電解液二次電池用セパレータ |
| US9608275B2 (en) | 2010-09-14 | 2017-03-28 | Toyo Aluminium Kabushiki Kaisha | Electrically conductive layer coated aluminum material and method for manufacturing the same |
| CN111816871A (zh) * | 2020-06-03 | 2020-10-23 | 银隆新能源股份有限公司 | 锂离子电池、正极浆料、正极极片及其制备方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3824354B2 (ja) | 2006-09-20 |
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