JPH11150042A - 集電体付き分極性電極 - Google Patents

集電体付き分極性電極

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JPH11150042A
JPH11150042A JP9315047A JP31504797A JPH11150042A JP H11150042 A JPH11150042 A JP H11150042A JP 9315047 A JP9315047 A JP 9315047A JP 31504797 A JP31504797 A JP 31504797A JP H11150042 A JPH11150042 A JP H11150042A
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JP
Japan
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activated carbon
current collector
electrode
sheet
thickness
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Pending
Application number
JP9315047A
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English (en)
Inventor
Haruhiko Handa
晴彦 半田
Susumu Nomoto
進 野本
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13Energy storage using capacitors

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  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 容量変化率および抵抗変化率が改善された電
気二重層キャパシタ用分極性電極を提供する。 【解決手段】 活性炭と導電剤と結合剤から構成される
活性炭電極成形体を開口率70〜95%の集電体で被覆
した集電体付き分極性電極。集電体はタンタル、アルミ
ニウム、およびチタニウムからなる群より選択される少
なくとも1種の金属からなる多孔体で構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、分極性電極と電
解質との界面に生じる電気二重層を利用した電気二重層
キャパシタに用いられる分極性電極に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】現在、電気二重層キャパシタは、マイク
ロコンピュータ、メモリ、タイマー等のバックアップ用
電源に用いられている。従来のこの種電気二重層キャパ
シタの構成を以下に説明する。集電体には、厚さ20〜
50μmのアルミエッチド箔が用いられる。また、分極
性電極は、活性炭粉末に結合剤のセルロース誘導体及び
導電剤のアセチレンブラックを混合した混合粉末が用い
られる。そして、この混合粉末を、以下のようにスラリ
ー状に調整し、ディップ法により集電体上に分極性電極
を製膜する。混合粉末は、例えば粒径5μmのフェノー
ル樹脂系の活性炭粉末、カルボキシメチルセルロースの
アンモニウム塩及びアセチレンブラックを10:1.
2:2の重量比で混合したものを用いる。この混合粉末
に対して重量比で約3倍量のメタノールと約5倍量の水
とを加えてスラリー状の混合液を調整する。そして、例
えば厚さ20μmのアルミエッチド箔からなる集電体を
混合液に所定の時間浸して、集電体上に分極性電極を製
膜する。その後、室温で乾燥し、所定の大きさに切断し
て電極体を得る。続いて、集電体にリードを取り付け、
2つの電極体がセパレータを介して対向するように捲回
し、これに電解液を含浸した後、円筒形のアルミニウム
ケースに挿入し、パッキンを用いてケースの開口部を封
口する。従来の電気二重層キャパシタは、以上のように
製造され、形状は円筒形になる。電極厚、アルミニウム
集電体の形状、捲回数を制御することにより、所望の電
気容量を得ることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成で、大
容量の大型キャパシタを作製しようとすると、電極の捲
回数を多くする必要がある。ところで、キャパシタの電
気容量は電極中の活性炭と電解液界面に発現する電気二
重層によるため、電気容量を大きくするには電極中に占
める活性炭の体積分率を高くし、活性炭/電解液界面の
接触面積を大きくする必要がある。これには、電極厚を
厚くすることにより集電体、セパレータを少なくして、
活性炭の体積分率を高くすることが有効である。しか
し、電極厚を厚くした場合、充放電を繰り返すと電極が
集電体から剥離してしまい、寿命特性が悪くなるという
問題があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、活性炭と導電
剤と結合剤から構成される活性炭電極成形体を開口率7
0〜95%の集電体で被覆した集電体付き分極性電極を
提供する。ここに、前記集電体としては、タンタル、ア
ルミニウム、およびチタンからなる群より選択される少
なくとも1種の金属からなる多孔体が好ましい。上記の
構成によれば、活性炭電極成形体中の活性炭の体積分率
が上がることによりキャパシタの体積容量が向上すると
ともに、電極を集電体で覆っているため繰り返し充放電
を行っても電極成形体の剥離がなく、寿命特性に優れた
キャパシタを提供することができる。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明の分極性電極は、活性炭と
導電剤と結合剤を混合する工程、得られた混合物を成形
する工程、および前記工程により作製した活性炭電極成
形体を集電体で覆う工程によって製造することができ
る。前記活性炭と導電剤と結合剤を混合する工程は、各
粉末を乾式で混合した後、前記結合剤の溶媒を添加して
混合することが好ましい。活性炭電極成形体を被覆する
集電体の開口率は、大きくなると電極を被覆する集電体
の面積が小さくなり、電解液と接触する活性炭の面積が
大きくなる。その結果、抵抗は小さくなるが、活性炭電
極材料が剥離しやすくなる。逆に、開口率が小さいと、
電極材料は剥離しにくくなるが、抵抗が大きくなる。こ
の両者の兼ね合いから、集電体の開口率は70〜95%
が適当である。
【0006】
【実施例】以下本発明の実施例を説明する。 《実施例1》粒径5μmのフェノール樹脂系の活性炭粉
末、カルボキシメチルセルロースのアンモニウム塩、ア
セチレンブラックおよび水を10:1.2:2:20の
重量比に秤量し、これらを混練して粘土状混練物を作製
した。この混練物をローラで引き伸ばして、厚さ1mm
のシートを作製した。このシートを大きさ100mm×
150mmに切断した。こうして得た活性炭シートを開
口率が75%のアルミニウムのラス網で被覆した。これ
を2×107N/mmの力で加圧した後、180℃で乾
燥することにより含有水分を蒸発させ、大きさ100×
150mm、厚み1mmの電極体を作製した。
【0007】《実施例2》粒径5μmのフェノール樹脂
系の活性炭粉末、カルボキシメチルセルロースのアンモ
ニウム塩、アセチレンブラックおよび水を10:1.
2:2:20の重量比に秤量し、これらを混練し粘土状
混練物を作製した。この混練物をローラで引き伸ばし
て、厚さ1mmのシートを作製した。このシートを10
0mm×150mmにカットした。カットした活性炭シ
ートを開口率が80%のアルミニウムのラス網で被覆し
た。これを2×107N/mmの力で加圧し、その後1
80℃で乾燥することにより含有水分を蒸発させ、大き
さ100×150mm、厚み1mmの電極体を作製し
た。
【0008】《実施例3》混合粉末は、粒径5μmのフ
ェノール樹脂系の活性炭粉末、カルボキシメチルセルロ
ースのアンモニウム塩、アセチレンブラックおよび水を
10:1.2:2:20の重量比に秤量し、これらを混
練し粘土状混練物を作製した。この混練物をローラで引
き伸ばして、厚さ1mmのシートを作製した。このシー
トを100mm×150mmにカットした。カットした
活性炭シートを開口率が95%のアルミニウムのラス網
で被覆した。これを2×107N/mmの力で加圧し、
その後180℃で乾燥することにより含有水分を蒸発さ
せ、大きさ100×150mm、厚み1mmの電極体を
作製した。
【0009】《実施例4》混合粉末は、粒径5μmのフ
ェノール樹脂系の活性炭粉末、カルボキシメチルセルロ
ースのアンモニウム塩、アセチレンブラックおよび水を
10:1.2:2:20の重量比に秤量し、これらを混
練し粘土状混練物を作製した。この混練物をローラで引
き伸ばして、厚さ1mmのシートを作製した。このシー
トを100mm×150mmにカットした。カットした
活性炭シートを開口率が80%のタンタルのラス網で被
覆した。これを2×107N/mmの力で加圧し、その
後180℃で乾燥することにより含有水分を蒸発させ、
大きさ100×150mm、厚み1mmの電極体を作製
した。
【0010】《実施例5》混合粉末は、粒径5μmのフ
ェノール樹脂系の活性炭粉末、カルボキシメチルセルロ
ースのアンモニウム塩、アセチレンブラックおよび水を
10:1.2:2:20の重量比に秤量し、これらを混
練し粘土状混練物を作製した。この混練物をローラで引
き伸ばして、厚さ1mmのシートを作製した。このシー
トを100mm×150mmにカットした。カットした
活性炭シートを開口率が80%のチタンのラス網で被覆
した。これを2×107N/mmの力で加圧し、その後
180℃で乾燥することにより含有水分を蒸発させ、大
きさ100×150mm、厚み1mmの電極体を作製し
た。
【0011】《比較例1》混合粉末は、粒径5μmのフ
ェノール樹脂系の活性炭粉末、カルボキシメチルセルロ
ースのアンモニウム塩、アセチレンブラックおよび水を
10:1.2:2:20の重量比に秤量し、これらを混
練し粘土状混練物を作製した。この混練物をローラで引
き伸ばして、厚さ1mmのシートを作製した。このシー
トを100mm×150mmにカットした。カットした
活性炭シートを開口率が65%のアルミニウムのラス網
で被覆した。これを2×107N/mmの力で加圧し、
その後180℃で乾燥することにより含有水分を蒸発さ
せ、大きさ100×150mm、厚み1mmの電極体を
作製した。
【0012】《比較例2》混合粉末は、粒径5μmのフ
ェノール樹脂系の活性炭粉末、カルボキシメチルセルロ
ースのアンモニウム塩、アセチレンブラックおよび水を
10:1.2:2:20の重量比に秤量し、これらを混
練し粘土状混練物を作製した。この混練物をローラで引
き伸ばして、厚さ1mmのシートを作製した。このシー
トを100mm×150mmにカットした。カットした
活性炭シートを開口率が97%のアルミニウムのラス編
みで被覆した。これを2×107N/mmの力で加圧
し、その後180℃で乾燥することにより含有水分を蒸
発させ、大きさ100×150mm、厚み1mmの電極
体を作製した。
【0013】上記の各電極体にアルミニウムリードを取
り付け、2枚の電極体がセパレータを介して対向するよ
うに重ねあわせてアルミニウムケースに挿入した。そし
て、プロピレンカーボネートにテトラエチルアンモニウ
ムパークロレイトを0.5mol/l溶解した電解液の中で
真空引きすることにより、電解液を分極性電極およびセ
パレータに含浸した。その後、シリコン樹脂製封口板で
ケースの開口部を封口し、電気二重層キャパシタを作製
した。電気二重層キャパシタの特性評価は、次のように
して行った。まず、2.5Vの定電圧で1時間充電し、
次いで100mAの定電流で放電したときの電気二重層
容量および直流抵抗を測定することにより初期特性を評
価した。次に、75℃の恒温槽中において、2.8Vの
定電圧負荷充電を行い、3000時間後の電気二重層容
量および直流抵抗を測定する寿命試験を行った。これら
の結果を表1に示す。
【0014】
【表1】
【0015】《実施例6》粒径5μmのフェノール樹脂
系の活性炭粉末、カルボキシメチルセルロースのアンモ
ニウム塩、アセチレンブラックおよび水を10:1.
2:2:20の重量比に秤量し、これらを混練し粘土状
混練物を作製した。この混練物をローラで引き伸ばし
て、厚さ1mmのシートを作製した。このシートを10
0mm×150mmにカットした。カットした活性炭シ
ートを開口率が85%のアルミニウムのラス網で被覆し
た。これを2×107N/mmの力で加圧し、その後1
80℃で乾燥することにより含有水分を蒸発させ、大き
さ100×150mm、厚み1mmの電極体を作製し
た。
【0016】図1は、上記の電極体を用いた電気二重層
キャパシタの分解斜視図を示す。10枚の電極体がセパ
レータを介して交互に積み重ねられている。そして、奇
数番目の電極体1aおよび偶数番目の電極体1bはそれ
ぞれ1つのリード端子2aおよび2bに接続されてい
る。これらの電極体は、つづら折りにして電極体間に介
在させたセパレータ3の端部により外周を被覆されてア
ルミニウムケース4内に挿入される。プロピレンカーボ
ネートにテトラエチルアンモニウムパークロレイトを
0.5mol/l溶解した電解液を分極性電極、およびセパ
レータに含浸した。リード端子2aおよび2bをセラミ
ックで絶縁して取り付けたアルミニウム製蓋をケース4
の開口部に溶接することにより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特性評価は次の
ように行った。まず、2.5Vの定電圧で1時間充電し
た後、100mAの定電流で放電したときの電気二重層
容量および直流抵抗を測定した。その結果、電気二重層
容量は1540F、直流抵抗は183mΩであった。
【0017】以上の結果から明らかなように、実施例に
比較して比較例1は初期抵抗が大きく、初期容量が小さ
い。また、比較例2は容量変化率、抵抗変化率とも大き
くなった。
【0018】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、容量変化
率、抵抗変化率とも小さな電気二重層キャパシタを与え
る分極性電極が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における電気二重層キャパシタ
の分解斜視図である。
【符号の説明】
1a、1b 電極体 2a、1b リード端子 3 セパレータ 4 ケース 5 蓋

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 活性炭と導電剤と結合剤から構成される
    活性炭電極成形体、および前記活性炭電極成形体を被覆
    する開口率70〜95%の集電体からなることを特徴と
    する集電体付き分極性電極。
  2. 【請求項2】 前記集電体がタンタル、アルミニウム、
    およびチタンからなる群より選択される少なくとも1種
    の金属からなる請求項1記載の集電体付き分極性電極。
JP9315047A 1997-11-17 1997-11-17 集電体付き分極性電極 Pending JPH11150042A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7463478B2 (en) 2005-04-21 2008-12-09 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Electric double layer capacitor
JP2010232404A (ja) * 2009-03-27 2010-10-14 Jm Energy Corp 蓄電デバイス要素およびリチウムイオンキャパシタ
WO2011152304A1 (ja) 2010-05-31 2011-12-08 住友電気工業株式会社 キャパシタとその製造方法

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