JPH1167608A - 電気二重層コンデンサ - Google Patents
電気二重層コンデンサInfo
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- JPH1167608A JPH1167608A JP9224890A JP22489097A JPH1167608A JP H1167608 A JPH1167608 A JP H1167608A JP 9224890 A JP9224890 A JP 9224890A JP 22489097 A JP22489097 A JP 22489097A JP H1167608 A JPH1167608 A JP H1167608A
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- H01G11/04—Hybrid capacitors
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 静電容量が大きく、かつ内部抵抗が小さな電
気二重層コンデンサを得る。 【解決手段】 炭素質材料からなる分極性電極を有する
電気二重層コンデンサにおいて、正極側の分極性電極と
負極側の分極性電極に、それぞれ異なる細孔径分布を有
する活性炭を用いる。
気二重層コンデンサを得る。 【解決手段】 炭素質材料からなる分極性電極を有する
電気二重層コンデンサにおいて、正極側の分極性電極と
負極側の分極性電極に、それぞれ異なる細孔径分布を有
する活性炭を用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気二重層コンデ
ンサに関し、静電容量が大きな電気二重層コンデンサに
関する。
ンサに関し、静電容量が大きな電気二重層コンデンサに
関する。
【０００２】
【従来の技術】電気二重層コンデンサとしては、活性炭
等からなる分極性電極を導電剤および結合剤と共に混練
したもの、活性炭と未炭化のフェノールレジンを混合後
に焼結し固体電極としたもの等を正極および負極とし
て、セパレータを介して対向させて、両電極に集電体を
接触させるとともに、水性電解液あるいは非水性電解液
を含浸したものが知られている。
等からなる分極性電極を導電剤および結合剤と共に混練
したもの、活性炭と未炭化のフェノールレジンを混合後
に焼結し固体電極としたもの等を正極および負極とし
て、セパレータを介して対向させて、両電極に集電体を
接触させるとともに、水性電解液あるいは非水性電解液
を含浸したものが知られている。
【０００３】そして、電気二重層コンデンサでは、一般
には、正極および負極に同一の材料で作製した電極を同
一の量を用いていた。ところが、特開昭６１−２０３６
１４号公報には、このような正極および負極の静電容量
の大きさが等しい電極を有する電気二重層コンデンサに
おいては、耐電圧に相当する電圧で充放電すると、内部
抵抗、静電容量変化の劣化がみられたので、分極性電極
の静電容量を電位−電流特性において０電位を基準にし
て、正極、負極の反応電位の比率の逆数の比に合わせる
ことによって、高い電圧の印加によって特性の劣化を防
止することが記載されている。また、同様の問題を改善
するために、特公平２−８４７号公報には、正極側の電
極体の分極性電極量と負極側の電極体の分極性電極量と
を異ならせることが記載されている。しかしながら、こ
のような特性を有するコンデンサの充放電動作を精細に
観測すると、最初に電源を投入した初期充電の際には静
電容量に反比例して負担電圧が分圧されるが、充放電を
繰り返すと、時間の経過とともに次第に漏洩抵抗値の比
に配分され、本来の目的を実現することができないとい
う問題点が認められた。
には、正極および負極に同一の材料で作製した電極を同
一の量を用いていた。ところが、特開昭６１−２０３６
１４号公報には、このような正極および負極の静電容量
の大きさが等しい電極を有する電気二重層コンデンサに
おいては、耐電圧に相当する電圧で充放電すると、内部
抵抗、静電容量変化の劣化がみられたので、分極性電極
の静電容量を電位−電流特性において０電位を基準にし
て、正極、負極の反応電位の比率の逆数の比に合わせる
ことによって、高い電圧の印加によって特性の劣化を防
止することが記載されている。また、同様の問題を改善
するために、特公平２−８４７号公報には、正極側の電
極体の分極性電極量と負極側の電極体の分極性電極量と
を異ならせることが記載されている。しかしながら、こ
のような特性を有するコンデンサの充放電動作を精細に
観測すると、最初に電源を投入した初期充電の際には静
電容量に反比例して負担電圧が分圧されるが、充放電を
繰り返すと、時間の経過とともに次第に漏洩抵抗値の比
に配分され、本来の目的を実現することができないとい
う問題点が認められた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、正極側およ
び負極側にそれぞれ適した分極性電極を用いることによ
って、エネルギー密度の大きな電気二重層コンデンサを
得ることを課題とするものである。
び負極側にそれぞれ適した分極性電極を用いることによ
って、エネルギー密度の大きな電気二重層コンデンサを
得ることを課題とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、電気二重層コ
ンデンサにおいて、正極の分極性電極と負極の分極性電
極として、細孔径分布の異なる炭素質電極を用いた電気
二重層コンデンサである。
ンデンサにおいて、正極の分極性電極と負極の分極性電
極として、細孔径分布の異なる炭素質電極を用いた電気
二重層コンデンサである。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の電気二重層コンデンサ
は、正極側と負極側に、電解液のカチオンおよびアニオ
ンのそれぞれのイオンの溶媒和等の現象を含んだ実効的
な大きさに対応する細孔分布を有する活性炭電極を用い
たものであり、正極側および負極側の分極性電極として
それぞれの電解液のイオン径に適した細孔分布の活性炭
を用いることによって、正極側および負極側をそれぞれ
最適な分極性電極としたコンデンサを得るものである。
は、正極側と負極側に、電解液のカチオンおよびアニオ
ンのそれぞれのイオンの溶媒和等の現象を含んだ実効的
な大きさに対応する細孔分布を有する活性炭電極を用い
たものであり、正極側および負極側の分極性電極として
それぞれの電解液のイオン径に適した細孔分布の活性炭
を用いることによって、正極側および負極側をそれぞれ
最適な分極性電極としたコンデンサを得るものである。
【０００７】正極側および負極側に用いる分極性電極の
細孔径は、電解液の電離とその溶媒和などの効果によっ
て生成する実効的なイオン径に関し、カチオンの径がア
ニオンの径よりも大きい場合には、カチオンおよびアニ
オンの径に対応して、負極側の分極性電極の径を、正極
側の分極性電極の径よりも大きくするものである。
細孔径は、電解液の電離とその溶媒和などの効果によっ
て生成する実効的なイオン径に関し、カチオンの径がア
ニオンの径よりも大きい場合には、カチオンおよびアニ
オンの径に対応して、負極側の分極性電極の径を、正極
側の分極性電極の径よりも大きくするものである。
【０００８】例えば、電解液として、テトラエチルアン
モニウムテトラフルオロボレートを用いた場合には、テ
トラエチルアンモニウムからなるカチオンのイオン径は
０．３４ｎｍと、テトラフルオロボレートからなるアニ
オンは、０．２２ｎｍと推定されている。したがって、
溶媒和を含む実効的なイオン径が上の推定値に比例する
なら、大きなイオンの集まる負極側は小さなイオンの集
まる正極側よりも、細孔径の大きな活性炭を用いるのが
合理的である。
モニウムテトラフルオロボレートを用いた場合には、テ
トラエチルアンモニウムからなるカチオンのイオン径は
０．３４ｎｍと、テトラフルオロボレートからなるアニ
オンは、０．２２ｎｍと推定されている。したがって、
溶媒和を含む実効的なイオン径が上の推定値に比例する
なら、大きなイオンの集まる負極側は小さなイオンの集
まる正極側よりも、細孔径の大きな活性炭を用いるのが
合理的である。
【０００９】電気二重層コンデンサにおいて、活性炭の
細孔表面にイオンが並ぶとすれば、並び得るイオンの数
は、イオン半径の二乗に反比例する。しかし、細孔径が
イオンの径に比べて充分に大きくない状態で、細孔壁が
平面でない条件では同一体積に充填できる微小球体の数
は半径の三乗に反比例する。細孔や溶媒和イオンの実際
の形状など各種の影響を考慮して、控えめにイオン径の
二乗に比例すると見なせば、正極側に詰め込めるアニオ
ンの数は同一体積の負極のカチオン数に比べて３．４２
／２．２２＝２．４倍となる。
細孔表面にイオンが並ぶとすれば、並び得るイオンの数
は、イオン半径の二乗に反比例する。しかし、細孔径が
イオンの径に比べて充分に大きくない状態で、細孔壁が
平面でない条件では同一体積に充填できる微小球体の数
は半径の三乗に反比例する。細孔や溶媒和イオンの実際
の形状など各種の影響を考慮して、控えめにイオン径の
二乗に比例すると見なせば、正極側に詰め込めるアニオ
ンの数は同一体積の負極のカチオン数に比べて３．４２
／２．２２＝２．４倍となる。
【００１０】したがって、それぞれの活性炭として、細
孔分布が狭くその最頻値がこのような比となる活性炭を
用いて電極を作製し、それらを組み合わせたコンデンサ
を作製することによって、静電容量と内部抵抗の両者に
ついて同時に好ましい特性を備えた電気二重層コンデン
サを得ることができると考えられる。
孔分布が狭くその最頻値がこのような比となる活性炭を
用いて電極を作製し、それらを組み合わせたコンデンサ
を作製することによって、静電容量と内部抵抗の両者に
ついて同時に好ましい特性を備えた電気二重層コンデン
サを得ることができると考えられる。
【００１１】
【実施例】以下に、実施例を示し本発明を説明する。 実施例および比較例 窒素凝集法で測定した平均細孔径が１．６ｎｍの活性炭
８２ｍｇ、カーボンブラック９ｍｇとポリテトラフルオ
ロエチレン粉末９ｍｇを混合して直径２０ｍｍの円盤状
に圧粉成形し、これを真空デシケータ中で１０-2ｔｏｒ
ｒに減圧し１１０℃において４時間乾燥して分極性電極
Ａを作製した。また、平均細孔径が１．１ｎｍの活性炭
を分極性電極Ａと同様にして、分極性電極Ｂを作製し
た。分極性電極Ａと分極性電極Ｂをグローブボックス内
で圧縮状態で１００μｍのガラス繊維セパレータを介し
て重ね、それぞれの分極性電極の外側をアルミニウム製
集電用電極で挟みコンデンサ要素とした。
８２ｍｇ、カーボンブラック９ｍｇとポリテトラフルオ
ロエチレン粉末９ｍｇを混合して直径２０ｍｍの円盤状
に圧粉成形し、これを真空デシケータ中で１０-2ｔｏｒ
ｒに減圧し１１０℃において４時間乾燥して分極性電極
Ａを作製した。また、平均細孔径が１．１ｎｍの活性炭
を分極性電極Ａと同様にして、分極性電極Ｂを作製し
た。分極性電極Ａと分極性電極Ｂをグローブボックス内
で圧縮状態で１００μｍのガラス繊維セパレータを介し
て重ね、それぞれの分極性電極の外側をアルミニウム製
集電用電極で挟みコンデンサ要素とした。
【００１２】コンデンサ要素をアルミニウム製気密容器
に入れて、テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボ
レート１モルを溶解したプロピレンカーボネートを電解
液として十分含浸させて、Ｏリングで封孔して、試験用
電気二重層コンデンサを製作した。満充電電圧２．３
Ｖ、電流５ｍＡに設定して充放電サイクル試験を行い、
初期特性の影響を避けるため、第３サイクルにおいて、
静電容量、内部抵抗を測定したその結果を、表１に示
す。
に入れて、テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボ
レート１モルを溶解したプロピレンカーボネートを電解
液として十分含浸させて、Ｏリングで封孔して、試験用
電気二重層コンデンサを製作した。満充電電圧２．３
Ｖ、電流５ｍＡに設定して充放電サイクル試験を行い、
初期特性の影響を避けるため、第３サイクルにおいて、
静電容量、内部抵抗を測定したその結果を、表１に示
す。
【００１３】 表１ 負極 正極 静電容量（Ｆ／ｃｍ3） 内部抵抗（ΩＦ） コンデンサ１ Ａ Ｂ ２６．６ ２４ コンデンサ２ Ａ Ａ ２０．８ ２３ コンデンサ３ Ｂ Ｂ ２７．５ ２５７ コンデンサ４ Ｂ Ａ １８．８ ２４３
【００１４】表１の結果から、コンデンサ２は１よりも
内部抵抗が僅かに低いものが得られたが、コンデンサ１
は、コンデンサ２に比べて静電容量が３０％大きく、内
部抵抗の差は僅かなので、静電容量が大きなコンデンサ
１が遙かに優れている。
内部抵抗が僅かに低いものが得られたが、コンデンサ１
は、コンデンサ２に比べて静電容量が３０％大きく、内
部抵抗の差は僅かなので、静電容量が大きなコンデンサ
１が遙かに優れている。
【００１５】
【発明の効果】正極および負極の分極性電極として、細
孔径分布の異なる活性炭を用いたので、電気容量および
内部抵抗の両者において特性の優れた電気二重層コンデ
ンサを得ることができる。
孔径分布の異なる活性炭を用いたので、電気容量および
内部抵抗の両者において特性の優れた電気二重層コンデ
ンサを得ることができる。
Claims (1)
- 【請求項１】 電気二重層コンデンサにおいて、正極の
分極性電極と負極の分極性電極として、細孔径分布の異
なる炭素質電極を用いたことを特徴とする電気二重層コ
ンデンサ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9224890A JPH1167608A (ja) | 1997-08-21 | 1997-08-21 | 電気二重層コンデンサ |
| US09/135,906 US6064562A (en) | 1997-08-21 | 1998-08-18 | Electric double layer capacitor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9224890A JPH1167608A (ja) | 1997-08-21 | 1997-08-21 | 電気二重層コンデンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1167608A true JPH1167608A (ja) | 1999-03-09 |
Family
ID=16820770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9224890A Pending JPH1167608A (ja) | 1997-08-21 | 1997-08-21 | 電気二重層コンデンサ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6064562A (ja) |
| JP (1) | JPH1167608A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6064562A (en) * | 1997-08-21 | 2000-05-16 | Jeol Ltd. | Electric double layer capacitor |
| WO2005112057A1 (ja) | 2004-05-13 | 2005-11-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 電気二重層コンデンサとその製造方法 |
| US7068494B2 (en) | 2004-06-15 | 2006-06-27 | Honda Motor Co., Ltd. | Electric double layer capacitor |
| US7283349B2 (en) | 2005-09-26 | 2007-10-16 | Nisshinbo Industries, Inc. | Electric double layer capacitor |
| JP2014530502A (ja) * | 2011-09-23 | 2014-11-17 | コーニング インコーポレイテッド | 高電圧電気化学的二重層キャパシタ |
| JP2016535456A (ja) * | 2013-08-30 | 2016-11-10 | コーニング インコーポレイテッド | 高静電容量活性炭および炭素系電極 |
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| DE10248752A1 (de) * | 2002-10-18 | 2004-05-13 | Epcos Ag | Kondensator, dessen Verwendung sowie ein Verfahren zur Erhöhung der maximalen Ladungen von Kondensator-Elektroden |
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| US8116067B2 (en) | 2006-10-31 | 2012-02-14 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Nanoporous insulating oxide electrolyte membrane ultracapacitor, button cell, stacked cell and coiled cell and methods of manufacture and use thereof |
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| US8564934B2 (en) * | 2011-04-07 | 2013-10-22 | Corning Incorporated | Ultracapacitor with improved aging performance |
| US9607776B2 (en) | 2013-10-24 | 2017-03-28 | Corning Incorporated | Ultracapacitor with improved aging performance |
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| KR102635455B1 (ko) | 2016-05-20 | 2024-02-13 | 교세라 에이브이엑스 컴포넌츠 코포레이션 | 고온용 울트라커패시터 |
| WO2017201173A1 (en) | 2016-05-20 | 2017-11-23 | Avx Corporation | Nonaqueous electrolyte for an ultracapacitor |
| KR102495794B1 (ko) | 2016-05-20 | 2023-02-06 | 교세라 에이브이엑스 컴포넌츠 코포레이션 | 울트라커패시터용 전극 구조 |
| JP7061971B2 (ja) | 2016-05-20 | 2022-05-02 | キョーセラ・エイブイエックス・コンポーネンツ・コーポレーション | マルチセル・ウルトラキャパシタ |
| CN113936924B (zh) * | 2021-12-17 | 2022-05-10 | 宁波中车新能源科技有限公司 | 一种双电层电容器 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS572847A (en) * | 1980-06-09 | 1982-01-08 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | Manufacture of composite electrical contact material |
| JPH0665206B2 (ja) * | 1985-03-07 | 1994-08-22 | 松下電器産業株式会社 | 電気二重層コンデンサ |
| JP3702299B2 (ja) * | 1994-02-03 | 2005-10-05 | 旭化成株式会社 | 電気二重層コンデンサ |
| US5621607A (en) * | 1994-10-07 | 1997-04-15 | Maxwell Laboratories, Inc. | High performance double layer capacitors including aluminum carbon composite electrodes |
| US5926361A (en) * | 1995-09-28 | 1999-07-20 | Westvaco Corporation | High power density double layer energy storage devices |
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| JPH1167608A (ja) * | 1997-08-21 | 1999-03-09 | Okamura Kenkyusho:Kk | 電気二重層コンデンサ |
-
1997
- 1997-08-21 JP JP9224890A patent/JPH1167608A/ja active Pending
-
1998
- 1998-08-18 US US09/135,906 patent/US6064562A/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6064562A (en) | 2000-05-16 |
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