JPH1197310A - 電気二重層コンデンサ用電極の製造方法 - Google Patents
電気二重層コンデンサ用電極の製造方法Info
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Classifications
-
- 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
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電極表面の親水性を増し、レドックス反応の
関与によって容量を増加させた電気二重層コンデンサ用
電極の製造方法を提供する。 【解決手段】 ＰＶＤＣ（ポリ塩化ビニリデン）樹脂
（あるいは塩化ビニリデン系共重合体）炭化物焼結体か
らなる電気二重層コンデンサ用電極２に、酸性官能基を
添加する。添加するには、焼結体の表面を紫外線照射又
はオゾン雰囲気での熱処理して、ラジカル酸素で酸化す
る。
関与によって容量を増加させた電気二重層コンデンサ用
電極の製造方法を提供する。 【解決手段】 ＰＶＤＣ（ポリ塩化ビニリデン）樹脂
（あるいは塩化ビニリデン系共重合体）炭化物焼結体か
らなる電気二重層コンデンサ用電極２に、酸性官能基を
添加する。添加するには、焼結体の表面を紫外線照射又
はオゾン雰囲気での熱処理して、ラジカル酸素で酸化す
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
ンサ用電極の製造方法であり、特に、ＰＶＤＣ樹脂炭化
物を用いた電気二重層コンデンサ用電極の製造方法に関
する。
ンサ用電極の製造方法であり、特に、ＰＶＤＣ樹脂炭化
物を用いた電気二重層コンデンサ用電極の製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】電気二重層コンデンサは、活性炭の粉末
に電解液をしみこませ、活性炭と電解液の界面にできる
電気二重層の静電容量を利用したコンデンサである。耐
電圧、最高使用温度は、電解液の分解電圧・温度に依存
しており、定格電圧は数Ｖと低いが、ファラッドオーダ
の静電容量が容易に得られることから、電池の代わりに
半導体メモリ（Ｄ−ＲＡＭ）のバックアップ用等の低電
流密度の用途に多く用いられるようになっており、最近
では、もっと電流密度の高い用途、例えば車載鉛蓄電池
の代わり、にも使用することが研究されている。
に電解液をしみこませ、活性炭と電解液の界面にできる
電気二重層の静電容量を利用したコンデンサである。耐
電圧、最高使用温度は、電解液の分解電圧・温度に依存
しており、定格電圧は数Ｖと低いが、ファラッドオーダ
の静電容量が容易に得られることから、電池の代わりに
半導体メモリ（Ｄ−ＲＡＭ）のバックアップ用等の低電
流密度の用途に多く用いられるようになっており、最近
では、もっと電流密度の高い用途、例えば車載鉛蓄電池
の代わり、にも使用することが研究されている。
【０００３】従来、電気二重層コンデンサ用電極とし
て、活性炭にバインダを混入させ焼結したものや焼結後
に腑活処理（酸化による不純物除去処理）したものを用
いていた。しかし、これらの電極を使用すると、次のよ
うな問題点が生じていた。 ａ）活性炭はマクロポアが多く細孔体積比率が高いた
め、密度が低い。 ｂ）比表面積は大きいが細孔径の分布が広いため、電気
二重層コンデンサ用電極として働く実効的な細孔は少な
い。 ｃ）焼結を促進する目的で比較的高温で焼結するため、
電気二重層コンデンサ用電極として働く実効的な細孔は
少ない。 ｄ）低温（８５０℃以下）で焼結すると、グラファイト
化が進まないため、粒子間焼結強度がなく、そして、抵
抗値が高い。
て、活性炭にバインダを混入させ焼結したものや焼結後
に腑活処理（酸化による不純物除去処理）したものを用
いていた。しかし、これらの電極を使用すると、次のよ
うな問題点が生じていた。 ａ）活性炭はマクロポアが多く細孔体積比率が高いた
め、密度が低い。 ｂ）比表面積は大きいが細孔径の分布が広いため、電気
二重層コンデンサ用電極として働く実効的な細孔は少な
い。 ｃ）焼結を促進する目的で比較的高温で焼結するため、
電気二重層コンデンサ用電極として働く実効的な細孔は
少ない。 ｄ）低温（８５０℃以下）で焼結すると、グラファイト
化が進まないため、粒子間焼結強度がなく、そして、抵
抗値が高い。
【０００４】これらの問題点を解決するため、ＰＶＤＣ
（ポリ塩化ビニリデン）樹脂の炭化物を使用することが
提案されている（特開平７−２４９５５１号公報参
照）。ＰＶＤＣ樹脂（あるいは塩化ビニリデン系共重合
体）炭化物を使用すると、他の活性炭と比較して長所を
有しており、その理由として、次のことによるといわれ
ている。ＰＶＤＣ樹脂は、２つの脱塩酸反応温度を有し
ている。第一点は１８０℃から２５０℃で自己分子鎖内
での脱塩酸反応であり、第二点は４５０℃から５５０℃
での分子鎖間の脱塩酸反応で、その際分子間結合が生じ
ている。第一点の温度範囲で加熱すると脱塩酸反応によ
り細孔が形成され、その細孔は、３６Å以下のマイクロ
ポアとよばれるものであって、これが電気二重層コンデ
ンサ用電極として使用されると電解液との界面として有
効に働く。このため、電極としての腑活処理は不必要で
ある。また、第二点の温度範囲以上で加熱すると、脱塩
酸反応により有効マイクロポアを保持しつつ比較的低温
でも焼結を進行させることができる。このため、電気二
重層コンデンサ用電極には不要である大きな径のメソポ
アやマクロポアの発生を抑えることができる。このた
め、ＰＶＤＣ樹脂炭化物は、比表面積は活性炭に比べて
少ないが、焼結密度が活性炭に比べて大きくなり、体積
あたりの容量は大きくなる。
（ポリ塩化ビニリデン）樹脂の炭化物を使用することが
提案されている（特開平７−２４９５５１号公報参
照）。ＰＶＤＣ樹脂（あるいは塩化ビニリデン系共重合
体）炭化物を使用すると、他の活性炭と比較して長所を
有しており、その理由として、次のことによるといわれ
ている。ＰＶＤＣ樹脂は、２つの脱塩酸反応温度を有し
ている。第一点は１８０℃から２５０℃で自己分子鎖内
での脱塩酸反応であり、第二点は４５０℃から５５０℃
での分子鎖間の脱塩酸反応で、その際分子間結合が生じ
ている。第一点の温度範囲で加熱すると脱塩酸反応によ
り細孔が形成され、その細孔は、３６Å以下のマイクロ
ポアとよばれるものであって、これが電気二重層コンデ
ンサ用電極として使用されると電解液との界面として有
効に働く。このため、電極としての腑活処理は不必要で
ある。また、第二点の温度範囲以上で加熱すると、脱塩
酸反応により有効マイクロポアを保持しつつ比較的低温
でも焼結を進行させることができる。このため、電気二
重層コンデンサ用電極には不要である大きな径のメソポ
アやマクロポアの発生を抑えることができる。このた
め、ＰＶＤＣ樹脂炭化物は、比表面積は活性炭に比べて
少ないが、焼結密度が活性炭に比べて大きくなり、体積
あたりの容量は大きくなる。
【０００５】しかし、ＰＶＤＣ樹脂炭化物は、次のよう
な問題点を有している。 ａ）バインダレスであるため、成形しにくい。 ｂ）低温（８５０℃以下）での焼結ではグラファイトが
進まないため、オーミックな抵抗が高い。そのため高電
流密度においてはＩＲドロップが大きく容量が取り出せ
ない。 ｃ）ＰＶＤＣ樹脂炭化物は高密度に焼結できるが、粒子
間の空隙やマクロポアが少ないため拡散抵抗が高い。
な問題点を有している。 ａ）バインダレスであるため、成形しにくい。 ｂ）低温（８５０℃以下）での焼結ではグラファイトが
進まないため、オーミックな抵抗が高い。そのため高電
流密度においてはＩＲドロップが大きく容量が取り出せ
ない。 ｃ）ＰＶＤＣ樹脂炭化物は高密度に焼結できるが、粒子
間の空隙やマクロポアが少ないため拡散抵抗が高い。
【０００６】また、従来、活性炭等の電極では、電極の
容量の向上を図るため、硝酸処理や過酸化水素水により
電極の酸化を行っていたが、残留イオンによる影響が発
生して、問題点が生じていた。
容量の向上を図るため、硝酸処理や過酸化水素水により
電極の酸化を行っていたが、残留イオンによる影響が発
生して、問題点が生じていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、電極表面の
親水性を増し、レドックス反応の関与によって容量を増
加させた電気二重層コンデンサ用電極の製造方法を提供
するものである。
親水性を増し、レドックス反応の関与によって容量を増
加させた電気二重層コンデンサ用電極の製造方法を提供
するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、ＰＶＤＣ樹脂
炭化物からなる焼結体の表面をラジカル酸素で酸化処理
する電気二重層コンデンサ用電極の製造方法である。
炭化物からなる焼結体の表面をラジカル酸素で酸化処理
する電気二重層コンデンサ用電極の製造方法である。
【０００９】また、本発明は、表面酸化処理は、紫外線
照射により施す電気二重層コンデンサ用電極の製造方法
である。
照射により施す電気二重層コンデンサ用電極の製造方法
である。
【００１０】そして、本発明は、表面酸化処理は、オゾ
ン雰囲気での熱処理により施す電気二重層コンデンサ用
電極の製造方法である。
ン雰囲気での熱処理により施す電気二重層コンデンサ用
電極の製造方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の発明の実施の形態を説明
する。本発明の電気二重層コンデンサ用電極の製造方法
について、実施例を用いて説明する。本発明の電気二重
層コンデンサ用電極の製造方法の実施例１〜４及び比較
例を説明する。ＰＶＤＣ樹脂を３００℃で炭化したもの
を振動ミリングで粉砕し、２５ｍｍ□のカーボン製型に
つめ、２０〜４００ｋｇ／ｃｍ2の圧力で成形しながら
温度が６００〜９５０℃になるまで通電焼結して焼結体
を作製し、１ｍｍに研磨した。この焼結体を、オゾン雰
囲気で加熱処理又は紫外線照射処理を施すことにより、
ラジカル酸素で表面酸化処理を行った。各処理を行った
電極及び未処理の電極を３５ｗｔ％硫酸に浸漬し、減圧
含浸を２４時間行い、２００μｍ厚のガラス不織繊維の
セパレータを減圧含浸を２４時間行い、２００μｍ厚の
ガラス不織繊維のセパレータ１を挾んで電極２を対向さ
せ、その外側にＰｔ板を配して集電板３とし、更にその
外側からテフロンからなる固定板４で挾み込んで固定し
てセルを作製した（図１参照）。このセルを３５ｗｔ％
硫酸に浸漬して、０．８ｖまでの充放電を繰り返して、
電極体積あたりの容量を電流密度０．０２Ａ／ｃｍ2で
測定した。測定結果を表１に示す。
する。本発明の電気二重層コンデンサ用電極の製造方法
について、実施例を用いて説明する。本発明の電気二重
層コンデンサ用電極の製造方法の実施例１〜４及び比較
例を説明する。ＰＶＤＣ樹脂を３００℃で炭化したもの
を振動ミリングで粉砕し、２５ｍｍ□のカーボン製型に
つめ、２０〜４００ｋｇ／ｃｍ2の圧力で成形しながら
温度が６００〜９５０℃になるまで通電焼結して焼結体
を作製し、１ｍｍに研磨した。この焼結体を、オゾン雰
囲気で加熱処理又は紫外線照射処理を施すことにより、
ラジカル酸素で表面酸化処理を行った。各処理を行った
電極及び未処理の電極を３５ｗｔ％硫酸に浸漬し、減圧
含浸を２４時間行い、２００μｍ厚のガラス不織繊維の
セパレータを減圧含浸を２４時間行い、２００μｍ厚の
ガラス不織繊維のセパレータ１を挾んで電極２を対向さ
せ、その外側にＰｔ板を配して集電板３とし、更にその
外側からテフロンからなる固定板４で挾み込んで固定し
てセルを作製した（図１参照）。このセルを３５ｗｔ％
硫酸に浸漬して、０．８ｖまでの充放電を繰り返して、
電極体積あたりの容量を電流密度０．０２Ａ／ｃｍ2で
測定した。測定結果を表１に示す。
【表１】
【００１２】表１に示すように、実施例１〜４の電極
は、オゾン雰囲気で加熱処理又は紫外線照射処理を施す
ことにより、ラジカル酸素で表面酸化処理を行ってお
り、比較例の未処理の電極に比べて、電極体積容量が増
加していることがわかる。これは、ラジカル酸素で表面
酸化処理を行ったＰＶＤＣ樹脂炭化物電極は、ＰＶＤＣ
炭化物に存在する化学反応性の高いエッジ炭素にラジカ
ル酸素が作用して、水酸基やカルボキシル基のような酸
性官能基が導入されることにより、親水性が増し、電解
液を含浸しやすくなるとともに、充放電時の酸性官能基
の可逆的な酸化還元反応（レドックス反応）の関与によ
り、容量が増大するためである。
は、オゾン雰囲気で加熱処理又は紫外線照射処理を施す
ことにより、ラジカル酸素で表面酸化処理を行ってお
り、比較例の未処理の電極に比べて、電極体積容量が増
加していることがわかる。これは、ラジカル酸素で表面
酸化処理を行ったＰＶＤＣ樹脂炭化物電極は、ＰＶＤＣ
炭化物に存在する化学反応性の高いエッジ炭素にラジカ
ル酸素が作用して、水酸基やカルボキシル基のような酸
性官能基が導入されることにより、親水性が増し、電解
液を含浸しやすくなるとともに、充放電時の酸性官能基
の可逆的な酸化還元反応（レドックス反応）の関与によ
り、容量が増大するためである。
【００１３】大気中での紫外線の照射により、空気中の
酸素からラジカル酸素が発生し、電極表面を酸化する。
オゾン雰囲気で加熱しても同様の効果が得られる。な
お、紫外線のエネルギにより、炭化物表面の活性点に酸
性官能基が導入される。
酸素からラジカル酸素が発生し、電極表面を酸化する。
オゾン雰囲気で加熱しても同様の効果が得られる。な
お、紫外線のエネルギにより、炭化物表面の活性点に酸
性官能基が導入される。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、電極表面の親水性を増
すことができ、レドックス反応の関与によって容量を増
加させた電気二重層コンデンサ用電極を得ることができ
る。
すことができ、レドックス反応の関与によって容量を増
加させた電気二重層コンデンサ用電極を得ることができ
る。
【図１】本実施例の製造方法で作製した電極の特性の測
定方法の説明図。
定方法の説明図。
１ セパレータ ２ 電極 ３ 集電板 ４ 固定板
Claims (3)
- 【請求項１】 ＰＶＤＣ樹脂炭化物からなる焼結体の表
面をラジカル酸素で酸化処理することを特徴とする電気
二重層コンデンサ用電極の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の電気二重層コンデンサ用
電極の製造方法において、 表面酸化処理は、紫外線照射により施すことを特徴とす
る電気二重層コンデンサ用電極の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１記載の電気二重層コンデンサ用
電極の製造方法において、 表面酸化処理は、オゾン雰囲気での熱処理により施すこ
とを特徴とする電気二重層コンデンサ用電極の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9256976A JPH1197310A (ja) | 1997-09-22 | 1997-09-22 | 電気二重層コンデンサ用電極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9256976A JPH1197310A (ja) | 1997-09-22 | 1997-09-22 | 電気二重層コンデンサ用電極の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1197310A true JPH1197310A (ja) | 1999-04-09 |
Family
ID=17299998
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9256976A Pending JPH1197310A (ja) | 1997-09-22 | 1997-09-22 | 電気二重層コンデンサ用電極の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1197310A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010517918A (ja) * | 2007-02-16 | 2010-05-27 | エスゲーエル カーボン ソシエタス ヨーロピア | バイオポリマー炭化物とカーボンナノチューブとを含む複合材料 |
| KR20150125929A (ko) * | 2013-02-26 | 2015-11-10 | 닛폰 바루카 고교 가부시키가이샤 | 활성탄 시트의 제조방법 및 활성탄 시트로의 전해액의 함침성을 향상시키는 방법 |
-
1997
- 1997-09-22 JP JP9256976A patent/JPH1197310A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010517918A (ja) * | 2007-02-16 | 2010-05-27 | エスゲーエル カーボン ソシエタス ヨーロピア | バイオポリマー炭化物とカーボンナノチューブとを含む複合材料 |
| KR20150125929A (ko) * | 2013-02-26 | 2015-11-10 | 닛폰 바루카 고교 가부시키가이샤 | 활성탄 시트의 제조방법 및 활성탄 시트로의 전해액의 함침성을 향상시키는 방법 |
| EP2963664A4 (en) * | 2013-02-26 | 2016-11-23 | Nihon Valqua Kogyo Kk | METHOD FOR PRODUCING AN ACTIVE CARBON FILM AND METHOD FOR IMPROVED IMPREGNATION OF THE ACTIVE CARBON FILM WITH AN ELECTROLYTE SOLUTION |
| US9859064B2 (en) | 2013-02-26 | 2018-01-02 | Nippon Valqua Industries, Ltd. | Method for producing activated carbon sheet and method for improving impregnation of activated carbon sheet with electrolyte solution |
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