JPS6050912A

JPS6050912A - 電気二重層キャパシタの製造法

Info

Publication number: JPS6050912A
Application number: JP58157172A
Authority: JP
Inventors: 昭彦吉田; 敦西野; 棚橋　一郎; 康弘竹内
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1983-08-30
Filing date: 1983-08-30
Publication date: 1985-03-22
Also published as: JPH0449248B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は活性炭、特に活性炭繊維を分極性電極として用
いる電気二重層キヤ・ぐシタの製造法に関するものであ
る。

（従来例の構成とその問題点）第１図は活性炭を分極性電極として用いる電気二重層キ
ャパシタの基本構成を示すもので、分極性電極として機
能する活性炭層１及び２と、これらの集電電極として機
能する導電層３及び４とセ・（レータ５とから成る。活
性炭層１及び２には例えばプロピレンカーボネート、テ
トラエチルアンモニウムバークロレートの混合液が電解
液として含浸されている。

このような基本構成を有する電気二重層キヤ・ぐシタは
、大別すると次の３種類の具体的溝成に分類される。第
１のものは第２図に示すもので、活性炭粉末と弗素樹脂
粉末のような有機バインダとの混合イースト１０をアル
ミニウムネット１１上に塗布したものであり、セ・やレ
ータ１２と共に捲回したものを金属缶１３に入れ、ゴム
栓１４で密封したものである。捲回したものには前記の
ような電解液が含浸されておシ、１５及び１６は電極で
ある。第２のものは第３図に示すもので、水溶液系電解
液と活性炭粉末とを混ぜ合わせて得られた粘ちょう性の
ペース）２０及び２１を用いるものであシ、セパレータ
２２を介して絶縁性リング２３及び２４と導電性エラス
ティック電極２５及び２６とから構成される。これら第
１．第２の型のものは、いずれも活性炭粉末を分極性電
極として用いておシ、それぞれ耐圧が高いこと、内部抵
抗が低いことなどの特徴を有している。一方これらに対
し、第３の型のものとして本発明者等の発ＥＡ（特開昭
５５−９９７１４）による活性炭繊維を分極電極として
用いる構成のものがある。

第４図はこの第３の型のキャノｅシタを示すもので、活
性炭布３０及び３１の表面に金属溶射膜３２及び３３を
有したものをセ・やレータ３４を介して対向させ、ガス
ケット３５と金属ケース３６及び３７とで封口組立てた
ものである。これは、平板コイン型が可能であり、製造
法が容易なことから、マイコンのバックアップ用小型回
路に適したものである。

本発明は上記の第３の型のものに関するものであるが、
まず最初に、分極性型、極として用いる活性炭繊維布の
賦活過程について述べる。

活性炭繊維布はレーヨン系、ピンチ系、フェノール系、
　ＰＡＮ系などの繊維を用いて織られた織布を不活性ガ
ス中で炭化し炭素繊維布とし、つづいて適当な賦活ガス
を用いて炭素繊維を活性炭化し、活性炭繊維を得る。

第５図は原反織布から炭化、活性炭化の工程を示す概略
図であり、４０は原反織布、４１は炭素繊維布、４２は
活性炭繊維布、（５）は炭化工程、（Ｂ）は賦活工程、
（Ｃ）は炭化賦活工程を示し、（Ａ）　、　（Ｂ）のよ
うに炭化と賦活の２段に分ける過程と、（Ｃ）のように
−挙に炭化賦活過程を通って活性炭繊維布を得る過程と
に大別される。ここで用いる適当な賦活条件は、例えば
８５０℃の高温下炉内にゾロノｆンガスの燃焼によって
生成するハイドロカーボンガス、−酸化炭素、二酸化炭
素、水蒸気などの混合ガスを導入し、前述の織布、また
は炭素繊維布を炉内に一定時間保つことである。

第６図は賦活装置の一例を示すもので、高温に保持され
た炉５０の中に炭化または炭化賦活される織布５１が収
容され、この炉５０の導入口５２に賦活ガス発生装置５
３からの賦活ガスが導入される。

賦活反応とは（１）式で示すように、炭素繊維から酸化
反応によって徐々に炭素が抜かれ、繊維表面に数Ｘ〜数
１０Ｘの細孔をあけるものである。

ｃｎ＋２０２→Ｃｎ−１十Ｃｏ↑　・・・・・・（１）
（１）式の酸化反応が均一に速やかに進行するためには
、賦活ガスと繊維との接触が系全体にわたって均一でな
ければならず、また、賦活ガスが充分量供給されなけれ
ばならない。

（１）式からもわかるように、賦活反応の進行度合は繊
維量の変化によっても知ることができる。

第７図は従来の賦活法による３種類の織布の賦活時間（
横軸）と重量減（縦軸）との関係を示すものである。こ
こで、（Ａ）　、　（Ｂ）及び（Ｃ）は目付がそれぞれ
１００．！９ｒ／ｍ２．３００Ｆ／ｍ２及び５００ｇｒ
／ｍ２の平織りで、フェノール系ノＲラック繊維使用の
３種類の織布を用いた場合のものである。この図から、
賦活時間が進むに従っていずれの布も徐々に重量が減少
していくことが明かであるが、特に、目付の小さい（４
）の布の重量減が大きく、目付の大きい（Ｃ）の布の重
量減が小さいことがわかる。たたし、ここで用いた賦活
条件は、８００℃炉中、賦活ガスとしてプロ・ぐン燃焼
ガスを用いた。この重量減速度の差は、第８図のように
説明される。

第８図は原反布の厚さと賦活反応の進行度合との関係を
示す模式図である。即ち、第８図（ａ）に示す目付のｌ
」・さい布では、単位面面積当シの繊維の数が少なく、
布の厚さも薄いため短時間で賦活ガスが布全体と均一に
完全に反応し賦活が完了する。

なお図中、破線部が賦活完了部分である。ところが、第
８図（ｂ）のように単位布面積の大きな織布では、単位
面積あたシの繊維の本数も多く厚さも厚いため、（ａ）
と比較した場合、賦活反応の進行がおそく々る。このよ
うな賦活のされ方の差をなくすために１例えば目付の大
きな布では長時間賦活をしたシ、賦活ガス量を増すなど
の方法がある。しかし々から、総賦活時間を増すと、布
の表面部の賦活が進みすぎ面全体の強度が弱くなる。ま
た賦活ガスを増す方法は優れた方法であるが実際上送入
できるガス量には限度があシ、濃度を精度よく制御する
ことは難しい。

（発明の目的）本発明は、上記のような問題点を解決しようとするもの
で、用いる活性炭繊維布の賦活のばらつきをなくシ、短
時間で均一で優れた細孔を有する活性炭布を得ることを
可能にした賦活方法に関し、この活性炭布を用いた高性
能電気二重層キャパシタを提供することを目的とする。

（発明の構成）本発明は、水を含浸した布を高温化ガス雰囲気中に保持
して炭化賦活し、′得られた活性炭布を分極性電極とし
て用いるようにした電気二重層キャパシタの製造法であ
り、この方法によれば布の中に予め含浸された水分子が
蒸発して賦活ガスとして作用するとともに、繊維の水に
対するぬれが好寸しい状態になっているために後から導
入される賦活ガスと繊維との接触酸化反応がよシスムー
スに進む。とのために単位布面積当たりの目付量の大き
な、厚さの厚い布を賦活する場合も、従来の方法に比し
て賦活が面全体に均一に速かに進行し、短時間で優れた
活性炭布を得ることができる。そしてこの活性炭布を用
いて、容積効率の優れた大容量電気二重層キヤ・ぐシタ
を提供することができる。

（実施例の説明）本発明の大きな特徴は賦活に先立って被賦活繊維布に水
を含浸することである。この工程により、■含浸された
水が賦活時に気化し賦活ガスとして作用する。■予め繊
維が水に浸漬されているため、繊維の水蒸気ガスに対す
るぬれがよく、賦活ガスとの接触酸化反応がスムースに
進む。など優れた結果が得られる。

第９図は本発明の詳細な説明するだめの特性図で、１０
ｃｒｎＸ　１０ｃｍｚ厚さ１喘、目付２００１　ｒ／ｍ
２のノボラック繊維布の賦活時間と重量減との関係を示
すもので、賦活温度は８００℃、賦活ガスはプロ・ぐン
燃焼ガスである。図中（ト）は本発明のように予め水を
含浸した布を賦活した時のデータ、（Ｂ）は、従来法に
よるものである。この図のように、（４）が２０分間で
約９０係の減量を示すのに対し、（Ｂ）は約倍の４０分
間で（Ａ）と同等の重量減を示す。

このことは、本発明による賦活進行速度が約倍のスピー
ドで進んでいることを示すものである。

第１０図は本発明による賦活法を用いた時の賦活時間と
重量減との関係を示すもので、前記第７図に示した従来
の賦活法に対応するものである。

（Ａ）　、　（Ｂ）及び（Ｃ）は目付がそれぞれ１００
１１ｒ　７ｍ２゜３００ｇｒ／ｍ”及び５００１／ｒ／
ｍ２の布を用いた場合のもので、いずれも賦活前に布に
水を含浸したものであるが、第７図の結果に比していず
れも同一目付で重量減が１．５倍〜３倍速かに見られ、
目付の大きな布はどこの効果が大きい。なお水の含浸時
間は繊維布の目付にもよるが長いほど効果的である。ま
た、含浸する水にアルカリ、アルカリ土類金属イオン、
などを注入しておくと、これらのイオンの触媒作用によ
り賦活により生成する細孔の径を制御できる。

次に本発明の具体的々実施例を示す。

実施例−１目付１００　ｇｒ　７ｍ２及び５００，９ｒ　７ｍ２の
ノボラック系フェノール繊維により構成される布■及び
■を蒸留水に１０分間浸漬する。水より引上げ５分間風
乾後、８００℃、１０分間炉内に保持する。この時炉内
には（イ）プロ・ぐン燃焼ガス、（ロ）３０ＩＩＩ＋ｌ
ｌＨｇ　の水蒸気を含む窒素がス、を導入する。賦活終
了後、布の片面にアルミニウムプラズマ溶射膜を形成し
、直径１０岨に打ぬいた布２枚と、セ・やレータと、プ
ロピレンカービネートにテトラエチルアンモニウム・ぐ
−クロレート’を加えた混合液を電解液として用い、第
４図に示すようにケースを用いてコイン型キヤ・ぐシタ
を完成する。第１表に本実施例のキャパシタの特性を掲
げる。同表に、本実施例と同じだが、賦活前に水に含浸
する工程を行なわない従来の方法によシつくられた活性
炭布を用いたキャパシタの特性も併記する。

第　１　表実施例−２目付５００９ｒ　／ｍ２の７ビラツク系フエノール繊維
によシ構成される布’１１ｗｔ％の硝酸カルシウム水溶
液に３０分間浸漬する。水よ逆引上げ後１０分間風乾後
、８００℃、３０分間炉内に保持する。

この時炉内には、プロパン燃焼ガスを導入する。

賦活終了後１０分間水洗し、乾燥後、布の片面にアルミ
ニウムプラズマ溶射膜を形成し、直径１０叫に打ち抜く
。このようにしてできた面電極２枚と、セパレータと、
ｉｏｗｔ％の硫酸水溶液を電解液として用い、第４図に
示すようにケースを用いてコイン型キヤ・ぐシタを完成
する。第２表は、本実施例のキャパシタ特性であり、同
表に本実施例と同じだが、賦活前に硝酸カルシウム水溶
液に浸漬する工程を行なわない従来の方法によりつくら
れた活性炭布を用いたキヤ・ぐシタ特性も併記する。

第　２　表（発明の効果）以上説明したように本発明によれば、予め被賦活繊維に
含浸された水のために賦活が均一に速かに進行し、高強
度、最適細孔径を有する活性炭布が得られる。この活性
炭布を分極性電極として用いるキャパシタは、容量の容
積効率、温度特性に優れ、工業的価値は非常に大なるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は活性炭を分極性電極として用いる電気二重層キ
ヤ・やシタの基本構成を示す図、第２図、第３図及び第
４図は従来の電気二重層キャパシタの具体的構成例を示
す図、第５図は原反織布から炭化、活性炭化の工程を示
す概略図、第６図は賦活装置の一例を示す図、第７図は
従来の賦活法による３種類の織布の賦活時間と重量減と
の関係を示す図、第８図は原反布の厚さと賦活反応の進
行度合との関係を示す模式図、第９図は本発明の詳細な
説明するだめの特性図、第１０図は本発明による賦活法
を用いた時の賦活時間と重量減との関係を示す図である
。１．２・・・活性炭層、３・４・・・導電層、５・・・
セ／ぐレータ、１０・・・混合ペースト、１１・・・ア
ルミニウムネット、１２・・・セパレータ、１３・・・
金属缶、１４・・・コゝム栓、１５．１６・・・電極、
２０．２１・・・被−スト、２２・・・セノぐし〜り、
２３．２４・・・絶縁性リング、２５．２６・・・エラ
スティック電極、３０・・・活性炭布、３２．３３・・
・金属溶射膜、３４・・・セパレータ、３５・・・ガス
ケツ）、３６゜３７・・・金属ケース、４ｏ・・・原反
織布、４１・・・炭素繊維、４２・・・活性炭繊維布、
５０・・・炉、５１・・・織布、５２・・・導入口、５
３・・・賦活ガス発生装置。特許出願人　松下電器産業株式会社ｄ゛代　理　人　星　野　恒　司５・１１−イ第１図第２図第３図３４　３３　３１　Ｊ’／第５図第６図 ’＋１”１第７図第８図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）水を含浸した布を高温下、ガス雰囲気中に保持し
て炭化賦活し、得られた活性炭布を分極性電極として用
いることを特徴とする電気二重層キャパシタの製造法。
（２）水は中にアルカリ金属、アルカリ土類金属のイオ
ンを含むものであることを特徴とする特許請求の範囲第
（１）項記載の電気二重層キャパシタの製造法。
（３）　ガスは少なくとも窒素と水蒸気とを含むことを
特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の電気二重層
キャパシタの製造法。
（４）　布は少なくともフェノール系ノボラック繊維を
構成材料として含むことを特徴とする特許請求の範囲第
（１）項記載の電気二重層キャパシタの製造法。
（５）ガスの水蒸気分圧が２０ｍｍＨ，９以上であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の電気二
重層キャパシタの製造法。