JPS6314492B2 - - Google Patents

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JPS6314492B2
JPS6314492B2 JP58172123A JP17212383A JPS6314492B2 JP S6314492 B2 JPS6314492 B2 JP S6314492B2 JP 58172123 A JP58172123 A JP 58172123A JP 17212383 A JP17212383 A JP 17212383A JP S6314492 B2 JPS6314492 B2 JP S6314492B2
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JP
Japan
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electric double
double layer
activated carbon
layer capacitor
cloth
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Expired
Application number
JP58172123A
Other languages
English (en)
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JPS6064422A (ja
Inventor
Akihiko Yoshida
Atsushi Nishino
Ichiro Tanahashi
Yasuhiro Takeuchi
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Priority to DE8484305362T priority patent/DE3484812D1/de
Priority to US06/638,656 priority patent/US4597028A/en
Priority to EP84305362A priority patent/EP0134706B1/en
Publication of JPS6064422A publication Critical patent/JPS6064422A/ja
Publication of JPS6314492B2 publication Critical patent/JPS6314492B2/ja
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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)

Description

【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野) 本発明は、活性炭を分極性電極に用いる電気二
重層キヤパシタおよびその製造方法に関する。 (従来例の構成とその問題点) 本発明の関連する電気二重層キヤパシタは、そ
の比表面積の大きな活性炭を分極性電極として用
いるものであり基本構成は第1図に示すものであ
る。すなわち一対の分極性電極1,2と導電電極
3,4、セパレータ5とから構成される。従来の
この種のキヤパシタとしては次の二種が存在す
る。第1のものは、第2図に示す構造のものであ
り、アルミニウムのような金属ネツト6の上に、
活性炭とフツ素樹脂粉末、アセチレンブラツク、
その他の有機バインダとから成るペースト7を担
持し、電解質を含浸したセパレータ8とともに捲
回し、全体をアルミニウムケース9に保持した構
造のものである。10は電極リード、11はゴム
キヤツプである。また第2のものは第3図に示す
構造を有する本発明者らの考案したもので(特開
昭55−99714号)、活性炭繊維布12上の金属電極
13と、電解液を含浸したセパレータ14とから
成り、絶縁性ガスケツト15を介したケース1
6,17中に保持した構造のものであり、平板型
に構成されるものである。 前者は比表面積の大きな活性炭粉末が、後者は
比表面積の大きな活性炭繊維布が、それぞれ分極
性電極として機能する。特に後者は無バインダー
で強度を有する活性炭繊維布がそれ自身で分極性
電極として機能するため、単位体積あたりの容量
が前者のものよりも1.5〜3倍大きくなり、かつ
その構成上平板コイン型の形状が可能であり、近
年のマイクロエレクトロニクス機器のバツクアツ
プ用素子として最適である。 このような電気二重層キヤパシタの特性として
は、容量、内部抵抗、漏れ電流、が主にあげられ
る。第4図は、電気二重層キヤパシタの等価回路
を示すものであり、1個の微少キヤパシタに分け
て考えた場合、導電電極自身の抵抗および導電電
極と分極性電極との接触抵抗、に起因する抵抗:
R1、分極性電極内部の抵抗:R2、電気二重層容
量:C、電解液の有する抵抗:R3のように考え
られる。すなわち、R1はアルミニウム電極自身
および、アルミニウムと活性炭との接触に起因す
る抵抗分であり、R2は各キヤパシタ要素から、
アルミニウム極にまで容量を取出す時に影響する
活性炭層自身の抵抗になる。 前述の活性炭粉末を分極性電極として用いるキ
ヤパシタでは、活性炭層中にアセチレンブラツク
が含有されており、活性炭層自身の抵抗が低いた
め、R2は非常に小さい。これに対して、活性炭
繊維を分極性電極として用いる型のものは、次の
ようにR2が大きくなりそのままでは内部抵抗が
大きくなつてしまい、強放電には適さない。第5
図は活性炭繊維の製造プロセスを示すものであ
り、活性炭繊維は原反を炭化する工程Aとさらに
賦活する工程Bとから成る。ここで炭化された繊
維は電気抵抗が低いが、比表面積が小さく分極性
電極として適さない。さらに賦活された活性炭繊
維は比表面積が1000〜2500m2/gと非常に大きく
分極性電極として適するが、それ自身の電気抵抗
も大きくなり、前述のR2が大きくなる。第6図
は、これらの模式図を示すものでaの粉末活性炭
を用いたものでは、個々の活性炭粒子20の間に
導電性のアセチレンブラツク21が介在し、アル
ミニウム電極22と離れた部分23の容量も、活
性炭層24の導電性のために充分取出される。こ
れに対し、第6図bで示す活性炭繊維を用いた型
のものでは、活性炭繊維27自身の電気伝導度が
低いため、アルミニウム電極25から離れた部分
26の容量取出しが困難になり、結局見掛けの容
量が小さくなる。これを克服するために、例えば
活性炭繊維表面にカーボン粒子を担持させる方法
なども考えられるが(特願昭57−177938号)特
性、製法、両面から限度があり、さらに改善の余
地がある。 第1表は、既述の従来例の代表的なキヤパシタ
の内部抵抗を示すものである。ただしいずれも
1.8V1Fの定格のもの。
【表】 (発明の目的) 本発明は、上記の活性炭繊維を分極性電極とし
て用いる電気二重層キヤパシタの内部抵抗をさら
に低くすることを目的とするものである。 (発明の構成) 本発明は、活性炭繊維と導電性線体とから成る
織物、不織布のような構成体を分極性電極として
用いる電気二重層キヤパシタである。 本発明によれば、分極性電極体の厚さ方向、面
方向、全域に導電性線体が織込まれているため特
に厚さ方向での容量の取出しが有効になり、導電
電極と分極性電極との電気的接触も良好になるた
め、前述のR1、R2が大巾に従来のものより低減
され、内部抵抗の低い、電気二重層キヤパシタが
提供される。 (実施例の説明) 第7図は本発明の分極性電極のいくつかの例を
模式的に拡大して示したものである。いずれの場
合も導電性線体30と活性炭繊維31とで構成さ
れている。第7図aは活性炭繊維を縦糸に、タン
タル線を横糸に用いて平織りに構成されたもので
ある。第7図bは同じ平織りであるが、縦、横糸
ともにほとんどが活性炭繊維で織られているが、
一部タンタル線を用いているものであり、このよ
うな構成でも本発明の目的は達成される。第7図
cは直径2μmの一次繊維33と直径2μmのタン
タル線34とを適当な割合で撚り合わせてつくつ
た直径500μmの二次撚線であり、これを縦・横
糸に用いて、平織りにするものである。第7図d
はタンタル線と活性炭繊維とをフエルト状に混合
したものであり、このように、不織状態に構成し
てもよい。 第7図eはタンタル線と活性炭繊維とを三次元
織りしたものであり、三次元織りによつて導電性
線体と繊維との電気的接触がより確実になり本発
明の効果はさらに大きくなる。 このような分極性電極の製造方法は、次の2つ
の種類に分けられる。すなわち、予め、導電性線
体と未賦活繊維とを混織しておき、これを賦活す
る方法、賦活した繊維布の中に導電性線体を織込
む方法である。用いる導電性線体としては、種々
考えられるが、前者の場合、賦活温度以上に融点
を有する金属、例えば、タンタル、チタン、ニク
ロムなどが適当であり、後者の場合は、アルミ、
炭素繊維などが適当である。 第8図は本発明の有効な機能を模式的に示すも
のである。すなわち比較的抵抗の高い活性炭繊維
35の間に低抵抗の導電性線体36が織り込まれ
ているため、活性炭繊維層全体37の集電が良好
に行なわれ導電層38への容量取出しが優れる。
この結果、次の実施例に示すように、キヤパシタ
の内部抵抗が低くなり、容積あたりの容量値も大
きくなる。 次に本発明の具体的実施例をいくつか述べる。 実施例 1 直径4μmのカイノール繊維を撚り合わせて直
径500μmの二次繊維としたものを横糸にし、直
径500μmのタンタル線を縦糸にし、平織りに織
る。できた布をプロパン燃焼ガス中850℃に保ち
賦活する。布の片面にプラズマ溶射法により厚さ
100μmのアルミニウム層を形成し、直径10mmの
円状に打抜く。この電極2枚と、ポリプロピレン
製セパレータ(厚さ100μm)1枚、電解波とし
てプロピレンカーボネート、テトラエチルアンモ
ニウムパークロレートを用いて第3図に示す平板
状キヤパシタを構成する。 実施例 2 直径4μmのカイノール繊維と、直径10μmのチ
タン線とを撚合わせて直径500μmの二次繊維を
つくる。この繊維を縦・横糸に用いて、綾織りで
織る。できた布をプロパン燃焼ガス中850℃に保
ち賦活する。布の片面にプラズマ溶射法により厚
さ100μmのアルミニウム電極層を形成し、実施
例1と同じ方法でキヤパシタを組立てる。 実施例 3 実施例2で用いた直径500μmの撚り線と直径
500μmのチタン線とを第7図eに示すように三
次元織りし、布を形成する。これを850℃プロパ
ン燃焼ガス中で賦活し、布の片面にプラズマ溶射
法により厚さ100μmのチタン電極層を形成し、
実施例1と同じ方法でキヤパシタを組立てる。 実施例 4 直径500μmのカイノール紡績糸を用いた布を
850℃プロパン燃焼ガス中で賦活する。この賦活
布に直径300μmのアルミニウム線を織込み、片
面にアルミニウムプラズマ溶射層を形成する。直
径10mmの円形に打抜いた電極と、セパレータ、電
解液とからキヤパシタを構成する。 さらに本発明の別の実施例として、電解液に硫
酸水溶液を用いた場合を次に示す。 実施例 5 直径10μmのチタン線と直径4μmのカイノール
繊維とを混ぜ合わせて直径500μmの紡績糸とす
る。これを縦・横糸に用いて平織りにより布を形
成する。850℃プロパン燃焼ガス中で賦活後、布
の片面にチタン層をプラズマ溶射により形成す
る。この布を3cm×10cmのたんざく状に切り、第
9図に示すように、この布2放40,41と、ポ
リプロピレンセパレータ42、濃度0.1mol/
の硫酸水溶液43をケース44に入れ電気二重層
キヤパシタを構成する。なお、45,46はチタ
ン層であり、これらにリード線47,48が設け
られている。 第2表は、以上の5つの実施例の本発明電気二
重層キヤパシタの特性を示すものである。同表に
比較のためにそれぞれの実施例に対応する従来構
成の電気二重層キヤパシタの特性を示す。 なお本実施例では述べなかつたが、布の織り方
は朱子織り、斜文織りなども効果がある。さらに
導電性電極として溶射層のかわりにカーボンペー
スト層を用いてもよい。
【表】 (発明の効果) 以上に記載のごとく、本発明によれば、分極性
電極内の内部抵抗が小さくなるために、電気二重
層キヤパシタの内部抵抗が低くなるとともに、容
量取出し効率が改善され従来と同容積の素子でも
大容量を取出すことが可能になる。また電極自身
の強度もより強くなり製法上の取扱いも容易にな
る。 よつて本発明の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図は本発明電気二重層キヤパシタの基本構
成図、第2,3図は従来の電気二重層キヤパシタ
の構成例を示す図、第4図は、電気二重層キヤパ
シタの等価回路を示す図、第5図は、活性炭繊維
の製造プロセスを示す図、第6図は、従来の電気
二重層キヤパシタの分極性電極部の拡大模式図、
第7図は、本発明電気二重層キヤパシタに用いる
分極性電極のいくつかの種々を示す図、第8図
は、本発明の機能効果を示す模式図、第9図は、
本発明実施例の電気二重層キヤパシタの構成例の
ひとつを示すものである。 30,36……導電性線体、31,35……活
性炭繊維、33……一次繊維、34……タンタル
線、37……活性炭繊維層全体、38……導電
層、40,41……布、42……ポリプロピレン
セパレータ、43……硫酸水溶液、44……ケー
ス、45,46……チタン層、47,48……リ
ード線。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 活性炭繊維と導電性線体とから成る織物、不
    織布のような構成体を分極性電極として用いる電
    気二重層キヤパシタ。 2 上記構成体が、活性炭繊維と導電性線体を適
    当に組合わせて、平織り、綾織り、朱子織り、斜
    文織り、三次元織り、のいずれかの方式で織られ
    てできた布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ヤパシタ。 3 上記導電性線体が、活性炭の賦活温度よりも
    高い融点を有する物質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ヤパシ
    タ。 4 上記導電性線体が、タンタル、チタン、ニク
    ロム、のうちのいずれか、またはその合金である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電
    気二重層キヤパシタ。 5 上記活性炭繊維が、フエノール系、レーヨン
    系、ピツチ系、PAN系のいずれかの繊維からつ
    くられた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ヤパシタ。 6 フエノール系、レーヨン系、ピツチ系、
    PAN系いずれかの繊維と、導電性線体とを適当
    に組合わせて布を織り、この布を炭化賦活し、さ
    らに適当な形状に加工して分極性電極とすること
    を特徴とする電気二重層キヤパシタの製造法。 7 上記炭化賦活した布の表面に、プラズマ溶
    射、炎溶射などの方法により金属層を形成して集
    電層とすることを特徴とする特許請求の範囲第6
    項記載の電気二重層キヤパシタの製造法。 8 上記炭化賦活した布の表面に、導電性ペイン
    ト塗布により導電性層を形成して集電層とするこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第6項記載の電気
    二重層キヤパシタの製造法。
JP58172123A 1983-08-08 1983-09-20 電気二重層キヤパシタおよびその製造法 Granted JPS6064422A (ja)

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DE8484305362T DE3484812D1 (de) 1983-08-08 1984-08-07 Elektrischer doppelschichtkondensator und verfahren zu seiner herstellung.
US06/638,656 US4597028A (en) 1983-08-08 1984-08-07 Electric double layer capacitor and method for producing the same
EP84305362A EP0134706B1 (en) 1983-08-08 1984-08-07 Electric double layer capacitor and method for producing the same

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