分極性電極、電気二重層キャパシタ、分極性電極の製造方法及び電気二重層キャパシタの製造方法
【課題】電気二重層キャパシタの内部抵抗を下げ、急高速充放電を可能とする。
【解決手段】活性炭と、導電助剤と、バインダー樹脂と、溶媒とを混合して活物質スラリーを作成し、その後、集電体に活物質スラリーをスクリーン印刷法により塗布し、乾燥させる工程を複数回行うことで分極性電極を作成し、その後、セパレータを複数の分極性電極の間に挟持させて積層体を形成し、再度乾燥後、電解液とともにパッケージ内に封入する電気二重層キャパシタの製造方法である。導電助剤としてアセチレンブラックとファーネスブラックとを混合することで、静電容量を確保しながら、内部抵抗が小さく急高速充放電が可能となる。
【解決手段】活性炭と、導電助剤と、バインダー樹脂と、溶媒とを混合して活物質スラリーを作成し、その後、集電体に活物質スラリーをスクリーン印刷法により塗布し、乾燥させる工程を複数回行うことで分極性電極を作成し、その後、セパレータを複数の分極性電極の間に挟持させて積層体を形成し、再度乾燥後、電解液とともにパッケージ内に封入する電気二重層キャパシタの製造方法である。導電助剤としてアセチレンブラックとファーネスブラックとを混合することで、静電容量を確保しながら、内部抵抗が小さく急高速充放電が可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電気二重層キャパシタ用の分極性電極、電気二重層キャパシタ、電気二重層キャパシタ用の分極性電極の製造方法及び電気二重層キャパシタの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
電気二重層キャパシタは電解液に浸された一対の分極性電極からなり、分極性電極と電解液との界面において電解液中のイオン及び電極中の電荷担体(電子またはホール)が互いに引き合う格好で整列する現象(電気二重層)を用いて蓄電する。イオンと電荷担体が互いに隔てられた部分が誘電体に相当し、その距離はナノオーダーであるため、非常に大きい静電容量を実現することが可能である。近年では、電子機器等におけるバックアップ電源や、電力貯蔵用にも電気二重層キャパシタが使用され始め、また、ハイブリッド自動車や電気自動車の電源としても注目されている。
【0003】
電気二重層キャパシタの静電容量は分極性電極の表面積に比例するため、表面積を大きくするために分極性電極には活性炭が用いられる。また、内部抵抗を下げるために、アセチレンブラックを導電助剤として活性炭に混合して分極性電極を形成することが行われている(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
また、分極性電極の比表面積を増大させ、静電容量を増大させるために、ファーネスブラックを導電助剤として活性炭に混合して分極性電極を形成することが行われている(例えば、特許文献2参照)。
【0005】
活性炭や導電助剤といった電極の材料(活物質)を集電体に塗布することで分極性電極が完成する。活物質の塗布方法としては、ドクターブレード法や、塗工機による塗布方法がある。
【特許文献1】特開平10−4037号公報
【特許文献2】特開2003−297695号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし、導電助剤として、アセチレンブラックまたはファーネスブラックのいずれかのみを活性炭に混合した電気二重層キャパシタでは、内部抵抗はそれほど下がらず、急速充放電には不充分であった。
また、ドクターブレード法や、塗工機による塗布方法では、分極性電極の表面が平坦になり、電解液を分極性電極の表面に保持しにくいという問題があった。
【0007】
本発明の課題は、電気二重層キャパシタの内部抵抗を下げ、急速充放電を可能とする分極性電極、電気二重層キャパシタ、電気二重層キャパシタ用分極性電極の製造方法及び電気二重層キャパシタの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
以上の課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、活性炭と、導電助剤と、バインダー樹脂とを混合した活物質を集電体に塗布してなる分極性電極において、前記導電助剤はアセチレンブラックとファーネスブラックとを含む混合物であることを特徴とする。
【0009】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の分極性電極において、前記導電助剤はアセチレンブラックを10〜90重量%、ファーネスブラックを10〜90重量%の割合で含むことを特徴とする。
【0010】
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の分極性電極において、前記アセチレンブラックとして細粒品を用いることを特徴とする。
【0011】
請求項4に記載の発明は、活性炭と、導電助剤と、バインダー樹脂とを混合した活物質を集電体に塗布してなる分極性電極において、前記導電助剤は一部にアセチレンブラックの細粒品を含むことを特徴とする。
【0012】
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれか一項に記載の分極性電極において、前記活物質は前記導電助剤を2〜30重量%の割合で含むことを特徴とする。
【0013】
請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか一項に記載の分極性電極において、前記分極性電極の表面には網目状の凹凸が形成されていることを特徴とする。
【0014】
請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の分極性電極において、前記分極性電極はスクリーン印刷法により形成されることを特徴とする。
【0015】
請求項8に記載の発明は、請求項1〜7のいずれか一項に記載の分極性電極が形成された複数の集電体と、前記集電体の間に挟持されたセパレータと、前記集電体及び前記セパレータを封止するパッケージと、前記集電体及び前記セパレータとともに前記パッケージ内に封止される電解液と、を備えることを特徴とする電気二重層キャパシタである。
【0016】
請求項9に記載の発明は、活性炭と、導電助剤と、バインダー樹脂と、溶媒とを混合して活物質スラリーを作成し、次に、集電体に活物質スラリーをスクリーン印刷法により塗布し、乾燥させる工程を複数回行うことを特徴とする分極性電極の製造方法である。
【0017】
請求項10に記載の発明は、請求項9に記載の分極性電極の製造方法において、前記導電助剤はアセチレンブラックとファーネスブラックとを含む混合物であることを特徴とする。
【0018】
請求項11に記載の発明は、請求項10に記載の分極性電極の製造方法において、前記導電助剤はアセチレンブラックを10〜90重量%、ファーネスブラックを10〜90重量%の割合で含むことを特徴とする。
【0019】
請求項12に記載の発明は、請求項10または11に記載の分極性電極の製造方法において、前記アセチレンブラックとして細粒品を用いることを特徴とする。
【0020】
請求項13に記載の発明は、請求項9に記載の分極性電極の製造方法において、前記導電助剤は一部にアセチレンブラックの細粒品を含むことを特徴とする。
【0021】
請求項14に記載の発明は、請求項9〜13のいずれか一項に記載の分極性電極の製造方法において、前記導電助剤を前記活物質の2〜30重量%の割合で混合することを特徴とする。
【0022】
請求項15に記載の発明は、活性炭と、導電助剤と、バインダー樹脂と、溶媒とを混合して活物質スラリーを作成し、次に、集電体に活物質スラリーをスクリーン印刷法により塗布し、乾燥させる工程を複数回行うことで分極性電極を作成し、その後、セパレータを複数の分極性電極の間に挟持させて積層体を形成し、再度乾燥後、電解液とともにパッケージ内に封入することを特徴とする電気二重層キャパシタの製造方法である。
【0023】
請求項16に記載の発明は、請求項15に記載の電気二重層キャパシタの製造方法において、前記導電助剤はアセチレンブラックとファーネスブラックとを含む混合物であることを特徴とする。
【0024】
請求項17に記載の発明は、請求項16に記載の電気二重層キャパシタの製造方法において、前記導電助剤はアセチレンブラックを10〜90重量%、ファーネスブラックを10〜90重量%の割合で含むことを特徴とする。
【0025】
請求項18に記載の発明は、請求項16または17に記載の電気二重層キャパシタの製造方法において、前記アセチレンブラックとして細粒品を用いることを特徴とする。
【0026】
請求項19に記載の発明は、請求項15に記載の電気二重層キャパシタの製造方法において、前記導電助剤は一部にアセチレンブラックの細粒品を含むことを特徴とする。
【0027】
請求項20に記載の発明は、請求項15〜19のいずれか一項に記載の電気二重層キャパシタの製造方法において、前記導電助剤を前記活物質の2〜30重量%の割合で混合することを特徴とする。
【発明の効果】
【0028】
本発明によれば、電気二重層キャパシタの内部抵抗を下げ、急速充放電が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0029】
以下、本発明に係る電気二重層キャパシタ10の実施形態について詳細に説明する。
図1は本発明に係る電気二重層キャパシタ10を示す分解斜視図であり、図2は電気二重層キャパシタ10の断面図である。図1及び図2に示すように、電気二重層キャパシタ10は、集電体1と、分極性電極2と、セパレータ3と、パッケージ4と、電解液5とから概略構成される。なお、図1においては、パッケージ4及び電解液5を省略している。
【0030】
一対の集電体1は分極性電極2と外部回路とを電気的に接続する役割を果たす。集電体1の表面には分極性電極2が形成されている。集電体1には、パッケージ4外部に引き出され、外部回路と接続される端子1aが形成されている。集電体1の材料としては、例えばアルミニウム箔を用いることができる。
【0031】
分極性電極2は集電体1の表面に設けられ、電解液5との界面に電気二重層を形成する。分極性電極2の材料は、活性炭と、導電助剤と、バインダー樹脂との混合物(活物質)である。
活性炭は、電解液5との接触面積を増大させる役割を果たす。活性炭としては、例えばヤシガラ活性炭等を用いることができる。活性炭は活物質の65〜91重量%程度用いることが好ましく、85%程度用いることがより好ましい。
【0032】
導電助剤は、分極性電極2の内部抵抗を下げる役割を果たす。導電助剤は活物質の2〜30重量%程度用いることが好ましい。導電助剤を2%以上用いることで分極性電極2の内部抵抗を下げる効果が得られるが、30%以上用いると分極性電極2の成形性が悪くなるからである。なお、電気二重層キャパシタ10の静電容量の向上と内部抵抗の低下を図るためには、導電助剤を活物質の10%程度用いることがより好ましい。
【0033】
導電助剤としては、粒径約数十〜数百nmの炭素粒子(アセチレンブラック)と、粒径約30〜40nm、空隙率60〜80%の中空構造を持つ炭素粒子(ファーネスブラック;登録商標)との混合物を用いることができる。アセチレンブラックはアセチレンガスを熱分解して得るものであり、ファーネスブラックは油やガスを高温ガス中で不完全燃焼させて得るものである。
【0034】
アセチレンブラックを導電助剤の10〜90重量%、ファーネスブラックを導電助剤の10〜90重量%の割合で混合することが好ましい。これにより電気二重層キャパシタ10の静電容量の向上と内部抵抗の低下を図ることができる。また、アセチレンブラックとファーネスブラックとは重量比で1:1の割合で混合することがより好ましい。
【0035】
あるいは、導電助剤として、アセチレンブラックのみを用い、その一部にアセチレンブラックの細粒品(平均粒径35nm)を用いてもよい。
【0036】
バインダー樹脂は活性炭と導電助剤とを混合した状態で互いに固定する役割を果たす。バインダー樹脂としては、例えばポリフッ化ビニリデン等を用いることができる。バインダー樹脂は活物質の5重量%程度用いることが好ましい。
分極性電極2は、活物質を集電体1の表面に塗布し、乾燥することで形成することができる。なお、活物質を塗布するには、活性炭、導電助剤、バインダー樹脂を適当な溶媒と混練し、スラリー状にすることが好ましい。溶媒としては、例えばNMP(n−メチル−2−ピロリドン)を用いることができる。
【0037】
活物質の集電体1表面への塗布は、スクリーン印刷により行うことが好ましい。スクリーン印刷により活物質を集電体1表面へ塗布することで、分極性電極2の表面にスクリーン印刷に使用するメッシュの網目状の凹凸形状が形成され、表面により多くの電解液5を保持できると考えられるからである。
【0038】
スクリーン印刷用のメッシュには、#70〜#200のメッシュを用いることができる。ここで、#70は1インチ間のメッシュ数が70であることを意味し、線径は71μm、線と線の間隔は292μmである。また、#200は1インチ間のメッシュ数が200であることを意味し、線径は45μm、線と線の間隔は82μmである。
【0039】
スクリーン印刷は以下のように行われる。まず、活性炭、導電助剤、バインダー樹脂、溶媒を混練し、スラリー状の活物質(活物質スラリー)を作成する。
次に、枠に張ったメッシュを集電体1の分極性電極2を形成する面に載せ、メッシュ上の枠内に活物質スラリーを載せる。その後、枠内でヘラ状のゴム板(スキージ)を移動させることで圧力をかけながら活物質スラリーをメッシュに透過させ、集電体1の表面に塗布する。
【0040】
図3(a)はスクリーン印刷法により活物質スラリーを2回塗布し、乾燥させた後の分極性電極2の表面形状を示す顕微鏡写真である。なお、図3の分極性電極2は、スクリーン印刷用のメッシュに、#70を用いて活物質スラリーを塗布したものである。図3(a)に示すように、分極性電極2の表面には、メッシュの縦糸及び横糸の真下に位置した部分が窪み、縦糸と横糸との交差部の真下に位置した部分がさらに窪み、目開きの真下に位置した部分が突起して網目状の凹凸形状が形成されていることがわかる。
【0041】
電解液5は分極性電極2に浸透して界面に電気二重層を形成する。電解液5としては、例えば4フッ化ホウ酸テトラエチルアンモニウムをプロピレンカーボネイトに溶解させたものを使用することができる。
【0042】
セパレータ3は隣接する分極性電極2の間に配置され、パッケージ4内で分極性電極2同士が接触しショートするのを防止する。セパレータ3としてはセルロース系の材料を用いることができ、例えば厚さ約30μmの紙等を用いることができる。
【0043】
パッケージ4は集電体1、分極性電極2、セパレータ3の積層体とともに電解液5を収納する。なお、パッケージ4と集電体1とは絶縁されている。パッケージ4の材料としては、アルミラミネートフィルム材等を用いることができる。
【0044】
次に、本発明に係る電気二重層キャパシタ10の製造方法について説明する。なお、一連の製造工程はドライルームまたはグローブボックス内において行う。
まず、分極性電極2を形成する活物質の材料(活性炭、導電助剤、バインダー樹脂)と溶媒とを混練し、活物質スラリーを作成する。
【0045】
混練が終了したら、スクリーン印刷法により集電体1に塗布する。活物質スラリーを集電体1へ塗布したら、80℃のオーブンに0.5時間以上入れて乾燥する。
なお、3つ以上の分極性電極2を積層する場合には、集電体1の両面に活物質スラリーを塗布する。また、乾燥後、さらに活物質スラリーをスクリーン印刷法により集電体1に塗布し、再び乾燥する工程を複数回繰り返してもよい。2回目以降にスクリーン印刷法による塗布を行う場合には、活物質スラリーを塗布すると、既に形成された乾燥した活物質スラリーに溶媒が吸い取られるため、塗布された直後の網目状の凹凸形状が乾燥されるまで維持されると考えられる。
次に、乾燥した活物質スラリーを集電体1ごと抜き型により成型し、プレス加工を施す。以上により分極性電極2が完成する。
【0046】
図3(b)はプレス加工を施した後の分極性電極2の表面形状を示す顕微鏡写真である。図3(b)に示すように、プレス加工を施した後においても、分極性電極2の表面には、網目状の凹凸形状が維持されていることがわかる。このため、凹凸形状により電解液5が分極性電極2の表面に維持されるという効果を生ずる。
【0047】
次に、2つの分極性電極2の間にセパレータ3を挟む。なお、3つ以上の分極性電極2を積層する場合には、電極とセパレータ3とを交互に積層する。その後、120℃のオーブンに10時間以上入れて再度乾燥する。
【0048】
再度の乾燥後、電極とセパレータ3の積層体をパッケージ4に収納し、電解液5を注液する。その後、パッケージ4を減圧封口する。以上により、電気二重層キャパシタ10が完成する。
【0049】
以下、本発明の実施例についてさらに詳細に説明する。
ヤシガラ活性炭:アセチレンブラック:ファーネスブラック:ポリフッ化ビニリデン(バインダー樹脂)の配合比を変えて作成した分極性電極の内部抵抗を求めるとともに、作成した分極性電極を用いた電気二重層キャパシタの特性について測定した。図4は以下の実施例1〜6、比較例1〜4のヤシガラ活性炭:アセチレンブラック:ファーネスブラック:ポリフッ化ビニリデンの配合比の一覧を示す表である。
【0050】
ヤシガラ活性炭(比表面積1700m2/g、平均粒径15〜20μm)として、YP
−17(クラレケミカル(株)社製)を使用した。アセチレンブラック(平均一次粒径48nm)としては、(HS−100、電気化学工業(株)社製)を使用した。ファーネスブラック(平均一次粒径34nm)としては、EC600JD(ケッチェンブラック・インターナショナル(株)社製)を使用した。
【0051】
ポリフッ化ビニリデン(バインダー樹脂)、n−メチル−2−ピロリドン(活物質の溶媒)としては試薬(特級)、4フッ化ホウ酸テトラエチルアンモニウム(電解液の溶質)を、プロピレンカーボネイト(電解液の溶媒)に溶解した電解液(キシダ化学(株)社製
)を使用した。
集電体はアルミ箔にエッチングを施して作成した。パッケージはアルミラミネートフィルム材を袋状に形成した。
【実施例1】
【0052】
ヤシガラ活性炭、アセチレンブラック、ファーネスブラック、ポリフッ化ビニリデンをn−メチル−2−ピロリドンとともに湿式混練して活物質スラリーを作成した。活物質スラリーの配合比は、ヤシガラ活性炭:アセチレンブラック:ファーネスブラック:ポリフッ化ビニリデン=85:9:1:5とした。
【0053】
作成した活物質スラリーをスクリーン印刷法(#70メッシュ使用)により集電体に塗布し、乾燥する工程を2回繰り返して厚さ20〜30μm、25mm×40mmの大きさの分極性電極を作成した。
【0054】
その後、厚さ30μmの紙(セパレータ)を2つの分極性電極の間に挟持して積層体を形成し、再度乾燥後、袋状のパッケージに積層体を収納し、フッ化ホウ酸テトラエチルアンモニウム1molをプロピレンカーボネイト1Lに溶解させた電解液をパッケージ内に注液し、減圧封口することで電気二重層キャパシタを作成した。
【実施例2】
【0055】
活物質スラリーの配合比を、ヤシガラ活性炭:アセチレンブラック:ファーネスブラック:ポリフッ化ビニリデン=93:1:1:5とした以外は実施例1と同様にして電気二重層キャパシタを作成した。
【実施例3】
【0056】
活物質スラリーの配合比を、ヤシガラ活性炭:アセチレンブラック:ファーネスブラック:ポリフッ化ビニリデン=91:2:2:5とした以外は実施例1と同様にして電気二重層キャパシタを作成した。
【実施例4】
【0057】
活物質スラリーの配合比を、ヤシガラ活性炭:アセチレンブラック:ファーネスブラック:ポリフッ化ビニリデン=85:5:5:5とした以外は実施例1と同様にして電気二重層キャパシタを作成した。
【実施例5】
【0058】
活物質スラリーの配合比を、ヤシガラ活性炭:アセチレンブラック:ファーネスブラック:ポリフッ化ビニリデン=75:10:10:5とした以外は実施例1と同様にして電気二重層キャパシタを作成した。
【実施例6】
【0059】
活物質スラリーの配合比を、ヤシガラ活性炭:アセチレンブラック:ファーネスブラック:ポリフッ化ビニリデン=85:1:9:5とした以外は実施例1と同様にして電気二重層キャパシタを作成した。
【0060】
<比較例1>
活物質スラリーの配合比を、ヤシガラ活性炭:アセチレンブラック:ファーネスブラック:ポリフッ化ビニリデン=90:5:0:5とした以外は実施例1と同様にして電気二重層キャパシタを作成した。
【0061】
<比較例2>
活物質スラリーの配合比を、ヤシガラ活性炭:アセチレンブラック:ファーネスブラック:ポリフッ化ビニリデン=85:10:0:5とした以外は実施例1と同様にして電気二重層キャパシタを作成した。
【0062】
<比較例3>
活物質スラリーの配合比を、ヤシガラ活性炭:アセチレンブラック:ファーネスブラック:ポリフッ化ビニリデン=90:0:5:5とした以外は実施例1と同様にして電気二重層キャパシタを作成した。
【0063】
<比較例4>
活物質スラリーの配合比を、ヤシガラ活性炭:アセチレンブラック:ファーネスブラック:ポリフッ化ビニリデン=87:0:8:5とした以外は実施例1と同様にして電気二重層キャパシタを作成した。
【0064】
〔分極性電極の内部抵抗〕
電気二重層キャパシタを組み立てる前に、分極性電極の単位厚さ当たりの電極抵抗(mΩ/mm)を求めた。
【0065】
〔電気二重層キャパシタの特性〕
実施例1〜6、比較例1〜4の電気二重層キャパシタの静電容量をポテンショスタット(北斗電工(株)社製HAB−151)を用いて測定した。
静電容量については、電圧を0Vから2.5Vまで電圧を印加して、2.5Vから0Vまで放電させたときの静電容量を求めた。充放電レートは100mV/secとした。
【0066】
電気二重層キャパシタの内部抵抗については、電圧を0Vから2.5Vまで電圧を印加して、2.5Vから0Vまで放電させたときのCV形状を比較した。充放電レートは100mV/secとした。電気二重層キャパシタの内部抵抗が小さいと電圧を印加した際に急峻に電流値が立ち上がり、電圧を2.5Vから下げると急峻に電流値が低下する。CV形状が四角形により近いほど内部抵抗が小さいと判断できる。なお、電気二重層キャパシタの内部抵抗は、分極性電極の電極抵抗の他に、電解液の電気抵抗、セパレータでのイオンが透過する抵抗、分極性電極と電解液の間での反応の抵抗等に依存する。
【0067】
〔結果〕
図5は実施例1のCV特性を示すグラフである。実施例1の分極性電極の単位厚さ当たりの電極抵抗は3.9mΩ/mmであった。また、電気二重層キャパシタの静電容量は0.433F、重量当たりの静電容量は21.1F/gであった。
【0068】
図6は実施例2のCV特性を示すグラフである。実施例2の分極性電極の単位厚さ当たりの電極抵抗は7.0mΩ/mmであった。また、電気二重層キャパシタの静電容量は0.276F、重量当たりの静電容量は22.4F/gであった。
【0069】
図7は実施例3のCV特性を示すグラフである。実施例3の分極性電極の単位厚さ当たりの電極抵抗は3.5mΩ/mmであった。また、電気二重層キャパシタの静電容量は0.260F、重量当たりの静電容量は21.5F/gであった。
【0070】
図8は実施例4のCV特性を示すグラフである。実施例4の分極性電極の単位厚さ当たりの電極抵抗は2.5mΩ/mmであった。また、電気二重層キャパシタの静電容量は0.373F、重量当たりの静電容量は20.5F/gであった。
【0071】
図9は実施例5のCV特性を示すグラフである。実施例5の分極性電極の単位厚さ当たりの電極抵抗は2.2mΩ/mmであった。また、電気二重層キャパシタの静電容量は0.192F、重量当たりの静電容量は21.1F/gであった。
【0072】
図10は実施例6のCV特性を示すグラフである。実施例6の分極性電極の単位厚さ当たりの電極抵抗は5.0mΩ/mmであった。また、電気二重層キャパシタの静電容量は0.415F、重量当たりの静電容量は21.7F/gであった。
【0073】
図11は比較例1のCV特性を示すグラフである。比較例1の分極性電極の単位厚さ当たりの電極抵抗は8.7mΩ/mmであった。また、電気二重層キャパシタの静電容量は0.244F、重量当たりの静電容量は9.68F/gであった。
【0074】
図12は比較例2のCV特性を示すグラフである。比較例2の分極性電極の単位厚さ当たりの電極抵抗は4.3mΩ/mmであった。また、電気二重層キャパシタの静電容量は0.263F、重量当たりの静電容量は15.3F/gであった。
【0075】
図13は比較例3のCV特性を示すグラフである。比較例3の分極性電極の単位厚さ当たりの電極抵抗は18.6mΩ/mmであった。また、電気二重層キャパシタの静電容量は0.162F、重量当たりの静電容量は10.0F/gであった。
【0076】
図14は比較例4のCV特性を示すグラフである。比較例4の分極性電極の単位厚さ当たりの電極抵抗は9.9mΩ/mmであった。また、電気二重層キャパシタの静電容量は0.223F、重量当たりの静電容量は12.8F/gであった。
【0077】
分極性電極の重量当たりの静電容量については、実施例1〜6では、20F/gを超える値が得られた。一方、比較例1〜4では、16F/g以下であった。
【0078】
CV特性は、実施例1〜6では、図5〜図10に示すように、電圧を印加した際に急峻に電流値が立ち上がり、電圧を2.5Vから下げると急峻に電流値が低下した。CV形状が四角形に近く、電気二重層キャパシタの内部抵抗が小さいと評価できる。
一方、比較例1〜4では、図11〜図14に示すように、電圧を印加しても電流値の立ち上がりがなだらかであり、電圧を2.5Vから下げたときの電流値の低下もなだらかであった。電気二重層キャパシタの内部抵抗が大きいと評価できる。
【0079】
次に、実施例4と比較例1の電気二重層キャパシタを用いて、急速充放電を行い、放電される静電容量の変化を充放電装置(北斗電工(株)社製HJ1005SM8)を用いて計測した。
放電レートは1(C)、2(C)、3(C)、5(C)、10(C)、30(C)、50(C)、100(C)とした。ここで、n(C)は1時間で満充電から0Vまで放電できる放電電流を示す。
【0080】
図15は放電レート(C)と、放電される最大の静電容量との関係を示すグラフである。なお、静電容量の低下は、放電レートが1(C)のときに充電された静電容量を100%としたときの容量比で示す。
【0081】
比較例1の電気二重層キャパシタでは、放電レートが上昇するにつれて放電される静電容量が低下し、100(C)では30%以下まで低下した。
一方、実施例4の電気二重層キャパシタでは、放電される静電容量の低下は少なく、100(C)でも97%の充放電が可能であった。
【0082】
図16は比較例1の分極性電極(活性炭+アセチレンブラック5%)の走査型電子顕微鏡写真であり、図17は実施例4の分極性電極(活性炭+アセチレンブラック5%+ファーネスブラック5%)の走査型電子顕微鏡写真であり、図18は比較例3の分極性電極(活性炭+ファーネスブラック5%)の走査型電子顕微鏡写真である。
【0083】
図17に示すように、実施例4では、アセチレンブラック(HS−100)の間にファーネスブラック(EC600J)が入り込んでいることがわかる。このようにアセチレンブラックとファーネスブラックとを混合して用いることにより、緻密な導電性パスを形成することができる。
一方、アセチレンブラック(HS−100)のみ(図16)、ファーネスブラック(EC600J)のみ(図18)では、一次粒子の点接触が多く、緻密な導電性パスを形成することができない。
なお、実施例4及び比較例1の分極性電極の厚さは0.02mmであり、抵抗の測定値は実施例4では9.87Ω、比較例1では34.00Ωであった。
【0084】
このように、導電助剤としてアセチレンブラックとファーネスブラックとを混合した活物質スラリーを作成し、スクリーン印刷法により集電体に塗布・乾燥することで分極性電極を作成し、これを用いて電気二重層キャパシタを作成することで、静電容量を確保しながら、内部抵抗が小さく高速充放電が可能な電気二重層キャパシタを得ることができる。
【0085】
次に、分極性電極の形成方法の違いによる活物質と集電体との密着度について検討する。集電体はアルミ箔にエッチングを施して作成した。活物質スラリーの組成は、活性炭(YP−17)83.33%、アセチレンブラック(HS−100)3.33%、ファーネスブラック(EC600JD)3.33%、ポリフッ化ビニリデン10%とした。パッケージはアルミラミネートフィルム材を袋状に形成した。
【実施例7】
【0086】
作成した活物質スラリーをスクリーン印刷法(#70メッシュ使用)により集電体に塗布し、乾燥する工程を2回繰り返して厚さ20〜30μm、25mm×40mmの大きさの分極性電極を作成した。
【0087】
その後、厚さ30μmの紙(セパレータ)を2つの分極性電極の間に挟持して積層体を形成し、再度乾燥後、袋状のパッケージに積層体を収納し、4フッ化ホウ酸テトラエチルアンモニウム1molをプロピレンカーボネイト1Lに溶解させた電解液をパッケージ内に注液し、減圧封口することで電気二重層キャパシタを作成した。
【0088】
<比較例5>
活物質をドクターブレードにより集電体に塗布し、分極性電極を形成した。その他は、実施例7と同様に電気二重層キャパシタを作成した。
【0089】
〔電気二重層キャパシタの特性〕
実施例7、比較例5の電気二重層キャパシタに対し、電圧を0Vから2.5Vまで電圧を印加し、その後2.5Vから0Vまで放電させたときのCV形状を記録した。充放電レートは100mV/secとした。
【0090】
〔結果〕
図19は実施例7、比較例5のCV特性を示すグラフである。実施例7では、電圧を印加した際に急峻に電流値が立ち上がり、電圧を2.5Vから下げると急峻に電流値が低下した。電気二重層キャパシタの内部抵抗が小さいことがわかる。
一方、比較例5では、電流値の立ち上がり、降下のいずれもが緩やかであり、内部抵抗が大きいことがわかる。
【0091】
〔集電体との密着度〕
実施例7、比較例5において集電体から分極性電極を剥離した。集電体からの剥離は、デザインカッターの刃先で活物質のみを弾き飛ばすように行った。集電体の分極性電極が形成されていた部分を走査型電子顕微鏡で撮影した。
【0092】
図20は実施例7における分極性電極を剥離した後の集電体表面の操作型電子顕微鏡写真、図21は比較例5における分極性電極を剥離した後の集電体表面の操作型電子顕微鏡写真である。
スクリーン印刷におけるスキージの圧力、角度などの条件によりエッチングされた集電体に活物質が刷り込まれるようになり、分極性電極と集電体との接触抵抗を下げる効果がある。図20に示すように、スクリーン印刷では、集電体のエッチングピットの内部まで活物質が入り込んでいるのがわかる。
一方、ドクターブレードによる塗布では、図21に示すように、剥離させたときに集電体1の表面に活物質が残らず密着力が弱いことがわかる。
【0093】
次に、本発明の実施形態として、活物質にアセチレンブラックの細粒品を用いた例について検討する。
【実施例8】
【0094】
活物質スラリーの組成は、活性炭(YP−17)85%、アセチレンブラック(HS−100)5%、アセチレンブラック細粒品(デンカブラック(登録商標) 粉状品)5%、ポリフッ化ビニリデン5%とした。
集電体はアルミ箔にエッチングを施して作成した。パッケージはアルミラミネートフィルム材を袋状に形成した。
【0095】
作成した活物質スラリーをスクリーン印刷法(#70メッシュ使用)により集電体に塗布し、乾燥する工程を2回繰り返して電極厚さ69μm、25mm×40mmの大きさの分極性電極を作成した。
電極抵抗は9.2mΩ/mm、電極密度は5.41mg/mm3となった。
【0096】
その後、厚さ30μmの紙(セパレータ)を2つの分極性電極の間に挟持して積層体を形成し、再度乾燥後、袋状のパッケージに積層体を収納し、4フッ化ホウ酸テトラエチルアンモニウム1molをプロピレンカーボネイト1Lに溶解させた電解液をパッケージ内に注液し、減圧封口することで電気二重層キャパシタを作成した。
【実施例9】
【0097】
活物質スラリーの組成は、活性炭(YP−17)85%、アセチレンブラック(HS−100)5%、ファーネスブラック(EC600JD)5%、ポリフッ化ビニリデン5%とした。
集電体はアルミ箔にエッチングを施して作成した。パッケージはアルミラミネートフィルム材を袋状に形成した。
【0098】
作成した活物質スラリーをスクリーン印刷法(#70メッシュ使用)により集電体に塗布し、乾燥する工程を2回繰り返して電極厚さ70μm、25mm×40mmの大きさの分極性電極を作成した。
電極抵抗は12.2mΩ/mm、電極密度は5.74mg/mm3となった。
【0099】
その後、厚さ30μmの紙(セパレータ)を2つの分極性電極の間に挟持して積層体を形成し、再度乾燥後、袋状のパッケージに積層体を収納し、4フッ化ホウ酸テトラエチルアンモニウム1molをプロピレンカーボネイト1Lに溶解させた電解液をパッケージ内に注液し、減圧封口することで電気二重層キャパシタを作成した。
【0100】
〔電気二重層キャパシタの特性〕
実施例8、9の電気二重層キャパシタに対し、電圧を0Vから2.5Vまで電圧を印加し、その後2.5Vから0Vまで放電させたときのCV形状を記録した。充放電レートは100mV/secとした。
【0101】
〔結果〕
図22は実施例8、9のCV特性を示すグラフである。実施例8、9のいずれにおいても、電圧を印加した際に急峻に電流値が立ち上がり、電圧を2.5Vから下げると急峻に電流値が低下した。電気二重層キャパシタの内部抵抗が小さいことがわかる。このように、ファーネスブラックの代わりに、アセチレンブラックの細粒品を用いても、同様の効果が得られることがわかる。
【0102】
図23は実施例8の分極性電極の走査型電子顕微鏡写真である。図23に示すように、実施例8では、アセチレンブラック(HS−100)の間にアセチレンブラック細粒品が入り込んでいることがわかる。このようにアセチレンブラック(HS−100)とアセチレンブラック細粒品とを混合して用いることにより、緻密な導電性パスを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0103】
【図1】本発明に係る電気二重層キャパシタを示す分解斜視図である。
【図2】電気二重層キャパシタの断面図である。
【図3】(a)はスクリーン印刷法により活物質スラリーを2回塗布し、乾燥させた後の分極性電極の表面形状を示す顕微鏡写真であり、(b)はプレス加工を施した後の分極性電極の表面形状を示す顕微鏡写真である。
【図4】実施例1〜6、比較例1〜4のヤシガラ活性炭:アセチレンブラック:ファーネスブラック:ポリフッ化ビニリデンの配合比の一覧を示す表である。
【図5】実施例1のCV特性を示すグラフである。
【図6】実施例2のCV特性を示すグラフである。
【図7】実施例3のCV特性を示すグラフである。
【図8】実施例4のCV特性を示すグラフである。
【図9】実施例5のCV特性を示すグラフである。
【図10】実施例6のCV特性を示すグラフである。
【図11】比較例1のCV特性を示すグラフである。
【図12】比較例2のCV特性を示すグラフである。
【図13】比較例3のCV特性を示すグラフである。
【図14】比較例4のCV特性を示すグラフである。
【図15】放電レート(C)と、充電される最大の静電容量との関係を示すグラフである。
【図16】比較例1の分極性電極の走査型電子顕微鏡写真である。
【図17】実施例4の分極性電極の走査型電子顕微鏡写真である。
【図18】比較例3の分極性電極の走査型電子顕微鏡写真である。
【図19】実施例7、比較例5のCV特性を示すグラフである。
【図20】実施例7における分極性電極を剥離した後の集電体表面の操作型電子顕微鏡写真である。
【図21】比較例5における分極性電極を剥離した後の集電体表面の操作型電子顕微鏡写真である。
【図22】実施例8、9のCV特性を示すグラフである。
【図23】実施例8の分極性電極の走査型電子顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【0104】
1 集電体
1a 端子
2 分極性電極
3 セパレータ
4 パッケージ
5 電解液
10 電気二重層キャパシタ
【技術分野】
【0001】
本発明は、電気二重層キャパシタ用の分極性電極、電気二重層キャパシタ、電気二重層キャパシタ用の分極性電極の製造方法及び電気二重層キャパシタの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
電気二重層キャパシタは電解液に浸された一対の分極性電極からなり、分極性電極と電解液との界面において電解液中のイオン及び電極中の電荷担体(電子またはホール)が互いに引き合う格好で整列する現象(電気二重層)を用いて蓄電する。イオンと電荷担体が互いに隔てられた部分が誘電体に相当し、その距離はナノオーダーであるため、非常に大きい静電容量を実現することが可能である。近年では、電子機器等におけるバックアップ電源や、電力貯蔵用にも電気二重層キャパシタが使用され始め、また、ハイブリッド自動車や電気自動車の電源としても注目されている。
【0003】
電気二重層キャパシタの静電容量は分極性電極の表面積に比例するため、表面積を大きくするために分極性電極には活性炭が用いられる。また、内部抵抗を下げるために、アセチレンブラックを導電助剤として活性炭に混合して分極性電極を形成することが行われている(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
また、分極性電極の比表面積を増大させ、静電容量を増大させるために、ファーネスブラックを導電助剤として活性炭に混合して分極性電極を形成することが行われている(例えば、特許文献2参照)。
【0005】
活性炭や導電助剤といった電極の材料(活物質)を集電体に塗布することで分極性電極が完成する。活物質の塗布方法としては、ドクターブレード法や、塗工機による塗布方法がある。
【特許文献1】特開平10−4037号公報
【特許文献2】特開2003−297695号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし、導電助剤として、アセチレンブラックまたはファーネスブラックのいずれかのみを活性炭に混合した電気二重層キャパシタでは、内部抵抗はそれほど下がらず、急速充放電には不充分であった。
また、ドクターブレード法や、塗工機による塗布方法では、分極性電極の表面が平坦になり、電解液を分極性電極の表面に保持しにくいという問題があった。
【0007】
本発明の課題は、電気二重層キャパシタの内部抵抗を下げ、急速充放電を可能とする分極性電極、電気二重層キャパシタ、電気二重層キャパシタ用分極性電極の製造方法及び電気二重層キャパシタの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
以上の課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、活性炭と、導電助剤と、バインダー樹脂とを混合した活物質を集電体に塗布してなる分極性電極において、前記導電助剤はアセチレンブラックとファーネスブラックとを含む混合物であることを特徴とする。
【0009】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の分極性電極において、前記導電助剤はアセチレンブラックを10〜90重量%、ファーネスブラックを10〜90重量%の割合で含むことを特徴とする。
【0010】
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の分極性電極において、前記アセチレンブラックとして細粒品を用いることを特徴とする。
【0011】
請求項4に記載の発明は、活性炭と、導電助剤と、バインダー樹脂とを混合した活物質を集電体に塗布してなる分極性電極において、前記導電助剤は一部にアセチレンブラックの細粒品を含むことを特徴とする。
【0012】
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれか一項に記載の分極性電極において、前記活物質は前記導電助剤を2〜30重量%の割合で含むことを特徴とする。
【0013】
請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか一項に記載の分極性電極において、前記分極性電極の表面には網目状の凹凸が形成されていることを特徴とする。
【0014】
請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の分極性電極において、前記分極性電極はスクリーン印刷法により形成されることを特徴とする。
【0015】
請求項8に記載の発明は、請求項1〜7のいずれか一項に記載の分極性電極が形成された複数の集電体と、前記集電体の間に挟持されたセパレータと、前記集電体及び前記セパレータを封止するパッケージと、前記集電体及び前記セパレータとともに前記パッケージ内に封止される電解液と、を備えることを特徴とする電気二重層キャパシタである。
【0016】
請求項9に記載の発明は、活性炭と、導電助剤と、バインダー樹脂と、溶媒とを混合して活物質スラリーを作成し、次に、集電体に活物質スラリーをスクリーン印刷法により塗布し、乾燥させる工程を複数回行うことを特徴とする分極性電極の製造方法である。
【0017】
請求項10に記載の発明は、請求項9に記載の分極性電極の製造方法において、前記導電助剤はアセチレンブラックとファーネスブラックとを含む混合物であることを特徴とする。
【0018】
請求項11に記載の発明は、請求項10に記載の分極性電極の製造方法において、前記導電助剤はアセチレンブラックを10〜90重量%、ファーネスブラックを10〜90重量%の割合で含むことを特徴とする。
【0019】
請求項12に記載の発明は、請求項10または11に記載の分極性電極の製造方法において、前記アセチレンブラックとして細粒品を用いることを特徴とする。
【0020】
請求項13に記載の発明は、請求項9に記載の分極性電極の製造方法において、前記導電助剤は一部にアセチレンブラックの細粒品を含むことを特徴とする。
【0021】
請求項14に記載の発明は、請求項9〜13のいずれか一項に記載の分極性電極の製造方法において、前記導電助剤を前記活物質の2〜30重量%の割合で混合することを特徴とする。
【0022】
請求項15に記載の発明は、活性炭と、導電助剤と、バインダー樹脂と、溶媒とを混合して活物質スラリーを作成し、次に、集電体に活物質スラリーをスクリーン印刷法により塗布し、乾燥させる工程を複数回行うことで分極性電極を作成し、その後、セパレータを複数の分極性電極の間に挟持させて積層体を形成し、再度乾燥後、電解液とともにパッケージ内に封入することを特徴とする電気二重層キャパシタの製造方法である。
【0023】
請求項16に記載の発明は、請求項15に記載の電気二重層キャパシタの製造方法において、前記導電助剤はアセチレンブラックとファーネスブラックとを含む混合物であることを特徴とする。
【0024】
請求項17に記載の発明は、請求項16に記載の電気二重層キャパシタの製造方法において、前記導電助剤はアセチレンブラックを10〜90重量%、ファーネスブラックを10〜90重量%の割合で含むことを特徴とする。
【0025】
請求項18に記載の発明は、請求項16または17に記載の電気二重層キャパシタの製造方法において、前記アセチレンブラックとして細粒品を用いることを特徴とする。
【0026】
請求項19に記載の発明は、請求項15に記載の電気二重層キャパシタの製造方法において、前記導電助剤は一部にアセチレンブラックの細粒品を含むことを特徴とする。
【0027】
請求項20に記載の発明は、請求項15〜19のいずれか一項に記載の電気二重層キャパシタの製造方法において、前記導電助剤を前記活物質の2〜30重量%の割合で混合することを特徴とする。
【発明の効果】
【0028】
本発明によれば、電気二重層キャパシタの内部抵抗を下げ、急速充放電が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0029】
以下、本発明に係る電気二重層キャパシタ10の実施形態について詳細に説明する。
図1は本発明に係る電気二重層キャパシタ10を示す分解斜視図であり、図2は電気二重層キャパシタ10の断面図である。図1及び図2に示すように、電気二重層キャパシタ10は、集電体1と、分極性電極2と、セパレータ3と、パッケージ4と、電解液5とから概略構成される。なお、図1においては、パッケージ4及び電解液5を省略している。
【0030】
一対の集電体1は分極性電極2と外部回路とを電気的に接続する役割を果たす。集電体1の表面には分極性電極2が形成されている。集電体1には、パッケージ4外部に引き出され、外部回路と接続される端子1aが形成されている。集電体1の材料としては、例えばアルミニウム箔を用いることができる。
【0031】
分極性電極2は集電体1の表面に設けられ、電解液5との界面に電気二重層を形成する。分極性電極2の材料は、活性炭と、導電助剤と、バインダー樹脂との混合物(活物質)である。
活性炭は、電解液5との接触面積を増大させる役割を果たす。活性炭としては、例えばヤシガラ活性炭等を用いることができる。活性炭は活物質の65〜91重量%程度用いることが好ましく、85%程度用いることがより好ましい。
【0032】
導電助剤は、分極性電極2の内部抵抗を下げる役割を果たす。導電助剤は活物質の2〜30重量%程度用いることが好ましい。導電助剤を2%以上用いることで分極性電極2の内部抵抗を下げる効果が得られるが、30%以上用いると分極性電極2の成形性が悪くなるからである。なお、電気二重層キャパシタ10の静電容量の向上と内部抵抗の低下を図るためには、導電助剤を活物質の10%程度用いることがより好ましい。
【0033】
導電助剤としては、粒径約数十〜数百nmの炭素粒子(アセチレンブラック)と、粒径約30〜40nm、空隙率60〜80%の中空構造を持つ炭素粒子(ファーネスブラック;登録商標)との混合物を用いることができる。アセチレンブラックはアセチレンガスを熱分解して得るものであり、ファーネスブラックは油やガスを高温ガス中で不完全燃焼させて得るものである。
【0034】
アセチレンブラックを導電助剤の10〜90重量%、ファーネスブラックを導電助剤の10〜90重量%の割合で混合することが好ましい。これにより電気二重層キャパシタ10の静電容量の向上と内部抵抗の低下を図ることができる。また、アセチレンブラックとファーネスブラックとは重量比で1:1の割合で混合することがより好ましい。
【0035】
あるいは、導電助剤として、アセチレンブラックのみを用い、その一部にアセチレンブラックの細粒品(平均粒径35nm)を用いてもよい。
【0036】
バインダー樹脂は活性炭と導電助剤とを混合した状態で互いに固定する役割を果たす。バインダー樹脂としては、例えばポリフッ化ビニリデン等を用いることができる。バインダー樹脂は活物質の5重量%程度用いることが好ましい。
分極性電極2は、活物質を集電体1の表面に塗布し、乾燥することで形成することができる。なお、活物質を塗布するには、活性炭、導電助剤、バインダー樹脂を適当な溶媒と混練し、スラリー状にすることが好ましい。溶媒としては、例えばNMP(n−メチル−2−ピロリドン)を用いることができる。
【0037】
活物質の集電体1表面への塗布は、スクリーン印刷により行うことが好ましい。スクリーン印刷により活物質を集電体1表面へ塗布することで、分極性電極2の表面にスクリーン印刷に使用するメッシュの網目状の凹凸形状が形成され、表面により多くの電解液5を保持できると考えられるからである。
【0038】
スクリーン印刷用のメッシュには、#70〜#200のメッシュを用いることができる。ここで、#70は1インチ間のメッシュ数が70であることを意味し、線径は71μm、線と線の間隔は292μmである。また、#200は1インチ間のメッシュ数が200であることを意味し、線径は45μm、線と線の間隔は82μmである。
【0039】
スクリーン印刷は以下のように行われる。まず、活性炭、導電助剤、バインダー樹脂、溶媒を混練し、スラリー状の活物質(活物質スラリー)を作成する。
次に、枠に張ったメッシュを集電体1の分極性電極2を形成する面に載せ、メッシュ上の枠内に活物質スラリーを載せる。その後、枠内でヘラ状のゴム板(スキージ)を移動させることで圧力をかけながら活物質スラリーをメッシュに透過させ、集電体1の表面に塗布する。
【0040】
図3(a)はスクリーン印刷法により活物質スラリーを2回塗布し、乾燥させた後の分極性電極2の表面形状を示す顕微鏡写真である。なお、図3の分極性電極2は、スクリーン印刷用のメッシュに、#70を用いて活物質スラリーを塗布したものである。図3(a)に示すように、分極性電極2の表面には、メッシュの縦糸及び横糸の真下に位置した部分が窪み、縦糸と横糸との交差部の真下に位置した部分がさらに窪み、目開きの真下に位置した部分が突起して網目状の凹凸形状が形成されていることがわかる。
【0041】
電解液5は分極性電極2に浸透して界面に電気二重層を形成する。電解液5としては、例えば4フッ化ホウ酸テトラエチルアンモニウムをプロピレンカーボネイトに溶解させたものを使用することができる。
【0042】
セパレータ3は隣接する分極性電極2の間に配置され、パッケージ4内で分極性電極2同士が接触しショートするのを防止する。セパレータ3としてはセルロース系の材料を用いることができ、例えば厚さ約30μmの紙等を用いることができる。
【0043】
パッケージ4は集電体1、分極性電極2、セパレータ3の積層体とともに電解液5を収納する。なお、パッケージ4と集電体1とは絶縁されている。パッケージ4の材料としては、アルミラミネートフィルム材等を用いることができる。
【0044】
次に、本発明に係る電気二重層キャパシタ10の製造方法について説明する。なお、一連の製造工程はドライルームまたはグローブボックス内において行う。
まず、分極性電極2を形成する活物質の材料(活性炭、導電助剤、バインダー樹脂)と溶媒とを混練し、活物質スラリーを作成する。
【0045】
混練が終了したら、スクリーン印刷法により集電体1に塗布する。活物質スラリーを集電体1へ塗布したら、80℃のオーブンに0.5時間以上入れて乾燥する。
なお、3つ以上の分極性電極2を積層する場合には、集電体1の両面に活物質スラリーを塗布する。また、乾燥後、さらに活物質スラリーをスクリーン印刷法により集電体1に塗布し、再び乾燥する工程を複数回繰り返してもよい。2回目以降にスクリーン印刷法による塗布を行う場合には、活物質スラリーを塗布すると、既に形成された乾燥した活物質スラリーに溶媒が吸い取られるため、塗布された直後の網目状の凹凸形状が乾燥されるまで維持されると考えられる。
次に、乾燥した活物質スラリーを集電体1ごと抜き型により成型し、プレス加工を施す。以上により分極性電極2が完成する。
【0046】
図3(b)はプレス加工を施した後の分極性電極2の表面形状を示す顕微鏡写真である。図3(b)に示すように、プレス加工を施した後においても、分極性電極2の表面には、網目状の凹凸形状が維持されていることがわかる。このため、凹凸形状により電解液5が分極性電極2の表面に維持されるという効果を生ずる。
【0047】
次に、2つの分極性電極2の間にセパレータ3を挟む。なお、3つ以上の分極性電極2を積層する場合には、電極とセパレータ3とを交互に積層する。その後、120℃のオーブンに10時間以上入れて再度乾燥する。
【0048】
再度の乾燥後、電極とセパレータ3の積層体をパッケージ4に収納し、電解液5を注液する。その後、パッケージ4を減圧封口する。以上により、電気二重層キャパシタ10が完成する。
【0049】
以下、本発明の実施例についてさらに詳細に説明する。
ヤシガラ活性炭:アセチレンブラック:ファーネスブラック:ポリフッ化ビニリデン(バインダー樹脂)の配合比を変えて作成した分極性電極の内部抵抗を求めるとともに、作成した分極性電極を用いた電気二重層キャパシタの特性について測定した。図4は以下の実施例1〜6、比較例1〜4のヤシガラ活性炭:アセチレンブラック:ファーネスブラック:ポリフッ化ビニリデンの配合比の一覧を示す表である。
【0050】
ヤシガラ活性炭(比表面積1700m2/g、平均粒径15〜20μm)として、YP
−17(クラレケミカル(株)社製)を使用した。アセチレンブラック(平均一次粒径48nm)としては、(HS−100、電気化学工業(株)社製)を使用した。ファーネスブラック(平均一次粒径34nm)としては、EC600JD(ケッチェンブラック・インターナショナル(株)社製)を使用した。
【0051】
ポリフッ化ビニリデン(バインダー樹脂)、n−メチル−2−ピロリドン(活物質の溶媒)としては試薬(特級)、4フッ化ホウ酸テトラエチルアンモニウム(電解液の溶質)を、プロピレンカーボネイト(電解液の溶媒)に溶解した電解液(キシダ化学(株)社製
)を使用した。
集電体はアルミ箔にエッチングを施して作成した。パッケージはアルミラミネートフィルム材を袋状に形成した。
【実施例1】
【0052】
ヤシガラ活性炭、アセチレンブラック、ファーネスブラック、ポリフッ化ビニリデンをn−メチル−2−ピロリドンとともに湿式混練して活物質スラリーを作成した。活物質スラリーの配合比は、ヤシガラ活性炭:アセチレンブラック:ファーネスブラック:ポリフッ化ビニリデン=85:9:1:5とした。
【0053】
作成した活物質スラリーをスクリーン印刷法(#70メッシュ使用)により集電体に塗布し、乾燥する工程を2回繰り返して厚さ20〜30μm、25mm×40mmの大きさの分極性電極を作成した。
【0054】
その後、厚さ30μmの紙(セパレータ)を2つの分極性電極の間に挟持して積層体を形成し、再度乾燥後、袋状のパッケージに積層体を収納し、フッ化ホウ酸テトラエチルアンモニウム1molをプロピレンカーボネイト1Lに溶解させた電解液をパッケージ内に注液し、減圧封口することで電気二重層キャパシタを作成した。
【実施例2】
【0055】
活物質スラリーの配合比を、ヤシガラ活性炭:アセチレンブラック:ファーネスブラック:ポリフッ化ビニリデン=93:1:1:5とした以外は実施例1と同様にして電気二重層キャパシタを作成した。
【実施例3】
【0056】
活物質スラリーの配合比を、ヤシガラ活性炭:アセチレンブラック:ファーネスブラック:ポリフッ化ビニリデン=91:2:2:5とした以外は実施例1と同様にして電気二重層キャパシタを作成した。
【実施例4】
【0057】
活物質スラリーの配合比を、ヤシガラ活性炭:アセチレンブラック:ファーネスブラック:ポリフッ化ビニリデン=85:5:5:5とした以外は実施例1と同様にして電気二重層キャパシタを作成した。
【実施例5】
【0058】
活物質スラリーの配合比を、ヤシガラ活性炭:アセチレンブラック:ファーネスブラック:ポリフッ化ビニリデン=75:10:10:5とした以外は実施例1と同様にして電気二重層キャパシタを作成した。
【実施例6】
【0059】
活物質スラリーの配合比を、ヤシガラ活性炭:アセチレンブラック:ファーネスブラック:ポリフッ化ビニリデン=85:1:9:5とした以外は実施例1と同様にして電気二重層キャパシタを作成した。
【0060】
<比較例1>
活物質スラリーの配合比を、ヤシガラ活性炭:アセチレンブラック:ファーネスブラック:ポリフッ化ビニリデン=90:5:0:5とした以外は実施例1と同様にして電気二重層キャパシタを作成した。
【0061】
<比較例2>
活物質スラリーの配合比を、ヤシガラ活性炭:アセチレンブラック:ファーネスブラック:ポリフッ化ビニリデン=85:10:0:5とした以外は実施例1と同様にして電気二重層キャパシタを作成した。
【0062】
<比較例3>
活物質スラリーの配合比を、ヤシガラ活性炭:アセチレンブラック:ファーネスブラック:ポリフッ化ビニリデン=90:0:5:5とした以外は実施例1と同様にして電気二重層キャパシタを作成した。
【0063】
<比較例4>
活物質スラリーの配合比を、ヤシガラ活性炭:アセチレンブラック:ファーネスブラック:ポリフッ化ビニリデン=87:0:8:5とした以外は実施例1と同様にして電気二重層キャパシタを作成した。
【0064】
〔分極性電極の内部抵抗〕
電気二重層キャパシタを組み立てる前に、分極性電極の単位厚さ当たりの電極抵抗(mΩ/mm)を求めた。
【0065】
〔電気二重層キャパシタの特性〕
実施例1〜6、比較例1〜4の電気二重層キャパシタの静電容量をポテンショスタット(北斗電工(株)社製HAB−151)を用いて測定した。
静電容量については、電圧を0Vから2.5Vまで電圧を印加して、2.5Vから0Vまで放電させたときの静電容量を求めた。充放電レートは100mV/secとした。
【0066】
電気二重層キャパシタの内部抵抗については、電圧を0Vから2.5Vまで電圧を印加して、2.5Vから0Vまで放電させたときのCV形状を比較した。充放電レートは100mV/secとした。電気二重層キャパシタの内部抵抗が小さいと電圧を印加した際に急峻に電流値が立ち上がり、電圧を2.5Vから下げると急峻に電流値が低下する。CV形状が四角形により近いほど内部抵抗が小さいと判断できる。なお、電気二重層キャパシタの内部抵抗は、分極性電極の電極抵抗の他に、電解液の電気抵抗、セパレータでのイオンが透過する抵抗、分極性電極と電解液の間での反応の抵抗等に依存する。
【0067】
〔結果〕
図5は実施例1のCV特性を示すグラフである。実施例1の分極性電極の単位厚さ当たりの電極抵抗は3.9mΩ/mmであった。また、電気二重層キャパシタの静電容量は0.433F、重量当たりの静電容量は21.1F/gであった。
【0068】
図6は実施例2のCV特性を示すグラフである。実施例2の分極性電極の単位厚さ当たりの電極抵抗は7.0mΩ/mmであった。また、電気二重層キャパシタの静電容量は0.276F、重量当たりの静電容量は22.4F/gであった。
【0069】
図7は実施例3のCV特性を示すグラフである。実施例3の分極性電極の単位厚さ当たりの電極抵抗は3.5mΩ/mmであった。また、電気二重層キャパシタの静電容量は0.260F、重量当たりの静電容量は21.5F/gであった。
【0070】
図8は実施例4のCV特性を示すグラフである。実施例4の分極性電極の単位厚さ当たりの電極抵抗は2.5mΩ/mmであった。また、電気二重層キャパシタの静電容量は0.373F、重量当たりの静電容量は20.5F/gであった。
【0071】
図9は実施例5のCV特性を示すグラフである。実施例5の分極性電極の単位厚さ当たりの電極抵抗は2.2mΩ/mmであった。また、電気二重層キャパシタの静電容量は0.192F、重量当たりの静電容量は21.1F/gであった。
【0072】
図10は実施例6のCV特性を示すグラフである。実施例6の分極性電極の単位厚さ当たりの電極抵抗は5.0mΩ/mmであった。また、電気二重層キャパシタの静電容量は0.415F、重量当たりの静電容量は21.7F/gであった。
【0073】
図11は比較例1のCV特性を示すグラフである。比較例1の分極性電極の単位厚さ当たりの電極抵抗は8.7mΩ/mmであった。また、電気二重層キャパシタの静電容量は0.244F、重量当たりの静電容量は9.68F/gであった。
【0074】
図12は比較例2のCV特性を示すグラフである。比較例2の分極性電極の単位厚さ当たりの電極抵抗は4.3mΩ/mmであった。また、電気二重層キャパシタの静電容量は0.263F、重量当たりの静電容量は15.3F/gであった。
【0075】
図13は比較例3のCV特性を示すグラフである。比較例3の分極性電極の単位厚さ当たりの電極抵抗は18.6mΩ/mmであった。また、電気二重層キャパシタの静電容量は0.162F、重量当たりの静電容量は10.0F/gであった。
【0076】
図14は比較例4のCV特性を示すグラフである。比較例4の分極性電極の単位厚さ当たりの電極抵抗は9.9mΩ/mmであった。また、電気二重層キャパシタの静電容量は0.223F、重量当たりの静電容量は12.8F/gであった。
【0077】
分極性電極の重量当たりの静電容量については、実施例1〜6では、20F/gを超える値が得られた。一方、比較例1〜4では、16F/g以下であった。
【0078】
CV特性は、実施例1〜6では、図5〜図10に示すように、電圧を印加した際に急峻に電流値が立ち上がり、電圧を2.5Vから下げると急峻に電流値が低下した。CV形状が四角形に近く、電気二重層キャパシタの内部抵抗が小さいと評価できる。
一方、比較例1〜4では、図11〜図14に示すように、電圧を印加しても電流値の立ち上がりがなだらかであり、電圧を2.5Vから下げたときの電流値の低下もなだらかであった。電気二重層キャパシタの内部抵抗が大きいと評価できる。
【0079】
次に、実施例4と比較例1の電気二重層キャパシタを用いて、急速充放電を行い、放電される静電容量の変化を充放電装置(北斗電工(株)社製HJ1005SM8)を用いて計測した。
放電レートは1(C)、2(C)、3(C)、5(C)、10(C)、30(C)、50(C)、100(C)とした。ここで、n(C)は1時間で満充電から0Vまで放電できる放電電流を示す。
【0080】
図15は放電レート(C)と、放電される最大の静電容量との関係を示すグラフである。なお、静電容量の低下は、放電レートが1(C)のときに充電された静電容量を100%としたときの容量比で示す。
【0081】
比較例1の電気二重層キャパシタでは、放電レートが上昇するにつれて放電される静電容量が低下し、100(C)では30%以下まで低下した。
一方、実施例4の電気二重層キャパシタでは、放電される静電容量の低下は少なく、100(C)でも97%の充放電が可能であった。
【0082】
図16は比較例1の分極性電極(活性炭+アセチレンブラック5%)の走査型電子顕微鏡写真であり、図17は実施例4の分極性電極(活性炭+アセチレンブラック5%+ファーネスブラック5%)の走査型電子顕微鏡写真であり、図18は比較例3の分極性電極(活性炭+ファーネスブラック5%)の走査型電子顕微鏡写真である。
【0083】
図17に示すように、実施例4では、アセチレンブラック(HS−100)の間にファーネスブラック(EC600J)が入り込んでいることがわかる。このようにアセチレンブラックとファーネスブラックとを混合して用いることにより、緻密な導電性パスを形成することができる。
一方、アセチレンブラック(HS−100)のみ(図16)、ファーネスブラック(EC600J)のみ(図18)では、一次粒子の点接触が多く、緻密な導電性パスを形成することができない。
なお、実施例4及び比較例1の分極性電極の厚さは0.02mmであり、抵抗の測定値は実施例4では9.87Ω、比較例1では34.00Ωであった。
【0084】
このように、導電助剤としてアセチレンブラックとファーネスブラックとを混合した活物質スラリーを作成し、スクリーン印刷法により集電体に塗布・乾燥することで分極性電極を作成し、これを用いて電気二重層キャパシタを作成することで、静電容量を確保しながら、内部抵抗が小さく高速充放電が可能な電気二重層キャパシタを得ることができる。
【0085】
次に、分極性電極の形成方法の違いによる活物質と集電体との密着度について検討する。集電体はアルミ箔にエッチングを施して作成した。活物質スラリーの組成は、活性炭(YP−17)83.33%、アセチレンブラック(HS−100)3.33%、ファーネスブラック(EC600JD)3.33%、ポリフッ化ビニリデン10%とした。パッケージはアルミラミネートフィルム材を袋状に形成した。
【実施例7】
【0086】
作成した活物質スラリーをスクリーン印刷法(#70メッシュ使用)により集電体に塗布し、乾燥する工程を2回繰り返して厚さ20〜30μm、25mm×40mmの大きさの分極性電極を作成した。
【0087】
その後、厚さ30μmの紙(セパレータ)を2つの分極性電極の間に挟持して積層体を形成し、再度乾燥後、袋状のパッケージに積層体を収納し、4フッ化ホウ酸テトラエチルアンモニウム1molをプロピレンカーボネイト1Lに溶解させた電解液をパッケージ内に注液し、減圧封口することで電気二重層キャパシタを作成した。
【0088】
<比較例5>
活物質をドクターブレードにより集電体に塗布し、分極性電極を形成した。その他は、実施例7と同様に電気二重層キャパシタを作成した。
【0089】
〔電気二重層キャパシタの特性〕
実施例7、比較例5の電気二重層キャパシタに対し、電圧を0Vから2.5Vまで電圧を印加し、その後2.5Vから0Vまで放電させたときのCV形状を記録した。充放電レートは100mV/secとした。
【0090】
〔結果〕
図19は実施例7、比較例5のCV特性を示すグラフである。実施例7では、電圧を印加した際に急峻に電流値が立ち上がり、電圧を2.5Vから下げると急峻に電流値が低下した。電気二重層キャパシタの内部抵抗が小さいことがわかる。
一方、比較例5では、電流値の立ち上がり、降下のいずれもが緩やかであり、内部抵抗が大きいことがわかる。
【0091】
〔集電体との密着度〕
実施例7、比較例5において集電体から分極性電極を剥離した。集電体からの剥離は、デザインカッターの刃先で活物質のみを弾き飛ばすように行った。集電体の分極性電極が形成されていた部分を走査型電子顕微鏡で撮影した。
【0092】
図20は実施例7における分極性電極を剥離した後の集電体表面の操作型電子顕微鏡写真、図21は比較例5における分極性電極を剥離した後の集電体表面の操作型電子顕微鏡写真である。
スクリーン印刷におけるスキージの圧力、角度などの条件によりエッチングされた集電体に活物質が刷り込まれるようになり、分極性電極と集電体との接触抵抗を下げる効果がある。図20に示すように、スクリーン印刷では、集電体のエッチングピットの内部まで活物質が入り込んでいるのがわかる。
一方、ドクターブレードによる塗布では、図21に示すように、剥離させたときに集電体1の表面に活物質が残らず密着力が弱いことがわかる。
【0093】
次に、本発明の実施形態として、活物質にアセチレンブラックの細粒品を用いた例について検討する。
【実施例8】
【0094】
活物質スラリーの組成は、活性炭(YP−17)85%、アセチレンブラック(HS−100)5%、アセチレンブラック細粒品(デンカブラック(登録商標) 粉状品)5%、ポリフッ化ビニリデン5%とした。
集電体はアルミ箔にエッチングを施して作成した。パッケージはアルミラミネートフィルム材を袋状に形成した。
【0095】
作成した活物質スラリーをスクリーン印刷法(#70メッシュ使用)により集電体に塗布し、乾燥する工程を2回繰り返して電極厚さ69μm、25mm×40mmの大きさの分極性電極を作成した。
電極抵抗は9.2mΩ/mm、電極密度は5.41mg/mm3となった。
【0096】
その後、厚さ30μmの紙(セパレータ)を2つの分極性電極の間に挟持して積層体を形成し、再度乾燥後、袋状のパッケージに積層体を収納し、4フッ化ホウ酸テトラエチルアンモニウム1molをプロピレンカーボネイト1Lに溶解させた電解液をパッケージ内に注液し、減圧封口することで電気二重層キャパシタを作成した。
【実施例9】
【0097】
活物質スラリーの組成は、活性炭(YP−17)85%、アセチレンブラック(HS−100)5%、ファーネスブラック(EC600JD)5%、ポリフッ化ビニリデン5%とした。
集電体はアルミ箔にエッチングを施して作成した。パッケージはアルミラミネートフィルム材を袋状に形成した。
【0098】
作成した活物質スラリーをスクリーン印刷法(#70メッシュ使用)により集電体に塗布し、乾燥する工程を2回繰り返して電極厚さ70μm、25mm×40mmの大きさの分極性電極を作成した。
電極抵抗は12.2mΩ/mm、電極密度は5.74mg/mm3となった。
【0099】
その後、厚さ30μmの紙(セパレータ)を2つの分極性電極の間に挟持して積層体を形成し、再度乾燥後、袋状のパッケージに積層体を収納し、4フッ化ホウ酸テトラエチルアンモニウム1molをプロピレンカーボネイト1Lに溶解させた電解液をパッケージ内に注液し、減圧封口することで電気二重層キャパシタを作成した。
【0100】
〔電気二重層キャパシタの特性〕
実施例8、9の電気二重層キャパシタに対し、電圧を0Vから2.5Vまで電圧を印加し、その後2.5Vから0Vまで放電させたときのCV形状を記録した。充放電レートは100mV/secとした。
【0101】
〔結果〕
図22は実施例8、9のCV特性を示すグラフである。実施例8、9のいずれにおいても、電圧を印加した際に急峻に電流値が立ち上がり、電圧を2.5Vから下げると急峻に電流値が低下した。電気二重層キャパシタの内部抵抗が小さいことがわかる。このように、ファーネスブラックの代わりに、アセチレンブラックの細粒品を用いても、同様の効果が得られることがわかる。
【0102】
図23は実施例8の分極性電極の走査型電子顕微鏡写真である。図23に示すように、実施例8では、アセチレンブラック(HS−100)の間にアセチレンブラック細粒品が入り込んでいることがわかる。このようにアセチレンブラック(HS−100)とアセチレンブラック細粒品とを混合して用いることにより、緻密な導電性パスを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0103】
【図1】本発明に係る電気二重層キャパシタを示す分解斜視図である。
【図2】電気二重層キャパシタの断面図である。
【図3】(a)はスクリーン印刷法により活物質スラリーを2回塗布し、乾燥させた後の分極性電極の表面形状を示す顕微鏡写真であり、(b)はプレス加工を施した後の分極性電極の表面形状を示す顕微鏡写真である。
【図4】実施例1〜6、比較例1〜4のヤシガラ活性炭:アセチレンブラック:ファーネスブラック:ポリフッ化ビニリデンの配合比の一覧を示す表である。
【図5】実施例1のCV特性を示すグラフである。
【図6】実施例2のCV特性を示すグラフである。
【図7】実施例3のCV特性を示すグラフである。
【図8】実施例4のCV特性を示すグラフである。
【図9】実施例5のCV特性を示すグラフである。
【図10】実施例6のCV特性を示すグラフである。
【図11】比較例1のCV特性を示すグラフである。
【図12】比較例2のCV特性を示すグラフである。
【図13】比較例3のCV特性を示すグラフである。
【図14】比較例4のCV特性を示すグラフである。
【図15】放電レート(C)と、充電される最大の静電容量との関係を示すグラフである。
【図16】比較例1の分極性電極の走査型電子顕微鏡写真である。
【図17】実施例4の分極性電極の走査型電子顕微鏡写真である。
【図18】比較例3の分極性電極の走査型電子顕微鏡写真である。
【図19】実施例7、比較例5のCV特性を示すグラフである。
【図20】実施例7における分極性電極を剥離した後の集電体表面の操作型電子顕微鏡写真である。
【図21】比較例5における分極性電極を剥離した後の集電体表面の操作型電子顕微鏡写真である。
【図22】実施例8、9のCV特性を示すグラフである。
【図23】実施例8の分極性電極の走査型電子顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【0104】
1 集電体
1a 端子
2 分極性電極
3 セパレータ
4 パッケージ
5 電解液
10 電気二重層キャパシタ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
活性炭と、導電助剤と、バインダー樹脂とを混合した活物質を集電体に塗布してなる分極性電極において、
前記導電助剤はアセチレンブラックとファーネスブラックとを含む混合物であることを特徴とする分極性電極。
【請求項2】
前記導電助剤はアセチレンブラックを10〜90重量%、ファーネスブラックを10〜90重量%の割合で含むことを特徴とする請求項1に記載の分極性電極。
【請求項3】
前記アセチレンブラックとして細粒品を用いることを特徴とする請求項1または2に記載の分極性電極。
【請求項4】
活性炭と、導電助剤と、バインダー樹脂とを混合した活物質を集電体に塗布してなる分極性電極において、
前記導電助剤は一部にアセチレンブラックの細粒品を含むことを特徴とする分極性電極。
【請求項5】
前記活物質は前記導電助剤を2〜30重量%の割合で含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の分極性電極。
【請求項6】
前記分極性電極の表面には網目状の凹凸が形成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の分極性電極。
【請求項7】
前記分極性電極はスクリーン印刷法により形成されることを特徴とする請求項6に記載の分極性電極。
【請求項8】
請求項1〜7のいずれか一項に記載の分極性電極が形成された複数の集電体と、
前記集電体の間に挟持されたセパレータと、
前記集電体及び前記セパレータを封止するパッケージと、
前記集電体及び前記セパレータとともに前記パッケージ内に封止される電解液と、を備えることを特徴とする電気二重層キャパシタ。
【請求項9】
活性炭と、導電助剤と、バインダー樹脂と、溶媒とを混合して活物質スラリーを作成し、
次に、集電体に活物質スラリーをスクリーン印刷法により塗布し、乾燥させる工程を複数回行うことを特徴とする分極性電極の製造方法。
【請求項10】
前記導電助剤はアセチレンブラックとファーネスブラックとを含む混合物であることを特徴とする請求項9に記載の分極性電極の製造方法。
【請求項11】
前記導電助剤はアセチレンブラックを10〜90重量%、ファーネスブラックを10〜90重量%の割合で含むことを特徴とする請求項10に記載の分極性電極の製造方法。
【請求項12】
前記アセチレンブラックとして細粒品を用いることを特徴とする請求項10または11に記載の分極性電極の製造方法。
【請求項13】
前記導電助剤は一部にアセチレンブラックの細粒品を含むことを特徴とする請求項9に記載の分極性電極の製造方法。
【請求項14】
前記導電助剤を前記活物質の2〜30重量%の割合で混合することを特徴とする請求項9〜13のいずれか一項に記載の分極性電極の製造方法。
【請求項15】
活性炭と、導電助剤と、バインダー樹脂と、溶媒とを混合して活物質スラリーを作成し、
次に、集電体に活物質スラリーをスクリーン印刷法により塗布し、乾燥させる工程を複数回行うことで分極性電極を作成し、
その後、セパレータを複数の分極性電極の間に挟持させて積層体を形成し、再度乾燥後、電解液とともにパッケージ内に封入することを特徴とする電気二重層キャパシタの製造方法。
【請求項16】
前記導電助剤はアセチレンブラックとファーネスブラックとを含む混合物であることを特徴とする請求項15に記載の電気二重層キャパシタの製造方法。
【請求項17】
前記導電助剤はアセチレンブラックを10〜90重量%、ファーネスブラックを10〜90重量%の割合で含むことを特徴とする請求項12に記載の電気二重層キャパシタの製造方法。
【請求項18】
前記アセチレンブラックとして細粒品を用いることを特徴とする請求項16または17に記載の電気二重層キャパシタの製造方法。
【請求項19】
前記導電助剤は一部にアセチレンブラックの細粒品を含むことを特徴とする請求項15に記載の電気二重層キャパシタの製造方法。
【請求項20】
前記導電助剤を前記活物質の2〜30重量%の割合で混合することを特徴とする請求項15〜19のいずれか一項に記載の電気二重層キャパシタの製造方法。
【請求項1】
活性炭と、導電助剤と、バインダー樹脂とを混合した活物質を集電体に塗布してなる分極性電極において、
前記導電助剤はアセチレンブラックとファーネスブラックとを含む混合物であることを特徴とする分極性電極。
【請求項2】
前記導電助剤はアセチレンブラックを10〜90重量%、ファーネスブラックを10〜90重量%の割合で含むことを特徴とする請求項1に記載の分極性電極。
【請求項3】
前記アセチレンブラックとして細粒品を用いることを特徴とする請求項1または2に記載の分極性電極。
【請求項4】
活性炭と、導電助剤と、バインダー樹脂とを混合した活物質を集電体に塗布してなる分極性電極において、
前記導電助剤は一部にアセチレンブラックの細粒品を含むことを特徴とする分極性電極。
【請求項5】
前記活物質は前記導電助剤を2〜30重量%の割合で含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の分極性電極。
【請求項6】
前記分極性電極の表面には網目状の凹凸が形成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の分極性電極。
【請求項7】
前記分極性電極はスクリーン印刷法により形成されることを特徴とする請求項6に記載の分極性電極。
【請求項8】
請求項1〜7のいずれか一項に記載の分極性電極が形成された複数の集電体と、
前記集電体の間に挟持されたセパレータと、
前記集電体及び前記セパレータを封止するパッケージと、
前記集電体及び前記セパレータとともに前記パッケージ内に封止される電解液と、を備えることを特徴とする電気二重層キャパシタ。
【請求項9】
活性炭と、導電助剤と、バインダー樹脂と、溶媒とを混合して活物質スラリーを作成し、
次に、集電体に活物質スラリーをスクリーン印刷法により塗布し、乾燥させる工程を複数回行うことを特徴とする分極性電極の製造方法。
【請求項10】
前記導電助剤はアセチレンブラックとファーネスブラックとを含む混合物であることを特徴とする請求項9に記載の分極性電極の製造方法。
【請求項11】
前記導電助剤はアセチレンブラックを10〜90重量%、ファーネスブラックを10〜90重量%の割合で含むことを特徴とする請求項10に記載の分極性電極の製造方法。
【請求項12】
前記アセチレンブラックとして細粒品を用いることを特徴とする請求項10または11に記載の分極性電極の製造方法。
【請求項13】
前記導電助剤は一部にアセチレンブラックの細粒品を含むことを特徴とする請求項9に記載の分極性電極の製造方法。
【請求項14】
前記導電助剤を前記活物質の2〜30重量%の割合で混合することを特徴とする請求項9〜13のいずれか一項に記載の分極性電極の製造方法。
【請求項15】
活性炭と、導電助剤と、バインダー樹脂と、溶媒とを混合して活物質スラリーを作成し、
次に、集電体に活物質スラリーをスクリーン印刷法により塗布し、乾燥させる工程を複数回行うことで分極性電極を作成し、
その後、セパレータを複数の分極性電極の間に挟持させて積層体を形成し、再度乾燥後、電解液とともにパッケージ内に封入することを特徴とする電気二重層キャパシタの製造方法。
【請求項16】
前記導電助剤はアセチレンブラックとファーネスブラックとを含む混合物であることを特徴とする請求項15に記載の電気二重層キャパシタの製造方法。
【請求項17】
前記導電助剤はアセチレンブラックを10〜90重量%、ファーネスブラックを10〜90重量%の割合で含むことを特徴とする請求項12に記載の電気二重層キャパシタの製造方法。
【請求項18】
前記アセチレンブラックとして細粒品を用いることを特徴とする請求項16または17に記載の電気二重層キャパシタの製造方法。
【請求項19】
前記導電助剤は一部にアセチレンブラックの細粒品を含むことを特徴とする請求項15に記載の電気二重層キャパシタの製造方法。
【請求項20】
前記導電助剤を前記活物質の2〜30重量%の割合で混合することを特徴とする請求項15〜19のいずれか一項に記載の電気二重層キャパシタの製造方法。
【図1】
【図2】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図19】
【図22】
【図3】
【図16】
【図17】
【図18】
【図20】
【図21】
【図23】
【図2】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図19】
【図22】
【図3】
【図16】
【図17】
【図18】
【図20】
【図21】
【図23】
【公開番号】特開2009−65131(P2009−65131A)
【公開日】平成21年3月26日(2009.3.26)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−195904(P2008−195904)
【出願日】平成20年7月30日(2008.7.30)
【出願人】(000006220)ミツミ電機株式会社 (1,651)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成21年3月26日(2009.3.26)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年7月30日(2008.7.30)
【出願人】(000006220)ミツミ電機株式会社 (1,651)
【Fターム(参考)】
[ Back to top ]