JP2620596B2 - 電気二重層コンデンサ及びその分極性電極の製造方法 - Google Patents
電気二重層コンデンサ及びその分極性電極の製造方法Info
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- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、活性炭微粒子により構成した多孔質焼結体
を分極性電極として用いた電極二重層コンデンサとその
分極性電極の製造方法に関する。
を分極性電極として用いた電極二重層コンデンサとその
分極性電極の製造方法に関する。
（従来の技術） 乗用車など内燃機関を搭載した車両には、内燃機関を
始動するためのスタータモータ、内燃機関の回転力を用
いて発電する発電機、及び該発電機の発電電力を一時的
に蓄えておき始動時にスタータモータに電力供給し或は
他の電気機器に電力供給する鉛バッテリなどが搭載され
ている。
始動するためのスタータモータ、内燃機関の回転力を用
いて発電する発電機、及び該発電機の発電電力を一時的
に蓄えておき始動時にスタータモータに電力供給し或は
他の電気機器に電力供給する鉛バッテリなどが搭載され
ている。
一方、近年になって電気二重層型の大容量コンデンサ
が開発され、一部でバッテリの用途に使用されるものが
現われており、該大容量のコンデンサを内燃機関の始動
用に用いる提案が車両用電源装置として特開平２−1753
50号公報に明示されている。
が開発され、一部でバッテリの用途に使用されるものが
現われており、該大容量のコンデンサを内燃機関の始動
用に用いる提案が車両用電源装置として特開平２−1753
50号公報に明示されている。
第11図は、一般にスラリー状のペースト電極を用いて
形成される電気二重層コンデンサを示している。これ
は、米国特許第3,536,963号公報に示されるものであっ
て、一対の集電電極となる電子導電体の電流コレクタ10
1、活性炭粒子よりなる炭素電極102、非導電性ガスケッ
ト103、電極102の間で電子が移動することを防止するた
めの隔離板104から単一の基本セルが構成されている。
形成される電気二重層コンデンサを示している。これ
は、米国特許第3,536,963号公報に示されるものであっ
て、一対の集電電極となる電子導電体の電流コレクタ10
1、活性炭粒子よりなる炭素電極102、非導電性ガスケッ
ト103、電極102の間で電子が移動することを防止するた
めの隔離板104から単一の基本セルが構成されている。
上記炭素電極は、粉末または微粉末の形状にある活性
炭と電解質とを混合した濃厚スラリーとして製造され
る。ここで電解質は、３つの機能を果す。つまりイオン
伝導の促進剤としての作用、イオン源としての作用、お
よび炭素粒子の結合剤としての作用である。
炭と電解質とを混合した濃厚スラリーとして製造され
る。ここで電解質は、３つの機能を果す。つまりイオン
伝導の促進剤としての作用、イオン源としての作用、お
よび炭素粒子の結合剤としての作用である。
（発明が解決しようとする課題） こうした電気二重層コンデンサを車両用の電源に使用
するには、例えば100F（ファラッド）〜150F（ファラッ
ド）程度の大静電容量値を有するものが要求される。し
かし、セルの集積数を多くすることにより必要な容量値
を実現しようとすれば、その重量や体積が大きくなり、
車両に積載するには適当でない。そこでエネルギー密
度、つまり単位体積当りの容量値、あるいは単位重量当
りの容量値を高めるための新規な電気二重層コンデンサ
が要求される。
するには、例えば100F（ファラッド）〜150F（ファラッ
ド）程度の大静電容量値を有するものが要求される。し
かし、セルの集積数を多くすることにより必要な容量値
を実現しようとすれば、その重量や体積が大きくなり、
車両に積載するには適当でない。そこでエネルギー密
度、つまり単位体積当りの容量値、あるいは単位重量当
りの容量値を高めるための新規な電気二重層コンデンサ
が要求される。
また、こうした電気二重層コンデンサを車両用の電源
に使用する際には、その内部抵抗も問題となる。電気二
重層コンデンサの内部抵抗は、分極性の電極を形成して
いる活性炭の接触抵抗、集電々極と分極性電極との接触
抵抗などにより、大きく影響されるから、内部抵抗を低
減するためには、基本セルにその上下方向から圧力を加
えて、ペースト状となった活性炭粒子同志の接触を良好
にする必要がある。そして従来の電気二重層コンデンサ
では、そこに加えられる圧力は、電極の大きさだけでな
く炭素物質の粒子の大きさあるいは使用される電解質の
種類等にも依るが、100kg/cm2程度の圧力が必要とされ
る。
に使用する際には、その内部抵抗も問題となる。電気二
重層コンデンサの内部抵抗は、分極性の電極を形成して
いる活性炭の接触抵抗、集電々極と分極性電極との接触
抵抗などにより、大きく影響されるから、内部抵抗を低
減するためには、基本セルにその上下方向から圧力を加
えて、ペースト状となった活性炭粒子同志の接触を良好
にする必要がある。そして従来の電気二重層コンデンサ
では、そこに加えられる圧力は、電極の大きさだけでな
く炭素物質の粒子の大きさあるいは使用される電解質の
種類等にも依るが、100kg/cm2程度の圧力が必要とされ
る。
そこで、本発明は、活性炭と電解質の界面で形成され
る電気二重層コンデンサにおいて、製造簡単にしてエネ
ルギー密度が高く、電極加圧手段を不要とするような電
気二重層コンデンサを得ようとするものである。
る電気二重層コンデンサにおいて、製造簡単にしてエネ
ルギー密度が高く、電極加圧手段を不要とするような電
気二重層コンデンサを得ようとするものである。
（課題を解決するための手段） 活性炭と電解質の界面で形成される電気二重層を利用
する電気二重層コンデンサにおいて、活性炭微粒子相互
間を焼結結合せしめた活性炭のみからなる多孔質焼結体
を分極性電極として用いた電気二重層コンデンサを提供
して課題を解決し、さらに活性炭微粒子相互間を焼結結
合せしめた活性炭のみからなる多孔質焼結体によって構
成される分極性電極に導電性プラスチックからなる集電
体を熱融着せしめた電気二重層コンデンサを提供して課
題を解決するする。そしてこの種のコンデンサの電極を
製造する方法として、活性炭微粒子からなる粉体に50Kg
f/cm2〜800Kgf/cm2（kgf/cm2はkg/cm2と同じ）の範囲の
圧力を印加するステップと、圧力を印加された粉体の微
粒子間にパルス状電圧を印加せしめて各粒子間に放電を
発生せしめるとともに加圧した活性炭微粒子を700℃〜1
000℃に保持して、活性炭微粒子を焼結するステップと
を有する電気二重層コンデンサに使用する分極性電極の
製造方法も提供して課題を解決する。
する電気二重層コンデンサにおいて、活性炭微粒子相互
間を焼結結合せしめた活性炭のみからなる多孔質焼結体
を分極性電極として用いた電気二重層コンデンサを提供
して課題を解決し、さらに活性炭微粒子相互間を焼結結
合せしめた活性炭のみからなる多孔質焼結体によって構
成される分極性電極に導電性プラスチックからなる集電
体を熱融着せしめた電気二重層コンデンサを提供して課
題を解決するする。そしてこの種のコンデンサの電極を
製造する方法として、活性炭微粒子からなる粉体に50Kg
f/cm2〜800Kgf/cm2（kgf/cm2はkg/cm2と同じ）の範囲の
圧力を印加するステップと、圧力を印加された粉体の微
粒子間にパルス状電圧を印加せしめて各粒子間に放電を
発生せしめるとともに加圧した活性炭微粒子を700℃〜1
000℃に保持して、活性炭微粒子を焼結するステップと
を有する電気二重層コンデンサに使用する分極性電極の
製造方法も提供して課題を解決する。
（作用） 活性炭微粒子からなる粉体に50Kgf/cm2〜800Kgf/cm2
の範囲の圧力を印加し、圧力を印加された粉体の微粒子
間にパルス状電圧を印加せしめて各粒子間に放電を発生
せしめるとともに加圧した活性炭微粒子を700℃〜1000
℃に保持して活性炭微粒子を焼結させ、多孔質焼結体か
らなる電極を形成する。このように形成された２枚の電
極に電解質を含浸させて分極性電極を作成し、かつ電解
液を含浸させたセパレータをこれら２枚の分極性電極の
間に挟んで電気二重層コンデンサを製作する。
の範囲の圧力を印加し、圧力を印加された粉体の微粒子
間にパルス状電圧を印加せしめて各粒子間に放電を発生
せしめるとともに加圧した活性炭微粒子を700℃〜1000
℃に保持して活性炭微粒子を焼結させ、多孔質焼結体か
らなる電極を形成する。このように形成された２枚の電
極に電解質を含浸させて分極性電極を作成し、かつ電解
液を含浸させたセパレータをこれら２枚の分極性電極の
間に挟んで電気二重層コンデンサを製作する。
（実施例） 次に本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
第１図は、本発明に係る電気二重層コンデンサに用い
る分極性電極の製造モデルの一部を示す図である。同図
において、Ｉは活性炭からなる微粒子、２及び３は微粒
子１と同じく活性炭からなる微粒子であり、微粒子３
は、すでに微粒子２と接着している。４はパルス電源で
あり、急峻なパルスを発生する。
る分極性電極の製造モデルの一部を示す図である。同図
において、Ｉは活性炭からなる微粒子、２及び３は微粒
子１と同じく活性炭からなる微粒子であり、微粒子３
は、すでに微粒子２と接着している。４はパルス電源で
あり、急峻なパルスを発生する。
このような状態で微粒子１と微粒子２及び３との間に
瞬間的なパルス電圧が印加されると、微粒子間の間隙
６、７の電界が高まり、所定の電圧を越えると、微粒子
１と微粒子２、３との間に絶縁破壊が起り、これら間隙
６、７に火花放電が発生する。このとき微粒子２、３か
ら飛び出した電子と、微粒子１で発生したイオン衝撃に
よって、微粒子表面は十分に浄化される。火花放電はこ
れら導電性微粒子間に大きな圧力を生じ、この放電衝撃
圧力は、活性炭の微粒子に歪みを与える。また後続の電
流により生じるジュール熱は、微粒子同志の接近点を中
心に広がり、活性炭の微粒子を塑性変形し易くしてい
る。そして微粒子１及び微粒子２、３間には、矢印方向
に圧力が印加されているため、これら微粒子１と２、３
は移動接近して行き、微小点で接触する。このため微粒
子を構成する炭素原子は、この接触点を通り効率良く拡
散移動する。
瞬間的なパルス電圧が印加されると、微粒子間の間隙
６、７の電界が高まり、所定の電圧を越えると、微粒子
１と微粒子２、３との間に絶縁破壊が起り、これら間隙
６、７に火花放電が発生する。このとき微粒子２、３か
ら飛び出した電子と、微粒子１で発生したイオン衝撃に
よって、微粒子表面は十分に浄化される。火花放電はこ
れら導電性微粒子間に大きな圧力を生じ、この放電衝撃
圧力は、活性炭の微粒子に歪みを与える。また後続の電
流により生じるジュール熱は、微粒子同志の接近点を中
心に広がり、活性炭の微粒子を塑性変形し易くしてい
る。そして微粒子１及び微粒子２、３間には、矢印方向
に圧力が印加されているため、これら微粒子１と２、３
は移動接近して行き、微小点で接触する。このため微粒
子を構成する炭素原子は、この接触点を通り効率良く拡
散移動する。
このようにして、少しの塑性変形が微粒子に起って微
粒子相互間が接近して行き、遂に微粒子相互間で１点接
触が起り、さらにその接触面積が広がって行く。このた
め単位体積当りの空間に微粒子はどんどんと詰め込まれ
て行く。微粒子相互間の接触部分の面積が広がるにつれ
て、接触抵抗は極端に減少し、発熱量が減少する。した
がって、該部分は冷却され、溶融部分は固化して微粒子
相互間は強固に接着する。
粒子相互間が接近して行き、遂に微粒子相互間で１点接
触が起り、さらにその接触面積が広がって行く。このた
め単位体積当りの空間に微粒子はどんどんと詰め込まれ
て行く。微粒子相互間の接触部分の面積が広がるにつれ
て、接触抵抗は極端に減少し、発熱量が減少する。した
がって、該部分は冷却され、溶融部分は固化して微粒子
相互間は強固に接着する。
なお、上記の如き一連の動作は一度に継続して行われ
るわけではない。すなわち、微粒子間に印加されるパル
ス電圧の幅は、極めて短く、微粒子が接近移動中にパル
ス電圧の印加が途絶えることになる。このため、微粒子
間の間隙６、７に発生した火花放電は中止されることに
なる。したがって、発熱も中止され、この間隙付近の温
度も、微粒子の形が崩れるまで上昇せず、常に再結晶温
度以下に保持される。そしてまた、これら間隙６、７間
に、次のパルス電圧が印加されると、このような作用が
再度引き起される。このような放電動作は、微粒子１と
２、３が接触接着するまで行われることとなる。パルス
電圧の印加により、微粒子間が充分に接続して、活性炭
のみからなる多孔質焼結体が形成される。
るわけではない。すなわち、微粒子間に印加されるパル
ス電圧の幅は、極めて短く、微粒子が接近移動中にパル
ス電圧の印加が途絶えることになる。このため、微粒子
間の間隙６、７に発生した火花放電は中止されることに
なる。したがって、発熱も中止され、この間隙付近の温
度も、微粒子の形が崩れるまで上昇せず、常に再結晶温
度以下に保持される。そしてまた、これら間隙６、７間
に、次のパルス電圧が印加されると、このような作用が
再度引き起される。このような放電動作は、微粒子１と
２、３が接触接着するまで行われることとなる。パルス
電圧の印加により、微粒子間が充分に接続して、活性炭
のみからなる多孔質焼結体が形成される。
第２図は、活性炭の微粒子に印加する圧力とこれを流
れる平均電流と焼結体の温度の変化を時間の推移ととも
に示した図である。
れる平均電流と焼結体の温度の変化を時間の推移ととも
に示した図である。
もし、活性炭の微粒子間に直流電圧のみが印加されて
いるとすれば、この火花放電は、微粒子が接近接触する
まで長時間継続されてアーク放電にまで発展し、間隙
６、７付近の温度は上昇して、微粒子全体を溶融するま
でになる。したがって、微粒子は溶融して崩れ去り、大
きな炭素の固りとなるため、多孔質の焼結体は形成され
ない。
いるとすれば、この火花放電は、微粒子が接近接触する
まで長時間継続されてアーク放電にまで発展し、間隙
６、７付近の温度は上昇して、微粒子全体を溶融するま
でになる。したがって、微粒子は溶融して崩れ去り、大
きな炭素の固りとなるため、多孔質の焼結体は形成され
ない。
第３図は、上述の如きプロセスを経て形成された多孔
質焼結体の断面を示す図である。第３図から分るよう
に、微粒子１、２、３等多くの微粒子は互いに強固に接
着しており、かつ各微粒子間には、確実な間隔８、８、
８、８、が形成されている。
質焼結体の断面を示す図である。第３図から分るよう
に、微粒子１、２、３等多くの微粒子は互いに強固に接
着しており、かつ各微粒子間には、確実な間隔８、８、
８、８、が形成されている。
第４図には、活性炭微粒子の焼結多孔質可能性領域を
示す図である。第４図から分るように、焼結型の表面温
度、すなわち圧縮焼結中の活性炭微粒子の温度が700℃
以下の場合には、多孔質焼結化しない。また、活性炭微
粒子に50Kgf/cm2〜800Kgf/cm2の範囲の圧力を印加し、
かつ圧縮焼結中の活性炭微粒子の温度も1000℃以下の領
域で多孔質焼結体が得られる。
示す図である。第４図から分るように、焼結型の表面温
度、すなわち圧縮焼結中の活性炭微粒子の温度が700℃
以下の場合には、多孔質焼結化しない。また、活性炭微
粒子に50Kgf/cm2〜800Kgf/cm2の範囲の圧力を印加し、
かつ圧縮焼結中の活性炭微粒子の温度も1000℃以下の領
域で多孔質焼結体が得られる。
なお、それ以上の領域では、活性炭微粒子の多孔質の
空隙が極端に減少し、使用に絶えないものとなる。
空隙が極端に減少し、使用に絶えないものとなる。
第５図は、本発明に係る電気二重層コンデンサに用い
る多孔質焼結体からなる分極性電極を製造するための装
置を示す概略構成図であり、同図において、10は活性炭
の微粒子の粉末を収容する型である。該第10はタングス
テン鋼のような強度のある金属からなり中央には微粒子
を収容する穴が形成されている。該穴の周囲には、絶縁
物である。酸化シリコン（SiO2）または窒化けい素（Si
3N4）が気相成長法などの周知の方法でコーティングさ
れていて、絶縁層11が形成されている。12は上部電極、
13は下部電極であり、これら電極の上下先端は型10に形
成された穴に挿入されている。なお、これら上下電極は
耐熱性の金属たとえばタングステン、モリブデン等から
形成されている。また、上下電極12、13の間には、活性
炭の微粒子14が封入されている。なお、第５図には示さ
れていないが、これら上下電極12、13は、油圧プレスで
矢印方向に圧力を印加することができるように構成され
ていて、微粒子14に所定の圧力を自由に印加できるよう
になっている。そしてまた、型10を含めた微粒子14は、
所望の雰囲気内に保持できる構造になっている。上下電
極12、13には、スイッチSW1とSW2とコンデンサＣの直列
回路が接続され、さらに、コンデンサＣとスイッチSW2
の直列回路には、可変抵抗器Ｒと可変電源EAの直列回路
が並列接続されている。なお、15はスイッチSW1、SW2の
オン、オフ時間を制御するスイッチ制御回路である。な
お、スイッチSW1は常開スイッチであり、スイッチSW2は
常開スイッチである。
る多孔質焼結体からなる分極性電極を製造するための装
置を示す概略構成図であり、同図において、10は活性炭
の微粒子の粉末を収容する型である。該第10はタングス
テン鋼のような強度のある金属からなり中央には微粒子
を収容する穴が形成されている。該穴の周囲には、絶縁
物である。酸化シリコン（SiO2）または窒化けい素（Si
3N4）が気相成長法などの周知の方法でコーティングさ
れていて、絶縁層11が形成されている。12は上部電極、
13は下部電極であり、これら電極の上下先端は型10に形
成された穴に挿入されている。なお、これら上下電極は
耐熱性の金属たとえばタングステン、モリブデン等から
形成されている。また、上下電極12、13の間には、活性
炭の微粒子14が封入されている。なお、第５図には示さ
れていないが、これら上下電極12、13は、油圧プレスで
矢印方向に圧力を印加することができるように構成され
ていて、微粒子14に所定の圧力を自由に印加できるよう
になっている。そしてまた、型10を含めた微粒子14は、
所望の雰囲気内に保持できる構造になっている。上下電
極12、13には、スイッチSW1とSW2とコンデンサＣの直列
回路が接続され、さらに、コンデンサＣとスイッチSW2
の直列回路には、可変抵抗器Ｒと可変電源EAの直列回路
が並列接続されている。なお、15はスイッチSW1、SW2の
オン、オフ時間を制御するスイッチ制御回路である。な
お、スイッチSW1は常開スイッチであり、スイッチSW2は
常開スイッチである。
上記の型10は金属により形成されているが、酸化シリ
コン（SiO2）、窒化けい素（Si3N4）、炭化けい素（Si
C）などのニューセラミックスで構成することもでき
る。
コン（SiO2）、窒化けい素（Si3N4）、炭化けい素（Si
C）などのニューセラミックスで構成することもでき
る。
次に第５図に示す装置の動作を説明する。
まず、上下電極12、13に電圧が印加されていない状態
で上下電極12、13を駆動して微粒子14に加わる圧力を次
第に上昇せしめる。
で上下電極12、13を駆動して微粒子14に加わる圧力を次
第に上昇せしめる。
第５図に示す状態では、コンデンサＣに電荷が充分に
充電されている。微粒子14に加わる圧力が所定値となっ
た所で、スイッチSW1をオン、オフ制御する。
充電されている。微粒子14に加わる圧力が所定値となっ
た所で、スイッチSW1をオン、オフ制御する。
このスイッチのオン時間t onは、第６図に示すよう
に、コンデンサＣに充電されている電荷が上下電極間に
放電する放電時間tdと同じかこれよらも少ない時間の範
囲で制御する。またオフ時間t offはコンデンサＣの充
電時間tcとほぼ同じかこれよりも長い時間で制御する。
すなわち、上下電極間に流れる電流（ｉ）を最大値から
最小値まで可変で流せるようにする。
に、コンデンサＣに充電されている電荷が上下電極間に
放電する放電時間tdと同じかこれよらも少ない時間の範
囲で制御する。またオフ時間t offはコンデンサＣの充
電時間tcとほぼ同じかこれよりも長い時間で制御する。
すなわち、上下電極間に流れる電流（ｉ）を最大値から
最小値まで可変で流せるようにする。
スイッチSW1のオン、オフ動作の繰り返しで、上下電
極間には、鋭いパルス状の衝撃電流が流れる。なお、第
６図において、EcはコンデンサＣの両端電圧を示す。
極間には、鋭いパルス状の衝撃電流が流れる。なお、第
６図において、EcはコンデンサＣの両端電圧を示す。
このパルス衝撃電流は、上下電極間に挟まれた活性炭
の微粒子のほとんどのもの同志が接触融着するまでの時
間だけ印加される。その後、時間tcにおいて微粒子14に
印加する圧力を一定圧力に保持したまま、スイッチSW2
をオフとし、スイッチSW1をオンするとともに、可変抵
抗器Ｒの値と可変電源EAの電圧値を調節し、所定値の加
熱電流を連続して流す。
の微粒子のほとんどのもの同志が接触融着するまでの時
間だけ印加される。その後、時間tcにおいて微粒子14に
印加する圧力を一定圧力に保持したまま、スイッチSW2
をオフとし、スイッチSW1をオンするとともに、可変抵
抗器Ｒの値と可変電源EAの電圧値を調節し、所定値の加
熱電流を連続して流す。
しかして、加熱電流通電の初期には微粒子同志の接触
融着が浅い部分や不安定な融着をしている部分が崩れた
り、接着位置がずれたりし局部的に高温となるため、加
熱電流を制御しゆるやかに温度を上昇させる。
融着が浅い部分や不安定な融着をしている部分が崩れた
り、接着位置がずれたりし局部的に高温となるため、加
熱電流を制御しゆるやかに温度を上昇させる。
そして、目標温度に到達した後、加熱電流を一定に流
し、上昇し続けた活性炭からなる多孔質焼結体の温度を
一定値に保つ（第２図参照）。
し、上昇し続けた活性炭からなる多孔質焼結体の温度を
一定値に保つ（第２図参照）。
このような状態になれば、多孔質焼結体を構成する活
性炭微粒子同志も安定して接着しているので、上下電極
12、13間に印加される放電電圧をオフとするとともに、
加圧力もオフする。そして多孔質焼結体の温度が常温に
まで低下した所で型10から多孔質焼結体を取り出す。
性炭微粒子同志も安定して接着しているので、上下電極
12、13間に印加される放電電圧をオフとするとともに、
加圧力もオフする。そして多孔質焼結体の温度が常温に
まで低下した所で型10から多孔質焼結体を取り出す。
［電気二重層コンデンサ作成例１］ 比表面積1600cm2/gの活性炭微粒子0.345gを、バイン
ダ等を使用せずに型内に挿入し、300kg/cm2の圧力で加
圧し、イオン衝撃電流750A、加熱電流1000Aでそれぞれ9
0秒、120秒印加して処理し、カーボン微粒子からなる薄
い円筒状の多孔質焼結体を形成した。焼結後の多硬質焼
結体すなわち分極性電極の寸法は、直径20mm、厚さ1.5m
mであった。そしてこの焼結体の多孔質状態を調査する
ため、この円筒状の分極性電極２枚にそれぞれ30wt％、
0.515gの稀硫酸を電解液として含浸せしめ、かつ電解液
を含浸せしめたセパレータをこれら２枚の分極性電極の
間に挟んで電気二重層コンデンサ（例１）を製作し、静
電容量32ファラッドの電気二重層コンデンサを得た。
ダ等を使用せずに型内に挿入し、300kg/cm2の圧力で加
圧し、イオン衝撃電流750A、加熱電流1000Aでそれぞれ9
0秒、120秒印加して処理し、カーボン微粒子からなる薄
い円筒状の多孔質焼結体を形成した。焼結後の多硬質焼
結体すなわち分極性電極の寸法は、直径20mm、厚さ1.5m
mであった。そしてこの焼結体の多孔質状態を調査する
ため、この円筒状の分極性電極２枚にそれぞれ30wt％、
0.515gの稀硫酸を電解液として含浸せしめ、かつ電解液
を含浸せしめたセパレータをこれら２枚の分極性電極の
間に挟んで電気二重層コンデンサ（例１）を製作し、静
電容量32ファラッドの電気二重層コンデンサを得た。
分極性電極として製作した多孔質焼結体の構成状態を
調べるため、上記の電気二重層コンデンサの分極性電極
が占める体積と同一の体積の中にペースト状電極をそれ
ぞれ詰め込んで、比較用の電気二重層コンデンサを製作
した。なお、ペースト状電極は、片側に、カーボン粉末
0.305gと電解液1.04gを含ませることができた。
調べるため、上記の電気二重層コンデンサの分極性電極
が占める体積と同一の体積の中にペースト状電極をそれ
ぞれ詰め込んで、比較用の電気二重層コンデンサを製作
した。なお、ペースト状電極は、片側に、カーボン粉末
0.305gと電解液1.04gを含ませることができた。
第７図に上記例１の電気二重層コンデンサと比較用の
電気二重層コンデンサのそれぞれの性能を示す。
電気二重層コンデンサのそれぞれの性能を示す。
第７図に示す数値から分るように、上記例１の電気二
重層コンデンサは比較例のものと比較して静電容量が20
％向上し、直列抵抗は37％低下し、さらに使用中の分極
性電極部分に印加する圧力は比較例の24分の１となっ
た。
重層コンデンサは比較例のものと比較して静電容量が20
％向上し、直列抵抗は37％低下し、さらに使用中の分極
性電極部分に印加する圧力は比較例の24分の１となっ
た。
なお、第８図は比較用の電気二重層コンデンサと作成
例１の電極に印加する圧力と内部抵抗との関係を比較す
る図である。
例１の電極に印加する圧力と内部抵抗との関係を比較す
る図である。
［電気二重層コンデンサ作成例２］ 上記作成例１では、性能比較のため、従来例と同一構
造としたが、本発明に係る分極性電極を使用した電気二
重層コンデンサは使用中の分極性電極への印加圧力が従
来のものと比較して小さいことから、コレクタすなわち
集電体と分極性電極の構造に改良を加えた。
造としたが、本発明に係る分極性電極を使用した電気二
重層コンデンサは使用中の分極性電極への印加圧力が従
来のものと比較して小さいことから、コレクタすなわち
集電体と分極性電極の構造に改良を加えた。
第９図は作成例２の電気二重層コンデンサの断面図で
ある。集電体31に導電性プラスチックを使用し、それに
本発明の製法にて作成した活性炭微粒子を使用した多孔
質焼結体を熱融着させ、この多孔質焼結体に電解液を含
浸せしめて分極性電極32とした。この電極を一対用意
し、電解液を含浸させたセパレータ33を間に挟み、電気
二重層コンデンサの１個のセルを構成した。なお、ガス
ケット34は非導電性のプラスチックで構成してある。
ある。集電体31に導電性プラスチックを使用し、それに
本発明の製法にて作成した活性炭微粒子を使用した多孔
質焼結体を熱融着させ、この多孔質焼結体に電解液を含
浸せしめて分極性電極32とした。この電極を一対用意
し、電解液を含浸させたセパレータ33を間に挟み、電気
二重層コンデンサの１個のセルを構成した。なお、ガス
ケット34は非導電性のプラスチックで構成してある。
上記作成例２に示す電気二重層コンデンサは、集電体
と分極性電極との接触抵抗が低減できる。また集電体と
ガスケットとをプラスチックにて構成したので、ガスケ
ットを合成ゴムにて構成した従来のものと比較して、セ
ル自体の剛性を高めることができる。
と分極性電極との接触抵抗が低減できる。また集電体と
ガスケットとをプラスチックにて構成したので、ガスケ
ットを合成ゴムにて構成した従来のものと比較して、セ
ル自体の剛性を高めることができる。
［電気二重層コンデンサ作成例３］ 作成例３は上記作成例２のセルを積層したものであ
る。第10図は、積層型の電気二重層コンデンサの断面図
である。このコンデンサにおいて、集電体ａは両面に多
孔質焼結体を熱融着し、集電体ｂは片面のみに多孔質電
体を熱融着させたものである。
る。第10図は、積層型の電気二重層コンデンサの断面図
である。このコンデンサにおいて、集電体ａは両面に多
孔質焼結体を熱融着し、集電体ｂは片面のみに多孔質電
体を熱融着させたものである。
なお、第９図に示すものと同一部分には同一符号を付
し、それらの部分の説明は省略する。
し、それらの部分の説明は省略する。
（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、活性炭
微粒子相互間を焼結結合せしめた多孔質焼結体を分極性
電極としたので、電気二重層コンデンサとしてセルを構
成した場合、従来例のようにペースト状の分極性電極に
大きな圧力を印加することがないので、簡単な構造の電
気二重層コンデンサを得ることができる。また、活性炭
微粒子相互間を焼結結合せしめた多孔質焼結体を分極性
電極にはバインダ（低融点金属粉末、ワックス等）を使
用していないので、多孔質焼結体を製造する際バインダ
の混合、焼結後、バインダを蒸発せしめる工程を除去で
きるほか、多孔質焼結体の中にバインダが残留しないの
で、従来のセルと比較して、特性の良好な電気二重層コ
ンデンサを得ることができる。
微粒子相互間を焼結結合せしめた多孔質焼結体を分極性
電極としたので、電気二重層コンデンサとしてセルを構
成した場合、従来例のようにペースト状の分極性電極に
大きな圧力を印加することがないので、簡単な構造の電
気二重層コンデンサを得ることができる。また、活性炭
微粒子相互間を焼結結合せしめた多孔質焼結体を分極性
電極にはバインダ（低融点金属粉末、ワックス等）を使
用していないので、多孔質焼結体を製造する際バインダ
の混合、焼結後、バインダを蒸発せしめる工程を除去で
きるほか、多孔質焼結体の中にバインダが残留しないの
で、従来のセルと比較して、特性の良好な電気二重層コ
ンデンサを得ることができる。
この他、従来の電気二重層コンデンサと比較して、単
位体積当りの静電容量を向上せしめることができるとと
もに、コンデンサの内部抵抗も減じることができるな
ど、多くの効果を有する。
位体積当りの静電容量を向上せしめることができるとと
もに、コンデンサの内部抵抗も減じることができるな
ど、多くの効果を有する。
第１図は本発明に係る多孔質焼結体の製造モデルの一部
を示す図、第２図は活性炭微粒子に印加する圧力とこれ
を流れる平均電流と微粒子温度の変化を時間の推移とと
もに示した図、第３図は本発明に係るプロセスを経て形
成された多孔質焼結体の断面を示す図、第４図は活性炭
微粒子の焼結多孔質化可能性領域を示す図、第５図は本
発明に係る多孔質焼結体を製造するための装置を示す概
略構成図、第６図は放電状態を示すタイムチャート、第
７図は作成例１の電気二重層コンデンサと比較用の電気
二重層コンデンサのそれぞれの性能を示す図、第８図は
比較用の電気二重層コンデンサと作成例１の電極に印加
する圧力と内部抵抗との関係を比較する図、第９図は作
成例２の電気二重層コンデンサの断面図、第10図は積層
型の電気二重層コンデンサの断面図、第11図はスラリー
状のペースト電極を用いて形成される従来形の電気二重
層コンデンサの断面図である。 １、２、３……活性炭微粒子 ４……パルス電源 ８……間隔 10……型 31……集電体 32……分極性電極 33……セパレータ 34……ガスケット
を示す図、第２図は活性炭微粒子に印加する圧力とこれ
を流れる平均電流と微粒子温度の変化を時間の推移とと
もに示した図、第３図は本発明に係るプロセスを経て形
成された多孔質焼結体の断面を示す図、第４図は活性炭
微粒子の焼結多孔質化可能性領域を示す図、第５図は本
発明に係る多孔質焼結体を製造するための装置を示す概
略構成図、第６図は放電状態を示すタイムチャート、第
７図は作成例１の電気二重層コンデンサと比較用の電気
二重層コンデンサのそれぞれの性能を示す図、第８図は
比較用の電気二重層コンデンサと作成例１の電極に印加
する圧力と内部抵抗との関係を比較する図、第９図は作
成例２の電気二重層コンデンサの断面図、第10図は積層
型の電気二重層コンデンサの断面図、第11図はスラリー
状のペースト電極を用いて形成される従来形の電気二重
層コンデンサの断面図である。 １、２、３……活性炭微粒子 ４……パルス電源 ８……間隔 10……型 31……集電体 32……分極性電極 33……セパレータ 34……ガスケット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−292612（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−131508（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−196923（ＪＰ，Ａ) 特公 昭54−24100（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (3)
- 【請求項１】活性炭と電解質の界面で形成される電気二
重層を利用する電気二重層コンデンサにおいて、活性炭
微粒子相互間を焼結結合せしめた活性炭のみからなる多
孔質焼結体を分極性電極として用いたことを特徴とする
電気二重層コンデンサ。 - 【請求項２】活性炭と電解質の界面で形成される電気二
重層を利用する電気二重層コンデンサにおいて、活性炭
微粒子相互間を焼結結合せしめた活性炭のみからなる多
孔質焼結体によって構成される分極性電極に導電性プラ
スチックからなる集電体を熱融着せしめたことを特徴と
する電気二重層コンデンサ。 - 【請求項３】活性炭微粒子からなる粉体に50Kgf/cm2〜8
00Kgf/cm2の範囲の圧力を印加するステップと、圧力を
印加された粉体の微粒子間にパルス状電圧を印加せしめ
て各粒子間に放電を発生せしめるとともに加圧した活性
炭微粒子を700℃〜1000℃に保持して、活性炭微粒子を
焼結するステップとを有することを特徴とする電気二重
層コンデンサに使用する分極性電極の製造方法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1215277A JP2620596B2 (ja) | 1989-08-22 | 1989-08-22 | 電気二重層コンデンサ及びその分極性電極の製造方法 |
| CA002020547A CA2020547C (en) | 1989-08-22 | 1990-07-05 | Electric double layer capacitor |
| US07/550,170 US5136472A (en) | 1989-08-22 | 1990-07-09 | Electric double layer capacitor |
| DE69015053T DE69015053T2 (de) | 1989-08-22 | 1990-08-09 | Verfahren zum Herstellen einer polarisierten Elektrode für einen elektrischen Doppelschichtkondensator. |
| EP90308781A EP0414420B1 (en) | 1989-08-22 | 1990-08-09 | Method of manufacturing a polarized electrode for an electric double layer capacitor |
| CN90107306A CN1024725C (zh) | 1989-08-22 | 1990-08-22 | 双电荷层电容器及其制造方法 |
| KR1019900012977A KR910005346A (ko) | 1989-08-22 | 1990-08-22 | 전기 이중층 커패시터 및 전기 이중층 커패시터용 분극성 전극의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1215277A JP2620596B2 (ja) | 1989-08-22 | 1989-08-22 | 電気二重層コンデンサ及びその分極性電極の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0378221A JPH0378221A (ja) | 1991-04-03 |
| JP2620596B2 true JP2620596B2 (ja) | 1997-06-18 |
Family
ID=16669650
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1215277A Expired - Lifetime JP2620596B2 (ja) | 1989-08-22 | 1989-08-22 | 電気二重層コンデンサ及びその分極性電極の製造方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5136472A (ja) |
| EP (1) | EP0414420B1 (ja) |
| JP (1) | JP2620596B2 (ja) |
| KR (1) | KR910005346A (ja) |
| CN (1) | CN1024725C (ja) |
| CA (1) | CA2020547C (ja) |
| DE (1) | DE69015053T2 (ja) |
Families Citing this family (35)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2620596B2 (ja) * | 1989-08-22 | 1997-06-18 | いすゞ自動車 株式会社 | 電気二重層コンデンサ及びその分極性電極の製造方法 |
| US5621607A (en) * | 1994-10-07 | 1997-04-15 | Maxwell Laboratories, Inc. | High performance double layer capacitors including aluminum carbon composite electrodes |
| US6233135B1 (en) | 1994-10-07 | 2001-05-15 | Maxwell Energy Products, Inc. | Multi-electrode double layer capacitor having single electrolyte seal and aluminum-impregnated carbon cloth electrodes |
| US5862035A (en) * | 1994-10-07 | 1999-01-19 | Maxwell Energy Products, Inc. | Multi-electrode double layer capacitor having single electrolyte seal and aluminum-impregnated carbon cloth electrodes |
| JP3339553B2 (ja) * | 1996-12-09 | 2002-10-28 | エヌイーシートーキン株式会社 | 電気二重層コンデンサ |
| US6256190B1 (en) | 1998-09-29 | 2001-07-03 | General Electric Company | Ultracapacitor electroyte |
| US6198620B1 (en) | 1998-09-29 | 2001-03-06 | General Electric Company | Ultracapacitor separator |
| US6212062B1 (en) | 1998-09-29 | 2001-04-03 | General Electric Company | Sealed ultracapacitor |
| US6084767A (en) * | 1998-09-29 | 2000-07-04 | General Electric Company | Ultracapacitor separator |
| US6152970A (en) | 1998-09-29 | 2000-11-28 | General Electric Company | Drying an ultracapacitor |
| US6084766A (en) * | 1998-09-29 | 2000-07-04 | General Electric Company | Method of making an ultracapacitor electrode |
| US6212061B1 (en) | 1998-09-29 | 2001-04-03 | General Electric Company | Sealing an ultracapacitor |
| US6304426B1 (en) | 1998-09-29 | 2001-10-16 | General Electric Company | Method of making an ultracapacitor electrode |
| US6201685B1 (en) | 1998-10-05 | 2001-03-13 | General Electric Company | Ultracapacitor current collector |
| US6449139B1 (en) | 1999-08-18 | 2002-09-10 | Maxwell Electronic Components Group, Inc. | Multi-electrode double layer capacitor having hermetic electrolyte seal |
| JP3470672B2 (ja) * | 2000-02-01 | 2003-11-25 | 日本電気株式会社 | 電気二重層コンデンサ及びその製造方法 |
| US6631074B2 (en) * | 2000-05-12 | 2003-10-07 | Maxwell Technologies, Inc. | Electrochemical double layer capacitor having carbon powder electrodes |
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