JP3032226B2

JP3032226B2 - 分極性電極とその製造方法

Info

Publication number: JP3032226B2
Application number: JP7418690A
Authority: JP
Inventors: 誠一路木藤; 研倉林; 善信土屋; 博芳諸星; 正典中西; 光宏中村
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1990-03-23
Filing date: 1990-03-23
Publication date: 2000-04-10
Anticipated expiration: 2015-04-10
Also published as: JPH03274714A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は電気二重層コンデンサに用いる分極性電極と
その製造方法に関する。

（従来の技術）近年、電子装置のメモリーのバックアップ用電源とし
て大静電容量を有する電気二重層コンデンサが用いら
れ、マイクロコンピュータや、ICメモリなどに組込まれ
て広く使用されている。

そして、この種の電気二重層コンデンサ素子の製造方
法として、特開昭63−213915号公報に、カーボンペース
トを充填する工程後、温度が25℃、相対湿度が50％の雰
囲気中で平衡になるまで過剰水分を除去し、充填部分に
生ずる凹部をカーボンペーストにて埋めてカーボンペー
スト電極を形成する工程を有する提案が開示され、小さ
な機械的圧力下で所定の等価直列抵抗値を得ようとする
提案が開示されている。

（発明が解決しようとする課題）上述の公開公報に示された提案では、活性炭粉末と希
硫酸などを混合したカーボンペーストの充填部分の凹み
を、新たなカーボンペーストにより埋めることで無くし
ているが、カーボンペーストに使用する活性炭粉末の原
材料が特定されておらず、また、上記の製造方法では雰
囲気と平衡するまで放置する必要があり、さらに生じた
凹みを充填する工程を繰返して行わねばならないため、
その放置や充填の繰返しにより製造工程に時間が掛ると
いう問題がある。

一方、分極性電極に使用する活性炭粉末の原材料とし
て、ピッチ系活性炭やフェノール系などがあるが、分極
性電極に含有させる希硫酸の濃度と活性炭の原材料との
関連がコンデンサ容量に如何に影響するかが解明されて
いなかった。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであ
り、その目的は大静電容量が得られるような活性炭粉末
の原材料と、含有させる希硫酸濃度とを定め、さらに分
極性電極の製造時間を短縮しようとする分極性電極とそ
の製造方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段）上述の目的を達成するために本発明によれば、（１）
焼結型に収容した活性炭粉末を焼結せしめ、該焼結体に
希硫酸からなる電解液を含有せしめて分極性電極として
用いる電気二重層コンデンサの分極性電極の製造方法に
おいて、前記活性炭粉末に石油ピッチを原料としたピッ
チ系活性炭を使用して焼結型に収容し、加圧しつつ電力
の印加により高温に保持して焼結させるステップと、該
焼結体に濃度が35wt％乃至40wt％の希硫酸を含ませるス
テップとを有することを特徴とする分極性電極の製造方
法が提供される。

また、（２）石油ピッチを原料としたピッチ系活性炭
粉末の焼結体に希硫酸からなる電解液を含有させる電気
二重層コンデンサの分極性電極において、前記石油ピッ
チを原料としたピッチ系活性炭粉末の焼結体に含有させ
る希硫酸濃度は35wt％乃至40wt％の範囲に設定したこと
を特徴とする分極性電極が提供される。が提供される。

（作用）本発明では、焼結型により焼結される活性炭粉末とし
て石油ピッチ系の活性炭を使用し、焼結型にて圧力を印
加しながらパルス状電圧を印加して活性炭粉末間に放電
を生じさせ、これにより高温を保持して多孔性の焼結体
に焼成せしめるとともに、該焼結体に対し希硫酸濃度が
35〜40wt％の電解液を含有するように分極性電極を製造
する。

（実施例）つぎに本発明の実施例について図面を用いて詳細に説
明する。

第１図は本発明にかかる分極性電極の製造方法の一実
施例に用いる焼結装置の構成を示すブロック図であり、
第２図は該焼結装置により焼結される電極体を分極性電
極に用いた電気二重層コンデンサの断面図である。

第１図において、10は活性炭粉末を収容して焼結し、
多孔性の焼結電極体に焼成させる焼結型であり、肉厚の
円筒形に形成され、その中央部の穴は活性炭粉末を収容
する部分で、その内径は焼結される電極体の直径に対応
する寸法に形成されている。11は内周壁の絶縁層で、例
えばセラミックス素材がコーティングされており、焼結
型10の本体は高強度材のタングステン鋼などが使用され
ている。

12は上部パンチ、13は下部パンチで、耐熱性で強度の
ある鋼材が使用されて焼結型10の穴に挿入されるもの
で、これらの両パンチの間の後述する活性炭粉末１′が
封入されて加工されるものである。

14,15はそれぞれ電極で、図示していない油圧機構に
よって矢印方向に圧力が加えられ、上部パンチ12、下部
パンチ13を介して封入された素材が加圧されるように構
成されている。

また、電極14,15にはスイッチSW1とSW2およびコンデ
ンサＣの直列回路が接続されており、該コンデンサＣと
スイッチSW2の回路には可変電源16と可変抵抗Ｒの直列
回路が接続されている。そして、可変電源16からの高電
圧の電力が可変抵抗Ｒと閉回路のスイッチSW2を介して
コンデンサＣに充電され、この状態にてスイッチSW1が
閉じられると、コンデンサＣに蓄えられた電荷は電極1
4,15および上下のパンチ12,13を通じて、封入され加圧
された活性炭粉末に印加され、粉末相互間に放電を生じ
加熱されるように構成されている。なお、このような放
電の繰返しにより焼結型10の内部は高温度に保持される
ものである。17は制御装置で、スイッチSW1,SW2の開閉
タイミングを制御して、可変電源16の電力をコンデンサ
Ｃに充電したり、コンデンサＣの蓄えた電荷を電極14,1
5にパルスとして印加するように作動するものである。

つぎに、このように構成された焼結装置を用い電極体
となる多孔性焼結体の製法について説明すると、まず第
１図に示す焼結型10に下方から下部パンチ13を所定位置
まで挿入する。

ついで、第１の試料として石油ピッチを原料とする活
性炭粉末の所定粒度のものを計量し、電極体の一個分と
なる分量を焼結型10の穴上方から撒布して、挿入された
下部パンチ13の上面に厚さが平均するように敷設し、上
部パンチ12を穴上方から挿入する。

この上部パンチ12の挿入の後、上部パンチ12と下部パ
ンチ13に対し油圧機構によって圧力を加え、両パンチ間
の活性炭粉末１′に所定の圧力を印加する。そして前述
のように制御装置17によるスイッチSw1,Sw2の開閉タイ
ミングの制御によって、コンデンサＣに蓄えた可変電源
16からの電気エネルギーを電極14,15および両パンチ12,
13を介し、パルス状の電流として繰返して所定時間の給
電を行って、内部の活性炭粉末１′を焼結体に焼成させ
る。

第２図はこのように焼結された活性炭粉末の焼結体を
分極性電極に用いた電気二重層コンデンサの断面図で、
１は分極性電極で、上述の焼結体に30wt％の希硫酸を滴
下して含浸させ、その片面に集電体２を密着させたもの
で、集電体２には例えば導電性素材の粉末とブチルゴム
などの混練による導電性薄板が使用されてこれにより分
極性の電荷を集電するものである。

３は一対の分極性電極の間に介在して両者を分離する
セパレータで、例えばポリプロピレンからなるマイクロ
ポーラスフィルムに電解液を含浸させたものが用いら
れ、該セパレータ３の外周部分はガスケット４の内壁の
中央部分に埋設されている。

ガスケット４は非導電性の合成樹脂素材からなり、筒
状に形成されて内部に一対の分極性電極1,1を収納する
容器となるもので、前記の集電体2,2の周縁部分は該ガ
スケット４の上下の端面にそれぞれ接着されている。

第３図は分極性電極が含む希硫酸濃度と活性炭表面積
当りの静電容量との関連を、活性炭の原料の種類に分け
て記した曲線図である。

そして図示の丸印は上述の第１の試料に用いた石油ピ
ッチを原料とした活性炭粉末の場合のデータで、そのＡ
は石油ピッチ系活性炭の焼結体に前記のように30wt％濃
度の希硫酸を含浸させた場合の静電容量を示してあり、
B,CおよびＤはそれぞれ希硫酸の濃度が40,50および60wt
％になるように、例えば、オーブンに入れて水分を除去
した分極性電極を用いた電気二重層コンデンサのデータ
である。

また同図における三角印の点は、第２の試料として、
ヤシ殻を原料とした活性炭粉末を上述の焼結型を用いて
焼結体とし、これに希硫酸を含ませてそれぞれ横軸に示
す濃度とした場合のデータあり、前記のデータと比較す
ると第１の試料の石油ピッチ系の場合の方が大静電容量
のコンデンサが得られることが明白であり、さらに、石
油ピッチ系の活性炭の場合でも、大静電容量を得るには
含有する希硫酸の濃度を40wt％近傍に設定すると好結果
が得られることになる。

なお、本実施例では第１の試料の石油ピッチ系の活性
炭は、例えば大阪ガスＭ−30を用い、第２の試料のヤシ
殻系のものは例えばクラレYP−17を使用してそれぞれ焼
結させてデータをとったものである。

第４図は硫酸と発煙硫酸の凝固点を示す曲線図で、横
軸に硫酸濃度、縦軸に温度が示されている。

そして、同図から明らかなように硫酸濃度が37wt％前
後のものは極めて凝固点が低く、35〜40wt％の濃度の希
硫酸の融点は約−60℃であるため、分極性電極の電解液
に用いた場合、低温時の使用に際し電気二重層コンデン
サの静電容量が減ずることなく十分に耐え得ることにな
る。

以上、本発明を上述の実施例によって説明したが、本
発明の主旨の範囲内で、例えば上述の実施例と焼結法の
異なる焼結型を使用して焼結させるように種々の変形が
可能であり、これらを本発明の範囲から排除するもので
はない。

（発明の効果）上述のように本発明によれば、石油ピッチを原材料と
する活性炭粉末を焼結型に収容し、加圧しつつパルス状
電圧を印加して粉末相互間に放電を生じさせ高温に保持
して焼結体に焼成せしめ、該焼結体に希硫酸を含ませ
て、希硫酸濃度が35〜40wt％の分極性電極として電気二
重層コンデンサに使用するので、従来のように、雰囲気
と平衡するまで繰り返して放置することなく、焼結体の
製造工程に要する時間が短縮されると共に、前記のよう
に石油ピッチを原料としたピッチ系活性炭粉末の焼結体
を用いており、この焼結体に濃度が35wt％乃至40wt％の
範囲にある希硫酸を包含させたことにより、大静電容量
を有すると共に、従来の活性炭粒子を用いたものと比べ
て、製造が簡単な電極を持った電気二重層コンデンサを
得ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる分極性電極の製造方法の一実施
例に用いる焼結装置の構成を示すブロック図であり、第
２図は該焼結装置による電極体を分極性電極に用いた電
気二重層コンデンサの断面図、第３図は活性炭粉末の種
類に対する希硫酸濃度と静電容量との関連を示した曲線
図、第４図は硫酸と発煙硫酸の凝固点を示す曲線図であ
る。１……分極性電極、１′……活性炭粉末、10……焼結
型、12……上部パンチ、13……下部パンチ、16……可変
電源、17……制御装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者土屋善信神奈川県藤沢市土棚８番地いすゞ自動車株式会社藤沢工場内 (72)発明者諸星博芳神奈川県藤沢市土棚８番地いすゞ自動車株式会社藤沢工場内 (72)発明者中西正典東京都港区新橋５丁目36番11号富士電気化学株式会社内 (72)発明者中村光宏東京都港区新橋５丁目36番11号富士電気化学株式会社内 (56)参考文献特開昭63−186414（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−43310（ＪＰ，Ａ) 特開昭49−8753（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01G 9/058

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】焼結型に収容した活性炭粉末を焼結せし
め、該焼結体に希硫酸からなる電解液を含有せしめて分
極性電極として用いる電気二重層コンデンサの分極性電
極の製造方法において、前記活性炭粉末に石油ピッチを
原料としたピッチ系活性炭を使用して焼結型に収容し、
加圧しつつ電力の印加により高温に保持して焼結させる
ステップと、該焼結体に濃度が35wt％乃至40wt％の希硫
酸を含ませるステップとを有することを特徴とする分極
性電極の製造方法。
【請求項２】石油ピッチを原料としたピッチ系活性炭粉
末の焼結体に希硫酸からなる電解液を含有させる電気二
重層コンデンサの分極性電極において、前記石油ピッチ
を原料としたピッチ系活性炭粉末の焼結体に含有させる
希硫酸濃度は35wt％乃至40wt％の範囲に設定したことを
特徴とする分極性電極。