JP3335218B2 - ガラス状炭素−活性炭複合材料、その製造方法及び該ガラス状炭素−活性炭複合材料による電気二重層コンデンサ用分極性電極 - Google Patents
ガラス状炭素−活性炭複合材料、その製造方法及び該ガラス状炭素−活性炭複合材料による電気二重層コンデンサ用分極性電極Info
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Description
【0001】
【産業状の利用分野】本発明は、ガラス状炭素−活性炭
複合材料、その製造方法及び該ガラス状炭素−活性炭複
合材料による電気二重層コンデンサ用分極性電極に関す
るものである。
複合材料、その製造方法及び該ガラス状炭素−活性炭複
合材料による電気二重層コンデンサ用分極性電極に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする問題点】従来
より、活性炭等を用いた電気二重層コンデンサ用の分極
性電極についてはさまざまな提案がなされており、この
ような分極性電極としては、例えば、活性炭粉末を電解
液と混合してペースト状にしたもの(特開平1−102
914号公報参照)や、活性炭素繊維(特開平3−19
2716号公報参照)、又は、ブロック状のカーボンフ
ォーム(特開平3−141629号公報参照)を賦活し
たもの、或いは、バインダとしてポリエチレン、ポリプ
ロピレン等を用いて活性炭を結着したもの(特開平4−
22062号公報参照)などが提案されている。
より、活性炭等を用いた電気二重層コンデンサ用の分極
性電極についてはさまざまな提案がなされており、この
ような分極性電極としては、例えば、活性炭粉末を電解
液と混合してペースト状にしたもの(特開平1−102
914号公報参照)や、活性炭素繊維(特開平3−19
2716号公報参照)、又は、ブロック状のカーボンフ
ォーム(特開平3−141629号公報参照)を賦活し
たもの、或いは、バインダとしてポリエチレン、ポリプ
ロピレン等を用いて活性炭を結着したもの(特開平4−
22062号公報参照)などが提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、上記
活性炭や活性炭繊維を用いた分極性電極には、活性炭同
士の接触が弱いために内部抵抗が高くなったり、或い
は、粉落ちや繊維の脱落による容量の低下といった欠点
があり、又、上記ブロック状のカーボンフォームを賦活
することによって得た分極性電極では、内部抵抗の低下
や粉落ち等の問題は解決できるものの、賦活が表面のみ
にとどまって内部まで充分に行われないため、単位体積
当り又は単位重量当りの静電容量を大きくすることが困
難という難点がある。更に、上記バインダにポリエチレ
ン、ポリプロピレン等を用いたものには、活性炭の吸着
性能の低下が大きく、高性能のものが得られないという
欠点のあることが指摘されていた。
活性炭や活性炭繊維を用いた分極性電極には、活性炭同
士の接触が弱いために内部抵抗が高くなったり、或い
は、粉落ちや繊維の脱落による容量の低下といった欠点
があり、又、上記ブロック状のカーボンフォームを賦活
することによって得た分極性電極では、内部抵抗の低下
や粉落ち等の問題は解決できるものの、賦活が表面のみ
にとどまって内部まで充分に行われないため、単位体積
当り又は単位重量当りの静電容量を大きくすることが困
難という難点がある。更に、上記バインダにポリエチレ
ン、ポリプロピレン等を用いたものには、活性炭の吸着
性能の低下が大きく、高性能のものが得られないという
欠点のあることが指摘されていた。
【0004】本発明は、上記従来技術の欠点を克服し、
内部抵抗の低下や粉落ちが少ないばかりか、単位重量当
り及び単位体積当りの静電容量が大きく、安価にしかも
簡便かつ迅速に製造できる分極性電極及びこの電極の製
造に適したガラス状炭素−活性炭複合材を提供すること
を主たる目的としてなされた。
内部抵抗の低下や粉落ちが少ないばかりか、単位重量当
り及び単位体積当りの静電容量が大きく、安価にしかも
簡便かつ迅速に製造できる分極性電極及びこの電極の製
造に適したガラス状炭素−活性炭複合材を提供すること
を主たる目的としてなされた。
【0005】
【課題を解決する手段】上記目的を達成するために本発
明が採用したガラス状炭素‐活性炭複合材料の構成は、
ポリカルボジイミド樹脂と活性炭との混合物を非酸化性
雰囲気下、600℃以上の温度で焼成することにより、
ポリカルボジイミド樹脂由来のガラス状炭素と活性炭と
を複合させてなることを特徴とするものであり、又、そ
の製造方法の構成は、ポリカルボジイミド樹脂と活性炭
との混合物を、必要に応じ適宜の形状に成型し、この成
型品を非酸化性雰囲気下、600℃以上の温度で焼成す
ることを特徴とするものである。
明が採用したガラス状炭素‐活性炭複合材料の構成は、
ポリカルボジイミド樹脂と活性炭との混合物を非酸化性
雰囲気下、600℃以上の温度で焼成することにより、
ポリカルボジイミド樹脂由来のガラス状炭素と活性炭と
を複合させてなることを特徴とするものであり、又、そ
の製造方法の構成は、ポリカルボジイミド樹脂と活性炭
との混合物を、必要に応じ適宜の形状に成型し、この成
型品を非酸化性雰囲気下、600℃以上の温度で焼成す
ることを特徴とするものである。
【0006】一方、上記目的を達成するために本発明が
採用した電気二重層コンデンサ用分極性の構成は、ポリ
カルボジイミド樹脂と活性炭との混合物を非酸化性雰囲
気下、600℃以上の温度で焼成することにより、ポリ
カルボジイミド樹脂由来のガラス状炭素と活性炭とを複
合させたガラス状炭素‐活性炭複合材料よりなることを
特徴とするものである。
採用した電気二重層コンデンサ用分極性の構成は、ポリ
カルボジイミド樹脂と活性炭との混合物を非酸化性雰囲
気下、600℃以上の温度で焼成することにより、ポリ
カルボジイミド樹脂由来のガラス状炭素と活性炭とを複
合させたガラス状炭素‐活性炭複合材料よりなることを
特徴とするものである。
【0007】即ち、本発明の発明者らは、上記目的を達
成するために鋭意研究を行った結果、ポリカルボジイミ
ド樹脂由来のガラス状炭素は優れた耐薬品性を有し、且
つ、層間化合物を作りにくいという特性を有しているの
で、電気二重層コンデンサに用いれられる強酸、強アル
カリ、有機溶媒というような電解液中に入れても充分に
導電性を保持することができると同時に、充放電の繰り
返しを行っても層間化合物の生成による成形時の形状の
崩壊がなく、形状を保持することができるので、内部抵
抗の低下や形状の崩壊がなく、従って単位重量当り及び
単位体積当りの容量が大きい分極性電極ができるのでは
ないかという着想を得、更に研究を続けた結果、本発明
を完成させたものである。
成するために鋭意研究を行った結果、ポリカルボジイミ
ド樹脂由来のガラス状炭素は優れた耐薬品性を有し、且
つ、層間化合物を作りにくいという特性を有しているの
で、電気二重層コンデンサに用いれられる強酸、強アル
カリ、有機溶媒というような電解液中に入れても充分に
導電性を保持することができると同時に、充放電の繰り
返しを行っても層間化合物の生成による成形時の形状の
崩壊がなく、形状を保持することができるので、内部抵
抗の低下や形状の崩壊がなく、従って単位重量当り及び
単位体積当りの容量が大きい分極性電極ができるのでは
ないかという着想を得、更に研究を続けた結果、本発明
を完成させたものである。
【0008】以下に本発明を詳細に説明する。
【0009】本発明のガラス状炭素−活性炭複合材料で
使用されるガラス状炭素(従来技術におけるバインダに
相当する)とは、熱硬化性樹脂を不活性気体中で焼成し
て得られる不透過性のアモルファスな炭素材であり、こ
のガラス状炭素は従来より公知であるが、本発明では、
ポリカルボジイミド樹脂を焼成することにより得られる
ガラス状炭素(例えば、特開平4−209712号公報
参照)を使用する。
使用されるガラス状炭素(従来技術におけるバインダに
相当する)とは、熱硬化性樹脂を不活性気体中で焼成し
て得られる不透過性のアモルファスな炭素材であり、こ
のガラス状炭素は従来より公知であるが、本発明では、
ポリカルボジイミド樹脂を焼成することにより得られる
ガラス状炭素(例えば、特開平4−209712号公報
参照)を使用する。
【0010】上記ポリカルボジイミド樹脂自体は周知の
ものか、或いは、周知のものと同様にして製造すること
ができるものであって{米国特許第2,941,956
号明細書;特公昭47ー33279号公報;J.Org.
Chem.,28,2069〜2075(1963)C
hemical Review 1981,vol.8
1,No.4,619〜621等参照}、例えば有機ジ
イソシアネートの脱二酸化炭素を伴う縮合反応により容
易に製造することができる。ポリカルボジイミド樹脂の
製造に使用される有機ジイソシアネートは、脂肪族系、
脂環式系、芳香族系、芳香ー脂肪族系等のいずれのタイ
プのものであってもよく、これらは単独で用いても、或
いは、2種以上を組み合わせて共重合体として用いても
よい。
ものか、或いは、周知のものと同様にして製造すること
ができるものであって{米国特許第2,941,956
号明細書;特公昭47ー33279号公報;J.Org.
Chem.,28,2069〜2075(1963)C
hemical Review 1981,vol.8
1,No.4,619〜621等参照}、例えば有機ジ
イソシアネートの脱二酸化炭素を伴う縮合反応により容
易に製造することができる。ポリカルボジイミド樹脂の
製造に使用される有機ジイソシアネートは、脂肪族系、
脂環式系、芳香族系、芳香ー脂肪族系等のいずれのタイ
プのものであってもよく、これらは単独で用いても、或
いは、2種以上を組み合わせて共重合体として用いても
よい。
【0011】上記有機ジイソシアネートは、好ましくは
ポリカルボジイミド化した際に結晶性を有するものであ
り、このような有機ジイソシアネートとしては、4,
4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、p−フェニ
レンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルエーテル
ジイソシアネート、3,3’−ジメトキシ−4,4’−
ジフェニルジイソシアネートよりなる群より選ばれた1
種乃至2種以上のものを例示することができるが、特に
4、4’−ジフェニルメタンジイソシアネートを使用す
ることが好ましい。
ポリカルボジイミド化した際に結晶性を有するものであ
り、このような有機ジイソシアネートとしては、4,
4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、p−フェニ
レンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルエーテル
ジイソシアネート、3,3’−ジメトキシ−4,4’−
ジフェニルジイソシアネートよりなる群より選ばれた1
種乃至2種以上のものを例示することができるが、特に
4、4’−ジフェニルメタンジイソシアネートを使用す
ることが好ましい。
【0012】又、有機ジイソシアネートとして上記以外
の有機ジイソシアネートを混合したり、或いは、モノイ
ソシアネートを使用してポリカルボジイミドの分子量を
規制することもでき、例えば、上記4,4’−ジフェニ
ルメタンジイソシアネートに混合する有機ジイソシアネ
ートとしてはトリレンジイソシアネート(TDI)を、
モノイソシアネートとしてはフェニルイソシアネートを
特に好適なものとして挙げることができる。
の有機ジイソシアネートを混合したり、或いは、モノイ
ソシアネートを使用してポリカルボジイミドの分子量を
規制することもでき、例えば、上記4,4’−ジフェニ
ルメタンジイソシアネートに混合する有機ジイソシアネ
ートとしてはトリレンジイソシアネート(TDI)を、
モノイソシアネートとしてはフェニルイソシアネートを
特に好適なものとして挙げることができる。
【0013】一方、上記脱二酸化炭素縮合反応は、カル
ボジイミド化触媒の存在下に行うものであるが、このカ
ルボジイミド化触媒としては、例えば、3−メチル−1
−フェニル−2−ホスホレン−1−オキシド、1−フェ
ニル−2−ホスホレン−1−オキシド、3−メチル−2
−ホスホレン−1−オキシド、1−エチル−3−メチル
−2−ホスホレン−1−オキシド、1−エチル−2−ホ
スホレン−1−オキシド、或はこれらの3−ホスホレン
異性体等のホスホレンオキシドを使用することができ、
中でも3−メチル−1−フェニル−2−ホスホレン−1
−オキシドが反応性の面から好ましいということができ
る。
ボジイミド化触媒の存在下に行うものであるが、このカ
ルボジイミド化触媒としては、例えば、3−メチル−1
−フェニル−2−ホスホレン−1−オキシド、1−フェ
ニル−2−ホスホレン−1−オキシド、3−メチル−2
−ホスホレン−1−オキシド、1−エチル−3−メチル
−2−ホスホレン−1−オキシド、1−エチル−2−ホ
スホレン−1−オキシド、或はこれらの3−ホスホレン
異性体等のホスホレンオキシドを使用することができ、
中でも3−メチル−1−フェニル−2−ホスホレン−1
−オキシドが反応性の面から好ましいということができ
る。
【0014】一方、本発明ガラス状炭素−活性炭複合材
料で使用される活性炭としては、オガ屑、椰子がら等の
天然植物、或いは石炭、石油などから得られる芳香族系
多環縮合物、或いは、フェノール系、アクリル系、芳香
族ポリアミド系、セルロース系等の合成樹脂を炭化し、
常法によって賦活したものを挙げることができ、特に限
定されない。
料で使用される活性炭としては、オガ屑、椰子がら等の
天然植物、或いは石炭、石油などから得られる芳香族系
多環縮合物、或いは、フェノール系、アクリル系、芳香
族ポリアミド系、セルロース系等の合成樹脂を炭化し、
常法によって賦活したものを挙げることができ、特に限
定されない。
【0015】上記活性炭の形状としては、粉末、粒状、
繊維状等任意のものを挙げることができ、又、その比表
面積にも特に限定はないが、500m2/g以上が好ま
しい。
繊維状等任意のものを挙げることができ、又、その比表
面積にも特に限定はないが、500m2/g以上が好ま
しい。
【0016】又、上記ポリカルボジイミド樹脂由来のガ
ラス状炭素と活性炭との量比は、目的とするガラス状炭
素−活性炭複合材料の物性等により適宜に決定すればよ
いが、例えば、活性炭100重量部に対し、ガラス状炭
素を固形分にして0.5重量部〜100重量部、好まし
くは1〜50重量部という範囲を挙げることができる。
ラス状炭素と活性炭との量比は、目的とするガラス状炭
素−活性炭複合材料の物性等により適宜に決定すればよ
いが、例えば、活性炭100重量部に対し、ガラス状炭
素を固形分にして0.5重量部〜100重量部、好まし
くは1〜50重量部という範囲を挙げることができる。
【0017】而して、本発明のガラス状炭素−活性炭複
合材料は、以下に説明する本発明の製造方法により、そ
の主たる成分であるポリカルボジイミド樹脂由来のガラ
ス状炭素と活性炭とを複合させてなることを特徴として
いる。
合材料は、以下に説明する本発明の製造方法により、そ
の主たる成分であるポリカルボジイミド樹脂由来のガラ
ス状炭素と活性炭とを複合させてなることを特徴として
いる。
【0018】即ち、まず、前記ポリカルボジイミド樹脂
と活性炭とを混合して活性炭混合物を得るのであり、こ
の混合工程では、通常の工業的な混合方法、例えば、攪
拌棒、ニーダー、ボールミル、サンプルミル、ミキサ
ー、スタティックミキサー、リボンミキサー等による方
法を採用することができる。
と活性炭とを混合して活性炭混合物を得るのであり、こ
の混合工程では、通常の工業的な混合方法、例えば、攪
拌棒、ニーダー、ボールミル、サンプルミル、ミキサ
ー、スタティックミキサー、リボンミキサー等による方
法を採用することができる。
【0019】次にこれらの活性炭混合物を所定の大きさ
に成形するのであり、この成形工程は、加圧成形、静水
圧成形、押出成形、射出成形、ベルトプレス、プレス加
熱、ロールプレスなど従来公知の方法によって行うこと
ができる。
に成形するのであり、この成形工程は、加圧成形、静水
圧成形、押出成形、射出成形、ベルトプレス、プレス加
熱、ロールプレスなど従来公知の方法によって行うこと
ができる。
【0020】上記のようにして得られた成形体を、次に
焼成する。この焼成工程は、従来公知のいずれの方法に
よってもよく、例えば、真空、或いは、窒素、アルゴ
ン、水素等の非酸化性雰囲気下で行うことができる。
尚、この工程での焼成温度に上限はないが、600℃〜
3000℃、好ましくは700℃〜1500℃で行うこ
とが望ましく、3000℃より高い温度での焼成は焼成
炉の酸化消耗が激しくなり、現実的ではなく、600℃
より低い温度での焼成では内部抵抗が高くなり容量が低
下してしまう。
焼成する。この焼成工程は、従来公知のいずれの方法に
よってもよく、例えば、真空、或いは、窒素、アルゴ
ン、水素等の非酸化性雰囲気下で行うことができる。
尚、この工程での焼成温度に上限はないが、600℃〜
3000℃、好ましくは700℃〜1500℃で行うこ
とが望ましく、3000℃より高い温度での焼成は焼成
炉の酸化消耗が激しくなり、現実的ではなく、600℃
より低い温度での焼成では内部抵抗が高くなり容量が低
下してしまう。
【0021】このようにして得られた本発明のガラス状
炭素−活性炭複合材料は、そのまま或いは適宜に裁断す
ることにより、電気二重層コンデンサ用の分極性電極と
して使用することができる。
炭素−活性炭複合材料は、そのまま或いは適宜に裁断す
ることにより、電気二重層コンデンサ用の分極性電極と
して使用することができる。
【0022】
【実施例】以下、実施例によって本発明を具体的に説明
する。
する。
【0023】ポリカルボジイミド樹脂の製造(1) 4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート675g
とフェニルイソシアネート71.4gをテトラクロロエ
チレン2458g中で(樹脂濃度20%)、カルボジイ
ミド化触媒(3−メチル−1−フェニル−2−ホスホレ
ン−1−オキシド)1.50gと共に120℃で4時間
反応させ、淡黄色の透明なポリカルボジイミド溶液を得
た。この溶液を12時間で40℃に冷却し、スリラー状
ポリカルボジイミド溶液を得た。このスリラー粘度は2
70cpであった。次いで、スリラー状ポリカルボジイ
ミドを噴霧乾燥し、淡黄白色の粉末を得た。
とフェニルイソシアネート71.4gをテトラクロロエ
チレン2458g中で(樹脂濃度20%)、カルボジイ
ミド化触媒(3−メチル−1−フェニル−2−ホスホレ
ン−1−オキシド)1.50gと共に120℃で4時間
反応させ、淡黄色の透明なポリカルボジイミド溶液を得
た。この溶液を12時間で40℃に冷却し、スリラー状
ポリカルボジイミド溶液を得た。このスリラー粘度は2
70cpであった。次いで、スリラー状ポリカルボジイ
ミドを噴霧乾燥し、淡黄白色の粉末を得た。
【0024】ポリカルボジイミド樹脂の製造(2) 2,4−トリレンジイソシアネート/2,6−トリレン
ジイソシアネート(80/20)の混合物54gを、テ
トラクロロエチレン500ml中で、カルボジイミド化
触媒(3−メチル−1−フェニル−2−ホスホレン−1
−オキシド)0.12gと共に、120℃で4時間反応
させ、ポリカルボジイミド溶液を得た。
ジイソシアネート(80/20)の混合物54gを、テ
トラクロロエチレン500ml中で、カルボジイミド化
触媒(3−メチル−1−フェニル−2−ホスホレン−1
−オキシド)0.12gと共に、120℃で4時間反応
させ、ポリカルボジイミド溶液を得た。
【0025】実施例1 上記のようにして得られたポリカルボジイミド樹脂粉末
(平均粒径10μm)と活性炭粉末(平均粒径10μ
m、比表面積1800m2/g)とを表1に示す組成に
より混合した。次いで、この混合物をボールミルにより
24時間混合し、その後、内寸が50mm角の型枠内に
入れ、100℃で30分間、30kg/cm2の圧力で
加圧成形した。そして、この成形体を、窒素雰囲気下、
表1に示す温度まで各々20℃/時間の昇温速度で焼成
し、ガラス状炭素−活性炭複合材料を得た。
(平均粒径10μm)と活性炭粉末(平均粒径10μ
m、比表面積1800m2/g)とを表1に示す組成に
より混合した。次いで、この混合物をボールミルにより
24時間混合し、その後、内寸が50mm角の型枠内に
入れ、100℃で30分間、30kg/cm2の圧力で
加圧成形した。そして、この成形体を、窒素雰囲気下、
表1に示す温度まで各々20℃/時間の昇温速度で焼成
し、ガラス状炭素−活性炭複合材料を得た。
【表1】
【0026】このガラス状炭素−活性炭複合材料より、
厚み1mm、10mmφの板状電極を切りだし、この板
状試料の抵抗率を直流4端子法で測定した。次に、正極
及び負極に上記ガラス状炭素−活性炭複合材料を用い、
1mol/lのテトラエチルアンモニウムテトラフルオ
ロボレートのプロピレンカーボネート溶液を真空含浸し
て、電気二重層コンデンサを製作し、静電容量を測定し
た。
厚み1mm、10mmφの板状電極を切りだし、この板
状試料の抵抗率を直流4端子法で測定した。次に、正極
及び負極に上記ガラス状炭素−活性炭複合材料を用い、
1mol/lのテトラエチルアンモニウムテトラフルオ
ロボレートのプロピレンカーボネート溶液を真空含浸し
て、電気二重層コンデンサを製作し、静電容量を測定し
た。
【0027】尚、静電容量は、20mAの定電流充電を
させた後、20mAの定電流放電をさせ、電圧が1Vか
ら0Vまで降下するのに要する時間より算出し、この静
電容量値を電極の体積で割ることにより単位体積当たり
の容量を算出した。又、1kHz、10mAの定電流を
このコンデンサに流し、電極間の電圧より、等価直列抵
抗を求めた。これらの測定結果を表2に示す。
させた後、20mAの定電流放電をさせ、電圧が1Vか
ら0Vまで降下するのに要する時間より算出し、この静
電容量値を電極の体積で割ることにより単位体積当たり
の容量を算出した。又、1kHz、10mAの定電流を
このコンデンサに流し、電極間の電圧より、等価直列抵
抗を求めた。これらの測定結果を表2に示す。
【表2】
【0028】実施例2 正極及び負極に上記実施例1で作製した分極性電極中の
試料番号1−1、1−2、1−4、1−5、1−6、1
−8、1−9、1−10、1−12に対応するガラス状
炭素−活性炭複合材料を用い、30重量%の硫酸中に真
空含浸して電気二重層コンデンサを作製し、静電容量を
測定し、実施例1と同様の方法で単位体積当りの容量、
等価直列抵抗を算出した。これらの測定結果を表3に示
す。
試料番号1−1、1−2、1−4、1−5、1−6、1
−8、1−9、1−10、1−12に対応するガラス状
炭素−活性炭複合材料を用い、30重量%の硫酸中に真
空含浸して電気二重層コンデンサを作製し、静電容量を
測定し、実施例1と同様の方法で単位体積当りの容量、
等価直列抵抗を算出した。これらの測定結果を表3に示
す。
【表3】
【0029】実施例3 ポリカルボジイミド樹脂の15%テトラクロロエチレン
溶液と活性炭粉末(平均粒径10μm、比表面積180
0m2/g)とを表4に示す組成により混合した。次い
で、この混合物を24時間撹拌してペースト状にし、こ
のペーストをキャストして、窒素雰囲気下、表4に示す
温度まで各々20℃/時間の昇温速度で焼成し、ガラス
状炭素−活性炭複合材料を得た。
溶液と活性炭粉末(平均粒径10μm、比表面積180
0m2/g)とを表4に示す組成により混合した。次い
で、この混合物を24時間撹拌してペースト状にし、こ
のペーストをキャストして、窒素雰囲気下、表4に示す
温度まで各々20℃/時間の昇温速度で焼成し、ガラス
状炭素−活性炭複合材料を得た。
【表4】
【0030】このガラス状炭素−活性炭複合材料より、
厚み1mm、10mmφの板状電極を切りだし、この板
状試料の抵抗率を直流4端子法で測定した。次に、正極
及び負極に上記ガラス状炭素−活性炭複合材料を用い、
1mol/lのテトラエチルアンモニウムテトラフルオ
ロボレートのプロピレンカーボネート溶液を真空含浸し
て、電気二重層コンデンサを製作し、静電容量を測定し
た。更に、実施例1と同様の方法で単位体積当りの容
量、等価直列抵抗を算出した。これらの測定結果を表5
に示す。
厚み1mm、10mmφの板状電極を切りだし、この板
状試料の抵抗率を直流4端子法で測定した。次に、正極
及び負極に上記ガラス状炭素−活性炭複合材料を用い、
1mol/lのテトラエチルアンモニウムテトラフルオ
ロボレートのプロピレンカーボネート溶液を真空含浸し
て、電気二重層コンデンサを製作し、静電容量を測定し
た。更に、実施例1と同様の方法で単位体積当りの容
量、等価直列抵抗を算出した。これらの測定結果を表5
に示す。
【表5】
【0031】実施例4 ポリカルボジイミド樹脂粉末(平均粒径10μm)と活
性炭粉末(平均粒径10μm、比表面積1800m2/
g)とを表6に示す組成により混合した。次いで、この
混合粉末に水を加え、E型粘度計で20000〜350
00センチポイズとなるようにペースト状に混合し、こ
のペーストをキャストして、窒素雰囲気下、表6に示す
温度まで各々20℃/時間の昇温速度で焼成し、ガラス
状炭素−活性炭複合材料を得た。
性炭粉末(平均粒径10μm、比表面積1800m2/
g)とを表6に示す組成により混合した。次いで、この
混合粉末に水を加え、E型粘度計で20000〜350
00センチポイズとなるようにペースト状に混合し、こ
のペーストをキャストして、窒素雰囲気下、表6に示す
温度まで各々20℃/時間の昇温速度で焼成し、ガラス
状炭素−活性炭複合材料を得た。
【表6】
【0032】このガラス状炭素−活性炭複合材料より、
厚み1mm、10mmφの板状電極を切りだし、この板
状試料の抵抗率を直流4端子法で測定した。次に、正極
及び負極に上記ガラス状炭素−活性炭複合材料を用い、
1mol/lのテトラエチルアンモニウムテトラフルオ
ロボレートのプロピレンカーボネート溶液を真空含浸し
て、電気二重層コンデンサを製作し、静電容量を測定し
た。更に、実施例1と同様の方法で単位体積当りの容
量、等価直列抵抗を算出した。これらの測定結果を表7
に示す。
厚み1mm、10mmφの板状電極を切りだし、この板
状試料の抵抗率を直流4端子法で測定した。次に、正極
及び負極に上記ガラス状炭素−活性炭複合材料を用い、
1mol/lのテトラエチルアンモニウムテトラフルオ
ロボレートのプロピレンカーボネート溶液を真空含浸し
て、電気二重層コンデンサを製作し、静電容量を測定し
た。更に、実施例1と同様の方法で単位体積当りの容
量、等価直列抵抗を算出した。これらの測定結果を表7
に示す。
【表7】
【0033】比較例1 活性炭粉末(平均粒径10μm、比表面積1800m2
/g)と1mol/lのテトラブチルアンモニウムパー
クロレートのプロピレンカーボネート溶液を混合し、ペ
ースト状にした。次いで、このペーストを厚み1mmに
なるようにステンレスメッシュに塗布し電極を作製し
た。この板状試料の抵抗率を直流4端子法で測定し、次
に、正極及び負極にこの成形板(10mmφ)を用い、
1mol/lのテトラエチルアンモニウムテトラフルオ
ロボレートのプロピレンカーボネート溶液を真空含浸し
て、電気二重層コンデンサを製作し、静電容量を測定し
た。更に、実施例1と同様の方法で単位体積当りの容
量、等価直列抵抗を算出した。これらの測定結果を表8
に示す。
/g)と1mol/lのテトラブチルアンモニウムパー
クロレートのプロピレンカーボネート溶液を混合し、ペ
ースト状にした。次いで、このペーストを厚み1mmに
なるようにステンレスメッシュに塗布し電極を作製し
た。この板状試料の抵抗率を直流4端子法で測定し、次
に、正極及び負極にこの成形板(10mmφ)を用い、
1mol/lのテトラエチルアンモニウムテトラフルオ
ロボレートのプロピレンカーボネート溶液を真空含浸し
て、電気二重層コンデンサを製作し、静電容量を測定し
た。更に、実施例1と同様の方法で単位体積当りの容
量、等価直列抵抗を算出した。これらの測定結果を表8
に示す。
【表8】
【0034】比較例2 活性炭素繊維(比表面積1800m2/g)をステンレ
スメッシュ上に厚さ1mmになるように圧着して電極を
作製し、この板状試料の抵抗率を直流4端子法で測定し
た。次いで、正極及び負極にこの板状試料を用い、1m
ol/lのテトラエチルアンモニウムテトラフルオロボ
レートのプロピレンカーボネート溶液を真空含浸して、
電気二重層コンデンサを製作し、静電容量を測定した。
更に、実施例1と同様の方法で単位体積当りの容量、等
価直列抵抗を算出した。これらの測定結果を表9に示
す。
スメッシュ上に厚さ1mmになるように圧着して電極を
作製し、この板状試料の抵抗率を直流4端子法で測定し
た。次いで、正極及び負極にこの板状試料を用い、1m
ol/lのテトラエチルアンモニウムテトラフルオロボ
レートのプロピレンカーボネート溶液を真空含浸して、
電気二重層コンデンサを製作し、静電容量を測定した。
更に、実施例1と同様の方法で単位体積当りの容量、等
価直列抵抗を算出した。これらの測定結果を表9に示
す。
【表9】
【0035】比較例3 かさ密度0.1g/cm3のフェノール樹脂を、窒素ガ
ス雰囲気下、900℃まで10℃/分の昇温速度で焼成
し、引き続き窒素ガスと炭酸ガスの混合ガス中で3時間
保持し、賦活処理を行った。BET法で測定したとこ
ろ、この賦活処理物の比表面積は1800m2/gであ
った。この賦活処理物を10mmφ、厚さ1mmに切断
し、この板状試料の抵抗率を直流4端子法で測定した。
次いで、正極及び負極にこの板状試料を用い、1mol
/lのテトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレー
トのプロピレンカーボネート溶液を真空含浸して、電気
二重層コンデンサを製作し、静電容量を測定した。更
に、実施例1と同様の方法で単位体積当りの容量、等価
直列抵抗を算出した。これらの測定結果を表10に示
す。
ス雰囲気下、900℃まで10℃/分の昇温速度で焼成
し、引き続き窒素ガスと炭酸ガスの混合ガス中で3時間
保持し、賦活処理を行った。BET法で測定したとこ
ろ、この賦活処理物の比表面積は1800m2/gであ
った。この賦活処理物を10mmφ、厚さ1mmに切断
し、この板状試料の抵抗率を直流4端子法で測定した。
次いで、正極及び負極にこの板状試料を用い、1mol
/lのテトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレー
トのプロピレンカーボネート溶液を真空含浸して、電気
二重層コンデンサを製作し、静電容量を測定した。更
に、実施例1と同様の方法で単位体積当りの容量、等価
直列抵抗を算出した。これらの測定結果を表10に示
す。
【表10】
【0036】比較例4 活性炭粉末(平均粒径10μm)とポリエチレン粉末
(平均粒径10μm)とを表11に示す組成により混合
した。次いで、この混合物をボールミルにより24時間
混合し、その後、内寸が50mm角の型枠内に入れ、1
00℃で30分間、30kg/cm2の圧力で加圧成形
した。
(平均粒径10μm)とを表11に示す組成により混合
した。次いで、この混合物をボールミルにより24時間
混合し、その後、内寸が50mm角の型枠内に入れ、1
00℃で30分間、30kg/cm2の圧力で加圧成形
した。
【表11】
【0037】この板状試料の抵抗率を直流4端子法で測
定し、次に、正極及び負極にこの成形板(10mmφ)
を用い、1mol/lのテトラエチルアンモニウムテト
ラフルオロボレートのプロピレンカーボネート溶液を真
空含浸して、電気二重層コンデンサを製作し、静電容量
を測定した。更に、実施例1と同様の方法で単位体積当
りの容量、等価直列抵抗を算出した。これらの測定結果
を表12に示す。
定し、次に、正極及び負極にこの成形板(10mmφ)
を用い、1mol/lのテトラエチルアンモニウムテト
ラフルオロボレートのプロピレンカーボネート溶液を真
空含浸して、電気二重層コンデンサを製作し、静電容量
を測定した。更に、実施例1と同様の方法で単位体積当
りの容量、等価直列抵抗を算出した。これらの測定結果
を表12に示す。
【表12】
【0038】比較例5 活性炭粉末(平均粒径10μm)とアクリル酸ラテック
スとを表13に示す組成により混合した。次いで、この
混合物をボールミルにより24時間混合し、その後、内
寸が50mm角の型枠内に入れ、100℃で30分間、
30kg/cm2の圧力で加圧成形した。
スとを表13に示す組成により混合した。次いで、この
混合物をボールミルにより24時間混合し、その後、内
寸が50mm角の型枠内に入れ、100℃で30分間、
30kg/cm2の圧力で加圧成形した。
【表13】
【0039】この板状試料の抵抗率を直流4端子法で測
定し、次に、正極及び負極にこの成形板(10mmφ)
を用い、1mol/lのテトラエチルアンモニウムテト
ラフルオロボレートのプロピレンカーボネート溶液を真
空含浸して、電気二重層コンデンサを製作し、静電容量
を測定した。更に、実施例1と同様の方法で単位体積当
りの容量、等価直列抵抗を算出した。これらの測定結果
を表14に示す。
定し、次に、正極及び負極にこの成形板(10mmφ)
を用い、1mol/lのテトラエチルアンモニウムテト
ラフルオロボレートのプロピレンカーボネート溶液を真
空含浸して、電気二重層コンデンサを製作し、静電容量
を測定した。更に、実施例1と同様の方法で単位体積当
りの容量、等価直列抵抗を算出した。これらの測定結果
を表14に示す。
【表14】
【0040】比較例6 ポリカルボジイミド樹脂粉末(平均粒径10μm)と活
性炭粉末(平均粒径10μm、比表面積1800m2/
g)とを表15に示す組成により混合した。この混合物
をボールミルにより24時間混合し、その後、内寸が5
0mm角の型枠内に入れ、100℃で30分間、30k
g/cm2の圧力で加圧成形した。そして、この成形体
を、窒素雰囲気下、表15に示す温度まで各々20℃/
時間の昇温速度で焼成し、ガラス状炭素−活性炭複合材
料を得た。
性炭粉末(平均粒径10μm、比表面積1800m2/
g)とを表15に示す組成により混合した。この混合物
をボールミルにより24時間混合し、その後、内寸が5
0mm角の型枠内に入れ、100℃で30分間、30k
g/cm2の圧力で加圧成形した。そして、この成形体
を、窒素雰囲気下、表15に示す温度まで各々20℃/
時間の昇温速度で焼成し、ガラス状炭素−活性炭複合材
料を得た。
【表15】
【0041】この板状試料の抵抗率を直流4端子法で測
定し、次に、正極及び負極にこの成形板(10mmφ)
を用い、1mol/lのテトラエチルアンモニウムテト
ラフルオロボレートのプロピレンカーボネート溶液を真
空含浸して、電気二重層コンデンサを製作し、静電容量
を測定した。更に、実施例1と同様の方法で単位体積当
りの容量、等価直列抵抗を算出した。これらの測定結果
を表16に示す。
定し、次に、正極及び負極にこの成形板(10mmφ)
を用い、1mol/lのテトラエチルアンモニウムテト
ラフルオロボレートのプロピレンカーボネート溶液を真
空含浸して、電気二重層コンデンサを製作し、静電容量
を測定した。更に、実施例1と同様の方法で単位体積当
りの容量、等価直列抵抗を算出した。これらの測定結果
を表16に示す。
【表16】
【0042】実施例5 上記実施例1で作製した分極性電極中の試料番号1−2
に対応するガラス状炭素−活性炭複合材料を用い、実施
例1と同様の条件で厚さ1mmの板状電極を作成した。
この試料の抵抗率を直流4端子法で測定したところ、
0.03Ωcmであった。次に、正極及び負極に10m
mφとした前記板状電極を用い、30重量%の硫酸中に
真空含浸して電気二重層コンデンサを作製し、静電容量
を測定し、実施例1と同様の方法で、1、100、50
0及び1000サイクル目の単位体積当りの容量、等価
直列抵抗を算出した。これらの測定結果を表17に示
す。
に対応するガラス状炭素−活性炭複合材料を用い、実施
例1と同様の条件で厚さ1mmの板状電極を作成した。
この試料の抵抗率を直流4端子法で測定したところ、
0.03Ωcmであった。次に、正極及び負極に10m
mφとした前記板状電極を用い、30重量%の硫酸中に
真空含浸して電気二重層コンデンサを作製し、静電容量
を測定し、実施例1と同様の方法で、1、100、50
0及び1000サイクル目の単位体積当りの容量、等価
直列抵抗を算出した。これらの測定結果を表17に示
す。
【表17】
【0043】比較例7 実施例1で用いられた活性炭100重量部とフェノール
・ホルムアルデヒド樹脂粉末(平均粒径10μm)0.
5重量部を混合し、実施例1と同様の条件で厚さ1mm
の板状電極を作成した。この試料の抵抗率を直流4端子
法で測定したところ、0.04Ωcmであった。次に、
正極及び負極に10mmφとした前記板状電極を用い、
30重量%の硫酸中に真空含浸して電気二重層コンデン
サを作製し、静電容量を測定し、実施例1と同様の方法
で、1、100、500及び1000サイクル目の単位
体積当りの容量、等価直列抵抗を算出した。これらの測
定結果を表18に示す。
・ホルムアルデヒド樹脂粉末(平均粒径10μm)0.
5重量部を混合し、実施例1と同様の条件で厚さ1mm
の板状電極を作成した。この試料の抵抗率を直流4端子
法で測定したところ、0.04Ωcmであった。次に、
正極及び負極に10mmφとした前記板状電極を用い、
30重量%の硫酸中に真空含浸して電気二重層コンデン
サを作製し、静電容量を測定し、実施例1と同様の方法
で、1、100、500及び1000サイクル目の単位
体積当りの容量、等価直列抵抗を算出した。これらの測
定結果を表18に示す。
【表18】
【0044】
【発明の効果】本発明のガラス状炭素−活性炭複合材料
は、ポリカルボジイミド樹脂と活性炭との混合物を非酸
化性雰囲気下で焼成することにより、ポリカルボジイミ
ド樹脂由来のガラス状炭素と活性炭とを複合させたもの
であり、特に耐薬品性に優れており、従って、このガラ
ス状炭素−活性炭複合材料よりなる本発明の電気二重層
コンデンサ用分極性電極は、内部抵抗が低く、静電容量
が大きいばかりか、寿命が長いという優れたものであ
る。
は、ポリカルボジイミド樹脂と活性炭との混合物を非酸
化性雰囲気下で焼成することにより、ポリカルボジイミ
ド樹脂由来のガラス状炭素と活性炭とを複合させたもの
であり、特に耐薬品性に優れており、従って、このガラ
ス状炭素−活性炭複合材料よりなる本発明の電気二重層
コンデンサ用分極性電極は、内部抵抗が低く、静電容量
が大きいばかりか、寿命が長いという優れたものであ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01G 9/058 C01B 31/02 C04B 35/52
Claims (6)
- 【請求項1】 ポリカルボジイミド樹脂と活性炭との混
合物を非酸化性雰囲気下、600℃以上の温度で焼成す
ることにより、ポリカルボジイミド樹脂由来のガラス状
炭素と活性炭とを複合させてなることを特徴とするガラ
ス状炭素‐活性炭複合材料。 - 【請求項2】 活性炭は、粉末、粒状或いは繊維状のも
のである請求項1に記載のガラス状炭素‐活性炭複合材
料。 - 【請求項3】 ポリカルボジイミド樹脂と活性炭との混
合物を非酸化性雰囲気下、600℃以上の温度で焼成す
ることを特徴とするガラス状炭素‐活性炭複合材料の製
造方法。 - 【請求項4】 ポリカルボジイミド樹脂と活性炭との混
合物を適宜の形状に成型し、この成型品を非酸化性雰囲
気下、600℃以上の温度で焼成することを特徴とする
ガラス状炭素‐活性炭複合材料の製造方法。 - 【請求項5】 活性炭は、粉末、粒状或いは繊維状のも
のである請求項3又は4に記載のガラス状炭素‐活性炭
複合材料の製造方法。 - 【請求項6】 ポリカルボジイミド樹脂と活性炭との混
合物を非酸化性雰囲気下、600℃以上の温度で焼成す
ることにより、ポリカルボジイミド樹脂由来のガラス状
炭素と活性炭とを複合させたガラス状炭素‐活性炭複合
材料よりなることを特徴とする電気二重層コンデンサ用
分極性電極。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE69406716T DE69406716T2 (de) | 1993-05-24 | 1994-05-20 | Verbundwerkstoff aus Glaskohlenstoff-Aktivkohle, Verfahren zur Herstellung des genannten Verbundwerkstoffs, und den genannten Verbundwerkstoff verwendende-polarisierbare Elektrode zur Verwendung im elektrischen Doppelschichtkondensator |
CA002124061A CA2124061C (en) | 1993-05-24 | 1994-05-20 | Vitreous carbon-active carbon composite material, process for producing said composite material, and polarizable electrode using said composite material for use in electric doublelayer capacitor |
EP94107859A EP0626357B1 (en) | 1993-05-24 | 1994-05-20 | Vitreous carbon-active carbon composite material, process for producing said composite material, and polarizable electrode using said composite material for use in electric double layer capacitor |
US08/587,137 US5796574A (en) | 1993-05-24 | 1996-01-16 | Vitreous carbon-active carbon composite material, process for producing said composite material, and polarizable electrode using said composite material for use in electric double layer capacitor |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14571093A JP3335218B2 (ja) | 1993-05-24 | 1993-05-24 | ガラス状炭素−活性炭複合材料、その製造方法及び該ガラス状炭素−活性炭複合材料による電気二重層コンデンサ用分極性電極 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06333783A JPH06333783A (ja) | 1994-12-02 |
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Family
ID=15391337
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---|---|---|---|
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Country Status (5)
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EP (1) | EP0626357B1 (ja) |
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JP2001287906A (ja) * | 2000-01-31 | 2001-10-16 | Kawasaki Steel Corp | 多孔質炭素材料の製造方法、多孔質炭素材料およびこれを用いた電気二重層キャパシタ |
US6522522B2 (en) * | 2000-02-01 | 2003-02-18 | Cabot Corporation | Capacitors and supercapacitors containing modified carbon products |
US6627252B1 (en) | 2000-05-12 | 2003-09-30 | Maxwell Electronic Components, Inc. | Electrochemical double layer capacitor having carbon powder electrodes |
JP2002231585A (ja) * | 2001-02-06 | 2002-08-16 | Nec Corp | 電気二重層コンデンサ |
JP2003086470A (ja) * | 2001-09-10 | 2003-03-20 | Nisshinbo Ind Inc | 電極用活性炭、電気二重層キャパシタ用分極性電極および電気二重層キャパシタ |
JP2003128475A (ja) * | 2001-10-18 | 2003-05-08 | Mitsubishi Pencil Co Ltd | 炭素質多孔体およびその製造方法 |
US6813139B2 (en) * | 2001-11-02 | 2004-11-02 | Maxwell Technologies, Inc. | Electrochemical double layer capacitor having carbon powder electrodes |
US6643119B2 (en) | 2001-11-02 | 2003-11-04 | Maxwell Technologies, Inc. | Electrochemical double layer capacitor having carbon powder electrodes |
US7791860B2 (en) | 2003-07-09 | 2010-09-07 | Maxwell Technologies, Inc. | Particle based electrodes and methods of making same |
US7352558B2 (en) | 2003-07-09 | 2008-04-01 | Maxwell Technologies, Inc. | Dry particle based capacitor and methods of making same |
US7920371B2 (en) | 2003-09-12 | 2011-04-05 | Maxwell Technologies, Inc. | Electrical energy storage devices with separator between electrodes and methods for fabricating the devices |
US7090946B2 (en) | 2004-02-19 | 2006-08-15 | Maxwell Technologies, Inc. | Composite electrode and method for fabricating same |
US7440258B2 (en) | 2005-03-14 | 2008-10-21 | Maxwell Technologies, Inc. | Thermal interconnects for coupling energy storage devices |
US7864507B2 (en) * | 2006-09-06 | 2011-01-04 | Tpl, Inc. | Capacitors with low equivalent series resistance |
JP5253209B2 (ja) * | 2009-02-03 | 2013-07-31 | 日東商事株式会社 | カーボン成形体およびその製造方法 |
JP6085335B2 (ja) * | 2015-06-18 | 2017-02-22 | 関西熱化学株式会社 | 活性炭成形体、および該活性炭成形体の製造方法、並びに該活性炭成形体を用いた吸着材、および吸蔵材 |
EP3459094B1 (en) | 2016-05-20 | 2022-08-17 | KYOCERA AVX Components Corporation | Ultracapacitor for use at high temperatures |
WO2017201173A1 (en) | 2016-05-20 | 2017-11-23 | Avx Corporation | Nonaqueous electrolyte for an ultracapacitor |
EP3459096B1 (en) | 2016-05-20 | 2023-11-01 | KYOCERA AVX Components Corporation | Electrode comprising whiskers and carbon particles for an ultracapacitor |
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---|---|---|---|---|
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DE3040470A1 (de) * | 1980-10-27 | 1982-06-03 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren und vorrichtung zur indirekten oxidation von harnstoff |
JPS62128452A (ja) * | 1985-11-29 | 1987-06-10 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | ガラス状カーボン複合電極 |
JPS62191040A (ja) * | 1986-02-17 | 1987-08-21 | Nippon Denso Co Ltd | 吸着性炭素材およびその製造方法 |
US4810599A (en) * | 1987-03-27 | 1989-03-07 | Japan Synthetic Rubber Co., Ltd. | Structure suitable for solid electrochemical elements |
JP2571251B2 (ja) * | 1988-01-22 | 1997-01-16 | 株式会社神戸製鋼所 | 摩擦材用炭素繊維強化炭素複合材料 |
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US5172307A (en) * | 1990-03-23 | 1992-12-15 | Nec Corporation | Activated carbon/polyacene composite and process for producing the same |
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