电容器制造技术

本发明专利技术的目的在于，提供一种抑制充放电特性的恶化且可靠性优异的电容器。本发明专利技术的电容器的特征在于，具备：具有正极和负极的电容器元件、以及一并收容该电容器元件和电解液的壳体，这些正极和负极中的至少一方的电极包含活性炭，该活性炭具有的细孔中的、细孔直径为以上且以下的细孔的每单位重量的容积的总和为0.2cm3/g以上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在各种电子设备、电气设备、产业设备、机动车等中使用的电容器。
技术介绍
作为电容器的一例的双电层电容器被开发为以电子设备的动力辅助、后援等为目的的蓄电器件。其中，为了维持充放电特性而实现长寿命化，对电容器用活性炭进行了深入研究，其结果是，发现通过采用以规定的含有量含有以往作为杂质而被去除的过渡金属成分的活性炭，能够解决上述课题。即，一直以来，作为电容器用活性炭，由仅含有1800～5000ppm的铁的煤制造而成，已知使用平均粒径为1～50μm、BET比表面积为2000m2/g以上、细孔容积为1mL/g以上、且仅含有1800～5000ppm的铁的活性炭。需要说明的是，作为与本申请相关的在先文献信息，已知有例如专利文献1。在先技术文献专利文献专利文献1：日本专利第4401192号公报
技术实现思路
本专利技术的电容器的目的在于，提供充放电特性优异且实现长寿命化的电容器。解决方案本专利技术的电容器的特征在于，正极和负极中的至少一方的电极包括活性炭。该活性炭具有的细孔中的、细孔直径为以上且以下的细孔的每单位重量的容积的总和为0.2cm3/g以上。专利技术效果根据该结构，本专利技术的电容器能够抑制在反复充放电时的充放电特性的恶化。这是因为，与现有的活性炭相比，在本专利技术的电容器中使用的活性炭含有较多细孔中的直径较大的区域，因此含浸于活性炭中的电解液以及其中所包含的阳离子、阴离子在细孔内能够更容易扩散。附图说明图1是示出本专利技术的实施方式中的电容器的局部剖切立体图。图2是在本专利技术的实施方式以及比较例的电容器中使用的活性炭的细孔容积分布图。具体实施方式在说明本专利技术的实施方式之前，说明现有的电容器中的问题点。通过将上述专利文献1所记载的活性炭用于电极，电容器的确能够获得一定的可靠性。然而，为了无关乎使用环境而维持优异的充放电特性，需要进一步研究使用有活性炭的电极的结构。对此，专利技术人等进行了各种研究，其结果是，通过着眼于活性炭的细孔，而发现后述那样的专利技术。以下，参照附图对本专利技术的实施例进行说明。图1是示出本实例的电容器的结构的局部剖切立体图。在本实施例中，作为电容器的一例而使用双电层电容器的结构。在图1中，本实施例的双电层电容器具有电容器元件1、含浸于电容器元件1的电解液(未图示)以及收容有电容器元件1和电解液的外装壳体6。电容器元件1具有正极2、与正极2对置的负极3以及夹设在正极2与负极3之间的隔板4。正极2、负极3以及隔板4被卷绕。除该结构以外，还可以层叠这些构件而构成电容器元件1。正极2具有集电体2a和形成于集电体2a上且能够使离子吸附脱离的电极层2b。同样，负极3具有集电体3a和形成于集电体3a上且能够使离子可逆地吸附脱离的电极层3b。在正极2、负极3上分别连接有引线5a、5b作为引出构件。电容器元件1和电解液被收容于有底圆筒状的外装壳体6，外装壳体6的开口端部以引线5a、5b露出的方式被封口构件7封固。正极2以及负极3中，作为集电体2a、3a而使用例如厚度约15μm的高纯度铝箔(含有99％以上的Al)，将该铝箔置于氯系的蚀刻液中进行电解蚀刻而使其表面粗糙化。然后，将电极层2b、3b分别形成于粗糙化后的集电体2a、3a的表背面。作为构成该电极层2b的材料，具有作为碳材料的一例的活性炭、粘结剂、导电助剂等。在本专利技术中，对于在电极部内进行离子的吸附脱离的作为碳材料的一例的活性炭，作为一例而使用平均粒径为约1～10μm的椰壳系活性炭。但是，在本专利技术的电容器用电极中使用的活性炭并不局限于此，能够使用以木粉、纸、煤焦炭、石油焦炭、石油沥青、酚醛树脂、使用溶胶凝胶聚合法而制作出的碳凝胶等为原料的碳材料等。粘结剂使用例如聚四氟乙烯，分散剂使用羧甲基纤维素(CMC)等。作为导电助剂使用例如乙炔黑等碳黑。而且使用将这些活性炭、导电助剂、分散剂、粘结剂分别以约88∶5∶5∶2的重量比混合后的浆料。利用捏合机混合该浆料而将该浆料调整为规定的粘度。关于在本专利技术的电容器中使用的活性炭的结构，在后面进行进一步的说明。将该浆料涂敷于集电体2a、3a的表背面，在100℃的大气气氛下干燥，并利用冲压机进行加压，由此形成厚度为40μm的电极部2b。然后，实施切割加工，以使得在集电体2a以及3a上设置电极层2b以及3b而成的构件成为规定的宽度。此外，分别将形成于集电体2a、3a的表背面上的电极部2b、3b去除一部分，并通过针嵌缝(日文：針かしめ)等方法向该电极层2b、3b的未形成部连接引线5a以及5b。使上述的正极2以及负极3的形成电极层2b、3b的面相互对置，在使隔板4夹设在该正极2与负极3之间的状态下卷绕正极2、负极3、隔板4，从而完成电容器元件1。隔板4使用例如厚度为约35μm且密度为0.45g/cm3的纤维素系的纸。需要说明的是，隔板4也可以是聚四氟乙烯等氟系的材料。作为一例，电解液使用作为季铵盐的乙基三甲基铵四氟硼酸盐(ETMA+BF4-)。作为溶质的阴离子，含有氟原子的溶质的阴离子在耐电压特性方面是优选的，尤其优选BF4-或者PF6-。溶剂使用有机溶剂，例如γ-丁内酯，且以溶质的浓度成为0.5～2.0mol/1的方式进行混合。从散热性的观点出发，外装壳体6使用例如铝、铜、镍等金属，但只要是与电解液发生反应的可能性低的材料，则并没有特别地限定，也可以是棱柱壳体、层压类型、树脂壳体。此外，作为外装壳体6，也可以使用同时具备与电极层电连接的集电体的功能的硬币型壳体。封口构件7例如举出丁基橡胶等，但只要是具备弹性的橡胶材料即可，并没有特别地限定。在将从电容器元件1突出的引线5a、5b穿过设于封口构件7的贯通孔7a之中的状态下，将封口构件7向有底筒状的外装壳体6的开口部配设，从封口构件7所处的外装壳体6的开口部外周面朝向外装壳体6内部而实施拉深加工，并对外装壳体6的开口端部实施卷曲加工，由此压缩并夹紧封口构件7而进行固定。由此，外装壳体6的开口部的封固完成。据此，本专利技术的电容器完成。本专利技术的电容器的特征在于，正极和负极中的至少一方的电极包含活性炭，该活性炭具有的细孔中的、细孔直径为以上且以下的细孔的每单位重量的容积的总和为0.2cm3/g以上。根据该结构，本专利技术的电容器能够抑制在反复充放电时的充放电特性的恶化。这是因为，促进了含浸于细孔内的电解液以及电解液中所包含的阳离子、阴离子在细孔内扩散。因此，在离子的泳动性能容易降低的低温下，也能够在维持一定的泳动性能的同时进行充放电。在本专利技术的电容器所使用的活性炭中，作为对具有成为构成要件的上述范围的细孔直径的细孔容积的总和进行确定的方法，能够使用由BJH法测定的累积容积分布的信息。更具体地说，作为测定装置而使用自动比表面积测定装置TriStar3020(岛津制作所)，为了对成为试料的活性炭去除杂质，作为前处理而在250℃下进行真空抽吸至50mTorr以下的基础上进行测定。然后，在使用BJH法时，计算式采用Harkins&Jura的式子。在本专利技术的电容器所使用的活性炭中，在其细孔的容积分布中，细孔直径为时的微分细孔容积和细孔直径为时的微分细孔容积均优选为0.5以上。更优选为0.6以上。根据该结构，作为电容器而能够进一步抑制反复充放电时的特性恶化。这是因为，当考虑以开口部位于活性炭粒子的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容器，具备包括正极和负极的电容器元件，其特征在于，所述正极和负极中的至少一方的电极包含活性炭，该活性炭具有的细孔中的、细孔直径为以上且以下的细孔的每单位重量的容积的总和为0.2cm3/g以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.10 JP 2014-1423251.一种电容器，具备包括正极和负极的电容器元件，其特征在于，所述正极和负极中的至少一方的电极包含活性炭，该活性炭具有的细孔中的、细孔直径为以上且以下的细孔的每单位重量的容积的总和为0.2cm3/g以上。2.根据权利要求1所述的电容器，其中，在所述活性炭具有的细孔的容积分布中，细孔直径为的细孔的微分细孔容积为0.5以上，细孔直径为的细孔的微分细孔容积为0.5以上。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：广濑惠理，藤田充裕，柳泽浩之，伊藤靖幸，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP