双电层电容器制造技术

一种双电层电容器，其具备：第一集电体、设置在第一集电体上的第一可极化电极层、第二集电体、设置在第二集电体上并与第一可极化电极层相对的第二可极化电极层、设置在第一可极化电极层与第二可极化电极层之间的绝缘性隔膜、以及浸渗到第一可极化电极层和第二可极化电极层中的驱动用电解液。可极化电极层主要含有由酚醛树脂制成的活性炭，并具有０．６μｍ以下的表面粗糙度和０．５ｇ／ｃｍ↑［３］～０．７ｇ／ｃｍ↑［３］的电极密度。该双电层电容器即使在低温下，特性劣化也较少，长期可靠性优异。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于各种电子设备的双电层电容器(Electric double capacitor)。
技术介绍
双电层电容器具备电容器元件，所迷电容器元件具有阳极侧的可极化 电极、阴极侧的可极化电极以及设置在这些电极之间的隔膜。两个可极化 电极隔着隔膜相对配置。电容器元件中浸渗有驱动用电解液。可极化电极一般含有活性炭。该活性炭的表面存在羧基、酚性羟基、 羰基、醌基等官能团，这些表面官能团对双电层电容器的特性的影响很大。 特别是具有由酸性表面官能团的量(羧基、羰基、酚性羟基、内酯基)多 的活性炭形成的可极化电极层的双电层电容器，影响双电层电容器的电容 的位点变大，其结果是准电容增大。特开2000-169129号公才艮^Hf的现有双电层电容器中，通过将选自羧 基、醌基、羟基和内酯基中的至少一种表面官能团的总量规定为相对于1 克活性炭为0.2毫当量~ 1.00毫当量，从而可得到大电容。该电容器中， 使用在碳酸亚丙酯等非质子极性溶剂中溶解季铵盐而成的溶液作为驱动用 电解液。特开平11-54376号z〉报和特开平11-54379号>5^#/>开的双电层电容 器，使用在碳酸亚丙酯等非质子极性溶剂中溶解脒盐而成的溶液作为驱动 用电解液。该溶液与使用了季铵盐的溶液相比，电容器的电容增大。但是， 这些文献提出的是电容器在常温下的特性，而没有关注在低温下的特性。具备作为驱动用电解液的、使脒盐溶解于碳酸亚丙酯等非质子极性溶 剂中而成的驱动用电解液、以及由酸性表面官能团多的活性炭形成的可极化电极层的现有双电层电容器，虽然具有大的准电容，但是在充放电可靠 性试验时，由于在可极化电极层的表面上驱动用电解液与酸性表面官能团 发生电化学反应，会生成很多反应物。该反应物会阻塞有助于电容的活性 炭的位点，使电容变小并引起使电阻增加等的特性劣化。特别是在低温下 该特性劣化显著地显现。
技术实现思路
双电层电容器具备第一集电体、设置在第一集电体上的第一可极化 电极层、第二集电体、设置在第二集电体上并与第一可极化电极层相对的 第二可极化电极层、设置在第一可极化电极层和笫二可极化电极层之间的 绝缘性隔膜、以及浸渗到第 一可极化电极层和第二可极化电极层中的驱动 用电解液。可极化电极层主要含有由酚醛树脂制作的活性炭，且具有0.6jim 以下的表面粗糙度和0.5g/cm3 ~ 0.7g/cm3的电极密度。该双电层电容器即使在低温下特性劣化也很少，长期的可靠性优异。附图说明图l是本专利技术第一实施方式的双电层电容器的局部剖切立体图。 图2A是第一实施方式的双电层电容器的可极化电极体的剖面图。 图2B是第一实施方式的双电层电容器的可极化电极体的剖面图。 图3A表示基于第一实施方式的双电层电容器的可极化电极层的表面粗糙度的、电极密度和在-30'C下的初始直流电阻的关系。图3B表示基于第一实施方式的双电层电容器的可极化电极层的表面粗糙度的、电极密度和在-30。C下的直流电阻相对于初始直流电阻的变化率的关系。图4表示本专利技术第二实施方式的双电层电容器的样品。图5表示第二实施方式的样品在常温下的放电电容和直流电阻。图6表示第二实施方式的样品在低温下的放电电容和直流电阻。图7表示第四实施方式的双电层电容器的在25。C下的活性炭的平均粒径和体积电容密度的关系。图8表示第四实施方式的双电层电容器的在25。C下的活性炭的平均粒 径和直流电阻的关系。图9表示第四实施方式的双电层电容器的在-30。C下的活性炭的平均粒 径和体积电容密度的关系。图10表示第四实施方式的双电层电容器的在-30。C下的活性炭的平均 粒径和直流电阻的关系。图11表示第四实施方式的双电层电容器的单位体积的电容密度和电 阻的关系。图12表示第四实施方式的双电层电容器的在-30。C下的活性炭的平均 粒径和硬度以及直流电阻的关系。附图标记说明1电容器元件2阳极引线3可极化电极体(第一可极化电极体)3A集电体(第一集电体)3B可极化电极层(第一可极化电极层)4阴极引线5可极化电极体(第二可极化电极体)5A集电体(第二集电体)5B可极化电极层(第二可极化电极层)6隔膜7封口构件8壳体9驱动用电解液具体实施方式(第一实施方式)图l是本专利技术第一实施方式的双电层电容器1001的局部剖切立体图。 双电层电容器1001具备壳体8、被壳体8容纳的电容器元件1、与电容 器元件1连接的阳极引线2以及与电容器元件1连接的阴极引线4。电容 器元件1具有连接有阳极引线2的可极化电极体3、连接有阴极引线4 的可极化电极体5以及设置在可极化电极体3、 5之间的隔膜6。隔膜6由 绝缘材料构成，防止电极体3、 5间的短路。电极体3、 5和隔膜6被巻绕 并被容纳于壳体8中。图2A是可极化电极体3的剖面图。可极化电极体3具有由铝箔等 金属箔构成的集电体3A和设置在集电体3A的表面103A上的可极化电极 层3B。表面103A例如利用电解液处理，使其表面粗糙化。可极化电极层 3B主要含有活性炭，具有附着在活性炭表面的酸性表面官能团。活性炭由 酚醛树脂制成。可极化电极层3B中浸渗有驱动用电解液9。作为驱动用电 解液9，使用使脒盐溶解在碳酸亚丙酯等非质子极性溶剂中而成的溶液。图2B是可极化电极体5的剖面图。可极化电极体5具有由铝箔构 成的集电体5A和设置在集电体5A的表面105A上的可极化电极层5B。表 面105A例如利用电解液9处理，使其表面粗糙化。可极化电极层5B包含 具有酸性表面官能团的活性炭，其被涂布在表面105A上。与可极化电极 层3B相同，在可极化电极层5B中浸渗有上述驱动用电解液9。橡胶制封口构件7具有阳极引线2和阴极引线4分别插通的孔7A、 7B，并嵌入到壳体8的上端部。壳体8由金属构成，具有有底8A和开口 部8B的圆筒形状。壳体8的开口部8B被压延加工以及巻边加工，压缩封 口构件7并密封壳体8的开口部8B。压制加工可极化电极体3、 5的可极化电极层3B、 5B，减小可极化电 极层3B、 5B的表面粗糙度，并增大电极密度，通过改变该压制加工的条 件，制作可极化电极层3B、 5B的表面粗糙度和电极密度不同的多个样品。 使用这些样品制作双电层电容器的样品。图3A表示可极化电极层3B、 5B的表面粗糙度Ra ( nm )和电极密度(g/cm3)以及低温(-30。C)下的电容器的初始直流电阻DCR1的关系。 此外，图3B表示在60。C的温度下，向这些样品施加2.5V的电压1000小 时后，测定的在^f氐温(-30。C )下的直流电阻DCR2和直流电阻DCR2相 对于初始直流电阻DCR1的变化率El。 ( E1=DCR2/DCR1)如图3A和图3B所示，表面粗糙度Ra在0.6fim以下的样品在低温 (-30。C )下的直流电阻DCR1低，其小于150mil，相对于初始直流电阻 的变化率El较小。另外，由该结果可推测越是表面粗糙度Ra小、电极层3B、 5B的电 极密度大，则低温(-30'C)下的直流电阻DCR1越减少，但是，实际上由 于构成可极化电极体3、 5的集电体3A、 5A的强度、用于试验的压制装置 等的制约，没有对表面粗糙度Ra低于约0.2jim的样品进行评价。此外，具有在低温(-30°C )下的直流电阻DCR1低，且相对于初本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双电层电容器，其具备：第一集电体，其由金属箔形成；第一可极化电极层，其主要含有由酚醛树脂制成的活性炭，具有０．６μｍ以下的表面粗糙度和０．５ｇ／ｃｍ↑［３］～０．７ｇ／ｃｍ↑［３］的电极密度，且设置在所述第一集电体上；第二集电体，其由金属箔形成；第二可极化电极层，其主要含有由酚醛树脂制成的活性炭，具有０．６μｍ以下的表面粗糙度和０．５ｇ／ｃｍ↑［３］～０．７ｇ／ｃｍ↑［３］的电极密度，且设置在所述第二集电体上，与所述第一可极化电极层相对；绝缘性的隔膜，其被设置在所述第一可极化电极层和所述第二可极化电极层之间；驱动用电解液，其浸渗到所述第一可极化电极层和所述第二可极化电极层中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2005-8-26 245608/2005;JP 2006-2-10 033373/20061. 一种双电层电容器，其具备第一集电体，其由金属箔形成；第一可极化电极层，其主要含有由酚醛树脂制成的活性炭，具有0.6μm以下的表面粗糙度和0.5g/cm3～0.7g/cm3的电极密度，且设置在所述第一集电体上；第二集电体，其由金属箔形成；第二可极化电极层，其主要含有由酚醛树脂制成的活性炭，具有0.6μm以下的表面粗糙度和0.5g/cm3～0.7g/cm3的电极密度，且设置在所述第二集电体上，与所述第一可极化电极层相对；绝缘性的隔膜，其被设置在所述第一可极化电极层和所述第二可极化电极层之间；驱动用电解液，其浸渗到所述第一可极化电极层和所述第二可极化电极层中。2. 根据权利要求1所述的双...

【专利技术属性】
技术研发人员：山田千穗，广濑惠理，高向芳典，岛本秀树，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]