双电层电容器制造技术

本发明专利技术提供双层电容器，该双电层电容器即使在使用含有高浓度离子性液体的电解液的场合，也具有优良的比功率和低温特性，同时具有高的静电容量。该双电层电容器通过含有一对可极化电极和电解液而构成；作为可极化电极，使用按照ＭＰ法求得的微孔的细孔半径分布的峰处于５．０×１０↑［－１０］～１．０×１０↑［－９］ｍ范围内的活性炭作为主成分而构成的电极，作为电解液，离子性液体的浓度超过２．０ｍｏｌ／Ｌ。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及双电层电容器。
技术介绍
非水系双电层电容器由于具有可以在大电流下进行充放电的特征，因此有希望作为电动车、辅助电源等的能量贮存装置使用。以往的非水系双电层电容器都是由以活性炭等的碳质材料为主体的正极、负极的可极化电极和非水电解液构成，但是众所周知，非水系电解液的组成对电容器的耐压性能、静电容量产生很大的影响。非水电解液由电解质盐和非水系有机溶剂构成，现在人们正在对这些电解质盐和非水系有机溶剂的组合进行各种研究。特别是作为电解质盐，季铵盐(专利文献1特开昭61-32509号公报、专利文献2特开昭63-173312号公报、专利文献3特开平10-55717号公报等)、季盐(专利文献4特开昭62-252927号公报等)等由于其在有机溶剂中的溶解性和离解度以及其电化学的稳定区域宽广，因此获得广泛的应用。另外，把属于离子性液体的二烷基咪唑盐作为电解质盐使用的例子也有报导(专利文献5特开平6-61095号公报、专利文献6特开2002-110472号公报)。另一方面，作为可极化电极，通常可以使用活性炭，这种活性炭可以通过将椰子壳、木屑等的天然物；酚醛树脂、聚酰亚胺树脂等的合成树脂；煤和石油系沥青、中间相碳、碳纤维、废轮胎等各种原料炭化，然后对其进行活化处理(使用水蒸汽、二氧化碳等的气体活化；使用氯化锌、氢氧化钾、磷酸等的化学品活化等)来制造。在此情况下，通过控制活性炭的比表面积或细孔容积、炭的结晶结构等，可以获得具有大静电容量的可极化电极。然而，使用固体季盐作为上述电解质盐的双电层电容器在低温下，特别是在-20℃或更低这样的极低温度下，存在容易析出季盐的问题，而且，即使季盐不析出，也会导致电导率显著降低，这是存在的问题。在为了解决上述问题而使用属于离子性液体的二烷基咪唑盐的场合，与无机盐的混合体系对空气中的潮气等很敏感，操作上有困难，而且，咪唑盐本身的熔点并不象所希望的那样低，另外，其电位窗也较窄，这是它的缺点。作为用于解决这些课题的技术，本专利技术者们公开了一类双电层电容器，该双电层电容器使用离子性液体作为电解质盐，同时，作为构成可极化电极的活性炭，使用按MP法求得的微孔的细孔半径分布的峰在规定范围的活性炭(PCT/JP03/10630)。该双电层电容器具有在低温时的充放电性能优良、同时在低温时的内部阻抗低的优点。专利文献1特开昭61-32509号公报专利文献2特开昭63-173312号公报专利文献3特开平10-55717号公报专利文献4特开昭62-252927号公报专利文献5特开平6-61095号公报专利文献6特开2002-110472号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题然而，在这类含有离子性液体作为电解质盐、而且使用按MP法求得的微孔的细孔半径分布的峰在规定范围内的活性炭作为活性炭的上述双电层电容器中，当为了提高每单位体积的能量密度等的目的，为了增大存在于可极化电极之间的离子量而提高离子性液体的浓度时，常常会与其目的相反，发生大电流放电时的静电容量降低，而且双电层电容器的充放电性能降低以及内部阻抗上升的情况。鉴于上述情况，本专利技术的目的是提供一类即使在使用含有高浓度的离子性液体的电解质的场合，其比功率(rate特性)和低温性能均优良并且具有高静电容量的双电层电容器。用于解决课题的方法本专利技术者们为了达到上述目的，针对离子性液体的浓度与活性炭的细孔分布之间的关系进行了深入的研究，结果发现，与使用含有2.0mol/L以下的离子性液体的电解质的情况相比，在使用含有超过2.0mol/L的离子性液体的电解质作为双电层电容器的电解质的场合，在构成可极化电极的活性炭中，微孔的细孔半径分布的峰在稍宽的范围内移动，因此可以确实地防止比功率、低温时的充放电性能的降低和内部阻抗的升高，至此便完成了本专利技术。即，本专利技术提供了1.双电层电容器，包括一对可极化电极和电解质，上述可极化电极通过以按MP法求得的微孔的细孔半径分布的峰处于5.0×10-10～1.0×10-9m范围内的活性炭作为主成分而构成，同时上述电解质至少含有离子性液体，并且该离子性液体的浓度超过2.0mol/L。2.上述1的双电层电容器，其特征在于，上述电解质只含有离子性液体。3.上述1或2的双电层电容器，其特征在于，上述电解质含有2种或更多种的离子性液体。4.上述1～3中任一项的双电层电容器，其特征在于，上述离子性液体是季铵盐或季盐。5.上述1～4中任一项的双电层电容器，其特征在于，上述离子性液体由下述通式(1)表示 [式中，R1～R4表示彼此相同或不同的碳原子数1～5的烷基或者由R′-O-(CH2)n-表示的烷氧基烷基(R′表示甲基或乙基，n是1～4的整数)，这些R1、R2、R3和R4中的任意2个基团也可以形成环，但是，R1～R4中至少一个基团是上述的烷氧基烷基；X表示氮原子或磷原子；Y表示一价的阴离子]。6.上述1～5中任一项的双电层电容器，其特征在于，上述离子性液体由下述通式(2)表示 [式中，Me表示甲基，Et表示乙基]。7.上述1～6中任一项的双电层电容器，其特征在于，上述活性炭是选自煤系沥青、石油系沥青、焦炭和中间相炭中的至少一种炭化物的化学品活化物。专利技术的效果按照本专利技术的双电层电容器，可极化电极通过按照MP法求得的微孔的细孔半径分布的峰处于5.0×10-10～1.0×10-9m范围内的活性炭作为主成分而构成，因此在使用含有超过2.0mol/L的离子性液体的电解质作为电解质的场合，该双电层电容器的比功率和低温下的充放电性能均优良，并且可以降低电容器在低温下的内部阻抗。而且，与咪唑盐或吡啶盐系的离子性液体相比，含有季铵盐和季盐的离子性液体具有更宽的电位窗，因此通过使用这些离子性液体作为电解质，可以提高额定电压，并且可以使得在每单位体积中存在的离子量增多，从而可以获得能量密度高的双电层电容器。用于实施专利技术的最佳方案下面更详细地说明本专利技术。本专利技术中所述的双电层电容器通过含有一对可极化电极和电解质而构成，其特征在于，可极化电极通过以按MP法求得的微孔的细孔半径分布的峰处于5.0×10-10～1.0×10-9m范围内的活性炭作为主成分而构成，同时，电解质至少含有离子性液体，该离子性液体的浓度超过2.0mol/L。在本专利技术中，对离子性液体没有特殊限定，但优选是季铵盐或季盐，特别优选是具有下述通式(1)的离子性液体。 。此处，作为碳原子数1～5的烷基，可以举出甲基、乙基、丙基、2-丙基、丁基、戊基等，但是，从离子直径越小、对电解液中的离子迁移越为有利的观点考虑，R1～R4中的至少一个优选是甲基、乙基或丙基，特别优选是甲基或乙基。应予说明，这些乙基或丙基可以与其他的烷基一起形成环。另外，作为由R′-O-(CH2)n表示的烷氧基烷基，可以举出甲氧基或乙氧基甲基、甲氧基或乙氧基乙基、甲氧基或乙氧基丙基、甲氧基或乙氧基丁基。上述的n是1～4的整数，但是，从提高离子性液体的稳定性的观点考虑，优选是1～2，特别优选是n＝2。另外，作为由R1～R4之中的任意2个基团形成环的化合物，在采用氮原子作为X的场合，可以举出具有氮杂环丙烷环、氮杂环丁烷环、吡咯烷环、哌啶环等的季铵盐；另一方面，在采用磷原子作为X的场合，可以举出具有1，5-亚戊基膦(ホスホ本文档来自技高网...

【技术保护点】
双电层电容器，包括一对可极化电极和电解质，其特征在于，上述可极化电极以按ＭＰ法求得的微孔的细孔半径分布的峰处于５．０×１０↑［－１０］～１．０×１０↑［－９］ｍ范围内的活性炭作为主成分而构成，同时上述电解质至少含有离子性液体，该离子性液体的浓度超过２．０ｍｏｌ／Ｌ。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2004-2-3 026456/20041.双电层电容器，包括一对可极化电极和电解质，其特征在于，上述可极化电极以按MP法求得的微孔的细孔半径分布的峰处于5.0×10-10～1.0×10-9m范围内的活性炭作为主成分而构成，同时上述电解质至少含有离子性液体，该离子性液体的浓度超过2.0mol/L。2.如权利要求1所述的双电层电容器，其特征在于，上述电解质只含有离子性液体。3.如权利要求1或2所述的双电层电容器，其特征在于，上述电解质含有2种或更多种的离子性液体。4.如权利要求1～3中任一项所述的双电层电容器，其特征在于，上述离子性液体是季铵盐或季盐。5.如权利要求1～4中...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉田浩，佐藤贵哉，增田现，小谷美嗣，饭塚俊辅，
申请(专利权)人：日清纺织株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]