双电层电容器制造技术

本发明专利技术提供一种双电层电容器，其寿命长且在高电压下工作，并且不需要配置于极化电极的整个侧面上的集电体，从而易于小型化和轻量化。根据本发明专利技术，提供一种双电层电容器，其特征在于，具备：第一极化电极和第二极化电极，包含多个碳纳米管集合而形成的碳纳米管集合体，并且在上述多个碳纳米管之间浸渍设置电解液而成；隔板，配置于上述第一极化电极与上述第二极化电极之间；电极，部分地连接于上述第一极化电极和/或上述第二极化电极；以及防护壁部件，包围住上述第一极化电极和上述第二极化电极，其中，上述极化电极具备0.5S/cm或更大的导电性，据此电荷在上述第一极化电极和/或上述第二极化电极内沿水平方向和垂直方向流向上述电极。

【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。特别地，涉及具备碳纳米管且在高电压下工作的双电层电容器及其制造方法。
技术介绍
例如锂离子电池这样的蓄电池在能产生电荷的化学反应物质中蓄积能量，与此相对，双电层电容器是直接以物理方式将能量储存为电荷的电化学式能量储存系统。双电层电容器中，利用离子透过性的隔板相对置的一对极化电极在电解液中浸溃设置，并与极化电极的整个侧面对置地配置有用于收集并取出电荷的一对集电体，并且，由以封入电解液的方式配置有防护壁部件的构造体的电池形成。双电层电容器作为层叠了多个这种电池的产品被提供。 双电层电容器的能量密度(10Wh/kg或更小)低于蓄电池(100Wh/kg或更大)，但其输出明显地高且能够进行高速充放电，相比之下难以劣化且寿命长，因此期待其可应用于各种用途。但是，在以往的双电层电容器中，将比表面积大的活性炭(“Activated Carbon”、以下称为AC)用作电极，但为了将粉末的AC成型为电极，就需要具有导电性的结合剂，此夕卜，由于会促进AC表面的杂质和官能团的劣化，能够施加的电压限于3V或更低，在施加3V或更高的高电压的条件下会有电极寿命变短的问题。为了提高极化电流的导电性，提出了将碳纳米管(以下，称为CNT)作为导电材料添加到AC中的方案，例如，在专利文献I中公开了通过调整AC的比表面积、AC与CNT的大小的比率等来降低电阻分量的方案。此外，在专利文献2中公开了在将AC和CNT进行造纸成型时，通过不使用作为粘合剂的树脂成分来提高电容特性的方案。在先技术文献专利文献专利文献1:日本特开2007-200979号公报专利文献2 :日本特开2009-246306号公报
技术实现思路
(专利技术所要解决的课题)但是，在以往的双电层电容器中，能够施加的电压限于3V或更低，还无法解决在施加3V或更高的高电压的条件下电极的寿命变短的问题。此外，以往的双电层电容器需要配置一对集电体，以使其与隔着隔板的一对极化电极的整个侧面相对置，这种集电体一般由金属形成。由于双电层电容器是层叠有电池的构造，所以集电体会影响双电层电容器的体积、重量等，成为双电层电容器的小型化、轻量化的障碍。本专利技术的课题在于提供一种双电层电容器，其寿命长且在高电压下工作，并且不需要在极化电极的整个侧面上配置的集电体，因此易于实现小型化以及轻量化。(用于解决课题的手段)根据本专利技术的一个实施方式，提供一种双电层电容器，其特征在于，具备第一极化电极和第二极化电极，上述第一极化电极和第二极化电极包含多个碳纳米管集合而形成的碳纳米管集合体，并且是在上述多个碳纳米管之间浸溃设置电解液而成的；隔板，其配置于上述第一极化电极与上述第二极化电极之间；电极，其部分地连接于上述第一极化电极和/或上述第二极化电极；以及防护壁部件，其包围住上述第一极化电极和上述第二极化电极，其中，上述极化电极具备O. 5S/cm或更大的导电性，据此电荷在上述第一极化电极和/或上述第二极化电极内沿水平方向和垂直方向流向上述电极。此外，根据本专利技术的一个实施方式，提供一种双电层电容器，其特征在于，具备第一极化电极和第二极化电极，上述第一极化电极和第二极化电极具备多个碳纳米管集合而形成的碳纳米管集合体；隔板，其配置于上述第一极化电极与上述第二极化电极之间；电极，其部分地连接于上述第一极化电极和/或上述第二极化电极；以及防护壁部件，其包围住上述第一极化电极和上述第二极化电极，其中，上述第一极化电极和/或上述第二极化电极具备I质量％或更少的金属杂质，并以3. 5V或更高且不足4. 5V的驱动电压进行驱动。上述碳纳米管集合体的比表面积可以为800m2/g或更大且2600m2/g或更小、密度可以为O. 5g/cm3或更大且1. 5g/cm3或更小，细孔径的分布极大可以为Inm或更大且IOnm或更小。上述电极可以配置于上述第一极化电极和上述第二极化电极的侧面，而且上述电极可以是网眼状的。上述电极可以配置于上述第一极化电极和上述第二极化电极的侧面，并且可以具备排列设置的外部电极用端子。 上述电极可以配置于上述第一极化电极和上述第二极化电极的端部。(专利技术效果)根据本专利技术的方法，能够提供一种双电层电容器，其寿命长且在高电压下工作，而且不需要在极化电极的整个侧面上配置的集电体，因此易于实现小型化及轻量化。附图说明图1是本专利技术的一个实施方式涉及的双电层电容器100的示意图。图2是本专利技术的一个实施例涉及的双电层电容器200的示意图。图3中，(a)是实施例1涉及的双电层电容器的制造工序SlOO的流程图，(b)是其示意图。图4是本专利技术的一个实施例涉及的双电层电容器300的示意图。图5是本专利技术的一个实施例涉及的双电层电容器400的示意图。图6是本专利技术的一个实施例涉及的双电层电容器500的示意图。图7是本专利技术的一个实施例涉及的双电层电容器600的示意图。图8中，Ca)是从极化电极110的侧面观察的SEM图像，(b)是循环伏安图。图9中，(a)是表示3V的放电曲线图，(b)是表示4V的放电曲线图。图10是表示lA/g 50A/g的电流密度范围内的电容密度的图。图11中，(a)是表不双电层电容器的内部电阻的图，(b)是表不来自各种放电功率下的电极的放电能量的图。图12是表示进行充放电时的电极的稳定性试验的结果的图。图13是表示耐久性试验的第1、100、1000次的充放电循环的图，(a)表示实施例1的双电层电容器200的结果，(b)表示比较例I的双电层电容器700的结果。图14表示电阻抗的波特图，Ca)表示电阻抗的振幅，(b)表示相位。图15是表示实施例涉及的双电层电容器的性能预测的图。图16中，(a)是表示AC电极710的制造工序的示意图，(b)是AC电极710的SEM图像。 具体实施例方式以下，参见附图说明本专利技术涉及的双电层电容器及其制造方法。本专利技术涉及的双电层电容器具备包含碳纳米管集合体的电极。本专利技术的双电层电容器及其制造方法不限于以下所示的实施方式及实施例的记载内容进行解释。另外，在本实施方式及后述的实施例参见的附图中，对相同部分及具有相同功能的部分标注相同附图标记，并省略其重复的说明。这里，说明双电层电容器的电压和性能的关系。式(I)表示电压和能量的关系，式(2)表示电压和最大功率密度的关系。[数学式1]￡ = |cf2 ... (I)[数学式2」/=^-…(2)4 K在式(I)中,E表示能量,C表示电容,V表示电压。根据式(I)可知，电压对能量以二次方形式产生影响。在式(2)中，Pmax表示最大功率密度，Rs表示内部电阻。根据式(2)可知，电压对最大功率密度以二次方形式产生影响。因此，如果将工作电压设定得高，所得出的效果是与以往的双电层电容器之差的二次方。如果可获得在高电压下工作且长寿命的双电层电容器，则能够输出高能量、高功率密度，且能够代替双电层电容器的以往的蓄电池而利用于广泛的用途。本专利技术的专利技术者们对上述以往的双电层电容器在高电压条件下不能稳定且长寿命工作的原因进行了深刻研讨。图16 (b)中表示以往的AC电极710的SEM图像。以往的AC电极710中，AC与碳纳米管的配置不规则。本专利技术的专利技术者们发现在以往的双电层电容器的电极中电阻分量仍然很大，所以需要集电体，此外，由于存在化学反应器、杂质等，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.05.28 JP 2010-1231821.一种双电层电容器，其特征在于，具备第一极化电极和第二极化电极，上述第一极化电极和第二极化电极包含多个碳纳米管集合而形成的碳纳米管集合体，并且是在上述多个碳纳米管之间浸溃设置电解液而成的； 隔板，其配置于上述第一极化电极与上述第二极化电极之间；电极，其部分地连接于上述第一极化电极和/或上述第二极化电极；以及防护壁部件，其包围住上述第一极化电极和上述第二极化电极，其中，上述极化电极具备O. 5S/cm或更大的导电性，据此电荷在上述第一极化电极和/ 或上述第二极化电极内沿水平方向和垂直方向流向上述电极。2.根据权利要求1所述的双电层电容器，其特征在于，上述碳纳米管集合体的比表面积为800m2/g或更大且2600m2/g或更小，密度为O. 5g/ cm3或更大且1. 5g/cm3或更小，细孔径的分布极大为Inm或更大且IOnm或更小。3.根据权利要求1所述的双电层电容器，其特征在于，上述电极配置于上述第一极化电极和上述第二极化电极的侧面，并且上述电极是网眼状的。4.根据权利要求1所述的双电层电容器，其特征在于，上述电极配置于上述第一极化电极和上述第二极化电极的侧面，并且具备排列设置的外部电极用端子。5.根据权利要求1所述的双...

【专利技术属性】
技术研发人员：畠贤治，阿里·伊扎迪纳贾法巴迪，
申请(专利权)人：独立行政法人产业技术综合研究所，
类型：
国别省市：