雙電層電容器制造技術

本發明專利技術提供一種雙電層電容器，其壽命長且在高電壓下工作，并且不需要配置于極化電極的整個側面上的集電體，從而易于小型化和輕量化。根據本發明專利技術，提供一種雙電層電容器，其特征在于，具備：第一極化電極和第二極化電極，包含多個碳納米管集合而形成的碳納米管集合體，并且在上述多個碳納米管之間浸漬設置電解液而成；隔板，配置于上述第一極化電極與上述第二極化電極之間；電極，部分地連接于上述第一極化電極和/或上述第二極化電極；以及防護壁部件，包圍住上述第一極化電極和上述第二極化電極，其中，上述極化電極具備0.5S/cm或更大的導電性，據此電荷在上述第一極化電極和/或上述第二極化電極內沿水平方向和垂直方向流向上述電極。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及雙電層電容器。特別地，涉及具備碳納米管且在高電壓下工作的雙電層電容器及其制造方法。
技術介紹
例如鋰離子電池這樣的蓄電池在能產生電荷的化學反應物質中蓄積能量，與此相對，雙電層電容器是直接以物理方式將能量儲存為電荷的電化學式能量儲存系統。雙電層電容器中，利用離子透過性的隔板相對置的一對極化電極在電解液中浸潰設置，并與極化電極的整個側面對置地配置有用于收集并取出電荷的一對集電體，并且，由以封入電解液的方式配置有防護壁部件的構造體的電池形成。雙電層電容器作為層疊了多個這種電池的產品被提供。 雙電層電容器的能量密度(10Wh/kg或更小)低于蓄電池(100Wh/kg或更大)，但其輸出明顯地高且能夠進行高速充放電，相比之下難以劣化且壽命長，因此期待其可應用于各種用途。但是，在以往的雙電層電容器中，將比表面積大的活性炭(“Activated Carbon”、以下稱為AC)用作電極，但為了將粉末的AC成型為電極，就需要具有導電性的結合劑，此夕卜，由于會促進AC表面的雜質和官能團的劣化，能夠施加的電壓限于3V或更低，在施加3V或更高的高電壓的條件下會有電極壽命變短的問題。為了提高極化電流的導電性，提出了將碳納米管(以下，稱為CNT)作為導電材料添加到AC中的方案，例如，在專利文獻I中公開了通過調整AC的比表面積、AC與CNT的大小的比率等來降低電阻分量的方案。此外，在專利文獻2中公開了在將AC和CNT進行造紙成型時，通過不使用作為粘合劑的樹脂成分來提高電容特性的方案。在先技術文獻專利文獻專利文獻1:日本特開2007-200979號公報專利文獻2 :日本特開2009-246306號公報
技術實現思路
(專利技術所要解決的課題)但是，在以往的雙電層電容器中，能夠施加的電壓限于3V或更低，還無法解決在施加3V或更高的高電壓的條件下電極的壽命變短的問題。此外，以往的雙電層電容器需要配置一對集電體，以使其與隔著隔板的一對極化電極的整個側面相對置，這種集電體一般由金屬形成。由于雙電層電容器是層疊有電池的構造，所以集電體會影響雙電層電容器的體積、重量等，成為雙電層電容器的小型化、輕量化的障礙。本專利技術的課題在于提供一種雙電層電容器，其壽命長且在高電壓下工作，并且不需要在極化電極的整個側面上配置的集電體，因此易于實現小型化以及輕量化。(用于解決課題的手段)根據本專利技術的一個實施方式，提供一種雙電層電容器，其特征在于，具備第一極化電極和第二極化電極，上述第一極化電極和第二極化電極包含多個碳納米管集合而形成的碳納米管集合體，并且是在上述多個碳納米管之間浸潰設置電解液而成的；隔板，其配置于上述第一極化電極與上述第二極化電極之間；電極，其部分地連接于上述第一極化電極和/或上述第二極化電極；以及防護壁部件，其包圍住上述第一極化電極和上述第二極化電極，其中，上述極化電極具備O. 5S/cm或更大的導電性，據此電荷在上述第一極化電極和/或上述第二極化電極內沿水平方向和垂直方向流向上述電極。此外，根據本專利技術的一個實施方式，提供一種雙電層電容器，其特征在于，具備第一極化電極和第二極化電極，上述第一極化電極和第二極化電極具備多個碳納米管集合而形成的碳納米管集合體；隔板，其配置于上述第一極化電極與上述第二極化電極之間；電極，其部分地連接于上述第一極化電極和/或上述第二極化電極；以及防護壁部件，其包圍住上述第一極化電極和上述第二極化電極，其中，上述第一極化電極和/或上述第二極化電極具備I質量％或更少的金屬雜質，并以3. 5V或更高且不足4. 5V的驅動電壓進行驅動。上述碳納米管集合體的比表面積可以為800m2/g或更大且2600m2/g或更小、密度可以為O. 5g/cm3或更大且1. 5g/cm3或更小，細孔徑的分布極大可以為Inm或更大且IOnm或更小。上述電極可以配置于上述第一極化電極和上述第二極化電極的側面，而且上述電極可以是網眼狀的。上述電極可以配置于上述第一極化電極和上述第二極化電極的側面，并且可以具備排列設置的外部電極用端子。 上述電極可以配置于上述第一極化電極和上述第二極化電極的端部。(專利技術效果)根據本專利技術的方法，能夠提供一種雙電層電容器，其壽命長且在高電壓下工作，而且不需要在極化電極的整個側面上配置的集電體，因此易于實現小型化及輕量化。附圖說明圖1是本專利技術的一個實施方式涉及的雙電層電容器100的示意圖。圖2是本專利技術的一個實施例涉及的雙電層電容器200的示意圖。圖3中，(a)是實施例1涉及的雙電層電容器的制造工序SlOO的流程圖，(b)是其示意圖。圖4是本專利技術的一個實施例涉及的雙電層電容器300的示意圖。圖5是本專利技術的一個實施例涉及的雙電層電容器400的示意圖。圖6是本專利技術的一個實施例涉及的雙電層電容器500的示意圖。圖7是本專利技術的一個實施例涉及的雙電層電容器600的示意圖。圖8中，Ca)是從極化電極110的側面觀察的SEM圖像，(b)是循環伏安圖。圖9中，(a)是表示3V的放電曲線圖，(b)是表示4V的放電曲線圖。圖10是表示lA/g 50A/g的電流密度范圍內的電容密度的圖。圖11中，(a)是表不雙電層電容器的內部電阻的圖，(b)是表不來自各種放電功率下的電極的放電能量的圖。圖12是表示進行充放電時的電極的穩定性試驗的結果的圖。圖13是表示耐久性試驗的第1、100、1000次的充放電循環的圖，(a)表示實施例1的雙電層電容器200的結果，(b)表示比較例I的雙電層電容器700的結果。圖14表示電阻抗的波特圖，Ca)表示電阻抗的振幅，(b)表示相位。圖15是表示實施例涉及的雙電層電容器的性能預測的圖。圖16中，(a)是表示AC電極710的制造工序的示意圖，(b)是AC電極710的SEM圖像。 具體實施例方式以下，參見附圖說明本專利技術涉及的雙電層電容器及其制造方法。本專利技術涉及的雙電層電容器具備包含碳納米管集合體的電極。本專利技術的雙電層電容器及其制造方法不限于以下所示的實施方式及實施例的記載內容進行解釋。另外，在本實施方式及后述的實施例參見的附圖中，對相同部分及具有相同功能的部分標注相同附圖標記，并省略其重復的說明。這里，說明雙電層電容器的電壓和性能的關系。式(I)表示電壓和能量的關系，式(2)表示電壓和最大功率密度的關系。[數學式1]￡ = |cf2 ... (I)[數學式2」/=^-…(2)4 K在式(I)中,E表示能量,C表示電容,V表示電壓。根據式(I)可知，電壓對能量以二次方形式產生影響。在式(2)中，Pmax表示最大功率密度，Rs表示內部電阻。根據式(2)可知，電壓對最大功率密度以二次方形式產生影響。因此，如果將工作電壓設定得高，所得出的效果是與以往的雙電層電容器之差的二次方。如果可獲得在高電壓下工作且長壽命的雙電層電容器，則能夠輸出高能量、高功率密度，且能夠代替雙電層電容器的以往的蓄電池而利用于廣泛的用途。本專利技術的專利技術者們對上述以往的雙電層電容器在高電壓條件下不能穩定且長壽命工作的原因進行了深刻研討。圖16 (b)中表示以往的AC電極710的SEM圖像。以往的AC電極710中，AC與碳納米管的配置不規則。本專利技術的專利技術者們發現在以往的雙電層電容器的電極中電阻分量仍然很大，所以需要集電體，此外，由于存在化學反應器、雜質等，所本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.05.28 JP 2010-1231821.一種雙電層電容器，其特征在于，具備第一極化電極和第二極化電極，上述第一極化電極和第二極化電極包含多個碳納米管集合而形成的碳納米管集合體，并且是在上述多個碳納米管之間浸潰設置電解液而成的； 隔板，其配置于上述第一極化電極與上述第二極化電極之間；電極，其部分地連接于上述第一極化電極和/或上述第二極化電極；以及防護壁部件，其包圍住上述第一極化電極和上述第二極化電極，其中，上述極化電極具備O. 5S/cm或更大的導電性，據此電荷在上述第一極化電極和/ 或上述第二極化電極內沿水平方向和垂直方向流向上述電極。2.根據權利要求1所述的雙電層電容器，其特征在于，上述碳納米管集合體的比表面積為800m2/g或更大且2600m2/g或更小，密度為O. 5g/ cm3或更大且1. 5g/cm3或更小，細孔徑的分布極大為Inm或更大且IOnm或更小。3.根據權利要求1所述的雙電層電容器，其特征在于，上述電極配置于上述第一極化電極和上述第二極化電極的側面，并且上述電極是網眼狀的。4.根據權利要求1所述的雙電層電容器，其特征在于，上述電極配置于上述第一極化電極和上述第二極化電極的側面，并且具備排列設置的外部電極用端子。5.根據權利要求1所述的雙...

【專利技術屬性】
技術研發人員：畠賢治，阿里·伊扎迪納賈法巴迪，
申請(專利權)人：獨立行政法人產業技術綜合研究所，
類型：
國別省市：