(57)【要約】【課題】  集電体箔と分極性電極層の接触抵抗の低い、コーティング電極を得ることを目的とする。【解決手段】  発明の電気二重層キャパシタ用電極は、アルミニウムエッチング箔の表面のＲＳを２５μｍ以下としているので、電極中の活性炭と集電体表面との接触状態が向上し、集電体箔と分極性電極層の接触抵抗が低減する。さらに、水蒸気賦活活性炭を用いているので、電極の抵抗が低減する。また、２〜４ｗｔ％のラテックスを含有しているので、電極の強度が向上し、電極間での剥離の発生がない。  そして、アルミニウムエッチング箔の表面のクラスタ径が１０μｍ以下であるので、集電体と電極間の剥離の発生がない。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面のＲＳが２５μｍ以下であるアルミニウムエッチング箔の表面に、水蒸気賦活活性炭と２〜４ｗｔ％のラテックスを含有する分極性電極材料を塗布して分極性電極層を形成してなる電気二重層キャパシタ用電極。
【請求項２】
アルミニウムエッチング箔の表面のクラスタ径が１０μｍ以下である請求項１記載の電気二重層キャパシタ用電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気二重層キャパシタに用いられる電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気二重層キャパシタは、例えばアルミニウムである金属箔の表面に分極性電極層を設けた分極性電極間にセパレ−タを介在させて巻回し、または積層したコンデンサ素子に電解液を含浸し、このコンデンサ素子を金属ケ−ス内に収納して、開口端部を密封した構造を有する。
【０００３】
上記の構造を有する電気二重層キャパシタの電極は、電気化学的にエッチング処理してなる金属集電体箔に分極性電極材料、例えば活性炭粉末およびバインダを含有するペーストを塗布および乾燥して分極性電極層を形成して電極としたものや、表面をエッチング処理した金属集電体箔に分極性電極シート、例えば活性炭粉末およびカ−ボンブラックをバインダとともに混練し、圧延した分極性電極シートを導電性の接着剤で貼り付けて電極としたものなどがある。
【０００４】
このうち、金属集電体箔に分極性電極シートを貼り付けた電極は、分極性電極シートの厚さを厚く形成することが容易で、電気二重層キャパシタとして、単位体積当たりの静電容量を大きくすることができるという利点がある反面、電気二重層キャパシタの電気的特性を向上させるために、金属集電体箔と分極性電極シートとを導電性接着剤を用いて貼り付ける工程が必要となる。また、分極性電極シートはその厚さを均一な厚さとするため、分極性電極材料の混練物を圧延ロール等で圧延して分極性電極シートを作製している。この際、分極性電極シートを薄くしようとすると、圧延時に分極性電極シートが破断してしまうことがあり、分極性電極シートを薄く作製することは困難である。
【０００５】
一方で、金属集電体箔に分極性電極材料を塗布してなる分極性電極は、分極性電極材料を塗布する厚さが厚いと分極性電極層が脱落するおそれがあるため、塗布による厚さを厚くすることは困難となるが、逆に分極性電極層を薄くすることは容易に達成することができる。
ところで、電気二重層キャパシタの用途としては、エネルギー貯蔵用途、パワー用途と多岐に渡ってきており、エネルギー貯蔵用途の場合には、エネルギー密度（Ｗｈ／Ｌ）が高いこと、すなわち単位体積当たりの静電容量が最も大きなファクターであり、金属集電体箔に比較的厚さの厚い分極性電極層を形成して、単位体積当たりの静電容量を増大させることが必要であり、金属集電体箔に分極性電極シートを貼り付けた電極が多用されている。
【０００６】
また、パワー用途としては、パワー密度（ｋＷ／Ｌ）が高いことが求められ、より高い電圧で大電流を充放電できることが最も重要なファクターとなる。電気二重層キャパシタは定格電圧が２．５Ｖから３．５Ｖであり、このような電気二重層キャパシタをパワー用途として使用する場合には、電気二重層キャパシタの内部抵抗が低く、電力損失が小さいことが重要となる。そして、電気二重層キャパシタの内部抵抗は、電解液の比抵抗、分極性電極層の持つ固有抵抗、金属集電体箔と分極性電極層の接触抵抗などが大きな要因となっている。
【０００７】
このため、分極性電極層の固有抵抗を小さくするためには、分極性電極から金属集電体箔までの距離を短くすることが効果的であり、分極性電極層の厚さが薄い方が好ましい。従って、パワー用途の電気二重層キャパシタでは、分極性電極層の厚さを薄いものとした方が、高いパワー密度が得られることになる。このような観点では、電気二重層キャパシタに用いられる分極性電極としては、金属集電体箔に分極性電極材料を塗布してなる分極性電極が好適である。
一方、金属集電体箔と分極性電極層の接触抵抗は導電性接着剤を用いるシート電極が有利であり（特許文献１）、したがって、コーティング電極において、シート電極と同等の接触抵抗が得られれば抵抗の低い電極が得られることになる。
【特許文献１】特開平１１−１５４６３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、集電体箔と分極性電極層の接触抵抗の低い、コーティング電極を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電気二重層キャパシタ用電極は、表面のＲＳが２５μｍ以下であるアルミニウムエッチング箔の表面に、水蒸気賦活活性炭と２〜４ｗｔ％のラテックスを含有する分極性電極材料を塗布して分極性電極層を形成してなることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の電気二重層キャパシタ用電極は、前記アルミニウムエッチング箔の表面のクラスタ径が１０μｍ以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の電気二重層キャパシタ用電極は、アルミニウムエッチング箔の表面のＲＳを２５μｍ以下としているので、電極中の活性炭と集電体表面との接触状態が向上し、集電体箔と分極性電極層の接触抵抗が低減する。さらに、水蒸気賦活活性炭を用いているので、電極の抵抗が低減する。また、２〜４ｗｔ％のラテックスを含有しているので、電極の強度が向上し、電極間での剥離の発生がない。
【００１２】
そして、アルミニウムエッチング箔の表面のクラスタ径が１０μｍ以下であるので、集電体と電極間の剥離の発生がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
この発明の電気二重層キャパシタ用電極は、アルミニウムエッチング箔からなる金属集電体箔に活性炭粉末と導電助剤とバインダと、有機溶剤または水などの溶媒とを混合してなるペーストを塗布して、電気二重層キャパシタ用電極としたものである。
【００１４】
電極に用いる金属集電体箔は、アルミニウムエッチング箔である。アルミニウム箔としては純度９９．９％以上の高純度のアルミニウムを用いる。その厚さとしては、    〜    μｍの厚さのアルミニウム箔を用いる。そして、本発明においては、このアルミニウムエッチング箔の表面のＲＳを２５μｍ以下としている。ここで、ＲＳは、粗さ曲線から、その平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、１つの山及びそれに隣り合う１つの谷に対応する平均線の長さの和を求め、平均値を表したものである。また、アルミニウムエッチング箔の表面に存在するクラスタの径は１０μｍ以下としている。
この金属集電体箔に、活性炭粉末と導電助剤とバインダと、有機溶剤または水などの溶媒とを混合してなるペーストを塗布する。
【００１５】
活性炭の原料は、植物系の木材、のこくず、ヤシ殻、パルプ廃液、化石燃料系の石炭、石油重質油、或いはそれらを熱分解した石炭及び石油系ピッチ、石油コークス等である。活性炭は、これらの原料を炭化後、水蒸気によって賦活処理したものを用いる。この水蒸気賦活は、炭化された原料を高温で水蒸気と接触反応させて、活性炭を得るものである。
【００１６】
導電助剤としては、伝導性を有する炭素材料である、カーボンブラック、グラファイトを用いることができる。前記カーボンブラックとしては、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、サーマルブラック等が挙げられ、これらの中でも、ケッチェンブラックが好ましい。グラファイトとしては、例えば、天然グラファイト、人造グラファイト等が挙げられる。
バインダとしては、エマルジョン型のラテックスを用いる。ラテックスとしては、アクリル系エラストマー樹脂が好ましい。
【００１７】
本発明に使用するスラリーは電極活物質、導電助剤、バインダ組成物および必要に応じて増粘剤を、混合機を用いて混合して製造出来る。混合機としては、プラネタリーミキサー、ボールミル、サンドミル、超音波分散機、ホモジナイザー、ホバートミキサーなどを用いることが出来る。
ペーストの金属集電体箔への塗布は、ドクターブレード法、ダイコート法、ディップ法、リバースロール法、ダイレクトロール法、グラビア法、エクストルージョン法、ハケ塗り法、スクリーン印刷法、スピンコーティング法などの公知の塗布方法で作製ができる。
【００１８】
ペーストを塗布した後に、乾燥し、圧延して分極性電極層を形成する。
【実施例】
【００１９】
以下に実施例により本発明をさらに具体的に説明する。
（実施例２）
本実施形態に使用する分極性電極は、ケッチェンブラック、活性炭、カルボキシメチルセルロース(ＣＭＣ)、アクリル系エラストマー樹脂を混合することで作製される。具体的には、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）水溶液中でケッチェンブラックと活性炭を攪拌し、その溶液にアクリル系エラストマー樹脂を混合することでスラリーを作製する。
【００２０】
このようにして得られたスラリーを、塗工機を用いてアルミニウムエッチング箔の両面に乾燥後の塗膜片面の厚みがそれぞれ１６０μｍになるように塗布し、シートを作製した。
【００２１】
さらに、このシートに対して塗膜片面の厚みが１５０μｍになるようにロールプレスを施し、接続端子を設けて、分極性電極の正極・負極が形成される。
【００２２】
このようにして作製した正極及び負極を、セルロース系セパレータを介して配置することにより電気二重層キャパシタ素子を作製した。この素子に電解液として１Ｍ  ＴＥＡＢＦ4／ＰＣを含浸し、ラミネートフィルムで封止し、電圧印加して電気二重層キャパシタセルを作製した。
【００２３】
ここで、アルミニウムエッチング箔のＲＳ、クラスタ径、およびアクリル系エラストマー樹脂（ラテックス）の含有量を変えて、電気二重層キャパシタを作製し、直流抵抗を測定した。結果を（表１）に示す。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
（表１）から明らかなように、ＲＳが２５μｍ以下、ラテックスが２〜４ｗｔ％、クラスタ径が１０μｍ以下の実施例１〜９は、抵抗が１．４０〜１．５５Ω／□と良好な値を得ている。これに対して、ＲＳが３０μｍの比較例１は抵抗が２，３５Ω／□と増大している。また、ラテックスが１ｗｔ％の比較例２では層間剥離が発生し、ラテックスが６ｗｔ％の比較例３では抵抗が２．１４Ω／□と増大している。また、クラスタ径が１５μｍの比較例４では電極剥離が発生している。以上のように、本発明の効果が明らかである。