(57)【要約】  キャパシタ用電極は、導電性を有する基材と、基材と電気的に接続された電極部とを有する。電極部は、イオンの吸脱着が可能な第１炭素材で構成された複数の炭素粒子を含むとともに、内部に空隙が設けられている。この空隙は、直径が０．２μｍ以上、１．０μｍ以下である第１空隙と、直径が０．０５μｍ以上、０．２μｍ未満である第２空隙とを含む。電極部の単位重量あたりの第１空隙の容積の総和、第２空隙の容積の総和、電極部の体積をそれぞれ、ＶA、ＶB、Ｍと定義すると、（ＶA×ＶA）／（ＶB×Ｍ）の値は０．０２２より大きい。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有する基材と、
前記基材と電気的に接続され、イオンの吸脱着が可能な第１炭素材で構成された複数の炭素粒子を含むとともに、内部に空隙が設けられた電極部と、を備え、
前記空隙は、直径が０．２μｍ以上、１．０μｍ以下である第１空隙と、直径が０．０５μｍ以上、０．２μｍ未満である第２空隙とを含み、
前記電極部の単位重量あたりの前記第１空隙の容積の総和、前記第２空隙の容積の総和、前記電極部の体積をそれぞれＶA、ＶB、Ｍと定義すると、（ＶA×ＶA）／（ＶB×Ｍ）の値が０．０２２より大きい、
キャパシタ用電極。
【請求項２】
前記空隙の直径の、０．０５μｍ以上、１．０μｍ以下の範囲における最大ピークが０．３μｍ以上、０．６μｍ以下の範囲内にある、
請求項１記載のキャパシタ用電極。
【請求項３】
前記複数の炭素粒子のそれぞれの表面には複数の孔が設けられ、前記複数の孔は２ｎｍ以上、５０ｎｍ以下の範囲の直径を有する第１孔と、２ｎｍ未満の直径を有する第２孔とを含み、
前記第２孔の容積の総和に対する前記第１孔の容積の総和の比が０．２以上であるとともに、
前記複数の炭素粒子に設けられた複数の孔の全ての容積の総和に対する前記第１孔の容積の総和の比が０．２以上である、
請求項１記載のキャパシタ用電極。
【請求項４】
前記電極部は、表面に複数の孔が設けられた複数の多孔質粒子をさらに含み、
前記複数の多孔質粒子の前記孔の総容積が、前記第１炭素材で構成された前記複数の前記炭素粒子の前記孔の総容積より大きく、前記電極部における前記複数の炭素粒子の重量含有率は、前記複数の多孔質粒子の重量含有率より大きい、
請求項１記載のキャパシタ用電極。
【請求項５】
前記複数の炭素粒子のそれぞれの表面には複数の孔が設けられ、前記複数の孔は２ｎｍ以上、５０ｎｍ以下の範囲の直径を有する第１孔と、２ｎｍ未満の直径を有する第２孔とを含み、
前記複数の多孔質粒子に設けられた前記複数の孔は２ｎｍ以上、５０ｎｍ以下の範囲の直径を有する第３孔と、２ｎｍ未満の直径を有する第４孔とを含み、
前記第４孔の容積の総和に対する前記第３孔の容積の総和の比が前記第２孔の容積の総和に対する前記第１孔の容積の総和の比より大きい、
請求項４記載のキャパシタ用電極。
【請求項６】
前記複数の多孔質粒子は第２炭素材で構成されている、
請求項４記載のキャパシタ用電極。
【請求項７】
第１電極と、
前記第１電極に対向する第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に介在する電解液と、を備え、
前記第１電極は、
導電性を有する基材と、
前記基材と電気的に接続され、イオンの吸脱着が可能な第１炭素材で構成された複数の炭素粒子を含むとともに、内部に空隙が設けられた電極部と、を有し、
前記空隙は、直径が０．２μｍ以上、１．０μｍ以下である第１空隙と、直径が０．０５μｍ以上、０．２μｍ未満である第２空隙とを含み、
前記電極部の単位重量あたりの前記第１空隙の容積の総和、前記第２空隙の容積の総和、前記電極部の体積をそれぞれＶA、ＶB、Ｍと定義すると、（ＶA×ＶA）／（ＶB×Ｍ）の値が０．０２２より大きい、
キャパシタ。
【請求項８】
前記電解液は前記第１電極の前記電極部内に含浸しており、
前記第１電極の前記電極部に含まれる前記複数の炭素粒子間に位置する電解液に含まれるイオン量は前記第１電極の静電容量の発現に要するイオン量より大きい、
請求項７記載のキャパシタ。
【請求項９】
前記空隙の直径の、０．０５μｍ以上、１．０μｍ以下の範囲における最大ピークが０．３μｍ以上、０．６μｍ以下の範囲内にある、
請求項７記載のキャパシタ。
【請求項１０】
前記複数の炭素粒子のそれぞれの表面には複数の孔が設けられ、前記複数の孔は２ｎｍ以上、５０ｎｍ以下の範囲の直径を有する第１孔と、２ｎｍ未満の直径を有する第２孔とを含み、
前記第２孔の容積の総和に対する前記第１孔の容積の総和の比が０．２以上であるとともに、
前記複数の炭素粒子に設けられた複数の孔の全ての容積の総和に対する前記第１孔の容積の総和の比が０．２以上である、
請求項７記載のキャパシタ。
【請求項１１】
前記電極部は、表面に複数の孔が設けられた複数の多孔質粒子をさらに含み、
前記複数の多孔質粒子の前記孔の総容積が前記第１炭素材の前記孔の総容積より大きく、前記電極部における前記複数の炭素粒子の重量含有率は、前記複数の多孔質粒子の重量含有率より大きい、
請求項７記載のキャパシタ。
【請求項１２】
前記複数の炭素粒子のそれぞれの表面には複数の孔が設けられ、前記複数の孔は２ｎｍ以上、５０ｎｍ以下の範囲の直径を有する第１孔と、２ｎｍ未満の直径を有する第２孔とを含み、
前記複数の多孔質粒子に設けられた前記複数の孔は２ｎｍ以上、５０ｎｍ以下の範囲の直径を有する第３孔と、２ｎｍ未満の直径を有する第４孔とを含み、
前記第４孔の容積の総和に対する前記第３孔の容積の総和の比が前記第２孔の容積の総和に対する前記第１孔の容積の総和の比より大きい、
請求項１１記載のキャパシタ。
【請求項１３】
前記複数の多孔質粒子は第２炭素材で構成されている、
請求項１１記載のキャパシタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種電子機器や車載用蓄電装置などに用いられるキャパシタ用電極およびそれを用いたキャパシタに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の主電源に異常が起こった場合の予備電源として、急速な充放電が可能であるキャパシタが開発されている。その中で、容量の大きな電気二重層キャパシタが特に注目されている。電気二重層キャパシタの正負極には膨大な表面積を有した活性炭が用いられおり、イオンの吸着面積が大きい。【０００３】
電気二重層キャパシタの特性を向上させるために、例えば、分極性電極およびセパレータの空隙の大きさに対する電解液量の容積比を適正な範囲に調整することが提案されている。この構成により、耐久性や温度特性の向上を実現している（例えば、特許文献１）。【０００４】
しかしながら現在、電気二重層キャパシタは、電源として、充放電を続けた場合、キャパシタ特性の経時劣化が著しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３００８３９９号公報
【発明の概要】
【０００６】
本発明のキャパシタ用電極は、導電性を有する基材と、基材と電気的に接続され電極部とを有する。電極部は、イオンの吸脱着が可能な第１炭素材で構成された複数の炭素粒子を含むとともに、内部に空隙が設けられている。この空隙は、直径が０．２μｍ以上、１．０μｍ以下である第１空隙と、直径が０．０５μｍ以上、０．２μｍ未満である第２空隙とを含む。電極部の単位重量あたりの第１空隙の容積の総和、第２空隙の容積の総和、電極部の体積をそれぞれ、ＶA、ＶB、Ｍと定義すると、（ＶA×ＶA）／（ＶB×Ｍ）の値は０．０２２より大きい。
【０００７】
この構成により、本発明のキャパシタ用電極を用いたキャパシタは、長期的に充放電を行った場合であっても、抵抗増大などの、長期使用による特性低下が抑えられ、寿命が長い。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態におけるキャパシタの部分切り欠き斜視図
【図２】本発明の実施の形態におけるキャパシタのイオン量比Ｍ２／Ｍ１と容量劣化率の関係示したグラフ
【図３】本発明の実施の形態におけるキャパシタのイオン量比Ｍ３／Ｍ１と抵抗増加率の関係示したグラフ
【図４】本発明の実施の形態におけるキャパシタのαの値と初期抵抗の関係を示したグラフ
【図５】本発明の実施の形態における電極部の空隙分布を示したグラフ
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は本発明の実施の形態におけるキャパシタ１０の切り欠き斜視図である。キャパシタ１０はキャパシタ素子（以下、素子）１と、外装体である有底状の外装ケース（以下、ケース）６と、封口部材７と、図示しない電解液とを有する。
【００１０】
素子１は、正極２と負極３とを対向させ、正極２と負極３との間にセパレータ４を介在させた状態で、これらを巻回することで構成されている。あるいは、正極２と負極３との間にセパレータ４を介在させた状態で積層して素子１を構成してもよい。電解液は正極２と負極３との間に介在している。
【００１１】
正極２は、導電性を有する基材である集電体２Ａと、集電体２Ａの表面に形成された電極部２Ｂとを有する。同様に、負極３は、導電性を有する基材である集電体３Ａと、集電体３Ａの表面に形成された電極部３Ｂとを有する。電極部２Ｂ、３Ｂはキャパシタ１０の充放電に伴いイオンを吸脱着する。すなわち、電極部２Ｂ、３Ｂはそれぞれ集電体２Ａ、３Ａと電気的に接続されている。そして、電極部２Ｂ、３Ｂはイオンの吸脱着が可能な炭素材（第１炭素材）で構成された複数の炭素粒子を含むとともに、内部に空隙が設けられている。
【００１２】
正極２および負極３には引出部材としてリード線５Ａ、５Ｂがそれぞれ接続されている。この状態で、素子１と電解液とがケース６に収容されている。封口部材７は、リード線５Ａ、５Ｂが表出するように、ケース６の開口端部を封止している。
【００１３】
次に、正極２、負極３の構成について詳細に説明する。集電体２Ａ、３Ａは、例えば、厚さ約１５μｍの高純度アルミニウム箔（Ａｌを９９％以上含有）で構成されている。このようなアルミニウム箔は、塩素系のエッチング液中での電解エッチングにより表面が粗面化されて、集電体２Ａ、３Ａとして用いられている。
【００１４】
電極部２Ｂ、３Ｂは、粗面化された集電体２Ａ、３Ａの表裏面へそれぞれ形成されている。電極部２Ｂ、３Ｂを構成する材料として、炭素材の一例である活性炭、結着剤や導電助剤などがある。
【００１５】
電極部２Ｂ、３Ｂ内でイオンを吸脱着する炭素材の一例である活性炭として、例えば、平均粒径約１〜１０μｍのフェノール樹脂系活性炭を用いることができる。しかし、電極部２Ｂ、３Ｂに用いられる活性炭は、これに限定されず、ヤシ殻、木粉、紙、石炭コークス、石油コークス、石油ピッチ、ゾルゲル重合法を用いて作製されたカーボンゲルなどを原料にした炭素材などを用いることができる。
【００１６】
結着剤としては例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を用い、分散剤としてはカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）などを用いることができる。導電助剤として、例えば、アセチレンブラックなどのカーボンブラックを用いることができる。そしてこれら活性炭、導電助剤、分散剤、結着剤を、例えば、それぞれ約８８：５：５：２の重量比で混合して用いる。この混合物を混練機で練合して所定の粘度に調整する。
【００１７】
このペーストを集電体２Ａ、３Ａの表裏面に塗布し、１００℃の大気雰囲気中において乾燥し、プレス機によって加圧する。このようにして、例えば、厚さ４０μｍの電極部２Ｂ、３Ｂを形成する。その後、スリット加工により、電極部２Ｂ、３Ｂをそれぞれ設けられた集電体２Ａ、３Ａを所定の幅に切断する。
【００１８】
さらに、集電体２Ａ、３Ａの表裏面上へ形成された電極部２Ｂ、３Ｂをそれぞれ一部取り除き、集電体２Ａ、３Ａが露出した部分へリード線５Ａ、５Ｂを針かしめなどの方法で接続する。
【００１９】
このようにして作製された正極２と負極３とを対向させ、正極２と負極３の間にセパレータ４を介在させて巻回することで素子１を完成させる。セパレータ４としては、例えば、厚さ約３５μｍ、密度０．４５ｇ／ｃｍ３のセルロース系の紙を用いることができる。なおセパレータ４はポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系の材料で形成されていてもよい。
【００２０】
電解液としては、例えば、第４級アンモニウム塩であるエチルトリメチルアンモニウムテトラフルオロボレート（ＥＴＭＡ＋ＢＦ４−）を用いることができる。溶質のアニオンがフッ素原子を含んでいると耐電圧特性的に好ましく、特にＢＦ４−あるいはＰＦ６−がよい。溶媒としては、例えば、有機溶媒であるγ−ブチロラクトンを用いる。溶質の濃度は０．５〜２．０ｍｏｌ／ｌである。
【００２１】
ケース６の材料には放熱性の観点から例えばアルミニウムや銅やニッケルなどの金属を用いるが、電解液と反応を生じる虞の低い材料であれば特に限定されない。またケース６は円筒状に限定されず、角筒状でもよい。またケース６としてラミネート袋や樹脂ケースを用いてもよい。
【００２２】
封口部材７は、例えばブチルゴムなどが挙げられる。しかしながら、封口部材７の材料は弾性を有するゴム材であれば、特に限定されない。
【００２３】
ケース６の開口部を封止するには、まず、素子１から突出したリード線５Ａ、５Ｂを封口部材７に設けられた貫通孔７Ａの中へ通す。この状態で、封口部材７をケース６の開口部へ配設する。そして、封口部材７に対応する位置で、ケース６の外周面をケース６内部へ向かって絞る。またケース６の開口端部をカーリング加工する。このようにして、封口部材７を圧縮した状態で固定する。以上の操作により、ケース６の開口部が封止される。
【００２４】
キャパシタ１０においては、電極部２Ｂ（３Ｂ）の内部に設けられた空隙が、直径が０．２μｍ以上、１．０μｍ以下である第１空隙と、直径が０．０５μｍ以上、０．２μｍ未満である第２空隙とを含む。そして電極部２Ｂ（３Ｂ）の単位重量あたりの第１空隙の容積の総和、第２空隙の容積の総和、電極部２Ｂ（３Ｂ）の体積をそれぞれＶA、ＶB、Ｍと定義すると、これら定数を用いた以下の式（Ａ）から算出される値αが０．０２２より大きいことを特徴としている。
【００２５】
α＝（ＶＡ×ＶＡ）／（ＶＢ×Ｍ）    （Ａ）
この構成により、長期的に充放電を続ける電気二重層キャパシタにおいて、特に低温での抵抗などのキャパシタ特性の低下を抑制することができる。
【００２６】
なお、正極２と負極３のうち、一方を他の構成にしてもよい。この場合、正極２と負極３のうち、上述の構成を有する方が本実施の形態における第１電極であり、他の構成を有する電極は第２電極である。
【００２７】
すなわち、本実施の形態によるキャパシタ用電極を用いたキャパシタの一例として、正極２、負極３の両方に上記のキャパシタ用電極を用いた電気二重層キャパシタを説明している。しかしながら、本実施の形態によるキャパシタは電気二重層キャパシタに限定されない。例えば、正極として本実施の形態によるキャパシタ用電極を用い、負極に、リチウムイオンを吸蔵させた炭素材料、ケイ素化合物、金属酸化物のうち少なくとも１種の電極材料を用い、リチウム塩を含んだ電解液を用いるキャパシタを構成してもよい。あるいは、負極として本実施の形態によるキャパシタ用電極を用い、正極にニッケル水酸物、ニッケル酸化物のうち少なくとも一方を電極材料として用い、水を溶媒として用いた電解液を用いたキャパシタを構成してもよい。
【００２８】
αが０．０２２より大きいということは、電極部２Ｂ（３Ｂ）内の炭素粒子どうしの間に設けられた無数の空隙の中でも、直径が大きい空隙の占有率および絶対量が比較的大きいことを意味する。このような条件では、充放電時にイオンを吸脱着する炭素（活性炭）粒子の細孔内および炭素粒子の周囲におけるイオンの拡散をより円滑にさせることできると考えられる。充放電時において炭素粒子の細孔内外を移動するイオンおよび溶媒を考慮した場合、所定の大きさの空隙が十分にあることにより、移動するイオンおよび溶媒の量だけの体積が移動することとなる。そのため、一定量の移動体積の変位を許容できる空隙が炭素粒子の周りに存在することが好ましい。
【００２９】
さらに、電極部２Ｂ（３Ｂ）の構成において、αを制御することにより、電極部２Ｂ（３Ｂ）を長寿命化しながら、同時に、高容量な炭素材を使用することができる。その結果、トレードオフの関係にある高容量化と長寿命化を両立させることができる。すなわち、高容量な炭素材を使用した際に生じていた特性劣化を抑えることが可能となる。そして、より安定してキャパシタの充放電特性を維持することが可能になることより、より高い電圧下での充放電など、より厳しい条件・環境でもキャパシタの充放電を繰り返すことが可能となる。例えば２．５Ｖ以上の電圧が印加された状態であっても、充放電特性を安定して維持することが可能となる。
【００３０】
そして、αは、電極部２Ｂ（３Ｂ）内における空隙条件において、電解液中のイオンが電極部２Ｂ（３Ｂ）内で拡散するために、上記所定の大きさの空隙の占有率だけでなく絶対量の満足度合についても同時に表現できる。この値は、０．０２２以下でなければよく、上限を設けていない。すなわち、αが大きければ大きいほど電極として好ましい。
【００３１】
上述のような空隙分布を確認する方法として、本実施の形態では、一例として水銀ポロシメータ法を用いている。水銀ポロシメータ法では、低圧状態の中で試料内の細孔へ水銀を流入させて大きな径の細孔を計測した後、高圧状態において水銀を細孔のより深い箇所へ浸透させて、圧力の変動状況から試料内の小さい細孔の状態を検出する。低圧状態にするには真空ポンプで５０μｍＨｇ程度まで減圧する。試料に水銀を流入させる方法として、一例として、試料を収容するとともに水銀の流入孔を有したセルを用いる。試料としては、シート状で集電体を含む電極において、電極部２Ｂ、３Ｂを形成した部分を１０ｍｍ×１００ｍｍのサイズで切り抜き、長手方向の部分を１０ｍｍずつ蛇腹折りして作製する。この蛇腹折りした試料を、長手方向が載置面と平行となるように、立てて載置させた状態で測定に用いる。高圧状態では約２３０ＭＰａまで加圧して試料へ水銀を圧入する。高圧状態にするには油圧ポンプを用いて水銀を加圧する。
【００３２】
例えば、電極部２Ｂ、３Ｂを形成するペーストを調製する際の各粒子の分散性は、電極部２Ｂ、３Ｂ内の空隙の容積を制御するための要因となり得る。分散性が十分でない場合、炭素粒子の凝集体の大きさのばらつきが大きくなり、凝集体間のすきまの大きさが電極部２Ｂ、３Ｂ内で不均一になると考えられる。
【００３３】
また、電極部２Ｂ、３Ｂに含まれる炭素粒子は、直径（孔径）の大きい細孔を多く含むことが好ましい。炭素粒子が孔径の大きい細孔を多く有することにより、電極部２Ｂ、３Ｂをプレスしたとき、この細孔部分がスポンジ体のような弾性を示すと考えられる。そのため、炭素粒子がプレスによって加わる応力に対して反力を示し、プレス後も粒子が変形あるいは破壊されずに、元の形状のまま、あるいは、元の形状により近い形状を維持し、粒子間において所定の大きさの空隙を確保できると考えられる。
【００３４】
この効果を得るために、本実施の形態で用いられる炭素（活性炭）粒子の細孔は、２ｎｍ以上、５０ｎｍ以下の範囲の直径を有するメソ孔（第１孔）と、２ｎｍ未満の直径を有するミクロ孔（第２孔）とを含む。そしてミクロ孔の容積の総和に対するメソ孔の容積の総和の比が０．２以上であることが好ましい。そして、複数の炭素粒子に形成された孔の全容積の総和に対するメソ孔の容積の総和の比が０．２以上であることが好ましい。このような状態の細孔には、特に平面状で狭い細孔にも入り込むことが可能なイオンを含んだ電解液を用いることが好ましい。このように電解液に含まれる平面状のイオンとして、以下の式（１）で示されるイオンが好ましい。そしのなかでも、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムが好ましい。
【００３５】
【化１】
2014073190.tif 000003
【００３６】
また、エチルトリメチルアンモニウムイオン（ＥＴＭＡ＋）のように、イオン形状が立体的であるイオンを用いる場合は、炭素粒子において、ミクロ孔の容積の総和に対するメソ孔の容積の総和の比が０．２５以上であるとともに、複数の炭素粒子に形成された孔の全容積の総和に対するメソ孔の容積の総和の比が０．２以上であることが好ましい。このようなイオンの一例として、置換基にエチル基やメチル基を含んだ４級アンモニウムイオンが挙げられる。
【００３７】
平面状のイオンは、その厚さ程度の開口幅しかないスリット孔に入り込んでいくことができる。一方、立体状のイオンは、そのような大きさのスリット孔に入り込んでいくことは困難であると考えられる。そのため、平面状のイオンより、立体状のイオンの方が炭素粒子としてより大きな孔径の孔を必要とする。
【００３８】
また、電極部２Ｂ、３Ｂ内の空隙量を制御する別の方法として、充放電において、容量を発現する炭素材（活性炭）とは別に、電極部２Ｂ、３Ｂ内の空隙を制御する手段を使用する方法が挙げられる。例えば、第１の炭素材（活性炭）で構成された炭素粒子と、第２の炭素材（活性炭）で構成された炭素粒子とを用いる。第１の炭素材は、充放電の際に容量を発現することを主な目的とした炭素材であり、第２の炭素材は電極部２Ｂ、３Ｂ内の空隙を制御することを主な目的とする炭素材である。
【００３９】
電極部２Ｂ、３Ｂにおいて、容量を確保するために、第１の炭素材を主材、第２の炭素材を副材として使用した構成が好ましい。言い換えれば、電極部２Ｂ、３Ｂにおける第１の炭素材で構成された炭素粒子の重量含有率は、第２の炭素材で構成された炭素粒子の重量含有率より大きいことが好ましい。一方、空隙条件を満たすためには、第２の炭素材で構成された炭素粒子の細孔の総容積が、第１炭素材で構成された炭素粒子の細孔の総容積より大きいことが好ましい。
【００４０】
さらに、第２の炭素材で構成された炭素粒子に設けられた複数の孔は２ｎｍ以上、５０ｎｍ以下の範囲の直径を有するメソ孔（第３孔）と、２ｎｍ未満の直径を有するミクロ孔（第４孔）とを含むことが好ましい。そして、第２の炭素材で構成された炭素粒子におけるミクロ孔の容積の総和に対するメソ孔の容積の総和の比が、第１の炭素材で構成された炭素粒子におけるミクロ孔の容積の総和に対するメソ孔の容積の総和の比より大きいことが好ましい。
【００４１】
なお、この空隙の制御方法において、副材である第２の炭素材は必ずしも炭素材から構成されている必要はなく、上記条件を満たす多孔質材であればよい。すなわち、第２の炭素材で構成された炭素粒子に代えて、表面に複数の孔が設けられた複数の多孔質粒子を用いてもよい。
【００４２】
次に、図２、図３を参照しながら電極部２Ｂ、３Ｂ内に含まれるイオン量Ｍ２がキャパシタ１０の容量減少率に与える影響、および炭素粒子のメソ孔内に存在するイオン量Ｍ３がキャパシタ１０の抵抗増加率に与える影響について説明する。図２は、所定の容量の発現に必要なイオン量Ｍ１に対するイオン量Ｍ２の比であるＭ２／Ｍ１と、２５℃下における容量減少率の関係を示したグラフである。図３は、イオン量Ｍ１に対するイオン量Ｍ３の比Ｍ３／Ｍ１と２５℃下における抵抗増加率の関係を示したグラフである。
【００４３】
図２、図３におけるデータは、以下に説明する試験により求めている。まず、（表１）から（表４）に示す諸元を有するキャパシタのサンプル１〜９を用意する。
【００４４】
【表１】
2014073190.tif 000004
【００４５】
【表２】
2014073190.tif 000005
【００４６】
【表３】
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【００４７】
【表４】
2014073190.tif 000007
【００４８】
そして、各サンプルに対して６０℃、２．８Ｖ、５００時間のフロート試験を行し、試験前後における容量減少率と抵抗増加率を測定する。すなわち、２５℃下で初期容量、初期抵抗を測定し、フロート試験後の容量、抵抗の差分をそれぞれ初期容量、初期抵抗で除した値を百分率で示した値が容量減少率と抵抗増加率である。なお、初期容量や初期抵抗、試験後の容量や抵抗は、ＥＣ  ６２３９１−１に規定されている方法で測定している。
【００４９】
（表１）〜（表４）に示す各物性値は、以下の方法で算出する。
【００５０】
所定の静電容量の発現に要するイオン量Ｍ１は、キャパシタの特性を２５℃下において計測した際に検出される静電容量値Ｃ（Ｆ）に対し、このキャパシタに印加した電圧を乗じ、ファラデー定数で除して算出する。なお、静電容量値は、例えば、キャパシタとして計測した際の単位重量あたりの容量値（Ｆ／ｇ）と電極部の総重量（ｇ）との積とする。
【００５１】
空隙に存在するイオン量Ｍ２は、各空間（炭素粒子間の空隙、炭素粒子の細孔）の容積の値に電解液の濃度を乗じて算出する。なお、各空間の中には十分に電解液が満たされた状態であると仮定する。この空隙の容積は、以下のようにして算出する。まず、電極部全体の理論密度（ｇ／ｍｌ）と実測密度（ｇ／ｍｌ）との差分を算出し、この差分を上記理論密度で除することにより、電極部の空隙率（％）を算出する。そして、この空隙率に電極部の体積の値を乗ずることにより、空隙容積の総量（ｍｌ）を算出する。なお、ここで電極部の理論密度は、すでに計測されている炭素材、導電助剤、結着剤のそれぞれの真密度（ｍｌ／ｇ）と各材料の配合比に基づき算出される。なお、電極部の理論密度とは、電極部を構成する材料中の空孔および材料間の隙間が存在しないと仮定した場合の密度である。また炭素材の真密度の逆数と単位重量あたりの細孔容積の和を算出し、この和の逆数を炭素材の理論密度としている。
【００５２】
続いて、炭素粒子の細孔容積の総和は、以下のようにして求める。電極部の炭素粒子の配合比に電極層の実測密度を乗じて、炭素粒子の実測密度（ｇ／ｍｌ）を算出し、電極部の体積（ｍｌ）から炭素粒子全体の重量（ｇ）を算出する。そしてこの値とすでに判明している炭素粒子の単位重量当たりの細孔容積（ｍｌ／ｇ）から細孔容積の総量（ｍｌ）を算出する。そして、全体の細孔容積とメソ孔の容積の比からメソ孔の容積の総量（ｍｌ）も算出し、イオン量Ｍ３の算出に用いる。
【００５３】
（表１）〜（表４）のサンプル１〜９における電極部の体積は１．６６ｍｌであり、電解液濃度は０．９Ｍ、印加した電圧は２．８Ｖである。電極部を構成する材料のうち、炭素材（活性炭）で構成された炭素粒子のほかに、真密度１．８ｇ／ｍｌのアセチレンブラック、真密度１．３ｇ／ｍｌのＣＭＣ、真密度２．１６ｇ／ｍｌのＰＴＦＥを用いている。そして電極部として、これら４種の材料を８７：６：５：２の重量比で混合している。
【００５４】
図２、図３に示されたグラフに用いられたプロットは（表４）および以下の（表５）に記載されたデータに基づいている。
【００５５】
【表５】
2014073190.tif 000008
【００５６】
図２からわかるように、キャパシタ１０の特性低下を抑えるために、所定の容量の発現に必要なイオン量Ｍ１に対して、電極部内に含まれるイオン量Ｍ２（電解液量）が一定量以上であることが好ましい。具体的には、電極部２Ｂ、３Ｂ内に含まれる空隙全体（粒子間の空隙および炭素粒子内の細孔）に含まれるイオン量Ｍ２の、イオン量Ｍ１に対する比Ｍ２／Ｍ１が１以上であることが好ましい。このように電極部２Ｂ、３Ｂ内のイオン量を調整することにより、キャパシタ１０を長期的に充放電しても、抵抗などのキャパシタ特性の長期的な特性劣化が抑制される。充放電するためには、炭素粒子の細孔内部と外部においてイオンが出入りする必要がある。したがって、炭素粒子へ入るイオンの供給源および活性炭から出たイオンの保持場として、電極部２Ｂ、３Ｂ内の炭素粒子どうしの間に介在して形成される空隙内にイオンが一定量以上だけ保持されていることが好ましい。
【００５７】
電極部２Ｂ、３Ｂ内を構成する空間において、特に炭素粒子どうしの間の空隙におけるイオン量が重要となる。その理由は以下のとおりである。容量発現の場により近い炭素粒子の細孔内がイオン保有の場となる場合、陽陰両イオンがイオン吸着サイトである炭素粒子の細孔表面に近い場所に存在することになる。しかし、容量発現を担うイオンと逆極性のイオンが容量発現の場に多く存在すると、容量発現のイオンへ悪影響を及ばす可能性があると考えられる。また、粒子間の空隙より遠い場所、例えばセパレータ４内などにイオンを保有する場を設けると、炭素粒子の表面までの距離が大きく、その距離の大きさが充放電を行う上で悪影響となる虞がある。
【００５８】
なお、実際は、キャパシタ１０において、電解液は電極部２Ｂ、３Ｂ内だけではなく、セパレータ４の孔内にも存在し、場合によっては素子１に含浸して余った電解液がケース６内に収容されている。そのため、イオン量比Ｍ２／Ｍ１が１より小さくなる、つまり、上記空隙のイオン量Ｍ２が、容量発現に必要なイオン量Ｍ１よりも不足している構成の電気二重層キャパシタが、必ずしも所定の容量を発現することが不可能になることを意味するものではない。ただし、その場合、イオン量の不足分をセパレータ４内のイオンや、素子１外から補って容量発現を行うこととなるため、所定の容量を発現するために要する時間がより長くなる。
【００５９】
また図３から、上記イオン量Ｍ１に対する炭素粒子のメソ孔のイオン量Ｍ３の比Ｍ３／Ｍ１が０．２より大きいとき、抵抗増加率が抑制されたまま、安定していることがわかる。
【００６０】
次に前述の式（Ａ）により算出されるαの異なる電極部を有する電極を用いた効果を、具体的な例を用いて説明する。すなわち、（表６）に示すサンプルＡ〜Ｆの電極を用いた電気二重層キャパシタを用いて信頼性の経時変化に関して性能を評価した結果を説明する。
【００６１】
【表６】
2014073190.tif 000009
【００６２】
サンプルＡ〜Ｆの電極は、電極部内の空隙条件、特に空隙容積の総和ＶＡ、ＶＢの条件から算出される値αがそれぞれ異なる。（表６）はサンプルＡ〜Ｆの電極部に用いられる炭素（活性炭）粒子の平均粒径Ｄ５０と、ミクロ孔の容積に対するメソ孔の容積の比、全細孔の容積に対するメソ孔の容積の比を示している。ミクロ孔の容積はＭＰ法により測定し、メソ孔の容積はＤｏｌｌｉｍｏｒｅ−Ｈｅｌ（ＤＨ）法により測定し、全細孔の容積値は上記のように測定されたミクロ孔の容積とメソ孔の容積とを加算して求めている。その他、電極部を構成しているその他の結着剤、分散剤の組成、混合比などの条件、乾燥、プレス条件はサンプル１〜９と同じである。
【００６３】
各サンプルの空隙条件と低温特性としての−３０℃における抵抗率を（表７）に示す。そして、各サンプルのαの値と抵抗率との関係を図４に示す。
【００６４】
抵抗率はＥＣ  ６２３９１−１に規定されている方法で測定したキャパシタの抵抗に電極部の面積を乗じ、電極部の厚みで除することにより求める。なお、各サンプル、各時間（初期、６００時間、１０００時間）における抵抗率を比較するために（表７）および図４では、サンプルＦの初期抵抗率値を基準とし、この値と各抵抗率の値の比を百分率で示した抵抗率比を用いている。また、本試験においては負荷条件として、各サンプルの電極を用いた電気二重層キャパシタを６０℃で、２．８Ｖの電圧を印加し続け、所定時間経過後の抵抗率を評価している。
【００６５】
【表７】
2014073190.tif 000010
【００６６】
（表７）および図４より、サンプルＣとサンプルＤの間で電気二重層キャパシタの特性変化の傾向に大きな差が生じていることがわかる。すなわち、（表７）より、αが０．０２２以下のサンプルと０．０２２より大きいサンプルの間で大きく差が出ていることが分かる。αの値が０．０２２以下のサンプルＡ〜Ｃでは、負荷を印加している時間が長くなると、抵抗率が著しく変化している。これに対して、αの値が０．２２より大きいサンプルＤ〜Ｆでは、負荷時間が長くなるにつれて、抵抗率が多少大きくなっているが、増大の程度は、サンプルＡ〜Ｃと比べて小さい。このように、αの値が０．０２２より大きい電極部を有する電極を用いて電気二重層キャパシタを構成することは、電気二重層キャパシタを長寿命化するうえで顕著な効果を有する。
【００６７】
図５は上記サンプルＦとサンプルＢについて、空隙直径ごとの空隙容積の分布を、水銀ポロシメータを用いて計測した結果を示したグラフである。図５では、空隙直径を示した横軸は対数軸である。図５に示すように、サンプルＢでは０．０５μｍ〜１．０μｍの範囲における空隙容積の分布の最大ピークが、空隙直径０．２μｍと０．３μｍの間にある。一方、サンプルＦでは、０．０５μｍ〜１．０μｍの範囲における空隙容積の分布の最大ピークが、空隙直径０．３μｍと０．６μｍの間にある。
【００６８】
上記のように、最大ピークの位置の違いからも、本実施の形態による電極部を有するサンプルＦでは、電極部を構成する炭素粒子の周辺に大きな空隙を多く有していることがわかる。すなわち、空隙の直径の、０．０５μｍ以上、１．０μｍ以下の範囲における最大ピークが０．３μｍ以上、０．６μｍ以下の範囲内にあることが好ましい。最大ピークが０．４μｍ以上、０．５μｍ以下の範囲にあることがさらに好ましい。電極部がこのような空隙分布を有することにより、（表７）および図４のように、長期使用においても低温特性に優れた電気二重層キャパシタを作製することができる。
【００６９】
なお、上記のように電極部内の空隙の分布条件において、「０．０５μｍ以上、１．０μｍ以下の範囲内の直径を有する空隙において」と前提条件を設けた理由は、電極部内の空隙ではない空隙を上記分布の測定結果の中から可能な限り排除するためである。
【００７０】
特に０．０５μｍ以下の直径を有する空隙を分布範囲に含めると、炭素粒子の内部の細孔も併せて検出してしまう虞がある。一方、極端に大きな直径を有する空隙を分布範囲に含めると、電極部の周辺において何らかの要因で形成された凹部なども併せて検出してしまう虞がある。
【００７１】
図５に示す空隙直径分布において、所定の空隙直径で最大ピークが得られたあと、この空隙直径が１．０μｍを超えるまでに一度容積値がゼロになる箇所が存在する場合がある。このような箇所は、特に空隙直径が０．２μｍ〜１．０μｍの範囲に存在しやすい。図５に示すサンプルＦのデータでは、０．７μｍ付近に容積値がゼロになる箇所が見られる。そして、そのような容積値がゼロになった空隙直径の値から、数十μｍとなるまで全く空隙が検出されない。そのため、空隙直径が１．０μｍ以下の空隙を、本実施の形態において電極部が内部に有する空隙として評価対象としている。
【００７２】
本試験においては、上記のように、空隙直径の分布において、特定の傾向があったため上限値を上記のように設定している。しかしながら、理論上は、立体的な空隙を想定した場合、対象とする空隙の直径の上限値は、これら空隙を有する電極部の厚みの値まで高めることができると考えられる。
【００７３】
また、多孔質粒子として、第２の炭素材で構成された炭素粒子を用いて、電極部内の空隙を制御した構成の効果について、具体的な例を用いて説明する。容量を発現する第１の炭素材で構成された炭素粒子と、電極部内の空隙を制御するために添加された第２の炭素材で構成された炭素粒子の諸元を（表８）に示す。Ｖｔｏｔａｌは炭素粒子の単位重量あたりの細孔の全容積、Ｖｍｅｓｏは炭素粒子の単位重量あたりのメソ孔の全容積、Ｖｍｉｃｒｏは炭素粒子の単位重量あたりのミクロ孔の全容積をそれぞれ示している。
【００７４】
【表８】
2014073190.tif 000011
【００７５】
これらの炭素粒子を（表９）に示す重量配合比で用いてサンプルＧ〜Ｋのキャパシタを作製する。サンプルＧ〜Ｋのキャパシタの各電極部における第１、第２の炭素材の重量配合比は順に、９０：１０、８０：２０、７０：３０、１００：０である。その他、電極部を構成しているその他の結着剤、分散剤の組成、混合比などの条件、乾燥、プレス条件はサンプル１〜９と同じである。なお、このサンプルＧ〜Ｋでは第１、第２の炭素材で構成された炭素粒子の合計をサンプル１〜９における炭素粒子の混合比としている。
【００７６】
【表９】
2014073190.tif 000012
【００７７】
次に、サンプルＧ〜Ｋのキャパシタに対し、８５℃温度下で２．５Ｖの定電圧を５２０時間印加しつづける負荷試験を実施している。そして負荷試験の前後において、各サンプルの常温（２５℃）および低温（―３０℃）の温度でそれぞれ、キャパシタの容量値および抵抗値を測定し、特性低下を比較している。（表１０）における各特性値は、それぞれの試験においてサンプルＫの試験開始時の特性値と各サンプル特性値の比を百分率として表現している。常温Ｃ、低温Ｃはそれぞれ、常温、低温における容量の相対値を示し、常温Ｒ、低温Ｒはそれぞれ、常温、低温における抵抗の相対値を示している。
【００７８】
【表１０】
2014073190.tif 000013
【００７９】
サンプルＧ〜Ｊでは電極部に、大きい細孔を多く有した第２の炭素材で構成された炭素粒子を加えられている。一方、サンプルＪでは電極部に、第２の炭素材で構成された炭素粒子が添加されていない。（表１０）に示すように、サンプルＧ〜Ｊのキャパシタでは、サンプルＪと比べて、特に低温条件において、容量減少、抵抗増加ともに抑制されている。さらに常温においても、抵抗については、サンプルＫよりもサンプルＧ〜Ｋの方が優れた特性を示している。また、容量についても、サンプルＧ〜Ｋでは容量が著しく低下してしまうことがない。
【００８０】
このように、第２の炭素材で構成された炭素粒子を添加することにより、αの値が０．０２２より大きな電極部を形成することができ、容量低下と抵抗増大を抑えることができる。
【００８１】
また、第２の炭素材で構成された炭素粒子などの多孔質粒子は、前述のように電極部内の空隙条件を制御するスペーサの機能だけでなく、電解液のリザーバーとして機能も同時に果たす。そのため、より顕著な特性劣化の抑制という効果を発揮する。
【００８２】
以上のように、本実施の形態によるキャパシタ用電極の電極部において、αを０．０２２より大きくすることにより、電極部内の炭素粒子の周囲に所定の大きさの空隙を、占有率および絶対量の面で多く設けることができる。そのため、充放電時に炭素粒子から電解液へのイオンの拡散を促進し、キャパシタとして耐久性や低温特性を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明におけるキャパシタ用電極を用いたキャパシタでは、長期使用時の特性劣化が改善され、キャパシタを長寿命化することができる。これより、高い信頼性が求められる、車載用や電子機器用において利用されることが期待される。
【符号の説明】
【００８４】
１    キャパシタ素子（素子）
２    正極
２Ａ，３Ａ    集電体
２Ｂ，３Ｂ    電極部
３    負極
４    セパレータ
５Ａ，５Ｂ    リード線
６    外装ケース（ケース）
７    封口部材
７Ａ    貫通孔
１０    キャパシタ
【図１】
2014073190.tif 000014
【図２】
2014073190.tif 000015
【図３】
2014073190.tif 000016
【図４】
2014073190.tif 000017
【図５】
2014073190.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成27年3月12日(2015.3.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態におけるキャパシタの部分切り欠き斜視図
【図２】本発明の実施の形態におけるキャパシタのイオン量比Ｍ２／Ｍ１と容量減少率との関係を示したグラフ
【図３】本発明の実施の形態におけるキャパシタのイオン量比Ｍ３／Ｍ１と抵抗増加の関係を示したグラフ
【図４】本発明の実施の形態におけるキャパシタのαの値と初期抵抗の関係を示したグラフ
【図５】本発明の実施の形態における電極部の空隙分布を示したグラフ
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
すなわち、本実施の形態によるキャパシタ用電極を用いたキャパシタの一例として、正極２、負極３の両方に上記のキャパシタ用電極を用いた電気二重層キャパシタを説明している。しかしながら、本実施の形態によるキャパシタは電気二重層キャパシタに限定されない。例えば、正極として本実施の形態によるキャパシタ用電極を用い、負極に、リチウムイオンを吸蔵させた炭素材料、ケイ素化合物、金属酸化物のうち少なくとも１種の電極材料を用い、リチウム塩を含んだ電解液を用いるキャパシタを構成してもよい。あるいは、負極として本実施の形態によるキャパシタ用電極を用い、正極にニッケル水酸化物、ニッケル酸化物のうち少なくとも一方を電極材料として用い、水を溶媒として用いた電解液を用いたキャパシタを構成してもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
そして、各サンプルに対して６０℃、２．８Ｖ、５００時間のフロート試験を実行し、試験前後における容量減少率と抵抗増加率を測定する。すなわち、２５℃下で初期容量、初期抵抗を測定し、フロート試験後の容量、抵抗の差分をそれぞれ初期容量、初期抵抗で除した値を百分率で示した値が容量減少率と抵抗増加率である。なお、初期容量や初期抵抗、試験後の容量や抵抗は、ＩＥＣ ６２３９１−１に規定されている方法で測定している。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
続いて、炭素粒子の細孔容積の総和は、以下のようにして求める。電極部の炭素粒子の配合比に電極部の実測密度を乗じて、炭素粒子の実測密度（ｇ／ｍｌ）を算出し、電極部の体積（ｍｌ）から炭素粒子全体の重量（ｇ）を算出する。そしてこの値とすでに判明している炭素粒子の単位重量当たりの細孔容積（ｍｌ／ｇ）から細孔容積の総量（ｍｌ）を算出する。そして、全体の細孔容積とメソ孔の容積の比からメソ孔の容積の総量（ｍｌ）も算出し、イオン量Ｍ３の算出に用いる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
電極部２Ｂ、３Ｂ内を構成する空間において、特に炭素粒子どうしの間の空隙におけるイオン量が重要となる。その理由は以下のとおりである。容量発現の場により近い炭素粒子の細孔内がイオン保有の場となる場合、陽陰両イオンがイオン吸着サイトである炭素粒子の細孔表面に近い場所に存在することになる。しかし、容量発現を担うイオンとは逆の極性のイオンが容量発現の場に多く存在すると、容量発現のイオンへ悪影響を及ばす可能性があると考えられる。また、粒子間の空隙より遠い場所、例えばセパレータ４内などにイオンを保有する場を設けると、炭素粒子の表面までの距離が大きく、その距離の大きさが充放電を行う上で悪影響となる虞がある。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
サンプルＡ〜Ｆの電極は、電極部内の空隙条件、特に空隙容積の総和ＶＡ、ＶＢの条件から算出される値αがそれぞれ異なる。（表６）はサンプルＡ〜Ｆの電極部に用いられる炭素（活性炭）粒子の平均粒径Ｄ５０と、ミクロ孔の容積に対するメソ孔の容積の比、全細孔の容積に対するメソ孔の容積の比を示している。ミクロ孔の容積はＭＰ法により測定し、メソ孔の容積はＤｏｌｌｉｍｏｒｅ−Ｈｅａｌ（ＤＨ）法により測定し、全細孔の容積値は上記のように測定されたミクロ孔の容積とメソ孔の容積とを加算して求めている。その他、電極部を構成しているその他の結着剤、分散剤の組成、混合比などの条件、乾燥、プレス条件はサンプル１〜９と同じである。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
抵抗率はＩＥＣ ６２３９１−１に規定されている方法で測定したキャパシタの抵抗に電極部の面積を乗じ、電極部の厚みで除することにより求める。なお、各サンプル、各時間（初期、６００時間、１０００時間）における抵抗率を比較するために（表７）および図４では、サンプルＦの初期抵抗率値を基準とし、この値と各抵抗率の値の比を百分率で示した抵抗率比を用いている。また、本試験においては負荷条件として、各サンプルの電極を用いた電気二重層キャパシタを６０℃で、２．８Ｖの電圧を印加し続け、所定時間経過後の抵抗率を評価している。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
これらの炭素粒子を（表９）に示す重量配合比で用いてサンプルＧ〜Ｋのキャパシタを作製する。サンプルＧ〜Ｋのキャパシタの各電極部における第１、第２の炭素材の重量配合比は順に、９０：１０、８０：２０、７０：３０、１００：０である。その他、電極部を構成しているその他の結着剤、分散剤の組成、混合比などの条件、乾燥、プレス条件はサンプル１〜９と同じである。なお、このサンプルＧ〜Ｋでは第１、第２の炭素材で構成された炭素粒子の合計をサンプル１〜９において炭素粒子が占める割合と同じにしている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
サンプルＧ〜Ｊでは電極部に、大きい細孔を多く有した第２の炭素材で構成された炭素粒子を加えられている。一方、サンプルＫでは電極部に、第２の炭素材で構成された炭素粒子が添加されていない。（表１０）に示すように、サンプルＧ〜Ｊのキャパシタでは、サンプルＫと比べて、特に低温条件において、容量減少、抵抗増加ともに抑制されている。さらに常温においても、抵抗については、サンプルＫよりもサンプルＧ〜Ｊの方が優れた特性を示している。また、容量についても、サンプルＧ〜Ｊでは容量が著しく低下してしまうことがない。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８１】
また、第２の炭素材で構成された炭素粒子などの多孔質粒子は、前述のように電極部内の空隙条件を制御するスペーサの機能だけでなく、電解液のリザーバーとしての機能も同時に果たす。そのため、より顕著な特性劣化の抑制という効果を発揮する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
以上のように、本実施の形態によるキャパシタ用電極の電極部において、αを０．０２２より大きくすることにより、電極部内の炭素粒子の周囲に所定の大きさの空隙を、占有率および絶対量の面で多く設けることができる。そのため、充放電時にイオンを吸脱着する炭素（活性炭）粒子の細孔内および炭素粒子の周囲におけるイオンの拡散をより円滑にし、キャパシタとして耐久性や低温特性を向上させることができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有する基材と、
前記基材と電気的に接続され、イオンの吸脱着が可能な第１炭素材で構成された複数の炭素粒子を含むとともに、内部に空隙が設けられた電極部と、を備え、
前記空隙は、直径が０．２μｍ以上、１．０μｍ以下である第１空隙と、直径が０．０５μｍ以上、０．２μｍ未満である第２空隙とを含み、
前記電極部の単位重量あたりの前記第１空隙の容積の総和、前記第２空隙の容積の総和、前記電極部の体積をそれぞれＶA、ＶB、Ｍと定義すると、（ＶA×ＶA）／（ＶB×Ｍ）の値が０．０２２より大きい、
キャパシタ用電極。
【請求項２】
前記空隙の直径の、０．０５μｍ以上、１．０μｍ以下の範囲における最大ピークが０．３μｍ以上、０．６μｍ以下の範囲内にある、
請求項１記載のキャパシタ用電極。
【請求項３】
前記複数の炭素粒子のそれぞれの表面には複数の孔が設けられ、前記複数の孔は２ｎｍ以上、５０ｎｍ以下の範囲の直径を有する第１孔と、２ｎｍ未満の直径を有する第２孔とを含み、
前記第２孔の容積の総和に対する前記第１孔の容積の総和の比が０．２以上であるとともに、
前記複数の炭素粒子に設けられた複数の孔の全ての容積の総和に対する前記第１孔の容積の総和の比が０．２以上である、
請求項１記載のキャパシタ用電極。
【請求項４】
前記電極部は、表面に複数の孔が設けられた複数の多孔質粒子をさらに含み、
前記複数の多孔質粒子の前記孔の総容積が、前記第１炭素材で構成された前記複数の炭素粒子の前記孔の総容積より大きく、前記電極部における前記複数の炭素粒子の重量含有率は、前記複数の多孔質粒子の重量含有率より大きい、
請求項１記載のキャパシタ用電極。
【請求項５】
前記複数の炭素粒子のそれぞれの表面には複数の孔が設けられ、前記複数の孔は２ｎｍ以上、５０ｎｍ以下の範囲の直径を有する第１孔と、２ｎｍ未満の直径を有する第２孔とを含み、
前記複数の多孔質粒子に設けられた前記複数の孔は２ｎｍ以上、５０ｎｍ以下の範囲の直径を有する第３孔と、２ｎｍ未満の直径を有する第４孔とを含み、
前記第４孔の容積の総和に対する前記第３孔の容積の総和の比が前記第２孔の容積の総和に対する前記第１孔の容積の総和の比より大きい、
請求項４記載のキャパシタ用電極。
【請求項６】
前記複数の多孔質粒子は第２炭素材で構成されている、
請求項４記載のキャパシタ用電極。
【請求項７】
第１電極と、
前記第１電極に対向する第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に介在する電解液と、を備え、
前記第１電極は、
導電性を有する基材と、
前記基材と電気的に接続され、イオンの吸脱着が可能な第１炭素材で構成された複数の炭素粒子を含むとともに、内部に空隙が設けられた電極部と、を有し、
前記空隙は、直径が０．２μｍ以上、１．０μｍ以下である第１空隙と、直径が０．０５μｍ以上、０．２μｍ未満である第２空隙とを含み、
前記電極部の単位重量あたりの前記第１空隙の容積の総和、前記第２空隙の容積の総和、前記電極部の体積をそれぞれＶA、ＶB、Ｍと定義すると、（ＶA×ＶA）／（ＶB×Ｍ）の値が０．０２２より大きい、
キャパシタ。
【請求項８】
前記電解液は前記第１電極の前記電極部内に含浸しており、
前記第１電極の前記電極部に含まれる前記複数の炭素粒子間に位置する電解液に含まれるイオン量は前記第１電極の静電容量の発現に要するイオン量より大きい、
請求項７記載のキャパシタ。
【請求項９】
前記空隙の直径の、０．０５μｍ以上、１．０μｍ以下の範囲における最大ピークが０．３μｍ以上、０．６μｍ以下の範囲内にある、
請求項７記載のキャパシタ。
【請求項１０】
前記複数の炭素粒子のそれぞれの表面には複数の孔が設けられ、前記複数の孔は２ｎｍ以上、５０ｎｍ以下の範囲の直径を有する第１孔と、２ｎｍ未満の直径を有する第２孔とを含み、
前記第２孔の容積の総和に対する前記第１孔の容積の総和の比が０．２以上であるとともに、
前記複数の炭素粒子に設けられた複数の孔の全ての容積の総和に対する前記第１孔の容積の総和の比が０．２以上である、
請求項７記載のキャパシタ。
【請求項１１】
前記電極部は、表面に複数の孔が設けられた複数の多孔質粒子をさらに含み、
前記複数の多孔質粒子の前記孔の総容積が、前記第１炭素材で構成された前記複数の炭素粒子の前記孔の総容積より大きく、前記電極部における前記複数の炭素粒子の重量含有率は、前記複数の多孔質粒子の重量含有率より大きい、
請求項７記載のキャパシタ。
【請求項１２】
前記複数の炭素粒子のそれぞれの表面には複数の孔が設けられ、前記複数の孔は２ｎｍ以上、５０ｎｍ以下の範囲の直径を有する第１孔と、２ｎｍ未満の直径を有する第２孔とを含み、
前記複数の多孔質粒子に設けられた前記複数の孔は２ｎｍ以上、５０ｎｍ以下の範囲の直径を有する第３孔と、２ｎｍ未満の直径を有する第４孔とを含み、
前記第４孔の容積の総和に対する前記第３孔の容積の総和の比が前記第２孔の容積の総和に対する前記第１孔の容積の総和の比より大きい、
請求項１１記載のキャパシタ。
【請求項１３】
前記複数の多孔質粒子は第２炭素材で構成されている、
請求項１１記載のキャパシタ。
【国際調査報告】
2014073190.tif 000019
2014073190.tif 000020