(57)【要約】【課題】  高容量及び低インピーダンスを両立できる電気二重層キャパシタを提供する。【解決手段】  一対の電極と、前記一対の電極に接触する電解液とを備え、電解液は（１）式の化合物及び有機溶媒を含む電気二重層キャパシタである。ここで、Ｒ１はジメチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、及び、ペンタメチレン基からなる群から選択されるいずれかの基であり、Ｒ２はテトラメチレン基又はペンタメチレン基である。【化１】2006332446.tif 000007【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極と、前記一対の電極に接触する電解液とを備え、
前記電解液は（１）式の化合物及び有機溶媒を含む電気二重層キャパシタ。
ここで、Ｒ１はジメチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、及び、ペンタメチレン基からなる群から選択されるいずれかの基であり、Ｒ２はテトラメチレン基又はペンタメチレン基である。
【化１】
2006332446.tif 000006
【請求項２】
前記Ｒ１及びＲ２がいずれもテトラメチレン基である、又は、前記Ｒ１がテトラメチレン基かつ前記Ｒ２がペンタメチレン基である請求項１に記載の電気二重層キャパシタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気二重層キャパシタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）が着目されている。この種の電気二重層キャパシタは、一対の電極と、これら一対の電極に接触する電解液とを備えている。
【０００３】
電解液としては、一般に非水電解液（nonaqueouselectrolytic solutions）とよばれる、電解質を有機溶媒に溶解させたものが用いられる。
【０００４】
代表的な電解液としては、例えば、有機溶媒としてのプロピレンカーボネート（ＰＣ）に電解質としてのテトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレート（ＴＥＡ＋ＢＦ４−）を溶解させた電解液、プロピレンカーボネートにトリエチルモノメチルアンモニウムテトラフルオロボレート（ＴＥＭＡ＋ＢＦ４−）を溶解させた電解液等が知られている。
【０００５】
また、４級アンモニウムカチオンを含む電解液も知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開２００３−２４３２６０号公報
【特許文献２】特開２００４−８７９５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年では、電気二重層キャパシタに対して、容量の大きさに加えてインピーダンスの低さが要求されている。しかしながら、従前の電気二重層キャパシタでは容量の大きさとインピーダンスの低さを高度に両立させることが困難であった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、高容量及び低インピーダンスを両立できる電気二重層キャパシタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らが検討したところ、特定の電解質を含む電解液を用いると、高容量及び低インピーダンスを両立できることを見出して本発明に想到するに至った。
【０００９】
本発明に係る電気二重層キャパシタは、一対の電極と、これら一対の電極に接触する電解液とを備える。そして、この電解液は、（１）式の化合物及び有機溶媒を含む。
【００１０】
ここで、Ｒ１はジメチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、及び、ペンタメチレン基からなる群から選択されるいずれかの基であり、Ｒ２はテトラメチレン基又はペンタメチレン基である。
【化１】
2006332446.tif 000002
【００１１】
ここで、Ｒ１及びＲ２がいずれもテトラメチレン基である、又は、Ｒ１がテトラメチレン基かつＲ２がペンタメチレン基であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高容量及び低インピーダンスを高度に両立する電気二重層キャパシタが実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本実施形態に係る電気二重層キャパシタ用電解液について説明する。本実施形態に係る電気二重層キャパシタ用電解液は、電解質及び有機溶媒を含む。
【００１４】
電解質は、（１）式で表される化合物である。ここで、Ｒ１はジメチレン基（−ＣＨ２−ＣＨ２−）、トリメチレン基（−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−）、テトラメチレン基（−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−）、及び、ペンタメチレン基（−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−）、からなる群から選択されるいずれかの基であり、Ｒ２はテトラメチレン基又はペンタメチレン基である。
【化２】
2006332446.tif 000003
【００１５】
ここで、Ｒ１及びＲ２がいずれもテトラメチレン基である、又は、Ｒ１がテトラメチレン基かつＲ２がペンタメチレン基であることが好ましい。すなわち、電解質が以下の（２）又は（３）式の化合物であると好ましい。
【化３】
2006332446.tif 000004
【化４】
2006332446.tif 000005
【００１６】
有機溶媒は特に限定されないが、例えば、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート（PC）、ブチレンカーボネート(BC)、スルホラン(SL)、ガンマブチロラクトン（GBL）等を単独で用いることができ、また、任意の比率で混合することもできる。
【００１７】
電解液中の電解質濃度は、１〜３ｍｏｌ／Ｌの範囲内であることが好ましい。
【００１８】
このような電解液は伝導度が大きく、低インピーダンスかつ高容量の電気二重層キャパシタを実現できるものと考えられる。また、耐電圧は、イオン性液体よりも十分に高く、ＴＥＡ−ＢＦ等と同等である。
【００１９】
なお、このような電解液は、ゲル状であっても良い。例えば、（１）式の化合物、有機溶媒（可塑剤）及び高分子マトリクスを混合したゲル状の電解液は、流動せず、自立性を有する膜状の電解液となる。
【００２０】
続いて本実施形態に係る電気二重層キャパシタの例について説明する。
【００２１】
図１は、本実施形態に係る電気二重層キャパシタ１００を示す断面図である。
【００２２】
電気二重層キャパシタ１００は、主として、積層体２０、積層体を収容する外装袋５０、及び積層体２０に接続された一対のリード６０，６２を備えている。
【００２３】
積層体２０は、一対の電極１０がセパレータ１８を挟んで対向配置されたものである。電極１０は、それぞれ、集電体１２上に活物質含有層１４が設けられた物である。各活物質含有層１４，１４がセパレータ１８の両側にそれぞれ接触している。集電体１２，１２の端部には、それぞれリード６０，６２が接続されており、リード６０，６２の端部は外装袋５０の外部にまで延びている。
【００２４】
集電体１２は、例えば、アルミ箔等の金属箔により形成されている。
【００２５】
活物質含有層１４は、例えば、活物質とバインダとの混合物により形成される。活物質としては、例えば、アセチレンブラック、グラファイト、黒鉛、活性炭などを選択して、あるいは、これらを任意の比率で混合して用いることができる。バインダとしては、例えば、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）等のフッ素樹脂等を利用できる。
【００２６】
セパレータ１８は、絶縁性の多孔体で構成されている。絶縁性の多孔体としては、例えばセルロース不織布が挙げられる。
【００２７】
そして、積層体２０には上述の電気二重層キャパシタ用電解液が含浸されている。この電気二重層キャパシタ用電解液は、主として、セパレータ１８、及び、電極１０内の活物質含有層１４に含浸されている。なお、ゲル状の電解液を使用しても良いことは言うまでも無い。
【００２８】
外装袋５０は、その内部に積層体２０及び電気二重層キャパシタ用電解液を密封する。外装袋５０は、電気二重層キャパシタ用電解液の外部への漏出や電気二重層キャパシタ１００内部への水分等の侵入等を抑止できる物であれば特に限定されない。例えば、外装袋５０として、図１に示すように、金属箔５２を合成樹脂膜５４で両側からコーティングした金属ラミネートフィルムを利用できる。金属箔としては例えばアルミ箔を、合成樹脂膜としてはポリプロピレン等の膜を利用できる。
【００２９】
リード６０，６２は、アルミ等の導電材料から形成されている。
【００３０】
このような電気二重層キャパシタ１００は、前述の電気二重層キャパシタ用電解液を採用しているため、高容量及び低インピーダンスを実現できる。
【００３１】
このような電気二重層キャパシタ１００は以下のように製造すればよい。まず、リード６０，６２の接続された積層体２０、外装袋５０、及び電気二重層キャパシタ用電解液をそれぞれ用意する。このとき、積層体２０、外装袋５０は、それぞれ、十分に乾燥処理を施しておく。例えば、空気中での加熱の後、さらに、真空中で加熱等することにより、これらの水分を十分に低減させることができる。
【００３２】
続いて、外装袋５０内に積層体２０を収容し、この積層体２０に電気二重層キャパシタ用電解液を滴下し、その後、外装袋５０を密封すれば上述の電気二重層キャパシタが完成する。
【００３３】
なお、電気二重層キャパシタ１００は、上述の形態に限定されず、例えば、積層体２０が多数積層されたもの等でもよい。
【実施例】
【００３４】
＜実施例１＞
以下のようにして実施例１の電気二重層キャパシタを作成した。
【００３５】
＜電極の作製＞
活物質としてアセチレンブラックを、バインダとしてＰＶＤＦを用い、活物質：バインダ＝８０：２０となるようにこれらを混合し、得られた混合物にＮ−メチルピロリドンを加えて混練することにより、塗料を調製した。
【００３６】
この塗料をドクターブレード法で３０μｍのエッチングアルミ箔の片面上に塗布した後、乾燥させた。次いで、塗膜形成領域を中心としてアルミ箔をタブ部を持った長方形状に打ち抜き、電気二重層キャパシタ用の一対の電極を得た。
【００３７】
＜セルの作成＞
打抜いた電極２枚をセパレータとしての再生セルロース製不織布を介して対向させ、熱圧着し、積層体を得た。この積層体のタブ部に超音波溶接でアルミ製のリードを溶着した。リードを付けた積層体を、４方のうち２方を開けた袋状アルミラミネートフイルムに入れ、一方の開口部からリードを取り出し、リード部を挟んで熱圧着した。積層体が入ったアルミラミネート外装袋の最後に残った開口部から積層体に対して電気二重層キャパシタ用電解液を注入し、真空熱圧着により残った開口部をシールし、図１の如き形態の実施例１の電気二重層キャパシタを得た。電気二重層キャパシタ用電解液は、有機溶媒としてのＰＣと、電解質としての（２）式の化合物とを混合したものであり、電解質濃度は１．５ｍｏｌ／Ｌとした。
【００３８】
＜実施例２＞
実施例２では、電解質を（３）式の化合物とする以外は実施例１と同様にして電気二重層キャパシタを得た。
【００３９】
＜比較例１＞
比較例１では、電解質をテトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレートとし、電解質濃度を１．０ｍｏｌ／Ｌとする以外は実施例１とした。
【００４０】
＜電気二重層キャパシタの特性評価＞
各実施例及び各比較例の電気二重層キャパシタについて、初期インピーダンス（１ｋＨｚでの値）、初期静電容量、及び、初期セル厚みを測定した後、７０℃で２．７Ｖの通電を１０００時間行った後のインピーダンス、静電容量、及びセルの厚みを測定した。それぞれの値を図２に示す。
【００４１】
実施例１、２は、比較例１に比べて、インピーダンスが小さく、かつ、十分な静電容量を備えており、セルの厚みも特に問題なかった。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１は、実施形態に係る電気二重層キャパシタを示す断面図である。
【図２】図２は、実施例１、２、比較例１ついて、初期及び１０００時間通電後のインピーダンス、静電容量、セルの厚さを示す表である。
【符号の説明】
【００４３】
１０…電極、１８…セパレータ、２０…積層体、５０…外装袋、８０…電解液、１００…電気二重層キャパシタ（電気化学デバイス）。
【図１】
2006332446.tif 000008
【図２】
2006332446.tif 000009