(57)【要約】      （修正有）【課題】エネルギー密度をより高くすることができる電極構造体、キャパシタ及び電極構造体の製造方法を提供する。【解決手段】リチウムイオンキャパシタであるキャパシタ１０において、電極構造体１４は、多孔質金属で形成された集電体１９、２１と、集電体１９、２１内に設けられた電極材料とを有する。前記電極材料は、活物質、導電助剤及びバインダを含み、活動質は、活性炭、カーボンナノチューブ、グラフェンなどを用いることができる。バインダの濃度は、０．１ｗｔ％以上９ｗｔ％以下である。集電体は、複数の金属粒子が結合した焼結体であり、気孔率が６０％以上９９％以下であることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質金属で形成された集電体と、
前記集電体内に設けられた電極材料と
を有する電極構造体であって、
前記電極材料は、活物質、導電助剤、及びバインダを含み、前記電極材料における前記バインダの濃度が、０．１ｗｔ％以上９ｗｔ％以下である
ことを特徴とする電極構造体。
【請求項２】
前記集電体は、複数の金属粒子が結合した焼結体であり、気孔率が６０％以上９９％以下であることを特徴とする請求項１記載の電極構造体。
【請求項３】
前記電極構造体は、厚さが１００μｍ以上５０００μｍ以下であること特徴とする請求項１又は２記載の電極構造体。
【請求項４】
前記電極材料は、前記導電助剤の濃度が０．１ｗｔ％以上９ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の電極構造体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載の電極構造体を備えたことを特徴とするキャパシタ。
【請求項６】
多孔質金属で形成された集電体に、活物質、導電助剤、及びバインダを含む電極材料が設けられた電極構造体の製造方法であって、
前記電極材料における前記バインダの濃度が、０．１ｗｔ％以上９ｗｔ％以下であり、
前記電極材料と溶媒とを含み、粘度が０．１Ｐａ・ｓ〜３０Ｐａ・ｓのスラリーを、前記集電体に充填する工程を備えることを特徴とする電極構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極構造体、キャパシタ及び電極構造体の製造方法に関し、特に電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）、リチウムイオンキャパシタ（ＬｉＣ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気二重層キャパシタ、及びリチウムイオンキャパシタは、多孔質金属で形成された集電体に活物質を充填した電極を用いることにより、高容量化が図られている（例えば、特許文献１及び２）。特許文献１には、活性炭を主体とする分極性電極材料と集電体とからなる正極と、リチウムイオンを吸蔵、脱離する炭素材料に化学的方法又は電気化学的方法でリチウムイオンを吸蔵した炭素質材料とリチウムと合金を形成しない多孔質金属の集電体とからなる負極と、リチウム塩を含む非水系電解液とを有することを特徴とする電気二重層キャパシタが開示されている。
【０００３】
特許文献２には、活性炭粉末、導電材粉末及び結合剤を含む分極性電極材料にステンレス鋼繊維の集電体が混在状態で組み合わされて正極とされ、活性炭粉末、導電性粉末及び結合材を含む分極性電極材料に金属の集電体が組み合わされて負極とされ、正極と負極の間にセパレータが配置され、正極、負極及びセパレータに非水系電解液が含浸されていることを特徴とする電気二重層キャパシタが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９-５５３４２号公報（請求項１）
【特許文献２】特開平９-２３２１９０号公報（請求項１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上記特許文献１及び２では、バインダ量が多いため、電極中に十分な活物質を充填することができず、単位体積当たりの活物質量が低下し、エネルギー密度が低くなる不具合が生じていた。バインダは、集電体と活物質とを結着させる機能を果たすため、ある程度、電極材料に含める必要がある。
【０００６】
本発明は、エネルギー密度をより高くすることができる電極構造体、キャパシタ及び電極構造体の製造方法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】
【０００７】
本発明の第１の観点は、多孔質金属で形成された集電体と、前記集電体内に設けられた電極材料とを有する電極構造体であって、前記電極材料は、活物質、導電助剤、及びバインダを含み、前記電極材料における前記バインダの濃度が、０．１ｗｔ％以上９ｗｔ％以下であることを特徴とする。
【０００８】
本発明の第２の観点は、第１の観点に基づく発明であって、前記集電体は、複数の金属粒子が結合した焼結体であり、気孔率が６０％以上９９％以下であることを特徴とする。
【０００９】
本発明の第３の観点は、第１又は第２の観点に基づく発明であって、前記電極構造体は、厚さが１００μｍ以上５０００μｍ以下であること特徴とする。
【００１０】
本発明の第４の観点は、第１〜第３の観点のいずれか１つに基づく発明であって、前記電極材料は、前記導電助剤の濃度が０．１ｗｔ％以上９ｗｔ％以下であることを特徴とする。
【００１１】
本発明の第５の観点は、第１〜第４の観点のいずれか１つに基づく電極構造体を備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の第６の観点は、多孔質金属で形成された集電体に、活物質、導電助剤、及びバインダを含む電極材料が設けられた電極構造体の製造方法であって、前記電極材料における前記バインダの濃度が、０．１ｗｔ％以上９ｗｔ％以下であり、前記電極材料と溶媒とを含み、粘度が０．１Ｐａ・ｓ〜３０Ｐａ・ｓのスラリーを、前記集電体に充填する工程を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の第１の観点の電極構造体は、バインダ量を減らした分、活物質量を多くすることができるので、単位体積当たりのエネルギー密度を高くすることができる。また、バインダ量を低減できるため、活物質の表面をバインダが被覆する程度を少なくすることができ、活物質の単位質量当たりの静電容量を増加できる。
【００１４】
本発明の第２の観点の電極構造体は、気孔率が６０％〜９９％であることにより、電極材料を十分に充填することができる。
【００１５】
本発明の第３の観点の電極構造体は、電極の密度を高くすることができる。
【００１６】
本発明の第４の観点の電極構造体は、導電助剤と活物質との接触が保たれ、サイクル特性を向上することができる。
【００１７】
本発明の第５の観点のキャパシタは、バインダ量を減らした分、活物質量を多くすることができるので、単位体積当たりのエネルギー密度を高くすることができる。また、バインダ量を低減できるため、活物質の表面をバインダが被覆する程度を少なくすることができ、活物質の単位質量当たりの静電容量を増加できる。
【００１８】
本発明第６の観点の電極構造体の製造方法は、単位体積当たりのエネルギー密度が高い電極構造体を、より確実に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態に係る電気二重層キャパシタの構成を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２１】
１．実施形態
（キャパシタの構成）
図１に示す電気二重層キャパシタ、或いはリチウムイオンキャパシタであるキャパシタ１０は、外容器１２と、外容器１２内に配置される、電極構造体１４と、セパレータ１６と、電解液（図示しない）とを備える。外容器１２は、四角形状の金属製シート材で形成されている。電極構造体１４は、正極１８と、負極２０とからなり、それぞれ端子２２が設けられている。電極構造体１４は、厚さが、１００μｍ〜５０００μｍであるのが好ましい。これにより電極構造体１４は、電極の密度を高くすることができる。キャパシタ１０は、外容器１２内に、電極構造体１４と、セパレータ１６と、電解液を収容し、端子２２の一端部分のみが外部に露出した状態で、密閉される。正極１８及び負極２０は、特に区別しない場合、電極構造体１４と呼ぶこととする。
【００２２】
（電極の構成）
正極１８は、集電体１９と、集電体１９内に設けられた電極材料とを有する。集電体１９は、多孔質金属で形成される。本実施形態の場合、集電体１９は、複数の金属粒子が結合した焼結体で形成され、３次元網目構造を有する。集電体１９は、金属によって形成された骨格と、骨格によって囲まれた空間を有する。当該空間は、集電体１９内において連続している。
【００２３】
集電体１９の気孔率は、６０％〜９９％であるのが好ましい。集電体１９は、気孔率が６０％以上であれば、電極材料を十分に充填することができる。気孔率とは、集電体１９の全体積に対し集電体１９内の空間の体積が占める割合をいう。気孔率は、集電体１９の空中重量と水中重量を測定し、アルキメデス法により求めることができる。
【００２４】
キャパシタ１０が電気二重層キャパシタの場合、正極と負極は、同じものを使用できる。正極１８の集電体１９を形成する金属としては、主にアルミニウムを用いることができる。電極材料は、活物質と、導電助剤と、バインダとを含む。活物質としては、活性炭、カーボンナノチューブ、グラフェンなどを用いることができる。導電助剤としては、アセチレンブラック（ＡＢ）、ケッチェンブラック（ＫＢ）などのカーボンブラック、気相法炭素繊維（ＶＧＣＦ：vapor grown carbon fiber）、黒鉛などを用いることができる。バインダとしては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）などを用いることができる。導電助剤の濃度は、０．１ｗｔ％以上９ｗｔ％以下であるのが好ましい。
【００２５】
キャパシタ１０がリチウムイオンキャパシタの場合、正極１８は、電気二重層キャパシタと同じものを使用することが可能であるが、負極２０は、集電体２１と、集電体２１内に設けられた電極材料とを有する。集電体２１は、金属のみが異なる以外は、正極１８と同様の構成である。負極２０の集電体２１を形成する金属としては、アルミニウム、銅、ステンレスなどを用いることができる。電極材料は、活物質と、導電助剤と、バインダとを含む。活物質としては、シリコン（Ｓｉ）、酸化シリコン（ＳｉＯ）、スズ（Ｓｎ）、スズ−コバルト化合物（Ｓｎ−Ｃｏ）、酸化第二スズ（ＳｎＯ２）、天然黒鉛、人造黒鉛及びチタン酸リチウム（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）などを用いることができる。導電助剤としては、上記正極１８と同様の材料を用いることができる。バインダとしては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）及び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。
【００２６】
電解液は、電解質と、溶媒とを含む。電解質は、キャパシタ１０が電気二重層キャパシタの場合、テトラエチルアンモニウム４フッ化ホウ酸（Ｅｔ４ＮＢＦ４）、トリエチルメチルアンモニウム４フッ化ホウ酸（Ｅｔ３ＭｅＮＢＦ４）が一般的に使用される。溶媒は、プロピレンカーボネート（ＰＣ）が一般的である。
【００２７】
キャパシタ１０がリチウムイオンキャパシタの場合、電解液である溶質は、ＬｉＰＦ６やＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４等のリチウム塩を用いることができる。溶媒は、ＥＣ（エチレンカーボネート）やＤＥＣ（ジエチルカーボネート）、ＤＭＣ（ジメチルカーボネート）、ＭＥＣ（メチルエチルカーボネート）等を含む非水溶媒を用いることができる。
【００２８】
（製造方法）
電極構造体１４は、集電体１９，２１を作製する工程、電極用スラリーを作製する工程、電極用スラリーを集電体１９，２１に充填及び乾燥する工程によって、製造することができる。なお、以下に示す製造方法は一例であって、これに限られるものではない。
【００２９】
まず集電体１９，２１を作製する工程について説明する。金属の微粉末と水溶性バインダと界面活性剤と発泡剤とを水に混ぜてスラリーを作製する。次に、ドクターブレード法により、ペットフィルム上にスラリーを薄く塗布しシート状に成形する。成形したシートを所定の温度に加熱して、発泡剤によりシートに泡を形成しつつ、乾燥する。その後、所定温度の非酸化性雰囲気（例えば、不活性雰囲気、還元性雰囲気）で焼結することにより、複数の金属粒子が結合した焼結体を形成し、当該焼結体で形成された集電体１９，２１を得る。
【００３０】
次に電極用スラリーを作製する工程について説明する。バインダを有機溶媒に溶解させる。バインダは、活物質及び導電助剤に対する濃度が、０．１ｗｔ％以上９ｗｔ％以下であるのが好ましい。バインダの濃度が上記範囲内であると、導電助剤と活物質との接触が保たれるので、キャパシタ１０は、サイクル特性を向上することができる。
【００３１】
バインダの濃度は、より好ましくは０．１ｗｔ％以上５．０ｗｔ％以下、さらに好ましくは０．１ｗｔ％以上３．０ｗｔ％以下となるように調整される。この混合液と、活物質及び導電助剤の粉末を、プラネタリーミキサー、ボールミル、ヘンシェルミキサー等を用いて混合して電極用スラリーを得る。電極用スラリーは、粘度が従来より高く調整される。本実施形態の場合、電極用スラリーの粘度は、０．１Ｐａ・ｓ〜３０Ｐａ・ｓ、より好ましくは１〜１０Ｐａ・ｓである。電極用スラリーの粘度は、ＰＶＤＦ等の有機系バインダの場合、有機溶媒の量の調整や、増粘剤であるＣＭＣの添加量で調整することができる。ここで、１Ｐａ・ｓは１０００ｃｐｓである。本明細書において粘度は、回転型粘度計（Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ社製、モデル：ＤＶ１）を用いて２５℃、３０ｒｐｍの条件で測定した粘度とする。
【００３２】
続いて、電極用スラリーを集電体１９，２１に充填及び乾燥する工程について説明する。電極用スラリーは、集電体１９，２１に塗布することにより、集電体１９，２１に充填することができる。特開２０１５-２２９１６号公報に記載の技術を用いても、活物質を金属多孔質体に充填することが可能である。その後、１２０℃の乾燥炉に３時間放置して乾燥する。
【００３３】
このようにして本実施形態に係る電極構造体１４を得ることができる。また所望により、電極構造体１４を圧延してもよい。これにより電極構造体１４は、空隙率が減少するので、電極密度を高くすることができる。
【００３４】
（作用及び効果）
本実施形態に係る電極構造体１４は、従来に比べ電極材料におけるバインダ量が少ないが、電極用スラリーの粘度を０．１Ｐａ・ｓ〜３０Ｐａ・ｓに調整したことにより、集電体１９，２１に電極材料を充填することができる。これにより電極構造体１４は、バインダ量を減らした分、活物質量を多くすることができる。したがってキャパシタ１０は、単位体積当たりのエネルギー密度を高くすることができる。
【００３５】
なお、エネルギー密度は、単位体積当たりの静電容量（Ｆ／ｃｍ3）すなわち、実測される活物質の単位質量当たりの静電容量（Ｆ／ｇ）×電極中の活物質密度（ｇ／ｃｍ3）により求められる値で評価することができる。
【００３６】
電極構造体１４は、電極材料中のバインダ量が低減したことにより、電解液によるバインダの膨潤が起きにくくなる。このため電極構造体１４は、内部の空間が維持されるので、電解液の含有量が増える。これによりキャパシタ１０は、内部抵抗の増加が起こりにくくなると考えられる。
【００３７】
電極構造体１４は、バインダ量が少ないものの、集電体１９，２１が多孔質金属で形成されていることにより、充放電に伴う活物質の膨張収縮が生じても、集電体１９，２１が活物質を保持することができる。したがって電極構造体１４は、活物質と導電助剤との接触が保たれるので、サイクル特性の低下を防止することができる。
【００３８】
後述する実験において、キャパシタ１０は、バインダ量を減らしたことにより、活物質の単位質量当たりのキャパシタ静電容量が増加することを確認することができた。キャパシタ１０は、バインダ量を減らしたことにより、活物質表面にバインダが付着して形成されるバインダ層が薄くなり、電解液に露出する活物質の細孔が増えたことによるものと考えられる。上記のように、本実施形態のキャパシタ１０は、バインダ量を低減することで、活物質そのものの静電容量を増加する効果が得られた。すなわちキャパシタ１０は、バインダ量を低減させることにより、その分活物質量が増加するが、活物質の増加に伴う、静電容量の増加以上に活物質の単位質量当たりの静電容量が増加することを確認できた。
【００３９】
因みに電気二重層キャパシタは、活物質表面にイオンが吸着する細孔が存在しており、この細孔の数が、静電容量と比例することが分かっている。バインダは、量が多い場合には、この細孔の一部を塞いでしまうことが予想される。また、一般的な、アルミ箔を用いた集電体を用いた電気二重層キャパシタは、活物質を含むバインダと導電助剤を含む合材層とをアルミ箔と結着させるために、バインダ量を低減することが難しい。
【００４０】
キャパシタ１０は、電極抵抗を低下させることができる。電極構造体１４は、バインダ量が低減したことにより、活物質を構成する粒子同士の物理的な距離が縮まり、結果として電極抵抗が低下するものと考えられる。
【００４１】
（変形例）
上記実施形態の場合、集電体１９，２１は、複数の金属粒子が結合した焼結体からなる多孔質金属である場合について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、集電体は、発泡ウレタンのような多孔質の基材を金属でめっきし、その後、当該基材を除去して形成した多孔質金属でもよい。また集電体は、金属繊維の不織布からなる多孔質金属でもよい。
【００４２】
２．実施例
上記手順にしたがい、電極構造体の試料を作製し、当該電極構造体を評価した。集電体は、アルミニウム及び銅により、２種類の焼結体を作製した。アルミニウムの焼結体は、アルミニウムの微粉末（アルドリッチ社製、平均粒径５μｍ）２００ｇと、水溶性バインダとしてポリビニルアルコール（日本酢ビ・ポバール（株）製）５０ｇと、水溶性の界面活性剤（花王（株）製、製品名：エマール、品番２０Ｔ）６ｇと、発泡剤としてヘキサン（関東化学（株）製）５ｇと、水５００ｍＬとを混ぜてスラリーを作製した。ドクターブレード法により、作製したスラリーをペットフィルム（東レ（株）製、製品名：トレファン、品番２５００Ｔ）上に薄く塗布してシート状に成形した。成形したシートを、５０℃に加熱してシートに泡を形成しつつ、乾燥した。その後、成形体をペットフィルムから剥がし、アルミナ製の板の上に載せ、５００℃のアルゴン雰囲気下で焼結し、空隙率９４％、厚さ０．４ｍｍの多孔質アルミを得た。作製した多孔質アルミを幅１０ｍｍ、長さ３０ｍｍの大きさに切断し、多孔質アルミの骨格を用意した。作製時の泡の形成時間を変化させることにより、多孔質の孔径を変化させた。また、アルミニウム微粉末の添加量を変化させることにより、多孔質体の気孔率を変化させた。
【００４３】
銅の焼結体は、銅の微粉末（アルドリッチ社製、平均粒径１０μｍ）を用いて、上記アルミニウムの場合と同様にスラリー作製し、焼結温度を１０００℃に変更して多孔質銅でなる骨格を作製した。
【００４４】
電極用スラリーは、有機系のバインダであるＰＶＤＦやポリイミドについては、有機溶媒としてＮＭＰ（Ｎ-メチル-２−ピロリドン）を加えてバインダを溶解し、さらに活物質及び導電助剤の粉末を加え、ミキサーで溶解し、有機溶媒の量を調整して粘度が０．１Ｐａ・ｓ〜３０Ｐａ・ｓの電極用スラリーを得た。
【００４５】
作製した電極用スラリーを、上記焼結体に塗布し、１２０℃で６０分乾燥した。その後、幅２０ｍｍ、長さ２５ｍｍの大きさに切断し、電極構造体を得た。ここで、長さ２５ｍｍ中の５ｍｍ部分には、マスキングテープを貼り、スラリーを塗布せず、乾燥後にこの部分にリード線をスポット溶接で付けた。電極構造体の仕様を表１及び表２に示す。
【００４６】
実施例１〜２８及び比較例１〜４は、電気二重層キャパシタの正極であり、活物質として活性炭を用いた。また負極には活物質が活性炭である正極と同じ電極を用いた。セパレータとしてセルロース製不織布を用い、電極構造体より大きめに切り抜き、正極、負極の間に挟みこんだ。アルミラミネートパックに挿入後、１ＭのＥｔ４ＮＢＦ４又は、１ＭのＥｔ３ＭｅＮＢＦ４がプロピンカーボネート（ＰＣ)溶媒に溶解した電解液を注入して、セルを作製した。充放電試験装置（アスカ電子（株）製、モデル：ＡＣＤ−Ｒ１ＡＰＳ）により、電気特性を測定した。充電は１０Ｃ−２．４ＶのＣＣ−ＣＶ（定電流定電圧）方式で行った。放電は１０Ｃレート一定、カットオフ電圧０ＶでＣＣ（定電流）方式で行った。２０サイクル実施後に、放電状態で抵抗値を測定した。上記電気特性の結果について、ｙ軸に電圧（Ｖ）とｘ軸に電流容量（ｍＡｈ/ｇ）を取り、その傾きより、活物質の単位質量当たりの静電容量（Ｆ／ｇ）を求めた。このとき、分母である質量は活性炭のみであり、バインダと導電助剤の質量は含まない。また、単位体積当たりの静電容量は、上記した通り、活物質の単位質量当たりの静電容量（Ｆ／ｇ）の結果を用いて求めた。結果を表１及び３に示す。
【００４７】
実施例２９〜４２及び比較例５，６は、リチウムイオンキャパシタの負極であり、活物質として、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２又は黒鉛を用いた。また正極には活物質が活性炭である電極を用いた。活物質としてＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２を用いた実施例２９〜３５、比較例５は、セパレータとしてセルロース製不織布を用い、電極構造体より大きめに切り抜き、正極、負極の間に挟みこんだ。アルミラミネートパックに挿入後、１ＭのＬｉＰＦ６がエチレンカーボネート（ＥＣ)溶媒に溶解した電解液を注入して、セルを作製した。充放電試験装置（アスカ電子（株）製、モデル：ＡＣＤ−Ｒ１ＡＰＳ）により、放電時特性を測定した。充電は５Ｃ−３．０ＶのＣＣ−ＣＶ（定電流定電圧）方式で行った。放電は５Ｃレート一定、カットオフ電圧１．５ＶでＣＣ（定電流）方式で行った。１０サイクル実施後に、放電状態で抵抗値を測定した。
【００４８】
活物質として黒鉛を用いた実施例３６〜４２、比較例６は、セパレータとしてセルロース製不織布を用い、電極構造体より大きめに切り抜き、正極、負極の間に挟みこんだ。アルミラミネートパックに挿入後、１ＭのＬｉＢＦ４がプロピレンカーボネート（ＰＣ)に溶解した電解液を注入して、セルを作製した。充放電試験装置（アスカ電子（株）製、モデル：ＡＣＤ−Ｒ１ＡＰＳ）により、放電時特性を測定した。充電は５Ｃ−３．８ＶのＣＣ−ＣＶ（定電流定電圧）方式で行った。放電は５Ｃレート一定、カットオフ電圧１．０ＶでＣＣ（定電流）方式で行った。１０サイクル実施後に、放電状態で抵抗値を測定した。
【００４９】
上記放電時特性の結果について、ｙ軸に電圧（Ｖ）とｘ軸に電流容量（ｍＡｈ/ｇ）を取った。結果を表２及び４に示す。
【００５０】
リチウムイオンキャパシタ用の負極として、チタン酸リチウムと黒鉛を活物質に用いた場合の特性についてもバインダ量を変えて比較した。抵抗値は、同じ２枚の負極の間にセパレータを挟み、測定した。
【００５１】
上記表中、抵抗変化率は、電極が厚くなるほど、抵抗が大きくなる傾向があるため、各条件において、バインダが１０ｗｔ％の試料（比較例）の抵抗値を１００として、各実施例に係る試料の内部抵抗の変化を百分率で示した。抵抗値は、交流インピーダンス法により測定した、周波数が０．０１Ｈｚのときの直流成分の実抵抗値である。
【００５２】
本表に示す結果から、比較例に比べバインダ量が少ない実施例に係る試料では、いずれも、活物質の単位質量当たりの静電容量が増加すると共に、内部抵抗が低下することが確認できた。このことから実施例に係る試料は、バインダ量を低減することにより、電解液に触れる活物質が増えたことでの単位質量当たりの静電容量が増加し、活物質を覆うバインダによって形成される層が薄くなったことで内部抵抗が低下したものと考えられる。
【００５３】
実施例１〜７の活物質の単位質量当たりの静電容量は、比較例１の１７．１Ｆ／ｇより大きく、バインダ量が１０％程度ずつ低減するのに伴い増加し、実施例１の２３．０Ｆ/ｇまで増加している。実施例１〜７は、バインダ量が少ないため、活性炭表面に付着するバインダ量が低減し、バインダによって塞がれる活性炭表面の孔が少なくなることにより、活性炭表面に吸着するイオン量、すなわち静電容量が増加したと考えられる。また実施例１〜７では、バインダの低減により電極の抵抗が低下する効果も得られた。比較例１のバインダ量が１０ｗｔ％の時の抵抗値を１００とした場合の各実施例の抵抗変化率（％）を表に示した。バインダは、活性炭と導電助剤と多孔質金属とを繋ぐ役割を持ち、基本的に絶縁体である。実施例１〜７は、バインダ量の低減により、活性炭、導電助剤、金属多孔質体同士の物理的な距離が縮まり、内部抵抗が低下したと予想される。
【００５４】
実施例８〜１４は、バインダがＳＢＲ+ＣＭＣ系であり、静電容量、が比較例２の２１．６Ｆ／ｇより大きく、バインダ量の低減に伴い増加し、実施例８の２７．４Ｆ／ｇまで増加している。実施例８は、バインダ量が０．１ｗｔ％であり、同１０ｗｔ％である比較例２の抵抗値を１００とした場合の抵抗変化率が、８６．９に低下した。
【００５５】
従来の電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）は、電極の集電体にアルミ箔が用いられており、活性炭を含む電極層とアルミ箔との結着性を保つために、バインダ量を減らすことができず、バインダ量低減による静電容量の増加を確認することができなかった。
【００５６】
実施例１５〜２１は、バインダがテフロン（登録商標）であり、静電容量が、比較例３の１２．８Ｆ／ｇより大きく、バインダ量の低減による活性炭の静電容量の増加を確認することができた。実施例２２〜実施例２８は、バインダがポリイミドであり、静電容量が、比較例４の１５．４Ｆ／ｇと較べて、増加したことが確認できる。上記のようにバインダがテフロン（登録商標）、ポリイミドの場合にも静電容量の増加と、内部抵抗の低下を確認することができた。
【００５７】
実施例２９〜実施例３５は、負極の活物質にチタン酸リチウム（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）を、負極の多孔質金属にアルミを用いた。実施例２９〜実施例３５は、比較例５と較べ、バインダ量低減に伴い、活物質当たりの放電容量が増加し、かつ電極の内部抵抗も低下した。
【００５８】
実施例３６〜実施例４２は、負極の活物質に黒鉛を、負極の多孔質金属に銅を用いた。実施例３６〜実施例４２は、比較例６と較べてバインダ量低減に伴い、活物質当たりの放電容量が増加し、かつ内部抵抗も低下した。
【００５９】
上記の結果から、バインダは、種類及び量によって活性炭の静電容量に大きく影響し、種類又は量を調整することによって、キャパシタの静電容量を増加させたり、内部抵抗を低下させたりすることができる。
【表１】
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【表２】
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【表３】
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【表４】
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【符号の説明】
【００６０】
１０  リチウムイオンキャパシタ（キャパシタ）
１４  電極構造体
１８  正極（電極構造体）
１９，２１  集電体
２０  負極（電極構造体）
【図１】
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