(57)【要約】【課題】潤滑用溶媒等の残留量が少ない分極性電極及びその製造方法を提供する。【解決手段】活性炭粉末と結着材と潤滑用有機溶媒とを混練してシート状に成形した電極の潤滑用有機溶媒を加熱除去して分極性電極とする電極乾燥工程において、前記電極をシート状に広げた状態で電極に含まれる潤滑用有機溶媒の除去を行う。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性炭粉末と結着材と潤滑用有機溶媒とを混練し、シート状に成形して電極用シートを作製する電極成形工程と、前記潤滑用有機溶媒を除去して分極性電極とする電極乾燥工程とを具備してなる電気二重層コンデンサ用の分極性電極の製造方法であり、
前記電極乾燥工程における前記電極用シートに含まれる有機化合物の除去を、前記電極用シートを略平面形状に広げた状態で行うことを特徴とする電気二重層コンデンサ用の分極性電極の製造方法。
【請求項２】
前記電極乾燥工程において、前記電極用シートに含まれる有機化合物を含有量が電極用シートの重量に対して８００ｐｐｍ以下となるまで除去することを特徴とする請求項１に記載の電気二重層コンデンサ用の分極性電極の製造方法。
【請求項３】
活性炭粉末に結着材が混合されてなる電気二重層コンデンサ用の分極性電極であり、該分極性電極中に含まれる有機化合物の濃度が８００（電極シート重量に対してｐｐｍ）以下であることを特徴とする電気二重層コンデンサ用の分極性電極。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気二重層コンデンサ用の分極性電極及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気二重層コンデンサは、ファラッド級の大容量を有し、充放電サイクル特性にも優れることから、電気機器のバックアップ電源、車載バッテリー等の用途に使用されている。
【０００３】
この電気二重層コンデンサは、一対の分極性電極と、該一対の分極性電極の間に配置されたセパレータと、電解液とを備えて構成されている。セパレータによって分離された分極性電極がそれぞれ陽極および陰極として作用するよう構成されている。このような電気二重層コンデンサの分極電極の材料としては、微細な細孔を有する活性炭が通常用いられる。電解液中の電解質イオンが活性炭の細孔中に吸着集合することによって電気二重層が形成され、これによりコンデンサの陽極および陰極が構成される。
【０００４】
上記の分極性電極の製造方法としては、下記特許文献１に記載の製造方法が開示されている。この製造方法は、活性炭粉末と含フッ素重合体樹脂と液状潤滑剤（潤滑用溶媒）からなる混和物をシート状に成形した後、液状潤滑剤を加熱、抽出等の手段で除去するというものである。尚、液状潤滑剤を具体的にどのような手段でどの程度まで除去するかについては何ら示されていない。
【０００５】
【特許文献１】
特公平７−１０５３１６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電気二重層コンデンサに用いられる活性炭は、本来、化学物質の吸着能力に優れるといった性質があり、この吸着能力は前述した活性炭の細孔の存在に由来するものである。従って、液状潤滑剤が十分に除去されず細孔内に残存した場合には、電解質イオンの吸着集合による電気二重層の形成が妨げられて、電気二重層コンデンサの内部抵抗が増大するといった問題があった。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、潤滑用溶媒等の残存量が少ない分極電極及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
次に本発明の電気二重層コンデンサ用の分極性電極の製造方法は、活性炭粉末（例えば、実施形態における活性炭粉末１）と結着材（例えば、実施形態におけるＰＴＦＥ２）と潤滑用有機溶媒（例えば、実施形態におけるＩＰＡ３）とを混練し、シート状に成形して電極用シート（例えば、実施形態における電極用シート８）を作製する電極成形工程（例えば、実施形態における原料混合工程ＳＴ１からシート化圧延・圧延工程ＳＴ４まで）と、前記潤滑用有機溶媒を除去して分極性電極（例えば、実施形態における分極性電極１１）とする電極乾燥工程（例えば、実施形態における集電体接着工程ＳＴ５から連続乾燥工程ＳＴ６まで）とを具備してなる製造方法であり、前記電極乾燥工程における前記電極用シートに含まれる有機化合物（例えば、実施形態における残存ＩＰＡ、ＤＩＰＥ、ＰＣ、アセトン等）の除去を、前記電極用シートを略平面形状に広げた状態で行うことを特徴とする。
【０００９】
係る分極電極の製造方法によれば、電極乾燥工程における潤滑溶融機溶媒等の有機化合物の除去を、電極用シートを略平面形状に広げた状態で行うので、電極用シート表面近傍の雰囲気中において前記有機化合物の飛散物（蒸発物）が滞留し難くなり、その結果電極用シートからの有機化合物の除去効率が向上する。そして、活性炭粉末の細孔内に残存する有機化合物量を少なくすることが可能になり、活性炭粉末に対する電解質イオンの吸着による電気二重層の形成が妨げられるおそれがなくなる。これにより、活性炭粉末の細孔内部に電気二重層が充分に形成されて活性炭粉末と電解液との間の拡散抵抗が小さな分極性電極が得られる。
【００１０】
また本発明の電気二重層コンデンサ用の分極性電極の製造方法は、先に記載の電気二重層コンデンサ用の分極性電極の製造方法であり、前記電極乾燥工程（例えば、実施形態における集電体接着工程ＳＴ５から連続乾燥工程ＳＴ６まで）において、前記電極用シート（例えば、実施形態における電極用シート８）に含まれる有機化合物（例えば、実施形態における残存ＩＰＡ、ＤＩＰＥ、ＰＣ、アセトン等）を含有量が電極用シートの重量に対して８００ｐｐｍ以下となるまで除去することを特徴とする。
【００１１】
係る分極電極の製造方法によれば、連続電極乾燥工程における潤滑溶融機溶媒等の有機化合物を、８００（ｐｐｍ（電極シート重量に対して））以下の濃度になるまで除去するので、その後のセル乾燥が容易となり、活性炭粉末の細孔内に残存する有機化合物量を少なくすることが可能になり、活性炭粉末に対する電解質イオンの吸着による電気二重層の形成が妨げられるおそれがなくなる。これにより、活性炭粉末の細孔内部に電気二重層が充分に形成されて活性炭粉末と電解液との間の拡散抵抗が小さな分極性電極が得られる。
【００１２】
本発明の電気二重層コンデンサ用の分極性電極（例えば、実施形態における分極性電極１１）は、活性炭粉末（例えば、実施形態における活性炭１）に結着材（例えば、実施形態におけるＰＴＦＥ２）が混合されてなり、該分極性電極中に含まれる有機化合物（例えば、実施形態における残存ＩＰＡ、ＤＩＰＥ、ＰＣ、アセトン等）の濃度が８００（ｐｐｍ（電極用シート重量に対して））以下であることを特徴とする。尚、有機化合物には分極電極中の結着材が含まれない。
【００１３】
係る電気二重層コンデンサ用の分極性電極によれば、該分極性電極中に含まれる有機化合物の濃度が８００（ｐｐｍ（電極用シート重量に対して））以下とされているので、活性炭粉末の細孔内に残存する有機化合物量が少なく、電解質イオンの吸着による電気二重層の形成が妨げられるおそれがない。これにより、活性炭粉末の細孔内部に電気二重層が充分に形成され、活性炭粉末と電解液との間の拡散抵抗が小さくなる。
【００１４】
有機化合物の濃度が８００（ｐｐｍ（電極用シート重量に対して））を越えていると、係る電極を用いた電気二重コンデンサの作製に際して、加熱や減圧により電極体の有機化合物を有用に除去するのが極めて困難になり、その結果、電解質イオンの吸着による電気二重層の形成が妨げられ、活性炭粉末と電解液との間の拡散抵抗が大きくなり、電気二重層コンデンサ用の分極性電極としての電極性能が低下するので好ましくない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
本実施形態で説明する電気二重層コンデンサの製造方法は、活性炭粉末と結着材と潤滑用有機溶媒とを混練してシート状に成形する電極成形工程と、前記潤滑用有機溶媒を加熱除去して分極性電極とする電極乾燥工程と、前記分極性電極とセパレータとを重ねて捲回して捲回体を得る捲回工程と、前記捲回体をコンデンサ容器に挿入した後に前記捲回体中に残存する有機化合物を真空乾燥により除去する真空乾燥工程と、前記コンデンサ容器に電解液を注液する注液工程と主体として構成されている。図１〜図３に、各工程の内容を説明する工程図を示している。以下、図１〜図３を参照して各工程を順次説明する。
【００１６】
図１には、活性炭粉末と結着材と潤滑用有機溶媒とを混練してシート状に成形する電極成形工程の工程図を示す。電極成形工程は、図１Ａに示す原料混合工程ＳＴ１と、図１Ｂに示す混練工程ＳＴ２と、図１Ｃに示す粉砕工程ＳＴ３と、図１Ｄに示すシート化・圧延工程ＳＴ４とから構成されている。
【００１７】
まず、図１Ａに示すように、原料混合工程ＳＴ１では、分極性電極の原料を攪拌機３１に投入して混合することにより混合粉末５を得る。投入する原料は、活性炭粉末１とポリフッ化エチレン２（以下、ＰＴＦＥ２と表記する）とイソプロピルアルコール３（以下、ＩＰＡ３と表記する）とカーボンブラック４（以下、ＣＢ４と表記する）である。攪拌機３１としては例えば、一般的な一軸羽付き攪拌機等を用いることができる。
【００１８】
活性炭１は、例えばフェノール樹脂等の難黒鉛性材料を焼成して炭化した後、水蒸気等による賦活処理（活性化処理）を行い、更に粉砕して得られたものを用いることができる。またＰＴＦＥ２（結着材）は、後の混練工程ＳＴ２にて繊維化されることにより活性炭粉末１等を結着するものである。またＩＰＡ３（潤滑用有機溶媒）は本工程ＳＴ１と次の混練工程ＳＴ２において原料同士の混合等を円滑に行うものである。また、ＣＢ４は分極性電極に導電性を付与する為のものである。尚、潤滑用有機溶媒はＩＰＡに限るものではなく、他のアルコール類やケトン類等を用いても良い。またＣＢ４には、アセチレンブラックやケッチェンブラック等を用いても良い。
【００１９】
各原料の混合比は例えば、活性炭１を９６〜５０重量部、ＰＴＦＥ２を２〜２０重量部、ＩＰＡ３を２〜８０重量部、ＣＢ４を０〜２０重量部とすることが好ましい。
【００２０】
次に図１Ｂに示すように、混練工程ＳＴ２では、原料混合工程ＳＴ１で得た混合粉末５を混練機３２に投入して混練することにより、混合粉末にせん断力を加えてＰＴＦＥ２を繊維化させて混合粉末を塊状物６とする。混練機３２としては、例えば、一般的な二軸混練機を用いることができる。
【００２１】
次に図１Ｃに示すように、粉砕工程ＳＴ３では、混練工程ＳＴ２で得た塊状物６を粉砕機３３により粉砕して粒状物を得る。粉砕は、例えば粒状物の粒径が０．１〜１ｍｍ程度になるまで行うことが好ましい。粉砕機３３としては、例えば、一般的なせん断型粉砕機等を用いることができる。
【００２２】
次に図１Ｄに示すように、シート化・圧延工程ＳＴ４では、粉砕工程ＳＴ３で得られた粒状物７をシート化するとともに所定の厚みになるように圧延して電極用シート８を得る。粒状物７をシート化するには、図１Ｄに示すようなシート成型機３４を用いる。このシート成型機３４は、粒状物７を投入するホッパ３４ａとホッパ３４ａの出口側に配された一対のローラ３４ｂ、３４ｂを有しており、粒状物７がホッパ３４ａ出口から一対のローラ３４ｂ、３４ｂ間に供給されて圧縮されることによりシート９が得られる。続いてこのシート９を一対の圧延ローラ３５ａからなる圧延機３５に送り、圧延を行うことで電極用シート８が得られる。圧延は電極用シート８の厚みが１３０〜１６０μｍ程度になるまで行うことが好ましい。
【００２３】
次に図２には、ＩＰＡ３（潤滑用有機溶媒）を加熱除去して分極性電極とする電極乾燥工程の工程図を示す。電極乾燥工程は、図２Ａに示す集電体接着工程ＳＴ５と、図２Ｂに示す連続乾燥工程ＳＴ６とから構成されている。また、図２Ｃには分極電極の斜視図を示している。
【００２４】
まず図２Ａに示す集電体接着工程ＳＴ５では、接着装置３５を用いて、シート化・圧延工程ＳＴ４で得られた電極用シート８にＡｌ箔からなる集電体１９を接着して電極体シート１０を得る。接着装置３５は、接着剤１８を集電体１９に塗布する転写ローラ３５ａと、転写ローラ３５ａに接着剤を供給するために接着剤１８を満たした接着剤容器３５ｂと、転写ローラ３５ａに対向配置された集電体送りローラ３５ｃと、シート送りローラ３５ｄとから構成されている。転写ローラ３５ａと集電体ローラ３５ｃが回転して集電体１９が送り出されるとともに転写ローラ３５ａにより集電体１９の一方の面に接着剤１８が塗布され、続いてシート送りローラ３５ｄにより供給された電極用シート８が、接着剤１８を介して集電体１９の一方の面に貼り合わされる。このようにして電極体シート１０が得られる。図２Ａに示す電極体シート１０は集電体１９の一面側のみに電極用シート８が貼り合わされたものだが、本工程ＳＴ５を再度行うことにより、集電体１９の両面に電極用シート８，８を貼り合わせることで、集電体１９の両面に活性炭粉末１が配された電極体シート１０が得られる。
【００２５】
次に図２Ｂに示す連続乾燥工程ＳＴ６では、集電体接着工程ＳＴ５により得た電極体シート１０を連続加熱炉３６に導入して加熱することにより、電極体シート中に含まれるＩＰＡ３を加熱除去する。連続乾燥炉３６は、電極体シート１０が通過する搬送路３６ａと、搬送路３６ａを挟んで対向する一対の加熱装置３６ｂ、３６ｂとから構成されている。加熱装置３６ｂ、３６ｂは搬送路３６ａの搬送方向に沿って配置されている。また、加熱装置３６ｂ、３６ｂは、各種の乾燥方式のものを採用することができ、例えば、温風乾燥、遠赤外線乾燥、誘電加熱による乾燥などの方式のものを採用できる。また、場合によっては電極体シート１０を減圧雰囲気下に配置して所定の物質を蒸発させる方式も採用できる。ただし、いずれの乾燥方式の場合においても、潤滑用有機溶媒（ＩＰＡ３）の沸点より高い温度まで電極体シート１０を加熱できるものが好ましい。例えばＩＰＡ３を加熱除去するには電極体シート１０を１５０℃程度に加熱除去できるものが良い。
電極体シート１０を乾燥するには、連続乾燥炉３６の搬送路上流側から電極体シート１０を搬送し、一対の乾燥装置３６ｂ、３６ｂの間に電極体シート１０を通過させて加熱する。
【００２６】
連続乾燥工程ＳＴ６により、電極体シート１０に含まれるＩＰＡ３の大部分が加熱除去され、ごく一部が残存ＩＰＡとして電極体シート１０に残存する。また、この連続乾燥工程ＳＴ６によって、残存ＩＰＡのさらにごく一部が、活性炭粉末表面でエーテル化してジイソプロピルエーテル（以後、ＤＩＰＥと表記する）に変化し、このＤＩＰＥも電極体シート１０に残存する。以後の本明細書では、「残存ＩＰＡ」及び「ＤＩＰＥ」を「有機化合物」と総称する。
そして、連続乾燥後の電極体シート１０を所定の長さに切断することにより、図２Ｃに示すように、集電体１９の両面に分極性電極１１が貼り合わされてなる電極体１２が得られる。
【００２７】
図２Ｂに示すように、連続乾燥工程ＳＴ６に供される電極体シート１０は、略平面形状に広げられた状態で連続乾燥炉３６内を搬送されるので、集電体シート１０の両面から効率よく有機化合物の除去を行うことができるようになっている。すなわち、仮に後述の捲回工程ＳＴ７を経た後の捲回体に対して乾燥を行って分極性電極１１からの有機物の除去を行うとすると、電極１１表面から蒸発した有機化合物等が、捲回体の内側に滞留し易いために、分極性電極１１からの有機化合物の除去が不充分になるおそれがあるのに対して、本実施形態に係る製造方法のように、集電体接着工程で作製した電極体シート１０を広げた状態で行えば、集電体シート１０表面近傍において前記有機化合物の蒸発物が滞留することなく飛散され、その結果、分極性電極１１の有機化合物含有量を効率よく除去できる。
【００２８】
また、連続乾燥工程ＳＴ６で平面形状に広げた状態で電極体シート１０の処理を行うので、本発明に係る製造方法にあっては、集電体接着工程ＳＴ５と連続乾燥工程ＳＴ６とを連続的に行うことが好ましい。つまり、集電体接着工程ＳＴ５では、その工程の性質上、作製される電極体シートは平面形状とされるので、この状態を保持したまま連続乾燥工程ＳＴ６へ移ることで、工程の効率化を図ることができる。また、集電体１９と電極用シート８，８とを接着している接着剤１８の乾燥固化を連続乾燥工程ＳＴ６によって行うこともできるため、この点においても製造の効率化を図れる。
【００２９】
次に図３には、捲回工程ＳＴ７及び真空乾燥工程ＳＴ８並びに注液工程ＳＴ９を示す。
図３Ａ及び図３Ｂに示す捲回工程ＳＴ７では、電極体１２（分極性電極１１）とセパレータ１３とを重ねて捲回して捲回体１４を得る。即ち図３Ａに示すように、一対の電極体１２、１２の間にセパレータ１３を配置し、続いて図３Ｂに示すように電極体１２、１２及びセパレータ１３を同時に捲回して捲回体１４とする。
【００３０】
尚、この捲回工程ＳＴ７は、電気二重層コンデンサの一連の製造工程の雰囲気中で行われるため、係る雰囲気中に揮発している電解液成分（例えばプロピレンカーボネート（以後、ＰＣと表記する））や、アセトンやアルコール等が分極性電極１１の活性炭粉末に再吸着する場合がある。以後の本明細書では、再吸着したこれら揮発成分と先程の残存ＩＰＡ及びＤＩＰＥを「有機化合物」と改めて総称する。
【００３１】
次に図３Ｂ及び図３Ｃに示す真空乾燥工程ＳＴ８では、捲回工程ＳＴ７で得られた捲回体１４をコンデンサ容器１５に挿入し、その後に捲回体１４（分極性電極１１）中に残存する有機化合物を真空乾燥により、好ましくは３００（ｐｐｍ（電極用シート重量に対して））以下の濃度になるまで除去する。
即ち図３Ｂに示すように、捲回体１４を中空円筒形の金属製のコンデンサ容器１５に挿入した後、図３Ｃに示すように捲回体１４をコンデンサ容器１５ごと真空乾燥機３７内に設置し、１０−１Ｐａ以下の圧力で１２０℃以上２００℃以下の温度で捲回体１４（分極性電極１１）を真空乾燥する。この真空乾燥によって、分極性電極１１に残存する有機化合物を、分極性電極の重量に対し好ましくは３００（  ｐｐｍ（電極用シート重量に対して））以下、より好ましくは１５０（ｐｐｍ（電極用シート重量に対して））以上１５０（ｐｐｍ（電極用シート重量に対して））以下の範囲の濃度になるまで除去する。即ち、ＰＣやアセトンやアルコール等の再吸着成分と残存ＩＰＡとＤＩＰＥとの合計量が、３００（ｐｐｍ（電極用シート重量に対して））以下の濃度になるまで真空乾燥して除去する。
【００３２】
有機化合物の濃度が３００（ｐｐｍ（電極用シート重量に対して））を越えると、電解質イオンの吸着による電気二重層の形成が妨げられ、活性炭粉末１と電解液との間の拡散抵抗が大きくなり、電気二重層コンデンサ用の分極性電極１１としての電極性能が低下するので好ましくない。また有機化合物の濃度は０（ｐｐｍ（電極用シート重量に対して））が最も好ましいが、現実には活性炭の高い吸着力により濃度を１５０（ｐｐｍ（電極用シート重量に対して））未満まで低減するのがコスト及び電極の熱劣化の為に難しい。有機化合物の濃度が１５０〜３００（ｐｐｍ（電極用シート重量に対して））の範囲であれば、電気二重層の形成が大きく妨げられることがなく、活性炭粉末と電解液との間の拡散抵抗が過大になって電極性能が大幅に低下するおそれがない。
特に、本実施形態に係る分極性電極１１では、先の電極乾燥工程ＳＴ６により有機化合物の含有量が８００（ｐｐｍ（電極用シート重量に対して））以下まで低減されるので、真空乾燥工程ＳＴ８による有機化合物の除去をより効率的に行うことが可能になっている。すなわち、短時間で所定（好ましくは３００ｐｐｍ以下（電極用シート重量に対して））の含有量にまで有機化合物の除去を行うことが可能になっている。
【００３３】
最後に、図３Ｄに示す注液工程ＳＴ９では、ノズル３８から電解液を注液し、更にコンデンサ容器１５に封口体１６を溶接等により接合する。このようにして電気二重層コンデンサ１７が得られる。尚、電解液としてはＰＣに四級アンモニウム塩を溶解させたものを用いることができる。
【００３４】
上記の電気二重層コンデンサ用の分極性電極１１は、活性炭粉末１にＰＴＦＥ２が混合されてなるもので、先の連続乾燥工程ＳＴ６を経た後の状態において、この分極性電極１１中に含まれる残留ＩＰＡ、ＤＩＰＥ、ＰＣ、アセトン、アルコール類等の有機化合物の濃度が８００（ｐｐｍ（電極用シート重量に対して））以下となる。そして、真空乾燥工程ＳＴ８を経た後の状態では、有機化合物の濃度が好ましくは３００（ｐｐｍ（電極用シート重量に対して））以下の低レベルになる。従ってこの分極性電極１１によれば、活性炭粉末の細孔内に残存する有機化合物量が少なくなって、電解質イオンの吸着による電気二重層の形成が妨げられるおそれがなくなる。これにより、活性炭粉末の細孔内部に電気二重層が充分に形成され、活性炭粉末と電解液との間の拡散抵抗を小さくすることができる。
【００３５】
尚、上記分極性電極１１に含まれる有機化合物の濃度が、連続乾燥工程ＳＴ６を経た後の状態で８００（ｐｐｍ（電極用シート重量に対して））を越えていると、係る分極性電極１１を用いて電気二重層コンデンサを製造する場合に、加熱や減圧により電極の有機化合物を除去しようとしても、十分に除去できない、あるいは十分な除去に多大な時間を要するため好ましくない。
【００３６】
尚、真空乾燥工程ＳＴ８を経た後の状態における分極性電極１１の有機化合物の濃度は０（ｐｐｍ（電極用シート重量に対して））が最も好ましいが、現実には活性炭の高い吸着力により濃度を１５０（ｐｐｍ（電極用シート重量に対して））未満まで低減するのが難しい。従って有機化合物の濃度が１５０〜３００（ｐｐｍ（電極用シート重量に対して））の範囲であれば、電気二重層の形成が大きく妨げられることがなく、活性炭粉末と電解液との間の拡散抵抗が過大になって電極性能が大幅に低下するおそれがない。
【００３７】
また、上記の電気二重層コンデンサの製造方法によれば、連続乾燥工程ＳＴ６で除去しきれなかった残存ＩＰＡやＤＩＰＥ等の有機化合物を、真空乾燥工程ＳＴ８により、好ましくは３００（ｐｐｍ（電極用シート重量に対して））以下の濃度になるまで除去するので、活性炭粉末の細孔内に残存する有機化合物量を少なくすることが可能になり、活性炭粉末に対する電解質イオンの吸着による電気二重層の形成が妨げられるおそれがなくなる。これにより、活性炭粉末の細孔内部に電気二重層が充分に形成されて活性炭粉末と電解液との間の拡散抵抗が小さな分極性電極１１が得られ、もって高性能の電気二重層コンデンサを得ることができる。また、上記の電気二重層コンデンサ１７の製造方法は、真空乾燥工程ＳＴ８が注液工程ＳＴ９の直前に設けられていることで、一連の製造工程の雰囲気中に含まれる水分及び有機化合物が分極性電極１１に再吸着するおそれがないという利点も有している。
【００３８】
【実施例】
「第１実施例」
（実施例１の電気二重層コンデンサの製造）
まず、活性炭粉末を次のようにして製造した。まず、フェノール樹脂を窒素気流中で９００℃、２時間保持することで炭化処理を行った。次に得られた原料炭素を窒素気流中で再度昇温し、８００℃に到達した時点で５％水蒸気と５％二酸化炭素を含む窒素混合ガスを流通させて、９００℃で２時間保持することで賦活処理を行った。そして得られた活性炭を、ボールミル粉砕器で平均粒径が２〜１５μｍ程度になるまで粉砕することにより、活性炭粉末とした。
【００３９】
次に、得られた活性炭粉末と結着材（ポリ４フッ化エチレン）と潤滑用有機溶媒（イソプロピルアルコール（ＩＰＡ））とを混練してシート状に成形する電極成形工程を行った。即ち、得られた活性炭粉末８４重量部に対して、８重量部のポリ四フッ化エチレン粉末（例えば三井デュポンフルオロケミカル製のテフロン６Ｊ（登録商標））と、８重量部のアセチレンブラック（例えば、電気化学工業（株）製のデンカブラック（登録商標））を混合した。この混合物に更に８重量部のＩＰＡを加えて混合し（原料混合工程）、更に二軸混練機で加圧混練を８分間行うことにより（混練工程）、ポリ四フッ化エチレンをフィブリル化させて塊状物とした。この塊状物をせん断型粉砕機で粉砕して平均粒径が約１ｍｍ程度の粒状物を得た（粉砕工程）。得られた粒状物を用いて、シート化を行い、更に圧延を行うことにより、幅１１０ｍｍの長尺の電極用シートを得た（シート化・圧延工程）。
【００４０】
次に、幅１１５ｍｍのアルミニウム箔（集電体）の両面に接着剤（例えば、ノーテープ工業（株）社製Ｇ−５７８０Ａ）を塗布してから、先程得られた電極用シートを集電体の両面に貼り合わせて電極体シートを得た（集電体接着工程）。
次に、得られた電極体シートを平面形状に広げた状態で乾燥させた（電極乾燥工程）。乾燥は、電極体シートを一方向に搬送させた状態で、シートの両面から１５０℃の乾燥空気を３リットル／分の流量で３０分間あてて行った。
次に、電極体シートを１２００ｍｍの長さに切断して電極体とし、この電極体を２枚用意した。次に、２枚の電極体の間に厚さ５０μｍのレーヨン製のセパレータを挟み、電極体とセパレータを渦巻き状に捲回して捲回体とした（捲回工程）。得られた捲回体を内径５０ｍｍ、高さ１３０ｍｍの中空円筒型のコンデンサ容器に挿入した。
次に、捲回体を収納したコンデンサ容器を真空乾燥機に入れ、圧力１０−１Ｐａ、温度１６０℃、乾燥時間２４時間の条件で真空乾燥を行った（真空乾燥工程）。
そして、ＰＣに四級アンモニウム塩（組成；トリエチルメチルアンモニウムテトラフルオロボーレイト）が１．８モル／Ｌの濃度で溶解してなる電解液を用意し、この電解液を真空乾燥後のコンデンサ容器内に注液し（注液工程）、さらに封口体で封口することにより、実施例１の電気二重層コンデンサを製造した。
【００４１】
（比較例１の電気二重層コンデンサの製造）
電極乾燥工程を行わず、真空乾燥工程のみを行って比較例１の電気二重層コンデンサを製造した。真空乾燥工程における乾燥時間は２４時間とした。
【００４２】
（比較例２の電気二重層コンデンサの製造）
真空乾燥工程における乾燥時間を４８時間とした以外は、上記比較例１と同様として比較例２の電気二重層コンデンサを製造した。
【００４３】
（電気二重層コンデンサの特性試験）
上記実施例１及び比較例１，２の電気二重層コンデンサについて、６０℃でエージング処理を行った後、初期の内部抵抗の抵抗値を測定した。充電電流３０Ａで端子電圧が２．５Ｖになるまで充電し、端子電圧を２．５Ｖに維持したままで４５℃で１０００時間放置した後の抵抗値を測定した。そして、初期から１０００時間までの抵抗値の上昇率を求めた。この場合初期の値を１とした。結果を表１に示す。
【００４４】
表１に示すように、連続乾燥工程と真空乾燥工程とを行った実施例１の電気二重層コンデンサは、真空乾燥工程のみを２４時間行った比較例１の電気二重層コンデンサに比して、初期抵抗値が低く、また抵抗上昇率が著しく改善されていた。さらに、真空乾燥工程のみを４８時間行った比較例２の電気二重層コンデンサに対しても、初期抵抗値、抵抗上昇率のいずれも優れていた。
【００４５】
【表１】
2004186260.tif 000002
【００４６】
（分極性電極中の有機化合物量の分析）
実施例１及び比較例１，２の電気二重層コンデンサについて、ガスクロマトグラフによる有機化合物の分析を行った。各試料の分極性電極の分析結果を表２に示す。
ガスクロマトグラフによる分析は、真空乾燥後の分極性電極の一部をパーキンエルマー社製ＡＴＤ４００の熱脱着装置の試料管に充填し、ヘリウムガスを流しながら３５０℃で１０分間加熱し、気化した成分を内部トラップに捕集し、この成分をガスクロマトグラフ装置に導入することにより行った。ガスクロマトグラフに用いたカラムはＳｐｅｌｃｏ社製のＳＰＢ−１（長さ６０ｍ、内径０．２５ｍｍ、膜厚２５μｍ）である。検出器には水素炎検出器（ＦＩＤ）を使用し、定量はペンテンの強度で校正し、ＦＩＤによるピーク強度が炭素数に比例すると仮定して行った。尚、各ピークの定性は質量分析にて行った。
【００４７】
表２に示すように、検出された主な有機化合物は、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、ジイソプロピルエーテル（ＤＩＰＥ）、プロピレン、酢酸イソプロピルであった。ＤＩＰＥ、プロピレン及び酢酸イソプロピルは、混練用有機溶媒に用いたイソプロピルアルコールが、連続乾燥工程及び真空乾燥工程にて酸化、脱水縮合等することにより生成した化合物と考えられる。表２に示すように、連続乾燥及び真空乾燥を行った実施例１の分極性電極は、真空乾燥工程のみを行った比較例１，２の分極性電極に比して、各有機化合物量が順次減少していることが分かる。すなわち、連続乾燥工程にて電極用シート重量に対して８００ｐｐｍ以下にまで、有機化合物を除去することで、その後の真空乾燥で発生するＤＩＰＥ、プロピレン等の副生成物を減少させることができる。このように、本発明に係る製造方法は、分極性電極に含まれる有機化合物の除去に極めて有用である。
【００４８】
【表２】
2004186260.tif 000003
【００４９】
このように、分極性電極の製造に際して、電極体シートを平面形状に広げた状態で乾燥させる連続乾燥工程を導入することで、コンデンサの初期抵抗値及び１０００時間後の抵抗上昇率を大幅に低減でき、かつその効果は、真空乾燥工程を短くしても十分に得られることが分かる。
これは、分極性電極に残留する有機化合物量が少なくなり、活性炭粉末の細孔内部に電気二重層が充分に形成され、活性炭粉末と電解液との間の拡散抵抗が小さくなってためと考えられる。
【００５０】
「第２実施例」
（実施例２の電気二重層コンデンサの製造）
集電体接着工程後の電極体シートを、熱風型の連続乾燥炉に導入し、温度１５０℃の熱風を１０Ｌ／分の流量で４分間吹き付ける条件で連続乾燥（連続乾燥工程）を行い、更に真空乾燥工程における乾燥時間を４８時間にしたこと以外は上記実施例１の場合と同様にして実施例２の電気二重層コンデンサを製造した。
【００５１】
（分極性電極中の有機化合物量の分析）
実施例２、及び上記第１実施例で作製した比較例２について、真空乾燥工程後の分極性電極の一部を採取し、これを窒素ガス気流中で３００℃で６０分間加熱することにより電極中の水分を水蒸気とし、この水蒸気をカールフィッシャー測定装置に導入することにより、水分量の測定を行った。また、先の第１実施例と同様の方法で、ガスクロマトグラフによる有機化合物の分析を行った。実施例２及び比較例２の分極性電極の分析結果を表３に示す。尚、表３における数値の単位は（ｐｐｍ（電極用シート重量に対して））である。
また、実施例２及び比較例２について、第１実施例と同様にして初期抵抗値及び抵抗上昇率を測定した。結果を表４に示す。
【００５２】
【表３】
2004186260.tif 000004
【００５３】
【表４】
2004186260.tif 000005
【００５４】
表３に示すように、検出された主な有機化合物は、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、ジイソプロピルエーテル（ＤＩＰＥ）、プロピレン、酢酸イソプロピル、エタノ−ル、アセトン、アセトアルデヒドであった。ＤＩＰＥ、プロピレン及び酢酸イソプロピルは、混練用有機溶媒に用いたイソプロピルアルコールが、連続乾燥工程及び真空乾燥工程にて酸化、脱水縮合等することにより生成した化合物と考えられる。またエタノールとアセトンは、コンデンサの製造工程の雰囲気中から活性炭に吸着した成分であると考えられる。また、アセトアルデヒドは、エタノールの酸化により生成したと考えられる。
表３に示すように、連続乾燥及び真空乾燥を行うことによって、各有機化合物量が順次減少していることが分かる。
【００５５】
また表４に示すように、実施例２のコンデンサの初期抵抗値及び抵抗上昇率は比較例２よりも少なくなっており、表１に示す実施例１の特性との比較から、連続乾燥工程における乾燥を比較的緩やかに行っても連続乾燥工程の導入による有機化合物の除去効果を得ることができ、むしろ連続乾燥工程における加熱は穏やかにし、真空乾燥工程を長くすることで初期抵抗値が低く、及び抵抗上昇率が小さい優れた特性の電気二重層コンデンサが得られることがわかる。
【００５６】
更に、真空乾燥工程における乾燥時間を２４、７８、９６、１４４時間としたこと以外は比較例２と同様にして分極性電極を製造し、この分極性電極に含まれる有機化合物と水分の総量を分析した。図４には、連続乾燥工程を行なわなかった場合の、真空乾燥工程後の分極性電極に含まれる有機化合物及び水分の総量の真空乾燥時間依存性を示す。
同様に、真空乾燥工程における乾燥時間を２４、７８、９６、１４４時間としたこと以外は実施例２と同様にして分極性電極を製造し、この分極性電極に含まれる有機化合物と水分の総量を分析した。図５には、連続乾燥工程を行った場合の、真空乾燥工程後の分極性電極に含まれる有機化合物及び水分の総量の真空乾燥時間依存性を示す。
【００５７】
水分に関しては、図５に示すように、連続乾燥工程を行った場合は４８時間の真空乾燥で水分の量が１５００（ｐｐｍ（電極用シート重量に対して））以下となり、一方、図４に示すように連続乾燥工程を行なわない場合でも４８時間の真空乾燥で水分量が１５００（  ｐｐｍ（電極用シート重量に対して））以下となっている。また、図５と図４の水分量の曲線を比較すると、明らかに図５の連続乾燥工程を行った場合の曲線が図４の曲線よりも全体的に低くなっていることが分かる。従って、連続乾燥工程を行った場合には、連続乾燥工程を行なわない場合よりも真空乾燥時間を短縮できることが分かる。
【００５８】
また有機化合物に関しては、図５に示すように、連続乾燥工程を行った場合は４８時間の真空乾燥後の有機化合物量が３００（ｐｐｍ（電極用シート重量に対して））以下となり、一方、図４に示すように連続乾燥工程を行なわない場合は７２時間の真空乾燥後の有機化合物量が３００（ｐｐｍ（電極用シート重量に対して））以下となっている。このように、連続乾燥工程を行った場合は真空乾燥時間を短縮できることが分かる。
【００５９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の分極性電極の製造方法によれば、電極成形工程後の電極乾燥工程において、電極用シートを略平面形状に広げた状態で電極用シートからの有機化合物の除去を行うので、分極性電極からの有機物の除去効率が向上し、その結果、活性炭粉末の細孔内部に電気二重層が充分に形成され、活性炭粉末と電解液との間の拡散抵抗が小さな分極性電極を得ることができる。
【００６０】
また、電極乾燥工程により８００（ｐｐｍ（電極用シート重量に対して））以下の濃度になるまで有機化合物を除去するならば、分極性電極の有機化合物含有率を少なくすることが可能になり、係る分極性電極を用いた電気二重層コンデンサの製造に際して、さらに分極性電極の有機化合物含有率を低減することが可能になる。具体的には、後の真空乾燥工程でのＤＩＰＥやプロピレン等の生成を抑えることができる。これにより、活性炭粉末の細孔内部に電気二重層が充分に形成され、活性炭粉末と電解液との間の拡散抵抗が小さな分極性電極を得ることができる。
【００６１】
また本発明の電気二重層コンデンサ用の分極性電極によれば、分極性電極の有機化合物含有率が８００（ｐｐｍ（電極用シート重量に対して））以下なので、電解質イオンの吸着による電気二重層の形成が、電極に残った有機化合物によって妨げられるおそれがなくなり、活性炭粉末の細孔内部に電気二重層が充分に形成されて、活性炭粉末と電解液との間の拡散抵抗が小さくなる。これにより、内部抵抗が少なく、静電容量が大きな電気二重層コンデンサを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の電気二重層コンデンサの製造方法を説明する工程図。
【図２】本実施形態の電気二重層コンデンサの製造方法を説明する工程図。
【図３】本実施形態の電気二重層コンデンサの製造方法を説明する工程図。
【図４】連続乾燥工程を行なわない場合の、真空乾燥工程後の分極性電極に含まれる有機化合物及び水分の総量と真空乾燥の乾燥時間との関係を示すグラフ。
【図５】連続乾燥工程を行った場合の、真空乾燥工程後の分極性電極に含まれる有機化合物及び水分の総量と真空乾燥の乾燥時間との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１…活性炭粉末、２…ポリ四フッ化エチレン（結着材）、３…イソプロピルアルコール（潤滑用有機溶媒）、１１…分極性電極、１３…セパレータ、１７…電気二重層コンデンサ、ＳＴ１〜ＳＴ４…電極成形工程、ＳＴ５〜ＳＴ６…電極乾燥工程、ＳＴ６…連続乾燥工程、ＳＴ７…捲回工程、ＳＴ８…真空乾燥工程
【図１】
2004186260.tif 000006
【図２】
2004186260.tif 000007
【図３】
2004186260.tif 000008
【図４】
2004186260.tif 000009
【図５】
2004186260.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成15年10月1日(2003.10.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
有機化合物の濃度が８００（ｐｐｍ（電極用シート重量に対して））を越えていると、係る電極を用いた電気二重層コンデンサの作製に際して、加熱や減圧により電極体の有機化合物を有用に除去するのが極めて困難になり、その結果、電解質イオンの吸着による電気二重層の形成が妨げられ、活性炭粉末と電解液との間の拡散抵抗が大きくなり、電気二重層コンデンサ用の分極性電極としての電極性能が低下するので好ましくない。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
次に、得られた活性炭粉末と結着材（ポリ４フッ化エチレン）と潤滑用有機溶媒（イソプロピルアルコール（ＩＰＡ））とを混練してシート状に成形する電極成形工程を行った。即ち、得られた活性炭粉末８４重量部に対して、８重量部のポリ四フッ化エチレン粉末（例えば三井デュポンフロロケミカル製のテフロン６Ｊ（登録商標））と、８重量部のアセチレンブラック（例えば、電気化学工業（株）製のデンカブラック（登録商標））を混合した。この混合物に更に８重量部のＩＰＡを加えて混合し（原料混合工程）、更に二軸混練機で加圧混練を８分間行うことにより（混練工程）、ポリ四フッ化エチレンをフィブリル化させて塊状物とした。この塊状物をせん断型粉砕機で粉砕して平均粒径が約１ｍｍ程度の粒状物を得た（粉砕工程）。得られた粒状物を用いて、シート化を行い、更に圧延を行うことにより、幅１１０ｍｍの長尺の電極用シートを得た（シート化・圧延工程）。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
また表４に示すように、実施例２のコンデンサの初期抵抗値及び抵抗上昇率は比較例２よりも少なくなっており、表１に示す実施例１の特性との比較から、連続乾燥工程における乾燥を比較的緩やかに行っても連続乾燥工程の導入による有機化合物の除去効果を得ることができ、初期抵抗値が低く、及び抵抗上昇率が小さい優れた特性の電気二重層コンデンサが得られることがわかる。