(57)【要約】【課題】電解液に対する濡れ性が好適であり、耐熱性を備えた電気二重層キャパシタ用セパレータ、及び、この電気二重層キャパシタ用セパレータを備えた電気二重層キャパシタを提供する。【解決手段】ガラス繊維と、ポリエステル繊維と、アラミド繊維との配合比の合計が１００％以下であって、ガラス繊維を１０質量％以上４０質量％以下、ポリエステル繊維を１０質量％以上３０質量％以下、アラミド繊維を４０質量％以上６０質量％以下含み、これらを接着するバインダとして、アクリル樹脂、かつ、カチオン系定着補強剤を含み、坪量が１０ｇ／ｍ2以上３０ｇ／ｍ2以下、かつ、厚さが２０μｍ以上６０μｍ以下であることを特徴とする電気二重層キャパシタ用セパレータ１７、１８、及び、これを備えた電気二重層キャパシタ１。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス繊維と、ポリエステル繊維と、アラミド繊維とを含むことを特徴とする電気二重層キャパシタ用セパレータ。
【請求項２】
前記ガラス繊維を１０質量％以上４０質量％以下含むことを特徴とする請求項１に記載の電気二重層キャパシタ用セパレータ。
【請求項３】
前記アラミド繊維を４０質量％以上６０質量％以下含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電気二重層キャパシタ用セパレータ。
【請求項４】
前記ポリエステル繊維を１０質量％以上３０質量％以下含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ用セパレータ。
【請求項５】
前記ガラス繊維、前記ポリエステル繊維、前記アラミド繊維を接着するバインダとして、
アクリル樹脂かつカチオン系定着補強剤を含み、湿式抄紙したことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ用セパレータ。
【請求項６】
坪量が１０ｇ／ｍ2以上３０ｇ／ｍ2以下、かつ、厚さが２０μｍ以上６０μｍ以下であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ用セパレータ。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ用セパレータを備えたことを特徴とする電気二重層キャパシタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気二重層キャパシタ用セパレータ及びこれを備えた電気二重層キャパシタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気二重層キャパシタは、電解二重層コンデンサとも呼ばれ、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、且つ急速充電が可能であることから、電子機器のバックアップ電源、車載のバッテリ（エネルギバッファ）などの用途に使用されている。
【０００３】
電気二重層キャパシタの概略について、図１を参照して説明する。
図１は、電気二重層キャパシタの基本構成を示す断面図である。
図１に示す電気二重層キャパシタ１０１は、容器１０２と、その容器１０２内にセパレータ１０３を挟んで配置される１対の分極性電極１０４、１０４と、１対の集電体１０５、１０５とが収納された構成を有している。そして、容器１０２内には、イオン導電性の電解液が注入されている。電気二重層キャパシタ１０１は、固体である分極性電極１０４、１０４への電解液のイオンの吸脱着により、分極性電極１０４、１０４と電解液との界面で発生する電荷（図１において、＋及び−で示す）を誘電体として充電・放電を繰り返す、いわゆる二次電池である。
【０００４】
このセパレータ１０３の機能には、セパレータ１０３の両側に配置される分極性電極１０４、１０４間で、漏電が発生しないようにするための絶縁性と、注入される電解液中のイオンが分極性電極１０４、１０４間を自在に移動できるように、電解液に対して好適な濡れ性とが要求される。さらに、セパレータ１０３の厚さは薄い方が好ましく、薄いセパレータであると、例えば巻回型の電気二重層キャパシタ等に多く収容できる。
【０００５】
従来、この電気二重層キャパシタ用セパレータとしては、多孔質なオレフィン系樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレン）や、セルロース、ポリエステル、アラミド等の繊維を抄紙して得られる混抄紙が用いられていた（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
特に、電気二重層キャパシタ（以下、「キャパシタ」と略称することもある）の耐電圧を高くするため、電解液として耐電性の大きいプロピレンカーボネート等の有機溶媒を用いる大容量のキャパシタでは、耐電圧が高く、エネルギー密度の高い電気二重層キャパシタを得るために、耐電位が低く電気分解を起こし易い水分を完全に除去する必要があり、電極、セパレータ等を十分に乾燥した後に電解液を注入する必要がある。
この乾燥においてセパレータは、十分な耐熱性を保有する必要があり、耐熱性を有するアラミド繊維やポリエステル繊維より形成されるものが求められている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−３１８８３号公報（第３−５頁）
【特許文献２】
特開２００１−２４４１５０号公報（第４−５頁）
【特許文献３】
特開２００１−１８５４５５号公報（第３−５頁）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように電気二重層キャパシタ用セパレータに主として含まれている繊維が、アラミド繊維やポリエステル繊維（例えば、ポリエチレンテレフタレート繊維）等のベンゼン環を含む芳香族系の合成繊維であったため、この芳香族系の合成繊維の疎水性が影響し、親水性の強いプロピレンカーボネート等を溶媒とする電解液に対して濡れ性が低いという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、電解液に対する濡れ性が好適であり、耐熱性を備えた電気二重層キャパシタ用セパレータを提供することを目的とする。また、この電気二重層キャパシタ用セパレータを備えた電気二重層キャパシタを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、ガラス繊維と、ポリエステル繊維と、アラミド繊維とを含むことを特徴とする電気二重層キャパシタ用セパレータである。
【００１０】
このような電気二重層キャパシタ用セパレータによれば、ガラス繊維が含まれていることにより、セパレータに水酸基（−ＯＨ）等の親水性基（例えば、シラノール（Ｓｉ−ＯＨ））を有するので、親水性の強いプロピレンカーボネート等の電解液に対して、好適な濡れ性とすることができる。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載する電気二重層キャパシタ用セパレータにおいて、前記ガラス繊維を１０質量％以上４０質量％以下含むことを特徴とする電気二重層キャパシタ用セパレータである。
【００１２】
このような電気二重層キャパシタ用セパレータによれば、ガラス繊維が１０質量％以上４０質量％以下含まれていることにより、親水性の強いプロピレンカーボネート等の電解液に対して好適な濡れ性とすることができる。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載する電気二重層キャパシタ用セパレータにおいて、前記アラミド繊維を４０質量％以上６０質量％以下含むことを特徴とする電気二重層キャパシタ用セパレータである。
【００１４】
このような電気二重層キャパシタ用セパレータによれば、アラミド繊維が４０質量％以上６０質量％以下含まれていることにより、好適に絶縁性を備えるので、セパレータの両側に配置される電極間の漏電を防止することができる。
【００１５】
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載する電気二重層キャパシタ用セパレータにおいて、前記ポリエステル繊維を１０質量％以上３０質量％以下含むことを特徴とする電気二重層キャパシタ用セパレータである。
【００１６】
このような、電気二重層キャパシタ用セパレータによれば、ポリエステル繊維が１０質量％以上３０質量％以下含まれることにより、好適な伸縮性を保つことができ、良好な加工性とすることができる。
【００１７】
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載する電気二重層キャパシタ用セパレータにおいて、前記ガラス繊維、前記ポリエステル繊維、前記アラミド繊維を接着するバインダとして、アクリル樹脂かつカチオン系定着補強剤を含み、湿式抄紙したことを特徴とする電気二重層キャパシタ用セパレータである。
【００１８】
このような電気二重層キャパシタ用セパレータによれば、ガラス繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維を接着して結合するバインダを有していることにより、ガラス繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維を互いに好適に結合することができる。
【００１９】
請求項６に係る発明は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載する電気二重層キャパシタ用セパレータにおいて、坪量が１０ｇ／ｍ2以上３０ｇ／ｍ2以下、かつ、厚さが２０μｍ以上６０μｍ以下であることを特徴とする電気二重層キャパシタ用セパレータである。
【００２０】
ここで坪量とは、目付量、面密度とも呼ばれ、セパレータの単位面積あたりの質量を意味する。
このような電気二重層キャパシタ用セパレータによれば、坪量が１０ｇ／ｍ2以上３０ｇ／ｍ2以下であるので、厚さが２０μｍ以上６０μｍ以下の好適な厚さにすることができる。
【００２１】
請求項７に係る発明は、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ用セパレータを備えることを特徴とする電気二重層キャパシタである。
【００２２】
このような電気二重層キャパシタによれば、電解液に対して好適な濡れ性であるセパレータを備えているので、分極性電極との間でイオンの移動が活発にきめ細かく行われるようになり、好適に放電・充電を繰り返すことができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。しかしながら、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
なお、各実施の形態の説明において、同一の構成要素に関しては同一の符号を付し、重複した説明は省略するものとする。
【００２４】
（セパレータ）
本発明の実施の形態に係る電気二重層キャパシタ用セパレータ（以下、「セパレータ」と略称する）は、ガラス繊維と、ポリエステル繊維と、アラミド繊維とがバインダで互いに結合して構成されている。また、このようなセパレータは、ガラス繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維を混合して湿式抄紙して作製される。
【００２５】
（ポリエステル繊維）
ポリエステル繊維は、テレフタル酸とエチレングリコールから合成したポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ繊維）に代表される合成繊維であり、伸縮性と絶縁性を有する材料である。そして、このポリエステル繊維がセパレータに含まれることにより、セパレータの伸縮性を好適に向上することができ、例えばセパレータが収納される容器の形状に応じて容易に変形することができる。
また、ポリエステル繊維は、繊度が０．３３ｄｔｅｘ以下であることが好ましい。繊度が０．３３ｄｔｅｘより大きくなると、セパレータに形成される孔径が大きなものとなり、セパレータの絶縁性が悪くなる傾向にある。
【００２６】
さらに、ポリエステル繊維は、セパレータに１０質量％以上３０質量％以下含まれることが好ましい。ポリエステル繊維の含有量が１０質量％未満であると、このポリエステル繊維と共にセパレータに含有されるガラス繊維を減少しても、セパレータが伸びにくくなる傾向にあるからである。一方、ポリエステル繊維が３０質量％より多く含まれると、セパレータに形成される孔径が大きくなりセパレータの絶縁性が悪くなる傾向にあるからである。
したがって、本発明において使用できるポリエステル繊維は、従来公知のものから前記した条件を考慮して、適宜選択することが可能である。例えば、ベクトラン（クラレ社製）、テピルス（帝人社製）、ユニチカエステル（ユニチカファイバー社製）、クラレポリエステル（クラレ社製）等が挙げられる。
【００２７】
（アラミド繊維）
アラミド繊維は、芳香族ポリアミドとも呼ばれ、芳香族基がアミド結合した高分子であり、撥水性と絶縁性を有する材料である。そして、このアラミド繊維がセパレータに含まれることにより、セパレータの絶縁性が好適に向上し、セパレータを挟んで配置される電極間で漏電を発生しにくくすることが可能となる。
また、アラミド繊維は、フィブリル化した繊維であることが好ましい。
【００２８】
さらに、アラミド繊維は、セパレータに４０質量％以上６０質量％以下含まれることが好ましい。アラミド繊維の含有量が４０質量％未満であると、セパレータに形成される最大ポアサイズが大きくなる傾向にあり、セパレータの絶縁性が低下し、また、電極間で漏れ電流が生じてしまう傾向にあるからである。一方、アラミド繊維が６０質量％より多く含まれると、セパレータに形成されるポアサイズは小さくなる傾向にあるが、セパレータの空孔率が減少するため、電解液中のイオン通過量も減少し、セパレータの内部抵抗が高くなる傾向にあるからである。
ここで、内部抵抗とは、電解液中のイオンがセパレータ内を移動するときに受ける抵抗である。そして、空孔率とは、セパレータを構成する繊維の比重と、セパレータの密度から計算される、セパレータの見かけ上の体積に占める繊維の隙間比率を示すものである。
したがって、本発明において使用できるアラミド繊維は、従来公知のものから前記した条件を考慮して、適宜選択することが可能である。例えば、メタ系アラミド繊維であるコーネックス（テイジン社製）、パラ系アラミド繊維であるケブラー（デュポン社製）、トワロン（帝人トワロン社製）等が挙げられる。
【００２９】
（ガラス繊維）
ガラス繊維は、水酸基（−ＯＨ）等を含むシラノール（Ｓｉ−ＯＨ）等の親水性基を有するので、電解液に対して好適な濡れ性を備える材料である。そして、このガラス繊維がセパレータに含まれることにより、セパレータの電解液に対する濡れ性を好適にすることができる。
また、ガラス繊維は、繊度が小さい方が好ましく、繊維径０．５μｍ〜２．０μｍのものを用いることが好ましい。このようなガラス繊維であると、表面積を大きくすることができるので、飛躍的に電解液に対する濡れ性を好適にすることができ、また、セパレータに形成されるポアサイズを小さくできるので、電極間の漏れ電流を小さくすることができる。
【００３０】
さらに、ガラス繊維は、セパレータに１０質量％以上４０質量％以下含まれることが好ましく、より好ましくは２０質量％以上３０質量％以下の範囲である。セパレータに含まれるガラス繊維の含有量が１０質量％以下であると、電解液に対する濡れ性を十分に向上できない傾向にあり、一方、４０質量％より多いと、セパレータ自体の伸度が低下し、加工性が悪くなる傾向にあるからである。
したがって、本発明において使用できるガラス繊維は、従来公知のものから前記した条件を考慮して、適宜選択することが可能である。例えば、ＥＶＡＮＩＴＥ（ＥＶＡＮＩＴＥ  ＧＬＡＳＳ  ＦＩＢＥＲ社製）、マンビル（マンビル社製）、ＥＣＳ（日本電気硝子社製）等が挙げられる。
【００３１】
（バインダ）
バインダは、ガラス繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維を互いに絡み合った状態で接着して結合するためのものであり、本実施の形態においては、公知であるアクリル樹脂、カチオン系定着補強剤を使用した。アクリル樹脂としては、例えば、スチレンアクリル酸エステル共重合体樹脂、スチレンアクリル酸アルキル共重合体樹脂、カチオン系定着補強剤としては、ポリアミドエピクロリン樹脂、ポリアミドエポキシ樹脂等を選択することができる。
【００３２】
（坪量）
セパレータの坪量は、１０ｇ／ｍ2以上３０ｇ／ｍ2以下であることが好ましい。坪量が１０ｇ／ｍ2未満であると機械的加工が困難となる傾向にあり、一方３０ｇ／ｍ2より大きくなると、セパレータの厚さが厚くなりすぎる傾向にあり、加工性が悪く、内部抵抗値も高くなるからである。なお、このセパレータの厚さは、２０μｍ以上６０μｍ以下とすることで、絶縁性と内部抵抗値が良好となり、また加工性も好適であるので好ましい。
【００３３】
以上説明したガラス繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維成分から構成される本発明のセパレータは、電気二重層キャパシタに好適に使用することができる。
【００３４】
（電気二重層キャパシタ）
続いて、本発明のセパレータを備える電気二重層キャパシタについて、図２を参照して説明する。なお、図２に示す電気二重層キャパシタは、セパレータ及び電極等を巻回した巻回型の電気二重層キャパシタであるが、本発明に適用可能な電気二重層キャパシタは、これに限定されるものではなく、その他例えば、積層型、ボタン型等の電気二重層キャパシタに、目的・用途に応じて適宜選択して適用することが可能である。
【００３５】
図２は、電気二重層キャパシタの一例を示すものである。
図２に示す電気二重層キャパシタ１は、円筒型の容器２と、その容器２内に収容され、帯状の本発明のセパレータ１７、１８により区分された電極巻回体３と、その容器２内に注入された電解液とを主要部として構成されている。
容器２は、加工の容易性、軽量である等の理由から、例えばアルミニウム（合金）から構成されている。また、容器２は有底円筒形本体４と、その一端開口部を閉鎖する端子板５とから構成されており、その端子板５に、正端子６と負端子７とが設けられている。
【００３６】
電極巻回体３は、正極側の第１帯状電極体９と、負極側の第２帯状電極体１０とを有する。
第１帯状電極体９は、アルミ箔よりなる帯状集電体１１の両面に、それぞれ帯状の分極性電極ｅを導電性接着剤で貼付したものであり、両面の分極性電極ｅにより帯状正極１２が構成されている。分極性電極ｅは、活性炭電極とも呼ばれ、活性炭パウダ、カーボンブラック、テトラフルオロエチレンパウダ等をシート状に成型したものである。また、次に述べる第２帯状電極体１０の分極性電極ｅについても同様である。
第２帯状電極体１０は、アルミ箔よりなる帯状集電体１４の両面に、それぞれ帯状の分極性電極ｅを導電性接着剤で貼付したものであり、両面の分極性電極ｅにより帯状負極１５が構成されている。
【００３７】
そして、正極側の第１帯状電極体９と、負極側の第２帯状電極体１０とは、本発明のセパレータ１７、１８により区分されている。
本発明のセパレータ１７、１８は、親水性の強いプロピレンカーボネート等の電解液に対して濡れ性が好適であるので、電気二重層キャパシタ１は、好適に充電・放電を繰り返すことができる。
また、本発明のセパレータ１７、１８は、高温下でも使用に耐えうる耐熱性を持ち合わせているため、電解液を注入する前に十分な乾燥をすることができ、電気二重層キャパシタ１内に残存する水分を極めて少ないものにすることができるため、電気二重層キャパシタ１は、耐電圧が高く、エネルギー密度も高く、耐久性に優れたものとなる。
さらに、本発明のセパレータ１７、１８は、坪量も軽く、厚さも薄いので、同一体積で電極巻回体３を多く収容することができ、大容量とすることができる。
【００３８】
【実施例】
以下、実施例に基づいて、本発明に係るセパレータについて、さらに詳細に説明する。
【００３９】
（実施例１〜３、１１）
表１に、ポリエステル繊維の配合比を３０質量％で一定にして、アラミド繊維の配合比を６０、５０、４０質量％、ガラス繊維の配合比を１０、２０、３０質量％と変化させて、ポリエステル繊維とアラミド繊維とガラス繊維とで合計１００質量％となるようにして作製したセパレータ（実施例１〜３：坪量１５ｇ／ｍ2、厚さ５０μｍ）と、実施例３の配合で坪量を２０ｇ／ｍ2、厚さを６５μｍとした実施例１１と、ガラス繊維が含まれていない従来のセパレータ（比較例１：アラミド繊維７０質量％、ポリエステル繊維３０質量％、坪量２０ｇ／ｍ2、厚さ６５μｍ、比較例２:アラミド繊維７０質量％、ポリエステル繊維３０質量％、坪量１５ｇ／ｍ2、厚さ５０μｍ）の各物性値を示す。
そして、図４にガラス繊維の配合比と吸水高さの関係を、図５にガラス繊維の配合比と最大ポアサイズの関係を、図１５にガラス繊維の配合比と内部抵抗との関係をそれぞれ示す。
なお、実施例１〜３に使用したガラス繊維の太さは、０．８μｍである。実施例１〜３及び比較例１に使用したポリエステル繊維は、繊度が０．１１ｄｔｅｘ、繊維長が３ｍｍである。アラミド繊維は、代表繊維径が０．２〜０．３μｍ、代表繊維長が０．５０〜０．６０ｍｍである。
また、例えば図４において記載する「１」は実施例１に対応する物性値、「（２）」は比較例２に対応する物性値をそれぞれ示し、その他の実施例、比較例についても同様とする。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
なお、表１に示すセパレータの各物性値の測定において、坪量の測定は、「ＪＩＳ  Ｐ  ８１２４」に準拠して行った。
厚さの測定は、「ＪＩＳ  Ｐ  ８１１８」に準拠して行った。この厚さは、薄い方が、容器等に大量に収容できるので好ましい。
引張強度及び引張伸度の測定は、「ＪＩＳ  Ｐ  ８１１３」に準拠して行った。引張強度、引張伸度は、それぞれ高い方が加工性が良好であるので好ましい。吸水高さの測定は、「ＪＩＳ  Ｐ  ８１４１」に準拠して行った。但し、溶媒にはプロピレンカーボネートを使用した。吸水高さは、高い方が電解液に対する濡れ性が良好であるので好ましい。
【００４２】
内部抵抗の測定には、電極として、粒状活性炭、カーボンブラック及びポリテトラフルオロエチレンを混ぜて練り上げたもの、集電極としてアルミ箔、セパレータとして、本発明の実施例、または、従来品の比較例、電解液としてプロピレンカーボネートに四フッ化ホウ酸テトラエチルアンモニウムを溶解させたものを用意した。次いで、これら材料を各セパレータ毎に、アルミニウム製治具内に収納してコインセル型の電気二重層キャパシタを作製した後、それらの内部抵抗を測定した。内部抵抗は、低い方が電気二重層キャパシタのエネルギーロスが小さくなるので好ましい。
【００４３】
ポアサイズの測定については、バブルポイント法で測定した。
バブルポイント法とは、図３に示すように、公知であるポロメータ５０のジグ５１、５２で、試験体であるセパレータ５３をＯリング等のパッキン５４を介して挟持し、上空洞部５５に水等の液体を満たした状態で、下空洞部５６に気体を注入し、この気体がセパレータ５３を通過することにより生じる泡をポロメータ５０（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｐｅｒｍ  Ｐｏｒｏｍｅｔｅｒ、米国  Ｐｏｒｏｕｓ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社製）で確認して、泡として液面に達したときの気体の圧力と液面の表面張力により、セパレータ５３のポアサイズを算出するものである。
また、最大ポアサイズは、小さい方がセパレータの絶縁性が高くなり、電極間の漏れ電流を小さくすることができるので好ましい。
【００４４】
表１、図４より、親水性を有するガラス繊維の配合比が増加するに伴い、吸水高さが高くなっているので、セパレータの濡れ性が向上していることがわかる。この傾向は、図１５に示されるように、セパレータに含まれるガラス繊維の配合比が増加するに伴い、内部抵抗が小さくなる傾向と一致する。
【００４５】
表１、図５より、坪量の同じ実施例１〜３と比較例２を比較すると、最大ポアサイズが飛躍的に小さくなっていることがわかる。これは、実施例１〜３が、アラミド繊維とポリエステル繊維だけからなる比較例２に比べて、繊維径がポリエステル繊維より小さく、アラミド繊維より大きい、比較的繊維径の小さなガラス繊維を混抄して作製されたためと考えられる。
【００４６】
すなわち、実施例１〜３は、繊維径がポリエステル繊維より小さく、アラミド繊維より大きいガラス繊維を含んでいることにより、セパレータが形成される際に、アラミド繊維とポリエステル繊維からなる比較例２より、セパレータ全体が均一化されやすく、結果として低坪量のセパレータであっても、最大ポアサイズを小さい値とすることができる。
【００４７】
このガラス繊維がセパレータに含まれることにより均一化され易い傾向は、比較例２と実施例２のポアサイズに着目すると明らかである。実施例２は、比較例２と比べて平均ポアサイズは大きく、最大ポアサイズは遥かに小さい。つまり、平均ポアサイズが大きく、最大ポアサイズが小さくなっていることは、アラミド繊維、ポリエステル繊維及びガラス繊維がより均一に分散され、セパレータが均一に形成されていることを示している。
【００４８】
このセパレータにガラス繊維が含まれることにより均一化され易い傾向は、図１４に示すように、坪量を横軸、最大ポアサイズを縦軸としてグラフ化すると、さらに明らかとなる。
図１４より、セパレータにガラス繊維が混抄されていると同坪量であっても、特に坪量の小さい領域で、最大ポアサイズが小さく絶縁性に優れるセパレータが得られることがわかる。
【００４９】
また、前記した図５より、ガラス繊維の配合比が増加するに伴い、最大ポアサイズが大きくなる傾向であることがわかる。前述のように、ガラス繊維を配合することにより、最大ポアサイズを小さくすることはできるが、ガラス繊維を配合したセパレータは、ガラス繊維の配合比を増加していくと、最大ポアサイズが大きくなっている。
これは、使用したアラミド繊維よりガラス繊維の繊維径が若干大きいため、ガラス繊維の配合率が増加するにしたがって、その分、アラミド繊維の配合率が減少しているためである。
【００５０】
つまり、ガラス繊維とアラミド繊維の配合比によって、濡れ性もポアサイズも変化するので、バランスの良い配合比を選択する必要がある。また、アラミド繊維とガラス繊維の繊維径は、出来る限り小さいことが望ましい。
【００５１】
これらの結果をまとめると、ガラス繊維を配合すると最大ポアサイズが小さくなり電解液の濡れ性を高めることができ、また、低坪量の領域で最大ポアサイズを飛躍的に小さくすることができるが、ガラス繊維配合率が高くなるにつれて、最大ポアサイズが大きくなる傾向にあり、また、強度、伸度も低下傾向にある。アラミド繊維は、配合率を高めるにつれて、セパレータのポアサイズを小さくできるが、その一方で、電解液の濡れ性が低下する。さらに、ポリエステル繊維は、配合率が少ないと強度、伸度が低下する傾向にあり、セパレータの強度、伸度を維持するために必要である。
本実施例のセパレータは、前述の結果、つまり、濡れ性、最大ポアサイズ、強度及び伸度において、バランスのとれた各繊維の配合比が最適なセパレータと言える。
【００５２】
（実施例３〜５）
次に、表２に、ガラス繊維の配合比を３０質量％で一定にして、アラミド繊維の配合比を４０、５０、５５質量％、ポリエステル繊維の配合比を３０、２０、１５質量％と変化させて、ポリエステル繊維とアラミド繊維とガラス繊維とで合計１００質量％となるようにして作製したセパレータ（実施例３〜５：坪量１５ｇ／ｍ2、厚さ５０μｍ）と、前記した比較例２と比較例３（アラミド繊維６０質量％、ポリエステル繊維４０質量％、坪量１５ｇ／ｍ2、厚さ５０μｍ）の各物性値を示す。そして、図６にアラミド繊維の配合比と吸水高さの関係を、図７にアラミド繊維の配合比と最大ポアサイズの関係をそれぞれ示す。
なお、実施例３〜５に使用したガラス繊維の太さは０．８μｍであり、ポリエステル繊維の繊度は０．１１ｄｔｅｘ、繊維長は３ｍｍである。アラミド繊維は、代表繊維径が０．２〜０．３μｍ、代表繊維長が０．５０〜０．６０ｍｍである。
【００５３】
【表２】
2004207261.tif 000004
【００５４】
（実施例４の作製方法）
ここで、まず、表２に示す実施例４に係るセパレータの作製方法について説明する。なお、その他の実施例及び比較例に係るセパレータの作製方法も同様であるので、その説明は省略する。
容器に水を１．５Ｌ張り、水温を４５℃以下に保ち、その中にポリアラミドパルプ（アラミド繊維）５．０ｇを投入して適宜な方法で分散した。さらに、ガラス繊維を３．０ｇ投入し分散した後に、ポリエステル繊維２．０ｇを投入し、分散した。
それから、これを撹拌容器に移し、プロナール（東邦化学社製）、ＫＭ（信越シリコーン社製）、フォームレス（明成化学社製）等の消泡剤を０．５ｇ添加して撹拌した。
その後、バインダとしてスチレンアクリル酸エステル共重合体樹脂（以下「樹脂」と略称する）を０．３４ｇ添加し撹拌した後に、カチオン系定着補強剤（バインダ）としてポリアミドエピクロルヒドリンを２．０ｇ添加し撹拌した。
このようにしてアラミド繊維、ガラス繊維、ポリエステル繊維等が混合したスラリーを手抄機（角型手抄スタンダードマシン、熊谷理器株式会社製）で抄紙を行い、坪量１５ｇ／ｍ2、厚さ５０μｍのセパレータを得た。
このように湿式抄紙機で抄紙することにより、すべての繊維を水中で分散させることにより混合された繊維がより均一に分散でき、すべての繊維が均一に絡み合ったセパレータを形成できるとともに、繊維を水中で分散させているときに、バインダとして、樹脂及びカチオン系定着補強剤を使用するため、樹脂がすべての繊維と均一に絡み合った状態で定着できるので、セパレータの強度・伸度を向上することができる。
【００５５】
また、実施例４に係るセパレータの電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真を図１２に示す。
図１２に示すように、セパレータは、繊維径が比較的太いポリエステル繊維（ＰＥＴ繊維）２２と、アラミド繊維２３と、繊維径がポリエステル繊維２２より小さくアラミド繊維２３より大きいガラス繊維２１とが、互いに絡み合って結合して構成されていることがわかる。
【００５６】
表２、図６より、実施例３〜５のセパレータは、アラミド繊維の配合比が増加するに伴い、吸水高さが低くなる傾向であることがわかる。
また、表２、図７より、実施例３〜５のセパレータは、アラミド繊維の配合比が増加するに伴い、最大ポアサイズが小さくなる傾向であることがわかる。
一方、比較例２、３のセパレータは、図７に示されるように、坪量１５ｇ／ｍ2において、アラミド繊維の配合比によらず、最大ポアサイズが大きなままである。
【００５７】
（実施例６〜８、１２）
表３に、実施例１〜３で使用したポリエステル繊維（繊度：０．１１ｄｔｅｘ、繊維長：３ｍｍ）と異なる種類のポリエステル繊維（繊度：０．２２ｄｔｅｘ、繊維長：３ｍｍ）について、その配合比を３０質量％で一定にして、実施例１〜３と同様に、アラミド繊維の配合比を６０、５０、４０質量％、ガラス繊維の配合比を１０、２０、３０質量％と変化させて、ポリエステル繊維とアラミド繊維とガラス繊維とで合計１００質量％となるようにして、作製したセパレータ（実施例６〜８：坪量１５ｇ／ｍ2、厚さ５０μｍ）と、後記する実施例１２と、ガラス繊維が含まれていない従来のセパレータ（比較例４：アラミド繊維７０質量％、ポリエステル繊維３０質量％、坪量２０ｇ／ｍ2、厚さ６０μｍ、比較例５:アラミド繊維７０質量％、ポリエステル繊維３０質量％、坪量１５ｇ／ｍ2、厚さ５０μｍ）の各物性値を示す。
そして、図８にガラス繊維の配合比と吸水高さの関係を、図９にガラス繊維の配合比と最大ポアサイズの関係を、図１０にガラス繊維の配合比と引張伸度の関係を、図１１にガラス繊維の配合比と内部抵抗の関係をそれぞれ示す。
なお、実施例６〜８に使用したガラス繊維の太さは０．８μｍである。アラミド繊維は、代表繊維径が０．２〜０．３μｍ、代表繊維長が０．５０〜０．０６ｍｍである。また、実施例１〜５と同様に、坪量は１５ｇ／ｍ2で一定とし、厚さが５０μｍとなるようにした。
【００５８】
実施例１２は、各繊維の配合比を実施例６と同じにし、坪量が２０ｇ／ｍ2、厚さが５０μｍとなるように作製したものである。また、実施例１２は、つぎのようにして作製されたものである。
【００５９】
（実施例１２の作製方法）
まず、分散槽に水温が約４５℃以下とした水１．２ｍ3満たし、その中に、代表繊維径が０．２〜０．３μｍ、代表繊維径が０．５０〜０．６０ｍｍのフィブリル化されたアラミド繊維を１０ｋｇ投入し分散させた後、平均繊維径０．８μｍのガラス繊維１．７ｋｇを分散槽に投入した後、さらに、繊度０．２２ｄｔｅｘ、繊維長３ｍｍのポリエステル繊維５ｋｇを投入し、十分に分散させた。
その後、これを撹拌層に送り、消泡剤を０．０８３ｋｇ添加した後、バインダとして、スチレンアクリル酸エステル共重合体樹脂を０．６ｋｇ添加した。そして、さらに、カチオン系定着補強剤として、ポリアミドエピクロルヒドリンを０．３ｋｇ添加し、これらを水中に十分に分散させ、アラミド繊維６０質量％、ガラス繊維１０質量％、ポリエステル繊維３０質量％の所定混合比としたスラリーを調整した。次いで、このスラリーを円網抄紙機に導き、湿式抄紙を作製し、電気二重層キャパシタ用セパレータ（実施例１２）とした。
【００６０】
【表３】
2004207261.tif 000005
【００６１】
表３、図８より、吸水高さは、ポリエステル繊維の繊度（繊維径）が異なっても、表１に示した実施例１〜３と同様に、ガラス繊維の配合比が増加するに伴い、高くなる傾向であることがわかる。
また、実施例６〜８と比較例４、５を比較すると、セパレータにガラス繊維が含まれることにより、吸水高さは高くなることがわかる。
【００６２】
表３、図９より、最大ポアサイズは、ガラス繊維の配合比が増加するに伴って大きくなる傾向であることがわかる。
【００６３】
さらに、表３、図１０、図１１より、セパレータの引張伸度及び内部抵抗は、ガラス繊維の配合比が増加するに伴い、低くなる傾向であることがわかる。
【００６４】
（実施例７、９、１０）
表４に、アラミド繊維の配合比が５０質量％、ガラス繊維の配合比が２０質量％、ポリエステル繊維の配合比が３０質量％であるセパレータについて、坪量を２０、１５、１０ｇ／ｍ2に変化させて作製したセパレータ（実施例７、９、１０）の各物性値を、前記した比較例４、５と併せて示す。そして、図１３に、実施例７、９、１０について坪量と内部抵抗の関係を比較例４、５と併せて示す。また、図１６に坪量と最大ポアサイズとの関係を、図１７に最大ポアサイズと内部抵抗との関係をそれぞれグラフに示す。
なお、実施例７、９、１０に使用したガラス繊維の太さは０．８μｍであり、ポリエステル繊維の繊度は０．２２ｄｔｅｘ、繊維長は３ｍｍである。アラミド繊維は、代表繊維径が０．２〜０．３μｍ、代表繊維長が０．５０〜０．６０ｍｍである。
【００６５】
【表４】
2004207261.tif 000006
【００６６】
表４より、セパレータの坪量を小さくすることにより、その厚さを薄くすることができることがわかる。
また、図１３より、本実施例のセパレータは、比較例と比べて、同一坪量において、内部抵抗が低いことがわかる。
また、図１６より、本実施例のセパレータによれば、坪量を小さくしても、最大ポアサイズの小さなセパレータを得ることができることがわかる。
さらに、図１７より、本実施例のセパレータによれば、最大ポアサイズを小さくしつつ、内部抵抗の低いセパレータを形成することができる。
【００６７】
【発明の効果】
本発明によると、以下の優れた効果を奏する。
請求項１によると、ガラス繊維と、ポリエステル繊維と、アラミド繊維を含んで形成されたセパレータであるため、耐熱性を備え、かつ、ガラス繊維が含まれていることにより、プロピレンカーボネート等の親水性の高い電解液に対して、格段に濡れ性を高めイオンの移動性能が向上する電気二重層キャパシタ用セパレータを提供することができる。
【００６８】
請求項２によると、ガラス繊維が１０質量％以上４０質量％以下含まれていることにより、電解液に対して格段に濡れ性を高めイオンの移動性能が向上し、また、好適な伸縮性を備える電気二重層キャパシタ用セパレータを提供することができる。
【００６９】
請求項３によると、アラミド繊維が４０質量％以上６０質量％以下含まれていることにより、好適に絶縁性を備え、両側に配置される電極間の漏電を防止することができる電気二重層キャパシタ用セパレータを提供することができる。
【００７０】
請求項４によると、ポリエステル繊維が１０質量％以上３０質量％以下含まれることにより、好適な伸縮性を保つことができ、良好な加工性を有する電気二重層キャパシタを提供することができる。
【００７１】
請求項５によると、ガラス繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維を接着して結合するバインダを有していることにより、ガラス繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維を互いに好適に結合した電気二重層キャパシタ用セパレータを提供することができる。
【００７２】
請求項６によると、坪量が１０ｇ／ｍ2以上３０ｇ／ｍ2以下、かつ、厚さが２０μｍ以上６０μｍ以下であることにより、好適な絶縁性、かつ、内部抵抗値を有する電気二重層キャパシタ用セパレータを提供することができる。
【００７３】
請求項７によると、電解液に対して好適な濡れ性であるセパレータを備えているので、分極性電極との間でイオンの移動性能を確保でき、好適に放電・充電を繰り返すことができる電気二重層キャパシタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電気二重層キャパシタを模式的に示す図面である。
【図２】本発明に係る電気二重層キャパシタの一例を示す図面である。
【図３】本発明に係る電気二重層キャパシタ用セパレータのポアサイズの測定方法を説明する図面である。
【図４】本発明に係る電気二重層キャパシタ用セパレータのガラス繊維の配合比と吸水高さとの関係を示すグラフである。
【図５】本発明に係る電気二重層キャパシタ用セパレータのガラス繊維の配合比と最大ポアサイズとの関係を示すグラフである。
【図６】本発明に係る電気二重層キャパシタ用セパレータのアラミド繊維の配合比と吸水高さとの関係を示すグラフである。
【図７】本発明に係る電気二重層キャパシタ用セパレータのアラミド繊維の配合比と最大ポアサイズとの関係を示すグラフである。
【図８】本発明に係る電気二重層キャパシタ用セパレータのガラス繊維の配合比と吸水高さとの関係を示すグラフである。
【図９】本発明に係る電気二重層キャパシタ用セパレータのガラス繊維の配合比と最大ポアサイズとの関係を示すグラフである。
【図１０】本発明に係る電気二重層キャパシタ用セパレータのガラス繊維の配合比と引張伸度との関係を示すグラフである。
【図１１】本発明に係る電気二重層キャパシタ用セパレータのガラス繊維の配合比と内部抵抗との関係を示すグラフである。
【図１２】本発明に係る電気二重層キャパシタ用セパレータの電子顕微鏡写真である。
【図１３】本発明に係る電気二重層キャパシタ用セパレータの坪量と内部抵抗の関係を示すグラフである。
【図１４】本発明に係る電気二重層キャパシタ用セパレータの坪量と最大ポアサイズとの関係を示すグラフである。
【図１５】本発明に係る電気二重層キャパシタ用セパレータのガラス繊維の配合比と内部抵抗との関係を示すグラフである。
【図１６】本発明に係る電気二重層キャパシタ用セパレータの坪量と最大ポアサイズとの関係を示すグラフである。
【図１７】本発明に係る電気二重層キャパシタ用セパレータの最大ポアサイズと内部抵抗との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１        電気二重層キャパシタ
２        容器
３        電極巻回体
４        有底円筒形本体
５        端子板
６、７    端子
９        第１帯状電極体
１０      第２帯状電極体
１７      セパレータ
１８      セパレータ
２１      ガラス繊維
２２      ポリエステル繊維
２３      アラミド繊維
ｅ        分極性電極
【図１】
2004207261.tif 000007
【図２】
2004207261.tif 000008
【図３】
2004207261.tif 000009
【図４】
2004207261.tif 000010
【図５】
2004207261.tif 000011
【図６】
2004207261.tif 000012
【図７】
2004207261.tif 000013
【図８】
2004207261.tif 000014
【図９】
2004207261.tif 000015
【図１０】
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【図１１】
2004207261.tif 000017
【図１２】
2004207261.tif 000018
【図１３】
2004207261.tif 000019
【図１４】
2004207261.tif 000020
【図１５】
2004207261.tif 000021
【図１６】
2004207261.tif 000022
【図１７】
2004207261.tif 000023