(57)【要約】【課題】本発明は、分極性電極層の容量向上と分極性電極層の膨張による信頼性低下防止を図ることで、電気二重層キャパシタの信頼性向上を目的とする。【解決手段】金属箔からなる集電体３上に分極性電極層４を形成した正負一対の電極をその間にセパレータ５を介在させて分極性電極層４が対向するようにし、これを駆動用電解液とともにケース８に収納してなる電気二重層キャパシタにおいて、分極性電極層４は炭素結晶子が等方性配向した易黒鉛化性炭素の層であるソフトカーボン層４ｂ上に炭素結晶子が異方性配向した難黒鉛化性炭素の層であるハードカーボン層４ａを形成させたことを特徴とする電気二重層キャパシタとする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔からなる集電体上に分極性電極層を形成した正負一対の電極をその間にセパレータを介在させて前記分極性電極層が対向するようにし、これを駆動用電解液とともにケースに収納してなる電気二重層キャパシタにおいて、前記分極性電極層は炭素結晶子が等方性配向した易黒鉛化性炭素の層であるソフトカーボン層上に炭素結晶子が異方性配向した難黒鉛化性炭素の層であるハードカーボン層を形成させたことを特徴とする電気二重層キャパシタ。
【請求項２】
前記ソフトカーボン層の厚みは前記ハードカーボン層より小さいことを特徴とした請求項１に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項３】
前記ソフトカーボン層が複数層である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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種電子機器に利用される電気二重層キャパシタに関し、特に低抵抗、および長期信頼性に優れた電気二重層キャパシタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電気二重層キャパシタはアルミ箔などの集電体上の表面に活性炭を主成分とする分極性電極を層状に形成した分極性電極層をセパレータを介して対向させることによりキャパシタ素子を構成し、このキャパシタ素子に駆動用電解液を含浸させることにより構成されているものである。
【０００３】
そして、この分極性電極層には一般に活性炭電極層を設けたものが使用されており、活性炭としては、炭素が黒鉛化しやすい易黒鉛化性炭素と黒鉛化しにくい難黒鉛化性炭素に分類できる。
【０００４】
この易黒鉛化性炭素は黒鉛類似の微結晶構造部分を有しており、ソフトカーボンと呼ばれている。一方、難黒鉛化性炭素は黒鉛類似の微結晶構造部分を持たず、乱層構造を有しているものでハードカーボンと呼ばれている。
【０００５】
このソフトカーボンは電気二重層キャパシタとして電圧印加時に駆動用電解液中のイオンがインターカレートして黒鉛類似の層間を押し広げる形で細孔内に吸着することから、過剰な電圧印加を行い黒鉛層間にイオンを挿入させることにより、高い容量を発現することが知られている。
【０００６】
そこで、容量を向上させるために炭素結晶子が等方性配向した易黒鉛化性炭素であるソフトカーボンを分極性電極層に用いるなど行われていた。
【０００７】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、非特許文献１、特許文献１ならびに特許文献２が知られている。
【非特許文献１】炭素材料学会編集「新・炭素材料入門」（株）リアライズ社発行、１９９８年８月１０日第１版第２刷発行（Ｐ８−１２）
【特許文献１】特開２００５−１３６３９７号公報
【特許文献２】特開２００２−１５１３６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来の構成においては、ソフトカーボンによる分極性電極層がキャパシタとして構成された際に充放電をすると、電解液イオンがソフトカーボンに含まれる炭素結晶子の層間構造を押し広げるような形となり、結果として、ソフトカーボンが膨張して分極性電極層がセパレータを破壊してしまうといった問題点を有していた。
【０００９】
そこで本発明はこのような従来の課題を解決し、容量を向上させつつ、長期信頼性に優れた電気二重層キャパシタとするため、分極性電極層の膨張によるセパレータの破壊を防ぐことを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的を達成するために、本発明は、分極性電極層を炭素結晶子が等方性配向した易黒鉛化性炭素の層であるソフトカーボン層の上に炭素結晶子が異方性配向した難黒鉛化性炭素の層であるハードカーボン層を介在させた電気二重層キャパシタとすることによって分極性電極層の膨張によるセパレータの破壊を防ぐものとした。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の電気二重層キャパシタは、充放電時の膨張の少ないハードカーボンをソフトカーボンの上から押さえ込むことによって、分極性電極層としての膨張を押さえることができるので、容量を向上させるとともに、長期信頼性に優れた電気二重層キャパシタを提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態１について、図を用いて説明する。
【００１３】
（実施の形態）
図１は本実施の形態における電気二重層キャパシタの構成を示した一部切り欠き斜視図、図２は同電気二重層キャパシタに使用される分極性電極を示した断面図である。
【００１４】
図１において、１はキャパシタ素子を示し、このキャパシタ素子１はリード線２を接続した集電体３上に活性炭からなるカーボン層（図示せず）にアセチレンブラックなどの導電性を有する導電剤（図示せず）と成膜性を有する水溶性バインダー（図示せず）とを添加させた分極性電極（図示せず）を層状に形成し、分極性電極層４とし、その間に短絡防止用のセパレータ５を介在させて巻回することにより構成されているものである。
【００１５】
また、図２に示すごとく、アルミニウム箔などからなる集電体３上の分極性電極層４はソフトカーボン層４ｂ上にハードカーボン層４ａが形成されている。ハードカーボン層４ａは炭素結晶子が異方性配向した難黒鉛化性炭素の層であり、ソフトカーボン層４ｂは炭素結晶子が等方性配向した易黒鉛化性炭素の層である。
【００１６】
集電体３上にソフトカーボン層４ｂを塗工した後に、ハードカーボン層４ａを塗工するなどして、ソフトカーボン層４ｂ上にハードカーボン層４ａを形成させる。
【００１７】
ここで、ハードカーボンとはポリ塩化ビニリデン炭、木炭類、ヤシ殻などの果実殻、フェノールホルムアルデヒド樹脂炭などであり、ソフトカーボンとは石油コークス、石炭コークス、ピッチコークス、石炭系ピッチコークス、石油系ピッチコークス、ポリ塩化ビニル炭などを指すものとする。
【００１８】
このキャパシタ素子１を駆動用電解液（図示せず）に含浸させ、図１に示すごとく、キャパシタ素子１の上端部にリード線２が挿通する孔を設けたゴム製の封口部材７を嵌め込み、アルミニウムからなる有底円筒状のケース８に収納して、ケース８の開口部を絞り加工することにより、封口部材７を圧縮してケース８を封止するように構成されている。
【００１９】
上記のように集電体３上の分極性電極層４としてソフトカーボン層４ｂ上にハードカーボン層４ａを形成することが本発明における技術的特徴の一つであり、このようにすることで、充放電時にハードカーボン層４ａが、ソフトカーボン層４ｂの上から押さえ込むことによって膨張を抑制することができ、分極性電極層４としての膨張によるセパレータ５の破壊を防ぐことができるものである。
【００２０】
このとき、ソフトカーボン層４ｂの厚みはハードカーボン層４ａより小さくすることによって、ハードカーボン層４ａによる押さえ込む力がより高まり、膨張を押さえることができる効果も高まるものである。
【００２１】
本発明の実施の形態においては分極性電極層４の中にソフトカーボン層４ｂは１層としたが、これは複数層であってもよく、集電体３上にソフトカーボン層４ｂを塗工した後に、ハードカーボン層４ａの塗工とソフトカーボン層４ｂの塗工を繰り返し、最外層にハードカーボン層４ａを塗工するなどして形成することが可能である。このようにすることで、分極性電極層４としての膨張によるセパレータ５の破壊を防ぎつつ、さらに容量の向上を図ることができる。
【００２２】
このようにすることによって、特に平板状に集電体３と分極性電極層４とセパレータ５などを積層させていくコイン形の電気二重層キャパシタなどでは上述する効果をより発揮するものである。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
以上のように、本発明にかかる電気二重層キャパシタによれば、ソフトカーボンによって容量を向上させても分極性電極層が膨張によってセパレータを破壊することを防止することができ、キャパシタの容量向上とともに信頼性向上を図ることができる。
【００２４】
この結果、大電流や低温下における高信頼性などが要求される自動車のシステムなどに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態による電気二重層キャパシタの一部切り欠き斜視図
【図２】本発明の実施の形態による電気二重層キャパシタの集電体と分極性電極層の断面図
【符号の説明】
【００２６】
１  キャパシタ素子
２  リード線
３  集電体
４  分極性電極層
４ａ  ハードカーボン層
４ｂ  ソフトカーボン層
５  セパレータ
７  封口部材
８  ケース
【図１】
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【図２】
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