(57)【要約】【課題】自己放電が抑制されつつ、常温でも容量の低下しない電気二重層コンデンサを提供する。【解決手段】活性炭を材料とする分極性電極とその分極性電極の表面に電気二重層を形成する有機電解液を含む電気二重層コンデンサであって、この有機電解液が、有機電解液全体に対して０．００５〜１．０ｗｔ％の範囲内にある以下の化学式で示されるスチレン−マレイン酸共重合体を含有している。【化１】        2007189056.tif 000006【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
分極性電極及び前記分極性電極の表面に電気二重層を形成する有機電解液を含む電気二重層コンデンサであって、
前記有機電解液が以下の化学式で示されるスチレン−マレイン酸共重合体を含有することを特徴とする電気二重層コンデンサ。
【化１】
2007189056.tif 000005
【請求項２】
前記スチレン−マレイン酸共重合体が、電解液全体に対して０．００５〜１．０ｗｔ％であ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分極性電極の表面に電気二重層を形成する有機電解液を有する電気二重層コンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
活性炭から成る分極性電極とセパレータとを有するコンデンサ素子を電解液に浸漬させた電気二重層コンデンサが知られている。
電気二重層コンデンサは、セパレータに保持された電解液により、分極性電極の表面に電気二重層が形成される。これにより、電気二重層コンデンサはＦ（ファラッド）単位の大静電容量を有するものとなる。
電気二重層コンデンサに使用される電解液は、水溶液系と非水系の２つの系に分類される。水溶液系電解液としては、硫酸または水酸化カリウムが知られており、非水系電解液としては、テトラエチルアンモニウムのホウフッ化塩や六フッ化リン酸塩を、プロピレンカーボネートやγ―ブチロラクトン等の有機溶媒で溶解した有機電解液が知られている。
【０００３】
さらに、代表的な非水系電解液としては、テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレートのプロピレンカーボネート溶液の有機電解液があげられる。しかし、これらの有機電解液を使用した場合、電気二重層コンデンサの自己放電が大きくなるという問題がある。
この問題に対し、様々な高分子電解質が研究されている。高分子電解質としては、ポリエチレンオキシドと電解質塩の複合体、エチレンオキシドとプロピレンオキシドのランダム共重合体と電解質塩の複合体等が知られている（特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−２４９３６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような高分子固体電解質では、自己放電特性は改善されるものの、室温以下でのイオン伝導度が小さく、これを電気二重層コンデンサの電解質として用いた場合、室温以下の低温における静電容量がきわめて小さく、また、室温付近でも高い放電電流値を得られないという課題があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、室温以下でも静電容量が高く、自己放電が抑制された電気二重層コンデンサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電気二重層コンデンサは、分極性電極及び前記分極性電極の表面に電気二重層を形成する有機電解液を含む電気二重層コンデンサであって、前記有機電解液が以下の化学式で示されるスチレン−マレイン酸共重合体を含有している。
【０００８】
【化１】
2007189056.tif 000002
【０００９】
本発明においては、前記スチレン−マレイン酸共重合体が、電解液全体に対して０．００５〜１．０ｗｔ％であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の発明者は、有機電解液がスチレン−マレイン酸共重合体を含有することによって、有機電解液中におけるイオンの拡散が抑制されることを知見した。したがって、本発明によると、有機電解液がスチレン−マレイン酸共重合体を含有することにより、電気二重層コンデンサの室温以下での静電容量を低下させることなく自己放電を抑制することができる。
【００１１】
また、本発明の発明者は、有機電解液がスチレン−マレイン酸共重合体を０．００５ｗｔ％以上含有することによってイオン拡散が効率よく抑制されることを知見した。したがって、有機電解液がスチレン−マレイン酸共重合体を０．００５ｗｔ％以上含有することにより、電気二重層コンデンサの自己放電を効率よく抑制することができる。
【００１２】
さらに、本発明の発明者は、有機電解液がスチレン−マレイン酸共重合体を１．０ｗｔ％を超えて含有すると、電気二重層コンデンサの等価直列抵抗値が必要以上に大きくなることを知見した。したがって、有機電解液が含有するスチレン−マレイン酸共重合体を１．０ｗｔ％以下にすることによって、等価直列抵抗値が必要以上に大きくならず、自己放電時の電圧降下による発熱が抑制され、電気二重層コンデンサが劣化するのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る好適な実施例について説明する。本実施例１〜５は、活性炭を材料とする分極性電極及びセパレータを有するコンデンサ素子を有機電解液に浸漬させた電気二重層コンデンサである。有機電解液は、テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレートのプロピレンカーボネート溶液であり、テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレート１ｍｏｌ／Ｌを溶質とし、プロピレンカーボネートを有機溶媒としたものである。そして、有機電解液は、スチレン−マレイン酸共重合体を含有している。
【００１４】
表１には、本実施例の電気二重層コンデンサに使用される電解液の組成と、この電解液と比較する比較例としての電解液の組成を示している。具体的には、表１には、実施例１〜５として、同じ溶媒、同じ溶質のものに、それぞれ異なる量のスチレン−マレイン酸共重合体を含有させたものを例示している。また、この実施例と比較するために、実施例１〜５と同じ溶媒、同じ溶質のものに、スチレン−マレイン酸共重合体を含有させないものと、スチレン−マレイン酸共重合体を１．０ｗｔ％を超えて含有させたものとを比較例１，２として掲げている。
また、表２には、表１に示す実施例１〜５及び比較例１，２の電解液を用いた電気二重層コンデンサの初期状態における容量（Ｆ）、等価直列抵抗値（ＥＳＲ：ｍΩ、測定周波数１ｋＨｚ）と、本実施例１〜５の電気二重層コンデンサ、及び、比較例１、２の電気二重層コンデンサの２４時間後での電圧変化率とを計測した。この電圧変化率は、１０回測定した平均値を示している。表２に示す電気二重層コンデンサは、定格電圧２．５（Ｖ）、静電容量２２（Ｆ）となっている。
【００１５】
【表１】
2007189056.tif 000003
【００１６】
表１に示すように、実施例１〜５の電気二重層コンデンサは、有機電解液にスチレン−マレイン酸共重合体を０．００５〜１．０ｗｔ％含有させたものである。比較例１の電気二重層コンデンサは、有機電解液にスチレン−マレイン酸共重合体を１．３ｗｔ％含有させたものである。比較例２の電気二重層コンデンサは、有機電解液にスチレン−マレイン酸共重合体を含有させていないものである。各電気二重層コンデンサにおける計測結果を表２に示す。
【００１７】
【表２】
2007189056.tif 000004
【００１８】
表２の結果より、有機電解液にスチレン−マレイン酸共重合体を０．００５ｗｔ％以上含有させた本実施例１〜５の電気二重層コンデンサは、比較例２の電気二重層コンデンサと比較して、室温での静電容量が低下することなく、自己放電による電圧降下が小さいことが確認された。これにより、自己放電時の内部電流が小さくなり、電気二重層コンデンサの自己放電が抑制される。
【００１９】
一方、有機電解液に含有させたスチレン−マレイン酸共重合体の量が１．０ｗｔ％を超えると、等価直列抵抗値が必要以上に大きくなり、放電時でも発熱のため電気二重層コンデンサの劣化につながるので、放電電流が大きい用途には不適となる。言い換えれば、有機電解液に含有されるスチレン−マレイン酸共重合体が１．０ｗｔ％以下の電気二重層コンデンサは、等価直列抵抗値が必要以上に大きくならない。これにより、自己放電時の電圧降下による発熱が抑制され、電気二重層コンデンサが劣化するのを防止することができる。
このように、有機電解液に対するスチレン−マレイン酸共重合体の含有量は０．００５〜１．０ｗｔ％の範囲が好適であることが確認された。
【００２０】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はその趣旨を超えない範囲において変更が可能である。
例えば、上述の実施例においては、有機電解液は、溶媒をプロピレンカーボネートとし、溶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１ｍｏｌ／Ｌとしたものであるが、溶媒として、エチレンカーボネート、アセトニトリル等を用いてもよい。
また、テトラエチルアンモニウムのホウフッ化塩や六フッ化リン酸塩を、プロピレンカーボネートやγ―ブチロラクトン等の有機溶媒で溶解した有機電解液を用いてもよい。上記有機電解液がスチレン−マレイン酸共重合体を含有することによって、イオン拡散を抑え、スチレン−マレイン酸共重合体を含有しない場合に比べて自己放電に使われる内部電流が小さくなることが予測され、これによって自己放電を抑制する効果が期待できる。