(57)【要約】【課題】高い定格電圧を有し、大電流充放電時のサイクル特性に優れるとともに、低温環境下での内部抵抗が低い電気二重層キャパシタを提供すること。【解決手段】一対の集電体と、一対の集電体の一方に設けられた正の分極性電極と、その他方に設けられた負の分極性電極と、正負の分極性電極間に介在するセパレータと、少なくとも正負の分極性電極およびセパレータに含浸する有機系電解液とを備え、定格静電容量Ｃ（Ｆ）および許容される上限電圧である定格電圧Ｖ（Ｖ）から下記式（Ｉ）で求められる理論イオン量Ｑtと、正負の分極性電極およびセパレータに含浸する有機系電解液中のイオン量Ｑeとが、Ｑe／Ｑt＝１．７〜３．５を満たす電気二重層キャパシタ。  Ｑt＝Ｃ×Ｖ÷９６５００〔モル〕  ・・・（Ｉ）【選択図】図１
2007116102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の集電体と、この一対の集電体の一方に設けられた正の分極性電極と、その他方に設けられた負の分極性電極と、これら正負の分極性電極間に介在するセパレータと、少なくとも前記正負の分極性電極およびセパレータに含浸する有機系電解液とを備え、定格静電容量Ｃ（Ｆ）を有する電気二重層キャパシタであって、
前記定格静電容量Ｃ（Ｆ）および当該キャパシタに許容される上限電圧である定格電圧Ｖ（Ｖ）から下記式（Ｉ）で求められる理論イオン量Ｑtと、前記正負の分極性電極およびセパレータに含浸する有機系電解液中のイオン量Ｑeとが、Ｑe／Ｑt＝１．７〜３．５を満たすことを特徴とする電気二重層キャパシタ。
Ｑt＝Ｃ×Ｖ÷９６５００〔モル〕  ・・・（Ｉ）
【請求項２】
前記正の分極性電極が空隙容積Ｖ+を、前記負の分極性電極が空隙容積Ｖ-をそれぞれ有し、これらの空隙容積Ｖ+と空隙容積Ｖ-とが、Ｖ-／Ｖ+＝１．０〜２．５を満たす請求項１記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項３】
前記正の分極性電極が空隙容積Ｖ+を、前記負の分極性電極が空隙容積Ｖ-を、前記セパレータが空隙容積Ｖsをそれぞれ有し、この空隙容積Ｖsと、前記空隙容積Ｖ+および空隙容積Ｖ-とが、（Ｖ+＋Ｖ-）／Ｖs＝２．０〜４．０を満たす請求項１または２記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項４】
前記正負の分極性電極とセパレータとの空隙容積に含浸する電解液の容積Ｖpと、当該キャパシタに含まれる全電解液の容積Ｖaとが、Ｖa／Ｖp＝１．０〜１．２を満たす請求項１〜３のいずれか１項記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項５】
前記有機系電解液が、電解質を０．９〜１．８モル／Ｌ含む請求項１〜４のいずれか１項記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項６】
前記有機系電解液が、少なくとも下記一般式（１）で示されるイオン液体を含む請求項１〜５のいずれか１項記載の電気二重層キャパシタ。
【化１】
2007116102.tif 000007
〔式中、Ｒ1〜Ｒ4は互いに同一もしくは異種の炭素数１〜５のアルキル基、またはＲ′−Ｏ−（ＣＨ2）n−で表されるアルコキシアルキル基（Ｒ′はメチル基またはエチル基を示し、ｎは１〜４の整数である。）を示し、これらＲ1、Ｒ2、Ｒ3およびＲ4のいずれか２個の基がＸとともに環を形成していても構わない。ただし、Ｒ1〜Ｒ4の内少なくとも１つは上記アルコキシアルキル基である。Ｘは窒素原子またはリン原子を示し、Ｙは一価のアニオンを示す。〕
【請求項７】
前記セパレータが、ガラス繊維、ポリオレフィン、ポリアミドイミド、またはポリエステルからなり、空隙率６０〜９５％である請求項１〜６のいずれか１項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、電気二重層キャパシタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気二重層キャパシタの特性を向上させるべく、分極性電極およびセパレータの空隙容積に対する電解液量の容積比を適正な範囲に調節することが行われている。
例えば、特許文献１〜５（特許第３００８３９９号公報、特開２００１−１９６２７３号公報、特開２００２−９３６６３号公報、特開２００４−２５３５６２号公報、特開２００５−４５１８０号公報）では、分極性電極およびセパレータの空隙容積に対する電解液量の容積比を適正値に調整することによって、耐久性および温度特性に優れるうえに、低抵抗の電気二重層キャパシタが得られることが報告されている。
【０００３】
キャパシタ中の電解液のドライアップを防ぐという観点からは、上記各従来技術のように過剰量の電解液を加える効果は確かに認められる。
しかし、電気二重層キャパシタのさらなる高電圧化を達成するためには、上記従来技術に示されるような電解液量の適正化だけでは不十分である。
【０００４】
また、キャパシタの充電電気量とイオン量との関係に着目し、満充電時にイオンが電極表面近傍のみに存在する量に電解質量を調整する技術（特許文献６：特開２０００−２８６１６１号公報）、内部抵抗の増大をも考慮に入れ、電解液中の電解質量を、内部抵抗が増大する量まで減少させ、その差分に相当する量の電極充填量を補完する技術（特許文献７：特許第３３８９３５３号公報）、電解質量を調整することで、キャパシタの使用上限電圧以上、かつ、電解液の分解電圧以下の設定電圧値で電解液が絶縁体となるようなイオン濃度に調整する技術（特許文献８：特開２００３−２５７７９３号公報）なども開発されている。
【０００５】
しかし、これら特許文献６〜８の技術では、内部抵抗を増大させても静電容量を大きくとる、または電解液の絶縁化により電解液の分解を防ぐことを目的としているため、電解質量を制限している。
このため、これらの技術では、電気二重層キャパシタのエネルギー密度は高くなるものの、満充電に近くなるほど内部抵抗が大きくなることから、大電流充放電時に、充放電効率の低下や、放電エネルギーの減少を招来し、サイクル特性の低下が生じるという問題がある。また、電解質濃度を低くすると、低温環境下での内部抵抗が著しく増大し、充放電ができなくなる場合もある。
【０００６】
【特許文献１】特許第３００８３９９号公報
【特許文献２】特開２００１−１９６２７３号公報
【特許文献３】特開２００２−９３６６３号公報
【特許文献４】特開２００４−２５３５６２号公報
【特許文献５】特開２００５−４５１８０号公報
【特許文献６】特開２０００−２８６１６１号公報
【特許文献７】特許第３３８９３５３号公報
【特許文献８】特開２００３−２５７７９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、高い定格電圧を有し、大電流充放電時のサイクル特性に優れるとともに、低温環境下での内部抵抗が低い電気二重層キャパシタ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】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、定格静電容量Ｃ（Ｆ）およびキャパシタに許容される上限電圧である定格電圧Ｖ（Ｖ）から求められる理論イオン量と、正負の分極性電極およびセパレータに含浸する有機系電解液中のイオン量との比を所定範囲に制御することで、電気二重層キャパシタの大電流充放電特性およびサイクル特性を損なうことなく、キャパシタの定格電圧を高めることができ、しかも、このキャパシタが低温特性にも優れることを見出し、本発明を完成した。
【０００９】
すなわち、本発明は、
１．  一対の集電体と、この一対の集電体の一方に設けられた正の分極性電極と、その他方に設けられた負の分極性電極と、これら正負の分極性電極間に介在するセパレータと、少なくとも前記正負の分極性電極およびセパレータに含浸する有機系電解液とを備え、定格静電容量Ｃ（Ｆ）を有する電気二重層キャパシタであって、前記定格静電容量Ｃ（Ｆ）および当該キャパシタに許容される上限電圧である定格電圧Ｖ（Ｖ）から下記式（Ｉ）で求められる理論イオン量Ｑtと、前記正負の分極性電極およびセパレータに含浸する有機系電解液中のイオン量Ｑeとが、Ｑe／Ｑt＝１．７〜３．５を満たすことを特徴とする電気二重層キャパシタ、
Ｑt＝Ｃ×Ｖ÷９６５００〔モル〕  ・・・（Ｉ）
２．  前記正の分極性電極が空隙容積Ｖ+を、前記負の分極性電極が空隙容積Ｖ-をそれぞれ有し、これらの空隙容積Ｖ+と空隙容積Ｖ-とが、Ｖ-／Ｖ+＝１．０〜２．５を満たす１の電気二重層キャパシタ、
３．  前記正の分極性電極が空隙容積Ｖ+を、前記負の分極性電極が空隙容積Ｖ-を、前記セパレータが空隙容積Ｖsをそれぞれ有し、この空隙容積Ｖsと、前記空隙容積Ｖ+および空隙容積Ｖ-とが、（Ｖ+＋Ｖ-）／Ｖs＝２．０〜４．０を満たす１または２の電気二重層キャパシタ、
４．  前記正負の分極性電極とセパレータとの空隙容積に含浸する電解液の容積Ｖpと、当該キャパシタに含まれる全電解液の容積Ｖaとが、Ｖa／Ｖp＝１．０〜１．２を満たす１〜３のいずれかの電気二重層キャパシタ、
５．  前記有機系電解液が、電解質を０．９〜１．８モル／Ｌ含む１〜４のいずれかの電気二重層キャパシタ、
６．  前記有機系電解液が、少なくとも下記一般式（１）で示されるイオン液体を含む１〜５のいずれかの電気二重層キャパシタ、
【化１】
2007116102.tif 000003
〔式中、Ｒ1〜Ｒ4は互いに同一もしくは異種の炭素数１〜５のアルキル基、またはＲ′−Ｏ−（ＣＨ2）n−で表されるアルコキシアルキル基（Ｒ′はメチル基またはエチル基を示し、ｎは１〜４の整数である。）を示し、これらＲ1、Ｒ2、Ｒ3およびＲ4のいずれか２個の基がＸとともに環を形成していても構わない。ただし、Ｒ1〜Ｒ4の内少なくとも１つは上記アルコキシアルキル基である。Ｘは窒素原子またはリン原子を示し、Ｙは一価のアニオンを示す。〕
７．  前記セパレータが、ガラス繊維、ポリオレフィン、ポリアミドイミド、またはポリエステルからなり、空隙率６０〜９５％である１〜６のいずれかの電気二重層キャパシタ
を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高い定格電圧を有し、大電流充放電特性およびサイクル特性に優れ、しかも低温環境下での内部抵抗が低い電気二重層キャパシタを得ることができる。
また、本発明の電気二重層キャパシタは、高電圧印加時の耐久性、低温時の充放電特性にも優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明についてさらに詳しく説明する。
本発明に係る電気二重層キャパシタは、一対の集電体と、この一対の集電体の一方に設けられた正の分極性電極と、その他方に設けられた負の分極性電極と、これら正負の分極性電極間に介在するセパレータと、少なくとも正負の分極性電極およびセパレータに含浸する有機系電解液とを備え、定格静電容量Ｃ（Ｆ）および当該キャパシタに許容される上限電圧である定格電圧Ｖ（Ｖ）から下記式（Ｉ）で求められる理論イオン量Ｑtと、正負の分極性電極およびセパレータに含浸する有機系電解液中のイオン量Ｑeとが、Ｑe／Ｑt＝１．７〜３．５を満たすものである。
Ｑt＝Ｃ×Ｖ÷９６５００〔モル〕  ・・・（Ｉ）
なお、本発明における定格静電容量Ｃ（Ｆ）は、一時間率の電流値で３．０Ｖまで定電流充電を行い、そのまま３０分間、定電圧充電を行い、続いて、一時間率の電流値で３．０Ｖから０Ｖまで定電流放電した時の全放電エネルギー量から算出される。
【００１２】
ここで、イオン量比Ｑe／Ｑtが１．７より小さいと、理論イオン量Ｑtに対する有機系電解液中のイオン量Ｑeが不十分となり、低温下での内部抵抗が増加したり、大電流でのサイクル充放電時にイオンが偏在化したりして、一時的な静電容量減少が発生する。また、３．５より大きいと、理論イオン量Ｑtに対するイオン量Ｑeが過剰になりすぎるため、低温下で内部抵抗が増加したり、高電圧負荷時の耐久性が低下したりする。
したがって、大電流充放電特性をより高めるとともに、低温下での内部抵抗増大をより抑えることを考慮すると、イオン量比Ｑe／Ｑtは、１．７〜３．２が好ましく、２．０〜３．２がより好ましく、２．４〜３．０がより一層好ましい。
【００１３】
イオン量比Ｑe／Ｑtの調整法としては、（１）所望の空隙容積となるように、正負の分極性電極の厚み、および電極密度を制御する、（２）所望の空隙容積となる空隙率および厚みのセパレータを選定する、（３）有機系電解液の電解質濃度と電解液量とを制御する、という３方法が挙げられ、これらを組み合わせてイオン量比Ｑe／Ｑtを制御すればよい。
なお、正負の分極性電極、およびセパレータの空隙容積とは、上記特許文献１に記載の空隙容積と同義である。すなわち、セパレータの空隙体積は、短絡防止のために電極よりも大きめのサイズにした部分についても含まれる。また、空隙容積に含浸された電解液中のイオン量Ｑeとは、製品としてのキャパシタに含まれる全電解液の電解質濃度と空隙容積との積から算出され、キャパシタの充電状態等のイオン吸着の影響や、製造時の電解液ダンピング等は考慮されない。
【００１４】
本発明の電気二重層キャパシタでは、高エネルギー密度化を図るために静電容量密度が高く設計され、かつ、定格電圧を高く設定するために理論イオン量Ｑtが高くなる。
この設定で、高エネルギー密度を目指そうとすると、正負の分極性電極とセパレータとの空隙容積は減少するので、有機系電解液の電解質濃度を一定とすれば、含浸される電解液中のイオン量Ｑeは少なくなってしまう。一方、高電圧印加条件下でも、本発明のキャパシタは、低内部抵抗、低温下での大電流充放電特性、高温下での耐久性、および大電流サイクル特性等の各特性を有している必要があるため、電解質濃度を高く保つことでイオン量Ｑeを増加させるには限界が出てくる。
【００１５】
これらを踏まえて、正負の分極性電極とセパレータとの空隙容積、およびイオン量比Ｑe／Ｑtの調整についてさらに説明する。
正の分極性電極の空隙容積をＶ+、負の分極性電極の空隙容積をＶ-、セパレータの空隙容積をＶsとすると、これら３つの空隙容積の和が、後述の分極性電極とセパレータとの空隙容積に含浸された電解液容積Ｖpになる（式（ＩＩ））。
Ｖp＝Ｖ+＋Ｖ-＋Ｖs  ・・・（ＩＩ）
ここで、キャパシタの定格静電容量を一定にし、使用するセパレータを同一として、電極構造体の積層数を増加させた場合を考えると、Ｖ+およびＶ-に変化は無いが、Ｖsは積層数に伴って増加するため、結果的にＶpは増加する。
【００１６】
イオン量比Ｑe／Ｑtを上記の範囲に調節するという点から、容積比（Ｖ+＋Ｖ-）／Ｖsは２．０〜４．０が好ましく、２．５〜３．５がより好ましい。
すなわち、２．０よりも小さいと、理論イオン量Ｑtに対して空隙容積に含浸された有機系電解液中のイオン量Ｑeが多くなりすぎ、逆に４．０よりも大きいと、理論イオン量Ｑtに対してイオン量Ｑeが少なくなり、いずれにしてもイオン量比Ｑe／Ｑtが上記の範囲を外れる可能性が生じる。
さらに、本発明の電気二重層キャパシタでは、正負の分極性電極近傍に存在するイオン量を調整して正負それぞれの分極性電極の容量低下を防止するため、容積比Ｖ-／Ｖ+についても、１．０〜２．５を満たすことが好ましく、１．３〜２．０を満たすことがより好ましい。この比が、１．０よりも小さいと、負の分極性電極の空隙容積が小さくなるため、負の分極性電極近傍に存在するイオン量が少なくなると同時に、負の分極性電極の内部抵抗が高くなる結果、正の分極性電極の方の容量維持率がより低下する可能性が高い。また、２．５より大きいと、負の分極性電極の空隙容積が多くなり、厚みが増すことから、エネルギー密度が低下し過ぎる可能性が高い。
【００１７】
［分極性電極］
本発明の電気二重層キャパシタの分極性電極は、活性炭とバインダとを混合分散した状態で、集電体の両面または片面に塗布などの方法によって形成される。
分極性電極の電極密度は特に制限はないが、０．４〜０．６ｇ／ｃｍ3が好ましく、０．４５〜０．５７ｇ／ｃｍ3がより好ましい。電極密度が０．４ｇ／ｃｍ3より小さいと、キャパシタのエネルギー密度が小さくなる虞があり、０．６ｇ／ｃｍ3より大きいと、電解液の存在する空間が少なくなり、含浸される電解液中のイオン量Ｑeが不十分となる虞がある。なお、電極密度とは、分極性電極の乾燥時質量を、分極性電極の面積、厚みから算出した見かけ体積で割り返した数値である。
【００１８】
また、集電体上に形成された片面の分極性電極の厚みは、２０〜２００μｍが好ましく、より好ましくは３０〜１５０μｍ、さらに好ましくは４０〜１２０μｍである。２０μｍよりも薄いとキャパシタのエネルギー密度が小さくなる可能性がある。２００μｍより大きいと、キャパシタのエネルギー密度が大きくなるため、上述したイオン量比Ｑe／Ｑtに調整するには、セパレータの厚みを厚くするか、電解質濃度を高くする必要が発生し、ひいてはキャパシタの内部抵抗が増大する可能性が高くなる。
【００１９】
集電体としては、通常、電気二重層キャパシタに用いられるものを任意に選択して使用できるが、アルミニウム箔、特に表面をエッチング処理したアルミニウム箔を用いることが好ましい。また、負の集電体に関しては、上記に加えて、銅箔、ニッケル箔または表面が銅めっき膜もしくはニッケルめっき膜にて形成された金属箔を用いても構わない。
上記集電体を構成する箔の形状としては、一般的な箔状、孔が形成されたメッシュ状、立体的な網目状等の各種形状を適宜採用できる。また、集電体の厚みは、通常、１０〜２００μｍ程度であるが、集電体の導電性および強度等を考慮すると、１５〜１００μｍが好ましく、２０〜７０μｍがより好ましい。
【００２０】
バインダとしては、公知の種々のバインダを使用することができ、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリアミドイミド、カルボキシメチルセルロース、フルオロオレフィン共重合体架橋ポリマー、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリイミド等が挙げられ、これらの１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、分極性電極の塗工性、集電体への結着力、耐久末期の電極抵抗から、ポリフッ化ビニリデン、ポリアミドイミドが特に好ましい。
これらのバインダの添加量は、活性炭１００質量部に対して、０．５〜２０質量部、特に、１〜１０質量部であることが好ましい。
【００２１】
活性炭としては、特に限定はなく、従来公知の活性炭から適宜選択して、正負の各分極性電極に用いればよいが、負の分極性電極に用いられる活性炭（以下、負極活性炭という）としては、水蒸気賦活により得られ、かつＭＰ法により求めたマイクロ孔の細孔半径分布のピークが４．０×１０-10〜１．０×１０-9ｍ（４．０〜１０Å）の範囲内にある活性炭が好ましく、正の分極性電極に用いられる活性炭（以下、正極活性炭という）としては、アルカリ賦活により得られる活性炭が好ましい。
【００２２】
なお、ＭＰ（Ｍｉｃｒｏｐｏｒｅ）法とは、具体的には、ＤＥ  ＢＯＥＲの式（文献１）を用いて相対圧から吸着層の厚みを算出し、吸着層の厚みと沸点−１９５．８℃における窒素ガスの吸着量との相関図（ｔ−プロット）を作成し、この相関図の各点での接線の傾きの変化量から区間毎の表面積を算出し、この表面積の変化量から細孔容積を求める方法である（文献２）。
文献１：Ｊ．Ｃ．Ｐ．ＢＲＯＥＫＨＯＦＦ，Ｊ．Ｈ．ＤＥ  ＢＯＥＲ，［Ｊ．ＣＡＴＡＬＹＳＩＳ］  ９，１５（１９６７）
文献２：Ｒ．ＳＨ．ＭＩＫＨＡＩＬ，Ｓ．ＢＲＵＮＡＵＥＲ，Ｅ．Ｅ．ＢＯＤＯＲ，［ＪＯＵＲＮＡＬ  ＯＦ  ＣＯＬＬＯＩＤ  ＡＮＤ  ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ  ＳＣＩＥＮＣＥ］２６，４５−５３（１９６８）
【００２３】
また、本発明の電気二重層キャパシタは、正極活性炭の質量Ｗ+と、負極活性炭の質量Ｗ-とが、Ｗ-／Ｗ+＝１．１〜２．０を満たすことが好ましく、より好ましくは１．２〜１．９、さらに好ましくは１．３〜１．８以下である。正負極に含まれる各活性炭の質量比をこの範囲に調節することで、電気二重層キャパシタの耐久性をより一層高めることができる。
【００２４】
本発明の分極性電極には導電剤を添加することもできる。導電剤としては、分極性電極に導電性を付与できるものであれば特に限定はなく、例えば、カーボンブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、カーボンウイスカー、炭素繊維、カーボンナノチューブ等のナノカーボン材料、天然黒鉛、人造黒鉛、酸化チタン、酸化ルテニウム、並びにアルミニウム，チタン，ニッケル等の金属ファイバおよび金属微粒子などが挙げられ、これらの１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、カーボンブラックの一種であるケッチェンブラック、アセチレンブラックが好ましい。
【００２５】
ここで、導電剤の平均粒径は、特に限定されるものではなく、通常、１０ｎｍ〜１０μｍ、好ましくは１０〜１００ｎｍ、より好ましくは２０〜４０ｎｍであり、特に、活性炭の平均粒径の１／５０００〜１／２、特に１／１０００〜１／１０であることが好ましい。
また、その添加量も、特に限定されるものではないが、静電容量および導電性付与効果等を考慮すると、活性炭１００質量部に対して０．１〜２０質量部、好ましくは０．５〜１０質量部である。
なお、活性炭、バインダ、および必要に応じて添加される導電剤からなる分極性電極用組成物の調製法には、特に制限はなく、例えば、活性炭、導電剤およびバインダを、バインダが可溶の溶媒の存在下で混合して溶液状に調製する方法が挙げられる。
【００２６】
［セパレータ］
本発明の電気二重層キャパシタのセパレータとしては、電気二重層キャパシタ用のセパレータとして一般に用いられているものが挙げられ、例えば、ガラス繊維、ポリオレフィン、ポリアミドイミド、ポリエステル、フッ素樹脂、セルロース系材料などから構成されるものが挙げられる。具体的には、ポリエチレン，ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリアミドイミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等からなる多孔体フィルム；ポリオレフィン，ポリエステルの不織布；ガラス繊維シート；セルロース紙等を使用することができる。絶縁性の無機微粒子や無機フィラーを含むものを用いてもよい。なお、イオン量比Ｑe／Ｑtが大きい場合は、セルロース系以外の材料からなるセパレータを用いることが好ましい。
【００２７】
セパレータの厚みは、通常、５〜２００μｍであるが、好ましくは１０〜１００μｍ、さらに好ましくは２０〜６０μｍである。５μｍより薄くなると漏れ電流が大きくなる場合があり、２００μｍより厚くなるとエネルギー密度の低下および内部抵抗の増大が生じる場合がある。
また、本発明においては、セパレータの厚み、見かけ面積、および材料の真密度とから算出される空隙率が、好ましくは６０〜９５％、より好ましくは７０〜９２％、さらに好ましくは７５〜９０％である。空隙率が６０％より小さいと、セパレータの空隙容積が小さくなり、空隙容積に含浸された電解液中のイオン量Ｑeが小さくなる場合がある。空隙率が９５％より大きいと、強度が弱く、使用中にセパレータが薄くなる結果、空隙容積が小さくなる場合がある。
【００２８】
なお、本発明の電気二重層キャパシタは、空隙容積に含浸する有機系電解液中のイオン量Ｑeの保持と、電解液ドライアップの防止との目的から、分極性電極とセパレータとの空隙容積に含浸する有機系電解液の容積Ｖp以上の電解液を保持することが好ましい。この好ましい電解液量（容積）は、分極性電極とセパレータとの空隙容積に含浸する電解液の容積Ｖpと、全電解液の容積Ｖaとの比（Ｖa／Ｖp）によって具体的に定義することができるが、本発明では、Ｖa／Ｖpが１．０〜１．２を満たすことが好ましく、１．０１〜１．１を満たすことがより好ましい。１．０よりも少ないと、電解液のドライアップが発生する可能性があり、１．２よりも大きいと、充放電効率の低下、電解液漏れ等の問題が発生する可能性がある。
【００２９】
［有機系電解液］
本発明の電気二重層キャパシタの有機系電解液は、一般式（１）で示されるイオン液体のみか、電解質（イオン液体でもよい）を有機溶媒に溶解させたものからなる。
【００３０】
【化２】
2007116102.tif 000004
〔式中、Ｒ1〜Ｒ4は互いに同一もしくは異種の炭素数１〜５のアルキル基、またはＲ′−Ｏ−（ＣＨ2）n−で表されるアルコキシアルキル基（Ｒ′はメチル基またはエチル基を示し、ｎは１〜４の整数である。）を示し、これらＲ1、Ｒ2、Ｒ3およびＲ4のいずれか２個の基が、Ｘとともに環を形成していても構わない。ただし、Ｒ1〜Ｒ4の内少なくとも１つは前記アルコキシアルキル基である。Ｘは窒素原子またはリン原子を示し、Ｙは一価のアニオンを示す。〕
【００３１】
ここで、炭素数１〜５のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、２−プロピル基、ブチル基、ペンチル基等が挙げられる。Ｒ′−Ｏ−（ＣＨ2）n−で表されるアルコキシアルキル基としては、メトキシまたはエトキシメチル基、メトキシまたはエトキシエチル基、メトキシまたはエトキシプロピル基、メトキシまたはエトキシブチル基が挙げられる。
また、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3およびＲ4のいずれか２個の基が環を形成している化合物としては、Ｘに窒素原子を採用した場合には、アジリジン環、アゼチジン環、ピロリジン環、ピペリジン環等を有する４級アンモニウム塩、一方、Ｘにリン原子を採用した場合には、ペンタメチレンホスフィン（ホスホリナン）環等を有する４級ホスホニウム塩等が挙げられる。
好ましいカチオンとしては、ジエチル（２−メトキシエチル）メチルアンモニウムカチオン、Ｎ−（２−メトキシエチル）−Ｎ−メチルピロリジニウムカチオンが挙げられる。
【００３２】
イオン液体を構成するアニオンとしては、特に限定されるものではなく、ＢＦ4-、ＣＦ3ＢＦ3-、Ｃ2Ｆ5ＢＦ3-、ＰＦ6-、ＡｓＦ6-、ＳｂＦ6-、ＡｌＣｌ4-、ＨＳＯ4-、ＣｌＯ4-、ＣＨ3ＳＯ3-、ＣＦ3ＳＯ3-、ＣＦ3ＣＯ2-、（ＣＦ3ＳＯ2）2Ｎ-、Ｃｌ-、Ｂｒ-、Ｉ-等のアニオンを用いることができる。
好ましいイオン液体としては、ジエチル（２−メトキシエチル）メチルアンモニウムテトラフルオロボレート、Ｎ−（２−メトキシエチル）−Ｎ−メチルピロリジニウムテトラフルオロボレート、ジエチル（２−メトキシエチル）メチルアンモニウムトリフルオロメチルトリフルオロボレート、Ｎ−（２−メトキシエチル）−Ｎ−メチルピロリジニウムトリフルオロメチルトリフルオロボレート、ジエチル（２−メトキシエチル）メチルアンモニウムペンタフルオロエチルトリフルオロボレート、Ｎ−（２−メトキシエチル）−Ｎ−メチルピロリジニウムトリフルオロメチルペンタフルオロエチルトリフルオロボレート等が挙げられる。なお、イオン液体は、１種単独でまたは２種以上混合して用いることができる。
【００３３】
非水系有機溶媒としては、電解質の溶解能を有し、分子径が小さく、電気二重層キャパシタの作動電圧範囲で安定なものであれば、特に限定はないが、誘電率が大きく、電気化学的安定範囲が広いものであるとともに、使用温度範囲が広く安全性に優れているものが好ましい。
具体的には、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、アセトニトリル、スルホラン、メチルスルホラン、２，４−ジメチルスルホラン、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、４−メチルジオキソランなどが挙げられ、これらの溶媒の中から１種を単独でまたは２種以上を混合して用いることもできる。
【００３４】
これらの中でも、特に、−２０℃以下という極低温においても電解質塩の溶解性が高く、電気的性能に優れ、かつ、高温下での使用時に引火点が比較的高いという点から、プロピレンカーボネートを用いることが好ましい。
なお、本発明の電気二重層キャパシタに用いられる有機系電解液には、界面活性剤、分解抑制剤、脱水剤、ハロゲン除去剤、難燃剤等の一般的に有機系電解液に用いられる各種添加剤を配合することができる。これらの添加剤の配合量は、特に限定されるものではないが、有機系電解液に対し、通常、２０質量％以下とされる。
【００３５】
電解質としては、上記式（１）で示されるイオン液体、特開平１１−５４３７５号公報に記載されているようなその他のイオン液体、または通常電気二重層キャパシタ用の結晶性電解質として知られている各種電解質を使用することができるが、イオン液体の場合、耐電圧、溶媒への溶解性、イオン伝導度から上記式（１）のイオン液体が好適である。
この場合、上記式（１）で示されるイオン液体は、キャパシタの低温特性を考慮すると、融点が２５℃以下であることが好ましい。なお、式（１）で示される好適なイオン液体は上述のとおりである。
また、結晶性電解質としては、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、トリエチルメチルアンモニウム等の四級アンモニウムのＢＦ4塩、ＰＦ6塩、ＣｌＯ4塩、ＣＦ3ＳＯ3塩、Ｎ（ＣＦ3ＳＯ2）2塩等が挙げられ、陽イオン径が陰イオン径よりも大きい塩が好ましい。
【００３６】
本発明において、有機系電解液の電解質濃度は０．９〜１．８モル／Ｌが好ましく、１．０〜１．５モル／Ｌがより好ましく、１．１〜１．３モル／Ｌがより一層好ましい。電解質濃度が、０．９〜１．８モル／Ｌの範囲外であると、電解液のイオン伝導が小さくなり、大電流放電時、特に低温下での大電流放電時の直流抵抗が増大する場合がある。
【００３７】
［電気二重層キャパシタ］
本発明の電気二重層キャパシタの構造および形態は、一対の集電体、正負の各分極性電極、これら電極間に介在するセパレータ、並びに少なくとも正負各分極性電極およびセパレータに含浸する有機系電解液を備えて構成されるものであれば、特に限定されるものではなく、図１に示されるようないわゆる積層型のキャパシタや、コイン型のキャパシタなど、公知の種々の構造を採用できる。
本発明の電気二重層キャパシタの実施の一形態を、図１，２を参照しつつ説明すると、電気二重層キャパシタ１は、外装容器１０と、この外装容器１０内に収納された電極群１１と、少なくともこの電極群１１に含浸する有機系電解液（図示省略）とを備えて構成されている。
なお、有機系電解液は少なくとも電極群に含浸していればよく、例えば、有機系電解液が、電極群がこれに浸る程度に外装容器内に満たされていてもよい。
【００３８】
電極群１１は、図２に示されるように、正の分極性電極構造体１１Ａおよび負の分極性電極構造体１１Ｂが、セパレータ１１Ｃを介して複数枚積層されたものである。正の分極性電極構造体１１Ａは、正の集電体１１１の両面に正の分極性電極１１２が積層されて構成され、負の分極性電極構造体１１Ｂは、負の集電体１１３の両面に負の分極性電極１１４が積層されて構成されている。
この場合、電極構造体の積層枚数は、多ければ多いほど内部抵抗が低減できて有利であると同時に、キャパシタ全体の空隙容積に占めるセパレータの空隙容積の比率が大きくなるため、理論イオン量Ｑtと、正負の分極性電極とセパレータとの空隙容積に含浸された電解液中のイオン量Ｑeとの比Ｑe／Ｑtを調整する上で好適である。一方、積層枚数が多くなりすぎると、電極群体積に占める集電体とセパレータの体積割合が増加し、体積出力密度が減少するので、所望の内部抵抗に合わせて積層数の上限を決定すればよい。
【００３９】
正負の電極構造体の枚数は、同数でもよく、どちらかが１枚多くてもよいが、正負合計で５枚以上、好ましくは７枚以上、さらに好ましくは９枚以上である。電極群の最外層に位置する電極構造体は、同数であれば正負両極となり、どちらかが１枚多い場合は、多い方の電極構造体が最外層となる。
特に、本発明の電気二重層キャパシタでは、最外層の電極構造体が負の分極性電極、つまり負の電極構造体が１枚多くなるように積層することが、耐久性の面から好ましい。
【００４０】
また、電極群１１を構成する正の分極性電極構造体１１Ａおよび負の分極性電極構造体１１Ｂには、外装容器１０の内部から外部へ延出する正の電流取出端子１２Ａおよび負の電流取出端子１２Ｂがそれぞれ接合されている。これら電流取出端子１２Ａ，１２Ｂは、外装容器１０の外部へ引き出された状態で、外装容器１０の封止部１０Ｂにて外装容器１０に固定されている。なお、正の分極性電極構造体１１Ａは、正の電流取出端子１２Ａによって並列に接続され、負の分極性電極構造体１１Ｂ、負の電流取出端子１２Ｂによって同じく並列に接続されている。このように、正負の分極性電極構造体１１Ａ，１１Ｂを、それぞれ並列に接続した構造の方が、内部抵抗の低減という点から有利であるが、帯状の分極性電極構造体を、セパレータを介して捲回させた構造を採用しても構わない。また、予め小単位に積層された電極群を、所望の静電容量になるように、電極群単位を並列に接続することもできる。
【００４１】
さらに、本実施形態においては、外装容器１０には、その封止部１０Ｂの下部近傍かつ２つの電流取出端子１１Ａ，１１Ｂ間に容器１０内外を連通する円形の開口部位１０Ａが形成されており、この開口部位１０Ａを容器１０の内側から覆うように略円形の弁機構１３が取り付けられている。
弁機構１３は、略円形の板状樹脂弾性体のほぼ中心にニードルで孔１３Ａが形成されたもので、熱溶着により外装容器１０に固着されている。孔１３Ａは、通常の状態では、樹脂弾性体の弾性により閉塞しているが、容器１０の内圧が上昇すると、同じく樹脂弾性体の弾性により開き、容器１０の内部に溜まったガス等を放出する。
【００４２】
以上説明した本発明の電気二重層キャパシタは、一つの電槽で区切られたセルの静電容量が１００〜１００００Ｆ、好ましくは１５０〜５０００Ｆ、さらに好ましくは２００〜２０００Ｆの大容量キャパシタであり、電気自動車、電動工具等の大電流を必要とする大電流蓄電デバイスとして好適に使用することができる。また、本発明の電気二重層キャパシタに許容される上限電圧（定格電圧Ｃ）は、２．７Ｖ以上、特に３．０Ｖ以上とすることが可能である。
なお、携帯電話、ノート型パソコンや携帯用端末等のメモリーバックアップ電源用途、携帯電話、携帯用音響機器等の電源、パソコン等の瞬時停電対策用電源、太陽光発電、風力発電等と組み合わせることによるロードレベリング電源等の種々の小電流用キャパシタとして用いることももちろん可能である。
【実施例】
【００４３】
以下、実施例および比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、本発明は、下記の実施例に限定されるものではない。
【００４４】
［実施例１］
（１）正の電極構造体の作製
活性炭マックスソーブＭＳＰ２０（関西熱化学（株）製、ＢＥＴ比表面積：２３００ｍ2／ｇ、細孔容積：１．０７ｍｌ／ｇ、５０％粒径：９．５μｍ）と、導電剤（ＨＳ−１００、電気化学工業（株）製）と、バインダであるＰＶＤＦ（アルドリッチ社製、重量平均分子量：５３４，０００）とを８５：８：７の質量組成になるように、塗工溶媒であるＮ−メチルピロリドン（以下ＮＭＰ）中で混合し、正の分極性電極用塗工液を調製した。
得られた塗工液を、正の集電体１１１であるエッチドアルミ箔（３０ＣＢ、日本蓄電器工業（株）製）の両面に塗工した後、ロールプレスで圧延し、さらにＮＭＰを乾燥除去して正の分極性電極１１２を形成し、正の分極性電極構造体１１Ａを得た。この電極構造体１１Ａにおける分極性電極１１２のみかけ面積は１３０ｃｍ2、電極密度は０．５４ｇ／ｃｍ3、集電体の片面に形成された分極性電極の厚みは６５μｍであった。
なお、ＢＥＴ比表面積および細孔容積は、窒素ガス吸着法により算出した値であり、５０％粒径は、日機装（株）製レーザー回折式粒度分布測定装置マイクロトラックＨＲＡを用いて測定した値である。
【００４５】
（２）負の電極構造体の作製
活性炭ＬＰＹ０３９（日本エンバイロケミカルズ（株）製、ＭＰ法におけるピーク細孔半径：４．１×１０-10ｍ、比表面積：１９００ｍ2／ｇ、細孔容積：０．９０ｍｌ／ｇ、５０％：粒径１０．３μｍ）と、導電剤（ＨＳ−１００、電気化学工業（株）製）と、バインダであるＰＶＤＦ（アルドリッチ社製、重量平均分子量：５３４，０００）とを８５：７：８の質量組成になるように、塗工溶媒であるＮ−メチルピロリドン（以下ＮＭＰ）中で混合し、負の分極性電極用塗工液を調製した。
得られた塗工液を、負の集電体１１３であるエッチドアルミ箔（３０ＣＢ、日本蓄電器工業（株）製）の両面に塗工した後、ロールプレスで圧延し、さらにＮＭＰを乾燥除去して負の分極性電極１１４を形成し、負の分極性電極構造体１１Ｂを得た。この電極構造体１１Ｂにおける分極性電極１１４のみかけ面積は１３０ｃｍ2、電極密度は０．５０ｇ／ｃｍ3、集電体の片面に形成された分極性電極の厚みは７５μｍであった。
なお、ピーク細孔半径は、上記ＢＥＴ測定結果に基づいてＭＰ法により算出した値である。
【００４６】
（３）電気二重層キャパシタの作製
正の分極性電極構造体１１Ａ  ９枚と、負の分極性電極構造体１１Ｂ  １０枚とを、セパレータ１１Ｃ（ＮＩ０４０Ａ、日本板硝子（株）製、空隙率７９．０％、厚さ４０μｍ）を介して交互に積層し（セパレータ枚数は最外層を含めて２０枚）、正負ごとにまとめてアルミ製の電流取出し端子１２Ａ，１２Ｂと溶接して電極群１１を得た。
次に電極群１１をアルミラミネート（大日本印刷（株）製、外層：６−ナイロン／厚２５μｍ、ガス遮断層：軟質アルミニウム／厚４０μｍ、内層：ポリプロピレン＋変性ポリプロピレン／３０＋１５μｍ）からなる弁１３のついた外装容器１０に挿入し、有機系電解液３８ｍｌを注入して含浸させた後、外装容器１０を封止部１０Ｂにて熱融着して図１に示される電気二重層キャパシタ１を得た。有機系電解液としては、電解質であるジエチル（２−メトキシエチル）メチルアンモニウムテトラフルオロボレート（イオン液体、ＤＥＭＥ−ＢＦ4）を、電解液溶媒である炭酸プロピレン（以下ＰＣ）に１．３モル／Ｌになるように溶解させたものを使用した。また、電解液の含浸は、２５℃、１０ｋＰａ以下の減圧下で１２時間以上静置する条件で行った。
【００４７】
［実施例２］
集電体の片面に形成された負の分極性電極の厚みを８５μｍにし、有機系電解液を３９ｍｌ注入した以外は、実施例１と同様にして電気二重層キャパシタを得た。
【００４８】
［実施例３］
集電体の片面に形成された負の分極性電極の厚みを９０μｍにし、有機系電解液を４１ｍｌ注入した以外は、実施例１と同様にして電気二重層キャパシタを得た。
【００４９】
［実施例４］
集電体の片面に形成された負の分極性電極の厚みを１００μｍにし、有機系電解液を４２ｍｌ注入した以外は、実施例１と同様にして電気二重層キャパシタを得た。
【００５０】
［実施例５］
集電体の片面に形成された正の分極性電極の厚みを６０μｍにし、同じく負の分極性電極の厚みを１０５μｍにし、有機系電解液を４３ｍｌ注入した以外は、実施例１と同様にして電気二重層キャパシタを得た。
【００５１】
［実施例６］
集電体の片面に形成された負の分極性電極の厚みを１１０μｍにし、有機系電解液を４４ｍｌ注入した以外は、実施例５と同様にして電気二重層キャパシタを得た。
【００５２】
［実施例７］
集電体の片面に形成された負の分極性電極の厚みを１１３μｍにした以外は、実施例５と同様にして電気二重層キャパシタを得た。
【００５３】
［実施例８］
負の分極性電極の活性炭として、活性炭ＲＰ２５（クラレコール、クラレケミカル（株）製、ＭＰ法におけるピーク細孔半径：４．７×１０-10ｍ、ＢＥＴ比表面積：２５００ｍ2／ｇ、細孔容積：１．３０ｍｌ／ｇ、５０％粒径：７．５μｍ）を用い、集電体の片面に形成された負の分極性電極の厚みを８０μｍにし、ＤＥＭＥ−ＢＦ4濃度１．１モル／ＬのＰＣ溶液を４０ｍｌ注入した以外は、実施例５と同様にして電気二重層キャパシタを得た。負の分極性電極の電極密度は０．５２ｇ／ｃｍ3であった。
【００５４】
［実施例９］
負の分極性電極の活性炭として、活性炭ＹＰ２０（クラレコール、クラレケミカル（株）製、ＭＰ法におけるピーク細孔半径：４．３×１０-10ｍ、ＢＥＴ比表面積：２１００ｍ2／ｇ、細孔容積：１．０６ｍｌ／ｇ、５０％粒径：５．５μｍ）を用い、集電体の片面に形成された負の分極性電極の厚みを１００μｍにし、ＤＥＭＥ−ＢＦ4濃度１．１モル／ＬのＰＣ溶液を４５ｍｌ注入した以外は、実施例１と同様にして電気二重層キャパシタを得た。負の分極性電極の電極密度は０．５０ｇ／ｃｍ3であった。
【００５５】
［実施例１０］
正負の分極性電極の活性炭として活性炭ＹＰ２０を用い、集電体の片面に形成された正の分極性電極の厚みを７０μｍに、同じく負の分極性電極の厚みを８５μｍにし、ＤＥＭＥ−ＢＦ4濃度１．１モル／ＬのＰＣ溶液を４４ｍｌ注入した以外は、実施例１と同様にして電気二重層キャパシタを得た。正負の分極性電極の電極密度は０．５０ｇ／ｃｍ3であった。
【００５６】
［実施例１１］
正負の分極性電極のバインダとしてポリアミドイミド（バイロマックス、東洋紡績（株）製、固形分濃度：２０％、溶剤：ＮＭＰ、溶液粘度：４６．５ｄＰａ・ｓ）を用い、セパレータとしてポリエステル不織布（空隙率６２．０％、厚さ３５μｍ）を用い、有機系電解液としてＮ−（２−メトキシエチル）−Ｎ−メチルピロリジニウムテトラフルオロボレート（イオン液体、ＰＲＯＭＥ−ＢＦ4）濃度０．９モル／ＬのＰＣ溶液を用い、この電解液を４３ｍｌ注入した以外は、実施例４と同様にして電気二重層キャパシタを得た。
【００５７】
［実施例１２］
セパレータとしてセパレータＮＩ０４０Ａを用い、有機系電解液としてＰＲＯＭＥ−ＢＦ4濃度１．５モル／ＬのＰＣ溶液を用いた以外は、実施例１１と同様にして電気二重層キャパシタを得た。
【００５８】
［実施例１３］
集電体の片面に形成された正の分極性電極の厚みを１１０μｍ、同じく負の分極性電極の厚みを１７０μｍとし、正の電極構造体５枚および負の電極構造体６枚を、セパレータＮＩ０４０Ａを介して交互に積層し（セパレータ枚数は最外層を含めて１２枚）、ＤＥＭＥ−ＢＦ4濃度１．１モル／ＬのＰＣ溶液を３８ｍｌ注入した以外は、実施例１と同様にして電気二重層キャパシタを得た。分極性電極の電極密度は、正０．５４ｇ／ｃｍ3、負０．５０ｇ／ｃｍ3であった。
【００５９】
［実施例１４］
有機系電解液としてＤＥＭＥ−ＢＦ4濃度１．１モル／ＬのＰＣ溶液を用いた以外は、実施例４と同様にして電気二重層キャパシタを得た。
【００６０】
［実施例１５］
集電体の片面に形成された正の分極性電極の厚みを４５μｍに、同じく負の分極性電極の厚みを７０μｍにし、正の電極構造体１３枚と負の電極構造体１４枚を、セパレータＮＩ０４０Ａを介して交互に積層し（セパレータ枚数は最外層を含めて２８枚）、有機系電解液としてＤＥＭＥ−ＢＦ4濃度１．１モル／ＬのＰＣ溶液を用い、この電解液を４７ｍｌ注入した以外は、実施例１と同様にして電気二重層キャパシタを得た。分極性電極の電極密度は、正０．５４ｇ／ｃｍ3、負０．５０ｇ／ｃｍ3であった。
【００６１】
［実施例１６］
セパレータＮＩ０４０Ａを２枚介して正負の電極構造体を交互に積層し、有機系電解液として、テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレート（以下ＴＥＡ−ＢＦ4）濃度１．２モル／ＬのＰＣ溶液を用い、この電解液を５２ｍｌ注入した以外は、実施例４と同様にして電気二重層キャパシタを得た。
【００６２】
［実施例１７］
セパレータとしてポリアミドイミド多孔体フィルム（空隙率６５．０％、厚さ４０μｍ）を用い、有機系電解液としてＴＥＡ−ＢＦ4濃度１．２モル／ＬのＰＣ溶液を用い、この電解液を４１ｍｌ注入した以外は、実施例４と同様にして電気二重層キャパシタを得た。
【００６３】
［実施例１８］
正の電極構造体１７枚と負の電極構造体１８枚を、セパレータＮＩ０４０Ａを介して交互に積層し（セパレータ枚数は最外層を含めて３６枚）、有機系電解液としてＰＲＯＭＥ−ＢＦ4濃度１．１モル／ＬのＰＣ溶液を用い、この電解液を７８ｍｌ注入した以外は、実施例４と同様にして電気二重層キャパシタを得た。
【００６４】
［実施例１９］
分極性電極の見かけ面積を３３ｃｍ2にし、有機系電解液を２０ｍｌ注入した以外は、実施例１８と同様にして電気二重層キャパシタを得た。
【００６５】
［比較例１］
有機系電解液として、ＤＥＭＥ−ＢＦ4濃度０．７モル／Ｌのものを使用し、この電解液を４３ｍｌ注入した以外は、実施例４と同様にして電気二重層キャパシタを得た。
【００６６】
［比較例２］
セパレータとしてポリアミドイミド多孔体フィルム（空隙率６５．０％、厚さ４０μｍ）を介して交互に積層し、有機系電解液としてＤＥＭＥ−ＢＦ4濃度１．７モル／Ｌのものを使用し、この電解液を４３ｍｌ注入した以外は、実施例４と同様にして電気二重層キャパシタを得た。
【００６７】
［比較例３］
セパレータとしてポリエステル不織布（空隙率５５．０％、厚さ４０μｍ）を介して交互に積層し、有機系電解液として、ＤＥＭＥ−ＢＦ4濃度０．７モル／Ｌのものを使用し、この電解液を４１ｍｌ注入した以外は、実施例４と同様にして電気二重層キャパシタを得た。
【００６８】
上記各実施例および比較例の電気二重層キャパシタの構成について表１にまとめて示す。
なお、表１において、セパレータの空隙容積Ｖsおよび正負の分極性電極の空隙容積Ｖ+、Ｖ-は、各実施例および比較例で用いたものと同じセパレータおよび正負分極性電極に、電気二重層キャパシタの作製時の条件と同じ条件で電解液を十分に含浸させた後、含浸した電解液の質量と、電解液の比重とから求めた。セパレータの空隙率は、セパレータの見かけ体積と空隙容積Ｖsとから求めた。キャパシタの全空孔体積Ｖpは、セパレータ、および正負の分極性電極の空隙容積の和（Ｖs＋Ｖ+＋Ｖ-）である。
【００６９】
【表１】
2007116102.tif 000005
＊キャパシタの定格電圧Ｖ：３Ｖ
【００７０】
上記各実施例および比較例で得られた各キャパシタについて、下記試験を行った。結果を表２に示す。
［初期特性］
製造後の静電容量および内部抵抗（２５℃、−３０℃）を測定した。
一時間率の電流値で３．０Ｖまで定電流充電を行い、そのまま３０分間、定電圧充電を行い、続いて、一時間率の電流値で３．０Ｖから０Ｖまで定電流放電した時の全放電エネルギー量から静電容量を算出した。
内部抵抗は、一時間率の電流値で３．０Ｖまで定電流充電を行い、そのまま３０分間、定電圧充電を行い、次に３．０Ｖから１／３０時間率の電流値で定電流放電させた放電カーブの、放電後５〜１０秒の間の近似直線と０秒Ｙ軸との交点から直流抵抗を求めた。低温時の内部抵抗を測定する場合は、キャパシタを−３０℃の恒温槽で６時間放置した後、同様にして測定した。
【００７１】
［耐久性試験］
温度７０℃の恒温槽中で、設定電圧３．０Ｖ、保持時間１０００時間の定電圧充電を行い、耐久性試験後の静電容量と内部抵抗（２５℃）を、上記と同様の方法で測定し、初期値と比較した。
［大電流サイクル試験］
実施例４，１１，１２，１４，１６，１７、および比較例１〜３で得られた各キャパシタについて、耐久性試験として、２５℃環境下、下限電圧１．５Ｖ、上限電圧３．０Ｖ、４０Ａの充放電電流値、定電圧、休止無しで１００００サイクルの大電流サイクル試験を行った。耐久性試験前後の静電容量を比較した。
なお、静電容量および内部抵抗の測定時や、耐久性試験時には、キャパシタの積層方向に０．１ＭＰａの応力を加えて試験を行った。
【００７２】
【表２】
2007116102.tif 000006
【００７３】
表２に示されるように、各実施例で得られた電気二重層キャパシタは、初期の内部抵抗が低く、低温下での内部抵抗の増大が少ないだけでなく、実施例４，１１，１２，１４，１７および１８における４０Ａサイクル充放電試験の結果から、大電流充放電後の容量維持率も高く、サイクル特性に優れていることがわかる。
また、各実施例の電気二重層キャパシタは、連続充電後の静電容量維持率が高く、かつ、内部抵抗の増加率が低く、３．０Ｖという高電圧下で連続充電しても耐久性に優れていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の一実施形態に係る電気二重層キャパシタを示す一部切り欠き斜視図である。
【図２】上記実施形態における電極群を示す一部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１  電気二重層キャパシタ
１０  外装容器
１１  電極群
１１Ａ  正の電極構造体
１１Ｂ  負の電極構造体
１１Ｃ  セパレータ
１１１  正の集電体（一対の集電体）
１１２  正の分極性電極
１１３  負の集電体（一対の集電体）
１１４  負の分極性電極
【図１】
2007116102.tif 000008
【図２】
2007116102.tif 000009