(57)【要約】【課題】表面抵抗及びインピーダンスを低減する。【解決手段】電極は、層状構造のカーボンナノチューブを含む抄紙成型シートを有している。層状構造のカーボンナノチューブは、バンドルを開繊したカーボンナノチューブの凝集体を積層したものである。抄紙成型シートは、カーボンナノチューブと溶媒との混合液中のカーボンナノチューブを開繊してカーボンナノチューブの分散溶液を作成し、カーボンナノチューブの分散溶液をろ紙を用いて吸引ろ過することによって形成することができる。【選択図】図３
2016072144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
層状構造のカーボンナノチューブを含む抄紙成型シートを有することを特徴とする電極。
【請求項２】
前記層状構造のカーボンナノチューブは、バンドルを開繊したカーボンナノチューブの凝集体を積層したものであることを特徴とする請求項１記載の電極。
【請求項３】
前記カーボンナノチューブの凝集体は、厚さが０．３μｍ以上１０μｍ以下であり、幅が０．１μｍ以上５００μｍ以下であることを特徴とする請求項２記載の電極。
【請求項４】
前記カーボンナノチューブの比表面積が５０ｍ２／ｇ以上２６００ｍ２／ｇ未満の範囲であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電極。
【請求項５】
前記抄紙成型シートは、その厚みが、１００ｎｍ以上１０ｍｍ未満の範囲であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電極。
【請求項６】
前記抄紙成型シートは、バインダーを用いずに作製したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電極。
【請求項７】
前記抄紙成型シートに分散された、粒子径が１００ｎｍ未満の多孔質化処理した炭素粉末を更に有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電極。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の電極を用いた電気化学デバイス。
【請求項９】
層状構造のカーボンナノチューブを含む抄紙成型シートを有する電極の製造方法であって、
カーボンナノチューブと溶媒との混合液中のカーボンナノチューブを開繊してカーボンナノチューブの分散溶液を作成し、
前記カーボンナノチューブの分散溶液をろ紙を用いて吸引ろ過して、層状構造のカーボンナノチューブを含む抄紙成型シートを形成することを特徴とする、電極の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーボンナノチューブを用いた電極、電極を用いた電気化学デバイス及び電極の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電極は燃料電池、二次電池やキャパシタなどの電気化学デバイス、高周波対応電線、各種センサ、集熱体、生体信号測定装置等の様々な機器に使用される。電極の構成材料として、様々な材料の使用が試みられており、例えば、コスト面等の理由からカーボンナノチューブを用いた電極の作成が試みられている（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１３６０２０号公報
【特許文献２】特開２００６−２２２１７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
カーボンナノチューブを電極に用いる場合は、カーボンナノチューブと溶媒を撹拌して混合液を作成し、混合液から溶媒を蒸発させる等してカーボンナノチューブのシート（以下、「ＣＮＴシート」という）を作成する。しかしながら、このような方法で作製されたＣＮＴシートは、シートの密度が低く、表面抵抗やインピーダンスが比較的大きくなる可能性があった。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決し、シートの密度を向上させ、表面抵抗やインピーダンスを低減することができる、カーボンナノチューブを用いた電極及びその製造方法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】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明に係る電極は、層状構造のカーボンナノチューブを含む抄紙成型シートを有することを特徴とする。
【０００７】
前記層状構造のカーボンナノチューブは、バンドルを開繊したカーボンナノチューブの凝集体を積層したものであっても良い。
【０００８】
前記カーボンナノチューブの凝集体は、厚さが０．３μｍ以上１０μｍ以下であり、幅が０．１μｍ以上５００μｍ以下であるものでも良い。
【０００９】
前記カーボンナノチューブは、比表面積が５０ｍ２／ｇ以上２６００ｍ２／ｇ未満の範囲であっても良い。
【００１０】
前記抄紙成型シートは、その厚みが、１００ｎｍ以上１０ｍｍ未満の範囲であっても良い。
【００１１】
前記層状構造のカーボンナノチューブは、バインダーを用いずに作製しても良い。
【００１２】
前記層状構造のカーボンナノチューブに分散された、粒子径が１００ｎｍ未満の多孔質化処理した炭素粉末を更に有しても良い。
【００１３】
前記電極を用いた電気化学デバイスも、本発明の一態様である。
【００１４】
また、本発明に係る層状構造のカーボンナノチューブを含む抄紙成型シートを有する電極の製造方法は、カーボンナノチューブと溶媒との混合液中のカーボンナノチューブを開繊してカーボンナノチューブの分散溶液を作成し、前記カーボンナノチューブの分散溶液をろ紙を用いて吸引ろ過して、層状構造のカーボンナノチューブを含む抄紙成型シートを形成する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、カーボンナノチューブを層状構造とすることで、高密度かつ低抵抗及び低インピーダンスを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（ａ）は本実施形態の電極を用いた電気化学デバイスの構成を示す断面図であり、（ｂ）は電極の断面図である。
【図２】本実施形態の電極の製造方法を示すフローチャートである。
【図３】実施例１の電極の破断面を示すＳＥＭ像（×５ｋ）である。
【図４】実施例２の電極の破断面を示すＳＥＭ像（×５ｋ）である。
【図５】（ａ）は実施例３の電極の破断面を示すＳＥＭ像（×５ｋ）であり、（ｂ）は（ａ）の拡大した画像である。
【図６】比較例１の電極の破断面を示すＳＥＭ像（×５ｋ）である。
【図７】比較例２の電極の破断面を示すＳＥＭ像（×５ｋ）である。
【図８】実施例１及び比較例１のインピーダンスを示すグラフである。
【図９】実施例２及び比較例３のインピーダンスを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、電極及び電極の製造方法の実施形態について説明する。
【００１８】
（１）電極
本実施形態の電極は、様々な機器に適用することができるが、ここでは一例として、電気化学セルに適用した例を説明する。
【００１９】
図１（ａ）は、電極を用いた電気化学デバイス１の図であり、図１（ｂ）は電極の断面図である。電気化学デバイス１は、ラミネートフィルム等の外装体６内部に封止された素子を有する。素子には電解液１０を含浸し、外部リード７が接続している。素子は、正極電極２及び負極電極３をセパレータ４を介して貼り合わせて構成される。
【００２０】
図１（ｂ）に示すように、正極電極２及び負極電極３は、それぞれ層状構造のカーボンナノチューブのシート５に、集電体８を貼り付けたものである。以下、カーボンナノチューブを「ＣＮＴ」とも称し、層状構造のカーボンナノチューブのシートを「ＣＮＴシート」とも称する。ＣＮＴシート５の一面に接着剤を塗布して接着剤層９を形成し、接着剤層９を介して集電体８を貼り合わせる。集電体８はＣＮＴシート５を保護するもので、アルミニウム等の金属からなり、プレーン箔、エッチング箔及びメッシュ等を用いることができる。
【００２１】
層状構造のＣＮＴは、ＣＮＴの塊が積み重なって積層体を形成したものを意味し、層状構造となることによって比表面積を拡大し、大きな静電容量を得ることができる。特に、ＣＮＴの束（バンドル）を開繊することにより形成した凝集体が積層することによって、より大きな比表面積を獲得することができる。ここで、「開繊する」というのは、ファンデルワールス力により強固に結合しているＣＮＴのバンドルを物理的な力でほぐすことを意味する。
【００２２】
層を形成する凝集体の厚みは、０．３μｍ以上１０μｍ以下であり、好ましくは０．５μｍ以上５μｍ以下、より好ましくは１μｍ以上３μｍ以下である。この厚み０．３μｍ未満では抵抗値が大幅に増大し、また厚み１０μｍを超える層の形成は製造上困難である。層を形成する凝集体の幅は、０．１μｍ以上５００μｍ以下であり、好ましくは０．５μｍ以上２００μｍ以下であり、より好ましくは１μｍ以上１００μｍ以下である。この幅０．１μｍ未満では抵抗値が大幅に増大し、また幅５００μｍを超える層の形成は製造上困難である。
【００２３】
ＣＮＴは、長尺のものを用いると良い。長尺とは、繊維径が５０ｎｍ未満で繊維長が１μｍ以上、好ましくは２００μｍ以上であり、かつアスペクト比が１００以上のものをいう。長尺のＣＮＴは、アーク放電法、レーザー蒸発法、化学気相成長（ＣＶＤ）法等により得られる。
【００２４】
ＣＮＴは、層数が少ないほど容量密度が高い。そのため、層数が５０層以下、好ましくは１０層以下、より好ましくは単層のＣＮＴを用いることが好ましい。ただし、特定の種類に限定されない。例えば、グラフェンシートが１層であるシングルウォールカーボンナノチューブ（ＳＷＣＮＴ）、２層以上のグラフェンシートが同軸状に丸まり、チューブ壁が多層をなすマルチウォールカーボンナノチューブ（ＭＷＣＮＴ）、あるいはそれらが混合されたものを用いてもよい。
【００２５】
また、ＣＮＴの比表面積は５０ｍ２／ｇ以上２６００ｍ２／ｇ未満、好ましくは１００ｍ２／ｇ以上２３００ｍ２／ｇ未満、より好ましくは２００ｍ２／ｇ以上１５００ｍ２／ｇ未満の範囲にあるものが望ましい。比表面積が２６００ｍ２／ｇ以上になるとインピーダンスが増加しやすくなり、５０ｍ２／ｇより小さいと電極密度が上がりにくくなる。
【００２６】
また、ＣＮＴシート５の厚みは、１００ｎｍ以上１０ｍｍ未満、好ましくは５００ｎｍ以上１ｍｍ未満、より好ましくは１μｍ以上５００μｍ未満の範囲にあるものが望ましい。厚みが１０ｍｍ以上の場合及び厚みが１００ｎｍより小さい場合、いずれもインピーダンスが増加する。
【００２７】
ＣＮＴシート５は、樹脂等のバインダーを混合せず、ＣＮＴのみで構成すると良い。バインダーは、一般的にはシートの補強のために添加する必要が生じる。本実施形態では、後述する抄紙成型の方法でシートを作製するため、十分な強度を保つことができ、バインダーを不要とすることができる。バインダーを用いずにＣＮＴシート５を作製することによって、バインダーによる抵抗の増加を防ぐことができる。ただし、電極の抵抗の増加に影響の少ない程度の量であれば、バインダーを添加してＣＮＴシート５を作製しても良い。
【００２８】
ＣＮＴシート５には、電極の容量をより増加させるために炭素粉末を混合しても良い。炭素粉末の種類としては、やしがら等の天然植物組織、フェノール等の合成樹脂、石炭、コークス、ピッチ等の化石燃料由来のものを原料とする活性炭、ケッチェンブラック（以下、ＫＢ）、アセチレンブラック、チャネルブラックなどのカーボンブラック、カーボンナノホーン、無定形炭素、天然黒鉛、人造黒鉛、黒鉛化ケッチェンブラック、活性炭、メソポーラス炭素などを挙げることができる。
【００２９】
また、炭素粉末は賦活処理や開口処理などの多孔質化処理を施して使用するのが好ましい。炭素粉末の賦活方法としては、用いる原料により異なるが、通常、ガス賦活法、薬剤賦活法などの従来公知の賦活処理を用いることができる。ガス賦活法に用いるガスとしては、水蒸気、空気、一酸化炭素、二酸化炭素、塩化水素、酸素またはこれらを混合したものからなるガスが挙げられる。また、薬剤賦活法に用いる薬剤としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物；水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属の水酸化物；ホウ酸、リン酸、硫酸、塩酸等の無機酸類；または塩化亜鉛などの無機塩類などが挙げられる。この賦活処理の際には必要に応じて炭素粉末に加熱処理が施される。なお、これらの賦活処理以外にも炭素粉末に孔を形成する開口処理を用いても良い。
【００３０】
また、炭素粉末は比表面積が、６００〜２０００ｍ２／ｇの範囲にあるものが望ましい。炭素粉末はその一次粒子の平均粒子径としては１０μｍ未満が望ましく、その中でも特に１００ｎｍ未満が望ましい。特に炭素粉末の平均粒子径が１００ｎｍ未満であると、極めて小さい粒子径であるため拡散抵抗が低くその導電率は高い。また多孔質化処理による比表面積が大きいため高容量発現効果を期待することができる。炭素粉末の平均粒子径が１００ｎｍより大きいと、炭素粉末の粒子内のイオン拡散抵抗が大きくなり、結果として電極の抵抗が高くなってしまう。一方炭素粉末の凝集状況を考慮すると、平均粒子径は５ｎｍ以上が好ましい。なお、平均粒子径が１００ｎｍ未満とした極めて小さな炭素粉末を個々に連結（数珠つなぎ状）した形態をとることで導電率の向上が得られる。炭素粉末としては特に賦活したカーボンブラックが好ましい。また、炭素粉末の平均粒子径としては１０μｍ未満の場合にでも、分散方法として後述する超遠心処理及びジェットミキシングによる処理により、本発明の効果を奏することが可能である。
【００３１】
（２）電極の製造方法
上述したように、層状構造のＣＮＴは、ＣＮＴを開繊して形成した凝集体を積層したものである。ＣＮＴシート５は、ＣＮＴを抄紙（紙漉き）して成型する工程によって作成される。抄紙成型の工程は、具体的には、図２に示すように、以下の工程を備えている。
・ステップＳ０１：ＣＮＴと溶媒とを混合する。
・ステップＳ０２：ＣＮＴと溶媒との混合液中のＣＮＴのバンドルを開繊して、ＣＮＴの分散溶液を作製する。
・ステップＳ０３：ＣＮＴの分散溶液をろ紙を用いて吸引ろ過し、ろ紙上の残存物を乾燥する。
【００３２】
以下、各工程について詳述する。
［ステップＳ０１］
ＣＮＴを溶媒と混合して、混合液を作製する。具体的には、ＣＮＴと水や、メタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類等の溶媒を、ホモジナイザー等の汎用ミキサーで約５分間撹拌することによって混合液を作製する。
【００３３】
［ステップＳ０２］
ステップＳ０１で作成した混合液中のＣＮＴを開繊する処理を行い、ＣＮＴの分散溶液を作製する。開繊処理は、ＣＮＴのバンドルをほぐすことができれば良く、特定の方法に限定されない。例えば、混合液をボールミルで撹拌することで、ＣＮＴに物理的な力を加え、絡み合ったＣＮＴのバンドルを解し、ＣＮＴの凝集体が形成される。
【００３４】
なお、ステップＳ０１とステップＳ０２の処理は同時に行っても良い。例えば、ＣＮＴと溶媒をボールミルに投入して回転させることによって、ＣＮＴと溶媒の混合と、ＣＮＴの開繊処理を同時に行うことが可能となる。
【００３５】
［ステップＳ０３］
ステップＳ０２で作製したＣＮＴの分散溶液を、ろ紙を用いて吸引ろ過する。ろ紙は、例えばＰＴＦＥろ紙を用いることができる。この吸引ろ過の処理により、開繊したＣＮＴの凝集体が均一な力で押圧されて積層体となり、高密度の層状構造を形成する。ろ紙上の残存物を乾燥することにより、ＣＮＴシートが作製される。このＣＮＴシートを所望の形に切り出して電極に使用することができる。
【００３６】
ＣＮＴに炭素粉末を混合する場合は、ステップＳ０１において、ＣＮＴに加えて炭素粉末も溶媒に混合する。さらにステップＳ０２で、ボールミル等を用いて撹拌することで、ＣＮＴを開繊すると同時に炭素粉末を細分化及び均一化することができる。
【実施例】
【００３７】
上述した本実施形態の電極を、電気化学デバイス１に用いた場合の各種の特性を確認する。
【００３８】
（実施例１）
７０ｍｇのＳＷＣＮＴ（比表面積８００ｍ２／ｇ、繊維長５００μｍ、繊維径３ｎｍ）と３０ｃｃのイソプロピルアルコールを、ホモジナイザーを用いて、回転数２００００ｒｐｍで５分間撹拌し、混合液を作製した。作製した混合液１０ｃｃを、ボールミルを用いて１０分間撹拌して、ＣＮＴの開繊処理を行い、ＣＮＴの分散溶液を作製した。このとき、ボール径は０．５ｍｍ、回転数は１０００ｒｐｍとした。作製した分散溶液をＰＴＦＥろ紙（直径：３５ｍｍ、平均細孔０．２μｍ）を用いて吸引ろ過し、ろ紙上の残存物をロータリードライヤーで１１０℃、１０分間乾燥し、ＣＮＴシートを作製した。
【００３９】
作製したＣＮＴシートを所定のサイズに打ち抜き、正極電極及び負極電極を作製した。
【００４０】
正極電極及び負極電極を、セパレータを介して対向させ、電解液を含浸し、ガラス板で挟みクリップで加圧して、電気化学デバイスを作製した。セパレータはここではマニラ紙を用いたが、特定の種類に限られない。電解液は９ｗｔ％の塩化ナトリウム水溶液を用いたが、これも特定の種類に限られない。
【００４１】
（実施例２）
ＳＷＣＮＴをＭＷＣＮＴ（比表面積２５０ｍ２／ｇ、繊維長１．５μｍ、繊維径９．５ｎｍ）としたほかは、実施例１と同様の方法で電気化学デバイスを作製した。
【００４２】
（実施例３）
実施例１のＳＷＣＮＴ（比表面積８００ｍ２／ｇ、繊維長５００μｍ、繊維径３ｎｍ）を１４ｍｇとし、５６ｍｇのカーボンブラック（粒子径１２ｎｍ）と共に混合したほかは、実施例１と同様の方法で電気化学デバイスを作製した。
【００４３】
（比較例１）
材料は実施例１と同じものを用いた。ボールミルを用いたＣＮＴの開繊処理を行なわず、ホモジナイザーで作製したＣＮＴと溶媒の混合液をそのままろ紙で吸引ろ過した。その他は、実施例１と同様の方法で電気化学デバイスを作製した。
【００４４】
（比較例２）
材料は実施例１と同じものを用いた。実施例１と同様にホモジナイザーで作製した混合液をボールミルを用いて撹拌した後、ろ紙を用いた吸引ろ過は行わず、分散溶液をシャーレ内で１５０℃で１時間乾燥処理を行い、イソプロピルアルコールを蒸発させてシート状に成型し、電極を作製した。その他は、実施例１と同様の方法で電気化学デバイスを作製した。
【００４５】
（比較例３）
材料は実施例２と同じものを用いた。比較例１と同様にボールミルを用いたＣＮＴの開繊処理を行なわず、ホモジナイザーで作製したＣＮＴと溶媒の混合液をそのままろ紙で吸引ろ過した。その他は、実施例１と同様の方法で電気化学デバイスを作製した。
【００４６】
（比較例４）
材料として、１４ｍｇのＳＷＣＮＴ（比表面積８００ｍ２／ｇ、繊維長５００μｍ、繊維径３ｎｍ）と、５６ｍｇのカーボンブラック（粒子径１２ｎｍ）とを用い、比較例２と同様にホモジナイザーで作製した混合液をボールミルを用いて撹拌した後、ろ紙を用いた吸引ろ過は行わず、分散溶液をシャーレ内で１５０℃で１時間乾燥処理を行い、イソプロピルアルコールを蒸発させてシート状に成型し、電極を作製した。その他は、実施例１と同様の方法で電気化学デバイスを作製した。
【００４７】
実施例１〜３並びに比較例１〜４のシートの厚みを測定したところ、実施例１及び実施例２並びに比較例１〜３のいずれのシートは約１００μｍであり、実施例３及び比較例４のシートは３０μｍであった。
【００４８】
［層状構造の確認］
図３〜図７に、上記の実施例１〜３並びに比較例１及び２の電極の破断面のＳＥＭ像を示す。実施例１〜３では、ＣＮＴの凝集体が押し固められるように積層している様子がわかる（図３、図４、図５参照）。これは、開繊処理によってバンドルがほぐれた凝集体となったＣＮＴが、吸引ろ過の圧力によって高密度に積層したためと考えられる。
【００４９】
図３に示すように、実施例１は、３０μｍの範囲に１０層が確認でき、１つの層の厚みは約３μｍだった。凝集体の一つ一つは大きさが異なるが、１０μｍ以上１００μｍ以下の幅のものが確認できた。
【００５０】
図４に示すように、実施例２は、３０μｍの範囲に３０層が確認でき、１つの層の厚みは約１μｍだった。凝集体の一つ一つは大きさが異なるが、１μｍ以上２０μｍ以下の幅のものが確認できた。
【００５１】
図５（ａ）に示すように、実施例３は、３０μｍの範囲に１０層が確認でき、１つの層の厚みは約３μｍだった。凝集体の一つ一つは大きさが異なるが、１０μｍ以上１００μｍ以下の幅のものが確認できた。なお、図５（ｂ）は、図５（ａ）の拡大図である。
【００５２】
一方、開繊処理を行わなかった比較例１では、束のままのＣＮＴが不均一に絡み合っており、層状構造にはなっていない（図６参照）。また、吸引ろ過処理を行わなかった比較例２は、開繊処理で形成されたＣＮＴの凝集体にかかる圧力が弱いため、凝集体の境目がなくなり、層状構造になっていない（図７参照）。
【００５３】
［密度及び表面抵抗］
上記の実施例１〜３及び比較例１〜４の電極の表面抵抗及び密度を測定した結果を、以下の表１に示す。
＜測定条件＞
表面抵抗：実施例１〜３のＣＮＴシート、及び比較例１〜４のＣＮＴシートを幅１ｃｍ、長さ５ｃｍに切断し、測定端子を端子間距離が４ｃｍとなるように接続して測定した。
密度：実施例１〜３のＣＮＴシート、及び比較例１〜４のＣＮＴシートを幅１．５ｃｍ、長さ１．５ｃｍに切断し、そのシートの重量と厚みを測定し、密度を計算した。
【００５４】
【表１】
2016072144.tif 000003
層状構造のＣＮＴシートを用いた実施例１〜３は、非層状構造のＣＮＴシートを用いた比較例１〜４に比べて、高密度のものが多く、大きな静電容量が得られることがわかる。また、実施例１〜３の表面抵抗は比較例１〜４よりも低くなっており、優れた抵抗特性を有していることが分かる。
【００５５】
［インピーダンス］
実施例１、比較例１、実施例２及び比較例３の電極を用いた電気化学デバイスを使って、下記の条件において、各周波数におけるインピーダンスを測定した。
＜測定条件＞
電位：開回路電位
重畳電圧：±１０ｍＶ
周波数範囲：１Ｈｚ〜１０００００Ｈｚ
【００５６】
実施例１及び比較例１のインピーダンスを、図８に示し、実施例２及び比較例３のインピーダンスを図９に示している。図８からわかるように、層状構造のＣＮＴシートを用いた実施例１は非層状構造のＣＮＴシートを用いた比較例１よりもインピーダンスが低くなっている。特に、図８と図９からわかるように、実施例１及び２は、広い周波数範囲で低いインピーダンスを維持しているのがわかる。
【００５７】
（３）効果
以上のように、本実施形態の電極は、層状構造のカーボンナノチューブを含む抄紙成型シートであるＣＮＴシートを有することによって密度が高く、かつ凝集体同士の接触面積が増加するため、表面抵抗及びインピーダンスを低減することができる。この電極を用いた電気化学デバイスは、高静電容量且つ低抵抗を実現できる。
【００５８】
層状構造のカーボンナノチューブとは、バンドルを開繊したカーボンナノチューブの凝集体を積層したものであっても良い。カーボンナノチューブが開繊されることで、比表面積が拡大される。さらにその開繊されたカーボンナノチューブの凝集体を積層することで、高い密度を得ることができる。
【００５９】
カーボンナノチューブの凝集体は、厚さが０．３μｍ以上１０μｍ以下であり、幅が０．１μｍ以上５００μｍ以下であると良い。厚さ及び幅が下限値を下回ると抵抗値が増大し、厚さ及び幅の上限値を超える層の形成は製造上困難である。
【００６０】
カーボンナノチューブの比表面積は、５０ｍ２／ｇ以上２６００ｍ２／ｇ未満の範囲であると好ましい。比表面積が上限値を超えるとインピーダンスが増加しやすくなり、下限値を下回ると電極密度が上がりにくくなる。
【００６１】
ＣＮＴシートは、その厚みが、１００ｎｍ以上１０ｍｍ未満の範囲であると好ましい。厚みがこの範囲を外れると、インピーダンスが増加しやすくなる。
【００６２】
層状構造のカーボンナノチューブは、樹脂等のバインダーを添加せずに形成しても良い。バインダーを添加することによる抵抗の増加を防ぐことができる。本実施形態では、ＣＮＴの凝集体を吸引ろ過することにより高密度のＣＮＴシートを形成しているため、バインダーを添加しなくても、十分な強度を保つことができる。
【００６３】
層状構造のカーボンナノチューブは、粒子径が１００ｎｍ未満の多孔質化処理した炭素粉末をカーボンナノチューブに分散したものでも良い。炭素粉末によって、より大きな容量を得ることができる。
【００６４】
本実施形態の電極に用いるＣＮＴシートは、カーボンナノチューブと溶媒との混合液中のカーボンナノチューブを開繊してカーボンナノチューブの分散溶液を作成し、カーボンナノチューブの分散溶液をろ紙を用いて吸引ろ過することによって形成した。開繊したカーボンナノチューブの凝集体を均一な力で押圧することによって高密度の層状構造を形成することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１  電気化学デバイス
２  正極電極
３  負極電極
４  セパレータ
５  ＣＮＴシート
６  外装体
７  外部リード
８  集電体
９  接着剤層
１０  電解液
【図１】
2016072144.tif 000004
【図２】
2016072144.tif 000005
【図８】
2016072144.tif 000006
【図９】
2016072144.tif 000007
【図３】
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【図４】
2016072144.tif 000009
【図５】
2016072144.tif 000010
【図６】
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【図７】
2016072144.tif 000012