(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の静電容量の補助部材と、
前記補助部材に接する一方の面並びに賦活対象の炭素材料と該炭素材料に接する電気二重層コンデンサ用セパレータとからなる賦活対象物の該電気二重層コンデンサ用セパレータに接することが自在な他方の面を有する賦活用セパレータと、
前記補助部材及び前記賦活用セパレータを収納し、内部を電解液で満たした賦活槽と、
前記炭素材料及び前記補助部材間に電圧を印加する電源と
を備えることを特徴とする炭素材料の賦活装置。
【請求項２】
請求項１記載の炭素材料の賦活装置において、
複数個の炭素材料が配置されていること
を特徴とする炭素材料の賦活装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の炭素材料の賦活装置において、
前記補助部材は再利用可能とされていること、
を特徴とする炭素材料の賦活装置。
【請求項４】
セパレータの両面のそれぞれに接するようにして配置された賦活対象の第１の炭素材料及び第２の炭素材料の、前記セパレータと接する面とは反対側の面に着脱自在な補助部材と、
前記補助部材を収納し、内部を電解液で満たした賦活槽と、
前記第１の炭素材料及び第２の炭素材料のうちの一方の炭素材料と他方の炭素材料及び前記補助部材との間に電圧を印加する電源と
を備えることを特徴とする炭素材料の賦活装置。
【請求項５】
絶縁体からなり、互いに分離可能な二つの層からなるセパレータを挟んで設けられた賦活対象の炭素材料及び補助部材を電解液に満たし、前記炭素材料及び前記補助部材間に所定の電圧を印加して、前記炭素材料を賦活すること
を特徴とする炭素材料の賦活方法。
【請求項６】
請求項５記載の炭素材料の賦活方法によって第１の炭素材料を賦活した後、前記セパレータの二つの層を互いに分離することによって、セパレータの一つの層と接触した状態を保ちつつ電気的賦活された第１の炭素材料を取り外し、
同炭素材料の賦活方法によって第２の炭素材料を賦活した後、前記セパレータの二つの層を互いに分離することによって、セパレータの一つの層と接触した状態を保ちつつ電気的賦活された第２の炭素材料を取り外し、
前記電気的賦活された第１の炭素材料と前記電気的賦活された第２の炭素材料とを、それぞれに接触するセパレータを互いに重ね合わせるようにして配置すること
を特徴とする電気二重層コンデンサの製造方法。
【請求項７】
絶縁体からなるセパレータを挟んで設けられた第１の炭素材料及び第２の炭素材料を電解液に満たし、
所定の静電容量の補助部材を前記第２の炭素材料側に配置した状態で、前記第１の炭素材料と前記第２の炭素材料及び前記補助部材との間に電圧を印加すること
を特徴とする炭素材料の賦活方法。
【請求項８】
請求項７記載の炭素材料の賦活方法において、
前記第１の炭素材料と前記第２の炭素材料及び前記補助部材との間に電圧を印加後に、前記補助部材を前記第１の炭素材料側に配置した状態で、前記第１の炭素材料及び前記補助部材と前記第２の炭素材料との間に電圧を印加すること
を特徴とする炭素材料の賦活方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気二重層コンデンサの分極性電極などに用いられる炭素材料の賦活装置、炭素材料の賦活方法及び電気二重層コンデンサの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気二重層コンデンサの分極性電極に適用される炭素材料シート（活性炭）の中には、微細な孔を多数内含することで大きい比表面積を持つ多孔性の構造のものがあり、この活性炭は炭素化合物からなる炭素材料をアルカリ賦活等の処理を行い多孔質化することにより得られ、十分大きい静電容量を持つ活性炭を得るために様々な手法の炭素材料の賦活方法が研究されている。
またその他に、大きい静電容量を持つ活性炭を得る方法として、電気的賦活方法が用いられている。電気的賦活方法では、セパレータの両面にそれぞれ正極用の分極性電極となる炭素材料シート及びこの炭素材料シートと同程度の厚さの負極用の分極性電極となる炭素材料シートを配置し、さらにこれら炭素材料シートの外面にそれぞれ外部接続用配線に接続された集電極を配置し、炭素材料シート内に電解液を含浸させた後、これら集電極に所定の電圧を印加し、炭素材料シートに電界を印加することにより炭素材料シートの賦活を行う。
【０００３】
しかし、電気二重層コンデンサの正極及び負極の分極性電極に適用される未賦活の炭素材料シートの容積比はほぼ１：１で、かつ同材料からなり、電解液中で電解されたイオンの電荷量の絶対値は正極側及び負極側で互いに等しいので、２枚の炭素材料シートはほぼ同じ電圧値に分圧される。またセル全体に印加される賦活電圧は電気二重層コンデンサの特性劣化電圧未満に制限される。
このように、それぞれの炭素材料シートに印加される電圧は高くならず、賦活が十分に促進されず、結果として十分大きな単位体積当たり又は単位重量当たりの静電容量を得ることが困難であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような事情に鑑みて、例えば図１０に示すような電気的賦活方法が考えられる。これは、正極側と負極側の炭素材料シート１１１，１２１（１１２，１２２）をセパレータ１３１（１３２）を介して配置し、これらを内部を電解液１４１（１４２）で満たした賦活槽１５１（１５２）に浸し、所定のの電流を正極側と負極側の炭素材料シート１１１，１２１（１１２，１２２）の間に流した状態で、炭素材料シート１１１，１２１（１１２，１２２）に直流電圧をかける方法である。
そして、上記のように、正極側と負極側の炭素材料シート１１１，１２１（１１２，１２２）の表面積比又は体積比又は重量比を偏在させることで、正極側又は負極側のうちの一方の炭素材料シート１２１（１２２）に印加電圧の大部分がかかり、この高電圧がかかった方の炭素材料シート１２１（１２２）を効果的に電気的賦活することができる。
そして、図１１に示すように、正極側又は負極側のうち、高電圧が印加される方の炭素材料シート１２１，１２２を取り出し、さらに図１２に示すように、これらを改めてセパレータ１３３を介して両極側に適宜組み合わせ、炭素材料シート１２１，１２２の外面側を図示しない集電極で覆い、これらを、電解液１６１とともに封止膜１７１内に設けることで、静電容量密度の大きな電気二重層コンデンサＣ１０１を製造することができる。
【０００５】
しかし、この電気的賦活方法では、炭素材料シート１２１，１２２の電気的賦活終了後、これら炭素材料シート１２１，１２２を、図１１に示すように、セパレータ１３１，１３２から分離して取り出す必要がある。この際に、炭素材料シート１２１，１２２が電解液等により表面が柔軟になっているためセパレータ１３１，１３２からきれいに剥がれにくく、電気的賦活された炭素材料シート１２１，１２２が破壊したり損傷する恐れがある。このため、電気二重層コンデンサＣ１０１の静電容量にばらつきを生じたり、また、炭素材料シート１２１，１２２が柔軟になっているため、これらを封止膜１７１内に配置する工程も煩雑になるという問題を抱えていた。
加えて、賦活対象とする炭素材料シート１２１，１２２とは対極側の、賦活電圧があまりかからない炭素材料シート１１１，１１２は、有効に利用されず、無駄になるという問題もある。
【０００６】
本発明の解決しようとする課題は、電気的賦活した炭素材料を、歩留まり良く利用することのできる、炭素材料の賦活装置、炭素材料の賦活方法及び電気二重層コンデンサの製造方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、請求項１記載の炭素材料の賦活装置１（２，３）は、例えば図１、図４に示すように、
所定の静電容量の補助部材（対向極）１１（１２，１３）と、
前記補助部材１１（１２，１３）に接する一方の面並びに賦活対象の炭素材料（賦活対象極）２１（（２２，２３〜２６）、（３３ａ１〜３３ａ４，３３ｂ）））と該炭素材料に接する電気二重層コンデンサ用セパレータ３１ａ（３２ａ）とからなる賦活対象物の該電気二重層コンデンサ用セパレータに接することが自在な他方の面を有する賦活用セパレータと、
前記補助部材及び前記セパレータ３１（３２，３３）を収納し、内部を電解液４１（４２，４３）で満たした賦活槽５１（５２，５３）と、
前記炭素材料２１（２２，２３〜２６）及び前記補助部材１１（１２，１３）間に電圧を印加する電源と
を備えることを特徴とする。
【０００８】
この請求項１記載の発明によれば、賦活装置の前記賦活用セパレータは、電気二重層コンデンサ用セパレータと互いに分離可能なので、前記炭素材料の賦活終了後、炭素材料の賦活装置から炭素材料並びに二重層コンデンサ用セパレータを取り出す際に、前記セパレータの二つの層を互いに分離するようにして、二重層コンデンサ用セパレータと接した状態を保ちつつ、このセパレータと一緒に炭素材料を取り出すことができる。
したがって、電気二重層コンデンサの分極性電極となる賦活された炭素材料を容易に分割して形成できるので、電気的賦活された炭素材料をセパレータから剥がす分離工程が不要となり、この分離工程において生じる恐れのあった炭素材料の破壊や損傷を防止することができる。また補助部材１１の静電容量（体積、表面積、重量等に依存）を任意に設定することが可能なので、補助部材１１の体積又は表面積又は重量を賦活対象の炭素材料２１のそれよりも大きくすることで、電気的賦活により２つ重なったセパレータの両側にそれぞれ移動するイオンの単位体積当たりの電荷量は、補助部材１１に比べ、炭素材料２１の方で大きくなるので、電気的賦活のための電圧が電解液の分解電圧に達しなくても十分炭素材料２１を賦活することもできる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、例えば図４に示すように、請求項１記載の炭素材料の賦活装置３において、
複数個の炭素材料２３〜２６が配置されていること
を特徴とする。
【００１０】
この請求項２記載の発明によれば、請求項１と同様の効果が得られるとともに、複数個の炭素材料が配置されているので、これら複数個の炭素材料を同時にまとめて電気的賦活することができる。
したがって、電気的賦活された炭素材料を大量生産するのに好適な炭素材料の賦活装置となる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、例えば図１、図４に示すように、請求項１又は２記載の炭素材料の賦活装置１（２，３）において、
前記補助部材１１（１２，１３）は再利用可能とされていること、
を特徴とする。
【００１２】
この請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２と同様の効果が得られるとともに、前記補助部材は再利用可能とされているので、多数回の炭素材料の電気的賦活に同一の補助部材を繰り返し使用することで、補助部材の消耗量を少なくすることができる。
ここで、炭素材料の賦活装置から電気的賦活された炭素材料を取り出す際に、賦活装置の賦活用セパレータは、電気二重層コンデンサ用セパレータと分離させても、補助部材が賦活用セパレータと接したままの状態が保たれるので、補助部材を賦活用セパレータから剥がす分離工程が不要となり、この分離工程において生じる恐れのあった補助部材の破壊や損傷が防止されることによっても、補助部材の再利用可能性が高められる。
したがって、ランニングコストの小さい、経済的な炭素材料の賦活装置となる。
【００１３】
請求項４記載の炭素材料の賦活装置４は、例えば図７〜図９に示すように、
セパレータ３４の両面のそれぞれに接するようにして配置された賦活対象の第１の炭素材料（賦活対象極）２７及び第２の炭素材料２８の、前記セパレータ３４と接する面とは反対側の面に着脱自在な補助部材（賦活補助極）１４と、
前記補助部材１４を収納し、内部を電解液４４で満たした賦活槽と、
前記第１の炭素材料２７及び第２の炭素材料２８のうちの一方の炭素材料と他方の炭素材料及び前記補助部材１４との間に電圧を印加する電源８１と
を備えることを特徴とする。
【００１４】
この請求項４記載の発明によれば、まず、前記補助部材を第２の炭素材料に接触させた状態で、第１の炭素材料と、第２の炭素材料及び補助部材との間に電圧を印加すると、互いに隣接する第２の炭素材料及び補助部材の全体の体積又は表面積又は重量がセパレータを介した第１の炭素材料の体積又は表面積又は重量よりも大きいため、電気的賦活によりセパレータの両側にそれぞれ移動するイオンの単位体積当たりの電荷量は、第２の炭素材料及び補助部材に比べ、第１の炭素材料の方で大きくなるので、電気的賦活のための電圧が電解液の分解電圧に達しなくても十分第１の炭素材料を賦活することができる。
また電気的賦活された炭素材料をセパレータから剥がす分離工程が不要となり、この分離工程において生じる恐れのあった炭素材料の破壊や損傷を防止することができる。
また、予め、セパレータの両面に第１の炭素材料と前記第２の炭素材料とを取り付けたものを製造した上で、第１の炭素材料と前記第２の炭素材料のそれぞれを電気的賦活することができるので、電気二重層コンデンサの機械自動生産に好適に利用することができる。
【００１５】
請求項５記載の炭素材料の賦活方法は、例えば図１、図４に示すように、
絶縁体からなり、互いに分離可能な二つの層３１ａ，３１ｂ（（３２ａ，３２ｂ），（３３ａ１〜３３ａ４，３３ｂ））からなるセパレータ３１（３２，３３）を挟んで設けられた賦活対象の炭素材料（賦活対象極）２１（２２，２３〜２６）及び補助部材（対向極）１１（１２，１３）を電解液４１（４２，４３）に満たし、前記炭素材料２１（２２，２３〜２６）及び前記補助部材１１（１２，１３）間に所定の電圧を印加して、前記炭素材料２１（２２，２３〜２６）を賦活すること
を特徴とする。
【００１６】
この請求項５記載の発明によれば、前記セパレータは、互いに分離可能な二つの層からなるので、前記炭素材料の賦活終了後、炭素材料の賦活装置から炭素材料を取り出す際に、前記セパレータの二つの層を互いに分離するようにして、セパレータの一つの層と接した状態を保ちつつ、このセパレータの一つの層と一緒に炭素材料を取り出すことができる。
したがって、電気的賦活された炭素材料をセパレータから剥がす分離工程が不要となり、この分離工程において生じる恐れのあった炭素材料の破壊や損傷を防止することができる。
【００１７】
請求項６記載の電気二重層コンデンサの製造方法は、例えば図１〜図３、図４〜図６に示すように、
請求項５記載の炭素材料の賦活方法によって第１の炭素材料（賦活対象極）２１（２３，２５）を賦活した後、前記セパレータ３１（３３）の二つの層を互いに分離することによって、セパレータの一つの層３１ａ（３３ａ１，３３ａ３）と接触した状態を保ちつつ電気的賦活された第１の炭素材料２１（２３，２５）を取り外し、
同炭素材料の賦活方法によって第２の炭素材料２２（２４，２６）を賦活した後、前記セパレータ３２（３３）の二つの層を互いに分離することによって、セパレータの一つの層３２ａ（３３ａ２，３３ａ４）と接触した状態を保ちつつ電気的賦活された第２の炭素材料２２（２４，２６）を取り外し、
前記電気的賦活された第１の炭素材料２１（２３，３５）と前記電気的賦活された第２の炭素材料２２（２４，２６）とを、それぞれに接触するセパレータ３１ａ（３３ａ１，３３ａ３），３２ａ（３３ａ２，３３ａ４）を互いに重ね合わせるようにして配置すること
を特徴とする。
【００１８】
この請求項６記載の発明によれば、請求項５記載の炭素材料の賦活方法によって第１の炭素材料及び第２の炭素材料を電気的賦活するので、炭素材料の破壊や損傷を防止することができ、第１の炭素材料と第２の炭素材料とを組み合わせて電気二重層コンデンサを製造する際に、歩留まりが向上する。
また、本電気二重層コンデンサの製造方法によって製造されるコンデンサのセパレータは、第１の炭素材料に接触するセパレータと、第２の炭素材料に接触するセパレータとが互いに重ね合わされた二層構造であるので、セパレータの絶縁性が高く、コンデンサの信頼性を向上させることができる。
【００１９】
請求項７記載の炭素材料の賦活方法は、例えば図７〜図９に示すように、
絶縁体からなるセパレータ３４を挟んで設けられた第１の炭素材料（賦活対象極）２７及び第２の炭素材料２８を電解液４４に満たし、
所定の静電容量の補助部材（賦活補助極）１４を前記第２の炭素材料シート２８側に配置した状態で、前記第１の炭素材料シート２７と前記第２の炭素材料シート２８及び前記補助部材１４との間に電圧を印加すること、
を特徴とする。
【００２０】
この請求項７記載の発明によれば、前記補助部材を第２の炭素材料に隣接させた状態で、第１の炭素材料と、第２の炭素材料及び補助部材との間に電圧を印加すると、第１の炭素材料の静電容量が、互いに隣接する第２の炭素材料及び補助部材の全体の静電容量に比べ小さくすることができるので、第１の炭素材料及び第２の炭素材料を電気的賦活する際に特に第１の炭素材料の賦活を促進することができる。
したがって、電気的賦活された炭素材料をセパレータから剥がす分離工程が不要となり、この分離工程において生じる恐れのあった炭素材料の破壊や損傷を防止することができる。
また、続いて、前記補助部材を第１の炭素材料に接触させた状態で、第１の炭素材料及び補助部材と第２の炭素材料との間に電圧を印加してもよく、これにより上述と同様に第２の炭素材料の賦活がより促進されることで、第１並びに第２の炭素材料が均一に賦活することができる。
そして予め、セパレータの両面に第１の炭素材料と前記第２の炭素材料とを取り付けたものを製造した上で、第１の炭素材料と前記第２の炭素材料のそれぞれを電気的賦活することができるので、電気二重層コンデンサの機械自動生産に好適に利用することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の炭素材料の賦活装置、炭素材料の賦活方法及び電気二重層コンデンサの製造方法の実施の形態を詳細に説明する。
【００２２】
〔第１の実施の形態〕
本実施の形態における炭素材料の賦活装置、炭素材料の賦活方法及び電気二重層コンデンサの製造方法を、図１〜図３に示す。
【００２３】
本炭素材料の賦活装置１，２は、それぞれ、所定の静電容量の対向極（補助部材）１１（１２）と、一方の面が対向極１１（１２）に接するセパレータ３１（３２）と、賦活対象極２１（２２）及び対向極１１（１２）間に電圧を供給する電源５５（５８）と、電源５５（５８）と対向極１１（１２）とを接続する賦活電極５７（６０）と、内部を電解液４１（４２）で満たし、対向極１１（１２）、セパレータ３１ｂ（３２ｂ）、及び賦活電極５７（６０）を収納するとともにさらに賦活対象極２１（２２）を収納自在な賦活槽５１（５２）と、を備えて、概略構成されている。
賦活対象極２１（２２）は、セパレータ３１ａ（３２ａ）と集電極５６（５９）との間に介在し、セパレータ３１ａ（３２ａ）及び集電極５６（５９）とともに賦活装置１，２のセパレータ３１ｂ（３２ｂ）上に配置され、電解液４１（４２）に満たされている。なおセパレータ３１ｂ（３２ｂ）上に直接接するセパレータ３１ａ（３２ａ）の厚さは、電気二重層コンデンサとして用いられるセパレータの半分程度の厚さに設定されている。
【００２４】
賦活対象極２１（２２）としては、活性炭又は未賦活の炭素化合物からなるものを使用するが、様々な方法で賦活された活性炭や、これとその他の未賦活の炭素化合物との混合物から構成されたもの、或いは電解液との界面の面積が比較的大きい炭素以外の元素からなる材料を使用してもよい。
対向極１１（１２）としては、賦活対象極２１（２２）と同様の活性炭又は未賦活の炭素化合物からなるものを使用するが、様々な方法で賦活された活性炭や、これとその他の未賦活の炭素化合物との混合物から構成されたもの、或いは電解液との界面の面積が比較的大きい炭素以外の元素からなる材料を使用してもよい。
この対向極１１（１２）は、賦活対象極の電気的賦活に繰り返し使用することのできる耐久性を備える方が望ましく、図１の賦活対象極２１（２２）を除く構成を、炭素材料の賦活装置として、賦活対象極の賦活に繰り返し使用できる方が望ましい。
また、電気的賦活の前の対向極１１（１２）の表面積又は体積又は重量は、電気的賦活の前の賦活対象極２１（２２）の表面積又は体積又は重量との比率が０．０５〜２０の任意の範囲内に設定されているが、賦活対象極２１（２２）を効果的に電気的賦活するためにはこの比率が１より大きい方が望ましく、より望ましくは５以上である。
賦活装置１，２は、それぞれ電源５５（５８）により電極５６、５７間（５９、６０間）に０．１〜１０ｍＡ／ｃｍ2の定電流で、数時間〜数十時間の間、３〜５Ｖの直流電圧を印加し、賦活対象極２１（２２）を賦活する。このとき印加電圧は、セパレータ３１ａ、３１ｂ（３２ａ、３２ｂ）の一方側の賦活対象極２１（２２）と他方側の対向極１１（１２）とに分圧され、対抗極１１（１２）では電解液４１（４２）の一方の極性のイオンが局在化するが、対抗極１１（１２）より表面積又は体積又は重量が小さい賦活対象極２１（２２）では、上記一方の極性のイオンと等しい電荷の他方の極性のイオンが局在化するのでよりイオン濃度が高くなり、且つ高い電圧が分圧され、電気的賦活が著しく促進される。
【００２５】
このようにして、賦活対象極（第１の炭素材料）２１を十分賦活した後、図２に示すように、セパレータ３１の二つの層３１ａ，３２ａを互いに分離することによって、セパレータの一つの層３１ａと接触した状態を保ちつつ電気的賦活された賦活対象極２１を取り外す。
同様にして、賦活対象極（第２の炭素材料）２２を賦活した後、セパレータ３２の二つの層３２ａ，３２ｂを互いに分離することによって、セパレータの一つの層３２ａと接触した状態を保ちつつ電気的賦活された賦活対象極２２を取り外す。
【００２６】
そして、図３に示すように、電気的賦活された賦活対象極２１，２２を、そのそれぞれに接触するセパレータ３１ａ，３２ａを互いに重ね合わせるようにして配置し、これを内部を電解液で満たした封止膜７１で覆った後、封止して、電気二重層コンデンサＣ１を製造する。ここで集電極５６、５９は、図示しない配線に接続され、配線は封止膜７１から露出している。なお電解液６１は、電気的賦活時に使用したものと同じ種類でも異なる種類でもよい。
また、電気二重層コンデンサＣ１の正極及び負極の分極性電極となる活性炭シート２１、２２は、ともに賦活装置１，２の一方で製造されてもよい。
【００２７】
〔第２の実施の形態〕
本実施の形態における炭素材料の賦活装置、炭素材料の賦活方法及び電気二重層コンデンサの製造方法を、図４〜図６に示す。
【００２８】
本炭素材料の賦活装置３は、所定の静電容量の対向極（補助部材）１３と、一方の面が対向極１３に接するセパレータ３３ｂと、賦活対象極２３〜２６及び対向極１３間に電圧を供給する電源６１と、電源６１と対向極１３とを接続する賦活電極６２と、内部を電解液４３で満たし、対向極１３、セパレータ３３ｂ及び賦活電極６２を収納するとともにさらに賦活対象極２３〜２６を収納自在な賦活槽５３と、を備えて、概略構成されている。
賦活対象極２３〜２６は、それぞれセパレータ３３ａ１〜３３ａ４と集電極７２〜７５との間に介在し、セパレータ３３ａ１〜３３ａ４と集電極７２〜７５とともに賦活装置３のセパレータ３３ｂ上に配置され、電解液４３に満たされている。なおセパレータ３３ｂ上に直接接するセパレータ３３ａ１〜３３ａ４のそれぞれの厚さは、電気二重層コンデンサとして用いられるセパレータの半分程度の厚さに設定されている。賦活対象極２３〜２６としては、活性炭又は未賦活の炭素化合物からなるものを使用するが、様々な方法で賦活された活性炭や、これとその他の未賦活の炭素化合物との混合物から構成されたもの、或いは電解液との界面の面積が比較的比較的大きい炭素以外の元素からなる材料を使用してもよい。
本炭素材料の賦活装置３は、一つの対向極１３に対し、賦活対象極２３〜２６の数が複数個に設定されている点が、第１の実施の形態の炭素材料の賦活装置１，２と異なる。
対向極１３としては、賦活対象極２３〜２６と同様の活性炭又は未賦活の炭素化合物からなるものを使用するが、様々な方法で賦活された活性炭や、これとその他の未賦活の炭素化合物との混合物から構成されたもの、或いは電解液との界面の面積が比較的大きい炭素以外の元素からなる材料を使用してもよい。
この対向極１３は、賦活対象極の電気的賦活に繰り返し使用することのできる耐久性を備える方が望ましく、複数の賦活対象極の賦活に繰り返し使用できる方が望ましい。
また、電気的賦活の前の対向極１３の表面積又は体積又は重量は、電気的賦活の前の賦活対象極２３〜２６の表面積の総和又は体積の総和又は重量の総和との比率が０．０５〜２０の任意の範囲内に設定されているが、賦活対象極２３〜２６を効果的に電気的賦活するためにはこの比率が１より大きい方が望ましく、より望ましくは５以上である。
【００２９】
この炭素材料の賦活装置３によって、賦活対象極（第１の炭素材料）２３，２５，（第２の炭素材料）２４，２６を同時にまとめて電気的賦活した後、セパレータ３３の二つの層（３３ａ１〜３３ａ４），３３ｂを互いに分離することによって、図５に示すように、各賦活対象極２３〜２６を、それぞれセパレータの一つの層３３ａ１〜３３ａ４と接触した状態を保ちつつ、再使用可能な対向極１３から取り外す。
【００３０】
そして、図６に示すように、電気的賦活された賦活対象極２３，２４を、そのそれぞれに接触するセパレータ３３ａ１，３３ａ２を互いに重ね合わせるようにして配置し、これを内部を電解液で満たした封止膜７２、７３で覆った後、封止して電気二重層コンデンサＣ２を製造する。同様にして、電気的賦活された賦活対象極２５，２６を使用して、電気二重層コンデンサＣ３を製造する。電解液６２、６３は、電気的賦活時に使用したものと同じ種類でも異なる種類でもよい。
【００３１】
〔第３の実施の形態〕
本実施の形態における炭素材料の賦活装置及び炭素材料の賦活方法及び電気二重層コンデンサの製造方法を、図７〜図９に示す。
【００３２】
本炭素材料の賦活装置４は、図７、図８に示すように、賦活補助極（補助部材）１４と、賦活補助極１４の一方の面に設けられた賦活電極１４ａと、内部を電解液４４で満たし賦活補助極１４及び賦活電極１４ａを収納するとともに絶縁体からなるセパレータ３４の両面のそれぞれに接するようにして配置された賦活対象極（第１の炭素材料）２７，（第２の炭素材料）２８を収納自在な賦活槽５４と、を備えて、概略構成されている。
対向極１４としては、賦活対象極２７、２８と同様の活性炭又は未賦活の炭素化合物からなるものを使用するが、様々な方法で賦活された活性炭や、これとその他の未賦活の炭素化合物との混合物から構成されたもの、或いは電解液との界面の面積が比較的大きい炭素以外の元素からなる材料を使用してもよい。
この対向極１４は、賦活対象極の電気的賦活に繰り返し使用することのできる耐久性を備える方が望ましく、複数の賦活対象極の賦活に繰り返し使用できる方が望ましい。
また、電気的賦活の前の対向極１４及び賦活対象極２８の表面積の総和又は体積の総和又は重量の総和は、電気的賦活の前の賦活対象極２７の表面積又は体積又は重量との比率が０．０５〜２０の任意の範囲内に設定されているが、賦活対象極２７を効果的に電気的賦活するためにはこの比率が１より大きい方が望ましく、より望ましくは５以上である。
そして、電気的賦活の前の対向極１４及び賦活対象極２７の表面積の総和又は体積の総和又は重量の総和は、電気的賦活の前の賦活対象極２８の表面積又は体積又は重量との比率が０．０５〜２０の任意の範囲内に設定されているが、賦活対象極２８を効果的に電気的賦活するためにはこの比率が１より大きい方が望ましく、より望ましくは５以上である。
【００３３】
まず、予め、セパレータ３４の両面に賦活対象極２７，２８が取り付けられたものを製造しておく。賦活対象極２７，２８はそれぞれ、電気的賦活時に印加する電極を兼ねた集電極２７ａ，２８ａを備え、外部の定電流源に接続可能とされている。
【００３４】
そして、上記のセパレータ３４の両面に賦活対象極２７，２８が取り付けられたものを、炭素材料の賦活装置４の内部に設置して電解液４４に満たし、図７に示すように、賦活電極１４ａと集電極２８ａとを密接させる。
この状態で、集電極２７ａと電極２８ａ，１４ａとに定電流源８１を接続して、前記賦活対象極２７，２８との間に電圧を印加することで、賦活対象極２７、２８が電気的賦活される。このとき印加電圧は、セパレータ３４の一方側の賦活対象極２７と、他方側の賦活対象極２８、対向極１４とに分圧され、賦活対象極２８及び対抗極１４では電解液４４の一方の極性のイオンが局在化するが、賦活対象極２８及び対抗極１４より表面積又は体積又は重量が小さい賦活対象極２７では、一方の極性のイオンと等しい電荷の他方の極性のイオンが局在化するのでよりイオン濃度が高くなり、且つ高い電圧が分圧され、電気的賦活が著しく促進される。
【００３５】
続いて、図８に示すように、対抗極１４と賦活電極１４ａとを、賦活対象極２７側に移動し、賦活電極１４ａと集電極２７ａとを密接させる。この状態で、電極２７ａ，１４ａと集電極２８ａとに定電流源８１を接続して、前記賦活対象極２７，２８との間に電圧を印加することで、賦活対象極２７、２８が電気的賦活される。このとき印加電圧は、セパレータ３４の一方側の賦活対象極２７、対向極１４と、他方側の賦活対象極２８とに分圧され、賦活対象極２７及び対抗極１４では電解液４４の一方の極性のイオンが局在化するが、賦活対象極２７及び対抗極１４より表面積又は体積又は重量が小さい賦活対象極２８では、一方の極性のイオンと等しい電荷の他方の極性のイオンが局在化するのでよりイオン濃度が高くなり、且つ高い電圧が分圧され、電気的賦活が著しく促進される。
【００３６】
そして、図９に示すように、炭素材料の賦活装置４から集電極２７ａ、２８ａ、分極性電極２７、２８、セパレータ３４を取り外し、これらを電解液６４に満たした封止膜８２内に移動させて封止し電気二重層コンデンサＣ４が完成する。電解液６４は、電気的賦活時に使用したものと同じ種類でも異なる種類でもよい。
【００３７】
以上、第１又は第２の実施の形態に記載の炭素材料の賦活装置１，２，３及び炭素材料の賦活方法によれば、セパレータ３１，３２，３３は、それぞれ互いに分離可能な二つの層（３１ａ，３１ｂ），（３２ａ，３２ｂ），（（３３ａ１〜３３ａ４），３３ｂ）からなるので、賦活対象極２１，２２，（２３〜２６）の賦活終了後、炭素材料の賦活装置１，２，３から賦活対象極２１，２２，（２３〜２６）を取り出す際に、セパレータ３１，３２，３３の二つの層（３１ａ，３１ｂ），（３２ａ，３２ｂ），（（３３ａ１〜３３ａ４），３３ｂ）を互いに分離するようにして、セパレータ３１，３２，３３の一つの層３１ａ，３２ａ，３３ａ１〜３３ａ４と接した状態を保ちつつ、このセパレータの一つの層３１ａ，３２ａ，３３ａ１〜３３ａ４と一緒に賦活対象極２１，２２，２３〜２６を取り出すことができる。
したがって、電気的賦活された賦活対象極をセパレータから剥がす分離工程が不要となり、この分離工程において生じる恐れのあった炭素材料の破壊や損傷を防止することができる。
【００３８】
また、第１及び第２の実施の形態に記載の炭素材料の賦活装置１，２，３によれば、上記の効果が得られるとともに、前記対向極１１，１２，１３は再利用可能とされているので、多数回の賦活対象極の電気的賦活に同一の対向極１１，１２，１３を繰り返し使用することで、対向極１１，１２，１３の消耗量を少なくすることができる。
ここで、炭素材料の賦活装置１，２，３から電気的賦活された賦活対象極２１，２２，２３〜２６を取り出す際に、前記セパレータ３１，３２，３３の二つの層（３１ａ，３１ｂ），（３２ａ，３２ｂ），（（３３ａ１〜３３ａ４），３３ｂ）を互いに分離させることで、対向極１１，１２，１３がセパレータの一つの層３１ｂ，３２ｂ，３３ｂと接したままの状態が保たれるので、対向極をセパレータから剥がす分離工程が不要となり、この分離工程において生じる恐れのあった補助部材の破壊や損傷が防止されることによっても、補助部材の再利用可能性が高められる。
したがって、ランニングコストの小さい、経済的な炭素材料の賦活装置となる。
【００３９】
また、第２の実施の形態に記載の炭素材料の賦活装置３によれば、上記の効果が得られるとともに、該炭素材料の賦活装置３には、複数個の賦活対象極２３〜２６が配置されているので、これら複数個の炭素材料を同時にまとめて電気的賦活することができる。
したがって、電気的賦活された炭素材料を大量生産するのに好適な炭素材料の賦活装置となる。
【００４０】
また、第１又は第２の実施の形態に記載の電気二重層コンデンサの製造方法によれば、上記の炭素材料の賦活方法によって賦活対象極２１，２２，２３〜２６を電気的賦活するので、電気的賦活時の電解液の分解及び劣化を抑制するので、分解及び劣化により生じる生成物による静電容量の低下を抑制できるとともに、賦活対象極２１，２２，２３〜２６により高い電圧が印加されることが可能になるので、単位体積当たりの静電容量又は単位重量当たりの静電容量を向上することができ、さらに賦活対象極２１，２２，２３〜２６の破壊や損傷を防止することができ、賦活対象極２１（２３，２５）と２２（２４，２６）とを組み合わせて電気二重層コンデンサＣ１（Ｃ２，Ｃ３）を製造する際に、歩留まりが向上する。
【００４１】
また、第３の実施の形態に記載の炭素材料の賦活装置３及び炭素材料の賦活方法によれば、まず、賦活補助極１４を賦活対象極２８側に配置した状態で、賦活対象極２７と、賦活対象極２８及び賦活補助極１４との間に電圧を印加する際、賦活対象極２８及び賦活補助極１４の全体の静電容量（表面積又は体積又は重量に依存）が賦活対象極２７のそれよりも大きいため、賦活対象極２７を電解液４４の劣化を抑制しながら効果的に電気的賦活することができる。続いて、賦活補助極１４を賦活対象極２７側に配置した状態で、賦活対象極２７及び賦活補助極１４と賦活対象極２８との間に電圧を印加すると、賦活補助極１４と賦活対象極２７の全体の静電容量（表面積又は体積又は重量に依存）が賦活対象極２８のそれよりも大きいため、賦活対象極２８を電解液４４の劣化を抑制しながら効果的に電気的賦活することができる。このようにして、セパレータの両面に取り付けられた賦活対象極２７，２８のそれぞれを電気的賦活することができる。
したがって、電気的賦活された賦活対象極２７，２８をセパレータ３４から剥がす分離工程が不要となり、この分離工程において生じる恐れのあった賦活補助極の破壊や損傷を防止することができる。
また、予め、セパレータ３４の両面に賦活対象極２７，２８を取り付けたものを製造した上で、賦活対象極２７，２８のそれぞれを電気的賦活することができるので、電気二重層コンデンサの機械自動生産に好適に利用することができる。
【００４２】
また、賦活対象極２７，２８及び賦活補助極１４にはそれぞれ、賦活対象極２７又は２８と賦活補助極１４とが接する側の面の集電極２７ａ，２８ａ，１４ａは、電解液４４により軟弱になることがないので、賦活対象極２７，２８から賦活補助極１４を取り外す際、賦活対象極２７，２８を外面から保護し、賦活対象極２７，２８及び賦活補助極１４の破壊や損傷を防止することができる。
また、賦活補助極１４や炭素材料からなる賦活対象極２８（２７）に比較して表面の平滑性が高い集電極２８ａ（２７ａ）と引出電極１４ａとを密接させるので、賦活補助極１４と賦活対象極２８（２７）との間の接触抵抗を低くすることができる。
【００４３】
なお、本発明は、上記の各実施の形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行ってもよい。
例えば、第２の実施の形態に記載の炭素材料の賦活装置３においては、一つの対向極１３に対し、４つの賦活対象極２３〜２６が設けられているが、２つ乃至３つでもよく、また対向極をさらに大きく形成することで、一つの対向極で４つより多くの賦活対象極を同時にまとめて電気的賦活すれば、電気的賦活された炭素材料を大量生産するのに一層好適な炭素材料の賦活装置となる。
その他、具体的な細部構造などについても適宜に変更可能であることは勿論である。
【００４４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、賦活装置の前記賦活用セパレータは、電気二重層コンデンサ用セパレータと互いに分離可能なので、前記炭素材料の賦活終了後、炭素材料の賦活装置から炭素材料並びに二重層コンデンサ用セパレータを取り出す際に、前記セパレータの二つの層を互いに分離するようにして、二重層コンデンサ用セパレータと接した状態を保ちつつ、このセパレータと一緒に炭素材料を取り出すことができる。
したがって、電気二重層コンデンサの分極性電極となる賦活された炭素材料を容易に分割して形成できるので、電気的賦活された炭素材料をセパレータから剥がす分離工程が不要となり、この分離工程において生じる恐れのあった炭素材料の破壊や損傷を防止することができる。
【００４５】
請求項２記載の発明によれば、請求項１と同様の効果が得られるとともに、複数個の炭素材料が配置されているので、これら複数個の炭素材料を同時にまとめて電気的賦活することができる。
したがって、電気的賦活された炭素材料を大量生産するのに好適な炭素材料の賦活装置となる。
【００４６】
請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２と同様の効果が得られるとともに、前記補助部材は再利用可能とされているので、多数回の炭素材料の電気的賦活に同一の補助部材を繰り返し使用することで、補助部材の消耗量を少なくすることができる。
ここで、炭素材料の賦活装置から電気的賦活された炭素材料を取り出す際に、賦活装置の賦活用セパレータは、電気二重層コンデンサ用セパレータと分離させても、補助部材が賦活用セパレータと接したままの状態が保たれるので、補助部材を賦活用セパレータから剥がす分離工程が不要となり、この分離工程において生じる恐れのあった補助部材の破壊や損傷が防止されることによっても、補助部材の再利用可能性が高められる。
したがって、ランニングコストの小さい、経済的な炭素材料の賦活装置となる。
【００４７】
請求項４記載の発明によれば、前記補助部材を第２の炭素材料に接触させた状態で、第１の炭素材料と、第２の炭素材料及び補助部材との間に電圧を印加すると、互いに隣接する第２の炭素材料及び補助部材の全体の静電容量がセパレータを介した第１の炭素材料の静電容量よりも大きいため、電気的賦活によりセパレータの両側にそれぞれ移動するイオンの単位体積当たりの電荷量は、第２の炭素材料及び補助部材に比べ、第１の炭素材料の方で大きくなるので、電気的賦活のための電圧が電解液の分解電圧に達しなくても十分第１の炭素材料を賦活することができる。
また電気的賦活された炭素材料をセパレータから剥がす分離工程が不要となり、この分離工程において生じる恐れのあった炭素材料の破壊や損傷を防止することができる。
また、予め、セパレータの両面に第１の炭素材料と前記第２の炭素材料とを取り付けたものを製造した上で、第１の炭素材料と前記第２の炭素材料のそれぞれを電気的賦活することができるので、電気二重層コンデンサの機械自動生産に好適に利用することができる。
請求項５記載の発明によれば、前記セパレータは、互いに分離可能な二つの層からなるので、前記炭素材料の賦活終了後、炭素材料の賦活装置から炭素材料を取り出す際に、前記セパレータの二つの層を互いに分離するようにして、セパレータの一つの層と接した状態を保ちつつ、このセパレータの一つの層と一緒に炭素材料を取り出すことができる。
したがって、電気的賦活された炭素材料をセパレータから剥がす分離工程が不要となり、この分離工程において生じる恐れのあった炭素材料の破壊や損傷を防止することができる。
【００４８】
請求項６記載の発明によれば、請求項５記載の炭素材料の賦活方法によって第１の炭素材料及び第２の炭素材料を電気的賦活するので、炭素材料の破壊や損傷を防止することができ、第１の炭素材料と第２の炭素材料とを組み合わせて電気二重層コンデンサを製造する際に、歩留まりが向上する。
また、本電気二重層コンデンサの製造方法によって製造されるコンデンサのセパレータは、第１の炭素材料に接触するセパレータと、第２の炭素材料に接触するセパレータとが互いに重ね合わされた二層構造であるので、セパレータの絶縁性が高く、コンデンサの信頼性を向上させることができる。
【００４９】
請求項７記載の発明によれば、前記補助部材を第２の炭素材料に隣接させた状態で、第１の炭素材料と、第２の炭素材料及び補助部材との間に電圧を印加すると、第１の炭素材料の静電容量が、互いに隣接する第２の炭素材料及び補助部材の全体の静電容量に比べ小さくすることができるので、第１の炭素材料及び第２の炭素材料を電気的賦活する際に特に第１の炭素材料の賦活を促進することができる。
したがって、電気的賦活された炭素材料をセパレータから剥がす分離工程が不要となり、この分離工程において生じる恐れのあった炭素材料の破壊や損傷を防止することができる。
また、続いて、前記補助部材を第１の炭素材料に接触させた状態で、第１の炭素材料及び補助部材と第２の炭素材料との間に電圧を印加してもよく、これにより上述と同様に第２の炭素材料の賦活がより促進されることで、第１並びに第２の炭素材料が均一に賦活することができる。
そして予め、セパレータの両面に第１の炭素材料と前記第２の炭素材料とを取り付けたものを製造した上で、第１の炭素材料と前記第２の炭素材料のそれぞれを電気的賦活することができるので、電気二重層コンデンサの機械自動生産に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の請求項１，２及び４に係る炭素材料の賦活装置及び炭素材料の賦活方法の一例を示す概略図である。
【図２】同上。
【図３】同例の炭素材料の賦活装置及び炭素材料の賦活方法を利用して製造された、本発明の請求項５に係る電気二重層コンデンサの製造方法の一例を示す概略図である。
【図４】本発明の請求項１〜４に係る炭素材料の賦活装置及び炭素材料の賦活方法の他の一例を示す概略図である。
【図５】同上。
【図６】同例の炭素材料の賦活装置及び炭素材料の賦活方法を利用して製造された、本発明の請求項５に係る電気二重層コンデンサの一例を示す概略図である。
【図７】本発明の請求項６及び請求項７に係る、炭素材料の賦活装置及び炭素材料の賦活方法の一例を示す概略図である。
【図８】同上。
【図９】同例の炭素材料の賦活装置及び炭素材料の賦活方法を利用して製造された電気二重層コンデンサの一例を示す概略図である。
【図１０】従来の炭素材料の賦活装置及び炭素材料の賦活方法の一例を示す概略図である。
【図１１】同上。
【図１２】従来例の炭素材料の賦活装置及び炭素材料の賦活方法を利用して製造された、電気二重層コンデンサの一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１，２，３，４                炭素材料の賦活装置
１１，１２，１３              補助部材（対向極）
１４                          補助部材（賦活補助極）
２１，２３，２５，２７        （第１の）炭素材料（賦活対象極）
２２，２４，２６，２８        （第２の）炭素材料（賦活対象極）
３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ，３３ａ１〜３３ａ４，３３ｂ  セパレータ
４１〜４４、６１〜６３、６４  電解液
５１〜５４、８２              賦活槽
【図１】
0004043691.tif 000002
【図２】
0004043691.tif 000003
【図３】
0004043691.tif 000004
【図４】
0004043691.tif 000005
【図５】
0004043691.tif 000006
【図６】
0004043691.tif 000007
【図７】
0004043691.tif 000008
【図８】
0004043691.tif 000009
【図９】
0004043691.tif 000010
【図１０】
0004043691.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
0004043691.tif 000013