[发明专利]双电层电容器用的可极化电极

说明书

技术领域

本发明涉及一种以提高能量密度及长期可靠性为目的的使耐电压性提高的双电层电容器用的可极化电极。

背景技术

双电层电容器是利用通过使电解质离子在正负一对可极化电极与电解质溶液的界面吸附/脱附而形成的双电层的静电电容的蓄电元件。

关于双电层电容器的用途，业界对从记忆备份用等小容量型到电动汽车的辅助电源、太阳能电池用辅助电源、风力发电用辅助电源及瞬间停电补偿装置等中容量型及大容量型的广范围进行研究。特别是近年来，对于汽车或建筑机械等，研究了通过运用再生能源而进一步低燃耗化，且作为可急速充放电的装置，研究了双电层电容器。

作为双电层电容器的应予评价的特性，有静电电容(C)、使用电压(V)、能量密度(E)、内部电阻及使用寿命等。任一特性的提高均重要，但最近，在所述的小容量型至大容量型的用途中，也特别要求提高作为双电层电容器的缺点的能量密度及进一步延长作为其优点的使用寿命(提高长期可靠性)。

专利文献1提供了一种可极化电极材料，其特征在于含有氧化钨粉末。由此，实现了能量密度高且静电电容或电阻的随时间经过劣化少，即长期可靠性优异的高耐电压型的双电层电容器用的可极化电极材料及使用其的双电层电容器。

此外，该双电层电容器用的可极化电极材料是利用以水玻璃为基质的导电性粘接剂而接合于集电体上。

在专利文献1中，利用此电极材料所含的氧化钨，而获得能量密度高且静电电容或电阻的随时间经过劣化少，即长期可靠性优异的双电层电容器。通过含有氧化钨而可见高效果的原因尚不明确，但有如下考虑。在双电层电容器内部存在电解质溶液中的残存水分及在组装时混入的水分。另外，在电极层所使用的活性碳、导电補助剂、粘合剂及隔膜等的表面及内部存在物理吸附水或化学结合型吸附水。这些水分在反复进行充放电的期间，以水的形态脱离并因施加电压而电解，从而产生气体，并且产生OH^-等。而且，这些水分有时也会引起电解质(溶液)的分解，特别是为有机系电解质且含有氟作为电解质阴离子的情况下，通过双电层电容器中的残存水分与电解质的反应而产生氢氟酸(HF)，因此集电体的腐蚀剧烈。另外，这些分解产物通过被覆活性碳的表面、或堵塞活性碳的细孔，而使活性碳的表面积降低，从而引起静电电容的降低。另外，这些分解产物通过堵塞隔膜的开口部，也引起电阻的上升。内部电阻的上升使可放电的能量随时间经过而降低。在专利文献1中，考虑通过电极材料所含的氧化钨将水分及分解产物吸附去除，而防止多孔质碳粒子的细孔及隔膜的开口部的堵塞。

专利文献2提供了一种导电性粘接剂，其特征在于：含有导电材料及聚N-乙烯基乙酰胺系粘合剂作为用以将作为双电层电容器用电极的构成构件的可极化电极层与片状集电体进行接合的导电性粘接剂。由此，使导电性粘接剂具有可将用以去除水分的干燥处理设为250℃以上的耐热粘接性。

此外，在专利文献2中，关于将该粘接剂用作用以将含有氧化钨的电极材料与片状集电体进行接合的导电性粘接剂的情况，未作任何记载。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2011-233845号说明书

[专利文献2]日本专利特开2009-277783号说明书

发明内容

[发明要解决的问题]

根据所述的专利文献1、2，而正在开发长期可靠性优异的双电层电容器，但业界寻求使长期可靠性进一步提高的双电层电容器。特别是强烈寻求在苛刻的条件、即超过3.0V的高电压使用条件下，双电层电容器的随时间经过劣化(静电电容的随时间经过劣化、内部电阻的随时间经过上升)容易加速，而使高电压使用条件下的长期可靠性进一步提高的双电层电容器。

本发明的目的在于提供一种即便在3.0V以上的高电压下，仍然能量密度高且静电电容或电阻的随时间经过劣化少，即长期可靠性优异的双电层电容器用电极。

[解决问题的技术手段]

本发明者等人为了解决所述问题而进行努力研究，结果发现，在3.0V以上的高电压下用于双电层电容器的情况下，双电层电容器的内部电阻随时间经过而上升的原因之一是电极材料与集电体的接合状态不良。认为该接合状态不良的原因在于：由因双电层电容器内的水分或电解质的分解而产生的HF、OH^－等所引起的在以往的使用电压(2.5～2.7V左右)下影响较小的集电体的腐蚀/电极的剥离明显产生。其结果为，集电体与电极材料的界面电阻(interface resistance)上升。