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電気二重層キャパシタ分極性電極用炭素材料の製造方法 コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P110001577
整理番号 10001
掲載日 2011年3月3日
出願番号 特願2010-112721
公開番号 特開2011-243667
登録番号 特許第5652636号
出願日 平成22年5月16日(2010.5.16)
公開日 平成23年12月1日(2011.12.1)
登録日 平成26年11月28日(2014.11.28)
発明者
  • 坪田 敏樹
出願人
  • 国立大学法人九州工業大学
発明の名称 電気二重層キャパシタ分極性電極用炭素材料の製造方法 コモンズ 新技術説明会
発明の概要 【課題】高い静電容量を得ることができる新規の電気二重層キャパシタ分極性電極用炭素材料の製造方法を提供する。
【解決手段】電気二重層キャパシタ分極性電極用炭素材料の製造方法は、糖類を主成分とする炭素前駆体にリンおよび窒素のうちのいずれか一方または双方を含有する化合物を配合し、不活性雰囲気下で500~1000℃の温度で炭化する。糖類100質量部に対してリンおよび窒素のうちのいずれか一方または双方を含有する化合物をリン基準で0.5~3.0質量部および窒素基準で2.0~6.0質量部の条件を満たす量配合し、糖類は、でんぷんおよびセルロースのいずれか一方または双方であり、リンおよび窒素を含有する化合物が、リン酸グアニジンである。
【選択図】なし
従来技術、競合技術の概要


電気デバイスの一種である電気二重層キャパシタは、電気二重層を形成するための分極性電極、電気二重層に蓄積された電荷を出し入れするための集電極(集電体)、分極性電極との界面に電気二重層を形成するための電解液および分極性電極どうしの電子的なショートを防ぐためのセパレータと、これらの構成要素を実用デバイスとして機能させるための外装ケースで構成される。
このように構成される電気二重層キャパシタは、導電性材料からなる電極の界面にイオンを吸着させることで電気を充放電する。このとき、電気二重層キャパシタは一挙に大電流を放出できる。
このため、電気二重層キャパシタは、待機中に予熱することで電力を消費するレーザープリンタやコピー機に好適に用いることができ、また、ハイブリッド自動車への応用も期待されている。



電気二重層キャパシタは、化学電池と比較してエネルギー密度は小さいものの(化学電池:数百Wh/kg, 電気二重層キャパシタ:数Wh/kg)、パワー密度が大きく(化学電池:数百W/kg, 電気二重層キャパシタ:数千W/kg)、また繰り返し寿命が長い(化学電池:数十回~数千回、電気二重層キャパシタ:数万回)という利点を有する。
このため、高速充放電性、静電容量向上および低コスト化等を図ることができる電気二重層キャパシタについて、電解液材料や電極材料の改良を中心として種々の観点から検討されている。



電極材料に関して、例えば、多糖類とフェノール類とを酸性触媒の存在下で反応させる一次反応を行った後、これにアルデヒド類を反応触媒の存在下で付加縮合反応させる二次反応を行って、電極材料等多様な用途に利用できる多糖類変性フェノール樹脂を得る方法が開示されている(特許文献1)。
また、天然に生じる炭水化物、コールタールから誘導されるピッチ、石油から誘導されるピッチおよびこれらのものの組み合わせから選択されるカーボン前駆体から誘導され、1質量%以上の元素性窒素を含有し、1,500m/gより大きな表面積を呈するカーボン材料を得る技術が開示されている(特許文献2)。このカーボン材料は、経済的に製造することができ、電気二重層キャパシタを含む各種のエネルギー貯蔵用途等に利用できるとされている。
また、1,000~20,000ppmのリン原子を含有し、特定の細孔構造を有する電気二重層キャパシタ用リン化合物複合活性炭が開示されている(特許文献3)。この電気二重層キャパシタ用リン化合物複合活性炭は、高い充放電容量を有し、耐久性にも優れるとされている。

産業上の利用分野


本発明は、電気二重層キャパシタ分極性電極用炭素材料の製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
糖類を主成分とする炭素前駆体にリン酸グアニジンを配合し、炭化することを特徴とする電気二重層キャパシタ分極性電極用炭素材料の製造方法。
産業区分
  • 電子部品
  • 無機化合物
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 登録
詳細は、下記「問合せ先」まで直接お問い合わせください。


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