[发明专利]用于双层电容器的碳质材料、双层电容器和制备碳质材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及在双层电容器内的可极化活性材料中使用的碳质材料。

背景技术

近来，对降低了内阻且增大了容量的双层电容器进行了开发。期待双层电容器应用于动力用途(power usage)。双层电容器的原理是，设置一对可极化电极以在电解质溶液中使其互相面对，隔板插入其之间以形成正极电极和负极电极，使得电荷积聚在双电层中，该双电层形成在电极(可极化电极)和电解质溶液之间的界面中。

认为双层电容器的静电容基本上与可极化电极的面积成比例。因此，作为用于可极化电极的电极材料，使用具有大比表面积的活性碳。

通过活化处理(活化处理)制得活性碳，大量官能团保留在表面上。当使这种活性碳作为双层电容器的电极、使用有机溶剂类电解质溶液、并且在对向的电极之间施加电压时，留在碳电极表面上的残留官能团尤其是含杂元素的官能团与电解质溶液反应，产生气体例如CO₂、CO和H₂O，或者形成不导电膜，因此这些缺陷引起双层电容器的内阻增大，从而导致故障或缩短双层电容器的寿命。

作为除去这种残留官能团的方法，可利用将它们在惰性气体气氛中或在还原性气体气氛中进行加热的方法。然而，在这些方法中，对残留官能团的反应性太低，以致于不可能充分除去残留官能团。

关于该问题，日本未审专利公开(特开)No.2002-362912公开了将它们与过渡金属或其化合物一起在还原性气氛中实施热处理。然而，使用过渡金属或其化合物的该方法使得存在这样的问题，即花费大量时间来进行将过渡金属或其化合物从活性碳和过渡金属或其化合物的混合物中除去的处理，以至于其阻碍了工业化。具体地，在该公开物中，当使用铁磁过渡金属例如Fe、Ni和Co时，其作为具有细颗粒直径的粉末使用，并且在热处理之后通过磁力将其去除。当为非强铁磁性的过渡金属例如Cu时，记载的方法是其中将其变成细网形(fine-net shape)或类棉花状来使用；当为前述过渡金属的化合物时，将其溶于溶剂中，使其渗透过碳质材料，并在热处理之后通过使用酸或碱将其从中洗脱出而将其除去。而且，使用由该公开物中提出的方法制得的碳质材料的电容器一直存在充电/放电特性不足的问题。

发明内容

本发明是在考虑到前述状况而做出的发明，任务是提供在其制备双层电容器时用于双层电容器的碳质材料，该碳质材料显示良好的充电/放电特性。

本发明的发明人对碳质材料进行了反复研究，以便解决前述任务；其结果是，他们完成了本发明。

根据本发明的用于双层电容器的碳质材料用作双层电容器内的可极化活性材料，其特征在于，当在没有向其加入任何添加物下通过电子自旋共振对其进行测量时，得到的峰线宽度为2mT或更小。

根据本发明的用于双层电容器的碳质材料用作双层电容器内的可极化活性材料，其特征在于，根据减重法，减重率为2.0％或更小。

根据本发明的用于双层电容器的碳质材料用作双层电容器内的可极化活性材料，其特征在于，m/s比小于0.15，m/s比为自旋横驰豫时间T₂＝55-400μs的中驰豫组分(m)与自旋横驰豫时间T₂＝10-50μs的短驰豫组分(s)之比，自旋横驰豫时间T₂通过脉冲NMR方法测定。

根据本发明的双层电容器是具有下述特征的电容器，其使用权利要求1-3的任一项中所述的碳质材料，特征在于，其使用通过电子自旋共振方法得到的峰线宽度为2mT或更小的碳质材料。

根据本发明的双层电容器是具有下述特征的电容器，即，其使用权利要求1-3的任一项中所述的碳质材料，特征在于，其使用根据减重法的减重率为2.0％或更小的碳质材料。

根据本发明的双层电容器是具有下述特征的电容器，即，其使用权利要求1-3的任一项中所述的碳质材料，特征在于，其使用m/s比小于0.15的碳质材料，m/s比为自旋横驰豫时间T₂＝55-400μs的中驰豫组分(m)与自旋横驰豫时间T₂＝10-50μs的短驰豫组分(s)之比，自旋横驰豫时间T₂通过脉冲NMR方法测定。