[发明专利]电化学装置电极用炭素材料的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及电化学装置，特别涉及双电层电容器电极可使用的炭素材 料的制造方法。

背景技术

近年来，双电层电容器、锂离子二次电池等电化学装置，由于小型化、 轻量化较容易的优点，作为便携设备等的电源或备用电源、电动车辆和混 合动力车辆的辅助电源等使用。之后，为提高其性能，人们一直在研究电 化学装置。

用于此类电化学装置的电极通常包含，铝、不锈钢等构成的集电片和 活性炭等具有高比表面积的活物质、导电性炭等导电助剂、粘结剂的混合 物构成的电极层。这里，为减轻装置内阻，增大双电层电容器的静电容量， 作为活物质使用的活性炭，一般通过使用碱活化处理等，进行表面改质、 比表面积增大等。这种通过活化处理的活性炭的改质，也可用在提高双电 层电容器可极化电极的静电容量上。

日本特开平11-317333公报，已公开一种双电层电容器用炭素材料。 该材料含经过活化处理的炭素材料制成的类似石墨的微结晶炭素。该微结 晶炭素的层间距为0.365nm～0.385nm。此外，特开2002-25867公报上已公 开含类似石墨的微结晶炭素，比表面积在/270m2/g以下，并且该微结晶炭 素的层间距为0.360～0.380nm的双电层电容器用多孔炭素材料。

发明内容

历来的电化学装置用电极的制造方法一般为，通过活化处理活性炭将 比表面积等的物理特性调节到所需的程度，然后和导电助剂及粘结剂一起 混合、压延，制得的含活性炭的薄膜接合在集电体上。然而，根据这些方 法制得的电极，内阻还很大，此外，用于双电层电容器时静电容量不充足。

此外，日本特开2002-25867公报公开的非多孔性炭形成的双电层电 容器，由于比表面积较低，电解液的扩散速度较差，电解液和炭素材料的 界面阻力上升，最终成了内阻较高的电容器。这种较高的内阻和较低的静 电容量，用于近年来需求逐渐扩大的电力电容器等所谓大容量电容器时， 出现了无法对应瞬间充/放电的问题。

因此，本发明的目的是提供一种能保持内阻小、静电容量大的平衡的 电化学装置、特别是双电层电容器电极可使用的炭素材料的制造方法。

为解决上述问题，本发明的发明人经过认真研究发现，通过在炭素性 主材料的活化工序混合导电助剂，这样制得的炭电极，在组装入电化学装 置的状态下能大幅减少内阻，同时，该炭电极用于双电层电容器时，也能 增大其静电容量。

即，本发明提供一种包含炭素性主材料和导电助剂的混合物的活化工 序的电极用炭素材料的制造方法。

根据本发明的电极材料的制造方法，含有用通过对炭素性主材料和导 电助剂的混合物进行活化处理制成的电极材料构成的的电极的电化学装 置，其导电性较强，电极化时的界面阻力较少，而且内阻减少。我们并不 想拘泥于理论，但认为通过活化炭素性主材料和导电助剂的混合物，制成 的活物质的炭结晶的配向性发生了变化，其结果不仅能改善导电性，而且 电解液对结晶表面的润湿性、电解液及电解质的扩散速度都会有所改善， 内阻将会减少。

依据本发明的制造方法制得的炭素材料，作为电化学装置的电极材料 使用时，该装置内阻比历来的低，作为双电层电容器的电极材料使用时， 由于能使该电容器保持内阻小、静电容量大的平衡，因此，作为双电层电 容器的极化电极，特别是作为高能量密度的混合电容器等大容量电容器的 电极材料使用，特别适宜。然而，也可适用于要求内阻较低的各种电化学 装置，例如，锂离子电池等电极。

附图说明

图1是含用实施例1～24及比较例1～5的炭素材料制成的电极的双电 层电容器的内阻(Ωcm2)和静电容量(F/ml)的关系图。

具体实施方式