[发明专利]用于双电层电容器的电极和双电层电容器

说明书

技术领域

本发明涉及用于双电层电容器的电极及双电层电容器。

背景技术

近些年来，能以较大电流充放电的双电层电容器有希望用作为电动汽车用辅助电源、太阳能电池辅助电源、风力发电用辅助电源等充放电频率较高的蓄电设备。因此，期待能量密度较高、可快速充放电、耐久性较好的双电层电容器。

双电层电容器具有使1对极化电极层通过隔离物相对，作为正极和负极的结构。在各极化电极层浸透有水系电解质溶液或者非水系电解质溶液，各极化电极层分别与集电体接合。虽然水系电解质溶液可以提高静电电容密度，但需要将使用电压维持在引起水的电解的电压以下，为了使能量密度增大多使用非水系电解液。

作为用于双电层电容器的极化电极材料，已知有具有类似于石墨的微晶碳的碳材料(下面称为「类石墨碳材料」。)(参照日本专利特开平11—317333号公报、日本专利特开2000—077273号公报、日本专利特开2000—068164号公报、日本专利特开2000—068165号公报、日本专利特开2000—100668号公报、日本专利特开2004—289130号公报。)。该碳材料是通过控制原料的活化处理将类似于石墨的微晶碳的微晶的层间距离(d₀₀₂)控制在0.350～0.385nm的范围内调制而成。若具有这样特定层间距离的微晶碳与电解质溶液接触，施加通常使用的电压(额定电压)以上的电压，则电解质离子会插入碳结晶层间，引起电活化(电场活化)，结果显示出较高的静电电容(电场活化型电容器)。一旦插入了离子形成细孔，则类石墨碳材料即使之后在额定电压下反复使用也能维持较高的静电电容。类石墨碳材料与作为双电层电容器用的碳材料的一般性使用的活性碳比较，由于耐电压性较高，能量密度可显著提高，所以作为代替活性碳的碳材料受到瞩目。

类石墨碳材料在充电时由于插入电解质离子会膨胀。所以，即使是由于电场活化而显现较高静电电容的类石墨碳材料，每单位体积的静电电容(静电电容密度)也会因膨胀而抵消。为了防止静电电容密度的减少，在电场活化型电容器中，使用可以抑制电极膨胀的单元结构(日本专利特开2000—068164号公报、日本专利特开2000—068165号公报)。

另一方面，如上所述，在用于双电层电容器的极化电极层接合有集电体。作为该集电体，除了一般的无孔集电体，已知的还有为改善与活性碳电极的紧贴性而设有贯穿孔的集电体(日本专利特开2005—129924号公报)、为了与碳电极良好接触提高集电效率而设有3维网眼结构的多孔体的集电体(日本专利特开平6—236829号公报)、为了使电解液高效地渗入活性碳电极而形成有多个小孔的网眼状集电体(日本专利特开平9—251926号公报)等。然而，这样的有孔集电体都是与活性碳电极组合而使用的，没有与上述类石墨碳材料组合的例子。这是因为类石墨碳材料在充放电时收缩膨胀较大，有孔集电体也许存在其结构变形或者网眼断开等问题；并且如上所述利用控制膨胀的单元从外部向电极施加较大压力的时候，不必为了改善与电极的紧贴性和接触性而在集电体设置贯穿孔，或者将其设为多孔体。另外，在使用活性碳电极的电容器中，由于在后述的循环运转时性能几乎不会下降，所以不必特意使用制造成本较高的设有贯穿孔的集电体或者多孔体。所以，在将类石墨碳材料作为极化电极材料的双电层电容器中，使用铝板、铝箔等一般无孔的板状或箔状的物质作为集电体。

发明内容

然而，在含有为了控制充电时类石墨碳材料的膨胀而承受了来自外部的较大压力的极化电极材料的双电层电容器中，可知若重复对双电层电容器进行充放电，则存在其静电电容下降、内部电阻上升这样的类石墨碳材料的固有问题(循环特性下降)。

于是，本发明的目的是提供一种用于双电层电容器的电极及双电层电容器，通过防止上述的循环特性下降，使类石墨碳材料的电极性能得到充分发挥。

根据本发明，

(1)提供一种用于双电层电容器的电极，所述电极通过将含有碳材料的极化电极层层叠在片状集电体的至少一个面上而形成，其中碳材料具有类似于石墨的微晶碳，其特征是，

该碳材料通过氮吸附法测量的BET比表面积为800m²/g以下，

该片状集电体在与该极化电极层接触的面具有空隙部。

进一步根据本发明，

(2)提供如(1)所述的用于双电层电容器的电极，每单位面积该片状集电体的该空隙部的容积在0.0002～0.008cm³/cm²的范围内。

进一步根据本发明，