[发明专利]活性炭、其制造方法、极化性电极及电双层电容器

说明书

本申请是申请日为2003年7月3日、申请号为03818421.4、发明名称为“活性炭、其制造方法、极化性电极及电双层电容器”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及活性炭、其制造方法、极化性电极及电双层电容器。本发明的活性炭，除了利用了其吸附性能的、洗涤、净化、回收、气体贮藏、脱色等用途以外，还面向充分利用了碱金属和/或重金属的含量低的特征的电器件、特别适合作为二次电池和电双层电容器用的电极。

背景技术

活性炭广泛用于食品工业、化学工业、医药工业、其他各种工业，具体地可列举出净水制造用途、空气净化用途、溶剂回收用途、排烟脱硫·脱氮用途、脱色用途、上水处理、下水处理、屎尿处理、产业排水处理、精炼糖用途、核能用途(放射线物质吸附)、甲烷吸留、氢吸留等用途。这些用途是主要利用活性炭的吸附性能的，此外，还指向了作为吸附性能优异的吸附剂的活性炭。

另一方面，近年作为后备电源、辅助电源等电双层电容器受到注目，着眼于活性炭作为电双层电容器用电极的性能的开发广泛进行。将活性炭作为极化性电极使用的电双层电容器由于静电容量优异，因此与电子学领域发展一起，电器件电极用途等的需求也急剧增长。而且，最近，除了现有的存储后备电源等的小型化外，也进行着在马达等辅助电源中使用的大容量制品的开发等。

在这些活性炭的利用领域中，在有关食品、医药品制造、净水、电子器件的领域，希望得到不含碱金属或重金属的活性炭，因此过去在活性炭的制造方法中，在将含碳材料进行气体活化处理或试剂活化处理、例如使用碱金属氢氧化物作为活化辅助剂的碱活化处理之后，为了从活化处理物去除碱金属或重金属，一般进行用盐酸、硝酸、硫酸等强酸洗涤的过程。

可是，如上述，将用强酸洗涤的活性炭作为电子器件的原材料、例如非水电解液二次电池和电双层电容器的电极材料使用的情况，由于碱金属或重金属的还原析出所致的枝结晶化现象，引起短路等故障，还由于碱金属离子和重金属离子，易自身放电，存在因自身放电静电容量保持率变低的问题(以下将因自身放电的静电容量保持率简称为自身放电保持率)。

特别是作为活化辅助剂使用碱金属氢氧化物的碱活化处理的情况，由于碱金属氢氧化物为强氧化性，因此在活化处理时引起活化用的加热炉体的腐蚀，在活化处理物中混入重金属，即使用盐酸和硝酸洗涤那样的活化处理物，制造完全去除了重金属的活性炭也极为困难，存在这一问题。当将混入了重金属的活性炭作为电子器件、例如电双层电容器的极化性电极的原材料使用时，如前述，由于重金属的还原析出，在电双层电容器的隔板上形成枝结晶化的重金属粒子，发生在隔板上穿孔等的问题，有时引起短路等的故障。另外，来源于作为活化剂使用的碱金属氢氧化物的碱金属有时残存在活性炭中，将那样的活性炭作为电双层电容器的极化性电极的原材料使用时，也存在漏电流变大，充电效率降低，能量效率变坏(换言之，自身放电保持率变低)的问题。

例如，特开平1-241811号公报中提出了将Fe 200ppm以下、Cr10ppm以下、Ni 10ppm以下、Na 200ppm以下、Cl 300ppm以下、灰分0.5％以下的活性炭作为极化性电极的电双层电容器，并记载：在活性炭的制造工序中金属成分混入，该金属成分的溶出成为电双层电容器的长期可靠性降低的原因。可是，虽然记载金属成分的溶出成为电双层电容器的长期可靠性降低的原因，但是关于为了实现有可靠性的电双层电容器，怎样地抑制金属的含量没有记载。

另外，在特开2002-43190号公报中公开了可采用碱活化法，在活化后通过用水、酸溶液、碱溶液洗涤而制造的电双层电容器的极化性电极用活性炭，记载了通过降低Ni量可降低自身放电。可是，只减低Ni量不能构成具有所希望性能的电双层电容器。

因此，本发明目的在于，提供在作为电子器件的原材料使用时，不发生由碱金属或重金属的还原析出所致的枝结晶化现象，不易引起短路等故障，还显示出高的自身放电保持率，适合有关电子器件的用途的活性炭。

发明内容