[发明专利]双电层电容器

说明书

技术领域

本发明涉及双电层电容器。

背景技术

近年来，伴随着电子器械的高输出化，正不断尝试着提高作为电源的双电层电容器的使用电压。作为提高双电层电容器的使用电压的一个方法，提出了串联连接多个单元的方法(例如，参照下述专利文献1)。在专利文献1中，公开了将导电性橡胶薄片介于多个电容器元件之间而使多个电容器元件面接触并串联接触，并且容纳于金属盒子内的双电层电容器。

使用了如以上所述被串联连接的单元的双电层电容器存在下述情况：如果在各个单元的保持电压上发生了偏差，那么由于被过度充电的单元伴随着充放电循环而会发生劣化，因而双电层电容器整体的寿命会发生劣化。因此，研究探讨了抑制这样的单元的保持电压的偏差(例如，参照下述专利文献2)。在专利文献2中，公开了抑制起因于各个单元的漏电流的差异而发生的保持电压的偏差的双电层电容器。

可是，在专利文献1、2的双电层电容器中，虽然通过串联连接多个单元而使其高输出化，但是双电层电容器的寿命并不足够长。因此，寻求可高水准地兼顾高输出化以及长寿命化的双电层电容器。

专利文献1：日本特开2000-208378号公报

专利文献2：日本特开2002-142369号公报

发明内容

本发明有鉴于上述问题，以提供一种可高水准地兼顾高输出化以及长寿命化的双电层电容器为目的。

本发明提供双电层电容器，该双电层电容器具备层叠有正极和负极并且含浸有电解质溶液的多个电极体，正极和负极夹着隔离物而层叠，多个电极体被电连接且串联连接，正极和负极包含具有细孔的活性物质，电解质溶液包含由阳离子以及该阳离子的对阴离子构成的电解质，正极的活性物质的平均细孔直径相对于对阴离子的离子直径的比率为2.5～2.8，负极的活性物质的平均细孔直径相对于阳离子的离子直径的比率为1.65～1.85。

在本发明中，可高水准地兼顾高输出化以及长寿命化。该理由还不是十分清楚，但是本发明人们考虑了如以下所述的几个主要原因。可是，主要原因并不限定于这些主要原因。

如果将电压施加于双电层电容器，那么电解质溶液中的对阴离子向正极侧移动，且阳离子向负极侧移动。向正极侧移动的对阴离子浸入到正极的活性物质的细孔内并吸附在细孔的内壁上，而向负极侧移动的阳离子则浸入到负极的活性物质的细孔内并吸附在细孔的内壁上。吸附于细孔的内壁的阳离子以及对阴离子(以下根据不同情况，标记为“离子”)保持一定的时间的动能，大部分就这样失去活性，但是一部分由于该动能而从细孔的内壁脱离。如果正极和负极的活性物质的细孔的内壁靠近直至使脱离了的离子再吸附的程度(即如果平均细孔直径减小为某一程度)，那么离子会再次吸附于细孔的内壁。另一方面，在平均细孔直径增大到必要的直径以上的情况下，脱离了的离子就这样游离到电解质溶液内。因此，认为在活性物质表面可能存在未被离子吸附的空隙。

在此，吸附离子所保持的能量由在充电时被充电于正极以及负极的活性物质表面的电荷供给。在上述空隙部分中，由于无法对离子吸附做出贡献的电荷而存在电解质溶液被分解的可能性。在串联连接多个电极体的情况下，并且在该每一个电极体的电压存在偏差的情况下，会在每一个电极体上发生由于正极的活性物质或者负极的活性物质的平均细孔直径较大而引起的上述的现象，在一部分的电极体上电容会降低。

另外，如果正极的活性物质或者负极的活性物质的平均细孔直径较小，那么对阴离子或者阳离子无法浸入到细孔内，因而在一部分的电极体上电容发生降低。另外，即使离子能够浸入到细孔内，因为离子的互相之间的距离较近，所以离子彼此的斥力会发生作用。因此，妨碍了离子吸附到细孔内部，从而在一部分的电极体上电容发生降低。

如以上所述，如果一部分的电极体的电容发生降低，那么因为施加电压时的负荷在低电容侧的电极体上变大，所以在该电极体中的电解质溶液的分解与以单体使用电极体的情况相比，变得更为显著，双电层电容器整体的寿命会劣化。

另一方面，在本发明中，对阴离子的离子直径相对于正极的活性物质的平均细孔直径而具有规定的大小，并且阳离子的离子直径相对于负极的活性物质的平均细孔直径而具有规定的大小。因此，对阴离子或者阳离子容易浸入到正极的活性物质或者负极的活性物质的细孔内并吸附于细孔内部，且在串联连接多个电极体的情况下，对阴离子或者阳离子的吸附效率被平均化。由此，多个电极体之间的电容会均匀化，从而能够抑制伴随着双电层电容器的充放电循环的劣化。因此，可高水准地兼顾高输出化以及长寿命化。