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JP2012169311A - Collector for electric double layer capacitor, electrode for electric double layer capacitor and manufacturing method therefor - Google Patents

Collector for electric double layer capacitor, electrode for electric double layer capacitor and manufacturing method therefor Download PDF

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JP2012169311A
JP2012169311A JP2011026535A JP2011026535A JP2012169311A JP 2012169311 A JP2012169311 A JP 2012169311A JP 2011026535 A JP2011026535 A JP 2011026535A JP 2011026535 A JP2011026535 A JP 2011026535A JP 2012169311 A JP2012169311 A JP 2012169311A
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Abstract

【課題】アルミニウム多孔質焼結体がセパレータを突き破ることに起因する電気二重層用キャパシタの短絡を抑制する集電体と、アルミニウム多孔質焼結体中の分極性電極材料の密度を高くする電極を提供する。
【解決手段】三次元網目構造の金属骨格を有し、前記金属骨格間に空孔を有し、かつ骨格間空孔の空孔径が、10〜1000μmであるアルミニウム多孔質焼結体1と、前記空孔内に分極性電極材料および結合剤3を含み、前記アルミニウム多孔質焼結体の片面または両面に、厚さが0.01〜100μmの絶縁体層2、高分子ゲル電解質層または固体電解質層が形成されていることを特徴とする、電気二重層型キャパシタ用集電体および電極。
【選択図】図3
A current collector for suppressing a short circuit of a capacitor for an electric double layer caused by a porous aluminum sintered body breaking through a separator, and an electrode for increasing the density of a polarizable electrode material in the aluminum porous sintered body I will provide a.
An aluminum porous sintered body having a metal skeleton having a three-dimensional network structure, having pores between the metal skeletons, and having a pore diameter of 10 to 1000 μm between the skeletons; The pores contain a polarizable electrode material and a binder 3, and on one or both sides of the porous aluminum sintered body, an insulator layer 2 having a thickness of 0.01 to 100 μm, a polymer gel electrolyte layer, or a solid An electrical double layer capacitor current collector and an electrode, wherein an electrolyte layer is formed.
[Selection] Figure 3

Description

本発明は、電気二重層型キャパシタ用集電体、電気二重層型キャパシタ用電極およびその製造方法に関し、特に、アルミニウム多孔質焼結体を用いた電気二重層型キャパシタ用集電体、電気二重層型キャパシタ用電極およびその製造方法に関するものである。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a current collector for an electric double layer capacitor, an electrode for an electric double layer capacitor, and a method for producing the same, and in particular, a current collector for an electric double layer capacitor using an aluminum porous sintered body, The present invention relates to a multilayer capacitor electrode and a method of manufacturing the same.

近年、電気二重層型キャパシタやリチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池等の非水電解質二次電池が、電気自動車、ハイブリッド型自動車などにも用いられるようになり、そのような用途拡大に伴って、電池における電極集電体に、高出力化、高エネルギー密度化への対応が要求されている。現在、これらの電池の電極集電体として一般的にアルミニウム箔が用いられているが、電極集電体として三次元網目構造の開気孔を有するアルミニウム多孔質体が知られるようになりつつある(特許文献1および2)。   In recent years, non-aqueous electrolyte secondary batteries such as electric double layer capacitors, lithium ion batteries, and lithium ion polymer batteries have come to be used in electric vehicles, hybrid vehicles, etc. The electrode current collector in a battery is required to cope with high output and high energy density. Currently, an aluminum foil is generally used as an electrode current collector of these batteries, but an aluminum porous body having open pores having a three-dimensional network structure is becoming known as an electrode current collector ( Patent Documents 1 and 2).

アルミニウム多孔質体として、チタンを含む焼結助剤を用いる、非加圧焼結で、高強度のアルミニウム多孔質焼結体が報告されている(特許文献3および4)。このアルミニウム多孔質焼結体は、三次元網目構造の金属骨格を有し、前記金属骨格間に空孔を有するため、電気二重層用キャパシタ用集電体に、非常に適している。   As an aluminum porous body, a non-pressure sintering high-strength aluminum porous sintered body using a sintering aid containing titanium has been reported (Patent Documents 3 and 4). This porous aluminum sintered body has a metal skeleton having a three-dimensional network structure, and has pores between the metal skeletons. Therefore, the aluminum porous sintered body is very suitable as a current collector for an electric double layer capacitor.

しかしながら、電気二重層用キャパシタの高密度化に伴い、電気二重層キャパシタの単位体積当たりに充填される電極量が多くなり、集電体であるアルミニウム多孔質焼結体がセパレータを突き破り、電気二重層用キャパシタが短絡してしまう、というおそれがある。   However, as the density of the electric double layer capacitor increases, the amount of electrodes filled per unit volume of the electric double layer capacitor increases, and the aluminum porous sintered body, which is a current collector, breaks through the separator. There is a possibility that the multilayer capacitor is short-circuited.

また、アルミニウム多孔質焼結体に、分極性電極材料や結合剤を含むスラリー(以下、電極スラリーという)を充填した後、乾燥するまでの間、または乾燥後、分極性電極材料の密度を高めるプレスの前に、分極性電極材料がアルミニウム多孔質焼結体の表面から脱落してしまい、アルミニウム多孔質焼結体中の分極性電極材料の密度が低下してしまう、というおそれもある。   Further, after the aluminum porous sintered body is filled with a slurry containing a polarizable electrode material or a binder (hereinafter referred to as an electrode slurry) and before or after drying, the density of the polarizable electrode material is increased. Before the pressing, the polarizable electrode material may fall off from the surface of the aluminum porous sintered body, which may reduce the density of the polarizable electrode material in the aluminum porous sintered body.

特許第3591055号公報Japanese Patent No. 3591055 特許第3689948号公報Japanese Patent No. 3689948 特開2010−255089号公報JP 2010-255089 A 特開2010−236082号公報JP 2010-236082 A

本発明は、アルミニウム多孔質焼結体がセパレータを突き破ることに起因する電気二重層用キャパシタの短絡を抑制すること、さらにはアルミニウム多孔質焼結体中の分極性電極材料の密度を高くすることを課題とする。   The present invention suppresses the short circuit of the electric double layer capacitor caused by the aluminum porous sintered body breaking through the separator, and further increases the density of the polarizable electrode material in the aluminum porous sintered body. Is an issue.

本発明は、以下に示す構成によって上記課題を解決した電気二重層型キャパシタ用集電体、電気二重層型キャパシタ用電極とその製造方法に関する。
(1)三次元網目構造の金属骨格を有し、前記金属骨格間に空孔を有し、かつ骨格間空孔の空孔径が、10〜1000μmであるアルミニウム多孔質焼結体と、前記アルミニウム多孔質焼結体の片面または両面に、厚さが0.01〜100μmの絶縁体層、高分子ゲル電解質層または固体電解質層が形成されていることを特徴とする、電気二重層型キャパシタ用集電体。
(2)三次元網目構造の金属骨格を有し、前記金属骨格間に空孔を有し、かつ骨格間空孔の空孔径が、10〜1000μmであるアルミニウム多孔質焼結体と、前記アルミニウム多孔質焼結体の空孔内に分極性電極材料および結合剤を含み、前記アルミニウム多孔質焼結体の片面または両面に、厚さが0.01〜100μmの絶縁体層、高分子ゲル電解質層または固体電解質層が形成されていることを特徴とする、電気二重層型キャパシタ用電極。
(3)結合剤が、有機溶剤系バインダーまたは水系バインダーのいずれか一方であり、絶縁体層、高分子ゲル電解質層または固体電解質層が有機溶剤系バインダーまたは水系バインダーの他方である、上記(2)記載の電気二重層型キャパシタ用電極。
(4)絶縁体層、高分子ゲル電解質層または固体電解質層に、分極性電極材料および/または導電助剤を含む、電気二重層型キャパシタ用電極。
(5)上記(1)記載の電気二重層型キャパシタ用集電体の空孔に、分極性電極材料および結合剤を含むスラリーを充填し、乾燥した後、電気二重層型キャパシタ用集電体を圧延またはプレスをすることを特徴とする、電気二重層型キャパシタ用電極の製造方法。
(6)三次元網目構造の金属骨格を有し、前記金属骨格間に空孔を有し、かつ骨格間空孔の空孔径が、10〜1000μmであるアルミニウム多孔質焼結体の空孔に、分極性電極材料および結合剤を含むスラリーを充填し、乾燥した後、アルミニウム多孔質焼結体を圧延またはプレスし、さらに、アルミニウム多孔質焼結体の片面または両面に、絶縁体層、高分子ゲル電解質層または固体電解質層を形成することを特徴とする、電気二重層型キャパシタ用電極の製造方法。
(7)結合剤が、有機溶剤系バインダーまたは水系バインダーのいずれか一方であり、絶縁体層、高分子ゲル電解質層または固体電解質層が有機溶剤系バインダーまたは水系バインダーの他方である、上記(5)または(6)記載の電気二重層型キャパシタ用電極の製造方法。
(8)上記(2)〜(4)のいずれか記載の電気二重層型キャパシタ用電極を含む、電気二重層型キャパシタ。
The present invention relates to a current collector for an electric double layer capacitor, an electrode for an electric double layer capacitor, and a method for manufacturing the same, which have solved the above problems with the following configuration.
(1) A porous aluminum sintered body having a metal skeleton having a three-dimensional network structure, having pores between the metal skeletons, and having a pore diameter of 10 to 1000 μm, and the aluminum For an electric double layer type capacitor, characterized in that an insulator layer, a polymer gel electrolyte layer or a solid electrolyte layer having a thickness of 0.01 to 100 μm is formed on one side or both sides of a porous sintered body Current collector.
(2) A porous aluminum sintered body having a metal skeleton having a three-dimensional network structure, having pores between the metal skeletons, and having a pore diameter of 10 to 1000 μm between the skeletons, and the aluminum An insulating layer having a thickness of 0.01 to 100 μm and a polymer gel electrolyte on one or both sides of the aluminum porous sintered body, comprising a polarizable electrode material and a binder in the pores of the porous sintered body An electrode for an electric double layer capacitor, wherein a layer or a solid electrolyte layer is formed.
(3) The above-mentioned (2), wherein the binder is either an organic solvent-based binder or an aqueous binder, and the insulator layer, polymer gel electrolyte layer, or solid electrolyte layer is the other of the organic solvent-based binder or aqueous binder. The electrode for electric double layer type capacitors described in the above).
(4) An electrode for an electric double layer capacitor, wherein the insulator layer, the polymer gel electrolyte layer or the solid electrolyte layer contains a polarizable electrode material and / or a conductive additive.
(5) The electric double layer capacitor current collector is filled with a slurry containing a polarizable electrode material and a binder in the pores of the electric double layer capacitor current collector described in (1) and dried. A method for producing an electrode for an electric double layer capacitor, comprising rolling or pressing the electrode.
(6) In a porous aluminum sintered body having a metal skeleton having a three-dimensional network structure, having pores between the metal skeletons, and having a pore diameter of 10 to 1000 μm. Then, after filling a slurry containing a polarizable electrode material and a binder and drying, the aluminum porous sintered body is rolled or pressed, and an insulator layer, a high A method for producing an electrode for an electric double layer capacitor, comprising forming a molecular gel electrolyte layer or a solid electrolyte layer.
(7) The binder is one of an organic solvent-based binder or an aqueous binder, and the insulator layer, the polymer gel electrolyte layer, or the solid electrolyte layer is the other of the organic solvent-based binder or the aqueous binder, (5 ) Or the method for producing an electrode for an electric double layer capacitor according to (6).
(8) An electric double layer capacitor including the electrode for an electric double layer capacitor according to any one of (2) to (4).

本発明(1)によれば、アルミニウム多孔質焼結体がセパレータを突き破ることに起因する電気二重層用キャパシタの短絡を抑制でき、さらにはアルミニウム多孔質焼結体中の分極性電極材料の密度が高い電気二重層型キャパシタ用電極を提供することができる。   According to the present invention (1), the short circuit of the capacitor for the electric double layer due to the aluminum porous sintered body breaking through the separator can be suppressed, and further the density of the polarizable electrode material in the aluminum porous sintered body It is possible to provide an electrode for an electric double layer type capacitor having a high value.

本発明(2)によれば、アルミニウム多孔質焼結体がセパレータを突き破ることに起因する短絡が抑制され、さらにエネルギー密度が高い電気二重層型キャパシタを、容易に提供することができる。   According to the present invention (2), it is possible to easily provide an electric double layer capacitor in which a short circuit due to the aluminum porous sintered body breaking through the separator is suppressed and the energy density is high.

本発明(6)によれば、アルミニウム多孔質焼結体がセパレータを突き破ることに起因する電気二重層用キャパシタの短絡を抑制でき、さらにはアルミニウム多孔質焼結体中の分極性電極材料の密度が高い電気二重層型キャパシタ用電極を、容易に製造することができる。   According to the present invention (6), the short circuit of the capacitor for the electric double layer caused by the aluminum porous sintered body breaking through the separator can be suppressed, and further the density of the polarizable electrode material in the aluminum porous sintered body It is possible to easily manufacture an electrode for an electric double layer capacitor having a high value.

実施例のアルミニウム多孔質焼結体の走査電子顕微鏡写真である。It is a scanning electron micrograph of the aluminum porous sintered compact of an Example. 電気二重層型キャパシタ用集電体の断面図の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of sectional drawing of the electrical power collector for electric double layer type | mold capacitors. 本発明の電気二重層型キャパシタ用電極の製造方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the manufacturing method of the electrode for electric double layer type capacitors of this invention. 別の本発明の電気二重層型キャパシタ用電極の製造方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the manufacturing method of the electrode for electric double layer type capacitors of another this invention. アルミニウムシート多孔質焼結体の形状を示す図である。It is a figure which shows the shape of an aluminum sheet porous sintered compact. 電気二重層キャパシタ用集電体の形状を示す図である。It is a figure which shows the shape of the electrical power collector for electrical double layer capacitors. 電気二重層キャパシタ用電極前駆体の形状を示す図である。It is a figure which shows the shape of the electrode precursor for electric double layer capacitors. 電気二重層キャパシタ用電極の形状を示す図である。It is a figure which shows the shape of the electrode for electrical double layer capacitors. 電気二重層キャパシタ用電極の形状を示す図である。It is a figure which shows the shape of the electrode for electrical double layer capacitors. 電気二重層キャパシタ用電極の形状を示す図である。It is a figure which shows the shape of the electrode for electrical double layer capacitors. 電気二重層キャパシタ用電極の短絡評価に用いたセルの模式図である。It is a schematic diagram of the cell used for the short circuit evaluation of the electrode for electric double layer capacitors.

以下、本発明を実施形態に基づいて具体的に説明する。なお%は特に示さない限り、また数値固有の場合を除いて質量基準の%である。   Hereinafter, the present invention will be specifically described based on embodiments. Unless otherwise indicated,% is based on mass unless otherwise specified.

〔電気二重層型キャパシタ用集電体〕
本発明の電気二重層型キャパシタ用集電体は、三次元網目構造の金属骨格を有し、前記金属骨格間に空孔を有し、かつ骨格間空孔の空孔径が、10〜1000μmであるアルミニウム多孔質焼結体と、前記アルミニウム多孔質焼結体の片面または両面に、厚さが0.01〜100μmの絶縁体層、高分子ゲル電解質層または固体電解質層が形成されていることを特徴とする。ここで、空孔径は、試料の表面および断面の走査電子顕微鏡写真(50倍、100mm×150mm)を6枚用意し、写真に含まれる個々の空孔の断面積を求め、得られた断面積における相当径を算出し、それらの平均値とした。なお、相当径を算出するときには、空孔の断面が円であると仮定した。
[Electric double layer capacitor current collector]
The current collector for the electric double layer capacitor of the present invention has a metal skeleton having a three-dimensional network structure, and has pores between the metal skeletons, and the pore diameter of the inter-frame vacancies is 10 to 1000 μm. An aluminum porous sintered body and an insulator layer, a polymer gel electrolyte layer, or a solid electrolyte layer having a thickness of 0.01 to 100 μm are formed on one surface or both surfaces of the aluminum porous sintered body. It is characterized by. Here, for the hole diameter, six scanning electron micrographs (50 ×, 100 mm × 150 mm) of the surface and cross section of the sample were prepared, and the cross sectional area of each hole included in the photograph was obtained. The equivalent diameter was calculated and taken as the average value. When calculating the equivalent diameter, it was assumed that the cross section of the hole was a circle.

アルミニウム多孔質焼結体は、三次元網目構造の金属骨格を有し、前記金属骨格間に空孔を有し、かつ骨格間空孔の空孔径が、10〜1000μmである。図1から明らかなように、アルミニウム多孔質焼結体は、三次元網目構造の金属骨格により、空孔を形成する。また、金属骨格自体も、高空孔率であるという特徴を有する。   The aluminum porous sintered body has a metal skeleton having a three-dimensional network structure, has pores between the metal skeletons, and has a pore diameter of 10 to 1000 μm. As is apparent from FIG. 1, the porous aluminum sintered body forms pores by a metal skeleton having a three-dimensional network structure. In addition, the metal skeleton itself has a feature of high porosity.

骨格間空孔の空孔径は、所望量の分極性電極材料を充填させる観点から、10〜1000μmであり、30〜600μmであると好ましい。空孔径は、小さ過ぎると分極性電極材料および結合剤を含むスラリー(以下、分極性電極材料スラリーという)の充填性が悪化してしまい、空孔径が、大き過ぎると集電性能が低下し、電気二重層キャパシタ用電極の電気抵抗が増加してしまう。ここで、空孔径は、試料の表面および断面の走査電子顕微鏡写真により測定する。なお、圧延またはプレス後には、骨格間空孔の空孔径は、アルミニウム多孔質焼結体の長手方向が長い楕円形状となり、長手方向の空孔径は、30〜700μmであると好ましく、厚さ方向の空孔径は、10〜400μmであると好ましい。   From the viewpoint of filling a desired amount of polarizable electrode material, the pore diameter of interstitial pores is 10 to 1000 μm, and preferably 30 to 600 μm. If the pore diameter is too small, the filling property of the slurry containing the polarizable electrode material and the binder (hereinafter referred to as polarizable electrode material slurry) deteriorates. If the pore diameter is too large, the current collecting performance decreases. The electric resistance of the electric double layer capacitor electrode will increase. Here, the pore diameter is measured by scanning electron micrographs of the surface and cross section of the sample. In addition, after rolling or pressing, the pore diameter of interstitial pores is an elliptical shape in which the longitudinal direction of the aluminum porous sintered body is long, and the pore diameter in the longitudinal direction is preferably 30 to 700 μm, and the thickness direction The pore diameter is preferably 10 to 400 μm.

アルミニウム多孔質焼結体の金属骨格は、所望のアルミニウム多孔質焼結体強度、空孔径および空孔率を得るために、金属骨格径(金属骨格を形成する各金属骨の最も細い部分の太さ)が5〜100μmであることが好ましい。また、この金属骨格は、孔径0.1〜3μmの骨格内空孔を有するものが好ましい。ここで、金属骨格径は、骨格表面および骨格断面の走査電子顕微鏡写真により測定する。   In order to obtain the desired aluminum porous sintered body strength, pore diameter, and porosity, the metal skeleton of the aluminum porous sintered body has a metal skeleton diameter (the thickness of the thinnest part of each metal bone forming the metal skeleton). Is preferably 5 to 100 μm. The metal skeleton preferably has skeleton vacancies having a pore diameter of 0.1 to 3 μm. Here, the metal skeleton diameter is measured by scanning electron micrographs of the skeleton surface and the skeleton cross section.

また、骨格間空孔は、分極性電極材料、結合剤等を含ませやすくする観点、および電解質との良好な導電性確保の観点から、連通していることが好ましい。   The interstitial vacancies are preferably in communication from the viewpoint of easily including a polarizable electrode material, a binder, and the like, and ensuring good conductivity with the electrolyte.

アルミニウム多孔質焼結体の全体空孔率は、所望量の分極性電極材料を充填させる観点から、70〜98%であることが好ましく、80〜97%であると、より好ましい。空孔率が低いと、電気二重層キャパシタ用電極の容量が低下してしまい、空孔率が高過ぎると、アルミニウム多孔質焼結体の比表面積減少に伴い、集電性能が低下する、また、アルミニウム多孔質焼結体の強度低下により圧延またはプレスによる圧密化時に、アルミニウム多孔質焼結体骨格の断裂が起こり、電気二重層キャパシタ用電極の電気抵抗が増加する可能性がある。なお、圧延後の空孔率は、40〜96%であると好ましく、80〜94%であると、より好ましい。ここで、空孔率は、アルミニウム多孔質焼結体の寸法および質量から密度を算出し、同寸法のバルク体の密度に対する比によって算出する。   The total porosity of the aluminum porous sintered body is preferably 70 to 98%, more preferably 80 to 97%, from the viewpoint of filling a desired amount of polarizable electrode material. If the porosity is low, the capacity of the electric double layer capacitor electrode decreases, and if the porosity is too high, the current collection performance decreases due to a decrease in the specific surface area of the aluminum porous sintered body. The strength of the aluminum porous sintered body may be reduced, and the aluminum porous sintered body skeleton may be ruptured during consolidation by rolling or pressing, which may increase the electric resistance of the electric double layer capacitor electrode. In addition, the porosity after rolling is preferably 40 to 96%, and more preferably 80 to 94%. Here, the porosity is calculated by calculating the density from the size and mass of the aluminum porous sintered body and by calculating the ratio to the density of the bulk body having the same size.

また、金属骨格は、粒径が、4〜40μmのアルミニウム粒子を非加圧焼結して得られる焼結体で形成されることが好ましい。ここで、粒径は、レーザー回折法によって3回測定し、その平均値とする。   The metal skeleton is preferably formed of a sintered body obtained by non-pressure sintering of aluminum particles having a particle size of 4 to 40 μm. Here, the particle diameter is measured three times by a laser diffraction method and is an average value thereof.

アルミニウム多孔質焼結体は、アルミニウム多孔質焼結体の高強度化、製造の簡便性の観点から、金属骨格にAl−Ti化合物を含むと好ましい。金属骨格のAl−Ti化合物は、アルミニウム多孔質焼結体を製造するときに使用される焼結助剤に含まれるチタンに由来する。チタンは、アルミニウム多孔質焼結体を非加圧焼結で製造することを可能にするだけではなく、Al−Ti化合物を形成することにより、アルミニウム多孔質焼結体を高強度、特に高引張り強度にする。   The aluminum porous sintered body preferably contains an Al—Ti compound in the metal skeleton from the viewpoint of increasing the strength of the aluminum porous sintered body and ease of production. The Al—Ti compound having a metal skeleton is derived from titanium contained in a sintering aid used when producing an aluminum porous sintered body. Titanium not only makes it possible to produce an aluminum porous sintered body by pressureless sintering, but also makes the aluminum porous sintered body high strength, especially high tensile, by forming an Al-Ti compound. Make it strong.

アルミニウム多孔質焼結体が、アルミニウムとチタンの合計100質量部に対して、チタンを0.1〜20質量部含むことが好ましい。チタンが、0.1質量部未満では、良好なアルミニウム多孔質焼結体が得られず、20質量部を超えると、焼結時に、アルミニウム混合原料粉末中で、チタンを含む焼結助剤粉末同士が接点を持つようになり、アルミニウムとチタンの反応熱を制御できなくなるとともに所望の多孔質焼結体が得られないようになる。ここで、アルミニウムとチタンの定量分析は、ICP法で行う。   The aluminum porous sintered body preferably contains 0.1 to 20 parts by mass of titanium with respect to 100 parts by mass of aluminum and titanium in total. If titanium is less than 0.1 part by mass, a good aluminum porous sintered body cannot be obtained. If it exceeds 20 parts by mass, sintering aid powder containing titanium in the aluminum mixed raw material powder at the time of sintering. They come to have contacts, making it impossible to control the reaction heat between aluminum and titanium, and making it impossible to obtain a desired porous sintered body. Here, the quantitative analysis of aluminum and titanium is performed by the ICP method.

アルミニウム多孔質焼結体の厚さは、電気二重層型キャパシタのエネルギー密度向上の観点から、圧延前で0.05〜5mmであると好ましく、0.2〜3.0mmであると、より好ましい。アルミニウム多孔質焼結体の厚さは、圧延またはプレス後では0.03〜3mmであると好ましく、0.1〜2.0mmであると、より好ましい。   The thickness of the aluminum porous sintered body is preferably 0.05 to 5 mm before rolling and more preferably 0.2 to 3.0 mm from the viewpoint of improving the energy density of the electric double layer capacitor. . The thickness of the aluminum porous sintered body is preferably 0.03 to 3 mm after rolling or pressing, and more preferably 0.1 to 2.0 mm.

アルミニウム多孔質焼結体の幅は、一般的には、電気二重層型キャパシタの形状から決定されるが、複数個分の幅でアルミニウム多孔質焼結体を作製し、アルミニウム多孔質焼結体の片面または両面に、絶縁体、高分子ゲル電解質または固体電解質を形成した後、アルミニウム多孔質焼結体の空孔に分極性電極材料等を含有させ、圧延した後、スリット等により1個分の幅とすることもできる。   The width of the aluminum porous sintered body is generally determined from the shape of the electric double layer type capacitor, but an aluminum porous sintered body is produced with a width corresponding to a plurality of widths. After forming an insulator, a polymer gel electrolyte, or a solid electrolyte on one or both sides of the metal, a polarizable electrode material or the like is contained in the pores of the aluminum porous sintered body, rolled, and then separated by a slit or the like. The width can also be

アルミニウム多孔質焼結体は、通常、ロール状で作製されるので、アルミニウム多孔質焼結体の長さは、通常、多数個分の長さで作製され、アルミニウム多孔質焼結体の片面または両面に、絶縁体、高分子ゲル電解質または固体電解質を形成した後、アルミニウム多孔質焼結体の空孔に分極性電極材料等を含有させ、圧延した後、カット等により1個分の長さとされる。   Since the aluminum porous sintered body is usually produced in a roll shape, the length of the aluminum porous sintered body is usually produced by a length corresponding to many pieces, and one side of the aluminum porous sintered body or After forming an insulator, a polymer gel electrolyte, or a solid electrolyte on both surfaces, a polarizable electrode material or the like is contained in the pores of the aluminum porous sintered body, rolled, Is done.

本発明の電気二重層型キャパシタ用集電体は、アルミニウム多孔質焼結体の片面または両面に、厚さが0.01〜100μmの絶縁体層、高分子ゲル電解質層または固体電解質層が形成されている。絶縁体層、高分子ゲル電解質層または固体電解質層の厚さは、薄過ぎると絶縁体層、高分子ゲル電解質層または固体電解質層に所望の強度が得られず、厚過ぎると、電気二重層キャパシタ用電極の電気抵抗が、増加してしまう。   In the current collector for electric double layer capacitor of the present invention, an insulator layer, a polymer gel electrolyte layer or a solid electrolyte layer having a thickness of 0.01 to 100 μm is formed on one side or both sides of an aluminum porous sintered body. Has been. If the thickness of the insulator layer, polymer gel electrolyte layer or solid electrolyte layer is too thin, the insulator layer, polymer gel electrolyte layer or solid electrolyte layer cannot obtain the desired strength, and if it is too thick, the electric double layer The electrical resistance of the capacitor electrode increases.

アルミニウム多孔質焼結体の片面または両面に形成される絶縁体層としては、非水電解質に溶解しないことが必要であり、活物質の結合剤として使用されるものや、セパレータとして使用されるもの、シリカ等が挙げられる。活物質の結合剤の種類について、詳しくは後述するが、水溶性バインダー、有機溶剤系バインダーが挙げられ、絶縁体層としては有機溶剤系バインダーが好ましく、この中でも分極性電極材料と結合力の大きいポリフッ化ビニリデン(PVdF)をN−メチル2ピロリドン(NMP)に分散させたものが、より好ましいが、これに限定されない。セパレータ材料として、好適な材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−塩化ビニル共重合体等の熱可塑性樹脂、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、それらの共重合体、マイクロクリスタリンワックス、ポリエチレンワックス、酸化ポリエチレンワックスまたはそれらの混合物等の合成ワックス、カルナバワックス等の天然ワックスあるいはそれらの誘導体又はそれらの混合物が挙げられる。シリカとしては、シリカゲルやコロイダルシリカ等が挙げられる。また、絶縁体層は、分極性電極材料および/または導電助剤を含んでいてもよい。絶縁体層に、分極性電極材料や導電助剤を含有させると、絶縁体層に導電性を付与し得るが、絶縁体層の存在により、アルミニウム多孔質焼結体がセパレータを突き破ることを防止することができるため、絶縁体層に分極性電極材料や導電助剤を含有させても本発明の効果を損なうことはない。   As an insulator layer formed on one or both sides of an aluminum porous sintered body, it is necessary not to dissolve in a non-aqueous electrolyte, and it is used as a binder for an active material, or used as a separator And silica. The type of the active material binder will be described in detail later, and examples thereof include water-soluble binders and organic solvent-based binders. As the insulating layer, organic solvent-based binders are preferable, and among these, polarizable electrode materials have a large binding force Although what disperse | distributed polyvinylidene fluoride (PVdF) in N-methyl 2 pyrrolidone (NMP) is more preferable, it is not limited to this. Examples of suitable materials for the separator include thermoplastic resins such as polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene, polyvinyl chloride resins, polystyrene, polyvinyl acetate, ethylene-vinyl acetate copolymers, and ethylene-vinyl chloride copolymers. Resin, low molecular weight polyethylene, low molecular weight polypropylene, copolymers thereof, synthetic wax such as microcrystalline wax, polyethylene wax, oxidized polyethylene wax or mixtures thereof, natural wax such as carnauba wax or derivatives thereof or mixtures thereof. Can be mentioned. Examples of silica include silica gel and colloidal silica. The insulator layer may contain a polarizable electrode material and / or a conductive aid. If the insulator layer contains a polarizable electrode material or a conductive additive, the insulator layer can be made conductive, but the presence of the insulator layer prevents the porous aluminum sintered body from breaking through the separator. Therefore, even if a polarizable electrode material or a conductive additive is contained in the insulator layer, the effect of the present invention is not impaired.

アルミニウム多孔質焼結体の片面または両面に形成される高分子ゲル電解質層としては、特に限定されないが、イオン伝導性を有する電解質用高分子に電解液を含んだもの、イオン伝導性を持たない電解質用高分子の骨格中に同様の電解液を保持させたもの等が挙げられる。ここで、イオン伝導性を有する電解質用高分子としては、後述する高分子系の固体電解質等が用いられる。   The polymer gel electrolyte layer formed on one side or both sides of the aluminum porous sintered body is not particularly limited, but the electrolyte polymer having an ionic conductivity contains an electrolytic solution, and has no ionic conductivity. The thing etc. which hold | maintained the same electrolyte solution in the frame | skeleton of the polymer for electrolytes are mentioned. Here, as the electrolyte polymer having ion conductivity, a polymer solid electrolyte described later is used.

また、イオン伝導性を持たない電解質用高分子としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン(PVdF−HFP)共重合体、ポリビニルクロライド(PVC)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)等のゲル化ポリマーを形成するモノマーが使用できる。ただし、これらに限定されるわけではない。なお、PAN、PMMA等は、どちらかといえばイオン伝導性がほとんどない部類に入るものであるため、上記イオン伝導性を有する電解質用高分子とすることもできるが、ここでは高分子ゲル電解質に用いられるイオン伝導性を持たない電解質用高分子として例示した。   Examples of the electrolyte polymer having no ion conductivity include polyvinylidene fluoride (PVdF), polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene (PVdF-HFP) copolymer, polyvinyl chloride (PVC), and polyacrylonitrile (PAN). ), Monomers that form gelling polymers such as polymethyl methacrylate (PMMA) can be used. However, it is not necessarily limited to these. Note that PAN, PMMA, etc. are in a class that has almost no ionic conductivity, and therefore can be used as an electrolyte polymer having the above ionic conductivity. It was exemplified as a polymer for electrolyte that does not have ionic conductivity.

高分子ゲル電解質に含まれる電解液としては、電解質塩を含み、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)等の環状カーボネート類;ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の鎖状カーボネート類;テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジブトキシエタン等のエーテル類;γ−ブチロラクトン等のラクトン類;アセトニトリル等のニトリル類;プロピオン酸メチル等のエステル類;ジメチルホルムアミド等のアミド類;酢酸メチル、蟻酸メチルの中から選ばれる少なくともから少なくとも1種以上を混合した、非プロトン性溶媒等の有機溶媒(可塑剤)を用いたもの等が挙げられる。電解質塩としては、LiBOB(リチウムビスオキサイドボレート)、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiTaF、LiAlCl、Li10Cl10等の無機酸陰イオン塩、(CNBF、(CCHNBF、(CNPF、(CCHNPF、LiCFSO、Li(CFSON、Li(CSON等の有機酸陰イオン塩の中から選ばれる、少なくとも1種の電解質塩が挙げられる。 The electrolytic solution contained in the polymer gel electrolyte includes an electrolyte salt, cyclic carbonates such as propylene carbonate (PC) and ethylene carbonate (EC); chain carbonates such as dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, and diethyl carbonate; Ethers such as tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-dibutoxyethane; lactones such as γ-butyrolactone; nitriles such as acetonitrile; methyl propionate, etc. Esters of amides such as dimethylformamide; those using an organic solvent (plasticizer) such as an aprotic solvent mixed with at least one selected from methyl acetate and methyl formate It is done. As the electrolyte salt, LiBOB (lithium bis oxide borate), LiPF 6, LiBF 4, LiClO 4, LiAsF 6, LiTaF 6, LiAlCl 4, Li 2 B 10 Cl 10 inorganic acid anion salts such as, (C 2 H 5 ) 4 NBF 4 , (C 2 H 5 ) 3 CH 3 NBF 4 , (C 2 H 5 ) 4 NPF 6 , (C 2 H 5 ) 3 CH 3 NPF 6 , LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, at least one electrolyte salt selected from organic acid anion salts such as Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N.

高分子ゲル電解質中の電解質用高分子(ホストポリマー)と電解液との比率(質量比)は、使用目的等に応じて決定すればよいが、2:98〜90:10の範囲である。これにより、電気二重層型キャパシタ用電極の外周部からの電解質の染み出しについても、絶縁層や絶縁処理部を設けることで効果的にシールすることができる。なお、高分子ゲル電解質層は、分極性電極材料および/または導電助剤を含んでいてもよい。   The ratio (mass ratio) between the electrolyte polymer (host polymer) and the electrolyte solution in the polymer gel electrolyte may be determined according to the purpose of use, but is in the range of 2:98 to 90:10. Thereby, it can seal effectively also about the oozing-out of the electrolyte from the outer peripheral part of the electrode for electric double layer type | mold capacitors by providing an insulating layer and an insulation process part. The polymer gel electrolyte layer may contain a polarizable electrode material and / or a conductive aid.

アルミニウム多孔質焼結体の片面または両面に形成される固体電解質層としては、イオン伝導性を有するものであれば特に限定されない。例えば、無機系の固体電解質であれば、チオリシコンやLiSiO−LiBOやLiX−LiO−M(X=I,Br,Cl;M=B,Si,P等、m,nは1〜5の数である)等のリチウムイオン導電性ガラス等が挙げられ、高分子系の固体電解質であれば、ポリエチレンオキシド(PEO)、ポリプロピレンオキシド(PPO)、これらの共重合体等が挙げられる。ポリアルキレンオキシド系高分子は、電解質塩をよく溶解し、また、架橋構造を形成することによって、優れた機械的強度が発現する。電解質塩については、上述のとおりである。なお、固体電解質層は、分極性電極材料および/または導電助剤を含んでいてもよい。 The solid electrolyte layer formed on one or both sides of the aluminum porous sintered body is not particularly limited as long as it has ion conductivity. For example, if the solid electrolyte of an inorganic, Chiorishikon and Li 4 SiO 4 -Li 3 BO 3 or LiX-Li 2 O-M m O n (X = I, Br, Cl; M = B, Si, P , etc. , M and n are numbers from 1 to 5) and the like, and polymer-based solid electrolytes include polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), A polymer etc. are mentioned. The polyalkylene oxide polymer exhibits excellent mechanical strength by dissolving the electrolyte salt well and forming a crosslinked structure. The electrolyte salt is as described above. The solid electrolyte layer may contain a polarizable electrode material and / or a conductive aid.

図2に、本発明の電気二重層型キャパシタ用集電体の断面図の一例を示す。アルミニウム多孔質焼結体1の表面に絶縁体層2が形成されている。アルミニウム多孔質焼結体1の表面に、絶縁体層が形成される場合には、図2に示すように、アルミニウム多孔質焼結体1の金属骨格の端部(外表面)に絶縁体層2が形成されていて、空孔部には形成されていないことが好ましい。なお、アルミニウム多孔質焼結体の空孔の一部を絶縁体が覆っていると分極性電極材料スラリーの脱落をより確実に抑制する観点から好ましいが、全部を覆うとイオンの移動を妨げるため好ましくない。   In FIG. 2, an example of sectional drawing of the electrical power collector for electric double layer type capacitors of this invention is shown. An insulator layer 2 is formed on the surface of the aluminum porous sintered body 1. When the insulator layer is formed on the surface of the aluminum porous sintered body 1, as shown in FIG. 2, the insulator layer is formed on the end portion (outer surface) of the metal skeleton of the aluminum porous sintered body 1. 2 is preferably formed but not formed in the hole portion. In addition, it is preferable from the viewpoint of more reliably suppressing the dropping of the polarizable electrode material slurry if the insulator covers a part of the pores of the porous aluminum sintered body, but if the whole is covered, the movement of ions is hindered. It is not preferable.

また、アルミニウム多孔質焼結体の表面に、高分子ゲル電解質層または固体電解質層が形成されているときには、図2に示すように、アルミニウム多孔質焼結体1の金属骨格の端部に形成されていると、Liイオンの移動し易さの観点から好ましいが、高分子ゲル電解質層または固体電解質層が、アルミニウム多孔質焼結体の空孔の一部または全部を覆っていると分極性電極材料スラリーの脱落をより確実に抑制する観点から好ましい。なお、絶縁体層、高分子ゲル電解質層または固体電解質層をアルミニウム多孔質集電体の片面または両面のいずれに形成するかは、電気二重層キャパシタの構造により、適宜選択することができる。   Further, when the polymer gel electrolyte layer or the solid electrolyte layer is formed on the surface of the aluminum porous sintered body, as shown in FIG. 2, the aluminum porous sintered body 1 is formed at the end of the metal skeleton. It is preferable from the viewpoint of easy movement of Li ions, but if the polymer gel electrolyte layer or the solid electrolyte layer covers a part or all of the pores of the aluminum porous sintered body, it is polarizable. This is preferable from the viewpoint of more reliably suppressing the electrode material slurry from falling off. Note that whether the insulator layer, the polymer gel electrolyte layer, or the solid electrolyte layer is formed on one side or both sides of the aluminum porous current collector can be appropriately selected depending on the structure of the electric double layer capacitor.

〔電気二重層型キャパシタ用電極〕
本発明の電気二重層型キャパシタ用電極は、三次元網目構造の金属骨格を有し、前記金属骨格間に空孔を有し、かつ骨格間空孔の空孔径が、10〜1000μmであるアルミニウム多孔質焼結体と、前記アルミニウム多孔質焼結体の空孔内に分極性電極材料および結合剤を含み、前記アルミニウム多孔質焼結体の片面または両面に、厚さが0.01〜100μmの絶縁体層、高分子ゲル電解質層または固体電解質層が形成されていることを特徴とする。
[Electric double layer capacitor electrode]
An electrode for an electric double layer capacitor of the present invention is an aluminum having a metal skeleton having a three-dimensional network structure, vacancies between the metal skeletons, and the vacancies of interframe vacancies are 10 to 1000 μm The porous sintered body includes a polarizable electrode material and a binder in the pores of the aluminum porous sintered body, and has a thickness of 0.01 to 100 μm on one or both sides of the aluminum porous sintered body. An insulating layer, a polymer gel electrolyte layer, or a solid electrolyte layer is formed.

アルミニウム多孔質焼結体、絶縁体層、高分子ゲル電解質層、および固体電解質層については、上述のとおりである。   The aluminum porous sintered body, the insulator layer, the polymer gel electrolyte layer, and the solid electrolyte layer are as described above.

ここで、結合剤が、有機溶剤系バインダーまたは水系バインダーのいずれか一方であり、絶縁体、高分子ゲル電解質または固体電解質が有機溶剤系バインダーまたは水系バインダーの他方であると、製造の容易さの観点から好ましい。結合剤については、後述する。   Here, when the binder is one of an organic solvent-based binder or an aqueous binder, and the insulator, the polymer gel electrolyte, or the solid electrolyte is the other of the organic solvent-based binder or the water-based binder, the production is easy. It is preferable from the viewpoint. The binder will be described later.

アルミニウム多孔質焼結体の空孔内に含有される分極性電極材料としては、電気二重層型キャパシタ用分極性電極材料として使用されるものが挙げられ、電解液中で分極が可能なものであれば、特に限定されるものではない。従来、一般的に用いられているものであればよく、具体的には、ナノサイズの空孔を有する活性炭が好ましい。この分極性電極材料は、平均粒子径が2〜20μmの粉末であると、電気二重層型キャパシタの高容量化の観点から好ましい。ここで、平均粒子径は、レーザー回折法によって測定する。   Examples of the polarizable electrode material contained in the pores of the porous aluminum sintered body include those used as polarizable electrode materials for electric double layer type capacitors, which can be polarized in an electrolyte. If there is, it will not be specifically limited. Conventionally, it is sufficient if it is generally used, and specifically, activated carbon having nano-sized pores is preferable. The polarizable electrode material is preferably a powder having an average particle diameter of 2 to 20 μm from the viewpoint of increasing the capacity of the electric double layer capacitor. Here, the average particle diameter is measured by a laser diffraction method.

アルミニウム多孔質焼結体の空孔内に分極性電極材料とともに含有される結合剤としては、水系バインダー、有機溶剤系バインダーが挙げられる。結合剤としては、アルミニウム多孔質焼結体の空孔への充填性、および活性炭自体の性能を最大限に引出す観点から、水系バインダーが望ましい。水系バインダーとしては、ポリテトラフルオロエチレン、ゴム系バインダー、カルボキシメチルセルロース塩、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレンオキサイドおよびポリエチレングリコールからなる群より選ばれた少なくとも1種類が挙げられる。また、有機溶剤系バインダーとしては、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、SBR、ポリイミド等が挙げられるが、これらに限定されない。   Examples of the binder contained together with the polarizable electrode material in the pores of the aluminum porous sintered body include an aqueous binder and an organic solvent binder. As the binder, a water-based binder is desirable from the viewpoint of drawing out the filling properties of the porous aluminum sintered body into the pores and maximizing the performance of the activated carbon itself. Examples of the aqueous binder include at least one selected from the group consisting of polytetrafluoroethylene, rubber binder, carboxymethyl cellulose salt, polyvinyl alcohol, methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, polyethylene oxide, and polyethylene glycol. Examples of the organic solvent-based binder include, but are not limited to, polyvinylidene fluoride (PVdF), polytetrafluoroethylene (PTFE), SBR, and polyimide.

アルミニウム多孔質焼結体:100質量部に対して、分極性電極材料を100〜800質量部含むと、電気二重層型キャパシタのエネルギー密度向上の観点から好ましく、250〜750質量部含むとより好ましい。   Aluminum porous sintered body: When 100 to 800 parts by mass of the polarizable electrode material is contained with respect to 100 parts by mass, it is preferable from the viewpoint of improving the energy density of the electric double layer capacitor, and more preferably 250 to 750 parts by mass. .

分極性電極材料:100質量部に対して、結合剤を0.5〜10質量部含むと好ましく、1〜5質量部含むと、より好ましい。結合剤が少な過ぎると分極性電極材料の結着力が得られず、結合剤が多過ぎると分極性電極材料の配合割合を低下させてしまうからである。   Polarized electrode material: The binder is preferably contained in an amount of 0.5 to 10 parts by mass, more preferably 1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass. This is because when the amount of the binder is too small, the binding force of the polarizable electrode material cannot be obtained, and when the amount of the binder is too large, the blending ratio of the polarizable electrode material is reduced.

なお、本発明においては、アルミニウム多孔質焼結体の空孔内に、分極性電極材料および結合剤が含まれているが、集電体であるアルミニウム多孔質焼結体とセパレータ間にも、分極性電極材料および結合剤が含まれ得る。本発明においては、電気二重層型キャパシタ内の分極性電極材料および結合剤の合計100質量部に対して、アルミニウム多孔質焼結体の空孔内に含まれる分極性電極材料および結合剤が60〜95質量部であると、電気二重層型キャパシタの高エネルギー密度の向上、高出力化の観点から好ましい。   In the present invention, the polarizable electrode material and the binder are contained in the pores of the aluminum porous sintered body, but also between the aluminum porous sintered body that is a current collector and the separator, Polarized electrode materials and binders can be included. In the present invention, the polarizable electrode material and the binder contained in the pores of the aluminum porous sintered body are 60 parts per 100 parts by mass of the polarizable electrode material and the binder in the electric double layer capacitor. It is preferable that it is -95 mass parts from a viewpoint of the improvement of the high energy density of an electric double layer type capacitor, and high output.

また、アルミニウム多孔質焼結体の空孔内には、さらに導電助剤を含むと、高出力化の観点から好ましい。導電助剤としては、炭素系や金属系、金属酸化物系が使用可能である。例えば、炭素系としては、カーボンブラック(ケッチェンブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラック)、カーボンウイスカー、炭素繊維(カーボンナノファイバー等)、天然黒鉛、人造黒鉛などが挙げられ、金属系としては、銅、鉄、銀、ニッケル、パラジウム、金、白金、インジウム、タングステン等、金属酸化物系としては、酸化インジウム、酸化錫、酸化ルテニウム等の導電性粒子が挙げられる。これらの中で、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、カーボンナノファイバーが好ましいが、これらに限定されない。   Moreover, it is preferable from the viewpoint of high output that the pores of the aluminum porous sintered body further include a conductive additive. As the conductive aid, carbon-based, metal-based, and metal oxide-based materials can be used. Examples of carbon-based materials include carbon black (Ketjen black, furnace black, acetylene black), carbon whiskers, carbon fibers (carbon nanofibers, etc.), natural graphite, artificial graphite, and the like. Examples of metal oxides such as iron, silver, nickel, palladium, gold, platinum, indium, and tungsten include conductive particles such as indium oxide, tin oxide, and ruthenium oxide. Among these, ketjen black, acetylene black, and carbon nanofiber are preferable, but not limited thereto.

分極性電極材料:100質量部に対して、導電助剤を0.5〜10質量部含むと好ましく、1〜5質量部含むとより好ましい。導電助剤が少な過ぎると、電気二重層用キャパシタ用電極の電気抵抗を増大させてしまい、多過ぎると分極性電極材料の配合割合を低下させてしまうためである。   Polarized electrode material: The conductive auxiliary agent is preferably contained in an amount of 0.5 to 10 parts by mass, more preferably 1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass. This is because if the amount of the conductive aid is too small, the electric resistance of the electric double layer capacitor electrode is increased, and if the amount is too large, the blending ratio of the polarizable electrode material is decreased.

本発明の電気二重層型キャパシタ用電極を使用するときの電解質としては、水系電解質、非水系電解質が挙げられるが、電解質の耐電圧、およびアルミニウム多孔質焼結体を溶解しない観点から、非水系電解質が好ましい。非水系電解質としては、液状電解質(電解液)、高分子ゲル電解質のいずれであってもよい。電解液は、通常の電気二重層型キャパシタで用いられるものであればよく、特に限定されない。電解液、高分子ゲル電解質については、上述のとおりである。   Examples of the electrolyte when using the electric double layer capacitor electrode of the present invention include an aqueous electrolyte and a non-aqueous electrolyte. From the viewpoint of withstanding voltage of the electrolyte and not dissolving the aluminum porous sintered body, the non-aqueous electrolyte is used. An electrolyte is preferred. The non-aqueous electrolyte may be either a liquid electrolyte (electrolytic solution) or a polymer gel electrolyte. The electrolyte solution is not particularly limited as long as it is used in a normal electric double layer type capacitor. The electrolytic solution and the polymer gel electrolyte are as described above.

〔電気二重層型キャパシタ用集電体の製造方法〕 [Method for producing current collector for electric double layer capacitor]

アルミニウム多孔質焼結体の製造方法について、焼結助剤としてチタンを用いる場合の一例を、以下に説明する。   An example of the method for producing an aluminum porous sintered body when titanium is used as a sintering aid will be described below.

まず、アルミニウム粉末に、チタンおよび/または水素化チタンを混合して、アルミニウム混合原料粉末とするアルミニウム混合原料粉末を調製する(アルミニウム混合原料粉末調製工程)。このアルミニウム混合原料粉末に、水溶性樹脂結合剤と水と可塑剤とを混合して、粘性組成物を調製する(粘性組成物調製工程)。この粘性組成物に気泡を混合させた状態で乾燥させて、焼結前成形体とし(焼結前工程)、焼結前成形体を非酸化性雰囲気下、Tm−10(℃)≦加熱焼成温度(T)≦685(℃)で、加熱焼成する(焼結工程)。ここで、Tm(℃)は、アルミニウム混合原料粉末が溶解を開始する温度である。   First, aluminum mixed raw material powder is prepared by mixing titanium powder and / or titanium hydride with aluminum powder to obtain an aluminum mixed raw material powder (aluminum mixed raw material powder preparation step). The aluminum mixed raw material powder is mixed with a water-soluble resin binder, water, and a plasticizer to prepare a viscous composition (viscous composition preparation step). This viscous composition is dried in a state where air bubbles are mixed to form a pre-sintered molded body (pre-sintering process), and the pre-sintered molded body is Tm-10 (° C.) ≦ heat-fired in a non-oxidizing atmosphere. It is heated and fired at a temperature (T) ≦ 685 (° C.) (sintering step). Here, Tm (° C.) is a temperature at which the aluminum mixed raw material powder starts to melt.

このアルミニウム混合原料粉末調製工程では、アルミニウム粉末として平均粒子径:2〜200μmのものを用いる。ここで、平均粒子径が小さくなると、粘性組成物が所望の形状に成形可能な程度に粘性を有し、かつ焼結前成形体がハンドリング強度を有するようにするために、アルミニウム粉末に対して水溶性樹脂バインダーを多量に加えなければならなくなる。しかしながら、水溶性樹脂バインダーを多量に加えると、焼結前成形体を加熱焼成する際に、アルミニウム中に残存する炭素量が増加し、焼結反応が阻害されてしまう。他方、アルミニウム粉末の粒子径が大きすぎると、アルミニウム多孔質焼結体の強度が低下してしまう。したがって、アルミニウム粉末としては、上述のように平均粒子径:2〜200μmの範囲内、より好ましくは4〜40μm、さらに好ましくは7μm〜40μmの範囲内のものが用いられる。ここで、平均粒子径は、レーザー回折法で測定される。   In this aluminum mixed raw material powder preparation step, an aluminum powder having an average particle size of 2 to 200 μm is used. Here, when the average particle size is reduced, the aluminum powder is used in order that the viscous composition is so viscous that it can be formed into a desired shape, and that the pre-sintered compact has handling strength. A large amount of water-soluble resin binder must be added. However, if a large amount of the water-soluble resin binder is added, the amount of carbon remaining in the aluminum increases when the pre-sintered molded body is heated and fired, and the sintering reaction is hindered. On the other hand, when the particle diameter of the aluminum powder is too large, the strength of the aluminum porous sintered body is lowered. Therefore, as the aluminum powder, those having an average particle diameter in the range of 2 to 200 μm, more preferably 4 to 40 μm, and still more preferably 7 to 40 μm are used as described above. Here, the average particle diameter is measured by a laser diffraction method.

このアルミニウム粉末に、チタンを含む焼結助剤、具体的には、チタンおよび/または水素化チタンを混合する。これにより、アルミニウム粉末にチタンを混合して、焼結前成形体をTm−10(℃)≦加熱焼成温度T≦685(℃)で加熱焼成するときに、液滴の塊を生成させることのないアルミニウムの非加圧焼結が可能となる。また、水素化チタン(TiH)は、そのチタン含有量が47.88(チタンの分子量)/(47.88+1(水素の分子量)×2)で95質量%以上であり、470〜530℃にて脱水素化するため、上述の加熱焼成のときに熱分解してチタンとなる。よって、水素化チタンを混合した場合にも液滴の塊を生成させることのないアルミニウムの非加圧焼結が可能となる。なお、焼結助剤には、チタンや水素化チタン以外の焼結助剤粉末を用いてもよく、チタンを含む焼結助剤粉末を用いればよい。 This aluminum powder is mixed with a sintering aid containing titanium, specifically, titanium and / or titanium hydride. Thereby, titanium is mixed with aluminum powder, and when the pre-sintered compact is heated and fired at Tm-10 (° C.) ≦ heating and firing temperature T ≦ 685 (° C.), a lump of droplets is generated. No pressureless sintering of aluminum is possible. Further, titanium hydride (TiH 2 ) has a titanium content of 47.88 (molecular weight of titanium) / (47.88 + 1 (molecular weight of hydrogen) × 2) and is 95% by mass or more, and is 470 to 530 ° C. In order to dehydrogenate, it is thermally decomposed into titanium during the above-mentioned heating and firing. Therefore, even when titanium hydride is mixed, non-pressure-sintering of aluminum can be performed without generating droplet lumps. As the sintering aid, a sintering aid powder other than titanium or titanium hydride may be used, or a sintering aid powder containing titanium may be used.

チタンを含む焼結助剤は、アルミニウムとチタンの合計100質量部に対して、チタンを0.1〜20質量部含むことが好ましい。   The sintering aid containing titanium preferably contains 0.1 to 20 parts by mass of titanium with respect to a total of 100 parts by mass of aluminum and titanium.

ここで、チタンおよび/または水素化チタンの平均粒子径をr(μm)、チタンおよび/または水素化チタンの配合比をW(質量%)としたときに、1(μm)≦r≦30(μm)、0.1(質量%)≦W≦20(質量%)とし、かつ0.1≦W/r≦2であると、好ましい。すなわち、平均粒子径:4μmの水素化チタン粉の場合には、0.1≦W/4≦2であることから、配合比:Wは0.4〜8質量%が好ましい。また、平均粒子径:20μmのチタン粉の場合には、0.1≦W/20≦2の条件からは、配合比:Wは2〜40質量%となるが、配合比:Wは、0.1(質量%)≦W≦20(質量%)の条件を付加して、2〜20質量%が好ましい。   Here, when the average particle diameter of titanium and / or titanium hydride is r (μm) and the blending ratio of titanium and / or titanium hydride is W (mass%), 1 (μm) ≦ r ≦ 30 ( μm), 0.1 (mass%) ≦ W ≦ 20 (mass%), and preferably 0.1 ≦ W / r ≦ 2. That is, in the case of titanium hydride powder having an average particle size of 4 μm, since 0.1 ≦ W / 4 ≦ 2, the compounding ratio W is preferably 0.4 to 8% by mass. In the case of titanium powder having an average particle diameter of 20 μm, the blending ratio: W is 2 to 40% by mass from the condition of 0.1 ≦ W / 20 ≦ 2, but the blending ratio: W is 0. .1 (mass%) ≦ W ≦ 20 (mass%) is added, and 2 to 20 mass% is preferable.

水素化チタンの平均粒子径は、0.1(μm)≦r≦30(μm)が好ましいが、より好ましくは4(μm)≦r≦20(μm)である。水素化チタンの平均粒径が、0.1μmより小さいと、自然発火する恐れがあり、30μmを超えると、焼結により生成されるAl−Ti化合物が被覆されたチタン粒子から、Al−Ti化合物相が剥離しやすくなり、焼結体に所望の強さが得られなくなるためである。   The average particle size of titanium hydride is preferably 0.1 (μm) ≦ r ≦ 30 (μm), more preferably 4 (μm) ≦ r ≦ 20 (μm). If the average particle size of titanium hydride is smaller than 0.1 μm, there is a risk of spontaneous ignition, and if it exceeds 30 μm, the Al—Ti compound is formed from the titanium particles coated with the Al—Ti compound produced by sintering. This is because the phases are easily separated and desired strength cannot be obtained in the sintered body.

また、0.1(質量%)≦W≦20(質量%)が好ましいのは、焼結助剤粉末の配合比Wが20質量%を超えると、アルミニウム混合原料粉末中で焼結助剤粉末同士が接点を持つようになり、アルミニウムとチタンの反応熱を制御できなくなるとともに、所望の多孔質焼結体が得られないようになるからである。しかし、0.1(質量%)≦W≦20(質量%)の範囲内でも、焼結助剤粉末の粒子径によってはアルミニウムとチタンの反応熱が大きくなりすぎる場合があり、反応熱により溶解したアルミニウムの温度がさらに上昇して粘性が下がり、液滴を生じてしまう場合がある。この液滴の発生を防止するためには1(μm)≦r≦30(μm)、かつ0.1≦W/r≦2であることが望ましい。   Further, 0.1 (mass%) ≦ W ≦ 20 (mass%) is preferable because when the mixing ratio W of the sintering aid powder exceeds 20 mass%, the sintering aid powder in the aluminum mixed raw material powder. This is because they have contact points, making it impossible to control the reaction heat between aluminum and titanium, and making it impossible to obtain a desired porous sintered body. However, even within the range of 0.1 (mass%) ≤ W ≤ 20 (mass%), the reaction heat of aluminum and titanium may become too large depending on the particle size of the sintering aid powder, and it is dissolved by the reaction heat. In some cases, the temperature of the aluminum further rises to lower the viscosity and produce droplets. In order to prevent the generation of droplets, it is desirable that 1 (μm) ≦ r ≦ 30 (μm) and 0.1 ≦ W / r ≦ 2.

次に、粘性組成物調製工程では、上記アルミニウム混合原料粉末に、水溶性樹脂バインダーとして、ポリビニルアルコール、メチルセルロースおよびエチルセルロースからなる群から選択される少なくとも一種を、可塑剤として、ポリエチレングリコール、グリセリンおよびフタル酸ジ−n−ブチルからなる群から選択される少なくとも一種を、それぞれ加えるとともに、蒸留水と、界面活性剤としてのアルキルベタインまたはアルキルベンゼンスルホン酸塩とを、それぞれ加える。   Next, in the viscous composition preparation step, at least one selected from the group consisting of polyvinyl alcohol, methylcellulose and ethylcellulose as a water-soluble resin binder is added to the aluminum mixed raw material powder as a plasticizer, and polyethylene glycol, glycerin and phthalate as plasticizers. At least one selected from the group consisting of di-n-butyl acid is added, and distilled water and alkylbetaine or alkylbenzenesulfonate as a surfactant are added.

このように、水溶性樹脂バインダーとして、ポリビニルアルコール、メチルセルロースやエチルセルロースを用いると、その添加量が比較的少量で足りる。よって、水溶性樹脂バインダーの添加量は、アルミニウム混合原料粉末の質量100質量部に対して、0.5〜7質量部である。アルミニウム混合原料粉末の質量100質量部に対して、7質量部より多いと、加熱焼成する前の焼結前成形体に残留する炭素量の増加により焼結反応が阻害され、0.5質量部未満であると、焼結前成形体のハンドリング強度が確保されないためである。   As described above, when polyvinyl alcohol, methyl cellulose or ethyl cellulose is used as the water-soluble resin binder, the amount added is relatively small. Therefore, the addition amount of the water-soluble resin binder is 0.5 to 7 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the aluminum mixed raw material powder. When the amount is more than 7 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the aluminum mixed raw material powder, the sintering reaction is hindered by an increase in the amount of carbon remaining in the pre-sintered molded body before heating and firing, and 0.5 parts by mass. It is because the handling intensity | strength of the molded object before sintering is not ensured that it is less than.

また、アルキルベタインまたはアルキルベンゼンスルホン酸塩は、アルミニウム混合原料粉末の質量100質量部に対して、0.02〜3質量部が添加される。アルミニウム混合原料粉末の質量100質量部に対して、0.02質量部以上であると、後述の非水溶性炭化水素系有機溶剤の混合の際に気泡が効果的に生成され、3質量部以下であると、焼結前成形体に残存する炭素量の増加による焼結反応の阻害が防止される。   In addition, 0.02 to 3 parts by mass of the alkylbetaine or alkylbenzene sulfonate is added to 100 parts by mass of the aluminum mixed raw material powder. When the amount is 0.02 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the aluminum mixed raw material powder, bubbles are effectively generated when the water-insoluble hydrocarbon organic solvent described later is mixed, and 3 parts by mass or less. In this case, inhibition of the sintering reaction due to an increase in the amount of carbon remaining in the green body before sintering is prevented.

そして、これらを混練した後に、さらに炭素数5〜8非水溶性炭化水素系有機溶剤を混合することにより発泡させ、気泡の混合した粘性組成物を調整する。この炭素数5〜8非水溶性炭化水素系有機溶剤としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタンおよびオクタンからなる群から選択される少なくとも一種が使用可能である。   And after kneading | mixing these, it is made to foam by mixing a C5-C8 water-insoluble hydrocarbon-type organic solvent, and the viscous composition with which the bubble was mixed is adjusted. As the water-insoluble hydrocarbon organic solvent having 5 to 8 carbon atoms, at least one selected from the group consisting of pentane, hexane, heptane and octane can be used.

次の焼結前工程では、帯状のポリエチレンシートの剥離剤塗布面に、粘性組成物を厚さ0.05mm〜5mmの厚さになるように、ドクターブレード法、スラリー押出し法またはスクリーン印刷法等で塗布した後、周囲の温度および湿度を一定時間管理して、気泡を整寸化した後、大気乾燥機にて温度70℃で乾燥させる。   In the next pre-sintering step, doctor blade method, slurry extrusion method, screen printing method, etc., so that the viscosity composition has a thickness of 0.05 mm to 5 mm on the stripping surface of the strip-shaped polyethylene sheet After the coating, the ambient temperature and humidity are controlled for a certain period of time, the air bubbles are sized, and then dried at a temperature of 70 ° C. with an air dryer.

そして、乾燥後の粘性組成物を、ポリエチレンテレフタラート(PET)製シートから剥がし、所望の形状に切り出し、焼結前成形体が得られる。   Then, the dried viscous composition is peeled off from the polyethylene terephthalate (PET) sheet, cut into a desired shape, and a pre-sintered shaped body is obtained.

次の焼結工程では、上記焼結前成形体を、アルミナセッターの上に載置して、露点が−20℃以下のアルゴン雰囲気中、520℃で1時間加熱保持する仮焼成を行う。これにより、焼結前成形体の水溶性樹脂結合剤成分、可塑剤成分、蒸留水およびアルキルベタインのバインダー溶液を揮発および/または分解させる脱バインダーが行われるとともに、焼結助剤粉末として水素化チタンを用いた場合には脱水素化がされる。   In the next sintering step, the pre-sintered compact is placed on an alumina setter and pre-baked by heating and holding at 520 ° C. for 1 hour in an argon atmosphere with a dew point of −20 ° C. or lower. This removes the binder that volatilizes and / or decomposes the binder solution of the water-soluble resin binder component, plasticizer component, distilled water and alkylbetaine of the green body before sintering, and also hydrogenates as a sintering aid powder. When titanium is used, dehydrogenation is performed.

この後、仮焼成後の焼結前成形体を、Tm−10(℃)≦加熱焼成温度(T)≦685(℃)で加熱焼成することにより、アルミニウム多孔質焼結体が得られる。   Thereafter, the pre-sintered compact after preliminary firing is fired at Tm-10 (° C.) ≦ heat firing temperature (T) ≦ 685 (° C.) to obtain an aluminum porous sintered body.

ここで、焼結前成形体は、アルミニウムの融解温度であるTm(℃):660℃まで加熱されると、アルミニウムとチタンとの反応が開始するものと考えられるが、アルミニウムに不純物として微量に含まれるFeやSi等の共晶合金元素により融点が低下し、実際には、Tm−10(℃)での加熱により、アルミニウムとチタンとの反応が開始し、アルミニウム多孔質焼結体が形成される。具体的には、アルミニウムの融点が660℃であるのに対して、純アルミニウム粉として流通している純度98〜99.7%程度のアトマイズ粉では650℃前後が溶解開始温度となる。他方、加熱焼成温度を685℃より高い温度で加熱保持すると、焼結体にアルミニウムの液滴状の塊が発生してしまう。   Here, the pre-sintered compact is considered to start the reaction between aluminum and titanium when heated to Tm (° C.): 660 ° C., which is the melting temperature of aluminum. The melting point is lowered by the eutectic alloy elements such as Fe and Si contained, and in fact, the reaction between aluminum and titanium is started by heating at Tm-10 (° C.), and an aluminum porous sintered body is formed. Is done. Specifically, while the melting point of aluminum is 660 ° C., the atomization powder having a purity of about 98 to 99.7% circulating as pure aluminum powder has a melting start temperature of around 650 ° C. On the other hand, if the heating and firing temperature is maintained at a temperature higher than 685 ° C., aluminum droplet-like lumps are generated in the sintered body.

なお、焼結工程における加熱焼成は、アルミニウム粒子表面およびチタン粒子表面の酸化被膜の成長を抑制するため、非酸化性雰囲気下で行う必要がある。但し、加熱温度が400℃以下で30分間程度保持の条件であれば、空気中で加熱しても、アルミニウム粒子表面およびチタン粒子表面の酸化被膜はさほど成長しないので、例えば、焼結前成形体を、空気中で300〜400℃に10〜60分間程度加熱保持して脱バインダーした後、アルゴン雰囲気中で所定の温度に加熱して焼成してもよい。   In addition, in order to suppress the growth of the oxide film of the aluminum particle surface and the titanium particle surface, it is necessary to perform the heat baking in the sintering process in a non-oxidizing atmosphere. However, if the heating temperature is 400 ° C. or less and maintained for about 30 minutes, the oxide film on the aluminum particle surface and the titanium particle surface does not grow so much even when heated in air. After debinding by heating and holding at 300 to 400 ° C. for about 10 to 60 minutes in air, it may be fired at a predetermined temperature in an argon atmosphere.

ここで、非酸化性雰囲気とは、不活性雰囲気または還元性雰囲気を含み、アルミニウム混合原料粉末を酸化させない雰囲気であることを意味する。また、上述の加熱焼成温度は、アルミニウム混合原料粉末の温度ではなく、すなわち、アルミニウム混合原料粉末の反応温度などを測定したものでなく、アルミニウム混合原料粉末の周囲の保持温度を意味するものである。   Here, the non-oxidizing atmosphere means an atmosphere that includes an inert atmosphere or a reducing atmosphere and does not oxidize the aluminum mixed raw material powder. In addition, the above-described heating and firing temperature is not the temperature of the aluminum mixed raw material powder, that is, does not measure the reaction temperature of the aluminum mixed raw material powder, but means the holding temperature around the aluminum mixed raw material powder. .

これにより得られたアルミニウム多孔質焼結体は、三次元網目構造の金属骨格を有し、金属骨格間に空孔を有しており、かつ金属焼結体に、ほぼ均一にAl−Ti化合物が分散している。また、アルミニウム多孔質焼結体は、上記粘性組成物調製工程でのスラリー発泡時の気泡に由来する空孔と、焼結体であることに由来する金属骨格自体に形成される空孔との2種類の形態の異なる孔を有する。   The aluminum porous sintered body thus obtained has a metal skeleton with a three-dimensional network structure, has pores between the metal skeletons, and the Al-Ti compound is almost uniformly formed on the metal sintered body. Are dispersed. The aluminum porous sintered body is composed of pores derived from bubbles at the time of slurry foaming in the viscous composition preparation step, and pores formed in the metal skeleton itself derived from being a sintered body. It has two different types of holes.

次に、アルミニウム多孔質焼結体の表面に、絶縁体、高分子ゲル電解質または固体電解質(以下、「絶縁体等」という)を形成する方法は、絶縁体等のスラリーを調整して、アルミニウム多孔質焼結体面に塗工し、成膜後多孔質化するする方法、絶縁体等から予めフイルムを形成し、これをアルミニウム多孔質焼結体面にラミネートし、多孔質化する方法、あるいは絶縁体等のフイルムを離型紙等の基材面に形成し、これをアルミニウム多孔質焼結体面に網点状に転写する方法、絶縁体等のスラリーを印刷方法によって網点状に印刷する方法等が挙げられるが、アルミニウム多孔質焼結体面と絶縁体等との密着性を考慮すれば、絶縁体等のスラリーを塗工し、多孔質化する方法が簡便であり好適である。絶縁体等のスラリーの粘度が低ければ、塗工された薄膜状の絶縁体等のスラリーに、アルミニウム多孔質焼結体面を接触させることにより、多孔質化した絶縁体等を形成することができる。なお、アルミニウム多孔質焼結体に、固体電解質を形成する場合には、蒸着法等を用いることもできる。   Next, a method of forming an insulator, a polymer gel electrolyte or a solid electrolyte (hereinafter referred to as “insulator etc.”) on the surface of the aluminum porous sintered body is achieved by adjusting the slurry of the insulator, etc. A method of coating on the surface of the porous sintered body and making it porous after film formation, a method of forming a film beforehand from an insulator, etc., laminating this on the surface of the aluminum porous sintered body, and making it porous, or insulating A method of forming a film such as a body on a substrate surface such as a release paper and transferring it to a surface of an aluminum porous sintered body in a dot pattern, a method of printing a slurry such as an insulator in a dot pattern by a printing method, etc. However, considering the adhesion between the aluminum porous sintered body surface and the insulator, a method of applying a slurry such as an insulator to make it porous is simple and preferable. If the viscosity of the slurry such as an insulator is low, a porous insulator or the like can be formed by bringing the aluminum porous sintered body surface into contact with the slurry of the coated thin film insulator or the like. . In addition, when forming a solid electrolyte in an aluminum porous sintered compact, a vapor deposition method etc. can also be used.

また、絶縁体等を形成するスラリーには、分極性電極材料や導電助剤を含んでいてもよい。分極性電極材料や導電助剤の配合割合としては、スラリーの粘性および絶縁体の強度の観点からスラリー中の溶剤:100質量部に対して、0.1〜30質量部程度が好ましい。ここで、溶剤としては、水や有機溶剤等が挙げられ、有機溶剤としてはテトラヒドロフラン(以下、THFという)、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、キシレン、N−メチルピロリドン、アセトン、アセトニトリル、ジメチルカーボネート、酢酸エチル、酢酸ブチル等が挙げられる。   Further, the slurry for forming the insulator or the like may contain a polarizable electrode material or a conductive additive. The blending ratio of the polarizable electrode material and the conductive additive is preferably about 0.1 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the solvent in the slurry from the viewpoint of the viscosity of the slurry and the strength of the insulator. Here, examples of the solvent include water and organic solvents. Examples of the organic solvent include tetrahydrofuran (hereinafter referred to as THF), methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, toluene, xylene, N-methylpyrrolidone, acetone, acetonitrile, dimethyl carbonate, Examples include ethyl acetate and butyl acetate.

絶縁体等を多孔質化する方法としては、(1)感熱ヘッドやフラッシュ露光等を用い、絶縁体等に孔をあけ、多孔質化する方法、(2)溶融転写方式を用い、フイルム上に絶縁体等を形成した後、感熱ヘッド若しくはレーザー光により、フイルム側から絶縁体等を電極板面に網点状に溶融転写させて多孔質化する方法、(3)スクリーン印刷にて絶縁体等のスラリーをアルミニウム多孔質焼結体面に網点状に印刷して多孔質層とする方法、(4)グラビアロールを用いて絶縁体等のスラリーをアルミニウム多孔質焼結体面に網点状に印刷して多孔質化する方法、等が挙げられるが、上記例示の方法に限定されない。   As a method of making the insulator etc. porous, (1) using a thermal head or flash exposure etc., making a hole in the insulator etc. and making it porous, (2) using a melt transfer system, on the film After forming an insulator, etc., a method in which the insulator is melted and transferred in a dot pattern from the film side to the electrode plate surface with a thermal head or laser light, and (3) the insulator is made by screen printing. (4) Printing slurry such as insulator on the surface of the aluminum porous sintered body using a gravure roll. However, it is not limited to the above exemplified method.

〔電気二重層型キャパシタ用電極の製造方法〕
本発明の電気二重層型キャパシタ用電極の製造方法は、上記の電気二重層型キャパシタ用集電体の空孔に、分極性電極材料スラリーを充填し、乾燥した後、電気二重層型キャパシタ用集電体を圧延またはプレスをすることを特徴とする。
[Method for producing electrode for electric double layer capacitor]
The method for producing an electrode for an electric double layer capacitor according to the present invention comprises filling the pores of the current collector for the electric double layer capacitor with a polarizable electrode material slurry, and drying it. The current collector is rolled or pressed.

図3に、本発明の電気二重層型キャパシタ用電極の製造方法の一例を示す図である。まず、図3(A)に示すように、本発明の電気二重層型キャパシタ用集電体は、三次元網目構造の金属骨格を有し、前記金属骨格間に空孔を有し、かつ骨格間空孔の空孔径が、10〜1000μmであるアルミニウム多孔質焼結体と、前記アルミニウム多孔質焼結体の片面または両面に、厚さが0.01〜100μmの絶縁体、高分子ゲル電解質または固体電解質が形成されている電気二重層型キャパシタ用集電体を準備する。   FIG. 3 is a diagram showing an example of a method for producing an electrode for an electric double layer capacitor of the present invention. First, as shown in FIG. 3A, the current collector for an electric double layer capacitor according to the present invention has a metal skeleton having a three-dimensional network structure, and has pores between the metal skeletons. An aluminum porous sintered body having a pore diameter of 10 to 1000 μm, an insulator having a thickness of 0.01 to 100 μm, and a polymer gel electrolyte on one or both surfaces of the aluminum porous sintered body Alternatively, a current collector for an electric double layer capacitor in which a solid electrolyte is formed is prepared.

次に、図3(B)に示すように、電気二重層型キャパシタ用集電体の空孔に、分極性電極材料スラリーを充填し、乾燥する。このとき、分極性電極材料スラリーの結合剤が、有機溶剤系バインダーまたは水系バインダーのいずれか一方であり、絶縁体が有機溶剤系バインダーまたは水系バインダーの他方であると、分極性電極材料スラリーを充填するときに、アルミニウム多孔質焼結体1表面に形成された絶縁体2が分極性電極材料スラリーの溶媒に溶解されにくくなり、好ましい。   Next, as shown in FIG. 3 (B), the polarizable electrode material slurry is filled in the holes of the current collector for the electric double layer capacitor and dried. At this time, if the binder of the polarizable electrode material slurry is either an organic solvent binder or an aqueous binder, and the insulator is the other of the organic solvent binder or the aqueous binder, the polarizable electrode material slurry is filled. In this case, the insulator 2 formed on the surface of the aluminum porous sintered body 1 is preferable because it is difficult to dissolve in the solvent of the polarizable electrode material slurry.

その後、図3(C)に示すように、電気二重層型キャパシタ用集電体を圧延またはプレスをする。このとき、アルミニウム多孔質焼結体1の表面に形成された絶縁体2が変形し、絶縁体2aのように変形すると、アルミニウム多孔質焼結体中の分極性電極材料の保持力が高くなり、好ましい。なお、図3では、アルミニウム多孔質焼結体の片面に、絶縁体2を形成する例であるが、高分子ゲル電解質または固体電解質を形成する場合には、絶縁体2を、高分子ゲル電解質または固体電解質に置き換えればよい。   Thereafter, as shown in FIG. 3C, the current collector for the electric double layer capacitor is rolled or pressed. At this time, when the insulator 2 formed on the surface of the aluminum porous sintered body 1 is deformed and deformed like the insulator 2a, the holding power of the polarizable electrode material in the aluminum porous sintered body is increased. ,preferable. FIG. 3 shows an example in which the insulator 2 is formed on one surface of the porous aluminum sintered body. However, when a polymer gel electrolyte or a solid electrolyte is formed, the insulator 2 is replaced with the polymer gel electrolyte. Alternatively, it may be replaced with a solid electrolyte.

また、別の本発明の電気二重層型キャパシタ用電極の製造方法は、三次元網目構造の金属骨格を有し、前記金属骨格間に空孔を有し、かつ骨格間空孔の空孔径が、10〜1000μmであるアルミニウム多孔質焼結体の空孔に、分極性電極材料および結合剤を含むスラリーを充填し、乾燥した後、アルミニウム多孔質焼結体を圧延またはプレスし、さらに、アルミニウム多孔質焼結体の片面または両面に、絶縁体、高分子ゲル電解質または固体電解質を形成することを特徴とする。   Another method of manufacturing an electrode for an electric double layer capacitor according to the present invention has a metal skeleton having a three-dimensional network structure, has holes between the metal skeletons, and has a hole diameter of inter-frame holes. The pores of the aluminum porous sintered body having a thickness of 10 to 1000 μm are filled with a slurry containing a polarizable electrode material and a binder and dried, and then the aluminum porous sintered body is rolled or pressed. An insulator, a polymer gel electrolyte, or a solid electrolyte is formed on one side or both sides of the porous sintered body.

図4は、別の本発明の電気二重層型キャパシタ用電極の製造方法の一例を示す図である。まず、図4(A)に示すように、本発明の電気二重層型キャパシタ用集電体は、三次元網目構造の金属骨格を有し、前記金属骨格間に空孔を有し、かつ骨格間空孔の空孔径が、10〜1000μmであるアルミニウム多孔質焼結体11を準備する。   FIG. 4 is a diagram showing an example of another method for producing an electrode for an electric double layer capacitor according to the present invention. First, as shown in FIG. 4 (A), the current collector for an electric double layer capacitor of the present invention has a metal skeleton having a three-dimensional network structure, and has vacancies between the metal skeletons. An aluminum porous sintered body 11 having a pore diameter of 10 to 1000 μm is prepared.

次に、図4(B)に示すように、電気二重層型キャパシタ用集電体の空孔に、分極性電極材料スラリーを充填し、乾燥した後、アルミニウム多孔質焼結体を圧延またはプレスする。   Next, as shown in FIG. 4B, the pores of the electric double layer capacitor current collector are filled with a polarizable electrode material slurry and dried, and then the aluminum porous sintered body is rolled or pressed. To do.

その後、図4(C)に示すように、アルミニウム多孔質焼結体の表面に、絶縁体12を形成する。このとき、分極性電極材料スラリーの結合剤が、有機溶剤系バインダーまたは水系バインダーのいずれか一方であり、絶縁体が有機溶剤系バインダーまたは水系バインダーの他方であると、絶縁体のスラリー中の溶媒に、アルミニウム多孔質体の空孔中の結合剤が溶解されにくくなり、好ましい。なお、図4では、アルミニウム多孔質焼結体の片面に、絶縁体12を形成する例であるが、高分子ゲル電解質または固体電解質を形成する場合には、絶縁体12を、高分子ゲル電解質または固体電解質に置き換えればよい。   Thereafter, as shown in FIG. 4C, an insulator 12 is formed on the surface of the aluminum porous sintered body. At this time, if the binder of the polarizable electrode material slurry is either an organic solvent binder or an aqueous binder, and the insulator is the other of the organic solvent binder or the aqueous binder, the solvent in the insulator slurry In addition, the binder in the pores of the aluminum porous body is less likely to be dissolved, which is preferable. FIG. 4 shows an example in which the insulator 12 is formed on one surface of the aluminum porous sintered body. However, when the polymer gel electrolyte or the solid electrolyte is formed, the insulator 12 is replaced with the polymer gel electrolyte. Alternatively, it may be replaced with a solid electrolyte.

また、本発明の電気二重層型キャパシタ用電極は、三次元網目構造の金属骨格を有し、前記金属骨格間に空孔を有し、かつ骨格間空孔の空孔径が、10〜1000μmであるアルミニウム多孔質焼結体の空孔に、分極性電極材料および結合剤を含むスラリーを充填し、乾燥した後、さらに、アルミニウム多孔質焼結体の表面に、絶縁体、高分子ゲル電解質または固体電解質を形成して、その後、アルミニウム多孔質焼結体を圧延またはプレスする等他の製造方法によっても製造することができる。   The electrode for an electric double layer capacitor of the present invention has a metal skeleton having a three-dimensional network structure, and has pores between the metal skeletons, and the pore diameter of the inter-frame vacancies is 10 to 1000 μm. The pores of a certain aluminum porous sintered body are filled with a slurry containing a polarizable electrode material and a binder and dried, and further, the insulator, polymer gel electrolyte or The solid electrolyte can be formed and then manufactured by other manufacturing methods such as rolling or pressing the aluminum porous sintered body.

以下、本発明の電気二重層型キャパシタ用電極の製造方法の各工程について、説明する。   Hereafter, each process of the manufacturing method of the electrode for electric double layer type capacitors of this invention is demonstrated.

まず、分極性電極材料スラリーを作製する工程を説明する。分極性電極材料スラリーは、例えば、以下のようにして得ることができる。まず結合剤を有機溶媒に溶解、または均一に分散させる。この混合液と分極性電極材料粉末を混合してスラリーとする。あるいは、分極性電極材料と結合剤を均一に混合した後、有機溶媒を加えて、スラリーとする。このとき、用いる装置は、プラネタリーミキサー、ボールミル、ヘンシェルミキサー等の当業者が通常使用するものでよい。ここで、有機溶媒は、次のアルミニウム多孔質焼結体を、スラリーに浸漬させる工程で、アルミニウム多孔質焼結体にスラリーが容易に浸漬できる粘度、例えば10〜60Pa・s、となるように加えることが好ましい。   First, a process for producing a polarizable electrode material slurry will be described. The polarizable electrode material slurry can be obtained, for example, as follows. First, the binder is dissolved or uniformly dispersed in an organic solvent. This mixed solution and polarizable electrode material powder are mixed to form a slurry. Alternatively, after the polarizable electrode material and the binder are uniformly mixed, an organic solvent is added to form a slurry. At this time, the apparatus to be used may be those normally used by those skilled in the art, such as a planetary mixer, a ball mill, and a Henschel mixer. Here, the organic solvent has a viscosity that allows the slurry to be easily immersed in the aluminum porous sintered body in the step of immersing the next aluminum porous sintered body in the slurry, for example, 10 to 60 Pa · s. It is preferable to add.

なお、スラリーに導電助剤を添加させる場合、混合液への導電助剤添加する順序は、混合液に分極性電極材料粉末を混合する前、後、分極性電極材料粉末の添加と同時、のいずれでもよい。   In addition, when the conductive additive is added to the slurry, the order of adding the conductive additive to the mixed solution is the same as the addition of the polarizable electrode material powder before and after the polarizable electrode material powder is mixed with the mixed solution. Either is acceptable.

上記結合剤を溶解又は分散させる有機溶媒としては、テトラヒドロフラン(以下、THFという)、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、キシレン、N−メチルピロリドン、アセトン、アセトニトリル、ジメチルカーボネート、酢酸エチル、酢酸ブチル等が使用できるが、乾燥により選択的にこの有機溶媒を除去するため、THF、アセトン等の沸点100℃以下の揮発性の有機溶媒、あるいは結合剤の溶解能力が高いN−メチルピロリドンが好ましい。   Examples of the organic solvent for dissolving or dispersing the binder include tetrahydrofuran (hereinafter referred to as THF), methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, toluene, xylene, N-methylpyrrolidone, acetone, acetonitrile, dimethyl carbonate, ethyl acetate, butyl acetate, and the like. Although it can be used, in order to selectively remove this organic solvent by drying, a volatile organic solvent having a boiling point of 100 ° C. or lower such as THF or acetone, or N-methylpyrrolidone having a high ability to dissolve a binder is preferable.

次に、アルミニウム多孔質焼結体の空孔に、分極性電極材料スラリーを充填し、乾燥する工程を説明する。充填させる方法は、アルミニウム多孔質焼結体を分極性電極材料スラリーにディッピングする方法、アルミニウム多孔質焼結体の上部からスラリーを注ぐ方法等が挙げられ、さらに、2本のロール間を通したり、へらでこすったりして表面に付着した余剰の分極性電極材料のスラリーを内部に押し込むことによって、より効果的にアルミニウム多孔質焼結体の空孔に分極性電極材料を充填することができる。乾燥は、大気中で放置してもよく、乾燥機等を用いてもよい。乾燥後、アルミニウム多孔質焼結体と、分極性電極材料および結合剤との質量比を測定し、分極性電極材料および結合剤の質量比が低い場合には、再度、浸漬・乾燥を繰り返し、所望量とすることができる。他方、分極性電極材料および結合剤の質量比が高い場合には、スラリーの粘性を低くして、浸漬・乾燥をやり直し、所望量とすることができる。   Next, the process of filling the pores of the porous aluminum sintered body with the polarizable electrode material slurry and drying it will be described. Examples of the filling method include a method of dipping the aluminum porous sintered body into the polarizable electrode material slurry, a method of pouring the slurry from the upper part of the aluminum porous sintered body, and further passing between two rolls. It is possible to more effectively fill the pores of the porous aluminum sintered body with the polarizable electrode material by pushing the slurry of excess polarizable electrode material adhered to the surface by rubbing with a spatula. . Drying may be left in the air, or a dryer or the like may be used. After drying, measure the mass ratio between the porous aluminum sintered body and the polarizable electrode material and the binder. If the polar ratio of the polarizable electrode material and the binder is low, repeat the dipping and drying again. The desired amount can be obtained. On the other hand, when the mass ratio of the polarizable electrode material and the binder is high, the viscosity of the slurry can be lowered, and dipping and drying can be performed again to obtain a desired amount.

次に、分極性電極材料および結合剤を含むアルミニウム多孔質焼結体を圧延またはプレスする工程を説明する。アルミニウム多孔質焼結体は、所望の厚さまで圧延またはプレスすることができ、電極体の空隙率を減少させ、電極密度を高めることができる。ここで、電極厚さは、0.03〜3mmであると、好ましい。ここで、プレスによってもアルミニウム多孔質焼結体の密度を高くすることができるが、生産性の観点から圧延が好ましい。   Next, a process of rolling or pressing an aluminum porous sintered body containing a polarizable electrode material and a binder will be described. The aluminum porous sintered body can be rolled or pressed to a desired thickness, and the porosity of the electrode body can be reduced and the electrode density can be increased. Here, the electrode thickness is preferably 0.03 to 3 mm. Here, the density of the porous aluminum sintered body can also be increased by pressing, but rolling is preferred from the viewpoint of productivity.

分極性電極材料および結合剤を含むアルミニウム多孔質焼結体の表面に、絶縁体等を形成する方法は、上記のアルミニウム集電体の製造方法(空孔に分極性電極材料および結合剤を含まないアルミニウム多孔質焼結体の表面に絶縁体等を形成する方法)と同様である。   The method of forming an insulator or the like on the surface of an aluminum porous sintered body containing a polarizable electrode material and a binder is the above-described method for producing an aluminum current collector (including a polarizable electrode material and a binder in the pores) This is the same as the method of forming an insulator or the like on the surface of a non-aluminum porous sintered body.

以上のようにして、電気二重層型キャパシタ用電極を製造することができる。この電気二重層型キャパシタ用電極を含む、電気二重層型キャパシタは、アルミニウム多孔質焼結体がセパレータを突き破ることに起因する電気二重層用キャパシタの短絡を抑制でき、さらにはアルミニウム多孔質焼結体中の分極性電極材料の密度が高いため、高エネルギー密度であり、非常に有用である。   As described above, an electrode for an electric double layer capacitor can be manufactured. The electric double layer type capacitor including the electrode for the electric double layer type capacitor can suppress a short circuit of the electric double layer capacitor caused by the aluminum porous sintered body breaking through the separator, and further the aluminum porous sintered type. Since the density of the polarizable electrode material in the body is high, it has a high energy density and is very useful.

以下、実施例により、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited to these.

〔電気二重層キャパシタ用集電体1の作製〕
アルミニウムシート多孔質焼結体を、市販の平均粒径:15μmのアルミニウム粉末(純度:99質量%以上)と平均粒径:10μmのチタン粉末(純度:99質量%以上)を95:5の質量比で乾式混合し、上記混合粉:100質量部に対し、結着剤としてポリビニルアルコール:1〜5質量部と、可塑剤としてグリセリン:1〜5質量部と、界面活性剤としてアルキルベンゼンスルホン酸塩:0.1〜3質量部と、発泡剤としてヘプタン:0.1〜5重量部とを加え、溶媒の水:80質量部とともに、合計500gにした後、混練することにより、スラリーを作製した。そのスラリーを、ドクターブレード法によりシート状に成形し、さらに乾燥することで溶媒を取り除き焼結前駆体を得た。これをアルゴンガスフロー環境下において400℃、20分の脱脂、その後650℃、1時間の焼成処理を施すことにより、図5に示す形状のアルミニウムシート多孔質焼結体(電気二重層キャパシタ用集電体1)を得た。得られた電気二重層キャパシタ用集電体1の厚みは1.0mm、空孔率は70%、平均空孔径は約10μmであった。
[Production of current collector 1 for electric double layer capacitor]
The aluminum sheet porous sintered body is made of a commercially available average particle size: 15 μm aluminum powder (purity: 99% by mass or more) and average particle size: 10 μm titanium powder (purity: 99% by mass or more) in a mass of 95: 5. The mixture powder: 100 parts by mass with respect to the above mixed powder: 1 to 5 parts by mass of polyvinyl alcohol as a binder, 1 to 5 parts by mass of glycerin as a plasticizer, and alkylbenzene sulfonate as a surfactant : 0.1-3 parts by mass and heptane: 0.1-5 parts by weight as a foaming agent, and a total of 500 g together with 80 parts by mass of solvent water, and then kneaded to prepare a slurry. . The slurry was formed into a sheet by a doctor blade method, and further dried to obtain a sintered precursor by removing the solvent. This was degreased at 400 ° C. for 20 minutes in an argon gas flow environment, and then subjected to a firing treatment at 650 ° C. for 1 hour, whereby an aluminum sheet porous sintered body having a shape shown in FIG. Electrical body 1) was obtained. The obtained current collector 1 for an electric double layer capacitor had a thickness of 1.0 mm, a porosity of 70%, and an average pore diameter of about 10 μm.

〔電気二重層キャパシタ用集電体2の作製〕
電気二重層キャパシタ用集電体1の作製方法において、発泡剤の配合量を1.5倍としたこと以外は、全て同じ方法で、アルミニウム多孔質焼結体を作製した。厚みは1.0mm、空孔率は90%、平均空孔径は約500μmであった。
[Preparation of current collector 2 for electric double layer capacitor]
In the method for producing the current collector 1 for the electric double layer capacitor, an aluminum porous sintered body was produced in the same manner except that the blending amount of the foaming agent was 1.5 times. The thickness was 1.0 mm, the porosity was 90%, and the average pore diameter was about 500 μm.

次に、得られたアルミニウム多孔質焼結体の表面層に、スクリーン印刷法により平均粒径:0.1μmのSiO微粒子を20質量部、ポリテトラフルオロエチレン:5質量部を含み、溶媒としてN−メチルピロリドン(NMP):100質量部を加えスラリーを作製し、これをアルミニウム多孔質焼結体の表層に塗布した。これに120℃、3時間の真空乾燥を施し、図6に示す形状の電気二重層キャパシタ用集電体2を得た。 Next, the surface layer of the obtained porous aluminum sintered body contains 20 parts by mass of SiO 2 fine particles having an average particle diameter of 0.1 μm by screen printing and 5 parts by mass of polytetrafluoroethylene as a solvent. N-methylpyrrolidone (NMP): 100 parts by mass was added to prepare a slurry, which was applied to the surface layer of the aluminum porous sintered body. This was vacuum-dried at 120 ° C. for 3 hours to obtain a current collector 2 for an electric double layer capacitor having a shape shown in FIG.

〔電気二重層キャパシタ用集電体3の作製〕
電気二重層キャパシタ用集電体1の作製方法において、発泡剤の配合量を2.5倍としたこと以外は、全て同じ方法で、アルミニウム多孔質焼結体を作製した。厚みは1.0mm、空孔率は90%、平均空孔径は約1000μmであった。
[Preparation of current collector 3 for electric double layer capacitor]
In the method for producing the current collector 1 for the electric double layer capacitor, an aluminum porous sintered body was produced in the same manner except that the amount of the foaming agent was 2.5 times. The thickness was 1.0 mm, the porosity was 90%, and the average pore diameter was about 1000 μm.

次に、スクリーン印刷法により、溶媒としてN−メチルピロリドン(NMP):100重量部と、ポリフッ化ビニリデン(PVdF):10重量部を含むスラリーを作製し、得られたアルミニウム多孔質焼結体の表面層に塗布した。これに120℃、3時間の真空乾燥を施し、上記集電体2と同様の形状の電気二重層キャパシタ用集電体3を得た。   Next, a slurry containing 100 parts by weight of N-methylpyrrolidone (NMP) as a solvent and 10 parts by weight of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a solvent was prepared by screen printing, and the obtained porous aluminum sintered body was obtained. It was applied to the surface layer. This was vacuum dried at 120 ° C. for 3 hours to obtain a current collector 3 for an electric double layer capacitor having the same shape as that of the current collector 2.

〔電気二重層キャパシタ用集電体4の作製〕
上記、電気二重層キャパシタ用集電体2と同様の作製方法にて、アルミニウム多孔質焼結体を作製した。厚みは1.0mm、空孔率は90%、平均空孔径は約500μmであった。
[Production of current collector 4 for electric double layer capacitor]
An aluminum porous sintered body was produced by the same production method as that for the current collector 2 for an electric double layer capacitor. The thickness was 1.0 mm, the porosity was 90%, and the average pore diameter was about 500 μm.

次に、得られたアルミニウム多孔質焼結体の表面層にスクリーン印刷法により、プロピレンカーボネート電解液を含むポリエチレンオキシドの固体電解質粉末(平均粒径10nm):10重量部とポリフッ化ビニリデン(PVdF):5重量部を含み、溶媒としてN−メチルピロリドン(NMP):100重量部を加え、スラリーを塗布した。これに120℃、3時間の真空乾燥を施し、上記集電体2と同様の形状の電気二重層キャパシタ用集電体4を得た。   Next, a solid oxide powder of polyethylene oxide containing propylene carbonate electrolyte (average particle size 10 nm): 10 parts by weight and polyvinylidene fluoride (PVdF) by screen printing on the surface layer of the obtained porous aluminum sintered body : 5 parts by weight, N-methylpyrrolidone (NMP): 100 parts by weight as a solvent was added, and the slurry was applied. This was vacuum dried at 120 ° C. for 3 hours to obtain a current collector 4 for an electric double layer capacitor having the same shape as that of the current collector 2.

〔実施例1〕 [Example 1]

〔電気二重層キャパシタ用電極1の作製〕
集電体1を用い電気二重層キャパシタ用電極1を作製した。なお、実施例および比較例の電気二重層キャパシタ用電極の作製、電極の放電容量試験は、ドライルームで行った。
[Preparation of electrode 1 for electric double layer capacitor]
An electrode 1 for an electric double layer capacitor was produced using the current collector 1. In addition, preparation of the electrode for electric double layer capacitors of an Example and a comparative example and the discharge capacity test of the electrode were performed in the dry room.

まず、水蒸気賦活活性炭粉末(平均粒径約2μm):80重量部、ケッチェンブラック(平均粒径40nm):10重量部、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE):10重量部を、溶媒の水:80質量部に分散させ、スラリーを作製した。このスラリーを充填、120℃、3時間の真空乾燥を施し、図7に示す形状の電気二重層キャパシタ用電極前駆体を得た。   First, water vapor activated activated carbon powder (average particle diameter of about 2 μm): 80 parts by weight, ketjen black (average particle diameter of 40 nm): 10 parts by weight, polytetrafluoroethylene (PTFE): 10 parts by weight, water of solvent: 80 A slurry was prepared by dispersing in parts by mass. The slurry was filled and vacuum-dried at 120 ° C. for 3 hours to obtain an electrode precursor for an electric double layer capacitor having a shape shown in FIG.

次に、得られた電気二重層キャパシタ用電極前駆体にプロピレンカーボネート電解液を含むポリエチレンオキシドの固体電解質粉末(平均粒径10nm):10重量部とポリフッ化ビニリデン(PVdF):5重量部を含み、溶媒としてN−メチルピロリドン(NMP):100重量部を加え、スラリーを塗布した。これを120℃、3時間の真空乾燥し、これをプレスしながら融着することにより、電極表面全体にコーティング層を有する図8に示す形状の電気二重層キャパシタ用電極1を得た。このときのコーティング層の厚みは0.1μmであった。また、最終的に得られた電極における活性炭の体積密度は0.25g/cmであった。表1に、作製条件等を示す。なお、表1では、絶縁体層や電解質層を、コーティング層と記載する。 Next, the obtained electrode precursor for an electric double layer capacitor includes a polyethylene oxide solid electrolyte powder containing propylene carbonate electrolyte (average particle size 10 nm): 10 parts by weight and polyvinylidene fluoride (PVdF): 5 parts by weight Then, 100 parts by weight of N-methylpyrrolidone (NMP) was added as a solvent, and the slurry was applied. This was vacuum-dried at 120 ° C. for 3 hours, and fused while being pressed to obtain an electrode 1 for an electric double layer capacitor having a shape shown in FIG. 8 having a coating layer on the entire electrode surface. The thickness of the coating layer at this time was 0.1 μm. Moreover, the volume density of the activated carbon in the finally obtained electrode was 0.25 g / cm 3 . Table 1 shows manufacturing conditions and the like. In Table 1, the insulator layer and the electrolyte layer are described as a coating layer.

〔実施例2、3、および比較例1〜4〕
表1の条件にしたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例2、3、および比較例1〜4を行った。
[Examples 2 and 3 and Comparative Examples 1 to 4]
Except having set it as the conditions of Table 1, it carried out similarly to Example 1, and performed Examples 2, 3 and Comparative Examples 1-4.

〔実施例4〕 Example 4

〔電気二重層キャパシタ用電極2の作製〕
集電体2を用い電気二重層キャパシタ用電極2を作製した。
まず、水蒸気賦活活性炭粉末(平均粒径約2μm):80重量部、ケッチェンブラック(平均粒径40nm):10重量部、ポリフッ化ビニリデン(PVdF):10重量部を、N−メチルピロリドン(NMP):100重量部の溶媒に分散させ、スラリーを作製した。このスラリーを充填、120℃、3時間の真空乾燥を施し、図7に示す形状の電気二重層キャパシタ用電極前駆体を得た。
[Preparation of electrode 2 for electric double layer capacitor]
An electric double layer capacitor electrode 2 was produced using the current collector 2.
First, steam activated activated carbon powder (average particle size of about 2 μm): 80 parts by weight, ketjen black (average particle size 40 nm): 10 parts by weight, polyvinylidene fluoride (PVdF): 10 parts by weight, N-methylpyrrolidone (NMP) ): Dispersed in 100 parts by weight of solvent to prepare slurry. The slurry was filled and vacuum-dried at 120 ° C. for 3 hours to obtain an electrode precursor for an electric double layer capacitor having a shape shown in FIG.

次に、得られた電気二重層キャパシタ用電極前駆体に、スプレー法によりN−メチルピロリドン(NMP)の液体を拭きつけ、集電体表面のコーティング層をゲル状にした状態で、離型剤塗布処理が施されたPETフィルムに挟んだ状態でプレスし、これを120℃、3時間の真空乾燥することで、図10に示す形状の電気二重層キャパシタ用電極2を得た。このときのコーティング層の厚みは10μmであった。最終的に得られた電極における活性炭の体積密度は0.34g/cmであった。 Next, the N-methylpyrrolidone (NMP) liquid is wiped to the obtained electrode precursor for the electric double layer capacitor by a spray method, and the coating layer on the surface of the current collector is gelled. It pressed in the state pinched | interposed into the PET film to which the coating process was performed, and this was vacuum-dried at 120 degreeC for 3 hours, and the electrode 2 for electric double layer capacitors of the shape shown in FIG. 10 was obtained. The thickness of the coating layer at this time was 10 μm. The volume density of the activated carbon in the finally obtained electrode was 0.34 g / cm 3 .

〔実施例5、6、および比較例5〜8〕
表1の条件にしたこと以外は、実施例4と同様にして、実施例5、6、および比較例5〜8を行った。
[Examples 5 and 6 and Comparative Examples 5 to 8]
Except having set it as the conditions of Table 1, it carried out similarly to Example 4, and performed Example 5, 6 and Comparative Examples 5-8.

〔実施例7〕 Example 7

〔電気二重層キャパシタ用電極3の作製〕
集電体3を用い電気二重層キャパシタ用電極3を作製した。
まず、水蒸気賦活活性炭粉末(平均粒径約2μm):80重量部、ケッチェンブラック(平均粒径40nm):10重量部、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE):10重量部を、溶媒の水:80質量部に分散させ、スラリーを作製した。このスラリーを充填、120℃、3時間の真空乾燥を施した後ロールプレスし、集電体シートの表面にのみコーティング層を有する図9に示す形状の電気二重層キャパシタ用電極3を得た。このときの活性炭の体積密度は0.35g/cmであった。また、コーティング層の厚みは100μmであった。
[Preparation of electrode 3 for electric double layer capacitor]
An electric double layer capacitor electrode 3 was produced using the current collector 3.
First, water vapor activated activated carbon powder (average particle diameter of about 2 μm): 80 parts by weight, ketjen black (average particle diameter of 40 nm): 10 parts by weight, polytetrafluoroethylene (PTFE): 10 parts by weight, solvent water: 80 A slurry was prepared by dispersing in parts by mass. The slurry was filled, vacuum dried at 120 ° C. for 3 hours, and then roll-pressed to obtain an electrode 3 for an electric double layer capacitor having a shape shown in FIG. 9 having a coating layer only on the surface of the current collector sheet. The volume density of the activated carbon at this time was 0.35 g / cm 3 . The thickness of the coating layer was 100 μm.

〔実施例8、9、および比較例9〜12〕
表1の条件にしたこと以外は、実施例7と同様にして、実施例8、9、および比較例9〜12を行った。
[Examples 8 and 9, and Comparative Examples 9 to 12]
Except having set it as the conditions of Table 1, it carried out similarly to Example 7, and performed Example 8, 9 and Comparative Examples 9-12.

〔実施例10〕 Example 10

〔電気二重層キャパシタ用電極4の作製〕
集電体4を用い電気二重層キャパシタ用電極4を作製した。
得られた集電体に水蒸気賦活活性炭粉末(平均粒径約2μm):80重量部、ケッチェンブラック(平均粒径40nm):10重量部、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE):10重量部を、溶媒の水:80質量部に分散させ、スラリーを作製した。このスラリーを充填、120℃、3時間の真空乾燥を施した後、ロールプレスし、集電体シートの表面にのみコーティング層を有する実施例7と同様の形状の電気二重層キャパシタ用電極4を得た。このときの活性炭の体積密度は0.34g/cmであった。また、コーティング層の厚みは10μmであった。
[Production of Electrode 4 for Electric Double Layer Capacitor]
An electric double layer capacitor electrode 4 was produced using the current collector 4.
Steam-activated activated carbon powder (average particle size: about 2 μm): 80 parts by weight, Ketjen black (average particle size: 40 nm): 10 parts by weight, polytetrafluoroethylene (PTFE): 10 parts by weight on the obtained current collector, Solvent water: dispersed in 80 parts by mass to prepare a slurry. The slurry was charged, vacuum dried at 120 ° C. for 3 hours, and then roll-pressed to form an electric double layer capacitor electrode 4 having the same shape as in Example 7 having a coating layer only on the surface of the current collector sheet. Obtained. The volume density of the activated carbon at this time was 0.34 g / cm 3 . The thickness of the coating layer was 10 μm.

〔実施例11、12、および比較例13〜16〕
表1の条件にしたこと以外は、実施例10と同様にして、実施例11、12、および比較例13〜16を行った。
[Examples 11 and 12, and Comparative Examples 13 to 16]
Except having set it as the conditions of Table 1, it carried out similarly to Example 10, and performed Examples 11 and 12 and Comparative Examples 13-16.

〔比較例17〕 [Comparative Example 17]

〔電気二重層キャパシタ用電極5の作製〕
上記、電気二重層キャパシタ用集電体1と同様の作製方法により得られた多孔質アルミニウムシートを用意した。厚みは1.0mm、空孔率は90%、平均空孔径は約1000μmであった。
[Preparation of electrode 5 for electric double layer capacitor]
A porous aluminum sheet obtained by the same production method as that for the current collector 1 for an electric double layer capacitor was prepared. The thickness was 1.0 mm, the porosity was 90%, and the average pore diameter was about 1000 μm.

次に、水蒸気賦活活性炭粉末(平均粒径約10μm)80重量部、ケッチェンブラック(平均粒径40nm):10重量部、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE):10重量部を溶媒に分散させ、スラリーを作製した。このスラリーを充填、120℃、3時間の真空乾燥を施し、電気二重層キャパシタ用電極前駆体を得た。これにロールプレスを施すことにより、図7に示す形状の電気二重層キャパシタ用電極を得た。このときの活性炭の体積密度は0.22g/cmであった。 Next, 80 parts by weight of water vapor activated activated carbon powder (average particle size of about 10 μm), 10 parts by weight of ketjen black (average particle size of 40 nm), and 10 parts by weight of polytetrafluoroethylene (PTFE) are dispersed in a solvent, and slurry Was made. The slurry was filled and vacuum dried at 120 ° C. for 3 hours to obtain an electrode precursor for an electric double layer capacitor. By subjecting this to a roll press, an electric double layer capacitor electrode having the shape shown in FIG. 7 was obtained. At this time, the volume density of the activated carbon was 0.22 g / cm 3 .

〔比較例18、19〕
表1の条件にしたこと以外は、比較例17と同様にして、比較例18,19を行った。
[Comparative Examples 18 and 19]
Comparative Examples 18 and 19 were performed in the same manner as Comparative Example 17 except that the conditions in Table 1 were used.

〔実施例13〕
電気二重層キャパシタ用電極前駆体に塗布するスラリーの組成を、プロピレンカーボネート電解液を含むポリエチレンオキシドの固体電解質粉末(平均粒径10nm):10重量部とポリフッ化ビニリデン(PVdF):5重量部、水蒸気賦活活性炭粉末(平均粒径約10μm):20重量部、溶媒としてN−メチルピロリドン(NMP):120重量部としたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例13を行った。
Example 13
The composition of the slurry applied to the electrode precursor for the electric double layer capacitor is as follows: solid oxide powder of polyethylene oxide containing propylene carbonate electrolyte (average particle size 10 nm): 10 parts by weight and polyvinylidene fluoride (PVdF): 5 parts by weight, Example 13 was carried out in the same manner as Example 1 except that water vapor activated activated carbon powder (average particle size: about 10 μm): 20 parts by weight and N-methylpyrrolidone (NMP): 120 parts by weight as solvent.

〔実施例14〕
上記集電体2の作製方法において、アルミニウム多孔質焼結体の表面層に塗布するスラリーの組成を、平均粒径0.1μmのSiO微粒子を20質量部とポリテトラフルオロエチレン:5質量部、水蒸気賦活活性炭粉末(平均粒径約10μm):20重量部を含み、溶媒としてN−メチルピロリドン(NMP):120質量部としたこと以外は、実施例4と同様にして、実施例14を行った。
Example 14
In the manufacturing method of the current collector 2, the composition of the slurry applied to the surface layer of the aluminum porous sintered body is 20 parts by mass of SiO 2 fine particles having an average particle size of 0.1 μm and 5 parts by mass of polytetrafluoroethylene: Steam activated carbon powder (average particle size: about 10 μm): 20 parts by weight, N-methylpyrrolidone (NMP) as a solvent: 120 parts by weight went.

〔実施例15〕
上記集電体3の作製方法において、アルミニウム多孔質焼結体の表面層に塗布するスラリーの組成を、ポリフッ化ビニリデン(PVdF):10重量部、ケッチェンブラック(平均粒径40nm):10重量部、溶媒としてN−メチルピロリドン(NMP):100重量部としたこと以外は、実施例7と同様にして、実施例15を行った。
Example 15
In the method for producing the current collector 3, the composition of the slurry applied to the surface layer of the porous aluminum sintered body is as follows: polyvinylidene fluoride (PVdF): 10 parts by weight, ketjen black (average particle size: 40 nm): 10 weights Example 15 was carried out in the same manner as in Example 7 except that N-methylpyrrolidone (NMP): 100 parts by weight was used.

〔実施例16〕
上記集電体3の作製方法において、アルミニウム多孔質焼結体の表面層に塗布するスラリーの組成を、プロピレンカーボネート電解液を含むポリエチレンオキシドの固体電解質粉末(平均粒径10nm):10重量部とポリフッ化ビニリデン(PVdF):5重量部を含み、ケッチェンブラック(平均粒径40nm):10重量部、溶媒としてN−メチルピロリドン(NMP):100重量部としたこと以外は、実施例10と同様にして、実施例16を行った。
Example 16
In the method for producing the current collector 3, the composition of the slurry applied to the surface layer of the aluminum porous sintered body is a solid oxide powder of polyethylene oxide containing propylene carbonate electrolyte (average particle size 10 nm): 10 parts by weight Example 10 except that polyvinylidene fluoride (PVdF): 5 parts by weight, Ketjen black (average particle size 40 nm): 10 parts by weight, N-methylpyrrolidone (NMP) as a solvent: 100 parts by weight Example 16 was conducted in the same manner.

〔実施例17〕
電気二重層キャパシタ用電極前駆体に塗布するスラリーの組成を、プロピレンカーボネート電解液を含むポリエチレンオキシドの固体電解質粉末(平均粒径10nm):5重量部とポリフッ化ビニリデン(PVdF):5重量部、水蒸気賦活活性炭粉末(平均粒径:約10μm):25重量部、ケッチェンブラック(平均粒径40nm)3重量部、溶媒としてN−メチルピロリドン(NMP):150重量部としたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例17を行った。
Example 17
The composition of the slurry applied to the electrode precursor for the electric double layer capacitor is 5 parts by weight of a solid oxide powder of polyethylene oxide containing propylene carbonate electrolyte (average particle size 10 nm) and 5 parts by weight of polyvinylidene fluoride (PVdF). Steam activated activated carbon powder (average particle size: about 10 μm): 25 parts by weight, ketjen black (average particle size: 40 nm) 3 parts by weight, N-methylpyrrolidone (NMP) as solvent: 150 parts by weight Example 17 was carried out in the same manner as Example 1.

〔実施例18〕
上記集電体2の作製方法において、アルミニウム多孔質焼結体の表面層に塗布するスラリーの組成を、平均粒径0.1μmのSiO微粒子:5質量部とポリテトラフルオロエチレン:5質量部、水蒸気賦活活性炭粉末(平均粒径約10μm):25重量部を含み、ケッチェンブラック(平均粒径40nm):3重量部、溶媒としてN−メチルピロリドン(NMP):150質量部としたこと以外は、実施例4と同様にして、実施例18を行った。
Example 18
In the method for producing the current collector 2, the composition of the slurry applied to the surface layer of the aluminum porous sintered body is as follows: SiO 2 fine particles having an average particle size of 0.1 μm: 5 parts by mass and polytetrafluoroethylene: 5 parts by mass , Steam activated activated carbon powder (average particle size about 10 μm): 25 parts by weight, ketjen black (average particle size 40 nm): 3 parts by weight, N-methylpyrrolidone (NMP) as solvent: 150 parts by weight Example 18 was carried out in the same manner as in Example 4.

〔実施例19〕
上記集電体3の作製方法において、アルミニウム多孔質焼結体の表面層に塗布するスラリーの組成を、ポリフッ化ビニリデン(PVdF):5重量部、水蒸気賦活活性炭粉末(平均粒径約10μm):25重量部、ケッチェンブラック(平均粒径40nm)3重量部、溶媒としてN−メチルピロリドン(NMP):120重量部としたこと以外は、実施例7と同様にして、実施例19を行った。
Example 19
In the method for producing the current collector 3, the composition of the slurry applied to the surface layer of the aluminum porous sintered body is as follows: polyvinylidene fluoride (PVdF): 5 parts by weight, water vapor activated activated carbon powder (average particle size: about 10 μm): Example 19 was performed in the same manner as in Example 7, except that 25 parts by weight, 3 parts by weight of ketjen black (average particle size 40 nm), and 120 parts by weight of N-methylpyrrolidone (NMP) as a solvent were used. .

〔実施例20〕
上記集電体3の作製方法において、アルミニウム多孔質焼結体の表面層に塗布するスラリーの組成を、プロピレンカーボネート電解液を含むポリエチレンオキシドの固体電解質粉末(平均粒径10nm):10重量部とポリフッ化ビニリデン(PVdF):5重量部を含み、水蒸気賦活活性炭粉末(平均粒径約10μm):25重量部、ケッチェンブラック(平均粒径40nm):3重量部、溶媒としてN−メチルピロリドン(NMP):150重量部としたこと以外は、実施例10と同様にして、実施例20を行った。
Example 20
In the method for producing the current collector 3, the composition of the slurry applied to the surface layer of the aluminum porous sintered body is a solid oxide powder of polyethylene oxide containing propylene carbonate electrolyte (average particle size 10 nm): 10 parts by weight Polyvinylidene fluoride (PVdF): 5 parts by weight, water vapor activated activated carbon powder (average particle size about 10 μm): 25 parts by weight, ketjen black (average particle size 40 nm): 3 parts by weight, N-methylpyrrolidone as a solvent ( NMP): Example 20 was carried out in the same manner as in Example 10 except that the amount was 150 parts by weight.

《セパレータを介した電気二重層キャパシタ用電極間の短絡評価》
図11に、電気二重層キャパシタ用電極の短絡評価に用いたセルの模式図を示す。セパレータを介した電気二重層キャパシタ用電極間の短絡評価は、得られた電極101と厚さ40μmのセルロース製多孔膜からなるセパレータ102を用い、圧縮試験装置に圧縮治具105、電極101、セパレータ102、電極101、圧縮治具105の順に積層させ、図11のようにセットし、セットした二枚の電極101には、タブ103を介して、電気抵抗測定装置のリード104を接続して行った。
評価は、電極に、図11の破線矢印の方向に圧力を加えていき1MPaに達した後、1MPaの一定の圧力を1分間加え、その後、徐荷する方法により試験を行い、電気抵抗値が1秒間で1/10倍以下のオーダーでパルス的に変化した場合を「短絡有」とし、それ以外を「短絡無」とした。それぞれの実施例、比較例につき10回行った際、3回以上「短絡有」となったものを「×」、3回未満のものを「○」とした。表1に、その結果を示す。
<< Short-circuit evaluation between electrodes for electric double layer capacitor via separator >>
In FIG. 11, the schematic diagram of the cell used for the short circuit evaluation of the electrode for electric double layer capacitors is shown. The short-circuit evaluation between the electrodes for the electric double layer capacitor through the separator is performed by using the obtained electrode 101 and the separator 102 made of a cellulose porous film having a thickness of 40 μm, and the compression jig 105, the electrode 101, the separator in the compression test apparatus. 102, the electrode 101, and the compression jig 105 are laminated in this order and set as shown in FIG. 11. The two electrodes 101 thus set are connected to the leads 104 of the electrical resistance measuring device via the tab 103. It was.
The evaluation was performed by applying a pressure to the electrode in the direction of the broken line arrow in FIG. 11 and reaching 1 MPa, then applying a constant pressure of 1 MPa for 1 minute, and then unloading, and the electrical resistance value was The case where it changed in a pulse manner on the order of 1/10 or less in 1 second was defined as “with short circuit”, and the others were defined as “without short circuit”. When the test was carried out 10 times for each of the examples and comparative examples, the case where “short circuit occurred” three times or more was designated as “x”, and the case where the number was less than three was designated as “◯”. Table 1 shows the results.

《電極の放電容量試験》
まず、電極を直径15mmの円形に打ち抜いたものを2枚用意し、直径18mm、厚さ40μmの円形セルロース製多孔膜からなるセパレータを電極2枚の間に挟んだ。これを、ポリプロピレン製パッキンを設置したステンレス鋼製のコイン型外装容器(直径:20mm、深さ:3.0mm)にはめ込み、150℃で3時間、真空乾燥後、電解液(プロピレンカーボネート溶液に(CPBFを1mol/dmの割合で混合したもの)を注入した。これにポリプロピレン製パッキンを介して電池蓋を被せて固定し、密閉することで、直径20mm、高さ約3.2mmのコインセル型電気二重層キャパシタを作製した。次に、上記セルを放電レート:1.0C、放電電圧:2.5〜0Vにて放電を行い、放電容量から、電気二重層型キャパシタ用電極中の単位活性炭質量当たりの放電容量(表1では「単位活性炭質量当たりの放電容量」と記載)、電気二重層型キャパシタ用電極の単位体積当たりの放電容量(表1では「単位体積当たりの放電容量」と記載)を求めた。表1に、これらの結果を示す。
《Electrode discharge capacity test》
First, two punched electrodes having a diameter of 15 mm were prepared, and a separator made of a circular cellulose porous membrane having a diameter of 18 mm and a thickness of 40 μm was sandwiched between the two electrodes. This was fitted into a stainless steel coin-type outer container (diameter: 20 mm, depth: 3.0 mm) with polypropylene packing, and after vacuum drying at 150 ° C. for 3 hours, the electrolyte solution (propylene carbonate solution ( C 2 H 5 ) 4 PBF 4 mixed at a rate of 1 mol / dm 3 ) was injected. This was covered with a battery cover via a polypropylene packing, fixed, and sealed, thereby producing a coin cell type electric double layer capacitor having a diameter of 20 mm and a height of about 3.2 mm. Next, the cell was discharged at a discharge rate of 1.0 C and a discharge voltage of 2.5 to 0 V. From the discharge capacity, the discharge capacity per unit activated carbon mass in the electrode for the electric double layer capacitor (Table 1 , "Discharge capacity per unit activated carbon mass"), the discharge capacity per unit volume of the electric double layer capacitor electrode (described as "discharge capacity per unit volume" in Table 1). Table 1 shows these results.

表1からわかるように、実施例1〜20のすべてにおいて、活性炭体積密度、単位活物質質量当たりの放電容量、単位体積当たりの放電容量が高く、短絡評価の結果も「○」であった。特に、実施例18、20は、活性炭密度、単位体積当たりの放電容量が、著しく高かった。これに対して、アルミニウム多孔質体の空孔径が5μmの比較例1、5、9、13では、活性炭体積密度が低く、これに伴い、電気二重層型キャパシタ用電極の単位体積当たりの放電容量も低かった。空孔径が小さすぎるためである。また、アルミニウム多孔質体の空孔径が1500μmの比較例2、6、10、14では、単位活物質質当たりの放電容量が低かった。空孔径が大きすぎると集電性能が低下するためである。コーティング層が0.005μmの比較例3、7、11、15では、短絡評価が「×」であった。コーティング層が200μmの比較例4、8、12、16では、充放電ができなかった。コーティング層がない比較例17〜19は、いずれも短絡評価が「×」であった。   As can be seen from Table 1, in all of Examples 1 to 20, the activated carbon volume density, the discharge capacity per unit active material mass, the discharge capacity per unit volume were high, and the result of short circuit evaluation was also “◯”. In particular, Examples 18 and 20 had remarkably high activated carbon density and discharge capacity per unit volume. On the other hand, in Comparative Examples 1, 5, 9, and 13 in which the pore diameter of the aluminum porous body is 5 μm, the activated carbon volume density is low, and accordingly, the discharge capacity per unit volume of the electrode for the electric double layer capacitor Was also low. This is because the pore diameter is too small. Further, in Comparative Examples 2, 6, 10, and 14 in which the pore diameter of the aluminum porous body was 1500 μm, the discharge capacity per unit active material was low. This is because if the pore diameter is too large, the current collecting performance is lowered. In Comparative Examples 3, 7, 11, and 15 having a coating layer of 0.005 μm, the short circuit evaluation was “x”. In Comparative Examples 4, 8, 12, and 16 having a coating layer of 200 μm, charging / discharging could not be performed. In all of Comparative Examples 17 to 19 having no coating layer, the short circuit evaluation was “x”.

以上のように、本発明の電気二重層型キャパシタ用電極は、アルミニウム多孔質焼結体がセパレータを突き破ることに起因する電気二重層用キャパシタの短絡を抑制でき、さらにはアルミニウム多孔質焼結体中の分極性電極材料の密度が高い電気二重層型キャパシタを提供できることがわかった。   As described above, the electrode for the electric double layer capacitor of the present invention can suppress the short circuit of the capacitor for the electric double layer caused by the aluminum porous sintered body breaking through the separator, and further the aluminum porous sintered body. It was found that an electric double layer capacitor having a high density of the polarizable electrode material can be provided.

1、11 アルミニウム多孔質焼結体
2、2a、12 絶縁体層
3、13 分極性電極材料および結合剤
21、31 アルミニウム多孔質焼結体
32 絶縁体層
23、33 空孔
41、51、61、71 アルミニウム多孔質焼結体
52、62、72 絶縁体層
43、53、63、73 スラリー充填後の空孔
101 電気二重層型キャパシタ用電極
102 セパレータ
103 タブ
104 リード
105 圧縮治具
1, 11 Aluminum porous sintered body 2, 2a, 12 Insulator layer 3, 13 Polarized electrode material and binder 21, 31 Aluminum porous sintered body 32 Insulator layer 23, 33 Pore 41, 51, 61 , 71 Aluminum porous sintered body 52, 62, 72 Insulator layer 43, 53, 63, 73 Holes after slurry filling 101 Electrode for electric double layer capacitor 102 Separator 103 Tab 104 Lead 105 Compression jig

Claims (8)

三次元網目構造の金属骨格を有し、前記金属骨格間に空孔を有し、かつ骨格間空孔の空孔径が、10〜1000μmであるアルミニウム多孔質焼結体と、前記アルミニウム多孔質焼結体の片面または両面に、厚さが0.01〜100μmの絶縁体層、高分子ゲル電解質層または固体電解質層が形成されていることを特徴とする、電気二重層型キャパシタ用集電体。   An aluminum porous sintered body having a metal skeleton having a three-dimensional network structure, having pores between the metal skeletons, and having a pore diameter of 10 to 1000 μm between the skeletons; An electric current collector for an electric double layer capacitor, wherein an insulator layer, a polymer gel electrolyte layer or a solid electrolyte layer having a thickness of 0.01 to 100 μm is formed on one side or both sides of the bonded body . 三次元網目構造の金属骨格を有し、前記金属骨格間に空孔を有し、かつ骨格間空孔の空孔径が、10〜1000μmであるアルミニウム多孔質焼結体と、前記アルミニウム多孔質焼結体の空孔内に分極性電極材料および結合剤を含み、前記アルミニウム多孔質焼結体の片面または両面に、厚さが0.01〜100μmの絶縁体層、高分子ゲル電解質層または固体電解質層が形成されていることを特徴とする、電気二重層型キャパシタ用電極。   An aluminum porous sintered body having a metal skeleton having a three-dimensional network structure, having pores between the metal skeletons, and having a pore diameter of 10 to 1000 μm between the skeletons; A polarizable electrode material and a binder are contained in the pores of the bonded body, and an insulating layer, a polymer gel electrolyte layer, or a solid having a thickness of 0.01 to 100 μm is formed on one or both surfaces of the porous aluminum sintered body. An electrode for an electric double layer type capacitor, wherein an electrolyte layer is formed. 結合剤が、有機溶剤系バインダーまたは水系バインダーのいずれか一方であり、絶縁体層、高分子ゲル電解質層または固体電解質層に含まれるバインダーが有機溶剤系バインダーまたは水系バインダーの他方である、請求項2記載の電気二重層型キャパシタ用電極。   The binder is either an organic solvent-based binder or an aqueous binder, and the binder contained in the insulator layer, the polymer gel electrolyte layer, or the solid electrolyte layer is the other of the organic solvent-based binder or the aqueous binder. 3. The electrode for an electric double layer capacitor according to 2. 絶縁体層、高分子ゲル電解質層または固体電解質層に、分極性電極材料および/または導電助剤を含む、電気二重層型キャパシタ用電極。   An electrode for an electric double layer capacitor, comprising a polarizable electrode material and / or a conductive aid in an insulator layer, a polymer gel electrolyte layer, or a solid electrolyte layer. 請求項1記載の電気二重層型キャパシタ用集電体の空孔に、分極性電極材料および結合剤を含むスラリーを充填し、乾燥した後、圧延またはプレスをすることを特徴とする、電気二重層型キャパシタ用電極の製造方法。   The electric double layer capacitor current collector according to claim 1 is filled with a slurry containing a polarizable electrode material and a binder, dried, and then rolled or pressed. Manufacturing method of electrode for multilayer capacitor. 三次元網目構造の金属骨格を有し、前記金属骨格間に空孔を有し、かつ骨格間空孔の空孔径が、10〜1000μmであるアルミニウム多孔質焼結体の空孔に、分極性電極材料および結合剤を含むスラリーを充填し、乾燥した後、アルミニウム多孔質焼結体を圧延またはプレスし、さらに、アルミニウム多孔質焼結体の片面または両面に、絶縁体層、高分子ゲル電解質層または固体電解質層を形成することを特徴とする、電気二重層型キャパシタ用電極の製造方法。   It has polarizability in the pores of the porous aluminum sintered body having a metal skeleton having a three-dimensional network structure, having pores between the metal skeletons, and having a pore diameter of 10 to 1000 μm. After filling and drying a slurry containing an electrode material and a binder, the aluminum porous sintered body is rolled or pressed, and further, an insulator layer and a polymer gel electrolyte are formed on one or both sides of the aluminum porous sintered body. A method for producing an electrode for an electric double layer capacitor, comprising forming a layer or a solid electrolyte layer. 結合剤が、有機溶剤系バインダーまたは水系バインダーのいずれか一方であり、絶縁体層、高分子ゲル電解質層または固体電解質層に含まれるバインダーが有機溶剤系バインダーまたは水系バインダーの他方である、請求項5または6記載の電気二重層型キャパシタ用電極の製造方法。   The binder is either an organic solvent-based binder or an aqueous binder, and the binder contained in the insulator layer, the polymer gel electrolyte layer, or the solid electrolyte layer is the other of the organic solvent-based binder or the aqueous binder. 7. A method for producing an electrode for an electric double layer capacitor according to 5 or 6. 請求項2〜4のいずれか1項記載の電気二重層型キャパシタ用電極を含む、電気二重層型キャパシタ。   The electric double layer type capacitor containing the electrode for electric double layer type capacitors of any one of Claims 2-4.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230290581A1 (en) * 2019-10-21 2023-09-14 Imam Abdulrahman Bin Faisal University Method for charging polymer-reinforced capacitor
CN117012942A (en) * 2023-09-28 2023-11-07 江苏正力新能电池技术有限公司 Silicon-graphite composite negative electrode sheet and preparation method thereof, lithium-ion battery

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06203874A (en) * 1992-12-28 1994-07-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ionic conductive high-polymer electrolyte
JPH11135369A (en) * 1997-10-28 1999-05-21 Nec Corp Electrical double layer capacitor
JP2003123842A (en) * 2001-10-19 2003-04-25 Shirouma Science Co Ltd Polymer gel electrolyte composition and method for producing the same
JP2003147218A (en) * 2000-11-30 2003-05-21 Nippon Kayaku Co Ltd Resin composition for polymer solid electrolyte, polymer solid electrolyte and polymer battery
JP2007180444A (en) * 2005-12-28 2007-07-12 Jsr Corp Electrochemical capacitor
JP2007280912A (en) * 2006-03-15 2007-10-25 Institute Of National Colleges Of Technology Japan Polymer electrolyte and method for producing the same
JP2008123770A (en) * 2006-11-10 2008-05-29 Gs Yuasa Corporation:Kk Battery
JP2009164130A (en) * 2008-01-08 2009-07-23 Samsung Sdi Co Ltd Electrode assembly and lithium secondary battery including the same
JP2010009856A (en) * 2008-06-25 2010-01-14 Nissan Motor Co Ltd Negative electrode for lithium ion secondary battery
JP2010061917A (en) * 2008-09-02 2010-03-18 Toyota Motor Corp Method for manufacturing catalytic electrode of fuel cell
JP2010283042A (en) * 2009-06-02 2010-12-16 Mitsubishi Materials Corp ELECTRIC DOUBLE LAYER CAPACITOR ELECTRODE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
JP2011023430A (en) * 2009-07-13 2011-02-03 Mitsubishi Materials Corp Electrode for electric double-layer capacitor, and method for manufacturing the same
JP2011103278A (en) * 2009-11-12 2011-05-26 Mitsubishi Materials Corp Collector for nonaqueous electrolyte secondary battery, and negative electrode using the same
JP2011134521A (en) * 2009-12-23 2011-07-07 Mitsubishi Materials Corp Negative electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06203874A (en) * 1992-12-28 1994-07-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ionic conductive high-polymer electrolyte
JPH11135369A (en) * 1997-10-28 1999-05-21 Nec Corp Electrical double layer capacitor
JP2003147218A (en) * 2000-11-30 2003-05-21 Nippon Kayaku Co Ltd Resin composition for polymer solid electrolyte, polymer solid electrolyte and polymer battery
JP2003123842A (en) * 2001-10-19 2003-04-25 Shirouma Science Co Ltd Polymer gel electrolyte composition and method for producing the same
JP2007180444A (en) * 2005-12-28 2007-07-12 Jsr Corp Electrochemical capacitor
JP2007280912A (en) * 2006-03-15 2007-10-25 Institute Of National Colleges Of Technology Japan Polymer electrolyte and method for producing the same
JP2008123770A (en) * 2006-11-10 2008-05-29 Gs Yuasa Corporation:Kk Battery
JP2009164130A (en) * 2008-01-08 2009-07-23 Samsung Sdi Co Ltd Electrode assembly and lithium secondary battery including the same
JP2010009856A (en) * 2008-06-25 2010-01-14 Nissan Motor Co Ltd Negative electrode for lithium ion secondary battery
JP2010061917A (en) * 2008-09-02 2010-03-18 Toyota Motor Corp Method for manufacturing catalytic electrode of fuel cell
JP2010283042A (en) * 2009-06-02 2010-12-16 Mitsubishi Materials Corp ELECTRIC DOUBLE LAYER CAPACITOR ELECTRODE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
JP2011023430A (en) * 2009-07-13 2011-02-03 Mitsubishi Materials Corp Electrode for electric double-layer capacitor, and method for manufacturing the same
JP2011103278A (en) * 2009-11-12 2011-05-26 Mitsubishi Materials Corp Collector for nonaqueous electrolyte secondary battery, and negative electrode using the same
JP2011134521A (en) * 2009-12-23 2011-07-07 Mitsubishi Materials Corp Negative electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230290581A1 (en) * 2019-10-21 2023-09-14 Imam Abdulrahman Bin Faisal University Method for charging polymer-reinforced capacitor
US11810717B2 (en) * 2019-10-21 2023-11-07 Imam Abdulrahman Bin Faisal University Method for charging polymer-reinforced capacitor
US12148568B2 (en) 2019-10-21 2024-11-19 Imam Abdulrahman Bin Faisal University Charge-discharge method for cycling a polymer-reinforced capacitor
CN117012942A (en) * 2023-09-28 2023-11-07 江苏正力新能电池技术有限公司 Silicon-graphite composite negative electrode sheet and preparation method thereof, lithium-ion battery
CN117012942B (en) * 2023-09-28 2024-03-15 江苏正力新能电池技术有限公司 Silicon-graphite composite negative plate, preparation method thereof and lithium ion battery

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