JP2015060930A - Separator for capacitor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、キャパシタ用セパレータに関する。本発明におけるキャパシタとは、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ、ハイブリッドキャパシタ、レドックスキャパシタ等を指す。 The present invention relates to a capacitor separator. The capacitor in the present invention refers to an electric double layer capacitor, a lithium ion capacitor, a hybrid capacitor, a redox capacitor and the like.
電気化学素子の1種であるキャパシタは大きな電気容量を持つとともに、充放電の繰り返しに対する安定性が高いため、車輌や電気機器に使用される給電源等の用途に広く使用されつつある。従来、キャパシタ用セパレータ(以下、「セパレータ」と表記することがある)としては、溶剤紡糸セルロース繊維や再生セルロース繊維の叩解物を主体とする紙製セパレータが使用されている(例えば、特許文献1〜2参照)。近年、体積・重量エネルギー密度の大きさに着目されて、太陽電池と組み合わせた点滅式道路鋲や誘導灯、自動車や電気自動車の回生エネルギーシステム等に用途が拡大してきている。これに伴い、セパレータには、内部短絡防止のための均一性と緻密性、電解液の含浸性と保液性、高いイオン透過性、低い内部抵抗、キャパシタ製造に耐える強度等が要求されている。これらの要求の改善に向けて、紙製セパレータと共に、溶剤紡糸セルロース繊維と合成短繊維を併用したセパレータが提案されている。(例えば、特許文献2参照)。しかしながら、溶剤紡糸セルロース繊維と合成短繊維を併用したセパレータは、強度と緻密性が向上するが、内部抵抗が高くなりやすいという問題があった。 A capacitor, which is a kind of electrochemical element, has a large electric capacity and has high stability against repeated charge and discharge, and is therefore widely used in applications such as a power supply used in vehicles and electrical equipment. Conventionally, as a capacitor separator (hereinafter, sometimes referred to as “separator”), a paper separator mainly composed of a beaten product of solvent-spun cellulose fiber or regenerated cellulose fiber has been used (for example, Patent Document 1). ~ 2). In recent years, attention has been focused on the volume and weight energy density, and the application has been expanded to flashing road lamps and guide lights combined with solar cells, regenerative energy systems for automobiles and electric cars, and the like. Accordingly, the separator is required to have uniformity and denseness for preventing internal short circuit, electrolyte impregnation and liquid retention, high ion permeability, low internal resistance, strength to withstand capacitor manufacturing, and the like. . In order to improve these requirements, a separator using a solvent-spun cellulose fiber and a synthetic short fiber together with a paper separator has been proposed. (For example, refer to Patent Document 2). However, the separator using the solvent-spun cellulose fiber and the synthetic short fiber improves the strength and denseness, but has a problem that the internal resistance tends to increase.
本発明の課題は、フィブリル化した溶剤紡糸セルロース繊維と合成短繊維を必須成分として含有する湿式不織布からなるキャパシタ用セパレータにおいて、高い電解液保液率を有し、内部抵抗が低く、内部短絡不良率が低いキャパシタ用セパレータを提供することにある。 The object of the present invention is to provide a capacitor separator made of a wet nonwoven fabric containing fibrillated solvent-spun cellulose fibers and synthetic short fibers as essential components, having a high electrolyte solution retention ratio, low internal resistance, and poor internal short circuit The object is to provide a capacitor separator having a low rate.
上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、下記手段を見出し、本発明に至った。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the following means have been found and the present invention has been achieved.
フィブリル化した溶剤紡糸セルロース繊維と合成短繊維を必須成分として含有する湿式不織布からなるキャパシタ用セパレータにおいて、捲縮を有する合成短繊維を含有することを特徴とするキャパシタ用セパレータ。 A capacitor separator made of a wet nonwoven fabric containing fibrillated solvent-spun cellulose fibers and synthetic short fibers as essential components, wherein the capacitor separator contains crimped synthetic short fibers.
本発明によれば、フィブリル化した溶剤紡糸セルロース繊維と合成短繊維を必須成分として含有する湿式不織布からなるキャパシタ用セパレータにおいて、捲縮を有する合成短繊維を含有することにより、電解液の保液性を向上させ、内部抵抗が低く、内部短絡不良率の低いキャパシタ用セパレータを得ることができる。 According to the present invention, in a capacitor separator made of a wet nonwoven fabric containing fibrillated solvent-spun cellulose fibers and synthetic short fibers as essential components, the electrolytic solution retaining liquid is obtained by containing the synthetic short fibers having crimps. Thus, a capacitor separator having a low internal resistance and a low internal short-circuit failure rate can be obtained.
溶剤紡糸セルロース繊維とは、セルロース誘導体を経ずに、直接、有機溶剤に溶解させて紡糸して得られるセルロース繊維を意味する。本発明においては、叩解処理によりフィブリル化した溶剤紡糸セルロース繊維が用いられる。本発明においては、溶剤紡糸セルロース繊維の叩解度を変法濾水度で表す。 The solvent-spun cellulose fiber means a cellulose fiber obtained by dissolving and spinning directly in an organic solvent without passing through a cellulose derivative. In the present invention, solvent-spun cellulose fibers fibrillated by beating treatment are used. In the present invention, the beating degree of solvent-spun cellulose fiber is expressed by modified freeness.
変法濾水度とは、ふるい板として線径0.14mm、目開き0.18mmの80メッシュ金網を用い、試料濃度0.1質量%にした以外はJIS P8121に準拠して測定した値のことである。 The modified freeness is a value measured in accordance with JIS P8121, except that an 80 mesh wire net having a wire diameter of 0.14 mm and an aperture of 0.18 mm is used as a sieve plate, and the sample concentration is 0.1 mass%. That is.
フィブリル化した溶剤紡糸セルロース繊維は変法濾水度0〜400mlのものが好ましい。フィブリル化した溶剤紡糸セルロース繊維の変法濾水度は、0〜300mlであることがより好ましく、0〜250mlであることがさらに好ましい。変法濾水度が400mlより多いと、キャパシタ用セパレータの緻密性が不十分で内部短絡不良率が高くなる場合がある。 The fibrillated solvent-spun cellulose fiber preferably has a modified freeness of 0 to 400 ml. The modified drainage degree of the fibrillated solvent-spun cellulose fiber is more preferably 0 to 300 ml, and further preferably 0 to 250 ml. If the modified drainage is more than 400 ml, the capacitor separator may be insufficiently dense and the internal short circuit defect rate may be increased.
フィブリル化した溶剤紡糸セルロース繊維を得るには、溶剤紡糸セルロースの短繊維を適度な濃度で水等に分散させ、これをリファイナー、ビーター、ミル、摩砕装置、高速の回転刃により剪断力を与える回転刃式ホモジナイザー、高速で回転する円筒形の内刃と固定された外刃との間で剪断力を生じる二重円筒式の高速ホモジナイザー、超音波による衝撃で微細化する超音波破砕器、高圧ホモジナイザー等に通して、刃の形状、流量、処理回数、処理速度、処理濃度等の条件を調節して叩解すれば良い。 In order to obtain fibrillated solvent-spun cellulose fibers, solvent-spun cellulose short fibers are dispersed in water at an appropriate concentration, and this is subjected to shear force by a refiner, beater, mill, milling device, and high-speed rotary blade. Rotating blade type homogenizer, double cylindrical high speed homogenizer that generates shearing force between a cylindrical inner blade that rotates at high speed and a fixed outer blade, ultrasonic crusher that is refined by ultrasonic impact, high pressure It may be beaten by adjusting the conditions such as the shape of the blade, the flow rate, the number of treatments, the treatment speed, and the treatment concentration through a homogenizer.
フィブリル化した溶剤紡糸セルロース繊維の長さ加重平均繊維長は0.2〜2.0mmが好ましく、0.4〜1.8mmがより好ましく、0.5〜1.5mmがさらに好ましい。長さ加重平均繊維長が0.2mmより短いと、湿式抄造の際に漉き網から抜け落ちて排水に流出する割合が多くなる場合や、擦れによって毛羽立ちが生じる場合があり、2.0mmより長いと、繊維同士が撚れてダマになる場合がある。 The length-weighted average fiber length of the fibrillated solvent-spun cellulose fiber is preferably 0.2 to 2.0 mm, more preferably 0.4 to 1.8 mm, and even more preferably 0.5 to 1.5 mm. When the length-weighted average fiber length is shorter than 0.2 mm, there are cases where the ratio of falling out of the screen and outflowing into the drainage during wet papermaking increases, or fluffing may occur due to rubbing. The fibers may be twisted and become lumps.
本発明において、フィブリル化した溶剤紡糸セルロース繊維の平均繊維長(長さ加重平均繊維長)は、JAPAN TAPPI 紙パルプ試験方法No.52「紙及びパルプの繊維長試験方法(光学的自動計測法)」に準じて、KajaaniFiberLabV3.5(Metso Automation社製)を使用して測定した。 In the present invention, the average fiber length (length-weighted average fiber length) of the fibrillated solvent-spun cellulose fibers is the JAPAN TAPPI paper pulp test method No. According to No. 52 “Paper and Pulp Fiber Length Test Method (Optical Automatic Measurement Method)”, measurement was performed using Kajaani Fiber Lab V3.5 (manufactured by Metso Automation).
KajaaniFiberLabV3.5(Metso Automation社製)では、検出部を通過する個々の繊維について、屈曲した繊維の全体の真の長さ(L)と屈曲した繊維の両端部の最短の長さ(l)を測定することができる。「長さ加重平均繊維長」とは、屈曲した繊維の両端部の最短の長さ(l)を測定・算出した平均繊維長である。 In Kajaani Fiber Lab V3.5 (manufactured by Metso Automation), for each fiber passing through the detection unit, the total true length (L) of the bent fiber and the shortest length (l) of both ends of the bent fiber are determined. Can be measured. The “length-weighted average fiber length” is an average fiber length obtained by measuring and calculating the shortest length (l) of both ends of the bent fiber.
本発明において、キャパシタ用セパレータは、フィブリル化した溶剤紡糸セルロースと合成短繊維を必須成分として含有し、フィブリル化した溶剤紡糸セルロース繊維を50〜90質量%含有することが好ましく、60〜80質量%がより好ましい。フィブリル化した溶剤紡糸セルロース繊維の含有率が50質量%未満では、セパレータの緻密性が不十分で内部短絡不良率が高くなる場合があり、90質量%より多いと、湿紙強度が弱くなり、抄造性が悪くなる場合がある。 In the present invention, the capacitor separator contains fibrillated solvent-spun cellulose and synthetic short fibers as essential components, and preferably contains 50-90% by mass of fibrillated solvent-spun cellulose fiber, 60-80% by mass. Is more preferable. If the content of the fibrillated solvent-spun cellulose fiber is less than 50% by mass, the density of the separator may be insufficient and the internal short circuit defect rate may be high. Papermaking properties may be deteriorated.
本発明における捲縮を有する合成短繊維として、ポリオレフィン、ポリエステル、アクリル、全芳香族ポリエステル、全芳香族ポリエステルアミド、ポリアミド、半芳香族ポリアミド、全芳香族ポリアミド、全芳香族ポリエーテル、全芳香族ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリ−p−フェニレンベンゾビスオキサゾール(PBO)、ポリベンゾイミダゾール(PBI)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、エチレン−ビニルアルコール共重合体等の樹脂からなる単繊維や複合繊維が挙げられ、2種類以上の組合せで含有しても良い。この中でもポリオレフィン、ポリエステル、アクリル、全芳香族ポリエステル、全芳香族ポリエステルアミド、ポリアミド、半芳香族ポリアミド、全芳香族ポリアミドが好ましく、ポリエステル、アクリルがさらに好ましい。 As the synthetic short fiber having crimps in the present invention, polyolefin, polyester, acrylic, wholly aromatic polyester, wholly aromatic polyester amide, polyamide, semi-aromatic polyamide, wholly aromatic polyamide, wholly aromatic polyether, wholly aromatic Polycarbonate, polyimide, polyamideimide (PAI), polyetheretherketone (PEEK), polyphenylene sulfide (PPS), poly-p-phenylenebenzobisoxazole (PBO), polybenzimidazole (PBI), polytetrafluoroethylene (PTFE) Examples thereof include single fibers and composite fibers made of a resin such as an ethylene-vinyl alcohol copolymer, and they may be contained in combinations of two or more. Among these, polyolefin, polyester, acrylic, wholly aromatic polyester, wholly aromatic polyester amide, polyamide, semi-aromatic polyamide, and wholly aromatic polyamide are preferable, and polyester and acrylic are more preferable.
本発明における捲縮を有する合成短繊維の捲縮数及び捲縮率は特に限定されないが、捲縮数については、3〜50が好ましく、10〜25がより好ましい。また捲縮率については、3〜30%が好ましく、5〜20%がより好ましい。尚、本発明で使用する「捲縮数」及び「捲縮率」は、JIS L 1015で規定される「けん縮数」及び「けん縮率」を表す。 The number of crimps and the crimp rate of the synthetic short fiber having crimps in the present invention are not particularly limited, but the number of crimps is preferably 3 to 50, more preferably 10 to 25. Moreover, about a crimp rate, 3 to 30% is preferable and 5 to 20% is more preferable. The “crimp number” and “crimp rate” used in the present invention represent “crimp number” and “crimp rate” defined by JIS L 1015.
本発明における捲縮を有する合成短繊維と併用して使用可能な合成短繊維としては、ポリオレフィン、ポリエステル、アクリル、全芳香族ポリエステル、全芳香族ポリエステルアミド、ポリアミド、半芳香族ポリアミド、全芳香族ポリアミド、全芳香族ポリエーテル、全芳香族ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリ−p−フェニレンベンゾビスオキサゾール(PBO)、ポリベンゾイミダゾール(PBI)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、エチレン−ビニルアルコール共重合体等の樹脂からなる単繊維や複合繊維、これらをフィブリル化したものを適量単独で含有しても良いし、2種類以上の組合せで含有しても良い。また、各種の分割型複合繊維を分割させたものを含有しても良い。この中でもポリオレフィン、ポリエステル、アクリル、全芳香族ポリエステル、全芳香族ポリエステルアミド、ポリアミド、半芳香族ポリアミド、全芳香族ポリアミドが好ましく、ポリエステル、アクリルがさらに好ましい。 Synthetic short fibers that can be used in combination with the synthetic short fibers having crimps in the present invention include polyolefins, polyesters, acrylics, wholly aromatic polyesters, wholly aromatic polyester amides, polyamides, semi-aromatic polyamides, wholly aromatics. Polyamide, wholly aromatic polyether, wholly aromatic polycarbonate, polyimide, polyamideimide (PAI), polyetheretherketone (PEEK), polyphenylene sulfide (PPS), poly-p-phenylenebenzobisoxazole (PBO), polybenzimidazole (PBI), polytetrafluoroethylene (PTFE), a single fiber or a composite fiber made of a resin such as an ethylene-vinyl alcohol copolymer, or a fibrillated product of these may be contained alone in an appropriate amount, or two or more types Even if contained in a combination of There. Moreover, you may contain what divided | segmented various split type composite fibers. Among these, polyolefin, polyester, acrylic, wholly aromatic polyester, wholly aromatic polyester amide, polyamide, semi-aromatic polyamide, and wholly aromatic polyamide are preferable, and polyester and acrylic are more preferable.
本発明における合成短繊維の平均繊維径は0.1〜20μmが好ましく、0.1〜15μmがより好ましく、0.1〜10μmがさらに好ましい。平均繊維径が0.1μm未満では、繊維が細過ぎてセパレータから脱落する場合があり、平均繊維径が20μmより太いと、セパレータの厚さを薄くすることが困難になる場合がある。 The average fiber diameter of the synthetic short fiber in the present invention is preferably from 0.1 to 20 μm, more preferably from 0.1 to 15 μm, further preferably from 0.1 to 10 μm. If the average fiber diameter is less than 0.1 μm, the fibers may be too thin and fall off from the separator. If the average fiber diameter is greater than 20 μm, it may be difficult to reduce the thickness of the separator.
本発明における平均繊維径は、セパレータの走査型電子顕微鏡写真より、セパレータを形成する繊維の繊維径を計測し、無作為に選んだ100本の平均値である。 The average fiber diameter in the present invention is an average value of 100 fibers randomly selected by measuring the fiber diameter of fibers forming the separator from a scanning electron micrograph of the separator.
本発明における合成短繊維の繊維長は1〜15mmが好ましく、2〜10mmがより好ましく、3〜5mmがさらに好ましい。繊維長が1mmより短いと、セパレータから脱落することがあり、15mmより長いと、繊維がもつれてダマになることがあり、厚さむらが生じる場合がある。 1-15 mm is preferable, as for the fiber length of the synthetic short fiber in this invention, 2-10 mm is more preferable, and 3-5 mm is further more preferable. If the fiber length is shorter than 1 mm, it may fall off from the separator, and if it is longer than 15 mm, the fiber may be tangled and become lumpy, resulting in uneven thickness.
本発明において、キャパシタ用セパレータは、フィブリル化した溶剤紡糸セルロースと合成短繊維とを必須成分として含有し、合成短繊維を10〜50質量%含有することが好ましく、20〜40質量%含有することがより好ましい。合成短繊維の含有率が10質量%未満では、湿紙強度が弱くなり、抄造性が悪化する場合があり、50質量%より多いと、緻密性が不十分で内部短絡不良率が高くなる場合がある。 In the present invention, the capacitor separator contains fibrillated solvent-spun cellulose and synthetic short fibers as essential components, and preferably contains 10 to 50% by mass of synthetic short fibers. Is more preferable. When the content of the synthetic short fiber is less than 10% by mass, the wet paper strength is weakened and the papermaking property may be deteriorated. When the content is more than 50% by mass, the denseness is insufficient and the internal short circuit defect rate is increased. There is.
本発明において、捲縮を有する合成短繊維の含有率は、キャパシタ用セパレータ中に含有する合成短繊維の50〜100質量%が好ましく、70〜100質量%がより好ましい。50質量%未満では、空隙率が不十分で、電解液の保液性が十分向上しない場合がある。 In the present invention, the content of the crimped synthetic short fiber is preferably 50 to 100% by mass, and more preferably 70 to 100% by mass of the synthetic short fiber contained in the capacitor separator. If it is less than 50% by mass, the porosity may be insufficient, and the liquid retention of the electrolytic solution may not be sufficiently improved.
本発明におけるキャパシタ用セパレータの坪量は、5.0〜25.0g/m2が好ましく、7.0〜20.0g/m2がより好ましく、7.0〜18.0g/m2がさらに好ましい。5.0g/m2未満では、十分な機械的強度が得られなかったり、正極と負極との間の絶縁性が不十分で内部短絡不良率が高くなったりする場合があり、25.0g/m2より大きいと、キャパシタ用セパレータの薄膜化が困難になる場合がある。 The basis weight of the separator for the capacitor in the present invention is preferably 5.0~25.0g / m 2, more preferably 7.0~20.0g / m 2, 7.0~18.0g / m 2 and more preferable. If it is less than 5.0 g / m 2 , sufficient mechanical strength may not be obtained, or the insulation between the positive electrode and the negative electrode may be insufficient and the internal short-circuit failure rate may increase. m and greater than 2, there is a case where thinning of the separator for the capacitor becomes difficult.
本発明におけるキャパシタ用セパレータの厚さは、10.0〜50.0μmが好ましく、12.0〜45.0μmがより好ましく、15.0〜40.0μmがさらに好ましい。10.0μm未満では、十分な機械的強度が得られなかったり、正極と負極との間の絶縁性が不十分で内部短絡不良率が高くなったりする場合がある。50.0μmより厚いと、キャパシタ用セパレータの薄膜化が困難になる場合がある。 The thickness of the capacitor separator in the present invention is preferably 10.0 to 50.0 μm, more preferably 12.0 to 45.0 μm, and further preferably 15.0 to 40.0 μm. If the thickness is less than 10.0 μm, sufficient mechanical strength may not be obtained, or the insulation between the positive electrode and the negative electrode may be insufficient and the internal short circuit defect rate may be increased. If it is thicker than 50.0 μm, it may be difficult to reduce the thickness of the capacitor separator.
本発明において、繊維ウェブを形成する湿式抄造方法としては、従来公知の方法、例えば、円網、長網、短網、傾斜型短網等の抄紙方式を単独で用いた抄紙機、又は同種若しくは異種の抄紙機を組み合わせてなるコンビネーション抄紙機を用いる方法が挙げられる。本発明において、湿式不織布をキャパシタ用セパレータとして使用する場合、ピンホールや欠点を低減するため、円網と円網又は傾斜型と円網を組み合わせたコンビネーション抄紙機が好ましい。このようにして形成した繊維ウェブは、多筒式ドライヤー、ヤンキードライヤー、ヤンキードライヤーと熱風フードの組合せ等の乾燥方式で乾燥させ、湿式不織布からなるキャパシタ用セパレータが得られる。抄造用スラリーには、繊維原料の他に、必要に応じて、分散剤、増粘剤、無機填料、有機填料、消泡剤等を適宜添加し、5〜0.001質量%程度の固形分濃度に抄造用スラリーを調製する。この抄造用スラリーをさらに所定濃度に希釈して抄造する。抄造して得たキャパシタ用セパレータは必要に応じて、カレンダー処理、熱カレンダー処理、熱処理等が施される。 In the present invention, as a wet papermaking method for forming a fiber web, a conventionally known method, for example, a paper machine using a papermaking system such as a circular net, a long net, a short net, an inclined short net, or the same type or One example is a method using a combination paper machine in which different types of paper machines are combined. In the present invention, when a wet nonwoven fabric is used as a capacitor separator, in order to reduce pinholes and defects, a combination paper machine combining a circular net and a circular net or an inclined type and a circular net is preferable. The fiber web formed in this manner is dried by a drying method such as a multi-cylinder dryer, a Yankee dryer, a combination of a Yankee dryer and a hot air hood, and a capacitor separator made of a wet nonwoven fabric is obtained. In addition to the fiber raw material, if necessary, a dispersing agent, a thickener, an inorganic filler, an organic filler, an antifoaming agent, and the like are added to the papermaking slurry, and the solid content is about 5 to 0.001% by mass. A papermaking slurry is prepared to a concentration. The papermaking slurry is further diluted to a predetermined concentration for papermaking. The separator for capacitors obtained by papermaking is subjected to calendering, thermal calendering, heat treatment and the like as necessary.
本発明におけるキャパシタとは、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ、ハイブリッドキャパシタ、レドックスキャパシタを意味する。電気二重層キャパシタは、電極と電解液との界面に電気二重層が形成され、蓄電される。電極活物質としては、活性炭、カーボンブラック、カーボンエーロゲル、カーボンナノチューブ、非多孔性炭素等の炭素材料が主に用いられる。電解液としては、イオン解離性の塩を溶解させた水溶液、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、アセトニトリル、γ−ブチロラクトン、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、ジメトキシメタン、スルホラン、ジメチルスルホキシド、エチレングリコール、プロピレングリコール、メチルセルソルブ、これらの混合溶媒等の有機溶媒にイオン解離性の塩を溶解させたもの、イオン性液体(固体溶融塩)等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 The capacitor in the present invention means an electric double layer capacitor, a lithium ion capacitor, a hybrid capacitor, or a redox capacitor. In the electric double layer capacitor, an electric double layer is formed at the interface between the electrode and the electrolytic solution to store electricity. As the electrode active material, carbon materials such as activated carbon, carbon black, carbon aerogel, carbon nanotube, and non-porous carbon are mainly used. As an electrolytic solution, an aqueous solution in which an ion dissociable salt is dissolved, propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, acetonitrile, γ-butyrolactone, dimethylformamide, tetrahydrofuran, dimethoxyethane, dimethoxymethane, sulfolane, dimethyl sulfoxide, Examples include, but are not limited to, those obtained by dissolving an ion dissociable salt in an organic solvent such as ethylene glycol, propylene glycol, methyl cellosolve, and mixed solvents thereof, and ionic liquids (solid molten salts). is not.
リチウムイオンキャパシタは、負極活物質がリチウムイオンを可逆的に担持可能な物質であり、正極活物質がリチウムイオン及び/又はアニオンを可逆的に担持可能な物質であり、予め負極及び/又は正極にリチウムイオンが担持されてなるキャパシタである。負極活物質としては、例えば黒鉛、難黒鉛化炭素、ポリアセン系有機半導体、チタン酸リチウム等が挙げられる。正極活物質としては、例えばポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリアセチレン等の導電性高分子、活性炭、ポリアセン系有機半導体等が挙げられる。電解液としては、リチウム塩の非プロトン性有機溶媒が用いられる。リチウム塩としては、例えばLiClO4、LiAsF6、LiBF4、LiPF6、Li(C2F5SO2)N等が挙げられる。非プロトン性有機溶媒としては、例えばプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、アセトニトリル、γ−ブチロラクトン、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、ジメトキシメタン、スルホラン、ジメチルスルホキシド、エチレングリコール、プロピレングリコール、メチルセルソルブ、これらの混合溶媒が挙げられる。 In the lithium ion capacitor, the negative electrode active material is a material capable of reversibly supporting lithium ions, and the positive electrode active material is a material capable of reversibly supporting lithium ions and / or anions. This is a capacitor in which lithium ions are supported. Examples of the negative electrode active material include graphite, non-graphitizable carbon, polyacene organic semiconductor, lithium titanate, and the like. Examples of the positive electrode active material include conductive polymers such as polypyrrole, polythiophene, polyaniline, and polyacetylene, activated carbon, and polyacene organic semiconductor. As the electrolytic solution, an aprotic organic solvent of a lithium salt is used. Examples of the lithium salt include LiClO 4 , LiAsF 6 , LiBF 4 , LiPF 6 , and Li (C 2 F 5 SO 2 ) N. Examples of the aprotic organic solvent include propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, acetonitrile, γ-butyrolactone, dimethylformamide, tetrahydrofuran, dimethoxyethane, dimethoxymethane, sulfolane, dimethyl sulfoxide, ethylene glycol, propylene glycol, and methyl. Cellsolve and mixed solvents thereof may be mentioned.
ハイブリッドキャパシタとは、正極と負極の反応機構又は電極材料が異なっているキャパシタである。例えば、負極が酸化還元反応で、正極が電気二重層型反応といった具合である。ハイブリッドキャパシタの負極活物質としては、例えば活性炭、黒鉛、ハードカーボン、ポリアセン、Li4Ti5O12等の金属酸化物、n型導電性高分子等が挙げられる。正極活物質としては、例えば活性炭、MnO2、LiCoO2、酸化ルテニウム等の金属酸化物、黒鉛、p型導電性高分子等が挙げられる。 A hybrid capacitor is a capacitor in which the reaction mechanism or electrode material of the positive electrode and the negative electrode are different. For example, the negative electrode is an oxidation-reduction reaction, and the positive electrode is an electric double layer reaction. Examples of the negative electrode active material of the hybrid capacitor include activated carbon, graphite, hard carbon, polyacene, metal oxides such as Li 4 Ti 5 O 12 , and n-type conductive polymers. Examples of the positive electrode active material include activated carbon, MnO 2 , LiCoO 2 , metal oxides such as ruthenium oxide, graphite, and a p-type conductive polymer.
レドックスキャパシタは、蓄電と放電の機構が、電極活物質の酸化還元、電極表面でのイオンの吸脱着、電気二重層における充放電の全てあるいは一部を利用してなるものである。レドックスキャパシタの電極活物質としては、例えば、酸化ルテニウム、酸化イリジウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ニッケル、酸化バナジウム、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化コバルト等の金属酸化物、これら金属酸化物の複合物、これら金属酸化物の水和物、これら金属酸化物と炭素材料との複合物、窒化モリブデン、窒化モリブデンと金属酸化物との複合物、リチウムイオンをインターカレートできる黒鉛やLi4Ti5O12、LiFePO4等のリチウム金属酸化物、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリアセン、これらの誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリキノキサリン誘導体、ポリインドール、サイクリックインドールポリマー、1,5−ジアミノアントラキノン、1,4−ベンゾキノン、黒鉛とこれらキノン系化合物との複合体、金属錯体高分子が挙げられる。電解液としては、イオン解離性の塩を溶解させた水溶液、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、アセトニトリル、γ−ブチロラクトン、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、ジメトキシメタン、スルホラン、ジメチルスルホキシド、エチレングリコール、プロピレングリコール、メチルセルソルブ、これらの混合溶媒等の有機溶媒にイオン解離性の塩を溶解させたもの、イオン性液体(固体溶融塩)等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 A redox capacitor has a storage and discharge mechanism that uses all or part of oxidation / reduction of an electrode active material, adsorption / desorption of ions on the electrode surface, and charge / discharge in an electric double layer. Examples of electrode active materials for redox capacitors include metal oxides such as ruthenium oxide, iridium oxide, titanium oxide, zirconium oxide, nickel oxide, vanadium oxide, tungsten oxide, manganese oxide, and cobalt oxide, and composites of these metal oxides. Hydrates of these metal oxides, composites of these metal oxides and carbon materials, molybdenum nitride, composites of molybdenum nitride and metal oxides, graphite or Li 4 Ti 5 O capable of intercalating lithium ions 12 , lithium metal oxides such as LiFePO 4 , polypyrrole, polyaniline, polythiophene, polyacene, derivatives thereof, polyfluorene derivatives, polyquinoxaline derivatives, polyindoles, cyclic indole polymers, 1,5-diaminoanthraquinone, 1,4- Benzoki Non-, graphite and a complex of these quinone compounds, and metal complex polymers are exemplified. As an electrolytic solution, an aqueous solution in which an ion dissociable salt is dissolved, propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, acetonitrile, γ-butyrolactone, dimethylformamide, tetrahydrofuran, dimethoxyethane, dimethoxymethane, sulfolane, dimethyl sulfoxide, Examples include, but are not limited to, those obtained by dissolving an ion dissociable salt in an organic solvent such as ethylene glycol, propylene glycol, methyl cellosolve, and mixed solvents thereof, and ionic liquids (solid molten salts). is not.
<繊維A1>
リファイナーを用いて、平均繊維径12μm、繊維長4mmの溶剤紡糸セルロース短繊維を叩解処理し、平均繊維長0.55mm、変法濾水度0mlのフィブリル化した溶剤紡糸セルロース繊維を作製し、繊維A1とした。
<Fiber A1>
Using a refiner, a solvent-spun cellulose short fiber having an average fiber diameter of 12 μm and a fiber length of 4 mm is beaten to produce a fibrillated solvent-spun cellulose fiber having an average fiber length of 0.55 mm and a modified freeness of 0 ml. A1.
<繊維A2>
リファイナーを用いて、平均繊維径12μm、繊維長4mmの溶剤紡糸セルロース短繊維を叩解処理し、平均繊維長1.25mm、変法濾水度250mlのフィブリル化した溶剤紡糸セルロース繊維を作製し、繊維A2とした。
<Fiber A2>
Using a refiner, a solvent-spun cellulose short fiber having an average fiber diameter of 12 μm and a fiber length of 4 mm is beaten to produce a fibrillated solvent-spun cellulose fiber having an average fiber length of 1.25 mm and a modified freeness of 250 ml. A2.
<繊維A3>
リファイナーを用いて、平均繊維径12μm、繊維長4mmの溶剤紡糸セルロース短繊維を叩解処理し、平均繊維長1.55mm、変法濾水度300mlのフィブリル化した溶剤紡糸セルロース繊維を作製し、繊維A3とした。
<Fiber A3>
Using a refiner, a solvent-spun cellulose short fiber having an average fiber diameter of 12 μm and a fiber length of 4 mm is beaten to produce a fibrillated solvent-spun cellulose fiber having an average fiber length of 1.55 mm and a modified freeness of 300 ml. A3.
<繊維A4>
リファイナーを用いて、平均繊維径12μm、繊維長4mmの溶剤紡糸セルロース短繊維を叩解処理し、平均繊維長1.85mm、変法濾水度400mlのフィブリル化した溶剤紡糸セルロース繊維を作製し、繊維A4とした。
<Fiber A4>
Using a refiner, a solvent-spun cellulose short fiber having an average fiber diameter of 12 μm and a fiber length of 4 mm is beaten to produce a fibrillated solvent-spun cellulose fiber having an average fiber length of 1.85 mm and a modified freeness of 400 ml. A4.
<繊維B1>
平均繊維径2.4μm、繊維長3mm、捲縮数10、捲縮率6%のポリエチレンテレフタレート繊維を繊維B1とした。
<Fiber B1>
Polyethylene terephthalate fiber having an average fiber diameter of 2.4 μm, a fiber length of 3 mm, a crimp number of 10 and a crimp rate of 6% was designated as fiber B1.
<繊維B2>
平均繊維径3.0μm、繊維長3mm、捲縮数15、捲縮率10%のポリエチレンテレフタレート繊維を繊維B2とした。
<Fiber B2>
Polyethylene terephthalate fiber having an average fiber diameter of 3.0 μm, fiber length of 3 mm, number of crimps of 15 and crimp rate of 10% was designated as fiber B2.
<繊維B3>
平均繊維径4.3μm、繊維長3mm、捲縮数10、捲縮率6%のポリエチレンテレフタレート繊維を繊維B3とした。
<Fiber B3>
Polyethylene terephthalate fiber having an average fiber diameter of 4.3 μm, a fiber length of 3 mm, a crimp number of 10 and a crimp rate of 6% was designated as fiber B3.
<繊維B4>
平均繊維径3.0μm、繊維長3mm、捲縮数6、捲縮率4%のポリエチレンテレフタレート繊維を繊維B4とした。
<Fiber B4>
Polyethylene terephthalate fiber having an average fiber diameter of 3.0 μm, fiber length of 3 mm, number of crimps of 6, and crimp rate of 4% was designated as fiber B4.
<繊維B5>
平均繊維径4.3μm、繊維長3mm、捲縮数27、捲縮率25%のポリエチレンテレフタレート繊維を繊維B5とした。
<Fiber B5>
Polyethylene terephthalate fiber having an average fiber diameter of 4.3 μm, fiber length of 3 mm, crimp number of 27, and crimp rate of 25% was designated as fiber B5.
<繊維B6>
平均繊維径3.0μm、繊維長3mmの捲縮を有さないポリエチレンテレフタレート繊維を繊維B6とした。
<Fiber B6>
Polyethylene terephthalate fiber having an average fiber diameter of 3.0 μm and a fiber length of 3 mm and having no crimp was designated as fiber B6.
<繊維C1>
平均繊維径3.3μm、繊維長3mm、捲縮数15、捲縮率10%のアクリル繊維を繊維C1とした。
<Fiber C1>
An acrylic fiber having an average fiber diameter of 3.3 μm, a fiber length of 3 mm, a number of crimps of 15, and a crimp rate of 10% was designated as fiber C1.
<繊維C2>
平均繊維径4.7μm、繊維長3mm、捲縮数10、捲縮率6%のアクリル繊維を繊維C2とした。
<Fiber C2>
An acrylic fiber having an average fiber diameter of 4.7 μm, a fiber length of 3 mm, a crimp number of 10, and a crimp rate of 6% was designated as fiber C2.
<繊維C3>
平均繊維径3.3μm、繊維長3mm、捲縮数6、捲縮率4%のアクリル繊維を繊維C3とした。
<Fiber C3>
An acrylic fiber having an average fiber diameter of 3.3 μm, a fiber length of 3 mm, a crimp number of 6, and a crimp rate of 4% was designated as fiber C3.
<繊維C4>
平均繊維径3.3μm、繊維長3mmの捲縮を有さないアクリル繊維を繊維C4とした。
<Fiber C4>
An acrylic fiber having an average fiber diameter of 3.3 μm and a fiber length of 3 mm and having no crimp was designated as fiber C4.
<繊維C5>
平均繊維径4.7μm、繊維長3mmの捲縮を有さないアクリル繊維を繊維C5とした。
<Fiber C5>
An acrylic fiber having an average fiber diameter of 4.7 μm and a fiber length of 3 mm and having no crimp was designated as fiber C5.
<繊維D1>
平均繊維径5.3μm、繊維長4mm、捲縮数6、捲縮率4%のポリプロピレン繊維を繊維D1とした。
<Fiber D1>
Polypropylene fiber having an average fiber diameter of 5.3 μm, fiber length of 4 mm, crimp number of 6 and crimp rate of 4% was designated as fiber D1.
<繊維D2>
平均繊維径5.3μm、繊維長4mmの捲縮を有さないポリプロピレン繊維を繊維D2とした。
<Fiber D2>
Polypropylene fiber having an average fiber diameter of 5.3 μm and a fiber length of 4 mm and having no crimp was designated as fiber D2.
<繊維E1>
高圧ホモジナイザーを用いてリンターを処理し、変法濾水度0mlのミクロフィブリル化天然セルロース繊維E1を作製した。
<Fiber E1>
The linter was treated using a high-pressure homogenizer to produce microfibrillated natural cellulose fiber E1 having a modified freeness of 0 ml.
<セパレータ>
(実施例1)
繊維A1を75質量部、繊維B1を20質量部、繊維E1を5質量部含有する抄造用スラリーを、傾斜・円網コンビネーション抄紙機を用いて、傾斜側と円網側の坪量比を50:50に設定し、湿潤状態の繊維ウェブを形成し、130℃に設定したヤンキードライヤーと135℃に設定した熱風フードにより乾燥させて湿式不織布を得た。このようにして得られた湿式不織布を常温でスーパーカレンダー処理することにより、セパレータを作製した。
<Separator>
Example 1
A papermaking slurry containing 75 parts by mass of fiber A1, 20 parts by mass of fiber B1, and 5 parts by mass of fiber E1 is set to a basis weight ratio of 50% on the slant side and on the net side by using a slant / circular net combination paper machine. : 50, a wet fiber web was formed, and dried with a Yankee dryer set at 130 ° C and a hot air hood set at 135 ° C to obtain a wet nonwoven fabric. A separator was produced by subjecting the wet nonwoven fabric thus obtained to a supercalender treatment at room temperature.
(実施例2)
繊維A1を75質量部、繊維B2を20質量部、繊維E1を5質量部含有する抄造用スラリーを用いた以外は、実施例1と同様にしてセパレータを作製した。
(Example 2)
A separator was prepared in the same manner as in Example 1 except that the papermaking slurry containing 75 parts by mass of fiber A1, 20 parts by mass of fiber B2, and 5 parts by mass of fiber E1 was used.
(実施例3)
繊維A1を75質量部、繊維B3を20質量部、繊維E1を5質量部含有する抄造用スラリーを用いた以外は、実施例1と同様にしてセパレータを作製した。
(Example 3)
A separator was produced in the same manner as in Example 1 except that a papermaking slurry containing 75 parts by mass of fiber A1, 20 parts by mass of fiber B3, and 5 parts by mass of fiber E1 was used.
(実施例4)
繊維A1を75質量部、繊維B4を20質量部、繊維E1を5質量部含有する抄造用スラリーを用いた以外は、実施例1と同様にしてセパレータを作製した。
Example 4
A separator was prepared in the same manner as in Example 1 except that a papermaking slurry containing 75 parts by mass of fiber A1, 20 parts by mass of fiber B4, and 5 parts by mass of fiber E1 was used.
(実施例5)
繊維A1を75質量部、繊維B5を20質量部、繊維E1を5質量部含有する抄造用スラリーを用いた以外は、実施例1と同様にしてセパレータを作製した。
(Example 5)
A separator was prepared in the same manner as in Example 1 except that the papermaking slurry containing 75 parts by mass of fiber A1, 20 parts by mass of fiber B5, and 5 parts by mass of fiber E1 was used.
(実施例6)
繊維A2を75質量部、繊維B2を25質量部含有する抄造用スラリーを用いた以外は、実施例1と同様にしてセパレータを作製した。
(Example 6)
A separator was produced in the same manner as in Example 1 except that a papermaking slurry containing 75 parts by mass of fiber A2 and 25 parts by mass of fiber B2 was used.
(実施例7)
繊維A2を55質量部、繊維B2を45質量部含有する抄造用スラリーを用いた以外は、実施例1と同様にしてセパレータを作製した。
(Example 7)
A separator was produced in the same manner as in Example 1 except that a papermaking slurry containing 55 parts by mass of fiber A2 and 45 parts by mass of fiber B2 was used.
(実施例8)
繊維A2を85質量部、繊維B2を15質量部含有する抄造用スラリーを用いた以外は、実施例1と同様にしてセパレータを作製した。
(Example 8)
A separator was produced in the same manner as in Example 1 except that the papermaking slurry containing 85 parts by mass of fiber A2 and 15 parts by mass of fiber B2 was used.
(実施例9)
繊維A2を75質量部、繊維B2を15質量部、繊維B6を5質量部、繊維E1を5質量部含有する抄造用スラリーを用いた以外は、実施例1と同様にしてセパレータを作製した。
Example 9
A separator was prepared in the same manner as in Example 1 except that a papermaking slurry containing 75 parts by mass of fiber A2, 15 parts by mass of fiber B2, 5 parts by mass of fiber B6, and 5 parts by mass of fiber E1 was used.
(実施例10)
繊維A2を75質量部、繊維B2を10質量部、繊維B6を10質量部、繊維E1を5質量部含有する抄造用スラリーを用いた以外は、実施例1と同様にしてセパレータを作製した。
(Example 10)
A separator was prepared in the same manner as in Example 1 except that a papermaking slurry containing 75 parts by mass of fiber A2, 10 parts by mass of fiber B2, 10 parts by mass of fiber B6, and 5 parts by mass of fiber E1 was used.
(実施例11)
繊維A2を75質量部、繊維B2を8質量部、繊維B6を12質量部、繊維E1を5質量部含有する抄造用スラリーを用いた以外は、実施例1と同様にしてセパレータを作製した。
(Example 11)
A separator was prepared in the same manner as in Example 1 except that a papermaking slurry containing 75 parts by mass of fiber A2, 8 parts by mass of fiber B2, 12 parts by mass of fiber B6, and 5 parts by mass of fiber E1 was used.
(実施例12)
繊維A3を75質量部、繊維B2を8質量部、繊維B6を12質量部、繊維E1を5質量部含有する抄造用スラリーを用いた以外は、実施例1と同様にしてセパレータを作製した。
(Example 12)
A separator was prepared in the same manner as in Example 1 except that a papermaking slurry containing 75 parts by mass of fiber A3, 8 parts by mass of fiber B2, 12 parts by mass of fiber B6, and 5 parts by mass of fiber E1 was used.
(実施例13)
繊維A4を75質量部、繊維B2を8質量部、繊維B6を12質量部、繊維E1を5質量部含有する抄造用スラリーを用いた以外は、実施例1と同様にしてセパレータを作製した。
(Example 13)
A separator was prepared in the same manner as in Example 1 except that a papermaking slurry containing 75 parts by mass of fiber A4, 8 parts by mass of fiber B2, 12 parts by mass of fiber B6, and 5 parts by mass of fiber E1 was used.
(実施例14)
繊維A1を70質量部、繊維C1を20質量部、繊維C4を5質量部、繊維E1を5質量部含有する抄造用スラリーを用いた以外は、実施例1と同様にしてセパレータを作製した。
(Example 14)
A separator was prepared in the same manner as in Example 1 except that a papermaking slurry containing 70 parts by mass of fiber A1, 20 parts by mass of fiber C1, 5 parts by mass of fiber C4, and 5 parts by mass of fiber E1 was used.
(実施例15)
繊維A1を70質量部、繊維C2を20質量部、繊維C5を5質量部、繊維E1を5質量部含有する抄造用スラリーを用いた以外は、実施例1と同様にしてセパレータを作製した。
(Example 15)
A separator was prepared in the same manner as in Example 1 except that a papermaking slurry containing 70 parts by mass of fiber A1, 20 parts by mass of fiber C2, 5 parts by mass of fiber C5, and 5 parts by mass of fiber E1 was used.
(実施例16)
繊維A1を70質量部、繊維C3を20質量部、繊維C4を5質量部、繊維E1を5質量部含有する抄造用スラリーを用いた以外は、実施例1と同様にしてセパレータを作製した。
(Example 16)
A separator was prepared in the same manner as in Example 1 except that a papermaking slurry containing 70 parts by mass of fiber A1, 20 parts by mass of fiber C3, 5 parts by mass of fiber C4, and 5 parts by mass of fiber E1 was used.
(実施例17)
繊維A1を70質量部、繊維D1を20質量部、繊維D2を5質量部、繊維E1を5質量部含有する抄造用スラリーを用いた以外は、実施例1と同様にしてセパレータを作製した。
(Example 17)
A separator was prepared in the same manner as in Example 1 except that a papermaking slurry containing 70 parts by mass of fiber A1, 20 parts by mass of fiber D1, 5 parts by mass of fiber D2, and 5 parts by mass of fiber E1 was used.
(比較例1)
繊維A1を75質量部、繊維B6を20質量部、繊維E1を5質量部含有する抄造用スラリーを用いた以外は、実施例1と同様にしてセパレータを作製した。
(Comparative Example 1)
A separator was prepared in the same manner as in Example 1 except that the papermaking slurry containing 75 parts by mass of fiber A1, 20 parts by mass of fiber B6, and 5 parts by mass of fiber E1 was used.
(比較例2)
繊維A1を70質量部、繊維C5を25質量部、繊維E1を5質量部含有する抄造用スラリーを用いた以外は、実施例1と同様にしてセパレータを作製した。
(Comparative Example 2)
A separator was prepared in the same manner as in Example 1 except that a papermaking slurry containing 70 parts by mass of fiber A1, 25 parts by mass of fiber C5, and 5 parts by mass of fiber E1 was used.
(比較例3)
繊維A1を70質量部、繊維D2を25質量部、繊維E1を5質量部含有する抄造用スラリーを用いた以外は、実施例1と同様にしてセパレータを作製した。
(Comparative Example 3)
A separator was prepared in the same manner as in Example 1 except that a papermaking slurry containing 70 parts by mass of fiber A1, 25 parts by mass of fiber D2, and 5 parts by mass of fiber E1 was used.
(比較例4)
繊維C1を70質量部、繊維E1を30質量部含有する抄造用スラリーを用いた以外は、実施例1と同様にしてセパレータを作製した。
(Comparative Example 4)
A separator was prepared in the same manner as in Example 1 except that a papermaking slurry containing 70 parts by mass of fiber C1 and 30 parts by mass of fiber E1 was used.
<電気二重層キャパシタ>
[電気二重層キャパシタ用電極の作製]
ポリフッ化ビニリデン10質量部をN−メチル−2−ピロリドン90質量部に溶解し、これにフェノール樹脂を出発原料とする平均粒径5.0μm、比表面積2000m2/gの粉末状活性炭80質量部と、平均粒径200nmのアセチレンブラック10質量部と、N−メチル−2−ピロリドン300質量部を添加し、混合撹拌機にて十分混合して、電極スラリーを得た。塩酸により表面をエッチング処理した厚さ30μmのアルミニウム箔集電体に、アプリケータを用いて上記の電極スラリーを塗布・乾燥した後に、ロールプレス装置を用いてプレス処理を行い、厚さ150μmの電気二重層キャパシタ用電極を作製した。
<Electric double layer capacitor>
[Production of electrode for electric double layer capacitor]
10 parts by mass of polyvinylidene fluoride is dissolved in 90 parts by mass of N-methyl-2-pyrrolidone, and 80 parts by mass of powdered activated carbon having an average particle size of 5.0 μm and a specific surface area of 2000 m 2 / g starting from a phenol resin. Then, 10 parts by mass of acetylene black having an average particle diameter of 200 nm and 300 parts by mass of N-methyl-2-pyrrolidone were added and mixed sufficiently with a mixing stirrer to obtain an electrode slurry. After applying the electrode slurry to an aluminum foil current collector having a thickness of 30 μm whose surface has been etched with hydrochloric acid using an applicator and drying, press treatment is performed using a roll press apparatus, and an electric current having a thickness of 150 μm is obtained. An electrode for a double layer capacitor was produced.
[電気二重層キャパシタの作製]
上記のようにして作製した一対の分極性電極を実施例1〜17及び比較例1〜4のセパレータを介して捲回し、アルミニウム製ケースに収納し、150℃で10時間真空加熱を行った後、アルミニウム製ケース内に電解液を注入し、注入口を密栓して実施例1〜17及び比較例1〜4の電気二重層キャパシタを作製した。電解液には、プロピレンカーボネートに1.5mol/lとなるようにテトラエチルアンモニウム・テトラフルオロボレートを溶解させたものを用いた。
[Production of electric double layer capacitor]
After a pair of polarizable electrodes produced as described above are wound through the separators of Examples 1 to 17 and Comparative Examples 1 to 4, they are housed in an aluminum case, and heated at 150 ° C. for 10 hours under vacuum. Then, the electrolytic solution was injected into the aluminum case, and the injection port was sealed to produce the electric double layer capacitors of Examples 1 to 17 and Comparative Examples 1 to 4. As the electrolytic solution, a solution obtained by dissolving tetraethylammonium tetrafluoroborate in propylene carbonate so as to be 1.5 mol / l was used.
[セパレータの坪量]
キャパシタ用セパレータの坪量をJIS P 8124に準拠して測定し、結果を表1に示した。
[Separator basis weight]
The basis weight of the capacitor separator was measured according to JIS P 8124, and the results are shown in Table 1.
[セパレータの厚さ]
キャパシタ用セパレータの厚さをJIS P 8118に準拠して測定し、結果を表1に示した。
[Separator thickness]
The thickness of the capacitor separator was measured according to JIS P 8118, and the results are shown in Table 1.
[電解液保液率]
実施例及び比較例のキャパシタ用セパレータから、10cm×10cmの大きさのシートを切り出し、そのシートの質量(W1)を測定した。このシートを、プロピレンカーボネートに1.5mol/lとなるようにテトラエチルアンモニウム・テトラフルオロボレートを溶解させた電解液に5分間浸漬した後、ピンセットでシートを取り出し、10分間吊した後、シートの質量(W2)を測定し、下記の式(1)により、セパレータの電解液保液率(%)を測定した。電解液保液率が、250%以上であれば「◎」、200%以上250%未満であれば「○」、150%以上200%未満であれば「△」、150%未満であれば「×」とした。結果を表1に示す。
[Electrolytic solution retention ratio]
A sheet having a size of 10 cm × 10 cm was cut out from the capacitor separators of Examples and Comparative Examples, and the mass (W 1 ) of the sheet was measured. After immersing this sheet in an electrolytic solution in which tetraethylammonium tetrafluoroborate was dissolved in propylene carbonate so as to be 1.5 mol / l for 5 minutes, the sheet was taken out with tweezers and suspended for 10 minutes. (W 2 ) was measured, and the electrolyte solution retention rate (%) of the separator was measured by the following formula (1). When the electrolyte solution retention rate is 250% or more, “◎”, when it is 200% or more and less than 250%, “◯”, when it is 150% or more and less than 200%, “△”, when it is less than 150%, “「 ”. × ”. The results are shown in Table 1.
電解液保液率(%)=(W2−W1)/W1×100(1) Electrolytic solution retention ratio (%) = (W 2 −W 1 ) / W 1 × 100 (1)
[内部抵抗]
実施例及び比較例の電気二重層キャパシタに直流電流を印加して2.5Vまで充電した。続いて20mAの直流電流で放電を開始した直後の電気二重層キャパシタの電圧を測定し、2.5Vからの差、すなわち電圧降下を求め、これを放電電流で除した値を内部抵抗として、表1に示した。
[Internal resistance]
A direct current was applied to the electric double layer capacitors of Examples and Comparative Examples to charge to 2.5V. Subsequently, the voltage of the electric double layer capacitor immediately after starting the discharge with a direct current of 20 mA is measured, and a difference from 2.5 V, that is, a voltage drop is obtained, and a value obtained by dividing this by the discharge current is used as an internal resistance. It was shown in 1.
[内部短絡不良率]
実施例及び比較例の電気二重層キャパシタを用い、充放電電圧範囲0〜2.7V、充放電電流200mAで、定電流充放電を500サイクル繰り返した際の内部短絡不良率を算出し、表1に示した。
[Internal short-circuit failure rate]
Using the electric double layer capacitors of Examples and Comparative Examples, the internal short-circuit failure rate when the constant current charge / discharge was repeated 500 cycles at a charge / discharge voltage range of 0 to 2.7 V and a charge / discharge current of 200 mA was calculated. It was shown to.
表1に示した実施例1〜17の結果から、フィブリル化した溶剤紡糸セルロース繊維と合成短繊維を必須成分として含有する湿式不織布からなるキャパシタ用セパレータにおいて、捲縮を有する合成短繊維を含有させることにより、高い電解液保液率を有し、内部抵抗が低く、内部短絡不良率の低いキャパシタ用セパレータを得ることができる。 From the results of Examples 1 to 17 shown in Table 1, in a capacitor separator made of a wet nonwoven fabric containing fibrillated solvent-spun cellulose fibers and synthetic short fibers as essential components, synthetic short fibers having crimps are included. As a result, a capacitor separator having a high electrolyte solution retention ratio, a low internal resistance, and a low internal short-circuit failure rate can be obtained.
実施例1〜5を比較すると、捲縮を有する合成短繊維の捲縮数、捲縮率がより好ましい範囲にある実施例1〜3が、実施例4〜5に比べ、優れている。実施例4は捲縮数、捲縮率がより好ましい範囲より低く、電解液保液率が劣り、内部抵抗がやや高い。実施例5は捲縮数、捲縮率がより好ましい範囲より高く、内部短絡不良率がやや高い。 When Examples 1 to 5 are compared, Examples 1 to 3 in which the number of crimps and the crimp rate of the synthetic short fibers having crimps are in a more preferable range are superior to Examples 4 to 5. In Example 4, the number of crimps and the crimp rate are lower than the more preferable ranges, the electrolyte solution retention rate is inferior, and the internal resistance is slightly high. In Example 5, the number of crimps and the crimp rate are higher than the more preferable ranges, and the internal short circuit defect rate is slightly high.
実施例6〜8を比較すると、フィブリル化した溶剤紡糸セルロース及び合成短繊維の含有率が、より好ましい範囲にある実施例6が、実施例7〜8に比べ、電解液保液率が高く、内部抵抗が低く、優れている。 When Examples 6 to 8 are compared, Example 6 in which the content of fibrillated solvent-spun cellulose and synthetic short fibers is in a more preferable range has a higher electrolyte solution retention rate than Examples 7 to 8, Internal resistance is low and excellent.
実施例9〜13を比較すると、合成短繊維中の捲縮を有する合成短繊維の含有率がより好ましい範囲にある実施例9が最も優れており、次いで好ましい範囲にある実施例10が優れている。また、実施例11〜13を比較すると、溶剤紡糸セルロースの変法濾水度が好ましい順に、内部抵抗が低下して好ましい。 When Examples 9 to 13 are compared, Example 9 in which the content of the synthetic staple fibers having crimps in the synthetic staple fibers is in a more preferable range is the most excellent, and then Example 10 in the preferable range is excellent. Yes. Moreover, when Examples 11-13 are compared, internal resistance falls and it is preferable in the order with preferable modified freeness of solvent-spun cellulose.
実施例14〜17を比較すると、合成短繊維の種類、捲縮数、捲縮率が、より好ましい範囲にある実施例14〜15が最も優れている。また、実施例16〜17を比較すると、より好ましい繊維である実施例16の方が、実施例17より優れている。 When Examples 14 to 17 are compared, Examples 14 to 15 in which the types of the synthetic short fibers, the number of crimps, and the crimp rate are in a more preferable range are the most excellent. Further, when Examples 16 to 17 are compared, Example 16 which is a more preferable fiber is superior to Example 17.
合成短繊維の種類としてより好ましいポリエチレンテレフタレート繊維であり、捲縮数、捲縮率が、より好ましい範囲にある実施例1〜3と、合成短繊維の種類としてより好ましいアクリル繊維であり、捲縮数、捲縮率が、より好ましい範囲である実施例14〜15は、電解液保液率が高く、内部抵抗が低く、内部短絡不良率も低く優れている。 Examples of synthetic short fibers are polyethylene terephthalate fibers that are more preferable as types of synthetic short fibers, and examples 1 to 3 in which the number of crimps and the crimp ratio are in a more preferable range, and acrylic fibers that are more preferable as types of synthetic short fibers. Examples 14 to 15 in which the number and crimp rate are in a more preferable range are excellent in that the electrolyte solution retention rate is high, the internal resistance is low, and the internal short circuit defect rate is also low.
一方、比較例1〜4の結果から、フィブリル化した溶剤紡糸セルロースと捲縮を有する合成短繊維を同時に含有させない場合、電解液保液率が低く、内部抵抗が高くなるという結果であった。また、実施例3〜4については、内部短絡不良率も高くなるという結果であった。 On the other hand, from the results of Comparative Examples 1 to 4, when the fibrillated solvent-spun cellulose and the synthetic staple fiber having crimps were not contained at the same time, the electrolyte solution retention rate was low and the internal resistance was high. Moreover, about Example 3-4, it was a result that the internal short circuit defect rate also became high.
本発明の活用例としては、キャパシタ用セパレータが好適である。 As an application example of the present invention, a capacitor separator is suitable.
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