电容器用电极以及使用其的电容器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及供各种电子设备、混合动力汽车、燃料电池车的备用电源、再生、或者 电力储存等使用的电容器及其所用到的电极。
【背景技术】
[0002] 在电子设备动作时，其所需要的能量被取入到该电子设备。但是，使所取入的能量 全部为电子设备的动作而消耗是很难的，其一部分并未达成本来的目的而作为热能等被消 耗。正在考虑，通过将该样消耗的能量作为电能而暂时储存到蓄电元件中，在需要时进行再 利用，来减少被消耗的能量，进行高效率化。
[0003] 为此，需要一种能够W适当的输出来取出电子设备的动作所需的能量的蓄电器 件。作为蓄电器件，可W举出电容器和二次电池。其中也尤W具有大容量、能够快速充放电、 且长期可靠性较高的双电层电容器受到注目，并在很多领域中被使用。
[0004] 双电层电容器具有W活性炭为主体的极化电极作为正极、负极。双电层电容器的 耐电压，若使用水系电解液则为1. 2V，若使用有机系电解液则为2. 5~3. 3V。
[000引但是，若与二次电池相比则双电层电容器的能量密度较小。对于能量密度而言，因 为与容量和电压的2次方成比例，所W为了提高双电层电容器的能量密度，需要使该些要 素中的至少一方提高。
[0006] 为了提高电容器的电压，提出了通过在负极的碳材料中预先吸贬裡离子（预渗 杂），来使负极的电位下降。该样的电容器具有吸贬了裡离子的负极、作为极化电极的正极、 W及浸溃该些正极W及负极并含有裡盐的电解液。该电容器在向负极预渗杂的裡离子未被 完全释放的范围内进行充放电。
[0007] 图4A是作为现有的电容器的一例而示出的在阳离子使用了裡离子的电容器的俯 视剖面图。图4B是该电容器中的电极卷绕单元100的部分缺口主视图。
[000引如图4A所示，该电容器具有电极卷绕单元100。电极卷绕单元100是将正极101、 负极102在其间隔着隔离件103交替地层叠而同屯、地卷绕所形成的。在电极卷绕单元100 的外周部W及中屯、部，作为裡离子供给源，分别配置有裡金属（裡极）104、105。形成在卷绕 中屯、部的裡金属105由管椿109支承，管椿109同时还担负了电极卷绕单元100的支承用 的轴椿的作用。将该些收纳在侣或铁制的外装容器106内，在内部填充电解液而构成。
[0009] 正极101 W及负极102具有由设置了贯通正反面的孔的多孔材料构成的集电体 (未图示）。由于该样集电体是多孔材料，因此即使将裡金属104、105配置于电极卷绕单元 100的外周部和中屯、部，裡离子也能够从裡金属104、105通过电极卷绕单元100的集电体的 贯通孔在各电极间自由移动。结果，裡离子被预先预渗杂到整个负极102。
[0010] 如图4B所示，电极端子107、108与正极101和负极102各自的集电体连接。电极 端子107、108分别相对于圆筒状的电极卷绕单元100的卷绕轴方向而被反向引出。形成在 卷绕中屯、部的裡金属105由管椿109支承，管椿109同时还担负了电极卷绕单元100的支 承用的轴椿的作用。此外，电极卷绕单元100的最外周为了保持卷绕形状而被胶带110固 定。该样的电容器例如已经被专利文献1所公开。
[0011] 现有技术文献 [001引专利文献
[0013] 专利文献1 ;JP特开2007-067105号公报
【发明内容】
[0014] 本发明是实现了低电阻化的电容器用电极化及使用其的电容器。本发明的电容器 用电极具有集电体、W及与该集电体相接地设置并能够吸贬W及释放阳离子的电极层。电 极层包含能够吸贬W及释放阳离子的第1碳材料粒子、W及能够吸贬W及释放阳离子且一 次粒子的平均粒径小于第1碳材料粒子的一次粒子的平均粒径的第2碳材料粒子。电极层 中的第2碳材料粒子的含有量少于第1碳材料粒子的含有量。
[0015] 根据上述的构成，在第1碳材料粒子彼此之间形成的空隙中，配置第2碳材料粒 子。因此，作为电极层，能够与电解液接触的表面积增大，能够一次吸贬更多裡离子。结果， 在将本发明的电极在电容器中用作负极的情况下，对负极的每单位时间的裡渗杂量增加， 能够使电容器低电阻化。
【附图说明】
[0016] 图1是本发明的实施方式中的电容器的部分缺口立体图。
[0017] 图2是表示图1所示的电容器的负极的制作步骤的流程图。
[0018] 图3是图1所示的电容器的负极的剖面示意图。
[0019] 图4A是现有的电容器的水平剖面图。
[0020] 图4B是图4A所示的电容器中的电极卷绕单元的部分缺口主视图。
【具体实施方式】
[0021] 如上所述在图4A所示的现有的电容器中，在电极卷绕单元100的外周部和中屯、部 该2处设置有裡离子供给源。通过该配置，与从1处裡离子供给源供给裡离子进行渗杂的 方法相比，能够更快地使裡离子渗杂到负极102中。因此，能够使预渗杂在更短的时间内完 成。但是，对于该样的电容器而言，为了适应快速充放电，需要负极的低电阻化。
[0022] W下，对本发明的实施方式的电容器10及其电极（负极3)进行说明。图1是电 容器10的部分缺口立体图。电容器10具有电容器元件（W下称为元件）1、浸溃元件1并 包含由阳离子和阴离子构成的电解质的电解液（未图示）、W及收纳元件1和电解液的有底 筒状的外装体6。
[0023] 元件1具有正极2、负极3 W及隔离件4。隔离件4介于正极2与负极3之间。正 极2具有作为具有导电性的第1集电体的集电体2A、化及作为在集电体2A的表面形成的第 1电极层的电极层2B。负极3具有作为具有导电性的第2集电体的集电体3A、W及作为在 集电体3A的表面形成的第2电极层的电极层3B。电极层2B能够吸附/脱附构成电解质的 阴离子，电极层3B吸贬有构成电解质的阳离子。
[0024] 集电体2A例如由侣形成，集电体3A例如由铜形成。电极层2B是包含吸附/脱附 阴离子的活性炭的极化电极层。电极层3B W碳材料为主而形成，作为阳离子而吸贬有裡离 子。另外，在图1中元件1使隔离件4介于正极2与负极3之间，对它们进行卷绕而构成， 但并不限定于该结构，例如也可W是将平板状的正极2与负极3隔着隔离件4进行层叠的 结构。
[002引在正极2化及负极3的表面，分别连接有引线5A、5B作为电极引出端子。封口构 件7对外装体6的开口端部进行了密封使得引线5A、5B露出。
[0026] 接下来说明该电容器的制造方法。另外，W下的制造方法是用于实现本发明的构 成的一例，本发明并不限定于下述的制造方法。
[0027] 首先，说明制作正极2的步骤。作为集电体2A例如使用厚度约15um的高纯度侣 巧（纯度99% W上），将该侣巧在氯系蚀刻液中进行电解蚀刻W使表面粗趟化。在该样使 表面粗趟化的集电体2A的正反面上形成电极层2B。构成电极层2B的材料是活性炭、粘合 剂、导电助剂等。
[002引活性炭例如使用平均粒径约3 ym的焦炭系活性炭，粘合剂例如使用将聚四氣己 締（PTF巧分散于水中而得到的分散液，导电助剂例如使用己诀黑。活性炭：粘合剂：导电 助剂的混合重量比，例如是10 : 2 : 1。将该混合物用混炼机进行混炼并调整为给定粘度。 混炼时例如添加駿甲基纤维素（CMC)作为分散剂。
[0029] 将W此方式调制而成的膏剂涂敷在集电体2A的正反面，在locrc的大气气氛中进 行干燥而形成极化电极层2B。电极层2B的厚度例如是40 ym。然后，对设置了电极层2B 的集电体2A进行分切加工，成为给定宽度。
[0030] 进而，去除在集电体2A的正反面上形成的电极层2B的一部分，在集电体2A露出 的部分通过针馴接的方法来连接由侣等形成的引线5A。通过W上处理，从而正极2完成。
[0031] 接着，参照图2来说明制作负极3的步骤。作为集电体3A，例如使用厚度约15 ym 的铜巧，在该铜巧的正反面形成电极层3B。在构成电极层3B的材料中，例如使用一次粒子 的平均粒径为9 ym的硬碳作为能够可逆地吸贬W及释放裡离子的第1碳材料粒子11。而 使用一次粒子的平均粒径为350nm~500nm的热裂炭黑（thermal black)作为第2碳材料 粒子12。例如使用作为橡胶系粘结剂的苯己締-了二締橡胶（SBR)作为粘合剂13。
[0032] 另外，在本实施方式中，所谓平均粒径，是指町。（中数直径）。此外，所谓粒径，是 指光学特性中的有效直径。在W下说明中将一次粒子的平均粒径简称为粒径。
[0033] 在调制膏剂时，向作为分散介质14的水中，投入作为分散剂17的CMC进行揽拌来 调制CMC水溶液（SOI)。在该CMC水溶液中投入第1碳材料粒子11而使第1碳材料粒子 11分散在CMC水溶液中（S02)。然后，投入第2碳材料粒子12和粘合剂13,进行揽拌并混 炼来制作用于负极3的膏剂（S03)。另外，为了成为适于涂敷的粘度，也可W根据需要来追 加分散介质14。
[0034] 使用逗号涂布机、挤压式涂布机等将该膏剂涂敷到集电体3A的正反面，在80°C的 大气中进行干燥，形成电极层3B (S04)。然后，对在正反面上形成了电极层3B的集电体3A 进行分切加工而成为给定宽度（S05)。
[003引进而，与