[发明专利]碳质材料、以及双电层电容器用电极材料、双电层电容器用电极和双电层电容器

说明书

本发明的目的在于，提供具有高电容、进一步能够遍及长时间维持高的电容和能量密度的双电层电容器中使用的碳质材料和其制造方法。碳质材料，其通过BET法而得到的比表面积为1,200m²/g~1,800m²/g，通过拉曼光谱而得到的R值为1.2以上，G带半峰宽为70cm^‑1以上。

技术领域

本发明涉及碳质材料。此外，本发明涉及含有该碳质材料的双电层电容器用电极材料、双电层电容器用电极、和双电层电容器。

背景技术

双电层电容器(Electric Double Layer Capacitor)是在活性炭等多孔质碳电极内的细孔表面上形成的离子吸附层、即双电层中蓄积电荷的蓄电设备，能够充电而反复使用。该双电层电容器由于是长寿命且高输出的，因此作为计算机的存储器的备份电源、瞬间停电时的备份电源而普及，最近作为铁道车辆上搭载的电力储存系统、混合动力汽车的辅助电源而急剧受到关注。

此外，近年，为了改善双电层电容器的能量密度，开发了在电极材料中不仅活用活性炭电极，而且还活用锂离子二次电池的活性物质的混合电容器。作为该混合电容器之一，有锂离子电容器。该锂离子电容器分别在正极使用活性炭，在负极使用锂离子电池负极用碳材料，在电解液使用锂离子电池用有机系电解液。

双电层电容器通过在浸渍于电解液的正极、负极各自的活性炭电极间连接电源而施加电压，由此进行充电。充电时，电解质离子吸附于电极表面。具体而言，分别在正极吸引电解液中的阴离子，在负极吸引电解液中的阳离子，形成双电层。该状态撤掉电源也得以维持，维持蓄电状态而不利用化学反应。放电时吸附的阳离子以及阴离子从各自的电极上脱离。像这样，充放电的过程中对电容器材料也不伴随任何变化，因此不存在因化学反应而导致的发热、劣化，能够保证长寿命。

双电层电容器一般而言与二次电池相比，具有的特征在于：(1)以高速充放电、(2)循环寿命长、(3)电极、电解质中不使用重金属而对环境友好。这些特征的原因在于，通过离子的物理的吸附脱离而操作，不伴随化学物种的电子移动反应。

在双电层电容器的开发中，例如专利文献1中公开了在对碳纤维纺织布进行激活处理后，通过在不活性气体氛围下、700～1,000℃下进行热处理，从而去除吸附于活性碳纤维纺织布的水分、表面官能团，由此得到高耐电压且长期可靠性优异的双电层电容器。

此外，专利文献2中，考虑到电解质溶液的分解是因为在正极内部产生的水分所导致的酸所引起的，公开了在活性炭极化电极中添加各种抑酸剂的例子。

进一步，专利文献3中，考虑到因所产生的水分电解而生成的氢离子，引起电解质溶液的分解，公开了通过与氢离子反应或将其吸收从而减少氢离子、例如将铝粉末添加于电极内部的例子。

专利文献4中，公开了通过使作为极化电极的主要成分的碳质材料的表面官能团与有机硅化合物反应而以化学键封端，从而抑制因表面官能团而导致的气体产生、与电解质溶液的反应。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-209029号公报

专利文献2：日本特开2007-73810号公报

专利文献3：日本特开平10-106900号公报

专利文献4：日本特开2008-252062号公报

非专利文献

非专利文献1：“下一代电容器开发最前线”直井胜彦、西野敦监制，技术教育出版社，2009，P91和P141。

发明内容

发明要解决的课题