特許 6684410 電気二重層キャパシタのキャパシタ性能評価方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6684410

(24)【登録日】2020年4月1日

(45)【発行日】2020年4月22日

(54)【発明の名称】電気二重層キャパシタのキャパシタ性能評価方法

(51)【国際特許分類】

   H01G 13/00 20130101AFI20200413BHJP

   H01G 11/84 20130101ALI20200413BHJP

   H01G 11/42 20130101ALI20200413BHJP

【ＦＩ】

   H01G13/00 361C

   H01G11/84

   H01G11/42

   H01G13/00 361F

   H01G13/00 361Z

【請求項の数】4

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2016-133594(P2016-133594)

(22)【出願日】2016年7月5日

(65)【公開番号】特開2018-6625(P2018-6625A)

(43)【公開日】2018年1月11日

【審査請求日】2019年6月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003137

【氏名又は名称】マツダ株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】504145342

【氏名又は名称】国立大学法人九州大学

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】特許業務法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】宇都宮 隆

(72)【発明者】

【氏名】尹 聖昊

(72)【発明者】

【氏名】宮脇 仁

(72)【発明者】

【氏名】中林 康治

(72)【発明者】

【氏名】出田 圭子

【審査官】 山口 祐一郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−２２３１４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−７７７６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２４７７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｇ １３／００

Ｈ０１Ｇ １１／４２

Ｈ０１Ｇ １１／８４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

多孔性電極材料からなる電極を備えた電気二重層キャパシタのキャパシタ性能を評価する評価方法であって、
前記電気二重層キャパシタの充放電試験を行うステップと、
前記充放電試験の結果から、前記電気二重層キャパシタの静電容量を求めるステップと、
前記静電容量から、前記電極に保持されている電荷量を算出するステップと、
前記充放電試験後の前記多孔性電極材料についての核磁気共鳴（ＮＭＲ）分析を行うステップと、
前記ＮＭＲ分析の結果から、前記多孔性電極材料の細孔内に吸着されているイオン量を算出するステップと、
前記電荷量と前記イオン量とに基づいて、前記電気二重層キャパシタの単位イオン当たりの静電容量発現率を算出するステップと、
前記静電容量と、前記静電容量発現率とに基づいて、前記電気二重層キャパシタのキャパシタ性能を評価するステップとを備えた
ことを特徴とする電気二重層キャパシタのキャパシタ性能評価方法。

【請求項2】

請求項１において、
前記単位イオン当たりの静電容量発現率は、前記イオン量に対する前記電荷量の比率である
ことを特徴とする電気二重層キャパシタのキャパシタ性能評価方法。

【請求項3】

請求項１又は請求項２において、
前記多孔性電極材料は、比表面積が、２５００ｍ^２／ｇ以上であり、ミクロ孔の細孔径が、１．１ｎｍ以上１．５ｎｍ以下である活性炭である
ことを特徴とする電気二重層キャパシタのキャパシタ性能評価方法。

【請求項4】

請求項３において、
前記活性炭は、平均粒径が１μｍ以上２０μｍ以下の略球状粒子であり、前記比表面積が２８００ｍ^２／ｇ以上３０００ｍ^２／ｇ未満である
ことを特徴とする電気二重層キャパシタのキャパシタ性能評価方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気二重層キャパシタのキャパシタ性能評価方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、電気二重層キャパシタは、大電流充放電が可能で、長寿命かつ高温安定性に優れるため、例えばハイブリッド自動車等の蓄電デバイスとして注目されている。電気二重層キャパシタは、活性炭などの多孔質炭素電極内の細孔と電解液の界面に形成される電気二重層に電荷を蓄えるコンデンサである。

【0003】

電気二重層キャパシタに蓄電されるエネルギー（Ｅ）は、充電電圧（Ｖ）の二乗と電気二重層容量（Ｃ）の積に比例する（Ｅ＝ＣＶ^２／２）。従って、エネルギー密度の向上には充電電圧（Ｖ）の向上及び電気二重層容量（Ｃ）の増加が有効と考えられる。しかしながら、３Ｖ以上の電圧で充電すると電極や電解液の電気分解が始まることで容量が低下し、電気二重層キャパシタの劣化が促進されるため、高電圧化は困難であった。

【0004】

そこで、連通した均一なマクロ孔が形成された板状の多孔質フェノール樹脂を有機溶媒に浸漬、次いで加圧して得られたブロックを炭化・賦活することにより、３Ｖ以上の高電圧充電に対する耐久性に優れた電気二重層キャパシタの電極用活性炭が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１３−２０１１７０号公報

【特許文献2】特開２０１５−６１０５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、このような３Ｖ以上の高電圧下においても有用な電気二重層キャパシタであるかどうかを簡易且つ効果的に評価する方法の開発が望まれている。

【0007】

そこで、本発明は、電気二重層キャパシタのキャパシタ性能の効果的な評価方法を提供すること、特に、３．０Ｖ以上の高電圧充放電に対しても優れたキャパシタ性能をもたらし得る電気二重層キャパシタ（以下、「高電位キャパシタ」という。）のキャパシタ性能の効果的な評価方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の目的を達成するために、本発明では、多孔性電極材料を備えた電気二重層キャパシタの静電容量と、その電極に充電時保持されたイオン量を定量し、そのイオン量により発現され得る静電容量を表現することで、電気二重層キャパシタのキャパシタ性能を評価するようにした。

【0009】

すなわち、ここに開示する電気二重層キャパシタのキャパシタ性能評価方法は、多孔性電極材料からなる電極を備えた電気二重層キャパシタのキャパシタ性能を評価する評価方法であって、前記電気二重層キャパシタの充放電試験を行うステップと、前記充放電試験の結果から、前記電気二重層キャパシタの静電容量を求めるステップと、前記静電容量から、前記電極に保持されている電荷量を算出するステップと、前記充放電試験後の前記多孔性電極材料についての核磁気共鳴（ＮＭＲ）分析を行うステップと、前記ＮＭＲ分析の結果から、前記多孔性電極材料の細孔内に吸着されているイオン量を算出するステップと、前記電荷量と前記イオン量とに基づいて、前記電気二重層キャパシタの単位イオン当たりの静電容量発現率を算出するステップと、前記静電容量と、前記静電容量発現率とに基づいて、前記電気二重層キャパシタのキャパシタ性能を評価するステップとを備えたことを特徴とする。

【0010】

一般に、多孔性電極材料を電極とする電気二重層キャパシタでは、充放電の結果電極に保持された電解質イオンのイオン量を効率的に定量することは困難である。本発明によれば、電解質イオンのイオン量の定量にＮＭＲ分析を用いるため、充放電の結果、電極に保持された、即ち多孔性電極材料の細孔に吸着保持された電解質のイオン量を効率的に定量することができる。そして、電気二重層キャパシタの静電容量と、ＮＭＲ分析により求めたイオン量とから、電気二重層キャパシタの単位イオン当たりの静電容量発現率、即ち充電されたイオンの放電可能な静電容量としての効率（α値）を算出することができ、この静電容量発現率に基づいて、電気二重層キャパシタのキャパシタ性能を簡易且つ効果的に評価することができる。なお、この手法における最も重要な技術的ポイントは、多孔性電極材料における充放電の際に吸着保持される電解質イオンの量を、ＮＭＲ分析を用いて効率的に定量することである。

【0011】

なお、前記単位イオン当たりの静電容量発現率は、電気二重層キャパシタのキャパシタ性能を簡易且つ効果的に評価する観点から、前記イオン量に対する前記電荷量の比率（％）とすることができる。

【0012】

上記多孔性電極材料は、比表面積が、５００ｍ^２／ｇ以上であり、ミクロ孔の細孔径が、０．７ｎｍ以上５０．０ｎｍ以下である活性炭やメソ孔炭素であることが望ましい。より好ましい態様において、上記多孔性電極材料は、比表面積が、２５００ｍ^２／ｇ以上であり、ミクロ孔の細孔径が、１．１ｎｍ以上１．５ｎｍ以下である活性炭である。

【0013】

このような活性炭は、比表面積が２５００ｍ^２／ｇより大きいことにより、電気二重層キャパシタの電極材料として使用したときに、電解液中のイオンの吸着量が増大し、電気二重層キャパシタの容量増加に寄与することができる。

【0014】

活性炭の細孔は、一般に、直径５０ｎｍ以上のマクロ孔、直径２ｎｍ以上５０ｎｍ未満のメソ孔、直径２ｎｍ未満のミクロ孔に分類される。電気二重層キャパシタでは、活性炭のミクロ孔に吸着保持されるイオン量が容量に大きく寄与する。

【0015】

高電圧下では、一般に電解液の分解がキャパシタの容量低下・劣化の一因であるところ、上記ミクロ孔の細孔径は、電解液のイオン及び溶媒分子の直径の合計値近傍から少し大きいサイズであるから、このような細孔を有することにより、電解液中のイオンのうち活性炭の細孔に吸着保持されるイオンの量を最大限増加させることができる。また、上記細孔径のサイズよりも小さな細孔径を有する細孔やそのエッジ部分は、電解液の分解反応の活性点となり得るところ、そのような小さな細孔の量を低減させることにより、分解反応の抑制に寄与することができる。さらに、電解液の分解反応により生じる分解生成物は、細孔に溜まって細孔を塞ぎ、イオンの吸着を阻害するところ、細孔のサイズを上記細孔径のサイズとすることにより、イオン及び溶媒の移動経路を確保することができ、容量の低下を抑制することができる。

【0016】

また、好ましい態様では、上記活性炭は、平均粒径が、１μｍ以上２０μｍ以下の略球状粒子であり、前記比表面積が、２８００ｍ^２／ｇ以上３０００ｍ^２／ｇ未満である。これにより、効果的に細孔径を制御することができる。なお、本明細書において「平均粒径」とは、レーザー散乱回析式粒度分布測定を用いて測定したメディアン径（Ｄ_５０）をいう。また、本明細書において「略球状」とは、真球状及び球状に近い形状を含んでおり、粒子の長径と短径の比（アスペクト比）が１．３以下のものをいう。

【発明の効果】

【0017】

以上述べたように、本発明によると、電解質イオンのイオン量の定量にＮＭＲ分析を用いるため、充放電の結果、電極に保持された、即ち多孔性電極材料の細孔に吸着保持された電解質のイオン量を効率的に定量することができる。そして、電気二重層キャパシタの静電容量と、ＮＭＲ分析により求めたイオン量とから、電気二重層キャパシタの単位イオン当たりの静電容量発現率を算出することができ、この静電容量発現率と静電容量とに基づいて、電気二重層キャパシタのキャパシタ性能を簡易且つ効果的に評価することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る活性炭の製造方法を説明するための図である。

【図2】図２は、図１の製造方法における炭化工程に使用する装置を示す模式図である。

【図3】図３は、図１の製造方法における賦活工程に使用する装置を示す模式図である。

【図4】図４は、図１の実施形態における電気二重層キャパシタの製造方法を説明するためのフローチャートである。

【図5】図５は、実施例及び比較例の活性炭を備えたキャパシタ（電解液Ｍ）について、活性炭の細孔径に対する静電容量を示すグラフ図である。

【図6】図６は、実施例及び比較例の活性炭を備えたキャパシタ（電解液Ｔ）について、活性炭の細孔径に対する静電容量を示すグラフ図である。

【図7】図７は、実施例及び比較例の活性炭を備えたキャパシタ（電解液Ｍ）について、活性炭の細孔径に対する容量維持率を示すグラフ図である。

【図8】図８は、実施例及び比較例の活性炭を備えたキャパシタ（電解液Ｔ）について、活性炭の細孔径に対する容量維持率を示すグラフ図である。

【図9】図９は、本実施形態に係る電気二重層キャパシタのキャパシタ性能評価方法を説明するためのフローチャートである。

【図10】図１０は、実施例及び比較例の活性炭を備えたキャパシタについて、活性炭の細孔径に対するα値を示すグラフ図である。

【図11】図１１は、実施例及び比較例の活性炭を備えたキャパシタについて、活性炭の細孔径に対するα’値を示すグラフ図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。

【0020】

−活性炭の製造方法−
図１に、本発明の一実施形態に係る評価方法により評価する電気二重層キャパシタの電極用活性炭（多孔性電極材料）の製造方法を示す。

【0021】

＜原料＞
原料４は、活性炭の原料として一般的に用いられる、例えばピッチ等の炭素材料や、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂などの樹脂材料等を用いることができる。

【0022】

原料４の形状は、略球状、特に真球状の粒子であることが好ましい。これにより、粒子同士の接触面積が小さくなり且つ電極内に均一に分散可能であるから、より多くの細孔に電解液のイオンを吸着保持することができる。このとき、粒子の平均粒径は、活性炭の比表面積の増加、分散性向上の観点から、好ましくは１μｍ以上５０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以上３０μｍ以下、特に好ましくは１０μｍ以上２０μｍ以下である。

【0023】

＜炭化工程＞
上記原料４を、例えば、図２に示す装置１内のステンレス管２中に配置されたＮｉ管３に入れ、電気炉５により、不活性ガス雰囲気下、加熱する（図１、Ｓ１）。

【0024】

不活性ガスは、具体的には例えば、窒素、二酸化炭素、ヘリウム、アルゴン、又はこれらのガスを主成分として他のガスとの混合したガスである。

【0025】

室温から炭化温度までの昇温速度は、炭化速度を制御しつつ、作業効率の観点から、好ましくは１℃／分以上２０℃／分以下、より好ましくは３℃／分以上１５℃／分以下、特に好ましくは５℃／分以上１０℃／分以下である。

【0026】

炭化温度は、賦活工程において活性炭のミクロ孔の形成を促進させつつ、過度に大きな孔とならないようこれらの径を制御する観点から、好ましくは５００℃以上１０００℃以下、より好ましくは６００℃以上９００℃以下、特に好ましくは６００℃以上８００℃以下である。なお、５００℃未満の炭化温度では、形成される細孔の分布の不均一性が増す傾向がある。また、１０００℃を超える炭化温度では、炭化が進み、細孔の形成が難しくなる傾向がある。

【0027】

炭化時間は、賦活工程において活性炭のミクロ孔の形成を促進させつつ、過度に大きな孔とならないようこれらの径を制御する観点から、好ましくは０．５時間以上２時間以下、より好ましくは０．７時間以上１．５時間以下、特に好ましくは０．８時間以上１．２時間以下である。なお、０．５時間未満の炭化時間では、所定温度での熱処理効果が得られにくく、また２時間を超える炭化時間では、製造時間が長くなりすぎるため不利である。

【0028】

＜賦活工程＞
上記炭化工程Ｓ１において得られた炭化物に対して、アルカリ剤を添加・混合し、得られた混合物４’を、図３に示すように、カーボンフェルト６を設置した装置１’により、不活性ガス雰囲気下において、加熱する（図１、Ｓ２）。

【0029】

アルカリ剤は、アルカリ金属化合物を用いることができ、具体的には例えば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化ナトリウム等の水酸化物、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム等の炭酸塩などを用いることができる。特に、活性炭の細孔径を制御する観点から、水酸化カリウム（ＫＯＨ）を用いることが好ましい。

【0030】

室温から賦活温度までの昇温速度は、活性炭の細孔径の制御及び作業効率の観点から、好ましくは１℃／分以上２０℃／分以下、より好ましくは３℃／分以上１５℃／分以下、特に好ましくは５℃／分以上１０℃／分以下である。

【0031】

賦活温度は、活性炭の細孔径１．０ｎｍ未満のミクロ孔の形成を抑制しつつ、細孔径１．１ｎｍ〜１．５ｎｍのミクロ孔の形成を促進させる観点から、好ましくは５００℃以上１０００℃以下、より好ましくは５５０℃以上９５０℃以下、特に好ましくは６００℃以上９００℃以下である。なお、賦活温度が５００℃未満の場合、賦活反応の進行が遅く賦活時間が長くなるため不利である。また、賦活温度が１０００℃を超えると賦活反応が速くなりすぎるため、比較的均一な細孔の形成が困難となる。

【0032】

賦活時間は、活性炭の細孔径１．０ｎｍ未満のミクロ孔の形成を抑制させつつ、細孔径１．１ｎｍ〜１．５ｎｍのミクロ孔の形成を促進させる観点から、好ましくは０．５時間以上２時間以下、より好ましくは０．７時間以上１．５時間以下、特に好ましくは０．８時間以上１．２時間以下である。なお、賦活温度が０．５時間未満では、十分に賦活反応が進行しない傾向がある。また、賦活温度が２時間を超えると、二次的な賦活反応により比較的均一な細孔の形成が困難となる傾向がある。

【0033】

＜洗浄・濾過・乾燥工程＞
賦活工程後の賦活物を、活性炭の製造方法として一般的な方法で、洗浄・濾過・乾燥させる（図１、Ｓ３）。具体的には例えば、水で洗浄後、例えば塩酸や硝酸などの酸で洗浄、濾過し、得られた固形物を乾燥する。これにより賦活工程で使用した余剰のアルカリ剤を取り除くことができる。

【0034】

＜官能基除去処理工程＞
上記乾燥物に対し、活性炭の製造方法として一般的な方法で、官能基除去処理を施す（図１、Ｓ４）。具体的には例えば、水素ガスなどの非酸化性雰囲気下、加熱処理する。これにより、上記洗浄・濾過・乾燥工程で得られた乾燥物表面に存在し、電解液の分解反応の活性点となり得る、例えば（水酸基などの）官能基を効果的に除去することができる。

【0035】

−活性炭の物性−
＜比表面積＞
上記活性炭は、細孔径１．０ｎｍ未満の細孔の形成を抑制しているにも拘わらず、高い比表面積を有しており、αｓ比表面積は、好ましくは２５００ｍ^２／ｇ以上、より好ましくは２７００ｍ^２／ｇ以上、特に好ましくは２８００ｍ^２／ｇ以上３０００ｍ^２／ｇ未満である。これにより、電気二重層キャパシタの電極材料として使用したときに、電解液中のイオンの吸着量が増大し、電気二重層キャパシタの容量増加に寄与することができる。また、３．０Ｖ以上、特に好ましくは３．０Ｖを超える高電圧下においても高い静電容量を発現することができる。

【0036】

＜細孔容量＞
また、上記活性炭は、高い細孔容量を有しており、後述するαｓ法により得られるミクロ孔の細孔容量は、好ましくは１．４ｃｍ^３／ｇ以上２．５ｃｍ^３／ｇ以下、より好ましくは１．５ｃｍ^３／ｇ以上２．０ｃｍ^３／ｇ以下、特に好ましくは１．６ｃｍ^３／ｇ以上１．９ｃｍ^３／ｇ以下である。これにより、電気二重層キャパシタの電極材料と使用したときに、電解液中のイオンの吸着量が増大し、電気二重層キャパシタの容量増加に寄与することができる。また、３．０Ｖ以上、特に好ましくは３．０Ｖを超える高電圧下においても高い静電容量を発現することができる。

【0037】

＜細孔径＞
以下、上記活性炭の細孔径について検討する。

【0038】

ここに、電気二重層キャパシタに用いられる電解液としては、メチルエチルピロリジニウムテトラフルオロホウ酸（ＭＥＰＹ／ＢＦ_４）やテトラエチルアンモニウムテトラフルオロホウ酸（ＴＥＡ／ＢＦ_４）などの電解質が、プロピレンカーボネート（ＰＣ）などの溶媒に溶解したもの等が用いられる。これらのイオン及び溶媒分子の大きさは、分子軌道計算によれば、ＭＥＰＹ：０．５０ｎｍ、ＴＥＡ：０．５５ｎｍ、ＢＦ_４⁻：０．２３ｎｍ、ＰＣ：０．５５ｎｍであることが知られている。

【0039】

例えば、ＭＥＰＹが活性炭の細孔に取り込まれるには、ＭＥＰＹは溶媒とともに細孔内に取り込まれるため、少なくともＭＥＰＹとＰＣとを合計した大きさである１．０５ｎｍ以上の細孔であることが必要である。同様にＴＥＡとＰＣでは１．１０ｎｍ、ＢＦ_４⁻とＰＣでは０．７８ｎｍ以上の細孔であることが必要である。このことから、例えば１．０ｎｍ未満の大きさの細孔は少なくともＭＥＰＹ又はＴＥＡイオンを取り込むことができないため、電気二重層キャパシタの電極用活性炭では不要と考えられる。さらに、このような小さすぎる細孔は、電極の容量として寄与しないばかりか、電解液の分解反応の活性点となり得るため、高電圧下での分解反応を抑制する観点からも、できる限りこのような細孔の数が低減されることが望ましい。

【0040】

また、高電圧下での分解反応により生じた分解生成物が細孔近傍に堆積し、細孔径が縮小されることによりイオンを取り込めなくなることも、キャパシタ性能の劣化の一因である。従って、分解生成物が堆積しても、イオン及び溶媒が出入り可能な細孔径として約１．１ｎｍ以上の細孔径を有することが効果的である。

【0041】

さらに、細孔径が大きすぎる場合には、細孔に取り込まれたイオンが細孔に保持されることなく細孔外へ放出される可能性が高まるおそれがある。

【0042】

以上のことから、上記活性炭の細孔径は、好ましくは１．０ｎｍより大きく２．０ｎｍ未満、より好ましくは１．１ｎｍ以上１．５ｎｍ以下、特に好ましくは、１．１ｎｍ以上１．４ｎｍ以下である。

【0043】

これにより、電解液中のイオンのうち活性炭の細孔に吸着保持されるイオンの量を最大限増加させることができる。また、上記細孔径のサイズよりも小さな細孔径を有する細孔の量を低減させることにより、３．０Ｖ以上、特に好ましくは３．０Ｖを超える高電圧下においても、分解反応の抑制に寄与することができ、キャパシタの劣化を抑制することができる。さらに、細孔のサイズを上記細孔径のサイズとすることにより、３．０Ｖ以上、特に好ましくは３．０Ｖを超える高電圧下においてもイオン及び溶媒の移動経路を確保することができ、容量の低下を抑制することができる。

【0044】

＜まとめ＞
以上述べたように、上記高電位キャパシタの電極用活性炭の製造方法によれば、活性炭の比表面積を低下させることなく、活性炭の細孔のうち、静電容量の発現に寄与しない小さすぎる細孔や大きすぎる細孔の生成を抑えつつ、細孔径を効果的に制御することができる。そうして、３．０Ｖ以上、特に好ましくは３．０Ｖを超える高電圧下においても、高い静電容量を発現する高電位キャパシタをもたらし得る。

【0045】

−キャパシタの製造方法−
電気二重層キャパシタの構造に制限はなく、金属製ケースに収容したコイン型、アルミラミネートフィルムに収容したラミネート型、集電体両面に電極層を形成した一対の帯状電極体の間にセパレータを介して捲回し有底円筒型容器に収容させた円筒型、集電体両面に活性炭シートを貼り付けた活性炭シート電極をセパレータを介して複数交互に積層し有底角型容器に収容させた積層型など公知の構造とすることができる。本実施形態においては、コイン型のセルの作製手順を説明する。

【0046】

＜混練工程＞
上述のごとく調製した活性炭と、導電補助剤と、バインダ材とを混練機により混練する（図４、Ｓ１１）。

【0047】

導電補助剤は、活物質としての活性炭の導電性を良好にするものであれば特に限定されず、公知の導電補助剤を使用できる。例えば、黒鉛、カーボンブラック（アセチレンブラック、ケッチェンブラック（ＫＢ）、その他のファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルランプブラックなど）等の炭素材料が挙げられる。混練物中における導電補助剤の混合割合は、電極の導電性向上の観点から、好ましくは５〜１５質量％、より好ましくは６〜１４質量％、特に好ましくは７〜１３質量％である。

【0048】

バインダ材は、活性炭や導電補助剤同士、またこれらの電極材料と後述する集電体とを結合させるものである。バインダ材は、上述の結合が可能なものであればよく、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等のフッ素樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、芳香族ポリアミド、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）などのセルロース誘導体、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、ポリアセチレン等が挙げられる。混練物中におけるバインダ材の混合割合は、活性炭、導電補助剤及び集電体間の接着性向上の観点から、好ましくは５〜４０質量％、より好ましくは７〜３５質量％、特に好ましくは１０〜３２質量％である。

【0049】

混練機は、例えば、加圧式ニーダー、押し出し機、プラネタリーミキサーなど公知の混練機やミキサーを用いることができる。

【0050】

＜圧延及び乾燥工程＞
上記混練工程で得られた混練物をカレンダロールなどの公知の圧延機で圧延することによって、シート状に成形する（図４、Ｓ１２）。

【0051】

圧延により成形された活性炭シートは水を含むので、乾燥により水分を除去する（図４、Ｓ１３）。活性炭シートからの水の除去は、圧延して成形した後で乾燥してもよいし、圧延と同時に乾燥して水の一部又は全部を除去してもよい。具体的には例えば、真空中好ましくは１００℃〜１５０℃の温度に６時間〜２４時間加熱し、乾燥させる。これにより、充放電に伴う残留水分のガス化に起因するキャパシタの破損を防止することができる。

【0052】

＜打ち抜き工程＞
そして、得られたシート状の圧延物を、例えば円形の打抜き型を用いてディスク状に打抜く（図４、Ｓ１４）。

【0053】

得られたディスク体の質量及び厚さを測定した後、そのディスク体を、例えば黒鉛系の導電性接着剤などを用いて集電体に貼り付け、電極を得る。

【0054】

なお、集電体としては、導電性に優れ且つ電気化学的に耐久性のある材料であればよく、例えばアルミニウム、チタン、タンタルなどの金属やステンレス鋼などが通常用いられる。

【0055】

＜コインセル組立工程＞
上述のごとく得られた電極を、不活性ガス雰囲気下、電解液を用いて、コインセルを組み立てる（図４、Ｓ１５）。

【0056】

電解液は、電気二重層キャパシタの内部に含有させるものであり、電解質と溶媒とを含む。
電解液に含有される電解質としては、カチオンとアニオンとを含む塩であって、例えば、カチオンは、テトラエチルアンモニウム（ＴＥＡ）、トリエチルメチルアンモニウム、メチルエチルピロリジニウム（ＭＥＰＹ）、スピロ−（１、１’）−ビピロリジニウム、ジエチルメチル−２−メトキシエチルアンモニウム（ＤＥＭＥ）、１、３−ジアルキルイミダゾリウム、１，２，３−トリアルキルイミダゾリウム、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム（ＥＭＩ）、１，２−ジメチル−３−プロピルイミダゾリウム（ＤＭＰＩ）等であり、アニオンは、ＢＦ^４−、ＰＦ^６−、ＣｌＯ^４−、ＡｌＣｌ^４−又はＣＦ_３ＳＯ^３−であるものを採用することができる。

【0057】

電解液の溶媒としては、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、アセトニトリル（ＡＮ）、プロピオニトリル、γ−ブチロラクトン（ＢＬ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、ジメトキシメタン（ＤＭＭ）、スルホラン（ＳＬ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、エチレングリコール、プロピレングリコール、メチルセルソルブなどの有機溶媒などが挙げられる。これらは単独で使用してもよく、２種以上を任意の割合で混合して使用してもよい。

【0058】

電解液の電解質の濃度は、電気二重層キャパシタの十分な容量発現の観点から、好ましくは０．３〜２．０ｍｏｌ／Ｌ、より好ましくは０．５〜１．７ｍｏｌ／Ｌ、好ましくは０．７〜１．５ｍｏｌ／Ｌである。

【0059】

−コインセルのキャパシタ性能評価方法−
図９に示すように、本実施形態に係る電気二重層キャパシタのキャパシタ性能評価方法は、コインセルの充放電試験を行うステップＳ２１と、充放電試験の結果からコインセルの静電容量を求めるステップＳ２２と、当該静電容量からコインセルの電極に保持されている電荷量を算出するステップＳ２３と、充放電試験後の電極用活性炭についての核磁気共鳴（ＮＭＲ）分析を行うステップＳ２４と、ＮＭＲ分析の結果から、電極用活性炭の細孔内に吸着されているイオン量を算出するステップＳ２５と、前記電荷量と前記イオン量とに基づいて、コインセルの単位イオン当たりの静電容量発現率（α値）を算出するステップＳ２６と、前記静電容量と、前記静電容量発現率とに基づいて、前記電気二重層キャパシタのキャパシタ性能を評価するステップＳＡとを備えている。なお、充放電試験により、静電容量の容量維持率を算出することができ、当該容量維持率についてもキャパシタ性能の評価に用いることができる。

【0060】

＜充放電試験＞
コインセルの充放電試験については、実施例の項目において詳述する手順により行うことができる。

【0061】

＜静電容量＞
上記コインセルは、高電圧下においても高い静電容量を示し、充放電試験により得られるミクロ孔の単位体積当たりの静電容量が、好ましくは３Ｆ／ｃｍ^３以上２０Ｆ／ｃｍ^３以下、より好ましくは５Ｆ／ｃｍ^３以上１５Ｆ／ｃｍ^３以下、特に好ましくは９Ｆ／ｃｍ^３以上１４．５Ｆ／ｃｍ^３以下である。これにより、３．０Ｖ以上、特に好ましくは３．０Ｖを超える高電圧下においても、高いキャパシタ性能をもたらすことができる。

【0062】

＜容量維持率＞
上記コインセルは、高電圧下においても高い容量維持率を示し、後述する耐久試験により得られる容量維持率が、好ましくは５５％以上９５％以下、より好ましくは６５％以上９０％以下、特に好ましくは７５％以上８５％以下である。これにより、３．０Ｖ以上、特に好ましくは３．０Ｖを超える高電圧下においても、高いキャパシタ性能をもたらすことができる。

【0063】

上記電気二重層キャパシタは、高電圧下においても高い静電容量及び容量維持率を示し、ハイブリッド自動車などの蓄電デバイスとして有用である。

【0064】

＜ＮＭＲ分析＞
上記充放電試験後の電気二重層キャパシタについて、核磁気共鳴（ＮＭＲ）分析により、電極の細孔内に吸着・保持されている電解液のイオン量を求めることができる。

【0065】

すなわち、静電容量測定後の電気二重層キャパシタの電極の一部を、測定したいイオンの絶対量を計測可能なＮＭＲ分析に供する。

【0066】

具体的には、例えば、ＴＥＡ等のアンモニウム系、ＭＥＰＹ等のピロリジニウム系のイオン量を算出する場合は、固体^１３Ｃ−ＮＭＲ分析、固体^１５Ｎ-ＮＭＲ分析を用いることができる。また、ＢＦ_４⁻のイオン量を算出する場合は固体^１１Ｂ−ＮＭＲ分析、固体^１９Ｆ−ＮＭＲ分析を用いることができる。さらに、ＰＦ^６−のイオン量を算出する場合は、固体^３１Ｐ−ＮＭＲ分析、固体^１９Ｆ−ＮＭＲ分析を用いることができる。また、必要に応じて溶液ＮＭＲ分析や、イオン種に応じてあらゆる核種のＮＭＲ分析を用いることができる。

【0067】

＜α値について＞
図９に示すように、まず、上記充放電試験により求めた静電容量の値から、電気二重層キャパシタの電極に貯まった電荷のミクロ孔単位体積当たりの電荷量Ｘを算出することができる。

【0068】

また、上記充放電試験後の電極のＮＭＲ分析の結果から、電極の細孔内に吸着されているイオンの量Ｙを算出する。

【0069】

そして、当該イオンの価数をｎとすると、下記式（１）により、上記Ｘとｎ・Ｙとの比率α（％）を、電気二重層キャパシタの電極における単位イオン当たりの静電容量発現率として求めることができる。
α＝Ｘ／（ｎ・Ｙ）×１００ ・・・（１）
なお、一般的に、電気二重層キャパシタの電解液に使用される電解質は１価のカチオンと１価のアニオンとを含むため、ｎは１であり、この場合式（１）は式（２）のように記述できる。
α＝Ｘ／Ｙ×１００ ・・・（２）
α値を用いることにより、電気二重層キャパシタの電極の細孔内に吸着・保持されたイオン１個当たり発現され得る静電容量を評価することができる。すなわち、１個の１価イオンが１個の電荷を保持する場合にはα値は１００％となる。細孔内へのイオンの吸着の度合い等により、α値は変化する。例えば、細孔径が大きいために、その細孔に取り込まれるイオン量が多くても、流出するイオン量も多い場合には、そのイオンによる静電容量発現率は低下すると考えられる。

【0070】

＜α’値について＞
そして、上記充放電試験により求めた静電容量（Ｆ／ｃｍ^３）の値と、上記静電容量発現率としてのα値に基づき、電気二重層キャパシタのキャパシタ性能を評価することができる。

【0071】

静電容量は、電気二重層キャパシタの充放電試験により直接得られるキャパシタ性能を示している。そして、α値は、上述のごとく、電極の細孔内に吸着・保持されたイオン１個当たり発現され得る静電容量を反映している。従って、静電容量及びα値の両者ともに高い場合に、キャパシタ性能は高くなると考えられる。

【0072】

ここに、例えば、静電容量の値とα値とから、次の式（３）に従って、α’値（Ｆ／ｃｍ^３）を算出することができる。
α’＝［静電容量］×α／１００ ・・・（３）
静電容量の値とα値とから算出したα’値は、電気二重層キャパシタの静電容量に対し、単位イオン当たりの、いわば静電容量の発現率を重み付けした値であり、α’値が高い程電気二重層キャパシタのキャパシタ性能は高くなる。なお、α’値は、よりキャパシタ性能の高い電気二重層キャパシタを得る観点から、好ましくは３．４４超２０．０以下、より好ましくは３．５０以上１５．０以下、特に好ましくは３．８０以上１４．２以下である。

【0073】

なお、キャパシタ性能の評価は、上記α’値を用いた評価に限られるものではなく、静電容量及びα値のいずれか一方又は両者を適宜利用して行うことができる。

【0074】

以上述べたように、本発明に係る評価方法によれば、電気二重層キャパシタの静電容量と、ＮＭＲ分析により求めた電極に吸着・保持されたイオン量とから、電気二重層キャパシタの単位イオン当たりの静電容量発現率を算出することができ、この静電容量発現率と静電容量とから電気二重層キャパシタのキャパシタ性能を簡易且つ効果的に評価することができる。

【実施例】

【0075】

次に、具体的に実施した実施例について説明する。

【0076】

表１に、実施例１，２及び比較例１，２の活性炭の調製条件及び各物性値について示す。

【0077】

【表1】

【0078】

−活性炭の調製−
［実施例１］
＜炭化工程＞
原料４として市販の粒状フェノール樹脂（平均粒径１７μｍ）を、図２に示す装置１のステンレス管２中に設置されたＮｉ管３中に入れ、窒素ガス気流下（２００ｍＬ／分）、５℃／分で室温から６００℃まで昇温した。その後、６００℃の温度で１時間保持し、炭化物を得た。

【0079】

＜賦活工程＞
次に、炭化物を室温まで冷却後、炭化物が入ったＮｉ管３内に、炭化物に対して質量比が４となるようにＫＯＨを添加した。そして、図３に示すようにカーボンフェルトを設置して、５℃／分で室温から８００℃まで昇温した。その後８００℃の温度で１時間保持し、賦活物を得た。

【0080】

＜洗浄・濾過・乾燥工程＞
賦活物を室温まで冷却後、イオン交換水、次いで塩酸で洗浄後、濾過して得られた固形物を乾燥した。

【0081】

＜官能基除去工程＞
上記固形物を、Ｈ_２ガス５０ｍＬ／分、及びＡｒガス２００ｍＬ／分の気流下、６００℃の温度で２４時間加熱することにより、活性炭表面の官能基除去処理を行い、実施例１の活性炭Ｅ１を得た。

【0082】

［実施例２］
表１に示すように、賦活温度を９００℃とした以外は、実施例１と同様の条件により活性炭Ｅ２を調製した。

【0083】

［比較例１］
表１に示すように、賦活温度を７００℃とした以外は、実施例１と同様の条件により活性炭Ｃ１を調製した。

【0084】

［比較例２］
表１に示すように、賦活温度を９００℃とするとともに、ＫＯＨ量を炭化物に対して質量比が６となるようにした以外は、実施例１と同様の条件により活性炭Ｃ２を調製した。

【0085】

−活性炭の物性−
実施例１，２及び比較例１，２の活性炭について、比表面積、ミクロ孔の細孔容量、及びミクロ孔の細孔径について、窒素ガスを用いて測定した吸着等温線よりαｓ法（K. Kaneko，C. Ishii，M. Ruike，H. Kuwabara，“Origin of Superhigh Surface Area and Microcrystalline Graphitic Structures of Activated Carbons”，Carbon，30，(1992) 1075-1088）にて算出した。結果を表１に示す。

【0086】

表１に示すように、実施例１，２に係る活性炭Ｅ１，Ｅ２では、細孔径が１．１０ｎｍ以上１．５０ｎｍ以下となり、電解液のイオンの吸着・保持に有効であると考えられる。また、このように、静電容量の発現に寄与しない細孔径１．００ｎｍ未満の細孔の形成を抑制しているにも拘わらず、２８００ｍ^２／ｇ以上の比表面積を有し、十分な細孔容量を有しており、電気二重層キャパシタの電極用活性炭として有用であると考えられる。

【0087】

−コインセルの作製−
実施例１，２及び比較例１，２の活性炭及び表２に示す電解液を用いて、コインセルを作製した。表３にコインセルの構成を示す。

【0088】

【表2】

【0089】

【表3】

【0090】

［実施例３］
＜混練工程＞
表３に示すように、実施例１の活性炭Ｅ１と、ケッチェンブラック（ＫＢ）と、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）とスチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）とポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）とを、質量比で８：１：１：２の割合となるように、混練機に入れ、混練を行った。

【0091】

＜圧延・乾燥工程＞
その後上記混練物を圧延し、真空下１２０℃の温度で１２時間加熱し、乾燥させた。

【0092】

＜打抜き工程＞
そして、円形の打抜き型を用いて直径１２ｍｍのディスク状に打抜き、ディスク体を得た。得られたディスク体の質量及び厚さを測定した後、アルミニウムシート製集電体に貼り付け、電極を得た。

【0093】

＜コインセル作製＞
得られた電極を用いて、Ａｒ雰囲気下、表２に示す電解液Ｍを使用して、ＣＲ２０３２型コインセルを組み立てた。

【0094】

［実施例４］
表３に示すように、実施例２の活性炭Ｅ２を用いた以外は実施例３と同様の条件によりコインセルを作製した。

【0095】

［比較例３］
表３に示すように、比較例１の活性炭Ｃ１を用いた以外は実施例３と同様の条件によりコインセルを作製した。

【0096】

［比較例４］
表３に示すように、比較例２の活性炭Ｃ２を用いた以外は実施例３と同様の条件によりコインセルを作製した。

【0097】

［実施例５］
表３に示すように、電解液Ｔを用いた以外は実施例３と同様の条件によりコインセルを作製した。

【0098】

［実施例６］
表３に示すように、電解液Ｔを用いた以外は実施例４と同様の条件によりコインセルを作製した。

【0099】

［比較例５］
表３に示すように、電解液Ｔを用いた以外は比較例３と同様の条件によりコインセルを作製した。

【0100】

［比較例６］
表３に示すように、電解液Ｔを用いた以外は比較例４と同様の条件によりコインセルを作製した。

【0101】

−充放電試験−
＜静電容量＞
実施例３〜６及び比較例３〜６のコインセルについて、静電容量を測定するため、充放電試験を行った。まず、電圧値を２．７Ｖとし、充放電レート０．５ｍＡ／ｃｍ^２で１００サイクルの充放電試験後、さらに５ｍＡ／ｃｍ^２で１００サイクルの充放電試験を行い、静電容量（終止容量）を算出した。そして、電圧値を３．０Ｖ、及び３．３Ｖとして、同様の充放電試験を行い、静電容量（終止容量）を算出した。表３、図５及び図６に、ミクロ孔単位体積当たりの静電容量（Ｆ／ｃｍ^３）を示す。

【0102】

表３及び図５に示すとおり、電解液Ｍを用いた場合、２．７〜３．３Ｖのいずれの電圧値においても、細孔径１．１６ｎｍ又は１．３０ｎｍの活性炭Ｅ１又はＥ２で、静電容量は最大となることが判った（実施例３，４）。一方、細孔径１．００ｎｍの活性炭Ｃ１では、活性炭Ｅ１，Ｅ２に比べ、静電容量が大きく低下することが判った（比較例３）。また、細孔径１．６２ｎｍの活性炭Ｃ２においても、活性炭Ｅ１，Ｅ２に比べて、静電容量が減少することが判った（比較例４）。

【0103】

表３及び図６に示すとおり、電解液Ｔを用いた場合、２．７Ｖ印加時には細孔径１．１６ｎｍの活性炭Ｅ１で静電容量は最大となり（実施例５）、一方で３．０Ｖ、３．３Ｖ印加時には、細孔径１．３０ｎｍの活性炭Ｅ２で静電容量は最大となった（実施例６）。また、いずれの電圧値においても、細孔径１．００ｎｍ又は１．６２ｎｍの活性炭Ｃ１又はＣ２を用いた場合には、静電容量の低下が見られた（比較例５，６）。特に活性炭Ｃ２では３．３Ｖ印加時に静電容量の大きな低下が見られた（比較例６）。

【0104】

＜容量維持率＞
コインセルの静電容量の容量維持率として、上述の充放電試験で得られた上記終止容量と、上記充放電レート５ｍＡ／ｃｍ^２で１００サイクル充放電試験を行った中で得られた最大静電容量との比を容量維持率（％）とした。表３、図７及び図８に結果を示す。

【0105】

表３及び図７に示すとおり、電解液Ｍを用いた場合、２．７〜３．３Ｖのいずれの電圧値においても、細孔径１．１６ｎｍ、１．３０ｎｍ又は１．６２ｎｍの活性炭Ｅ１，Ｅ２，Ｃ２で、７５％以上の高い容量維持率を示すことがわかった（実施例３，４、比較例４）。一方、細孔径１．００ｎｍの活性炭Ｃ１では、他の活性炭に比べ、容量維持率は大きく低下することが判った（比較例３）。

【0106】

表３及び図８に示すとおり、電解液Ｔを用いた場合、２．７Ｖ、３．０Ｖ印加時には細孔径１．６２ｎｍの活性炭Ｃ２で容量維持率は最大となったが（比較例６）、一方で３．３Ｖ印加時には、細孔径１．３０ｎｍの活性炭Ｅ２で容量維持率は最大となり（実施例６）、細孔径１．６２ｎｍの活性炭Ｃ２では容量維持率は低下した（比較例６）。また、いずれの電圧値においても、細孔径１．００ｎｍの活性炭Ｃ１では、容量維持率の大きな低下が見られた（比較例５）。

【0107】

＜考察＞
電解液Ｍ，Ｔを用いた場合、上述のごとく、カチオンであるＭＥＰＹ，ＴＥＡと溶媒分子ＰＣの大きさの合計値は各々１．０５ｎｍ，１．１０ｎｍとなる。例えばカソード電極では、上記カチオンが活性炭の細孔内に吸着・保持されて静電容量が発現する。カチオンの移動には溶媒分子ＰＣの移動が伴うところ、少なくとも上記１．０５ｎｍ，１．１０ｎｍ未満の細孔径を有する細孔には、各々のカチオンは吸着・保持されにくく、容量が発現し難いと考えられる。実際、図５〜図８に示すように、細孔径１．００ｎｍの活性炭Ｃ１では、他の活性炭に比べて、静電容量及び容量維持率ともに大きな数値の低下が確認された。このことは、活性炭Ｃ１では細孔径が小さすぎるために、カチオンが細孔内に吸着・保持され難く、容量が発現し難い上に、細孔のエッジ部分が電解液の分解反応の活性点となり得るため、容量維持率の低下につながったものと考えられる。
また、いずれの電解液を用いた場合も、細孔径１．６２ｎｍの活性炭Ｃ２では、静電容量が低下する傾向が見られた。これは、細孔径が大きくなるにつれて、カチオンの吸着量だけでなく流出量も増加するため、細孔内に保持されるカチオン量が減少したことが一因と考えられる。

【0108】

電解液Ｍを用いた場合において、静電容量及び容量維持率のいずれにおいても印加電圧の変化、すなわち高電圧化に対しても同一の活性炭については大きな数値の変化は確認されなかった。このことは、カチオンのＭＥＰＹが高電圧印加時においても分解されにくいことが一因であると考えられる。

【0109】

電解液Ｔを用いた場合において、３．０Ｖ以上の高電圧下において、細孔径１．３０ｎｍの活性炭Ｅ２で、静電容量が最大となった。一方、電解液Ｍの場合には、活性炭Ｅ１，Ｅ２で大きな差が確認されなかった。このことは、ＴＥＡイオンがＭＥＰＹイオンよりも少し大きいことに起因していると考えられる。

【0110】

−ＮＭＲ分析−
上記静電容量測定後のコインセルについて、グローブボックス内（Ａｒ雰囲気下）で分解して電極を取り出し、その電極の一部を核磁気共鳴（ＮＭＲ）分析（固体^１９Ｆ−ＮＭＲ分析）に供した。測定条件等を表４に示す。

【0111】

【表4】

【0112】

表４に示すように、−１４７．１〜−１４７．８ｐｐｍ近傍のピークのピーク面積から、活性炭の細孔内に取り込まれたＢＦ_４⁻イオンのイオン量を算出した。

【0113】

−α値及びα’値−
上記充放電試験で得られた静電容量の値から、各コインセルの電極に貯まった電荷のミクロ孔単位体積当たりの電荷量Ｘを算出した。

【0114】

次にＮＭＲ分析の結果から、電極の細孔内に吸着されているＢＦ_４⁻のミクロ孔単位体積当たりのイオン量Ｙを算出した。

【0115】

そして、下記式（２）により、上記ＸとＹとの比率α（％）を求めた。そして、ＢＦ_４⁻による電荷の保持しやすさを評価した。
α＝Ｘ／Ｙ×１００ ・・・（２）
表５及び図１０に、表３に示す電解液Ｍを使用した実施例３，４及び比較例３，４のコインセルのα値を示す。

【0116】

【表5】

【0117】

電圧値が２．７Ｖ及び３．３Ｖでは、細孔径が大きくなるにつれて、α値は小さくなった。このことは、活性炭の細孔径が大きくなるにつれて、細孔内に吸着・保持されたイオンが流出しやすくなり、電荷の保持性能が低下していることを示していると考えられる。

【0118】

なお、上述の電荷量Ｘ、及びイオン量Ｙの値は電極の単位質量当たりの数値として算出してもよい。

【0119】

次に、下記式（３）により、α’値（Ｆ／ｃｍ^３）を求めた。
α’＝［静電容量］×α／１００ ・・・（３）
算出したα’値の値を表５及び図１１に示す。表５及び図１１に示すように、実施例３，４では、いずれの電圧値においても３．８０以上の値が得られているのに対し、比較例３，４では、いずれの電圧値においても３．５０以下の値となっている。

【0120】

なお、比較例３では、細孔径が１．００ｎｍと小さいため、電極の細孔に吸着保持されるイオンの量が絶対的に少なく、静電容量は表３に示すように小さい値となっている。一方、α値については、表５に示すように、実施例３と同程度の高い値を示していることから、一旦細孔内に吸着保持されたイオンは、細孔径が小さいために流出が抑制され、電荷の保持性能が高いと考えられる。α’値としては、静電容量の値が小さいために、いずれの電圧値においても比較例４よりも低い値になっていると考えられる。

【産業上の利用可能性】

【0121】

本発明によれば、電気二重層キャパシタの静電容量と、ＮＭＲ分析により求めた電極に吸着・保持されたイオン量とから、電気二重層キャパシタの単位イオン当たりの静電容量発現率を算出することができ、この静電容量発現率から電気二重層キャパシタのキャパシタ性能を簡易且つ効果的に評価することができるので、極めて有用である。

【符号の説明】

【0122】

１ 装置
２ ステンレス管
３ Ｎｉ管
４ 原料
４’ 混合物
５ 電気炉
６ カーボンフェルト

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】