高容量電気二重層キャパシタ電極用活性炭の開発

• Project/Area Number: 11750651
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 化学工学一般
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 中川 浩行 京都大学, 工学研究科, 助手 (40263115)
• Project Period (FY): 1999 – 2000
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2000)
• Budget Amount: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2000: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 1999: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
• Keywords: 高密度活性炭素繊維 / 電気二重層キャパシタ / 水酸化カリウム処理 / KOH処理

Research Abstract

昨年度は、KOHを用いた賦活処理によって、活性炭電極の電気抵抗を軽減するとともに電気二重相容量を高くすることに成功した。しかしながら、KOH賦活は試料に対して多量のKOHを使用してしまうことや高密度に成型された活性炭素繊維電極に適用すると電極が割れてしまうといった欠点があった。本年度は、濃度を調節したKOH水溶液に高密度に成型した炭素繊維電極を含浸してから、炭化・洗浄・水蒸気賦活することにより、KOH使用量の軽減と電極の形状の保持を試みた。
KOH水溶液への炭素繊維電極の含浸は、所定の濃度の水溶液に含浸した後、脱気処理をして電極中の空気を水溶液で置換した。その後、10℃/minで800℃まで昇温炭化してから、常温で希硫酸を用いてKを洗浄した。洗浄した電極は、900℃、H2O=0.5atmで賦活処理をした。KOHの濃度が高くなると炭化中に電極の形状に歪みが生じ、クラックが入ったが、KOH濃度としては、0.4M程度まではクラックが生じず電極の形状を保っていた。賦活前の洗浄した電極を用いて放電特性を検討したところ、KOH処理を施さなかった通常の水蒸気賦活電極と比較して、放電容量は小さかったが初期放電速度は高くなっていた。これは電極の内部抵抗が大きく低下したことを示しており、KOH処理により水溶液中のイオンがより速く移動できるような大きな細孔が形成されたためと考えられた。また、賦活後の電極を用いると、さらに初期放電速度が高くなった上に放電容量も通常の水蒸気賦活電極の場合よりも30%程度も向上し、電極の高性能化をはかることができた。