带增强材料的功能性片材制造技术

一种带增强材料的功能性片材，由功能材料粉末和粘合树脂形成的片状功能材料与增强片材在层叠的状态下接合而成，上述增强片材由织布或无纺布制成，其目付（日本织物单位面积重量）、构成该增强片材的纤维的纤维径、功能性片材的厚度在特定范围内。将由碳微粉和含氟聚合物树脂形成的片状电极材料与增强片材在层叠的状态下接合在一起而成的电偶极子层电容器用电极，以及具有该电极的电偶极子层电容器。功能性片材具有强度，其中的功能材料粉末不会脱落，可有效地发挥高功能性。采用该片状电极能够高效地制造具有强度、内部电阻相当小、充放电能力下降小、耐久性优良、寿命长的电偶极子层电容器。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及带增强材料的功能性片材，更具体涉及可充分发挥功能性材料的效果、操作上具有足够强度的带增强材料的薄型功能性片材。本专利技术还涉及上述带增强材料的功能性片材之一的用作电偶极子层电容器等的电极的片状电极，更具体涉及具有以下优点的带增强材料的电偶极子层电容器用片状电极，即用该电极能够制造出内部电阻小、充放电能力劣化小、耐久性优良、寿命长的电偶极子层电容器；同时由于该电极具有充分的强度，可连续成形、可大尺寸化，因此批量生产性和操作性优良。
技术介绍
以往，用具有催化功能、电偶极子层电容器等各种功能的材料制成的片状物、例如具有催化功能的片状物的一般的制造方法是将具有粘合效果的树脂和具有催化功能等各种功能的材料等进行混炼，然后辊压延成片状。但是，用粘合树脂将细粒径的催化材料粘合在一起成形为片状的情况下，存在下述问题，即片材自身无强度，功能性材料会脱离·脱落。如果为了保证某种程度的强度而增加粘合剂量，则存在会破坏功能材料粉末的各种功能的问题。在日本专利第3171454号公报中公开了一种由聚四氟乙烯树脂成形体构成的片状吸附性滤光片，该聚四氟乙烯树脂成形体中含有25～90重量％的粒径在0.5mm以下的多孔性吸附剂粉末。据该公报所述，该片材也能够以与布帛层叠粘合而成的布状物的形态来使用。但是，存在布帛和聚四氟乙烯树脂成形体易剥离的问题。为此，希望发现一种能够具有如下优点的带增强材料的功能性片材，即，即使薄也具有强度，功能性材料不会脱离，可连续成形片材，批量生产性优良。此外，特别是上述电偶极子层电容器还存在如下的问题。即，电偶极子层电容器是利用极化性电极和在电解质界面形成的[电偶极子层]来蓄积电能的电容器，具有能够比利用化学反应的二次电池更快速的充电·放电；不含重金属因而无公害性等许多优点，因此有望广泛应用于从电子仪器等小型设备到车载用(strikethrough电池组)等大型设备的用途。电偶极子层是指在例如固体电极和电解液这二个不同的层接触的界面，正负电荷隔着极短的距离对向排列的界面现象，在电容器的充电状态下，电解液中的正离子和负离子分别排列在电极的对向的两面，利用电偶极子层现象分别在正离子侧蓄积负电荷，在负离子侧蓄积正电荷。电偶极子层电容器的电极一般采用以活性炭等碳材为主成分的电极，主要采用含有碳和含氟树脂的片状电极。该电极的制造方法有辊压延法或刮刀法等，为了大容量化、长寿命化，进行了各种改进。电偶极子层电容器是能够进行反复充电、放电的电容器，但如果长期使用，存在电容器的充电和放电能力会慢慢下降的问题。为此，希望开发出一种与以往相比，耐久性更优良，内部电阻小，高容量，操作性良好的电偶极子层电容器。减小内部电阻的有效方法是最大限度地减少粘合剂的用量，目前，为了确保导电性及电解液的浸渗性，只使用极少量的粘合剂PTFE，通常为5～20重量％左右。此外，PTFE粒子由于在混炼及压延工序等中受到剪切力而被纤维化。细纤维化的PTFE将活性炭粒子及导电性碳粒子相互间连结在一起。因此，作为不通过增加粘合剂的量而增加片材强度的方法可以考虑利用混炼等来促进PTFE的纤维化。但是，虽然通过增加纤维化工序(即促进纤维化)，粘合剂的集束力增大，但即使这样成形为片状的电极也只具有仅能够保持其自身的一定的强度，片材自身的强度差，因此存在批量生产性差，而且使用时操作性差的问题。还有，如果促进纤维化，则电极密度变得过高，使电解液的浸渗性变差，而且还存在混炼工序、压延工序中的工时数增加、批量生产性差的问题。此外，要获得容量劣化小、寿命长的电容器，必须进行更高温度下的热处理，以除去含在活性炭电极中的水分(使用有机系电解液的情况下，即使是仅存在少量水分，也会促进电解，引起容量的显著劣化。)在日本专利特开2000-208373号公报中公开了一种带集电极的电偶极子层电容器用极化性电极的制造方法，即，层叠由含主要作用是显现静电容量的碳材料为主成分的碳微粉和作为粘合剂的含氟树脂形成的片状成形体、由含具有赋予导电性作用的碳材料为主成分的碳微粉和粘合剂形成的片状成形体和导电性金属箔，通过对该层叠体进行辊压使它们接合在一起。即在该公报中，通过将极化性电极和集电极隔着富于导电性的片状成形体进行辊压，使它们接合在一起，由此使接触电阻减小。此外，在日本专利特开2000-150321号公报和特开2000-182902号公报中公开了将由碳微粉和含氟树脂构成的混合物成形为片状、即使减小厚度也具有足够强度的电偶极子层电容器用极化性电极的制造方法。但还是不能获得能够制成内部电阻更小、耐久性优良的片状电极的具有足够强度、批量生产性也优良、高容量、能够低成本制造的电极片材等带增强材料的功能性片材。本专利技术是为解决上述以往技术中存在的问题的专利技术，其目的是提供具有足够强度、可发挥高功能性、薄型的带增强材料的功能性片材。本专利技术的另一目的是提供具有下述优点的上述带增强材料的功能性片材之一的电偶极子层电容器用电极，所述优点是，使用该电极能够在短时间内高效地制造电极强度大、内部电阻相当小、充放电能力的下降小、耐久性优良、寿命长的电偶极子层电容器。本专利技术的其它目的是提供具有上述电偶极子层电容器用电极的电偶极子层电容器。专利技术的揭示本专利技术的带增强材料的功能性片材是由功能材料粉末和粘合剂树脂形成的片状功能材料与增强片材在层叠的状态下接合而成的带增强材料的功能性片材，该片材的特征是，上述增强片材由织布或无纺布制成，其目付(日本织物单位面积重量)为10～400g/m2，构成该增强片材的纤维的纤维径为10～150μm。在本专利技术中，上述粘合树脂是未焙烧的聚四氟乙烯树脂，其含量较好为片状功能材料总量的50～1重量％。上述功能材料粉末较好为活性炭、石墨、炭黑、竹炭、木炭、氧化钛、氧化锌、氧化铅、二氧化硅、粘土、金属粉、膨胀石墨、吸水性聚合物、硅胶、防霉剂、抗菌剂中的任1种或2种以上。此外，该片材的特征是，对上述带增强材料的功能性片材实施了压纹加工。本专利技术涉及的电偶极子层电容器用电极的特征是，由碳微粉和含氟聚合物树脂形成的片状电极材料与增强片材在层叠的状态下接合在一起。在本专利技术中，上述增强片材由编织物、网状物、无纺布、膨胀片中的任一种构成，该增强片材的厚度较好为0.01～1.0mm以下。上述片状电极材料中的上述碳微粉含有活性炭和/或导电性碳，该含氟聚合物树脂较好为聚四氟乙烯。上述电极材料中的含氟树脂含量较好为15重量％(wt％)以下。本专利技术的电偶极子层电容器具有上述电偶极子层电容器用电极。采用本专利技术，能够批量地且以低成本提供具有充分强度、功能材料粉末不会脱落、可有效发挥高功能性、薄型的带增强材料的功能性片材。采用本专利技术，能够低成本地提供具有下述优点的上述带增强材料的功能性片材之一的电偶极子层电容器用电极和电偶极子层电容器，所述优点为内部电阻相当小、具有强度、催化剂等功能材料粉末不会脱落、可连续成形、可大尺寸化、批量生产性等优良。附图的简单说明附图说明图1为功能性片材的剥离试验的示意图。图1(A)为由比较例A1所制得的功能性片材的剥离情况的示意图。图1(B)为由实施例A1所制得的功能性片材的剥离情况的示意图。图2为本专利技术的实施例之一的带增强材料的片状电极的立体图。图3为装有本专利技术的实施例之一的带增强材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
带增强材料的功能性片材，它是由功能材料粉末和粘合树脂形成的片状功能材料与增强片材在层叠的状态下接合而成的带增强材料的功能性片材，其特征在于，上述增强片材由织布或无纺布制成，其目付（日本织物单位面积重量）为１０～４００ｇ／ｍ↑［２］，构成该增强片材的纤维的纤维径为１０～１５０μｍ，并且带增强材料的功能性片材的厚度为０．８ｍｍ以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2002-8-23 244261/20021.带增强材料的功能性片材，它是由功能材料粉末和粘合树脂形成的片状功能材料与增强片材在层叠的状态下接合而成的带增强材料的功能性片材，其特征在于，上述增强片材由织布或无纺布制成，其目付(日本织物单位面积重量)为10～400g/m2，构成该增强片材的纤维的纤维径为10～150μm，并且带增强材料的功能性片材的厚度为0.8mm以下。2.如权利要求1所述的带增强材料的功能性片材，其特征还在于，上述粘合树脂是未焙烧的聚四氟乙烯树脂，其含量为片状功能材料总量的50～1重量％。3.如权利要求1或2所述的带增强材料的功能性片材，其特征还在于，上述功能材料粉末为活性炭、石墨、炭黑、竹炭、木炭、氧化钛、氧化锌、氧化铅、二氧化硅、粘土、金属粉、膨胀石墨、吸水性聚合物、硅胶、防霉剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：浅野善敬，杉谷徹，林道直，秋山大二郎，
申请(专利权)人：日本华尔卡工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]