提供了用于双层电容器的碳质材料，该碳质材料在其制备双层电容器时，证明具有良好的充电/放电特性。根据本发明专利技术的用于双层电容器的碳质材料用作双层电容器中的可极化活性材料，其特征在于，当在没有向其加入任何添加物下通过电子自旋共振对其进行测定时，得到的峰线宽度为2mT或更小，转换为每1g的未成对电子数目的峰强度为1×1019或更大。由于根据本发明专利技术的用于双层电容器的碳质材料成为从中除去了残留官能团的碳质材料，因此在形成电容器时抑制了残留官能团和电解质液体之间的反应，从而可获得就充电/放电特性而言良好的电容器。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及在双层电容器内的可极化活性材料中使用的碳质材料。
技术介绍
近来，对降低了内阻且增大了容量的双层电容器进行了开发。期待双层电容器应用于动カ用途(power usage)。双层电容器的原理是,设置ー对可极化电极以在电解质溶液 中使其互相面对，隔板插入其之间以形成正极电极和负极电极，使得电荷积聚在双电层中，该双电层形成在电极(可极化电极)和电解质溶液之间的界面中。认为双层电容器的静电容基本上与可极化电极的面积成比例。因此，作为用于可极化电极的电极材料，使用具有大比表面积的活性碳。通过活化处理(活化处理)制得活性碳，大量官能团保留在表面上。当使这种活性碳作为双层电容器的电极、使用有机溶剂类电解质溶液、并且在对向的电极之间施加电压时，留在碳电极表面上的残留官能团尤其是含杂元素的官能团与电解质溶液反应，产生气体例如C02、CO和H2O,或者形成不导电膜，因此这些缺陷引起双层电容器的内阻増大，从而导致故障或缩短双层电容器的寿命。作为除去这种残留官能团的方法，可利用将它们在惰性气体气氛中或在还原性气体气氛中进行加热的方法。然而，在这些方法中，对残留官能团的反应性太低，以致于不可能充分除去残留官能团。关于该问题，日本未审专利公开(特开)No. 2002-362912公开了将它们与过渡金属或其化合物一起在还原性气氛中实施热处理。然而，使用过渡金属或其化合物的该方法使得存在这样的问题，即花费大量时间来进行将过渡金属或其化合物从活性碳和过渡金属或其化合物的混合物中除去的处理，以至于其阻碍了エ业化。具体地，在该公开物中，当使用铁磁过渡金属例如Fe、Ni和Co时，其作为具有细颗粒直径的粉末使用，并且在热处理之后通过磁力将其去除。当为非强铁磁性的过渡金属例如Cu时，记载的方法是其中将其变成细网形(fine-net shape)或类棉花状来使用；当为前述过渡金属的化合物时,将其溶于溶剂中，使其渗透过碳质材料，并在热处理之后通过使用酸或碱将其从中洗脱出而将其除去。而且，使用由该公开物中提出的方法制得的碳质材料的电容器一直存在充电/放电特性不足的问题。
技术实现思路
本专利技术是在考虑到前述状况而做出的专利技术，任务是提供在其制备双层电容器时用于双层电容器的碳质材料，该碳质材料显示良好的充电/放电特性。本专利技术的专利技术人对碳质材料进行了反复研究，以便解决前述任务；其结果是，他们完成了本专利技术。根据本专利技术的用于双层电容器的碳质材料用作双层电容器内的可极化活性材料，其特征在于，当在没有向其加入任何添加物下通过电子自旋共振对其进行测量时，得到的峰线宽度为2mT或更小。根据本专利技术的用于双层电容器的碳质材料用作双层电容器内的可极化活性材料，其特征在于，根据减重法，减重率为2. 0%或更小。根据本专利技术的用于双层电容器的碳质材料用作双层电容器内的可极化活性材料，其特征在于，m/s比小于0. 15,m/s比为自旋横驰豫时间T2=55_4 00 y s的中驰豫组分(m)与自旋横驰豫时间T2=10-50 u s的短驰豫组分(s)之比，自旋横驰豫时间T2通过脉冲NMR方法測定。根据本专利技术的双层电容器是具有下述特征的电容器，其使用权利要求1-3的任一项中所述的碳质材料，特征在于，其使用通过电子自旋共振方法得到的峰线宽度为2mT或更小的碳质材料。根据本专利技术的双层电容器是具有下述特征的电容器，即，其使用权利要求1-3的任ー项中所述的碳质材料，特征在于，其使用根据减重法的减重率为2. 0%或更小的碳质材料。根据本专利技术的双层电容器是具有下述特征的电容器，即，其使用权利要求1-3的任ー项中所述的碳质材料，特征在于，其使用m/s比小于0. 15的碳质材料,m/s比为自旋横驰豫时间T2=55_400ii s的中驰豫组分(m)与自旋横驰豫时间T2=10_50 y s的短驰豫组分(s)之比，自旋横驰豫时间T2通过脉冲NMR方法測定。根据本专利技术的制备碳质材料的方法是用于制备下述的碳质材料的方法，该碳质材料为用于双层电容器的可极化活性材料，在该方法中，在进行活化处理之后通过在还原性气氛中对它们进行加热处理来实施用于除去残留官能团的处理，特征在于，在用于除去残留官能团的处理中使还原性气氛为氢气氛；以及在于，使用贵金属催化剂作为用于产生原子活性氢的催化剂。附图说明图I是用于说明碳质材料的ESR峰宽度与电容器的劣化率之间关系的图。图2是用于说明碳质材料的减重率与电容器的劣化率之间关系的图。图3是用于说明碳质材料的NMR比率与电容器的劣化率之间关系的图。图I :ESR峰的线宽度(U T);退化率(％);样品。图2 :减重率(％);退化率(％);样品。图3 :脉冲NMR比率(m/s);退化率(％);样品。具体实施例方式在下文中，将进ー步解释所述专利技术的专利技术之处和这些专利技术之处的实施方式。(专利技术的实施方式)(用于双层电容器的碳质材料)本专利技术的碳质材料是用作双层电容器内的可极化活性材料的碳质材料。并且，根据第一方面的用于双层电容器的碳质材料，使得在没有向其加入任何添加物下通过电子自旋共振方法(ESR)对其进行测量时得到的峰线宽度为2mT或更小。此处所说的“添加物”是指空气中的氧和水蒸汽，以及除此之外的在制备碳质材料时经常使用的导电辅助试剂，并且本专利技术意思是指，ESR是在根本不包括这些物质的状态下观测的。具体地，空气中的氧易于被吸收到碳质材料上，本身是顺磁性的氧增大了 ESR信号強度，并增大了峰线宽度。而且，用作导电辅助试剂的碳黑通常使得ESR信号強度比被测碳质材料的信号强度大，并且使得峰线宽度更窄。因此，当包括这些物质时，根本不能得到对被测碳质材料本身的评价。因此，通过在真空中加热来干燥碳质材料，其后在氩气流中将其填充到毛细测试管内，并进一歩使其适合用于ESR观测的测试管，使得可通过ESR对其进行測量。 本专利技术中待解决的碳质材料由多层graphene细晶体组成。该多层graphene晶体是类似于石墨(black lead)的细晶体,但层间距宽于石墨的层间距。众所周知的是，石墨稠合六元环平面内的导电性高，并且与六元环平面垂直的方向是半导体。由于残留官能团出现在graphene细晶体的末端，其存在阻碍细晶体互相接合，或者阻碍电子传导。根据石墨的ESR 信号(JANICE BREEDON, “Carbon”, Vol. 20，No. 5，pp. 379-385，1982)的详细分析，ESR的測量或磁场方向与晶体方向相关；当其垂直于六元环施加时，其激发了 n电子的环形电流，使得产生反过来减弱所施加磁场的感应磁场；并最终共振位置偏移。当平行地向六元环施加磁场时，不产生这种偏移。在多晶样品中，细晶体的方向各不相同；如果将各电子自旋隔离，观测到它们为宽信号，其中混合了显示各种偏移度的信号。然而，事实上，磁共振电子自旋在激发寿命期间围绕细晶体之间自旋运行，通过相互交換作用被均化，并可作为ー个清晰的共振线而经常观测到。残留官能团的存在阻碍细晶体之间的“动生自旋交换窄化(Mortional Spin Exchange Narrowing)”。含有残留官能团、尤其含有杂原子的活性氧化氢在2. 5V或更大的极间电压下使用吋，导致电极反应，导致电解质或溶剂的分解或缩合，产生气体，以及形成不导电膜。直接连接至芳环的氢本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于双层电容器的碳质材料，其用作双层电容器中的可极化活性材料，其特征在于，当在没有向其加入任何添加物下通过电子自旋共振方法对其进行测量时，得到的峰线宽度为2mT或更小。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：东恩纳靖之，久米哲也，岩田康成，竹内诚，
申请(专利权)人：株式会社科特拉，先进电容技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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