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定価 本体47,000円+税
発行 2009年9月
体裁 B5ケース入りハードカバー上製297頁
編集 直井勝彦(東京農工大学)
西野 敦(西野技術士事務所)
ISBN 978-4-907837-19-8 C3058

17、次世代キャパシタ開発最前線



は じ め に
 
 
電気二重層キャパシタは、高出力、高サイクル性、高安全性、良好な温度特性など、多くの利点を有しており、その特性は同じ蓄電デバイスであるリチウムイオン電池と全く好対照な位置にある。この好対照な蓄電デバイス、実は人間の体内のエネルギーシステムに似ているのである。我々の体内では、エネルギーのやり取りをATPが司っている。ATPは体内におけるエネルギー貨幣に例えられ、主に2つのルートで生産される。1つは、呼吸(有酸素)によるゆっくりとした大きなエネルギー(38ATP)の供給、2つ目は、無酸素反応による2ATPの生産であり、小さいエネルギーではあるが瞬間的なもので、我々の身体はこの両者をうまく使い分けてスムースであらゆる動作に対応したエネルギーの供給をしているのである。まさに我々の身体が、自然に選び取った2つのエネルギーシステムのインテグレーションである。このように、電池とキャパシタの両者を組合せて用いることによるシナジー効果は極めて有効である。本書が紹介するように、電池・キャパシタ補完の実用例は益々増えつつある。二次電池、燃料電池と組合せることによる絶妙なエネルギーマネージメントに益々注目を集めている。できるだけ化石燃料に頼らない、できるだけCO2などの温室効果ガスを排出しない実効性のある環境に優しいエネルギー対策を考えるとき、このような複合的エネルギー貯蔵技術の発展は、日本にとって大きな戦略である。
2009年8月
東京農工大学大学院
直 井 勝 彦
 
 

                          執筆者一覧
[監修]
直井勝彦  東京農工大学大学院共生科学技術研究院
西野 敦  西野技術士事務所

[執筆者一覧](執筆順)
直井勝彦  東京農工大学大学院共生科学技術研究院                         
前野徹郎  クラレケミカル㈱商品開発室           
猪飼慶三  新日本石油㈱新エネルギー事業本部エネルギーシステム開発部  
竹下 究  新日本石油㈱新エネルギー事業本部エネルギーシステム開発部  
宇惠 誠  三菱化学㈱イノベーションセンター
千葉一美  日本カーリット㈱R&Dセンター
        東京農工大学大学院共生科学技術研究院直井研究室
高木祥子  東京農工大学大学院共生科学技術研究院
本間 格  産業技術総合研究所エネルギー技術研究部門 
羽鳥浩章  産業技術総合研究所エネルギー技術研究部門 
石川正司  関西大学化学生命工学部化学・物質工学科 
白石壮志  群馬大学大学院工学研究科応用化学・生物化学専攻
成瀬新二  デュポン帝人アドバンストペーパー㈱技術生産部
丸茂千郷  JMエナジー㈱執行役員 開発担当
王 宏宇   佐賀大学先端研究教育施設
朴 金戴   佐賀大学先端研究教育施設
Arjun Tappa  佐賀大学先端研究教育施設
鄒 美靚   佐賀大学先端研究教育施設
芳賀眞幸  佐賀大学先端研究教育施設
吉野 彰   旭化成㈱理事 旭化成グループフェロー 吉野研究室室長  
吉武 優   旭硝子㈱中央研究所 統括主幹・特任研究員 
宮坂 力   桐蔭横浜大学大学院工学研究科
         ペクセル・テクノロジーズ㈱
手島健次郎  ペクセル・テクノロジーズ㈱
天野 浩   名城大学理工学部
島本秀樹 パナソニック エレクトロニックデバイス㈱開発技術センターデバイス技術開発研究所     
松井啓真  ㈱指月電機製作所開発本部FARADCAP技術部
安藤保雄  ㈱明電舎コンポーネント事業部キャパシタ事業開発部 
野津龍太郎  日清紡㈱新規事業開発本部キャパシタ事業部
伊籐 勝   ルビコン㈱基礎開発部
西野 敦   西野技術士事務所
 
 
 

目  次
第1編 次世代キャパシタの展望(材料と構成)
第1章 次世代キャパシタの展望(材料と構成) 直井勝彦
1.はじめに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3
2.キャパシタの用途拡大 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 4
3.キャパシタと電池 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 4
4.電気二重層キャパシタの構成,
  電荷貯蔵原理 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 6
5.大容量新規キャパシタ材料 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 8
 5-1.ナノカーボン材料 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 8
 5-2.金属酸化物電極材料 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 9
 5-3.導電性ポリマー材料 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・10
6.高耐圧化によるエネルギー密度の向上
   ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・11
 6-1.新しい電解液 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・11
 6-2.イオン性液体電解質 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・11
 6-3.ハイブリッドキャパシタ ・・・・・・・・・・・・・12
7.おわりに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・15
第2章 活性炭-クラレケミカルにおける取り組み 前野徹郎
1.はじめに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・17
2.EDLC 電極用活性炭の製法と高性能化への
  ポイント ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・18
 2-1.原料について ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・19
 2-2.前処理技術について ・・・・・・・・・・・・・・・・・・19
 2-3.賦活技術について ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・19
 2-4.精製技術について・・・・・・・・・・・・・・・・21
 2-5.粉砕技術について ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・22
3.主な製品の概要,性能 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・23
 3-1.YP について ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・23
 3-2.RP について ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・24
 3-3.NK について ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・24
 3-4.NY について ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・24
 3-5.活性炭繊維
     「クラクティブCHについて」 ・・・・・・・・25
4.おわりに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・25
第3章 石油コークスを原料とした活性炭 猪飼慶三,竹下 究
1.はじめに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・27
2.新日本石油のニードルコークス ・・・・・・・・・・・・・27
3.石油コークスを原料とした
  EDLC 用活性炭 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・29
 3-1.原料炭 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・30
 3-2.炭化 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・31
 3-3.賦活 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・31
 3-4.洗浄 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・32
4.製品の概要,特長 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・32
5.おわりに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・33
第4章 キャパシタ用電解質開発の現状と展望 宇恵 誠
1.はじめに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・35
2.電解質の分類と性能 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・35
 2-1.電気伝導率が高い ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・37
 2-2.電位窓が広い ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・37
 2-3.電極容量が高い ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・37
 2-4.使用可能温度範囲が広い ・・・・・・・・・・・・・37
 2-5.安全性が高い ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・37
3.水系電解液 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・37
4.非水系電解液 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・39
 4-1.有機溶媒 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・39
 4-2.溶質 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・40
 4-3.第四級塩系電解液 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・40
 4-4.リチウム塩系電解液 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・46
5.イオン液体 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・48
6.おわりに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・51
第5章 スピロ型第四級アンモニウム電解質の特性 千葉一美
1.はじめに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・53
2.電解液に求められる特性 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・53
 2-1. 電解質の構造と電解液電導度の関係 
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・53
 2-2. 電解質の溶媒への溶解性と電解液粘性
率の関係 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・54
 2-3. 電解質および溶媒の種類と電気化学的
安定性の関係 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・54
 2-4.実用化された電解質の種類 ・・・・・・・・・・55
3.各環状型電解質の特性 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・55
 3-1.電解質種と電導度の関係 ・・・・・・・・・・・・・55
 3-2.電解質種と粘性率の関係 ・・・・・・・・・・・・・57
 3-3. 電解質種と電気二重層キャパシタ特性
の関係 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・57
4.スピロ型第四級アンモニウム塩(SBP-BF 4 )
   ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・58
5. すでに実用化されていた電解質との特性比較
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・58
 5-1.電導度-電解質濃度 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・58
 5-2.粘性率-温度 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・59
 5-3.内部抵抗-温度 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・60
 5-4.レート特性 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・60
6.溶媒種の効果 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・62
7.まとめ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・63
第6章 ナノドットルテニウム酸化物系 直井勝彦,高木祥子
1.はじめに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・65
2.酸化ルテニウム ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・66
 2-1. 酸化ルテニウムの利用率と粒子サイズ
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・66
 2-2.容量と利用率 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・67
3.著者らの研究 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・68
 3-1. 電気泳動析出(electrophoretic deposition:EPD)法 ・・・・68
 3-2.ヒュームドシリカを使用した新規湿式法
       ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・69
 3-3.内包型 RuO X /KB ナノコンポジット
       ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・70
4.おわりに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・73
第7章 ナノクリスタル・ディメンションコントロール 本間 格
1.はじめに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・75
2.ナノクリスタル活物質の合成と高速充放電特性
   ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・75
 2-1.ナノコーティング型カーボン電極
      ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・77
 2-2.メソポーラス型電極 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・80
 2-3.ナノ結晶型電極 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・83
3.まとめ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・87
第8章 単層カーボンナノチューブ(SWCNT) 羽鳥浩章
1.SWCNT 電極への期待と製造技術の現状
   ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・90
2.SWCNT 電極のキャパシタ特性 ・・・・・・・・・・・・・91
3.SWCNT 電極の蓄電メカニズム ・・・・・・・・・・・・・95
第9章 多層カーボンナノチューブ(MWCNT) 石川正司,本田裕一
1.はじめに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・98
2.CNT を直接電極に用いた例 ・・・・・・・・・・・・・・・・・98
3.CVD 法による配向 MWCNT の作製 ・・・・・・・99
4.電極化を考慮した CVD 法 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・99
5.転写法による高配向 MWCNT 電極 ・・・・・・ 100
6.配向性 MWCNT 電極を用いたキャパシタ特性
   ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 101
 6-1.ナイキストプロット ・・・・・・・・・・・・・・・・ 101
 6-2.周波数依存容量 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 104
 6-3.定電流放電試験 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 105
 6-4.エネルギー密度と出力密度の相関
      ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 106
 6-5. 種々の長さの配向性 MWCNT の放電
容量 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 107
7.配向性 MWCNT 電極の今後 ・・・・・・・・・・・・・・ 107
第 10 章 フラーレン関連炭素材料と活性炭ナノ繊維 白石壮志
1.はじめに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 110
2.フラーレンスート ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 111
3.活性炭ナノ繊維 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 117
4.おわりに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 120
第 11 章 アラミドセパレータ,アラミドバインダー 成瀬新二
1.アラミドセパレータ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 122
 1-1.はじめに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 122
 1-2.アラミドセパレータの特徴 ・・・・・・・・ 122
  1-2-1.アラミド ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 122
  1-2-2.アラミドセパレータ ・・・・・・・・ 123
 1-3.電気二重層キャパシタ ・・・・・・・・・・・・・・ 125
  1-3-1.電気二重層キャパシタ ・・・・・・ 125
  1-3-2.キャパシタの構造 ・・・・・・・・・・・ 125
  1-3-3.キャパシタの特性 ・・・・・・・・・・・ 125
 1-4. アラミドセパレータの電気二重層キャ
パシタへの応用例 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 125
  1-4-1.活性炭吸着水 ・・・・・・・・・・・・・・・・ 125
  1-4-2.電極ユニットの乾燥 ・・・・・・・・ 125
  1-4-3.耐電圧の評価 ・・・・・・・・・・・・・・・・ 125
 1-5.まとめ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 126
2.アラミドバインダー ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 127
 2-1.はじめに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 127
 2-2.アラミドバインダーの特徴 ・・・・・・・・ 128
 2-3. アラミドバインダーの電気二重層キャ
パシタへの応用例 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 128
  2-3-1.加熱処理 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 128
  2-3-2.キャパシタの特性 ・・・・・・・・・・・ 128
 2-4.まとめ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 129
第 12 章 リチウムイオンキャパシタ 丸茂千郷
1.リチウムイオンキャパシタの原理と構成 ・・・・ 132
2.リチウムイオンキャパシタの特性 ・・・・・・・・・・・ 135
3.リチウムイオンキャパシタの安全性 ・・・・・・・・・ 138
4.リチウムイオンキャパシタの可能性 ・・・・・・・・・ 140
第 13 章 黒鉛系高電圧キャパシタ 王 宏宇,朴 金載,Arjun Tappa,鄒 美靚 ,芳尾眞幸
1.はじめに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 141
2. 従来型および新型キャパシタの充放電曲線と
エネルギー密度,電解液の分解 ・・・・・・・・・・・ 142
3.新型キャパシタの充放電メカニズム ・・・・・・ 145
4. 黒鉛/活性炭キャパシタの高電圧化に伴う電
解液分解の抑制 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 148
5. 鉛電池代替としての黒鉛正極高電圧ハイブ
リッドキャパシタ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 150
6.最後に ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 151

第2編 キャパシタとバッテリーの共存によるメリットと可能性
第1章 EDLC と二次電池 吉野 彰
1.はじめに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 155
2.蓄電デバイスの分類と市場構図 ・・・・・・・・・・・ 155
 2-1. エネルギーデバイスと蓄電デバイスの
定義 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 155
 2-2.蓄電デバイスの定義と市場の構図
      ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 156
3.EDLC と二次電池の共存 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 159
 3-1.蓄電デバイスの市場構図の分析
      ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 159
 3-2. EDLC と二次電池の共存によるメリッ
ト,可能性,課題 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 161
  3-2-1. EDLC の出力特性と二次電池の
共存によるメリット,可能性,
課題 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 162
  3-2-2. EDLC の耐久性と二次電池の共
存によるメリット,可能性,課題
         ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 163
4.おわりに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 164
第2章 燃料電池と EDLC 吉武 優
1.はじめに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 165
2.燃料電池 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 166
3.EDLC を含む燃料電池システムの開発例と課題
   ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 170
 3-1.燃料電池車への EDLC の適用と課題
      ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 171
 3-2. 分散型電源への燃料電池と EDLC の
適用 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 173
 3-3. 携帯機器用電源への燃料電池と EDLC
の適用 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 175
4.今後の課題と展望 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 175
第3章 光蓄電機能を持つ太陽電池“光キャパシタ” 宮坂 力,手島健次郎
1.光発電と蓄電 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 177
2.色素増感太陽電池の特徴 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 178
3.光キャパシタの原理 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 180
4.光キャパシタの充放電特性と高容量化 ・・・ 183
5.おわりに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 185
第4章 LED と EDLC 天野 浩
1.はじめに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 187
2. LED を構成する化合物半導体材料,基本構
造および動作電圧 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 187
3. まとめに代えて- LED の課題と解決のため
の取り組み ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 192

第3編 キャパシタ応用展開の最新動向
第1章 自動車用キャパシタの開発 島本秀樹
1.はじめに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 195
2.電気二重層キャパシタの自動車への応用
   ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 196
3.電気二重層キャパシタに求められる特性
   ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 196
4.低抵抗技術開発 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 198
 4-1.電気二重層キャパシタセルの構成 ・・ 198
 4-2.セル構造検討による低抵抗化 ・・・・・・ 198
 4-3.活性炭材料 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 199
 4-4.電解液 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 200
 4-5.開発技術の製品適用 ・・・・・・・・・・・・・・・・ 201
5.おわりに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 202
第2章 キャパシタの瞬時電圧低下補償装置への応用 松井啓真
1.はじめに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 203
2.瞬低補償装置用電気二重層キャパシタの概要
   ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 204
 2-1.瞬低補償装置について ・・・・・・・・・・・・・・ 204
 2-2. 瞬低補償装置用として求められる
EDLC の性能 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 205
3.今後の課題と展開について ・・・・・・・・・・・・・・・・ 209
第3章 キャパシタの動力回生,バックアップ電源への応用 安藤保雄
1.開発及び製品化の経緯 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 211
2.キャパシタの概要 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 212
3.動力回生への応用-直流電気鉄道応用 ・・・ 214
 3-1.適用の概要 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 214
 3-2.直流電気鉄道システムと回生電力 215
 3-3.電気鉄道の電力貯蔵装置 ・・・・・・・・・・・ 216
 3-4. 直流電鉄用電力貯蔵装置(キャパポス
ト)の具体例 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 216
  3-4-1.キャパポストの仕様 ・・・・・・・・ 216
  (1)キャパシタ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 218
  (2)昇圧放電,降圧充電用チョッパ ・・・・ 219
  (3)抵抗器 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 220
4.バックアップ電源への応用 ― 緊急遮断弁
   ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 220
 4-1.緊急遮断弁へのキャパシタの適用 ・・ 220
  4-1-1.バネ式緊急遮断弁 ・・・・・・・・・・・ 220
  4-1-2.バッテリー式 ・・・・・・・・・・・・・・・・ 220
  4-1-3.高圧エアー式 ・・・・・・・・・・・・・・・・ 220
 4-2.キャパシタ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 220
  4-2-1.適用キャパシタ ・・・・・・・・・・・・・・ 220
  4-2-2.キャパシタの温度特性 ・・・・・・ 221
  4-2-3.キャパシタの出力特性 ・・・・・・ 221
 4-3.キャパシタを適用した緊急遮断弁 ・・ 223
  4-3-1.アクチュエータの制御方法 ・・ 224
  4-3-2.緊急遮断弁の特長 ・・・・・・・・・・・ 225
 5.おわりに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 225
第4章 電気二重層キャパシタの産業応用(搬送車,電力貯蔵への応用) 野津龍太郎
1.搬送車等に向けた高出力キャパシタ開発と
  その応用 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 227
 1-1. 電気二重層キャパシタ「N’sCAP」に
ついて ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 227
 1-2. 産業用搬送機器への電気二重層キャパ
シタの応用 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 229
 1-3.大型搬送機用高出力キャパシタの開発
      ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 229
 1-4. 大型キャパシタモジュール開発および
大型搬送機への応用の実際 ・・・・・・・・ 232
2. 自然エネルギーの電力貯蔵に向けたキャパシ
タ開発とその応用 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 234
 2-1. エネルギー問題の現状と自然エネル
ギーの電力貯蔵への期待 ・・・・・・・・・・・ 234
 2-2.電力貯蔵向けキャパシタ開発 ・・・・・・ 238
 2-3. NEDO 技術開発機構 系統連系円滑化
蓄電システム技術開発プロジェクトに
おける取り組み ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 242
第5章 ルビコン社における電気二重層キャパシタの応用展開 伊藤 勝
1. ルビコン社における電気二重層キャパシタの
開発状況 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 249
 1-1.ルビコン社の概要 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 249
 1-2.電気二重層キャパシタの開発の歴史
       ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 249
2.ルビコン社における EDLC 及び関連製品群 ・・・・ 250
 2-1.EDLC 単体 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 250
 2-2.キャパシタモジュール ・・・・・・・・・・・・・・ 251
 2-3.EDLC 応用商品 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 251
  2-3-1.レーザーポインター(LP) ・・ 251
  2-3-2.直流保持電源 DCH20,DCH150
         ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 252
3.EDLC の応用事例 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 253
 3-1.メモリーバックアップ用途 ・・・・・・・・ 253
  3-1-1.携帯機器関連 ・・・・・・・・・・・・・・・・ 253
  3-1-2.プリンター関連 ・・・・・・・・・・・・・・ 253
  3-1-3.プロジェクター関連 ・・・・・・・・ 253
  3-1-4.監視カメラ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 253
  3-1-5.電車用監視カメラ ・・・・・・・・・・・ 253
  3-1-6.その他の用途 ・・・・・・・・・・・・・・・・ 253
 3-2.LED 照明関連 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 254
  3-2-1.道路鋲 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 254
  3-2-2.サインマーカー ・・・・・・・・・・・・・・ 254
  3-2-3.LED 照明 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 254
  3-2-4.非常灯・・・・・・・・・・・・・・・・・・・254
 3-3.産業機器用途 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 254
  3-3-1.電気駆動自動弁の開閉動力用
         ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 254
  3-3-2.FA 機器の停電時電圧保持用
         ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 255
  3-3-3.瞬低補償装置 ・・・・・・・・・・・・・・・・ 255
  3-3-4.回生エネルギー利用用途 ・・・ 255
  3-3-5.工場搬送機電力供給 ・・・・・・・・ 255
 3-4.車載用途 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 255
  3-4-1.ドライブレコーダー ・・・・・・・・ 255
  3-4-2.ブレーキバックアップ電源
         ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 255
  3-4-3.アイドリングストップ対策
         ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 256
  3-4-4.エンジンスターター ・・・・・・・・ 256
  3-4-5.車載その他 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 256
 3-5.新エネルギー用途 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 256
  3-5-1.太陽光発電用途 ・・・・・・・・・・・・・・ 256
  3-5-2.燃料電池用途 ・・・・・・・・・・・・・・・・ 256
  3-5-3.風力発電用途 ・・・・・・・・・・・・・・・・ 257
  (1)小型風力発電 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 257
  (2)大型風力発電 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 257
 3-6.将来的な電気二重層の応用展開 ・・・ 257

第4編 電気二重層キャパシタ(EDLC)の開発の歴史と最新の業界動向 西野 敦
1.概要 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 258
 1-1  電気二重層キャパシタ(EDLC)の発
明と実用化の歴史 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 258
 1-2  電気二重層キャパシタの種類と製品化
の歴史 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 260
 1-3. EDLC の各サイズ別,応用機器,活性
炭材料の歴史 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 260
 1-4.コイン型 EDLC の仕様と用途の経年変化
      ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 262
2.EDLC の世界の動向と生産活動 ・・・・・・・・・・・ 263
 2-1.EDLC の概要 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 263
 2-2.世界の主な EDLC 生産会社と関連会社
      ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 264
 2-3.EDLC の生産活動の概要 ・・・・・・・・・・・ 267
3. EDLC が有ってこそ生きる電池 ・・・・・・・・・・・ 269
 3-1.はじめに(EDLC の電池との相違)
      ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 269
 3-2.資源の高騰と電池価格の相対価値
      ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 269
 3-3.電池と EDLC の位置づけ ・・・・・・・・・・ 271
 3-4.EDLC 応用の代表的な基本電気回路
     ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 274
  3-4-1.バックアップ電源 ・・・・・・・・・・・ 274
  3-4-2.小型電池との併用電源 ・・・・・・ 274
  3-4-3.急速充電可能な簡易電源 ・・・ 275
  3-4-4.太陽電池との併用電源 ・・・・・・ 276
 3-5.EDLC が有ってこそ生きる電池応用例
      ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 276
  3-5-1.ソーラーラジオ ・・・・・・・・・・・・・・ 276
  3-5-2.婦人生理体温計 ・・・・・・・・・・・・・・ 276
  3-5-3.沸騰ジャーポット ・・・・・・・・・・・ 277
  3-5-4.ガス安全電磁ホルダー ・・・・・・ 277
  3-5-5.ガス無人自動検針システム
         ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 278
4.EDLC の最近の応用展開 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 278
 4-1.概要(回生制動応用と産業用応用)
      ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 278
 4-2.EDLC の自動車への応用展開 ・・・・・ 278
 4-3.HEV の種類 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 278
 4-4.業務用複写機への EDLC の採用例
      ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 280
 4-5. 半導体製造用電磁バルブへの EDLC
の採用例 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 283
 4-6.フォークリフトへの EDLC の採用例
      ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 283
5.まとめ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 283






 

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