(57)【要約】【課題】封口ゴムを劣化させることなく信頼性の高いコンデンサを提供する。【解決手段】帯状の金属箔の一端側に引き出し電極部を設けた正負一対の電極を、それらの間にセパレータを介在させて巻回することにより正負の引き出し電極部が対向する端面に夫々露出させたコンデンサ素子１１を作製する工程と、このコンデンサ素子１１を有底の金属ケース６内に収容する工程と、前記金属ケース６の開口部を内側にカーリング加工し、この金属ケース６の開口部を封止する工程と、これら端子板７ならびに金属ケース６を前記コンデンサ素子１１の電極と夫々溶接する工程と、前記金属ケース６内に駆動用電解液を充填する工程とからなり、前記コンデンサ素子１１を作製した後に、正負の引き出し電極部に集電板１２を接続する工程を設けた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の金属箔からなる集電体上に分極性電極層を形成するとともに幅方向の一端側に引き出し電極部を設けた正負一対の電極を、正負の引き出し電極部を夫々逆方向にしてそれらの間にセパレータを介在させて巻回することにより正負の引き出し電極部が対向する端面に夫々露出するように構成されるコンデンサ素子を作製する工程と、このコンデンサ素子を有底の金属ケース内に収容する工程と、前記コンデンサ素子が収容された金属ケースの開口部に端子板と封口ゴムを配設した後、前記金属ケースの開口部を内側にカーリング加工し、この金属ケースの開口部で封口ゴムを端子板に付勢して封止する工程と、前記端子板表面ならびに金属ケース外底面からレーザ光を照射することにより、これら端子板ならびに金属ケースを前記コンデンサ素子の正負の引き出し電極と夫々溶接する工程と、前記金属ケース内に駆動用電解液を充填する工程とからなるコンデンサの製造方法において、前記コンデンサ素子を作製した後に、正負の引き出し電極部にそれぞれ略平板状の集電板を接続する工程を設けたコンデンサの製造方法。
【請求項２】
中間体を正負の引き出し電極上へ押圧しながらレーザ溶接する請求項１に記載のコンデンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種電子機器やハイブリッド自動車の回生用、あるいは電力貯蔵用等に使用されるコンデンサの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５は従来のコンデンサである電気二重層コンデンサの構成を説明する断面図である。１はキャパシタ素子、１ａはこのキャパシタ素子１に形成された中空部を示し、このキャパシタ素子１はアルミニウム箔からなる集電体上に分極性電極層を形成した正負一対の電極を互いに逆方向に位置をずらしてその間にセパレータを介在させて巻回する（全て図示せず）ことにより構成され、このキャパシタ素子１の両端面（図５における上下方向）から陽極と陰極を夫々取り出すようにしたものである。
【０００３】
２は上記キャパシタ素子１を図示しない駆動用電解液と共に収容したアルミニウム製の有底円筒状の金属ケース、２ａはキャパシタ素子１の中空部１ａ内に嵌まり込むように内底面に一体で設けられた突起であり、この突起２ａを中空部１ａに嵌め込んで、金属ケース２内に挿入されたキャパシタ素子１の陰極側の端面を金属ケース２の内底面にレーザ溶接等の手段によって機械的、かつ電気的に接合するようにしたものである。２ｂはこの金属ケース２に施された断面Ｖ字形の絞り加工部であり、キャパシタ素子１の上部側の端面周縁を外方から押さえ込むようにしているものである。
【０００４】
３はアルミニウム製の端子板、３ａはこの端子板３の外面側に一体で設けられた外部接続用の陽極端子、３ｂは内面側に設けられたキャパシタ素子１の陽極側の端面との接合部、３ｃはキャパシタ素子１の中空部１ａ内に嵌まり込む突起であり、キャパシタ素子１の陽極側の端面を上記接合部３ｂにレーザ溶接等の手段によって接合することにより、機械的、かつ電気的に接合するようにしたものである。
【０００５】
４はリング状に形成されて上記金属ケース２に施された絞り加工部２ｂの上端に配設された絶縁リングであり、この絶縁リング４は上記金属ケース２の内面と端子板３の外周面との間から端子板３の内面周縁の一部に繋がるように形成されることにより、端子板３と金属ケース２間の絶縁を保つようにしたものである。
【０００６】
５は絶縁性のゴムからなるリング状の封口ゴムであり、上記端子板３の表面周縁に配設された状態で、この封口ゴム５を介在させて上記金属ケース２の開口部を巻き込むように加工（一般に、カーリング加工と呼ばれている）して、カール部２ｃを形成することによって封止したものである。
【０００７】
このカール部２ｃの先端を封口ゴム５の上面に食い込ませることで発生する封口ゴム５の応力を利用して気密性を確保し、駆動用電解液の漏液を防止している。なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２００６−３２４６４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の製造方法は、封止後に引き出し電極部と端子板３を直接レーザで溶接して接続する。そのため、溶接後に接続部の状態を検査することは非常に困難であり、信頼性を確保するため過剰な熱量を供給し、その結果、封口ゴム５が熱劣化するという課題があった。
【０００９】
そこで本発明は封口ゴムの劣化がなく、端子板を確実に内部のコンデンサ素子に接続することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そしてこの目的を達成するために本発明は、帯状の金属箔からなる集電体上に分極性電極層を形成するとともに幅方向の一端側に引き出し電極部を設けた正負一対の電極を、正負の引き出し電極部を夫々逆方向にしてそれらの間にセパレータを介在させて巻回することにより正負の引き出し電極部が対向する端面に夫々露出するように構成されるコンデンサ素子を作製する工程と、このコンデンサ素子を有底の金属ケース内に収容する工程と、前記コンデンサ素子が収容された金属ケースの開口部に端子板と封口ゴムを配設した後、前記金属ケースの開口部を内側にカーリング加工し、この金属ケースの開口部で封口ゴムを端子板に付勢して封止する工程と、前記端子板表面ならびに金属ケース外底面からレーザ光を照射することにより、これら端子板ならびに金属ケースを前記コンデンサ素子の正負の引き出し電極と夫々溶接する工程と、前記金属ケース内に駆動用電解液を充填する工程とからなる電気二重層コンデンサの製造方法において、前記コンデンサ素子を作製した後に、正負の引き出し電極部にそれぞれ略平板状の集電板を接続する工程を設けた。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る電気二重層コンデンサの製造方法は、コンデンサ素子の両端部に形成した引き出し電極部と、外部電極である端子板または金属ケースとを直接溶接するのではなく、略平板状の集電板を先に接続した後、この集電板と端子板または金属ケースとを溶接するものである。このように、コンデンサ素子を金属ケースに封止する前に集電板をコンデンサ素子の両端部である引き出し電極部へ接続するので、過剰な熱量を加えて中間体を溶接した場合であっても、封口ゴムを劣化させることがなく、さらに、この集電板を略平板状とすることで、端子板との溶接を容易にして低熱量のレーザであっても確実に溶接することができるので、封口ゴムを劣化させることなく、高い信頼性を得ることができる効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に本発明の一実施の形態を説明する。
【００１３】
図１は本発明の一実施の形態によるコンデンサの一例である。
【００１４】
６はアルミニウム製の有底円筒形状の金属ケースであり、この金属ケース６内に駆動用電解液と、コンデンサ素子が内包され、さらに、このコンデンサ素子の下部端面が金属ケースの内底面と、上部端面が端子板７と夫々独立して電気的に接続されている。
【００１５】
また、金属ケース６の外周面には封止のための第一の横溝絞り加工部６ａとコンデンサ素子の位置決めのための第二の横溝絞り加工部６ｂとが施されている。
【００１６】
なお、コンデンサ素子は背景技術でも述べたが、アルミニウム箔からなる集電体上に分極性電極層を形成した正負一対のシート状の電極を、互いに逆方向に位置をずらすとともにその電極間にセパレータを介在させて巻回することにより構成されており、中心部には中空部を形成してこのコンデンサ素子の両端面（図１（ｂ）における上下方向）から正極と負極をそれぞれ取り出すようにしたものである。
【００１７】
図１（ａ）において、７はアルミニウムなどの金属製の端子板であり、この端子板７は、その下面が、金属ケース６に収納されているコンデンサ素子の上部端面に接するように金属ケース６の開口部内に配置されている。
【００１８】
また、端子板７において８は金属ケース６内の圧力を調整する圧力調整弁であり、７ａは外部機器へ電気的に引き出すことが可能な端子部であり、この端子部７ａは金属ケース６の上端より高い平面を形成しており、必要に応じて接続バーなどを取り付けることとなる。
【００１９】
また、端子板７の下面と、金属ケース６に内包したコンデンサ素子の上部端面は、端子板７の表面よりレーザ溶接等の手段により、機械的、電気的に接続されている。
【００２０】
次に、本発明の特徴となる端子板７とコンデンサ素子との接続について説明する。図２は、端子板７とコンデンサ素子の接続構造を説明する図であり、図１（ｂ）に示す丸Ａ内の断面図である。
【００２１】
図２において、９は絶縁性のゴムからなるリング状の封口ゴムであり、この封口ゴム９は、端子板７の下端周縁に水平方向に設けたフランジ部７ｂに当接して位置決めするように端子板７の外表面に嵌め込まれており、金属ケース６と端子板７との間を電気的に絶縁している。
【００２２】
尚、封口ゴム９の材料としてはエチレンプロピレンゴム、あるいはブチルゴム（イソブチレンイソプロピレンゴム）等の過酸化物加硫ゴムなどを用いる。
【００２３】
また、封口ゴム９は金属ケース６の側面に設けられた横溝絞り加工部６ａによって、金属ケース６の外側から封口ゴム９を圧縮するように絞られており、これによって金属ケース６の開口部が封止され、内部の駆動用電解液が漏出しないように気密性が確保されている。
【００２４】
さらに、金属ケース６の開口部の端部を金属ケース６の内径側へ巻き込むように加工（一般にカーリング加工と呼ばれている）して形成された断面円弧状のカール部６ｃによって封口ゴム９を保持している。
【００２５】
また、封口ゴム９の上面には端子板７とカール部６ｃとの間に突出した上部突出壁９ａが形成されている。この上部突出壁９ａは封口ゴム９の上面全周、すなわち、リング状に設けられている。
【００２６】
さらに、封口ゴム９の下面には金属ケース６と端子板７のフランジ部７ｂとの間に突出した下部突出壁９ｂが形成されている。この下部突出壁９ｂも封口ゴム９の下面全周、すなわち、リング状に設けられている。
【００２７】
このように金属ケース６の外側から横溝絞り加工部６ａで絞られることによって封口ゴム９と端子板７の外周部分との間の封止能力が高まるので、金属ケース６内部の駆動用電解液の漏出を確実に抑止することができるものである。
【００２８】
また、端子板７は封口ゴム９の肉厚によって金属ケース６と接触することがないので、絶縁リングを別途用いる必要がない。
【００２９】
端子板７の略中央部には、上記のように気密封止された金属ケース６と挿通する圧力調整弁８が設けられており、通常は、絞り加工とともに開口部の一部を外方にカーリング加工したキャップ１０により、封止されている。このキャップ１０は、発熱や、内部に充填された駆動用電解液の分解などでガスが生じた際、解放して内圧を調整するものである。
【００３０】
次に、端子板７と金属ケース６に内包するコンデンサ素子１１との接続について説明する。
【００３１】
本実施の形態では、端子板７の下面とコンデンサ素子１１の上部端面を直接接続するのではなく、間に集電板１２を設けた。集電板１２は略円形のアルミニウム板であり、その中央部にいずれか一方に突出させた絞り部１２ｃを設けている。この絞り部１２ｃをコンデンサ素子１１の中空部１１ｃに嵌合することにより位置決めされており、金属ケース６内に気密封止する前に、予めコンデンサ素子１１と電気的に接続しておくものである。
【００３２】
コンデンサ素子１１は、図３の斜視図に示すように集電体であるアルミニウム箔をセパレータとともに巻回したものであり、陰極、陽極の取り出し部である両端部１１ａ、１１ｂには必ず凹凸が生じる。これは、アルミニウム箔の幅や巻付け精度によるものであり、端子板７とレーザなどで直接溶接する際、端子板７との接触面積が変動し条件設定が困難となり、確実に接続を得るために過大なパワーのレーザ光を照射していた。その際、気密封止のための封口ゴム９がレーザ光による過熱で劣化し封止できなくなるという課題があった。
【００３３】
一例を挙げると、従来は端子板７とコンデンサ素子１１との接続には、パルス幅３ｍｓ、出力４〜５ｋＷでレーザ光を照射して溶接を行なっていた。このとき溶接部の温度は、上記の条件で二枚の平板を重ね合せ、その表面からレーザ光を、裏面から放射温度計を用いて測定すると、最大で７００℃以上に上昇していた。
【００３４】
そこで端子板７とコンデンサ素子１１との間に集電板１２を設け、この集電板１２を封止前にコンデンサ素子１１と別途電気的に接続しておく。集電板１２の主面は、少なくともコンデンサ素子１１の両端部１１ａ、１１ｂより平坦性や表面粗さなどを容易に制御可能であり、端子板７と接触させた際、その接触面積を常に一定にすることができるので、レーザ光による溶接をする際、過大なパワーを照射することがなく、その結果、封口ゴム９を熱劣化させることなく気密封止を維持することができる。また、集電板１２とコンデンサ素子１１を予め接続する際、過大なレーザ光を照射して確実に接続することができるとともに、その接続強度などを測定することで信頼性を確認することができる。
【００３５】
このように集電板１２を、図４に示すようにコンデンサ素子１１の両端面１１ａ、１１ｂに形成された電極に夫々予め電気的に接合し、一方の電極に接合された集電板１２ａを端子板７の下面にレーザ溶接等の手段によって接合すると共に、他方の電極に接合された集電板１２ｂを金属ケース６の内底面にレーザ溶接等の手段によって機械的、かつ電気的に接合するようにしたものである。
【００３６】
尚、コンデンサ素子１１の両端面１１ａ、１１ｂに集電板１２ａ、１２ｂをレーザ溶接する際、これらの集電板１２ａ、１２ｂを一定圧力以上で端面１１ａ、１１ｂに押付けて押圧しながらレーザ光を照射する。集電板１２ａ、１２ｂで押圧することにより、コンデンサ素子１１の両端面１１ａ、１１ｂの凹凸は突出部が平坦化されて滑らかとなるとともに、一定以上の面積で接触させることができるので、確実にレーザ溶接することができる。尚、コンデンサ素子１１と接続する集電板１２ａ、１２ｂの主面には、同心円状の凹凸を設けても良い。この凹凸は、集電板１２ａ、１２ｂを端面１１ａ、１１ｂに押圧した際、巻回した集電体間に挿通するとともに、凹凸の側面が集電体表面と接触し、集電板１２とコンデンサ素子１１との接触面積が大きくなる。その結果、レーザ溶接をした際、溶接部の機械的強度を高めることができるとともに、接触面積が大きいので溶接部の抵抗を小さくしてコンデンサの特性を向上させることができる。
【００３７】
上述した本実施の形態によるコンデンサは、コンデンサ素子１１に集電板１２ａ、１２ｂを接合した時点で接合状態を確認したり、検査したりすることが容易に行えるばかりでなく、この集電板１２ａ、１２ｂを端子板７、金属ケース６に夫々接合する際に接合作業が容易に行えるようになるものであり、接合に纏わる信頼性を大きく向上させることができるという格別の効果を奏するものである。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明に係るコンデンサの製造方法は、コンデンサ素子の両端部に形成した引き出し電極部と、外部電極である端子板または金属ケースとを直接溶接するのではなく、略平板状の集電板を先に接続した後、この集電板と端子板または金属ケースとを溶接するものである。このように、コンデンサ素子を金属ケースに封止する前に集電板をコンデンサ素子の両端部である引き出し電極部へ接続するので、過剰な熱量を加えて中間体を溶接した場合であっても、封口ゴムを劣化させることがなく、さらに、この集電板を略平板状とすることで、端子板との溶接を容易にして低熱量のレーザであっても確実に溶接することができるので、封口ゴムを劣化させることなく、高い信頼性を得ることができる効果を奏するので、各種電子機器やハイブリッド自動車の回生用、あるいは電力貯蔵用等に使用されるコンデンサの製造方法に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】（ａ）本発明の一実施の形態を説明する電気二重層コンデンサの上面図、（ｂ）本発明の一実施の形態を説明する電気二重層コンデンサの正面図
【図２】図１（ｂ）に示す丸Ａ内の断面図
【図３】コンデンサ素子を説明する斜視図
【図４】コンデンサ素子と集電板との接続を説明する断面図
【図５】従来のコンデンサを説明する断面図
【符号の説明】
【００４０】
６  金属ケース
７  端子板
９  封口ゴム
１１  コンデンサ素子
１２  集電板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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