(57)【要約】【課題】各種電源のアシスト用等に使用される電気二重層キャパシタに関し、低抵抗化を図ることを目的とする。【解決手段】一端に電極取出部を設けた集電体上に分極性電極層を形成した陽極電極と陰極電極を、その間にセパレータを介在させ、上記電極取出部を夫々同方向にして複数層積層した素子と、この素子に含浸された電解液と、上記素子の電極取出部に夫々接続された陽極端子２、陰極端子３と、この陽極端子２、陰極端子３の一端が表出した状態で上記素子を封止した内装フィルムと、これらを被覆した外装体５からなり、上記陽極端子２、陰極端子３を夫々内装フィルムの同一面上で折り曲げて反対方向に配設した構成により、簡単な構成で作業性と寸法精度の向上を図って低コスト化を実現し、低抵抗化と低背化を図ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に陽極取り出し部を設けた金属箔からなる集電体の上記陽極取り出し部を除く表面に分極性電極層を形成したシート状の陽極電極と、一端に陰極取り出し部を設けた金属箔からなる集電体の上記陰極取り出し部を除く表面に分極性電極層を形成したシート状の陰極電極を、その間にシート状のセパレータを介在させ、かつ、上記陽極取り出し部と陰極取り出し部を夫々同一方向に配設した状態で交互に複数層積層した素子と、この素子に含浸された電解液と、上記素子の陽極取り出し部ならびに陰極取り出し部に夫々一端が接続された陽極端子ならびに陰極端子と、この陽極端子ならびに陰極端子の他端が夫々表出した状態で上記素子を被覆して封止した絶縁性の内装フィルムと、この内装フィルムを被覆した絶縁性の外装体からなり、上記内装フィルムから表出した陽極端子ならびに陰極端子を夫々内装フィルムの同一面上で１回以上折り曲げることにより、陽極端子ならびに陰極端子の他端が夫々相反する方向に配設されるようにした電気二重層キャパシタ。
【請求項２】
シート状の陽極電極ならびに陰極電極を構成する集電体が、方形の金属箔の一辺の端部に舌片状の陽極（または陰極）取り出し部を一体で設け、この陽極（または陰極）取り出し部の幅が、陽極（または陰極）取り出し部が設けられた辺の幅の１／２未満になるように形成されたものである請求項１に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項３】
素子を被覆して封止した絶縁性の内装フィルムが、１枚のフィルムを折り曲げて素子を上下から挟み込み、フィルムの周縁を接着することにより構成され、このフィルムの周縁の接着部分を折り曲げることにより、上面視、内装フィルムと素子の外形寸法が略同等の大きさになるように構成されたものである請求項１に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項４】
素子の最上段と最下段に夫々陰極電極が配設されるようにした請求項１に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項５】
絶縁性の内装フィルムで封止された素子を１つのセルとし、このセルを複数個接続して絶縁性の外装体で一体に被覆した請求項１に記載の電気二重層キャパシタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種電子機器、電気機器、携帯機器等に使用される電気二重層キャパシタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気二重層キャパシタは、分極性電極と電解液との界面に形成される電気二重層に蓄積される電気エネルギーを利用するものであり、このような電気二重層キャパシタは、小型化が図れ、かつ、大容量の充電が可能なキャパシタとして、マイコン、メモリ、タイマーのバックアップ用、各種電源のアシスト用等に広く用いられているものである。
【０００３】
図７はこの種の従来の電気二重層キャパシタの構成を示した断面図であり、図７において、１１は両面に分極性電極層１３が設けられた正極側の集電体、１５はポリエチレンの多孔質膜からなる袋状のセパレータであり、このセパレータ１５の中に上記集電体１１が挿入され、セパレータ１５の開口部は集電体１１の上方露出部の表面に熱溶着されている。
【０００４】
１２は両面に分極性電極層１４が設けられた負極側の集電体、１６はポリエチレンの多孔質膜からなる袋状のセパレータであり、このセパレータ１６の中に上記集電体１２が挿入され、セパレータ１６の開口部は集電体１２の上方露出部の表面に熱溶着されており、上記集電体１１、１２を、セパレータ１５、１６から露出している部分が夫々上下逆方向となるようにして交互に積層することにより、積層体を形成しているものである。
【０００５】
１７は上記積層体の上方に突出した集電体１１の端部とスポット溶接により接続されたアルミニウム製の第１の導体、１８は同じく積層体の下方に突出した集電体１２の端部とスポット溶接により接続されたアルミニウム製の第２の導体である。
【０００６】
１９はポリプロピレン製の箱形の容器１９ａと蓋１９ｂからなる角形の外装部材であり、上記容器１９ａ内には上記積層体が駆動用電解液と共に収容されており、上記第１の導体１７と第２の導体１８が貫通する貫通孔を有する蓋１９ｂによって封止されているものである。
【０００７】
このように構成された従来の電気二重層キャパシタは、複数のセルを並列接続することによって大容量のキャパシタを構成することができるため、角形で体積効率に優れ、かつ、各接続部における電気抵抗も小さいものが実現できるというものであった。
【０００８】
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】特開平７−９４３７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら上記従来の電気二重層キャパシタでは、体積効率に優れ、電気抵抗も小さいという特徴を有するものの、構造が複雑なために組み立て作業が難しく、高い寸法精度を実現することが困難であり、結果的に高いコストのものになってしまい、低価格化が実現できないという課題があった。
【００１０】
また、使用機器側からの要求により、更なる低抵抗化と低背化が求められているという課題もあった。
【００１１】
本発明はこのような従来の課題を解決し、簡単な構成により作業性と寸法精度の向上を図って低コスト化を実現すると共に、更なる低抵抗化と低背化を図ることが可能な電気二重層キャパシタを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために本発明は、一端に陽極取り出し部を設けた金属箔からなる集電体上に分極性電極層を形成したシート状の陽極電極と、一端に陰極取り出し部を設けた金属箔からなる集電体上に分極性電極層を形成したシート状の陰極電極を、その間にシート状のセパレータを介在させ、上記陽極取り出し部と陰極取り出し部を夫々同一方向に配設した状態で交互に複数層積層した素子と、この素子に含浸された電解液と、上記素子の陽極取り出し部ならびに陰極取り出し部に夫々接続された陽極端子ならびに陰極端子と、この陽極端子ならびに陰極端子の一端が夫々表出した状態で上記素子を被覆して封止した内装フィルムと、この内装フィルムを被覆した外装体からなり、上記内装フィルムから表出した陽極端子ならびに陰極端子を夫々内装フィルムの同一面上で１回以上折り曲げることにより、陽極端子ならびに陰極端子の一端が夫々相反する方向に配設されるように構成したものである。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように本発明による電気二重層キャパシタは、陽極電極と陰極電極をセパレータを介して複数層積層し、内装フィルムで封止した素子から引き出された陽極端子と陰極端子を夫々折り曲げて相反する方向に配設した構成により、簡単な構成により作業性と寸法精度の向上を図って低コスト化を実現すると共に、低抵抗化と低背化を図ることができるようになるという効果が得られるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（実施の形態）
以下、実施の形態を用いて、本発明の特に全請求項に記載の発明について説明する。
【００１５】
図１（ａ）、（ｂ）は本発明の一実施の形態による電気二重層キャパシタの構成を示した平面図と正面図であり、図１においてはその構成を分かり易くするために、後述する外装体を一点鎖線で外形線のみ記載した図面としているものである。
【００１６】
図１において、１ａは第１のセル、１ｂは第２のセルを示し、この第１のセル１ａと第２のセル１ｂは同一の構成のものであり、第１のセル１ａに対して第２のセル１ｂは、図中において時計回り方向に１８０度回転することにより、表裏面を反転させて重ねて配設したものである。
【００１７】
２は上記第１のセル１ａと第２のセル１ｂを直列に接続して引き出された陽極端子、３は第１のセル１ａと第２のセル１ｂを直列に接続して引き出された陰極端子である。４は上記第１のセル１ａから引き出された陽極端子２と第２のセル１ｂから引き出された陰極端子３を接続した中間端子であり、これにより第１のセル１ａと第２のセル１ｂが重ね合わされると共に、直列接続されているものである。
【００１８】
５は上記第１のセル１ａと第２のセル１ｂを被覆した絶縁性の外装体であり、この外装体５の一つの側面からは上記第１のセル１ａから引き出された陰極端子３と第２のセル１ｂから引き出された陽極端子２の一部が夫々表出すると共に、この面と対向する側面からは上記中間端子４の一部が表出するように構成されているものである。
【００１９】
なお、上記外装体５は、図示はしないが、絶縁性の樹脂によりケースと蓋を形成したものを組み合わせて用いても良いし、また、上記ケース内に絶縁性の樹脂を注入して硬化させても良いし、また、絶縁性の樹脂のみで一体にモールドするように成型しても良いものであり、外装体５の一つの側面から第１のセル１ａから引き出された陰極端子３と第２のセル１ｂから引き出された陽極端子２の一部が表出すると共に、この面と対向する側面から中間端子４の一部が表出するように構成されていれば、いかなる構成であっても構わないものである。
【００２０】
次に、上記第１のセル１ａならびに第２のセル１ｂの構成と製造方法について、以下に図面を用いて詳細に説明するが、第１のセル１ａと第２のセル１ｂは同一の構成のものであるために、第１のセル１ａを例にして説明し、第２のセル１ｂの説明は省略する。
【００２１】
図２（ａ）〜（ｃ）は素子の構成を示した平面図と、図２（ａ）のＡ−Ａ線断面とＢ−Ｂ線断面における断面図であり、図２においては、素子の構成を分かり易くするために、積層枚数を少なくして記載しているものである。
【００２２】
図２において、６は素子を示し、この素子６は、アルミニウム箔からなる方形の集電体７ａの一辺の端部に舌片状の陽極取り出し部７ｂを一体で設け、この陽極取り出し部７ｂを除く集電体７ａの両面に分極性電極層７ｃを形成したシート状の陽極電極７と、アルミニウム箔からなる方形の集電体８ａの一辺の端部に舌片状の陰極取り出し部８ｂを一体で設け、この陰極取り出し部８ｂを除く集電体８ａの両面に分極性電極層８ｃを形成したシート状の陰極電極８を、その間に多孔質フィルムからなるシート状のセパレータ９を介在させ、かつ、上記陽極取り出し部７ｂと陰極取り出し部８ｂを夫々同一方向に配設すると共に、陽極取り出し部７ｂと陰極取り出し部８ｂが重なり合わないように夫々逆方向に配設した状態で交互に複数層積層し、陽極取り出し部７ｂと陰極取り出し部８ｂを夫々重ね合わせるように折り曲げて密着させることにより、本実施の形態による素子６が構成されているものである。
【００２３】
なお、上記陽極取り出し部７ｂと陰極取り出し部８ｂは、この陽極取り出し部７ｂと陰極取り出し部８ｂが設けられた辺の幅の１／２未満の幅になるように形成されたものであり、これにより、陽極取り出し部７ｂと陰極取り出し部８ｂが接触して短絡することを防止するようにしているものである。
【００２４】
また、上記素子６の最上段と最下段にはシート状の陰極電極８Ａが配設され、この陰極電極８Ａは上記陰極電極８と同様の集電体８ａの片面のみに分極性電極層８ｃが形成されたものであり、この分極性電極層８ｃが夫々セパレータ９と当接するようにして配設した構成にしているものである。このような構成により、陽極電極７の面積よりも陰極電極８、８Ａの面積が大きくなるために、陽極電極７の局所部で発生する腐食反応を抑制して安定した性能を発揮することができるようになるものである。
【００２５】
このように構成される素子６は、簡単な構成によって作業性が向上するばかりでなく、図示しない治具を用いてセパレータ９を介して陽極電極７と陰極電極８を交互に積層し、最上段と最下段に陰極電極８Ａを夫々配設するだけで高い寸法精度を確保することができるようになるものである。
【００２６】
また、上記陽極電極７と陰極電極８、８Ａに夫々形成された分極性電極層７ｃ、８ｃは、活性炭粉末とカーボンブラックとバインダとを混練したものにより構成され、上記活性炭粉末としては、木粉系、ヤシガラ系、フェノール樹脂系、石油コークス系、石炭コークス系、ピッチ系の原料を賦活したものが用いられる。また、バインダとしては、ポリテトラフルオロエチレン、カルボキシメチルセルロースの水溶性バインダを混合したものが用いられるものである。
【００２７】
また、上記シート状のセパレータ９を構成する多孔質フィルムとしては、セルロース系繊維（セルロース、レーヨン、クラフト、マニラ麻、ヘンプ、エスパルト等、）合成繊維系（ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアセタール、変性ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリアリレート、ポリアリルエーテルニトリル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエステル樹脂、ビニロン樹脂、ポリアミド樹脂、芳香族ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、フッ素樹脂等）を用いることができるが、特に、芳香族ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、フッ素樹脂等を用いるのが好ましい。
【００２８】
図３（ａ）、（ｂ）は上記図２を用いて説明した素子６に陽極端子と陰極端子を接続した状態を示した平面図と、図３（ａ）のＡ−Ａ線断面における正面断面図であり、図３において、２は上記素子６に設けられた陽極取り出し部７ｂに抵抗溶接（溶接痕２ａ）等の手段によって一端が接合されたアルミニウム板等からなる陽極端子、３は同じく素子６に設けられた陰極取り出し部８ｂに抵抗溶接（溶接痕３ａ）等の手段によって一端が接合されたアルミニウム板等からなる陰極端子であり、これにより、陽極端子２と陰極端子３が素子６から同一方向に向かって引き出された構成になるものである。
【００２９】
図４（ａ）、（ｂ）は上記図３を用いて説明した陽極端子２と陰極端子３が接続された素子６を絶縁性の内装フィルムで被覆して封止した状態を示した平面図と、図４（ａ）のＡ−Ａ線断面における正面断面図であり、図４において、１０は陽極端子２と陰極端子３の一部が表出した状態で素子６ならびに陽極端子２、陰極端子３を一体に被覆して封止した絶縁性の内装フィルムであり、この内装フィルム１０は１枚のシート状のフィルムを半分に折り曲げることによって素子６を上下から挟み込むようにしたものである。また、上記素子６には図示しない電解液が含浸され、この状態で１つのセルとして機能するものであり、以下、これを第１のセル１ａと呼ぶ。
【００３０】
また、上記内装フィルム１０としては、本実施の形態においては耐熱性に優れたエポキシフィルムを用いて接着により封止したが、本発明はこれに限定されるものではなく、封止性と耐熱性を満足できるものであれば他の材料でも使用することができ、接着や熱圧着等の手段によって封止するようにすれば良いものである。
【００３１】
なお、上記電解液としては、溶媒として、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、エチレンカーボネート、スルホラン、アセトニトリル、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートまたはメチルエチルカーボネートのいずれか１種もしくは２種以上の混合物を使用することができる。電解質カチオンとしては、第四級アンモニウム、第四級ホスホニウム、イミダゾリウム塩が使用でき、電解質アニオンとしては、ＢＦ４−、ＰＦ６−、ＣｌＯ４−、ＣＦ３ＳＯ３−またはＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２−を使用することができるものである。
【００３２】
図５（ａ）〜（ｃ）は上記図４を用いて説明した第１のセル１ａから引き出された陽極端子２と陰極端子３を折り曲げる方法を示した製造工程図であり、まず、図５（ａ）に示すように、内装フィルム１０の周縁の封止部１０ａを図中の点線部分で矢印方向に折り曲げて（図中の上面側に曲げ起こし、更に、引き続き折り曲げる）内装フィルム１０の同一面上に重ね合わせるようにすることにより、陽極端子２、陰極端子３も同時に折り曲げられ、図５（ｂ）に示す状態になる。
【００３３】
続いて、図５（ｂ）の矢印方向に陰極端子３を折り曲げる（図中の上面側に曲げ起こし、更に、引き続き折り曲げる）ことによって図５（ｃ）に示す状態にし、これにより、第１のセル１ａから導出された陽極端子２と陰極端子３が夫々相反する方向に配設されるようになると共に、第１のセル１ａは、上面視、素子６の外形寸法と略同等の大きさにすることができるようになるものである。
【００３４】
図６（ａ）〜（ｅ）は上記図５を用いて説明した端子折り曲げ加工後のセルを複数個直列接続する方法を示した製造工程図であり、まず、図６（ａ）の平面図と図６（ｂ）の正面図に示す第１のセル１ａを、図６（ｃ）に示すように下側に配設する。
【００３５】
続いて、図６（ｃ）に示すように、上記第１のセル１ａと同様に構成された第２のセル１ｂを、上記第１のセル１ａに対して、図中において時計回り方向に１８０度回転することにより、表裏面を反転させた状態で第１のセル１ａの上に重ね合わせて配設する。
【００３６】
続いて、図６（ｄ）の平面図と図６（ｅ）の正面図に示すように、第１のセル１ａから引き出された陽極端子２と第２のセル１ｂから引き出された陰極端子３を中間端子４を用いて抵抗溶接（溶接痕４ａ）等の手段によって接続した後、図示はしないが、上記図１に示した外装体５を用いて被覆することにより、本実施の形態による電気二重層キャパシタが構成されているものである。
【００３７】
このように構成された本実施の形態による電気二重層キャパシタは、陽極電極７と陰極電極８、８Ａをセパレータ９を介して複数層積層し、内装フィルム１０で封止した素子６から引き出された陽極端子２と陰極端子３を夫々折り曲げて相反する方向に配設した構成により、簡単な構成により作業性と寸法精度の向上を図って低コスト化を実現すると共に、低抵抗化と低背化を図ることができるようになるという格別の効果を奏するものである。
【００３８】
また、セルを構成する内装フィルム１０の封止部１０ａならびに陽極端子２、陰極端子３を折り曲げた構成により、セルの大きさを、上面視、素子６の外形寸法と略同等の大きさにすることができるようになるという格別の効果を奏するものである。
【００３９】
また、電解液が含浸された素子６を絶縁性の内装フィルム１０で封止し、更にこれを外装体５で被覆した構成により、高い封止性能と高い耐熱性を発揮することができるようにな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】
【００４０】
本発明による電気二重層キャパシタは、簡単な構成により作業性と寸法精度の向上を図って低コスト化を実現すると共に低抵抗化と低背化を図り、更に、陽極電極の局所部で発生する腐食反応を抑制して安定した性能を発揮することができるという効果を有し、各種電源のアシスト用分野等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】（ａ）本発明の一実施の形態による電気二重層キャパシタの構成を示した平面図、（ｂ）同正面図
【図２】（ａ）同電気二重層キャパシタの素子の構成を示した平面図、（ｂ）同Ａ−Ａ線断面図、（ｃ）同Ｂ−Ｂ線断面図
【図３】（ａ）図２の素子に陽極端子と陰極端子を接続した状態を示した平面図、（ｂ）同Ａ−Ａ線断面図
【図４】（ａ）図３の素子を内装フィルムで封止した状態を示した平面図、（ｂ）同Ａ−Ａ線断面図
【図５】（ａ）〜(ｃ)図４のセルの陽極端子と陰極端子を折り曲げる方法を示した製造工程図
【図６】（ａ）〜（ｅ）図５のセルを複数個直列接続する方法を示した製造工程図
【図７】従来の電気二重層キャパシタの構成を示した断面図
【符号の説明】
【００４２】
１ａ  第１のセル
１ｂ  第２のセル
２  陽極端子
２ａ、３ａ、４ａ  溶接痕
３  陰極端子
４  中間端子
５  外装体
６  素子
７  陽極電極
７ａ、８ａ  集電体
７ｂ  陽極取り出し部
７ｃ、８ｃ  分極性電極層
８、８Ａ  陰極電極
８ｂ  陰極取り出し部
９  セパレータ
１０  内装フィルム
１０ａ  封止部
【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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【図６】
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【図７】
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