(57)【要約】  薄型な電気二重層コンデンサを提供する。  セパレータ１３は、ポリアクリロニトリルを含む。フーリエ変換赤外分光光度計により測定したセパレータ１３の赤外吸収スペクトルは、２２４０ｃｍ−１以上２２５０ｃｍ−１以下の範囲に第１のピークを有すると共に、１５８０ｃｍ−１以上１６３０ｃｍ−１以下の範囲に第２のピークを有する。第１のピークの強度に対する第２のピークの強度の比率が０．０８以上である。
2017077823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極側集電極と、前記正極側集電極の上に設けられた正極側分極性電極とを有する正極と、
前記正極と対向しており、負極側集電極と、前記負極側集電極の上に設けられた負極側分極性電極とを有する負極と、
前記正極側分極性電極と前記負極側分極性電極との間に介在しており、電解質が含浸したセパレータと、
を備え、
前記正極と前記負極とは、平面視において、少なくとも一つの対応する端辺の位置が異なるように配されており、
前記セパレータは、ポリアクリロニトリルを含み、
フーリエ変換赤外分光光度計により測定した前記セパレータの赤外吸収スペクトルが、２２４０ｃｍ−１以上２２５０ｃｍ−１以下の範囲に第１のピークを有すると共に、１５８０ｃｍ−１以上１６３０ｃｍ−１以下の範囲に第２のピークを有し、
前記第１のピークの強度に対する前記第２のピークの強度の比率が０．０８以上である、電気二重層コンデンサ。
【請求項２】
前記正極と前記負極とは、平面視において、対応する一の端辺の位置が異なると共に、前記一の端辺と平行な対応する他の端辺の位置が異なるように配されている、請求項１に記載の電気二重層コンデンサ。
【請求項３】
前記正極と前記負極とは、平面視において、対応する各端辺の位置が異なるように配されている、請求項１又は２に記載の電気二重層コンデンサ。
【請求項４】
前記セパレータが、前記正極及び負極よりも大きい、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電気二重層コンデンサ。
【請求項５】
前記セパレータの最大厚みが、１１μｍ以上２６μｍ以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電気二重層コンデンサ。
【請求項６】
ポリアクリロニトリルを含むセパレータを加熱する工程と、
正極と、前記加熱したセパレータと、負極とを、平面視において前記正極と前記負極との少なくとも一つの端辺の位置が相互に異なるように積層して積層体を作製する工程と、  前記加熱したセパレータに電解質を含浸させる工程と、
を備える、電気二重層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、電気二重層コンデンサ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば携帯電話機などの種々の電子機器にコンデンサが広く用いられている。コンデンサとして、電気二重層コンデンサ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｄｏｕｂｌｅ−ｌａｙｅｒ  ｃａｐａｃｉｔｏｒ：ＥＤＬＣ）が知られている。電気二重層コンデンサは、二次電池とは異なり、充放電に際して化学反応を伴わないため、長い製品寿命を有するというメリット、大電流を短時間のうちに充放電させることができるというメリットなどを有する。従って、長い製品寿命が求められる用途や、大電流が必要な用途などに電気二重層コンデンサを適用する試みがなされている。【０００３】
例えば、特許文献１には、電気二重層コンデンサの一例が記載されている。特許文献１に記載の電気二重層コンデンサでは、不織布製のセパレータが正極と負極との間に設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２７８８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、電子機器の小型化、薄型化が進んでいる。これに伴い、電気二重層コンデンサを薄型化したいという要望がある。【０００６】
本発明の主な目的は、薄型な電気二重層コンデンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る電気二重層コンデンサは、正極と、負極と、セパレータとを備える。正極は、正極側集電極と、正極側分極性電極とを有する。正極側分極性電極は、正極側集電極の上に設けられている。負極は、正極と対向している。負極は、負極側集電極と、負極側分極性電極とを有する。負極側分極性電極は、負極側集電極の上に設けられている。セパレータは、正極側分極性電極と負極側分極性電極との間に介在している。セパレータには、電解質が含浸している。正極と負極とは、平面視において、少なくとも一つの対応する端辺の位置が異なるように配されている。セパレータは、ポリアクリロニトリルを含む。フーリエ変換赤外分光光度計により測定したセパレータの赤外吸収スペクトルは、２２４０ｃｍ−１以上２２５０ｃｍ−１以下の範囲に第１のピークを有すると共に、１５８０ｃｍ−１以上１６３０ｃｍ−１以下の範囲に第２のピークを有する。第１のピークの強度に対する第２のピークの強度の比率が０．０８以上である。【０００８】
本発明に係る電気二重層コンデンサでは、第１のピークの強度に対する第２のピークの強度の比率が０．０８以上であるため、セパレータの機械的強度が高い。また、本発明に係る電気二重層コンデンサでは、正極と負極とは、平面視において、少なくとも一つの対応する端辺の位置が異なるように配されている。このため、セパレータの特定の箇所に応力が集中することを抑制することができる。よって、セパレータに要求される機械的強度が低い。このため、セパレータを薄くし得る。従って、電気二重層コンデンサの薄型化を図ることができる。【０００９】
本発明に係る電気二重層コンデンサでは、正極と負極とは、平面視において、対応する一の端辺の位置が異なると共に、一の端辺と平行な対応する他の端辺の位置が異なるように配されていることが好ましい。この場合、セパレータに要求される機械的強度がより低くなる。従って、セパレータをより薄くし得る。その結果、電気二重層コンデンサの薄型化をより図ることができる。【００１０】
本発明に係る電気二重層コンデンサでは、正極と負極とは、平面視において、対応する各端辺の位置が異なるように配されていることが好ましい。この場合、セパレータに要求される機械的強度がさらに低くなる。従って、セパレータをさらに薄くし得る。その結果、電気二重層コンデンサの薄型化をさらに図ることができる。【００１１】
本発明に係る電気二重層コンデンサでは、セパレータが、正極及び負極よりも大きいことが好ましい。【００１２】
本発明に係る電気二重層コンデンサでは、セパレータの最大厚みが、１１μｍ以上２６μｍ以下であることが好ましい。【００１３】
本発明に係る電気二重層コンデンサの製造方法は、ポリアクリロニトリルを含むセパレータを加熱する工程と、正極と、加熱したセパレータと、負極とを、平面視において正極と負極との少なくとも一つの端辺の位置が相互に異なるように積層して積層体を作製する工程と、加熱したセパレータに電解質を含浸させる工程とを備える。【００１４】
本発明に係る電気二重層コンデンサの製造方法では、ポリアクリロニトリルを含むセパレータを加熱する。このため、セパレータの機械的強度を高くすることができる。また、正極と、加熱したセパレータと、負極とを、平面視において正極と負極との少なくとも一つの端辺の位置が相互に異なるように積層する。このため、製造された電気二重層コンデンサに外部応力が加わった際に、セパレータの特定の箇所に応力が集中しにくい。よって、セパレータに要求される機械的強度が低い。従って、セパレータを薄くし得る。その結果、薄型な電気二重層コンデンサを製造し得る。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、薄型な電気二重層コンデンサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施形態に係る電気二重層コンデンサの模式的断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る電気二重層コンデンサの要部の模式的平面図である。
【図３】第１の実施形態における負極の模式的平面図である。
【図４】第１の実施形態における正極の模式的平面図である。
【図５】第２の実施形態に係る電気二重層コンデンサの模式的平面図である。
【図６】第２の実施形態における負極の模式的平面図である。
【図７】第２の実施形態における正極の模式的平面図である。
【図８】実施例１，２及び比較例のそれぞれにおいて作製したセパレータの赤外吸収スペクトルである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
【００１８】
実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものである。図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
【００１９】
〔第１の実施形態〕
図１は、本実施形態に係る電気二重層コンデンサの模式的断面図である。図２は、本実施形態に係る電気二重層コンデンサの要部の模式的平面図である。なお、図２においては、外装体１０の図示を省略している。
【００２０】
図１に示すように、電気二重層コンデンサ１は、第１の電極１１と、第２の電極１２と、セパレータ１３と、外装体１０とを有する。
【００２１】
第１の電極１１と第２の電極１２とは、セパレータ１３を介して対向している。具体的には、複数の第１の電極１１と複数の第２の電極１２とが、セパレータ１３を介して交互に積層されている。各第１の電極１１は、図示しない第１の引き出し端子により電気的に接続されており、外装体１０外に引き出されている。各第２の電極１２は、図示しない第２の引き出し端子により電気的に接続されており、外装体１０外に引き出されている。
【００２２】
（第１の電極１１）
第１の電極１１は、第１の集電極１１ａを備えている。第１の集電極１１ａは、例えば、アルミニウム箔等により構成することができる。第１の集電極１１ａの厚みは、例えば、１０μｍ以上３０μｍ以下程度とすることができる。
【００２３】
第１の集電極１１ａの上には、第１の分極性電極１１ｂが設けられている。具体的には、第２の電極１２及び第１の電極１１のうち、厚み方向（積層方向）において最も外側に位置している第１の集電極１１ａでは、内側主面の上にのみ第１の分極性電極１１ｂが設けられており、外側主面の上には、第１の分極性電極１１ｂが設けられていない。それ以外の第１の電極１１においては、第１の分極性電極１１ｂが、第１の集電極１１ａの両主面の上に設けられている。すなわち、第１の集電極１１ａの主面のうち、第２の電極１２と対向する主面の上にのみ第１の分極性電極１１ｂが設けられている。第１の分極性電極１１ｂの厚みは、例えば、１０μｍ以上３０μｍ以下程度とすることができる。
【００２４】
図２及び図３に示すように、第１の電極１１は、矩形状の正極１１Ａと、引き出し部１１Ｂと、非対向部１１Ｃとを有する。正極１１Ａは、第２の電極１２と対向している。正極１１Ａは、第１の集電極（正極側集電極）１１ａと、第１の集電極１１ａの上に設けられた第１の分極性電極（正極側分極性電極）１１ｂとを有する。第１の分極性電極１１ｂは、第１の電極１１のうち、正極１１Ａ及び非対向部１１Ｃにのみ設けられている。
【００２５】
図３に示すように、正極１１Ａは、ｙ軸方向（第１の方向）に沿って延びる第１の辺１１Ａ１及び第２の辺１１Ａ２を有する。正極１１Ａは、ｘ軸方向（第２の方向）に沿って延びる第３の辺１１Ａ３及び第４の辺１１Ａ４を有する。
【００２６】
引き出し部１１Ｂは、正極１１Ａに接続されている。具体的には、本実施形態では、引き出し部１１Ｂは、正極１１Ａのうち、ｘ軸方向に対して垂直なｙ軸方向におけるｙ２側の部分から、ｘ１側に延びている。引き出し部１１Ｂは、第１の集電極１１ａにより構成されている。
【００２７】
非対向部１１Ｃは、正極１１Ａに接続されている。具体的には、本実施形態では、非対向部１１Ｃは、正極１１Ａのうち、ｘ軸方向に対して垂直なｙ軸方向におけるｙ２側の部分から、ｘ２側に延びている。非対向部１１Ｃは、後述する負極１２Ａと積層方向において対向していない部分である。本実施形態では、第１の電極１１は、ひとつの非対向部１１Ｃを有する。非対向部１１Ｃは、第１の集電極１１ａ及び第１の分極性電極１１ｂにより構成されている。
【００２８】
なお、本実施形態では、非対向部１１Ｃを設ける例について説明したが、本発明は、この構成に限定されない。例えば、第１の電極は、正極と、引き出し部とにより構成されていてもよい。
【００２９】
（第２の電極１２）
図１及び図４に示すように、第２の電極１２は、第２の集電極１２ａを備えている。第２の集電極１２ａは、例えば、アルミニウム箔等により構成することができる。第２の集電極１２ａの厚みは、例えば、１０μｍ以上３０μｍ以下程度とすることができる。
【００３０】
第２の集電極１２ａの上には、第２の分極性電極１２ｂが設けられている。具体的には、第２の電極１２及び第１の電極１１のうち、厚み方向（積層方向）において最も外側に位置している第２の集電極１２ａでは、内側主面の上にのみ第２の分極性電極１２ｂが設けられており、外側主面の上には、第２の分極性電極１２ｂが設けられていない。それ以外の第２の電極１２においては、第２の分極性電極１２ｂが、第２の集電極１２ａの両主面の上に設けられている。すなわち、第２の集電極１２ａの主面のうち、第１の電極１１と対向する主面の上にのみ第２の分極性電極１２ｂが設けられている。第２の分極性電極１２ｂの厚みは、例えば、１０μｍ以上３０μｍ以下程度とすることができる。
【００３１】
図１及び図４に示すように、第２の電極１２は、矩形状の負極１２Ａと、引き出し部１２Ｂと、非対向部１２Ｃとを有する。負極１２Ａは、正極１１Ａと対向している。具体的には、負極１２Ａの少なくとも一部が正極１１Ａと対向している。負極１２Ａは、第２の集電極（負極側集電極）１２ａと、第２の集電極１２ａの上に設けられた第２の分極性電極（負極側分極性電極）１２ｂとを有する。第２の分極性電極１２ｂは、第２の電極１２のうち、負極１２Ａ及び非対向部１２Ｃにのみ設けられている。
【００３２】
図４に示すように、負極１２Ａは、ｙ軸方向（第１の方向）に沿って延びる第１の辺１２Ａ１及び第２の辺１２Ａ２を有する。負極１２Ａは、ｘ軸方向（第２の方向）に沿って延びる第３の辺１２Ａ３及び第４の辺１２Ａ４を有する。
【００３３】
本実施形態では、負極１２Ａは、正極１１Ａより大きい。換言すれば、負極１２Ａは、正極１１Ａより大面積である。負極１２Ａの面積は、正極１１Ａの面積の１．０倍より大きく、１．５倍以下であることが好ましく、１．０１倍以上１．３倍以下であることがより好ましい。負極１２Ａの面積と正極１１Ａの面積との差が大きすぎると、電気二重層コンデンサ１の容量が小さくなる場合がある。負極１２Ａの面積と正極１１Ａの面積との差が小さすぎると、電圧印加時の劣化が速くなる場合がある。
【００３４】
このように、負極１２Ａは、正極１１Ａより大面積であるため、平面視において、正極１１Ａと負極１２Ａとの少なくとも一つの対応する端辺の位置が異なる。具体的には、本実施形態では、平面視において、対応する一の端辺の位置が異なると共に、一の端辺と平行な対応する他の端辺の位置が異なる。すなわち、正極１１Ａの第１の辺１１Ａ１と負極１２Ａの第１の辺１２Ａ１との位置が異なると共に、正極１１Ａの第２の辺１１Ａ２と負極１２Ａの第２の辺１２Ａ２との位置が異なるか、もしくは、正極１１Ａの第３の辺１１Ａ３と負極１２Ａの第３の辺１２Ａ３との位置が異なると共に、正極１１Ａの第４の辺１１Ａ４と負極１２Ａの第４の辺１２Ａ４とが異なる。より具体的には、平面視において、正極１１Ａと負極１２Ａとは、対応する各端辺の位置が異なるように設けられている。すなわち、正極１１Ａと負極１２Ａとは、第１の辺１１Ａ１と第１の辺１２Ａ１との位置が異なり、第２の辺１１Ａ２と第２の辺１２Ａ２との位置が異なり、第３の辺１１Ａ３と第３の辺１２Ａ３との位置が異なり、第４の辺１１Ａ４と第４の辺１２Ａ４との位置が異なるように設けられている。
【００３５】
本実施形態では、正極１１Ａが負極１２Ａよりも小面積である例について説明する。但し、本発明はこの構成に限定されない。例えば、負極が正極より小面積であってもよいし、負極の面積と正極の面積とが同じであってもよい。
【００３６】
なお、本発明において、対応する端辺とは、平行且つ最も近接した正極の一の端辺と負極の一の端辺とのことをいう。
【００３７】
引き出し部１２Ｂは、負極１２Ａに接続されている。具体的には、本実施形態では、引き出し部１２Ｂは、負極１２Ａのうち、ｙ軸方向におけるｙ１側の部分から、ｘ１側に延びている。引き出し部１２Ｂは、第２の集電極１２ａにより構成されている。
【００３８】
非対向部１２Ｃは、負極１２Ａに接続されている。非対向部１２Ｃは、負極１２Ａからｘ軸方向のｘ２側に延びている。具体的には、本実施形態では、非対向部１２Ｃは、負極１２Ａのうち、ｙ軸方向におけるｙ１側の部分から、ｘ２側に延びている。非対向部１２Ｃは、正極１１Ａと積層方向において対向していない部分である。本実施形態では、第２の電極１２は、ひとつの非対向部１２Ｃを有する。非対向部１２Ｃは、第２の集電極１２ａ及び第２の分極性電極１２ｂにより構成されている。
【００３９】
なお、本実施形態では、非対向部１２Ｃを設ける例について説明したが、本発明は、この構成に限定されない。例えば、第２の電極は、負極と、引き出し部とにより構成されていてもよい。
【００４０】
（セパレータ１３）
図１に示すように、セパレータ１３は、隣り合う第１の電極１１及び第２の電極１２の間に設けられている。具体的には、セパレータ１３は、隣り合う第１の分極性電極１１ａと、第２の分極性電極１２ａとの間に介在している。本実施形態では、セパレータ１３は、正極１１Ａ及び負極１２Ａよりも大きい。このセパレータ１３により第１の電極１１と第２の電極１２とが隔離されている。
【００４１】
セパレータ１３の最大厚みは、１１μｍ以上であることが好ましく、１５μｍ以上であることがより好ましい。セパレータ１３の最大厚みを上記範囲とすることにより、電気二重層コンデンサ１に応力が加わった際に短絡不良が生じることを抑制することができる。但し、セパレータ１３の最大厚みを大きくしすぎると、電気二重層コンデンサ１の内部抵抗が増加する場合がある。このため、セパレータ１３の最大厚みは、２６μｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以下であることがより好ましい。尚、セパレータ１３の最大厚みは、ミツトヨ製マイクロメータＣ１２５ＸＢにより任意の５点を測定し、そのうちの最大値を最大厚みとした。
【００４２】
セパレータ１３は、例えば、複数の連続気泡を有する多孔質シートにより構成することができる。セパレータ１３の空隙率は、７０％以上であることが好ましく、８０％以上であることがより好ましい。セパレータ１３の空隙率を上記範囲とすることにより、電気二重層コンデンサ１の内部抵抗を小さくすることができる。但し、セパレータ１３の空隙率を高くしすぎると、電気二重層コンデンサ１に外部応力が加わった際に、短絡不良が生じやすくなる。このため、セパレータ１３の空隙率は、９５％以下であることが好ましく、９０％以下であることがより好ましい。
【００４３】
尚、セパレータ１３の空隙率は、以下の要領で測定することができる。まず、セパレータを水で洗浄し、付着した電解質を除去した後に乾燥させ、セパレータの重量及び面積を測定し、重量を面積で除算することにより目付（ｇ／ｍ２）を求める。その目付と、上記測定の最大厚みとから、下記式により、空隙率（％）を算出した。
空隙率（％）＝［１−（目付／最大厚み／基材の素材密度）］×１００
【００４４】
セパレータ１３は、例えば、不織布や、織布等により構成することができる。セパレータ１３を不織布や織布により構成する場合は、不織布又は織布の繊維の平均繊維径が０．５μｍ以下であることが好ましく、０．４５μｍ以下であることがより好ましい。平均繊維径を上記範囲とすることにより、電気二重層コンデンサ１の内部抵抗を小さくし得る。但し、平均繊維径を小さくしすぎると、セパレータ１３の機械的強度が低下する場合がある。このため、平均繊維径は０．２μｍ以上であることが好ましく、０．２５μｍ以上であることがより好ましい。
【００４５】
セパレータ１３は、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）を含む。セパレータ１３は、ポリアクリロニトリル以外の成分をさらに含んでいてもよい。セパレータ１３は、例えば、ポリアクリロニトリルの熱変性物や、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、アラミド等をさらに含んでいてもよい。
【００４６】
フーリエ変換赤外分光光度計により顕微透過法を用いて測定したセパレータ１３の赤外吸収スペクトルは、２２４０ｃｍ−１以上２２５０ｃｍ−１以下の範囲に第１のピークを有する。加えて、フーリエ変換赤外分光光度計により測定したセパレータ１３の赤外吸収スペクトルは、１５８０ｃｍ−１以上１６３０ｃｍ−１以下の範囲に第２のピークを有する。第１のピークの強度に対する第２のピークの強度の比率は、０．０８以上である。
【００４７】
なお、本発明において、ピークの強度は、赤外吸収スペクトルの９５０ｃｍ−１のポイントと２５００ｃｍ−１のポイントとを通過する直線をベースラインとして測定された値である。
【００４８】
（外装体１０）
第１の電極１１と第２の電極１２とセパレータ１３とは、外装体１０内に収納されている。第１の電極１１は、外装体１０の外部に設けられる第１の引き出し端子（図示しない）に接続されている。第２の電極１２は、外装体１０の外部に設けられる第２の引き出し端子（図示しない）に接続されている。外装体１０は、例えば、両面が樹脂層により覆われたステンレスラミネートシートやアルミニウムラミネートシート等により構成することができる。
【００４９】
（電解質）
第１の電極１１と第２の電極１２との間には、電解質が介在している。具体的には、電解質は、第１の電極１１の第１の分極性電極１１ｂと、第２の電極１２の第２の分極性電極１２ｂとの間に介在しているセパレータ１３に含浸している。
【００５０】
電解質は、陽イオンと、陰イオンと、溶媒とを含む。好ましく用いられる陽イオンとしては、例えば、テトラエチルアンモニウム塩、トリエチルメチルアンモニウム、５−アゾニアスピロ［４，４］ノナンなどが挙げられる。好ましく用いられる陰イオンとしては、例えば、四フッ化ホウ酸イオン（ＢＦ４−）や、ビストリフルオロメチルスルホニルイミド（（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ−）などが挙げられる。好ましく用いられる溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネートなどのカーボネート化合物、ニトリル化合物、水などの水系溶媒などが挙げられる。
【００５１】
電解質は、例えば、架橋性のゲル電解質やイミダゾール化合物からなるイオン液体であってもよい。
【００５２】
（電気二重層コンデンサ１の製造方法）
電気二重層コンデンサ１を製造するに際しては、まず、第１及び第２の電極１１，１２とセパレータ１３とを用意する。
【００５３】
セパレータ１３は、赤外吸収スペクトルが、２２４０ｃｍ−１以上２２５０ｃｍ−１以下の範囲に第１のピークを有すると共に、１５８０ｃｍ−１以上１６３０ｃｍ−１以下の範囲に第２のピークを有し、第１のピークの強度に対する第２のピークの強度の比率が０．０８以上であるものである。このセパレータ１３は、ポリアクリロニトリルを含む多孔質シート（セパレータ）を、加熱することにより作製することができる。多孔質シートの加熱温度は、２１０℃以上であることが好ましく、２２５℃以上であることがより好ましい。多孔質シートの加熱温度は、３００℃以下であることが好ましく、２４５℃以下であることがより好ましい。多孔質シートの加熱温度を上記の温度にすることにより、第１のピークの強度に対する第２のピークの強度の比率を０．０８以上としやすい。多孔質シートの加熱時間は、２０秒以上であることが好ましく、４０秒以上であることがより好ましく、４５秒以上であることがさらに好ましい。多孔質シートの加熱時間を上記時間とすることにより、第１のピークの強度に対する第２のピークの強度の比率を０．０８以上としやすい。但し、多孔質シートの加熱時間が長すぎると、セパレータ１３の機械的強度が低くなる場合がある。このため、多孔質シートの加熱時間は、１５０秒以下であることが好ましく、１３０秒以下であることがより好ましい。
【００５４】
次に、第１の電極１１とセパレータ１３と第２の電極１２とを、平面視において正極１１Ａと負極１２Ａとの少なくとも一つの端辺の位置が相互に異なるように積層して積層体を作製する。
【００５５】
次に、セパレータ１３に電解質を含浸させる。具体的には、積層体を外装体１０内に挿入した後に、外装体１０内に電解質を供給することにより、セパレータ１３に電解質を含浸させる。
【００５６】
最後に、外装体１０を封止し、電気二重層コンデンサ１を完成させることができる。
【００５７】
本発明者らは、鋭意研究した結果、ポリアクリロニトリルを含むセパレータ１３の赤外吸収スペクトルの第１のピークの強度に対する第２のピークの強度の比率を０．０８以上とすることにより、セパレータ１３の機械的強度を向上できるため、セパレータ１３を薄くしても、所望の機械的強度を得られることを見出した。その結果、本発明者らは、ポリアクリロニトリルを含むセパレータ１３の赤外吸収スペクトルの第１のピークの強度に対する第２のピークの強度の比率を０．０８以上とすることにより、セパレータ１３を薄くできるため、電気二重層コンデンサ１の薄型化を図ることができることに想到した。
【００５８】
さらに、電気二重層コンデンサ１では、正極１１Ａと負極１２Ａとが、平面視において、少なくとも一つの対応する端辺の位置が異なるように配されている。このため、電気二重層コンデンサ１に外部応力が加わった際に、セパレータ１３の特定の箇所に応力が集中しにくい。よって、セパレータの特定の箇所に応力が集中する場合と比較して、セパレータ１３に要求される機械的強度が低くなる。従って、セパレータ１３を薄くし得る。その結果、電気二重層コンデンサ１をより薄型化できる。
【００５９】
電気二重層コンデンサ１に外部応力が加わった際に、セパレータ１３の特定の箇所に応力が集中することをより効果的に抑制する観点からは、正極１１Ａと負極１２Ｂとが、平面視において、対応する一の端辺の位置が異なると共に、一の端辺と平行な対応する他の端辺の位置が異なるように配されていることがより好ましい。同様の観点から、正極１１Ａと負極１２Ｂとが、平面視において、対応する各端辺の位置が異なるように配されていることがさらに好ましい。
【００６０】
また、本発明者らは、赤外吸収スペクトルの第１のピークの強度に対する第２のピークの強度の比率が、０．０８以上であるポリアクリロニトリルを含むセパレータ１３は、熱的耐久性が高く、高温時に変性しにくいことを見出した。その結果、本発明者らは、ポリアクリロニトリルを含むセパレータ１３の赤外吸収スペクトルの第１のピークの強度に対する第２のピークの強度の比率を０．０８以上とすることにより、熱的耐久性に優れた電気二重層コンデンサ１を実現できることに想到した。
【００６１】
以下、本発明の好ましい実施形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。
【００６２】
〔第２の実施形態〕
図５は、本実施形態に係る電気二重層コンデンサ１ａの模式的平面図である。
【００６３】
本実施形態では、電気二重層コンデンサ１ａは、パッケージ３１ｃに封入された第１の電気二重層コンデンサ素子３１ａと、第２の電気二重層コンデンサ素子３１ｂとを備えている。第１及び第２の電気二重層コンデンサ素子３１ａ、３１ｂは、それぞれ、長手方向がｘ軸方向（第２の方向）と平行な矩形状である。第１の電気二重層コンデンサ素子３１ａと、第２の電気二重層コンデンサ素子３１ｂとは、ｘ軸方向に沿って配されている。このため、パッケージ３１ｃも、長手方向がｘ軸方向と平行な矩形状である。
【００６４】
パッケージ３１ｃには、矩形状の第１のセル３１ｃ１と、ｘ軸方向において第１のセル３１ｃ１と隣り合う矩形状の第２のセル３１ｃ２とが設けられている。第１のセル３１ｃ１に第１の電気二重層コンデンサ素子３１ａが封入されている。第２のセル３１ｃ２に第２の電気二重層コンデンサ素子３１ｂが封入されている。
【００６５】
（電解質）
各セル３１ｃ１，３１ｃ２には、電解質が充填されている。電解質は、陽イオンと、陰イオンと、溶媒とを含む。好ましく用いられる陽イオンとしては、例えば、テトラエチルアンモニウム塩、５−アゾニアスピロ［４，４］ノナンなどが挙げられる。好ましく用いられる陰イオンとしては、例えば、四フッ化ホウ酸イオン（ＢＦ４−）や、ビストリフルオロメチルスルホニルイミド（（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ−）などが挙げられる。好ましく用いられる溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネートなどのカーボネート化合物、ニトリル化合物、水などの水系溶媒などが挙げられる。
【００６６】
電解質は、例えば、架橋性のゲル電解質やイミダゾール化合物からなるイオン液体であってもよい。
【００６７】
本実施形態では、第１の電気二重層コンデンサ素子３１ａと、第２の電気二重層コンデンサ素子３１ｂとは、同様の電気二重層コンデンサ素子３２により構成されている。
【００６８】
電気二重層コンデンサ素子３２は、第１の電極３１１と、第２の電極３１２と、セパレータ３１３とを有する。
【００６９】
第１の電極３１１と第２の電極３１２とは、セパレータ３１３を介して対向している。具体的には、複数の第１の電極３１１と複数の第２の電極３１２とが、セパレータ３１３を介して交互に積層されている。
【００７０】
（第１の電極３１１）
図６に示すように、第１の電極３１１は、第１の集電極３１１ａを備えている。第１の集電極３１１ａは、例えば、アルミニウム箔等により構成することができる。第１の集電極３１１ａの厚みは、例えば、１０μｍ以上３０μｍ以下程度とすることができる。第１の集電極３１１ａの上には、第１の分極性電極３１１ｂが設けられている。
【００７１】
図６に示すように、第１の電極３１１は、矩形状の正極３１１Ａと、引き出し部３１１Ｂと、非対向部３１１Ｃとを有する。正極３１１Ａは、第２の電極３１２と対向している。具体的には、正極３１１Ａは、第２の電極３１２のうち、後述する負極３１２Ａと対向している。正極３１１Ａは、第１の集電極（正極側集電極）３１１ａと、第１の集電極３１１ａの上に設けられた第１の分極性電極（正極側分極性電極）３１１ｂとを有する。第１の分極性電極３１１ｂは、第１の電極３１１のうち、正極３１１Ａにのみ設けられている。
【００７２】
正極３１１Ａは、ｙ軸方向（第１の方向）に沿って延びる第１の辺３１１Ａ１及び第２の辺３１１Ａ２を有する。正極３１１Ａは、ｘ軸方向（第２の方向）に沿って延びる第３の辺３１１Ａ３及び第４の辺３１１Ａ４を有する。
【００７３】
引き出し部３１１Ｂは、正極３１１Ａに接続されている。非対向部３１１Ｃは、正極３１１Ａに接続されている。引き出し部３１１Ｂ及び非対向部３１１Ｃは、第１の集電極３１１ａにより構成されている。非対向部３１１Ｃは、第２の電極３１２のうち、後述する負極３１２Ａと対向していない部分である。本実施形態では、第１の電極３１１は、３つの非対向部３１１Ｃを有する。
【００７４】
なお、本実施形態では、非対向部３１１Ｃを設ける例について説明したが、本発明は、この構成に限定されない。例えば、第１の電極は、正極と、引き出し部とにより構成されていてもよい。
【００７５】
（第２の電極１２）
図７に示すように、第２の電極３１２は、第２の集電極３１２ａを備えている。第２の集電極３１２ａは、例えば、アルミニウム箔等により構成することができる。第２の集電極３１２ａの厚みは、例えば、１０μｍ以上３０μｍ以下程度とすることができる。
【００７６】
第２の集電極３１２ａの上には、第２の分極性電極３１２ｂが設けられている。第２の分極性電極３１２ｂの厚みは、例えば、１０μｍ以上３０μｍ以下程度とすることができる。
【００７７】
第２の電極３１２は、矩形状の負極３１２Ａと、引き出し部３１２Ｂと、非対向部３１２Ｃとを有する。負極３１２Ａは、正極３１１Ａと対向している。具体的には、負極３１２Ａの少なくとも一部が正極３１１Ａと対向している。負極３１２Ａは、第２の集電極（負極側集電極）３１２ａと、第２の集電極３１２ａの上に設けられた第２の分極性電極（負極側分極性電極）３１２ｂとを有する。第２の分極性電極３１２ｂは、第２の電極３１２のうち、負極３１２Ａにのみ設けられている。
【００７８】
負極３１２Ａは、ｙ軸方向（第１の方向）に沿って延びる第１の辺３１２Ａ１及び第２の辺３１２Ａ２を有する。負極３１２Ａは、ｘ軸方向（第２の方向）に沿って延びる第３の辺３１２Ａ３及び第４の辺３１２Ａ４を有する。
【００７９】
本実施形態では、負極３１２Ａは、正極３１１Ａより大きい。換言すれば、負極３１２Ａは、正極３１１Ａより大面積である。負極３１２Ａの面積は、正極３１１Ａの面積の１．０倍より大きく、１．５倍以下であることが好ましく、１．０１倍以上１．３倍以下であることがより好ましい。負極３１２Ａの面積と正極３１１Ａの面積との差が大きすぎると、電気二重層コンデンサ１の容量が小さくなる場合がある。負極３１２Ａの面積と正極３１１Ａの面積との差が小さすぎると、電圧印加時の劣化が速くなる場合がある。
【００８０】
このように、負極３１２Ａは、正極３１１Ａより大面積であるため、平面視において、正極３１１Ａと負極３１２Ａとの少なくとも一つの対応する端辺の位置が異なる。具体的には、本実施形態では、平面視において、対応する一の端辺の位置が異なると共に、一の端辺と平行な対応する他の端辺の位置が異なる。すなわち、正極３１１Ａの第１の辺３１１Ａ１と負極３１２Ａの第１の辺３１２Ａ１との位置が異なると共に、正極３１１Ａの第２の辺３１１Ａ２と負極３１２Ａの第２の辺３１２Ａ２との位置が異なるか、もしくは、正極３１１Ａの第３の辺３１１Ａ３と負極３１２Ａの第３の辺３１２Ａ３との位置が異なると共に、正極３１１Ａの第４の辺３１１Ａ４と負極３１２Ａの第４の辺３１２Ａ４とが異なる。より具体的には、平面視において、正極３１１Ａと負極３１２Ａとは、対応する各端辺の位置が異なるように設けられている。すなわち、正極３１１Ａと負極３１２Ａとは、第１の辺３１１Ａ１と第１の辺３１２Ａ１との位置が異なり、第２の辺３１１Ａ２と第２の辺３１２Ａ２との位置が異なり、第３の辺３１１Ａ３と第３の辺３１２Ａ３との位置が異なり、第４の辺３１１Ａ４と第４の辺３１２Ａ４との位置が異なるように設けられている。
【００８１】
本実施形態では、正極３１１Ａが負極３１２Ａよりも小面積である例について説明する。但し、本発明はこの構成に限定されない。例えば、負極が正極より小面積であってもよいし、負極の面積と正極の面積とが同じであってもよい。
【００８２】
引き出し部３１２Ｂ及び非対向部３１２Ｃは、それぞれ、負極３１２Ａに接続されている。引き出し部３１２Ｂ及び非対向部３１２Ｃは、それぞれ、第１の集電極３１１ａにより構成されている。非対向部３１２Ｃは、正極３１１Ａと対向していない部分である。本実施形態では、第２の電極３１２は、３つの非対向部３１２Ｃを有する。
【００８３】
なお、本実施形態では、非対向部３１２Ｃを設ける例について説明したが、本発明は、この構成に限定されない。例えば、第２の電極は、負極と、引き出し部とにより構成されていてもよい。
【００８４】
（セパレータ３１３）
セパレータ３１３は、隣り合う第１の電極３１１及び第２の電極３１２の間に設けられている。本実施形態では、セパレータ３１３は、正極３１１Ａ及び負極３１２Ａよりも大きい。このセパレータ３１３により第１の電極３１１と第２の電極３１２とが隔離されている。
【００８５】
セパレータ３１３の最大厚みは、１１μｍ以上であることが好ましく、１５μｍ以上であることがより好ましい。セパレータ３１３の最大厚みを上記範囲とすることにより、電気二重層コンデンサ１ａに応力が加わった際に短絡不良が生じることを抑制することができる。但し、セパレータ３１３の最大厚みを大きくしすぎると、電気二重層コンデンサ１ａの内部抵抗が増加する場合がある。このため、セパレータ３１３の最大厚みは、２６μｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以下であることがより好ましい。尚、セパレータ１３の最大厚みは、ミツトヨ製マイクロメータＣ１２５ＸＢにより任意の５点を測定し、そのうちの最大値を最大厚みとした。
【００８６】
セパレータ３１３は、例えば、複数の連続気泡を有する多孔質シートにより構成することができる。セパレータ３１３の空隙率は、７０％以上であることが好ましく、８０％以上であることがより好ましい。セパレータ３１３の空隙率を上記範囲とすることにより、電気二重層コンデンサ１ａの内部抵抗を小さくすることができる。但し、セパレータ３１３の空隙率を高くしすぎると、電気二重層コンデンサ１ａに外部応力が加わった際に、短絡不良が生じやすくなる。このため、セパレータ３１３の空隙率は、９５％以下であることが好ましく、９０％以下であることがより好ましい。
【００８７】
セパレータ３１３は、例えば、不織布や、織布等により構成することができる。セパレータ３１３を不織布や織布により構成する場合は、繊維の平均繊維径が０．５μｍ以下であることが好ましく、０．４５μｍ以下であることがより好ましい。平均繊維径を上記範囲とすることにより、電気二重層コンデンサ１ａの内部抵抗を小さくし得る。但し、平均繊維径を小さくしすぎると、セパレータ３１３の機械的強度が低下する場合がある。このため、平均繊維径は０．２μｍ以上であることが好ましく、０．２５μｍ以上であることがより好ましい。
【００８８】
セパレータ３１３は、ポリアクリロニトリルを含む。セパレータ３１３は、ポリアクリロニトリル以外の成分をさらに含んでいてもよい。セパレータ３１３は、例えば、ポリアクリロニトリルの熱変性物や、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、アラミド等をさらに含んでいてもよい。
【００８９】
フーリエ変換赤外分光光度計により測定したセパレータ３１３の赤外吸収スペクトルは、２２４０ｃｍ−１以上２２５０ｃｍ−１以下の範囲に第１のピークを有する。加えて、フーリエ変換赤外分光光度計により測定したセパレータ３１３の赤外吸収スペクトルは、１５８０ｃｍ−１以上１６３０ｃｍ−１以下の範囲に第２のピークを有する。第１のピークの強度に対する第２のピークの強度の比率が０．０８以上である。
【００９０】
図５に示すように、第１の電気二重層コンデンサ素子３１ａの第１の電極端子３１５は、第１のセル３１ｃ１の第１の角部３１Ｃ１において、第１の電極３１１の引き出し部３１１Ｂに接続されている。第１の電極端子３１５は、パッケージ３１ｃの封止部３１Ｃ３を貫通して、第１のセル３１ｃ１の外側にまで引き出されている。
【００９１】
第１の電気二重層コンデンサ素子３１ａの第２の電極端子３１６は、第１のセル３１ｃ１の第１の角部３１Ｃ１において、第２の電極３１２の引き出し部３１２Ｂに接続されている。第２の電極端子３１６は、パッケージ３１ｃの封止部３１Ｃ３を貫通して、第１のセル３１ｃ１の外側にまで引き出されている。
【００９２】
第２の電気二重層コンデンサ素子３１ｂの第２の電極端子３１７は、第２のセル３１ｃ２の第２の角部３１Ｃ２において、第２の電極３１２の引き出し部３１２Ｃに接続されている。第２の電極端子３１７は、パッケージ３１ｃの封止部３１Ｃ３を貫通して、第１のセル３１ｃ１の外側にまで引き出されている。第２の電極端子３１７と第１の電極端子３１５とは、接続材３１９により電気的に接続されている。
【００９３】
第２の電気二重層コンデンサ素子３１ｂの第１の電極端子３１８は、第２のセル３１ｃ２の第２の角部３１Ｃ２において、第１の電極３１１の引き出し部３１１Ｃからｙ軸方向のｙ１側に向かって延びている。第１の電極端子３１８は、パッケージ３１ｃの封止部３１Ｃ３を貫通して、第１のセル３１ｃ１の外側にまで引き出されている。
【００９４】
なお、本実施形態に係る電気二重層コンデンサ１ａは、第１の実施形態において説明した電気二重層コンデンサ１の製造方法と実質的に同様の方法により製造することができる。
【００９５】
上述の通り、本発明者らは、鋭意研究した結果、ポリアクリロニトリルを含むセパレータ３１３の赤外吸収スペクトルの第１のピークの強度に対する第２のピークの強度の比率を０．０８以上とすることにより、セパレータ３１３の機械的強度を向上できるため、セパレータ３１３を薄くしても、所望の機械的強度を得られることを見出した。その結果、本発明者らは、ポリアクリロニトリルを含むセパレータ３１３の赤外吸収スペクトルの第１のピークの強度に対する第２のピークの強度の比率を０．０８以上とすることにより、セパレータ３１３を薄くできるため、電気二重層コンデンサ１ａの薄型化を図ることができることに想到した。
【００９６】
さらに、電気二重層コンデンサ１ａでは、正極３１１Ａと負極３１２Ａとが、平面視において、少なくとも一つの対応する端辺の位置が異なるように配されている。このため、電気二重層コンデンサ１ａに外部応力が加わった際に、セパレータ３１３の特定の箇所に応力が集中しにくい。このため、セパレータの特定の箇所に応力が集中する場合と比較して、セパレータ３１３に要求される機械的強度が低くなる。このため、セパレータ３１３を薄くし得る。その結果、電気二重層コンデンサ１ａをより薄型化できる。
【００９７】
電気二重層コンデンサ１ａに外部応力が加わった際に、セパレータ３１３の特定の箇所に応力が集中することをより効果的に抑制する観点からは、正極３１１Ａと負極３１２Ｂとが、平面視において、対応する一の端辺の位置が異なると共に、一の端辺と平行な対応する他の端辺の位置が異なるように配されていることがより好ましい。同様の観点から、正極３１１Ａと負極３１２Ｂとが、平面視において、対応する各端辺の位置が異なるように配されていることがさらに好ましい。
【００９８】
また、本発明者らは、赤外吸収スペクトルの第１のピークの強度に対する第２のピークの強度の比率が、０．０８以上である、ポリアクリロニトリルを含むセパレータ３１３は、熱的耐久性が高く、高温時に変性しにくいことを見出した。その結果、本発明者らは、ポリアクリロニトリルを含むセパレータ３１３の赤外吸収スペクトルの第１のピークの強度に対する第２のピークの強度の比率を０．０８以上とすることにより、熱的耐久性に優れた電気二重層コンデンサ１ａを実現できることに想到した。
【００９９】
以下、本発明について、具体的な実施例に基づいて、さらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。
【０１００】
（実施例１）
ポリアクリロニトリルの単重合体からなる、厚み１７μｍ、平均繊維径０．３μｍのポリアクリロニトリルの不織布を酸化雰囲気中において２３０℃で７２秒間加熱したものをセパレータとして用いて第１の実施形態に係る電気二重層コンデンサ１と実質的に同様の形態を有する電気二重層コンデンサを作製した。
【０１０１】
（実施例２）
ポリアクリロニトリルの不織布の加熱時間を１２０秒としてセパレータを作製したこと以外は実施例１と同様にして電気二重層コンデンサを作製した。
【０１０２】
（比較例）
ポリアクリロニトリルの単重合体からなる、厚み１７μｍ、平均繊維径０．３μｍのポリアクリロニトリルの不織布を加熱せずにセパレータとして用いたこと以外は実施例１と同様にして電気二重層コンデンサを作製した。
【０１０３】
（赤外吸収スペクトル測定）
パーキン・エルマー社製Ｓｐｏｔｌｉｇｈｔ４００／Ｆｒｏｎｔｉｅｒを用いて、実施例１，２及び比較例のそれぞれにおいて作製したセパレータの赤外吸収スペクトルを測定した。結果を、図８に示す。
【０１０４】
図８に示す結果から、ポリアクリロニトリルを含む不織布を加熱することにより、１５８０ｃｍ−１以上１６３０ｃｍ−１以下の範囲に第２のピークが、２２４０ｃｍ−１以上２２５０ｃｍ−１以下の範囲に第１のピークに対して大きくなることが分かる。このことから、ポリアクリロニトリルを含む不織布を加熱することにより、炭素と窒素の三重結合が減少し、ポリアクリロニトリルの熱変性物が生じることが分かる。
【０１０５】
（短絡率）
第１の実施形態に係る電気二重層コンデンサ１と実質的に同様の構成を有する電気二重層コンデンサを１００個作製し、常温で、２．１Ｖの電圧を１００時間印加後の漏れ電流を測定した。漏れ電流の測定値が５９μｍＡ以上の電気二重層コンデンサを短絡としてカウントし、短絡率（カウント数／１００個）を算出した。結果を表１に示す。
【０１０６】
【表１】
2017077823.tif 000003
表１に示す結果から、第２のピークの強度／第１のピークの強度を０．０８以上とすることにより、電気二重層コンデンサの短絡率が低減したことがわかる。これは、加熱によりポリアクリロニトリルの分子構造が強固になり、不織布の引張伸度が小さくなったためと推察される。
【符号の説明】
【０１０７】
１，１ａ  電気二重層コンデンサ
１０  外装体
１１，３１１  第１の電極
１２，３１２  第２の電極
１１Ａ１，１２Ａ１，３１１Ａ１，３１２Ａ１  第１の辺
１１Ａ２，１２Ａ２，３１１Ａ２，３１２Ａ２  第２の辺
１１Ａ３，１２Ａ３，３１１Ａ３，３１２Ａ３  第３の辺
１１Ａ４，１２Ａ４，３１１Ａ４，３１２Ａ４  第４の辺
１１Ａ，３１１Ａ  正極
１１Ｂ，１２Ｂ，３１１Ｂ，３１２Ｂ  引き出し部
１１Ｃ，１２Ｃ，３１１Ｃ，３１２Ｃ  非対向部
１１ａ，３１１ａ  第１の集電極
１１ｂ，３１１ｂ  第１の分極性電極
１２Ａ，３１２Ａ  負極
１２ａ，３１２ａ  第２の集電極
１２ｂ，３１２ｂ  第２の分極性電極
１３，３１３  セパレータ
３１Ｃ１  第１の角部
３１Ｃ３  封止部
３１Ｃ２  第２の角部
３２  電気二重層コンデンサ素子
３１ａ  第１の電気二重層コンデンサ素子
３１ｂ  第２の電気二重層コンデンサ素子
３１ｃ  パッケージ
３１ｃ１  第１のセル
３１ｃ２  第２のセル
３１５，３１８  第１の電極端子
３１６，３１７  第２の電極端子
３１９  接続材
【図１】
2017077823.tif 000004
【図２】
2017077823.tif 000005
【図３】
2017077823.tif 000006
【図４】
2017077823.tif 000007
【図５】
2017077823.tif 000008
【図６】
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【図７】
2017077823.tif 000010
【図８】
2017077823.tif 000011
【国際調査報告】
2017077823.tif 000012
2017077823.tif 000013