(57)【要約】 【課題】  径方向に小型化した電気二重層コンデンサ素子を提供すること。【解決手段】  活性炭電極を分極性電極３３とする電気二重層コンデンサ基本セル３を複数個積層してなる電気二重層コンデンサ素子２において、前記複数個の電気二重層コンデンサ基本セル３のリング状のガスケット３１がセパレータ３４に接する面の中空部の断面積が、集電体３２と接する面の中空部の断面積より小さくなるようにテーパー部３１ａを設ける。また、セパレータ３４に接する面の中空部の断面積が、集電体３２と接する面の中空部の断面積より小さくなるようにするためにガスケットの内面に段差を設ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セパレータと、該セパレータの両側に分離配置された一対の分極性電極と該各分極性電極の外部に配置された集電体と、前記分極性電極を前記集電体間に収納するためのリング状のガスケットからなる電気二重層コンデンサ基本セルを積層した電気二重層コンデンサ素子において、前記ガスケットの中空部の断面積が、前記セパレータに接する面のほうが、前記集電体と接する面より小さいことを特徴とする電気二重層コンデンサ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分極性電極を用いた電気二重層コンデンサ素子に関し、特に素子の小型化を実現する構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気二重層コンデンサ素子の従来例を図３（ａ）、図３（ｂ）に示す。従来の電気二重層コンデンサ素子２は、複数枚積層された電気二重層コンデンサ基本セル３からなり、電気二重層コンデンサ基本セル３は、セパレータ３４の上下部に電解液を含浸した分極性電極３３を配置し、分極性電極３３同士のショートを防止するため、セパレータ３４より小さな径で中心部が円柱状にくり抜かれたリング状のガスケット３１により、セパレータ３４と分極性電極３３の周囲を囲み、その上下両端に集電体３２を設けて、封止する構造を有している。例えば、特許文献１には、上記と同様の電気二重層コンデンサ基本セルの構造を持つ電気二重層コンデンサ素子が記載されている。
【０００３】
【特許文献２】特開平４−２３７１０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
活性炭電極等を分極性電極３３とする電気二重層コンデンサに蓄えられる電荷量（静電容量）は、活性炭電極等の量に依存する。すなわち、素子内の活性炭電極等の量が多ければ、静電容量が大きく、活性炭電極等の量が少なければ、静電容量は小さくなる。図３（ａ）、図３（ｂ）に示す従来の素子の構造では、活性炭電極の占有率が高いとは言えず、活性炭電極等の量を増やせば、素子が大型化せざるを得ず、素子の小型化に不利であった。
【０００５】
従って、本発明の目的は、従来の活性炭電極等を分極性電極とする電気二重層コンデンサの上記欠点を解決し、活性炭電極等の占有率が大きく、小型化が可能な電気二重層コンデンサ素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、活性炭電極等の占有率を改善すべく、電気二重層コンデンサ素子の構造を、鋭意検討した結果得られたもので、本発明によれば、セパレータの両側に分離配置された一対の分極性電極と各前記分極性電極の外部に配置された集電体と、前記分極性電極を前記集電体間に気密的に収納するためのリング状のガスケットからなる電気二重層コンデンサ基本セルを積層した電気二重層コンデンサ素子において、前記ガスケットの中空部の断面積が、前記セパレータに接する面のほうが、前記集電体と接する面より小さい電気二重層コンデンサ素子が得られる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、従来の活性炭電極等を分極性電極とする電気二重層コンデンサ素子における活性炭電極等の占有率を改善したので、所望の静電容量を維持したまま、電気二重層コンデンサ素子の小型化が可能となる。同時に、同じ電気二重層コンデンサ素子のサイズでより大きな静電容量をもつ電気二重層コンデンサ素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【０００９】
図１は、本発明の第一の実施の形態に係る電気二重層コンデンサ素子及び電気二重層コンデンサ基本セルの断面図である。図２は、本発明の第二の実施の形態に係る電気二重層コンデンサ素子及び電気二重層コンデンサ基本セルの断面図である。
【００１０】
図１を参照して、本発明の第一の実施の形態に係る電気二重層コンデンサ素子２は、電気二重層コンデンサ基本セル３を複数個積層してなり、前記電気二重層コンデンサ基本セル３は、セパレータ３４の上下の位置に電解液を含浸した活性炭電極等からなる分極性電極３３が配置され、この形状を保持し電解液を封止するよう、側面にリング状の非導電性のガスケット３１、上下面に導電性の集電体３２を貼り合わせて構成される。さらに前記非導電性ガスケット３１の中空部の断面積として、セパレータ３４と接する面での断面積の方が、集電体３２と接する面での断面積より小さくなるように、ガスケット３１の内面にテーパー部３１ａを設けている。
【００１１】
この場合、前記テーパー部３１ａは、いわゆる直線状の面取りに限らず、アールを付けた円弧状でも問題ない。
【００１２】
次に、図２を参照して、本発明の第二の実施の形態に係る電気二重層コンデンサ素子２は、電気二重層コンデンサ基本セル３を複数個積層してなり、前記電気二重層コンデンサ基本セル３は、セパレータ３４の上下の位置に電解液を含浸した活性炭電極からなる分極性電極３３が配置され、この形状を保持し電解液を封止するよう、側面にリング状の非導電性のガスケット３１、上下面に導電性の集電体３２を貼り合わせ構成されている。さらに、前記非導電性ガスケット３１の中空部の断面積として、セパレータ３４と接する面での断面積の方が、集電体３２と接する面での断面積より小さくなるように、ガスケット３１の内面に段差３１ｂを設けている。
【００１３】
このように、本発明では、非導電性ガスケット３１の中空部の断面積として、セパレータ３４と接する面での断面積の方が、集電体３２と接する面での断面積より小さくなるような構成にする。本実施の形態（図１、図２）と従来例（図３）を比較するとわかるように、本発明では、ガスケット３１の中空を径方向に拡張することにより分極性電極の体積を拡張している。しかし、セパレータによる分極性電極の分離が不十分となると、短絡が起こり、電気二重層キャパシタの性能が極端に悪化するため、一様に中空部を拡張するのではなく、セパレータと接する面以外のみを拡張する。
【００１４】
さらに、本発明の電気二重層コンデンサ素子は、図４に示すように、従来と同様、電気二重層コンデンサ基本セルを複数重ねて外装を施されて製品として使用される。図４（ａ）は、図１又は、図２に示す素子を円筒形金属ケース内４ａに挿入しカシメ封口する事により外装した、自立型電気二重層コンデンサの断面図である。図４（ｂ）は、図１又は図２に示す素子を円筒形金属蓋４ｂと円筒形金属ケース４ａを用いカシメ封口する事により外装したコイン型電気二重層コンデンサの断面図である。図４（ｃ）は、図１又は、図２に示す素子を熱可塑性樹脂でインサートモールド成形したモールド型電気二重層コンデンサの断面図である。
【実施例】
【００１５】
（実施例１）実施例１として、図１に示される、第一の実施の形態に係る電気二重層コンデンサ素子２を、次のようにして製造した。セパレータ３４として、ポリエチレン製微多孔膜を直径６．０ｍｍの円形に成形し、ガスケット３１として、非導電性ブチルゴムを用い、外径＝７．３ｍｍ、セパレータ３４と接する面の内径＝４．６ｍｍ、集電体３２と接する面の内径＝５．８ｍｍとなるようなテーパー部３１ａを設けた中空のリング状になるように成形し、集電体３２として、導電性ブチルゴムを直径＝７．３ｍｍの円形に成形した。
【００１６】
これらの集電体３２とガスケット３１を積層し、分極性電極３３として粉末活性炭と電解液を所定量混合したものを充填し、これと同様のものを一対となるように作製した。次に、これらの片側にセパレータ３４を搭載し、セパレータ３４を搭載した方を反転することにより分極性電極３３がセパレータ３４を介して、上下の位置にくるよう積層した。積層後、ガスケット３１及び集電体３３に用いられているゴムを加硫する事により気密性をとり電解液を封止して、電気二重層コンデンサ基本セル３を作製した。作製した電気二重層コンデンサ基本セル３を４枚積層し、円筒形金属ケース４ａ内に挿入、カシメ封口する事により、図４（ａ）に示すような外装した自立型電気二重層コンデンサを作製した。
【００１７】
（実施例２）実施例２として、図２に示される、第二の実施の形態に係る電気二重層コンデンサ素子２を、次のようにして製造した。セパレータ３４として、ポリエチレン製微多孔膜を直径６．０ｍｍの円形に成形し、ガスケット３１として、まず、非導電性ブチルゴムを外径＝７．３ｍｍ、内径＝４．６ｍｍのリング状に成形し、さらに別の非導電性ブチルゴムを外径＝７．３ｍｍ、内径＝５．８ｍｍのリング状になるよう成形した。次に集電体３２として、導電性ブチルゴムを直径７．３ｍｍの円形に成形した。
【００１８】
先に成形した内径５．８ｍｍのガスケット３１と内径４．６ｍｍのガスケット３１及び集電体３２を集電体３２、内径５．８ｍｍのガスケット３１、内径４．６ｍｍのガスケット３１の順番に積層し、分極性電極３３として粉末活性炭と電解液を所定量混合したものを充填した。これと同様のものを一対となるように作製し、これらの片側にセパレータ３４を搭載し、セパレータ３４を搭載した方を反転することにより、分極性電極がセパレータを介して、上下の位置にくるよう積層した。積層後、ガスケット３１及び集電体３３に用いられているゴムを加硫する事により電解液を封止して、電気二重層コンデンサ基本セル３を作製した。作製した電気二重層コンデンサ基本セル３を４枚積層し、円筒形金属ケース４ａ内に挿入しカシメ封口する事により図４（ａ）に示すような外装した自立型電気二重層コンデンサを作製した。
【００１９】
（比較例）
一方、比較例１として、図３に示した従来の電気二重層コンデンサ素子２を実施例１、２と同じ材質のものを用いて、次のようにして製造した。セパレータ３４はポリエチレン製微多孔膜を直径６．６ｍｍに成形し、ガスケット３１は導電性ブチルゴムを外径８．１ｍｍ、内径５．２ｍｍのリング状に成形し、集電体３２は導電性ブチルゴムを直径８．１ｍｍの円形に成形した。
【００２０】
次いで、実施例１と同様に、これらの集電体３２とガスケット３１を積層し、分極性電極３３として粉末活性炭と電解液を所定量混合したものを充填し、これと同様のものを一対となるように作製した。次に、これらの片側にセパレータ３４を搭載し、セパレータ３４を搭載した方を反転することにより分極性電極がセパレータを介して、上下の位置にくるよう積層した。積層後、ガスケット３１及び集電体３２に用いられているゴムを加硫する事により電解液を封止して、電気二重層コンデンサ基本セル３を作製した。作製した電気二重層コンデンサ基本セル３を４枚積層し、円筒形金属ケース４ａ内に挿入、カシメ封口する事により、図４（ａ）に示すような外装した自立型電気二重層コンデンサを作製した。
【００２１】
以上のようにして、得た各試料５０個の電気特性を測定した。その特性平均値を表１に示す。
【００２２】
【表１】
2006032767.tif 000003
【００２３】
表１に示したように、実施例１及び実施例２の電気二重層コンデンサは、比較例１の電気二重層コンデンサと同等の電気特性を保ちながら、素子外径が小さく作製できた。
【００２４】
また、実施例１、実施例２及び比較例１の電気二重層コンデンサ各５０個を用いて、６０００時間の耐環境性の加速試験を行ったが、有意差は認められず、耐久性は従来と同程度の結果が得られたものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第一の実施の形態に係る電気二重層コンデンサ素子及び電気二重層コンデンサ基本セルの断面図。図１（ａ）は電気二重層コンデンサ素子の断面図、図１（ｂ）は電気二重層コンデンサ基本セルの断面図。
【図２】本発明の第二の実施の形態に係る電気二重層コンデンサ素子及び電気二重層コンデンサ基本セルの断面図。図２（ａ）は電気二重層コンデンサ素子の断面図、図２（ｂ）は電気二重層コンデンサ基本セルの断面図。
【図３】従来技術による電気二重層コンデンサ素子及び電気二重層コンデンサ基本セルの断面図。図３（ａ）は従来の電気二重層コンデンサ素子の断面図、図３（ｂ）は従来の電気二重層コンデンサ基本セルの断面図。
【図４】電気二重層コンデンサの一例を示す断面図。図４（ａ）は、自立型電気二重層コンデンサの断面図、図４（ｂ）は、コイン型電気二重層コンデンサの断面図、図４（ｃ）は、モールド型電気二重層コンデンサの断面図。
【符号の説明】
【００２６】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ    電気二重層コンデンサ
２    電気二重層コンデンサ素子
３    電気二重層コンデンサ基本セル
４ａ    円筒形金属ケース
４ｂ    円筒形金属蓋
５ａ    絶縁ケース
５ｂ    絶縁性封口リング
６ａ，６ｂ，６ｃ    −極リード端子
７ａ，７ｂ，７ｃ    ＋極リード端子
８    モールド樹脂（熱可塑性樹脂）
３１    ガスケット
３１ａ    テーパー部
３１ｂ    段差
３２    集電体
３３    分極性電極（活性炭電極）
３４    セパレータ
【図１】
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【図２】
2006032767.tif 000005
【図３】
2006032767.tif 000006
【図４】
2006032767.tif 000007