(57)【要約】      （修正有）【課題】  電解液が含浸された電極シートとセパレータの積層体が、偏平状の容器に、アルミニウム電極端子の先端が外部に露出された状態で密封された電気二重層キャパシタにおいて、長期にわたり電極端子周辺部の気密性が優れた電気二重層キャパシタを提供する。【解決手段】  アルミニウム電極端子の少なくとも容器の貼り合わせ部と対面する表面が、陽極酸化処理（アルマイト処理）等により酸化皮膜で被覆されてなる、長期信頼性に優れた電気二重層キャパシタとする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解液が含浸された電極シートとセパレータの積層体が、偏平状の容器に、アルミニウム電極端子の先端が外部に露出された状態で密封された電気二重層キャパシタであって、アルミニウム電極端子の少なくとも容器の貼り合わせ部と対面する表面が、酸化皮膜により被覆されてなることを特徴とする電気二重層キャパシタ。
【請求項２】
酸化皮膜が、容器の貼り合わせ部と対面する電極端子の表面とともに、その周辺部に１ｃｍ以下の幅で形成された請求項１に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項３】
酸化皮膜が、容器に収納される側の電極端子において、実質的に積層体のリード部と溶接する表面を除いた全ての表面に形成された請求項１に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項４】
酸化皮膜が陽極酸化処理により形成された請求項１に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項５】
酸化皮膜の厚みが１〜１００μｍである請求項１に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項６】
アルミニウム電極端子の容器の貼り合わせ部と対面する部分の断面形状が、偏平な六角形、八角形、平行四辺形、台形、楕円形、またはこれらに類似する形状である請求項１に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項７】
アルミニウム電極端子の断面形状が、全体にわたって、偏平な六角形、八角形、平行四辺形、台形、楕円形、またはこれらに類似する形状である請求項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、活性炭等の分極性電極と電解液の界面である電気二重層に電気を蓄積する角型の電気二重層キャパシタであって、電極端子の周辺部の機密性が優れた電気二重層キャパシタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、活性炭等の分極性電極と電解液の界面である電気二重層に電気を蓄積する電気二重層キャパシタが蓄電媒体として実用化され始めている。電気二重層キャパシタの一般的な構成としては、金属箔等の集電体及び活性炭等の分極性電極からなる電極シートと、セパレータが交互に積層され、電解液が含浸された構成を有する電気二重層キャパシタセルが形成され、さらに電気二重層キャパシタセルが容器に密封されて電気二重層キャパシタとされる。
【０００３】
また、電気二重層キャパシタの製造は、電極シートとセパレータの積層体を、角型の電気二重層キャパシタにおいてはサンドウィッチ状に、円筒型の電気二重層キャパシタにおいてはロール状に形成し、集電体（正極体及び負極体）のリード部を各々の端子に接続し、積層体を容器に収納した後、容器の開口部から電解液を注入して積層体に電解液を含浸し、アルミニウム製の電極端子の先端を外部に露出した状態で容器を密封する方法が多く実施されている。
【０００４】
このような電気二重層キャパシタにおいては、電解液として、高い耐電圧が得られる有機系電解液が一般的に用いられているが、微量の吸湿により耐電圧が低下し劣化しやすくなるという不都合が生じるので、電解液を注入する前に積層体を充分に乾燥させ、その後の操作は容器を密封するまで不活性ガス雰囲気下で行なわれている。また、容器の構成材料としては、通常は表面を接着性合成樹脂で被覆された金属箔が用いられ、容器の密封の際は、例えば加熱されたヒートシールバーを用いて、容器の開口部（貼り合わせ部）を、アルミニウム製の電極端子を挟んだ状態で押圧してヒートシールすることにより行なわれている。
【０００５】
このように、電気二重層キャパシタは、その製造過程から使用期間が満了するまでの長期間にわたり容器内を気密に維持する必要があり、従来から容器の気密性を向上させるための手段が開発されてきた。電極端子周辺部の気密性を向上させるための技術としては、例えば次のような特許文献に記載されたものが開発されている。
【特許文献１】特開平１１−１９５５６１号公報
【特許文献２】特開２０００−７７２７０号公報
【特許文献３】特開２００１−１０２０３７号公報
【特許文献４】特開２００２−２３７４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、電解液の種類によっては、アルミニウム製の電極端子と接触すると、除々にこのアルミニウム製の電極端子を腐蝕させ、腐蝕した電極端子部材と容器の間隙を通過して、容器の外部に染み出し、電極端子周辺部の美観を損ねるだけでなく、電極端子周辺部の気密性を低下させる虞があった。
従って、本発明が解決しようとする課題は、電解液に対する耐腐食性が優れた電極端子を備え、長期にわたり電極端子周辺部の気密性が優れた電気二重層キャパシタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、前記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、アルミニウム電極端子の少なくとも容器の貼り合わせ部と対面する表面を、陽極酸化処理（アルマイト処理）等で酸化皮膜被覆することにより、電極端子の電解液に対する耐腐食性が向上し、長期にわたり電極端子周辺部の気密性を高度に維持できること等を見出し本発明に到達した。
すなわち本発明は、電解液が含浸された電極シートとセパレータの積層体が、偏平状の容器に、アルミニウム電極端子の先端が外部に露出された状態で密封された電気二重層キャパシタであって、アルミニウム電極端子の少なくとも容器の貼り合わせ部と対面する表面が、酸化皮膜により被覆されてなることを特徴とする電気二重層キャパシタである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の電気二重層キャパシタは、少なくともアルミニウム電極端子の容器の貼り合わせ部と対面する表面を、陽極酸化処理等で酸化皮膜被覆する構成なので、この部分の電極端子表面が電解液により腐蝕されることがなく、長期にわたり電極端子周辺部の気密性を維持できる。その結果、長期にわたり電気二重層キャパシタの性能を高度に維持することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、純アルミニウム、アルミニウム合金、またはアルミニウムを主成分とする材料からなる電極端子（以下、アルミニウム電極端子と称する）を備えた角型の電気二重層キャパシタに適用される。
以下、本発明の電気二重層キャパシタを、図１〜図４に基づいて詳細に説明するが、本発明がこれらにより限定されるものではない。
図１及び図２は、本発明の電気二重層キャパシタの一例を示す構成図である。図３は、図１及び図２におけるａ−ａ’断面の例を示す断面図である。図４は、本発明の電気二重層キャパシタのアルミニウム電極端子の断面の例を示す断面図である。
【００１０】
本発明の電気二重層キャパシタは、図１及び図２に示すように、電解液が含浸された電極シートとセパレータの積層体１が、偏平状の容器２に、アルミニウム電極端子３の先端が外部に露出された状態で密封された電気二重層キャパシタであって、アルミニウム電極端子３の少なくとも容器の貼り合わせ部４と対面する表面５が、酸化皮膜６（斜線部）により被覆されてなる電気二重層キャパシタである。すなわち、図３に示すように、偏平状の容器２の貼り合わせ部４における水平断面において、アルミニウム電極端子３の側面が酸化皮膜６により被覆された電気二重層キャパシタである。
【００１１】
本発明において、アルミニウムの酸化皮膜は、図１に示すように、容器の貼り合わせ部４と対面する表面５のみに設けてもよいが、図２に示すように、容器の貼り合わせ部４と対面する表面５とともに、その周辺部に設けてもよい。酸化皮膜を周辺部に設ける場合は、通常は１ｃｍ以下の幅で設けられるが、アルミニウム電極端子の表面のうち、容器に収納される側は、後工程で積層体のリード部と溶接する表面を除いて全て酸化皮膜により被覆させることもできる。また、容器の外部に露出される側の先端部の表面は、通常は酸化皮膜被覆しない。
【００１２】
本発明において、アルミニウム電極端子表面の酸化皮膜の形成は、通常は酸化皮膜を形成しない部分をマスクで被覆した後、陽極酸化処理（アルマイト処理）することにより行なわれる。陽極酸化処理の方法については特に限定されることはないが、例えば処理液（電解液）としては、硫酸、シュウ酸、クロム酸等が使用され、通常は印加電圧１〜１００Ｖ、印加電流０．１〜２０Ａ／ｄｍ２程度の条件でアルミニウムの酸化が行なわれる。陽極酸化処理の際は、必要に応じて、アルミニウム電極端子表面のアルカリ処理等の前処理、あるいは水蒸気処理等の後処理が施される。このようにして電極端子の表面に形成される酸化皮膜の厚みは、通常は１〜１００μｍ程度である
【００１３】
本発明の電気二重層キャパシタにおいては、アルミニウム電極端子の断面形状は偏平な長方形であってもよいが、少なくとも容器の貼り合わせ部４と対面する部分の断面形状は、図４に示すように、側面端部に向かって薄く形成されてなる形状、例えば偏平な六角形、八角形、平行四辺形、台形、楕円形、またはこれらに類似する形状とすることが好ましい。電極端子の断面をこのような形状とすることにより、電極端子３と容器の貼り合わせ部４の接着の際に、段差がなくなり間隙が生じにくくなる。その結果、さらに電極端子周辺部の気密性を向上させることができる。容器の貼り合わせ部４と対面しない部分の断面形状は、容器の貼り合わせ部と対面する部分と同じであるか、あるいは偏平な長方形とされる。
【００１４】
本発明の電気二重層キャパシタは、主に電極シートとセパレータを積層する工程、開口部（貼り合わせ部）を有する偏平状の容器に積層体を収納する工程、容器に電解液を注入する工程、積層体を減圧処理する工程、及び容器を密封する工程を経て製造される。
電極シート（正極体及び負極体）とセパレータを積層する際は、正極体及び負極体、あるいは正極体のリード部及び負極体のリード部が、各々前述のアルミニウム電極端子（正極端子及び負極端子）に接続できるように積層される。積層体は水分等を極低濃度まで除去するために、乾燥または減圧乾燥される。また、積層体を収納するための少なくとも一辺に開口部を有する偏平状の容器も乾燥または減圧乾燥される。
【００１５】
次に、積層体の正極体及び負極体、あるいはこれらのリード部が、アルミニウム電極端子に溶接またはカシメ等により接着されるとともに、アルミニウム電極端子が容器の開口部（貼り合わせ部）側になるように偏平状の容器に収納される。
その後、開口部から容器へ電解液が注入される。続いて、容器が減圧装置に接続され、積層体の減圧処理が行なわれる。この減圧処理により、活性炭等の分極性電極に吸着されているガスが除去されるとともに、積層体に電解液を効率よく含浸することができる。
【００１６】
また、必要に応じて、電解液の注入から容器の密封までの間に、分極性電極に含まれる水分や官能基を電気分解し除去するために、電極端子に通電して電解精製を行なうこともできる。
積層体の減圧処理後、容器の密封が行なわれる。容器の密封は、例えば加熱された２本のヒートシールバーを、容器を挟んだ状態で押圧することにより容器の密封を行なうことができる。尚、本発明においては、電解液の注入から容器の密封まで、乾燥された不活性ガス雰囲気下で行なわれる。
【００１７】
次に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明がこれらにより限定されるものではない。
【実施例１】
【００１８】
（電気二重層キャパシタの製作）
長さ６０ｍｍ、幅３０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍのアルミニウム電極端子（正極端子及び負極端子）の表面のうち、容器の貼り合わせ部と対面する表面（厚み面を含む）と、その周辺部に２ｍｍの幅で酸化皮膜を形成させた。酸化皮膜の形成は、酸化皮膜を形成しない部分をマスクで被覆した後、処理液として硫酸を用い、印加電圧２０Ｖ、印加電流２Ａ／ｄｍ２の条件で陽極酸化処理することにより行なった。また、後処理として、加熱加圧された水蒸気を接触させた。酸化皮膜の厚みは約４０μｍであった。
【００１９】
次に、活性炭、カーボンブラック、ＰＴＦＥ等の混合物からなる分極性電極にアルミ箔を貼り合わせた正極体、負極体と、紙製のセパレータを、正極体のリード部及び負極体のリード部が、各々電極端子に接続できるように、合計３０枚積層させて、一辺が１００ｍｍの正方形の積層体（厚さ１５ｍｍ）を製作した。積層体の正極体のリード部及び負極体のリード部を、各々前記のアルミニウム電極端子（正極端子及び負極端子）に溶接により接着した後、真空乾燥機を用いてこれらを１６０℃で１２時間減圧乾燥した。
【００２０】
また、表面をポリエチレンフィルム（厚さ０．０３ｍｍ）で被覆したアルミ箔（厚さ０．０７ｍｍ）を基材とする一辺が１５０ｍｍの正方形の偏平状の容器を、真空乾燥機を用いて８０℃で１５時間減圧乾燥した。偏平状の容器は、一辺に開口部を有するものであった。アルミニウム電極端子が溶接により接着した積層体と偏平状の容器を、窒素雰囲気下で室温まで冷却した後、アルミニウム電極端子が容器の開口部（貼り合わせ部）側になるように偏平状の容器に挿入した。
【００２１】
続いて、プロピレンカーボネート溶媒にアンモニウム塩等を溶解させた電解液９０ｍｌを、容器の開口部から注入した。電解液の注入を終了した後、容器を真空ポンプに接続し、３０分間真空ポンプにより減圧にして、積層体の減圧処理を行なった。また、この間、電極端子に通電して電解精製を行なった。
その後、容器の開口部（容器の貼り合わせ部）を１５０℃でヒートシールし、偏平状の容器を密封して、図２に示すような構成の電気二重層キャパシタを得た。
【００２２】
（電極端子の周辺部の調査）
このような電気二重層キャパシタを１０個製作し、温度７０℃、湿度６０％の環境下で２ヶ月間充放電を繰返した。各々の電気二重層キャパシタについて、容器の開口部（容器の貼り合わせ部）を切断し、電子顕微鏡を用いて断面を観察した。その結果、いずれの電気二重層キャパシタも腐食は見られなかった。
【実施例２】
【００２３】
実施例１の電気二重層キャパシタの製作において、アルミニウム電極端子として、図４（１）に示すように、断面形状が偏平な六角形のものを用いた以外は、実施例１と同様にして電気二重層キャパシタを製作した。尚、電極端子は、いずれも長さ６０ｍｍ、幅３０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍ（中央部）、端部の角度は４５度であった。
このような電気二重層キャパシタを１０個製作し、実施例１と同様に電極端子の周辺部の調査を行なった。その結果、いずれの電気二重層キャパシタも腐食は見られなかった。
【００２４】
（比較例１）
実施例１の電気二重層キャパシタの製作において、アルミニウム電極端子として、酸化皮膜を形成していないものを用いた以外は、実施例１と同様にして電気二重層キャパシタを製作した。
このような電気二重層キャパシタを１０個製作し、実施例１と同様に電極端子の周辺部の調査を行なった。その結果、４個の電気二重層キャパシタについて、微小な腐食部が見られた。
【００２５】
以上のように、本発明の電気二重層キャパシタは、アルミニウム電極端子の周辺部が腐蝕され難く、長期にわたり電極端子周辺部の気密性を維持できることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の電気二重層キャパシタの一例を示す構成図
【図２】本発明の図１以外の電気二重層キャパシタの一例を示す構成図
【図３】図１及び図２におけるａ−ａ’断面の例を示す断面図
【図４】本発明の電気二重層キャパシタのアルミニウム電極端子の断面の例を示す断面図
【符号の説明】
【００２７】
１  積層体
２  偏平状の容器
３  アルミニウム電極端子
４  貼り合わせ部
５  アルミニウム電極端子の貼り合わせ部と対面する表面
６  酸化皮膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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