(57)【要約】【課題】  電気二重層キャパシタの気密性の向上を図る。【解決手段】  電気二重層キャパシタ素子を有機電解液とともに収納する有底筒状の外装ケースと、樹脂板からなり、少なくとも樹脂板の上面に弾性ゴムを供えた封口板を備え、外装ケースの開口部を樹脂板で閉塞し、外装ケースの開口端部をカーリング加工して、封口板の弾性ゴムに食い込ませて封口して電気二重層キャパシタを構成する。この際に用いる弾性ゴムとして、ダンベル状試験片の切断時伸びＥｂが２００％以上、引っ張り強さＴｂが８以下、圧縮永久歪率Ｃｓが１７％以上、硬度Ｈｓが８０以下の物性を有するブチルゴムを用いる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気二重層キャパシタ素子を有機電解液とともに収納する有底筒状の外装ケースと、硬質樹脂板からなりその上面に弾性ゴムを供えた封口板を備え、外装ケースの開口端部をカーリング加工して、封口板の弾性ゴムに食い込ませて封口した電気二重層キャパシタにおいて、
弾性ゴムとして、
ＪＩＳ−Ｋ−６２５１で規定するダンベル状試験片の切断時伸びＥｂが２００％以上、
引っ張り強さＴｂが８以下、
ＪＩＳ−Ｋ−６２５２で規定する圧縮永久歪率Ｃｓが１７％以上、
ＪＩＳ−Ｋ−６２５３で規定する硬度Ｈｓが８０以下
の物性を有するブチルゴムを用いたことを特徴とする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、電気二重層キャパシタに関し、特に封口構造に高い気密性が要求される電気二重層キャパシタに関する。
【背景技術】
【０００２】
大電流放電の用途に適する大型の電気二重層コンデンサは、例えば、図１に示すような円筒形構造の電気二重層キャパシタが採用されている。すなわち、金属集電体の両面に活性炭を主成分とする電極層を形成した帯状の正極と、これと同じ構成からなる帯状の負極とを、セパレータを介して巻回してキャパシタ素子２を形成した後、キャパシタ素子２を有底円筒状の外装ケース３の中に納め、電解液を含浸させた後、正極及び負極の金属集電体より引き出されたタブ４，４を電気絶縁性の封口板８に設けられた外部端子５、５のリベット５ｂ、５ｂにそれぞれ接続する。そして、封口板８を外装ケース３に嵌合し、外装ケース３の開口部を気密に封口している。
【０００３】
このような電気二重層キャパシタの開口端部での封口は、封口板８としてフェノール樹脂やＰＰＳ樹脂等の絶縁性の硬質樹脂からなる硬質樹脂板を基材とし、硬質樹脂板の外側面の外周部に弾性ゴム層８ａを設けたものとし、外装ケース３の開口端をカーリング加工して、カーリング部の先端部３ａを弾性ゴム層８ａに食い込ませて、気密を図っている。このように封口板８として絶縁性の硬質樹脂材を用いることで、外部端子５、５同士の短絡を防止するとともに、外部端子５，５を固定するための機械的強度を確保することができる。また、樹脂材は水分透過性が低いため、外部からの水分の滲入も防止することができる。
【０００４】
以上のような封口板によって封口を行った電気二重層キャパシタとしては、次の文献に開示されている。
【特許文献１】特開２００２−１１０４８１号公報
【特許文献２】特開平１１−１４５０１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、電気二重層キャパシタの電解液としては、水を溶媒とし、硫酸等の溶質を溶解したいわゆる水系の電解液と、有機溶媒に各種の塩を溶解したいわゆる非水系の電解液がある。このうち非水系の電解液を用いる電気二重層キャパシタでは、電解液に７０ｐｐｍ程度の水分が含まれても、その水分が活性炭電極の表面で反応し、ガス発生の原因になる。発生したガスが外装ケースに充満すると、安全弁を開弁させ、キャパシタの使用が不可能となる。このため、電気二重層キャパシタでは水分をできる限り減少させる必要があり、製造時にキャパシタ素子の乾燥を十分に行うことが行われている。
【０００６】
また、水分は電気二重層キャパシタの製造時だけではなく、電気二重層キャパシタの使用中に、電気二重層キャパシタの外部から滲入する場合も考えられる。この外部からの滲入経路としては、封口板の弾性ゴムを透過する場合や外装ケースのカーリング部の先端を食い込ませた箇所の隙間から滲入する場合がほとんどであると考えられる。
【０００７】
ところで、封口板の弾性ゴムとして用いられるのは、エチレン・プロピレン系ゴムが多い。この理由として、エチレン・プロピレン系ゴムは柔軟性に富み、封口板の構成材料である絶縁性樹脂との密着性が良好であるとともに、外装ケースのカーリング部の先端部を食い込ませた際にも十分に食い込むため、カーリング部の先端部との接触面積が多くなり、気密性を確保できるという特徴を有するためである。このようなエチレン・プロピレン系ゴムと絶縁性樹脂板とを組み合わせた封口板は、電解コンデンサの分野で多用されている。
【０００８】
しかし、エチレン・プロピレン系ゴム自体が水分透過性は必ずしも良好ではないという性質を有している。電解コンデンサでも、封口に用いる弾性ゴムとしては水分透過性は低いほうが好ましいとは言えるが、電解コンデンサでは水分が滲入した際の影響はそれほど大きくなく、水分許容量は比較的大きなものとなっている。しかしながら、電気二重層キャパシタでは電解コンデンサに比べ水分許容量は極めて小さく、電解コンデンサの分野で多用されているエチレン・プロピレン系ゴムと絶縁性樹脂板とを組み合わせた封口板を用いた場合には、エチレン・プロピレン系ゴム自体を透過する水分が大きな影響を及ぼしてしまう。
【０００９】
そこで、水分透過性の低いイソブチレン系のブチルゴムを用いることが考えられる。しかし、一般的な特性として、ブチルゴムは水分透過性は低いものの、柔軟性に優れるものではないと言われる。そして、ブチルゴムを封口板に用いた場合には、封口板の構成材料である絶縁性樹脂との密着性や、カーリング部に先端部を食い込ませた際の食い込みが十分でなく、この絶縁ゴムとカーリング部の先端部との接触面の隙間から水分が滲入してしまうことがあった。
【００１０】
発明者らは、このようなブチルゴムを電気二重層キャパシタに適用するために検討を加え、本発明に至ったものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明は、電気二重層キャパシタ素子を有機電解液とともに収納する有底筒状の外装ケースと、硬質樹脂板からなりその上面に弾性ゴムを供えた封口板を備え、外装ケースの開口端部をカーリング加工して、封口板の弾性ゴムに食い込ませて封口した電気二重層キャパシタにおいて、弾性ゴムとして、ＪＩＳ−Ｋ−６２５１で規定するダンベル状試験片の切断時伸びＥｂが２００％以上、引っ張り強さＴｂが８以下、ＪＩＳ−Ｋ−６２５２で規定する圧縮永久歪率Ｃｓが１７％以上、ＪＩＳ−Ｋ−６２５３で規定する硬度Ｈｓが８０以下の物性を有するブチルゴムを用いたことを特徴とする電気二重層キャパシタである。
【００１２】
ブチルゴムの種々の物性について検討を加えた結果、切断時伸び、引っ張り強さ、圧縮永久歪率、硬度の４つの特性を制御することにより、電気二重層キャパシタに用いるのに最適なブチルゴムとなる。
【発明の効果】
【００１３】
この発明では、ブチルゴムとして特定の特性を有するものに限定することで、電気二重層キャパシタの気密性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に示した実施例を参照して説明する。図１は本発明の電気二重層キャパシタの実施例を示す。
【００１５】
キャパシタ素子２は、金属製の集電体に活性炭を主体とした分極性電極層を形成した正極と、正極と同様に形成した負極をセパレータを介して巻回して構成したものである。正極と負極にはそれぞれ外部と電気的に接続するための電極引き出し用のタブが接続されている。キャパシタ素子２には電解液が含浸されている。
【００１６】
電解液は有機溶媒系の電解液であり、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、スルホラン等の有機溶媒に、テトラエチルアンモニウムの４フッ化ホウ素塩等の溶質を溶解した、いわゆる非水系の電解液である。この電解液の水分許容率は５０ｐｐｍ以下である。
【００１７】
このキャパシタ素子が外装ケースに収納される。外装ケース３は、有底筒状にアルミニウム等の金属材料で円筒形に形成され、この外装ケース３の開口部側の内周面には加締めによって支持段部３ａが形成されている。
【００１８】
封口板８は、絶縁性の硬質樹脂材によって形成され、外装ケース部の開口部の形状に対応するように円盤状に形成されている。この封口板８は、外装ケース部３の内部に収容されるキャパシタ素子２の外部端子５，５を埋設している。外部端子５，５の外面側の端部には電子機器の配線部材との接続手段としてねじ孔５ａが形成されている。そして、外部端子５，５の内面側の端部はリベット５ｂ、５ｂとなり、キャパシタ素子２のタブ４、４と接続される。
【００１９】
また封口板８の外面側の外周部にはリング状の弾性ゴム８ａが貼り合わされている。この弾性ゴムはブチルゴムであり、その物性として、ＪＩＳ−Ｋ−６２５１で規定するダンベル状試験片の切断時伸びＥｂが２００％以上、引っ張り強さＴｂが８以下、ＪＩＳ−Ｋ−６２５２で規定する圧縮永久歪率Ｃｓが１７％以上、ＪＩＳ−Ｋ−６２５３で規定する硬度Ｈｓが８０以下の物性を有するものである。
【００２０】
以上のような封口板８を外装ケース３に収納する。前述したように外装ケース３には支持段部３ａが形成されており、この外装ケース３の開口部に挿入された封口板８は、支持段部３ａによって水平に支持される。この状態で、外装ケース３の開口端部をカーリング加工して、外装ケースの開口端部（カーリング部の先端部３ｂ）を封口板８の弾性ゴム８ａに食い込ませる。カーリング部の先端部３ｂの食い込みにより、外装ケース３の支持段部３ａに支持されている封口板８及び弾性ゴム８ａが、カーリング部の先端部３ｂとので間に圧縮状態で挟み込まれ、高度な気密性が得られている。
【００２１】
このカーリング部の先端部３ｂ食い込みによって高度な気密性を得るためには、前述したブチルゴムの物性が大きな要因となる。例えば、弾性ゴムの硬い高い場合には、カーリング部が食い込まないか、食い込んでもその食い込み量は小さくなってしまう。これによって、カーリング部の先端部と弾性ゴムの接触面積が小さなものとなり、この部分では水分が滲入しやすくなってしまう。一方で、弾性ゴムには、カーリング部の先端部の食い込みに対しての適度な反発力をも求められる。このような種々の特性を満たすものとして、先に示した物性のブチルゴムが好適である。また、ブチルゴムの特性としては水分透過量が低いという特性があり、ブチルゴムそのものを透過して水分が滲入することも抑止することができる。
【実施例】
【００２２】
次にこの発明のより具体的な実施例について説明する。
（実施例）
電気二重層キャパシタとして次の仕様の電解液を作成した。
【００２３】
外径寸法：φ５４×１２８ｍｍ
使用電解液：テトラエチルアンモニウム・4フッ化ホウ素塩を１ｍｏｌ／ｌの濃度で
プロピレンカーボネートに溶解した電解液
封口板：ＰＰＳ樹脂
封口板に用いた弾性ゴム：ブチルゴム
ダンベル状試験片の切断時伸びＥｂ：２５０％
引っ張り強さＴｂ：７．３ＭＰａ
圧縮永久歪率Ｃｓ：２０％
硬度Ｈｓ：８２％
(比較例)
実施例と同様の電気二重層キャパシタを作成した。この際封口板に用いた弾性ゴムの物性を次の通りとした。
【００２４】
封口板に用いた弾性ゴム：ブチルゴム
ダンベル状試験片の切断時伸びＥｂ：１２０％
引っ張り強さＴｂ：１０．４ＭＰａ
圧縮永久歪率Ｃｓ：１５％
硬度Ｈｓ：８２％
上記の実施例と比較例の電気二重層キャパシタの熱衝撃試験を行った。熱衝撃試験は−４０〜８５℃の範囲での温度上昇と下降を繰り返した。この温度上昇と下降を１０００回、１００００回繰り返した際の、実施例と比較例の電気二重層キャパシタの気密状態を調べた。
【００２５】
その結果、比較例の電気二重層キャパシタでは１０００回の試験の後、２０個中１個、１００００回の試験の後では、２０個中２個の気密不良が確認された。一方で、実施例の電気二重層キャパシタでは、１００００回の試験の後でも２０個の試験サンプルで気密不良が発生したものは確認されなかった。
【００２６】
以上のように、熱衝撃試験においてゴム材質のみが異なる実施例と比較例で、電気二重層キャパシタの気密性に差異が生じた。従って、本発明の電気二重層キャパシタが優れた気密性を有することがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】電気二重層キャパシタの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
２  キャパシタ素子
３    外装ケース
３ａ  支持段部
３ｂ  カーリング部の先端部
４    タブ
５    外部端子
５ａ  ねじ穴
５ｂ  リベット
８    封口板
８ａ  弾性ゴム
【図１】
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