(57)【要約】 【課題】  組立工程において外装フィルムと端子板、積層セルとの位置ズレによるＥＳＲ不良および製品寸法不良があげられる。製品の生産工程では、端子板／積層セル／端子板を外装フィルムにて包み込む構成のため、端子板／積層セル／端子板と外装フィルムがフリーな状態となり、その後工程である外装フィルム封止時にそれぞれ位置ズレが生じて搭載されるという課題がある。【解決手段】  本発明は、端子板７ａと外装フィルム８を接合させることにより、積層セルと端子板７ａと外装フィルム８のずれをなくし、集電体と導電層を含む端子板との密着性を保持できるのでＥＳＲ不良およびリード端子長さやリードピッチにかかわる製品寸法不良を低減することができ、高品質でばらつきの少ない電気二重層コンデンサを提供する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セパレータを介して対向配置された一対の電極と、前記一対の電極の前記セパレータと反対側に配置された一対の集電体と、前記集電体とともに前記セパレータと前記電極を周囲で封止する枠状のガスケットを有する単位セルを少なくとも一層以上積層し、最外層に端子板が導電接合層を介して配置され、外装フィルムで外装される電気二重層コンデンサにおいて、前記端子板の本体部の前記導電接合層とは反対側の面の少なくとも一部と前記外装フィルムを前記外装フィルム同士の外縁部での接合前に接合させたことを特徴とする電気二重層コンデンサ。
【請求項２】
前記外装フィルムがアイオノマーフィルム層を有し、前記端子板と前記外装フィルムを熱融着により接合させたことを特徴とする請求項１記載の電気二重層コンデンサ。
【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に関し、特に電極に多孔質体を用い、セパレータに多孔質絶縁体を用い、電極及びセパレータを巻回せず平板状に積層した、電解液を用いる電気二重層コンデンサおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機等の携帯用電子機器においては、低電流化、低電圧化が図られているが、その機能によっては、瞬間的に非常に大きな電流が必要な場合があり、このとき電池等の電源で電圧変動（ＩＲドロップ等）が生じることによって、電子回路が正常に作動しなくなり、電池の寿命を短くさせてしまうことがある。
【０００３】
例えば、通信カード等では動作電圧の下限値を下回ると、通信状態が確保できなくなり通信エラーとなってしまう。このため、瞬間的に大電流を必要とするときのみ、急速な充電及び大電流の放電が可能な電気二重層コンデンサから電力を供給して全体の電力を平準化することが行われている。さらに、デジタルカメラやハードディスク装置（ＨＤＤ）を搭載する携帯型音楽プレーヤといった電子機器の小型化及び薄型化に伴い、使用時間の延長や電源の小型化が求められ、厚さ２．０ｍｍ以下で等価直列抵抗（以下、ＥＳＲと称する）が３００ｍΩ以下の電気二重層コンデンサも要求されてきている。
【０００４】
図３は電気二重層コンデンサの単位セルの断面図であり、図４は電気二重層コンデンサの断面図である。電気二重層コンデンサの単位セル５は図３に示すように、セパレータ２の両面に一対の平板形状の電極１が配置され、電極１のセパレータ２に対し反対側に集電体３が配置され、電極１とセパレータ２の周囲で集電体３に介装される枠状のガスケット４を有し、内部に電解液が含有された状態で封止されている。電気二重層コンデンサは図４に示すように積層された単位セル５の上下に導電接合層６を介して端子取り出しのため端子板７ａ、７ｂが設けられ、さらに通常は、端子板７ａ、７ｂの外側からラミネートフィルム等の外装フィルム８で封止している。
【０００５】
従来ＥＳＲを改善するために、特許文献１では集電体と導電接合層に使用される原材料のエラストマーの硬度の差を規定し、集電体と導電接合層との間の表面をなじませ良好な接続状態とする提案がなされている。また、特許文献２では導電接合層とガスケットとの界面を熱融着で一体化する提案がなされている。しかし従来技術による電気二重層コンデンサの生産工程では、端子板／積層単位セル／端子板を外装フィルムにて封止する構成となっているが、端子板と積層単位セル、端子板と外装フィルムの位置決めがされないため、それぞれがフリーな状態となり、その後工程である外装フィルム封止時にセルの乗り上げや位置ズレが生じてしまい、組立工程において生じる外装フィルムと端子板、積層単位セルとの位置ズレによるＥＳＲ不良および製品寸法不良が発生してしまうという問題があった。さらに、小型化及び薄型化するほど、積層セルや周辺部品の形状が小さくなることから、電気二重層コンデンサにおいても、組立精度には高い品質が要求されてきている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２２４０４０号公報
【特許文献２】特開２００４−２３５２８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような状況にあって、本発明の課題は高品質でＥＳＲ不良および製品寸法不良等ばらつきの少ない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】
【０００８】
本発明は、前記課題を解決するため、端子板と外装フィルムを予め接合させることにより組立精度が向上することを見出したものである。
【０００９】
本発明の電気二重層コンデンサは、セパレータを介して対向配置された一対の電極と、前記一対の電極の前記セパレータと反対側に配置された一対の集電体と、前記集電体とともに前記セパレータと前記電極を周囲で封止する枠状のガスケットを有する単位セルを少なくとも一層以上積層し、最外層に端子板が導電接合層を介して配置され、外装フィルムで外装される電気二重層コンデンサにおいて、前記端子板の本体部の前記導電接合層とは反対側の面の少なくとも一部と前記外装フィルムを前記外装フィルム同士の外縁部での接合前に接合させたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の電気二重層コンデンサは、前記外装フィルムがアイオノマーフィルム層を有し、前記端子板と前記外装フィルムを熱融着により接合させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、外装フィルムと端子板を好ましくは前記外装フィルムの最外層に有したアイオノマーにより接合することにより、単位セルと端子板と外装フィルムのずれをなくし、単位セルの端子板との乗り上げや端子板の位置ズレを防止することができ、集電体と導電接合層を含む端子板との密着性を容易に保持できるのでＥＳＲ不良およびリード端子長さやリードピッチにかかわる製品寸法不良を低減することができ、高品質な電気二重層コンデンサを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。本発明に使用される単位セルは図３に示すように、電極１、セパレータ２、集電体３及びガスケット４から構成され、電極１は、椰子殻系に代表される活性炭および導電性を確保するためのカーボンおよびバインダから成る。セパレータ２は多孔質を有するフィルムであり、ポリテトラフルオロエチレン系フィルムやポリオレフィン系フィルムを用いる。セパレータ２の外寸法は電極１の外寸法以上であり、かつ集電体３の外寸法以下である。集電体３は、導電性を有するゴムが用いられる。ガスケット４はセル内の絶縁を確保するための物であり、熱可塑性樹脂、あるいは熱可塑性樹脂と接着可能なゴムまたは樹脂を用いる。ここでガスケットは、電極１、セパレータ２及び集電体３の外周部にそれぞれ配置する。
【００１３】
本発明の電気二重層コンデンサは、図４に示すように、電極、セパレータ、集電体、及びガスケットからなる単位セル５を、所定の使用電圧に応じて複数重ね、セル内部の電荷を取り出す為に銀や銅などの導電性物質とバインダを添加した導電性ペーストからなる導電接合層６を介して上下端面に銅等の金属からなる端子板７ａ、７ｂを配置したものを金属箔とポリオレフィン系フィルムを貼り合わせたラミネートフィルム等からなる外装フィルム８で封止して構成されている。ここで端子板７ａ、７ｂは、セルと接触する長方形部にリードタブ部が成形加工されており、予め片面の長方形部に導電接合層６を設けたものを、反対面で外装フィルム８の最外層であるアイオノマー層と熱融着等により接合する。その後、積層された単位セル５の集電体と端子板７ａ、７ｂに設けた導電接合層６を重ねて配置し、外装フィルム８同士の重なった部分を熱融着することで、端子板７ａ、７ｂと単位セル５の積層体の外装フィルム封止体を形成させ電気二重層コンデンサとする。また、外装フィルム８の最外層に有するアイオノマーの代替としてポリプロピレンを用いることもできる。
【００１４】
次に、幾つかの実施例及び比較例を示して発明を具体的に説明する。
【実施例１】
【００１５】
図３に示すように、集電体３、ガスケット４ａ，４ｃを加熱圧着により貼り合わせたものを２枚作製した。平均粒径１５μｍ粉末椰子殻活性炭、平均粒径１５μｍの非球状カーボン、繊維径１０〜２０μｍの繊維状カーボン及びバインダを、重量比７５：１０：１０：５の割合で形成されるスラリーを作製し、これをガスケットの内側にあたる集電体上に塗布、乾燥させ、電極１を形成した。このようにして電極１の塗布された集電体３を２枚作製した後、そのうちの１枚にガスケット４ｂを熱圧着により貼り合わせた。次に、４０重量％硫酸水溶液を電極１上に添加した。セパレータ２の中で、電極１と接する部分以外を、２５℃，５ｋｇ／ｃｍ2、１秒間、加圧前処理を行った。このセパレータ２を硫酸添加済みシートの１枚に配置した後、２枚のシートを集電体が外側になるように貼り合わせ、熱圧着によりガスケットを溶融させて接着させた。
【００１６】
図１は本発明の電気二重層コンデンサの実施例１の底面側の端子板の接合工程を説明する正面図であり、図１（ａ）は接合面積比率が５％の場合、図１（ｂ）は２０％の場合、図１（ｃ）は１００％の場合を示す。
【００１７】
上述のように作製した単位セルを図４に示すように６枚重ね合わせて１３．５×３２×０．８７ｍｍ寸法の積層セルとして用意した。次に銀ペーストからなる導電接合層６を施した厚さ０．１ｍｍの銅製の底面側の端子板７ａを図１に示すように最外層にアイオノマーを有する外装フィルム８に融着温度２３０℃、融着圧力０．４０ＭＰａの条件にて熱融着させた。このとき、接合面積比率を５％（図１（ａ））、２０％（図１（ｂ））、１００％（図１（ｃ））と変えて熱融着を行った。なお、接合部１０は図１（ａ）、図１（ｂ）、図１（ｃ）においては、底面側の端子板７ａの裏面にあたる。その後、底面側の端子板７ａ上に用意した積層セルと上面側の端子板とを重ねあわせた状態で配置し、外装フィルム８を折り返して、周囲で外装フィルム８同士を重ね、減圧下で外装フィルム同士の重なった部分を熱融着することで、端子板と積層セルの外装フィルム封止体を形成させた。なおここで外装フィルム８として厚さ０．１１ｍｍのラミネートフィルムを用いた。以上の方法で電気二重層コンデンサを１０００個作製した。熱融着により接合した端子板と外装フィルムの面積は次のように定義する。接合面積比率＝（外装フィルムに接合した端子板の面積）／（端子板底面の総面積）
【実施例２】
【００１８】
図２は本発明の電気二重層コンデンサの実施例２の上面側および底面側の端子板の接合工程を説明する正面図であり、図２（ａ）は接合面積比率が５％の場合、図２（ｂ）は２０％の場合、図２（ｃ）は１００％の場合を示す。
【００１９】
実施例１と同様に作製した単位セルを６枚重ね合わせて積層セルとして用意した。次に銀ペーストからなる導電接合層を形成した厚さ０．１ｍｍの銅製の底面側の端子板７ａと上面側の端子板７ｂを図２に示すようにそれぞれ外装フィルム８に熱融着により、接合面積比率５％（図２（ａ））、２０％（図２（ｂ））、１００％（図２（ｃ））で接合させた。熱融着の条件等は実施例１と同様に行なった。その後、外装フィルム８を折り返して、周囲で外装フィルム８同士を重ね、実施例１と同様に電気二重層コンデンサを１０００個作製した。
【００２０】
(比較例)
端子板７ａ、７ｂと外装フィルム８の接合を行わない以外は  実施例１と同種の材料をもちいて、電気二重層コンデンサを１０００個作製した。
【００２１】
上述のように作製した実施例１、２および比較例の電気二重層コンデンサについて、サンプル作製直後及び７０℃、５．４Ｖ(１セルあたり０．９Ｖ)、１，０００時間の負荷を行い室温まで冷却した後に、ＥＳＲを測定した。ここでＥＳＲは、１ｋＨｚ，１０ｍＶｒｍｓの交流電圧を印加して、電流と位相差を測定することで求め、１６０ｍΩ以上をＥＳＲ不良とした。また、製品寸法を測定し、寸法の公差が±０．５ｍｍ以上の製品は製品寸法不良とし、ＥＳＲ不良と製品寸法不良の割合を表１に示す。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
表１に示すＥＳＲ不良と製品寸法不良を比較すると、実施例１はいずれも比較例より低いことがわかる。これは、比較例のように外装フィルムと端子板が固定されていない積層セルと端子板を外装フィルムの所定位置にセットすると積層セルが端子板から乗り上げてしまう傾向がある。また外装フィルム封止時には、端子板／積層セル／端子板が所定の位置からずれてしまう傾向もみられた。端子板の乗り上げは、ＥＳＲ不良の原因となり、端子板／積層セル／端子板の位置ズレは、製品寸法不良の原因となることがわかる。
【００２４】
実施例１では、製品の底面側の外装フィルムと端子板を接合することで、上記、端子板の乗り上げによるＥＳＲ不良および端子板／積層セル／端子板の位置ズレによる製品寸法不良を軽減することができた。接合面積比率を５％から１００％と全面に接合することにより、さらに不良率が減少することがわかる。これは、接合面積比率が低いと作業中に外装フィルムと端子板の接合が外れてしまうためであった。
【００２５】
実施例２では、製品の底面側だけでなく上面側にも端子板と外装フィルムを接合することで、上面側の端子板の乗り上げや位置ズレをさらに軽減することができ、ＥＳＲおよび製品寸法不良が発生しにくいことがわかる。また、実施例１と同様に接合面積比率が高いほど、ＥＳＲ不良および製品寸法不良が低くなる傾向となった。
【００２６】
実施例１，２からＥＳＲ不良および製品寸法不良は実施例２の製品上面側および製品底面側の外装フィルムを端子板に全面接合する条件が最も良好な結果を示しているから、この条件にすることでより大きい効果が得られるといえる。
【００２７】
以上、この発明の実施例を図面を参照して詳述してきたが、いうまでもなく、具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の電気二重層コンデンサの実施例１の底面側の端子板の接合工程を説明する正面図、図１（ａ）は接合面積比率が５％の場合、図１（ｂ）は２０％の場合、図１（ｃ）は１００％の場合の正面図。
【図２】本発明の電気二重層コンデンサの実施例２の上面側および底面側の端子板の接合工程を説明する正面図、図２（ａ）は接合面積比率が５％の場合、図２（ｂ）は２０％の場合、図２（ｃ）は１００％の場合の正面図。
【図３】電気二重層コンデンサの単位セルの断面図。
【図４】電気二重層コンデンサの断面図。
【符号の説明】
【００２９】
１    電極
２    セパレータ
３    集電体
４，４ａ，４ｂ，４ｃ    ガスケット
５    単位セル
６    導電接合層
７ａ  （底面側の）端子板
７ｂ  （上面側の）端子板
８    外装フィルム
９    電気二重層コンデンサ
１０    接合部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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