(57)【要約】【課題】安価に製造することができ、セル間の特性のバラツキを抑制した電気二重層キャパシタを提供することにある。【解決手段】セパレータ１２の両側に活性炭電極１３を配置してなるセル１４間に分極基材１５が配置されてなる電気二重層キャパシタ１０であって、分極基材１５が、グラッシーカーボン、導電性樹脂、または導電性ゴムからなることにより、前記グラッシーカーボン、導電性樹脂、または導電性ゴム自体が活性炭電極１３との接触抵抗が低いため、従来のように分極基材に導電性塗料を塗布させる必要をなくし、製造工程を削減して安価に製造することができ、分極基材１５自体を単一成分からなるので、セル間の特性のバラツキを抑制するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セパレータの両側に活性炭電極を配置してなるセル間に分極基材が配置されてなる電気二重層キャパシタであって、
前記分極基材は、グラッシーカーボン、導電性樹脂、または導電性ゴムからなる
ことを特徴とする電気二重層キャパシタ。
【請求項２】
請求項１に記載された電気二重層キャパシタであって、
前記分極基材が導電性樹脂または導電性ゴムからなるシート状部材である場合、その厚さが５０μｍ以下である
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、特にバイポーラ型電気二重層キャパシタに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気二重層キャパシタは、分極性電極に電解質中のアニオン、カチオンを正極、負極表面に物理吸着させて電気を蓄えることを原理としている。
【０００３】
バイポーラ型電気二重層キャパシタ（以後、キャパシタと呼称する）３０は、図２に示すように、２枚の集電用分極基材３１ａ，３１ｂの間に、イオンが通過可能なセパレータ３２と、このセパレータ３２の両側にそれぞれ配置された活性炭電極３３とからなる最小単位のセル３４を、導電性基材を介して複数積み重ねた構造の積層型のキャパシタである。
【０００４】
この積層型のキャパシタ３０は、導電性基材の表裏にて極性が異なっている。このようなことから、当該部品を分極基材３５と呼称している。この分極基材３５は、高い導電性の機能と、電解液イオンの遮蔽性の機能と有する必要がある。すなわち、導電性が低ければキャパシタの抵抗が高くなってしまい、また電解液イオンの遮蔽性が無ければ分極基材３５の表と裏のぞれぞれの＋（プラス）、−（マイナス）に電離したイオンが中和して自己放電を起こしてしまう。
【０００５】
積層されたセル３４の階層にはシール機能を有するパッキン２６が挟み込まれており、キャパシタ内の活性炭電極３３に含浸された電解液が漏れ出さないようになっている。また、このパッキン３６は、積層されたセル２４間にて絶縁する機能も有する。
【０００６】
キャパシタ３０の組立てを行う際には、必要な耐電圧分のセル３４（単セル耐電圧２．５Ｖ程度）およびパッキン２６を積み重ねてなるモジュールの両面からエンドプレート３７が挟み込まれ、絶縁体３８を介してボルト３９で締め付けられることにより、密閉構造が保たれている。
【０００７】
前記キャパシタを積層してなる積層型キャパシタユニットは、各キャパシタの前記集電極（分極基材）の端面にリード線(集電リード）４０が取り付けられ、各キャパシタがユニット内にて直列に接続されて、（単セル耐電圧）×（積層数）だけの耐電圧が持たされている。この積層型キャパシタユニットは、一般的な巻取り方式を用いた同一容量のキャパシタと比較してケーブル等を必要とせず、コンパクトに耐電圧を高く設計できるため、設置面積を小さくすることができる。
【０００８】
前述したキャパシタが有する分極基材３５として、図３に示すように、現在ではピンホールフリーのアルミ箔４１が用いられている。
【０００９】
ここで、分極基材３５の両面には極性の異なる活性炭電極３３が配置され、電極を基材に加圧接触させることで分極間の導電性を得ている。しかし、アルミ箔３１と活性炭電極３３を単に加圧しても接触抵抗が極めて高く安定して低い接触抵抗を得るには５ｋｇ／ｃｍ2以上の加圧力が必要となる。このような加圧力は構造上問題があることから低い加圧力でも接触抵抗を低減するために、アルミ箔４１の表面にカーボンフィラーを主体とした導電性塗料４２が５μｍ〜１５μｍ程度の厚さで塗布されている。このような分極基材３５を使用し活性炭電極３３と加圧接触することで０．５ｋｇ／ｃｍ2以下の加圧力でも接触抵抗を大幅に低減させることができる。
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−４７５２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述したキャパシタ３０が有する分極基材３５では以下のような問題がある。
すなわち、キャパシタの長期使用時には、電解液が劣化して生成した電解液の分解生成物により、アルミ箔表面が徐々に腐食され導電性塗料の剥離が起きてキャパシタの内部抵抗を増加させてしまうという可能性があった。
【００１２】
アルミ箔自体は安価であるが、このアルミ箔に導電性塗料を塗布するため、専用の設備が必要となり製造コストが嵩んでしまうという問題があった。また、その作製期間も長くなってしまうという問題があった。
【００１３】
また、塗料の印刷時には、アルミ箔の表面状態、脱脂状態、塗料の粘度に応じて塗布厚みの状態に差異が生じ易く接触抵抗分の差が生じてセル間にてその特性が一定とならない可能性があった。
【００１４】
そこで、本発明は、前述した問題に鑑み提案されたもので、安価に製造することができ、セル間の特性のバラツキを抑制した電気二重層キャパシタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前述した課題を解決する第１の発明に係る電気二重層キャパシタは、セパレータの両側に活性炭電極を配置してなるセル間に分極基材が配置されてなる電気二重層キャパシタであって、前記分極基材が、グラッシーカーボン、導電性樹脂、または導電性ゴムからなることを特徴とする。
前記導電性樹脂として、オレフィン系のポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）などが挙げられる。
前記導電性ゴムとしては、そのショアー硬度が５０〜９０°のものが挙げられる。
【００１６】
前述した課題を解決する第２の発明に係る電気二重層キャパシタは、第１の発明に記載された電気二重層キャパシタであって、前記分極基材が導電性樹脂または導電性ゴムからなるシート状部材である場合、その厚さが５０μｍ以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る電気二重層キャパシタによれば、分極基材がグラッシーカーボン、導電性樹脂、導電性ゴムからなることにより、前記分極基材自体が活性炭電極との接触抵抗が低いため、従来のようなアルミ箔表面に塗料を塗布する二次加工、脱脂処理のような前処理などが不要となり、工数が削減され、製造工程が簡略化されて安価に製造することができる。また、前記導電性塗料の剥離によるキャパシタ抵抗の増加を防ぐことができるので、長期に渡って低い抵抗のキャパシタを得ることができる。また、前記分極基材が単一成分からなるので、接触抵抗のセル間の特性を抑制させることができる。
【００１８】
前記分極基材として導電性ゴムを用いることにより、分極基材自体が弾性を有するので、凹凸の多い活性炭電極との接触面積が増加して接触抵抗を低減させることができる。
【００１９】
前記分極基材として導電性ゴム、または導電性樹脂を用いることで、分極基材としてアルミ箔を使用していた場合よりも素材密度が低いことから電気二重層キャパシタ自体の軽量化を図ることができる。
【００２０】
導電性ゴムまたは導電性樹脂からなるシート状部材の厚さを５０μｍ以下とすることにより、キャパシタ自体の電気抵抗が１０Ωｃｍ2程度となり、キャパシタ全体の抵抗に大きな影響を与えることが無くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明を実施するための最良の形態に係る電気二重層キャパシタを実施例に基づき具体的に説明する。
【実施例１】
【００２２】
以下に、本発明の第１の実施例に係る電気二重層キャパシタについて具体的に説明する。
図１は、本発明の第１の実施例に係る電気二重層キャパシタの断面図である。
【００２３】
本発明の第１の実施例に係る電気二重層キャパシタ１０は、図１に示すように、２枚の集電用分極基材１１の間に、イオンが通過可能なセパレータ１２と、このセパレータ１２の両側にそれぞれ配置された活性炭電極１３とからなる最小単位のセル１４を、分極基材１５を介して複数積み重ねてなる、バイポーラ型電気二重層キャパシタである。
【００２４】
積層されたセル１４の階層にはシール機能を有するパッキン１６が挟み込まれ、キャパシタ内の活性炭電極１３に含浸された電解液の漏れが防止される。また、このパッキン１６は、積層されたセル１４間にて絶縁する機能も有する。
【００２５】
複数のセル１４およびパッキン１６が積み重ねてなるモジュールの両面からエンドプレート１７にて挟み込まれ、絶縁体１８を介してボルト１９にて締付けられることにより、密閉構造が保たれる。なお、集電用分極基材１１に集電リード２０が取り付けられて、この集電リード２０から電気が取り出される。
【００２６】
分極基材１５として、活性炭電極１３との接触抵抗が低いグラッシーカーボンからなる板状部材が用いられる。この分極基材１５の厚みは１ｍｍ程度である。
【００２７】
したがって、本発明の第１の実施例に係る電気二重層キャパシタによれば、分極基材１５がグラッシーカーボンからなることにより、分極基材１５自体が活性炭電極１３との接触抵抗が低いため、従来のようなアルミ箔表面に塗料を塗布する二次加工、脱脂処理のような前処理が不要となり、工数が削減され、製造工程の簡略化されて安価に製造することができる。また、前記導電性塗料の剥離によるキャパシタ抵抗の増加を防ぐことができるので、長期に渡って低い抵抗のキャパシタを得ることができる。また、前記分極基材が単一成分からなるので、接触抵抗のセル間の特性を抑制させることができる。
【実施例２】
【００２８】
以下に、本発明の第２の実施例に係る電気二重層キャパシタについて、具体的に説明する。第２の実施例に係る電気二重層キャパシタは、上述した第１の実施例に係る電気二重層キャパシタが有する分極基材を代えたものであり、それ以外は、この電気二重層キャパシタと同様な構造を有する。
【００２９】
本発明の第２の実施例に係る電気二重層キャパシタは、バイポーラ型電気二重層キャパシタである。このキャパシタが有する分極基材として、活性炭電極との接触抵抗が低い導電性樹脂からなるシート状部材が用いられる。この分極基材の厚みは５０μｍ以下である。
【００３０】
前記導電性樹脂として、オレフィン系のポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）などが挙げられる。このような導電性樹脂は、電解液溶媒に耐えることができる。
【００３１】
導電性フィラーとしては、キャパシタ自体の劣化を考慮して金属の使用を避け、カーボン単体であることが好ましい。
【００３２】
前記分極基材を前記厚みとすることにより、キャパシタ自体の電気抵抗が１０Ωｃｍ2程度となり、キャパシタ全体の抵抗に大きな影響を与えることが無くなる。
【００３３】
したがって、本発明の第２の実施例に係る電気二重層キャパシタによれば、第１の実施例に係る電気二重層キャパシタと同様な作用効果を奏する他、分極基材自体が弾性を有するので、凹凸の多い活性炭電極との接触面積が増加して接触抵抗を低減させることができる。また、分極基材が導電性ゴムからなることにより、分極基材としてアルミ箔を使用していた場合よりも素材密度が低いことから電気二重層キャパシタ自体の軽量化を図ることができる。
【実施例３】
【００３４】
以下に、本発明の第３の実施例に係る電気二重層キャパシタについて、具体的に説明する。第３の実施例に係る電気二重層キャパシタは、上述した第１の実施例に係る電気二重層キャパシタが有する分極基材を代えたものであり、それ以外は、この電気二重層キャパシタと同様な構造を有する。
【００３５】
本発明の第３の実施例に係る電気二重層キャパシタは、バイポーラ型電気二重層キャパシタである。このキャパシタが有する分極基材として、活性炭電極との接触抵抗が低い導電性ゴムからなるシート状部材が用いられる。この分極基材の厚みは５０μｍ以下である。
【００３６】
前記導電性ゴムとしては、そのショアー硬度が５０〜９０°のものが挙げられ、例えば、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＤＭ），ＥＰＤＥなどが挙げられる。このような導電性ゴムは、電解液溶媒に耐えることができる。
【００３７】
導電性フィラーとしては、キャパシタ自体の劣化を考慮して金属の使用を避け、カーボン単体であることが好ましい。
【００３８】
前記分極基材を前記厚みとすることにより、キャパシタ自体の電気抵抗が１０Ωｃｍ2程度となり、キャパシタ全体の抵抗に大きな影響を与えることが無くなる。
【００３９】
したがって、本発明の第３の実施例に係る電気二重層キャパシタによれば、第１の実施例に係る電気二重層キャパシタと同様な作用効果を奏する他、分極基材が導電性樹脂からなることにより、分極基材としてアルミ箔を使用していた場合よりも素材密度が低いことから軽量化を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、電気二重層キャパシタに利用することが可能であり、特にバイポーラ型電気二重層キャパシタに利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施例に係る電気二重層キャパシタの断面図である。
【図２】従来の本発明に係る電気二重層キャパシタの断面図である。
【図３】図２における囲み線IIIの拡大図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０      電気二重層キャパシタ
１１      集電用分極基材
１２      セパレータ
１３      活性炭電極
１４      セル
１５      分極基材
１６      パッキン
１７      エンドプレート
１８      絶縁体
１９      ボルト
２０      集電リード
【図１】
2008034423.tif 000003
【図２】
2008034423.tif 000004
【図３】
2008034423.tif 000005