(57)【要約】【課題】電解液がキャパシタユニット内から外部へ漏出することを防止する構造を有する積層型電気二重層キャパシタを提供する。【解決手段】複数の分極電極９がセパレータ７を介して積層された多積層体１と、多積層体１の両面に設けられた第一の集電極板２及び第二の集電極板３と、集電極板２，３を挟み込む第一のエンドプレート４及び第二のエンドプレート５とを備えるとともに、アルミラミネートフィルム３０によって覆われ密閉される積層型電気二重層キャパシタ２０の構成を、第一の集電極板２に一時ガス抜き穴１４を設け、第一のエンドプレート４に二次ガス抜き穴１５を設けるとともに、第一の集電極板２と第一のエンドプレート４との間に、電解液を吸収する電解液吸収体１８を介在させる構成とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の分極電極がセパレータを介して積層された多積層体と、前記多積層体の両面に設けられた第一及び第二の集電極板と、前記集電極板を挟み込む第一及び第二のエンドプレートとを備えるとともに、外部シール包材によって覆われ密閉される積層型電気二重層キャパシタにおいて、互いに隣接する前記第一の集電極板及び前記第一のエンドプレートが、各々一次ガス抜き穴及び二次ガス抜き穴を有するとともに、前記第一の集電極板と前記第一のエンドプレートとの間に、電解液を吸収する電解液吸収体を介在させたことを特徴とする積層型電気二重層キャパシタ。
【請求項２】
前記電解液吸収体が気体を透過し、かつ少なくとも前記二次ガス抜き穴に対向する位置に介在することを特徴とする請求項１記載の積層型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、積層型電気二重層キャパシタに関し、詳しくは、外部シール包材によって密閉するとともに内部を減圧状態として内部抵抗を低減する積層型電気二重層キャパシタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、積層型電気二重層キャパシタにより構成される平板積層型キャパシタユニット（以下、キャパシタユニットという）は、電極面に大きな加圧力を与えて接触抵抗を低減することでキャパシタユニットの内部抵抗を低減する構造となっている。すなわち、多積層体の両面にそれぞれアルミニウム等よりなるエンドプレートを配し、この二つのエンドプレートをボルト等で締結して積層体を締め付けることによって、電極面に加圧力を与えるもの（例えば、特許文献１参照）などがある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２１７９８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、エンドプレートによる締め付け力を向上させるためにエンドプレートの強度を増強すれば、キャパシタユニットの内部抵抗は低減するが、重量が大きくなるなどエネルギー密度の低下を招く虞がある。
【０００５】
そこで、軽量なエンドプレートを用いつつ内部抵抗を低減させるために、例えば図２に示すような構成のものが考えられる。すなわち、キャパシタユニット１２０をガスバリアー性の高いアルミラミネートフィルム１３０によって包み込み、密閉するものである。このような構成とし、内部のガスを抜いて減圧状態とすることにより、内部抵抗を低減させることができる。
【０００６】
キャパシタユニット１２０は、多積層体１０１を二枚の集電極板１０２，１０３で挟み、さらにこれを二枚のエンドプレート１０４，１０５で挟み込む構成となっている。多積層体１０１は、集電極板１０２，１０３の互いに対向する面にそれぞれ接着された活性炭電極１０６の間に、分極基材（例えば、アルミ箔）１０８の両面に活性炭電極１０６が接着された分極電極１０９がセパレータ１０７を介して積層されたものである。なお、活性炭電極１０６は電解液を含浸している。
【０００７】
そして、それぞれ隣接する分極基材１０８間、又は隣接する分極基材１０８と集電極板１０２，１０３との間には、外縁に沿ってセル間パッキン１１０が介装されている。セル間パッキン１１０は、キャパシタユニット１２０外部への電解液の漏洩を防止するとともに、それぞれ隣接する分極基材１０８間、又は分極基材１０８と集電極板１０２，１０３との間の絶縁の作用も備えている。なお、セル間パッキン１１０には、分極電極１０９の積層方向に延びるスペーサ１１１が挿入されている。
【０００８】
スペーサ１１１の両端には、エンドプレート１０４，１０５からそれぞれボルト１１２が締結されている。こうしてエンドプレート１０４，１０５によって集電極板１０２，１０３を締め付け、密閉構造を保つとともに、電極面に加圧力を与える構成となっている。
【０００９】
さらに、キャパシタユニット１２０には、集電極板１０２及びエンドプレート１０４を貫通してキャパシタユニット１２０の内と外とを連通するガス抜き穴１１３が設けられている。このガス抜き穴１１３は、アルミラミネートフィルム１３０によって密閉されたキャパシタユニット１２０内部のガスをキャパシタユニット１２０外部へ排出するために設けられている。なお、分極基材１０８にはガス抜き穴１０８ａが設けられている。
【００１０】
すなわち、アルミラミネートフィルム１３０により、キャパシタユニット１２０の減圧シールを行う際には、キャパシタユニット１２０をアルミラミネートフィルム１３０で包み込むとともに、ガス抜き穴１１３を通じてキャパシタユニット１２０内のガスを外部に排出して内部が真空状態となるようにする。こうして、キャパシタユニット１２０の内部を減圧した状態で完全に密閉する構成としている。
【００１１】
上述した構成とすることにより、図２に示すキャパシタユニット１２０はエンドプレート１０４，１０５が軽量な場合であっても内部抵抗を低減させることができる。このようにキャパシタユニット１２０を減圧状態で密閉することにより、大気圧下の環境では電極面に大気圧がそのまま加わり、強度、重量の大きなエンドプレートを用いることなく内部抵抗を低減できる。
【００１２】
しかしながら、上述した図２に示すキャパシタユニット１２０の構造においては、減圧シールを行う際、又は長期間にわたって使用する際に、活性炭電極１０６に含浸している電解液が、ガス抜き穴１１３を通じてキャパシタユニット１２０の外部に漏れ出すという問題が発生する可能性がある。
【００１３】
ガス抜き穴１１３から電解液が漏出した場合、漏れ出た電解液が、キャパシタユニット１２０とアルミラミネートフィルム１３０との間の空間に広がり、キャパシタユニット１２０全体が電解液で包まれる状態となる虞がある。このような状態となると、キャパシタユニット１２０に印加される高い電圧が、漏れ出た電解液に直接触れることになり、内部漏電を起こし、電解液の分解によるガス発生、発熱、火災などの原因となる可能性がある。
【００１４】
このようなことから本発明は、電解液がキャパシタユニット内から外部へ漏出することを防止する構造を有する積層型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】
上記の課題を解決するための本発明の請求項１に係る積層型電気二重層キャパシタは、複数の分極電極がセパレータを介して積層された多積層体と、前記多積層体の両面に設けられた第一及び第二の集電極板と、前記集電極板を挟み込む第一及び第二のエンドプレートとを備えるとともに、外部シール包材によって覆われ密閉される積層型電気二重層キャパシタにおいて、互いに隣接する前記第一の集電極板及び前記第一のエンドプレートが、各々一次ガス抜き穴及び二次ガス抜き穴を有するとともに、前記第一の集電極板と前記第一のエンドプレートとの間に、電解液を吸収する電解液吸収体を介在させたことを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項２に係る積層型電気二重層キャパシタは、請求項１記載の積層型電気二重層キャパシタにおいて、前記電解液吸収体が気体を透過し、かつ少なくとも前記二次ガス抜き穴に対向する位置に介在することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
上述した本実施例に係る積層型電気二重層キャパシタによれば、第一の集電極板と、第一のエンドプレートとの間に、電解液を吸収し且つ気体を透過する電解液吸収体を設けたことにより、キャパシタユニット内部の減圧を行う際には、一次ガス抜き穴および二次ガス抜き穴からガスを排出することが可能である。
【００１８】
さらに、一次ガス抜き穴から電解液が漏れ出てしまった場合、漏れ出た電解液は電解液吸収体に吸収されるため、二次ガス抜き穴からキャパシタユニット外部へ漏出する虞が無い。従って、キャパシタユニットと、外部シール包材との間の空間への電解液漏洩を防止することが可能となり、キャパシタユニットの漏れ電流発生を防止し、これに伴い電解液の分解によるガス発生、発熱、及び発火の危険性を回避することができる。
【００１９】
さらに、電解液吸収体を二次ガス抜き穴に対向する位置に設ければ、電解液が一次ガス抜き穴から漏れ出た場合であっても、二次ガス抜き穴に到達する前に確実に電解液吸収体に吸収されるため、二次ガス抜き穴から漏出する虞がより低減する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明の実施の形態について説明する。本実施形態は、複数の分極電極がセパレータを介して積層された多積層体と、多積層体の両面に設けられた第一及び第二の集電極板と、集電極板を挟み込む第一及び第二のエンドプレートとを備え、さらに外部シール包材としてのアルミラミネートフィルムによって密閉された積層型電気二重層キャパシタに適用され、電解液のキャパシタユニット外部への漏出を防止するものである。
【００２１】
詳しくは、積層型電気二重層キャパシタの互いに隣接する第一の集電極板及び第一のエンドプレートに、それぞれ一次ガス抜き穴及び二次ガス抜き穴を設けるとともに、第一の集電極板と第一のエンドプレートとの間に、電解液を吸収し且つ気体を透過する電解液吸収体を介装する構成とする。
【００２２】
上述した構成とすれば、キャパシタユニットの減圧シールを行う際、又は長期間にわたってキャパシタユニットを使用する際に、活性炭電極から電解液が染み出た場合であっても、一次ガス抜き穴から漏れ出た電解液は電解液吸収体に吸収され、二次ガス抜き穴から外部へ漏出しない。従って、内部漏電による電解液の分解に伴うガス発生、発熱、火災などを防止することができる。
【００２３】
なお、電解液吸収体として、紙ワイパー又は不織布ワイパーを用いれば、ユニットフィルム内への電解液漏洩を防止することでユニットの漏れ電流発生防止、それに伴う発熱防止、発火の危険性を回避することができる。
【００２４】
また、電解液吸収体として、活性炭粉末をポリテトラフルオロエチレン（Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ：ＰＴＦＥ）等をバインダイーとしてシート化したものを用いれば、上述した効果に加えてキャパシタ使用時に発生するガスを吸着させることができる。従って、キャパシタユニット内の減圧効果を保持しやすくなり、キャパシタの性能低下の速度を遅らせることができるため、キャパシタの寿命を延伸させることが可能となる。
【実施例１】
【００２５】
図１に基づいて本発明の一実施例を詳細に説明する。図１は、本実施例における積層型電気二重層キャパシタを模式的に示す断面図である。なお、図１に示す各構成部材１〜１２は、図２に示し上述において説明した各構成部材１０１〜１１２に対応する。以下、図２に示した構成と類似する部分については説明を省略し、構成の異なる点を中心に説明する。
【００２６】
図１に示すように、キャパシタユニット２０が、ガスバリアー性の高い外部シール包材であるアルミラミネートフィルム３０に覆われ密閉されている。キャパシタユニット２０は、多積層体１の両側面を第一及び第二の集電極板２，３で挟み込み、さらにその外方に第一及び第二のエンドプレート４，５を配した構成となっている。
【００２７】
そして、集電極板２と、エンドプレート４との間にはこれらの周縁に沿って吸収層パッキン１６が介装されている。この吸収層パッキン１６によって集電極板２とエンドプレート４との間には空間１７が形成され、この空間１７に電解液吸収体１８として紙ワイパーであるクレシア製のキムタオルホワイト（商品名、材質：パルプ１００％）を介在させる。なお、キムタオルホワイトは、安価で吸水性に優れているため、電解液吸収体として好適である。
【００２８】
さらに、集電極板２およびエンドプレート４には、各々一次ガス抜き穴１４および二次ガス抜き穴１５が形成されている。一次ガス抜き穴１４はセル間パッキン１０の近傍、すなわち、活性炭電極６とセル間パッキン１０との間の空間側に設けられ、多積層体１の内外を連通している。二次ガス抜き穴１５は、電解液吸収体１８に対向する位置、具体的にはエンドプレート４の中央部近傍に設けられる。
【００２９】
上述した本実施例に係る積層型電気二重層キャパシタによれば、集電極板２およびエンドプレート４のそれぞれにガス抜き穴１４，１５を形成し、かつ、集電極板２とエンドプレート４の間に電解液吸収体１８を介在させる構成としたことにより、電解液が一次ガス抜き穴１４から空間１７に漏出した場合であっても、漏出した電解液は電解液吸収体１８に吸収されて二次ガス抜き穴１５から外部へ漏出しない。
【００３０】
従って、内部漏電を起こし、電解液の分解によるガス発生、発熱、火災などを生じる虞が無い。なお、電解液吸収体１８は、アルミラミネートフィルム３０内のガスを抜く際に作業が円滑に行えるように、液体を吸収するとともにガスを透過する性質を有する材質のものを用いるものとする。
【実施例２】
【００３１】
次に本発明の第二の実施例について説明する。本実施例は、上述した実施例１において図１に示した電解液吸収体１８として、不織布ワイパーであるクレシア製のワイプオールＸ８０（商品名、材質：パルプ＋ポリプロピレン（Ｐｏｌｙｐｒｏｙｌｅｎｅ：ＰＰ）不織布）を用いるものである。その他の構成は実施例１の図１に示した構成と同様であり、類似する構成については同符号を用いるものとし、説明は省略する。
【００３２】
ワイプオールＸ８０は電解液に対する吸収性が優れているとともに、電解液を吸収した後も強度に優れるという特性を有する。さらに、糸くずやケバがでにくく、電解液吸収体１８として用いた場合にキャパシタ特性に影響を及ぼす虞が無い。
【００３３】
従って、本実施例に係る積層型電気二重層キャパシタによれば、電解液吸収体１８としてワイプオールＸ８０を用いることにより、一次ガス抜き穴１４から空間１７に漏出した電解液をワイプオールＸ８０によって容易に吸収することができるため、電解液が二次ガス抜き穴１５からキャパシタユニット２０と、アルミラミネートフィルム３０との間に漏出する虞をより低減できる。
【実施例３】
【００３４】
本発明の第三の実施例について説明する。本実施例は、上述した実施例１において図１に示した電解液吸収体１８として、ＰＴＦＥ等をバインダイーとして活性炭粉末をシート化したもの（以下、活性炭シートという）を用いるものである。なお、その他の構成は実施例１の図１に示した構成と同様であり、類似する構成については同符号を用いるものとし、説明は省略する。
【００３５】
活性炭シートは、キャパシタ構成部品に使用している電極と同様に活性炭から構成されており、ガス吸着機能を有する。従って、キャパシタ使用時に発生するガスを活性炭シートにより吸着することが可能となり、一次ガス抜き穴１４から空間１７に漏出した電解液を吸収するとともに、キャパシタユニット２０内の減圧力を長期間保持させることができる。
【００３６】
本実施例に係る積層型電気二重層キャパシタによれば、上述した実施例１または実施例２における作用効果に加えて、キャパシタユニット２０内の減圧効果を保持し、性能低下速度を遅らせることができるため、寿命を延伸させることができる。
【００３７】
なお、実施例１〜実施例３において示した電解液吸収体１８は、上述した材料に限らず、ガスを透過するとともに液体を吸収し、電解液に侵食されて腐食・化学反応などを生じることのない物質であればよい。また、本発明は上記各実施例に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
即ち本発明は、積層型電気二重層キャパシタに利用可能であり、詳しくは、外部シール包材によって密閉するとともに内部を減圧状態として内部抵抗を低減する積層型電気二重層キャパシタに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施例１に係る積層型電気二重層キャパシタを模式的に示す断面図である。
【図２】積層型電気二重層キャパシタの従来例を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  多積層体
２  第一の集電極板
３  第二の集電極板
４  第一のエンドプレート
５  第二のエンドプレート
９  分極電極
１０  セル間パッキン
１４  一次ガス抜き穴
１５  二次ガス抜き穴
１６  吸収層パッキン
１７  空間
１８  電解液吸収体
２０  積層型二重層キャパシタユニット
３０  アルミラミネートフィルム
【図１】
2008028296.tif 000003
【図２】
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