(57)【要約】【課題】包囲部材に不良がある場合でも、減圧したときに内部への水分の浸入を抑制するように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１の両側に活性炭電極２，３を配置してなるセル４と、このセル４の外周に配置されるパッキン５とが集電体６を介して積層され、両側から集電極８，９を介してエンドプレート１０，１２で挟み込まれ、エンドプレート１０に形成された注入口１１から電解液が注入され、アルミラミネートフィルム１５により覆われて密封される電気二重層キャパシタ２０であって、注入口１１にＯリング１６を配置させることで、アルミラミネートフィルム１５に不良がある場合でも、内部を減圧したときにアルミラミネートフィルム１５をＯリング１６に面接触させて内部への水分の浸入を抑制するようにした。【選択図】図１
2008192726.tif 000002
【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と、前記セルの外周に配置されるパッキンとが集電体を介して積層され、両側から集電極を介してエンドプレートで挟み込まれ、前記エンドプレートに形成された注入口から電解液が注入され、包囲部材により覆われて密封される電気二重層キャパシタであって、
前記の注入口にＯリングを配置させた、または前記注入口の縁を湾曲させた
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、
前記包囲部材と前記エンドプレートの間に配置され、少なくとも前記注入口を覆う被覆部材を具備する
ことを特徴とする電気二重層キャパシタ。
【請求項３】
請求項２に記載された電気二重層キャパシタであって、
前記被覆部材は、ポリエチレンテレフタラートフィルムである
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】
例えば、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）１００は、図４に示すように、イオンが通過可能なセパレータ１０１と、このセパレータ１０１の両側にそれぞれ配置された活性炭電極１０２，１０３とからなるセル１０４を複数有し、隣接するセル１０４間に集電体１０５を配置し積層してなる。活性炭電極１０２，１０３には電解液が含浸されている。この液が漏れでないように、セル１０４の外周部には、パッキン１０６が配置されている。また、このパッキン１０６は、積層されたセル１０４間にて絶縁する機能も有している。
【０００４】
ここで、キャパシタ１００は、必要な耐電圧分のセル（単セル耐電圧２．５Ｖ程度）１０４およびパッキン１０６ならびに集電体１０５を積み重ねてなるモジュールの両面に集電極１０７，１０８を介してエンドプレート１０９，１１１がそれぞれ配置されている。パッキン１０６には、積層方向に延在するスペーサ１１２が挿入されており、このスペーサ１１２の両端は、ボルト１１３によりエンドプレート１０９，１１１にそれぞれ締結されている。これにより、キャパシタ１００は、密閉構造が保たれている。
【０００５】
上述したキャパシタ１００では、集電極１０７，１０８にリード線（図示せず）が取り付けられ、モジュール内にて直列に接続されて、（単セル耐電圧）×（積層数）だけの耐電圧を持つこととなる。このような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設置面積を小さくすることができるという利点を有している。
【０００６】
上述したキャパシタ１００は、活性炭電極１０２，１０３、セパレータ１０１、集電体１０５、およびパッキン１０６等が交互に積み重ねられ、各セル１０４間がシールされた後に、その内部に電解液が導入されて、活性炭電極１０２，１０３、およびセパレータ１０１に電解液を含浸させることで製造されている。具体的には、エンドプレート１０９の一箇所に設けられた電解液導入口１１０に前記電解液が導入されて、集電極１０７に形成された穴１０７ａ、集電体１０５に形成された穴１０５ａを介して全てのセル１０４内に行き渡せるようにしている。
【０００７】
上述した電解液としては、有機溶媒系電解液などが挙げられる。この有機溶媒系電解液を用いたキャパシタでは、特性劣化、ガス発生を抑えるために水分浸入を防止し、キャパシタ内部の電解液に水分を混入させないようにしなければならない。そのため、図４に示すように、キャパシタ１００の外周に金属アルミ箔をポリプロピレン及びポリエチレン等でラミネートしたフィルム（以下、アルミラミネートフィルムと呼称する）１１４で溶着し完全に覆って密封している。ただし、水分の浸入はわずかなピンホール、気体分子レベル大の溶着不良部位から起こり、長期間の使用では初めに上述した特性劣化が顕著に現れてくる。よって、キャパシタの特性を長期間維持するには水分遮断を確実なものにしなければならない。
【０００８】
ここで、水分遮断を目的としたアルミラミネートフィルム１１４にピンホールまたは溶着不良もしくはこれらが無いか検出するために、例えば、フィルム内部およびキャパシタ内部を減圧し、真空状態として密封する手法が用いられている。このような手法によりフィルム内部を真空状態とすることで、フィルムは外圧によりキャパシタに張り付けられる。フィルムにピンホールがあった場合には、内部の真空を維持することはできず外圧で押されていたフィルムに外圧がかからなくなり、外観からすぐに判断することができるくらいに緩んでいた。また、気体分子レベル大の溶着不良があった場合でも、数時間若しくは数日放置することで前記同様に緩みが生じるため、溶着不良があることを判断していた。さらに、このような緩みを生じた時間（内部を真空にしてからの経過時間）によってピンホールの大きさ、溶着不良径を推定することもでき、溶着条件を決定する際の大きな検査パラメータとなっている。また、このような検査を実施して不良が発見された場合には再処理を行っていた。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−３１３６７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、アルミラミネートフィルムで被覆したキャパシタユニットの内部を真空にすることにより、このフィルムのピンホールまたは溶着不良もしくはこれらを検出し、不良が発見された場合に再処理を行うことができるものの、この再処理が不可能なほどキャパシタ内部に水分が浸入してしまうことがあった。
【００１１】
具体的には、電気二重層キャパシタの内部を減圧した時、電解液注入口１１０付近以外のアルミラミネートフィルムにピンホールまたは溶着不良もしくはこれらの不良がある場合には、図５に示すように、アルミラミネートフィルム１１４とエンドプレート１０９との間に外気が侵入する。このとき、アルミラミネートフィルム１１４が電解液導入口１１０の縁の角部１１０ａに接触する。そのため、このアルミラミネートフィルム１１４とエンドプレート１０９との間の外気のキャパシタ内部への侵入は、アルミラミネートフィルム１１４が接触する電解液導入口１１０の角部１１０ａでしか防ぐことができず、再処理が不可能なほどキャパシタ内部に水分が浸入してしまうことがあった。
【００１２】
そこで、本発明は、前述した問題に鑑み提案されたもので、包囲部材に不良がある場合でも、減圧したときに内部への水分の浸入を抑制するように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】
【００１３】
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と、前記セルの外周に配置されるパッキンとが集電体を介して積層され、両側から集電極を介してエンドプレートで挟み込まれ、前記エンドプレートに形成された注入口から電解液が注入され、包囲部材により覆われて密封される電気二重層キャパシタであって、前記注入口にＯリングを配置させた、または前記注入口の縁を湾曲させたことを特徴とする。
【００１４】
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の発明に係る電気二重層キャパシタであって、前記包囲部材と前記エンドプレートの間に配置され、少なくとも前記注入口を覆う被覆部材を具備することを特徴とする。
【００１５】
前述した課題を解決する第３の発明に係る電気二重層キャパシタは、第２の発明に係る電気二重層キャパシタであって、前記被覆部材が、ポリエチレンテレフタラートフィルムであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る電気二重層キャパシタによれば、セパレータの両側に活性炭電極を配置してなるセルと、前記セルの外周に配置されるパッキンとが集電体を介して積層され、両側から集電極を介してエンドプレートで挟み込まれ、前記エンドプレートに形成された注入口から電解液が注入され、包囲部材により覆われて密封される電気二重層キャパシタであって、前記注入口にＯリングを配置させた、または前記注入口の縁を湾曲させたことにより、内部を減圧して真空にし、大気圧下に出したとき前記包囲部材が前記Ｏリングまたは前記注入口の縁と面接触する。これにより、注入口付近以外における包囲部材にて不良があり、真空漏れを起こしても、包囲部材がエンドプレートの注入口の縁と点接触する従来の電気二重層キャパシタと比較して、前記包囲部材と前記エンドプレートとの間に侵入した外気がキャパシタ内部へ即座に侵入することを防ぐことができ、外観でシール不良を発見した後でも再処理を行うことができる。
【００１７】
本発明に係る電気二重層キャパシタによれば、包囲部材とエンドプレートの間に配置され、少なくとも前記注入口を覆う被覆部材を具備することにより、前記包囲部材と前記エンドプレートの注入口の縁部との直接的な接触を回避することができ、内部を減圧して真空としたときに、前記包囲部材と前記エンドプレートとの間に侵入した外気がキャパシタ内部へ即座に侵入することをより確実に防ぐことができ、外観でシール不良を発見した後でも再処理を行うことができる。
【００１８】
本発明に係る電気二重層キャパシタによれば、前記被覆部材が、ポリエチレンテレフタラートフィルムであることにより、上述した作用効果に加え、ポリエチレンテレフタラートフィルム自体が薄く柔軟であるため、内部を減圧して真空としたときに、前記包囲部材内に外気が侵入しても、注入口に位置する前記ポリエチレンテレフタラートとエンドプレートとの間では外圧でシールが取れ、キャパシタ内部までは外気が侵入することが無くなる。その結果、外観で前記包囲部材のシール不良を発見した後でも再処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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について、実施例を用いて具体的に説明する。
【実施例１】
【００２０】
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、図面を用いて以下に説明する。
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を模式的に示した断面図である。図２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内部を減圧した状態を示す説明図である。
【００２１】
本発明の第１の実施例に係る電気二重層キャパシタ２０は、図１に示すように、イオンが透過可能なセパレータ１の両側に活性炭電極２，３がそれぞれ配置されてなるセル４を有する。このセル４の外周にはパッキン５が配置される。セル４およびパッキン５は、集電体６を介して複数、この図では３層積層される。セル４およびパッキン５および集電体６が積層してなるモジュール７は、集電極（集電極端子）８，９を介して両側からエンドプレート１０，１２により挟み込まれる。パッキン５には、積層方向に延在する樹脂製のスペーサ１３が挿入されており、このスペーサ１３の両側は、ボルト１４によりエンドプレート１０，１２にそれぞれ締結される。これによりモジュール７は密閉構造が保たれる。電気二重層キャパシタ２０の全周がアルミラミネートフィルム１５で覆われて密封される。
【００２２】
ここで、一方のエンドプレート１０には、内部に電解液を注入したり、内部のガスを抜いたりする注入口１１が形成される。この注入口１１には、Ｏリング１６が配置される。ただし、このＯリング１６は、注入口１１の深さ（エンドプレート１０の厚さ）とほぼ同じ太さを有すると共に、この注入口１１の直径とほぼ同じ大きさの外径を有する。この注入口１１の中心軸方向に位置する集電極８には、前記電解液を内部に導入する導入口８ａが形成される。また、集電体６にも穴６ａが形成される。これにより、電解液をキャパシタ内部に行き渡らせることができる。
【００２３】
注入口１１にＯリング１６が配置されることにより、内部を減圧して真空にし、大気圧下に出したとき外圧で注入口１１近傍のアルミラミネートフィルム１５がＯリング１６と面接触して押し、集電極８，９とアルミラミネートフィルム１５間でシール状態となる。このとき、アルミラミネートフィルム１５に不良があり、真空漏れを起こしたとしても、注入口１１近傍では、図２に示すように、アルミラミネートフィルム１５はＯリング１６と面接触する。これにより、アルミラミネートフィルム１５とエンドプレート１０との間には外気が侵入するが、アルミラミネートフィルムがエンドプレートの注入口の縁と点接触する従来の電気二重層キャパシタの場合と比較して、この外気がキャパシタ内部へ即座に侵入することを防ぐことができ、外観でシール不良を発見した後でも再処理を行うことができる。
【００２４】
なお、上述したＯリング１６は、電解液への耐性を有し、且つ減圧してもその形状が変わらない程度の剛性を有するものであれば良い。
【００２５】
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２０によれば、エンドプレート１０に形成された注入口１１にＯリング１６を配置したことにより、内部を減圧して真空にし、大気圧下に出したときアルミラミネートフィルム１５がＯリング１６に面接触する。これにより、アルミラミネートフィルム１５の注入口１１付近以外にて不良があり、真空漏れを起こしたとしても、アルミラミネートフィルムがエンドプレートの注入口の縁と点接触する従来の電気二重層キャパシタの場合と比較して、アルミラミネートフィルム１５とエンドプレート１０，１２との間に侵入した外気がキャパシタ内部へ即座に侵入することを防ぐことができ、外観でシール不良を発見した後でも再処理を行うことができる。
【００２６】
また、キャパシタ内部を真空としてアルミラミネートフィルム１５で密封したことで、外部から微量な気密漏れが起きているか容易に判断することが可能となり、水分遮断が確実になされているかを確認することができる。その結果、水分浸入の影響が無い高品質のキャパシタを容易に製造することができる。
【００２７】
なお、上記では、注入口１１にこの直径とほぼ同じ外径を有し、この穴１１の深さ（エンドプレート１０の厚み）とほぼ同じ太さを有するＯリング１６を具備する電気二重層キャパシタ２０を用いて説明したが、この注入口１１の縁の角部１１ａをこの口１１の中心側に湾曲させた形状にしても良い。このような電気二重層キャパシタであっても、上述した本発明の第１の実施例に係る電気二重層キャパシタ２０と同様な作用効果を奏する他、Ｏリングを有しない分、製造コストの増加を抑制することができる。
【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図面を用いて具体的に説明する。
図３は、本発明の第２の実施例に係る電気二重層キャパシタを模式的に示した断面図である。本発明の第２の実施例に係る電気二重層キャパシタは、エンドプレートとアルミラミネートフィルムとの間に被覆部材を新たに配置したものであり、それ以外は上述した本発明の第１の実施例に係る電気二重層キャパシタと同じ部材を有する。よって、上述した本発明の第１の実施例に係る電気二重層キャパシタと同じ部材には同一符号を付記しその説明を省略する。
【００２９】
本発明の第２の実施例に係る電気二重層キャパシタ３０は、図３に示すように、エンドプレート１０とアルミラミネートフィルム１５との間に配置される被覆部材３１を具備する。この被覆部材３１により、電気二重層キャパシタ３０の全体が覆われて密封される。
【００３０】
上述した被覆部材３１としては、ポリエチレンテレフタラートフィルム（以下、ＰＥＴフィルムと称す）が挙げられる。このようなＰＥＴフィルムであれば、安価であり、製造コストの増加を抑制することができる。このＰＥＴフィルムの厚さは、１８ミクロン以上５０ミクロン以下であれば良い。ＰＥＴフィルムは、厚さが１８ミクロン未満である場合には、このフィルム自体の柔軟性および耐性が低下して破れ易くなり、また５０ミクロンより厚い場合には、このフィルム自体の柔軟性が低下して取扱性が悪くなるため、被覆部材として適さない。ＰＥＴフィルムは、アルミラミネートフィルム１５と比べ、薄く柔軟であるため、内部を減圧して真空にしたときに、アルミラミネートフィルム１５における注入口１１付近以外の箇所で真空漏れを起こして、アルミラミネートフィルム１５内に外気が侵入しても、エンドプレート１０の注入口１１に位置するＰＥＴフィルム３１とエンドプレート１０との間では外圧でシールが取れ、キャパシタ内部までは前記外気が侵入することが無くなり、影響は樹脂層から浸透する微量水分のみになる。その結果、外観でアルミラミネートフィルム１５のシール不良を発見した後でも再処理を行うことができる。また、ＰＥＴフィルムの厚みが２５ミクロンである場合には約１ヶ月間その影響は皆無であることを確認した。
【００３１】
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３０によれば、上述した本発明の第１の実施例に係る電気二重層キャパシタ２０と同様な作用効果を奏する他、アルミラミネートフィルム１５とキャパシタ３０との間にされた被覆部材３１を具備したことにより、アルミラミネートフィルム１５とエンドプレート１０の注入口１１の縁部１１ａとの直接的な接触を回避することができ、内部を減圧して真空にしたときに、アルミラミネートフィルム１５とエンドプレート１０との間に侵入した外気がキャパシタ内部へ即座に侵入することをより確実に防ぐことができ、外観でシール不良を発見した後でも再処理を行うことができる。
【００３２】
なお、上記では、キャパシタの全体を被覆部材３１で覆う電気二重層キャパシタ３０を用いて説明したが、エンドプレート１０とアルミラミネートフィルム１５との間に配置され、導入口１１より大きな形状であり、この導入口１１を覆う被覆部材を具備する電気二重層キャパシタとしても良い。このような電気二重層キャパシタであっても、上述した本発明の第２の実施例に係る電気二重層キャパシタ３０と同様な作用効果を奏する他、被覆部材自体が少なく、その分製造コストの増加を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
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、特に包囲部材により密封した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】
【００３４】
【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を模式的に示した断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係る電気二重層キャパシタの内部を減圧した状態を示す説明図である。
【図３】本発明の第２の実施例に係る電気二重層キャパシタを模式的に示した断面図である。
【図４】従来の電気二重層キャパシタを模式的に示す断面図である。
【図５】従来の電気二重層キャパシタの内部を減圧した状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１            セパレータ
２，３        活性炭電極
４            セル
５            パッキン
６            集電体
７            モジュール
８，９        集電極
１０，１２    エンドプレート
１１          注入口
１３          スペーサ
１４          ボルト
１５          アルミラミネートフィルム
１６          Ｏリング
２０          電気二重層キャパシタ
３０          電気二重層キャパシタ
３１          ポリエチレンテレフタラートフィルム
【図１】
2008192726.tif 000003
【図２】
2008192726.tif 000004
【図３】
2008192726.tif 000005
【図４】
2008192726.tif 000006
【図５】
2008192726.tif 000007