(57)【要約】【課題】電気二重層キャパシタの積層体への電解液の含浸や電解精製時の作業性を向上させる。【解決手段】積層体の積層方向両側に重ねられる側板１１と、いずれか一方の側板１１に配置されて容器４のキャパシタ本体収容部７Ａに係合して位置決めする位置決めガイド１３と、両側板１１を所定間隔で保持するレール１２とで形成した加圧治具１０により電解液の含浸や電解精製処理時の容器４を保持するようにした。【選択図】　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セパレータを介在させて正極体と負極体とを積層して積層体とし、正極体および負極体のリード部をそれぞれ極性が対応する端子に接合し、１対の端子を引き出し口から引き出した状態で積層体を容器に収容する組立工程と、
前記容器を密閉可能な槽の内部に引き出し口が上向きとなるよう収蔵し、容器の内部へ引き出し口から電解液を注入し、密閉した槽の内部で各容器の積層体に電解液を含浸させる工程と、
密閉した槽の内部を真空状態に吸引しながら、容器の端子間に一定の電流を流して設定電圧まで充電し、その後に放電させる充放電のサイクルにより積層体の残存水分や官能基を電解精製する工程と、
容器から１対の端子の一部を引き出した状態で容器を密封する工程と、を備える電気二重層キャパシタの製造方法において、
積層体および容器は、製造治具により積層体積層方向に加圧して設定した厚さに保持され、引き出し口を上向きとして密閉可能な槽の内部に起立されて、前記含浸工程および電解精製工程の処理が実施されることを特徴とする電気二重層キャパシタの製造方法。
【請求項２】
正極体および負極体とこれらの間にセパレータを介在させて所定の積層体に積層し、正極体および負極体のリード部をそれぞれ極性の対応させて接合した一対の端子を引き出し口から引き出して収容した容器を引き出し口を上向きとして密閉可能な槽の内部に収蔵し、容器の内部へ引き出し口から電解液を注入し、密閉した槽の内部で容器内の積層体に電解液を含浸させる工程と、密閉した槽の内部を真空状態に吸引しながら、容器の端子間に一定の電流を流して設定電圧まで充電し、その後に放電させる充放電のサイクルにより積層体の残存水分や官能基を電解精製する工程と、に使用される電気二重層キャパシタの製造治具であって、
積層体および容器を積層体積層方向に加圧して設定した厚さに保持し、引き出し口を上向きとして密閉可能な槽の内部に起立させることを特徴とする電気二重層キャパシタの製造治具。
【請求項３】
前記製造治具は、積層体の積層方向両側に重ねられる側板と、いずれか一方の側板に配置されて容器のキャパシタ本体収容部に係合して位置決めする位置決めガイドと、両側板を所定間隔で保持するレールとで構成されていることを特徴とする請求項２に記載の電気二重層キャパシタの製造治具。
【請求項４】
前記両側板は、電気二重層キャパシタと接する背面の両端部に各々縦溝が形成されており、前記レールは、両側板の端部の縦溝に夫々爪を係合させて両側板間の間隔を設定した隙間に保持することを特徴とする請求項３に記載の電気二重層キャパシタの製造治具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気二重層キャパシタの製造方法および製造治具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電極と電解液との界面で形成される電気二重層の静電容量を利用した電気二重層キャパシタは、他のキャパシタに比べて容積あたりの静電容量が極めて大きく、化学反応を伴わずに電池に比べてサイクル寿命が大きく、充放電の速度も時定数に制約を受けるが電池に比べて大きくできて大電流の充放電が可能であること等の特徴を備える。このため、従来から電気自動車用電力貯蔵手段として開発が進められている。
【０００３】
この電気二重層キャパシタは、正極体と負極体と、これらの間に介装されるセパレータと、を積層して構成される。これら積層体は容器に収容された状態で容器内に電解液を充填して電解液に浸し、容器に収容して密封することで構成される（特開２０００−２００７３８号公報、参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来技術を踏まえつつ、電気二重層キャパシタとして電解液の注入、含浸、および、積層体の残存水分や官能基を取り除く電解精製工程の作業性を向上可能な電気二重層キャパシタの製造方法および製造治具を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、正極体および負極体とこれらの間に介在するセパレータとから所定の積層体に積層し、正極体および負極体のリード部をそれぞれ極性の対応する端子に接合し、１対の端子を引き出し口から引き出して積層体を容器に収容する組立工程と、前記容器を密閉可能な槽の内部に引き出し口が上向きとなるよう収蔵し、容器の内部へ引き出し口から電解液を注入し、密閉した槽の内部で各容器の積層体に電解液を含浸させる工程と、密閉した槽の内部を真空状態に吸引しながら、容器の端子間に一定の電流を流して設定電圧まで充電し、その後に放電させる充放電のサイクルにより積層体の残存水分や官能基を電解精製する工程と、容器から１対の端子の一部を引き出した状態で容器を密封する工程と、を備える電気二重層キャパシタの製造方法において、積層体および容器は、製造治具により積層体積層方向に加圧して設定した厚さに保持され、引き出し口を上向きとして密閉可能な槽の内部に起立されて、前記含浸工程および電解精製工程の処理が実施されることを特徴とする。
【０００６】
第２の発明は、正極体および負極体とこれらの間にセパレータを介在させて所定の積層体に積層し、正極体および負極体のリード部をそれぞれ極性の対応させて接合した一対の端子を引き出し口から引き出して収容した容器を引き出し口を上向きとして密閉可能な槽の内部に収蔵し、容器の内部へ引き出し口から電解液を注入し、密閉した槽の内部で容器内の積層体に電解液を含浸させる工程と、密閉した槽の内部を真空状態に吸引しながら、容器の端子間に一定の電流を流して設定電圧まで充電し、その後に放電させる充放電のサイクルにより積層体の残存水分や官能基を電解精製する工程と、に使用される電気二重層キャパシタの製造治具であって、積層体および容器を積層体積層方向に加圧して設定した厚さに保持し、引き出し口を上向きとして密閉可能な槽の内部に起立させることを特徴とする。
【０００７】
第３の発明は、第２の発明において、製造治具は、積層体の積層方向両側に重ねられる側板と、いずれか一方の側板に配置されて容器のキャパシタ本体収容部に係合して位置決めする位置決めガイドと、両側板を所定間隔で保持するレールとで構成されていることを特徴とする。
【０００８】
第４の発明は、第３の発明において、両側板は、電気二重層キャパシタと接する背面の両端部に各々縦溝が形成されており、前記レールは、両側板の端部の縦溝に夫々爪を係合させて両側板間の間隔を設定した隙間に保持することを特徴とする。
【０００９】
【発明の効果】
したがって、第１および第２の発明では、積層体および容器は、製造治具により積層体積層方向に加圧して設定した厚さ状態において前記含浸工程および電解精製工程の処理が実施されるため、容器の厚さ（積層体の厚さ）を一定に管理し、積層体への電解液の過剰な含浸を抑え、電気二重層キャパシタの製品性能を高め、品質の安定化を図ることができる。
【００１０】
第３の発明では、第２の発明の効果に加えて、製造治具を、積層体の積層方向両側に重ねられる側板と、いずれか一方の側板に配置されて容器のキャパシタ本体収容部に係合して位置決めする位置決めガイドと、両側板を所定間隔で保持するレールとで構成したため、密閉可能な槽の内部に占める占有スペースを小さくできて収容数を多くして１ロット当たりの処理数量を増加させることができる。
【００１１】
しかも、製造治具は一対の側板とこれを保持するレールとにより略長方形の占有スペースであるため、整列状態で収蔵でき、容器の開口が整列して電解液の注入を効率的に行える他、端子が整列されるために、電解精製工程における端子と密閉槽内の電極との接続も容易となる。
【００１２】
第４の発明では、第３の発明の効果に加えて、両側板は、電気二重層キャパシタと接する背面の両端部に各々縦溝が形成され、レールは、両側板の端部の縦溝に夫々爪を係合させて両側板間の間隔を設定した隙間に保持するため、電気二重層キャパシタへのセットも側板を重ね爪を縦溝に挿入してレールをスライドさせればよく、組付け作業性が改善される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１４】
電気二重層キャパシタの製造方法の説明に先立ち、図１により、先ず、電気二重層キャパシタの構成の一例を説明する。
【００１５】
図１は、電気二重層キャパシタを各構成要素に分解して示す斜視図である。電気二重層キャパシタ１は、キャパシタ本体２と、キャパシタ本体２から引き出される一対の端子３（セル電極）と、端子３を外部に引き出した状態でキャパシタ本体２を電解液と共に収容して密閉する容器４とから構成される。
【００１６】
前記キャパシタ本体２は、正極体と負極体との間にセパレータを挟んで所定数だけ積層した積層体に構成される。正極体および負極体は、集電極とその両面の分極性電極（活性炭電極）とから組成される。これらの集電極は、矩形状の金属箔（たとえば、アルミニウム箔）からなり、その矩形平面の一辺に片側へ寄せて帯状のリード部５が一体に成形される。各リード部５の同極同士は束ねられ、この結束部に極性の対応する端子３を接合する。
【００１７】
前記端子３は、軽量かつ抵抗の小さいアルミニウムから短尺状に形成し、前記リード部５の結束部に対応した端子３をスポット溶接等により接合する。
【００１８】
前記容器４は、複数の樹脂層間に金属の中間層を挟んだ柔軟な積層フィルム（たとえば、アルミラミネートフィルム）から冷間プレス加工により成形される２つのシート材４Ａ，４Ｂからなる。両シート材４Ａ、４Ｂは、互いに凹部４Ｃを向き合わせることにより、シート材４間にキャパシタ本体２の収容部が形成されるようにしている。
【００１９】
次に、電気二重層キャパシタの製造方法について説明する。この製造方法は、図２に示すように、組立工程と、電解液の含浸工程、電解精製工程、および、仕上げ工程から構成される。
【００２０】
前記組立工程においては、図１に示すように、電気二重層キャパシタ１の各構成材料としての積層体の構成要素や容器４等を乾燥処理し、高度に乾燥した不活性ガスの雰囲気中（露点温度は−６０℃程度）において、正極体と負極体との間にセパレータを挟んで所定数だけ積層しての積層体を構成し、リード部５の同極同士の結束部と極性の対応する端子３との接合が行われてキャパシタ本体２を形成する。次いで、リード部５に連なる一対の端子３先端を一方のシート材４Ｂの上部フランジ６Ａから突き出させて、一方のシート材４Ｂの凹部４Ｃにキャパシタ本体２を納める。次いで、その上に他方のシート材４Ａを各フランジ６Ａ〜６Ｄを合致させて被せる。次に、１対の端子３（その一部）が引き出された上部フランジ６Ａを除いて両シート材４Ａ、４Ｂの横フランジ６Ｂ、６Ｃおよび底フランジ６Ｄを熱溶着して容器４の周縁を密閉する。このキャパシタ組立体７は、各凹部４Ｃで形成されるキャパシタ本体収容部７Ａにキャパシタ本体２が収容された状態で、横フランジ６Ｂ、６Ｃおよび底フランジ６Ｄを熱溶着している。
【００２１】
前記電解液の含浸工程においては、前記組立工程において組立てられたキャパシタ本体２を収容する容器４内に、端子３が突出る開口から電解液を注入し、積層体（キャパシタ本体２）に含浸させる。電解液の含浸は、密閉槽の内部を真空状態に吸引する処理と、同じく密閉槽の内部を高度に乾燥した常圧の不活性ガスを充填する（大気圧に戻す）処理と、を交互に繰り返えして行う。これにより、積層体の活性炭電極およびセパレータの隅々に電解液が十分に行き渡るようになり、電解液の含浸が短時間に効率よく処理される。
【００２２】
電解精製工程においては、活性炭電極などに含まれる残存水分や官能基を電気分解してＣＯ２などガスに変えて除去する処理であり、電解液の含浸に続いて密閉槽の内部において、１対の端子３の間に一定の電流を流して設定電圧まで充電し、その後に放電させる、充放電のサイクルが何回か繰り返される。その際の発生ガスは、真空引きにより密閉槽の内部から吸引される。
【００２３】
仕上げ工程においては、真空ポンプによる所定の真空状態において、余分な電解液が抜き取られ、残りの開口である上部フランジ６Ａが熱溶着（密閉）され、電気二重層キャパシタ１が完成される。
【００２４】
前記電解精製を効率よく十分な深度に達成するため、電解精製の充電時に各容器４の積層体に含浸する電解液の温度を常温よりも高い所定の温度環境にて処理を行う。これにより、活性炭電極などに含まれる残存水分や官能基の電気分解が活性化され、充電時にＣＯ２等のガスの発生量を集中的に増加させることができる。
【００２５】
図３〜６は、密閉槽内でのキャパシタ組立体７の容器４内の積層体への電解液の含浸および電解精製時に使用される、キャパシタ組立体７の収納ケースを兼用した製造治具としての加圧治具１０を示す。この加圧治具１０は、キャパシタ本体２を収容した容器４を収容し、しかも容器４を積層体の積層方向から押付けることにより、容器４の厚さ（積層体の厚さとなる）を一定に管理し、積層体への電解液の過剰な含浸も抑え、電気二重層キャパシタ１の製品性能を高め、品質の安定化も図れるようにするものである。
【００２６】
図３〜６において、加圧治具１０は、前記キャパシタ組立体７を開口を上方にして保持し、積層方向に加圧するものであり、積層方向から容器４に当接する一対の側板１１と、両側板１１の夫々の側部に係合して両側板１１の間隔を保持する一対のレール１２と、前記一方の側板１１の他方への対抗面に固定された位置決めガイド１３とから構成される。
【００２７】
前記一対の側板１１は、両者間に開口を上方にしたキャパシタ組立体７の容器４を各フランジ６Ａ〜６Ｄも含めて収容可能な大きさに形成されている。一方の側板１１の対抗する面の下方には容器４のキャパシタ本体収容部７Ａに係合する位置決めガイド１３をボルト１４により固定して備える。両側板１１の対抗面の裏面には、横方向両側の端部近傍において、上下方向に延びる縦溝１１Ａ、１１Ｂを備える。
【００２８】
前記位置決めガイド１３は、容器４のキャパシタ本体収容部７Ａの一方の下側に当接する底部１３Ａおよびキャパシタ本体収容部７Ａの下部の側面に当接する起立部１３Ｂとを備える。容器４のキャパシタ本体収容部７Ａは底部１３Ａおよび起立部１３Ｂにより積層方向と直交する方向、即ち、上下方向および左右方向が位置決めされる。位置決めガイド１３の板圧は、レール１２により接近保持された側板１１間の間隔の半分の量に対して更に狭く形成されている。これは、側板１１間に保持されたキャパシタ本体収容部７Ａから更に外方に延びるフランジ部６Ａ〜６Ｄとの干渉を避けるためのものである。
【００２９】
前記一対のレール１２は、前記両側板１１の横方向の端部同士を収容する略コ字状断面に形成され、コ字状部の先端は互に近接する方向に爪１２Ａが形成されている。レール１２は側板１１の横方向の端部同士を収容するよう側板１１の上端からその爪１２Ａを縦溝１１Ａ、１１Ｂの上端部に係合させ、縦溝方向にずらしながら爪１２Ａと縦溝１１Ａ、１１Ｂとの係合量を増加させてゆくことにより、側板１１の端部全体に係合して、側板１１間の間隔を所定間隔に接近させて保持する。
【００３０】
従って、キャパシタ組立体７を前記加圧治具１０にセットする場合には、位置決めガイド１３がある側板１１上に位置決めガイド１３によりキャパシタ本体収容部７Ａを位置決めし、他方の側板１１を位置決めされたキャパシタ組立体７に乗せて一対の側板１１により挟み込む。次いで、両側板１１の側部夫々に縦溝１１Ａ、１１Ｂを利用してレール１２を係合させることで加圧治具１０がキャパシタ組立体７にセットすることができる。このセット状態のキャパシタ組立体７は、両側板１１の下端により平面を形成して加圧治具１０により容器４の開口を上方にして起立させることができる。また、起立状態における専用スペースは、両側板１１およびレール１２により確定された面積のみでよく、セット状態のキャパシタ組立体７を多数収納させて配置することができる。このため、密閉槽での電解液の含浸や電解精製における１ロット当たりのキャパシタ組立体７の処理数量を増加させることができる。
【００３１】
また、電解液の含浸工程や電解精製工程において、密閉槽内にこれらのセット状態のキャパシタ組立体７を収容させる場合に、一対の側板１１とこれを保持するレール１２とにより略長方形の占有スペースであるため、整列状態で収蔵させることができる。従って、容器４の開口が整列しているために、電解液の注入も連続的・効率的に行える。また、端子３が整列されるために、電解精製工程における端子３と密閉槽内の電極との接続も容易となる。
【００３２】
本実施形態においては、以下に記載した効果を奏することができる。即ち、積層体および容器４は、製造治具としての加圧治具１０により積層体積層方向に加圧して設定した厚さ状態において前記含浸工程および電解精製工程の処理が実施されるため、容器４の厚さ（積層体の厚さ）を一定に管理し、積層体への電解液の過剰な含浸を抑え、電気二重層キャパシタ１の製品性能を高め、品質の安定化を図ることができる。
【００３３】
また、加圧治具１０を、積層体の積層方向両側に重ねられる側板１１と、いずれか一方の側板１１に配置されて容器のキャパシタ本体収容部７Ａに係合して位置決めする位置決めガイド１３と、両側板１１を所定間隔で保持するレール１２とで構成したため、密閉可能な槽の内部に占める占有スペースを小さくできて収容数を多くして１ロット当たりの処理数量を増加させることができる。
【００３４】
しかも、加圧治具１０は一対の側板１１とこれを保持するレール１２とにより略長方形の占有スペースであるため、整列状態で収蔵でき、容器４の開口が整列して電解液の注入を効率的に行える他、端子３が整列されるために、電解精製工程における端子３と密閉槽内の電極との接続も容易となる。
【００３５】
さらに、両側板１１は、電気二重層キャパシタ１と接する背面の両端部に各々縦溝１１Ａ、１１Ｂが形成され、レール１２は、両側板１１の端部の縦溝１１Ａ、１１Ｂに夫々爪を係合させて両側板１１間の間隔を設定した隙間に保持するため、電気二重層キャパシタ１へのセットも側板１１を重ね爪を縦溝１１Ａ、１１Ｂに挿入してレール１２をスライドさせればよく、組付け作業性が改善される。
【００３６】
なお、上記実施形態において、製造治具としての加圧治具１０の素材について説明していないが、強度的に可能であれば、プラスチック特にエンジニアリングプラスチック（通称、エンプラ）を用いることにより軽量化することができる。
【００３７】
また、レール１２の爪１２Ａが係合する縦溝１１Ａ、１１Ｂの深さについて説明していないが、図示しないが、レールの爪が係合を開始する縦溝の端部に向けて深くなる縦溝を形成することで縦溝へのレールの係合が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造対象の一例を示す電気二重層キャパシタの分解斜視図。
【図２】本発明を適用した電気二重層キャパシタの製造工程を示す工程図。
【図３】製造治具の正面図。
【図４】製造治具の平面図。
【図５】製造治具の側面図。
【図６】製造治具の１部品であるレールの断面図。
【符号の説明】
１　電気二重層キャパシタ
２　キャパシタ本体
３　端子
４　容器
５　リード部
７　キャパシタ組立体
１０　製造治具としての加圧治具
１１　側板
１２　レール
１３　位置決めガイド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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