(57)【要約】【課題】電気二重層キャパシタにおいて、静電容量の増大および内部抵抗の低減を簡単かつ廉価に実現する。【解決手段】正極体１ａと負極体１ｂとこれらの間に介在するセパレータ４とから構成されるキャパシタ本体と、キャパシタ本体を電解液と共に密封する容器と、を備える電気二重層キャパシタにおいて、正極体１ａおよび負極体１ｂは、集電極２を形成する金属箔と、その表面に分極性電極３を形成する活性炭層と、を備えてなり、分極性電極３に表面から所定の深さに切れ目１０を入れたものに構成する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極体と負極体とこれらの間に介在するセパレータとから構成されるキャパシタ本体と、キャパシタ本体を電解液と共に密封する容器と、を備える電気二重層キャパシタにおいて、正極体および負極体は、集電極を形成する金属箔と、その表面に分極性電極を形成する活性炭層と、を備えてなり、分極性電極に表面から所定の深さに切れ目を入れたことを特徴とする電気二重層キャパシタ。
【請求項２】
正極体と負極体とこれらの間に介在するセパレータとから構成されるキャパシタ本体と、キャパシタ本体を電解液と共に密封する容器と、を備える電気二重層キャパシタにおいて、正極体および負極体は、集電極を形成する金属箔と、その両面に分極性電極を形成する活性炭層と、を備えてなり、集電極を挟む両側の分極性電極にそれぞれ表面から所定の深さに切れ目を入れたことを特徴とする電気二重層キャパシタ。
【請求項３】
分極性電極の切れ目は、分極性電極の矩形平面にその縦方向または横方向へ筋を引くように形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項４】
分極性電極の切れ目は、分極性電極の平面に複数の平行な筋を引くように形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項５】
分極性電極の切れ目は、分極性電極の平面を網目状に形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項６】
複数の平行な切れ目の間隔は、分極性電極の厚さの０．１〜１００倍以内に設定したことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の電気二重層キャパシタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、蓄電要素に好適な電気二重層キャパシタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種の蓄電装置（電動自動車の駆動電源など）として、急速充電が可能で充放電サイクル寿命が長い、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）の適用技術が注目される（特許文献１〜特許文献３）。
【０００３】
図７は、電気二重層キャパシタの構成を例示する模式図であり、正極体２０ａと負極体２０ｂとこれらの間に介在するセパレータ２３とからキャパシタ本体が構成される。キャパシタ本体は電解液に浸され、容器２４に収容して密封される。
【０００４】
正極体２０ａおよび負極体２０ｂは、集電極２１を形成する金属箔（たとえば、アルミニウム箔）と、その表面（図示の場合、箔２１の両面）に分極性電極２２を形成する活性炭層と、を備えてなり、活性炭と電解液との界面に電荷が貯まり、電気の出し入れは集電極２１を介して行われるのである。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−５２９７０号
【特許文献２】
特開平１１−２８３８７１号
【特許文献３】
特開平８−５５７６１号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、このような従来技術を踏まえつつ、高性能の電気二重層キャパシタを提供することを目的とする。具体的には、簡単な手法により、静電容量の向上および内部抵抗の低減を実現しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、正極体と負極体とこれらの間に介在するセパレータとから構成されるキャパシタ本体と、キャパシタ本体を電解液と共に密封する容器と、を備える電気二重層キャパシタにおいて、正極体および負極体は、集電極を形成する金属箔と、その表面に分極性電極を形成する活性炭層と、を備えてなり、分極性電極に表面から所定の深さに切れ目を入れたことを特徴とする。
【０００８】
第２の発明は、正極体と負極体とこれらの間に介在するセパレータとから構成されるキャパシタ本体と、キャパシタ本体を電解液と共に密封する容器と、を備える電気二重層キャパシタにおいて、正極体および負極体は、集電極を形成する金属箔と、その両面に分極性電極を形成する活性炭層と、を備えてなり、集電極を挟む両側の分極性電極にそれぞれ表面から所定の深さに切れ目を入れたことを特徴とする。
【０００９】
第３の発明は、第１の発明または第２の発明に係る電気二重層キャパシタにおいて、分極性電極の切れ目は、分極性電極の矩形平面にその縦方向または横方向へ筋を引くように形成したことを特徴とする。
【００１０】
第４の発明は、第１の発明または第２の発明に係る電気二重層キャパシタにおいて、分極性電極の切れ目は、分極性電極の平面に複数の平行な筋を引くように形成したことを特徴とする。
【００１１】
第５の発明は、第１の発明または第２の発明に係る電気二重層キャパシタにおいて、分極性電極の切れ目は、分極性電極の平面を網目状に形成したことを特徴とする。
【００１２】
第６の発明は、第１の発明または第２の発明に係る電気二重層キャパシタにおいて、複数の平行な切れ目の間隔は、分極性電極の厚さの０．１〜１００倍以内に設定したことを特徴とする。
【００１３】
【発明の効果】
第１の発明〜第６の発明においては、分極性電極の切れ目により、電解液が活性炭層に効率よく含浸する。そのため、静電容量の増大および内部抵抗の低減が得られる。電解液は切れ目に保持され、電解液を含む切れ目により、電荷も移動しやすくなり、内部抵抗の低減を促進する効果がもたらされるのである。
【００１４】
第２の発明においては、集電極の両面に分極性電極が形成され、静電容量の増大および内部抵抗の低減を図るため、集電極を挟む両側の分極性電極に切れ目が形成されるのである。
【００１５】
第１の発明または第２の発明において、活性炭層の切れ目は、諸種の態様が考えられる。直線的または曲線的または連続的または不連続（断続的）的に筋を引くように形成してもよい。第３の発明〜第５の発明においては、直線的に筋を引く態様のため、活性炭層の切れ目は、均一に加工しやすくなるのである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１において、１は電気二重層キャパシタの正極体および負極体を構成する電極シートであり、電極シート１は集電極２とその両面に分極性電極３を形成する活性炭層とから組成される。集電極２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２ａが一体に形成される。
【００１７】
４は電極シート１を挟み込むセパレータであり、生地（紙製などの多孔質膜に作られる）を２つ折りに形成したものであり、電極シート１はその内側に差し込まれる。２つ折りのセパレータ４は、集電極２のリード部２ａの一部（先端側）を露出させる一方、電極シート１の両面（分極性電極３）を覆うと共にその周囲の三辺（折れ線４ａに直交する二辺と折れ線４ａに平行な一辺と）に所定幅の余白を生じる、大きさ（展開面積）に設定される。
【００１８】
複数の電極シート１は、１個ずつ２つ折りのセパレータ４に挟み込まれ、所定数の積層体（キャパシタ本体）に構成される。電極シート１は、集電極２の一辺の片側へ寄るリード部２ａとの関係から、交互に表裏を反転させることにより、正極体１ａのリード部２ａが集電極２の一辺の片側、負極体１ｂのリード部２ａが集電極２のその反対側、に並ぶ積層状態に組み立てられる。集電極２のリード部２ａは，同極どうしが結束され、容器の内部において、１対の端子板（たとえば、アルミニウム板）にそれぞれ対応する極性の結束部（リード部２ａの重合部分）が接合される。
【００１９】
図示しないが、容器は金属層を含む積層構造の柔軟な材質の樹脂フィルム（たとえば、アルミラミネートフィルム）から同一形状に成形される２つの構成部分（底側部分と蓋側部分と）からなり、これらを組み合わせると、互いに向き合う平面矩形状の凹部によって積層体の収容部が形成される。
【００２０】
底側部分の内側にキャパシタ本体は納められ、その上から蓋側部分が被せられる。容器の周縁において、１対の端子板（その一部）は引き出される一辺を除いて三辺が熱溶着（熱シール）される。容器は、１対の端子板が突出する一辺が開口可能となり、その開口部から内部に電解液が注入され、電解液の含浸および電解精製が終わると、余分な電解液が抜き取られ、残りの一辺が熱溶着により密封されるのである。
【００２１】
集電極２を挟む両側の分極性電極３は、電極シート１の製造過程において、図２のように多数の切れ目１０が活性炭層３の矩形平面を縦横に筋１０ａ，１０ｂの交差する網目状に入れられる。各切れ目１０は、分極性電極に微小幅の溝を形成するものであり、活性炭層の表面から集電極２へ達する深さに形成される。縦横に交差する筋１０ａ，１０ｂの間隔（ピッチ）は、密に過ぎると活性炭層（分極性電極３）の断片的な剥離を生じる可能性が考えられるので、これを避けるため、分極性電極３の厚さの０．１〜１００倍以内に設定される。
【００２２】
電解液は、電解精製の前にキャパシタ本体を収容する容器の内部に注入されるが、分極性電極３が切れ目１０を備えるので、活性炭層に効率よく染み込みようになり、電解液の含浸に要する時間が短縮される（図２の矢印および図４の矢印、参照）。電解液は、微小幅の溝（切れ目１０）に保持され、電解液に満たされる溝１０により、電荷の移動も促進され、電解精製に要する時間の短縮も得られる（図４、参照）。
【００２３】
その結果、電気二重層キャパシタの生産能率を高められる一方、製品としての電気二重層キャパシタについても、電解液の含浸性が良くなり、活性炭の細孔の利用率が上がり、電荷も移動しやすくなるので、静電容量の増大および内部抵抗の低減が大いに促進されるのである。つまり、電極シート１の活性炭層３に切れ目１０を入れるだけの簡単な手法により、高性能の電気二重層キャパシタを廉価に提供しえる。
【００２４】
この例においては、集電極２へ達する深さの切れ目１０が活性炭層３の矩形平面を縦横に筋１０ａ，１０ｂの交差する網目状に入れられるので、電解液の含浸性および電荷の移動性を高効率に改善できる。図５および図６は、電極シート１の活性炭層３に切れ目１０（溝）が有るか無いかの違いを除く他の条件は、同一の設定に係る２種のサンプル（電気二重層キャパシタ）を対象に実施した試験の結果を比較するものであり、両者の静電容量および内部抵抗について、顕著な差異が認められる。
【００２５】
活性炭層３の切れ目１０は、図示の網目状に限定されるものでなく、諸種の態様が考えられる。分極性電極３の矩形平面において、微小幅の溝（切れ目１０）は、複数の筋または単数の筋を縦方向または横方向へ引くように形成するものでもよい。また、溝１０は、曲線的または断続的に形成してもよい。また、集電極２を挟む両側の分極性電極３において、電極シート１の加工性や強度の面から、表側の切れ目１０と裏側の切れ目１０との間にズレを設定するのもよい。
【００２６】
図示の実施形態は、積層型の電気二重層キャパシタへの適用例を説明するが、この発明の要旨（活性炭層３に切れ目１０を入れる）は、ロール型の電気二重層キャパシタ（帯状の正極体と帯状の負極体とこれらの間に介在するセパレータとからロール巻きに構成されるキャパシタ本体と、キャパシタ本体を電解液と共に密封する容器と、を備える）への適用も可能である。その場合、図示しないが、帯状の電極シート（正極体および負極体を構成する）において、集電極の表面に分極性電極を形成する活性炭層に切れ目を入れることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電気二重層キャパシタの構成に係る説明図である。
【図２】電極シートの正面図である。
【図３】同じく断面図である。
【図４】同じく作用の説明図である。
【図５】同じく試験結果のグラブである。
【図６】同じく試験結果のグラフである。
【図７】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
１  電極性シート
１ａ  正極体
１ｂ  負極体
２  集電極
２ａ  リード部
３  分極性電極
４  セパレータ
１０  切れ目
【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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【図７】
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