(57)【要約】【課題】シート電極とアルミ箔との接着不良やエアー溜まりの発生を防止する。【解決手段】電極部材２はアルミ箔４にシート電極３を接着して構成されている。電解液９をラミネートフィルム６内に注入すると、活性炭電極であるシート３からエアーが発生する。このエアーは、シート電極３に形成してある貫通穴１０を通して排出され、真空引きされて外部に取り出される。このように、エアーが確実に排出されるため、シート電極３とアルミ箔４との接着が良好に維持され、また、エアー溜まりが発生することはない。【選択図】　　　　図１
2004079650.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミ箔と活性炭電極であるシート電極とを接着させてなる電極部材を対向させると共に、電極部材どうしの間にセパレータ及び電解液を介在させ、電池外装としてラミネートフィルムを用いた電気二重層キャパシタにおいて、
前記シート電極には貫通穴が形成されていることを特徴とする電気二重層キャパシタ。
【請求項２】
アルミ箔と貫通穴が形成された活性炭電極であるシート電極とを接着させてなる電極部材を対向させると共に、電極部材どうしの間にセパレータ及び電解液を介在させ、電池外装としてラミネートフィルムを用いた電気二重層キャパシタの製造方法であって、
前記電極部材は、貫通穴が形成されているシート電極に、アルミ箔を張り合わせて製造す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３】
アルミ箔と貫通穴が形成された活性炭電極であるシート電極とを接着させてなる電極部材を対向させると共に、電極部材どうしの間にセパレータ及び電解液を介在させ、電池外装としてラミネートフィルムを用いた電気二重層キャパシタの製造方法であって、
前記電極部材は、アルミ箔に導電性塗料を塗布し、このアルミ箔のうち導電性塗料が塗布された面にシート電極を張り合わせ、その後、シート電極に針を差してシート電極に貫通穴を形成す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４】
アルミ箔と貫通穴が形成された活性炭電極であるシート電極とを接着させてなる電極部材を対向させると共に、電極部材どうしの間にセパレータ及び電解液を介在させ、電池外装としてラミネートフィルムを用いた電気二重層キャパシタを製造する製造装置であって、
アルミ箔にシート電極を接着してなる電極部材が載置されるステージと、
多数の穴を有すると共に前記ステージとの間で前記電極部材を挾持・圧迫する押当て板を有する押当て部材と、
前記穴を介して前記電極部材のシート電極に差し込まれる多数の短針を有する短針部材とで構成されることを特徴とする電気二重層キャパシタの製造装置。
【請求項５】
アルミ箔と貫通穴が形成された活性炭電極であるシート電極とを接着させてなる電極部材を対向させると共に、電極部材どうしの間にセパレータ及び電解液を介在させ、電池外装としてラミネートフィルムを用いた電気二重層キャパシタを製造する製造装置であって、
アルミ箔にシート電極を接着してなる電極部材が載置されるステージと、
ローラの周面に多数の短針を備えて形成され、前記ステージ上に回転自在に支持された短針付きローラとで構成されることを特徴とする電気二重層キャパシタの製造装置。
【請求項６】
アルミ箔と貫通穴が形成された活性炭電極であるシート電極とを接着させてなる電極部材を対向させると共に、電極部材どうしの間にセパレータ及び電解液を介在させ、電池外装としてラミネートフィルムを用いた電気二重層キャパシタを製造する製造装置であって、
アルミ箔にシート電極を接着してなる電極部材が載置されるステージと、
ローラの周面に多数のフィンを備えて形成され、前記ステージ上に回転自在に支持されたフィン付きローラとで構成されることを特徴とする電気二重層キャパシタの製造装置。
【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及びその製造方法並びにその製造装置に関するものであり、シート電極とアルミ箔との接着不良や、エアー溜まりの発生を防止することができるように工夫したものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、普及しているコンピュータには、メモリのバックアップ用などの蓄電素子として電気二重層キャパシタが利用されている。この電気二重層キャパシタは、帯状の２枚の電極部材と、電極部材とほぼ同形状の絶縁部材を２枚の電極部材の間に挟んで３枚重ねにした単セル構造をしており、これらの部材（単セル構造、即ち、電極部材と絶縁部材）を重ねたまま渦巻き状に巻き取って円筒形の容器に収納する形式が主流となっている。
【０００３】
著しい発展を遂げている電気二重層キャパシタの開発では、性能向上，サイクル寿命の向上，特性の安定化，およびコストダウン等が進められている。蓄電エネルギーの高密度化が望まれている昨今、コストダウンの一つの方法として様々な形状に加工し易い熱シートフィルムを用いた電気二重層キャパシタ（以下「ラミネートキャパシタ」と称する）がある。
【０００４】
こうした中で外形をシート型やブロック型等にした構造が考えられ、それらに伴って新しい電極部材の形式も重要な要素となっており、電極材料の組成の改良ばかりでなく、電極部材の構造の改良や組み立て方法の改善によってもキャパシタ特性を向上させている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このラミネートキャパシタは、ラミネートフィルムの端部の辺を加熱シールすることで袋状の構造を形成し、内部に電極部材やセパレータ（隔壁）及び電解質を伴う電解液を収納している。
【０００６】
電気エネルギーの出し入れ（充放電）を担う取出端子には、アルミ箔（厚み：０．１ｍｍ）を使用しており、シート状に形成された電極材（シート電極）とアルミ箔は、導電性塗料を用いて接着されており、これを電極部材としている。
【０００７】
シート電極は、電解液に浸漬すると電解液を吸収し、内部に存在するエアーを放出する。これは、シート電極が炭素系粉末に高分子系の粉体材料等を混練して成形されているため、組成の粒子間の空孔にエアーが存在するためである。そのため、ラミネートキャパシタの組み立て時に電解液を注入すると、電極部材のシート電極とアルミ箔との接着面からエアーが発生し、接着面の一部が剥離する可能性があるばかりか、場合によってはエアー溜まりが発生する。
【０００８】
接着面の剥離やエアー溜まりの発生は、接触抵抗の増加の原因となり、内部抵抗の上昇によってラミネートキャパシタの性能を低下させる要因となる。
【０００９】
本発明は、上記従来技術に鑑み、電極部材のシート電極とアルミ箔との接着面での剥離やエアー溜まりの発生を防止することができる電気二重層キャパシタ及びその製造方法並びにその製造装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の電気二重層キャパシタの構成は、アルミ箔と活性炭電極であるシート電極とを接着させてなる電極部材を対向させると共に、電極部材どうしの間にセパレータ及び電解液を介在させ、電池外装としてラミネートフィルムを用いた電気二重層キャパシタにおいて、
前記シート電極には貫通穴が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
また本発明の電気二重層キャパシタの製造方法の構成は、アルミ箔と貫通穴が形成された活性炭電極であるシート電極とを接着させてなる電極部材を対向させると共に、電極部材どうしの間にセパレータ及び電解液を介在させ、電池外装としてラミネートフィルムを用いた電気二重層キャパシタの製造方法であって、
前記電極部材は、貫通穴が形成されているシート電極に、アルミ箔を張り合わせて製造することを特徴とする。
【００１２】
また本発明の電気二重層キャパシタの製造方法の構成は、アルミ箔と貫通穴が形成された活性炭電極であるシート電極とを接着させてなる電極部材を対向させると共に、電極部材どうしの間にセパレータ及び電解液を介在させ、電池外装としてラミネートフィルムを用いた電気二重層キャパシタの製造方法であって、
前記電極部材は、アルミ箔に導電性塗料を塗布し、このアルミ箔のうち導電性塗料が塗布された面にシート電極を張り合わせ、その後、シート電極に針を刺してシート電極に貫通穴を形成することを特徴とする。
【００１３】
また本発明の電気二重層キャパシタの製造装置の構成は、アルミ箔と貫通穴が形成された活性炭電極であるシート電極とを接着させてなる電極部材を対向させると共に、電極部材どうしの間にセパレータ及び電解液を介在させ、電池外装としてラミネートフィルムを用いた電気二重層キャパシタを製造する製造装置であって、
アルミ箔にシート電極を接着してなる電極部材が載置されるステージと、
多数の穴を有すると共に前記ステージとの間で前記電極部材を挾持・圧迫する押当て板を有する押当て部材と、
前記穴を介して前記電極部材のシート電極に差し込まれる多数の短針を有する短針部材とで構成されることを特徴とする。
【００１４】
また本発明の電気二重層キャパシタの製造装置の構成は、アルミ箔と貫通穴が形成された活性炭電極であるシート電極とを接着させてなる電極部材を対向させると共に、電極部材どうしの間にセパレータ及び電解液を介在させ、電池外装としてラミネートフィルムを用いた電気二重層キャパシタを製造する製造装置であって、
アルミ箔にシート電極を接着してなる電極部材が載置されるステージと、
ローラの周面に多数の短針またはフィンを備えて形成され、前記ステージ上に回転自在に支持された短針付きローラまたはフィン付きローラとで構成されることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１６】
＜実施例１＞
まず、実施例１として本発明にかかるラミネートキャパシタの構成を、図１を参照して説明する。同図に示すように、このラミネートキャパシタ１の電極部材２は、活性炭電極であるシート電極３に、集電電極及び取出端子として機能するアルミ箔４を導電性塗料（導電性接着剤）により接着して形成されている。この電極部材２相互は、セパレータ５を間に挟んで対向配置されている。電極部材２及びセパレータ５は、電池外装として機能する袋状に形成されたラミネートフィルム６内に収納されている。ラミネートフィルム６は、アルミ箔７とプラスチックフィルム層８をラミネートしたものである。そして、電池外装となるラミネートフィルム６内には、電解液９が封入されている。
【００１７】
更に、シート電極３には、表面側から裏面側に貫通する貫通穴１０を開けている。この貫通穴１０は、例えば直径が０．５ｍｍで、１個／ｃｍ２　の割合でランダムに明けられている。貫通穴１０はガス抜き穴として機能するので、ラミネートキャパシタ１の組み立て時に、ラミネートフィルム６内に電解液を注入した際に、シート電極３とアルミ箔４との接着面からエアーが発生しても、このエアーは貫通穴１０を通って排出されるため、接着面が剥離したり、エアー溜まりが発生することが無くなる。なお、排出されたエアーは、ラミネートフィルム６内を真空引きすることにより、外部に取り出される。このため、接着面の剥離やエアー溜まりの無い、高品質なラミネートキャパシタ１となる。なお、貫通穴１０を明ける方法や手順の具体例については後述する。
【００１８】
＜実施例２＞
実施例２として、電極部材の製造方法の一例を説明する。まず、直径（φ）が０．５ｍｍの短針を、シート電極表面に１個／ｃｍ２　の割合でランダムに差し込む。これにより、貫通穴を開けたシート電極（厚み０．５ｍｍ）を作製する。次に、接着剤として導電性塗料を５ｍｇ／ｃｍ２　の割合で均一に塗布したアルミ箔（厚み０．１ｍｍ）面に、貫通穴を明けたシート電極を張り合わせた。さらに、１５ｇ／ｃｍ２　−３ｓｅｃの条件で、接着したシート電極及びアルミ箔を圧着し、１５０°Ｃ−３０ｍｉｎの乾燥処理を行って、電極部材を製造した。
【００１９】
このようにして製造した電極部材を、大気圧の環境で電解液（ＴＥＡＢＦ（１．０ｍｏｌ／ｌ）ＰＣ）に３０分間浸漬したものを検査したところ、接着面の剥離やエアー溜まりの発生がないことを確認した。
【００２０】
＜実施例３＞
実施例３として、電極部材の製造方法の他の一例を説明する。
前述した実施例２の工程では、最初に貫通穴の加工をしたシート電極を作製し、これをアルミ箔に張り合わせる方法を採っている。しかし、シート電極は比較的、材料強度が低いため、接着時の圧着荷重の条件によっては貫通穴（ガス抜き穴）の目が塞がってしまう可能性がある。
【００２１】
そこで、実施例３では、塞がりの無い貫通穴を確実に形成しつつ製造をするため、図２に示すような、短針部材２１と押当て部材２２とでなる組み合せ治具２３を用いて、電極部材３０を製造をする。
【００２２】
短針部材２１は、直径（φ）が０．５ｍｍ、長さ２０ｍｍの短針２１ａを、金属板２１ｂの下面に規則正しく配列させた治具であり、短針２１ａの配置の割合は、実施例１と同条件となるように１本／ｃｍ２　としている。金属板２１ｂの上面には押軸２１ｃを備えており、この押軸２１ｃが図示しない昇降装置に連結されて短針部材２１全体が上下方向（矢印Ａ方向）に沿い往復移動できるようになっている。
【００２３】
押当て部材２２の押当て板２２ａは厚みが１０ｍｍの金属板であり、この押当て板２２ａは、短針２１ａの配置に合わせて短針２１ａの直径よりも０．３ｍｍ大きい穴２２ｂを開けた簀の子型の金属板である。このため、短針２１ａは穴２２ｂを通って上下方向に移動することができる。押当て板２２ａの上面には、押部２２ｃが備えられており、この押部２２ｃが図示しない昇降装置に連結されて押当て部材２２全体が上下方向（矢印Ｂ方向）に沿い往復移動できるようになっている。
【００２４】
更に、短針部材２１と押当て部材２２とでなる組み合せ治具２３全体が、上下方向（矢印Ｃ方向）に沿い一体として往復移動できるようになっている。
【００２５】
電極部材３０を製造するには、図２に示すように、まず、５ｍｇ／ｃｍ２　の割合で均一に導電性塗料（導電性接着剤）３１を塗布したアルミ箔（厚み０．１ｍｍ）３２をステージ２４上に乗せ、塗布面にシート電極３３を張り合わせる。その後、組み合せ治具２３全体を下降させ、シート電極３３の上から短針部材２１の短針２１ａを押し当てて差し込み、シート電極３３にガス抜き穴を形成し、そのままの状態で押当て部材２２の押当て板２２ａを使って実施例１と同様の条件で圧着する。
【００２６】
貫通穴の穴形成が完了したら、押当て板２２ａにより電極部材３０を圧着した状態のまま、まず短針部材２１を上昇させて短針２１ａをシート電極３３から引き抜く。その後に、押当て部材２２を上昇させて、押当て板２２ａをシート電極３３の面から上方に移動させて圧着を終了する。
【００２７】
この時、アルミ箔３２に穴を開けないようにするため、短針２１ａが最下端に位置した場合においても、短針２１ａの先端（下端）とステージ２４の上面とのギャップが、アルミ箔３２の厚み０．１ｍｍ以下にならないようにしている。
【００２８】
このようにして穴形成をした電極部材３０を乾燥処理した。このようにして製造した電極部材３０を、実施例２と同様に、大気圧の環境で電解液に３０ｍｉｎ間浸漬したものを検査したところ、接着面の剥離やエアー溜まりの発生がないことを確認した。
【００２９】
＜実施例４＞
前述した実施例３では、アルミ箔３２とシート電極３３をそれぞれ１枚づつ最初に裁断し、これを導電性塗料３１で接合した個々の部材について、ガス抜きの穴の加工を行っていたが、実施例４では、次の方法で連続加工した。
【００３０】
実施例４では、貫通孔の穴加工を連続して行うことができるように、図３に示すような、ガス抜き穴連続成形装置４０を用いて、電極部材３０を製造する。
【００３１】
図３に示すガス抜き穴連続成形装置４０では、ステージ４１に固定した支持部材４２により、短針付きローラ４３を回転自在に配置している。つまり、短針付きローラ４３はその回転軸がステージ４１の上面に対して平行で、回転軸回りに回転できるようになっている。
【００３２】
短針付きローラ４３は、図４にも示すように、ローラ４３ａの曲面（周面）に直径（φ）が０．５ｍｍ、長さ０．５ｍｍの短針４３ｂを１本／ｃｍ２　の割合で取付けたものである。
【００３３】
また、実施例３と同様に、短針付きローラ４３が回転して短針４３ｂがステージ４１の上面に向いた状態（短針４３ｂが最下端位置に達した状態）において、短針４３ｂの先端（下端）とステージ４１の上面とのギャップがアルミ箔３２の厚み０．１ｍｍ以下にならないように設定している。
【００３４】
このようなガス抜き穴連続成型装置４０では、図３に示すように、矢印Ｄ方向に回転している短針付きローラ４３とステージ４１の間に、シート電極３３とアルミ箔３２を接着してなる電極部材３０を、シート電極３３が上側になる状態にして矢印Ｅ方向に通す。
【００３５】
そうすると、電極部材３０のシート電極３３に短針４３ｂが差し込まれてシート電極３３にガス抜き用の貫通穴が形成される。これと同時に、ローラ４３ａの周面とステージ４３ｂの上面との間で電極部材３０が挾持・圧迫されて圧着工程も同時に行われる。
【００３６】
このようにして、貫通穴の形成と圧着工程とが同時に且つ連続して行われる。
【００３７】
このようにして円形の貫通穴が製造された電極部材３０を、実施例２と同様に、大気圧の環境で電解液に３０ｍｉｎ間浸漬したものを検査したところ、接着面の剥離やエアー溜まりの発生がないことを確認した。
【００３８】
＜実施例５＞
さらに、ガス抜きの効率を上げるために、円形の穴ではなく長方形の溝を形成させるため、図５に示すような、ローラ４３ａの曲面（周面）に、厚み０．２ｍｍ，長さ０．５ｍｍ，幅２ｍｍのフィン４３ｃを取り付けたフィン付きローラ４３−１を用いて、実施例４と同様の方法で、シート電極のみにガス抜き用の溝を形成することもできる。
【００３９】
このようにして長方形の溝である貫通穴が製造された電極部材を、実施例２と同様に、大気圧の環境で電解液に３０ｍｉｎ間浸漬したものを検査したところ、接着面の剥離やエアー溜まりの発生がないことを確認した。
【００４０】
＜実施例６＞
実施例２〜５で製造した電極部材は、大気圧の環境で電解液に浸漬し、接着面の剥離やエアー溜まりの発生がないことを確認したが、電解液の浸漬時間を短縮するため、次のような浸漬方法を採用することもできる。
【００４１】
図６に示すように、実施例２〜実施例５で製造した、貫通穴が明けられた電極部材３０をそれぞれガラス容器５０に入れると共に、このガラス容器５０を真空容器５１内にセットする。なお、５１ａはＯリングである。そして、水５２を張った超音波振動発生装置５３内に真空容器５１を収納し、電解液タンク５４からガラス容器５０内に電解液５５を注入する。
【００４２】
この状態で真空ポンプ５６にて、真空容器５１内を真空引きして−９０ｋＰａの環境に保持した。そして、超音波振動発生装置５３によりガラス容器５０を超音波振動（振動周波数１００Ｈｚ）させて１０ｍｉｎ間処理した。
【００４３】
このような処理後、サンプルである電極部材３０を取り出して検査したところ、接着面の剥離やエアー溜まりの発生がないことを確認した。
【００４４】
【発明の効果】
以上実施例と共に具体的に説明したように、本発明の電気二重層キャパシタでは、シート電極に貫通穴を形成しているため、電解液注入時に発生したエアーは貫通穴を通って排出される結果、接着面の剥離やエアー溜まりの発生を防止して高性能の電気二重層キャパシタ（ラミネートキャパシタ）を製造することができる。
【００４５】
また、本発明の電気二重層キャパシタの製造方法や製造装置により、電極部材のシート電極に貫通穴の形成をすることができ、貫通穴を備えた高性能な電気二重層キャパシタを容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るラミネートキャパシタを示す断面図である。
【図２】本発明の実施例に係るラミネートキャパシタの製造装置の一例を示す構成図である。
【図３】本発明の実施例に係るラミネートキャパシタの製造装置の他の例を示す構成図である。
【図４】短針付きローラを示す斜視図である。
【図５】フィン付きローラを示す斜視図である。
【図６】超音波振動を用いた真空含浸装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１　ラミネートキャパシタ
２　電極部材
３　シート電極
４　アルミ箔
５　セパレータ
６　ラミネートフィルム
７　アルミ箔
８　プラスチックフィルム層
９　電解液
１０　貫通穴
２１　短針部材
２２　押当て部材
２３　組み合せ治具
２４　ステージ
３０　電極部材
４０　ガス抜き穴連続成型装置
４１　ステージ
４２　支持部材
４３　短針付きローラ
４３−１　フィン付きローラ
５０　ガラス容器
５１　真空容器
５２　水
５３　超音波振動発生装置
５４　電解液タンク
５５　電解液
５６　真空ポンプ
【図１】
2004079650.tif 000003
【図２】
2004079650.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004079650.tif 000006
【図５】
2004079650.tif 000007
【図６】
2004079650.tif 000008