(57)【要約】【課題】電解液の漏れや外部からの水分の侵入がなく、円盤状だけでなく角型形状とすることもできるチップ型電気二重層コンデンサ及びチップ型電解質電池を提供する。【解決手段】正極４２、セパレータ４４及び負極４６を積層し、正極４２と負極４６に夫々正極端子２０及び負極端子２２の一端を夫々接続してなるセル４０が、電解液と共にハウジング５０に収容され、端子２０，２２の他端はハウジング５０の壁５２を貫通して外部に延びるチップ型電気二重層コンデンサにおいて、ハウジング５０は、絶縁性材料により形成され、正極端子２０及び／又は負極端子２２は、ハウジング５０の壁５２内で折り曲げられた折曲部２６を有している。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極（４２）、セパレータ（４４）及び負極（４６）を積層し、正極（４２）と負極（４６）に夫々正極端子（２０）及び負極端子（２０ａ）の一端を夫々接続してなるセル（４０）が、電解液と共にハウジング（５０）に収容され、端子（２０）（２０ａ）の他端はハウジング（５０）の壁（５２）を貫通して外部に延びるチップ型電気二重層コンデンサにおいて、
ハウジング（５０）は、絶縁性材料により形成され、
正極端子（２０）及び／又は負極端子（２０ａ）は、ハウジング（５０）の壁（５２）内で折り曲げられた折曲部（２６）を有していることを特徴とするチップ型電気二重層コンデンサ。
【請求項２】
折曲部（２６）を有する正極端子（２０）及び／又は負極端子（２０ａ）は、ハウジング（５０）の壁（５２）を貫通する部分に、粗面化処理が施されている請求項１に記載のチップ型電気二重層コンデンサ。
【請求項３】
正活物質、セパレータ及び負活物質を積層し、正活物質と負活物質に夫々正極端子及び負極端子の一端を夫々接続してなるセルが、電解液と共にハウジングに収容され、端子の他端はハウジングの壁を貫通して外部に延びるチップ型電解質電池において、
ハウジングは、絶縁性材料により形成され、
正極端子及び／又は負極端子は、ハウジングの壁内で折り曲げられた折曲部を有していることを特徴とするチップ型電解質電池。
【請求項４】
折曲部を有する正極端子及び／又は負極端子は、ハウジングの壁を貫通する部分に、粗面化処理が施されている請求項３に記載のチップ型電解質電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水系又は非水系電解質を具えるチップ型の電気二重層コンデンサ及び電解質電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コイン型電気二重層コンデンサは、大容量で、過充電や過放電のときにも寿命に影響のないコンデンサとして、携帯電話やデジタルカメラ等の電子機器のバックアップ用電源として広く用いられている。コイン型電気二重層コンデンサは、正極、セパレータ、負極を積層したセルを、絶縁された正極缶と負極缶との間に収容し、ガスケットを介して封止したものである。セルには、水系又は非水系の電解液が含浸されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
回路基板に実装される電子部品には、実装領域として回路基板に矩形領域を設定することが一般的である。しかしながら、コイン型電気二重層コンデンサは円盤形状であるから、コンデンサを取り囲む矩形領域には、他の部品を配置できないデッドスペースが生じ、回路基板の小型化を阻害する。
【０００４】
コイン型電気二重層コンデンサを角型形状とすると、上記デッドスペースを小さくでき、実装領域を有効に活用できる。しかしながら、電極缶を角型形状にすると、ガスケットでの封口が困難になる問題があった。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−６４４８４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、金属缶ではなく、絶縁性の樹脂やセラミックス等から、電気二重層コンデンサの容器を形成することが考えられる。
この場合、セルに接続されたリード部材や集電体が、セルを囲む容器から引き出されることとなる。しかしながら、リード部材や集電体と容器との密着性が高くないために、容器内部の電解液が、これらの間から漏れ出たり、外部の水分が容器内部に侵入する虞れがある。
特に非水系の電解液を用いた場合、水分の侵入により電気分解が発生して性能が低下してしまう。
上記同様の問題は、コイン型電気二重層コンデンサと同様な構造のコイン型水系又は非水系電解質電池を角型化する場合にも生ずる。
【０００７】
本発明の目的は、電解液の漏れや外部からの水分の侵入がなく、円盤状だけでなく角型形状とすることもできるチップ型電気二重層コンデンサ及びチップ型電解質電池を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のチップ型電気二重層コンデンサは、
正極、セパレータ及び負極を積層し、正極と負極に夫々正極端子及び負極端子の一端を夫々接続してなるセルが、電解液と共にハウジングに収容され、端子の他端はハウジングの壁を貫通して外部に延びるチップ型電気二重層コンデンサにおいて、
ハウジングは、絶縁性材料により形成され、
正極端子及び／又は負極端子は、ハウジングの壁内で折り曲げられた折曲部を有している。
【０００９】
折曲部を有する電極端子には、ハウジングの壁を貫通する部分に、粗面化処理が施されていることが望ましい。
【００１０】
【作用及び効果】
本発明のチップ型電気二重層コンデンサは、正極端子及び／又は負極端子をハウジングの壁内で折り曲げることにより、電極端子がハウジングの内側から外側まで至る経路を長くでき、また、経路を複雑化できる。その結果、電解液の漏れや水分の侵入が阻止される。
また、電極端子が、ハウジングを構成する絶縁性材料と接触する位置に、粗面化処理を施した粗面部を形成しすると、粗面部は、絶縁性材料との密着性を高め、さらに絶縁性材料との接触面積を大きくできるから、電解液の漏れや水分の侵入を阻止することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
＜チップ型非水系電気二重層コンデンサ＞
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、本発明のチップ型電気二重層コンデンサ（１０）の斜視図である。チップ型電気二重層コンデンサ（１０）は、絶縁性材料で形成された直方体状のハウジング（５０）を有する。絶縁性材料として、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、変形ポリアミド、ナイロン樹脂等の絶縁性樹脂や、ポリエチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の絶縁性の熱可塑性プラスチック、セラミックス、ガラス等を例示できる。
【００１２】
ハウジング（５０）は、第１半体（５４）と第２半体（５６）とを組み合わせて構成される。ハウジング（５０）の内部には、後記するセル（４０）が電解液とともに収容される。ハウジング（５０）から、セル（４０）の正極（４２）及び負極（４４）に電気的に接続される電極端子（２０）（２０ａ）が、ハウジング（５０）の壁（５２）を貫通して、外部に引き出されている。また、図１（ａ）は、正極端子（２０）が引き出されている状態を示しており、図１（ｂ）は、負極端子（２０ａ）がハウジング（５０）から引き出された状態を示している。
【００１３】
正極端子（２０）は、正極（４２）（後述する）と電気的に接続され、ハウジング（５０）の空間に配置される水平部分が正集電体となることから、非水系電気二重層コンデンサの場合、アルミニウム等の板材を加工して作成される。
また、負極端子（２０ａ）は、負極（４６）（後述する）と電気的に接続され、ハウジング（５０）の空間に配置される水平部分が負集電体となることから、非水系電気二重層コンデンサの場合、ステンレス鋼等の板材を加工して作成される。
【００１４】
図２は、図１（ａ）における線Ａ−Ａに沿う断面図である。第１半体（５４）及び第２半体（５６）は、共に中央に直方体状の凹みが形成され、互いに凹みの位置を合わせることにより、ハウジング（５０）内にセル（４０）を収容する空間が形成される。なお、この空間は、一方の半体を板状として形成してもよい。
セル（４０）は、第１半体（５４）を下側としたときに、第１半体（５４）側から正極端子（２０）、正極（４２）、セパレータ（４４）、負極（４６）及び負極端子（２０ａ）の順に積層され、負極端子（２０ａ）の上側に第２半体（５６）が被せられており、空間の内部には電解液が注入されている。
【００１５】
正極（４２）及び負極（４６）には、活性炭粉末又は活性炭繊維をシート状又はブロック状に成形したものや、フラーレンやカーボンナノチューブ等のカーボンナノマテリアルを用いることもできる。また、正極（４２）には、活性炭／炭素コンポジットを用いることもできる。
セパレータ（４４）は、ガラス繊維不織布、パルプの抄紙、ポリ四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）等の絶縁性樹脂で形成されたフィルム等が用いられる。
電解液は、トリ−エチル−メチル−アンモニウム−テトラ−フルオロ−ボレイド（Ｅｔ３ＭｅＮＢＦ４）やテトラ−エチル−アンモニウム−テトラ−フルオロ−ボレイド（Ｅｔ４ＮＢＦ４）等の電解質を非プロトン性有機溶媒に溶かした電解液が使用される。非プロトン性有機溶媒として、カーボネート、ラクトン、ニトリル、アミド、ニトロアルカン、スルホン、スルホキシド、ホスフェード、ジニトリル、又は、エーテルニトリルのような二官能性溶媒が使用される。これらの具体例として、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ガンマブチロラクトン（ＧＢＬ）、スルホラン（ＳＦＬ）又はアセトニトリル（ＡＮ）を例示できる。さらに、１−メチル−３−メチル−イミダゾリウム等のイオン性液体を用いてもよい。
【００１６】
正極端子（２０）及び負極端子（２０ａ）の各電極端子は、図２、図３に示すように、セル（４０）の正極（４２）及び負極（４４）に導電性結着材（図示せず）を用いて電気的に接続される電極接触部（２４）と、該電極接触部（２４）から延出し、ハウジング（５０）の壁（５２）を貫通する部分（２５）、及び、ハウジング（５０）から外部に延出し、ハウジング（５０）の外周に沿って折り曲げられ、回路基板にロウ付けされるリード部（２８）とから構成される。
【００１７】
電極端子（２０）（２０ａ）は、図２及び図３に示すように、ハウジング（５０）の壁（５２）内で折り曲げられた折曲部（２６）を有している。電極端子（２０）（２０ａ）を略９０°に複数回折り曲げることが望ましいが、電極端子（２０）（２０ａ）を、ハウジング（５０）の内部空間から、壁（５２）を通って外部に引き出し可能であれば、折曲げ回数は限定されない。また、折曲げ角度も９０°に限定されず、円弧状に屈曲させてもよい。
電極端子（２０）（２０ａ）をハウジング（５０）の壁（５２）内で折り曲げることにより、ハウジング（５０）の内部空間と外部とを結ぶ電極端子（２０）（２０ａ）の経路が直線状でなく複雑化し、また、経路を長くすることができるため、電解液の漏れ及び外部からの水分の侵入が効果的に防止される。
【００１８】
なお、電極端子（２０）（２０ａ）がハウジング（５０）の壁（５２）を貫通する部分（２５）に、図２及び図３に示すように、粗面化処理を施し、表面粗さを粗くすることにより、ハウジング（５０）の絶縁性材料と電極端子（２０）（２０ａ）との密着性が高まり、さらに粗面化処理による凹凸により、絶縁性材料との接触面積を大きくでき、さらに、電解液の漏れや水分が侵入する経路を複雑化できるから、上記折曲げ加工と組み合わせることにより、電解液の漏れ及び外部からの水分の侵入を可及的に阻止できる。
粗面化処理された部分の表面粗さは、樹脂、セラミックス、ガラス等のハウジング（５０）を形成する絶縁性材料との密着性を高めるために、中心線平均粗さにて０．１μｍ以上１０μｍ以下とすることが望ましい。粗面化処理は、図３に示すように、ハウジング（５０）の壁（５２）を貫通する部分（２５）のみに施すことが最も望ましいが、電極接触部（２４）やリード部（２８）にも粗面化処理を施してもよい。粗面化処理は、正極端子（２０）及び負極端子（２０ａ）（以下、必要に応じてこれら端子をまとめて「電極端子」という）の両方に施すことが望ましいが、何れか一方のみに施してもよい。
粗面化処理は、例えば、ヤスリで軽くこすったり、エッチング、メッキ、サンドブラストを施すこと等により実施できる。なお、電極端子（２０）（２０ａ）は、図３に示すように、幅に比して厚さが非常に薄いので、電極端子（２０）（２０ａ）の上下両面に粗面化処理を施せば、側面には粗面化処理を施さなくてもよい。側面に粗面化処理を施してもよいのは勿論である。
【００１９】
電極端子（２０）（２０ａ）は、上記折曲げ加工及び必要に応じて粗面化処理が施された後、モールド成形により、電極端子（２０）（２０ａ）の電極接触部（２４）の裏面及び電極接触部（２４）の外周が絶縁性材料で取り囲まれるように成形する。電極接触部（２４）の表面は、電極（４２）（４６）との導電性確保のため露出させておく。これにより、セル（４０）を収容する空間を具えた半体（５４）（５６）が得られる。
【００２０】
作成された半体（５４）（５６）の一方（以下の説明では、正極端子（２０）を収容した第１半体（５４））を、図４に示すように、空間が上側に向くように配置し、電極接触部（２４）の表面に導電性接着剤を塗布し、所定寸法に切断した正極（４２）、セパレータ（４４）を順に積層する。
次に、負極（４６）又は第２半体（５６）側の電極接触部（２４）の表面に導電性接着剤を塗布し、第２半体（５６）内に負極（４６）を配置する。その後、第２半体（５６）を空間が下側を向くようにして被せ、第１半体（５４）と第２半体（５６）の周縁部を超音波溶着等により接合する。なお、正極（４２）、セパレータ（４４）及び負極（４６）には予め電解液を真空充填により含浸させておくことが望ましい。
その後、ハウジング（５０）から突出している電極端子（２０）（２０ａ）をハウジング（５０）の周面に沿って下向きに曲げて、図１及び図２に示すようなチップ型電気二重層コンデンサ（１０）が完成する。
【００２１】
得られたチップ型電気二重層コンデンサ（１０）は、上記のように、電極端子（２０）（２０ａ）がハウジング（５０）を貫通する部分（２５）に折曲げ加工を施しているから、電解液の漏れや外部から水分が侵入しやすい経路が直線状とはならず、経路が複雑化され、また、直線の場合に比べて経路が長くなるため、電解液の漏れや外部からの水分の侵入が阻止される。また、折曲げ加工を施すことにより、電極端子（２０）（２０ａ）のリード部（２８）（２８）を折り曲げる際にも電極端子（２０）（２０ａ）が抜けたり動いたりすることが阻止され、チップ型電気二重層コンデンサ（１０）の性能を安定化させ、歩留りの向上を図ることができる。
なお、電極端子（２０）（２０ａ）がハウジング（５０）を貫通する部分（２５）に、折曲げ加工に加えて、粗面化処理を施すと、電極端子（２０）（２０ａ）とハウジング（５０）の絶縁性材料との密着性を高めることができ、また、粗面部（２６）の凹凸により絶縁性材料との接触面積を大きくでき、さらに、電解液の漏れや水分が侵入する経路を複雑化できるから、電解液の漏れや外部からの水分の侵入を効果的に阻止できる。
【００２２】
なお、上記実施例では、構造の簡略化を図るために正集電体に用いられる材料を用いて正極端子（２０）を形成し、負集電体に用いられる材料を用いて負極端子（２０ａ）を形成したが、正極端子（２０）と正極（４２）、又は、負極端子（２０ａ）と負極（４６）との間に夫々集電体を介在させてもよい。この場合、集電体は、各電極端子（２０）（２０ａ）にメッキ処理により施してもよいし、板状の集電体を電極端子（２０）（２０ａ）と正極（４２）又は負極（４６）との間に挟むようにしてもよい。
【００２３】
＜チップ型水系電気二重層コンデンサ＞
本発明は、チップ型水系電気二重層コンデンサにも適用できる。
チップ型水系電気二重層コンデンサは、上記チップ型非水系電気二重層コンデンサと下記に示す電解液等の材料が異なるだけで、構造、製造方法は実質的に同じである。
電解液は、Ｈ２ＳＯ４、ＫＯＨ、ＬｉＣｌＯ４等の水溶液が使用される。
集電体は、金属材料ではない導電性ブチルゴムや導電性エラストマーを例示できる。
セパレータは、ポリプロピレンのシート、ポリエチレン多孔膜、ガラス繊維不織布等を例示できる。
【００２４】
＜チップ型非水系電解質電池＞
本発明は、チップ型非水系電解質電池にも適用できる。
チップ型電解質電池は、上記チップ型電気二重層コンデンサと下記に示すように一部の材料が異なるだけで、構造、製造方法は実質的に同じである。
この場合、上記非水系電気二重層コンデンサの正極及び負極は夫々正活物質、負活物質に置き換わる。正活物質としてコバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム等の粉末を加圧成形又は焼結したものが例示でき、負活物質として、グラファイト系炭素材料やコークス系炭素材料の粉末を加圧成形又は焼結したものが例示できる。
また、電解液には、リチウム塩を溶解させた有機溶媒が使用される。リチウム塩として、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、Ｌｉ（ＣＦ３Ｏ２）２Ｎ、ＬｉＣ４Ｆ９ＳＯ３を例示でき、有機溶媒としてプロピレンカーボネート、ガンマブチロラクトン、又はこれら何れかと鎖状炭酸エステルとの混合液を例示できる。鎖状炭酸エステルとして、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ、ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）を例示できる。
セパレータには、ポリオフィレン、ポリエチレン、ポリプロピレン等の高分子多孔性フィルムが使用される。
正集電体は、アルミニウム等で形成され、負集電体は、銅等で形成される。
なお、正極端子をアルミニウム等で形成し、負極端子を銅等で形成することにより、集電体を省略することもできる。
【００２５】
＜チップ型水系電解質電池＞
本発明は、チップ型水系電解質電池にも適用できる。
この場合、上記非水系電気二重層コンデンサの正極及び負極は夫々正活物質、負活物質に置き換わる。例えばリチウムイオン電池の場合、正活物質としてニッケル酸化物の粉末又はペレットを焼結又は圧縮成形したものが例示でき、負活物質として、Ｍｍ−Ｎｉ−Ｃｏ−Ｍｎ−Ａｌ（Ｍｍは希土類元素の混合物）系の水素吸蔵合金粉末又はペレットを焼結又は圧縮成形したものが例示できる。
また、電解液には、ＫＯＨ又は高分子ヒドロゲル電解質が使用される。
セパレータには、スルホン化ポリプロピレン等の高分子多孔性フィルムが使用される。
正集電体及び負集電体は、発泡ニッケルが使用される。
電極端子は、銅、アルミニウム、ニッケル等を使用することができる。
【００２６】
上記実施例の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
【００２７】
上記実施例では、角型形状のチップ型電気二重層コンデンサ及びチップ型電解質電池について説明したが、ハウジングを円形皿状とし、電極端子の電極接触部を円形とすることによって、円盤状のチップ型電気二重層コンデンサ等を作成できる。また、楕円等、その他形状のものを作成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明のチップ型電気二重層コンデンサを正極端子が引き出される側から見た斜視図、（ｂ）は、負極端子が引き出される側から見た斜視図である。
【図２】図１（ａ）の線Ａ−Ａに沿う断面図である。
【図３】電極端子の斜視図である。
【図４】チップ型電気二重層コンデンサの組立工程を示す説明図である。
【符号の説明】
（１０）  チップ型電気二重層コンデンサ
（２０）  正極端子
（２０ａ）    負極端子
（２６）  折曲部
（４０）  セル
（４２）  正極
（４４）  セパレータ
（４６）  負極
（５０）  ハウジング
（５２）  壁面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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