(57)【要約】【課題】  電極端子周辺部の容器の気密性を低下させることなく、容易に電気二重層キャパシタを製造することが可能な手段等を提供する。【解決手段】  電気二重層キャパシタに用いられる正極体の端子及び負極体の端子を、合成樹脂とともに一体成形した電極端子部材を使用し、この電極端子部材の正極体の端子及び負極体の端子と、積層体の正極体及び負極体を接続した後、電極端子部材の合成樹脂部と容器の開口部を接触させてヒートシールして電気二重層キャパシタを製造する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気二重層キャパシタに用いられる正極体の端子及び負極体の端子を、合成樹脂とともに一体成形したことを特徴とする電気二重層キャパシタの電極端子部材。
【請求項２】
合成樹脂を溶融して一体成形した請求項１に記載の電気二重層キャパシタの電極端子部材。
【請求項３】
合成樹脂を板状に一体成形した請求項１に記載の電気二重層キャパシタの電極端子部材。
【請求項４】
合成樹脂が熱可塑性樹脂である請求項１に記載の電気二重層キャパシタの電極端子部材。
【請求項５】
合成樹脂がポリオレフィン系の樹脂である請求項１に記載の電気二重層キャパシタの電極端子部材。
【請求項６】
正極体、負極体、及びセパレ−タからなり、電解液が含浸された積層体が、偏平状の容器に、正極体の端子の先端及び負極体の端子の先端が外部に露出された状態で密封された電気二重層キャパシタであって、容器の電極端子露出側のシール部が、該電極端子とともに一体成形した合成樹脂によりヒートシールされたものであることを特徴とする電気二重層キャパシタ。
【請求項７】
正極体、負極体、及びセパレ−タからなる積層体を、偏平状の容器に収納し、該容器に電解液を注入して積層体に含浸した後、該容器を正極体の端子の先端及び負極体の端子の先端が外部に露出した状態で密封する電気二重層キャパシタの製造方法であって、容器の電極端子露出側のシールを、電極端子とともに一体成形した合成樹脂と容器の開口部を接触させてヒートシールすることにより行なう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８】
正極体及び負極体、または、正極体のリード部及び負極体のリード部と、各々の電極端子の接着を、積層体を容器に収納する前に行なう請求項７に記載の電気二重層キャパシタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、活性炭等の分極性電極と電解液の界面である電気二重層に電気を蓄積する電気二重層キャパシタの電極端子部材、及びそれを用いた電気二重層キャパシタ、電気二重層キャパシタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、活性炭等の分極性電極に電解液を含浸させ、これらの界面の電気二重層に電気エネルギーを蓄積させた電気二重層キャパシタが蓄電媒体として実用化され始めている。電気二重層キャパシタの一般的な構成としては、セパレータ、これを介して一対の電解液が含浸された活性炭等からなる分極性電極、及びその外側に一対の金属箔からなる集電極が電極シートを形成し、さらに複数個の電極シートが積層されて電気二重層キャパシタセルが構成されている。電気二重層キャパシタセルは、さらに容器に密封されて電気二重層キャパシタとされる。また、電気二重層キャパシタは、角型及び円筒型に分類されている。
【０００３】
電気二重層キャパシタの製造方法としては、分極性電極及び金属箔からなる正極体、負極体、及びセパレ−タを積層させて、角型の電気二重層キャパシタにおいてはサンドウィッチ状に、円筒型の電気二重層キャパシタにおいてはロール状に形成し、正極体及び負極体のリード部を各々の端子に接続し、積層体を容器に収納した後、容器の開口部から電解液を注入して積層体に電解液を含浸し、前記の電極端子の先端を外部に露出した状態で容器を密封することにより製造する方法が多く実施されている。
【０００４】
このような電気二重層キャパシタにおいては、電解液として、大きなエネルギー密度が得られる有機系電解液が一般的に用いられているが、微量の吸湿により耐電圧が低下し劣化しやすくなるという不都合が生じるので、電解液を注入する前に積層体を充分に乾燥させ、その後の操作は容器を密封するまで不活性ガス雰囲気下のグローブボックス内で行なわれている。また、容器の密封は、通常は、あらかじめ容器の内側にシーラント層を設けておき、加熱されたヒートシールバーで、容器を挟んだ状態で押圧してヒートシールすることにより行なわれている。
【特許文献１】特開２００２−１４１２５０号公報
【特許文献２】特開２００２−３１３６７７号公報
【特許文献３】特開２００２−３４３６８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、電極端子の先端が容器の外に露出しているシール部の気密性については、ヒートシールの際に、電極端子の厚みにより均一な加圧ができず、ヒートシールを良好に行なうことが難しいため、この部分から湿気が容器内に入り込み、キャパシタの寿命が短くなることが懸念されていた。それにもかかわらず、電極端子周辺部の気密性の低下を容易に防止できる手段は開発されていない。
従って、本発明が解決しようとする課題は、電極端子周辺部の気密性を低下させることなく、容易に電気二重層キャパシタを製造することが可能な手段等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、これらの課題を解決すべく鋭意検討した結果、正極体の端子及び負極体の端子を、合成樹脂とともに一体成形し、容器の開口部との接着面に凹凸ができないようにした後、合成樹脂を容器の開口部に接触させてヒートシールすることにより、電極端子（正極体の端子及び負極体の端子）のシール部の気密性を低下させることなく、容易に電気二重層キャパシタを製造できることを見出し本発明に到達した。
【０００７】
すなわち本発明は、電気二重層キャパシタに用いられる正極体の端子及び負極体の端子を、合成樹脂とともに一体成形したことを特徴とする電気二重層キャパシタの電極端子部材である。
また、本発明は、正極体、負極体、及びセパレ−タからなり、電解液が含浸された積層体が、偏平状の容器に、正極体の端子の先端及び負極体の端子の先端が外部に露出された状態で密封された電気二重層キャパシタであって、容器の電極端子露出側のシール部が、該電極端子とともに一体成形した合成樹脂によりヒートシールされたものであることを特徴とする電気二重層キャパシタである。
【０００８】
また、本発明は、正極体、負極体、及びセパレ−タからなる積層体を、偏平状の容器に収納し、該容器に電解液を注入して積層体に含浸した後、該容器を正極体の端子の先端及び負極体の端子の先端が外部に露出した状態で密封する電気二重層キャパシタの製造方法であって、容器の電極端子露出側のシールを、電極端子とともに一体成形した合成樹脂と容器の開口部を接触させてヒートシールすることにより行なうことを特徴とする電気二重層キャパシタの製造方法でもある。
【０００９】
本発明は、正極体、負極体、及びセパレ−タからなり、電解液が含浸された積層体が、偏平状の容器に、正極体の端子の先端及び負極体の端子の先端が外部に露出された状態で密封される角型の電気二重層キャパシタ及びその製造方法に適用される。
以下、本発明の電気二重層キャパシタの電極端子部材、及びそれを用いた電気二重層キャパシタ、電気二重層キャパシタの製造方法を、図１及び図２に基づいて詳細に説明するが、本発明がこれらにより限定されるものではない。
【００１０】
図１は、本発明の電気二重層キャパシタの電極端子部材の一例を示す斜視図である。また、図２は、本発明の電気二重層キャパシタの一例を示す構成図である。
本発明の電気二重層キャパシタの電極端子部材は、図１に示すように、正極体の端子１及び負極体の端子２を、合成樹脂３とともに一体成形したものである。本発明の電極端子部材は、偏平状の容器の開口部に取付ける際に、容器の気密性が良好に維持できるようにするために、合成樹脂を溶融して一体成形したものであることが好ましい。
【００１１】
本発明の電極端子部材の形状は、通常は正極体の端子及び負極体の端子が、互いに平行になるように、合成樹脂部を貫通するようにされる。また、合成樹脂部は、通常は薄い板状に成形されるが、その両端部は偏平状の容器の開口部の形状に合せることもできる。合成樹脂部の大きさは、その側面が偏平状の容器の開口部の大きさに合ったものとされるが、通常長さは２０〜５００ｍｍ程度である。また、その高さは通常は５〜５０ｍｍ程度である。また、電極端子（正極体の端子及び負極体の端子）は、通常は各々合成樹脂部の上下方向に５〜１００ｍｍ程度露出するようにされる。
【００１２】
本発明の電極端子部材は、容器の開口部との接着面となる側面表面を、少なくとも熱可塑性樹脂で構成することが必要であるが、通常は全体が熱可塑性樹脂とされる。熱可塑性樹脂としては、５０〜３００℃程度で溶融して容器の開口部に接着するものが使用されるが、その中でもポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系の樹脂が好ましい。さらに、金属製の電極端子との接着性が優れている点で直鎖状低密度ポリエチレン樹脂がより好ましい。尚、合成樹脂部は、必要に応じて、凹凸が極めて小さくなるように表面処理を行なうことができる。
【００１３】
本発明の電気二重層キャパシタは、通常は前述の電極端子部材を用いて製造した電気二重層キャパシタである。すなわち、図２に示すように、正極体、負極体、及びセパレ−タからなり、電解液が含浸された積層体４が、偏平状の容器５に、正極体の端子の先端６及び負極体の端子の先端７が外部に露出された状態で密封された電気二重層キャパシタであって、容器の電極端子露出側のシール部８が、図１の電極端子部材の合成樹脂３によりヒートシールされた電気二重層キャパシタである。
【００１４】
また、本発明の電気二重層キャパシタの製造方法は、通常は前述の電極端子部材を用いて電気二重層キャパシタを製造する方法である。すなわち、正極体、負極体、及びセパレ−タからなる積層体４を、偏平状の容器５に収納し、容器に電解液を注入して積層体に含浸した後、容器を正極体の端子の先端６及び負極体の端子の先端７が外部に露出した状態で密封する電気二重層キャパシタの製造方法であって、容器の電極端子露出側のシールを、図１の電極端子部材の合成樹脂３と容器の開口部を接触させてヒートシールすることにより行なう電気二重層キャパシタの製造方法である。
【００１５】
本発明において、正極体、負極体、及びセパレ−タを積層する際は、正極体及び負極体、あるいは正極体のリード部及び負極体のリード部が、各々電極端子部材の正極端子、負極端子に接続できるように積層される。その後、積層体の正極体及び負極体、あるいはこれらのリード部は、電極端子部材の電極端子に溶接等により接着されるとともに、少なくとも一辺に開口部を有する偏平状の容器に収納されるが、電極端子が開口部側になるように収納される。尚、本発明においては、電解液を注入する前に、積層体の乾燥処理が行なわれる。
【００１６】
本発明においては、次に容器に電解液を注入するとともに、積層体を減圧処理して活性炭等の分極性電極に吸着されているガスを除去する操作が行なわれる。このようにすることにより、積層体に電解液を効率よく含浸することができる。また、必要に応じて、電解液の注入から容器の密封までの間に、分極性電極に含まれる水分や官能基を電気分解し除去するために、電極端子部材の電極端子に通電して電解精製を行なうこともできる。
【００１７】
本発明における容器の密封は、電解液の注入後、電極端子部材の合成樹脂と容器の開口部を接触させて、例えば加熱された２本のヒートシールバーを、容器を挟んだ状態で押圧することにより行なわれる。本発明のヒートシールにおいては、前述のように電極端子部材の合成樹脂の側面表面の凹凸を極めて小さくすることができるので、高度な気密性を得ることができる。尚、本発明においては、電解液の注入から容器の密封まで、不活性ガス雰囲気下で行なわれる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明においては、正極体の端子及び負極体の端子を、合成樹脂とともに一体成形した電極端子部材を用いるので、従来から気密性の低さが懸念されていた容器の電極端子部のシールを、容易かつ良好に行なうことができる。その結果、気密性が高い長寿命の電気二重層キャパシタが容易に得られるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明がこれらにより限定されるものではない。
【実施例１】
【００２０】
（電気二重層キャパシタの電極端子部材の製作）
溶融した合成樹脂を流して電極端子部材の合成樹脂部を成形するために、図３に示すような組立式のステンレス製の金型を製作した。この金型の内部に離型剤を塗布し、側面のスリット状の間隙にアルミニウム製の正極体の端子１及び負極体の端子２（いずれも長さ６０mm、幅３０mm、厚さ０．５mm）を、図３に示すように金型９を貫通してセットした後、１４０℃に溶融した直鎖状低密度ポリエチレン樹脂（融点１２２〜１２４℃）を、金型９の内部に流した。樹脂を冷却して固体状にした後、金型を分解し、成形体を取出した。合成樹脂の表面のバリを除去して、長さ１５０mm、幅１５mm、厚さ３mmの合成樹脂部を有する図１に示すような電気二重層キャパシタの電極端子部材を得た。
【００２１】
（電気二重層キャパシタの製作）
活性炭、カーボンブラック、ＰＴＦＥ等の混合物からなる分極性電極にアルミ箔を貼り合わせた正極体、負極体と、紙製のセパレータを、正極体のリード部及び負極体のリード部が、各々前記製作の電極端子部材の電極端子に接続できるように、合計３０枚積層させて、一辺が１００ｍｍの正方形の積層体（厚さ１５ｍｍ）を製作した。次に、積層体の正極体のリード部及び負極体のリード部を、各々電極端子部材の電極端子に溶接により接着した後、真空乾燥機を用いてこれらを１１５℃で２４時間減圧乾燥した。
また、アルミ箔を基材とする一辺が１５０ｍｍの正方形の偏平状の容器を、真空乾燥機を用いて１０５℃で１５時間減圧乾燥した。この偏平状の容器は、一辺に開口部を有するものであった。
【００２２】
積層体及び電極端子部材、偏平状の容器を、窒素雰囲気下で室温まで冷却した後、図２に示すように、電極端子部材の合成樹脂部が容器の開口部と接触するように、電極端子部材を容器に挿入した。次に、プロピレンカーボネート溶媒にアンモニウム塩等を溶解させた電解液９０ｍｌを、偏平状の容器の開口部から注入した。電解液の注入を終了した後、３０分間真空ポンプにより減圧にして、積層体の減圧処理を行なった。また、この間、電極端子に通電して電解精製を行なった。その後、容器の開口部（電極端子部材の合成樹脂部）を１５０℃でヒートシールし、偏平状の容器を密封して電気二重層キャパシタを得た。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の電気二重層キャパシタの電極端子部材の一例を示す斜視図
【図２】本発明の電気二重層キャパシタの一例を示す構成図
【図３】本発明において、正極体の端子及び負極体の端子を、合成樹脂とともに一体成形するための金型の一例を示す斜視図
【符号の説明】
【００２４】
１  正極体の端子
２  負極体の端子
３  合成樹脂
４  積層体
５  偏平状の容器
６  正極体の端子の先端
７  負極体の端子の先端
８  シール部
９  成形金型
【図１】
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【図２】
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【図３】
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