(57)【要約】【課題】金属の中間層３０を持つ樹脂の積層フィルムから形成される容器１０にキャパシタ本体を電解液と共に密封するヒートシール部と、を備える電気二重層キャパシタにおいて、容器の耐水性（水分の浸透防止）を良好に確保する。【解決手段】ヒートシールの熱溶着部を形成する樹脂層３２，３２を挟む金属の中間層３０、３０を接近させるべく樹脂層３２，３２の熱溶着部を幅方向へ横切る断面を局部的に絞る薄肉部１６を熱溶着部に沿うように設定する。【選択図】        図３
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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組成されるキャパシタ本体と、金属の中間層を持つ樹脂の積層フィルムから形成される容器にキャパシタ本体を電解液と共に密封するヒートシール部と、を備える電気二重層キャパシタにおいて、ヒートシールの熱溶着部を形成する樹脂層を挟む金属の中間層を接近させるべく樹脂層の熱溶着部を幅方向へ横切る断面を局部的に絞る薄肉部を熱溶着部に沿うように設定したことを特徴とする電気二重層キャパシタ。
【請求項２】
樹脂層の薄肉部は、ヒートシーラの加熱面に設定の凸部により形成したことを特徴とする請求項１の記載に係る電気二重層キャパシタ。
【請求項３】
樹脂層の薄肉部は、ヒートシーラの加熱面に設定のテーパ部により容器の外側へ薄くなるように形成したことを特徴とする請求項１の記載に係る電気二重層キャパシタ。
【請求項４】
樹脂の薄肉部は、これを挟む金属の中間層の同一部位を両側から接近させる断面形状に形成したことを特徴とする請求項１の記載に係る電気二重層キャパシタ。
【請求項５】
金属の中間層を持つ樹脂の積層フィルムは、容器の外面を形成する耐熱性の高い樹脂層と、容器の内面を形成する熱溶着性の高い樹脂層と、を備えたことを特徴とする請求項１の記載に係る電気二重層キャパシタ。
【請求項６】
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キャパシタ本体を組成する工程と、金属の中間層を持つ樹脂の積層フィルムから形成される容器にキャパシタ本体を電解液と共に密封するヒートシールを処理する工程と、を備える電気二重層キャパシタの製造方法において、ヒートシールの熱溶着部を形成する樹脂層を挟む金属の中間層を接近させるべく樹脂層の熱溶着部を幅方向へ横切る断面を局部的に絞る薄肉部を熱溶着部に沿うように設定する工程と、を備えた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７】
樹脂層の薄肉部を設定する工程は、ヒートシーラの平坦な加熱面により押圧する１次処理と、ヒートシーラの加熱面に設定の凸部により１次処理面をさらに押圧する２次処理と、を備えたことを特徴とする請求項６の記載に係る電気二重層キャパシタ。
【請求項８】
樹脂層の薄肉部を設定する工程は、ヒートシーラのテーパ部を含む加熱面により押圧する処理を備えたことを特徴とする請求項６の記載に係る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、電気二重層キャパシタおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種の蓄電デバイスとして、急速充電が可能で充放電サイクル寿命の長い、電気二重層キャパシタの適用技術が注目される。
【０００３】
電気二重層キャパシタは、分極性電極と電解液との界面に形成される電気二重層に電荷を蓄えるものであり、従来から諸種の改良案が開示される。特許文献１の場合、分極性電極とセパレータと集電極とから組成される積層体（キャパシタ本体）を電解液と共に密封する容器について、樹脂の形状追従性を確保しつつ、容器の内部への水分の浸透を遮断するため、金属の中間層を持つ積層フィルムから容器を形成したものが記載される。特許文献２の場合、集電極とその表面に形成される分極性電極との接合強度を高めるため、集電極の表面に粗面化層を形成したものが記載される。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２００７４０号
【特許文献２】特開平１１−２８３８７１号
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
電気二重層キャパシタにおいては、水分に起因する有機電解液の化学反応により品質の劣化を招く可能性があり、特許文献１においては、容器の外部から内部への水分の浸透を遮断するため、容器を形成する積層フィルムに金属の中間層が設けられるのである。容器は、図６のように積層フィルムの樹脂層１（容器の内面側を形成する表層）を熱溶着することにより密封されるが、金属の中間層２に挟まれる樹脂層１ａ，１ｂ（熱溶着部を形成する）の厚みも密封部Ａの端面に露出するため、その露出面Ｂから熱溶着部を形成する樹脂層１ａ，１ｂの厚みを容器の内側へ水分が徐々に浸透する可能性が考えられる。これを防止するため、容器の内面を形成する積層フィルムの樹脂層１は、水分の浸透経路を狭める上から薄く設定するのが好ましいが、容器の耐圧強度の面からは、ある程度以上に厚く設定する方が望ましい。つまり、容器の内面を形成する積層フィルムの樹脂層１については、水分の浸透防止と耐圧強度の確保という、互いに矛盾する機能が要求されるのである。図６において、３は容器の外面を形成する積層フィルムの表層である、
この発明は、このような課題を解決するため、金属の中間層を持つ樹脂の積層フィルムから形成される容器において、水分の浸透防止と耐圧強度の確保という、互いに矛盾する要求を両立しえる電気二重層キャパシタおよびその製造方法の提供を目的とする。
【０００６】
【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組成されるキャパシタ本体と、金属の中間層を持つ樹脂の積層フィルムから形成される容器にキャパシタ本体を電解液と共に密封するヒートシール部と、を備える電気二重層キャパシタにおいて、ヒートシールの熱溶着部を形成する樹脂層を挟む金属の中間層を接近させるべく樹脂層の熱溶着部を幅方向へ横切る断面を局部的に絞る薄肉部を熱溶着部に沿うように設定したことを特徴とする。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明に係る電気二重層キャパシタにおいて、樹脂層の薄肉部は、ヒートシーラの加熱面に設定の凸部により形成したことを特徴とする。
【０００８】
第３の発明は、第１の発明に係る電気二重層キャパシタにおいて、樹脂層の薄肉部は、ヒートシーラの加熱面に設定のテーパ部により容器の外側へ薄くなるように形成したことを特徴とする。
【０００９】
第４の発明は、第１の発明に係る電気二重層キャパシタにおいて、樹脂の薄肉部は、これを挟む金属の中間層の同一部位を両側から接近させる断面形状に形成したことを特徴とする。
【００１０】
第５の発明は、第１の発明に係る電気二重層キャパシタにおいて、金属の中間層を持つ樹脂の積層フィルムは、容器の外面を形成する耐熱性の高い樹脂層と、容器の内面を形成する熱溶着性の高い樹脂層と、を備えたことを特徴とする電気二重層キャパシタ。
【００１１】
第６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キャパシタ本体を組成する工程と、金属の中間層を持つ樹脂の積層フィルムから形成される容器にキャパシタ本体を電解液と共に密封するヒートシールを処理する工程と、を備える電気二重層キャパシタの製造方法において、ヒートシールの熱溶着部を形成する樹脂層を挟む金属の中間層を接近させるべく樹脂層の熱溶着部を幅方向へ横切る断面を局部的に絞る薄肉部を熱溶着部に沿うように設定する工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
第７の発明は、第６の発明に係る電気二重層キャパシタの製造方法において、樹脂層の薄肉部を設定する工程は、ヒートシーラの平坦な加熱面により押圧する１次処理と、ヒートシーラの加熱面に設定の凸部により１次処理面をさらに押圧する２次処理と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
第８の発明は、第１の発明に係る電気二重層キャパシタにおいて、樹脂層の薄肉部を設定する工程は、ヒートシーラのテーパ部を含む加熱面により押圧する処理を備えたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の効果】
第１の発明においては、ヒートシールの熱溶着部を形成する樹脂層の厚みも密封部（ヒートシール部）の端面に露出するが、熱溶着部を形成する樹脂層の薄肉部により、容器の内側へ浸透経路が局部的に狭められる。つまり、樹脂の薄肉部が金属の中間層を接近させる堰きのように機能するため、容器の内部への水分の浸透を効果的に防止できる。また、薄肉部は局部的に設定されるので、容器の耐圧強度も確保しえるようになる。
【００１５】
第２の発明においては、ヒートシーラの凸部により、ヒートシール部の表面に溝状の凹部か形成され、金属の中間層を接近させるので、これらの間に挟まれる樹脂層が局部的な薄肉部に潰されるのである。
【００１６】
第３の発明においては、ヒートシーラのテーパ部により、ヒートシール部の表面が斜めに潰され、金属の中間層を接近させるので、これらの間に挟まれる樹脂層が金属の中間層の最接近部へ厚みの縮小する薄肉部を形成する。
【００１７】
第４の発明においては、金属の中間層の同一部位を両側から接近させるので、これらの間に挟まれる樹脂層が両側から大きく薄肉部に潰され、その露出する端面から容器の内部への水分の浸透経路を合理的に狭められるのである。
【００１８】
第５の発明においては、容器の外面は耐熱性の高い樹脂層のため、ヒートシールにより、容器の内面を形成する熱溶着性の高い樹脂層に局部的な薄肉部をバラツキなく効率的に加工できる。
【００１９】
第６の発明においては、樹脂層の薄肉部を設定する工程を加えることにより、高品質（容器の耐圧強度を確保しつつ、水分の浸透防止に優れる、長寿命）の電気二重層キャパシタを能率よく製造できるようになる。
【００２０】
第７の発明においては、１次処理により、ヒートシール部の金属の中間層に挟まれる樹脂層が均一な厚みに熱溶着され、２次処理により、ヒートシーラの凸部に潰される薄肉部が形成される。
【００２１】
第８の発明においては、ヒートシーラのテーパ部を含む加熱面により、ヒートシール部の金属の中間層に挟まれる樹脂層の厚みをテーパ状に縮小させる薄肉部が形成できるのである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１において、電気二重層キャパシタの一例を説明する。１０はキャパシタ本体を電解液（有機電解液）と共に収容する容器であり、１対の端子（電極）が外部へ引き出される。各端子は、軽量かつ電気抵抗の小さいアルミニウムから短尺状に形成される。
【００２３】
キャパシタ本体については、矩形の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（紙製などの多孔質膜）とから所定の積層体に組成される。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）とから構成される。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が一体に成形される。各リード部の同極どうしは束ねられ、この結束部に極性の対応する端子が接合される。
【００２４】
容器１０は、金属の中間層を含む樹脂の積層フィルムから同一形状に絞り加工される２つの容器部分（底側部分１０ａと蓋側部分１０ｂと）からなり、これらを組み合わせると、互いに向き合う凹部１１ａ，１１ｂ（容器の外面においては、凸部となる）により、底側部分１０ａと蓋側部分１０ｂとの間に積層体の収容部が形成される。１２は凹部１１ａ，１１ｂの周囲に合わせ面を形成するフランジである。
【００２５】
底側部分１０ａの内側に積層体は納められ、その上から蓋側部分１０ｂが被せられる。凹部１１ａ，１１ｂの周囲（フランジ）において、１対の端子（その一部）が引き出される一辺を除く三辺が熱溶着される。容器１０は、１対の端子が突き出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、残りの開口可能な一辺が熱溶着される。
【００２６】
底側部分１０ａおよび蓋側部分１０ｂは、金属の中間層を含む樹脂の積層フィルムを素材に成形されるが、これらの素材となる積層フィルムについては、アルミニウム箔の中間層３０と、これを挟む樹脂の表層３１，３２と、の３層構造に作成される（図３〜図５、参照）。容器１０の外面を構成する表層３１は、耐熱性の高い樹脂、容器の内面を構成する表層３２は、熱溶着（溶融）性の高い樹脂、により形成される。
【００２７】
容器１０の密封（熱溶着）については、１対の接離（開閉）可能なヒータを備えるヒートシーラにより処理される。図３はその工程を説明するものであり、ヒータ２０の平坦な加熱面２０ａにより容器の縁辺部１３（底側部分１０ａのフランジ１２と蓋側部分１０ｂのフランジ１２との重なり合う領域）を押圧する１次処理、ヒータ２１の凸部２１ｂを持つ加熱面２１ａにより１次処理面の一部を押圧する２次処理、が順次に行われる。
【００２８】
１次処理において、容器１０の縁辺部１３は、１対のヒータ２０に挟まれ、その平坦な加熱面２０ａにより、フランジ１２ａの中間層３０とフランジ１２ｂの中間層３０との間に挟まれる樹脂層３２，３２が均一な厚みＴ１に熱溶着される。２次処理において、１次処理後の縁辺部１３は、凸部２１ｂが互いに対称の加熱面２１ａに挟まれ、フランジ１２ａの中間層３０とフランジ１２ｂの中間層３０との間に介在する熱溶融性の高い樹脂層３２，３２が潰され、縁辺部１３に沿う厚さＴ２の薄肉部１６を形成する。縁辺部１３の表面１４（１次処理の平面シール領域）は、２次処理により、溝状の凹部１５が形成され、金属の中間層３０，３０を互いに接近させるので、これらの間に熱溶着性の高い樹脂層３２，３２の薄肉部１６が形成されるのである（図２、参照）。
【００２９】
このような樹脂層３２，３２の薄肉部１６により、縁辺部１３の端面に露出する樹脂層３２，３２から容器１０の内部への水分の浸透経路が局部的に狭められる。つまり、薄肉部１６が金属の中間層３０，３０を接近させる堰きのように機能するため、容器１０の内部への水分の浸透を効果的に防止できる。また、薄肉部１６は、容器１０の密封処理により形成され、容器１０の素材となる積層フィルムの樹脂層３２を予め薄く設定しなくて済むため、容器１０の耐圧強度も確保しえるようになる。
【００３０】
図４は、樹脂の薄肉部１６を設定する別の工程を説明するものであり、２次処理に使われる１対のヒータ２２にテーパθが互いに対称の加熱面２２ａが形成される。１次処理において、容器１０の縁辺部１３は、１対のヒータ（図３、参照）に挟まれ、その平坦な加熱面により、フランジ１２ａの中間層３０とフランジ１２ｂの中間層３０との間に挟まれる樹脂層３２，３２が均一な厚みＴ１に熱溶着される。２次処理において、１次処理後の縁辺部１３は、テーパθが互いに対称の加熱面２２ａに挟まれ、フランジ１２ａの中間層３０とフランジ１２ｂの中間層３０との間に介在する熱溶融性の高い樹脂層３２，３２が潰され、金属の中間層３０、３０を互いに接近させるので、これらの間に挟まれる樹脂層３２，３２が中間層３０，３０の最接近部Ｔ２（この場合、縁辺部１３の端面）へ厚みが斜めに縮小する薄肉部１６を形成する。この薄肉部１６により、容器１０の耐圧強度を確保しつつ、容器１０の内部への水分の浸透（金属の中間層３０，３０に挟まれる樹脂層３２，３２の厚みを経路とする）も防止できるのである。
【００３１】
図５は、さらに別の工程を説明するものであり、２次処理に使われる１対のヒータ２３に湾曲Ｒが互いに対称の加熱面２３ａが形成される。１次処理において、容器１０の縁辺部１３は、１対のヒータ（図３、参照）に挟まれ、その平坦な加熱面により、フランジ１２ａの中間層３０とフランジ１２ｂの中間層３０との間に挟まれる樹脂層３２，３２が均一な厚みＴ１に熱溶着される。２次処理において、１次処理後の縁辺部１３は、湾曲Ｒが互いに対称の加熱面２３ａに挟まれ、フランジ１２ａの中間層３０とフランジ１２ｂの中間層３０との間に介在する熱溶融性の高い樹脂層３２，３２が潰され、金属の中間層３０，３０を互いに接近させるので、これらの間に挟まれる樹脂層３２，３２が中間層３０，３０の最接近部Ｔ２（この場合、縁辺部１３の端面）へ厚みが２次関数的に縮小する薄肉部１６を形成する。この薄肉部１６により、容器１０の耐圧強度を確保しつつ、容器１０の内部への水分の浸透（金属の中間層３０，３０に挟まれる樹脂層３２，３２の厚みを経路とする）も防止できるのである。
【００３２】
図３〜図４において、２次処理に使われる１対のヒータ２１〜２３は、その加熱面２１ａ〜２３ａに凸部２１ｂ，テーパθ，湾曲Ｒが対称に設定され、金属の中間層３０，３０の同一部位を両側から接近させるので、これらの間に挟まれる樹脂層３２，３２が両側から大きく潰され、その薄肉部１６により容器１０の内部への水分の浸透経路を合理的に狭められるのである。薄肉部１６については、潰し過ぎると金属の中間層３０，３０が接触状態に露出しやすくなるため、ある程度の厚みが要求される。
【００３３】
図４または図５においては、２次処理が図３のようなヒータ２１による局部シールでないため、１次処理を省略する（２次処理のみとする）ことも考えられるが、熱溶着の確実性（剥離の防止）等を図る上からは、容器１０の縁辺部１３（樹脂層３２，３２）を均一に熱溶着する１次処理を加える方が効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】電気二重層キャパシタの外観図である。
【図２】同じく平面図である。
【図３】同じく密封処理の説明図である。
【図４】同じく密封処理の説明図である。
【図５】同じく密封処理の説明図である。
【図６】同じく課題を説明する容器部分の断面図である。
【符号の説明】
１０  容器
１１ａ，１１ｂ  凹部
１２，１２ａ，１２ｂ  フランジ
１３  容器の縁辺部
１４  縁辺部の表面
１５  溝状の凹部
１６  薄肉部
３０  金属の中間層
３１  耐熱性の高い樹脂層
３２  熱溶着（溶融）性の高い樹脂層
【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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