(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分極性電極、集電極、セパレータを積層し、電解液を含浸し外装ケースに格納した電気二重層キャパシタにおいて、
前記セパレータは、セルロース系のセパレータであり、且つ、積層方向に射影した場合に各セパレータの射影が隣接する分極性電極の射影を包含するように分極性電極よりも大きく形成され、
超音波接着を用いて、分極性電極の両外側及び分極性電極間に介在する各セパレータの端部がまとめて接着されており、
各分極性電極がセパレータ内に密閉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】
分極性電極、集電極、セパレータを積層し、電解液を含浸し外装ケースに格納した電気二重層キャパシタにおいて、
前記セパレータは、セルロース系のセパレータであり、且つ、積層方向に射影した場合に各セパレータの射影が隣接する分極性電極の射影を包含するように分極性電極よりも大きく形成され、
化学的に不活性な接着テープを用いて、分極性電極の両外側及び分極性電極間に介在する各セパレータの端部がまとめて接着されており、
各分極性電極がセパレータ内に密閉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３】
分極性電極、集電極、セパレータを積層し、電解液を含浸し外装ケースに格納した電気二重層キャパシタにおいて、
前記セパレータは、セルロース系のセパレータであり、且つ、積層方向に射影した場合に各セパレータの射影が隣接する分極性電極の射影を包含するように分極性電極よりも大きく形成され、
絶縁性を持つ化学的に不活性な接着剤を用いて、分極性電極の両外側及び分極性電極間に介在する各セパレータの端部がまとめて接着されており、
各分極性電極がセパレータ内に密閉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４】
前記分極性電極は集電極に固着されて一体をなすことを特徴とする請求項１〜３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、電動車両等の動力源として使用される電気二重層キャパシタの構造に関する。
【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ている。電気二重層キャパシタは、活性炭と電解液との界面に形成される電気二重層を利用して蓄電するもので、充放電に際して化学反応を伴わないため、大電流を瞬時に充放電でき、充放電効率も良い。
【０００３】
特開２０００−２００７３８号公報のように、電気二重層キャパシタは、活性炭を主とする分極性電極からなる正極と負極、これら両極を隔てるセパレータを交互に積層して構成される。
【０００４】
ところで、セパレータは、正負極の分極性電極を絶縁する役割を担っているが、分極性電極から剥離した活性炭等の微粒子の反対極への移動によるリーク電流が発生し、自己放電特性が悪化するなどの問題があった。
【０００５】
そこで、特開平９−１２９５０９号公報では、微粒子の正負極間の移動を阻止する微孔性を持つセパレータを用いる電気二重層キャパシタが示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この電気二重層キャパシタでは、分極性電極から剥離した活性炭等の微粒子が電解液中に漏れ出て、セパレータ間の隙間を通って電極間を電気泳動的に移動することへの対策はなされていない。
【０００７】
本発明の目的は、微粒子の移動が生じ易いセパレータ端部での微粒子の移動を阻止し、リーク電流を低減することである。さらに、正負電極とセパレータの積層構造のずれなどにより、セパレータ端部で電極同士が接触することを防ぐことも目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、分極性電極、集電極、セパレータを積層し、電解液を含浸し外装ケースに格納した電気二重層キャパシタにおいて、前記セパレータは、セルロース系のセパレータであり、且つ、積層方向に射影した場合に各セパレータの射影が隣接する分極性電極の射影を包含するように分極性電極よりも大きく形成したことを特徴とする。さらに、超音波接着を用いて、分極性電極の両外側及び分極性電極間に介在する各セパレータの端部がまとめて接着されており、各分極性電極がセパレータ内に密閉されていることを特徴とする。第２の発明は、分極性電極、集電極、セパレータを積層し、電解液を含浸し外装ケースに格納した電気二重層キャパシタにおいて、前記セパレータは、セルロース系のセパレータであり、且つ、積層方向に射影した場合に各セパレータの射影が隣接する分極性電極の射影を包含するように分極性電極よりも大きく形成したことを特徴とする。さらに、化学的に不活性な接着テープを用いて、分極性電極の両外側及び分極性電極間に介在する各セパレータの端部がまとめて接着されており、各分極性電極がセパレータ内に密閉されていることを特徴とする。第３の発明は、分極性電極、集電極、セパレータを積層し、電解液を含浸し外装ケースに格納した電気二重層キャパシタにおいて、前記セパレータは、セルロース系のセパレータであり、且つ、積層方向に射影した場合に各セパレータの射影が隣接する分極性電極の射影を包含するように分極性電極よりも大きく形成したことを特徴とする。さらに、絶縁性を持つ化学的に不活性な接着剤を用いて、分極性電極の両外側及び分極性電極間に介在する各セパレータの端部がまとめて接着されており、各分極性電極がセパレータ内に密閉されていることを特徴とする。
【０００９】
第５の発明は、第１〜４の発明に係わるキャパシタ蓄電装置において、前記分極性電極は集電極に固着されて前記集電極と一体をなすことを特徴とする。
【００１０】
【発明の効果】
第１から４の発明においては、超音波接着、化学的に不活性な接着テープ、又は絶縁性を持つ化学的に不活性な接着剤を用いて、分極性電極の両外側及び分極性電極間に介在するセルロース系の各セパレータの端部をまとめて接着するため、不純物及び正負極電極から剥離した活性炭微粒子などが電解液中に漏れ出て、正負極間を泳動することを妨げることができる。また分極性電極どうしの接触の可能性を低めることができる。
【００１１】
第１から５の発明においては、セパレータ内に分極性電極を封入するので、第１の発明よりさらに確実に、不純物及び活性炭微粒子などがセパレータ間の隙間を通って、電極間を移動することも完全になくすことができ、さらに、分極性電極どうしの接触を完全になくすことができる。従って、正負極間の絶縁が確実に確保される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明による電気二重層キャパシタの積層構造の概略図である。
【００１３】
１はセパレータ、２は集電極、３は分極性電極を表す。活性炭を主材料とする分極性電極３とアルミ箔を用いた集電極２とセルロース系又は樹脂製のセパレータ１を積層し電気二重層キャパシタを構成する。
【００１４】
電解液を分極性電極３に含浸させ、この電気二重層キャパシタを図示しない外装ケースに収納して、キャパシタセルとして使用する。外装ケースには、例えばアルミラミネートフィルムが用いられる。
【００１５】
同形同大に形成されている集電極２は、各アルミ箔の矩形平面の１辺の片側に寄せて突起状のリード部２a、２ｂが形成されていて、隣接する集電極２の裏と表が交互に入れ替わるように積層されている。また、集電極２の矩形平面の両面に分極性電極３が固着されていて、集電極２と分極性電極３が一体化している。
【００１６】
なお、積層構造の最外の集電極は、片面（内側の面）にのみ分極性電極３が固着されている。また、リード部２a、２ｂは、それぞれ別々に集められ、外部端子（図示せず）に接続され、一方の端子が陰極端子、他方の端子が陽極端子となる。
【００１７】
分極性電極３の製法や分極性電極３の集電極２への固着方法は、特に限定されるものではなく、従来より公知のものが種々採用可能である。電解液も同様に、特に限定されるものではなく、電気二重層キャパシタ用として通常用いられるもの、すなわち電気化学的に安定な電解質を極性有機溶媒に溶解させたものが使用される。
【００１８】
本発明によるセパレータ１は、矩形の形状であり、分極性電極３より大きな面積を有し、矩形状の分極性電極の四辺からはみ出るように積層されている。つまり、図２に示すように、積層方向に射影した場合に各セパレータ１の射影４が隣接する分極性電極３の射影５を包含するように、セパレータ１、集電極２、分極性電極３は積層されている。
【００１９】
これにより、不純物及び正負極電極から剥離した活性炭微粒子などが電解液中に漏れ出て、セパレータ１の四辺の隙間を通り、正負極間を泳動することを妨げることができる。加えて、分極性電極３どうしが接触することをなくし、正負極間の絶縁を確保できる。
【００２０】
この結果、正負間で発生する漏れ電流は抑えられるので、自己放電が少ない電気二重層キャパシタが得られることになる。なお、セパレータ１の面積が大きいほど漏れ電流は抑えられるが、蓄電エネルギ密度の減少、キャパシタセルのサイズの増大、キャパシタの積層構造の安定性を考慮して、セパレータ１の面積は決められるのが好ましい。
【００２１】
さらに、図３（a)に示すように、分極性電極３からはみ出したセパレータ１の四辺の端部は、互いに接合された接着部１aを有することが好ましい。この場合、絶縁性を持つ化学的に不活性な接着剤、または超音波接着により接着が行われる。
【００２２】
図３（b)及び(c)は、積層構造の側面図と底面図である。これらの図のように、セパレータ１の四辺の端部は、引き集められ互いに接着されている。セパレータ１の接着方法としては、さらに化学的に不活性な接着テープで接着することも可能である。
【００２３】
このように接着すれば、セパレータ１は、分極性電極３を袋状に密閉することが可能になるので、不純物及び活性炭微粒子などがセパレータ１の四辺を通って、電極間を移動することを完全になくすことができる。さらに、セパレータ１の分極性電極３に対するずれから生じる分極性電極３どうしの接触を確実になくすことができる。従って、確実に正負極間の絶縁が確保される。
【００２４】
また、セパレータ１が引き集められ互いに接着されていることから、キャパシタセルの積層構造を固定化することができ、電気二重層キャパシタは振動に強くなり、耐久性が向上するという効果が得られる。
【００２５】
本発明は、上記の積層型（角型）のキャパシタセルだけでなく、電極箔及びセパレータ箔を重ね合わせてロール状に巻回して構成する巻回型（円筒型）のキャパシタセルの場合にも適用される。その場合には、分極性電極より幅の広いセパレータを使用する。そして、幅方向（巻く方向に垂直）に分極性電極よりはみ出たセパレータの端部を接着することで、正負極間の絶縁を確保し、活性炭微粒子などの電極間の移動を防止することが可能である。
【００２６】
本発明は上記実施の形態に限定されない。そして、その技術的な思想の範囲において種々の変更がなしうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係わる電気二重層キャパシタの積層構造を示す分解斜視図。
【図２】本発明の一実施形態に係わる電気二重層キャパシタのセパレータと分極性電極の積層方向への射影図。
【図３】本発明の他の実施形態に係る電気二重層キャパシタを示すもので、(a)は正面図、(b)は側面図、(c)は底面図。
【符号の説明】
１  セパレータ
１a  セパレータ接着部
２  集電極
２a、２ｂ  リード部
３  分極性電極
４  セパレータの積層方向への射影
５  分極性電極の積層方向への射影
【図１】
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【図２】
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【図３】
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