(57)【要約】 【課題】  電気二重層キャパシタ素子を容易に並列に接続できると共に、端子板の製造コストが抑えられる構造の電気二重層キャパシタを提供する。【解決手段】  電気二重層キャパシタ素子を直列に接続した電気二重層キャパシタ積層体が正極端子板２２と負極端子板２３との間に配置され、前記正極端子板２２と負極端子板２３により前記電気二重層キャパシタ積層体が複数組並列に接続されてなる電気二重層キャパシタにおいて、前記正極端子板２２と負極端子板２３それぞれが前記電気二重層キャパシタ積層体に沿うように屏風状に２回以上折り曲げられた一枚の金属板からなり、さらに前記正極端子板２２から取り出された正極のリード端子２４と前記負極端子板２３から取り出された負極のリード端子２４が同一側に配置された電気二重層キャパシタである。【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積層体が正極端子板と負極端子板との間に配置され、前記正極端子板と負極端子板により前記電気二重層キャパシタ積層体が複数組並列に接続されてなる電気二重層キャパシタにおいて、前記正極端子板と負極端子板それぞれが前記電気二重層キャパシタ積層体に沿うように２回以上折り曲げられた一枚の金属板からなり、さらに前記正極端子板から取り出された正極のリード端子と前記負極端子板から取り出された負極のリード端子が同一側に配置されたことを特徴とする電気二重層キャパシタ。
【請求項２】
前記電気二重層キャパシタ積層体が４組以上並列に接続されたことを特徴とする請求項１に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項３】
前記正極端子板と負極端子板のそれぞれ前記電気二重層キャパシタ積層体と電気的に接続する部分を連結する端子連結部に接する部分が、前記正極端子板の端子連結部と負極端子板の端子連結部が接触しないように切り欠かれていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項４】
前記端子連結部に絶縁テープが巻かれていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の電気二重層キャパシタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気二重層キャパシタに関し、特にその並列接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気二重層キャパシタは、分極性電極と電解質を含んだ電解液からなる電気素子であり、電極の分極により、電解液と電極との間に形成される電気二重層に電荷を蓄える機能を有する。図５は、従来の電気二重層キャパシタの基本セルの断面図である。図５に示すように、電気二重層キャパシタ素子１はセパレータ３の上下にそれぞれ分極性電極２、集電体４、端子板６が積層され、さらにセパレータ３、分極性電極２の外周部がガスケット５で囲まれた構造である。
【０００３】
従来用いられている電気二重層キャパシタには、電解液として水溶液系電解液（例えば、硫酸水溶液）を用いるものと有機系電解液を用いるものの２種類がある。一般に有機系電解液を用いる電気二重層キャパシタの方が高い耐電圧を得られるが、電解液のイオン伝導度が小さいために内部抵抗が大きくなり、充放電電流が抑えられる欠点がある。一方、水溶液系電解液を用いる電気二重層キャパシタは耐電圧が低いが、電解液のイオン伝導度が高いために内部抵抗が小さく、大きな出力電流が得られ、大電流充放電用途に適している。
【０００４】
分極性電極２には、電解液に対して安定で導電性があり、かつ大きな表面積を有する必要があるため、粉末活性炭や活性炭繊維等をポリテトラフルオロエチレンなどのバインダにより成形したものが用いられている。セパレータ３には、ガラス繊維やポリプロピレン繊維等の不織布及びポリオレフィン系多孔質フィルム等、電子絶縁性でかつイオン透過性の高い多孔膜が用いられている。
【０００５】
集電体４には、電解液に水溶液系電解液を用いた場合はカーボン粉末等により導電性を付与したゴムあるいはエラストマが、一方電解液に有機溶媒系電解液を用いた場合は金属製のフィルムが用いられている。
【０００６】
ガスケット５は、基本セルの形状を維持し、電解液の漏れを防ぐと共に、上下の集電体４の接触による短絡を防ぐ役割がある。集電体４の外側には端子取り出しのため端子板６が設けられている。
【０００７】
前記水溶液系電解液を用いた電気二重層キャパシタ素子は、耐電圧が硫酸水溶液等の電気分解電圧によって決まり、約１．２Ｖと低い。また、水溶液系電解液よりも耐電圧が高い、有機溶媒系電解液を用いた電気二重層キャパシタ素子でも２〜３Ｖ程度の耐電圧しか得られない。そのため、数Ｖ以上のシステムに用いる場合には、所望の耐電圧を得るために、電気二重層キャパシタ素子を複数個直列に接続して用いる必要がある。
【０００８】
また、これまでは、電気二重層キャパシタは主にメモリ等のバックアップのような、比較的小電流の用途に用いられることが大部分であった。これに対し、近年では電子機器関係の分野で、主電源である電池の長寿命化、及び瞬間的な電流供給のための用途として、瞬時に大電流を供給できる電気二重層キャパシタの重要性が認知されつつある。これらの用途においては、静電容量の向上と、内部抵抗の低減が要請されるため、必要な場合には電気二重層キャパシタ素子を複数個並列に接続して用いられる。
【０００９】
例えば、特許文献２には、上述した電気二重層キャパシタ素子を直列と並列に接続する技術が示されている。図２は、特許文献２に開示されている従来技術の電気二重層キャパシタの説明図である。図２に示すように、片側に３個の電気二重層キャパシタ素子１１を端子板１６を介して並列に接続し、さらに左右で直列に接続している。
【００１０】
【特許文献１】特開平６−１９６３６４号公報
【特許文献２】特開２００３−２１７９８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献２に示される構造を採用することにより、複数個の電気二重層キャパシタ素子１１を端子板１６を介して積層し、並列に接続した電気二重層キャパシタを提供できる。しかしながら、図２に示す端子板１６は、金属板の切断加工と折り曲げ加工の他に溶接加工が必要な構造をしているため、製造コストが嵩む欠点がある。従って、本発明の目的は、電気二重層キャパシタ素子を容易に並列に接続できると共に、端子板の製造コストが抑えられる構造の電気二重層キャパシタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、電気二重層キャパシタ素子を直列に接続した電気二重層キャパシタ積層体が正極端子板と負極端子板との間に配置され、前記正極端子板と負極端子板により前記電気二重層キャパシタ積層体が複数組並列に接続されてなる電気二重層キャパシタにおいて、前記正極端子板と負極端子板それぞれが前記電気二重層キャパシタ積層体に沿うように屏風状に２回以上折り曲げられた一枚の金属板からなり、さらに前記正極端子板から取り出された正極のリード端子と前記負極端子板から取り出された負極のリード端子が同一側に配置された電気二重層キャパシタである。
【００１３】
また本発明は、前記電気二重層キャパシタ積層体が４組以上並列に接続された電気二重層キャパシタである。
【００１４】
また本発明は、正極端子板と負極端子板のそれぞれ前記電気二重層キャパシタ積層体と電気的に接続する部分を連結する端子連結部に接する部分が、前記正極端子板の端子連結部と負極端子板の端子連結部が接触しない様に切り欠かれている電気二重層キャパシタである。
【００１５】
また本発明は、前記端子連結部に絶縁テープが巻かれている電気二重層キャパシタである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、端子板の連結部で折り曲げ、正極端子板と正極端子板の間に負極端子板を配置し、電気二重層キャパシタ積層体の上下面が正極端子板と負極端子板とに電気的に接続するように配置し、複数組の電気二重層キャパシタ積層体を正極端子板と負極端子板により並列に接続している。従って、並列構造が可能なリード端子一体型の正極及び負極の端子板をそれぞれ１枚の金属板から作ることができる。また、側部の２枚の端子板が重なる部分（端子連結部に接する部分）が欠如しており、さらに端子連結部に絶縁テープを巻くことにより、正極端子板と負極端子板との短絡や、端子連結部と電気二重層キャパシタ積層体との短絡を防止している。従って、本発明の構造により、所要の組数の電気二重層キャパシタ積層体を並列に接続することができ、また、リード端子を同一側に取り出すことができる。
【００１７】
本発明によれば、リード端子一体型の端子板を用いて、電気二重層キャパシタ素子を並列構造として、簡便に高容量な電気二重層キャパシタを提供できる。また、正極端子板と負極端子板をそれぞれ一枚の金属板から作製することができるため、製造が容易で、コストを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
図１に、本発明の電気二重層キャパシタの斜視図を示す。図１は４組の電気二重層キャパシタ積層体２１を正極端子板２２と負極端子板２３を用いて並列に接続した電気二重層キャパシタの例である。電気二重層キャパシタ積層体２１は、所望の耐電圧となるように、必要数の電気二重層キャパシタ素子を積層して直列に接続したものである。電気二重層キャパシタ積層体２１の電気二重層キャパシタ素子の積層数は１個以上の必要な枚数であれば良いが、並列に接続される電気二重層キャパシタ積層体２１間では、電気二重層キャパシタのバランス上、同じ積層数であることが望ましい。ここで、電気二重層キャパシタ素子は従来と同じ構造のものを用いることができる。さらに、電気二重層キャパシタには、正極端子板２２と負極端子板２３から、それぞれ延長されて形成されたリード端子２４が同一方向に設けられている。
【００２０】
図３に、本発明の端子板の展開図を示す。図３（ａ）は図１の正極端子板、図３（ｂ）は図１の負極端子板、図３（ｃ）は並列接続数を増やした場合の正極端子板、図３（ｄ）は並列接続数を増やした場合の負極端子板である。図４に、本発明の端子板の斜視図を示す。図４（ａ）は図１の正極端子板、図４（ｂ）は図１の負極端子板、図４（ｃ）は並列接続数を増やした場合の正極端子板、図４（ｄ）は並列接続数を増やした場合の負極端子板である。図４（ａ），図４（ｂ），図４（ｃ），図４（ｄ）は、それぞれ図３（ａ），図３（ｂ），図３（ｃ），図３（ｄ）の金属板を屏風状に折り曲げ加工することで製造することができる。
【００２１】
本発明の電気二重層キャパシタに使用される正極端子板２２と負極端子板２３は電気二重層キャパシタ積層体２１を並列接続する際に、正極端子板２２と負極端子板２３が重なることを防ぐため、端子連結部２５に接する部分が切り欠かれ、金属の一部が欠如した構造となっている。図４（ａ）と図４（ｂ）に示されるような屏風状に折り曲げ加工された正極端子板２２と負極端子板２３の間に、電気二重層キャパシタ積層体２１の上下面が正極端子板２２と負極端子板２３とに接続するように配置することにより、図１のような電気二重層キャパシタ積層体２１を複数個並列に接続した電気二重層キャパシタを得ることができる。また、正極と負極のリード端子２４を同一側に取り出すこともできる。
【００２２】
さらに、端子連結部２５には、絶縁性テープを巻くことにより、正極端子板２２の端子連結部２５と負極端子板２３の端子連結部２５の接触によるショートや、端子連結部２５と電気二重層キャパシタ積層体２１の接触によるショートを防ぐことができる。
【００２３】
本発明の電気二重層キャパシタにおいては、並列に接続させる電気二重層キャパシタ積層体の組数は所要の電気容量に応じて設定すれば良く、上記の４組の電気二重層キャパシタ積層体を並列に接続する例に限られるわけではない。図３、図４の正極端子板と負極端子板の展開図と斜視図で、図３、図４（ａ）、図４（ｂ）と並列に接続する電気二重層キャパシタ積層体の組数を増やす場合の図３、図４（ｃ）、図４（ｄ）を比較するとわかるように、本発明の端子板構造では、単純に図３の端子板の展開図において現れる周期構造部分を並列接続する組数に応じて増やせばよい。この展開図に示される金属板に折り曲げ加工を施し、（図４の加工後の端子板の斜視図においても周期構造が現れている）増やした端子板の部分に増やした電気二重層キャパシタ積層体を配置すれば良い。
【００２４】
このように、並列に接続する電気二重層キャパシタ積層体の組数を増やしても、各端子板は、一枚の金属板からの切断加工と曲げ加工で製造が可能である。一方、図２に示す従来技術では、電気二重層キャパシタ積層体を図１のように縦方向に重ねて４組以上並列に接続する場合には、端子板を一枚の金属板からの切断加工と曲げ加工だけで製造することができない。
【実施例】
【００２５】
電気二重層キャパシタ素子は、導電性ゴムからなる集電体の周囲にガスケットを融着し、ガスケットの内部の集電体に活性炭、カーボンからなる分極性電極を塗布し、この分極性電極に約４０ｗｔ％の硫酸を含浸させ、さらに、セパレータを積層し、再び、前記分極性電極および上記と同じ構成の集電体を積層した。この電気二重層キャパシタ素子を５枚重ねることで、電気二重層キャパシタ積層体を４組作製した。
【００２６】
端子板は図３（ａ）、図３（ｂ）に示す形状のものを用いた。端子板２２，２３は、端子連結部２５に接する箇所で金属の一部が欠如した構造となっており、電気二重層キャパシタ積層体２１を並列構造にする際に、正極端子板２２と負極端子板２３が重なることを防いでいる。図３（ａ）、図３（ｂ）の展開図で示す端子板２２，２３を、図４（ａ）、図４（ｂ）の斜視図に示すように、屏風状に折り曲げて用いた。このように端子板を折り曲げることにより、正極端子板２２の間に負極端子板２３を配置することができ、また、正極と負極のリード端子２４を同一側に取り出すことができる。
【００２７】
ここでは、銅板に錫メッキを施した端子板２２，２３を用い、さらに、内部抵抗を低減するために銀ペーストを塗布した。端子連結部２５には絶縁性テープとしてポリイミドテープを巻き、正極端子板２２の端子連結部２５と負極端子板２３の端子連結部２５の接触によるショートや、正極端子板２２や負極端子板２３の端子連結部２５と電気二重層キャパシタ積層体２１の接触によるショートを防いでいる。
【００２８】
上記の図４（ａ）、図４（ｂ）の端子板を組合せ、４組の電気二重層キャパシタ積層体２１を正極端子板２２と負極端子板２３の間に配置して、図１に示されるような電気二重層キャパシタを製造した。
【００２９】
さらに、気密性を保つために、この電気二重層キャパシタを外装ケースの内部に収納して封止した。その際に、内部抵抗の低減のために、正極端子板２２、負極端子板２３、電気二重層キャパシタ２１が密着するように、電気二重層キャパシタが上下から一定の力で加圧されるようにした。
【００３０】
以上により、電気二重層キャパシタ素子２０個を縦方向に重ねて、４並列、５直列に接続した電気二重層キャパシタを製造できた。この電気二重層キャパシタの特性を測定した所、電気二重層キャパシタ素子と比較して耐電圧が５倍、容量が４倍、内部抵抗が５／４とほぼ理論通りの特性が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の電気二重層キャパシタを示す斜視図。
【図２】従来例の電気二重層キャパシタの説明図
【図３】本発明の端子板の展開図。図３（ａ）は図１の正極端子板、図３（ｂ）は図１の負極端子板、図３（ｃ）は並列接続数を増やした場合の正極端子板、図３（ｄ）は並列接続数を増やした場合の負極端子板。
【図４】本発明の端子板の斜視図。図４（ａ）は図１の正極端子板、図４（ｂ）は図１の負極端子板、図４（ｃ）は並列接続数を増やした場合の正極端子板、図４（ｄ）は並列接続数を増やした場合の負極端子板。
【図５】従来の電気二重層キャパシタの基本セルの断面図。
【符号の説明】
【００３２】
１，１１    電気二重層キャパシタ素子
２    分極性電極
３    セパレータ
４    集電体
５    ガスケット
６，１６    端子板
２１    電気二重層キャパシタ積層体
２２    端子板、正極端子板
２３    端子板、負極端子板
２４    リード端子
２５    端子連結部
【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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