(57)【要約】【課題】ガス抜き弁の通気部全体が電解液で覆われてしまう現象が生じ難い、電子部品のガス抜き部の構造を提供すること。【解決手段】内容物から発生する気体を逃がしながら外気の侵入を防止するためのガス抜き弁を有する容器と該容器内に保持された電解液及び電極材積層体とを有する電子部品のガス抜き部の構造において、該電極材積層体のガス抜き弁と接する部分にフルオロカーボン樹脂製フィルムが設けられている電子部品のガス抜き部の構造。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内容物から発生する気体を逃がしながら外気の侵入を防止するためのガス抜き弁を有する容器と該容器内に保持された電解液及び電極材積層体とを有する電子部品のガス抜き部の構造において、
該電極材積層体のガス抜き弁と接する部分にフルオロカーボン樹脂製フィルムが設けられている電子部品のガス抜き部の構造。
【請求項２】
前記ガス抜き弁外側の底面上に、ガス抜き弁の通気部が電極材積層体に接触するのを防止するスペーサーとして機能する突起部を有する請求項１記載の電子部品のガス抜き部の構造。
【請求項３】
前記ガス抜き弁外側の底面上に、フィルム体がガス抜き弁の通気部を覆い、接着部がガス抜き弁の通気部を囲むように接着された、液体を遮断して気体を透過するガス透過フィルムを更に有する請求項１又は２記載のガス抜き弁。
【請求項４】
前記ガス抜き弁が、
底部に通気孔を有する凹部と凹部周縁のフランジ部とを有する合成樹脂カップ、
凹部内側の底面上に底面孔を覆うように敷かれた弾性及び非通気性の弁膜、及び
凹部内側の弁膜上に設けられた弾性及び通気性の合成繊維質材料、
を有し、
該合成樹脂カップは、凹部内側の底面が容器の孔部に対向するようにフランジ部において容器の内側面に接着されて取り付けられ、
取り付けた状態において、合成樹脂カップの接着部は容器の孔部を囲んでおり、該合成繊維質材料は容器の内側面によって押され、弁膜が圧迫されて底面孔が封止されているものである、
請求項１〜３のいずれか記載の電子部品のガス抜き部の構造。
【請求項５】
前記合成樹脂カップ材がポリオレフィンであり、ガス透過膜がポリフルオロオレフィンの連続多孔質構造フィルムである請求項４記載の電子部品のガス抜き部の構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品のガス抜き部の構造に関し、特に、電解液中に電極が浸されてなる電子部品のガス抜き部の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気二重層キャパシタ、電池及び電解コンデンサのような電子部品は、容器内に電解液及び電極材積層体が保持された構成を有している。かかる電子部品は充放電の繰り返しによりガスが発生することがある。その場合、気体を外部に放出しないと容器内の圧力が上昇し、密閉性が損なわれたり破裂するおそれがある。収納容器の内容物から発生する気体を逃がしながら、外気の侵入を防止するために種々のガス抜き弁が従来から使用されている。
【０００３】
特許文献１には、外装がアルミラミネートフィルムにより形成されており、その内部に、プロピレンカーボネート溶液である電解液及び活性炭電極が収納された電気二重層キャパシタが記載されている。アルミラミネートフィルムでなる容器には樹脂製ガス抜き弁が備えられている。そのガス抜き弁の断面構造を図１０に示す。このガス抜き弁７２０は、アルミラミネートフィルム７１５に融着された底面孔７２２を有する鍋状本体７２１、その底面に敷かれた弁膜７２３、及び弁膜上に設けられた押さえ部材７２４からなっている。
【０００４】
弁膜７２３は容器の内外圧力差によって動作する。すなわち、容器の内部圧力が外部圧力より低いときには弁膜７２３が底面に貼り付いて底面孔７２２が塞がれ（図１０（ａ））、気体が発生して容器の内部圧力が外部圧力より高くなると捲れ上がって気体を外部に放出する（図１０（ｂ））。
【０００５】
しかしながら、この構造では弁膜７２３の両端部は底面に常に押し付けられている状態ではなく、経時的に底面孔７２２の閉塞が不十分になり易い。また、このガス抜き弁では底面孔７２２から電解液が流出するのを防止することができない。更に、取り付けの際には鍋状本体の寸法に合わせて容器を切り抜く必要があり、取り付け操作が煩雑である。
【０００６】
特許文献２の図３には、同様の電気二重層キャパシタに用いるガス抜きバルブが記載されている。しかしながら、このガス抜きバルブは構造が複雑であり、取り付け方法も煩雑であり、コストが高く生産効率も悪くなる。
【０００７】
ガス抜き弁やガス抜きバルブは、容器内側の通気部が電解液と接触すると、排気されるガスと共に電解液が持ち出されてしまう問題がある。そのため、例えば、通気部をガス透過フィルムで覆い、液体から遮断する試みがなされてきた。
【０００８】
しかしながら、その場合でも、容器が変形した場合などにガス抜き弁等の通気部全体が電解液で覆われてしまうと、通気性が遮断又は著しく阻害されてしまう。
【特許文献１】特開２００３−２９７７００
【特許文献２】特開２００３−２７２９６８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記従来の問題を解決するものであり、その目的とするところは、ガス抜き弁の通気部全体が電解液で覆われてしまう現象が生じ難い、電子部品のガス抜き部の構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、内容物から発生する気体を逃がしながら外気の侵入を防止するためのガス抜き弁を有する容器と該容器内に保持された電解液及び電極材積層体とを有する電子部品のガス抜き部の構造において、
該電極材積層体のガス抜き弁と接する部分にフルオロカーボン樹脂製フィルムが設けられている電子部品のガス抜き部の構造を提供するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明の一実施態様である電子部品のガス抜き部の構造を示す断面図である。この電子部品は、容器１０と該容器内に保持された電解液（非表示）及び電極材積層体２とを有している。容器１０には通気孔１１が形成され、その周囲を覆うようにガス抜き弁４が設けられている。
【００１２】
電極材積層体２は、例えば、集電極５／作用電極６／セパレータ７／作用電極６／集電極５の積層体である。電極材積層体２はガス抜き弁と接する部分にフルオロカーボン樹脂製フィルム８を有している。
【００１３】
フルオロカーボン樹脂は撥液性を有する。そのため、電極材積層体のガス抜き弁と接する部分にフルオロカーボン樹脂製フィルムを設けると電解液がはじかれて、ガス抜きバルブの通気部全体が電解液で覆われ難くなる。ここで、「ガス抜き弁と接する部分」とは必ずしも常に接触している必要はなく、ガス抜き弁の近傍にあって容器が変形等した際に接触しうる箇所であればよい。
【００１４】
ガス抜き弁外側の底面上には、電極材積層体に向かって突出する突起部（非表示）を設けることが好ましい。かかる突起部はガス抜き弁の通気部が電極材積層体に接触するのを防止するスペーサーとして機能する。そのために通気部と電極材積層体との間に空間が形成されて、ガス抜きバルブの通気部全体が電解液で覆われ難くなるからである。
【００１５】
また、ガス抜き弁外側の底面上には、フィルム体がガス抜き弁の通気部を覆い、接着部がガス抜き弁の通気部を囲むように接着された、液体を遮断して気体を透過するガス透過フィルムを更に有していてもよい。
【００１６】
図１に示されるような電子部品は、例えば、以下の様にして作製される。まず、集電極５、作用電極６、セパレータ７を適当な寸法に成形し、集電極５／作用電極６／セパレータ７／作用電極６／集電極５の順に重ねて電極材積層体２を得る。また、作用電極６上に集電極５を塗工、乾燥したものをセパレータ７と重ねて電極材積層体２を得てもよい。フルオロカーボン樹脂製フィルム８は、電極材積層体２のガス抜き弁と接する部分、例えば、集電極タブに挟まれた領域に貼り付ける。図２はフルオロカーボン樹脂製フィルムを貼り付けた電極材積層体を示す斜視図である。フルオロカーボン樹脂製フィルム８は、電極材積層体２を保護シート等で包んだ後に設けてもよい。
【００１７】
フルオロカーボン樹脂製フィルム８として好ましいものは、フルオロカーボン樹脂製フィルムの片面に粘着剤層を設けてなる粘着テープである。かかる粘着テープは市販されているものを用いてよい。フルオロカーボン樹脂製フィルム８は積層体を束ねるための固定材として用いてもよい。ついで、電極材積層体２を容器に挿入する。そして、容器に電解液を注入し、シール口を熱融着して所定の減圧状態に密閉する。
【００１８】
図３は本発明に用いるのに好ましいガス抜き弁を容器に取り付けた状態を示す断面図である。容器の外壁１０には内容物から発生する気体を逃がす通気孔１１が設けられている。容器としては、外気の侵入を防止しながら定常的なガス抜きを要する密閉容器であれば特に限定されず、金属、硬質樹脂、軟質樹脂及びこれらの複合材料などで形成されるものであってよい。例えば、容器はプラスチックフィルム、例えば、ポリオレフィンフィルムを有してなる袋であってよく、好ましくは、内側層にポリオレフィンフィルムを有するアルミラミネートフィルムである。ポリオレフィンフィルムは耐薬品性、特に有機溶媒に対する耐性に優れているからである。ポリオレフィンの中でも好ましいものはポリプロピレンである。このことは明細書全体において記載されているポリオレフィンについて該当する。
【００１９】
ガス抜き弁３１は、合成樹脂カップ３２、弁膜３３、合成繊維質材料３４からなっている。合成樹脂カップ３２の素材は使用中に形状を維持できるのに十分な剛性を有する樹脂であればよい。成形及び取り付けのし易さを考慮すれば熱可塑性樹脂であることが好ましい。また、ポリオレフィン樹脂は耐薬品性に優れるため特に好ましい。樹脂カップ３２は底面孔３５を有する凹部及び凹部周縁のフランジ部を有し、また、底面孔３５を取り囲む円環状の突起部３６を有している。突起部３６はガス抜き弁の通気部が電極材積層体に接触するのを防止するスペーサーとして機能する。
【００２０】
凹部内側の底面上には、底面孔３５を覆うように弁膜３３が敷かれている。弁膜３３は弾性及び非通気性を有し、有機溶媒に対する耐性を示す素材から形成される。好ましくはゴム等である。弁膜３３上には合成繊維質材料３４が設けられている。合成繊維質材料３４は弾性及び通気性を有し、有機溶媒に対する耐性を示す素材から形成される。かかる観点からはポリオレフィン繊維を主体とする繊維質材料が好ましい。繊維質材料としては、繊維堆積体、織布、不織布、これらを組合わせたもの等が挙げられる。好ましくは不織布であり、より好ましくは全面にエンボスが形成された不織布である。合成繊維質材料の厚さは弁に求められる開放圧力に応じて適宜決定すればよい。
【００２１】
合成樹脂カップ３２は、凹部内側の底面が容器１０の孔部に対向するようにフランジ部において容器１０の内側面に接着されている。接着方法は特に限定されないが、容器の内側面及び合成樹脂カップが共にポリオレフィン製である場合は融着すればよい。取り付けた状態において、合成樹脂カップ３２の接着部は容器の通気孔１１の回りを囲んでおり、外気が内容物に触れることはない。つまり、合成樹脂カップの取り付け操作は位置を決めて接着すれば足り、非常に簡単である。但し、合成繊維質材料３４は熱に弱く弾性機能が劣化する懸念がある。回避策として例えば合成樹脂カップ３２と同じ素材で形成した部材を断熱材（天板３８）として容器１０と合成繊維質材料３４の間に挿入しても良い。
【００２２】
そして、合成繊維質材料３４は容器１０の内側面によって押され、弁膜３３が圧迫されて底面孔３５が封止されている。合成繊維質材料３４は弁膜３３の表面全体を押すことができ、底面孔３５の封止が確実に行われる。耐薬品性に優れる合成繊維質材料は弾性が劣化し難く封止の持続性に優れている。弁の開放圧力は合成繊維質材料の厚さを変化させることで容易に制御することができる。また、合成繊維質材料はバネなどの弾性体と比較して取扱いに注意を要さず、組み立ての操作が非常に簡単である。
【００２３】
図４は本発明の他の実施態様であるガス抜き弁を容器に取り付けた状態を示す断面図である。図３に示した実施態様との相違点は、合成樹脂カップ凹部外側にガス透過フィルム３７を有している点である。ガス透過フィルム３７を設けることにより気体と一緒に液体が持ち出されることがなく、弁構造内に液体が侵入することも防止される。
【００２４】
ガス透過フィルム３７は液体を遮断して気体を透過する特性を有し、有機溶媒に対する耐性を示す素材から形成される。かかる観点から好ましいものはポリフルオロオレフィンの連続多孔質構造フィルムである。
【００２５】
ガス透過フィルム３７は、フィルム体が底面孔を覆い、接着部が底面孔を囲むように、合成樹脂カップの外側面に接着される。そうすると内容物に含まれる液体は外部に漏れることはない。接着方法は、合成樹脂カップ材がポリオレフィンであり、ガス透過膜がポリフルオロオレフィンの連続多孔質構造フィルムである場合は、接着部において合成樹脂カップ材を融解する工程、融解部にガス透過フィルムを接触させる工程、及び接触部を急冷硬化させる工程を包含する方法によって行うことが好ましい。
【００２６】
ポリフルオロオレフィンは液体に濡れ難い。したがって、接着剤や融解樹脂はポリフルオロオレフィンの連続多孔質構造フィルムに接着せず、通常の接着方法や融着方法では接着が困難だからである。本願発明で用いる接着方法によれば、ポリフルオロオレフィンの微細孔構造に融解したポリオレフィンが浸透し、その状態でポリオレフィンが硬化することでアンカー効果を発揮し、強固な接着が可能になると考えられる。
【００２７】
かかるガス抜き弁は閉塞安定性及び耐薬品性に優れ、外気の侵入を長期間確実に防止することができるため二次電池や電気二重層キャパシタの容器に取り付けて、好適に使用することができる。例えば、有機溶媒に炭素質電極を浸して成る有機系電気二重層キャパシタでは、電解液用の溶媒として浸食性及び浸出性が強い有機溶媒が使用され、耐薬品性、密閉性及び液体遮断性に優れた本発明のガス抜き弁は特に有用である。このような有機溶媒の具体例には、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、スルホラン、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、及びアセトニトリル等がある。
【００２８】
図５は本発明に用いるのに好ましいガス抜き弁の他の例を示す断面図である。このガス抜き弁は合成樹脂基台５１及び一体成形品である傘型弁膜５２から成っている。尚、図５中傘型弁膜５２は一部断面図として示されている。
【００２９】
図６は図５のガス抜き弁の部品である合成樹脂基台５１の形状を示す平面図及び断面図である。合成樹脂基台５１は、図３及び４に示した形態と同様に、容器の内側面に接着させるためのフランジ部５３、ガス抜き弁の通気部が電極材積層体に接触するのを防止するスペーサーとして機能する突起部５４を有している。また、合成樹脂基台５１は円周状に配置された通気孔５５を複数有している。この通気孔は傘型弁膜５２によって塞がれており、容器内は外気から遮断される。
【００３０】
図７は図５のガス抜き弁の部品である傘型弁膜５２の一部断面図である。傘型弁膜５２は弾性及び非通気性を有し、有機溶媒に対する耐性を示す素材から形成される。好ましい素材はゴム等である。傘型弁膜５２の傘型部５６は内部から発生する気体を逃がしながら外気の侵入を防止する弁として機能し、軸の球状部５７は抜け落ち防止のためのストッパーとして機能する。球状部５７以下の先端部は、傘型弁膜５２を合成樹脂基台５１に組み入れるための取っ手であり、組み入れた後に除去してよい。
【００３１】
以下の実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
【実施例】
【００３２】
図８は本実施例のガス抜き弁の分解斜視図である。厚さ１ｍｍのポリプロピレン板（三菱樹脂製「菱プレート」厚み：１ｍｍ）をプレス成形して、底部内径４．５ｍｍ、縁部内径６ｍｍ、深さ１．５ｍｍの円形平底凹部、及びこの凹部周縁に幅３ｍｍのフランジ部を有し、凹部外側の底面上に、底面の外周に沿って幅０．４ｍｍ、高さ１．０ｍｍの円環状の突起部を有するポリプロピレンカップ６２を形成した。凹部中央に直径０．５ｍｍの孔６５を一個開けた。成形法としてペレットを射出成形する方法もある。
【００３３】
厚さ０．３ｍｍのＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）連続多孔質構造フィルム（住友電工（株）製「ポアフロン」）を直径５ｍｍの円形に裁断した。ポリプロピレンカップ６２の外側面に得られたＰＴＦＥフィルム６６を重ね、（株）ムネカタ製のインパルスウエルダーにより、温度２００℃まで５秒で昇温させ１０秒ホールドした後、１０秒で常温まで急冷した。この結果ＰＴＦＥフィルム６６の周縁部をポリプロピレンカップ６２の外側面に接着した。
【００３４】
厚さ０．２ｍｍのゴムシート（ＥＰＤＭ）を直径４ｍｍの円形に裁断し、ポリプロピレンカップ６２の内側の底面上に得られたゴムシート６３を敷いた。次いで、直径約０．５ｍｍのエンボスが約２ｍｍ間隔で全面に形成されている厚さ０．８ｍｍのポリプロピレン繊維不織布（Ｋｍｂｅｒｌｙ−Ｃｌａｒｋ社製）を直径４ｍｍの円形に裁断し、ゴムシート６３の上にこのポリプロピレン繊維不織布６４を重ねてガス抜き弁６１を得た。
【００３５】
このガス抜き弁を容器に取り付けて電気二重層キャパシタを作製した。図９は本実施例の電気二重層キャパシタの斜視図である。
【００３６】
まず、縦１４ｃｍ、横１１．０ｃｍ、幅１．５ｃｍの内側層にポリオレフィンフィルムを有するアルミラミネートの袋（大日本印刷製）４０を準備し、そのシール口付近の側面に針で数ヵ所孔４１を開けた。ポリプロピレンカップのフランジ部を、袋４０の内側から孔４１の回りを囲むように融着して、ガス抜き弁６１を袋４０に取り付けた。
【００３７】
予め引き出し電極部にシール前処理を施したアルミ電極、炭素質電極、セパレータを適当な寸法に成形し、図２に示されるような電極材積層体を形成した。電極材積層体をセパレータと同じ素材で包み、集電極タブ４７に挟まれた領域にフルオロカーボン樹脂製粘着テープ（日東電工製）を貼り付けた。これを治具で挟んで袋４０に挿入した。テトラフルオロホウ酸テトラエチルアンモニウム塩のプロピレンカーボネート溶液を電解液として袋４０に注入し、シール口を熱融着して所定の減圧状態に密閉して電気二重層キャパシタを得た。
【００３８】
このようにして得られた電気二重層キャパシタは、製造時又は使用中に発生するガスを確実に放出することができ、外気の侵入を防止することができる。また、容器が変形した場合でもガス抜きバルブの通気部全体が電解液で覆われてしまう現象が生じ難く、弁内に液体が侵入することが防止される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施態様である電子部品のガス抜き部の構造を示す断面図である。
【図２】フルオロカーボン樹脂製フィルムを貼り付けた電極材積層体を示す斜視図である。
【図３】本発明に用いるのに好ましいガス抜き弁を容器に取り付けた状態を示す断面図である。
【図４】本発明の他の実施態様であるガス抜き弁を容器に取り付けた状態を示す断面図である。
【図５】本発明に用いるのに好ましいガス抜き弁の他の例を示す断面図である。
【図６】図５のガス抜き弁の部品である合成樹脂基台の形状を示す平面図及び断面図である。
【図７】図５のガス抜き弁の部品である傘型弁膜の一部断面図である。
【図８】実施例のガス抜き弁の分解斜視図である。
【図９】実施例の電気二重層キャパシタの斜視図である。
【図１０】従来のガス抜き弁の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
２…電極材積層体、
４…ガス抜き弁、
５…集電極、
６…作用電極、
７…セパレータ、
８…フルオロカーボン樹脂製フィルム、
１０…容器、
１１…通気孔、
３１…ガス抜き弁、
３２…合成樹脂カップ、
３３…弁膜、
３４…合成繊維質材料、
３５…底面孔、
３６…突起部。
【図１】
2007214451.tif 000003
【図２】
2007214451.tif 000004
【図３】
2007214451.tif 000005
【図４】
2007214451.tif 000006
【図５】
2007214451.tif 000007
【図６】
2007214451.tif 000008
【図７】
2007214451.tif 000009
【図８】
2007214451.tif 000010
【図９】
2007214451.tif 000011
【図１０】
2007214451.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成18年10月20日(2006.10.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内容物から発生する気体を逃がしながら外気の侵入を防止するためのガス抜き弁を有する容器と該容器内に保持された電解液及び電極材積層体とを有する電子部品のガス抜き部の構造において、
ガス抜き弁の近傍にあってガス抜き弁が接触しうる電極材積層体に接する箇所にフルオロカーボン樹脂製フィルムが設けられている電子部品のガス抜き部の構造。
【請求項２】
前記ガス抜き弁外側の底面上に、ガス抜き弁の通気部が電極材積層体に接触するのを防止するスペーサーとして機能する突起部を有する請求項１記載の電子部品のガス抜き部の構造。
【請求項３】
前記ガス抜き弁外側の底面上に、フィルム体がガス抜き弁の通気部を覆い、接着部がガス抜き弁の通気部を囲むように接着された、液体を遮断して気体を透過するガス透過フィルムを更に有する請求項１又は２記載の電子部品のガス抜き部の構造。
【請求項４】
前記ガス抜き弁が、
底部に通気孔を有する凹部と凹部周縁のフランジ部とを有する合成樹脂カップ、
凹部内側の底面上に底面孔を覆うように敷かれた弾性及び非通気性の弁膜、及び
凹部内側の弁膜上に設けられた弾性及び通気性の合成繊維質材料、
を有し、
該合成樹脂カップは、凹部内側の底面が容器の孔部に対向するようにフランジ部において容器の内側面に接着されて取り付けられ、
取り付けた状態において、合成樹脂カップの接着部は容器の孔部を囲んでおり、該合成繊維質材料は容器の内側面によって押され、弁膜が圧迫されて底面孔が封止されているものである、
請求項１〜３のいずれか記載の電子部品のガス抜き部の構造。
【請求項５】
前記合成樹脂カップ材がポリオレフィンであり、ガス透過フィルムがポリフルオロオレフィンの連続多孔質構造フィルムである請求項４記載の電子部品のガス抜き部の構造。