(57)【要約】【課題】ハイブリッドカー等に使用される電気二重層コンデンサに関し、更なる低抵抗化が必要という課題を解決し、低抵抗化が可能な電気二重層コンデンサの製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】金属箔からなる集電体上に分極性電極層を形成した正負一対の電極をその間にセパレータを介在させて巻回してコンデンサ素子を形成する工程と、このコンデンサ素子を電解液と共にケース内に収容する工程と、上記コンデンサ素子の正負の電極を外部に取り出す工程と、上記ケースを封止する工程とを有し、上記セパレータをポリフッ化ビニリデンまたはこの重合体により構成し、かつ、このセパレータを予めアルカリ水溶液に浸漬し、引き上げて水洗した後に乾燥させる前処理工程を設けることにより、セパレータの抵抗値を低減して電気二重層コンデンサの低抵抗化が実現できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔からなる集電体上に分極性電極層を形成した正負一対の電極をその間にセパレータを介在させて巻回、または積層することによりコンデンサ素子を形成する工程と、このコンデンサ素子を駆動用電解液と共にケース内に収容する工程と、上記コンデンサ素子を構成する正負の電極を外部に取り出す工程と、上記ケースの開口部を封口して封止する工程とを有した電気二重層コンデンサの製造方法において、上記コンデンサ素子を構成するセパレータをポリフッ化ビニリデンまたはこの重合体により構成し、かつ、このセパレータを予めアルカリ水溶液に浸漬し、引き上げて水洗した後に乾燥させる前処理工程を設けた電気二重層コンデンサの製造方法。
【請求項２】
セパレータに施す前処理工程におけるアルカリ水溶液として水酸化ナトリウムを用い、その濃度を０．５〜８Ｍとした請求項１に記載の電気二重層コンデンサの製造方法。
【請求項３】
セパレータに施す前処理工程におけるアルカリ水溶液の温度を１０〜５０℃とした請求項１に記載の電気二重層コンデンサの製造方法。
【請求項４】
セパレータに施す前処理工程におけるアルカリ水溶液へのセパレータの浸漬時間を５〜３０分間とした請求項１に記載の電気二重層コンデンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種電子機器、ハイブリッドカーや燃料電池車の回生用、あるいは電力貯蔵用等に使用される電気二重層コンデンサの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５（ａ）、（ｂ）はこの種の電気二重層コンデンサの構成を示した分解斜視図と同コンデンサに使用されるコンデンサ素子の構成を示した展開斜視図であり、図５において、１はコンデンサ素子を示し、このコンデンサ素子１は陽極電極２と陰極電極３をその間にセパレータ４を介在させて巻回することにより構成されているものである。
【０００３】
また、上記陽極電極２と陰極電極３は、金属箔からなる集電体（図示せず）の両面に分極性電極層（図示せず）を夫々形成することにより構成されたものであり、さらに、陽極電極２と陰極電極３には陽極リード線５と陰極リード線６が夫々接続されているものである。
【０００４】
そして、このように構成されたコンデンサ素子１は、図示しない駆動用電解液を含浸させた後に有底円筒状の金属ケース７内に挿入され、陽極リード線５と陰極リード線６が挿通する孔を有したゴム製の封口部材８を金属ケース７の開口部に配設した後、金属ケース７の開口部の外周を円環状に絞り加工することにより封止されて構成されたものである。
【０００５】
また、上記陽極電極２と陰極電極３に形成された分極性電極層は、活性炭粉末と導電性付与剤であるカーボンブラック、バインダーとしてポリテトラフルオロエチレン、カルボキシメチルセルロースの水溶性バインダーを混合して混練機で十分に混練してペーストを作製し、このペーストをアルミニウム箔からなる集電体の表裏面に塗布、乾燥することにより形成したものである。
【０００６】
このように構成された従来の電気二重層コンデンサは、急速な充放電が可能なことから、各種電子機器や電力貯蔵用等の他に、ハイブリッドカーや燃料電池車の回生用等の用途にまで使用されるようになってきているものであった。
【０００７】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開平１０−２７０２９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、昨今の市場要望では小型大容量化が強く望まれており、特に自動車用の用途においてはその傾向が顕著である。そして、このような要望に応えるために従来の電気二重層コンデンサでは、コンデンサ素子１の電極取り出し方法を工夫したりする等によって抵抗値を低減して小型大容量化を図る検討が行われているが、このような工夫だけでは限界があり、コンデンサ素子１自体の抵抗値を低減することが不可欠であるという課題があった。
【０００９】
本発明はこのような従来の課題を解決し、コンデンサ素子自体の抵抗値を低減することにより小型大容量化を実現することが可能な電気二重層コンデンサの製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明は、金属箔からなる集電体上に分極性電極層を形成した正負一対の電極をその間にセパレータを介在させて巻回、または積層することによりコンデンサ素子を形成する工程と、このコンデンサ素子を駆動用電解液と共にケース内に収容する工程と、上記コンデンサ素子を構成する正負の電極を外部に取り出す工程と、上記ケースの開口部を封口して封止する工程とを有した電気二重層コンデンサの製造方法において、上記コンデンサ素子を構成するセパレータをポリフッ化ビニリデンまたはこの重合体により構成し、かつ、このセパレータを予めアルカリ水溶液に浸漬し、引き上げて水洗した後に乾燥させる前処理工程を設けた方法にしたものである。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように本発明による電気二重層コンデンサの製造方法は、セパレータをポリフッ化ビニリデンまたはこの重合体により構成し、かつ、このセパレータを予めアルカリ水溶液に浸漬し、引き上げて水洗した後に乾燥させる前工程を設けたことにより、セパレータを構成する材料の分子結合の一部が変化し、これによりセパレータの抵抗値を低減させることができるようになるため、このセパレータを用いることにより、コンデンサ素子自体の抵抗値を低減して電気二重層コンデンサの低抵抗化を実現することが可能になるという効果が得られるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（実施の形態）
以下、実施の形態を用いて、本発明の特に全請求項に記載の発明について説明する。なお、電気二重層コンデンサの構成については、背景技術の項で図５（ａ）、（ｂ）を用いて説明したものと同様であるために、ここでの説明は重複するために省略する。
【００１３】
図１は本発明の一実施の形態による電気二重層コンデンサの製造方法を示した製造工程図、図２は同製造工程におけるセパレータ前処理工程を詳細に示した製造工程図であり、この図１、図２を用いて本実施の形態による電気二重層コンデンサの製造方法について説明すると、まず、ポリフッ化ビニリデンまたはこの重合体からなるセパレータを用い、このセパレータをアルカリ水溶液に浸漬する。その際に、濡れ性向上のための前処理としてエタノールに浸漬するのが望ましい。また、上記アルカリ水溶液は水酸化ナトリウムを用いた２．５Ｍ濃度のものを用い、液温を２５℃とし、これに１０分間浸漬した。
【００１４】
続いて、上記セパレータをアルカリ水溶液から引き上げ、これを水洗した後、６０℃の雰囲気で１０分間乾燥することによりセパレータの前処理を行った。
【００１５】
次に、金属箔からなる集電体上に分極性電極層を形成することにより別途作製された陽極電極と陰極電極を準備し、この一対の電極間に上記セパレータを介在させた状態で巻回することによりコンデンサ素子を形成した。
【００１６】
次に、このコンデンサ素子に駆動用電解液を含浸させて有底円筒状の金属ケース内に収容すると共に、このコンデンサ素子の一対の電極に夫々接続されて引き出された陽極リード線と陰極リード線をゴム製の封口部材に設けられた貫通孔に挿通し、この封口部材を金属ケースの開口部に嵌め込んだ後、金属ケースの開口端近傍を円環状に絞り加工し、同開口端をカーリング加工することによって封止を行い、電気二重層コンデンサを作製した。
【００１７】
また、上記セパレータの前処理について、アルカリ水溶液の種類、濃度、液温、浸漬時間を変化させて実験を行い、これらのセパレータの抵抗値を測定した結果を図３（ａ）〜（ｃ）に示し、最も大きな効果が得られた結果を比較例としての従来品（同じ材料を用いて作製し、前処理を行っていないもの）と比較して（表１）に示す。
【００１８】
【表１】
2007208103.tif 000003
【００１９】
（表１）から明らかなように、本実施の形態によるセパレータは、前処理を行っていない従来品と比較して、比較値を１２．８％も低減することができるものである。
【００２０】
従って、このように低抵抗化を図ったセパレータを用いてコンデンサ素子を作製すれば、このコンデンサ素子を用いた電気二重層コンデンサの低抵抗化を図ることが可能になるものであり、本実施の形態によるセパレータを用いて構成した電気二重層コンデンサの抵抗値を測定した結果を比較例としての従来品（同じ材料を用いて前処理を行っていないセパレータを用いたもの）と比較して（表２）に示す。
【００２１】
【表２】
2007208103.tif 000004
【００２２】
（表２）から明らかなように、本実施の形態による電気二重層コンデンサは、前処理をして低抵抗化を図ったセパレータを用いたことにより、前処理をしない従来品に比べて約５．６％の抵抗値の低減を図ることが可能になり、大掛かりな構造の変更や、特別の製造工程を設けることなく、電気二重層コンデンサの低抵抗化を実現することが可能になるものである。
【００２３】
なお、このようなセパレータの前処理による抵抗値の低減は、ポリフッ化ビニリデンまたはこの重合体からなるセパレータがアルカリ水溶液に浸漬されることにより、セパレータを構成する材料の分子結合の一部が変化することをフーリエ変換赤外分光法によって確認しており、この分子結合の変化によって抵抗値が低減するようになるものと推測される。図４は、このフーリエ変換赤外分光法による測定結果を示したものであり、図４から明らかなように、本発明によるセパレータは、前処理をしない従来品の８５０ｃｍ-1付近に発生するピークが消失していることが分かる。
【００２４】
また、ポリフッ化ビニリデンは炭素鎖に電子吸引性であるフッ素原子が結合しており、フッ素原子の誘起効果によって分子内分極が生じていると推測される。そのために、セパレータ中を電気泳動する電解質カチオンは負に分極しているフッ素原子による電気的引力を受け、電解質アニオンは正に分極している炭素原子による電気的引力を受けていると推測される。
【００２５】
しかしながら、セパレータがアルカリ水溶液に浸漬されると、塩基によるポリフッ化ビニリデンへの電子供与が生じ、ポリフッ化ビニリデンが共鳴安定化されるために分子内分極が抑制され、これにより、電気泳動する電解質イオンがセパレータから受ける電気的引力が低減し、抵抗値が低減すると推測される。
【００２６】
なお、本実施の形態においては、セパレータの前処理に用いるアルカリ水溶液として、水酸化ナトリウムを用いた例で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、水酸化カリウム、アンモニア水溶液等を用いても構わないものである。
【００２７】
また、アルカリ水溶液の濃度についても、０．５〜８Ｍの範囲において抵抗値の低減効果が得られるものであり、より好ましくは２〜８Ｍの範囲である。
【００２８】
また、アルカリ水溶液の温度についても、１０〜５０℃の範囲内であれば抵抗値の低減効果が得られるものである。
【００２９】
また、アルカリ水溶液への浸漬時間についても、５〜３０分間の範囲内において抵抗値の低減効果が得られるものである。
【００３０】
このように本実施の形態による電気二重層コンデンサの製造方法は、セパレータをアルカリ処理する前処理工程を設けることによってセパレータの抵抗値を低減させることができるため、このセパレータを用いることにより、簡単な方法で電気二重層コンデンサの低抵抗化を実現することが可能になるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明による電気二重層コンデンサの製造方法は、簡単な方法で低抵抗化を図ることができるという効果を有し、特に自動車用に使用される電気二重層コンデンサ等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施の形態による電気二重層コンデンサの製造方法を示した製造工程図
【図２】同製造工程におけるセパレータ前処理工程を詳細に示した製造工程図
【図３】（ａ）同セパレータ前処理工程のアルカリ水溶液濃度による抵抗値改善率を示した特性図、（ｂ）同液温による抵抗値改善率を示した特性図、（ｃ）同浸漬時間による抵抗値改善率を示した特性図
【図４】同セパレータのフーリエ変換赤外分光法による測定結果を示した特性図
【図５】（ａ）電気二重層コンデンサの構成を示した分解斜視図、（ｂ）同展開斜視図
【符号の説明】
【００３３】
１  コンデンサ素子
２  陽極電極
３  陰極電極
４  セパレータ
５  陽極リード線
６  陰極リード線
７  金属ケース
８  封口部材
【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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