(57)【要約】【課題】分極性電極とセパレータと集電極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の耐久性および信頼性を高めるため、容器の密封に溶着強度が均一な溶着面の剥離しにくい良好なヒートシール部が得られるようにする。【解決手段】ヒートシール部を形成する工程において、シーラにより、積層フィルムの重なり合う接合代を挟み、所定の面圧に所定の時間だけ加熱する１次処理と、シーラにより、積層フィルムの重なり合う接合代を挟み、所定の面圧に所定の時間だけ冷却する２次処理と、を設定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分極性電極とセパレータと集電極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の製造方法において、容器のヒートシール部を形成する工程は、シーラにより、積層フィルムの重なり合う接合代を挟み、所定の面圧に所定の時間だけ加熱する１次処理と、シーラにより、積層フィルムの重なり合う接合代を挟み、所定の面圧に所定の時間だけ冷却する２次処理と、を含む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２】
２次処理に加える面圧は、１次処理に加える面圧よりも高めに設定されることを特徴とする請求項１に係る電気二重層キャパシタの製造方法。
【請求項３】
２次処理のシーラは、冷却ガスにより、接合代の樹脂層の融点を下回る所定の温度に維持されることを特徴とする請求項１に係る電気二重層キャパシタの製造方法。
【請求項４】
冷却ガスは、高度の乾燥した常温の不活性ガスであることを特徴とする請求項３に係る電気二重層キャパシタの製造方法。
【請求項５】
分極性電極とセパレータと集電極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の製造装置において、容器のヒートシール部を形成する手段として、積層フィルムの重なり合う接合代を挟み、所定の面圧に所定の時間だけ加熱する１次処理を行う手段と、積層フィルムの重なり合う接合代を挟み、所定の面圧に所定の時間だけ冷却する２次処理を行う手段と、を備えることを特徴とする電気二重層キャパシタの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気二重層キャパシタの製造方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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には、分極性電極とセパレータと集電極とから組成されるキャパシタ本体と、キャパシタ本体を電解液と共に密封する容器と、を備えるものが開示される（特許文献１）。
【０００４】
容器は、金属の中間層を持つ樹脂の積層フィルムから作成され、重なり合う積層フィルムの接合代を熱溶着（ヒートシール）することにより、キャパシタ本体を電解液と共に収容する内部を密封するヒートシール部（熱溶着部）が設けられるのである。
【特許文献１】特開２００３−１２４０７８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明は、このような従来技術を踏まえつつ、容器の良好なヒートシール部が得られ、耐久性および信頼性の高い、電気二重層キャパシタの製造を実現する方法およびその装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、分極性電極とセパレータと集電極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の製造方法において、容器のヒートシール部を形成する工程は、シーラにより、積層フィルムの重なり合う接合代を挟み、所定の面圧に所定の時間だけ加熱する１次処理と、シーラにより、積層フィルムの重なり合う接合代を挟み、所定の面圧に所定の時間だけ冷却する２次処理と、を含むことを特徴とする。
【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の製造方法において、２次処理に加える面圧は、１次処理に加える面圧よりも高めに設定されることを特徴とする。
【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の製造方法において、２次処理のシーラは、冷却ガスにより、接合代の樹脂層の融点を下回る所定の温度に維持されることを特徴とする。
【０００９】
第４の発明は、第３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、冷却ガスは、高度の乾燥した常温の不活性ガスであることを特徴とする。
【００１０】
第５の発明は、分極性電極とセパレータと集電極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の製造装置において、容器のヒートシール部を形成する手段として、積層フィルムの重なり合う接合代を挟み、所定の面圧に所定の時間だけ加熱する１次処理を行う手段と、積層フィルムの重なり合う接合代を挟み、所定の面圧に所定の時間だけ冷却する２次処理を行う手段と、を備えることを特徴とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
第１の発明においては、１次処理により、接合代間の樹脂層は、溶融して所定の面圧を受けながら溶着（融合）する。この樹脂は、２次処理により冷却され、所定の面圧を受けながら凝固する。２次処理において、接合代間の樹脂は、所定の面圧に所定の時間だけ冷却され、冷却速度も均一化するので、微小な歪みの発生が抑えられ、均一な厚みに凝固するようになる。その結果、容器の密封に溶着強度が均一な溶着面の剥離しにくい良好なヒートシール部が得られ、電気二重層キャパシタの耐久性および信頼性を高めることができる。
【００１２】
第２の発明においては、１次処理の面圧よりも２次処理の面圧を高めることにより、樹脂の凝固に伴う微小な歪みの発生を効果的に抑えられる。
【００１３】
第３の発明においては、冷却ガスにより、２次処理のシーラは、所定の温度に維持され、接合代間の溶融樹脂を効率よく均一に冷却することが可能となる。
【００１４】
第４の発明においては、キャパシタ本体の組成および容器のヒートシールについても、高度に乾燥した不活性雰囲気（グローブボックスの内部）で処理されるが、２次処理の冷却ガスが高度に乾燥した常温の不活性ガスのため、２次処理のシーラから冷却ガスが放出されても、電気二重層キャパシタの製造に好適な環境（高度に乾燥した不活性雰囲気）を損なわない。
【００１５】
第５の発明においては、１次処理の行う手段および２次処理を行う手段を備えるので、容器の密封に溶着強度が均一な溶着面の剥離しにくい良好なヒートシール部が得られ、耐久性および信頼性の高い、電気二重層キャパシタを合理的に製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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２０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２１（電極）が外部へ引き出される。各端子２１ａ，２１ｂ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。
【００１７】
キャパシタ本体２０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２１が接合される。
【００１８】
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により、底側部分１０ａと蓋側部分１０ｂとの間に積層体２０の収容部が形成される。１２ａ〜１２ｄは、凹部１１ａ，１１ｂの周囲に合わせ面（接合代）を形成するフランジである。
【００１９】
底側部分１０ａの内側に積層体２０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１２ａ〜１２ｄ）において、１対の端子２１（その一部）が引き出される一辺１２ａを除く三辺１２ｂ〜１２ｄがヒートシール（熱溶着）される。容器１０は、１対の端子２１が突き出る一辺１２ａ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１２ａがヒートシール（熱溶着）される。
【００２０】
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と、これを挟む樹脂の表層と、から３層構造に作成される。容器１０の外面を構成する表層は、耐熱性の高い樹脂、容器１０の内面を構成する表層は、熱溶着（溶融）性の高い樹脂、により形成される。
【００２１】
電気二重層キャパシタの製造過程において、電気二重層キャパシタの各構成材料（積層体の構成要素，容器の構成要素，端子部材）は乾燥処理される。その後、グローブボックスの内部（露点温度が−６０℃の不活性雰囲気に設定される）において、所定の積層体２０への組成、リード部の同極どうしの結束部と極性の対応する端子２１との接合、１対の端子２１（その一部）が引き出される一辺１２ａを除く三辺１２ｂ〜１２ｄのヒートシール、容器１０への電解液の注入、のほか、電解液の含浸および電解精製から、容器１０の残る一辺のヒートシールまでの工程が順次に処理される。
【００２２】
図２は、容器１０の１対の端子２１（その一部）が引き出される一辺を除く三辺１２ｂ〜１２ｄにヒートシール部を形成する工程を説明するものであり、グローブボックスの内部において、下型３１に接離可能な上型３２を備えるシーラ３０と、下型３１に接離可能な上型４２を備えるシーラ４０と、が隣接状態に配置される。下型３１の上面に底側部材１０ａの凹部１１ａ（外面の凸部）を受け入れる凹部３３が形成される。底側部材１０ａは、下型３１の凹部３３に位置決めされ、その内側に積層体２０が納められ、その上に蓋側部材１０ｂが被せられる（図３、参照）。
【００２３】
シーラ３０の下型３１に接離可能な上型の下面に下型３１の凹部３３を囲む平坦面との間で容器１０の三辺１２ｂ〜１２ｄ（接合代）を挟む加熱面３４（凸面）が設けられ、その全域は接合代間の樹脂層の融点を上回る所定の温度に維持される。シーラ４０の下型３１に接離可能な上型４２の下面に下型３１の凹部３３を囲む平坦面との間で容器１０の三辺１２ｂ〜１２ｄを挟む冷却面４３が設けられ、その全域は接合代間の樹脂層の融点を上回る所定の温度に維持される。
【００２４】
ヒートシール部を形成する工程においては、シーラ３０の下型３１の凹部３３を囲う平坦面と上型３２の加熱面３４との間に容器１０の接合代１２ｂ〜１２ｄを挟み、上型３２の加熱面３４により所定の面圧に所定の時間だけ押圧する１次処理が行われる。１次処理が終了すると、素早く下型３１をシーラ４０へ移動し、下型３１の凹部３３を囲う平坦面と上型４２の冷却面４３との間に容器１０の接合代１２ｂ〜１２ｄを挟み、上型４２の冷却面４３により所定の面圧に所定の時間だけ押圧する２次処理が行われる。２次処理の面圧は、１次処理の面圧よりも高めに設定する。
【００２５】
例えば、容器１０の内面を構成する表層がＰＰ（ポリプロピレン）の場合、１次処理については、温度（２００℃）の加熱面３４により、面圧（４．０ｋｇｆ／ｃｍ2）に時間（１５ｓｅｃ）だけ押圧する。２次処理については、温度（５０℃）の冷却面４３により、面圧（５．０ｋｇｆ／ｃｍ2）に時間（５ｓｅｃ）だけ押圧する。
【００２６】
接合代間の樹脂層は、１次処理により、溶融して所定の面圧を受けながら溶着（融合）する。この樹脂は、溶融状態において、２次処理により冷却され、所定の面圧を受けながら凝固するのである。２次処理において、接合代間の樹脂は、上型４２の冷却面４３（全域が接合代間の樹脂層の融点を上回る所定の温度に維持される）により、冷却速度も均一化するので、歪みの発生が抑えられ、均一な厚みに凝固するようになる。その結果、容器１０の密封に溶着強度が均一な溶着面の剥離しにくい良好なヒートシール部が得られ、電気二重層キャパシタの耐久性および信頼性を大いに高められる。
【００２７】
下型３１に接離可能な上型３２を備えるシーラ３０と、下型３１に接離可能な上型４２を備えるシーラ４０と、は隣接状態に配置され、下型３１が移動可能に構成されるので、１次処理と２次処理とのインターバルが最小化され、１次処理が終了すると、樹脂の溶融状態において、素早く２次処理へ移行しえる。１次処理の面圧よりも２次処理の面圧が高め設定され、樹脂の歪みの発生も効果的に抑えられる。
【００２８】
図４は、別の実施形態に説明するものであり、２次処理のシーラ４０において、上型４２の冷却面４３の全域を接合代間の樹脂層の融点を下回る所定の温度に維持するため、上型４２の内部に冷却面４３に沿う通路４５（空間）が設けられ、冷却面４３に多数の小孔４５ａを介して開口される。通路４５に冷却ガスを供給する設備（図示せず）が設けられ、通路４５に冷却ガスが導入されると、通路４５を流れて多数の小孔４５ａから吹き出るようになっている。冷却ガスの供給設備において、冷却ガスは所定の温度（容器１０の内面を構成する表層がＰＰの場合、５０℃）に管理される。３１は下型であり、１次処理の終了後、上型４２に対応する位置に保持される。
【００２９】
冷却ガスにより、冷却面４３の全域が所定の温度に維持されるようになり、接合代間の溶融樹脂を効率よく均一に冷却することが可能となる。冷却面４３は、２次処理中に容器１０の三辺１２ｂ〜１２ｄから受ける熱量によって温度が上がるものの、次の２次処理の開始までの間に冷却ガスで所定の温度に下げられるのである。従って、この実施形態においては、容器１０の密封に溶着強度が均一な溶着面の剥離しにくい良好なヒートシール部が効率よく短時間に得られることになる。冷却ガスについては、上型４２の冷却面４３から吹き出るので、グローブボックスの環境を保護するため、露点温度−６０℃の不活性ガスが用いられる。
【００３０】
容器１０は、１対の端子１１（その一部）が突き出る一辺１２ａを除く三辺１２ｂ〜１２ｄが熱溶着され、残りの一辺１２ａは電解液の含浸および電解精製の処理後に熱溶着されるが、その密封部についても、詳述しないが、三辺１２ｂ〜１２ｄと同様のシーラにより、１次処理および２次処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明の実施形態に係る電気二重層キャパシタの組成説明図である。
【図２】同じくヒートシール部を形成する工程の説明図である。
【図３】同じくヒートシール部を形成する工程の説明図である。
【図４】別の実施形態に係るシーラの説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  容器
１０ａ  底側部分
１０ｂ  蓋側部分
１２ａ〜１２ｄ  フランジ（接続代）
２０  キャパシタ本体（積層体）
２１，２１ａ，２１ｂ  端子
３０，４０  シーラ
３１  下型
３２，４２  上型
３３  加熱面
４３  冷却面
４５  冷却ガスの通路
４５ａ  小孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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