(57)【要約】【課題】リフローはんだ付け後に高温高湿環境下におかれても容量維持率が高く、かつ、従来のものよりも安価な電気二重層キャパシタを提供することを目的とする。【解決手段】  セパレータと、前記セパレータを介して対向配置された一対の分極性電極と、前記一対の分極性電極及びセパレータに含浸された電解液と、前記セパレータと一対の分極性電極と電解液とを収納する外装蓋及び外装ケースと、前記外装蓋の側壁部と前記外装ケースの側壁部との間に配置されるガスケットとを具え、前記外装ケースの開口先端部を内側に湾曲させることにより、外装ケース及び外装蓋とで構成された収納空間が密封された電気二重層キャパシタにおいて、前記電解液は有機溶媒系電解液であり、前記ガスケットはブチルゴムを主体とした材料からなることを特徴とする電気二重層キャパシタである。【選択図】図１
2007207942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セパレータ(３) と、前記セパレータ(３)を介して対向配置された一対の分極性電極(１)(２)と、前記一対の分極性電極(１)(２)及びセパレータ(３)に含浸された電解液と、前記セパレータ(３)と一対の分極性電極(１)(２)と電解液とを収納する外装蓋(４)及び外装ケース(５)と、前記外装蓋(４)の側壁部(4a)と前記外装ケース（５）の側壁部(5a)との間に配置されるガスケット(８)とを具え、前記外装ケース(５)の開口先端部(5b)を内側に湾曲させることにより、外装ケース(５)及び外装蓋(４)とで構成された収納空間（９）が密封された電気二重層キャパシタにおいて、
前記電解液は有機溶媒系電解液であり、前記ガスケット(８)はブチルゴムを主体とした材料からなることを特徴とする電気二重層キャパシタ。
【請求項２】
前記外装ケース（５）は分極性電極を搭載するための搭載面(51)を有し、前記外装蓋（４）の側壁部(4a)の先端が前記搭載面(51)に向かって延びている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】
前記ガスケット（８）は、スチレン系樹脂又はフェノール系樹脂を配合したブチルゴムからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項４】
１つ又は複数の電子回路基板を具備した電子機器であって、前記電子回路基板のうちの少なくとも１つには請求項１乃至３の電気二重層キャパシタが加熱装置による熱処理によって取り付けられていることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セパレータを介して対向する一対の分極性電極に電解液を含浸してなる電気二重層キャパシタ、及び前記電気二重層キャパシタを具備した電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
コイン型構造を有する電気二重層キャパシタは、一般的に図１に示すような構成が公知である。すなわち、活性炭等からなる第１分極性電極(１)と、活性炭等からなる第２分極性電極(２)とをセパレータ(３)を介した状態で対向配置し、前記第１分極性電極(１)に第１集電体(６)を、第２分極性電極(２)に第２集電体(７)をそれぞれ設け、前記一対の分極性電極(１)、(２)及びセパレータ(３)に電解液を含浸させて、外装ケース(５)と、外装蓋(４)とで構成される収納空間（９）に収納し、前記外装ケース(５)の側壁部(5a)と前記外装蓋(４)の側壁部(4a)との間に電気絶縁性を有するガスケット(８)を配置して、前記外装ケース(５)の開口先端部(5b)を内側に湾曲させることにより、収納空間（９）を密閉したものである。 (例えば、特許文献１参照) 。
【０００３】
上記した電気二重層キャパシタは、携帯通信機器のＲＴＣやメモリ等のバックアップ用電源として電子回路基板に取り付けられて用いられる。近年、前記携帯通信機器等の電子機器に用いられている電子回路基板は高性能、多機能、小型化が望まれており、多くの電子部品を実装する必要がある。そこで、電子回路基板上の電気二重層キャパシタ等の電子部品を取り付ける部分にクリームはんだを塗布し、該クリームはんだ塗布面に前記電子部品を載置してリフロー炉に導き、該リフロー炉内において２４０℃程度の高温で短時間加熱してはんだを溶融させ、前記電子部品を基板に接続するリフローはんだ付けの技術が用いられている。
【０００４】
このようなリフローはんだ付け工程における高温化に対応するため、電気二重層キャパシタのガスケット材料として耐熱性に優れたポリエーテルエーテルケトン（以下、PEEKという）等が用いられている。又、電解液として水系電解液を用いると、リフロー炉による加熱で収納空間内が高温高圧となり水系電解液が変質し電気二重層キャパシタとしての電気特性が悪化する。従って、リフローはんだ付け対応電気二重層キャパシタには水系電解液ではなく有機溶媒系電解液を使用している。
【特許文献１】国際公開第０５／０８６１９０号パンフレット(図１)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
PEEKからなるガスケットを具備した電気二重層キャパシタは、リフロー炉による熱処理によって携帯通信機器用電子回路基板に取り付けられる。該電子回路基板を内蔵した携帯通信機器が完成した後で、該携帯通信機器を購入したユーザの使用状況により、前記携帯通信機器内が高温高湿環境になると、前記電気二重層キャパシタの容量が初期の容量に対して大幅に低下するという問題がある。
【０００６】
この原因を、図３を参照して以下に説明する。図３はガスケット近傍の部分断面図である。同図（ａ）に示す初期状態の電気二重層キャパシタがリフロー炉内で高温にさらされることにより、電解液が加熱されるため収納空間（９）内の内圧が高まる。同図（ｂ）に示すようにガスケット（８）には外装蓋（４）の側壁部(4a)を介して高い圧力（矢印）が加わるため、ガスケット（８）は変形している。電気二重層キャパシタがリフロー炉から搬出されて常温に戻ると、電解液も常温に戻るため収納空間（９）内の内圧はリフロー炉内での高圧状態から元の圧力へ戻っているが、樹脂たるPEEKからなるガスケット（８）は塑性変形しており、その形状は初期状態よりもわずかに歪んでいる。PEEKは硬く低弾性であるため、歪んだガスケット（８）が外装蓋（４）の側壁部(4a)に押接してもガスケット（８）はほとんど弾性変形しない。よって、同図（ｃ）に示すようにガスケット（８）がわずかに歪んだ分だけガスケット（８）と外装蓋（４）の側壁部(4a)との間に隙間(91)ができてしまい、封止性が低下してしまうと考えられる。
【０００７】
このように封止性が低下した電気二重層キャパシタを高温高湿環境下におくと、ガスケット（８）と外装蓋（４）の線膨張係数の違いにより前記隙間(91)がさらに大きくなり、ついにはこの隙間(91)から電解液が漏出してしまう可能性があるため、容量が高温高湿保存試験前の数値より低下することとなる。
【０００８】
又、上記した問題の他に、PEEKは高価な材料であるためPEEKからなるガスケットを用いると電気二重層キャパシタのコストがアップするという問題もある。
【０００９】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みて、リフローはんだ付け後に高温高湿環境下におかれても容量維持率が高く、かつ、従来のものよりも安価な電気二重層キャパシタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明は、セパレータ(３) と、前記セパレータ(３)を介して対向配置された一対の分極性電極(１)(２)と、前記一対の分極性電極(１)(２)及びセパレータ(３)に含浸された電解液と、前記セパレータ(３)と一対の分極性電極(１)(２)と電解液とを収納する外装蓋(４)及び外装ケース(５)と、前記外装蓋(４)の側壁部(4a)と前記外装ケース（５）の側壁部(5a)との間に配置されるガスケット(８)とを具え、前記外装ケース(５)の開口先端部(5b)を内側に湾曲させることにより、外装ケース(５)及び外装蓋(４)とで構成された収納空間（９）が密封された電気二重層キャパシタにおいて、前記電解液は有機溶媒系電解液であり、前記ガスケット(８)はブチルゴムを主体とした材料からなることを特徴とする電気二重層キャパシタである。
【００１１】
前記ガスケット（８）は、スチレン系樹脂又はフェノール系樹脂を配合したブチルゴムで構成することができる。
【００１２】
前記外装ケース（５）は分極性電極を搭載するための搭載面(51)を有し、前記外装蓋（４）の側壁部(4a)の先端が前記搭載面(51)に向かって延びていても良い。
【００１３】
前記ガスケット（８）を、スチレン系樹脂又はフェノール系樹脂を配合したブチルゴムで構成することが好ましい。
【００１４】
第２の発明は、１つ又は複数の電子回路基板を具備した電子機器であって、前記電子回路基板のうちの少なくとも１つには第１の発明の電気二重層キャパシタが加熱装置による熱処理によって取り付けられていることを特徴とする電子機器である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るガスケットの挙動を図２を参照して説明する。図２はガスケット近傍の部分断面図である。PEEKからなるガスケットの時と同様に、同図（ａ）に示した電気二重層キャパシタがリフロー炉内で高温にさらされることによりガスケット（８）には同図（ｂ）に示すように外装蓋（４）の側壁部(4a)を介して高い圧力（矢印）が加わる。そのため、電気二重層キャパシタがリフロー炉から搬出されて常温に戻ると、ブチルゴムからなるガスケット（８）は塑性変形しており、その形状は初期状態よりもわずかに歪んでいる。しかし、ブチルゴムは柔らかく高弾性であるため、歪んだガスケット（８）が外装蓋（４）の側壁部(4a)と押接すると、ガスケット（８）は弾性変形して側壁部(4a)の表面とほぼ密着する。よって、ガスケット（８）と外装蓋（４）の側壁部(4a)との間に現れる隙間(91)はPEEKからなるガスケットの場合よりも小さく、封止性の低下は小さい。
【００１６】
このように封止性の低下の小さい電気二重層キャパシタを高温高湿環境下においても、前記隙間(91)は大きくはならず、この隙間(91)からの電解液の漏出を小さく抑えることができるため、容量の低下を抑制することが可能となる。
【００１７】
さらに、PEEKと比較して安価なブチルゴムからなるガスケットを具備しているため電気二重層キャパシタのコストダウンを達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明における電気二重層キャパシタは、図１に示すように、第１分極性電極(１)と、第２分極性電極(２)とをセパレータ(３)を介した状態で対向配置し、そして前記第１分極性電極(１)に第１集電体(６)を、第２分極性電極(２)に第２集電体(７)をそれぞれ設け、その後、前記一対の分極性電極(１)(２)及びセパレータ(３)に電解液を含浸させて、外装ケース(５)と外装蓋(４)とで構成される収納空間（９）に収納し、前記外装ケース(５)の側壁部(5a)と前記外装蓋(４)の側壁部(4a)との間にブチルゴムからなるガスケット(８)を配置して、前記外装ケース(５)の開口先端部(5b)を内側に湾曲させることにより、前記収納空間（９）を密閉したものである。
【００１９】
上記本発明の電気二重層キャパシタにおいて、分極性電極(１)(２)は、活物質と結着剤とからなる。前記活物質の導電性が低い場合は導電剤を加えてもよい。前記活物質としては、おが屑、椰子殻、ピッチ等を賦活処理を施して得られる粉末状活性炭を用いることができる。また、フェノール系、レーヨン系、アクリル系、ピッチ系等の繊維に不融化及び炭化賦活処理を施した活性炭、又は活性炭素繊維とし、これをフェルト状、繊維状、紙状、又は焼結状にしたものを用いることができる。その他にもカーボンナノチューブ等の炭素材料や金属化合物を用いることができる。結着剤としては、電気二重層キャパシタにおいて一般に使用されている公知のものを用いることができ、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルピロリドン、ポリビニルクロリド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフルオロエチレンプロピレン、エチレン−プロピレン−ジエンタポリマー、スチレンブタジエンゴム、カルボキシメチルセルロース、フッ素ゴム等を用いることができる。前記導電剤としては、電気二重層キャパシタに一般に使用されている公知のものを用いることができ、例えば、鱗片状黒鉛や土状黒鉛等の天然黒鉛、人工黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、炭素繊維等を用いることができる。
【００２０】
上記セパレータ(３)としては、大きなイオン透過度を持ち、且つ、所定の機械強度を持つような絶縁性の膜として、ガラス繊維、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリイミド等の樹脂を用いることができる。セパレータ(３)の孔径は、一般にキャパシタ用として用いられている範囲のものであれば良く、例えば０．０１〜５μｍのものを用いることができる。セパレータ(３)の厚みは一般に用いられているものであれば良く、例えば１０〜２５０μｍのものを用いることができる。
【００２１】
電解液としては有機溶媒に支持塩を溶解させたものを用いる。有機溶媒としては環状エステル類、鎖状エステル類、環状エーテル類、鎖状エーテル類等が用いられ、具体的には、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、γ-ブチロラクトン、２メチル-γ-ブチロラクトン、アセチル-γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、１，２-ジメトキシエタン、１，２-エトキシエタン、ジエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジアルキルエーテル、ジエチレングリコールジアルキルエーテル、トリエチレングリコールジアルキルエーテル、テトラエチレングリコールジアルキルエーテル、ジプロピルカーボネート、メチルエチルカーボネート、メチルブチルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、ブチルプロピルカーボネート、プロピオン酸アルキルエステル、マロン酸ジアルキルエステル、酢酸アルキルエステル、テトラヒドロフラン(ＴＨＦ)、アルキルテトラヒドロフラン、ジアルキルテトラヒドロフラン、アルコキシテトラヒドロフラン、ジアルコキシテトラヒドロフラン、１，３-ジオキソラン、アルキル-１，３-ジオキソラン、１，４-ジオキソラン、２-メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルフォキシド、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジオキソラン、アセトニトリル、ニトロメタン、蟻酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、リン酸トリエステル、無水マレイン酸、スルホラン、３-メチルスルホラン等を少なくとも一種類以上用いることも可能である。特に、プロピレンカーボネート又はスルホランを混合したものを用いることが、耐熱性に優れているため好ましい。支持塩としては、テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボーレイト又は、トリエチルメチルアンモニウムテトラフルオロボーレイトを用いることが好ましいが(Ｃ２Ｈ５)４ＰＢＦ４、(Ｃ３Ｈ７)４ＰＢＦ４、ＳＢＰ−ＢＦ４、(Ｃ２Ｈ５)４ＰＰＦ６、(Ｃ２Ｈ５)４ＰＣＦ３ＳＯ４、(Ｃ２Ｈ５)４ＮＰＦ６、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＮ(ＣＦ３ＳＯ２)２等を少なくとも一種類以上用いることも可能である。
【００２２】
ガスケット(８)の材料となるブチルゴムには、通常種々の添加剤が配合されているが、耐熱性等の諸特性を向上させるためにスチレン系樹脂やフェノール系樹脂等を配合したものを用いても良い。
【００２３】
本発明の実施例を以下に説明する。
【実施例１】
【００２４】
本発明における電気二重層キャパシタを下記手順により作製した。
【００２５】
(分極性電極の作製)
活性炭とアセチレンブラックとポリテトラフルオロエチレンとを９０：５：５の重量比になるように混合し、該混合物を直径１０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの円板状に成形した後、１５０℃で２時間真空乾燥させて第１分極性電極及び第２分極性電極を作製した。
【００２６】
(電解液の作製)
プロピレンカーボネートとスルホランとを５０：５０の体積比で混合させた有機溶媒に、支持塩であるトリエチルメチルアンモニウムテトラフルオロボーレイトを１．０mol/lの濃度になるように溶解させて電解液を作製した。
【００２７】
(コイン型セルの組立て)
図１に示すように、ステンレスからなる外装蓋(４)及び外装ケース(５)はそれぞれ分極性電極を搭載するための搭載面(41)(51)を有している。前記搭載面(41)(51)に集電体として黒鉛粉末と水ガラスとを混合した導電塗料を塗布した後、前記第１分極性電極（１）及び第２分極性電極（２）を載置する。そして、第２分極性電極（２）の上面に前記電解液を含んだガラス繊維のセパレータ(３)を載置し、前記外装ケース(５)の側壁部(5a)の内側にブチルゴムからなるガスケット(８)を配置した。次に、その上に第１分極性電極(１)が載置されるように前記外装ケース(５)内に外装蓋(４)を配置し、前記外装ケース(５)の開口先端部(5b)を内側に湾曲させることにより、前記外装ケース(５)と前記外装蓋(４)とで構成される収納空間（９）を密閉して電気二重層キャパシタを作製した。
（比較例１）
ブチルゴムからなるガスケットに替えてPEEKからなるガスケットを用いた以外は、実施例１と同様の電気二重層キャパシタを作製した。
（容量維持率）
実施例１、比較例１の電気二重層キャパシタを夫々５０個づつ作製し、最高温度２４０℃のリフロー炉に投入した。次いで常温常湿で２４時間放置した後、試験前容量を測定した。次に、高温高湿保存特性を調べるため高温高湿保存試験として高温高湿環境下（６０℃、７０%RH、１０００時間保持）に放置した後に常温常湿で２４時間放置し、試験後容量を測定して容量維持率（試験後容量÷試験前容量×１００）を算出した。その結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
上記表１から分かるように容量維持率は、比較例では７０％であったが、実施例１では８７％と大幅に改善されている。
【００３０】
従って、本願発明の電気二重層キャパシタをリフロー炉等の加熱装置による熱処理によって電子回路基板に取り付け、該電子回路基板を例えば携帯電話機に代表される携帯通信機器やデジタルスチルカメラ・デジタルビデオカメラに代表される撮像装置等の電子機器に具備すれば、該電子機器の所望の特性をより長く維持することができる。
【００３１】
又、図４に示すように、外装ケース（５）の開口先端部(5b)を内側に湾曲させるかしめをより確実にするために、外装蓋（４）の側壁部(4a)に折り返し部(4a1)を設けた電気二重層キャパシタに本願発明のガスケットを用いても同様な効果を得ることができる。
【００３２】
尚、図４に示す外装蓋（以下、２重構造タイプという）の場合、側壁部(4a)を折り返して２重構造としているため、図１の折り返し部のない外装蓋（以下、ストレートタイプという）と比較して側壁部（4a）の強度は大きい。即ち、ストレートタイプは２重構造タイプと比較して、リフロー中に収納空間（９）の内圧が上昇した時の側壁部(4a)の変形量が大きく、必然的に側壁部(4a)がガスケット（８）に加える圧縮力も大きい。よって、ガスケット（８）の塑性変形量が大きく電解液の漏出の可能性が高くなる。
【００３３】
従って、ストレートタイプ、即ち図１に示すような外装蓋（４）の側壁部(4a)の先端が搭載面(51)に向かって延びている外装蓋（４）を具備した電気二重層キャパシタに本願発明のガスケットを設けると、容量維持率の改善効果がより大きいといえる。
【００３４】
尚、例えばPEEKを基材としてその上にブチルゴム層を形成したガスケットを用いたとしても、上記したブチルゴムの効果が減殺されるので、容量維持率改善の効果はあまり得られない。又、コストがアップするので、ガスケット全体をブチルゴムのみから構成するのが好ましい。
【００３５】
上記実施例の説明は、発明を説明するものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或いは範囲を減縮して解すべきではなく、本発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。
【００３６】
例えば、加熱装置はリフロー炉に限定されず、本願発明の電気二重層キャパシタを取り付けた電子回路基板を熱処理することができる装置であれば良い。
【００３７】
又、電子機器は上記した携帯通信機器や撮像装置に限定されず、電気二重層キャパシタを搭載した電子回路基板を具備したものであれば本願発明の技術的範囲の電子機器に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明及び従来の電気二重層キャパシタの縦断面図である。
【図２】本発明の電気二重層キャパシタのガスケットの挙動を示す部分断面図である。
【図３】従来の電気二重層キャパシタのガスケットの挙動を示す部分断面図である。
【図４】折り返し部を有した外装蓋を具備した電気二重層キャパシタの縦断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  第１分極性電極
２  第２分極性電極
３  セパレータ
４  外装蓋
４ａ  側壁部
５  外装ケース
５ａ  側壁部
５ｂ  開口先端部
５１  搭載面
６  第１集電体
７  第２集電体
８  ガスケット
９  収納空間
９１  隙間
【図１】
2007207942.tif 000004
【図２】
2007207942.tif 000005
【図３】
2007207942.tif 000006
【図４】
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