(57)【要約】【課題】内部の等価直列抵抗（Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ  Ｓｅｒｉｅｓ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ：ＥＳＲ）を低め、高い出力特性を有する電気二重層キャパシタを提供する。【解決手段】本発明による電気二重層キャパシタは、表面に陽極または陰極が形成されている集電体及びセパレータからなる電極組立体を含む電気二重層キャパシタであって、前記電極組立体を収容するように対向する両側が開放されたハウジングと、前記ハウジングの開放された両側に夫々備えられ、前記集電体と連結される外部端子とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に陽極または陰極が形成されている集電体とセパレータからなる電極組立体を含む電気二重層キャパシタであって、
前記電極組立体を収容するように、対向する両側が開放されたハウジングと、
前記ハウジングの開放された両側に夫々備えられ、前記集電体と連結される外部端子とを備える電気二重層キャパシタ。
【請求項２】
前記電極組立体を複数個備える請求項１に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項３】
表面に陽極が形成された集電体の端部が表面に陰極が形成された集電体の端部と反対方向に配置され、前記端部が外部端子と連結される請求項１に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項４】
前記電極組立体は、表面に陽極または陰極が形成されている集電体とセパレータとをともに平たく巻取して形成された請求項１に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項５】
前記電気二重層キャパシタのハウジングは、前記ハウジングの対向する両側が密封された後の圧力増加から前記ハウジングを保護するための安全弁をさらに含む請求項１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、より詳細には、表面に陽極または陰極が形成されている集電体及びセパレータからなる電極組立体を含む電気二重層キャパシタであって、前記電極組立体を収容するように対向する両側が開放されたハウジングと、前記ハウジングの開放された両側に夫々備えられ、前記集電体と連結される外部端子とを備えることにより、内部の等価直列抵抗（Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ  Ｓｅｒｉｅｓ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ：ＥＳＲ）を低め、高い出力特性を有する電気二重層キャパシタに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気二重層キャパシタ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｄｏｕｂｌｅ−Ｌａｙｅｒ  Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）は２次電池とキャパシタとの中間的性質を有するエネルギー保存装置であり、電気を保存するメカニズムが化学反応を利用する電池と異なって、電解質の界面に形成される電気二重層と呼ばれるイオン層（Ｉｏｎｉｃ  Ｌａｙｅｒ）に電荷を保存する。
【０００３】
一般的に、電気二重層は、物体の薄膜層で一側面には陽電荷、他側面には陰電荷が連続的に位置されたり、面密度が同じ状態で分布されているものであり、主に双極子からなる二重層を指す。通常、相違する物質上の境界では電荷の再配列が起こり、電気二重層が形成される。
【０００４】
また、電気二重層を利用した電気二重層キャパシタは、活性炭素電極と有機系電解質の境界面に静電層を形成し、電気二重層を誘電体として利用して電池と同様に電気エネルギーを蓄積するものであり、固体電極と電解質との間の界面で電気二重層に電荷が吸着及び脱落する原理を利用する。
【０００５】
このような電気二重層キャパシタは電池に比べてエネルギー密度は低いが、瞬間的に高電流及び高出力を出す放電特性に優れ、数十万回のサイクル特性を有するため、半永久的な寿命を可能とする。
【０００６】
これにより、電気二重層キャパシタは、多くのエネルギーが不要であり、長い寿命が求められるバッテリーに代替可能であるため、記憶素子用バックアップ電源、携帯情報器機用の充電池及びＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）電池として活用されている。
【０００７】
電気二重層キャパシタは形状によって、円柱型、角柱型、コイン型、ラグ型、パウチ型などがあり、このうち角柱型電気二重層キャパシタは、アルミニウム集電体の表面に活物質を塗布形成させた一対の電極の間にセパレータを置いて対向配置された構造であり、端子引出し方式が簡単である。
【０００８】
また、電極の対向面積が広く、活性炭電極厚さの薄層化が可能であるため、電極体中の拡散抵抗が小さく、コイン型に比べて大容量且つ高出力化が容易であり、大電流負荷用に用いることができる。
【０００９】
しかし、より高い出力特性は絶えず求められており、高い出力特性を維持するためには内部のＥＳＲを低めることが重要である。ここで、ＥＳＲに影響を与える因子は集電体と電極との連結、電解液の抵抗、外部電極との抵抗、電極間隔などであり、特に、集電体と電極との間の連結において、その接触面積を最大にすることで内部のＥＳＲを低め、高出力特性を示す電気二重層キャパシタの開発が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】韓国公開特許第１０−２００３−００９６７１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上述の要求に応えることができる電気二重層キャパシタ、即ち、表面に陽極または陰極が形成されている集電体及びセパレータからなる電極組立体を含む電気二重層キャパシタにおいて、前記電極組立体を収容するように対向する両側が開放されたハウジングと、前記ハウジングの開放された両側に夫々備えられ、前記集電体と連結される外部端子とを備えることにより、内部の等価直列抵抗（Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ  Ｓｅｒｉｅｓ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ：ＥＳＲ）を低め、高い出力特性を有する電気二重層キャパシタを提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の課題を果たすために、本発明の電気二重層キャパシタは、表面に陽極または陰極が形成されている集電体とセパレータからなる電極組立体を含み、前記電極組立体を収容するように、対向する両側が開放されたハウジングと、前記ハウジングの開放された両側に夫々備えられ、前記集電体と連結される外部端子とを備える。
【００１３】
ここで、本発明の電気二重層キャパシタは前記電極組立体を複数個備えることができる。
【００１４】
ここで、本発明の電気二重層キャパシタは、表面に陽極が形成された集電体の端部が表面に陰極が形成された集電体の端部と反対方向に配置され、前記端部が外部端子と連結されることができる。
【００１５】
ここで、前記電極組立体は、表面に陽極または陰極が形成されている集電体とセパレータとをともに平たく巻取して形成することができる。
【００１６】
ここで、前記電気二重層キャパシタのハウジングは安全弁をさらに含むことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の電気二重層キャパシタによると、互いに反対となる方向に陽極と陰極の外部端子を位置させ、モジュールの締結が容易であると同時に、外部端子が連結される集電体の面積が広いため、ＥＳＲを低め、高出力特性を有することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の電気二重層キャパシタに用いられる電極組立体を上から見た模式図である。
【図２】図１の電極組立体を側面から見た断面図である。
【図３】電極組立体を複数個（３個）積層してパッケージ化することにより形成された本発明の電気二重層キャパシタの断面図である。
【図４】図３の電気二重層キャパシタを上から見た模式図である。
【図５】電極組立体を複数個（３個）積層してパッケージ化することにより形成された本発明の他の実施例による電気二重層キャパシタの断面図である。
【図６】図５の電気二重層キャパシタを上から見た模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が本発明を容易に実施することができるように、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
【００２０】
本明細書及び請求範囲に用いられた用語や単語は通常的かつ辞書的な意味に限られてはならず、発明者が自らの発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則にしたがって本発明の技術的思想にかなう意味と概念に解釈されなければならない。
【００２１】
従って、本明細書に記載された実施例の構成は本発明のもっとも好ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的思想の全部を代弁しているわけではないため、本出願時点においてこれらを代替することができる多様な均等物と変形例があり得ることを理解しなければならない。
【００２２】
図１は本発明の電気二重層キャパシタに用いられる外部端子４０を備えた電極組立体を上から見た模式図である。
【００２３】
本発明の電気二重層キャパシタの電極組立体は、陰極または陽極の電極１０と、前記電極１０が表面に形成された集電体２０と、前記電極１０を分離するセパレータ３０とで構成される。
【００２４】
図２を参考すると、図１の外部端子４０を備えた電極組立体の具体的な構造が分かる。
【００２５】
まず、電極１０は陽極または陰極を含み、集電体２０の両表面は同一の電極でコーティングされる。
【００２６】
この際、集電体２０の一側端部のみが露出するように電極１０をコーティングするが、各電極１０がコーティングされた集電体の露出した端部は、互いに反対方向となるようにする。即ち、陽極が表面にコーティングされた集電体２０の露出した一側端部が右側であれば、陰極が表面にコーティングされた集電体２０の露出した他側端部は左側となるようにする。
【００２７】
陽極がコーティングされた集電体２０と陰極がコーティングされた集電体２０は、セパレータ３０を間に置いて積層した後、これを平たく巻取して電極組立体を完成する。
【００２８】
前記完成された電極組立体の集電体２０は外部端子４０と連結されるが、本発明の電極組立体は陰極と陽極がコーティングされた集電体２０の露出した端部が互いに反対方向に形成されているため、外部端子４０も対向する方向に連結するようになる。
【００２９】
図３は本発明の電気二重層キャパシタの断面図であり、電極組立体を複数個（３個）積層してパッケージ化したものである。図３に示した本発明の電気二重層キャパシタは以下の方法によって製造する。
【００３０】
まず、前記陽極がコーティングされた集電体２０と陰極がコーティングされた集電体２０との間にセパレータ３０を置いて積層した後、平たく巻取して完成された電極組立体を複数個（図面では３個）積層する。
【００３１】
ここで、積層された電極組立体の夫々から両方向に露出した集電体２０に、外部端子４０を熔接または超音波によって融着する。
【００３２】
次に、外部端子４０を融着した複数個の電極組立体をハウジング５０に入れる。
【００３３】
ここで、前記ハウジング５０は前記外部端子４０を融着した複数個の電極組立体を収容するように、対向する両側が開放されている。
【００３４】
ここで、前記ハウジング５０はポリマー材質のケースであり、その内部に電極組立体と電解液を収容するための空間が備えられている。ここで、前記ポリマーは、ポリウレタンまたはテフロンを含み、その強度が２００ｋｇｆ／ｃｍ２以上を満足する。
【００３５】
ここで、前記外部端子４０を融着した電極組立体は、前記ハウジング５０内に余分の空間がないように数を調節して前記ハウジング５０内に入れることができ、この際、積層された電極組立体の厚さはハウジングの幅ａと同様にする。
【００３６】
次に、前記ハウジング５０の開放された両側によって電極組立体に融着された外部端子４０が露出するようにし、前記ハウジング５０の開放された両側を前記外部端子４０とともに密封する。
【００３７】
ここで、密封は熔接法またはカーリング（ｃｕｒｌｉｎｇ）法など、通常の当業者が採択することができる全ての方法を用いることができる。
【００３８】
この際、前記ハウジング５０の密封された両側のうち一側は、ハウジング５０の内部で発生するガスなどによって増加する圧力からハウジング５０を保護し、電解液を注入するための安全弁６０が形成されることができる。これは、図３の電気二重層キャパシタを上から見た模式図を示した図４で確認することができる。
【００３９】
図５は本発明の他の実施例による電気二重層キャパシタの断面図であり、これを参照すると、本発明の他の実施例による電気二重層キャパシタは、外部端子４０とタップ７０をハウジング５０の内部で連結した後パッケージングすることができる。図６は図５の電気二重層キャパシタを上から見た模式図であり、外部端子４０と連結されたタップ７０がハウジング５０の外部に露出していることを確認することができる。
【００４０】
本発明によると、集電体と電極との接触面積が広いため、ＥＳＲを低めることができ、これにより、大容量の電気二重層キャパシタを製造することができる。また、両側に外部端子を形成することにより、モジュールの締結が容易であるという効果がある。
【００４１】
以上、本発明の図面を参照して説明したが、該当技術分野において通常の知識を有する者であれば、添付の特許請求範囲に記載される本発明の思想及び領域を外れない範囲内で本発明を多様に修正及び変更が可能であることを理解するのであろう。
【符号の説明】
【００４２】
１０  電極
５０  ハウジング
２０  集電体
６０  安全弁
３０  セパレータ
７０  タップ
４０  外部端子
【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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【図６】
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