(57)【要約】【課題】充電された電気二重層キャパシタの集電端子どうしが短絡しても、短絡に起因して発生したスパークによる炎が、キャパシタ本体へ燃え移ることの無い、信頼性の高い電気二重層キャパシタを実現する。【解決手段】電気二重層キャパシタＥＤＬＣは、外装体であるアルミラミネートフイルム２０内にキャパシタ本体Ｃが収納され、キャパシタ本体Ｃから外装体２０の外に集電端子１４，１４が引きだされて構成されている。集電端子１４，１４の一方の横断面積は、例えば０．５ｍｍ2以下となっている。このため、集電端子１４，１４どうしが短絡してスパークが発生したとき、スパークの炎がキャパシタ本体Ｃに燃え移る前に、集電端子１４が断線して、キャパシタ本体Ｃへの燃え移りを防止できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セパレータを一対の活性炭電極及び集電板で挟んでなるセルが複数積み重ねられて構成されているキャパシタ本体を、外装体内に収納し、前記キャパシタ本体から前記外装体の外に集電端子を引き出してなる電気二重層キャパシタにおいて、
前記集電端子のうち少なくとも一方の集電端子の横断面積は、前記集電端子どうしが短絡してスパークが発生したときに、スパークの炎がキャパシタ本体に燃え移る前に、当該集電端子が断線する面積になっていることを特徴とする電気二重層キャパシタ。
【請求項２】
前記集電端子のうち少なくとも一方の集電端子の横断面積は、０．５ｍｍ2以下であることを特徴とする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、集電端子どうしが短絡しスパークが発生しても、スパークによる炎がキャパシタ本体に燃え移ることがないように、集電端子の構造に工夫をしたものである。
【背景技術】
【０００２】
電気二重層キャパシタは、分極性電極の正極表面及び負極表面に、電解液中のアニオン（陰イオン）及びカチオン（陽イオン）を物理的に吸着させて電気を蓄えることを原理としている。
【０００３】
バイポーラ積層型の電気二重層キャパシタは、セパレータを、一対の活性炭電極及び集電板で挟んだ積層セル（単セル）を、パッキンを介して、複数積み重ねた積層型構造になっている。
【０００４】
ここで従来のバイポーラ積層型の電気二重層キャパシタの構成を、図３及び図４を参照して説明する。図３及び図４では、厚さ方向（積層方向）の寸法を拡大して示している。
なお、本明細書では、図３に示す構造を「キャパシタ本体Ｃ」と称し、図４に示す構造を「電気二重層キャパシタＥＤＬＣ」と称する。
【０００５】
この電気二重層キャパシタＥＤＬＣは、３つのセル１０を積層して一体化（スタック）した例である。
各セル１０は、イオンが通過可能なセパレータ１１を、平板状の一対の活性炭電極１２，１２で挟み、更に活性炭電極１２，１２を平板状の一対の集電板１３，１３で挟んだ構造になっている。１つのセル１０の単セル耐電圧は、例えば２．５Ｖ程度になっている。
【０００６】
なお、この電気二重層キャパシタＥＤＬＣでは、４枚の集電板１３を備えており、このうち両端（図３及び図４では上面と下面）の２枚の集電板１３を除く、残り２枚の集電板１３は、隣接するセル１０で共用した集電板となっている。
また、４枚の集電板１３のうち、両端（図３及び図４では上面と下面）の２枚の集電板１３には、集電端子１４，１４が接続されている。集電端子１４，１４はアルミニウムにより形成されている。
【０００７】
３つのセル１０は、パッキン１５を介して積層されている。このパッキン１５は、隣接する集電板１３，１３の間の位置に配置されており、集電板１３の外周縁に沿う枠状の部材となっている。
パッキン１５は、内部の電解液が漏れ出さないようにシールをする機能と、隣接する集電板１３，１３相互の間隔を保持するスペーサ機能と、隣接する集電板１３，１３相互の電気絶縁を確保する絶縁機能を併せ持っている。
【０００８】
パッキン１５の複数箇所には、円柱状の絶縁スペーサ１６が挿通されている。
また、３つのセル１０を積層してなる積層スタックの両端面（図３及び図４では上面と下面）には、電気的な絶縁を受け持つPET（ポリエチレンテレフタレート）からなる樹脂シート１７を介してエンドプレート１８が配置され、上下のエンドプレート１８，１８により、積層スタック（３つのセル１０）が挟まれている。
そしてエンドプレート１８，１８の上下から挿入された各ボルト１９が絶縁スペーサ１６の両端に螺合されることにより、積層スタック（３つのセル１０）が締め付けられ、セル間の密閉構造が保たれている。
【０００９】
図３に示すようなキャパシタ本体Ｃに、低沸点溶媒を含む混合溶媒の有機系電解液を導入し、セパレータ１１及び活性炭電極１２に電解液を含浸させている。電解液を導入する際には、キャパシタ本体Ｃの一カ所に電解液導入口（図示省略）を一カ所設け、この電解液導入口から、各セル１０を仕切る集電板１３の穴を介して全てのセル１０に電解液が行き渡るようにしている。
【００１０】
また、さらなる絶縁性能の向上のため、図４に示すように、キャパシタ本体Ｃと外装体であるアルミラミネートフィルム２０との間に、厚さ50μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）のフィルム２１を巻き付けている。
そして最後に、アルミ箔を基材とするアルミラミネートフィルム２０の封止部を、加熱されたヒートプレス装置を用いて密封することで、大気中からの水分浸入を防いでいる。
【００１１】
なお、外装体であるアルミラミネートフィルム２０内に収納されたキャパシタ本体Ｃから、アルミラミネートフィルム２０の外に、２本（正極及び負極）の集電端子１４，１４が引き出されている。
電気二重層キャパシタＥＤＬＣは、２本の集電端子１４，１４を経由して、充放電を行うようになっている。
【００１２】
机等に電気二重層キャパシタＥＤＬＣをぶつけるなどして外的な衝撃力が加わると、外装体であるアルミラミネートフィルム２０に、穴が開いてしまうことがある。このようにして穴が開くと、空気中の水分がアルミラミネートフィルム２０内に浸入し、キャパシタ本体Ｃの特性低下を引き起こす恐れがある。
【００１３】
そこで、アルミラミネートフィルム２０を保護するものとして、図５（ａ），（ｂ）に示すように、電気二重層キャパシタＥＤＬＣの外周（特に角）を、アルミラミネートフィルム２０ごと覆うように緩衝材３０を設けている。
緩衝材３０は、弾力性に富んだ熱可塑性エラストマ、加硫ゴム、発泡樹脂、発泡ゴム等を用いて形成されており、容易に電気二重層キャパシタＥＤＬＣを覆うことができる構造となっている。また、この緩衝材３０のゴム硬度は７０度である。
【００１４】
緩衝材３０は、電気二重層キャパシタＥＤＬＣを試験、梱包、ユニット化する際に、外的衝撃から保護する目的で使用するものである。このため、緩衝材３０は、テープ３１あるいはバンド等によって電気二重層キャパシタＥＤＬＣに簡単に取り付けられている。
【００１５】
なお、図５（ａ），（ｂ）に示す電気二重層キャパシタＥＤＬＣの集電端子１４の寸法は、拡大図である図６（ａ），（ｂ）に示すように、例えば、長さＬが２０ｍｍ、幅Ｗが２０ｍｍ、厚さＴが０．５ｍｍとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００７−１１００３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ところで、充電が完了している電気二重層キャパシタＥＤＬＣの集電端子１４，１４どうしが、不測の事態・事故等により短絡すると、集電端子１４，１４にスパーク（電気火花）が発生する恐れがある。
【００１８】
例えば、電気二重層キャパシタＥＤＬＣを高所に設置していた場合において、なんらかの不具合により、充電が完了している電気二重層キャパシタＥＤＬＣを、集電端子１４側を下にして落下させてしまい、しかも、図７に示すように、落下場所に導電性の物体５０があったときには、落下場所で２つの集電端子１４，１４が物体５０を介して短絡することがある。
【００１９】
このような事態になると、集電端子１４，１４でスパークが発生する恐れがある。そしてスパークによる炎が、キャパシタ本体Ｃへ燃え移り発火してしまうと、電気二重層キャパシタＥＤＬＣが設置されている周辺機器も焼損させてしまう可能性がある。
【００２０】
ここで、スパークによるキャパシタ本体Ｃの燃え移りについて、より具体的に説明する。
図５（ａ），（ｂ）及び図６（ａ），（ｂ）に示す電気二重層キャパシタＥＤＬＣのように、集電端子１４の寸法が、長さＬが２０ｍｍ、幅Ｗが２０ｍｍ、厚さＴが０．５ｍｍとなっている場合について説明する。
この例では、１つの集電端子１４の横断面積は、Ｗ（２０ｍｍ）×Ｔ（０．５ｍｍ）＝１０ｍｍ2である。
【００２１】
電気二重層キャパシタＥＤＬＣを充電した状態において、一対の集電端子１４，１４を、図７に示すように、導電性の物体５０に接触させて短絡すると、スパークが発生しこのスパークは２秒間継続してから消滅した。しかし、スパークによる炎がキャパシタ本体Ｃに燃え移ってしまった。
一方、電気二重層キャパシタＥＤＬＣを充電した状態において、一対の集電端子１４，１４を、０．１秒間だけ導電性の物体５０に接触させて短絡した場合には、スパークは発生したが、スパークによる炎がキャパシタ本体Ｃに燃え移ることはなかった。
【００２２】
本発明は、上記従来技術に鑑み、集電端子にスパークが発生しても、スパークによる炎がキャパシタ本体に燃え移ることがない、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】
【００２３】
上記課題を解決する本発明の構成は、
セパレータを一対の活性炭電極及び集電板で挟んでなるセルが複数積み重ねられて構成されているキャパシタ本体を、外装体内に収納し、前記キャパシタ本体から前記外装体の外に集電端子を引き出してなる電気二重層キャパシタにおいて、
前記集電端子のうち少なくとも一方の集電端子の横断面積は、前記集電端子どうしが短絡してスパークが発生したときに、スパークの炎がキャパシタ本体に燃え移る前に、当該集電端子が断線する面積になっていることを特徴とする。
【００２４】
また本発明の構成は、
前記集電端子のうち少なくとも一方の集電端子の横断面積は、０．５ｍｍ2以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、集電端子の横断面積を、短絡に起因するスパークの炎がキャパシタ本体に燃え移る前に当該集電端子が断線する程度の面積にした。このため、定格電圧で充電された電気二重層キャパシタを、落下等させて集電端子どうしが短絡しても、短絡に起因して発生したスパークによる炎が、キャパシタ本体へ燃え移ることが無くなり、信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施例に係る電気二重層キャパシタＥＤＬＣを示す構成図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は側面図である。
【図２】本発明の実施例に係る電気二重層キャパシタＥＤＬＣの一方の集電端子を拡大して示す拡大図であり、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は側面図である。
【図３】従来の電気二重層キャパシタのキャパシタ本体を示す断面図である。
【図４】従来の電気二重層キャパシタを示す断面図である。
【図５】緩衝材を備えた、従来の電気二重層キャパシタのキャパシタ本体を示す構成図であり、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は側面図である。
【図６】従来の電気二重層キャパシタの集電端子を示す構成図であり、図６（ａ）は正面図、図６（ｂ）は側面図である。
【図７】電気二重層キャパシタを落下させて短絡する状態を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき詳細に説明する。
【実施例１】
【００２８】
本発明の実施例を支える基本原理について、先に説明する。
前述したように、図５（ａ），（ｂ）及び図６（ａ），（ｂ）に示す電気二重層キャパシタＥＤＬＣを充電した状態において、一対の集電端子を、図７に示すように、０．１秒間だけ導電性の物体に接触させて短絡した場合には、スパークは発生したが、スパークによる炎がキャパシタ本体Ｃに燃え移ることはなかった。
かかる知見からすると、０．１秒以下でイオンマイグレーションにより集電端子の断線を引き起せば、キャパシタ本体へ燃え移らせない構造を採用することができることが判明した。
【００２９】
イオンマイグレーションは、アルミニウムからなる集電端子において、電子とＡｌ原子が衝突して空孔が集まることによって発生するものであり、このイオンマイグレーションが所定時間以上継続することにより集電端子が断線する。
そこで、集電端子の横断面積（＝Ｗ×Ｔ）を、図５（ａ），（ｂ）及び図６（ａ），（ｂ）に示す電気二重層キャパシタの集電端子の横断面積の１／２０とすれば0.1秒で断線する。
したがって、実施例では、その集電端子の横断面積を、図５（ａ），（ｂ）及び図６（ａ），（ｂ）に示す電気二重層キャパシタの集電端子の横断面積（１０ｍｍ2）の１／２０の横断面積（０．５ｍｍ2）にしたものである。
【００３０】
図１は、本発明の実施例に係る電気二重層キャパシタＥＤＬＣを示す構成図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は側面図である。
図２は、本発明の実施例に係る電気二重層キャパシタＥＤＬＣの集電端子１４ａを拡大して示す拡大図であり、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は側面図である。
【００３１】
本実施例の電気二重層キャパシタＥＤＬＣは、外装体であるアルミラミネートフィルム２０内にキャパシタ本体Ｃを収納して構成されており、キャパシタ本体Ｃからアルミラミネートフィルム２０の外に、アルミニウムで形成した２本の集電端子１４ａ，１４ａが引き出されている。
キャパシタ本体Ｃの構造は、図３及び図４に示すものと同じである。
この電気二重層キャパシタＥＤＬＣには、テープ３１あるいはバンド等によって緩衝材３０が取り付けられている。
【００３２】
２本の集電端子１４ａ，１４ｂのうち、一方の集電端子１４ａの横断面積は、従来と同様にＷ（２０ｍｍ）×Ｔ（０．５ｍｍ）＝１０ｍｍ2となっているが、他方の集電端子１４ａの先端部分の横断面積は、その１／２０の０．５ｍｍ2になっている。
【００３３】
図２は、他方（図１（ａ）では右側）の集電端子１４ａを拡大して示しており、他方の集電端子は、長さＬ１が５ｍｍ、幅Ｗ１が２０ｍｍ、厚さＴ１が０．５ｍｍとなっている基端部と、長さＬ２が１５ｍｍ、幅Ｗ２が５ｍｍ、厚さＴ２が０．１ｍｍとなっている基端部とで構成されている。
他方の集電端子１４ａの先端部の横断面積は、にＷ２（５ｍｍ）×Ｔ２（０．１ｍｍ）＝０．５ｍｍ2であり、従来の横断面積の１／２０になっている。
【００３４】
このように本実施例では、他方の集電端子１４ａの先端部の横断面積が、従来の横断面積の１／２０になっているため、集電端子１４ａ，１４ａが短絡してスパークが発生しても、このスパークにより、他方の集電端子がイオンマイグレーションにより断線してしまう。この結果、スパークによる炎がキャパシタ本体Ｃに燃え移ることはなく、炎をキャパシタ本体Ｃへ燃え移らせる事態を防止することができる。
【００３５】
例えば、実施例の電気二重層キャパシタＥＤＬＣを、定格電圧１５０Ｖで充電したもの
を、図７に示すように、導電性の物体５０を介して集電端子１４ａ，１４ａをショートさせても、スパークによって生じた炎がキャパシタ本体Ｃに燃え移らない構造となっている。
このため、本実施例の電気二重層キャパシタＥＤＬＣの信頼性が向上する。
【符号の説明】
【００３６】
１０  セル
１１  セパレータ
１２  活性炭電極
１３  集電板
１４，１４ａ  集電端子
１５  パッキン
１６  絶縁スペーサ
１７  樹脂シート
１８  エンドプレート
１９  ボルト
２０  アルミラミネートフィルム
２１  フィルム
３０  緩衝材
３１  テープ
５０  導電性の物体
【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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【図７】
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