(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状密閉容器（２）と、その密閉容器（２）内に収容された電極巻回体（３）および電解液とを有し、前記電極巻回体（３）は帯状正極（６）、帯状負極（７）およびそれらの一方を挟む２つの帯状セパレータ（８，９）よりなる重合せ物を渦巻状に巻回してなり、前記帯状正、負極（６，７）は、それぞれ帯状集電体（１１）およびその帯状集電体（１１）の両面に積層形成された一対の分極性電極（１２）を有する円筒型電気二重層キャパシタであって、
前記密閉容器（２）収容前の前記電極巻回体（３）の外径Ｄ１と、前記密閉容器（２）の内径Ｄ２とがＤ１＜Ｄ２の関係にあり、前記電極巻回体（３）を前記電解液と共に前記密閉容器（２）内に収容した状態では、前記電解液による前記分極性電極（１２）の膨潤によって、前記電極巻回体（３）の外径Ｄ１と前記密閉容器（２）の内径Ｄ２とがＤ１＝Ｄ２の関係にあり、前記分極性電極（１２）が、それの前記電解液による膨潤を現出させるために、高い親水性を持つ導電フィラを有するものの製造に当たり、
金属箔よりなる前記帯状集電体（１１）の両面に前記一対の分極性電極（１２）をそれぞれ積層して相互に圧着させることで前記帯状正、負極（６，７）を各々製作し、
前記圧着後に前記帯状正、負極（６，７）に熱処理を施すことで前記帯状集電体（１１）の伸びδを、δ≧４％に回復させることを特徴とする、円筒型電気二重層キャパシタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は円筒型電気二重層キャパシタ、特に、円筒状密閉容器と、その密閉容器内に収容された電極巻回体および電解液とを有し、電極巻回体は帯状正極、帯状負極およびそれらの一方を挟む２つの帯状セパレータよりなる重合せ物を渦巻状に巻回してなり、帯状正、負極は、それぞれ帯状集電体およびその帯状集電体の両面に積層形成された一対の分極性電極を有する円筒型電気二重層キャパシタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
前記密閉容器内周面および電極巻回体外周面間に隙間が存すると、電気二重層キャパシタに振動や衝撃が作用した場合、電極巻回体が振動して分極性電極が集電体から剥がれることがあり、このような事態が発生すると、内部抵抗の増加、自己放電特性の低下等を招来する。
【０００３】
そこで、従来は、金属製容器の内周面に軸線方向に所定の間隔で並ぶ複数の環状突部を絞り加工により成形して、それら環状突出部の先端を電極巻回体外周面に当接させる、といった手段が採用されている（特開２０００−２４３６７０号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記のように構成すると、振動等に起因して電極巻回体外周面と各環状突出部との間に擦れが生じた場合、電極巻回体外周面がセパレータより形成されているときにはそのセパレータが破れたり、また分極性電極より形成されているときにはその電極が集電体から剥がれる、といった不具合を生じるおそれがあった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は電極巻回体に工夫を加えることによって前記不具合を解消し得るようにした前記円筒型電気二重層キャパシタを提供することを目的とする。
【０００６】
前記目的を達成するために、請求項１の発明によれば、円筒状密閉容器と、その密閉容器内に収容された電極巻回体および電解液とを有し、前記電極巻回体は帯状正極、帯状負極およびそれらの一方を挟む２つの帯状セパレータよりなる重合せ物を渦巻状に巻回してなり、前記帯状正、負極は、それぞれ帯状集電体およびその帯状集電体の両面に積層形成された一対の分極性電極を有する円筒型電気二重層キャパシタであって、前記密閉容器収容前の前記電極巻回体の外径Ｄ１と、前記密閉容器の内径Ｄ２とがＤ１＜Ｄ２の関係にあり、前記電極巻回体を前記電解液と共に前記密閉容器内に収容した状態では、前記電解液による前記分極性電極の膨潤によって、前記電極巻回体の外径Ｄ１と前記密閉容器の内径Ｄ２とがＤ１＝Ｄ２の関係にあり、前記分極性電極が、それの前記電解液による膨潤を現出させるために、高い親水性を持つ導電フィラを有するものの製造に当たり、
金属箔よりなる前記帯状集電体の両面に前記一対の分極性電極をそれぞれ積層して相互に圧着させることで前記帯状正、負極を各々製作し、前記圧着後に前記帯状正、負極に熱処理を施すことで前記帯状集電体の伸びδを、δ≧４％に回復させることを特徴とする。  上記特徴のキャパシタにおいては、電極巻回体を電解液と共に密閉容器内に収容すると、その後は電解液による分極性電極の膨潤によって自然に電極巻回体を密閉容器に密着させることができる。これにより、帯状集電体と分極性電極との伸びの差に起因して分極性電極が帯状集電体から剥がれるようなことが生じても、その分極性電極を帯状集電体に常に密着させて、内部抵抗の増加、自己放電特性の低下等を回避することができる。また容器に絞り加工を施す必要が無く、そのための設備も不要である。
【０００７】
また金属箔よりなる前記帯状集電体の両面に前記一対の分極性電極をそれぞれ積層して相互に圧着させることで前記帯状正、負極を各々製作し、前記圧着後に前記帯状正、負極に熱処理を施すことで前記帯状集電体の伸びδを、δ≧４％に回復させるようにしたから、前記圧着に伴う加工硬化により帯状集電体の破断時の伸びが低下しても、その伸びを、前記圧着後の熱処理により回復させることができ、これにより、前記膨潤に際し、帯状集電体における亀裂の発生を確実に回避することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１、２において、円筒型電気二重層キャパシタ１は円筒状密閉容器２を有し、その密閉容器２内に電極巻回体３、２つの円盤状集電体４，５および電解液が収容される。
【０００９】
図３に示すように、電極巻回体３は、帯状正極６、帯状負極７およびそれらの一方、実施例では帯状正極６を挟む２つの帯状セパレータ８，９よりなる重合せ物を、帯状正極６の内側に在る一方の帯状セパレータ８が最も内側に位置するようにＡｌ製巻心１０を中心に渦巻状に巻回したものである。この場合、帯状正、負極６，７間に存する他方の帯状セパレータ９は、最外周の帯状負極７を覆うべく略一巻分だけ帯状負極７の終端より延出している。
【００１０】
図４〜６に示すように、帯状正、負極６，７は、それぞれ帯状集電体１１およびその帯状集電体１１の両面に積層形成された一対の分極性電極１２を有する。帯状正極６において、集電体１１両面の長手方向一側縁部は電極不存在領域であって正極端子との接続部１３として機能する。帯状負極７は帯状正極６とは点対称の関係にあり、その集電体１１両面の長手方向他側縁部は電極不存在領域であって、負極端子との接続部１４として機能する。
【００１１】
図１、２に示すように、密閉容器２はＡｌ製有底筒形本体１５と、その開口を閉鎖する蓋板１６とよりなる。その蓋板１６は本体１５に溶接されたＡｌ製環状外周板１７と、その外周板１７の内周縁に外周溝１８を嵌着させた電気絶縁性樹脂製環状中間板１９と、その中間板１９の内周溝２０に外周凸部２１を嵌着させたＡｌ合金製筒状正極端子２２とを有する。
【００１２】
図７にも示すように、一方のＡｌ合金製円盤状集電体４において、その中心に在るボス２３は筒状正極端子２２の中心孔２４に嵌合してそれに溶接されている。また円盤部２５は、放射状に配列されて下方に突出する複数のＶ形凹条２６を有し、それら凹条２６の底部に帯状正極６の接続部１３が溶接されている。
【００１３】
図８にも示すように、他方のＡｌ合金製円盤状集電体５において、その中心に在るボス２７は負極端子２８である有底筒形本体１５の底壁に溶接されている。また円盤部２９は、放射状に配列されて上方へ突出する複数の山形凸条３０を有し、それら凸条３０の稜線部に帯状負極７の接続部１４が溶接されている。
【００１４】
電解液は、正極側円盤状集電体４のボス２３に形成された注入孔３１から密閉容器２内に注入され、その後、注入孔３１はゴム栓３２により封鎖される。
【００１５】
各分極性電極１２は活性炭、導電フィラおよびバインダよりなる。電解液としては、ホウフッ化第４アンモニウム化合物、例えばＴＥＭＡ・ＢＦ4 ［（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ＣＨ3 Ｎ・ＢＦ4 （ホウフッ化トリエチルメチルアンモニウム）、溶質］のＰＣ（プロピレンカーボネート、溶媒）溶液が用いられる。
【００１６】
密閉容器２収容前の電極巻回体３の外径Ｄ１と、有底筒形本体１５の内径Ｄ２とは、Ｄ１＜Ｄ２の関係にあるので、電極巻回体３を有底筒形本体１５内に簡単に挿入することができる。一方、電極巻回体３を電解液と共に密閉容器２内に収容した状態では、電解液による各分極性電極１２の膨潤によって、電極巻回体３の外径Ｄ１と有底筒形本体１５の内径Ｄ２とがＤ１＝Ｄ２の関係となる。前記膨潤を現出させるためには、分極性電極１２に高い親水性を持つ導電フィラ、例えばカーボンブラックであるケッチェンブラックＥＣ（商品名、三菱化学製）を具備させる、といった手段を挙げることができる。
【００１７】
このキャパシタ１においては、電極巻回体３を電解液と共に密閉容器２内に収容すると、その後は自然に電極巻回体３を密閉容器２に密着させることができる。これにより、帯状集電体１１と分極性電極１２との伸びの差に起因して分極性電極１２が帯状集電体１１から剥がれるようなことが生じても、その分極性電極１２を帯状集電体１１に密着させて、内部抵抗の増加、自己放電特性の低下等を回避することができる。
【００１８】
各帯状集電体１１は金属箔、実施例ではアルミ製よりなり、電極巻回体３におけるアルミ箔の破断時の伸びδはδ≧４％に設定されている。
【００１９】
これにより前記膨潤に際し、アルミ箔における亀裂の発生を確実に回避することができる。
【００２０】
両帯状セパレータ８，９としては、耐荷重特性、伸び、耐熱性を考慮してＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）よりなる不織布が用いられ、またバインダとしてはＰＴＦＥが用いられる。
【００２１】
Ａ．円筒型電気二重層キャパシタの製造等
〔例−１〕
（ａ）原料としてフェノール樹脂を用いた水蒸気賦活炭  ８０ｗｔ％、ケッチェンブラックＥＣ  １０ｗｔ％およびテフロン６Ｊ（商品名、三井デュポンフロロケミカル社製）１０ｗｔ％を混練し、次いで混練物を用いて圧延を行い、厚さ１５０μｍの電極シートを製作した。電極シートから幅１０３mm、長さ１４００mmの複数の帯状分極性電極１２を切出し、次いで２枚の分極性電極１２と、幅１０９mm、長さ１４００mm、厚さ３０μｍのアルミ箔よりなる帯状集電体１１とを一対の加圧ローラを用い、線圧６ｔにて圧着して帯状正極６を製作した。また同様の方法で帯状負極７を製作した。
【００２２】
（ｂ）帯状正、負極６，７の各分極性電極１２に、１．８モルのＴＥＭＡ・ＢＦ4 をＰＣ溶液に溶解した電解液を含浸させて、各分極性電極１２の厚さ方向の膨潤度を調べたところ、それは約１０％であることが判明した。また帯状集電体１１としてのアルミ箔について破断時の伸びδを調べたところ、それは圧着に伴う加工硬化によってδ≦１％に低下していることが判明した。そこで、帯状正、負極６，７に、それらを２５０℃にて２時間加熱する熱処理を施して各アルミ箔の破断時の伸びδをδ≧４％に回復させた。
【００２３】
（ｃ）帯状正極６、帯状負極７および帯状正極６を挟む両帯状セパレータ８，９よりなる重合せ物を、帯状正極６の外側に在る一方の帯状セパレータ８が最も内側に位置するようにＡｌ製巻心１０を中心に渦巻き状に巻回して、外径Ｄ１が３８．５mmで、長さが１１５mmの電極巻回体３を製造した。
【００２４】
（ｄ）電極巻回体３を、内径Ｄ２が３９．５mmで、長さが１２０mmの有底筒形本体１５内に入れ、次いでその本体１５内に前記電解液を注入した。この状態において、電極巻回体３を観察したところ、各分極性電極１２が膨潤してその電極巻回体３外周面が有底筒形本体１５内周面に密着することが確認された。この膨潤に伴い最外周に在る帯状負極７のアルミ箔には２．６％の伸びが発生したが、そのアルミ箔の破断時の伸びδはδ≧４％に設定されているのでアルミ箔における亀裂の発生は皆無であった。一方、前記熱処理を行わなかった場合は、電極巻回体３外周面からその半径方向内方に向って亀裂が発生し、その長さは電極巻回体３半径の略３分の１であった。
【００２５】
（ｅ）キャパシタ１を製造すべく、電極巻回体３に両円盤状集電体４，５を接続して、それらを密閉容器２内に組込み、次いで１．８モルのＴＥＭＡ・ＢＦ4 をＰＣ溶液に溶解した電解液を正極端子２２の注入孔３１を通じて密閉容器２内に注入し、その後、注入孔３１をゴム栓３２により封鎖した。この円筒型電気二重層コンデンサ１を例（１）とする。
【００２６】
〔例−２〕
この例−２は、参考例であって、例−１の活性炭の代りに、メソフェーズピッチに炭化および賦活処理を施して得られ、且つ充電時に膨脹する活性炭、例えばメソフェーズピッチアルカリ賦活炭を用いた、ということ以外は例−１と同様の方法で円筒型電気二重層コンデンサ１を製造した。これを例（２）とする。この場合、各分極性電極１２の充電時における体膨脹率は、充電電圧２．７Ｖにおいて４０％であった。
【００２７】
Ｂ．例（１）、（２）の性能
製造後の例（１）、（２）について、内部抵抗を測定したところ、それらは３ｍΩであり、また自己放電特性を調べるべく、例（１）、（２）について、２．７Ｖで２４時間充電し、次いで端子を開放した状態で室温下に２７時間放置し、その後電圧測定を行ったところ、それらは２．５３８Ｖであって、電圧維持率は９４％であった。次いで、例（１）、（２）を振動試験機に設置し、２．２Ｇ、１０〜２００Ｈｚ、１０ｇスイープで１０時間といった条件下でそれらに振動を加えた。その後、例（１）、（２）について再び内部抵抗を測定し、また自己放電特性を調べたところ、加振前後において、それらに殆ど差が生じていないことが明らかとなった。またアルミ箔にも損傷は認められなかった。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、電極巻回体を電解液と共に密閉容器内に収容すると、その後は電解液による分極性電極の膨潤によって自然に電極巻回体を密閉容器に密着させることができるので、その分極性電極と集電体とを常に密着状態に保持し、これにより、内部抵抗の増加、自己放電特性の低下等を回避することが可能な円筒型電気二重層キャパシタを提供することができる。また、密閉容器に絞り加工を施す必要が無く、そのための設備も不要となる。
【００２９】
また金属箔よりなる帯状集電体の両面に一対の分極性電極をそれぞれ積層して相互に圧着させることで帯状正、負極を各々製作し、前記圧着後に帯状正、負極に熱処理を施すことで帯状集電体の伸びδを、δ≧４％に回復させるようにしたので、一対の分極性電極との圧着に伴う加工硬化により帯状集電体の破断時の伸びが低下しても、その伸びを、圧着後の熱処理により回復させることができ、従って、前記膨潤に際し、帯状集電体における亀裂の発生を確実に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  円筒型電気二重層キャパシタの斜視図である。
【図２】  図１の２−２線拡大断面図である。
【図３】  電極巻回体の構造説明用要部破断斜視図である。
【図４】  帯状正極の要部斜視図である。
【図５】  帯状負極の要部斜視図である。
【図６】  図４の６矢視部分拡大図である。
【図７】  正極側の円盤状集電体を上方から見た場合の斜視図である。
【図８】  負極側の円盤状集電体を下方から見た場合の斜視図である。
【符号の説明】
１      円筒型電気二重層キャパシタ
２      密閉容器
３      電極巻回体
６      帯状正極
７      帯状負極
８，９  帯状セパレータ
１１    帯状集電体
１２    分極性電極
【図１】
0003866542.tif 000002
【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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【図８】
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