(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同数の正極体と負極体をこれらの間にセパレータを介在させて交互に積層し、各正極体および各負極体の一部をリード部として同極どうしの結束部にそれぞれ極性の対応する端子を接合し、これらの積層体を電解液と共に収容する袋状の柔軟な容器の開口部から１対の端子の一部を引き出し、袋状の容器の開口部を密封することにより構成される電気二重層キャパシタの製造方法において、組立室を露点温度が−６０℃の乾燥した雰囲気に管理しつつ、その中で積層体を収容する袋状の柔軟な容器の外部から治具により内部の積層体を所定の厚みに規制する加圧状態に維持しながら、組立室の外部に設備の貯蔵タンクから乾燥不活性ガスの圧力によって供給される電解液を容器の内部へ注入する工程と、電解液の注入後に組立室を同じく管理しつつ、その中で積層体を収容する袋状の柔軟な容器の外部から治具により内部の積層体を所定の厚みに規制する加圧状態に維持しながら、容器の内部を負圧に吸引する処理と大気圧に戻す処理とを交互に繰り返すことにより電解液の含浸を促進する処理、電解精製の処理、及び、袋状の容器の開口部を密封する処理、を順次に行う工程と、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方法。
【請求項２】
同数の正極体と負極体をこれらの間にセパレータを介在させて交互に積層し、各正極体および各負極体の一部をリード部として同極どうしの結束部にそれぞれ極性の対応する端子を接合し、これらの積層体を収容する袋状の柔軟な容器の開口部から１対の端子の一部を引き出し、電解液を容器に注入する処理から電解液の含浸を促進する処理および電解精製の処理を経て袋状の容器の開口部を密封することにより構成される電気二重層キャパシタの製造装置において、組立室を露点温度が−６０℃の乾燥した雰囲気に管理する手段と、組立室の外部に設備される電解液の貯蔵タンクと、組立室の内部に配置される電解液の注入部と、この注入部から組立室の外部へ引き出される配管と電解液の貯蔵タンクとの間を係脱可能に接続するプラグおよびソケットと、これらの係合により配管側の流路と貯蔵タンク側の流路を接続状態に連通させると共にこれらの係合を分離状態に解除すると両側の流路をそれぞれ遮断状態に密封する自動開閉弁と、組立室の中で袋状の柔軟な容器に収容の積層体を所定の厚みに規制する加圧状態に維持するべく容器の外部から取り外し可能に締め付けるための治具と、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。
【請求項３】
乾燥不活性ガスを加圧状態に貯蔵するボンベと、このボンベからの配管と電解液の貯蔵タンクとの間を係脱可能に接続するプラグおよびソケットと、これらの係合により配管側の流路と貯蔵タンク側の流路を接続状態に連通させると共にこれらの係合を分離状態に解除すると両側の流路をそれぞれ遮断状態に密封する自動開閉弁と、を備えることを特徴とする請求項２の記載に係る電気二重層キャパシタの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電気二重層キャパシタを製造する方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種の蓄電装置として、急速充電が可能で充放電サイクル寿命が長い、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は、正極体および負極体と、これらの間に介装されるセパレータと、から構成される。これらの組成体（キャパシタ本体）は、電解液に浸され、容器に収容して密封される（特開平１１−２８３８７２号，特開２０００−２００７３８号，特開２００１−１５５９７２号、参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、このような従来技術を踏まえつつ、水分や不純物などを含まない、高品質の電気二重層キャパシタを製造する方法およびその装置の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、同数の正極体と負極体をこれらの間にセパレータを介在させて交互に積層し、各正極体および各負極体の一部をリード部として同極どうしの結束部にそれぞれ極性の対応する端子を接合し、これらの積層体を電解液と共に収容する袋状の柔軟な容器の開口部から１対の端子の一部を引き出し、袋状の容器の開口部を密封することにより構成される電気二重層キャパシタの製造方法において、組立室を露点温度が−６０℃の乾燥した雰囲気に管理しつつ、その中で積層体を収容する袋状の柔軟な容器の外部から治具により内部の積層体を所定の厚みに規制する加圧状態に維持しながら、組立室の外部に設備の貯蔵タンクから乾燥不活性ガスの圧力によって供給される電解液を容器の内部へ注入する工程と、電解液の注入後に組立室を同じく管理しつつ、その中で積層体を収容する袋状の柔軟な容器の外部から治具により内部の積層体を所定の厚みに規制する加圧状態に維持しながら、容器の内部を負圧に吸引する処理と大気圧に戻す処理とを交互に繰り返すことにより電解液の含浸を促進する処理、電解精製の処理、及び、袋状の容器の開口部を密封する処理、を順次に行う工程と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
第２の発明は、同数の正極体と負極体をこれらの間にセパレータを介在させて交互に積層し、各正極体および各負極体の一部をリード部として同極どうしの結束部にそれぞれ極性の対応する端子を接合し、これらの積層体を収容する袋状の柔軟な容器の開口部から１対の端子の一部を引き出し、電解液を容器に注入する処理から電解液の含浸を促進する処理および電解精製の処理を経て袋状の容器の開口部を密封することにより構成される電気二重層キャパシタの製造装置において、組立室を露点温度が−６０℃の乾燥した雰囲気に管理する手段と、組立室の外部に設備される電解液の貯蔵タンクと、組立室の内部に配置される電解液の注入部と、この注入部から組立室の外部へ引き出される配管と電解液の貯蔵タンクとの間を係脱可能に接続するプラグおよびソケットと、これらの係合により配管側の流路と貯蔵タンク側の流路を接続状態に連通させると共にこれらの係合を分離状態に解除すると両側の流路をそれぞれ遮断状態に密封する自動開閉弁と、組立室の中で袋状の柔軟な容器に収容の積層体を所定の厚みに規制する加圧状態に維持するべく容器の外部から取り外し可能に締め付けるための治具と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
第３の発明は、第２の発明に係る電気二重層キャパシタの製造装置において、乾燥不活性ガスを加圧状態に貯蔵するボンベと、このボンベからの配管と電解液の貯蔵タンクとの間を係脱可能に接続するプラグおよびソケットと、これらの係合により配管側の流路と貯蔵タンク側の流路を接続状態に連通させると共にこれらの係合を分離状態に解除すると両側の流路をそれぞれ遮断状態に密封する自動開閉弁と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
【発明の効果】
第１の発明においては、組立室の中で袋状の柔軟な容器は治具により内部の積層体を所定の厚みに規制する加圧状態に維持され、組立室の外部に設備の貯蔵タンクからの電解液が注入される。組立室は、露点温度が−６０℃程度の乾燥した雰囲気に管理され、貯蔵タンクの電解液についても、ポンプに拠るのでなく、乾燥不活性ガスの圧力に拠るため、大気に触れることなく、容器の内部へ供給されるのである。このため、電解液は空気中の水分や不純物など（製品の内部抵抗を増大させたり、静電容量の低下を招く原因となる）を吸収することなく、容器への注入が処理される。電解液の貯蔵タンクは、組立室の外部に設備のため、その交換も容易に行える。電解液の注入後は、電解液の含浸を促進する処理および電解精製の処理から袋状の容器の開口部を密封する処理へ順次に進むことになるが、電解液の含浸を促進する処理においても、組立室を同じく管理しつつ、その中で積層体を収容する袋状の柔軟な容器の外部から治具により内部の積層体を所定の厚みに規制する加圧状態に維持しながら行われるため、積層体が過度に膨張することも抑えられる。その結果、水分や不純物などを含まない、高品質の電気二重層キャパシタの提供を実現できるのである。
【０００９】
第２の発明においては、自動開閉弁の働きにより、プラグとソケットとの係脱に際しても、配管側および貯蔵タンク側の電解液は、大気に触れない状態に保持される。したがって、空気中の水分や不純物などを容器への注入に用いられる電解液が吸収するのを防止しつつ、電解液の貯蔵タンクを新規の貯蔵タンク（配管側のプラグまたはソケットに対応するソケットまたはプラグを備える）と能率的に交換することが可能となる。また、積層体を容器に収容すると、その後は電解液を容器に注入する処理から電解液の含浸を促進する処理および電解精製の処理を経て袋状の容器の開口部を密封する処理へ順次に進むことになるが、これらの処理においても、組立室の中で治具により柔軟な容器に収容の積層体を所定の厚みに規制する加圧状態に維持しえるため、水分や不純物などを含まない、高品質の電気二重層キャパシタの提供を実現できるのである。
【００１０】
第３の発明においては、乾燥不活性ガスの圧力により、貯蔵タンクの電解液は、組立室の内部に配置される注入部へ供給され、露点が極低温（−６０℃程度）の乾燥した雰囲気の中で積層体を収容する容器の内部に注入される。乾燥不活性ガスを貯蔵するボンベからの配管と電解液の貯蔵タンクとの間においても、プラグおよびソケットを備えるので、この経路への大気の侵入も防止しつつ、電解液の貯蔵タンクを新規の貯蔵タンクと能率的に交換することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
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はキャパシタ本体を電解液と共に収容する容器、１１は容器１０の外部に引き出される１対の端子板（キャパシタ電極）であり、各端子板１１ａ，１１ｂは軽量かつ抵抗の小さいアルミニウムから短尺状に形成される。
【００１２】
キャパシタ本体については、同数の正極体と負極体をこれらの間にセパレータを介在させて交互に積層して構成される。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）とから組成される。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板１１ａ，１１ｂが接合される。
【００１３】
キャパシタ本体は、容器１０に収容して電解液に浸される。容器１０は、金属層を含む積層構造の柔軟な材質の樹脂フィルム（たとえば、アルミラミネート）から構成され、その一側から１対の端子板１１ａ，１１ｂ（その一部）が引き出される。容器１０の内部は、余分な電解液が抜き取られ、真空状態に密封されるのである。
【００１４】
図２は、電気二重層キャパシタの製造工程（その一部分）を説明するものであり、（ａ）において、積層体２０（キャパシタ本体）は、袋状の容器１０にその一側の開口部１０ａから収容される。その後、容器１０内の積層体２０に電解液を含浸させる処理および電解精製の処理から容器１０を真空状態に密封する処理へと進むことなるが、これらの処理に先立ち、（ｂ）において、容器１０の外部にキャパシタ本体２０を所定の厚みに規制する加圧状態に維持する治具３０が組み付けられる。
【００１５】
図２において、２１は正極体、２２は負極体であり、これらの間にセパレータ（図示せず）が介装される。２３は集電極（図示せず）のリード部であり、同極どうしが束ねられ、極性の対応する端子板１１に接合される。
【００１６】
治具３０は、容器１０をキャパシタ本体２０の厚み方向に挟む１対の平板部材３１と、これらの間を拡縮させる締め付け手段３２と、その締め付け量を一定に制限する規制手段３３と、から構成される。１対の平板部材３１は、剛性の高い金属板から所定面積の矩形状に形成される。締め付け手段３２に４本のボルト３２ａが備えられ、ボルト３２ａの挿通可能な４つのカラーにより、規制手段３３が構成される。１対の平板部材３１のうち、一方の四隅（キャパシタ本体２０と干渉しない位置）にボルト３２ａの通し穴、他方の四隅にボルト３２ａのネジ穴、が形成される。
【００１７】
容器１０は、１対の平板部材３１によりキャパシタ本体２０の厚さ方向から挟まれ、これら四隅のボルト３２ａにより締め付けられる。カラー３２は、１対の平板部材３１の間において、四隅のボルト３２ａに支持され、その締め付け量を一定（容器を所定の厚み）に規制するのである。
【００１８】
なお、キャパシタ本体２０は、各構成材料（分極性電極と集電極とセパレータ）の乾燥（水分を除去する）処理後、グローブボックス（組立室）の内部（露点温度が−６０℃程度の乾燥した雰囲気）において、所定の積層状態への組成、リード部２３の同極どうしの結束部と極性の対応する端子板１１との接合、のほか、（ａ）および（ｂ）の処理（容器１０への収容および治具３０の装着）から、電解液の含浸および電解精製、容器１０の密封までが順次に処理される。
【００１９】
（ｂ）の状態において、容器１０の内部に一側の開口部１０ａから電解液が注入される。この含浸処理中において、容器１０の内部を負圧に吸引する処理と、大気圧に戻す（水分や不純物を除去した乾燥不活性ガスの供給する）処理と、が交互に繰り返される。これにより、容器１０内の余分な電解液を取り去りながら、積層体（正極体２１の分極性電極と負極体２２の分極性電極およびセパレータ）の隅々に電解液が十分に行き渡るようになる。つまり、電解液の含浸が短時間に効率よく処理される。その一方、治具３０の矯正により、分極性電極およびセパレータが過度に膨張することも抑えられるのである。
【００２０】
電解精製は、製品の劣化を原因する分極性電極（活性炭電極）などに含まれる残存水分や官能基を電気分解してＣＯ2ガスに変えて除去する処理であり、その際のＣＯ2ガスはグローブボックスの外部に吸引（排出）される。また、この処理により、分極性電極の極性が設定される。
【００２１】
その後、容器１０の内部は、真空引きにより、不活性ガスや余分な電解液を取り去りながら、所定の真空状態において、開口部１０ａが熱シールにより密封される。治具３０は、容器１０の密封後、四隅のボルト３２ａを緩め、容器１０から外される。この処理により、いちおうの完成品が得られる。この完成品は、性能検査（初期抵抗と初期容量と保持電圧と、の測定など）の結果、合格のものが製品となる。
【００２２】
図３は、これらの工程を処理するための装置の構成（一部分）を表すものであり、グローブボックス４０（組立室）の内部に電解液の注入部４１が配置される。注入部４１は、電解液の供給（注入）を断続する開閉弁（図示せず）が備えられ、容器１０の内部に電解液が開閉弁を介して注入される（図２、参照）。容器１０の内部から溢れる電解液（余分な電解液）を回収するため、グローブボックス４０の内部に液溜部４２、同じく外部に回収タンク４３、が設けられる。４５は回収タンク４３に配管４６を介して接続される吸引用のポンプであり、液溜部４２の電解液はポンプ４５の駆動により配管４７を介して回収タンク４３に吸引される。
【００２３】
グローブボックス４０は、図示しないが、その内部を露点温度が−６０℃程度の乾燥した雰囲気に管理する手段（真空引き手段，乾燥不活性ガスの供給手段、など）が備えられる。
【００２４】
図３，図４において、５０はグローブボックス４０の外部に備えられる電解液の貯蔵タンクであり、このタンク５０のOUT（給液口）側と、電解液の注入部４１からグローブボックス４０の外部へ引き出される配管４８と、の間にこれらを係脱可能に接続するプラグ５１ａおよびソケット５１ｂが設けられる。
【００２５】
貯蔵タンク５０の電解液を注入部４１へ圧送する手段として、乾燥不活性ガスを加圧状態に貯蔵するボンベ５２が備えられ、このボンベ５２からの配管５４と、貯蔵タンク５０のIN（導圧口）側と、の間にこれらを係脱可能に接続するプラグ５３ａおよびソケット５３ｂが設けられる。
【００２６】
プラグ５１ａ，５３ａおよびソケット５１ｂ，５３ｂは、これらの係合により配管４８，５４側の流路と貯蔵タンク５０側の流路を接続状態に連通させる一方、これらの係合を分離状態に解除すると両側の流路をそれぞれ遮断状態に密封する自動開閉弁（図５のＡ，Ｂ）がそれぞれ収装される。
【００２７】
自動開閉弁Ａ，Ｂは、図５のように流路の接続口５６ａ，５６ｂ（弁座）を開閉する弁体５７ａ，５７ｂと、弁体５７ａ，５７ｂを弁座５６ａ，５６ｂに付勢するスプリング５８ａ，５８ｂと、から構成され、弁体５７ａ，５７ｂの頭部にこれらを同期的に開閉させるピン５９ａ，５９ｂが設定される。
【００２８】
これらの構成により、貯蔵タンク５０の電解液は、乾燥不活性ガスの圧力によって注入部４１へ供給され、露点が極低温（−６０℃程度）の乾燥した雰囲気の中で積層体を収容する容器１０の内部に注入される。貯蔵タンク５０の電解液は、ポンプに拠るのでなく、乾燥不活性ガスの圧力により、大気に触れることなく、注入部４１へ供給されるのである。このため、電解液は、空気中の水分や不純物など（製品の内部抵抗を増大させたり、静電容量の低下を招く原因となる）を吸収することなく、容器１０への注入が処理される。
【００２９】
自動開閉弁Ａ，Ｂの働きにより、プラグ５１ａとソケット５１ｂとの係脱に際しても、配管４８側およびと貯蔵タンク５０側の電解液は、大気に触れない状態に保持される。また、プラグ５３ａおよびソケット５３ｂの自動開閉弁Ａ，Ｂにより、乾燥不活性ガスのボンベ５２およびIN側から貯蔵タンク５０への大気の侵入も適確に防止される。したがって、電解液に対して空気中の水分や不純物などの吸収を防止しつつ、貯蔵タンク５０を新規の貯蔵タンク（配管４８，５４側のソケット５１ｂ，５３ｂに対応するプラグ５１ａ，５３ａを備える）と能率的に交換可能となる。
【００３０】
その結果、水分や不純物などを含まない、高品質の電気二重層キャパシタを合理的に供給できるようになる。なお、プラグ５１ａ，５３ａおよびソケット５１ｂ、５３ｂについては、回収タンク４３を交換可能に構成するため、配管４６，４７側と回収タンク４３側との間に設けることも考えられる。図３において、５５はボンベ５２から貯蔵タンク５０への乾燥不活性ガスの圧力を調整するレギュレータである。
【図面の簡単な説明】
【図１】電気二重層キャパシタの斜視図である。
【図２】製造工程の説明図である。
【図３】製造装置の一部構成図である。
【図４】貯蔵タンクの説明図である。
【図５】プラグおよびソケットの説明図である。
【符号の説明】
１０  容器
１１（１１ａ，１１ｂ）  端子板（キャパシタ電極）
２０  積層体（キャパシタ本体）
２１  正極体
２２  負極体
２３  リード部
３０  治具
４０  グローブボックス
４１  電解液の注入部
５０  電解液の貯蔵タンク
４８，５４  配管
５１ａ，５３ａ  プラグ
５１ｂ，５３ｂ  ソケット
５２  乾燥不活性ガスのボンベ
５５  レギュレータ
【図１】
0003973870.tif 000002
【図２】
0003973870.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003973870.tif 000005
【図５】
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