(57)【要約】【課題】信頼性が高く、かつ歩留りの良好な電気二重層キャパシタを提供すること。【解決手段】本発明の電気二重層キャパシタは、絶縁樹脂からなる第１の外装体によってそれぞれ封止された電解液を有する第１〜第Ｎ（Ｎは２以上の整数）の単セルと、キャパシタ正極リードおよびキャパシタ負極リードと、第１〜第Ｎの単セルを封止する金属層を有する第２の外装体と、を備え、第１〜第Ｎの単セルは、それぞれ、正極電極層および正極電極層上に形成され、第１の接続部を有する正極集電体と、正極電極層に対向する負極電極層および負極電極層上に形成され、第２の接続部を有する負極集電体と、正極電極層と負極電極層との間に形成されたセパレータと、第１の接続部に接続された正極リードと、第２の接続部に接続された負極リードと、を有し、第１の外装体は、第１の封止部を備え、第１の接続部および第２の接続部は、それぞれ、第１の封止部と重なっている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁樹脂からなる第１の外装体によってそれぞれ封止された電解液を有する第１〜第Ｎ（Ｎは２以上の整数）の単セルと、
キャパシタ正極リードおよびキャパシタ負極リードと、
前記第１〜前記第Ｎの単セルを封止する金属層を有する第２の外装体と、を備え、
前記第１〜前記第Ｎの単セルは、それぞれ、正極電極層および該正極電極層上に形成され、第１の接続部を有する正極集電体と、前記正極電極層に対向する負極電極層および該負極電極層上に形成され、第２の接続部を有する負極集電体と、前記正極電極層と前記負極電極層との間に形成されたセパレータと、前記第１の接続部に接続された正極リードと、前記第２の接続部に接続された負極リードと、を有し、
前記第１の外装体は、第１の封止部を備え、
前記第１の接続部および前記第２の接続部は、それぞれ、前記第１の封止部と重なっている、電気二重層キャパシタ。
【請求項２】
前記第１〜前記第Ｎの単セルの前記正極リードはそれぞれ前記キャパシタ正極リードに接続される正極リード接続部を有し、前記第１〜第Ｎの単セルの前記負極リードはそれぞれ前記キャパシタ負極リードに接続される負極リード接続部を有する、請求項１に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項３】
前記第２の外装体は、第２の封止部を備え、
前記正極リード接続部および前記負極リード接続部は、前記第２の外装体の内部における、前記第２の封止部とは異なる位置に設けられる、請求項２に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項４】
前記第２の外装体は、アルミニウムを含むラミネートフィルムである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項５】
前記キャパシタ正極リードと前記第２の外装体との間に形成された正極リードシール材と、前記キャパシタ負極リードと前記第２の外装体との間に形成された負極リードシール材と、を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項６】
前記正極リードシール材および前記負極リードシール材は、ポリプロピレンおよびポリエチレンの少なくとも一方を含む、請求項５に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項７】
絶縁樹脂からなる第１の外装体によってそれぞれ封止された電解液を有する第１〜第Ｎ（Ｎは２以上の整数）の単セルを含み、キャパシタ正極リードおよびキャパシタ負極リードを有し、
前記第１〜前記第Ｎの単セルを、それぞれ、正極電極層および該正極電極層上に形成され、第１の接続部を有する正極集電体を形成し、前記正極電極層に対向する負極電極層および該負極電極層上に形成され、第２の接続部を有する負極集電体を形成し、前記正極電極層と前記負極電極層との間にセパレータを形成し、前記第１の接続部に正極リードを接続し、前記第２の接続部に負極リードを接続することで形成する工程と、
金属層を有する第２の外装体で前記第１〜前記第Ｎの単セルの全体を封止する工程と、を含み、
前記第１の接続部および前記前記第２の接続部を、それぞれ、前記第1の外装体の第１の封止部と重ねて封止する、電気二重層キャパシタの製造方法。
【請求項８】
前記キャパシタ正極リードを前記第１〜前記第Ｎの単セルの前記正極リードのそれぞれが有する正極リード接続部に接続し、前記キャパシタ負極リードを前記第１〜第Ｎの単セルの前記負極リードのそれぞれが有する負極リード接続部に接続する、請求項７に記載の電気二重層キャパシタの製造方法。
【請求項９】
前記正極リード接続部および前記負極リード接続部を、前記第２の外装体の内部における、第２の封止部とは異なる位置に設ける、請求項８に記載の電気二重層キャパシタの製造方法。
【請求項１０】
前記第２の外装体としてアルミニウムを含むラミネートフィルムを用いる、請求項７〜９のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタの製造方法。
【請求項１１】
前記キャパシタ正極リードと前記第２の外装体との間に正極リードシール材を形成し、前記キャパシタ負極リードと前記第２の外装体との間に負極リードシール材を形成する、請求項７〜１０のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタの製造方法。
【請求項１２】
前記正極リードシール材および前記負極リードシール材として、ポリプロピレンおよびポリエチレンの少なくとも一方を含む材料を用いる、請求項１１に記載の電気二重層キャパシタの製造方法。
【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およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気二重層キャパシタにおいて、単セルのリードと集電体との接続部における集電体の機械的強度を補強するために、外装材であるラミネートフィルムのヒートシール部をリードと集電体との接続部に含ませてラミネートフィルムを封止する構造が知られている。
【０００３】
特許文献１は、電気二重層キャパシタの単セルとしてＡｌ（アルミニウム）ラミネートフィルムのヒートシール部にリードと集電体との接続部を含ませる構造を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１１４０４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ラミネートフィルムは金属層を含んでいるので、リードと集電体との接続部の凹凸がラミネートフィルムを突き破いた場合、陽極端子と陰極端子との間でショートが発生する。そのため、特許文献１は、量産時に良好な歩留りを得ることができない可能性がある。また、ラミネートフィルムの代わりに金属層を含まない樹脂フィルムを外装材として使用した場合、樹脂フィルムはガスバリア性が低いので、例えば高温時に電解液が蒸発してしまい信頼性が悪化してしまう可能性がある。
【０００６】
本発明の目的は、信頼性が高く、かつ歩留りの良好な電気二重層キャパシタおよび電気二重層キャパシタの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様の電気二重層キャパシタは、絶縁樹脂からなる第１の外装体によってそれぞれ封止された電解液を有する第１〜第Ｎ（Ｎは２以上の整数）の単セルと、キャパシタ正極リードおよびキャパシタ負極リードと、前記第１〜前記第Ｎの単セルを封止する金属層を有する第２の外装体と、を備え、前記第１〜前記第Ｎの単セルは、それぞれ、正極電極層および該正極電極層上に形成され、第１の接続部を有する正極集電体と、前記正極電極層に対向する負極電極層および該負極電極層上に形成され、第２の接続部を有する負極集電体と、前記正極電極層と前記負極電極層との間に形成されたセパレータと、前記第１の接続部に接続された正極リードと、前記第２の接続部に接続された負極リードと、を有し、前記第１の外装体は、第１の封止部を備え、前記第１の接続部および前記第２の接続部は、それぞれ、前記第１の封止部と重なっている。
【０００８】
また、本発明の一態様の電気二重層キャパシタは、前記第１〜前記第Ｎの単セルの前記正極リードはそれぞれ前記キャパシタ正極リードに接続される正極リード接続部を有し、前記第１〜第Ｎの単セルの前記負極リードはそれぞれ前記キャパシタ負極リードに接続される負極リード接続部を有することが好ましい。
【０００９】
また、本発明の一態様の電気二重層キャパシタは、前記第２の外装体は、第２の封止部を備え、前記正極リード接続部および前記負極リード接続部は、前記第２の外装体の内部における、前記第２の封止部とは異なる位置に設けられることが好ましい。
【００１０】
また、本発明の一態様の電気二重層キャパシタは、前記第２の外装体は、アルミニウムを含むラミネートフィルムであることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の一態様の電気二重層キャパシタは、前記キャパシタ正極リードと前記第２の外装体との間に形成された正極リードシール材と、前記キャパシタ負極リードと前記第２の外装体との間に形成された負極リードシール材と、を含むことが好ましい。
【００１２】
また、本発明の一態様の電気二重層キャパシタは、前記正極リードシール材および前記負極リードシール材は、ポリプロピレンおよびポリエチレンの少なくとも一方を含むことが好ましい。
【００１３】
本発明の他の態様の電気二重層キャパシタの製造方法は、絶縁樹脂からなる第１の外装体によってそれぞれ封止された電解液を有する第１〜第Ｎ（Ｎは２以上の整数）の単セルを含み、キャパシタ正極リードおよびキャパシタ負極リードを有し、前記第１〜前記第Ｎの単セルを、それぞれ、正極電極層および該正極電極層上に形成され、第１の接続部を有する正極集電体を形成し、前記正極電極層に対向する負極電極層および該負極電極層上に形成され、第２の接続部を有する負極集電体を形成し、前記正極電極層と前記負極電極層との間にセパレータを形成し、前記第１の接続部に正極リードを接続し、前記第２の接続部に負極リードを接続することで形成する工程と、金属層を有する第２の外装体で前記第１〜前記第Ｎの単セルの全体を封止する工程と、を含み、前記第１の接続部および前記前記第２の接続部を、それぞれ、前記第1の外装体の第１の封止部と重ねて封止する。
【００１４】
また、本発明の他の態様の電気二重層キャパシタの製造方法は、前記キャパシタ正極リードを前記第１〜前記第Ｎの単セルの前記正極リードのそれぞれが有する正極リード接続部に接続し、前記キャパシタ負極リードを前記第１〜第Ｎの単セルの前記負極リードのそれぞれが有する負極リード接続部に接続することが好ましい。
【００１５】
また、本発明の他の態様の電気二重層キャパシタの製造方法は、前記正極リード接続部および前記負極リード接続部を、前記第２の外装体の内部における、第２の封止部とは異なる位置に設けることが好ましい。
【００１６】
また、本発明の他の態様の電気二重層キャパシタの製造方法は、前記第２の外装体としてアルミニウムを含むラミネートフィルムを用いることが好ましい。
【００１７】
また、本発明の他の態様の電気二重層キャパシタの製造方法は、前記キャパシタ正極リードと前記第２の外装体との間に正極リードシール材を形成し、前記キャパシタ負極リードと前記第２の外装体との間に負極リードシール材を形成することが好ましい。
【００１８】
また、本発明の他の態様の電気二重層キャパシタの製造方法は、前記正極リードシール材および前記負極リードシール材として、ポリプロピレンおよびポリエチレンの少なくとも一方を含む材料を用いることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、信頼性が高く、かつ歩留りの良好な電気二重層キャパシタを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る電気二重層キャパシタの単セルの構成を示す模式図であり、（ａ）は上面透過図を示し、（ｂ）は断面図を示している。
【図２】本発明の実施形態に係る正極集電体および負極集電体を示す模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係る電気二重層キャパシタの単セルの製造方法を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る電気二重層キャパシタの単セルの製造方法の流れを示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態に係る電気二重層キャパシタの構成を示す模式図であり、（ａ）は上面透過図を示し、（ｂ）は断面図を示している。
【図６】本発明の実施形態に係る電気二重層キャパシタの製造方法を示す斜視図である。
【図７】本発明の実施形態に係る電気二重層キャパシタの製造方法の流れを示すフローチャートである。
【図８】本発明の比較例に係る電気二重層キャパシタの単セルの構成を示す模式図であり、（ａ）は上面図を示し、（ｂ）は断面図を示している。
【図９】本発明の比較例に係る電気二重層キャパシタの構成を示す模式図であり、（ａ）は上面図を示し、（ｂ）は断面図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、繰り返し説明することによる煩雑さを避けるため、各図において同一、または相当する部分には同一の符号を付して適宜説明は省略する。
【００２２】
図１は、本発明の実施形態に係る電池二層キャパシタの単セル１００の構成を示す模式図であり、図１（ａ）は単セル１００を上面から見た上面透過図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）においてＡ−Ａ線の断面模式図を示している。
【００２３】
ここでは、図１に示すように、直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）を使用している。図１（ｂ）に図示した状態では、直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）において、ｘ軸方向は左右方向（幅方向）であり、ｙ軸方向は上下方向（高さ方向）であり、ｚ軸方向は前後方向（奥行方向）である。
【００２４】
単セル１００は、セパレータ２と、正極集電体３ａと、正極電極層３ｂと、正極リード３ｃと、正極シール材３ｄと、負極集電体４ａと、負極電極層４ｂと、負極リード４ｃと、負極シール材４ｄと、第１の外装体５と、第１の接続部６ａと、第２の接続部６ｂと、ヒートシール部７と、第１の補強部８ａと、第２の補強部８ｂと、を備える。以下では、正極集電体３ａ、正極電極層３ｂ、正極リード３ｃ、および正極シール材３ｄをまとめて正極素子３（図３参照）と呼び、負極集電体４ａ、負極電極層４ｂ、負極リード４ｃ、および負極シール材４ｄをまとめて負極素子４（図３参照）と呼ぶこともある。
【００２５】
セパレータ２は、絶縁性の多孔質体からなり、正極電極層３ｂと負極電極層４ｂとの間の電気的な接続を防止する。ここで、絶縁性の多孔質体としては、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ），ポリプロピレン（ＰＰ），およびフッ化した高分子を含む材料をあげることができる。
【００２６】
正極集電体３ａは正極側の集電部であり、例えば厚さが数μｍ〜数十μｍのアルミニウム箔からなる。
【００２７】
正極電極層３ｂは、正極集電体３ａに形成されている電極層である。具体的には、正極電極層３ｂは、例えば活物質として活性炭、導電助剤としてカーボンブラック、バインダーとしてＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）を含む分極性電極からなる。そのため、正極集電体層３ｂは、注入された電解液との界面に発生する電気二重層によって、蓄電することのできる機能を有している。
【００２８】
正極リード３ｃは、正極集電体３ａと電気的に接続されており、例えばアルミニウムからなる。また、正極リード３ｃは、正極集電体３ａよりも厚いことが好ましく、例えば８０μｍの厚みを有している。
【００２９】
正極シール材３ｄは、正極リード３ｃと第１の外装体５との間に設けられたシール材であって、正極リード３ｃと第１の外装体５との間の隙間からの電解液の漏れを防止する。このような正極シール材３ｄは、例えばポリプロピレンまたはポリエチレンで形成することができる。なお、正極シール材３ｄの厚さは、例えば５０〜２００μｍである。
【００３０】
負極集電体４ａ、負極電極層４ｂ、負極リード４ｃ、および負極シール材４ｄは、それぞれ、正極集電体３ａ、正極電極層３ｂ、正極リード４ｃ、および正極シール材３ｄと同様の構造を有している。
【００３１】
ここで、図２を参照して、正極集電体３ａおよび負極集電体４ａの構造について詳細に説明する。図２は正極集電体３ａおよび負極集電体４ａの構造を示す模式図である。
【００３２】
図２に示すように、正極集電体３ａは、正極リード接続部３ａＡおよび正極電極層形成部３ａＢを有する。この場合、正極リード３ｃは、正極リード接続部３ａＡのみに接続されている。具体的には、正極リード３ｃと正極リード接続部３ａＡとの間は、例えば超音波溶着で接続されている。また、正極電極層３ｂは、正極電極層形成部３ａＢのみに形成されている。
【００３３】
負極集電体４ａは、負極リード接続部４ａＡおよび負極電極層形成部４ａＢを有する。この場合、負極リード４ｃは、負極リード接続部４ａＡのみに接続されている。具体的には、負極リード４ｃと負極リード接続部４ａＡとの間は、例えば超音波溶着で接続されている。また、負極電極層４ｂは、負極電極層形成部４ａＢのみに形成されている。
【００３４】
再び図１を参照する。第１の外装体５は、セパレータ２、正極素子３、負極素子４、および電解液(図示せず)を封止する絶縁樹脂からなる外装体であって、例えばポリプロピレンフィルムからなる。本実施形態において、第１の外装体５はヒートシール部７を有している。ここで、ヒートシール部７は、第１の封止部とも呼ばれる。この場合、第１の外装体５における前部５ａ、後部５ｂ、および右部５ｄは、ヒートシール部７を加熱し圧力を加える（ヒートシールする）ことで封止されている。これにより、第１の外装体５は、セパレータ２、正極素子３、負極素子４、および電解液を封止することができる。なお、第１の外装体５の折り曲げ部５ｃは、第１の外装体５において、セパレータ２、正極素子３、負極素子４を封止するために折り曲げる部分である。
【００３５】
第１の接続部６ａは、正極集電体３ａと正極リード３ｃとの接続部であり、第２の接続部６ｂは、負極集電体４ａと負極リード４ｃとの接続部である。通常、正極集電体３ａおよび負極集電体４ａの機械的強度は弱いので、接続強度を強くするために超音波溶着等の強度を上げると正極集電体３ａおよび負極集電体４ａが破断する可能性がある。そのため、本実施形態においては、第１の接続部６ａおよび第２の接続部６ｂを、それぞれ、第１の補強部８ａおよび第２の補強部８ｂで補強する。
【００３６】
第１の接続部６ａおよび第２の接続部６ｂを、それぞれ第１の外装体５のヒートシール部７に重ねた状態で封止することにより、接続部の補強をすることが可能となる。したがって、第１の接続部６ａおよび第２の接続部６ｂは、第１の外装体５のビートシール部に全て含まれるように配置するのが好ましい。
【００３７】
また、本実施形態における第１の外装体５は、絶縁樹脂からなり金属層を含まない構成である。したがって、本実施形態は、第１の接続部６ａおよび第２の接続部６ｂの凹凸が超音波溶着等により第１の外装体５を突き破った場合でも、金属層と接続部の接触によるショート不良が発生せず、突き破った部分の周囲は封止されているため封止状態は損なわれず、歩留まりの向上が可能である。
【００３８】
第１の補強部８ａは第１の接続部６ａを補強する。具体的には、第１の補強部８ａは、第１の外装体５のヒートシール部７を第１の接続部６ａに重ねて（含ませて）ヒートシールすることで形成されている。ここで、第１の補強部８ａの左端と第１の接続部６ａの左端との間の距離Ｘは、製造ばらつき等を考慮し０．１ｍｍ以上であることが好ましい。
【００３９】
第２の補強部８ｂは第２の接続部６ｂを補強しており、第１の補強部８ａと同様の構造を有している。
【００４０】
［単セル１００の製造方法］
図３は、実施形態に係る単セル１００の製造方法の一例を示す斜視図である。
【００４１】
ここでは、図３に示すように、直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）を使用している。図３に図示した状態では、直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）において、ｘ軸方向は左右方向（幅方向）であり、ｙ軸方向は上下方向（高さ方向）であり、ｚ軸方向は前後方向（奥行方向）である。
【００４２】
図３に示すように、正極素子３は、正極集電体３ａ、正極電極層３ｂ、正極リード３ｃ、および正極シール材３ｄを含む。負極素子４は、負極集電体４ａ、負極電極層４ｂ、負極リード４ｃ、および負極シール材４ｄを含む。
【００４３】
折り曲げ部５ｃは、セパレータ２、正極素子３、および負極素子４を封止するために第１の外装体５を折り曲げる部分である。この時、折り曲げ部５ｃは、図３において、第１の外装体５の長手方向（左右方向）の中心であることが好ましい。図３において、第１の外装体５を折り曲げ部５ｃに沿って矢印で示す方向に折り曲げることで、セパレータ２、正極素子３、および負極素子４を封止することができる。
【００４４】
図４は、実施形態に係る単セル１００の製造の流れを示すフローチャートである。以下、図４のフローチャートを参照して実施形態に係る単セル１００の製造の流れについて説明する。
【００４５】
まず、正極集電体３ａの正極層形成部３ａＢに正極電極層３ｂを形成する。そして、正極リード３ｃに正極シール材３ｄを上下方向から挟み込むようにして形成する。そして、正極シール材３ｄが形成された正極リード３ｃを正極集電体３ａの正極リード接続部３ａＡに接続することで正極素子３を形成する（ステップＳ１０１）。同様に、負極素子４を、正極素子３を形成した方法と同様の方法で形成する。
【００４６】
次に、正極電極層３ｂと負極電極層４ｂとをセパレータ２を介して対向するように正極素子３および負極素子４を配置する。そして、図３に示すように、第１の外装体５を折り曲げ部５ｃで折り曲げてセパレータ２、正極素子３、および負極素子４を挟み込んだ後、前部５ａおよび右部５ｄをヒートシールする。ここで、右部５ｄにおいて、第１の接続部６ａおよび第２の接続部６ｂにヒートシール部７を重ねてヒートシールすることで、第１の補強部８ａおよび第２の補強部８ｂを形成する（ステップＳ１０２）。これにより、第１の接続部６ａおよび第２の接続部６ｂを補強することができる。
【００４７】
次に、ヒートシールされていない後部５ｂから正極電極層３ｂおよび負極電極層４ｂに電解液を注入する（ステップＳ１０３）。電解液に含まれる電解質は、水系電解質であってもよいし、有機系電解質であってもよい。本実施形態において、電解液は、正極集電体３ａおよび負極集電体４ａを腐食させない水溶液であればよい。水系電解質は、例えば金属塩類を水性溶剤中に溶解させて得ることができる。具体的には、陽イオンとしては、Ｌｉ＋（リチウムイオン），Ｎａ＋（ナトリウムイオン），Ｋ＋（カリウムイオン）等をあげることができる。また、陰イオンとしては、Ｃｌ−（塩化物イオン），ＳＯ４２−（硫酸イオン），ＰＯ４３−（リン酸イオン），ＮＯ３−（硝酸イオン）等をあげることができる。また、有機系電解質としては、例えば第四級アンモニウム塩を有機溶剤（例えばプロピレンカーボネート，アセトニトリル，およびスルホラン等）中に溶解させたものをあげることができる。
【００４８】
最後に、正極電極層３ｂおよび負極電極層４ｂに電解液を注入した後、第１の外装材５の後部５ｂをヒートシールして封止することで単セル１００を形成する（ステップＳ１０４）。
【００４９】
（電気二重層キャパシタ２００）
図５を参照して、本実施形態に係る電気二重層キャパシタ２００について説明する。図５は、本発明の実施形態に係る電気二重層キャパシタ２００の模式図であり、図５（ａ）は電気二重層キャパシタ２００を上面から見た上面透過図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）においてＢ−Ｂ線の断面模式図を示している。
【００５０】
ここでは、図５に示すように、直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）を使用している。図５（ｂ）に図示した状態では、直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）において、ｘ軸方向は左右方向（幅方向）であり、ｙ軸方向は上下方向（高さ方向）であり、ｚ軸方向は前後方向（奥行方向）である。
【００５１】
電気二重層キャパシタ２００は、第１の単セル１１と、第２の単セル１２と、キャパシタ正極リード１３と、キャパシタ負極リード１４と、正極リード接続部１５ａと、負極リード接続部１５ｂと、第２の外装体１６と、ヒートシール部１７と、正極リードシール材１８ａと、負極リードシール材１８ｂと、を備える。
【００５２】
第１の単セル１１および第２の単セル１２は、上述の単セル１００と同様の方法で形成された電気二重層キャパシタ２００の単セルである。第１の単セル１１は、第１の正極リード１１ａおよび第１の負極リード１１ｂを有している。また、第２の単セル１２は、第２の正極リード１２ａおよび第２の負極リード１２ｂ（図６参照）を有している。また、第１の単セル１１および第２の単セル１２は、並列に積層されている。なお、本実施形態に係る電気二重層キャパシタ２００は、第１の単セル１１および第２の単セル１２の２つの単セルを備えるが、これは例示であり、本発明を限定するものではない。電気二重層キャパシタ２００は、所定の耐電圧と容量が得られるように、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の単セルが並列に積層されていてもよい。また、Ｎ個の単セルは並列ではなく直列に接続されていてもよい。
【００５３】
キャパシタ正極リード１３は、電気二重層キャパシタ２００の正極である。キャパシタ正極リード１３には、第１の正極リード１１ａおよび第２の正極リード１２ａが電気的に接続されている。具体的には、第１の正極リード１１ａおよび第２の正極リード１２ａはキャパシタ正極リード１３における正極リード接続部１５ａに超音波溶着で接続されている。本実施形態において、キャパシタ正極リード１３、第１の正極リード１１ａ、および第２の正極リード１２ａは、それぞれ、少なくとも超音波溶着で破損しない程度の強度を有しているので、任意の接続強度で溶接することが可能である。
【００５４】
キャパシタ負極リード１４は、電気二重層キャパシタ２００の負極である。ここで、キャパシタ負極リード１４には、キャパシタ正極リード１３に第１の正極リード１１ａおよび第２の正極リード１２ａが接続された方法と同様の方法で、第１の負極リード１１ｂおよび第２の負極リード１２ｂが負極リード接続部１５ｂに電気的に接続されている。本実施形態において、キャパシタ負極リード１４、第１の負極リード１１ｂ、および第２の負極リード１２ｂは、それぞれ、少なくとも超音波溶着で破損しない程度の厚みを有しているので、任意の接続強度で溶接することが可能である。
【００５５】
第２の外装体１６は、第１の単セル１１、第２の単セル１２、正極リード接続部１５ａ、および負極リード接続部１５ｂを封止する外装体である。本実施形態において、第２の外装体１６は、例えばラミネートフィルムからなる。絶縁樹脂からなる第１の外装体のみで封止した場合、ガスバリア性が十分に得られないため、本実施の形態においては、第２の外装体で二重に封止することによりガスバリア性を向上させることが可能となる。さらに、より高いガスバリア性を得るために、金属層を有するラミネートフィルムを使用することが好ましい。
【００５６】
また、第２の外装体１６は、ヒートシール部１７を有しており、前部１６ａ、後部１６ｂ、および右部１６ｄにおいてヒートシール部１７をヒートシールすることで、第１の単セル１１および第２の単セル１２を封止することができる。ここで、ヒートシール部１７は、第２の封止部とも呼ばれる。なお、具体的には後述するが、第２の外装体１６の折り曲げ部１６ｃは、第１の単セル１１および第２の単セル１２を封止するために、第２の外装体１６を折り曲げる部分である。
【００５７】
正極リード接続部１５ａおよび負極リード接続部１５ｂは、接続強度を十分に得られた状態で電気的に接続されているため、外装体の封止部に重ねて補強をする必要はない構成となっている。したがって、第２の外装体１６のヒートシール部１７と異なる位置に配置することができ、正極リード接続部１５ａおよび負極リード接続部１５ｂに超音波溶着等による凹凸が発生した場合においても、外装体を突き破ることがなくなり、ショート不良を抑制することが可能となる。
【００５８】
正極リードシール材１８ａは、キャパシタ正極リード１３と第２の外装体１６との間に形成されたシール材である。通常、キャパシタ正極リード１３は金属からなるため、第２の外装体１６の接着層とは密着性が悪く、キャパシタ正極リード１３と第２の外装体１６との間に隙間が発生し、電気二重層キャパシタ２００のガスバリア性が低くなる。そこで、キャパシタ正極リード１３および第２の外装体１６と密着性が良好な正極リードシール材１８ａをキャパシタ正極リード１３と第２の外装体１６との間に形成することで、電気二重層キャパシタ２００のガスバリア性を向上させることができる。このような正極リードシール材１８ａとして、例えばポリプロピレンまたはポリエチレンからなるフィルムを用いることができる。なお、正極リードシール材１８ａの厚さは、例えば５０μｍ〜２００μｍである。
【００５９】
負極リードシール材１８ｂは、キャパシタ負極リード１４と第２の外装体１６との間に形成されたシール材であり、正極リードシール材１８ａと同様の構造を有している。
【００６０】
［電気二重層キャパシタ２００の製造方法］
図６は、実施形態に係る電気二重層キャパシタ２００の製造方法の一例を示す斜視図である。
【００６１】
折り曲げ部１６ｃは、互いに並列に接続された第１の単セル１１および第２の単セル１２を封止するために第２の外装体１６を折り曲げる部分である。ここで、折り曲げ部１６ｃは、第２の外装体１６の長手方向の中心であることが好ましい。図６において、第２の外装体１６を折り曲げ部１６ｃに沿って矢印で示す方向に折り曲げることで、第１の単セル１１および第２の単セル１２を封止することができる。
【００６２】
図７は、実施形態に係る電気二重層キャパシタ２００の製造の流れを示すフローチャートである。以下、図７のフローチャートを参照して実施形態に係る電気二重層キャパシタの製造の流れについて説明する。
【００６３】
まず、第１の単セル１１および第２の単セル１２を並列接続となるように積層する（ステップＳ２０１）。
【００６４】
次いで、第１の正極リード１１ａおよび第２の正極リード１２ａをキャパシタ正極リード１３に超音波溶着で接続し、第１の負極リード１１ｂおよび第２の負極リード１２ｂをキャパシタ負極リード１４に超音波溶着で接続する（ステップＳ２０２）。これにより、第１の単セル１１および第２の単セル１２を並列に接続することができる。
【００６５】
次いで、第１の単セル１１および第２の単セル１２を封止する（ステップＳ２０３）。具体的には、図６に示すように、第２の外装体１６を折り曲げ部１６ｃに沿って折り曲げて、第１の単セル１１および第２の単セル１２を挟み込む。その後、図５に示すように、第２の外装体１６の前部１６ａ、後部１６ｂ、および右部１６ｄに沿って設けられたヒートシール部１７を減圧下でヒートシールする。これにより、第１の単セル１１および第２の単セル１２を封止することができる。
【実施例】
【００６６】
以下、実施例および比較例に基づいて、本発明を具体的に説明する。
【００６７】
（実施例）
まず、実施例に係る単セル１００の製造方法の一実施例について説明する。
【００６８】
（単セル１００の実施例）
実施例に係る単セル１００を形成するために、まず、厚さが３０μｍのアルミニウム箔からなり、正極リード接続部３ａＡおよび正極電極層形成部３ａＢを有する正極集電体３ａを準備した。ここで、正極リード接続部３ａＡは幅５ｍｍ×長さ５ｍｍであり、正極電極層形成部３ａＢは幅４５ｍｍ×長さ６０ｍｍである。
【００６９】
次いで、正極電極形成部３ａＢに正極電極層３ｂを形成した。具体的には、正極電極層３ｂは、まず活物質である活性炭、導電助剤であるカーボンブラック、バインダーであるポリフッ化ビニリデンを８０：１０：１０の割合で混合し、混合した材料を厚さ５０μｍで正極電極層形成部３ａＢに塗布することで形成した。次いで、幅５ｍｍ×長さ１５ｍｍ×厚さ０．２ｍｍのアルミニウム材からなる正極リード３ｃに、幅１０ｍｍ×長さ３ｍｍ×厚さ０．１ｍｍのポロプロピレンフィルムからなる正極シール材３ｄを熱圧着した。具体的には、正極リード３ｃを上下方向から２枚の正極シール材３ｄで挟み込んで熱圧着した。そして、正極リード接続部３ａＡと正極リード３ｃとを３ｍｍの重ね幅となるように超音波溶着で溶接した。これにより、正極素子３を形成することができる。次に、正極素子３を形成した方法と同様の方法で、負極素子４を形成した。
【００７０】
次に、正極素子３の正極電極層３ｂと負極素子４の負極電極層４ｂとを幅５０ｍｍ×長さ６５ｍｍ×厚み３０μｍのポリテトラフルオロエチレンからなるセパレータ２を介して対向して配置した。次に、セパレータ２を介して対向している正極素子３および負極素子４を、幅６４ｍｍ×長さ１６０ｍｍ×厚さ８０μｍのポリプロピレンフィルムからなる第１の外装体５の長手方向を折り曲げて挟み込んだ。
【００７１】
次に、図３において、第１の外装体５の外縁においてヒートシール部７が設けられている前部５ａおよび右部５ｄをヒートシールした。この時、右部５ｄを、第１の接続部６ａおよび第２の接続部６ｂをヒートシール７で挟み込むようにヒートシールした。これにより、第１の接続部６ａおよび第２の接続部６ｂをそれぞれ補強する第１の補強部８ａおよび第２の補強部８ｂを形成した。
【００７２】
次に、ヒートシールされてない後部５ｂの開口部分から４００μｌの電解液を注入した。ここで、電解液は、ＬｉＮＯ３（硝酸リチウム）を電解質とした濃度が２０ｗｔ％の水溶液である。
【００７３】
そして、電解液の注入後、開口部分を形成する第１の外装体５の外縁を、−０．１ＭＰａの減圧下でヒートシールして封止することで単セル１００を形成した。
【００７４】
なお、単セル１００を形成する際に、第１の接続部６ａおよび第２の接続部６ｂを含む右部５ｄについては幅１０ｍｍでヒートシールを行い前部５ａおよび後部５ｂについては幅５ｍｍでヒートシールを行った。また、第１の接続部６ａの端部と第１の補強部８ａの端部との間の距離および第２の接続部６ｂの端部と第２の補強部８ｂの端部との間の距離が１ｍｍとなるようにヒートシールを行った。
【００７５】
（電気二重層キャパシタ２００の実施例）
次に、実施例に係る電気二重層キャパシタ２００の製造方法の一実施例について説明する。
【００７６】
実施例に係る電気二重層キャパシタ２００を形成するために、まず、単セル１００の製造方法の実施例に記載の方法で、第１の単セル１１および第２の単セル１２を形成した。次いで、第１の単セル１１と第２の単セル１２とを積層した。
【００７７】
次に、幅５ｍｍ×長さ１５ｍｍ×厚さ０．２ｍｍのアルミニウム材からなるキャパシタ正極リード１３に、幅１０ｍｍ×長さ７ｍｍ×厚さ０．１ｍｍのポリプロピレンフィルムからなるキャパシタ正極リードシール材１８ａを熱圧着した。具体的には、キャパシタ正極リード１３を上下方向から２枚のキャパシタ正極リードシール材１８ａで挟み込んで熱圧着した。
【００７８】
次に、キャパシタ正極リード１３に対して、第１の正極リード１１ａおよび第２の正極リード１２ａを３ｍｍの重ね幅となるように超音波溶着で溶接した。次いで、キャパシタ正極リード１３にキャパシタ正極リードシール材１８ａを熱圧着した方法と同様の方法で、キャパシタ負極リード１４に負極リードシール材１８ｂを熱圧着した。そして、キャパシタ正極リード１３に第１の正極リード１１ａおよび第２の正極リード１２ａを溶接した方法と同様の方法で、キャパシタ負極リード１４に第１の負極リード１１ｂおよび第２の負極リード１２ｂを溶接した。これにより、第１の単セル１１および第２の単セル１２は並列に接続される。
【００７９】
次いで、第１の単セル１１および第２の単セル１２を第２の外装体１６で封止した。具体的には、図６に示すように、第２の外装体１６の折り曲げ部１６ｃで折り曲げて第１の単セル１１および第２の単セル１２を挟み込み、ヒートシール部１７を−０．１ＭＰａの減圧下でヒートシールして封止した。ここで、第２の外装体１６は、保護フィルムであるポリエチレンフィルムおよびアルミニウム箔と、接着フィルムであるポリプロピレンフィルムとを融着して貼りあわせたラミネートフィルムである。ここで、ポリエチレンフィルムの厚さが２０μｍ、アルミニウム箔の厚さが５０μｍ、ポリプロピレンフィルムの厚さが５０μｍである。本実施例においては、上述のように構成された幅８０ｍｍ×長さ１８０ｍｍ×厚さ１２０μｍの第２の外装体１６を使用した。
【００８０】
（比較例）
次に、比較例に係る単セル１００Ａおよび電気二重層キャパシタ２００Ａについて説明する。
【００８１】
（単セル１００Ａ）
図８は、本発明の比較例に係る単セル１００Ａの構成を示す模式図である。図８に示すように、単セル１００Ａは、セパレータ２と、正極集電体３ａと、正極電極層３ｂと、正極リード３ｃと、正極シール材３ｄと、負極集電体４ａと、負極電極層４ｂと、負極リード４ｃと、負極シール材４ｄと、第１の外装体５Ａと、第１の接続部６ａと、第２の接続部６ｂと、第１の補強部８ａと、第２の補強部８ｂと、を備える。
【００８２】
単セル１００と単セル１００Ａとを比較すると、単セル１００の第１の外装体５と単セル１００Ａとの第１の外装体５Ａとの材質のみが異なっている。具体的には、単セル１００の第１の外装体５がポリプロピレンフィルムであることに対して、単セル１００Ａの第２の外装体５Ａは金属層を有するラミネートフィルムからなる。ここで、単セル１００Ａのその他の構成については、単セル１００と同様なので説明は省略する。
【００８３】
なお、比較例に係る単セル１００Ａを形成するには、第１の外装体５Ａとしてラミネートフィルムを用いること以外は、実施例に係る単セル１００を形成した方法と同様の方法を用いることができる。
【００８４】
（電気二重層キャパシタ２００Ａ）
図９は、比較例に係る電気二重層キャパシタ２００Ａの模式図である。
【００８５】
電気二重層キャパシタ２００Ａは、第１の単セル１１Ａと、第２の単セル１２Ａと、キャパシタ正極リード１３と、キャパシタ負極リード１４と、正極リード接続部１５ａと、負極リード接続部１５ｂと、を備える。ここで、第１の単セル１１Ａおよび第２の単セル１２Ａのそれぞれは単セル１００Ａと同様の構成を有している。
【００８６】
電気二重層キャパシタ２００と電気二重層キャパシタ２００Ａとを比較すると、電気二重層キャパシタ２００Ａは、第２の外装体１６と、正極リードシール材１８ａと、負極リードシール材１８ｂと、を備えない点で、電気二重層キャパシタ２００とは異なっている。ここで、電気二重層キャパシタの２００Ａのその他の構成については、電気二重層キャパシタ２００と同様なので説明は省略する。
【００８７】
なお、比較例に係る電気二重層キャパシタ２００Ａを形成するには、第２の外装体１６と、正極リードシール材１８ａと、負極リードシール材１８ｂを形成しない点を除いて、実施例に係る電気二重層キャパシタ２００を形成した方法と同様の方法を用いることができる。
【００８８】
（実施例と比較例の比較）
上述した実施例に係る電気二重層キャパシタ２００および電気二重層キャパシタ２００Ａを、それぞれ１００個作成し、温度が７０℃，負荷電圧が１．０Ｖ，時間が１０００ｈの条件で高温負荷試験を実施し、試験前後の電気容量およびＥＳＲ（Equivalent Series Resistance：等価直列抵抗）を測定した。結果を表１に示す。なお、ＥＳＲは１ｋＨｚで評価している。
【００８９】
【表１】
2017224746.tif 000003
【００９０】
表１に示すように、実施例はセル作製後のショート不良数が０個であることに対して、比較例はセル作製後のショート不良数が３８個であった。この結果は、比較例は、第１の外装体５Ａがラミネートフィルムであるため、第１の外装体５Ａをヒートシールする際に、第１の接続部６ａおよび第２の接続部６ｂが第１の外装体５Ａを突き破り、第１の外装体５Ａの金属層と接触したことでショートが発生したと考えられる。それに対し、実施例の第１の外装体５は絶縁樹脂からなるため、金属を含んでいない。そのため、実施例は、第１の接続部６ａおよび第２の接続部６ｂが第１の外装体５を突き破ったとしても、ショート不良が発生しなかった。
【００９１】
また、実施例は高温負荷試験後の特性が比較例と同等である。この結果は、実施例の電気二重層キャパシタ２００は、第２の外装体１６を有しており、さらに第２の外装体１６はラミネートフィルムで形成されているため、第１の外装体としてラミネートフィルムを用いた比較例の電気二重層キャパシタ２００Ａと同様に、電解液のＨ２Ｏの蒸発を抑制できたためである。すなわち、実施例の電気二重層キャパシタ２００は、良好な信頼性を得ることができた。
【符号の説明】
【００９２】
２・・・セパレータ
３・・・正極素子
３ａ・・・正極集電体
３ａＡ・・・正極リード接続部
３ａＢ・・・正極電極層形成部
３ｂ・・・正極電極層
３ｃ・・・正極リード
３ｄ・・・正極シール材
４・・・負極素子
４ａ・・・負極集電体
４ａＡ・・・負極リード接続部
４ａＢ・・・負極電極層形成部
４ｂ・・・負極電極層
４ｃ・・・負極リード
４ｄ・・・負極シール材
５・・・第１の外装体
６ａ・・・第１の接続部
６ｂ・・・第２の接続部
７・・・ヒートシール部
８ａ・・・第１の補強部
８ｂ・・・第２の補強部
１１，１１Ａ・・・第１の単セル
１１ａ・・第１の正極リード
１１ｂ・・第１の負極リード
１２，１２Ａ・・・第２の単セル
１２ａ・・第２の正極リード
１２ｂ・・第２の負極リード
１３・・・キャパシタ正極リード
１４・・・キャパシタ負極リード
１５ａ・・・正極リード接続部
１５ｂ・・・負極リード接続部
１６・・・第２の外装体
１７・・・ヒートシール部
１８ａ・・・正極リードシール材
１８ｂ・・・負極リードシール材
１００，１００Ａ・・・単セル
２００，２００Ａ・・・電気二重層キャパシタ
【図１】
2017224746.tif 000004
【図２】
2017224746.tif 000005
【図３】
2017224746.tif 000006
【図４】
2017224746.tif 000007
【図５】
2017224746.tif 000008
【図６】
2017224746.tif 000009
【図７】
2017224746.tif 000010
【図８】
2017224746.tif 000011
【図９】
2017224746.tif 000012