(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極電極素子と陰極電極素子とがセパレータを介して交互に積層された積層電極が乾燥された状態で外装ケースに収容され、陽極電極素子と陰極電極素子とに夫々接続された一対の電極端子及び電解液注入口を備える蓋体により前記外装ケースが閉塞されてなる電気二重層コンデンサへの電解液注入方法において、
前記電極端子を介して前記積層電極に電圧を印加する電圧印加工程を設け、
該電圧印加工程が行われている間に、前記電解液注入口を介して外装ケース内部を真空吸引して脱気する脱気工程と、該脱気工程の後に外装ケース内部に所定温度に加温された電解液を加圧注入する電解液注入工程とを行うことを特徴とする電気二重層コンデンサの電解液注入方法。
【請求項２】
陽極電極素子と陰極電極素子とがセパレータを介して交互に積層された積層電極が乾燥された状態で外装ケースに収容され、陽極電極素子と陰極電極素子とに夫々接続された一対の電極端子及び電解液注入口を備える蓋体により前記外装ケースが閉塞されてなる電気二重層コンデンサへの電解液注入装置において、
電解液を貯留する電解液貯留手段と、
該電解液を所定の温度に加温する電解液加温手段と、
前記電解液貯留手段と前記電解液注入口とを接続する注入路と、
該注入路を介して前記電解液貯留手段の電解液を前記外装ケース内部に加圧注入する注入手段と、
前記注入路を介して前記電解液注入口に接続され、前記注入手段による電解液の注入に先立って前記外装ケース内部を真空吸引して脱気を行う脱気手段と、
少なくとも該脱気手段による脱気時及び前記注入手段による電解液の注入時に、前記電極端子を介して前記積層電極に電圧を印加する電圧印加手段とを備えることを特徴とする電気二重層コンデンサの電解液注入装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気二重層コンデンサを構成する積層電極が収容された外装ケース内部に電解液を注入する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電気二重層コンデンサは、蓋体によって閉塞された外装ケースの内部に、積層電極が電解液と共に収容されている。該積層電極は、陽極電極素子と陰極電極素子とをセパレータを介して交互に複数積層することによって形成されている。
【０００３】
前記積層電極を構成する各電極素子は、アルミニウム箔からなる集電部材の表面にペースト状の活性炭からなる分極性電極が設けられており、該集電部材から延出された帯状の集電リードを備えている。各電極素子が備える集電リードは、同極毎にまとめられて、前記蓋体に設けられた一対の電極端子に各極毎に接続されている。
【０００４】
該積層電極は外装ケースの内部において電解液に浸漬されることにより、前記分極性電極の活性炭やセパレータ（例えば紙製シート材によって形成されている）に該電解液が含浸される。これによって、セパレータを介して対向する一対の分極性電極間に電界を印加し、固体と溶液との異なる２つの相が接触する界面に極めて短い距離を隔てて正負の電荷を対向して配列させたコンデンサを形成している。
【０００５】
前記電解液は、前記蓋体に形成された電解液注入口から外装ケースの内部に注入される。該外装ケースの内部には乾燥した状態の積層電極が収容されており、前記電解液注入口を介して外装ケースの内部に注入された電解液は、積層電極を構成する各電極素子の分極性電極に染み込みはじめる。
【０００６】
しかし、前記積層電極の内部には不純物が混在しており、該不純物がガス化して積層電極の内部から排除されなければ、分極性電極の活性炭への電解液の含浸が不充分となる不都合がある。
【０００７】
そのため、従来においては、先ず、外装ケースの内部に電解液を注入した後、前記電極端子を介して前記積層電極に電圧を印加し、次いで、外装ケース内の電解液が所定の温度となるように加温して、積層電極の内部の不純物がガス化されるまで放置する。その後、このときの放置によってガス化された不純物を吸引して排除することが行われていた。
【０００８】
しかし、この方法によると、積層電極の内部の不純物がガス化されるまで放置しなければならず、分極性電極の活性炭に電解液を十分に含浸させるのに比較的長い時間を要する不都合があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
かかる不都合を解消して、本発明は、積層電極の内部の不純物のガス化を促進させることができ、積層電極への電解液の含浸を迅速に行うことができる電気二重層コンデンサへの電解液注入方法及びその装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明の方法は、陽極電極素子と陰極電極素子とがセパレータを介して交互に積層された積層電極が乾燥された状態で外装ケースに収容され、陽極電極素子と陰極電極素子とに夫々接続された一対の電極端子及び電解液注入口を備える蓋体により前記外装ケースが閉塞されてなる電気二重層コンデンサへの電解液注入方法において、前記電極端子を介して前記積層電極に電圧を印加する電圧印加工程を設け、該電圧印加工程が行われている間に、前記電解液注入口を介して外装ケース内部を真空吸引して脱気する脱気工程と、該脱気工程の後に外装ケース内部に所定温度に加温された電解液を加圧注入する電解液注入工程とを行うことを特徴とする。
【００１１】
本発明の方法によれば、電解液の充填に先立って、前記電圧印加工程により乾燥した状態の前記積層電極に電圧を印加する。前記積層電極は、電圧が印加されたことにより電気的に反応し、該積層電極の内部の不純物のガス化が生じる。これにより、従来のような電解液を充填した後に電圧を印加する場合に比べて、不純物のガス化を良好に促進させることができる。
【００１２】
そして、該電圧印加工程が行われている間に、先ず、前記脱気工程を行い、次いで、前記電解液注入工程を行う。前記脱気工程においては、外装ケース内部のエアを抜き取ると同時に、電圧の印加によって積層電極から外装ケース内部に放出されたガス化された不純物を抜き取ることができ、前記電解液注入工程に先立って積層電極の不純物を減少させることができる。また、前記電解液注入工程においては、所定温度に加温された電解液を外装ケース内部に加圧注入するので、電圧の印加による積層電極の電気的反応が更に促され、電解液を積層電極に迅速に含浸させることができる。
【００１３】
また、本発明の装置は、電解液を貯留する電解液貯留手段と、該電解液を所定の温度に加温する電解液加温手段と、前記電解液貯留手段と前記電解液注入口とを接続する注入路と、該注入路を介して前記電解液貯留手段の電解液を前記外装ケース内部に加圧注入する注入手段と、前記注入路を介して前記電解液注入口に接続され、前記注入手段による電解液の注入に先立って前記外装ケース内部を真空吸引して脱気を行う脱気手段と、少なくとも該脱気手段による脱気時及び前記注入手段による電解液の注入時に、前記電極端子を介して前記積層電極に電圧を印加する電圧印加手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の装置は、前述した本発明の方法を実現するものであり、積層電極への電解液の迅速な含浸を可能とするものである。即ち、本発明の装置によれば、先ず、前記脱気手段により、前記注入路を介して電解液注入口から外装ケース内部のエアを吸引する。このときには、前記電圧印加手段によって積層電極に電圧が印加されている。これによって、電圧が印加された積層電極の電気的反応により積層電極の不純物がガス化し、ガス化した不純物は外装ケース内部に放出される。従って、前記脱気手段が設けられていることにより、外装ケース内部のエアと共にガス化した積層電極の不純物を抜き取ることができる。そして、該外装ケース内部が略真空とされたとき、前記脱気手段は作動を停止する。
【００１５】
次いで、前記注入手段により、前記電解液貯留手段の電解液を注入路を介して前記外装ケース内部に加圧注入する。このときにも、前記電圧印加手段によって積層電極に電圧が印加されており、積層電極の不純物のガス化が促されている。また、前記注入手段によって外装ケース内部に注入される電解液は、前記電解液加温手段によって所定の温度に加温されており、該電解液に浸漬された積層電極の電気的反応が活発となり、不純物のガス化を一層促進させることができる。そしてこれにより、積層電極内からの不純物の脱出が比較的速く行われ、積層電極内への電解液の含浸を迅速に行わせることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図１に基づいて説明する。図１は電気二重層コンデンサ１に電解液を注入する注入装置を模式的に示するものである。該電気二重層コンデンサ１は、外装ケース２と該外装ケース２を閉塞する蓋体３とを備え、該外装ケース２の内部には積層電極４が収容されている。詳しくは図示しないが、該積層電極４は、陽極電極素子と陰極電極素子とがセパレータを介して複数積層されて形成されたものであり、各電極素子はペースト状の活性炭からなる分極性電極を備えて該分極性電極の活性炭に電解液が染み込むようになっている。
【００１７】
また、前記蓋体３には、積層電極４に正負の極性毎に接続された一対の電極端子５，６が設けられている。更に、該蓋体３の両電極端子５，６の間には、外装ケース２の内部に電解液を注入する電解液注入口７が形成されている。
【００１８】
本実施形態の電解液注入装置Ａは、前記電気二重層コンデンサ１の外装ケース２の内部に電解液を注入するためのものであり、図１に示すように、比較的多量の電解液を貯留する第１電解液貯留タンク８と、外装ケース２への注入量に対応する電解液を貯留する第２電解液貯留タンク９（電解液貯留手段）と、外装ケース２の内部の脱気を行う真空ポンプ１０（脱気手段）と、積層電極に電圧を印加する充電用電源１１（電圧印加手段）とを備えている。
【００１９】
前記第１電解液貯留タンク８は、第１窒素ガス圧流路１２を介して第１窒素タンク１３に接続されている。また、該第１電解液貯留タンク８は、電解液流路１４を介して前記第２電解液貯留タンク９に接続されている。該電解液流路１４には、電解液の流通及び停止を行う第１開閉弁１５と、該電解液流路１４に沿って流通する電解液の流量を所望の量に規制することができる流量調整弁１６とが設けられている。第１開閉弁１５の開弁によって、第１窒素タンク１３から第１窒素ガス圧流路１２を介して付与される圧力によって第１電解液貯留タンク８内部の電解液が圧送され、該電解液が前記第２電解液貯留タンク９に所定量貯留される。そして、該第２電解液貯留タンク９に所定量の電解液が貯留されたところで前記第１開閉弁１５が閉弁される。
【００２０】
また、該第１電解液貯留タンク８は、第１恒温槽１７内に設けられている。該第１恒温槽１７は第１電解液貯留タンク８内部の電解液を所定の温度（本実施形態では７０℃）に加温すると共に、該電解液を当該温度に維持させる。
【００２１】
前記第２電解液貯留タンク９は、電解液注入路１８を介して電気二重層コンデンサ１の蓋体３に形成された前記電解液注入口７に接続されている。該第２電解液貯留タンク９には、第２窒素ガス圧流路１９を介して前記第２窒素タンク２０（注入手段）が接続されている。該第２窒素ガス圧流路１９には第２開閉弁２１が設けられている。該第２開閉弁２１の開弁によって、第２窒素タンク２０から第２窒素ガス圧流路１９を介し第２電解液貯留タンク９内部に圧力が付与され、第２電解液貯留タンク９内部の電解液が外装ケース２の内部に圧送される。そして、該外装ケース２の内部に第２電解液貯留タンク９内部の電解液が送出されたところで前記第２開閉弁２１が閉弁される。
【００２２】
該第２電解液貯留タンク９は、第２恒温槽２２内に設けられており、電解液を注入する際には前記電気二重層コンデンサ１が該第２恒温槽２２内に収納される。これにより、第２電解液貯留タンク９内部及び外装ケース２内部の電解液が所定の温度（本実施形態では７０℃）に加温された状態で保温される。なお、前記第１恒温槽１７及び前記第２恒温槽２２は本発明の電解液加温手段として設けられたものである。
【００２３】
前記電解液注入路１８には、吸引路２３を介して前記真空ポンプ１０が接続されている。該吸引路２３には、第３開閉弁２４と電解液トラップ用タンク２５とが設けられている。該真空ポンプ１０は、外装ケース２への電解液の注入に先立って、前記第３開閉弁２４の開弁によって、外装ケース２の内部のエアを抜き取るものである。更に、該真空ポンプ１０によって、外装ケース２の内部のエアと共に電解液注入路１８内に付着残留する古い電解液等の不要な物が吸引され、前記電解液トラップ用タンク２５に貯留される。
【００２４】
また、前記充電用電源１１は前記第２恒温槽２２に収納された電気二重層コンデンサ１の電極端子５，６の夫々にリード線２６，２７を介して接続され、前記積層電極４に電圧を印加する。後述するように、前記真空ポンプ１０による外装ケース２内部の脱気時及び前記第２電解液貯留タンク９から外装ケース２内部への電解液の注入時において、該充電用電源１１による積層電極４への電圧の印加が連続して行われる。
【００２５】
次に、以上の構成からなる電解液収入装置Ａによる電気二重層コンデンサ１への電解液の注入作業を説明する。先ず、外装ケース２の内部に乾燥状態の前記積層電極４が収納された電気二重層コンデンサ１の前記電解液注入口７に前記電解液注入路１８を接続し、両電極端子５，６にリード線２６，２７を介して前記充電用電源１１を接続する。次いで、該充電用電源１１によって前記積層電極４に電圧を印加する。これにより、該積層電極４が電気的に反応して該積層電極４の内部（詳しくは活性炭からなる分極性電極の内部）の不純物がガス化して外装ケース２内に放出される。この状態で更に、前記第３開閉弁２４を開弁し、前記真空ポンプ１０によって外装ケース２内のエアを吸引する。これにより、外装ケース２内のエアと共にガス化した不純物が外装ケース２内から抜き取られる。このとき、前記電解液注入路１８に古い電解液（例えば、前回の注入作業により電解液注入路１８に付着残留した電解液）も吸引され、前記電解液トラップ用タンク２５に貯留される。
【００２６】
次いで、前記第３開閉弁２４を閉弁し、前記第１開閉弁１５を開弁する。これによって、第１電解液貯留タンク８の電解液が第１窒素タンク１３からの窒素ガスに圧送されて第２電解液貯留タンク９に貯留される。そして、該第２電解液貯留タンク９に貯留された電解液が電気二重層コンデンサ１への注入量となったとき、前記第１開閉弁１５を閉弁し、前記第２開閉弁２１を開弁する。
【００２７】
これによって、第２電解液貯留タンク９の電解液が第２窒素タンク２０からの窒素ガスに圧送されて、外装ケース２の内部に注入される。このとき、前記充電用電源１１による積層電極４への電圧の印加が継続されており、更に、注入される電解液は、前記第１恒温槽１７及び第２恒温槽２２によって所定の温度に加温されているので、該電解液に浸漬された積層電極４の電気的な反応が一層活発となり、該積層電極４内の不純物のガス化が促進されて、該積層電極４への電解液の含浸が迅速に行われる。
【００２８】
そして、第２電解液貯留タンク９の電解液が外装ケース２の内部に注入されたとき、第２開閉弁２１を閉弁して、電解液注入口７と電解液注入路１８との接続を解除する。このとき、電解液の注入時に生じたガス化された不純物が開放された電解液注入口７を介して外装ケース２から放出される。その後、該電解液注入口７が封止され、外装ケース２が密封される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を模式的に示す説明図。
【符号の説明】
Ａ…電解液注入装置、１…電気二重層コンデンサ、２…外装ケース、３…蓋体、４…積層電極、５，６…電極端子、７…電解液注入口、８，９…電解液貯留タンク（電解液貯留手段）、１０…真空ポンプ（脱気手段）、１１…充電用電源（電圧印加手段）、１３，２０…窒素タンク（注入手段）、１７，２２…恒温槽（電解液加温手段）、１８…電解液注入路（注入路）。
【図１】
0004125840.tif 000002