(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲル電解質又はセパレータを間に介在させて、分極性電極を接着した集電金属を対向させると共にこれらの間に電解液を添加し、更に、その外側からアルミニウム箔とプラスチックフィルム層とをラミネートしてなるアルミラミネートフィルムにより挟み込み、前記集電金属を前記ラミネートフィルムから陽極又は陰極として引き出して４辺をヒートシールすることにより電気二重層キャパシタを組み立てる方法において、前記ラミネートフィルムのプラスチックフィルム層とヒートシールされる部分における前記集電金属には、金属ともプラスチックフィルムとも溶着し易い熱融着フィルムを予め熱接着し、更に、前記集電金属に前記熱融着フィルムを熱接着させる際に、前記集電金属にゲル電解質又はセパレータを同時に仮止めすること並びに前記ラミネートフィルムから引き出される前記集電金属を補強するために、前記熱融着フィルムを熱接着した部分における前記集電金属の裏面に熱融着フィルムを接着することを特徴とする電気二重層キャパシタの組立方法。
【請求項２】
前記熱融着フィルムとしては、酸変成させたポリプロピレン又はポリエチレンを用いることを特徴とする請求項１記載の電気二重層キャパシタの組立方法。
【請求項３】
前記集電金属の端の部分から前記電解液が漏れるのを防止するため、前記集電金属のよりも長めに前記熱融着フィルムを熱接着しておくことを特徴とする請求項１又は２記載の電気二重層キャパシタの組立方法。
【請求項４】
前記アルミラミネートフィルムとしては、前記集電金属を引き出さない２辺のうちの一方側を長くし、他方側を短くしたものを使用し、前記集電金属を引き出す２辺を最初にヒートシールにより熱接着させ、その後、前記集電金属を引き出さない２辺のうち短い他方側をヒートシールし、その後、電解液を規定量添加して前記集電金属を引き出さない２辺のうちの長くした一方側から真空ポンプを挿入して真空脱気し、その後、末端をヒートシールして余った部分を再度ヒートシールし、余分を切り取ったことを特徴とする請求項１，２又は３記載の電気二重層キャパシタの組立方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気二重層キャパシタの組立方法に関する。詳しくは、電気二重層キャパシタに関する効率的なシール方法を提案するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気二重層キャパシタは、アルミ電解コンデンサ等のような、従来のコンデンサと比較して静電容量が桁違いに大きく、エネルギーの貯蔵という分野へも応用が検討されてきている。
この電気二重層キャパシタは、電極に表面積の非常に大きい活性炭を用い、電極の微細孔にイオンを吸着させることにより電気を貯蔵する原理で作動する。
このため、電池と比較して化学物賢の形態変化がないこと、また強酸性、強アルカリ性溶液にさらされることがないなどのことから原理的に寿命が長いことがその利点として考えられている。
【０００３】
電気二重層キャパシタは、図７に示すように、対向させた集電金属１に活性炭素繊維や活性炭と導電性炭素と有機バインダーを混ぜた活性炭電極２を電気的に接続させ、中央にセパレータ３を配し、周囲にはゴム枠４を介在させ、電解液５を加えて、両側から押え板６で挟み込み、締め付けボルト７で締め付けたものである。セパレータ３に代えてゲル電解質を使用する例もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年では電気二重層キャパシタの高電圧化に対応させるため、有機系電解液の使用が活発になってきており、そのシール性、気密性の必要性が高まってきた。そのため、近年ではリチウム電池技術の一つである、電解液をゲル化させセル内の電解液の液漏れを防止させる方法を適用させることが検討されている。
しかし、液漏れが防止されても有機系電解液に大気が触れることによって水分の混入などにより電気二重層キャパシタ性能の低下が引き起こされる可能性があった。
【０００５】
シール方法としては近年リチウム電池の方面ではアルミニウム箔とプラスチックフィルムをラミネートさせたアルミニウムラミネートフィルムを電池外装に用いてヒートシールしシール構造を完成させる方法が提案されている。
しかし、電気二重層キャパシタとして、シールと気密性を兼ね備えた最良の形態について提案されていなかった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の請求項１に係る電気二重層キャパシタの組立方法は、ゲル電解質又はセパレータを間に介在させて、分極性電極を接着した集電金属を対向させると共にこれらの間に電解液を添加し、更に、その外側からアルミニウム箔とプラスチックフィルム層とをラミネートしてなるアルミラミネートフィルムにより挟み込み、前記集電金属を前記ラミネートフィルムから陽極又は陰極として引き出して４辺をヒートシールすることにより電気二重層キャパシタを組み立てる方法において、前記ラミネートフィルムのプラスチックフィルム層とヒートシールされる部分における前記集電金属には、金属ともプラスチックフィルムとも溶着し易い熱融着フィルムを予め熱接着し、更に、前記集電金属に前記熱融着フィルムを熱接着させる際に、前記集電金属にゲル電解質又はセパレータを同時に仮止めすること並びに前記ラミネートフィルムから引き出される前記集電金属を補強するために、前記熱融着フィルムを熱接着した部分における前記集電金属の裏面に熱融着フィルムを接着することを特徴とする。
【０００７】
上記課題を解決する本発明の請求項２に係る電気二重層キャパシタの組立方法は、請求項１にける前記熱融着フィルムとしては、酸変成させたポリプロピレン又はポリエチレンを用いることを特徴とする。
【０００８】
上記課題を解決する本発明の請求項３に係る電気二重層キャパシタの組立方法は、請求項１又は２における前記集電金属の端の部分から前記電解液が漏れるのを防止するため、前記集電金属のよりも長めに前記熱融着フィルムを熱接着しておくことを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決する本発明の請求項４に係る電気二重層キャパシタの組立方法は、請求項１，２又は３における前記アルミラミネートフィルムとしては、前記集電金属を引き出さない２辺のうちの一方側を長くし、他方側を短くしたものを使用し、前記集電金属を引き出す２辺を最初にヒートシールにより熱接着させ、その後、前記集電金属を引き出さない２辺のうち短い他方側をヒートシールし、その後、電解液を規定量添加して前記集電金属を引き出さない２辺のうちの長くした一方側から真空ポンプを挿入して真空脱気し、その後、末端をヒートシールして余った部分を再度ヒートシールし、余分を切り取ったことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例に係る電気二重層キャパシタを図１に示す。
図１に示すように、セパレータ１０を間に介在させて、活性炭電極２０が接着された集電金属３０を対向させると共にこれの間に電解液を添加し、更に、それらを外側からアルミラミネートフィルム４０により挟み込み、図中下側の集電金属３０を陽極又は陰極としてアルミラミネートフィルム４０から引き出し、その４辺をヒートシールすることにより封止して電気二重層キャパシタが構成されている。
ここで、集電金属３０としては、例えば、アルミニウム箔（３０μｍ〜１００μｍ）が使用される。
【００１２】
また、活性炭電極２０としては、活性炭素繊維又は粉末活性炭と導電性フィラー、結着バインダを混ぜシート化させ導電性を持たせた分極性電極が用いられる。
更に、アルミラミネートフィルム４０は、アルミニウム箔４１とプラスチックフィルム層４２とをラミネートしてなるものである。
アルミラミネートフィルム４０におけるプラスチックフィルム層４２としては、ポリエチレン又はポリプロピレンが用いられる。
また、セパレータ１０には電解液が含まれており、対向する集電金属３０の活性炭電極２０がショートするのを防いでいる。セパレータ１０に代えて、同様に機能するゲル電解質を用いても良い。
アルミラミネートフィルム４０から引き出され集電金属３０は、金属面が露出しており、集電に用いられる。
【００１３】
また、図中には記載されていないが、図中上側の集電金属３０はアルミラミネートフィルム４０から反対極性として引き出されている。
ここで、アルミラミネートフィルム４０から集電金属３０を外部へ出すためには露出した金属部分とアルミラミネートフィルム４０のプラスチックフィルム層４２とが良好に接着しなくてはならない。
そのため、本発明では、プラスチックフィルム層４２であるポリプロピレンフィルム乃至はポリエチレンフィルムと良好に溶着し、しかも、集電金属３０である金属とも溶着しやすい熱融着フィルム５０を予め集電金属３０のプラスチックフィルム層４２と接する部分に熱接着している。
ここで、熱融着フィルム５０としては、例えば、酸変成したポリプロピレンフィルム乃至はポリエチレンフィルムを使用することができる。
【００１４】
このような構成の電気二重層キャパシタを図２に示すパッケージング製作フローに従って組み立てた。
先ず、活性炭電極２０、熱融着フィルム５０及びセパレータ１０を準備する（ステップＳ１）。
次に、活性炭電極２０の接着された集電金属３０に熱融着フィルム５０を予め熱接着する（ステップＳ２）。
【００１５】
ここで、熱融着フィルム５０は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、ラミネートフィルム４０から陽極又は陰極として引き出される集電金属３０のうち、ラミネートフィルム４０のプラスチックフィルム層４２とヒートシールされる部分についてのみ熱接着される。
また、集電金属３０の端の部分から電解液が漏れるのを防止するためには、図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、熱融着フィルム５０は集電金属３０よりも幅を長く、できれば２ｍｍ以上長くすると良い。
更に、集電金属３０は、薄いアルミニウム箔であるため強度がなく、ラミネートフィルム４０から引き出される部分を補強する必要がある。
【００１６】
そのためには、図３（ｃ）に示すように、熱融着フィルム５０を熱接着した部分における集電金属３０の裏面に熱融着フィルム５１を接着すること、いわゆる裏打ちを行うと良い。
集電金属３０に熱融着フィルム５０を熱接着する際に、図３（ｄ）に示すように、セパレータ１０を同時に接着させると、以降の生産工程が単純化されるという利点がある。
引き続き、セパレータ１０を介在させて、集電金属３０である陽極、陰極を重ね合わせる（ステップＳ３）。
集電金属３０は、図４に示すように、取り出し方向によって重ね合わせを変える。
【００１７】
図４（ａ）（ｂ）に示すように、集電金属３０である陽極、陰極を１８０°方向を異ならせても良いし、図４（ｃ）（ｄ）に示すように、集電金属３０である陽極、陰極を１８０°方向を異ならせても良い。
何れの場合でも、集電金属３０に接着された活性炭電極２０はセパレータ１０により分離され、ショートするのが防止される。
その後、ラミネートフィルム４０を準備する（ステップＳ４）。
ラミネートフィルム４０は、図５（ａ）に示すように、集電金属３０が陽極又は陰極として取り出されない一方向を長めにし、図５（ｂ）（ｃ）に示すように、集電金属３０、活性炭電極２０、セパレータ１０、活性炭電極２０、集電金属３０の順になるように重ね合わせ、その上下にラミネートフィルム４０をセットする。
【００１８】
そして、これらラミネートフィルム４０内に、つまり、活性炭電極２０とセパレータ１０との間に電解液を添加し（ステップＳ５）、ラミネートフィルム４０をヒートシールする（ステップＳ６）
先ず最初に、図５（ｄ）に示すように、初期シール場所Ａとして、集電金属３０が陽極又は陰極として引き出される２ヵ所をヒートシールする。
ここで、集電金属３０に予め熱接着された熱融着フィルム５０は、上述したようにラミネートフィルム４０のプラスチックフィルム層４２に良好に熱接着されることになる。
次に、図６（ａ）に示すように、第二シールラインとしてラミネートフィルム４０の残りの１辺をヒートシールする。
【００１９】
引き続き、余分な空気などを除去するため、図６（ｂ）に示すように、ラミネートフィルム４０の最後の辺に真空脱気パイプ（図示省略）を挿入し、真空脱気ながら第三シールラインＣとして溶着を行う。
ここで、第三シールラインＣの位置、つまり、集電金属３０が陽極又は陰極として引き出されないアルミラミネートフィルム４０の一辺を、他の３辺より長めにしておけば、第三シールラインＣから真空脱気させる際に真空脱気パイプを余裕を以てラミネートフィルム４０に挿入できるという利点があり、真空脱気パイプでラミネートフィルム４０を損傷させるおそれがなくなった。
また、真空脱気が使えない場合は、予め押え板などで締め付けておき、空気侵入を防ぐことによってシール時に空気の逆流を防ぐこともできる。
その後、トリミングを行う（ステップＳ７）。
即ち、図６（ｃ）に示すように、最終シールラインＤで再度ヒートシールして真空脱気パイプ進入スペースを除去することにより、図６（ｄ）に示す製品形態とする。
【００２０】
〔実施例１〕
図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、集電金属３０に予め熱融着フィルム５０を熱接着しておけば、その後の全溶着工程を終えて、ヒートシールは完全なものであった。
【００２１】
〔比較例１〕
集電金属３０に熱融着フィルム５０を熱接着せずに、最終段階で一括してヒートシールした。
その結果、集電金属３０からの液漏れは５０％になった。
【００２２】
〔実施例２〕
図３（ｃ）に示すように、集電金属３０であるアルミニウム箔の強度を上昇させるため、少なくとも一方の面全体に熱融着フィルム５１を裏打ちして補強した。
その結果、最終工程までアルミニウム箔のちぎれなどは生じなかった。
【００２３】
〔比較例２〕
集電金属３０であるアルミニウム箔に熱融着フィルムを裏打ちせずに組立工程を進めたところ、集電アルミニウム箔の破損が３０％に及んだ。
【００２４】
〔実施例３〕
図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、熱融着フィルム５０は集電金属３０の幅よりも、少なくとも２ｍｍ以上、好ましくは５ｍｍ以上の余裕を持たせヒートシールした。
その結果、電極エッジ部分とアルミラミネートフィルム４０のギャップでの空間発生による漏れはなくなった。
【００２５】
〔実施例４〕
図３（ｄ）に示すように、熱融着フィルム５０を接着させる工程で同時にセパレータ１０を仮止めして固定した。
このことによって、後の組立工程の時間短縮になった。
【００２６】
〔実施例５〕
図５（ａ）に示すように、集電金属３０を取り出さない少なくとも一方の１辺側を長くとったアルミラミネートフィルム４０を使用した。
図５（ｄ）に示すように、最初に、集電金属３０を熱接着させ、その後、図６（ａ）に示すように、集電金属側とは９０°異なる辺のうち短いほうをヒートシールした。
その後、電解液を規定量添加した後、図６（ｂ）に示すように、残りの１辺側を長くとったアルミラミネートフィルム４０に真空ポンプを挿入し、末端をヒートシールした。
その後、図６（ｃ）に示すように、余った部分を再度ヒートシールし、図６（ｄ）に示すように、余分を切り取って製品とした。
【００２７】
〔比較例５〕
１辺側を長くとったアルミラミネートフィルムを用いず、電極の大きさに合わせたアルミラミネートフィルム４０を用いたところ、真空引きしても真空引き終了時に瞬時にエアーが戻り、電気二重層キャパシタの性能が低下した。
【００２８】
〔実施例６〕
真空引きができない場合は、予め押え板などで締め付けておき空気侵入を防ぐことによってシール時に空気の逆流を防ぐことができた。
【００２９】
【発明の効果】
以上、実施例に基づいて具体的に説明したように、本発明によれば、予め集電金属と熱融着フィルムを熱接着させておくため、集電金属とアルミラミネートフィルムの接合性が向上し、電解液の漏れがなくなった。
また、集電金属の幅よりも長めの熱融着フィルムを用いることによって、集電金属端部の溶着性能が向上した。
その結果、集電金属端部分の溶着不良によって、電解液が漏れてしまう可能性がなくなった。
更に、熱融着フィルムを溶着させるとき、同時にセパレータを仮止めさせることによって後工程の工数削減につながった。
特に、薄く強度がない集電金属に対し、熱融着フィルムを裏打ちしておくことにより、強度的に優れた集電金属を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る電気二重層キャパシタの部分断面図である。
【図２】本発明の一実施例に係る電気二重層キャパシタのパッケージング製作工程を示すフローチャートである。
【図３】集電金属に熱融着フィルムを予め熱接着する工程を示す説明図である。
【図４】セパレータを間に介在させて、活性炭電極を接着した集電金属を対向させる工程を示す説明図である。
【図５】アルミラミネートフィルムのヒートシールを示す説明図である。
【図６】アルミラミネートフィルムのヒートシールを示す説明図である。
【図７】従来の電気二重層キャパシタの断面図である。
【符号の説明】
１０  セパレータ
２０  活性炭電極
３０  集電金属
４０  アルミラミネートフィルム
４１  アルミニウム箔
４２  プラスチックフィルム層
５０  熱融着フィルム
【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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