(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質溶液が含浸され、予め所定長ごとに異なる方向に交互に折り返された長尺のセパレータの一方の面に、予め該セパレータの折り曲げ形状に合わせて折り曲げられた長尺の第１の活性炭シートを重ねる工程と、
前記第１の活性炭シートに、予め前記第１の活性炭シートの折り曲げ形状に合わせて折り曲げられた長尺の第１の金属箔を重ねる工程と、
前記セパレータの他方の面に、予め前記セパレータの折り曲げ形状に合わせて折り曲げられた長尺の第２の活性炭シートを重ねる工程と、
前記第２の活性炭シートに、予め前記第２の活性炭シートの折り曲げ形状に合わせて折り曲げられた長尺の第２の金属箔を重ねる工程と、
前記各工程により重ねられた前記セパレータと前記第１の活性炭シートと前記第１の金属箔と前記第２の活性炭シートと前記第２の金属箔を、さらに折り曲げて圧接することにより、前記第１の金属箔と前記第１の活性炭シートと前記セパレータと前記第２の活性炭シートと前記第２の金属箔とからなる５層の電極体を連続して構成する工程とを含むことを特徴とする電気二重層コンデンサの電極製造方法。
【請求項２】
前記第１の活性炭シートの前記第１の金属箔と接する面に、前記セパレータの折り返し部分に応じて折り返される部分を除いて、金属を溶射する工程を、さらに含むことを特徴とする請求項１記載の電気二重層コンデンサの電極製造方法。
【請求項３】
前記第１の金属箔の山側の折り曲げ部に、前記第１の活性炭シートの山側の折り曲げ部に合わせた婉曲形状を持たせる工程を、さらに含むことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電気二重層コンデンサの電極製造方法。
【請求項４】
電解質溶液が含浸され、予め所定長ごとに異なる方向に交互に折り返された長尺のセパレータの両面に、予め該セパレータの折り曲げ形状に合わせて折り曲げられた長尺の金属箔であって、該セパレータと接する面に、該セパレータの折り返し部分に応じて折り返される部分を除いて活性炭層を形成する表面処理が施された第１及び第２の金属箔を重ねる工程と、
前記工程により重ねられた前記セパレータと前記第１の金属箔と前記第２の金属箔とを、さらに折り曲げて圧接することにより、前記第１の金属箔と前記第１の金属箔に形成された活性炭層と前記セパレータと前記第２の金属箔に形成された活性炭層と前記第２の金属箔とからなる５層の電極体を連続して構成する工程とを含むことを特徴とする電気二重層コンデンサの電極製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、電気二重層コンデンサに関し、特に電気二重層コンデンサの電極体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気二重層コンデンサの電極体を形成する方法として、図６（ａ）に示したように、アルミ箔５０、活性炭クロス５１、セパレータ５２、活性炭クロス５３、アルミ箔５４を順に重ねて圧接することにより、５層構造の電極体５５を形成する方法が知られている。このようにして形成された電極体５５においては、セパレータ５２に電解質溶液が含浸され、該電解質溶液と活性炭クロス５１，５３が接する界面に電気二重層が構成される。そして、アルミ箔５０，５４を介して、該電気二重層への電荷の充電と、該電気二重層充電された電荷の放電が行われる。
【０００３】
電極体５５によって電気二重層コンデンサを構成する場合、多数の電極体５５を積層して並列に接続することにより充電容量を高めることができる。しかし、図６（ａ）に示したように、アルミ箔５０，５４、活性炭クロス５１，５３、及びセパレータ５２として、それぞれ短冊状に切断されたものを用いた場合は、電極体５５の積層に要する工数が極めて多くなってしまう。
【０００４】
そこで、図６（ｂ）に示したように、長尺のセパレータ６０を使用して、該セパレータ６０を所定長ごとに異なる方向に交互に折り返し、蛇腹状にされたセパレータ６０の間にアルミ箔６１を挟んだ活性炭クロス６２を配置するという操作を繰り返すことにより、上述した５層の電極体６３を積層していく製造方法が提案されている（特開平１０−１２５５５９号公報）。
【０００５】
この製造方法によれば、電極体６３の積層に要する工数を低減することができる。しかし、この製造方法においては、予め活性炭クロス６２によりアルミ箔６１を挟んだ活性炭クロス６２を形成しておく必要があり、また、積層が終了した後に、アルミ箔同士の導通をとって正負の充放電電極を形成する必要があった。そのため、電極体の積層に要する全体的な製造工数を更に低減することが要望されていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記背景を鑑みてなされたものであり、電極体の形成及び積層に要する製造工数を低減することができる電気二重層コンデンサの電極製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の第１の実施の態様は、電解質溶液が含浸され、予め所定長ごとに異なる方向に交互に折り返された長尺のセパレータの一方の面に、予め該セパレータの折り曲げ形状に合わせて折り曲げられた長尺の第１の活性炭シートを重ねる工程と、前記第１の活性炭シートに、予め前記第１の活性炭シートの折り曲げ形状に合わせて折り曲げられた長尺の第１の金属箔を重ねる工程と、前記セパレータの他方の面に、予め前記セパレータの折り曲げ形状に合わせて折り曲げられた長尺の第２の活性炭シートを重ねる工程と、前記第２の活性炭シートに、予め前記第２の活性炭シートの折り曲げ形状に合わせて折り曲げられた長尺の第２の金属箔を重ねる工程と、前記各工程により重ねられた前記セパレータと前記第１の活性炭シートと前記第１の金属箔と前記第２の活性炭シートと前記第２の金属箔を、さらに折り曲げて圧接することにより、前記第１の金属箔と前記第１の活性炭シートと前記セパレータと前記第２の活性炭シートと前記第２の金属箔とからなる５層の電極体を連続して構成する工程とを含むことを特徴とする。
【０００８】
かかる本発明によれば、詳細は後述するが、前記セパレータの交互に折り返された各部分と、該各部分に重ねられた、前記第１の活性炭シート、前記第2の活性炭シート、前記第１の金属箔、及び前記第２の活性炭シートの各部分とにより、前記５層の電極体が複数個連続して形成され、該複数個の電極体が積層される。そして、各電極体は前記第１の金属箔と前記第２の金属箔とによって互いに導通されるため、各電極体間の導通を取る工程は不要となる。そのため、電極体の積層に要する製造工数を大幅に低減させることができる。
【０００９】
また、前記第１の活性炭シートの前記第１の金属箔と接する面に、前記セパレータの折り返し部分に応じて折り返される部分を除いて、金属を溶射する工程を、さらに含むことを特徴とする。
【００１０】
前記第１活性炭シートの前記第１金属箔と接する面に予め金属を溶射しておくことで、前記第１活性炭シートと前記第１金属箔との接触抵抗を低下させることができる。しかし、本願発明者らは、前記第１の活性炭シートの前記第１の金属箔と接する面の全面に金属が溶射されている場合は、前記第１の活性炭シートを折り曲げたときに、溶射されていた金属が針状に割れて前記セパレータを突き破り、前記第１活性炭シートと前記第２活性炭シートとを導通させてしまう（導通不良）場合があることを知見した。そこで、本発明により、前記第１の活性炭シートの前記第１の金属箔と接する面の折り曲げ部以外に金属を溶射することで、このような導通不良が生じることを防止することができる。また、折り曲げ部に金属が溶射されていないので前記第１活性炭シートの折り曲げが容易になる。
また、前記第１の金属箔の山側の折り曲げ部に、前記第１の活性炭シートの山側の折り曲げ部に合わせた婉曲形状を持たせる工程を、さらに含むことを特徴とする。
かかる本発明によれば、前記第１の金属箔と前記第１の活性炭シート間に隙間が生じることを防止して、電極体の容量が減少することを防ぐことができる。
【００１１】
また、本発明の第２の実施の態様は、電解質溶液が含浸され、予め所定長ごとに異なる方向に交互に折り返された長尺のセパレータの両面に、予め該セパレータの折り曲げ形状に合わせて折り曲げられた長尺の金属箔であって、該セパレータと接する面に、該セパレータの折り返し部分に応じて折り返される部分を除いて活性炭層を形成する表面処理が施された第１及び第２の金属箔を重ねる工程と、前記工程により重ねられた前記セパレータと前記第１の金属箔と前記第２の金属箔とを、さらに折り曲げて圧接することにより、前記第１の金属箔と前記第１の金属箔に形成された活性炭層と前記セパレータと前記第２の金属箔に形成された活性炭層と前記第２の金属箔とからなる５層の電極体を連続して構成する工程とを含むことを特徴とする。
【００１２】
かかる本発明によれば、前記第１の金属箔と前記第２の金属箔の折り返し部分には活性炭層が形成されないため、前記第１の金属箔と前記第２の金属箔を容易に折り曲げることができる。また、前記第１の金属箔と該第１の金属箔に形成される活性炭層との位置、及び前記第２の金属箔と該第２の金属箔に形成される活性炭層との位置が前記圧接を行う前に予め固定されるため、前記圧接を行ったときに、前記セパレータと前記第１の金属箔と前記第２の金属箔との位置がずれることがない。そのため、このような位置ずれにより、形成された５層の電極体の容量が減少することを防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図１〜図５を参照して説明する。図１は５層構造の電極体の製造方法の説明図、図２は図１の製造方法により製造した電極体の構造説明図、図３は活性炭クロスへの金属溶射の説明図、図４はアルミ箔の折り曲げ形状の説明図、図５はアルミ箔に活性炭クロスを貼着した場合の５層構造の電極体の製造方法の説明図である。
【００１４】
先ず、図１〜図４を参照して、本発明の第１の実施の形態について説明する。図１を参照して、本実施の形態では、それぞれ長尺の、厚さ０．１ｍｍ程度の第１のアルミ箔１（本発明の第１の金属箔に相当する）及び第２のアルミ箔２（本発明の第２の金属箔に相当する）と、繊維状の活性炭を布状とした第１の活性炭クロス３（本発明の第１の活性炭シートに相当する）及び第２の活性炭クロス４（本発明の第２の活性炭シートに相当する）と、ポリエチレンやポリプロプレン等の樹脂材により形成した濾過膜を用いて構成したセパレータ５とを材料として、第１のアルミ箔１−第１の活性炭クロス３−セパレータ５−第２の活性炭クロス４−第２のアルミ箔２という５層構造からなる電極体を形成する。
【００１５】
そして、各材料は予め所定長毎に異なる方向に交互に折り返されて蛇腹形状とされる。具体的には、５層構造の中心となるセパレータ５の折り曲げ形状に合わせて、セパレータ５と接して重ねられる第１の活性炭クロス３と第２の活性炭クロス４とが折り曲げられる。また、第１の活性炭クロス３の折り曲げ形状に合わせて第１の活性炭クロス３に接して重ねられる第１のアルミ箔１が折り曲げられ、第２の活性炭クロス４の折り曲げ形状に合わせて該第２の活性炭クロス４と接して重ねられる第２のアルミ箔２が折り曲げられる。
【００１６】
このように予め蛇腹状に折り曲げられた各材料を重ねて、圧接することにより、図２に示すように、第１のアルミ箔１−第１の活性炭クロス３−セパレータ５−第２の活性炭クロス４−第２のアルミ箔２という５層構造の電極体２０が複数個連続して形成される。
【００１７】
このようにして形成された各電極体２０は、第１のアルミ箔１（正極）と第２のアルミ箔２（負極）とにより正極同士及び負極同士が互いに導通される。そのため、各電極体２０間の導通をとる処理は不要であり、少ない工数で電極体２０を形成、積層することができる。また、各材料を予め蛇腹形状とすることで、各材料を重ねるときのハンドリンングを容易にすることができる。
【００１８】
尚、第１の活性炭クロス３と第１のアルミ箔１との間の接触抵抗を低減させるために、第１の活性炭シート３の第１のアルミ箔１と接する側にアルミ溶射を施すことが効果的である（第２の活性炭クロス４と第２のアルミ箔２についても同様）。しかし、第１の活性炭クロス３の全面にアルミ溶射を行うと、図１及び図２に示したように圧接したときに、折り曲げられた部分に溶射されていたアルミが針状に剥がれ、針状のアルミが第１の活性炭クロス３とセパレータ５を突き破って第２の活性炭クロス４に達する場合ある。そして、この場合には、第１の活性炭クロス３と第２の活性炭クロス４が導通する不良となる。
【００１９】
そこで、図３を参照して、第１の活性炭クロス３の折り曲げ部Ａを除いた部分Ｂにのみアルミ溶射を行うようにすることで、第１の活性炭クロス３を折り曲げたときに、上述したように針状のアルミが発生して不良が生じることを防止することができる。さらに、このように折り曲げ部Ａにアルミ溶射を行わないことにより、第１活性炭クロス３の折り曲げを容易にすることができる。
【００２０】
また、図４（ａ）を参照して、第１のアルミ箔１と第１の活性炭クロス３を普通に折り曲げると、薄い（０．１ｍｍ程度）第１のアルミ箔１は鋭角に折り曲がるが、厚みがある第１の活性炭クロス３は鋭角には折り曲がらない。そのため、両者を重ねると、第１のアルミ箔１の山側の折り曲げ部Ｃと第１の活性炭クロス３の山側の折り曲げ部Ｄとが干渉して、第１のアルミ箔１の谷側の折り曲げ部Ｅと第１の活性炭クロス３の谷側の折り曲げ部Ｆとの間に隙間δが生じる場合がある。そして、この場合には、隙間δの部分には上述した５層構造が形成されないため、電極体の容量が減少してしまう。
【００２１】
そこで、図４（ｂ）に示したように、第１のアルミ箔１の山側の折り曲げ部Ｃに、第１の活性炭クロス３の山側の折り曲げ部Ｄに合わせた婉曲形状を持たせることにより、図４（ａ）に示したような隙間δが生じることを防止し、電極体の容量が減少することを防ぐことができる。
【００２２】
尚、本実施の形態では、本発明の活性炭シートとして、繊維状の活性炭を布状とした活性炭クロスを用いたが、粉末状、粒状、繊維状の活性炭を、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、セルロース等のバインダーと共に混合し、シート状にしたものを用いてもよい。
【００２３】
次に、図５を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態においては、図５（ａ）に示したように、片面に活性炭クロス片４１が貼着された（本発明の活性炭層を形成する表面処理に相当する）厚さ０．１ｍｍ程度のアルミ箔４０を用いて５層の電極体を形成する。
【００２４】
そして、図５（ｂ）を参照して、アルミ箔４０を、上述した第１の実施の形態と同様に蛇腹状に折り曲げられたセパレータ４４の形状に合わせて、活性炭クロス４１が貼着された側を内側にして折り曲げた第１のアルミ箔４２（本発明の第１の金属箔に相当する）と、活性炭クロス４１が貼着された面を外側にして折り曲げられた第２のアルミ箔４３（本発明の第２の金属箔に相当する）とを、セパレータ４４の両面に重ねて圧接する。
【００２５】
ここで、図５（ａ）を参照して、活性炭クロス片４１は、アルミ箔４０（第１のアルミ箔４２及び第２のアルミ箔４３）の折り曲げ部Ｇを除いて貼着される。そのため、第１のアルミ箔４２と第２のアルミ箔の折り曲げは、薄いアルミ箔４０の部分のみに対して行えばよく、容易に折り曲げを行うことができる。
【００２６】
そして、図５（ａ）を参照して、アルミ箔４０と活性炭クロス４１が位置が予め固定されるので、図５（ｂ）に示したように第１のアルミ箔４２とセパレータ４４と第２のアルミ箔４３とを重ねて圧接したときに、第１のアルミ箔４２と第２のアルミ箔４３のアルミ箔部分と活性炭クロス部分との位置ずれが生じることがない。
【００２７】
そのため、第１のアルミ箔４２のアルミ箔部分−第１のアルミ箔に貼着された活性炭クロス−セパレータ４４−第２のアルミ箔に貼着された活性炭クロス−第２のアルミ箔のアルミ箔部分、という５層構造の電極体を位置ずれによる充電容量の減少を防いで形成、積層することができる。
【００２８】
尚、本実施の形態では、図５（ａ）を参照して、アルミ箔４０に活性炭クロス片４１を貼着することにより、アルミ箔４０の表面に活性炭層を形成したが、アルミ箔４０に活性炭を主成分とする塗工剤を、折り曲げ部Ｇを除いて（マスクして）塗工することにより、アルミ箔４０の表面に活性炭層を形成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】５層の電極体の製造方法の説明図。
【図２】図１の製造方法により形成した電極体の構造説明図。
【図３】活性炭クロスへの金属溶射の説明図。
【図４】アルミ箔の折り曲げ形状の説明図。
【図５】５層の電極体の製造方法の説明図。
【図６】従来の電極製造方法の説明図。
【符号の説明】
１…第１のアルミ箔、２…第２のアルミ箔、３…第１の活性炭クロス、４…第２の活性炭クロス、５…セパレータ、２０…電極体、４０…アルミ箔、４１…活性炭クロス片
【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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