(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セパレータを挟み込む一対の電極からなるセルと、
前記セルを複数積層した上で上下面から挟む上下の集電極板と、
前記上下の集電極板を上下面から挟む上下の絶縁板と、
前記上下の絶縁板を上下面から挟む上下のエンドプレートと、
前記上下のエンドプレートの間に配置される絶縁スペーサと、
前記上下のエンドプレートを貫通し前記絶縁スペーサと結合する締め付けネジと、
前記締め付けネジの前記上下のエンドプレートの間に位置する露出部を覆うと共に、前記絶縁スペーサの端部を覆う弾力性のある絶縁部材と
を備える
ことを特徴とする電気二重層キャパシタ。
【請求項２】
前記絶縁スペーサは内部を非貫通構造とする
ことを特徴とする請求項１に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項３】
前記絶縁スペーサと前記締め付けネジとの接触部、及び、前記絶縁スペーサと前記エンドプレートとの接触部に、電解液に侵食されない絶縁材料を塗布して硬化させる
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電気二重層キャパシタ。
【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に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電気二重層キャパシタは、セパレータを介して一対の電極、分極電極板、集電極板、及び、集電極板から電気を取り出す導線等から構成されている。セパレータには、セルロース系不織布又は多孔質ポリオレフィン系シートが使われ、電極は活性炭、導電性助剤、バインダからなり、集電極板上に塗布されるものと、シート成型されるものとがある。
【０００３】
分極電極板や集電極板等のセル構成部材には、主にアルミニウム箔、アルミニウム板が用いられる。また、バイポーラ型電気二重層キャパシタの場合は、積層されたセル構成部材にセル間の絶縁をとるためのパッキンを使用し、圧力を加えるためのエンドプレート、締め付け用ネジ、及び、中空の絶縁スペーサ等を使用する。
【０００４】
図６は、従来の電気二重層キャパシタの構造を示した断面図である。
図６に示すように、従来の電気二重層キャパシタ２では、絶縁スペーサ３０に締め付け用の締め付けネジ３１をあわせてエンドプレート３２同士を締め付けることで電気二重層キャパシタ２を加圧するが、締め付け長さに対し絶縁スペーサ３０の長さを短くすることで、線膨張係数の大きな絶縁スペーサ３０が電気二重層キャパシタ２の周囲温度や電気二重層キャパシタ２自身の温度変化によってエンドプレート３２に接触し、電気二重層キャパシタ２への加圧力が低下することを防いでいる。このような技術の一例が下記特許文献１に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２１７９８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来の電気二重層キャパシタ２は、絶縁スペーサ３０の寸法を締め付け時の電気二重層キャパシタ２の厚さを見越した厚さにし、締め付け方向の空間に締め付けネジ３１の露出部３１ａがないようにすることも可能であるが、過度な締め付けによって締め付けネジ３１が折れたり、熱の影響により膨張又は収縮し、締め付け力のコントロールが困難である。したがって、絶縁スペーサ３０は、予想される電気二重層キャパシタ２の厚さより短くした上で、強度な締め付け力で締め付けを行う構成としている。
【０００７】
しかしながら、従来の電気二重層キャパシタ２では、従来の締め付けネジ３１のうち、絶縁スペーサ３０の締め付けネジ３１が勘合する部分以外に締め付けネジ３１の露出部３１ａがあり、集電極板３３等のセル構成部材であるアルミニウム箔やアルミニウム板と締め付けネジ３１の露出部３１ａとが接触し、セル構成部材であるアルミニウム箔やアルミニウム板が帯電する虞がある。
【０００８】
また、製造時に電解液が中空の絶縁スペーサ３０と接触したり、電解液が絶縁スペーサ３０の内部に侵入すると、絶縁スペーサ３０の絶縁能力が低下し、かつ、締め付けネジ３１がセル構成部材であるアルミニウム箔やアルミニウム板と接触してセル構成部材が帯電した場合には、電気二重層キャパシタ２の全電圧が絶縁スペーサ３０に印加されることとなり、絶縁スペーサ３０にリーク電流が流れて絶縁スペーサ３０が発熱することで絶縁スペーサ３０の強度が下がって破断したり、絶縁スペーサ３０自体が焼損する虞がある。
【０００９】
以上のことから、本発明は、絶縁スペーサの電気絶縁を損ねることがない電気二重層キャパシタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するための第１の発明に係る電気二重層キャパシタによれば、
セパレータを挟み込む一対の電極からなるセルと、
前記セルを複数積層した上で上下面から挟む上下の集電極板と、
前記上下の集電極板を上下面から挟む上下の絶縁板と、
前記上下の絶縁板を上下面から挟む上下のエンドプレートと、
前記上下のエンドプレートの間に配置される絶縁スペーサと、
前記上下のエンドプレートを貫通し前記絶縁スペーサと結合する締め付けネジと、
前記締め付けネジの前記上下のエンドプレートの間に位置する露出部を覆うと共に、前記絶縁スペーサの端部を覆う弾力性のある絶縁部材と
を備える
ことを特徴とする。
【００１２】
上記の課題を解決するための第２の発明に係る電気二重層キャパシタによれば、第１の発明に係る電気二重層キャパシタにおいて、
前記絶縁スペーサは内部を非貫通構造とする
ことを特徴とする。
【００１３】
上記の課題を解決するための第３の発明に係る電気二重層キャパシタによれば、第１の発明又は第２の発明に係る電気二重層キャパシタにおいて、
前記絶縁スペーサと前記締め付けネジとの接触部、及び、前記絶縁スペーサと前記エンドプレートとの接触部に、電解液に侵食されない絶縁材料を塗布して硬化させる
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
第１の発明によれば、締め付けネジの露出部が絶縁能力を持つ絶縁部材で覆われることになり、アルミニウム箔又はアルミニウム板により形成された集電極板等が締め付けネジと接触することを防ぐことができる。また、締め付けネジと絶縁スペーサとの接触部分が絶縁部材で覆われるため、仮に電解液がパッキンとスペーサとの隙間に侵入しても、絶縁部材によって締め付けネジへの電解液暴露を防止できる。よって、絶縁スペーサの電気絶縁を損ねることがなくなり、バイポーラ型電気二重層キャパシタの信頼性を向上することができる。
【００１６】
また、電解液が絶縁スペーサとエンドプレートとの接触面から毛細管現象によって絶縁スペーサの内部に侵入することを防止でき、絶縁スペーサの電気絶縁を確保できるため、バイポーラ型電気二重層キャパシタの信頼性を向上することができる。
【００１７】
第２の発明によれば、絶縁スペーサの内部に電解液が侵入したときでも、物理的に電解液を遮断でき、絶縁スペーサの電気絶縁を確保できるため、バイポーラ型電気二重層キャパシタの信頼性を向上することができる。
【００１８】
第３の発明によれば、絶縁スペーサと締め付けネジとの間に電解液が侵入することを防ぐことができる。また、絶縁スペーサの内部への電解液の侵入を食い止めることができ、絶縁スペーサの電気絶縁を確保できるため、バイポーラ型電気二重層キャパシタの信頼性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明に係る電気二重層キャパシタの種々の実施形態について、図１から図５を用いて説明する。なお、図１は本発明の第１の実施形態に係る電気二重層キャパシタの構造を示した断面図、図２は本発明の第２の実施形態に係る電気二重層キャパシタの構造を示した断面図、図３は本発明の第３の実施形態に係る電気二重層キャパシタの構造を示した断面図、図４は本発明の第４の実施形態に係る電気二重層キャパシタの構造を示した断面図、図５は本発明の第５の実施形態に係る電気二重層キャパシタの構造を示した断面図である。
【００２０】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係る電気二重層キャパシタについて説明する。図１に示すように、電気二重層キャパシタ１は、セパレータ１０を介して一対の電極１１が設置されている。この電極１１のセパレータ１０の反対側には、電極１１を支持する分極電極板１２が設置され一つのセル１３を構成している。
【００２１】
本実施形態では、電気二重層キャパシタ１は、積層型の電気二重層キャパシタ１であるため、複数のセル１３を積層してセル群１４を構成している。なお、本実施形態では、積層型の電気二重層キャパシタ１としたが、一つのセル１３により電気二重層キャパシタを構成することも可能である。
【００２２】
各セル１３には、各セル１３間の絶縁のためのパッキン１５を設置する。セル群１４の下面には＋極集電極板１６を設置し、セル群１４の上面には−極集電極板１７を設置する。なお、本実施形態では、＋極集電極板１６を下側に、−極集電極板１７を上側に設置したが、極性はこの逆であってもよい。
【００２３】
＋極集電極板１６の下面には、下側絶縁板１８を設置し、−極集電極板１７の上面には、上側絶縁板１９を設置する。下側絶縁板１８の下面には下側エンドプレート２０を設置し、上側絶縁板１９の上面には上側エンドプレート２１を設置する。上側エンドプレート２１、上側絶縁板１９、及び、−極集電極板１７には、電気二重層キャパシタ１の内部に電解液を注入するための電解液注入口２６が設けられている。
【００２４】
下側エンドプレート２０及び上側エンドプレート２１には、下側絶縁板１８と上側絶縁板１９とに挟まれたセル群１４等に圧力を加えるための下側締め付けネジ２２及び上側締め付けネジ２３をそれぞれ設置する。下側エンドプレート２０と接するように、パッキン１５に中空の絶縁スペーサ２４を設置して、下側締め付けネジ２２及び上側締め付けネジ２３と絶縁スペーサ２４とをネジ締めして結合する。
【００２５】
上側締め付けネジ２３と−極集電極板１７との接触を防止するため、上側締め付けネジ２３の＋極集電極板１６と−極集電極板１７との間の露出部２３ａに、電解液の遮断性が高く電解液に侵されないエチレンブタジエンゴム製の絶縁スリーブ２５（絶縁部材）を設置する。
【００２６】
このように、本実施形態では、絶縁スリーブ２５により上側締め付けネジ２３の露出部２３ａと絶縁スペーサ２４の上端部とを覆う構造とした。なお、本実施形態では、絶縁スリーブ２５はエチレンブタジエンゴム製のものとしたが、上側締め付けネジ２３による締め付けを阻害しない程度に柔らかく、可撓性に優れ、かつ、電解液に侵されないものであればどのような素材のものを用いてもよい。
【００２７】
また、本実施形態では、電極１１は、ヤシ殻活性炭粉末、アセチレンブラック、及び、ポリテトラフロロエチレンにより構成した。電解液は、ＳＢＰＢＦ４／ＰＣ（１．４ｍｏｌ／Ｌ）を用いた。＋極集電極板１６及び−極集電極板１７は、アルミニウム箔とした。パッキン１５は、エチレンブタジエンゴムの薄型シートをガスケット状に切り抜いたものを使用した。
【００２８】
以上のように、本実施形態によれば、上側締め付けネジ２３の露出部２３ａが絶縁能力を持つ絶縁スリーブ２５で覆われることになり、−極集電極板１７と締め付けネジ２３とが接触することを防ぐことができる。また、上側締め付けネジ２３と絶縁スペーサ２４との接触部分が絶縁スリーブ２５で覆われるため、仮に電解液がパッキン１５と絶縁スペーサ２４との隙間に侵入しても、絶縁スリーブ２５によって上側締め付けネジ２３への電解液暴露を防止できる。よって、絶縁スペーサ２４の電気絶縁を損ねることがなくなるため、バイポーラ型の電気二重層キャパシタ１の信頼性を向上させることができる。
【００２９】
〔第２の実施形態〕
以下、本発明の第２の実施形態に係る電気二重層キャパシタについて説明する。なお、本実施形態に係る電気二重層キャパシタ１の構造は、絶縁スペーサの構造以外については、第１の実施形態に係る電気二重層キャパシタ１と同じであるため、ここでの詳細な説明は省略する。
【００３０】
図２に示すように、本実施形態では、第１の実施形態における内部が中空の貫通構造となっている絶縁スペーサ２４から、絶縁スペーサ２４の内部に遮断部２４ａを形成することで、絶縁スペーサ２４の構造を非貫通構造とした。なお、絶縁スペーサ２４の材質は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）やＦ種ガラスエポキシ等の破断強度と絶縁のバランスの取れたものが好ましい。
【００３１】
以上のように、本実施形態によれば、絶縁スペーサ２４の内部に電解液が侵入したときでも、遮断部２４ａにより物理的に電解液を遮断でき、絶縁スペーサ２４の電気絶縁を確保することができるため、バイポーラ型の電気二重層キャパシタ１の信頼性を向上することができる。
【００３２】
〔第３の実施形態〕
以下、本発明の第３の実施形態に係る電気二重層キャパシタについて説明する。なお、本実施形態に係る電気二重層キャパシタ１の構造は、後述するゴムブッシュ２６（図３参照）の構造以外については、第１の実施形態に係る電気二重層キャパシタ１と同じであるため、ここでの詳細な説明は省略する。
【００３３】
図３に示すように、絶縁スペーサ２４と下側エンドプレート２０とが下側締め付けネジ２２で固定される部分に、電解液の侵入を防止するため、エチレンブタジエンゴム製のゴムブッシュ２６（絶縁部材）を挟み込んで下側締め付けネジ２２を締め付ける構造とした。
【００３４】
以上のように、本実施形態によれば、電解液が絶縁スペーサ２４と下側エンドプレート２０との接触面から毛細管現象によって絶縁スペーサ２４の内部に侵入することを防止することができ、絶縁スペーサ２４の電気絶縁を確保することができるため、バイポーラ型の電気二重層キャパシタ１の信頼性を向上することができる。
【００３５】
〔第４の実施形態〕
以下、本発明の第４の実施形態に係る電気二重層キャパシタについて説明する。なお、本実施形態に係る電気二重層キャパシタ１の構造は、後述する絶縁ワニスの構造以外については、第１の実施形態に係る電気二重層キャパシタ１と同じであるため、ここでの詳細な説明は省略する。
【００３６】
図４に示すように、絶縁スペーサ２４と下側エンドプレート２０とを下側締め付けネジ２２で一体化し、絶縁スペーサ２４と上側締め付けネジ２３とが接触する位置（図４中に矢印Ａで示す）、及び、絶縁スペーサと下側エンドプレート２０とが接触する位置（図４中に矢印Ｂで示す）に、絶縁ワニス２７（絶縁材料）を塗布し硬化させた。なお、この絶縁ワニス２７には、電解液に侵食されない材質を用いる。
【００３７】
以上のように、本実施形態によれば、絶縁スペーサ２４と上側締め付けネジ２３との間、及び、絶縁スペーサ２４と下側エンドプレート２０との間に、電解液が侵入することを防ぐことができる。また、絶縁スペーサ２４の内部への電解液の侵入を食い止めることができ、絶縁スペーサ２４の電気絶縁を確保することができるため、バイポーラ型の電気二重層キャパシタ１の信頼性を向上することができる。
【００３８】
〔第５の実施形態〕
以下、本発明の第５の実施形態に係る電気二重層キャパシタについて説明する。なお、本実施形態に係る電気二重層キャパシタ１の構造は、絶縁スリーブ２５（図１参照）が無いことと、絶縁スペーサの構造以外については、第１の実施形態に係る電気二重層キャパシタ１と同じであるため、ここでの詳細な説明は省略する。
【００３９】
図５に示すように、本実施形態では、第１の実施形態における内部が中空の貫通構造となっている絶縁スペーサ２４から、絶縁スペーサ２４の内部に遮断部２４ａを形成することで、絶縁スペーサ２４の構造を非貫通構造とした。なお、絶縁スペーサ２４の材質は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）やＦ種ガラスエポキシ等の破断強度と絶縁のバランスの取れたものが好ましい。なお、本実施形態においては、第１の実施形態における電気二重層キャパシタ１において設置されている絶縁スリーブ２５（図１参照）は設置しないものとする。
【００４０】
以上のように、本実施形態によれば、絶縁スペーサ２４の内部に電解液が侵入したときでも、遮断部２４ａにより物理的に電解液を遮断でき、絶縁スペーサ２４の電気絶縁を確保することができるため、簡単な構造でバイポーラ型の電気二重層キャパシタ１の信頼性を向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、例えば、バイポーラ型の電気二重層キャパシタ、特に、積層型のバイポーラ型の電気二重層キャパシタに適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電気二重層キャパシタの構造を示した断面図
【図２】本発明の第２の実施形態に係る電気二重層キャパシタの構造を示した断面図
【図３】本発明の第３の実施形態に係る電気二重層キャパシタの構造を示した断面図
【図４】本発明の第４の実施形態に係る電気二重層キャパシタの構造を示した断面図
【図５】本発明の第５の実施形態に係る電気二重層キャパシタの構造を示した断面図
【図６】従来の電気二重層キャパシタの構造を示した断面図
【符号の説明】
【００４３】
１  電気二重層キャパシタ
１０  セパレータ
１１  電極
１２  分極電極板
１３  セル
１４  セル群
１５  パッキン
１６  ＋極集電極板
１７  −極集電極板
１８  下側絶縁板
１９  上側絶縁板
２０  下側エンドプレート
２１  上側エンドプレート
２２  下側締め付けネジ
２３  上側締め付けネジ
２３ａ  露出部
２４  絶縁スペーサ
２５  絶縁スリーブ
２６  ゴムブッシュ
２７  絶縁ワニス
【図１】
0005104675.tif 000002
【図２】
0005104675.tif 000003
【図３】
0005104675.tif 000004
【図４】
0005104675.tif 000005
【図５】
0005104675.tif 000006
【図６】
0005104675.tif 000007