(57)【要約】【課題】  正極体、負極体、及びセパレータからなる積層体を、正極体の端子の先端及び負極体の端子の先端が外部に露出された状態で、偏平状の容器に密封してなる電気化学キャパシタの製造方法において、電極端子周辺部で高気密性が維持できるヒートシールを、効率よく実施することが可能な電気化学キャパシタの製造方法を提供する。【解決手段】（１）ヒートシールの際に、端子先端側の溶着剤を、先端と反対側の溶着剤の加熱温度よりも低い温度の加熱乃至冷却をしながら行なう。（２）予め端子先端側の溶着剤として、先端と反対側の溶着剤よりも溶融温度が高い溶着剤を配置してヒートシールを行なう。（３）予め溶着剤の端子先端側に熱硬化性樹脂を配置してヒートシールを行なう。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極体、負極体、及びセパレータからなる積層体を、正極体の端子の先端及び負極体の端子の先端が外部に露出された状態で、予め端子部に配置された溶着剤を加熱してヒートシールを行なうことにより、偏平状の容器に密封してなる電気化学キャパシタの製造方法において、ヒートシールは、端子先端側の溶着剤を、先端と反対側の溶着剤の加熱温度よりも低い温度の加熱乃至冷却をしながら行なうことを特徴とする電気化学キャパシタの製造方法。
【請求項２】
正極体、負極体、及びセパレータからなる積層体を、正極体の端子の先端及び負極体の端子の先端が外部に露出された状態で、予め端子部に配置された溶着剤を加熱してヒートシールを行なうことにより、偏平状の容器に密封してなる電気化学キャパシタの製造方法において、ヒートシールは、端子先端側の溶着剤として、先端と反対側の溶着剤よりも溶融温度が高い溶着剤を配置して行なうことを特徴とする電気化学キャパシタの製造方法。
【請求項３】
正極体、負極体、及びセパレータからなる積層体を、正極体の端子の先端及び負極体の端子の先端が外部に露出された状態で、予め端子部に配置された溶着剤を加熱してヒートシールを行なうことにより、偏平状の容器に密封してなる電気化学キャパシタの製造方法において、ヒートシールは、溶着剤の端子先端側に熱硬化性樹脂を配置して行なうことを特徴とする電気化学キャパシタの製造方法。
【請求項４】
端子先端側の溶着剤の温度が、先端と反対側の溶着剤の温度よりも、５℃以上低くなるようにコントロールしながらヒートシールを行なう請求項１に記載の電気化学キャパシタの製造方法。
【請求項５】
端子先端側の溶着剤の溶融温度が、先端と反対側の溶着剤の溶融温度よりも、５℃以上高い請求項２に記載の電気化学キャパシタの製造方法。
【請求項６】
端子先端側の熱硬化性樹脂の一部を、偏平状の容器から露出した状態でヒートシールを行なう請求項３に記載の電気化学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、活性炭等の分極性電極と電解液の界面である電気二重層に電気を蓄積する電気二重層キャパシタ等の電気化学キャパシタを、効率よく製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、活性炭等の分極性電極と電解液の界面である電気二重層に電気を蓄積する電気二重層キャパシタ等の電気化学キャパシタが、蓄電媒体として実用化され始めている。電気化学キャパシタの一般的な構成としては、金属箔等の集電体及び活性炭等の分極性電極からなる電極シートと、セパレータが交互に積層されて積層体が形成され、さらに電解液が含浸された積層体が容器に密封されて電気化学キャパシタとされる。
【０００３】
また、電気化学キャパシタの製造は、電極シートとセパレータの積層体を、角型の電気化学キャパシタにおいてはサンドウィッチ状に、円筒型の電気化学キャパシタにおいてはロール状に形成し、集電体（正極体及び負極体）のリード部を各々の端子に接続し、積層体を容器に収納した後、容器の開口部から電解液を注入して積層体に電解液を含浸し、電極端子の先端を外部に露出した状態で容器を密封する方法が多く実施されている。
【０００４】
このような電気化学キャパシタにおいては、電解液として、大きなエネルギー密度が得られる有機系電解液が一般的に用いられているが、微量の吸湿により耐電圧が低下し劣化しやすくなるという不都合が生じるので、電解液を注入する前に積層体を充分に乾燥させ、その後の操作は容器を密封するまで不活性ガス雰囲気下で行なわれている。また、容器の密封は、通常は予め電極端子部に溶着剤を設けておき、加熱された２本のヒートシールバーで、容器を挟んだ状態で押圧してヒートシールすることにより行なわれている。
【０００５】
容器の電極端子露出側のシールは、ヒートシールの際に、電極端子の厚み等により均一な加圧ができず、ヒートシールを良好に行なうことが難しいため、この部分から湿気が容器内に入り込み、キャパシタの寿命が短くなることが懸念されていた。また、容器の外装材の樹脂フィルムが電極端子の角部により傷められ、その切口から露出する金属箔が、電極端子と接触して短絡することが懸念されていた。このような問題点の解決策の一例として、特許文献１には、容器のヒートシールを行なう際に、ヒートシール用の溶着剤により容器の樹脂フィルムの端面に被さる盛り上がり部を形成することが開示されている。このような構成により、ヒートシールで簡便に容器を密封処理できることが記載されている。
【特許文献１】特開２００２−２８０２７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されたように、過剰の溶着剤を使用し、ヒートシールにより余分な溶着剤を容器のシール部の縁部から押し出して、被さる盛り上がり部を形成する方法は、容器内の気密性が向上し短絡を防止できるが、溶着剤が冷えて硬化するまで後工程の作業を行なうことが困難であり、また場合によっては溶融して容器の外部に無秩序にはみ出した溶着剤を除去する必要があり、連続工程を実施する上で不都合を生じるものである。
従って、本発明が解決しようとする課題は、電極端子周辺部において高気密性が維持できるヒートシールを、効率よく実施することが可能な電気化学キャパシタの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、これらの課題を解決すべく鋭意検討した結果、電極端子部に溶着剤を配置し、これを加熱してヒートシールを行なうことにより、積層体を偏平状の容器に密封する電気化学キャパシタの製造方法において、（１）ヒートシールの際に、端子先端側の溶着剤は低温度の加熱乃至冷却を行なうことにより、（２）端子先端側に、溶融温度が高い溶着剤を配置することにより、あるいは（３）溶着剤の端子先端側に、熱硬化性樹脂を配置することにより、ヒートシールの際に余分な溶着剤が溶融して容器の外部に無秩序にはみ出すことを防止でき、高気密性が維持できるヒートシールを、効率よく実施することが可能なことを見出し本発明に到達した。
【０００８】
すなわち本発明は、正極体、負極体、及びセパレータからなる積層体を、正極体の端子の先端及び負極体の端子の先端が外部に露出された状態で、予め端子部に配置された溶着剤を加熱してヒートシールを行なうことにより、偏平状の容器に密封してなる電気化学キャパシタの製造方法において、ヒートシールは、端子先端側の溶着剤を、先端と反対側の溶着剤の加熱温度よりも低い温度の加熱乃至冷却をしながら行なうことを特徴とする電気化学キャパシタの製造方法である。
【０００９】
また、本発明は、正極体、負極体、及びセパレータからなる積層体を、正極体の端子の先端及び負極体の端子の先端が外部に露出された状態で、予め端子部に配置された溶着剤を加熱してヒートシールを行なうことにより、偏平状の容器に密封してなる電気化学キャパシタの製造方法において、ヒートシールは、端子先端側の溶着剤として、先端と反対側の溶着剤よりも溶融温度が高い溶着剤を配置して行なうことを特徴とする電気化学キャパシタの製造方法である。
【００１０】
また、本発明は、正極体、負極体、及びセパレータからなる積層体を、正極体の端子の先端及び負極体の端子の先端が外部に露出された状態で、予め端子部に配置された溶着剤を加熱してヒートシールを行なうことにより、偏平状の容器に密封してなる電気化学キャパシタの製造方法において、ヒートシールは、溶着剤の端子先端側に熱硬化性樹脂を配置して行なうことを特徴とする電気化学キャパシタの製造方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の電気化学キャパシタの製造方法においては、積層体をヒートシールにより容器に密封するための溶着剤を過剰に使用しても、余分な溶着剤が溶融して容器の外部にはみ出すことを防止できるので、高気密性が維持できるヒートシールを、溶着剤が冷えて硬化するまで後工程の作業を待機することなく、また容器の外部の溶着剤を除去することなく、効率よく実施することが可能である。また、端子先端側の溶着剤または熱硬化性樹脂の一部を、偏平状の容器から露出した状態でヒートシールを行なうことが可能となり、電極端子と容器の電気絶縁性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の電気化学キャパシタの製造方法は、正極体、負極体、及びセパレータからなる積層体を、正極体の端子の先端及び負極体の端子の先端が外部に露出された状態で、予め端子部に配置された溶着剤を加熱してヒートシールを行なうことにより、偏平状の容器に密封してなる電気二重層キャパシタ等の電気化学キャパシタの製造方法に適用される。
以下、本発明の電気化学キャパシタの製造方法を、図１〜図６に基づいて詳細に説明するが、本発明がこれらにより限定されるものではない。
【００１３】
本発明の電気化学キャパシタの製造方法においては、図１に示すような、溶着剤の成型体からなる溶着剤板２が、正極体の端子３及び負極体の端子４に配置され一体化された電極端子部材１、あるいは溶着剤板２と正極体の端子３が一体化された電極端子部材、溶着剤板２と負極体の端子４が一体化された電極端子部材が用いられる。さらに、図１に示すような電極端子部材１の中央部に、圧力開放弁（圧力開放筒）が備えられた電極端子部材も用いることができる。以下、図１に示すような電極端子部材１を例に挙げて説明するが、本発明においては、溶着剤板と正極体の端子が一体化された電極端子部材、溶着剤板と負極体の端子が一体化された電極端子部材、圧力開放弁（圧力開放筒）が備えられた電極端子部材も、図１に示す電極端子部材と同様の方法で用いることができる。
【００１４】
本発明において、正極体、負極体、及びセパレータからなる積層体としては、図２に示すように、正極体のリード部８及び負極体のリード部９が、各々前記の電極端子部材１の端子３、端子４に接続できるような構成の積層体７が用いられる。積層体７はリード部８、９において電極端子部材１の電極端子３、４に溶接等により接着され、図３に示すように、開口部１１を有するプラスチックフィルムで被覆された金属箔製の偏平状の容器１０に収納される。尚、この間、積層体及び容器は乾燥処理が行なわれる。
【００１５】
次に容器に電解液を注入して電気化学キャパシタセルに電解液を含浸させるとともに、容器内を減圧処理して分極性電極に吸着されているガスを除去する操作が行なわれる。このようにすることにより、積層体に電解液を効率よく含浸することができる。また、必要に応じて、電解液の注入から容器の密封までの間に、分極性電極に含まれる水分や官能基を電気分解し除去するために、電極端子に通電して電解精製が行なわれる。その後、電極端子部材の端子部に配置された溶着剤を加熱してヒートシールすることにより容器の密封が行なわれ、電気化学キャパシタが製造されるが、本発明においてはこのヒートシールの方法について以下のような特徴を有する。
【００１６】
すなわち、本発明の第１の形態の電気化学キャパシタの製造方法は、ヒートシールの際、電極端子部材１の端子先端側の溶着剤５を、先端と反対側の溶着剤６の加熱温度よりも低い温度の加熱乃至冷却をしながら行なうことを特徴とするものである。
第１の形態の製造方法におけるヒートシールは、例えば図３、図４に示すように、溶着剤（５、６）からなる溶着剤板と容器の開口部１１の内側を接触した状態に保持した後、加熱された２本のヒートシールバーで、容器の開口部を挟んだ状態で押圧することにより行なわれるが、その際、端子先端側の溶着剤５の温度が、先端と反対側の溶着剤６の温度よりも、５℃以上低くなるように、好ましくは１０℃以上低くなるようにコントロールされる。このようなヒートシールは、ヒートシールバーの端子先端側の溶着剤に対応する部分の加熱を弱くする、停止する、または冷却する等の方法により行なわれる。
【００１７】
また、本発明の第２の形態の電気化学キャパシタの製造方法は、ヒートシールを、予め電極端子部材１の端子先端側の溶着剤５として、先端と反対側の溶着剤６よりも溶融温度が高い溶着剤を配置して行なうことを特徴とするものである。
第２の形態の製造方法における電極端子部材の溶着剤は、端子先端側の溶着剤とその反対側の溶着剤の溶融温度の差が５℃以上となるように、好ましくは１０℃以上となるように選定される。尚、本発明のいずれの形態の製造方法においても、溶着剤として、通常は５０〜２００℃程度で溶融する熱可塑性樹脂が用いられるが、その中でもポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系の樹脂が好ましい。第２の形態の製造方法におけるヒートシールは、例えば図３、図４に示すように、前記のような溶着剤５及び溶着剤６からなる溶着剤板の側面と容器の開口部１１の内側を接触した状態に保持した後、ほぼ均一に加熱された２本のヒートシールバーで、容器の開口部を挟んだ状態で押圧することにより行なわれる。
【００１８】
また、本発明の第３の形態の電気化学キャパシタの製造方法は、ヒートシールを、予め溶着剤板２の端子先端側に熱硬化性樹脂１２の成型体を配置した図５に示すような電極端子部材１を用いて行なうことを特徴とするものである。
第３の形態の製造方法におけるヒートシールは、例えば図６に示すように、溶着剤板２と熱硬化性樹脂の成型体１２の側面を、容器の開口部１１の内側と接触した状態に保持した後、ほぼ均一に加熱された２本のヒートシールバーで、容器の開口部を挟んだ状態で押圧することにより行なわれる。その際、端子先端側の熱硬化性樹脂の成型体１２の一部を、図６に示すように、偏平状の容器から露出した状態でヒートシールを行なうことにより、電極端子と容器の電気絶縁性を向上させることができる。
尚、本発明においては、いずれの形態の製造方法においても、電解液の注入から容器の密封まで、不活性ガス雰囲気下で行なわれる。
【実施例】
【００１９】
次に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明がこれらにより限定されるものではない。
【００２０】
［実施例１］
（電極端子部材の製作）
溶融した合成樹脂を流して電極端子部材を成型するために、図７に示すような組立式のステンレス製の金型を製作した。この金型の内部に離型剤を塗布し、側面のスリット状の間隙にアルミニウム製の正極体の端子３及び負極体の端子４（いずれも長さ６０ｍｍ、幅３０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ）を、図７に示すように金型１３を貫通してセットした後、１３０℃に溶融した低密度ポリエチレン樹脂（融点１０６〜１０８℃）を、金型の内部に流した。樹脂を冷却して固体状にした後、金型を分解し、成形体を取出した。合成樹脂の表面のバリを除去し端部の角を削って、長さ１５０ｍｍ、幅１５ｍｍ、厚さ３ｍｍの溶着剤板２を有する図１に示すような電極端子部材１を得た。
【００２１】
（電気二重層キャパシタの製作）
活性炭、カーボンブラック等を含む塗工液を、アルミ箔に塗布、乾燥して得られた電極シートと、紙製のセパレータ（厚さ５０μｍ）を、リード部が交互に前記の電極端子部材の正極及び負極の電極端子に接続できるように、合計３０枚積層させて、リード部を除いた一辺が１００ｍｍの正方形の積層体（厚さ１０ｍｍ）を製作した。次に、積層体の正極体のリード部及び負極体のリード部を、各々電極端子部材の電極端子に溶接により接着した後、真空乾燥機を用いてこれらを１６０℃で２４時間減圧乾燥した。
また、表面がプラスチックフィルムで被覆されたアルミ箔を基材とする一辺が１５０ｍｍの正方形の偏平状の容器を、真空乾燥機を用いて１０５℃で１５時間減圧乾燥した。この偏平状の容器は、一辺に開口部を有するものであった。
【００２２】
積層体及び電極端子部材、偏平状の容器を、窒素雰囲気下で室温まで冷却した後、図３に示すように、電極端子部材の溶着剤板が容器の開口部内側と接触するように、積層体を容器に挿入した。溶着剤板の上部は、電極端子と容器の電気絶縁性を向上させるために、２ｍｍの幅で容器から露出した状態にした。次に、プロピレンカーボネート溶媒にアンモニウム塩等を溶解させた電解液９０ｍｌを、偏平状の容器の開口部から注入した。電解液の注入を終了した後、３０分間真空ポンプにより減圧にして、積層体の減圧処理を行なった。また、この間、電極端子に通電して電解精製を行なった。
【００２３】
その後、上下別々に温度コントロールが可能な２本のヒートシールバーを用いて、容器の開口部を挟んだ状態で押圧しながら、先端と反対側の溶着剤のみをヒートシールバーの温度で１３２℃に加熱してヒートシールし、偏平状の容器を密封して電気二重層キャパシタを得た。
偏平状の容器は、余分な溶着剤が溶融して容器の外部にはみ出すことなく、また高気密性が維持されて密封されていることが確認された。
【００２４】
［実施例２］
（電極端子部材の製作）
実施例１の電極端子部材の製作において、図７に示す金型の内部を二分割し、端子先端側（幅５ｍｍ）に１５０℃に溶融した高密度ポリエチレン樹脂（融点１３２〜１３４℃）を流した後、二分割の仕切りを取り除き、端子先端と反対側（幅２５ｍｍ）に１３０℃に溶融した低密度ポリエチレン樹脂（融点１０６〜１０８℃）を流したほかは実施例１と同様にして電極端子部材を製作した。
【００２５】
（電気二重層キャパシタの製作）
次に、積層体の製作から、電解液の注入、積層体の減圧処理、電解精製までを実施例１と同様にして行なった。
その後、２本のヒートシールバーを用いて、容器の開口部を挟んだ状態で押圧しながら、先端側の溶着剤と反対側の溶着剤の加熱が均一となるように、ヒートシールバーの温度で１３２℃に加熱してヒートシールし、偏平状の容器を密封して電気二重層キャパシタを得た。
偏平状の容器は、余分な溶着剤が溶融して容器の外部にはみ出すことなく、また高気密性が維持されて密封されていることが確認された。
【００２６】
［実施例３］
（電極端子部材の製作）
実施例１の電極端子部材の製作において、図７に示す金型の内部を二分割し、端子先端側（幅５ｍｍ）にフェノール樹脂（熱硬化性）を配置した後、端子先端と反対側（幅２５ｍｍ）に１３０℃に溶融した低密度ポリエチレン樹脂（融点１０６〜１０８℃）を流したほかは実施例１と同様にして電極端子部材を製作した。
【００２７】
（電気二重層キャパシタの製作）
次に、積層体の製作から、電解液の注入、積層体の減圧処理、電解精製までを実施例１と同様にして行なった。
その後、２本のヒートシールバーを用いて、容器の開口部を挟んだ状態で押圧しながら、先端側の溶着剤と反対側の溶着剤の加熱が均一となるように、ヒートシールバーの温度で１３２℃に加熱してヒートシールし、偏平状の容器を密封して電気二重層キャパシタを得た。
偏平状の容器は、余分な溶着剤が溶融して容器の外部にはみ出すことなく、また高気密性が維持されて密封されていることが確認された。
【００２８】
［比較例１］
実施例１の電気二重層キャパシタの製作において、端子先端側の溶着剤と先端と反対側の溶着剤を、共にヒートシールバーの温度で１３２℃に加熱してヒートシールしたほかは実施例１と同様にして電気二重層キャパシタを製作した。
偏平状の容器は、余分な溶着剤が溶融して容器の外部に無秩序にはみ出して密封されていることが確認された。
【００２９】
以上のように、本発明の実施例の電気化学キャパシタは、ヒートシールの際に余分な溶着剤が溶融して容器の外部にはみ出すことを防止でき、高気密性が維持可能なヒートシールを、効率よく実施できることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の電気化学キャパシタにおける電極端子部材の一例を示す斜視図
【図２】本発明における積層体の一例示す斜視図
【図３】本発明の電気化学キャパシタの一例を示す正面構成図
【図４】本発明の電気化学キャパシタの一例を示す側面構成図
【図５】本発明の電気化学キャパシタにおける図１以外の電極端子部材の一例を示す斜視図
【図６】本発明の電気化学キャパシタの図３以外の一例を示す正面構成図
【図７】本発明において、電極端子部材を成型するための金型の一例を示す斜視図
【符号の説明】
【００３１】
１  電極端子部材
２  溶着剤板
３  電極端子部材の正極体の端子
４  電極端子部材の負極体の端子
５  端子先端側の溶着剤
６  先端と反対側の溶着剤
７  積層体
８  積層体の正極体のリード部
９  積層体の負極体のリード部
１０  偏平状の容器
１１  偏平状の容器の開口部
１２  熱硬化性樹脂
１３  成型金型
【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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