(57)【要約】      （修正有）【課題】電解液のユニットの外部への漏出を防いで、内部漏電の発生を抑制した電気二重層キャパシタを提供する。【解決手段】二次給排孔７ａが形成された集電極板７と一次給排孔９ａが形成されたエンドプレート９との間に内部をシールするシール部材１２を配置して空間３０を設けると共に、当該空間３０内に気体を透過可能であると共に、液体を吸収可能である液体吸収部材１１を設けた。【選択図】図１
2009065080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セパレータと当該セパレータを介して対向する二つの分極性電極からなるセルと、前記セルの外周に配置されるパッキンとが分極基材を介して積層され、両側から集電極板を介してエンドプレートで挟み込み、前記エンドプレートに形成された一次給排孔から注入された電解液を前記集電極板に形成された二次給排孔を通って内部に含浸させ、外側を包装体で覆い、その内部を減圧した状態で密閉されてなる積層型電気二重層キャパシタであって、
前記一次給排孔が形成されたエンドプレートと前記二次給排孔が形成された集電極板の間に内部をシールするシール部材を配置して空間を設けると共に、当該空間内に気体を透過可能であると共に、液体を吸収可能である液体吸収部材を設けた
ことを特徴とする積層型電気二重層キャパシタ。
【請求項２】
請求項１に記載された積層型電気二重層キャパシタであって、
前記液体吸収部材は、吸収性高分子体からなる
ことを特徴とする積層型電気二重層キャパシタ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載された積層型電気二重層キャパシタであって、
前記液体吸収部材は、前記一次給排孔に対向して配置される
ことを特徴とする積層型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、積層型電気二重層キャパシタに関する。
【背景技術】
【０００２】
平板積層型キャパシタユニットでは、電極面に大きな加圧力を与え接触抵抗を低減することでユニットの内部抵抗を小さくする構造としている。
【０００３】
具体的に加圧力を与える方法としては、積層体両面にアルミニウム等のエンドプレートを配してボルト等で締め付ける方法を採用している。エンドプレートの強度が大きくかつ締め付け力を増せば、ユニットの内部抵抗は低減してゆくが重量が大きくなり、エネルギー密度の低下を招いてしまう。そこで、軽量なエンドプレートを用いつつ、内部抵抗を低減させる方法として、キャパシタユニットをガスバリアー性の高いアルミラミネート袋に入れ、内部を減圧した状態で完全に密閉している（例えば、図２参照）。
【０００４】
図２に示すように、積層型電気二重層キャパシタ１００は、イオンが透過可能なセパレータ１０１と、このセパレータ１０１の両側にそれぞれ配置された活性炭電極１０２，１０３からなるセル１０４を複数有し、隣接するセル１０４間に分極基材（アルミ箔）１０５を配置し積層してなる。活性炭電極１０２，１０３には電解液が含浸されている。この液が漏れでないように、セル１０４の外周部には、パッキン１０６が配置されている。また、このパッキン１０６は、積層されたセル１０４間にて絶縁する機能も有している。
【０００５】
ここで、キャパシタ１００は、必要な耐電圧分のセル（単セル耐電圧２．５Ｖ程度）１０４およびパッキン１０６ならびに分極基材１０５を積み重ねてなるモジュールの両面に集電極１０７，１０８を介してエンドプレート１０９，１１０がそれぞれ配置されている。パッキン１０６には、積層方向に延在するスペーサ１１１が挿入されており、このスペーサ１１１の両端には、ボルト１１２によりエンドプレート１０９，１１０にそれぞれ締結されている。さらに、ボルト１１２で締結されてなるキャパシタユニット（以下、ユニットと称す）１２０はアルミラミネートフィルムからなる包装体１１３内に配置され、この内部を減圧した状態にて包装体１１３を封止することで、積層型電気二重層キャパシタ１００の密閉構造が保たれている。
【０００６】
上述したように減圧状態で密閉することにより、大気圧下の環境では電極面に大気圧がそのまま加わるため、強度、質量の大きなエンドプレートを必要とせずに内部抵抗を低減できる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−７５８０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した積層型電気二重層キャパシタ１００においては、分極基材１０５、集電極板１０７及びエンドプレート１０９には、ユニット１２０を減圧する際、内部の気体が抜けるようにガス抜き穴１０５ａ，１０７ａ，１０９ａがそれぞれ設けられている。包装体１１３で減圧シールをする際にこれら穴１０５ａ，１０７ａ，１０９ａを通じてユニット内のガスが外部に抜けて内部が真空状態となるようにしている。
【０００９】
この減圧シールを行う際に、あるいは長期間に亘ってユニットを使用する際には、活性炭電極１０２，１０３に含有している電解液がこのガス抜き穴１０５ａ，１０７ａ，１０９ａを通じてユニット１２０の外部に漏れ出してしまう可能性がある。漏れ出た電解液はユニット１２０と包装体１１３の間に広がりユニット１２０全体が電解液で包まれる状態となる。このような状態になるとユニット１２０に印加される高い電圧がこの電解液に直接触れることとなり、内部漏電を起こして、電解液の分解によるガス発生や発熱などの原因となってしまう。
【００１０】
そこで、本発明は、前述した問題に鑑み提案されたもので、電解液のユニットの外部への漏出を防いで、内部漏電の発生を抑制した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】
前述した課題を解決する第１の発明に係る積層型電気二重層キャパシタは、セパレータと当該セパレータを介して対向する二つの分極性電極からなるセルと、前記セルの外周に配置されるパッキンとが分極基材を介して積層され、両側から集電極板を介してエンドプレートで挟み込み、前記エンドプレートに形成された一次給排孔から注入された電解液を前記集電極板に形成された二次給排孔を通って内部に含浸させ、外側を包装体で覆い、その内部を減圧した状態で密閉されてなる積層型電気二重層キャパシタであって、前記一次給排孔が形成されたエンドプレートと前記二次給排孔が形成された集電極板の間に内部をシールするシール部材を配置して空間を設けると共に、当該空間内に気体を透過可能であると共に、液体を吸収可能である液体吸収部材を設けたことを特徴とする。
【００１２】
前述した課題を解決する第２の発明に係る積層型電気二重層キャパシタは、第１の発明に係る積層型電気二重層キャパシタであって、前記液体吸収部材が、吸収性高分子体からなることを特徴とする。
【００１３】
前述した課題を解決する第３の発明に係る積層型電気二重層キャパシタは、第１または第２の発明に係る積層型電気二重層キャパシタであって、前記液体吸収部材が、前記一次給排孔に対向して配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
第１の発明に係る積層型電気二重層キャパシタによれば、一次給排孔が形成されたエンドプレートと二次給排孔が形成された集電極板との間に内部をシールするシール部材を配置して空間を設けると共に、当該空間内に気体を透過可能であると共に、液体を吸収可能である液体吸収部材を設けたことにより、この内部から二次給排孔を通って漏洩する電解液を液体吸収部材で吸収して、電解液の漏洩を防止することができる。その結果、漏れ電流の発生を防止して、それに伴う発熱などを防止することができる。さらに、エンドプレートの一次給排孔から気体が放出した場合、内部の気体が前記一次給排孔に到達する前に、液体吸収部材を通過するため、前記気体に電解液が混じることがない。よって、包装体が損傷したとしても、そこから電解液が噴出することがない。その上、従来の積層型電気二重層キャパシタからの改造が容易であり、また体積の増加も僅かとなる。その結果、体積エネルギー密度の減少を抑制することができる。
【００１５】
第２の発明に係る積層型電気二重層キャパシタによれば、液体吸収部材が、吸収性高分子体からなることにより、前記吸収性高分子体自体が液体の吸収性が良く、内部の電解液の包装体側への漏洩をより確実に防ぐことができる。
【００１６】
第３の発明に係る積層型電気二重層キャパシタによれば、上述した第１の発明および第２の発明に係る積層型電気二重層キャパシタと同様な作用効果を奏する他、液体吸収部材が、エンドプレートに形成された一次給排孔に対向して配置されることにより、前記液体吸収部材が内部の電解液の包装体側への漏洩経路に位置することとなり、内部の電解液の包装体側への漏洩をより一層確実に防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明を実施するための最良の形態に係る積層型電気二重層キャパシタにつき図面に基づき詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の最良の実施形態に係る積層型電気二重層キャパシタの構成を示す断面図である。
【００１９】
本発明の最良の実施形態に係る積層型電気二重層キャパシタ５０は、図１に示すように、イオンが透過可能なセパレータ１とこのセパレータ１を介し対向して配置された二つの活性炭電極２，３からなるセル４と、セル４の外周に配置されるパッキン６とが分極基材（アルミ箔）５を介して積層される。パッキン６は、後述する内部に含浸された電解液の外部への漏れを防止すると共に、積層されたセル４間にて絶縁する機能を有する。
【００２０】
上述したキャパシタ５０は、必要な耐電圧分のセル（単セル耐電圧２．５Ｖ程度）４およびパッキン６ならびに分極基材５を積み重ねてなるモジュールの両面から集電極板７，８を介してエンドプレート９，１０で挟み込まれる。
【００２１】
パッキン６には積層方向に延在するスペーサ１３が挿入されており、このスペーサ１３の両端は、ボルト１４により、エンドプレート９，１０にそれぞれ締結される。さらに、エンドプレート９にはその中央に一次給排孔９ａが形成されており、この一次給排孔９ａに供給された電解液は、集電極板７の縁部近傍に形成された二次給排孔７ａ、および分極基材５の縁部近傍に形成された三次給排孔５ａを通って、セル４、パッキン６、分極基材５、集電極板７，８、エンドプレート９，１０がボルト１４により締結されてなるキャパシタユニット（以下、ユニットと称す）２０内に含浸される。なお、上記電解液としては、例えば非水系電解液などが挙げられる。
【００２２】
ユニット２０は、アルミラミネートフィルムからなる包装体１５の中に配置され、この内部を減圧してシールする際に、三次給排孔５ａ，二次給排孔７ａ，一次給排孔９ａを通じて、ユニット２０内のガスが外部に抜けて内部が真空状態で保持されて、積層型電気二重層キャパシタ５０の密閉構造が保たれている。
【００２３】
ただし、上述した一方の集電極板７と一方のエンドプレート９との間に内部をシールするシール部材（パッキン）１２が配置されて当該箇所に空間３０が設けられる。この空間３０に気体が透過可能であると共に、電解液（液体）を吸収可能である液体吸収部材１１が配置される。ただし、液体吸収部材１１は、エンドプレート９に形成された一次給排孔９ａに対向する位置に配置される。なお、シール部材１２は、パッキン６と同じ材質であるゴムなどが額縁状に形成されており、液体吸収部材１１の外周に配置される。
【００２４】
上述した液体吸収部材１１としては、吸収性高分子体をシート状に形成したものが挙げられる。このような材質の液体吸収部材１１とすることで、液体吸収部材１１自体が上記電解液に対する耐食性と当該電解液の吸収性とを兼ね備えることができる。よって、内部の電解液の包装体１５側への漏洩をより確実に防ぐことができる。
【００２５】
したがって、本発明の最良の実施形態に係る積層型電気二重層キャパシタによれば、一次給排孔９ａが形成されたエンドプレート９と二次給排孔７ａが形成された集電極板７との間に内部をシールするシール部材１２を配置して空間３０を設けると共に、当該空間３０内に気体を透過可能であると共に、液体を吸収可能である液体吸収部材１１を設けたことにより、この内部から二次給排孔７ａを通って漏洩する電解液を液体吸収部材１１で吸収して、電解液の漏洩を防止することができる。その結果、漏れ電流の発生を防止して、それに伴う発熱などを防止することができる。さらに、エンドプレート９の一次給排孔９ａから気体が放出した場合、内部の気体が一次給排孔９ａに到達する前に、液体吸収部材１１を通過するため、前記気体に電解液が混じることがない。よって、包装体１５が損傷したとしても、そこから電解液が噴出することがない。その上、従来の積層型電気二重層キャパシタからの改造が容易であり、また体積の増加も僅かとなる。その結果、体積エネルギー密度の減少を抑制することができる。
【００２６】
液体吸収部材１１が、エンドプレート９に形成された一次給排孔９ａに対向して配置されることにより、液体吸収部材１１が内部の電解液の包装体１５側への漏洩経路に位置することとなり、内部の電解液の包装体１５側への漏洩をより一層確実に防ぐことができる。
【００２７】
以下に、上述した本発明の最良の実施形態に係る電気二重層キャパシタについて、実施例に基づき具体的に説明する。
【実施例１】
【００２８】
以下に、本発明の第１の実施例に係る積層型電気二重層キャパシタについて具体的に説明する。なお、本発明の第１の実施例に係る積層型電気二重層キャパシタは、上述した最良の実施形態に係る積層型電気二重層キャパシタと同一の構成であり、その説明を省略する。
【００２９】
本発明の第１の実施例に係る積層型電気二重層キャパシタにおいては、液体吸収部材１１として積水樹脂社製のノイパロン（登録商標）ＤＢタイプを用いる。
【００３０】
上記ノイパロンＤＢタイプは、吸水性高分子体をシート化したもので５Ｌ／ｍ2と非常に大きな吸水性能を持っている。本来青果物の鮮度保持を目的とした水分吸収シートであるが、キャパシタで用いている電解液溶媒プロピレンカーボネートでも同等な吸収性能を確認した。
【００３１】
したがって、本発明の第１の実施例に係る積層型電気二重層キャパシタによれば、二次給排孔７ａを設けた集電極板７と一次給排孔９ａを設けたエンドプレート９間の空間３０に液体吸収部材（吸水性高分子シート）１１であるノイパロンＤＢタイプを配置することで、当該液体吸収部材１１によりユニット内から漏洩する電解液を確実に吸収することができる。その結果、外部を包装するアルミラミネートフィルムからなる包装体１５側への電解液の漏洩を防止することができ、漏れ電流の発生を防止して、それに伴う発熱などを防止することができる。
【実施例２】
【００３２】
以下に、本発明の第２の実施例に係る電気二重層キャパシタについて、具体的に説明する。なお、本発明の第２の実施例に係る積層型電気二重層キャパシタは、上述した最良の実施形態に係る積層型電気二重層キャパシタと同一の構成であり、その説明を省略する。
【００３３】
本発明の第２の実施例に係る積層型電気二重層キャパシタにおいては、液体吸収部材１１として積水樹脂株式会社製のノイパロン（登録商標）ＢＯタイプを用いる。
【００３４】
上記ノイパロンＢＯタイプは、吸水性高分子体と活性炭から構成されており、ガス吸着性能も有している。吸水性能は上記ノイパロンＤＢタイプに劣るが、キャパシタ使用時に発生するガスを液体吸収部材１１に吸着させることができるので、ユニット内の減圧力を長期間保持することができる。
【００３５】
したがって、本発明の第２の実施例に係る積層型電気二重層キャパシタによれば、液体吸収部材１１として活性炭が添加されたノイパロンＢＯタイプを用いることで、上記本発明の第１の実施例に係る積層型電気二重層キャパシタと同様な作用効果を奏する他、キャパシタ使用時に発生するガスも吸着させることができ、ユニット内の減圧効果を長期に亘って保持して、キャパシタの性能低下速度を遅くすることができ、結果的に寿命を延伸させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、積層型電気二重層キャパシタに利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の最良の実施形態に係る積層型電気二重層キャパシタの構成を示す断面図である。
【図２】従来の積層型電気二重層キャパシタの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１          セパレータ
２，３      活性炭電極
４          セル
５          分極基材
６          パッキン
７，８      集電極板
９，１０    エンドプレート
１１        液体吸収部材
１２        シール部材
１３        スペーサ
１４        ボルト
１５        包装体
２０        キャパシタユニット
３０        空間
５０        積層型電気二重層キャパシタ
【図１】
2009065080.tif 000003
【図２】
2009065080.tif 000004