(57)【要約】【課題】コンパクトでありながら、内部ショートや電極材の経年剥離を防止し、製造が容易な、大容量の電気二重層キャパシターを提供する。【解決手段】電気二重層キャパシター１００は、絶縁性を具備する板状の高分子シート９と、高分子シート９に当接した板状の第１集電体１ｂと、高分子シート９に通電自在に当接または接合した板状の第１分極性電極２ｂと、第１集電体１ｂに通電自在に当接した、カチオンとアニオンとを溶融した電解液が含浸された板状のセパレーター３、セパレーター３に通電自在に当接した板状の第２分極性電極２ａと、第２分極性電極２ａに通電自在に当接または接合した板状の第２集電体１ａと、第２集電体１ａに当接する絶縁性を具備する板状の高分子カバー６と、が積層されている。高分子シート９の上面には複数の杭５が一体的に形成され、複数の杭５の上端が高分子カバー６に接着、溶融している。【選択図】図１
2009016787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性を具備するシート状の第１支持体と、
該第１支持体に当接したシート状の第１集電体と、
該第１集電体に電気的に接続されたシート状の第１分極性電極と、
該第１分極性電極に当接した、カチオンとアニオンとを溶融した電解液が含浸された板状のセパレーターと、
該セパレーターに当接したシート状の第２分極性電極と、
該第２分極性電極に電気的に接続されたシート状の第２集電体と、
該第２集電体に当接する絶縁性を具備するシート状の第２支持体と、
が積層され、
前記第１集電体と、前記第１分極性電極と、前記セパレーターと、前記第２分極性電極と、前記第２集電体とが、これらの外周を包囲する堤体と、前記第１支持体と、前記第２支持体とによって液密的に封止され、
前記第１集電体に電気的に接続された第１外部接続体と、
前記第２集電体に電気的に接続された第２外部接続体と、
を有する電気二重層キャパシターであって、
前記第１支持体と前記第２支持体との両方に接合され、前記第１集電体に形成された複数の貫通孔と、前記第１分極性電極に形成された複数の貫通孔と、前記セパレーターに形成された複数の貫通孔と、前記第２分極性電極に形成された複数の貫通孔と、前記第２集電体に形成された複数の貫通孔とを貫通する、絶縁性を具備する複数の杭体を有することを特徴とする電気二重層キャパシター。
【請求項２】
前記第１支持体と、前記堤体と、前記杭体とが一体的に形成され、
前記第２支持体が、前記堤体の外周を包囲する堤覆体を一体的に有し、
該堤覆体の端部が前記第１支持体に接合してな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ー。
【請求項３】
前記杭体が管体であって、
前記第１支持体と、前記堤体と、前記杭体とが一体的に形成され、
前記第２支持体が、前記堤体の外周を包囲する堤覆体と、前記第１支持体の外面を包囲する第１支持覆体とを一体的に有し、
前記第２支持体の一部が、前記杭体の内部に充満してな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ー。
【請求項４】
前記第２支持体が、少なくとも前記第２集電体に形成された貫通孔と前記杭体との隙間に侵入した隙間侵入体を一体的に有することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の電気二重層キャパシター。
【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ー、特に、大容量を可能にする電気二重層キャパシターに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気二重層キャパシター（以下、単に「キャパシター」と称する場合がある）は分極性電極と電解液界面とに生じる電気二重層を利用した、ファラッドオーダーの大きな静電容量を持つキャパシターのことである。
そして、（あ）充放電は電解質イオンの電極表面への物理吸脱着現象である為、化学反応を利用する二次電池に比べて充放電に拠る劣化は極めて小さい。（い）電極の単位容積あたり、イオンの吸着が出来る面積が大きいほど大きな静電容量を得ることが出来る。（う）充放電時間は通常の二次電池に比べて格段に早くできる。等の特徴を有する。
しかし、従来の電気二重層キャパシターは補助電源用に開発されてきたから、大きな静電容量を実現する為の発想が抜けていた。
【０００３】
従来の電気二重層キャパシターの代表的な断面構造は、電界液を含浸したセパレーターと、これを挾持する一対の分極性電極と、該分極性電極のそれぞれに接続された一対の集電体と、がサンドイッチ状に積層され、該積層体（以下「キャパシター要素」と称する場合がある）が容器に液密的に封入されたものである。このとき、電解液はカチオンおよびアニオンを溶解させたものであり、活性炭によって形成された分極性電極が、白金やアルミニウム等の良導電製材料によって形成された集電体に導電接着剤等によって電気的に接続されていた。また、外部との電気的な接続の為の外部接続リードが、容器内に液密的に侵入して集電体に接続されていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３２９３８号公報（第４−５頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された発明は、前記セパレーターが薄い板状であり、前記キャパシター要素が収容される容器が、それぞれ矩形の窪みが形成された一対の直方体ブロックを組み合わせて構成されるものであるため、大容量の大型キャパシターを得ようとすると、以下のような問題があった。このため、特許文献１に開示された発明では、小型のキャパシターを作ることは出来ても、太陽電池発電の蓄電用や電気自動車用等の大きな静電容量のキャパシターを、大面積で薄いキャパシター要素によって提供することが困難であった。
【０００６】
（イ）キャパシター要素が矩形の窪み内に収容されるため、キャパシター要素が当該窪み内を移動するおそれがあった。このため、キャパシター要素を広い面積にして、略鉛直に配置した場合、キャパシター要素が下方側に移動して、キャパシター要素を構成する部材同士の密着性の低下（剥離等）やこれを収納する容器の変形等を生じ、結果として、設計当初の静電容量が保証されないおそれがある。
（ロ）一方、前記キャパシター要素を構成する部材同士の剥離やこれを収納する容器の変形等を防止するために、前記矩形の窪みを形成する底部分（天井部分に同じ）を厚くしたのでは、キャパシターとして機能する前記キャパシター要素の容積よりも、全体を保持するための前記直方体ブロックの容積の方が、圧倒的に大きくなり、キャパシターのコンパクト化（小型化、軽量化）に逆行する。
また、大型になった一対の直方体ブロックを堅固に保持しようとすると、大型の固定用ボルト／ナットによって締め付ける必要が生じ、さらに、キャパシターのコンパクト化（小型化、軽量化）に逆行する。
【０００７】
（ハ）また、予め電解液を十分含浸させたセパレーターと、予め電解液を十分含浸させた一対の分極性電極と、該分極性電極のそれぞれに接合された一対の集電体と、を積層して、一緒に封じてキャパシターを製造することは、電解液が漏洩し易いため、製造が困難であった。
（ニ）また、製造時には保証された広い面積における電気的接続が、充放電を繰り返すうちに発生するキャパシター要素を構成する部材同士の密着性の低下（電極材の剥離等）によって、十分に性能保証できなくなるおそれがあった。
【０００８】
本発明は前記問題を解決するものであって、キャパシター要素の移動やキャパシター要素を構成する部材同士の密着性の低下を防止し、コンパクトでありながら、大面積で大静電容量の電気二重層キャパシター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】
【０００９】
（１）本発明に係る電気二重層キャパシターは、
絶縁性を具備するシート状の第１支持体と、
該第１支持体に当接したシート状の第１集電体と、
該第１集電体に電気的に接続されたシート状の第１分極性電極と、
該第１分極性電極に当接した、カチオンとアニオンとを溶融した電解液が含浸された板状のセパレーターと、
該セパレーターに当接したシート状の第２分極性電極と、
該第２分極性電極に電気的に接続されたシート状の第２集電体と、
該第２集電体に当接する絶縁性を具備するシート状の第２支持体と、
が積層され、
前記第１集電体と、前記第１分極性電極と、前記セパレーターと、前記第２分極性電極と、前記第２集電体とが、これらの外周を包囲する堤体と、前記第１支持体と、前記第２支持体とによって液密的に封止され、
前記第１集電体に電気的に接続された第１外部接続体と、
前記第２集電体に電気的に接続された第２外部接続体と、
を有する電気二重層キャパシターであって、
前記第１支持体と前記第２支持体との両方に接合され、前記第１集電体に形成された複数の貫通孔と、前記第１分極性電極に形成された複数の貫通孔と、前記セパレーターに形成された複数の貫通孔と、前記第２分極性電極に形成された複数の貫通孔と、前記第２集電体に形成された複数の貫通孔とを貫通する、絶縁性を具備する複数の杭体を有することを特徴とする。
【００１０】
（２）また、前記（１）において、前記第１支持体と、前記堤体と、前記杭体とが一体的に形成され、
前記第２支持体が、前記堤体の外周を包囲する堤覆体を一体的に有し、
該堤覆体の端部が前記第１支持体に接合してなることを特徴とする。
【００１１】
（３）また、前記（１）において、前記杭体が管体であって、
前記第１支持体と、前記堤体と、前記杭体とが一体的に形成され、
前記第２支持体が、前記堤体の外周を包囲する堤覆体と、前記第１支持体の外面を包囲する第１支持覆体とを一体的に有し、
前記第２支持体の一部が、前記杭体の内部に充満してなることを特徴とする。
【００１２】
（４）また、前記（１）乃至（３）の何れかにおいて、  前記第２支持体が、少なくとも前記第２集電体に形成された貫通孔と前記杭体との隙間に侵入した隙間侵入体を一体的に有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る電気二重層キャパシターは以上であるから、下記の効果を奏する。
（ｉ）対向して配置された第１支持体と第２支持体との両方に接合され、両者を連結する複数の杭体が、積層されている第１集電体と、第１分極性電極と、セパレーターと、第２分極性電極と、第２集電体と（以下、これらをまとめて「ｃ」と称している）のそれぞれに形成された貫通孔を貫通するから、杭体がキャパシター要素の形態維持を維持する「リベット」として機能する。よって、自己形態維持構造が形成されるから、シート状の第１支持体と第２支持体とを具備するコンパクトでありながら、広い面積を具備する大容量の電気二重層キャパシターを得ることができる。
また、キャパシター要素は液密的に封止されるため、液漏れのおそれがない。そして、堤体をガス透過性を有する材料で形成しておけば、万一、内部においてガスが発生したとしても、当該ガスをキャパシター要素の外に離散させることが可能になる。
なお、本発明において、シート状とは厚さや剛性（または可撓性）の程度を限定するものではなく、たとえば、フィルム等の膜材や薄板材、あるいは所定に厚さを有する板材を含むものである。
【００１４】
（ｉｉ）すなわち、キャパシター要素を広い面積にしても、キャパシター要素は複数箇所において「ピン止め」されるから、一方向に向かって移動するようなことがない。
（ｉｉｉ）また、第１支持体と第２支持体との間隔が、複数箇所において維持されるから、キャパシター要素を第１支持体と第２支持体とによって均一に挾持しておけば、キャパシター要素を構成する部材同士の密着性が広い範囲で均一に維持され、剥離等が防止されるから、長期間にわたる使用によっても十分に性能保証される。
【００１５】
（ｉｖ）さらに、キャパシター要素が、この外周を包囲する堤体と第１支持体とによって形成される凹部に収納されるから、かかる状態においてキャパシター要素（特に、セパレーター）に電解液を含浸することが可能になり、電解液の漏洩が防止され、製造が容易になる。また、堤体を液密性に加え、ガス透過性を有する材料で形成しておけば、万一、内部においてガスが発生したとしても、当該ガスをキャパシター要素の外に離散させることが可能になる。
（ｖ）さらに、第２支持体に一体的に接合された堤覆体が、堤体の外周を包囲すると共に、その端部が第１支持体に接合するため、前記キャパシター要素が、堤体および堤覆体によって二重に包囲されることになり、さらに電解液が漏洩することがない。
【００１６】
（ｖｉ）さらに、管体である杭体の内部に第２支持体の一部が充満するため、杭体と第２支持体との接着性（一体化の程度）が増すと共に、第２支持体の一部が第１支持体に直接接着（一体化）するから、杭体の前記リベットとして機能が保証され、さらに堅固な自己形態維持構造が形成される。
（ｖｉｉ）さらに、  第２支持体が、少なくとも第２集電体に形成された貫通孔と杭体との隙間に侵入した隙間侵入体を一体的に有するから、隙間侵入体が前記貫通孔と杭体との隙間に侵入して、杭体の外周が隙間侵入体に包囲され、第２集電体に形成された貫通孔の内周が隙間侵入体を包囲するから、隙間侵入体（第２支持体に同じ）との接着性（一体化の程度）が増す。よって、杭体の前記リベットとして機能が保証され、さらに堅固な自己形態維持構造が形成される。このとき、隙間侵入体の前記隙間への侵入深さは大きい方が、接着性の向上に好適であり、隙間侵入体の一部が、第１支持体に直接接着されるようにしてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１に係る電気二重層キャパシターを模式的に示す側面視の断面図である。図１において、説明の便宜上、図中の左右方向を「幅方向」または「水平方向」と、図中の上下方向を「厚さ方向」または「高さ方向」と称す。また、各構成部材の幅方向の大きさ（以下「幅」と称す）や、厚さ方向の大きさ（以下「厚さ」または「高さ」と称す）は限定するものではなく、各部材相互の厚さ（高さ）の大小関係が図示するものと逆転する場合がある。
【００１８】
（キャパシター要素）
図１において、電気二重層キャパシター（以下「キャパシター」と称す）１００は、絶縁性を具備するシート状の第１支持体（以下「高分子シート」と称す）９と、高分子シート９に当接したシート状の第１集電体１ｂと、第１集電体１ｂに電気的に接続（通電自在に同じ）されたシート状の第１分極性電極２ｂと、第１分極性電極２ｂに当接した、カチオンとアニオンとを溶融した電解液が含浸された板状のセパレーター３、セパレーター３に当接したシート状の第２分極性電極２ａと、第２分極性電極２ａに電気的に接続されたシート状の第２集電体１ａと、第２集電体１ａに当接する絶縁性を具備するシート状の第２支持体（以下「高分子カバー」と称す）６と、が積層されている。
なお、以下の説明の便宜上、第１集電体１ｂと、第１分極性電極２ｂと、セパレーター３と、第２分極性電極２ａと 、第２集電体１ａと、が積層されたものを「キャパシター要素９９」と称する。また、共通する内容を説明する際、名称を修飾する「第１、第２」および符号の添え字「ａ、ｂ」を省略して称呼する場合がある。
【００１９】
（密閉容器）
そして、高分子シート９の外周に沿って堤体（以下「堤」と称す）１１が形成され、堤１１の上端が高分子カバー６に接着、融合されている。したがって、高分子シート９と堤１１と高分子カバー６とによって、液密性を具備する密閉容器９８が形成されている。
また、第１集電体１ｂに接続された第１外部接続体（以下「第１外部接続リード」と称す）１０ｂと、第２集電体１ａに接続された第２外部接続体（以下「第２外部接続リード」と称す）１０ａとが、堤１１を液密的に貫通している。したがって、キャパシター要素９９は密閉容器９８に液密的に封止されている。
【００２０】
（堤）
なお、堤１１は高分子シート９と予め一体に形成されたものであっても、高分子シート９の上にシール印刷などによって、別体として形成されたものであってもよい。
また、第１外部接続リード１０ｂは、高分子シート９に堤１１が形成された後に、堤１１に予め形成されている貫通孔を貫通するものであっても、堤１１が形成される前の高分子シート９に蒸着等によって形成されるものであってもよい。後者の場合、第１外部接続リード１０ｂの上に堤１１が設けられることになる。
【００２１】
そして、高分子シート９と、高分子シート９に一体的に形成された堤１１とによって液密的な凹部が形成されるから、かかる凹部にセパレーター３を収容して、これに電解液を含浸すれば、電解液を外部に漏洩させることなく、十分な電解液を容易に含浸することができる。
また、堤１１は、前記のように電解液が外部に漏れないようにする機能と、後記する杭５と協働して、自己形態維持構造を形成するものである。なお、堤１１は、高分子シート９に一体成型されたものであっても、別個に製造されて高分子シート９に接合されたものであってもよい。
【００２２】
（電極材シート）
第１集電体１ｂと第１分極性電極２ｂとは電気的に接続（たとえば、電導性接着剤によって接着）され第１電極材シート８ｂが形成され、第１電極材シート８ｂには、杭５の配置に同じ配置の複数の第１シート孔７ｂが設けられている。同様に、第２集電体１ａと第２分極性電極２ａとは電気的に接続され第２電極材シート８ａが形成され、第２電極材シート８ａには、杭５の配置に同じ配置の複数の第２シート孔７ａが設けられている。また、セパレーター３にも、杭５の配置に同じ配置の複数のセパレーター孔４が設けられている。
【００２３】
（自己形態維持構造）
高分子シート９の上面には複数の杭体（以下「杭」と称す）５が一体的に形成され、複数の杭５の上端が高分子カバー６に接着（溶融固着）している。このとき、杭５は、第１シート孔７ｂと、セパレーター孔４と、第２シート孔７ａとを貫通するようにセットされている。このため、複数の杭５が高分子シート９と高分子カバー６との間の形態を維持するリベットとして機能するため、密閉容器９８は、堤１１と複数の杭５とによって全体が固定された「自己形態維持構造」を実現している。
したがって、キャパシター要素９９を広い面積（大きな幅に同じ）のものにして、密閉容器９８を扁平にしたとしても、キャパシター要素９９は複数箇所において「ピン止め」されるから、一方向に向かって移動することがない。
また、高分子シート９と高分子カバー６との間隔が、複数箇所において維持され、互いに平行な平面を保つから、キャパシター要素９９を予め均一に挾持しておけば、キャパシター要素９９を構成する部材同士の密着性が広い範囲で均一に維持され、剥離等が防止されるから、長期間にわたる使用によっても十分に性能保証される。 なお、本発明は杭５の数量や形状を限定するものではない。
【００２４】
（構成部材の材質）
本発明を構成する部材の形状や材質は、所定の機能（液密性、接着性等）を奏する限り限定するものではない。以下に、代表的なものを例示する。
セパレーター３はポリカーボネート等の不織布を用いる。
第１集電体１ｂおよび第２集電体１ａにはステンレス、アルミニウム、タンタル、チタンなどの薄板シートを用いる。
第１分極性電極２ｂおよび第２分極性電極２ａは、活性炭、導電剤、バインダーなどであって、シート状に形成されている。
【００２５】
高分子シート９（複数の杭５が形成される）には高分子カバー６よりも融点の高い高分子樹脂を用いる。たとえば、高分子カバー６にポリエチレンや、ポリプロピレンを用いる場合、高分子シート９にはポリカーボネート等を用いる。そして、いずれも、所定の厚さの板状に形成され、互いに接着（溶融固着する）して前記自己形態維持構造を形成するものである。
なお、本発明は、高分子カバー６（第２支持体）の溶融温度が高分子シート９（第１支持体）の溶融温度より低いものに限定するものではなく、略同じ温度や、やや高い温度であってもよい。要するに、高分子カバー６は溶解した状態で塗布自在であって、第２分極性電極２ａの上面を液密的に覆うと共に、杭５および堤１１の上部に接着（溶融固着）するものであればよい。したがって、熱可塑性の高分子樹脂に替えて、常温では液状であって、加熱硬化する高分子樹脂や、紫外線照射によって硬化（ＵＶ硬化）する高分子樹脂であってもよい。
【００２６】
（電解液）
電解液にはプロピレンカーボネート、エチレンカーボネートなどを用いる。
カチオン用溶質には、トリエチルメチルアンモニウムイオン等でなる第４級オニウムカチオンや、リチウイオン、カリウムイオン等のアルカリ金属カチオンを用いる。一方、アニオン用溶質には、ＢＦ４−、ＰＦ６−等のアニオンを組み合わせた塩を用いる。勿論、ＫＯＨ等の水溶性の電解液を用いることも出来る。この場合、堤１１の表面および杭５の表面をあらかじめ撥水処理しておけば、組み立て時やその後の工程において、電解液が外に漏れ出して悪い影響をすることが防止される。
なお、本発明は、電解液がセパレーター３のみに含浸されるものに限定するものではなく、予め第１分極性電極２ｂや第２分極性電極２ａに含浸させて、キャパシター１００における電解液のトータル含浸量を増してもよい。また、固体電解質を用いてもよい。
【００２７】
（杭）
図２は本発明の実施の形態１に係る電気二重層キャパシターにおける杭体の例を模式的に示す側面視の断面図である。
図２の（ａ）において、円錐や多角錘等の錘状の杭５１が高分子シート９に形成され、図２の（ｂ）において、円柱や多角柱等の柱状の杭５２が高分子シート９に形成され、図２の（ｃ）において、円筒や内外形状が多角形の筒状の杭５３が高分子シート９に形成されているが、本発明はかかる形状を限定するものではない。
なお、杭５１および杭５２および杭５３は、高分子シート９に一体成形されるものに限定するものではなく、高分子シート９とは別個に製造した後、接合してもよい。また、同一の高分子シート９に、杭５１または杭５２または杭５３の何れかが混在してもよい。
【００２８】
（製造方法）
図３および図４は、本発明の実施の形態１に係る電気二重層キャパシターの製造方法を模式的に説明する側面視の断面図および一部の斜視図である。なお、図１と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。以下、図３および図４に基づいて説明する。
【００２９】
（１：電極材シートの形成）
第１集電体１ｂと第１分極性電極２ｂとを一体化して第１電極材シート８ｂを形成する。同様に、第２集電体１ａと第２分極性電極２ａとを一体化して第２電極材シート８ａを形成する。
【００３０】
（２：シート孔およびセパレーター孔の形成）
積層された際、高分子シート９に設けられている複数の杭５が貫通するように、その位置および大きさに対応して、第１電極材シート８ｂに第１シート孔７ｂと、第２電極材シート８ａに第２シート孔７ａと、セパレーター３にセパレーター孔４を形成する。
このとき、第１シート孔７ｂ、第２シート孔７ａおよびセパレーター孔４の内径は、杭５の外径よりもやや大き目に設定する。なお、それぞれの孔の孔径（外径）は、たとえば、数ｍｍであって、パンチングやレーザ加工等によって形成される。また、後記する積層工程の前に、第１分極性電極２ｂおよび第２分極性電極２ａに、それぞれに対応する電解液（カチオンまたはアニオン）を予め十分注入してもよい。
【００３１】
（３：第１の積層）
複数の杭５が形成された高分子シート９の上に、外部接続リード１０が接続されている第１電極材シート８ｂを、杭５を複数の第１シート孔７ｂに貫通させてセット（載置）する。
【００３２】
（４：堤の形成）
第１電極材シート８ｂの外周は高分子シート９の外周より少し小さく形成されている。そこで、高分子シート９の外周に堤１１を形成する。堤１１は内部にシリコン系のスペーサーを分散させた接着剤、あるいは比較的低温で溶融し、かつ、常温で硬化する高分子を用いる。堤１１の形成は、ディスペンサーによる塗布か、スクリーン印刷で塗布し、常温硬化、ＵＶ硬化などで固定化する。堤１１の高さは、内部に使用する電解液が外部に溢れでない高さが最低限必要である。
【００３３】
（５：第２の積層）
そこで、前記形成された堤１１によって包囲されている第１電極材シート８ｂの上に、セパレーター３を、セパレーター孔４を杭５に合わせて貫通させセット（載置）する。
【００３４】
（６：電解液の含浸）
そして、第１電極材シート８ｂの上に載置されているセパレーター３に、カチオン、アニオンを十分溶解させた電解液を含浸させる。電解液はディスペンサーなどでセパレーター３に滴下させて十分含浸させる。なお、あらかじめ電解液を含浸させた後、セパレーターを堤１１の内側にセットしてもよい。
【００３５】
（７：第３の積層）
さらに、セパレーター３の上に第２電極材シート８ａを、複数の杭５が第２シート孔７を貫通させてセット（載置）する。なお、杭５の高さは、キャパシター要素９９の全厚より少し大きいから、杭５の上端は、第２電極材シート８ａの上面から少し顔を出す（突出する）ことになる。すなわち、後記する高分子カバー６を形成したとき、杭５の上部が、高分子カバー６と十分接着、融合して内部のキャパシター要素９９を十分挾持できるように、杭５および堤１１の高さが、適時決定されている。
【００３６】
（８：エアー抜き処理）
前記のようにサンドイッチ状に積層された、高分子シート９と、第１電極材シート８ｂと、セパレーター３と、第２電極材シート８ａとを、弱真空装置に入れ、電解液の内部や電極材シートの内部に残されている空気あるいは水蒸気を徐徐に除去する。
【００３７】
（９：高分子カバーの形成）
十分に内部空気や水蒸気を除去した後、比較的低温で溶融している高分子樹脂を、第２電極材シート８ａの上面に全面塗布して高分子カバー６を形成する。このとき、キャパシター要素９９に適切な加圧力を選択して、高分子樹脂を加圧をしながら電極材シート８ａの全面に塗布する（このとき、加熱ローラーを使用してもよい）。
したがって、高分子カバー６は、電極材シート８ａの上に顔を出している全ての杭５の上端を十分取り込むように、たとえば、高分子カバー６の厚さを０．３ｍｍ程度にしているから、前記加熱溶融状態で塗布された高分子が硬化することによって、堤１１の上端と、全ての杭５の上端とが、高分子カバー６に接着される。
【００３８】
この結果、高分子シート９と、堤１１と、杭５と、高分子カバー６とによって自己形態維持構造が形成され、内部のキャパシター要素９９を構成する各部材は互いに密着され、移動不能に固定された、コンパクトな電気二重層キャパシターが形成される。このとき、大きな面積のキャパシター要素９９であっても、一定の面積ごとに杭５を分散配置することによって、キャパシター要素９９を構成する各部材の密着性が維持され、キャパシター要素９９は移動不能に固定されるから、長期にわたり十分な電気的接続を維持することができる。
【００３９】
よって、本発明は、キャパシター材料に拠らず、従来、製造することが困難であった大面積で厚みの薄い、信頼性の高い大容量の電気二重層キャパシターをコンパクトに作成することができる。そして、本発明は、容積有効利用率が従来の方式に比べてはるかに高い点を特徴とし、大面積かつ薄いため、積層しても重量は軽く、大容量で、しかも急速充放電ができるから、今後、新たに開発される容量特性の優れたキャパシターにも当然適用できるものである。
【００４０】
なお、前記高分子樹脂の溶融温度は、内部の電解液に悪影響を与えないように、できるだけ低温で溶融するものが適している。
また、高分子カバー６は、前記塗布の際、同時に堤１１の外周を包囲することができる量が塗布され、これの接着、融合によって堤１１の外周を包囲する堤覆体（以下「堤カバー」と称す）２１が形成され、堤カバー２１の下端が高分子シート９に接着している。したがって、キャパシター要素９９は二重の堤（正確には、堤１１および堤カバー２１）によって包囲され、液密性が向上している。なお、堤カバー２１の形成を省略してもよい。
【００４１】
（実施例１）
次に、電気二重層キャパシター１００を、極めて一般的な材料を使用して形成した実施例を説明する。なお、共通の内容の説明に際しては、名称を修飾する「第１、第２」や符号の添え字「ａ、ｂ」の記載を省略する。
第１集電体１ｂ（正極側）にはアルミニウム薄膜０．２ｍｍ、第２集電体１ａ（負極側）にはニッケル薄膜０．２ｍｍを用いる。分極性電極２には、比表面積１０００ｍ２／ｇ程度の活性炭を用いる。
【００４２】
そして、電極材シート８は、極性電極２と集電体１とを、アセチレンブラックのような導電材とバインダーとを混合した接着材を介して、プレスによってシート状に一体化した。なお、電極材シート８の厚みは０．４ｍｍ、外形寸法は１００ｍｍｘｌ００ｍｍとした。
また、電極材シート８には幅５０ｍｍ、厚さ０．３ｍｍのＣｕ（純銅および銅合金を含む）の外部接続リード１０が接続されている。
【００４３】
セパレーター３としては、１０５ｍｍｘ１０５ｍｍの面積で、０．２ｍｍ厚さのポリカーボネートを用いた。また、電極材シート８およびセパレーター３には、面積３０ｍｍｘ３０ｍｍごとに１個の、外径４ｍｍのシート孔７およびセパレーター孔４が、同一位相になるようにパンチャーで形成した。
【００４４】
高分子シート９は面積１１０ｍｍｘ１１０ｍｍで、０．２ｍｍ厚さのポリカーボネートを用い、３０ｍｍｘ３０ｍｍ毎に１個の、外径４ｍｍ、高さ１．１ｍｍの円柱状の杭５を設けている。
【００４５】
堤１１は、内部に０．８ｍｍ径の粒状シリカを分散させたポリカーボネートベースの堤形成用の高分子溶液を、ディスペンサーで高分子シート９の最外周に４ｍｍ幅、高さ１ｍｍ程度に形成した。
【００４６】
プロピレンカーボネートとエチレンカーボネートの電解液に、Ｒ４Ｎ＋、Ｒ４Ｐ＋、等の第４級オニウムカチオン、ＢＦ４−、ＰＦ６−などのアニオンを十分溶解させた。そして、第１電極材シート８ｂの上に、セパレーター３をセット（載置）した後、前記電解液をディスペンサーを用いてセパレーター３の上に滴下し、十分に含浸させた。
【００４７】
さらに、前記方法によって、第２電極材シート８ａの積層、キャパシター要素９９の内部空気及び水分の排除、ポリエチレンである高分子カバー６の全面塗布（堤１１の全面覆い、高分子シート９に接合した堤カバー２１が形成されている）を実施した。
したがって、薄いポリマーによって全体をカバーされ、一体化された、１１０ｍｍｘ１１０ｍｍ  厚さ１．５ｍｍの単一ユニットの電気二重層キャパシター１００が形成された。なお、該構造によって、単位面積当たり０．２０Ｆ／ｃｍ２、１ユニットで２０Ｆの能力を実現した。
なお、実施例１における各構成要素の数値は最適化されたものではなく、本発明はこれに限定するものではない。適用する材料、それぞれの工程の精度、設計する商品サイズなどにより、変更されるものである。
【００４８】
［実施の形態２］
図５は本発明の実施の形態２に係る電気二重層キャパシターを構成する堤を模式的に示す平面視の断面図である。図５において、実施の形態２に係る電気二重層キャパシター（図示しない）は、実施の形態１に示す電気二重層キャパシター１００の堤１１を堤２１１に置き換えたものであって、堤２１１は、高さを確保する為、一定の高さのスペーサ９１がシール材９２中に分散されている。
【００４９】
［実施の形態３］
図６は本発明の実施の形態３に係る電気二重層キャパシターを模式的に示す平面視の部分拡大断面図である。なお、実施の形態１と同じ部分または相当する部分にはこれと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
図６において、電気二重層キャパシター３００は、絶縁（並列配置）タイプの多層積層型のキャパシターであって、第１キャパシター要素９３ａと、第２キャパシター要素９３ｂと、第３キャパシター要素９３ｃと（以下、まとめて「キャパシター要素９３」と称する場合がある）が、それぞれ板状の絶縁体１３ａｂおよび絶縁体１３ｂｃによって絶縁された状態で、積層されている。このとき、キャパシター要素９３は、前記したキャパシター要素９９に同じである。
【００５０】
そして、それぞれのキャパシター要素９３の第２集電体１ａは、堤１１の内部でまとめられ、第２外部接続リード１０ａ（図示しない）として、堤１１を液密的に貫通している。同様に、それぞれのキャパシター要素９３の第１集電体１ｂは、堤１１の内部でまとめられ、第１外部接続リード１０ｂ（図示しない）として、堤１１を液密的に貫通している。
したがって、平面視の面積を増すことなく、合計したキャパシター要素の面積を増すことが可能になる。このとき、杭５３が前記リベット効果を奏するから、キャパシター要素９３に密着性の低下（剥離等）が生じることがなく、経年使用による性能低下が防止される。
なお、電気二重層キャパシター３００の製造方法はキャパシター１００に準じるものである。
【００５１】
また、高分子シート９には筒状の杭５３が形成されているから、上部の高分子カバー６を形成するときに、杭５３の中に加熱溶融した高分子樹脂（以下、「杭内侵入体」と称する）６０が充満している。したがって、高分子カバー６は杭５３の上部と共に、内周の広い範囲に接着し、しかも、高分子カバー６の一部が高分子シート９に直接接着しているから、堅固な自己形態維持構造が形成されている。
さらに、堤カバー２１は下方が延設され、高分子シート９の外面を覆う第１支持覆体（以下「シートカバー」と称す）３１が形成されている。したがって、高分子シート９と高分子カバー６とが、杭５３中に侵入した杭内侵入体６０によって連結・固定され、電気二重層キャパシター３００は、高分子カバー６と堤カバー２１とシートカバー３１とによって、全外周が連続的に包囲・固定されている。
この場合も堤１１は、前記のように、電解液が外部に漏れないようにする機能と、リベットとしての機構とを奏するものであって、その高さは非常に重要である。
【００５２】
（実施例２）
全く同じ材料を用いて、３００ｍｍｘ３００ｍｍの電極材シートで、高さ２ｍｍ、のユニットを形成し、高さ１００ｍｍまで積層した時、５０枚のユニットを１パッケージに形成すると、その蓄電容量は７５００Ｆ／パッケージとなった。勿論、この場合も充放電に伴う、発熱も問題にならない。なお、実施例２における各構成要素の数値は最適化されたものではなく、本発明はこれに限定するものではない。適用する材料、それぞれの工程の精度、設計する商品サイズなどにより、変更されるものである。
【００５３】
［実施の形態４］
図７は本発明の実施の形態４に係る電気二重層キャパシターを模式的に示す平面視の部分拡大断面図である。なお、実施の形態３（図６）と同じ部分または相当する部分にはこれと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
図７において、電気二重層キャパシター４００は、直列配置タイプの多層積層型のキャパシターであって、第１分極性電極２ｂとセパレーター３と第２分極性電極２ａとが積層されてなるキャパシター単位層９４を、両極性電極（ハイポーラ電極）１４を解して積層したものである。
【００５４】
すなわち、第１キャパシター単位層９４ａ、両極性電極１４ａｂ、第２キャパシター単位層９４ｂ、両極性電極１４ｂｃ、第３キャパシター単位層９４ｃ、が順次積層されている。
そして、第３キャパシター単位層９４ｃの第２分極性電極２ａは、第２集電体１ａに当接して支持され、第２外部接続リード１０ｂが接続されている。同様に、第１キャパシター単位層９４ａの第１分極性電極２ｂは、第１集電体１ｂに当接して支持され、第１外部接続リード１０ｂ（図示しない）が接続されている。
【００５５】
したがって、プラス極、マイナス極を重ねるのに、単なる集電極でなく、両極性の材料を使うことによって、順次、キャパシター単位層９４を積み重ねるだけで、高い電圧のキャパシターを簡単に得ることができる。たとえば、キャパシター単位層９４が１層の場合に１．５Ｖであったものが、積み重ねるだけで、３Ｖや６Ｖにすることができる
このとき、杭５３が前記リベット効果を奏するから、キャパシター単位層９４と両極性電極１４との密着性の低下（剥離等）が生じることがなく、経年使用による性能低下が防止される。
【００５６】
なお、両極性電極１４の材質は限定するものではなく、たとえば、グラファイトなどが使用される。
また、電気二重層キャパシター４００の製造方法はキャパシター１００に準じるものであって、それぞれのセパレーター３に電解液を別々に含浸してもよいし、全てのキャパシター要素９３を積層した後に、まとめて（一度に）電解液を含浸してもよい。後者の場合、両極性電極１４の多孔質であって、電解液が通過（含浸）自在なものにする。
【００５７】
［実施の形態５］
図８は本発明の実施の形態５に係る電気二重層キャパシターを模式的に示す側面視の断面図である。なお、実施の形態１と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
図８において、電気二重層キャパシター（以下「キャパシター」と称す）５００は、キャパシター１００（実施の形態１）の高分子シート９に形成された円柱状の杭５に替えて、高分子シート９に円錐状の杭５１が形成されている。
そして、杭５１と第２シート孔７ａとの隙間７７ａと、杭５１とセパレーター３との隙間７３と、杭５１と第１シート孔７ｂとの隙間７７ｂとに、高分子カバー６の一部（以下、「隙間侵入体」と称す）６１が侵入している。
【００５８】
したがって、隙間侵入体６１は、杭５１の外面の広い範囲に接着している。さらに、隙間侵入体６１の下端は高分子シート９に直接接着している。よって、高分子カバー６と高分子シート９とは堅固に接合され、自己形態維持構造を形成している。
なお、本発明は、高分子カバー６の一部が隙間７７ａにのみ侵入したものであってもよいが、侵入深さが深い程、隙間侵入体６１と杭５１外面との接着面積が増し、接着がより確実になる。
さらに、杭５１に替えて、円柱状の杭５２や円筒状の杭５３（図２参照）を設置して、第２シート孔７ａの内径を調整して、杭５２や杭５３と第２シート孔７ａとの隙間に隙間侵入体６１が侵入するようにしてもよい。勿論、セパレーター３との隙間や第１シート孔７ｂとの隙間に侵入するようにしてもよい。
そして、実施の形態５の形態は、実施の形態３や実施の形態４においても実施することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は以上のように、コンパクトでありながら大面積で大容量であるから、従来のキャパシターの概念をはるかに準えた人間社会に計り知れない貢献をする。たとえば、本格的な電気自動車の実際の社会生活での使用や、太陽電池を使用した本格的な電力供給システムの実現等、化石燃料や原子力燃料のような環境破壊のない理想的なエネルギーソースとして広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電気二重層キャパシターを模式的に示す側面視の断面図。
【図２】図１に示す電気二重層キャパシターにおける杭体の例を模式的に示す側面視の断面図。
【図３】図１に示す電気二重層キャパシターの製造方法を説明する側面視の断面図。
【図４】図１に示す電気二重層キャパシターの製造方法を説明する一部の斜視図。
【図５】本発明の実施の形態２に係る電気二重層キャパシターを構成する堤を模式的に示す平面視の断面図。
【図６】本発明の実施の形態３に係る電気二重層キャパシターを模式的に示す側面視の部分拡大断面図。
【図７】本発明の実施の形態４に係る電気二重層キャパシターを模式的に示す側面視の部分拡大断面図。
【図８】本発明の実施の形態５に係る電気二重層キャパシターを模式的に示す側面視の断面図。
【符号の説明】
【００６１】
１ 集電体
２ 分極性電極
３ セパレーター
４ セパレーター孔
５ 杭
６ 高分子カバー
７ シート孔
８ 電極材シート
９ 高分子シート
１０ 外部接続リード
１１ 堤
１３ 絶縁体
１４ 両極性電極
２１ 堤カバー
３１ シートカバー
５１ 杭
５２ 杭
５３ 杭
６０ 杭内侵入体
６１ 隙間侵入体
７３ 隙間（杭とセパレーター孔）
７７ 隙間（杭とシート孔）
９１ スペーサ
９２ シール材
９３ キャパシター要素
９４ キャパシター単位層
９８ 密閉容器
９９ キャパシター要素
１００ 電気二重層キャパシター（実施の形態１）
２１１ 堤（実施の形態２）
３００ 電気二重層キャパシター（実施の形態３）
４００ 電気二重層キャパシター（実施の形態４）
【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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【図８】
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