(57)【要約】【課題】  電気二重層キャパシタの体積あたりの容量効率の向上を図る。【解決手段】  集電体の少なくとも一方の面に分極性電極層を形成した正極体と負極体をセパレータ介して交互に積層してキャパシタ素子を構成するに際し、所定位置にセパレータを配置し、このセパレータの上に電極を載置した後に、電極の端部をセパレータの折り位置としてセパレータを折り返して、折り返したセパレータに電極が挟み込まれる工程を複数回繰り返すことで、電極とセパレータを順次積層してキャパシタ素子を構成する。【選択図】  図１
2009088280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集電体の少なくとも一方の面に分極性電極層を形成した正極と負極の電極をセパレータ介して交互に積層してキャパシタ素子本体を構成し、このキャパシタ素子本体を電解液とともに外装ケースに収納してなる電気二重層キャパシタの製造方法において、
セパレータの上に電極を載置した後に、セパレータを折り返して、折り返したセパレータに電極が挟み込まれるようにしてセパレータと電極の積層を行うことを複数回繰り返すことで、電極とセパレータを順次積層してキャパシタ素子本体を構成する電気二重層キャパシタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は正極の電極と負極の電極をセパレータを介して交互に積層した電気二重層キャパシタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種の蓄電装置として、急速充電が可能で充放電サイクル寿命が長い、電気二重層キャパシタの適用技術が注目されている。
【０００３】
各種の蓄電装置に用いられる電気二重層キャパシタは、静電容量を大きなものとすると、その外径寸法も大きなものとなる。そして、比較的大型の電気二重層キャパシタとしては、正極の電極と負極の電極をこれらの間にセパレータを介在させて巻回した巻回型のキャパシタ素子構成をとるものと、正極の電極と負極の電極をこれらの間にセパレータを介在させて交互に積層して構成される積層形のキャパシタ素子構成を採るものが知られている。
【０００４】
また、大型の電気二重層キャパシタの外装としては、金属や樹脂からなる有底筒状の外装ケースに収納したもの、樹脂製の外装フィルムでラミネートしたものが知られている。
【０００５】
電気二重層キャパシタはその使用中に内部でガスが発生する場合がある。このため、外装には内部ガスを外部に放出するための調圧弁を有しているものが多い。しかしこのような調圧弁は内圧が上昇してから動作するもので、ラミネートによる外装を施した電気二重層キャパシタでは、使用中に外装が膨らんでしまうことを防止することができない。これに対し、金属の有底筒状の外装ケースを用いた電気二重層キャパシタでは、外装ケースが外装フィルムに比べ格段に強い強度を有することから、外装の変形は抑制される。しかし、外装ケースそのものが外装フィルムに比べると重量があり、また、占有体積も大きなものとなる。このように、外装には一長一短があり、用途によって使い分けられているのが現状である。
【０００６】
このような中、電気二重層キャパシタの外観形状の変形が許されない場合には、外装ケースに収納した電気二重層キャパシタが用いられる。外装ケースは外装フィルムに比べると格段に強度が大きいため、圧力に対する変形には強いという利点を有する。しかし、外装ケースが変形しないことから、外装ケースに対するキャパシタ素子の形状に制約が生じてしまう。
【０００７】
ところで、電気二重層キャパシタの大容量化を図るには、外装ケースに対するキャパシタ素子の形状に制約がある場合、外装ケース内でのキャパシタ素子の体積効率の向上を図ることが必要となる。しかしながら、正極の電極と負極の電極をセパレータを介して積層した積層構造のキャパシタ素子では、正極の電極と負極の電極の大きさよりもセパレータの大きさを大きくして、外周部にマージンを設けることが多い。これは、正極の電極と負極の電極との、それぞれの端面での短絡を防止するためのものである。特に、金属製の外装ケースを用いた場合には、収納されるキャパシタ素子は外装ケースの底部と常に接触するようになる。この外装ケースの底部では、特に短絡が発生しやすい箇所であり、この底部での短絡の発生の防止のためには、セパレータのマージンは欠かすことができない。
【０００８】
一方で、このようなマージンがあることで、外装ケースの収納容積に対して、電極が占める割合が小さくなり、静電容量を増加させことを阻害する要因ともなっている。
【０００９】
このような観点からは、特開２００３−１２４０８０号に示すようにセパレータを二つ折りとし、この間に電極を挟みこみ、谷折りした部分の電極の端部を押し付けることで、この部分ではセパレータのマージンを小さくすることができ、体積効率の向上を図れる。
【特許文献１】特開２００３−１２４０８０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特開２００３−１２４０８０号に開示されたように、正極体と負極体を、これらを１個ずつ挟み込む２つ折りのセパレータから構成したものである。この公報に開示された技術では、折り曲げたセパレータに電極を挿入する。折り曲げ線を基準に正極体、負極体の位置決めを行っている。そして、このような工法を採用することで、キャパシタ素子の一辺におけるセパレータのマージンをセパレータの厚さの分だけの最小のものとすることができる。
【００１１】
しかしながら、セパレータを二つ折りにした後に、正極体と負極体を挟み込む方法では次のような問題がある。正極の電極と負極の電極には厚みがあり、一方で、セパレータを二つ折りにした先端には正極の電極と負極の伝教の厚みに併せたマージンが形成されていないため、二つ折りにしたセパレータに正極の電極と負極の電極を差し込んでいくと、図3に示すように、二つ折りにしたセパレータがV字型に拡がってしまう。そして、電気二重層キャパシタの静電容量の増加の要請に伴い正極の電極と負極の電極の厚みが増加するに従って、この傾向は顕著となる。
【００１２】
そして、二つ折りにしたセパレータの先端部は、正極の電極と負極の電極と密着することがなく、隙間Cが生じることになる。そして、図4に示すように、この隙間がセパレータのマージンとして機能するため、外装ケースの底面と正極の電極、負極の電極の端面にはこの隙間の分だけ離間することになる。
【００１３】
このような隙間の部分は電気二重層キャパシタの静電容量には寄与しない部分であるため、体積あたりの容量効率を低下させる原因となっていた。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
そこでこの発明では、集電体の少なくとも一方の面に分極性電極層を形成した正極と負極の電極をセパレータ介して交互に積層してキャパシタ素子本体を構成し、このキャパシタ素子本体を電解液とともに外装ケースに収納してなる電気二重層キャパシタの製造方法において、セパレータの上に電極を載置した後に、セパレータを折り返して、折り返したセパレータに電極が挟み込まれるようにしてセパレータと電極の積層を行うことを複数回繰り返すことで、電極とセパレータを順次積層してキャパシタ素子本体を構成する電気二重層キャパシタの製造方法とした。
【発明の効果】
【００１５】
この発明では、セパレータが二つ折りされて、そのセパレータに収納されるようにした電極を積層したキャパシタ素子を製造するのに際し、セパレータと収納される電極の隙間を無くすことができる。特に、セパレータの折り目となる部分でも、セパレータが電極に密着して隙間が無くなる。この結果、形成されるキャパシタ素子は、底部でのマージンを最小のものとすることができる。そして、以上のように形成したキャパシタ素子を、外装ケースに収納した場合には、キャパシタ素子底部のセパレータのマージンが最小のものとなり、電気二重層キャパシタの収納空間に対する電極の占める体積を高めることができ、電気二重層キャパシタの静電容量の増加を図れるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
この電気二重層キャパシタの製造方法は、所定の大きさに切断した電極シートをセパレータとともに交互に積層してキャパシタ素子を形成した電気二重層キャパシタの製造方法である。次のこの発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００１７】
（電極）
電極はアルミニウムよりなる集電体の両面に分極性電極層を形成したものである。
【００１８】
集電体としては、電気二重層キャパシタに使用されている公知の材質のもの、例えば、純度が９９．８％以上のアルミニウムのエッチド箔が使用できる。分極性電極層は活性炭粉末、導電助剤、バインダーを混練したスラリーを、シート成型して集電体に貼り付けたり、スラリーを集電体に塗布して乾燥させることにより形成する。そして、連続帯状の電極シートより、所定の形状に裁断したものが用いられる。すなわち、集電体に分極性電極層が形成された電極の本体部分と、集電体に連続して、集電体の一部がそのまま電極引き出しタブとして突出された形状となっている。この電極引き出しタブは、電極本体の一方の側面に沿って、あるいは一方の側面に近接した位置より引き出される。この電極引き出しタブには分極性電極層は形成されていない。
【００１９】
（セパレータ）
セパレータを構成する材料としては、ポリオレフィン系樹脂製の微孔性フィルム、不織布等のセルロース系多孔質材料などが使用できる。
【００２０】
（積層方法）
次に本発明による電気二重層キャパシタの製造方法について図１とともに、説明する。
【００２１】
この電気二重層キャパシタの製造方法は、所定の大きさに切断した電極シートをセパレータとともに交互に積層する方法に主な特徴がある。
【００２２】
まず、所定寸法に裁断したセパレータ２を所定位置に載置する（図１（Ａ））。
【００２３】
セパレータ２は帯状のセパレータより所定長さに断裁したもので、長方形の形状となっている。このセパレータ２は予め断裁したものであっても、連続帯状に形成されたセパレータ２を所定位置に供給し、この位置で所定長さに断裁したものであっても良い。その長さは後述する電極の縦寸法の２倍の長さにマージンとしての長さを加えた長さとなる。また幅は電極の幅にマージンとしての長さを加えた長さとなっている。
【００２４】
セパレータ２の上に電極３を載置し位置決めを行う（図１（Ｂ）)。この載置位置は、セパレータ２の両端からほぼ中心の位置であり、電極３の厚さに応じて、中心より離間させる。そして、セパレータ１の上に電極３の本体が搭載され、セパレータ２の端部より電極引き出しタブ３１が突出するように配置する。
【００２５】
そして、セパレータ２を電極３に沿うように折りたたむ(図１（Ｃ）)。このセパレータの折りたたみは搭載された電極３の端面を基準として、端面を利用して折り曲げている。このように電極３の端面を基準として折りたたむことで、電極３の厚さが多少変動しても、セパレータが２は電極３に常に沿うように折りたたむことができる。そして、セパレータ２を折りたたんだ際に、セパレータ２の端部の位置が揃うようになる。また、電極３本体がセパレータ２に包まれ、折りたたんだセパレータ２より電極引き出しタブ３1が突出するようになる。
【００２６】
次に折り返したセパレータ２１の上に、別のセパレータ２２を載置し位置決めする(図１（Ｄ）。このセパレータ２２の載置位置はセパレータの一端が、先に二つ折りにされたセパレータの端部と位置が揃うように配置される。
【００２７】
そして、所定位置に電極４を載置し、位置決めを行う(図１（Ｅ）)。この電極４の載置位置は、先に説明した電極３の載置位置と同じ位置である。ただし、ここで搭載した電極４は、先に搭載した電極３（正極の電極）とは極性が反対極となる電極４（負極の電極）であり、後に搭載する電極４の載置の際には、電極引き出しタブ３１，４１は、互いに重ならない位置より引き出している。
【００２８】
そして、セパレータ２２を電極４に沿うように折りたたむ(図１（Ｆ）)。この折りたたんだ際に、セパレータ２２の端部の位置が揃うようになる。また、電極４本体がセパレータ１１に包まれ、折りたたんだセパレータ４１より電極引き出しタブ２１が突出するようになる。
【００２９】
以上の工程を繰り返して、積層を重ねていく。
【００３０】
所定枚数の積層が完了したら、積層したセパレータと電極を束ねて、キャパシタ素子あるいは、キャパシタ素子を構成する素子ユニットとする。素子ユニットの場合は、複数の素子ユニットらを束ねてキャパシタ素子を作成することもできる
このような製造方法によれば、セパレータと収納される電極の隙間を無くすことができる。特に、セパレータの折り目となる部分でも、セパレータが電極に密着して隙間が無くなる。この結果、形成されるキャパシタ素子は、底部でのマージンを最小のものとすることができる。
【００３１】
以上のように形成したキャパシタ素子を、外装ケース１０１に収納した場合には、図２に示すように、キャパシタ素子１００底部のセパレータ１０２のマージンが最小のものとなり、電気二重層キャパシタの収納空間に対する電極の占める体積を高めることができ、電気二重層キャパシタの静電容量の増加を図れるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明の電気二重層キャパシタの製造方法での、セパレータと電極の積層工程を示す図面である。
【図２】この発明の電気二重層キャパシタの製造方法によって、製造した電気二重層キャパシタの断面図である。
【図３】従来の電気二重層キャパシタのセパレータに電極を挟み込んだ際の状態を示す斜視図である。
【図４】従来の電気二重層キャパシタの製造方法によって、製造した電気二重層キャパシタの断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
２１  セパレータ
２２  セパレータ
３  （正極の）電極
３１  電極引き出しタブ
４  （負極の）電極
４１  電極引き出しタブ
１００  キャパシタ素子
１０１  金属製外装ケース
１０２  セパレータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2009088280.tif 000006