(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解液を含んだ正極分極性電極と、電解液を含んだ負極分極性電極と、上記正極分極性電極と負極分極性電極との間に配置されたセパレータとを有し、これらを外装ケースとキャップと環状ガスケットとで形成される空間内に収容し、外装ケースの開口端部の内方への締め付けにより密閉する電気二重層コンデンサにおいて、上記セパレータの周縁部が環状ガスケットと外装ケースまたはキャップとの間でかしめられていることを特徴とする電気二重層コンデンサ。
【請求項２】
セパレータがポリオレフィン系樹脂製の微孔性フィルムであることを特徴とする請求項１記載の電気二重層コンデンサ。
【請求項３】
正極分極性電極、負極分極性電極のいずれか一方の電極をその外周面が外装ケースの内周面にほぼ達するまで径方向に拡大したことを特徴とする請求項１または２記載の電気二重層コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気二重層コンデンサに関し、さらに詳しくは、使用中の温度変化などに伴う内部短絡の発生を防止することができ、高容量で、かつ内部抵抗の小さい電気二重層コンデンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
酸化銀電池などの一次電池では、正極の外周面が正極缶の内周面にほぼ達するまで周縁部を拡大し、いわゆる底敷き構造（環状ガスケットの下部に正極の周縁部が配置するので、このように底敷き構造と呼ばれる）を採用することによって、内容積を有効に利用することが行われており、電気二重層コンデンサにおいても、このような底敷き構造を採用することが提案されている。このような底敷き構造を採用した場合の高容量化は、小型の電気二重層コンデンサ（一般に、外径が２０ｍｍ以下の電気二重層コンデンサをいう）になるほど大きくなり、たとえば、外径が６ｍｍの電気二重層コンデンサでは、図３に示すような底敷き構造を採用していない電気二重層コンデンサ（つまり、環状ガスケット６の下部が外装ケース４の底部内面に接触する構造の電気二重層コンデンサ）に比べて理論静電容量が約２．５倍になる。
【０００３】
しかしながら、上記のような底敷き構造を採用した場合には、封口が環状ガスケットの下部にセパレータを介して一方の電極の周縁部が配置した状態で行われるので、使用中の環境温度の変化などによって封口部に緩みが生じた場合、セパレータがその中心部から周縁部にいたるまで平坦であるため、たとえば、負極分極性電極からはみ出た分極性物質が環状ガスケットとセパレータとの間からその外側に配置する外装ケース（この外装ケースは正極端子としての機能も兼ねている）にまで達して内部短絡を引き起こすという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような従来技術における問題点を解決し、使用中の温度変化などに伴う内部短絡の発生を防止して、高容量で、かつ内部抵抗の小さい電気二重層コンデンサを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、セパレータの周縁部を環状ガスケットと外装ケースまたはキャップとの間に回り込ませ、その位置でセパレータの周縁部が環状ガスケットと外装ケースまたはキャップとによってかしめられている状態にすることによって、電極から分極性物質がはみ出した場合でも該分極性物質がセパレータで包み込まれ、電極端子を兼ねる外装ケースまたはキャップに接触するのを防止して、内部短絡の発生を防止し、上記課題を解決したものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明においてセパレータとしては、種々のものを用い得るが、特に微孔性ポリエチレンフィルム、微孔性ポリプロピレンフィルム、微孔性エチレン−プロピレン共重合体フィルムなどのポリオレフィン系樹脂製の微孔性フィルムが適している。つまり、本発明では、セパレータの周縁部を環状ガスケットと外装ケースまたはキャップとの間に介在させてかしめているので、そのセパレータの周縁部から電解液の漏出が生じるのを防止しなければならないが、上記ポリオレフィン系樹脂製の微孔性フィルムは上記のような電解液の漏出防止に最も適しているからである。
【０００７】
また、本発明では、前記正極分極性電極、負極分極性電極のいずれが一方の電極をその外周面が外装ケースの内周面にほぼ達するまで径方向に拡大し、いわゆる底敷き構造を採用するのが好ましい。つまり、上記のように、電極を拡大することによって、高容量化を達成でき、また、電極面積の拡大によって内部抵抗を低減でき、高容量で、かつ内部抵抗の小さい電気二重層コンデンサを得ることができる。
【０００８】
上記外周面が外装ケースの内周面にほぼ達するまで径方向に拡大させた電極においては、その分極性物質として活性炭素繊維からなる活性炭クロスまたは活性炭フェルトを用いるのが高容量化を達成する上で適している。また、上記電極は、上記活性炭クロスまたは活性炭フェルト以外に、エラストマー、ポリオレフィン系樹脂、フッ素樹脂などの１種または２種以上からなるバインダーを含有させることが好ましい。すなわち、これらのバインダーを電極に含有させることによって、電極強度を向上させることができ、それによって、活性炭素繊維の折れや崩れなどを防止することができる。
【０００９】
上記エラストマーとしては、たとえば、クロロプレンゴム、シリコンゴム、フッ素ゴムなどが挙げられ、上記ポリオレフィン系樹脂としては、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどが挙げられ、上記フッ素樹脂としては、たとえば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンなど挙げられる。
【００１０】
【実施例】
つぎに、実施例をあげて本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明はそれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００１１】
実施例１
図１に示す構造で外径６．８ｍｍ、高さ１．５ｍｍのボタン型小型電気二重層コンデンサを作製した。
【００１２】
正極分極性電極１には分極性物質として活性炭クロスを用い、バインダーとしてポリフッ化ビニリデンを用い、この正極分極性電極を直径６．５ｍｍの円板状に作製した。
【００１３】
上記活性炭クロスはクラレケミカル社製のＣＨ７００（商品名）であり、上記正極分極性電極１の作製は次に示すように行った。すなわち、あらかじめ１２０℃で２時間乾燥した活性炭クロス１５ｇに４．５重量％のポリフッ化ビニリデンを含むＮ−メチルピロリドン溶液３７ｇを均一に含浸させ、ついで、１５０℃で６時間真空乾燥した。真空放冷後、ドライエアで大気圧に戻し、ドライボックス中に保存した。このようにして活性炭クロスにバインダーとして１０重量％のポリフッ化ビニリデンを含有させた正極分極性電極を作製した。また、上記正極分極性電極にはテトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレートをプロピレンカーボネートに１モル／リットルの濃度で溶解させた電解液を含浸させた。
【００１４】
負極分極性電極２には分極性物質として活性炭クロスを用い、上記正極分極性電極１と同様の処理を行うことによって直径４ｍｍの円板状の負極分極性電極２を作製し、前記正極分極性電極１の場合と同様の電解液を含浸させた。
【００１５】
セパレータ３としては微孔性ポリプロピレンフィルム〔セルガード♯２５００（商品名）、ヘキストセラニーズ（株）製〕で直径７ｍｍの円形に切断したものを用いた。
【００１６】
上記正極分極性電極１はその外周面がアルミニウム製の外装ケース４の内周面にほぼ達するまで径方向に拡大されていて、この正極分極性電極１の周縁部１ａ上にはセパレータ３を介して環状ガスケット６が配置され、この環状ガスケット６の内周側にはステンレス鋼製（ただし、ニッケルメッキ品）のキャップ５の周辺折り返し部が当接している。セパレータ３の中央部分は上記正極分極性電極１と負極分極性電極２との間に配置しているが、セパレータ３の周縁部３ａは上方に折り曲げられ、環状ガスケット６と外装ケース４との間に配置され、その状態で外装ケース４の開口端部の内方への締め付けにより、環状ガスケット６がキャップ５、外装ケース４の開口端部の内周面およびセパレータ３を介して正極分極性電極１の周縁部１ａに圧接して外装ケース４の開口部が封口されるとともに、セパレータ３の周縁部３ａが環状ガスケット６と外装ケース４との間でかしめられている。上記正極分極性電極１の直径が６．５ｍｍで、セパレータ３の直径が７ｍｍであることから、セパレータ３の周縁部３ａは約０．２５ｍｍ幅で環状ガスケット６と外装ケース４との間でかしめられていることになる。
【００１７】
比較例１
図２に示す構造で外径６．８ｍｍ、高さ１．５ｍｍのボタン型小型電気二重層コンデンサを作製した。
【００１８】
この比較例１の電気二重層コンデンサは、セパレータ３として直径６．５ｍｍの微孔性ポリプロピレンフィルムを用いた以外は、実施例１と同様の構成であり、セパレータ３の直径が６．５ｍｍで、正極分極性電極１の直径も６．５ｍｍであって、セパレータ３の外周端は外装ケース４の内周面に接触しているものの、セパレータ３の周縁部は環状ガスケット６と外装ケース４との間でかしめられていない。
【００１９】
上記実施例１および比較例１の電気二重層コンデンサをそれぞれ１００００個ずつ作製し、それらの電気二重層コンデンサに対して電圧２．４Ｖを保護抵抗３００Ωを介して６時間充電した後、３３ｋΩで６時間放電するパターンで充放電サイクルを１０回行い、内部短絡が発生するか否かを調べた。その結果を表１に示す。内部短絡が発生しているか否かの確認は、充電時の電気二重層コンデンサの電圧が２．３Ｖ以上のものを良品とし、１０サイクルまでの電圧挙動を確認することによって行い、表１には分母に試験に供した電気二重層コンデンサの全個数を表示し、分子に内部短絡が発生した電気二重層コンデンサの個数を表示する態様で内部短絡発生個数を示した。
【００２０】
【表１】
0003844171.tif 000002
【００２１】
表１に示す結果から明らかなように、実施例１は内部短絡の発生がまったくなかったが、比較例１では試験に供した１００００個の電気二重層コンデンサ中２８個の電気二重層コンデンサに内部短絡が発生した。
【００２２】
つぎに、実施例１と同様の材料を使い、図１に示すような底敷き構造は採用せず、図３に示すように環状ガスケット６の下部が外装ケース４の底部内面に直接接触する構造で、サイズが実施例１と同様に外径６．８ｍｍ、高さ１．５ｍｍのボタン型小型電気二重型コンデンサを作製し、この底敷き構造を採用していない従来構造の電気二重層コンデンサと実施例１の電気二重層コンデンサとの静電容量および内部抵抗を比較したところ、実施例１の電気二重層コンデンサは静電容量が従来構造の電気二重層コンデンサの約２．５倍であり、内部抵抗が従来構造の電気二重層コンデンサの約７０％にまで低減していた。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、使用中の温度変化などに伴う内部短絡の発生を防止し、高容量で、かつ内部短絡の小さい電気二重層コンデンサを提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気二重層コンデンサの一例を示す部分断面図である。
【図２】従来の電気二重層コンデンサの一例を示す部分断面図である。
【図３】従来の電気二重層コンデンサの他例を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１    正極分極性電極
２    負極分極性電極
３    セパレータ
３ａ  周縁部
４    外装ケース
５    キャップ
６    環状ガスケット
【図１】
0003844171.tif 000003
【図２】
0003844171.tif 000004
【図３】
0003844171.tif 000005