(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状の分極性電極がそれより幅の広い金属製の集電体の上方側縁部に片寄って配置されて同集電体の下方にはみ出しリード部が形成されている電極体と、分極性電極が集電体の下方側縁部に片寄って配置されて同集電体の上方にはみ出しリード部が形成されている電極体とが、それぞれの分極性電極が互いに向き合うように配置されて巻回または積層され、対向する電極体間に電解質が形成されており、上記の上下のはみ出しリード部が内側にそれぞれ倒し込まれて、上面及び下面にリード面が形成されてなるコンデンサ素子を複数、それぞれのリード面の間のすべてまたは一部の間に厚さ方向にのみ導電性を有し半径方向には導電性を有しない導電性ゴムシートを介して面接触させ直列接続された状態で同一の金属ケース内に収納されている電気二重層コンデンサ。
【請求項２】
シート状の分極性電極がそれより幅の広いテープ状の金属製の集電体の少なくとも片面の上方側縁部に片寄って配置されて同集電体の下方にはみ出しリード部が形成されている電極体と、分極性電極が集電体の下方側縁部に片寄って配置されて同集電体の上方にはみ出しリード部が形成されている電極体とが、それぞれの分極性電極が互いに向き合うように配置されて巻回され、対向する電極体間に電解質が形成されており、上記の上下のはみ出しリード部がスエージ加工によりそれぞれ内側に倒し込まれて、上面及び下面にリード面が形成されてなるコンデンサ素子を複数、それぞれのリード面の間のすべてまたは一部の間に厚さ方向にのみ導電性を有し半径方向には導電性を有しない導電性ゴムシートを介して面接触させ直列接続された状態で同一の金属ケース内に収納されている電気二重層コンデンサ。
【請求項３】
電解質が固体電解質である請求項１または２に記載の電気二重層コンデンサ。
【請求項４】
電解質がゲルからなる電解質または液体状の電解質である請求項１または２に記載の電気二重層コンデンサ。
【請求項５】
最上部のコンデンサ素子の上面のリード面と対向するように端子板が配置され、そのリード面と端子板との間に厚さ方向にのみ導電性を有し半径方向には導電性を有しない導電性ゴムシートが配置され、この端子板の上方の突出部が金属ケースの絶縁性の封口体を貫通して外部に突出している請求項１〜４に記載の電気二重層コンデンサ。
【請求項６】
最下部のコンデンサ素子の下面のリード面と金属ケースの底部との間に導電性ゴムシートが配置されている請求項１〜５に記載の電気二重層コンデンサ。
【請求項７】
コンデンサ素子間に厚さ方向にのみ導電性を有し半径方向には導電性を有しない導電性ゴムシートと共に導電性のバネ部材が配置されている請求項１〜６に記載の電気二重層コンデンサ。
【請求項８】
最上部のコンデンサ素子の上面のリード面とそれに対向するように配置された端子板との間に、厚さ方向にのみ導電性を有し半径方向には導電性を有しない導電性ゴムシートと共に、または該導電性ゴムシートなしに導電性のバネ部材が配置され、さらに（または）最下部のコンデンサ素子の下面のリード面と金属ケースの底部との間に、導電性ゴムシートと共に、または導電性ゴムシートなしに導電性のバネ部材が配置されている請求項１〜７に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する。
【０００２】
【従来の技術】
電気二重層コンデンサは、例えば活性炭、カ−ボンおよびバインダ−としてのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を混練してシ−ト状とした分極性電極をあらかじめ引出リ−ドを固着した金属の箔状、板状もしくは網目状の集電体に導電性接着剤で貼り合せて電極体とし、同電極体の一対をセパレ−タを介して巻回してコンデンサ素子となし、電解液を含浸させた後、有底の金属製のケ−ス内に一つ入れ、両電極体にそれぞれ接続された引出リ−ドを絶縁性の封口体に取り付けられた外部端子の内方端に固着した後、ケ−スの開口部を封口体で密封してなる。
【０００３】
しかし引出リ−ドでは電流容量値が小さいため、瞬時に大電流を取り出すことができないので、集電体の幅をシ−ト状の分極性電極よりも広くしてはみだしリ−ド部を設け、同はみだしリ−ド部をスエ−ジ加工してリ−ド面として面接触するようにした乾電池型の電気二重層コンデンサが提案されている（特開平４−１５２６１６公報および特願平９−９６５１６号）。
【０００４】
これは例えば、陽極集電体の上側縁部および陰極集電体の下側縁部を、それぞれシ−ト状の分極性電極およびセパレ−タよりはみ出しているはみ出し状のリ−ド部とし、陽極および陰極集電体の各集電体を互いに向かい合わせに配置し、その間にセパレ−タを介在させ巻回してコンデンサ素子とした後、両はみ出し状のリ−ド部をそれぞれスエ−ジ加工により倒し込んで、コンデンサ素子の上面に陽極リ−ド面、下面に陰極リ−ド面をそれぞれ形成してなるものである。このような同コンデンサ素子は電解液が含浸された後、金属ケ−ス内に１個収納され、陽極リ−ド面側には陽極リ−ド面と面接触する端子板が配置され端子板の突出部は封口体を貫通して外部に突出している。一方、陰極リ−ド面は、金属ケ−スの底部と面接触している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような乾電池型の電気二重層コンデンサを用いて高耐圧を得ようとすると、複数個の乾電池型の電気二重層コンデンサを直列に配置する必要があるが、このように直列に配置すると、第一の電気二重層コンデンサ素子の陽極リ−ド面と端子板、同端子板と第二の電気二重層コンデンサの金属ケ−ス、同金属ケ−スと第二の電気二重層コンデンサのコンデンサ素子の陰極リ−ド面というように接続箇所が多いので等価直列抵抗（ＥＳＲ）が高くなる。また電気二重層コンデンサが一つ一つ別の金属ケ−スに収納されているため、コスト的にも高いものになる。また電気二重層コンデンサの数が多くなると配置、固定などの取り扱いも面倒である。
【０００６】
本発明は、高耐圧で等価直列抵抗が低く、安価で取り扱いの簡単な大容量の電気二重層コンデンサを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の電気二重層コンデンサは、シート状の分極性電極がそれより幅の広い金属製の集電体の上方側縁部に片寄って配置されて同集電体の下方にはみ出しリード部が形成されている電極体と、分極性電極が集電体の下方側縁部に片寄って配置されて同集電体の上方にはみ出しリード部が形成されている電極体とが、それぞれの分極性電極が互いに向き合うように配置されて巻回または積層され、対向する電極体間に電解質が形成されており、上記の上下のはみ出しリード部が内側にそれぞれ倒し込まれて、上面及び下面にリード面が形成されてなるコンデンサ素子を複数、それぞれのリード面の間のすべてまたは一部の間に厚さ方向にのみ導電性を有し半径方向には導電性を有しない導電性ゴムシートを介して面接触させ直列接続された状態で同一の金属ケース内に収納されていることを特徴とする。
【０００８】
また本発明の電気二重層コンデンサは、シート状の分極性電極がそれより幅の広いテープ状の金属製の集電体の少なくとも片面の上方側縁部に片寄って配置されて同集電体の下方にはみ出しリード部が形成されている電極体と、分極性電極が集電体の下方側縁部に片寄って配置されて同集電体の上方にはみ出しリード部が形成されている電極体とが、それぞれの分極性電極が互いに向き合うように配置されて巻回され、対向する電極体間に電解質が形成されており、上記の上下のはみ出しリード部がスエージ加工によりそれぞれ内側に倒し込まれて、上面及び下面にリード面が形成されてなるコンデンサ素子を複数、それぞれのリード面の間のすべてまたは一部の間に厚さ方向にのみ導電性を有し半径方向には導電性を有しない導電性ゴムシートを介して面接触させ直列接続された状態で同一の金属ケース内に収納されていることを特徴とする。
【０００９】
電解質は、固体電解質やゲルからなる電解質であるのが好ましいが、液体状の電解質でもよい。
【００１０】
また、最上部のコンデンサ素子の上面のリード面と対向するように端子板が配置され、そのリード面と端子板との間に厚さ方向にのみ導電性を有し半径方向には導電性を有しない導電性ゴムシートが配置され、この端子板の上方の突出部が金属ケースの絶縁性の封口体を貫通して外部に突出しているようにしてもよい。
【００１１】
さらに最下部のコンデンサ素子の下面のリ−ド面と金属ケ−スの底部と間に導電性ゴムシートが配置されていてもよい。
【００１２】
また、コンデンサ素子間に厚さ方向にのみ導電性を有し半径方向には導電性を有しない導電性ゴムシートと共に導電性のバネ部材が配置されていてもよい。
【００１３】
さらに、最上部のコンデンサ素子の上面のリード面とそれに対向するように配置された端子板との間に、厚さ方向にのみ導電性を有し半径方向には導電性を有しない導電性ゴムシートと共に、または該導電性ゴムシートなしに導電性のバネ部材が配置され、さらに（または）最下部のコンデンサ素子の下面のリード面と金属ケースの底部との間に、導電性ゴムシートと共に、または導電性ゴムシートなしに導電性のバネ部材が配置されていてもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明による電気二重層コンデンサの一例を示す断面図、図２はそのコンデンサ素子の一部分を巻き解いた状態で示す図である。図２のようにコンデンサ素子２は陰極側電極体３と陽極側電極体４とを、それらの間にセパレ−タ５、６を介在させて巻回してなる。
【００１５】
陰極側電極体３は例えば厚さ２０〜１００μｍのアルミニウム箔からなるテ−プ状の集電体３ａの両面に、例えば厚さ４００〜８００μｍのシ−ト状の分極性電極３ｂを導電性接着剤で貼り合わせたものからなる。分極性電極は例えば活性炭、カ−ボンおよびバインダ−としてのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を混練してシ−ト状としたものである。なお集電体３ａは、箔のほか、金属の板状体もしくは網目状体であってもよい。
【００１６】
集電体３ａは分極性電極３ｂより幅が広く、分極性電極３ｂは集電体３ａの上側縁部側に沿って配置されて、したがって集電体３ａの下側縁部側には分極性電極３ｂよりはみ出ている、はみ出しリ−ド部３ｃが形成されている。
【００１７】
一方、陽極側電極体４は例えば厚さ２０〜１００μｍのアルミニウム箔からなるテ−プ状の集電体４ａの両面に、例えば厚さ４００〜８００μｍのシ−ト状の分極性電極４ｂを導電性接着剤で貼り合わせたものからなる。分極性電極は例えば活性炭、カ−ボンおよびバインダ−としてのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を混練してシ−ト状としたもである。なお集電体４ａは、箔のほか、金属の板状体もしくは網目状体であってもよい。
【００１８】
集電体４ａは分極性電極４ｂより幅が広く、分極性電極４ｂは集電体４ａの下側縁部側に沿って配置されて、したがって集電体４ａの上側縁部側には分極性電極４ｂよりはみ出している、はみ出しリ−ド部４ｃが形成されている。
【００１９】
なお図２では、陰極側電極体３および陽極側電極体４の分極性電極３ｂ、４ｂはそれぞれ集電体３ａ、４ａの両面に設けられているが、片面だけに設けてもよい。
【００２０】
セパレ−タ５、６は例えば厚さ５０〜２００μｍのポリプロピレン製やマニラ麻製などのシ−トからなり、分極性電極３ｂ、４ｂの幅より広いが、集電体３ａ、４ａの幅よりは狭くなされている。
【００２１】
陰極側電極体３と陽極側電極体４は、その分極性電極３ｂと分極性電極４ｂとが互いに向き合うように配置され、その間にセパレ−タ５、６がそれぞれ配置される。その際、陰極側電極体３のはみ出しリ−ド部３ｃはセパレ−タ５、６の下側縁部より下に、また陽極側電極体４のはみ出しリ−ド部４ｃはセパレ−タ５、６の上側縁部より上に出るように配置される。
【００２２】
その後、陰極側電極体３と陽極側電極体４を巻回して外周をテ−プ２ｇで止めしてコンデンサ素子２とされる。その後セパレ−タ５、６を挾んで対向する電極体３、４間に電解質が形成されるが、セパレ−タ５、６は電解質を形成する前に炭化しておくのが好ましい。電解質としては、固体電解質、例えばＴＣＮＱ（テトラシアノキノジメタン）のような有機半導体や、ポリピロ−ルなどの導電性高分子電解質などを用いることができる。これらは液状やモノマ−の状態でコンデンサ素子に含浸させ、その後冷却や重合により固体電解質に形成される。さらに固体電解質に代えてゲルからなる電解質や液体状の電解質を用いてもよい。
【００２３】
次にはみ出しリ−ド部３ｃ、４ｃをそれぞれコンデンサ素子２の中心に向けて内側に倒し込むようにスエ−ジ加工する。このスエ−ジ加工により、コンデンサ素子２の上面にリード面（陽極リ−ド面）７が形成され、下面にリード面（陰極リ−ド面）８が形成される。
【００２４】
図１のように本発明の電気二重層コンデンサ１ではこのようなコンデンサ素子２が６個、導電性ゴムシート１６を間に介して面接触し直列接続状態に、アルミニウム製の有底の円筒体からなる縦長の金属ケ−ス１０内に収納されている。
【００２５】
最上部のコンデンサ素子２ａの上面の陽極リ−ド面７の上には導電性ゴムシート１６が配置され、その上にアルミニウム製の端子板１２が配置されている。端子板１２の中央にはリ−ド棒１２ａが突出して設けられ、このリ−ド棒１２ａが金属ケ−ス１０の上方の開口部を密封している絶縁性の封口体１３を貫通して外部にまで突出している。封口体１３は例えばゴムやフェノ−ル樹脂などからなる。
【００２６】
金属ケ−ス１０の開口部付近では、封口体１３を係止するために、金属ケ−ス１０に横絞り溝１４が形成され、封口体１３をその横絞り溝１４上に載置した後、金属ケ−ス１０の開口端縁１０ａを内側にカ−ルさせることにより封口体１３が固定される。なお密封性を高めるために、カ−ルした金属ケ−スの開口端縁１０ａは封口体１３の設けられた環状のゴム部分１３ａに入り込んでいる。また、金属ケ−ス１０の底面の中央部の一部を除く外側には熱収縮性の合成樹脂からなるスリ−ブ１５が被せられている。
【００２７】
最上部のコンデンサ素子２ａの上面の陽極リ−ド面７は、端子板１２との間に配置された導電性ゴムシート１６に面接触し、同導電性ゴムシートは端子板１２と面接触し接続されている。また最下方のコンデンサ素子２ｆの下面の陰極リ−ド面８は、金属ケ−ス１０の底部１１と導電性ゴムシートを間に介して面接触し接続されている。
【００２８】
導電性ゴムシート１６の大きさは陽極リード面７および陰極リード面８とほぼ同じ大きさになされるが、それより小さくても或いは大きくして金属ケース１０と接するような大きさにしてもよい。だだしこの場合金属ケース１０に接する導電性ゴムシート１６の周辺部は非導電性になされている必要がある。導電性ゴムシート１６の厚さは例えば０．５ｍｍ〜１．０ｍｍぐらいになされる。なお導電性ゴムシートは、厚さ方向にのみ導電性を有し、半径方向には導電性を有しないものを用いてもよい。
【００２９】
導電性ゴムシート１６は、コンデンサ素子間のすべての間に配置せずに、一部の間だけに配置してもよい。また最上部のコンデンサ素子２ａの上面の陽極リ−ド面７とその上に配置されたアルミニウム製の端子板１２との間や、最下方のコンデンサ素子２ｆの下面のリード面（陰極リ−ド面）８が金属ケ−ス１０の底部１１と間では、導電性ゴムシートを配置しないようにしてもよい。
【００３０】
なおコンデンサ素子のリード面と導電性ゴムシートとの間などの各面接触箇所では、接触を確実にするために導電性接着剤を用いてもよい。
【００３１】
また各コンデンサ素子の間や、最上部のコンデンサ素子の上面の陽極リ−ド面７と端子板１２との間や、最下方のコンデンサ素子２ｆの下面のリード面（陰極リ−ド面）８と金属ケ−ス１０の底部１１との間に、導電性ゴムシートと共にまたは導電性ゴムシートなしに、金属製の皿バネなどの導電性のバネ部材を介在させてもよい。
【００３２】
金属ケ−ス１０内に収納されるコンデンサ素子２の数は６個に限らず、それ以上でも、あるいはそれより少なくてもよい。
【００３３】
【実施例】
直径８９ｍｍ、長さ１９０ｍｍのアルミニウム製の有底のケ−ス内に、上面および下面にリード面が形成されてなる定格２．５Ｖ８００Ｆのコンデンサ素子（直径８０ｍｍ、長さ３０ｍｍ）６個を、すべての間に導電性ゴムシート（厚さ１．０ｍｍ）を介在させて直列接続に収納してなる定格１２Ｖ１３０Ｆの電気二重層コンデンサを作製した。なお最上部のコンデンサ素子の上面の陽極リ−ド面と端子板との間および最下方のコンデンサ素子の下面の陰極リ−ド面と金属ケ−スの底部との間にも同じ導電性ゴムシートを配置した。この電気二重層コンデンサの等価直列抵抗を測定したところ８０ｍΩであった。
【００３４】
比較のため、定格２．５Ｖ８００Ｆのコンデンサ素子を金属ケースに１個づつ収納してなる電気二重層コンデンサを６個直列に接続配置して等価直列抵抗を測定したところ４８３ｍΩであった。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、上面および下面にリード面が形成されてなる複数のコンデンサ素子を、導電性ゴムシートを間に介して面接触させて、直列に接続させて金属ケース内に収納しているので、一つのケ−ス（金属ケース）に納まった高耐圧で等価直列抵抗が低い電気二重層コンデンサが得られる。また一つのケ−スに納まっているので取扱が簡単で使用しやすい。さらに一つ一つのコンデンサ素子を個別に金属ケ−スに収容したものを使用するのに比べてコストも低減できる。
【００３６】
また引出リ−ドや外部端子が不要で、しかも大電流が取り出せる。また引出リ−ドや外部端子を互いに溶着するような作業も不要で、組み立て作業の効率化が図れる。
【００３７】
コンデンサ素子間、および端子板とコンデンサ素子との間ならびに、金属ケ−スの底面とそれに接続するコンデンサ素子との間に、導電性ゴムシートが配置され面接触しているので、電気的な接触が確実に保持される。
【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断面図。
【図２】コンデンサ素子を示す図。
【符号の説明】
１    電気二重層コンデンサ
２（２ａ〜２ｆ）  コンデンサ素子
３    電極体（陰極側電極体）
３ａ  集電体
３ｂ  分極性電極
３ｃ  はみ出しリ−ド部
４    電極体（陽極側電極体）
４ａ  集電体
４ｂ  分極性電極
４ｃ  はみ出しリ−ド部
５    セパレ−タ
６    セパレ−タ
７    リード面（陽極リ−ド面）
８    リード面（陰極リ−ド面）
１０  金属ケ−ス
１０ａ  開口端縁
１１    底部
１２    端子板
１２ａ  リ−ド棒
１３    封口体
１３ａ  環状のゴム部分
１４    横絞り溝
１５    スリ−ブ
１６    導電性ゴムシート
【図１】
0003797813.tif 000002
【図２】
0003797813.tif 000003