CN107851525A - 电容器和电容器的制造方法 - Google Patents

Abstract

使电容器元件的形状稳定。具有：电容器元件(2)，其卷绕有隔着分隔件(26)而层叠的正极体(22)和负极体(24)，被形成为具有弯曲部(6)和平坦部(4)的扁平形状；正极部(8)，其从正极体被引出而形成在电容器元件的一个端面上；负极部(10)，其从负极体被引出而形成在与正极部相同的端面上，在该负极部(10)与正极部之间设置有绝缘间隔(12)；以及正极侧和负极侧的集电板(18、19)，通过沿着与被层叠的正极体和负极体交叉的交叉方向的焊接而将该正极侧和负极侧的集电板(18、19)连接于正极部上和负极部上的平坦部侧。

Description

电容器和电容器的制造方法

技术领域

本发明涉及使用了双电层电容器、电解电容器等卷绕元件的电容器的制造技术。

背景技术

在双电层电容器和电解电容器等电容器中，电极体的面积影响静电电容的大小。在电容器的制造中，通过将面积较大的电极体相对于元件中心进行卷绕而实现了小型化和大电容化。

关于这样的电容器，存在使用如下电容器元件的电容器：该电容器元件是隔着分隔件卷绕正极体和负极体而得到的(例如专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-068379号公报

发明内容

发明要解决的课题

另外，有时会根据供电容器搭载的设备或装置等的设置空间等而使用圆柱形状以外的形状的电容器。在该圆柱形状以外的形状的电容器中例如使用扁平形状的电容器元件。在这样的电容器元件中，由于例如作用于卷绕着的电极体的力不均匀，因此有可能出现如下情况：其中一部分产生恢复力而使电容器元件的外形变形。另外，电容器元件也有可能因受到从外部施加的振动、和电解液的浸渍所引起的膨胀等影响而以扩展的方式变形。

如此一来，出现了如下课题：例如当电容器元件以扩展的方式变形时，电极体彼此的紧贴性会降低，从而可能会导致内阻的增加、电气性能的降低等。另外，在为了抵消电容器元件的扩展变形而采取将其封装到壳体内等手段的情况下，会对电容器元件的一部分施加过大的应力，从而有可能产生电容器的内阻的增加、电气特性的降低等。除此之外，当电容器元件变形时，除了电极部与集电板、端子部件的连接位置发生偏移之外，还会对连接部分施加过大的负载，从而有可能产生电容器元件的破损、电气特性的降低等影响。

不存在该课题的公开或启示，并且专利文献1中所公开的结构无法解决该课题。

因此，本发明的电容器的制造方法和电容器的目的在于使电容器元件的形状稳定化。

另外，本发明的电容器的制造方法和电容器的目的在于使电极部和端子部件的连接状态稳定。

用于解决课题的手段

为了达成上述目的，本发明的一个方面的电容器也可以具有：电容器元件，其卷绕有隔着分隔件而层叠的正极体和负极体，被形成为具有弯曲部和平坦部的扁平形状；正极部，其从所述正极体被引出而形成在所述电容器元件的一个端面上；负极部，其从所述负极体被引出而形成在与所述正极部相同的端面上，在该负极部与所述正极部之间设置有绝缘间隔；以及正极侧和负极侧的集电板，通过沿着与被层叠的所述正极体和所述负极体交叉的交叉方向的焊接而将该正极侧和负极侧的集电板连接于所述正极部上和所述负极部上的所述平坦部侧。

在上述电容器中，也可以优选所述正极侧和所述负极侧的所述集电板分别被配置在所述平坦部且被配置在所述弯曲部上，并在所述弯曲部上进行焊接而连接所述正极侧和所述负极侧的所述集电板。

在上述电容器中，也可以优选通过一连串的焊接处理将所述集电板连接于隔着电容器元件中心部而对置的所述平坦部侧。

在上述电容器中，也可以优选在所述电容器元件中心部配置了间隔件。

为了达成上述目的，本发明的一个方面的电容器的制造方法也可以具有如下工序：形成电容器元件，该电容器元件卷绕有隔着分隔件而层叠的正极体和负极体并，被形成为具有弯曲部和平坦部的扁平形状；在所述电容器元件的一个端面上形成正极部和负极部，该正极部从所述正极体被引出，该负极部从所述负极体被引出，在该负极部与该正极部之间设置有绝缘间隔；以及经由正极侧的集电板使设置于封口板上的正极端子和所述正极部连接，经由负极侧的集电板使该封口板的负极端子和所述负极部连接，其中，该封口板对收纳所述电容器元件的壳体部件进行封口，且该电容器的制造方法包含如下工序：通过沿着与被层叠的所述正极体和所述负极体交叉的交叉方向的焊接而使所述集电板连接在所述正极部上或所述负极部上。

发明效果

根据本发明，可以获得以下任意效果。

(1)通过使电容器元件的平坦部分彼此连接于以跨过电容器元件中心部分的方式而配置的集电板连接，能够克服电极体所产生的恢复力，从而能够维持电容器元件的形状。

(2)由于通过连接集电板而使扁平部不发生变形，因此能够维持层叠的电极体的紧贴状态，从而能够实现电容器元件的内阻的降低。

(3)针对集电板而沿着与层叠的正极体和负极体交叉的方向进行焊接，由此能够实现与正极部和负极部的连接强度的提高、以及电连接性的提高。

附图说明

图1是示出第一实施方式的电容器元件以及集电板的结构例的图。

图2是示出电容器元件的结构例的图。

图3是示出针对集电板的焊接处理的一例的图。

图4是示出第二实施方式的电容器元件以及集电板的结构例的图。

图5是示出将间隔件***于电容器元件的结构例的图。

图6是示出电容器元件与端子部件的连接的一例的图。

具体实施方式

(第一实施方式)

图1示出了第一实施方式的电容器元件以及集电板的结构例。图1所示的结构是一个例子，本发明并不限定于该结构。

该电容器元件2是本发明的电容器的构成部件的一例，例如如图1所示为扁平形状的柱状，包含由形成电容器元件2的电极体和分隔件等以直线或接近直线的状态层叠而成的平坦部4，和形成在该平坦部4的两端侧、使电极体屈曲而形成的弯曲部6。另外，例如从元件端面侧观察该电容器元件2时，该电容器元件2形成为平坦部4的宽度比弯曲部6的宽度宽。电容器元件2是双电层电容器、电解电容器或混合电容器等元件的一例。该电容器元件2的制造处理是本发明的电容器的制造方法的一例。

在电容器元件2的一个端面上，例如以平坦部4的长边方向的中心部分为边界而在左右平坦部4的一部分和弯曲部6侧形成有正极部8和负极部10。另外，在平坦部4的长边方向的中心部分设置有使正极部8和负极部10绝缘的绝缘间隔12。在电容器元件2上形成有作为元件中心部的扁平形状的中空部16。该中空部16的开口宽度和开口长度只要在电容器元件2的成形处理时设定即可。在对电极体等进行层叠或卷绕以便预先使电容器元件2例如成为扁平形状的情况下，设定了中心轴的长度和厚度。另外，在通过对形成为筒状的电容器元件2进行按压等而成形为扁平形状的情况下，例如根据按压力和按压范围来设定中空部16的长度和宽度。

在正极部8和负极部10上分别连接有集电板18、19，并连接有用于将电容器与其他电子设备等电连接的端子部件。该集电板18、19由金属等导电性材料形成，具有夹着中空部16而与形成在平坦部4上的正极部8、负极部10连接的平坦面部。即，该集电板18、19的平坦面部跨过中空部16而配置在正极部8或负极部10的端面上并与该端面连接。

正极部8或负极部10与集电板18、19的连接部例如只要通过激光焊接来形成即可。该连接部的位置只要在集电板18、19的平坦面部上位于至少配置在正极部8或负极部10的平坦部4上的连接范围20A、20B内即可。另外，连接部例如可以通过一次焊接工序而按照规定的距离形成在连接范围20A、20B内，或者也可以针对连接范围20A、20B内的多个部位进行焊接而形成。

＜关于电容器元件2的结构＞

图2示出了电容器元件的结构例。

例如如图2的A所示，在电容器元件2中，作为极化的电极体而具有箔状的正极体22和负极体24，且该电容器元件2是在该正极体22与负极体24之间层叠比它们宽的分隔件26之后对正极体22、负极体24以及分隔件26进行卷绕而形成的。另外，分隔件26例如不仅配置在正极体22与负极体24之间，只要在卷绕的状态下配置在电容器元件2的内层侧和外层侧即可。

正极体22和负极体24例如使用了，将铝箔作为集电极并在该铝箔的两面上形成活性炭层以作为极化的电极体所得到的正极体和负极体。分隔件26例如是电解纸。

另外，例如如图2的B所示，电容器元件2形成为扁平形状的柱状，使一个端面侧具有绝缘间隔12并使正极体22和负极体24的缘部30、32露出。通过将该缘部30、32的端面向中空部16侧弯折而平坦地成形，形成正极部8和负极部10。

＜关于集电板和电极体的连接处理＞

图3示出了电容器元件和集电板的连接处理的一例。

在该连接处理中，例如如图3的A所示，在集电板18、19的平面上，以各针对一个部位进行焊接的方式分别形成连接部34A、34B。对于焊接方向，例如像图3的A所示那样，在与被层叠的正极体22、负极体24以及分隔件26交叉的交叉方向上焊接。焊接的顺序例如可以是从电容器元件外周侧朝向中空部16方向进行焊接，或者也可以是从中空部16朝向电容器元件2的外周侧进行焊接。或者，焊接的顺序还可以是：从平坦部4的一端侧朝向中空部16侧进行焊接，当进入到中空部16上时中断焊接，在越过中空部16的时刻开始焊接，并从中空部16朝向电容器元件2的外周侧进行焊接。即，只要针对电容器元件2的平坦部4的两端而在回避中空部16的同时进行焊接即可。

焊接位置例如只要避开连接在集电板18、19上的图6所示的端子部件48、49的连接位置，则可以在任意处焊接，另外，还可以对多个部位进行焊接。端子部件48、49的连接位置例如只要设定于集电板18、19的平面上且在弯曲部6侧的端部侧即可。由此，能够通过焊接集电板18、19和端子部件48、49各自的侧面侧而使集电板18、19和端子部件48、49连接。

并且，焊接方向例如只要设定为与电极体、分隔件26交叉的方向即可，不限于垂直的情况。在焊接处理中，例如在集电板18、19的平面上，也可以在相对于层叠的电极体、分隔件26而倾斜的方向上进行焊接。通过以此方式在倾斜方向上进行焊接，能够使连接部34A、34B较长。

除此之外，作为连接处理，例如还可以像图3的B所示那样，在集电板18、19的平面上从电容器元件2的一端侧的平坦部4朝向另一端侧的平坦部4通过一连串的处理连续地进行焊接而形成单个连接部36。该连接部36的长度只要至少设定为如下焊接长度即可，即，可针对正极部8或负极部10，以跨过中空部16的方式对两侧的平坦部4侧进行焊接的焊接长度。

例如通过从电容器元件4的平坦部4向中空部16侧以直线状焊接连接部36，从而实现了向与层叠的电极体和分隔件26交叉的交叉方向进行的焊接。另外，连接部36不限于例如相对于电极体和分隔件26形成为直线状的情况，也可以沿倾斜方向使角度变化而进行焊接该连接部36。

＜关于电容器的制造工序＞

接下来，对包括电容器元件2的形成处理和集电板18、19的连接处理在内的电容器的制造处理进行说明。该电容器的制造工序是本发明的电容器的制造方法的一例。

(A)在电容器的制造处理中，例如层叠正极体22、负极体24、分隔件26，并进行卷绕处理。

(B)在卷绕之后，向电容器元件2的一个端面侧引出正极体22和负极体24的缘部30、32，形成正极部8、负极部10以作为电极部。

(C)作为电容器元件2的成形处理，例如还可以从外部侧在规定的方向上对电容器元件2进行按压、挤压变形而成形为具有平坦部4和弯曲部6的扁平形状。此时，也可以向作为电容器元件2的中心的中空部16内***图5所示的绝缘性且板状的间隔件44。

(D)在成形处理之后，使正极侧的集电板18与电容器元件2的正极部8连接，并且通过激光焊接使负极侧的集电板19与负极部10连接。

(E)在电容器元件2上，隔着集电板18、19而设置有图6所示的封口体46，对集电板18、19和封口体46的端子部件48、49进行激光焊接。

(F)然后，当将电容器元件2与电解液一起收纳在图6所示的壳体部件50内时，利用封口体46对壳体部件50的开口部进行密封。封口体46例如从壳体部件外装侧被焊接，或通过对封口体46进行按压而被实施敛缝处理。另外，封口体46例如只要是封口板即可，端子部件48例如只要是正极端子即可，端子部件49例如只要是负极端子即可。

＜第一实施方式的效果＞

根据该结构，可以获得以下效果。

(1)由于电极部和设置于封口体46的端子部件48、49经由集电板18、19而被连接，因此实现了端子连接的简化。而且，能够使连接容易。另外，由于电极部的较宽的范围与集电板连接，因此能够较多地确保引出的部分，并实现了电阻的降低。

(2)通过使电容器元件2的平坦部4彼此连接在以跨过中空部16的方式配置的集电板18、19上，能够使电容器克服电极体所产生的恢复力，从而能够维持电容器元件2的形状。

(3)通过集电板18、19而使扁平部不发生变形，因此能够维持层叠的电极体的紧贴状态，从而实现了电容器元件2的内阻的降低。

(4)通过在以跨过中空部16的方式配置的集电板18、19的端面上进行焊接，能够在对置的平坦部4之间使电容器元件2与集电板18、19的连接牢固，从而能够使电容器元件2的形状稳定。

(5)通过将焊接方向设定为与层叠的电极体、分隔件26交叉的交叉方向，能够阻止电容器元件2的平坦部4向远离中空部16的方向变形。即，在电容器元件2中，由于对电极体和分隔件26进行了卷绕，因此在例如作为卷绕部分的弯曲部6侧作用有张力。由此，在弯曲部6上产生电极体和分隔件26的恢复力，以解除卷绕状态的方式而作用有进行扩展的力。由于当弯曲部6扩展时，弯曲部6的两侧的平坦部4向远离中空部16的方向位移，并且从平坦部4的两侧受到恢复力，因此会变得无法维持直线形状。因此，电容器元件2的扁平形状会被解除而成为圆形或椭圆形状，宽度会扩大。通过集电板18、19的焊接来提高元件的支承强度，从而能够维持电容器元件2的形状。

(6)通过避开集电板18、19上的跨于中空部16的部分而进行焊接，能够减少使焊接时产生的溅射物(Spatter)飞散到中空部16内、从而使飞散的粒子残留在电容器元件2内部的可能性。或者，也可以在激光扫描至集电板18、19的与中空部16对置的部分时使激光的输出比焊接部位弱。以此方式，能够抑制来自载置于中空部16上的集电板18、19的溅射物(Spatter)的产生，并且能够抑制在进入焊接部的情况下的激光的再次输出时产生的溅射物(Spatter)，从而能够减小使溅射物(Spatter)飞散到中空部16内而使飞散到电容器元件2内部的粒子残留的可能性。

(7)只要是以跨过中空部16的方式在集电板18、19上通过一连串的处理进行焊接，便能够使连接处理容易并减少制造的时间和劳力。

(8)通过在相对于层叠的电极体、分隔件26倾斜的方向上焊接集电板18、19，除了能够增加集电板与电极体的连接强度之外，还能够较大地获得集电范围。

(9)通过将集电板18、19焊接在接近电容器元件2的中心侧的位置上，从电极体引出的距离变短，能够实现内阻的降低和低ESR(等效串联电阻：Equivalent SeriesResistance)化。

(10)在向中空部16***间隔件44的情况下，由于中空部16被间隔件44填满，因此能够抑制溅射物飞散到中空部16内。另外，通过将间隔件44的突出高度设定为与缘部30、32的弯折部一致，能够使缘部30、32的端面接触着间隔件4的端面而进行弯折处理。这样，能够使缘部30、32的中空部16侧的连接面稳定，从而能够可靠地连接正极部8、负极部10与集电板18、19。

(11)通过针对电容器元件2的平坦部4侧而进行焊接，阻止电容器元件2鼓起，能够防止在将电容器元件2封入壳体部件50时，电容器元件2的外周部分成为与壳体内壁紧贴的状态。由此，由于即使在壳体部件内产生气体的情况下也能够在壳体内壁与电容器元件2之间维持间隙，因此不会妨碍气体的排出，能够维持电容器的稳定以及可靠性。

(第二实施方式)

图4示出了第二实施方式的电容器元件和集电板的结构例。图4所示的结构是一个例子，本发明并不限定于该结构。

在该实施方式的电容器元件2中，例如如图4所示，使集电板40、42与电极体的形成有正极部8或负极部10的平坦部4侧连接并且也与弯曲部6侧连接。该集电板40、42具有像上述那样跨过中空部16而覆盖在平坦部4上的平坦面部、和与该平坦面部一体形成并覆盖在弯曲部6上的弯曲面部。弯曲面部例如只要依照弯曲部6的形状而形成为弯曲形状即可。

在集电板40、42与电极部的连接中利用了激光焊接。焊接位置例如只要在集电板40、42的平坦面部上位于与至少配置在正极部8或负极部10的平坦部4上的连接范围20A、20B内，并且在弯曲面部上位于弯曲部6上的连接范围20C内即可。通过焊接而形成的连接部例如可以在连接范围20A、20B、20C内分别按照规定的距离通过一次焊接工序来形成，或者也可以通过针对连接范围20A、20B、20C内的多个部位进行焊接来形成。

根据该结构，除了上述实施方式的效果之外，还能够提高集电板40、42的针对电容器元件2的支承强度，从而能够实现电容器元件2的形状的稳定化。即，电极部是通过使在电容器元件2的一个端面侧露出的正极体22和负极体24的缘部30、32以成为平坦面的方式向中空部16侧弯折从而被成形的，电极部的表面成形为平坦。此时，由于弯曲部6是弯折的缘部30、32重合而被成形的，因此表面较硬，与集电板18、19的连接面稳定。因此，即使载置集电板18、19稳定也较为良好，连接性能会稳定。另一方面，由于平坦部4位于电容器元件2的中心侧，因此引出的距离较短，能够实现内阻的降低和低ESR化。

(其他实施方式)

(1)在上述实施方式中，示出了对层叠的极化的电极体和分隔件26进行卷绕而将电容器元件2设为扁平形状的情况，但不限于此。电容器元件2例如也可以是，使分隔件26介于一对极化电极体之间而形成的层叠元件。

(2)在上述实施方式中，示出了中空部16为空洞或与对置的平坦部4侧的电极体紧贴的情况，但不限于此。也可以向中空部16例如***图5所示的间隔件44。间隔件44例如只要在电极体的卷绕时和电容器元件2的成形时、或成形处理之后***于中空部16即可。该间隔件44例如只要由厚纸或氟树脂的板材等硬质且具有绝缘性并且高强度而轻量的材料形成即可。使间隔件44的侧面与电极体的内壁侧紧贴，该宽度只要为电容器元件2的中空部16的间隔即可。这样，通过使间隔件44介于中空部16中，除了实现了电容器元件2的形状的维持之外，还提高了电极体彼此的紧贴性，从而内阻降低，由于间隔件44与面向中空部16的电极体接触，因此能够阻止平坦部4侧向远离中空部16的方向变形，从而进一步提高电容器元件2的形状的稳定。

(3)在上述第一实施方式中，集电板18、19采用仅覆盖平坦部4侧的形状，但不限于此。也可以像第二实施方式的集电板18、19的形状那样采用覆盖弯曲部6的形状。虽然是以载置在集电板18、19上的方式配置封口体46的端子部件48、49，并通过对该集电板18、19与端子部件48、49的接触部进行激光焊接来进行连接的，但是通过以覆盖平坦部4和弯曲部6的方式配置集电板18、19，能够抑制在进行焊接工序时产生的溅射物向电容器元件2飞散。

如上所述，对本发明的最优选的实施方式等进行了说明，但本发明不限定于上述记载，本领域技术人员当然可以基于权利要求书中所记载或说明书中所公开的发明的主旨进行各种变形、变更，这样的变形、变更显然是包含于本发明的范围内的。

工业上的可利用性

根据本发明，通过将以跨过中空部的方式而被配置的集电板的至少平坦部侧焊接在扁平型电容器元件上，能够阻止电容器元件以鼓起的方式变形，从而在实现电容器的形状的稳定、内阻的降低等方面是有用的。

标号说明

2：电容器元件；4：平坦部；6：弯曲部；8：正极部；10：负极部；12：绝缘间隔；16：中空部；18、19、40、42：集电板；20A、20B、20C：连接范围；22：正极体；24：负极体；26：分隔件；30、32：缘部；34A、34B、36：连接部；36：连接部；44：间隔件；46：封口体；48、49：端子部件；50：壳体部件。

Claims (5)

1.一种电容器，其特征在于，该电容器具有：

电容器元件，其卷绕有隔着分隔件而层叠的正极体和负极体，被形成为具有弯曲部和平坦部的扁平形状；

正极部，其从所述正极体被引出而形成在所述电容器元件的一个端面上；

负极部，其从所述负极体被引出而形成在与所述正极部相同的端面上，在该负极部与所述正极部之间设置有绝缘间隔；以及

正极侧和负极侧的集电板，通过沿着与被层叠的所述正极体和所述负极体交叉的交叉方向的焊接而将该正极侧和负极侧的集电板连接于所述正极部上和所述负极部上的所述平坦部侧。

2.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于，

所述正极侧和所述负极侧的所述集电板分别被配置在所述平坦部且被配置在所述弯曲部上，并在所述弯曲部上进行焊接而连接所述正极侧和所述负极侧的所述集电板。

3.根据权利要求1或2所述的电容器，其特征在于，

通过一连串的焊接处理将所述集电板连接于隔着电容器元件中心部而对置的所述平坦部侧。

4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的电容器，其特征在于，

在所述电容器元件中心部配置了间隔件。

5.一种电容器的制造方法，其特征在于，该电容器的制造方法具有如下工序：

形成电容器元件，该电容器元件卷绕有隔着分隔件而层叠的正极体和负极体，被形成为具有弯曲部和平坦部的扁平形状；

在所述电容器元件的一个端面上形成正极部和负极部，该正极部从所述正极体被引出，该负极部从所述负极体被引出，在该负极部与该正极部之间设置有绝缘间隔；以及

经由正极侧的集电板使设置于封口板上的正极端子和所述正极部连接，经由负极侧的集电板使该封口板的负极端子和所述负极部连接，其中，该封口板对收纳所述电容器元件的壳体部件进行封口，

且该电容器的制造方法包含如下工序：通过沿着与被层叠的所述正极体和所述负极体交叉的交叉方向的焊接而使所述集电板连接在所述正极部上或所述负极部上。