JP2002075788A - 電気二重層コンデンサおよび電池セルの積層体 - Google Patents

電気二重層コンデンサおよび電池セルの積層体

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JP2002075788A JP2000267913A JP2000267913A JP2002075788A JP 2002075788 A JP2002075788 A JP 2002075788A JP 2000267913 A JP2000267913 A JP 2000267913A JP 2000267913 A JP2000267913 A JP 2000267913A JP 2002075788 A JP2002075788 A JP 2002075788A
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Katsuya Mitani
勝哉 三谷
Toshihiko Nishiyama
利彦 西山
Hiroyuki Kamisuke
浩幸 紙透
Manabu Harada
学 原田
Yuji Nakagawa
裕二 中川
Shinya Yoshida
真也 吉田
Tomoki Shinoda
知希 信田
Masahito Kurosaki
雅人 黒崎
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄型で、電解液のドライアップを抑制し、等
価直列抵抗（ＥＳＲ)を低減する電気二重層コンデンサ
および電池セルの積層体を提供する。 【解決手段】 電池セル１は、電解液を使用し、イオン
透過性であって絶縁性の多孔性セパレータ４と、セパレ
ータ４により分離された電極層２，３と、電極層２，３
の周辺部を保持する非導電性ガスケット５と、電極層
２，３および非導電性ガスケット５を挟持する集電体６
より構成される。この電池セル１の積層体において、外
部集電体にはガス透過率の低い集電体を用いて電解液の
ドライアップを抑制し、内部集電体にはガス導電率の高
い集電体を用いてセルのＥＳＲを低減する。

Description

【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
ンサおよび電池セルの積層体に関し、特に電気二重層コ
ンデンサおよび電池セルの積層体の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、電気二重層コンデンサおよび
電池セルには電解液が用いられている。これらの電気二
重層コンデンサおよび電池セルの寿命においては、電解
液の保持能力が重要な因子である。そのために電解液を
保持する（電解液のドライアップを抑制する）様々な工
夫がされている。
【０００３】例えば、特開平７−２４０３４８号公報に
ドライアップを抑制する電気二重層コンデンサのコンデ
ンサ素子が開示されている。図１０は、特開平７−２４
０３４８号に開示された電気二重層コンデンサのコンデ
ンサ素子を示す。図１０に示すように、この電気二重層
コンデンサのコンデンサ素子２６は、イオン透過性であ
って絶縁性を有する多孔性セパレータ２２と、この多孔
性セパレータ２２により分離され水溶液系電解質を含有
する一対のカーボンペースト電極層２４と、これらのカ
ーボンペースト電極層２４の周辺部を保持する非導電性
ガスケット２５と、カーボンペースト電極層２４および
非導電性ガスケット２５を外部から挟持している一対の
導電性セパレータ２３とからなる。このコンデンサ素子
２６は、多孔性セパレータ２２の微細孔内にアモルファ
スシリカ粒子層またはアルミナ粒子層を形成して水溶液
系電解液を凝集させることによりドライアップを抑制す
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このコ
ンデンサ素子２６においては、多孔性セパレータ２２の
微細孔壁にアモルファスシリカ粒子層またはアルミナ粒
子層と水溶液系電解液とを凝集させるために、イオンの
移動度が小さくなり、コンデンサ素子内の内部抵抗が大
きくなるという問題がある。
【０００５】また、特開平１１−１４５０１２号公報に
は、ドライアップを抑制し、電気二重層コンデンサのコ
ンデンサ素子内の内部抵抗を小さくする電気二重層コン
デンサが開示されている。図１１に、特開平１１−１４
５０１２号に開示された電気二重層コンデンサのコンデ
ンサ素子を示す。図１１に示したコンデンサ素子３１
は、イオン透過性であって絶縁性を有する多孔性セパレ
ータ３２と、この多孔性セパレータ３２により分離され
多数の連通孔を有する一対のカーボンペースト電極層３
３と、これらのカーボンペースト電極層３３の周端部を
保持する非導電性ガスケット３４と、カーボンペースト
電極層３３および非導電性ガスケット３４を外部から挟
持している一対の導電性セパレータ３５とより構成され
ている。このコンデンサ素子３１は、カーボンペースト
電極層３３の連通孔に電解液とこの電解液に対して０．
１重量％以上であって５重量％以下の濃度の微粒子とを
含有することにより、電解液が連通孔内を通過する際の
電極中心部から電極表面までの経路を長くしてドライア
ップを抑制している。また、このコンデンサ素子３１
は、電解液が凝集してイオンの移動度に影響を与えない
ようにするために、含有する微粒子の濃度を電解液に対
して５重量％以下としているのでコンデンサ素子３１の
内部抵抗が大きくならない。
【０００６】しかしながら、このコンデンサ素子３１に
おいては、微粒子を含有することにより、電極重量あた
りの容量が減少してしまうという問題があった。
【０００７】また、特開平１１−３４００９３号公報に
は、電解液のドライアップを抑制し等価直列抵抗（以
下、ＥＳＲと記す）を低減する電気二重コンデンサが開
示されている。図１２に、特開平１１−３４００９３号
に開示された電気二重コンデンサのコンデンサ素子を示
す。図１２に示すように、このコンデンサ素子４８は、
電気絶縁性であってイオン透過性の多孔性フィルムから
なるセパレータ４１と、このセパレータ４１を挟んで形
成される分極性電極４２と、セパレータ４１および分極
性電極４２を側面から保持するガスケット４３と、分極
性電極４２の外側の表面上に形成され導電性ゴムシート
または導電性プラスチックシート４６を用い、導電性ゴ
ムシートまたは導電性プラスチックシート４６の両面
（または片面）に膨張黒鉛層４７を備える集電体４０
と、一対の端子板４５とより構成される。このコンデン
サ素子４８は、膨張黒鉛層４７により集電体４０のガス
透過性が低くなるために電解液のドライアップが抑制で
き、微粒子等を含ませることもないので内部抵抗も大き
くならない。また、このコンデンサ素子４８は、集電体
表面４０に密着性の高い膨張黒鉛層４７を形成すること
により、端子板等との接触抵抗を低減し、これによりＥ
ＳＲを低減できる。
【０００８】しかしながら、このコンデンサ素子４８
は、膨張黒鉛層４７を形成しているために、コンデンサ
素子自体が厚くなり、体積あたりの容量が減少してしま
うという問題があった。
【０００９】電気二重層コンデンサの重量および体積あ
たりの容量を減少させずにドライアップを抑制するため
には、全ての集電体にガス透過率の低い集電体を用いる
方法が考えられるが、ガス透過性の低い集電体は集電体
自体の抵抗が高いために電気二重層コンデンサのＥＳＲ
が高くなってしまう。一方、ＥＳＲを低減するためにガ
ス透過率の高い集電体をすべての集電体に用いると、集
電体自体の抵抗が低いためにＥＳＲを低減できるが、電
解液のドライアップを招いてしまう。
【００１０】そこで、上記従来の問題点を解消すべく、
本発明の目的は、ドライアップ現象を抑制し、ＥＳＲを
低減する電気二重層コンデンサを提供することにある。
【００１１】また、本発明の他の目的は、ドライアップ
現象を抑制し、ＥＳＲを低減する電池セルの積層体を提
供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明は、電気二重層コンデンサおよび電池セルの
積層体において、外部集電体にはガス透過性が低くい集
電体を用いて電解液のドライアップを抑制し、積層体の
内部集電体にはガス導電性が高く集電体自体の抵抗が低
い集電体を用いてＥＳＲを低減する。
【００１３】本発明の第１の態様は、電解溶液を使用
し、セパレータと，前記セパレータにより分離される一
対の電極層と，前記電極層の周辺部を保持するガスケッ
トと，前記電極層および前記ガスケットを挟持する集電
体とを有するコンデンサ素子を電気的に直列の状態で積
層した電気二重層コンデンサであって、前記集電体が異
なるガス透過性を有することを特徴とする。
【００１４】本発明の第２の態様は、電解溶液を使用
し、セパレータと，前記セパレータにより分離される一
対の電極層と，前記電極層の周辺部を保持するガスケッ
トと，前記電極層および前記ガスケットを挟持する集電
体とを有する電池セルを電気的に直列の状態で積層した
電池セルの積層体であって、前記集電体が異なるガス透
過性を有することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
【００１６】図１は、本発明の電池セルの構造の断面図
を示す。図１に示すように、本発明の電池セル１は、イ
オン透過性であって絶縁性を有する多孔性セパレータ４
と、多孔性セパレータ４，固体電解質，ゲル電解質，お
よび溶融塩を介して分離されている負極２および正極３
より成る電極層と、電極層の周端部を保持する非導電性
ガスケット５と、電極層の周辺部および非導電性ガスケ
ット５を外部から挟持する一対の集電体６とより構成さ
れる。この電池セルにおいて、負極２は負極活物質，導
電補助剤，および結着剤より成り、正極３は正極活物
質，導電補助剤，および結着剤より成る。
【００１７】図２は、本発明の電池セルの積層体の構造
の断面図を示す。この電池セルの積層体７において、６
Ａ，６Ｌは外部集電体であり、６Ｂ〜６Ｋはの内部集電
体である。この電池セルの積層体７は、図１に示した電
池セル１を積層したものであり、集電体６Ａ〜６Ｌが配
置する箇所により異なるガス透過性を備えることを特徴
とする。例えば、外部集電体６Ａ，６Ｌにガス透過率の
低いゴム集電体を用いて電解液のドライアップを抑制
し、電解液量の変化を防ぐことによりサイクル性を向上
させ、内部集電体６Ｂ〜６Ｋにガス透過率の高い集電体
を用いることにより電池セルの積層体のＥＳＲが高くな
ることを抑制することができる。本発明において、集電
体は、集電体の材料，ガス透過性，および厚さ等に限定
されるものではなく、配置される箇所において集電体が
所望するようなガス透過性であるように異なるガス透過
性を備えていればよい。
【００１８】図３は、加硫接着した電池セルの積層体の
構造を示す。この電池セルの積層体８において、６Ａ，
６Ｇは外部集電体であり、６Ｂ〜６Ｆは内部集電体であ
る。この電池セルの積層体８は、図１に示した電池セル
を積層したものを加硫接着して得られる。この電池セル
の積層体８における集電体も、集電体の材料，ガス透過
率，および厚さ等により限定されものではなく、配置さ
れる箇所において集電体が所望するようなガス透過性で
あるように異なるガス透過性を備えていればよい。
【００１９】
【実施例】次に、本発明の電池セルの具体的な実施例に
ついて説明する。まず初めに、図２に示した電池セルの
積層体７について説明する。 （実施例１）負極および正極の調製および成膜方法は以
下に示すとおりである。実施例で用いた活物質を図４，
５に示す。図４は、ポリインドールの化学構造を示す図
であり、図５は、ポリフェニルキノキサンの化学構造を
示す図である。正極電極３を作成するために、活物質材
料としてポリインドール（図４参照）と導電性補助剤と
して気相成長カーボン（重量比４：１）とに重量比で８
wt％のバインダー樹脂ポリフッ化ビニリデン（平均分子
量：１１００）を加えて、スラリーに調整した。このス
ラリーをホモジナイザーで十分に攪拌し、ドクターブレ
ードを用いて集電体シート上に成膜した。成膜後、１０
０〜１５０℃で１時間真空乾燥した。乾燥後、ロールプ
レス機でプレスして電極膜厚を１００μｍにした。その
後、この膜を所定の形状に切断して正極電極３とした。
【００２０】次に、負極電極２を作成するために、活物
質としてポリフェニルキノキサリン（図３参照）と導電
性補助剤として気相成長カーボン（重量比３：１）とに
重量比で８wt％のバインダー樹脂ポリフッ化ビニリデン
（平均分子量：１１００）を加えて、スラリーに調整し
た。このスラリーをホモジナイザーで十分に攪拌し、ド
クターブレードを用いて集電体シート上に成膜した。成
膜後、１００〜１５０℃で１時間真空乾燥した。ロール
プレス機でプレスして電極膜厚を１００μｍにした。そ
の後、この膜を所定の形状に切断して負極電極２とし
た。
【００２１】次に、内径４０×２４ｍｍ，外径４６×３
０ｍｍに打ち抜き成形した長方形シートからなる厚さ
０．２ｍｍのＡＢＳ製非導電性ガスケット５の上面に、
４６×３０ｍｍの大きさに成形した長方形シートからな
る厚さ０．２ｍｍでブチルゴム製の集電体６を配置し、
ガスケット５のエッジの部分と集電体６をエポキシで接
着した。
【００２２】次に、負極２，セパレータ４，正極３，お
よび集電体６の順に配置し、ガスケット５のエッジの部
分と集電体６をエポキシで接着して電池セル１とした。
【００２３】次に、電池セル１を６個を直列に積層し、
その積層体の上下を端子板、ゴム板、加圧板の順に挟み
込み、１０ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で保持して電池セルの積
層体７を得た（図２参照）。なお、外部集電体６Ａ，６
Ｌには、ガス透過率１．４４×１０6 (ｍｌ／ｍ3 ・２
４ｈ・ａｔｍ）で膜厚０．２ｍｍのブチルゴム集電体
を、内部集電体６Ｂ〜６Ｋにはガス透過率１．４４×１
０6 （ｍｌ／ｍ3 ・２４ｈ・ａｔｍ）で膜厚０．１ｍｍ
のブチルゴム集電体を使用した。
【００２４】その結果を、図６，図７を参照して説明す
る。図６は、電池セルの積層体を６０℃で１２時間経過
した後における重量変化率の測定結果を示し、図７は、
６０℃でのＥＳＲ測定およびサイクル試験評価の結果を
示す。図示したＥＳＲ測定およびサイクル試験評価か
ら、電池としての機能を評価できる。図６に示すように
６０℃での重量変化率が８３．５％であった。また、図
７に示すようにサイクル試験前のＥＳＲは２１５ｍΩ、
５，０００サイクル後のＥＳＲ変化率が１８５％、かつ
初期容量の８０％残存率が１１，５００回を達成するこ
とができた。これは、外部集電体６Ａ，６Ｌのガス透過
率が小さいために電解液のドライアップを抑制し、内部
集電体６Ｂ〜６Ｋにガス透過率の高い集電体を用いたた
めにＥＲＳを向上することができたからであると考えら
れる。
【００２５】また、図示していないが、集電体の厚さが
一定としていた従来の電池セルの積層体と比較して、本
発明の電池セルの積層体は内部集電体を薄くしたために
体積あたりの容量を増加することができる。 （実施例２）実施例１よりＥＳＲを低減することを目的
として、実施例１と比較して、外部集電体６Ａ，６Ｌは
同じものをそのまま使用し、６Ｂ〜６Ｋの内部集電体を
ガス透過率を２．７９×１０6 （ｍｌ／ｍ3 ・２４ｈ・
ａｔｍ）の高い透過率であって実施例１と同一の膜厚を
有する集電体に置き換えて実施した。
【００２６】その結果を、図６，図７を参照して説明す
る。図６に示すように重量変化率が実施例１と比較して
８２．８％とほぼ同等であったのは、外部集電体のガス
透過率が低いために電解液のドライアップを抑制できた
からあると考えられる。また、図７に示すように測定前
のＥＳＲを２０８ｍΩおよびサイクル試験後のＥＳＲ変
化率を１５３％と低減することができたのは、高いガス
透過率を有する内部集電体に変えたためであると考えら
れる。また、サイクル数（初期容量の８０％残存）は、
９，８００回を達成した。 （実施例３）実施例２よりＥＳＲをさらに低減させるこ
とを目的として、実施例２と比較して、外部集電体６
Ａ，６Ｌは同じものをそのまま使用し、内部集電体６Ｂ
〜６Ｋはカーボン添加量を増大しガス透過率が１．４４
×１０6 （ｍｌ／ｍ3 ・２４ｈ・ａｔｍ）であって実施
例２と同一の膜厚を有する集電体に置き換えて実施し
た。
【００２７】その結果、実施例２と比較して、図６に示
すように６０℃での重量変化率が８３．９％とほぼ同等
であった。これは、外部集電体のガス透過率が低いため
に電解液のドライアップを抑制できたからであると考え
られる。また、図７に示すように測定前のＥＳＲを２０
５ｍΩと低減し、サイクル試験後のＥＳＲ変化率も１５
９％と低減したままサイクル数（初期容量の８０％残
存）を１１，８００回と向上することができた。これ
は、集電体のガス透過率は実施例２に比べて低くした
が、カーボン添加量を増大させ導電率を上げたために効
率的に素子抵抗を小さくすることができたからであると
考えられる。 （実施例４）実施例３よりさらにＥＳＲを低減させるこ
とを目的として、実施例３と比較して、外部集電体６
Ａ，６Ｌは同じものをそのまま使用し、内部集電体６Ｂ
〜６Ｋはゴムの種類を変化させてガス透過率を１．２２
×１０8 （ｍｌ／ｍ3 ・２４ｈ・ａｔｍ）の高いガス透
過率であって実施例３と同一の膜厚である集電体に置き
換えて実施した。
【００２８】その結果、実施例３と比較して、図６に示
すように６０℃での重量変化率が８３．１％とほぼ同等
であった。これは、外部集電体のガス透過率が低いため
電解液のドライアップを抑制できたからであると考えら
れる。また、図７に示すように測定前のＥＳＲを２０１
ｍΩ、サイクル試験後のＥＳＲ変化率は１６７％と低減
できた。これは、ゴムの種類を変えてガス透過率を向上
させたためと考えられる。また、サイクル数を１２，３
００回を達成できた。 （実施例５）実施例４よりセル間の電解液量のばらつき
を抑えてさらにサイクル数を向上させることを目的とし
て、実施例４と比較して、外部集電体６Ａ，６Ｌ、およ
び内部集電体６Ｂ〜６Ｅ，６Ｈ〜６Ｋは同じのものをそ
のまま使用し、中間の内部集電体６Ｆ，６Ｇは２．７９
×１０6 （ｍｌ／ｍ3 ・２４ｈ・ａｔｍ）の低いガス透
過率であって実施例４と同一の膜厚を有する集電体に置
き換えて実施した。
【００２９】その結果、実施例４と比較して、図６に示
すように６０℃での重量変化率が８４．１％とほぼ同等
であった。これは、外部集電体のガス透過率が低いため
電解液のドライアップを抑制できたからであると考えら
れる。また、図７に示すように、ＥＳＲは２１０ｍΩ、
ＥＳＲ変化率は１７１％と若干劣っているが、サイクル
数が１３，０００回を達成することができた。これは、
中間にガス透過率の低い集電体を配置することにより、
セル間の電解液量のばらつきを抑えることができ、これ
により各セル電圧を均一に保つことができたからである
と考えられる。
【００３０】次に、以上の本発明による実施例の効果を
理解するために比較例１，２を実施した。 （比較例１）電池セルをエポキシで積層した実施例１〜
５の集電体を全てガス透過率の低い集電体を使用した場
合と比較をするために、実施例１の６Ａ〜６Ｌのガス透
過率１．４４×１０6 （ｍｌ／ｍ3 ・２４ｈ・ａｔｍ）
のブチルゴム集電体を使用した。その他の製法について
は、実施例1に準拠する。
【００３１】その結果、重量変化率が８９．１％、測定
前ＥＳＲが２９４ｍΩ、ＥＳＲ変化率が１４７％、サイ
クル数が１１，７００回であった。これより、ガス透過
性を低くしたためにドライアップが抑制できるが、実施
例１〜５に比べてＥＳＲが非常に高い値になってしまう
ことが分かる。 （比較例２）電池セルをエポキシで積層した実施例１〜
５の集電体を全てガス透過率の高い集電体を使用した場
合の比較をするために、実施例１の６Ａ〜６Ｌのガス透
過率１．２×１０8 （ｍｌ／ｍ3 ・２４ｈ・ａｔｍ）の
ブチルゴム集電体を使用した。その他の製法について
は、実施例１に準拠する。
【００３２】次に、図３に示した加硫接着した電池セル
の積層体の実施例を説明する。
【００３３】その結果、重量変化率が６７．８％、測定
前ＥＳＲが１９２ｍΩ、ＥＳＲ変化率が５８７％、サイ
クル数が７２０回であった。これより、ガス透過性を高
くしたためにＥＳＲは低減できるが、実施例１〜５に比
べてドライアップが抑制できないことが分かる。 （実施例６）負極および正極の調製および成膜は、実施
例１と同様に行った。次に、内径４０×２４ｍｍ，外径
４６×３０ｍｍに打ち抜き成形した長方形シートからな
る厚さ０．２ｍｍで未加硫ブチルゴム製の非導電性ガス
ケット５の上面に、４６×３０ｍｍの大きさに成形した
長方形シートからなる厚さ０．２ｍｍで未加硫ブチルゴ
ム製の集電体６を配置する。次に、負極２，セパレータ
４，正極３，および集電体６の順に配置した（図１参
照）。次に、この電池セル１を６個直列に積層し、その
積層体の上下を端子板、ゴム板、加圧板の順に挟み込
み、１０ｋｇ／ｃｍ 2 の圧力で保持して電池セルの積層
体を得た。
【００３４】次に、この圧力を保持した状態で１２５±
５℃の温度雰囲気中に３時間放置し、未加硫のブチルゴ
ム間を加硫接着して、図３に示す耐圧７．２Ｖを有する
加硫接着した電池セルの積層体８を得た。なお、外部集
電体６Ａ，６Ｇには、１．４４×１０6 （ｍｌ／ｍ3 ・
２４ｈ・ａｔｍ）で膜厚０．２ｍｍのブチルゴム集電体
を、内部集電体６Ｂ〜６Ｆにはガス透過率１．４４×１
０6 （ｍｌ／ｍ3 ・２４ｈ・ａｔｍ）で膜厚０．１ｍｍ
のブチルゴム集電体を使用した。
【００３５】その結果、図６に示すように６０℃での重
量変化率が８１．５％であった。また、図７に示すよう
にサイクル試験前のＥＳＲは２０３ｍΩ、５，０００サ
イクル後のＥＳＲ変化率が２０３％であり、初期容量の
８０％残存（サイクル数）が１１，１００回を達成する
ことができた。これは、外部集電体６Ａ，６Ｇのガス透
過率が低いため電解液のドライアップを抑制することが
できたからであると考えられる。また、図示していない
が、従来の集電体の厚さが一定の電池セルの積層体と比
較して、本発明の電池セルの積層体は内部集電体を薄く
することによって、体積あたりの容量を増加することが
できる。 （実施例７）実施例６よりもＥＳＲを低減させることを
目的として、実施例６と比較して外部集電体６Ａ，６Ｇ
は同じものをそのまま使用し、内部集電体６Ｂ〜６Ｆは
２．７９×１０6 （ｍｌ／ｍ3 ・２４ｈ・ａｔｍ）の高
いガス透過率であって同一の膜厚を有する集電体に置き
換えて実施した。
【００３６】その結果、図６に示すように、実施例６と
比較して、６０℃での重量変化率が８０．１％とほぼ同
値であった。これは、外部集電体６Ａ，６Ｇのガス透過
率が低いため電解液のドライアップを抑制することがで
きたからであると考えられる。また、図７に示すように
測定前のＥＳＲを１９７ｍΩ、およびサイクル試験後の
ＥＳＲ変化率を１６１％と低減することができた。これ
は、内部集電体のガス透過率を高くしたため素子抵抗を
小さくできたからであると考えられる。また、サイクル
数は９，５００回を達成することができた。 （実施例８）実施例７と比較して、ＥＳＲをさらに低減
させることを目的として、外部集電体６Ａ，６Ｇのガス
透過率は同じものをそのまま使用し、内部集電体６Ｂ〜
６Ｆはカーボン添加量を増加しガス透過率を１．４４×
１０6 （ｍｌ／ｍ3 ・２４ｈ・ａｔｍ）であって膜厚は
実施例７と同一である集電体に置き換えて実施した。
【００３７】その結果、図６に示すように実施例７と比
較して、６０℃での重量変化率が８０．９％とほぼ同等
であった。これは、外部集電体のガス透過率が低いため
電解液のドライアップを抑制することができたからであ
ると考えられる。また、図７に示すように測定前のＥＳ
Ｒを１９１ｍΩと低減し、サイクル試験後のＥＳＲ変化
率も１６８％と低値であった。また、サイクル数は、１
１，７００回と向上することができた。これは、集電体
のガス透過率は実施例６に比べて低くしたが、カーボン
添加量を増大させ導電率を上げたために効率的に素子抵
抗を小さくすることができたからであると考えられる。 （実施例９）実施例８と比較してさらにＥＳＲを低減す
ることを目的として、ゴムの種類を変化させ、外部集電
体６Ａ，６Ｇは同じものをそのまま使用し、内部電体６
Ｂ〜６Ｆはガス透過率を１．２２×１０8 （ｍｌ／ｍ3
・２４ｈ・ａｔｍ）の高いガス透過率であって実施例７
と同一の膜厚である集電体に置き換えて実施した。
【００３８】その結果、実施例８と比較して、図６に示
すように６０℃での重量変化率が８０．９％とほぼ同等
であった。これは、外部集電体のガス透過率が低いため
電解液のドライアップを抑制することができたからであ
ると考えられる。また、図７に示すように測定前のＥＳ
Ｒを１８６％と低減し、サイクル試験後のＥＳＲ変化率
も１７３％も低値であった。これは、内部の集電体のガ
ス透過率を高く集電体自体の抵抗が低いものに変えたた
め素子抵抗を小さくできたからであると考えられる。ま
た、サイクル数は１２，０００回を達成した。 （実施例１０）実施例９と比較してセル間の電解液量の
ばらつきを抑えて、サイクル数を向上させることを目的
として、外部集電体６Ａ，６Ｇおよび内部集電体６Ｂ，
６Ｃ，６Ｅ，６Ｆは実施例９と同じものをそのまま使用
し、中間の内部集電体６Ｄは２．７９×１０6 （ｍｌ／
ｍ3 ・２４ｈ・ａｔｍ）の高いガス透過率であって実施
例９と同一の膜圧である集電体として実施した。
【００３９】実施例９と比較して、図９に示すようにＥ
ＳＲ変化率に関しては若干劣っているが、サイクル数が
１２，７００回を達成できた。これは、中間にガス透過
率の低い集電体を配置することにより、電気二重層コン
デンサ間の電解液量のばらつきを抑えたことで、各電気
二重層コンデンサ間の電圧が均一に保つことができたか
らであると考えられる。
【００４０】次に、以上の本発明による実施例の効果を
理解するために比較例３，４を実施した。 （比較例３）電池セルを加硫接着して積層した実施例６
〜１０の集電体を全てガス透過率の低い集電体を使用し
た場合と比較をするために、実施例２の６Ａ〜６Ｇにガ
ス透過率１．４４×１０6 （ｍｌ／ｍ3 ・２４ｈ・ａｔ
ｍ）のブチルゴム集電体を使用した。その他の製法につ
いては、実施例２に準拠する。
【００４１】その結果、重量変化率が８５．１％、測定
前ＥＳＲが３５４ｍΩ、ＥＳＲ変化率が１６５％、サイ
クル数が１１，４００回であった。これより、ガス透過
性を低くしたために効果的にドライアップが抑制できる
が、実施例６〜１０に比べてＥＳＲが非常に高い値にな
ってしまうことが分かる。 （比較例４）電池セルを加硫接着して積層した実施例６
〜１０の集電体を全てガス透過率の高い集電体を使用し
た場合と比較をするために、実施例２の６Ａ〜６Ｇにガ
ス透過率１．２×１０8 （ｍｌ／ｍ3 ・２４ｈ・ａｔ
ｍ）のブチルゴム集電体を使用した。その他の製法につ
いては、実施例２に準拠する。
【００４２】その結果、重量変化率が６３．５％、測定
前ＥＳＲが１７２ｍΩ、ＥＳＲ変化率が５５０％、サイ
クル数が７５０回であった。これより、ガス透過性を高
くしたためにＥＳＲは低減できるが、実施例６〜１０に
比べてドライアップが抑制できないことが分かる。
【００４３】最後に、本発明の効果を容易に理解できる
ように、図８に上述した実施例１〜５、および比較例１
〜２の６０℃におけるサイクル試験結果を示す。図示の
ように、全てのゴムにガス透過性の高い集電体を用いた
比較例２は、他の実施例に比べサイクル数の低下が著し
いことが分かる。これは、外部集電体にガス透過性の高
い集電体を用いたためにドライアップを抑制することが
できなかったためと考えられる。また、図９に、実施例
６〜１０、および比較例３〜４の６０℃におけるサイク
ル試験結果を示す。図示のように、全てのゴムにガス透
過性の高い集電体を用いた比較例４は、他の実施例に比
べサイクル数の低下が著しいことが分かる。これは、外
部集電体にガス透過性の高い集電体を用いたためにドラ
イアップを抑制することができなかったためと考えられ
る。
【００４４】なお、実施例において電池セルを６個積層
した場合についてのみ説明したが、積層する電池セルの
数はこれに限られるものではない。
【００４５】また、電池セルについての積層体にのみ説
明したが、電気二重層コンデンサにおいても同様に実施
できる。図示していないが、本発明の電気二重層コンデ
ンサのコンデンサ素子は、イオン透過性であって絶縁性
を有する多孔性セパレータと、この多孔性セパレータに
より分離され一対の電極層と、これらの電極層の周辺部
を保持する非導電性ガスケットと、電極層および非道電
性ガスケットを外部から挟持している一対の集電体より
構成される。また、上述と同様にこのコンデンサ素子を
積層する場合には、配置される箇所において集電体が所
望するようなガス透過性であるように異なるガス透過性
を備えていればよい。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１の効
果は、ドライアップ現象を抑制し、内部抵抗が小さい電
気二重層コンデンサおよび電池セルの積層体を提供する
ことができることである。
【００４７】その理由は、電気二重層コンデンサおよび
電池セルの積層体において、外部集電体にはガス透過率
の低い集電体を用いて電解液のドライアップを抑制し、
内部集電体にはガス導電率の高く集電体自体の抵抗が低
い集電体を用いて電気二重層コンデンサおよび電池セル
の積層体のＥＳＲを低減するものとしたからである。
【００４８】本発明の第２の効果は、電極重量当たりの
容量の減少および体積当たりの容量の減少をさせずに、
ドライアップ現象を抑制し、内部抵抗が小さい電気二重
層コンデンサおよび電池セルの積層体を提供することが
できることである。
【００４９】その理由は、ドライアップ現象を抑制し、
内部抵抗が小さくするために、電解液に微粒子を含ませ
て電極重量を増加させたり、集電体に膨張黒鉛層を形成
して電気二重層コンデンサおよび電池セルを厚くしたり
しないからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電池セルの構造の断面図である。
【図２】本発明の電池セルの積層体の構造の断面図であ
る。
【図３】本発明の加硫接着した電池セルの積層体の断面
図である。
【図４】ポリインドールの化学構造を示す図である。
【図５】ポリフェニルキノキサンの化学構造を示す図で
ある。
【図６】電池セルの積層体および加硫した電池セルの積
層体の重量変化率の測定結果を示す図である。
【図７】電池セルの積層体および加硫した電池セルの積
層体のＥＳＲ測定およびサイクル試験評価の結果を示す
図である。
【図８】本発明の電池セルの積層体を用いた場合のサイ
クル試験結果を示す図である。
【図９】本発明の加硫接着した電池セルの積層体を用い
た場合のサイクル試験結果を示す図である。
【図１０】従来の電気二重層コンデンサのコンデンサ素
子を示す図である。
【図１１】従来の電気二重層コンデンサのコンデンサ素
子を示す図である。
【図１２】従来の電気二重層コンデンサのコンデンサ素
子を示す図である。
【符号の説明】
１ 電池セル ２６，３１，４８ コンデンサ素子 ２ 負極 ３ 正極 ４，２２，３２，４１ セパレータ ５，２５，３４，４３ 非導電性ガスケット ６ 集電体 ７ 電池セルの積層体 ８ 加硫接着した電池セルの積層体 ２３，３５ 導電性セパレータ ２４，３３，４２ 電極 ４５ 端子板 ４６ 導電性ゴムシート ４７ 膨張黒鉛層
フロントページの続き (72)発明者 紙透 浩幸 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 原田 学 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 中川 裕二 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 吉田 真也 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 信田 知希 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 黒崎 雅人 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 Ｆターム(参考） 5H017 AS02 AS06 EE00 HH01 HH03 HH10 5H028 AA01 BB01 CC08 EE00 FF06 HH01 HH05 HH10

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】電解溶液を使用し、セパレータと，前記セ
    パレータにより分離される一対の電極層と，前記電極層
    の周辺部を保持するガスケットと，前記電極層および前
    記ガスケットを挟持する集電体とを有するコンデンサ素
    子を電気的に直列の状態で積層した電気二重層コンデン
    サにおいて、 前記集電体は、異なるガス透過性を有することを特徴と
    する電気二重層コンデンサ。
  2. 【請求項２】前記電解液のドライアップを抑制するため
    の前記集電体は、ガス透過率の低い集電体であることを
    特徴とする請求項１記載の電気二重層コンデンサ。
  3. 【請求項３】前記電解液のドライアップを抑制するため
    の前記集電体の厚さは、前記他の集電体より厚いことを
    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。
  4. 【請求項４】ＥＳＲを低減するための前記集電体は、ガ
    ス透過率が高く、抵抗が低いことを特徴とする請求項
    １，２，または３記載の電気二重層コンデンサ。
  5. 【請求項５】ＥＳＲを低減するための前記集電体の厚さ
    は、前記他の集電体よりも薄いことを特徴とする請求項
    １，２，３，または４記載の電気二重層コンデンサ。
  6. 【請求項６】ＥＳＲを低減するための前記集電体は、導
    電率を高めるための材料を添加されることを特徴とする
    請求項１，２，３，４，または５記載の電気二重層コン
    デンサ。
  7. 【請求項７】前記電解液のばらつきを抑えるための前記
    集電体は、ガス透過率の低い集電体であることを特徴と
    する請求項１，２，３，４，５，または６記載の電気二
    重層コンデンサ。
  8. 【請求項８】電解液を使用し、セパレータと，前記セパ
    レータにより分離される一対の電極層と，前記電極層の
    周辺部を保持するガスケットと，前記電極層および前記
    ガスケットを挟持する集電体とを有する電池セルを電気
    的に直列の状態で積層した電池セルの積層体において、 前記集電体は、異なるガス透過性を有することを特徴と
    する電池セルの積層体。
  9. 【請求項９】前記電解液のドライアップを抑制するため
    の前記集電体は、ガス透過率の低い集電体であることを
    特徴とする請求項８記載の電池セルの積層体。
  10. 【請求項１０】前記電解液のドライアップを抑制するた
    めの前記集電体の厚さは、前記他の集電体より厚いこと
    を特徴とする請求項８または９記載の電池セルの積層
    体。
  11. 【請求項１１】素子抵抗を低減するための前記集電体
    は、ガス透過率が高く、抵抗が低いことを特徴とする請
    求項８，９，または１０記載の電池セルの積層体。
  12. 【請求項１２】素子抵抗を低減するための前記集電体の
    厚さは、前記他の集電体よりも薄いことを特徴とする請
    求項８，９，１０，または１１記載の電池セルの積層
    体。
  13. 【請求項１３】素子抵抗を低減するための前記集電体
    は、導電率を高めるための材料を添加されることを特徴
    とする請求項８，９，１０，１１，または１２記載の電
    池セルの積層体。
  14. 【請求項１４】前記電解液のばらつきを抑えるための前
    記集電体は、ガス透過率の低い集電体であることを特徴
    とする請求項８，９，１０，１１，１２，または１３記
    載の電池セルの積層体。
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