JP2002198271A - 電気二重層コンデンサモジュール - Google Patents
電気二重層コンデンサモジュールInfo
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Abstract
漏洩した電気二重層コンデンサのみを遮断できる電気二
重層コンデンサモジュールを提供する。 【解決手段】正極および負極をなす一対の分極性電極3
a、3b間にセパレータ4を配し、かつ分極性電極3
a、3bの他の表面それぞれに正極および負極をなす集
電体5a、5bを積層したセル積層体5を電解液を充填
した外装材6内に収納するとともに、一対の集電体5
a、5bとそれぞれ接続された一対の接続端子7a、7
bを外装材6の壁面を貫通させて外部へ突出させた状態
で封止した複数の電気二重層コンデンサ2を具備し、該
コンデンサ2の接続端子7a、7bを互いに直列に接続
してなり、外装材6の外表面に電解液の漏洩を検知する
検知部9を設けるとともに、検知部9にて検知した信号
にて一対の接続端子7a、7b間を短絡する短絡回路1
0を配した電気二重層コンデンサモジュール1を作製す
る。
Description
自動的に検知して、自動的に電解液の漏洩した電気二重
層コンデンサのみを短絡できる電気二重層コンデンサモ
ジュールに関する。
の界面においてイオンの分極によりできる電気二重層を
利用したコンデンサであり、従来のコンデンサに比較し
て大容量の静電容量を充電できるとともに、急速充放電
が可能であり、その応用が期待されている。
例は、図5の概略断面図に示すとおり、電解液を含浸し
た2枚の分極性電極30間に絶縁性の多孔質セパレータ
31を形成し、かつ、分極性電極30の他の表面それぞ
れに集電体32を形成した積層体が、外装材34内部に
収納され、外部から封止された構造からなる。
ぞれ接続端子36が接続され、一対の該接続端子36は
それぞれ外装材34の壁面を貫通して外装材34の外部
に突出している。また、接続端子36と外装材34との
間には封止部材37が配設されている。さらに、外装材
34の内部は電解液が充填されており、該電解液中のイ
オンの移動により分極性電極間で静電容量を発生するよ
うになっている。
複数個接続するには、図6の概略斜視図に示すように、
電気二重層コンデンサ35Aの接続端子36bを隣接す
る電気二重層コンデンサ35Bの接続端子36aと電気
的に接続し、かつ電気二重層コンデンサ35Bの接続端
子36bを隣接する電気二重層コンデンサ35Cの接続
端子36aと電気的に接続することによって、複数個の
電気二重層コンデンサ35A、35B、35Cを直列に
接続することができる。
二重層コンデンサモジュールにおいては、繰り返しの充
放電によって、前記電解液中の不純物による電解液の分
解や分極性電極の劣化が生じ、ガスが発生して外装材内
部の内圧が上昇してしまい、最終的には外装材の接続端
子突出部との隙間から電解液が漏洩してしまう恐れがあ
った。また、かかる電気二重層コンデンサでは電解液の
漏洩によってもコンデンサ自体は作動し続けるために、
電解液の漏洩が激しくなり、最終的には、大電力にて充
放電する電気二重層コンデンサ自体に引火してしまう危
険性もあった。
個直列に接続する場合、1つの電気二重層コンデンサに
断線等が生じると、電気二重層コンデンサモジュール全
体が機能しなくなるという問題があった。
れたものであり、その目的は電気二重層コンデンサの外
装材から電解液が漏洩した場合に、自動的に電解液の漏
洩を検出し、かつ電解液が漏洩した電気二重層コンデン
サのみの動作を自動的に遮断できる安全性が高く、長寿
命の電気二重層コンデンサモジュールを提供することに
ある。
に対して検討した結果、電気二重層コンデンサの外装材
表面に電解液の導電性に起因して電解液の漏洩を検知で
きる検知部を設け、かつ該検知部が検知した信号によっ
て一対の接続端子との間を短絡する短絡回路を設けるこ
とによって、電解液の漏洩を自動的に検知して、自動的
に前記一対の接続端子間を短絡させることができること
から、電解液が漏洩したした電気二重層コンデンサのみ
を停止、遮断することができることを知見した。
モジュールは、正極および負極をなす一対の分極性電極
間にセパレータを配し、かつ前記分極性電極の他の表面
それぞれに正極および負極をなす集電体を積層した積層
体を電解液を充填した外装材内に収納するとともに、前
記一対の集電体とそれぞれ接続された一対の接続端子を
外装材の壁面を絶縁状態で貫通させて外部へ突出させた
状態で封止した複数の電気二重層コンデンサを具備し、
該電気二重層コンデンサの前記接続端子を互いに直列に
接続してなるものであって、前記外装材の外表面に電解
液の漏洩を検知する検知部を設けるとともに、該検知部
にて検知した信号にて電解液が漏洩した電気二重層コン
デンサの一対の接続端子間を短絡する短絡回路を配設す
ることを特徴とするものである。
子と前記検知部とに接続されたトランジスタを具備する
こと、特に、前記一対の接続端子間に、一方の前記接続
端子から他方の前記接続端子に向かって電流を流す第1
のトランジスタを接続するとともに、該第1のトランジ
スタと並列に、前記他方の接続端子から前記一方の接続
端子に向かって電流を流す第2のトランジスタを接続し
てなることが望ましい。
ともに、前記検知部が前記外装材に電気的に接続されて
なり、電解液の漏洩によって前記接続端子と電気的に接
続される前記外装材の電位の変化を前記検知部にて検知
するか、または前記外装材が絶縁体からなるとともに、
前記検知部が前記接続端子の近傍に帯状に配設されてな
り、電解液の漏洩によって前記接続端子と電気的に接続
される前記検知部の電位の変化を前記検知部にて検知す
ることが望ましい。
ジュールの一例についてその概略斜視図である図1、お
よび図1の電気二重層コンデンサモジュールの電気二重
層コンデンサについての概略断面図である図2を基に説
明する。図1、2によれば、電気二重層コンデンサモジ
ュール1は、複数個の電気二重層コンデンサ2が複数個
整列した構造からなる。また、電気二重層コンデンサ2
は、正極および負極をなす一対の分極性電極3a、3b
間に絶縁性の多孔質セパレータ4が配設されており、ま
た、分極性電極3a、3bの他の表面にはそれぞれ正極
および負極をなす集電体5a、5bが積層され、分極性
電極3、セパレータ4および集電体5の積層体は外装材
6内に収納された構造からなる。
子7a、7bが形成され、接続端子7a、7bは外装材
6の壁面を貫通して外装材6の外部(外面)に突出し、
前記積層体の該接続端子7以外の部分が外装材6内部に
封止されている。さらに、外装材6内には電解液が充填
され、分極性電極3内に含浸された該電解液中のイオン
の移動により正極および負極をなす分極性電極3a、3
b間で静電容量を発生する。
1によれば、隣接する電気二重層コンデンサ2の異極を
なす接続端子7aと7bを電気的に接続することによ
り、電気二重層コンデンサ2間を直列に接続しており、
これによって、高い動作電圧を確保することが可能とな
る。
ンデンサ2の外装材6の接続端子7a、7bの突出部近
傍に電解液の漏洩を検知する検知部9を配設するととも
に、検知部9と接続端子7a、7bとに接続され、検知
部9にて検知した信号によって接続端子7a、7bとの
間を短絡する短絡回路10を形成したことが大きな特徴
であり、これによって、例えば、電気二重層コンデンサ
2Bの外装材6から電解液が漏洩した場合に、自動的に
電解液の漏洩を検出し、かつ電解液の漏洩した電気二重
層コンデンサ2Bのみの動作を自動的に遮断できること
から、安全で長寿命な電気二重層コンデンサモジュール
1を作製することができる。
の具体的な電気的回路図の一例である図3に示すよう
に、電気二重層コンデンサ2の一対の接続端子7a、7
bと検知部9が第1のトランジスタであるNPNトラン
ジスタ11、および第2のトランジスタであるPNPト
ランジスタ12に接続され、さらに検知部9と接続端子
7bとの間には抵抗13が接続されている。
界面から漏洩した電解液の導電性によって接続端子7a
または7bと検知部9との間が電気的に接続された場
合、電気二重層コンデンサモジュール1の充電時には、
接続端子7bおよび検知部9のNPNトランジスタ11
との接点間に電位差が生じるため、NPNトランジスタ
11のベース端子に電位が与えられる。従って、NPN
トランジスタ11の接続端子7a(コレクタ)側と接続
端子7b(エミッタ)側間が導通(オープン)状態にな
り、電気二重層コンデンサ2は接続端子7aからNPN
トランジスタ11を経由して接続端子7bに電流が流れ
る。すなわち、電解液の漏洩によって一対の接続端子7
a、7b間が短絡した状態になる。
2のベース端子に電位が与えられる。そして、PNPト
ランジスタの接続端子7b(エミッタ)側と接続端子7
a(コレクタ)側間が導通(オープン)状態になり、電
気二重層コンデンサ2は接続端子7bからPNPトラン
ジスタ12を経由して接続端子7aに電流が流れる。
属との積層体からなるラミネートフィルム、プラスチッ
ク、セラミックス等からなるが、特に、軽量化、薄肉
化、電解液に対する耐食性の点で、金属、ラミネートフ
ィルムまたはプラスチックであることが望ましい。さら
に、外装材6が金属からなる場合には、アルミニウム、
ステンレス、白金、鉄、ニッケル、コバルト、チタンの
群から選ばれる少なくとも1種からなることが望まし
く、特に、導電性を有する外装材6に検知部9を半田接
合等によって電気的に接続する場合には、電解液の漏洩
に対する感度を高めるために低抵抗な金属、例えば、ア
ルミニウム、ステンレス、白金の群から選ばれる少なく
とも1種からなることが望ましい。さらに、価格、電解
液に対する耐食性および軽量であること等を考慮すると
アルミニウムからなることが望ましい。
には封止部材14を介在させることが望ましく、さらに
外装材6が導電性を示す場合には、接続端子7の外装材
6の開口部に、例えばゴム等の絶縁性パッキン等の封止
部材14を介在させることが望ましく、この場合、検知
部9は外装材6の外表面に半田接合等により接着され、
両者間は電気的に接続されることから外装材6全体にて
電解液の漏洩を検知でき、封止部材14上面を伝って接
続端子7と外装材6とがショートした時点で、外装材6
の電位の変化を検知部9にて検知する。そして、この検
知した信号によって上述した短絡回路が作動することに
よって接続端子7a、7b間を短絡させることができ
る。
る場合には、検知部9の形状はスポット状であってもよ
いが、広域にわたって電解液の漏洩を検知するために導
電帯であることが望ましく、特に、接続端子7の近傍を
取り囲むように枠状またはリング状に形成することが精
度よく電解液の漏洩を検出する上で望ましい。
によれば、上述した回路を具備する電気二重層コンデン
サ2Aの接続端子7bと、隣接する電気二重層コンデン
サ2Bの異極をなす接続端子7a間を接続し、同様に電
気二重層コンデンサ2Bの接続端子2bと電気二重層コ
ンデンサ2Cの接続端子2a間を接続することにより、
複数の電気二重層コンデンサ2A、2B、2C間が直列
に接続されており、これにより、1つの電気二重層コン
デンサ2Bに電解液の漏洩が発生した場合においても、
該電解液の漏洩が生じた電気二重層コンデンサ2Bのみ
を自動的に短絡させることができ、他の電気二重層コン
デンサ2A、2Cはそのまま使用することができること
から、コンデンサモジュール全体の寿命を長くすること
が可能である。
1内には電解液の漏洩により短絡した電気二重層コンデ
ンサの電圧低下分を差し引いて使用電圧を制御する制御
回路(図示せず)を接続することが望ましい。
サ2の外装材6が剛性の高い部材からなり柱状体形状の
ものであったが、本発明はこれに限定されるものではな
く、図4に示すように電気二重層コンデンサの外装材が
袋状体であってもよい。
は、図1と同じく一対の分極性電極3、セパレータ4お
よび集電体5の積層体を袋状体の金属箔と樹脂層の積層
体であるラミネートフィルム等の外装材16内部に収納
し、集電体5a、5bの接続端子7a、7b(7bは図
示せず)が外装材16の開口部から突出した状態で開口
部が封着されている。
端子7封止部近傍に検知部17が配設され、接続端子7
と検知部17間の導通を検知することによって接続端子
7の封止部に発生した電解液の漏洩を自動的に検知し
て、検知部17に接続される短絡回路10によって接続
端子7a、7b間を短絡させることができる。
重層コンデンサモジュールによれば、電解液の漏洩を自
動的に検知し、自動的にこの電解液が漏洩した電気二重
層コンデンサのみを短絡することができることから、電
解液の漏洩によって引き起こされる電気二重層コンデン
サの火災発生を未然に防ぐことができ、安全性が高く、
かつ長寿命の電気二重層コンデンサモジュールを作製す
ることができる。
例を示す概略斜視図である。
る電気二重層コンデンサの内部構造を説明するための概
略断面図である。
的回路を説明するための回路図である。
ける電気二重層コンデンサの他の一例を示す概略断面図
である。
断面図である。
層コンデンサモジュールの一例を示す概略斜視図であ
る。
Claims (5)
- 【請求項1】正極および負極をなす一対の分極性電極間
にセパレータを配し、かつ前記分極性電極の他の表面そ
れぞれに正極および負極をなす集電体を積層した積層体
を電解液を充填した外装材内に収納するとともに、前記
一対の集電体とそれぞれ接続された一対の接続端子を外
装材の壁面を絶縁状態で貫通させて外部へ突出させた状
態で封止した複数の電気二重層コンデンサを具備し、該
電気二重層コンデンサの前記接続端子を互いに直列に接
続してなる電気二重層コンデンサモジュールであって、
前記外装材の外表面に電解液の漏洩を検知する検知部を
設けるとともに、該検知部にて検知した信号にて電解液
が漏洩した電気二重層コンデンサの一対の接続端子間を
短絡する短絡回路を配設することを特徴とする電気二重
層コンデンサモジュール。 - 【請求項2】前記短絡回路が前記一対の接続端子と前記
検知部とに接続されたトランジスタを具備することを特
徴とする請求項1記載の電気二重層コンデンサモジュー
ル。 - 【請求項3】前記一対の接続端子間に、一方の前記接続
端子から他方の前記接続端子に向かって電流を流す第1
のトランジスタを接続するとともに、該第1のトランジ
スタと並列に、前記他方の接続端子から前記一方の接続
端子に向かって電流を流す第2のトランジスタを接続し
てなることを特徴とする請求項2記載の電気二重層コン
デンサモジュール。 - 【請求項4】前記外装材が導電性材料からなるととも
に、前記検知部が前記外装材に電気的に接続されてな
り、電解液の漏洩によって前記接続端子と電気的に接続
される前記外装材の電位の変化を前記検知部にて検知す
ることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか記載の電
気二重層コンデンサモジュール。 - 【請求項5】前記外装材が絶縁体からなるとともに、前
記検知部が前記接続端子の近傍に帯状に配設されてな
り、電解液の漏洩によって前記接続端子と電気的に接続
される前記検知部の電位の変化を前記検知部にて検知す
ることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか記載の電
気二重層コンデンサモジュール。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000396303A JP4683722B2 (ja) | 2000-12-26 | 2000-12-26 | 電気二重層コンデンサモジュール |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2000396303A JP4683722B2 (ja) | 2000-12-26 | 2000-12-26 | 電気二重層コンデンサモジュール |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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