JP2003133180A - 電気二重層コンデンサ - Google Patents
電気二重層コンデンサInfo
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Abstract
対しても、セパレータが融解せず、一対の分極性電極ど
うしがショートすることのない電気特性の優れた電気二
重層コンデンサを提供すること。 【解決手段】 一対の分極性電極と、この一対の分極性
電極の間に存在するセパレータと、この一対の分極性電
極とセパレータに含浸した電解液と、前記一対の分極性
電極、セパレータ、及び電解液を収納する金属ケース
と、この金属ケースを密封する封口体とからなる電気二
重層コンデンサにおいて、前記セパレータがアラミドを
主成分とするシートから構成されることを特徴とする電
気二重層コンデンサ。
Description
される電気二重層コンデンサに関し、特に、リフローハ
ンダ付け法により回路基板に対してハンダ付けされるコ
イン型(もしくはボタン型)電気二重層コンデンサに関
する。
デンサは、一般に図1に示すような断面構造を有してお
り、一対の分極性電極1と、この一対の分極性電極の間
に存在するセパレータ2と、この一対の分極性電極1と
セパレータ2に含浸した電解液と、前記一対の分極性電
極、セパレータ及び電解液を収納する金属ケース3と、
該一対の分極性電極と金属ケースの間の集電層4と、こ
の金属ケース3を密封する封口体5で構成されている。
63−190322号公報に示されるように、通常、ポ
リエチレンもしくはポリプロピレン繊維からなる微孔性
の不織布が用いられている。しかしながら、ポリエチレ
ンおよびポリプロピレンは耐熱性に劣るため、それらの
不織布をセパレータとして用いたコンデンサは回路基板
に対してリフローハンダ付け法でハンダ付けすることが
困難である。すなわち、リフローハンダ付け法による
と、コンデンサは200℃以上の高温に数10秒間晒さ
れることになるが、ポリエチレンもしくはポリプロピレ
ン繊維からなる微孔性の不織布よりなるセパレータはか
かる高温では熱変形したり、極端な場合には融解するこ
とがあり、セパレータとしての機能を果たさず、一対の
分極性電極がショートしてしまうことがある。
セパレータとして、ポリエチレンもしくはポリプロピレ
ンよりも耐熱性が良好なポリフェニレンサルファイド繊
維よりなる不織布を用いることが考えられるが、しかし
ながら、ポリフェニレンサルファイドでも耐熱性が十分
であるとはいえず、240℃程度のピーク温度で一対の
分極性電極がショートする可能性がある。
ーのハンダが使用されつつあり、鉛フリーのハンダは一
般的に鉛系ハンダよりも融点が20℃程度高いため、コ
イン型電気二重層コンデンサ用のセパレータ材料に対し
てはますます高耐熱化が要求されることになる。
リフローハンダ付けに対しても十分な耐熱性を有するセ
パレータを具有する電気二重層コンデンサを提供するこ
とにある。
的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、十分な耐熱性が
要求され電気二重層コンデンサのセパレータ材料とし
て、アラミドを主成分とするシートが極めて適している
ことを見い出し、本発明を完成するに至った。
電極と、この一対の分極性電極の間に存在するセパレー
タと、この一対の分極性電極とセパレータに含浸した電
解液と、前記一対の分極性電極、セパレータ及び電解液
を収納する金属ケースと、この金属ケースを密封する封
口体とからなる電気二重層コンデンサにおいて、前記セ
パレータがアラミドを主成分とするシートから構成され
ることを特徴とする電気二重層コンデンサが提供され
る。
成分とするシートがアラミドファイブリッド及び/また
はアラミド短繊維から構成される紙であることを特徴と
する本発明に従う電気二重層コンデンサが提供される。
いてさらに詳細に説明する。 (アラミド)本発明に従い電気二重層コンデンサのセパ
レータ材料として用いられるアラミドには、アミド結合
の60%以上が芳香環に直接結合した線状高分子化合物
が包含され、そのようなアラミドとしては、例えば、ポ
リメタフェニレンイソフタルアミド、およびその共重合
体、ポリパラフェニレンテレフタルアミドおよびその共
重合体、ポリ(パラフェニレン)−コポリ(3,4ジフ
ェニルエーテル)テレフタールアミドなどが挙げられ
る。この中で、特にポリメタフェニレンイソフタルアミ
ドが、良好な成型加工性、熱融着性を備えている点で好
ましく用いられる。ポリメタフェニレンイソフタルアミ
ドは、通常、イソフタル酸塩化物およびメタフェニレン
ジアミンを用いた界面重合法、溶液重合法等により工業
的に製造されており、市販品として入手可能であるが、
それに限定されるものではない。 (アラミドを主成分とするシート)上記の如きアラミド
を主成分とするシートとしては、アラミドファイブリッ
ド及び/またはアラミド短繊維からなるアラミド紙が好
適であり、その他に、例えばアラミド繊維よりなる不織
布、アラミド樹脂より成る多孔性フィルム等が挙げられ
るが、これらのみに限定されるものではない。 (アラミドファイブリッド)アラミドファイブリッド
は、抄紙性を有するフィルム状のアラミド粒子であり、
アラミドパルプとも呼ばれる(特公昭35−11851
号公報、特公昭37−5752号公報等参照)。アラミ
ドファイブリッドは、通常の木材パルプと同じように、
離解、叩解処理を施し抄紙原料として用いることができ
る。この場合、アラミド紙の特性を良好に維持するため
アラミドファイブリッドの濾水度(フリーネス)を調節
することが好ましく、通常、カナダ標準フリーネスで1
0ml以上500ml未満の範囲内が適している。アラ
ミドファイブリッドの濾水度は叩解処理の条件を変える
ことにより調節することができる。 (アラミド短繊維)アラミド短繊維は、アラミドを原料
とする繊維を切断したものであり、そのような繊維とし
ては、例えば、帝人(株)の「コーネックス(登録商
標)」、「テクノーラ(登録商標)」、デュポン社の
「ノーメックス(登録商標)」、「ケブラー(登録商
標)」、帝人トワロン社の「トワロン(登録商標)」等
が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
tex以上25dtex未満の範囲内の繊度を有するこ
とができる。ここで、繊度とは1000mあたりの繊維
重量(g)と定義される。繊度が0.5dtex未満の
繊維は、湿式法での製造(後述)において凝集を招きやす
く、また、25dtex以上の繊維は、繊維直径が大き
くなり過ぎるため、例えば、真円形状で密度を1.4g/
cm3とすると直径45ミクロン以上である場合、アス
ペクト比の低下、力学的補強効果の低減、アラミド紙の
均一性不良などの不都合が生じうる。ここで、アラミド
紙の均一性不良とは、空隙サイズの分布が広がり前述し
たイオン種移動性に不均一性を生じることを意味する。
0mm未満の範囲内の長さを有することができる。短繊
維の長さが1mmよりも小さいと、アラミド紙の力学特
性が低下し、他方、50mm以上のものは、後述する湿
式法でのアラミド紙の製造の際に「からみ」や「結束」
などが発生しやすく欠陥の原因となりやすい。 (アラミド紙)アラミド紙は、上記のアラミドファイブ
リッド及び/またはアラミド繊維から主として構成され
るシート状物であり、一般に、5μm以上1000μm
以下の厚さを有するものが好適である。5μmよりも厚
みが小さいアラミド紙は、機械特性が低下しセパレータ
としての形態保持や製造工程での搬送等取り扱いに問題
を生じる可能性があり、他方、1000μmを上回る厚
さのアラミド紙は、電気二重層コンデンサのインピーダ
ンスの増大を招きやすく、しかも小型高性能の電気二重
層コンデンサを製造し難くなる。
m2以下の坪量を有することが好ましい。坪量がこの範
囲より小さい場合には、機械強度が不足するため電解液
含浸処理などの部品製造工程での各種取り扱いで破断を
引き起こしやすく、他方、1000g/m2を上回る坪量
のアラミド紙は、厚みの増大や電解液の含浸・浸透の低
下が生じるため実用的ではない。
みより算出することができるが、通常、0.1g/cm3
以上1.2g/cm3以下の範囲内にあることが望まし
い。 (他の成分)本発明において、アラミドファイブリッド
および/またはアラミド繊維からなるアラミド紙に対し
て、紙の特性を損なわない範囲内で、必要に応じて第三
成分を加えてもよい。添加しうる第三成分としては、例
えば、ポリフェニレンスルフィド繊維、ポリエーテルエ
ーテルケトン繊維、ポリエステル繊維、アリレート繊
維、液晶ポリエステル繊維、ポリエチレンナフタレート
繊維などの有機繊維、ガラス繊維、ロックウール、アス
ベスト、ボロン繊維、アルミナ繊維などの無機繊維が挙
げられるが、これらに限定されるものではない。 (アラミド紙の製法)本発明において用いられるアラミ
ド紙は、それ自体既知の湿式抄造法により製造すること
ができる。また、製造されるシートは、必要に応じて、
熱圧加工して表面平滑性、機械的特性などの紙特性を向
上させることもできる。
及び/またはアラミド短繊維を含有する単一成分または
混合物の水性スラリーを、抄紙機に送液し分散した後、
脱水、搾水および乾燥操作することによって、シートと
して巻き取る方法が一般的である。抄紙機としては、例
えば、長網抄紙機、円網抄紙機、傾斜型抄紙機およびこ
れらを組み合わせたコンビネーション抄紙機などが利用
することができる。コンビネーション抄紙機での製造の
場合、アラミドファイブリッドとアラミド短繊維の配合
比率が異なるスラリーをシート成形し合一することによ
り複数の紙層からなる複合体シートを得ることができ
る。抄造の際に必要に応じて分散性向上剤、消包剤、紙
力増強剤などの添加剤を使用することができる。また、
アラミドファイブリッド及びアラミド短繊維以外の他の
繊維状成分(例えば、ポリフェニレンスルフィド繊維、
ポリエーテルエーテルケトン繊維、セルロース系繊維、
PVA系繊維、ポリエステル繊維、アリレート繊維、液
晶ポリエステル繊維、ポリエチレンナフタレート繊維な
どの有機繊維;ガラス繊維、ロックウール、アスベス
ト、ボロン繊維などの無機繊維ガラス繊維)を添加する
こともできる。しかし、これら他の繊維状成分を添加す
る場合、その配合量は全繊維成分の合計重量を基準にし
て50%以下とすることが望ましい。アラミドファイブ
リッドは、バインダーとして優れた特性を有しているた
め、アラミド短繊維および他の添加成分を効率的に補足
でき、本発明のアラミド薄葉材の製造において原料歩留
まりが良好となる。
は、例えば、一対の平板間または金属製ロール間にて高
温高圧で熱圧することにより、密度、機械強度を向上さ
せることができる。熱圧の条件は、例えば金属製ロール
使用の場合、温度100〜350℃、線圧50〜400
kg/cmの範囲内を例示することができるが、これら
に限定されるものではない。熱圧の際に複数の紙を積層
することもでき、また、上記の熱圧加工を任意の順で複
数回行うこともできる。さらに、加熱操作を加えずに常
温で単にプレスだけを行うこともできる。
耐熱性、難燃性などの優れた特性を備えていること、
(2)熱溶融し難いアラミドを含み、通常の熱圧では薄
葉材の空隙性が適度に維持されるため、電極間のイオン
種移動性を損なわないこと、(3)空隙構造に由来する
電解液の保持機能に優れること、(4)アラミドの比重
が1.4程度と小さく軽量であること、などの種々の優
れた特性を有しており、電気二重層コンデンサのセパレ
ータ材として極めて適している。
層コンデンサの作製は、従来の電気二重層コンデンサの
製造の際に使用されているセパレータ材の代りにアラミ
ド紙を用いる以外は同様にして行うことができる。
説明する。なお、これらの実施例は、本発明の特定の態
様を単に例示するためのものであり、本発明の内容を何
ら限定するものではない。 参考例:アラミド紙の製造 ポリメタフェニレンイソフタルアミドのアラミドファイ
ブリッドとアラミド短繊維をおのおの水中で分散しスラ
リーを作成した。このスラリーを、アラミドファイブリ
ッドとアラミド短繊維を所定の比率になるよう混合した
後、フォードリニヤー型抄紙機へ送液し、脱水、搾水、
乾燥して巻き取り、アラミド紙を得た。 実施例 上記参考例で得られたアラミド紙をセパレータ材として
用い、図2に示す断面構造を有する電気二重層コンデン
サを通常の方法で作製した。
直径5mm、厚さ1.2mmの円柱状をなす一対の分極
性電極で、この一対の分極性電極11の間にはアラミド
紙から成るセパレータ12が挟持されている。また、一
対の分極性電極11とセパレータ12には、1molの
テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレートを1
Lのプロピレンカーボネートに溶解した電解液が含浸さ
れている。一対の分極性電極11は金属ケース13aに
収納されており、そして、この金属ケース13aの開口
部は封口体15を介して金属蓋13bにより密封されて
いる。そして一方の分極性電極11と金属蓋13bとの
間および他方の分極性電極11と皿状の金属ケース13
aとの間にはそれぞれ集電層14が設けられている。
気二重層コンデンサを作製し、下記の温度条件でリフロ
ーハンダ付けを行ない、漏れ電流を測定する。 リフローハンダ付け条件:予備加熱170℃×2分、本
加熱200℃以上(最高温度270℃)×30秒。
測定結果は、コンデンサ100個の平均値である。
り、電気二重層コンデンサのセパレータに従来から広く
使用され、商業的に入手可能なポリエチレン繊維からな
る微孔性の不織布を用いる以外、上記と同じ構成の電気
二重層コンデンサを作製し、同様にして漏れ電流を測定
した。その結果も併せて表1に示す。
電気二重層コンデンサのセパレータ材としてアラミド紙
を用いることにより、回路基板に対してリフローハンダ
付けして使用しても漏れ電流が増加することのない電気
二重層コンデンサが得られる。
ある。
例の断面図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 一対の分極性電極と、この一対の分極性
電極の間に存在するセパレータと、この一対の分極性電
極とセパレータに含浸した電解液と、前記一対の分極性
電極、セパレータ及び電解液を収納する金属ケースと、
この金属ケースを密封する封口体とからなる電気二重層
コンデンサにおいて、前記セパレータがアラミドを主成
分とするシートから構成されることを特徴とする電気二
重層コンデンサ。 - 【請求項2】 アラミドを主成分とするシートがアラミ
ドファイブリッド及び/またはアラミド短繊維から構成
される紙であることを特徴とする請求項1に記載の電気
二重層コンデンサ。
Priority Applications (1)
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