JP2004303754A

JP2004303754A - Method and apparatus for manufacturing electric double layer capacitor

Info

Publication number: JP2004303754A
Application number: JP2003091308A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Araki; 修一荒木
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2003-03-28
Publication date: 2004-10-28
Anticipated expiration: 2023-03-28
Also published as: JP3986458B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and an apparatus for manufacturing an electric double layer capacitor which can realize (an improvement in the electrostatic capacity and a reduction of an internal resistance of) an electric double layer capacitor of high performance. <P>SOLUTION: The electric double layer capacitor includes a capacitor body having a positive electrode 1a, a negative electrode 1b and a separator 4 interposed between the positive electrode 1a and the negative electrode 1b, and a container for sealing the capacitor body together with an electrolyte. In the electric double layer capacitor, a step of forming the electrode sheet of a metal foil (n) for a collector electrode and a kneaded material (m) of an active charcoal main body for a polarizable electrode as the positive electrode and the negative electrode includes steps (processes of 35, 36) of integrating the kneaded material layer of the active charcoal main body with the surface of the metal foil (n), and step (a process of 37) of engraving grooves of an infinitesimal width on the kneaded material layer. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、蓄電要素に好適な電気二重層キャパシタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種の蓄電装置（電動自動車の駆動電源など）として、急速充電が可能で充放電サイクル寿命が長い、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）の適用技術が注目される。
【０００３】
図１２は、電気二重層キャパシタの構成を例示する模式図であり、正極体２０ａと負極体２０ｂとこれらの間に介在するセパレータ２３とからキャパシタ本体が構成される。キャパシタ本体は電解液に浸され、容器２４に収容して密封される。
【０００４】
正極体２０ａおよび負極体２０ｂは、集電極２１を形成する金属箔（たとえば、アルミニウム箔）と、その表面（図示の場合、箔２１の両面）に分極性電極２２を形成する活性炭主体の混練物層（活性炭層）と、を備えてなり、活性炭と電解液との界面に電荷が貯まり、電気の出し入れは集電極２１を介して行われるのである。
【０００５】
電気二重層キャパシタの製造方法において、シート状のアルミニウム（集電極を形成する保持材）を挟み込みながら、ローラを用いて保持材の両面に活性炭主体の混練物を圧延することにより、所定の厚さと密度の分極性電極を形成するようにしたものが開示される（特許文献１）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２００７３７号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、このような従来技術を踏まえつつ、高性能の電気二重層キャパシタ（静電容量の向上および内部抵抗の低減）を実現しえる、製造方法およびその装置の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、正極体と負極体とこれらの間に介在するセパレータとから構成されるキャパシタ本体と、キャパシタ本体を電解液と共に密封する容器と、を備える電気二重層キャパシタの製造方法において、正極体および負極体として集電極用の金属箔と分極性電極用の活性炭主体の混練物とから電極シートを作成する過程は、金属箔の表面に活性炭主体の混練物層に一体化する工程と、混練物層に微小幅の溝を刻み付ける工程と、を含むことを特徴とする電気二重層キャパシタの製造方法。
【０００９】
第２の発明は、正極体と負極体とこれらの間に介在するセパレータとから構成されるキャパシタ本体と、キャパシタ本体を電解液と共に密封する容器と、を備える電気二重層キャパシタの製造方法において、正極体および負極体として集電極用の金属箔と分極性電極用の活性炭主体の混練物とから電極シートを作成する過程は、金属箔の表面に活性炭主体の混練物層を一体化する工程と、圧延に伴うスタンピングまたはカッティングにより微小幅の溝を混練物層に刻み付ける工程と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
第３の発明は、正極体と負極体とこれらの間に介在するセパレータとから構成されるキャパシタ本体と、キャパシタ本体を電解液と共に密封する容器と、を備える電気二重層キャパシタの製造方法において、正極体および負極体として集電極用の金属箔と分極性電極用の活性炭主体の混練物とから電極シートを作成する過程は、電極シートに成形される素材として金属箔の表面に活性炭主体の混練物層を一体化する工程と、素材から電極シートを型抜き加工するのに伴うスタンピングにより微小幅の溝を混練物層に刻み付ける工程と、を含むことを特徴とする。
【００１１】
第４の発明は、第１の発明〜第３の発明に係る電気二重層キャパシタの製造方法において、金属箔の表面に活性炭主体の混練物層を一体化する工程は、予め形成の混練物層を金属箔の表面に接着することを特徴とする。
【００１２】
第５の発明は、第１の発明〜第３の発明に係る電気二重層キャパシタの製造方法において、金属箔の表面に活性炭主体の混練物層を一体化する工程は、金属箔の表面に混練物の塗布層を形成することを特徴とする。
【００１３】
第６の発明は、正極体と負極体とこれらの間に介在するセパレータとから構成されるキャパシタ本体と、キャパシタ本体を電解液と共に密封する容器と、を備える電気二重層キャパシタの製造装置において、正極体および負極体として集電極用の金属箔と分極性電極用の活性炭主体の混練物とから電極シートを作成する過程の処理手段は、金属箔の表面に活性炭主体の混練物層に一体化する工程の処理手段と、混練物層に微小幅の溝を刻み付ける工程の処理手段と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
第７の発明は、第６の発明に係る電気二重層キャパシタの製造装置において、混練物層に微小幅の溝を刻み付ける工程の処理手段は、圧延を行うローラに微小幅の溝を混練物層に刻み付けるスタンピング用またはカッティング用の刃部を備えることを特徴とする。
【００１５】
第８の発明は、第６の発明に係る電気二重層キャパシタの製造装置において、混練物層に微小幅の溝を刻み付ける工程の処理手段は、電極シートを成形するプレス機の抜き型に微小幅の溝を混練物層に刻み付けるスタンピング用の刃部を備えることを特徴とする。
【００１６】
【発明の効果】
第１の発明〜第５の発明においては、混練物層に刻み付けられる微小幅の溝により、分極性電極を形成する混練物層に電解液が効率よく含浸する。そのため、電気二重層キャパシタの生産能率を高められる一方、製品としての電気二重層キャパシタについても、電解液が微小幅の溝に保持され、電解液を含む溝により、電荷も移動しやすくなり、活性炭の細孔の利用率が上がり、静電容量の増大および内部抵抗の低減が大いに促進されるのである。つまり、電極シートを作成する過程において、微小幅の溝を混練物層に刻みつける工程を加えることにより、高性能の電気二重層キャパシタを廉価に実現しえるようになる。
【００１７】
第２の発明においては、圧延に伴うスタンピングまたはカッティングにより、第３の発明においては、電極シートの型抜き加工に伴うスタンピングにより、工程数を増やすことなく、微小幅の溝は合理的に刻み付けられるのである。
【００１８】
第６の発明〜第８の発明においては、電極シートを作成する過程の処理手段に微小幅の溝を混練物層に刻みつける工程の処理手段を加えることにより、高性能の電気二重層キャパシタを廉価に実現しえるようになる。
【００１９】
第７の発明においては、圧延を行うローラにスタンピング用またはカッティング用の刃部を備えるため、第８の発明においては、プレス機の抜き型にスタンピング用の刃部を備えるため、スタンピングやカッティングのための専用装置を設けることなく、微小幅の溝は合理的に刻み付けられるのである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１において、１は電気二重層キャパシタの正極体および負極体を構成する電極シートであり、電極シート１は集電極２とその両面に分極性電極３を形成する活性炭層（活性炭主体の混練物層）とから組成される。集電極２は、矩形状の金属箔（たとえば、アルミニウム箔）からなり、その矩形平面の一辺に片側へ寄せて帯状のリード部２ａが一体に形成される。
【００２１】
４は電極シート１を挟み込むセパレータであり、生地（紙製などの多孔質膜に作られる）を２つ折りに形成したものであり、電極シート１はその内側に差し込まれる。２つ折りのセパレータ４は、集電極２のリード部２ａの一部（先端側）を露出させる一方、電極シート１の両面（分極性電極３）を覆うと共にその周囲の三辺（折れ線４ａに直交する二辺と折れ線４ａに平行な一辺と）に所定幅の余白を生じる、大きさ（展開面積）に設定される。
【００２２】
複数の電極シート１は、１個ずつ２つ折りのセパレータ４に挟み込まれ、所定数の積層体（キャパシタ本体）に構成される。電極シート１は、集電極２の一辺の片側へ寄るリード部２ａとの関係から、交互に表裏を反転させることにより、正極体１ａのリード部２ａが集電極２の一辺の片側、負極体１ｂのリード部２ａが集電極２のその反対側、に並ぶ積層状態に組み立てられる。集電極２のリード部２ａは，同極どうしが結束され、容器の内部において、１対の端子板（たとえば、アルミニウム板）にそれぞれ対応する極性の結束部（リード部２ａの重合部分）が接合される。
【００２３】
図示しないが、容器は金属層を含む積層構造の柔軟な材質の樹脂フィルム（たとえば、アルミラミネートフィルム）から同一形状に成形される２つの構成部分（底側部分と蓋側部分と）からなり、これらを組み合わせると、互いに向き合う平面矩形状の凹部によって積層体の収容部が形成される。
【００２４】
底側部分の内側にキャパシタ本体は納められ、その上から蓋側部分が被せられる。容器の周縁において、１対の端子板（その一部）は引き出される一辺を除いて三辺が熱溶着（熱シール）される。容器は、１対の端子板が突出する一辺が開口可能となり、その開口部から内部に電解液が注入され、電解液の含浸および電解精製が終わると、余分な電解液が抜き取られ、残りの一辺が熱溶着により密封されるのである。
【００２５】
集電極２を挟む両側の分極性電極３は、電極シート１を製作する過程において、図２のように多数の切れ目１０が活性炭層３の矩形平面を縦横に筋１０ａ，１０ｂの交差する網目状に入れられる。各切れ目１０は、分極性電極３に微小幅の溝を形成するものであり、活性炭層の表面から集電極２へ達する深さに形成される。縦横に交差する筋１０ａ，１０ｂの間隔（ピッチ）は、密に過ぎると活性炭層（分極性電極３）の断片的な剥離を生じる可能性が考えられるので、これを避けるため、分極性電極３の厚さの０．１〜１００倍以内に設定される。
【００２６】
電解液は、電解精製の前にキャパシタ本体を収容する容器の内部に注入されるが、分極性電極３が微小幅の溝（切れ目１０）を備えるので、活性炭層に効率よく染み込みようになり、電解液の含浸に要する時間が短縮される（図２の矢印、参照）。電解液は、微小幅の溝１０に保持され、電解液に満たされる溝１０により、電荷の移動も促進され、電解精製に要する時間の短縮も得られる（図４、参照）。
【００２７】
その結果、電気二重層キャパシタの生産能率を高められる一方、製品としての電気二重層キャパシタについても、電解液の含浸性が良くなり、活性炭の細孔の利用率が上がり、電荷も移動しやすくなるので、静電容量の増大および内部抵抗の低減が大いに促進されるのである。つまり、電極シート１の活性炭層３に微小幅の溝１０を刻み付けるだけの簡単な手法により、高性能の電気二重層キャパシタを廉価に提供しえる。
【００２８】
この例においては、集電極２へ達する深さの切れ目１０が分極性電極３の矩形平面を縦横に筋１０ａ，１０ｂの交差する網目状に入れられるので、電解液の含浸性および電荷の移動性を高効率に改善できる。図５および図６は、電極シート１の活性炭層３に切れ目１０（微小幅の溝）が有るか無いかの違いを除く他の条件は、同一の設定に係る２種のサンプル（電気二重層キャパシタ）を対象に実施した試験の結果を比較するものであり、両者の静電容量比および内部抵抗について、顕著な差異が認められる。
【００２９】
活性炭層３の切れ目１０は、図示の網目状に限定されるものでなく、諸種の態様が考えられる。分極性電極３の矩形平面において、微小幅の溝１０は、複数の筋または単数の筋を縦方向または横方向へ引くように形成するものでもよい。また、溝１０は、曲線的または断続的に形成するものよい。また、集電極２を挟む両側の分極性電極３において、電極シート１の加工性や強度の面から、表側の切れ目１０と裏側の切れ目１０との間にズレを設定するのもよい。
【００３０】
図示の実施形態は、積層型の電気二重層キャパシタへの適用例を説明するが、微小幅の溝１０は、ロール型の電気二重層キャパシタ（帯状の正極体と帯状の負極体とこれらの間に介在するセパレータとからロール巻きに構成されるキャパシタ本体と、キャパシタ本体を電解液と共に密封する容器と、を備える）への適用も可能である。その場合、図示しないが、帯状の電極シート（正極体および負極体を構成する）において、集電極の表面に分極性電極を形成する活性炭層に微小幅の溝を刻み付けることになる。
【００３１】
図７は、電極シート１を製作する過程を説明するものであり、分極性電極用の活性炭を主成分とする原料は、攪拌機３０に投入され、その内部において、剪断力を加えながら均一な混練物ｍに生成される。混練物ｍは、攪拌機３０から帯状に押し出され、ローラ３１，３２により圧延される。圧延は、数次に亘って行われ、帯状の混練物ｍを所定の厚さと密度に成形する。帯状の混練物ｍは、移送しやすく、ロール３３に巻き取られるのである。
【００３２】
集電極の原料（所定厚の帯状に一次加工の金属箔ｎをロール巻にしたもの）は、ロール３４から繰り出され、帯状の表面に接着処理（金属箔ｎの両面に接着剤を均一に塗布する）が施される。その後、金属箔ｎを挟む両側のロール３３から帯状の混練物ｍが繰り出され、ローラ３５，３６により金属箔ｎの両面に圧延される。圧延は、数次に亘って行われ、金属箔ｎの両面に混練物ｍが一体化される。
【００３３】
続くローラ３７の軽度な圧延に伴うカッティングにより、金属箔ｎを挟む両側の混練物層ｍに微小幅の溝１０が刻み付けられる。ローラ３７の外周に複数の刃先が突設され、ローラ３７の圧延面を介して送り出される帯状シートｐの混練物層（活性炭層）に長手方向（ローラ３７の送り出し方向）へ筋を引くように複数の切れ目１０（微小幅の溝）が入れられる。
【００３４】
その後、帯状シートｐは、ロール３８に巻き取られ、次の工程において、プレス機の型抜き加工により、電極シート１に成形される。この場合、分極性電極４の切れ目１０（微小幅の溝）は、混練物層の平面に網目状でなく、縦方向または横方向へ複数の平行な筋を引く形態に形成されるのである。
【００３５】
図８は、帯状シート（電極シートの素材）に係る、図７の場合と異なる製作過程を説明するものであり、集電極の原料（所定厚の帯状に一次加工の金属箔ｎをロール巻にしたもの）は、ロール３４から繰り出され、その両面に分極性電極用の活性炭を主成分とする混練物のスラリが塗布される。金属箔ｎの塗布層は、続く軽度な乾燥処理後、ローラ３９の圧延により一体化され、所定の厚さと密度に調整される。帯状シートｐ’は、ロール４０に巻き取られ、次の工程において、電極シート１に成形される。
【００３６】
図９は、帯状シートｐ’から電極シート１を成形する工程を説明するものであり、プレス機の型抜き加工において、型抜き用の刃部の内側に微小幅の溝を混練物層に刻み付けるスタンピング用の刃部が備えられる。ロール４０から繰り出される帯状シートｐ’は、下型４１ａと上型４１ｂとの間において、スタンピング用の刃部により、金属箔ｎを挟む両側の混練物層（活性炭層）に切れ目が入れられ、型抜き用の刃部により、帯状シートｐ’から所定形状の電極シート１が打ち抜かれるのである。スタンピング用の刃部は、刃先が網目状に構成され、混練物層に微小幅の溝（切れ目１０）を網目状に形成する。
【００３７】
電極シート１を型抜き加工する処理手段については、図のようなローラ４２を用いてもよい。ローラ４２の外周に型抜き用の刃部４２ａおよびその内側にスタンピング用の刃部４２ｂが備えられ、ローラの回転に伴う軽度な圧延により、溝１０のスタンピングと共に電極シート１が型抜き加工される。
【００３８】
図９の場合または図１０の場合においては、電極シート１の型抜きに伴って溝１０がスタンピングされるため、混練物層への溝入れに専用の装置を用いることなく、電気二重層キャパシタの性能アップ（静電容量の向上および内部抵抗の低減）を廉価に実現できるのである。図１０において、４３は帯状シートｐ’を移動可能に支持するガイドである。
【図面の簡単な説明】
【図１】電気二重層キャパシタの構成に係る説明図である。
【図２】電極シートの正面図である。
【図３】同じく断面図である。
【図４】同じく作用の説明図である。
【図５】同じく試験の結果を表すグラフである。
【図６】同じく試験の結果を表すグラフである。
【図７】同じく電極シートの素材を製作する過程の説明図である。
【図８】別の製作過程に係る説明図である。
【図９】プレス機の型抜き加工に係る説明図である。
【図１０】ロールの回転に伴う型抜き加工の説明図である。
【図１１】同じく型抜き加工の説明図である。
【図１２】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
１電極性シート
１ａ正極体
１ｂ負極体
２集電極
２ａリード部
３分極性電極
４セパレータ
１０切れ目（微小幅の溝）
３１，３２、３５，３６、３９圧延用のローラ
３７カッティング兼用のローラ
４１ａプレス機の型抜き加工用の下型
４１ｂプレス機の型抜き加工用の上型
４２スタンピング＆型抜き用のローラ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric double layer capacitor suitable for a storage element.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, attention has been focused on an application technique of an electric double layer capacitor (capacitor) that can be rapidly charged and has a long charge / discharge cycle life as various power storage devices (e.g., a driving power source of an electric vehicle).
[0003]
FIG. 12 is a schematic view illustrating the configuration of an electric double layer capacitor, in which a positive electrode body 20a, a negative electrode body 20b, and a separator 23 interposed therebetween constitute a capacitor body. The capacitor body is immersed in the electrolytic solution, housed in a container 24 and sealed.
[0004]
The positive electrode body 20a and the negative electrode body 20b are made of a metal foil (for example, aluminum foil) forming the collector electrode 21 and a kneaded material mainly composed of activated carbon forming the polarizable electrode 22 on the surface thereof (in the drawing, both surfaces of the foil 21). A layer (activated carbon layer), charges are stored at the interface between the activated carbon and the electrolytic solution, and electricity is taken in and out through the collector electrode 21.
[0005]
In a method for manufacturing an electric double layer capacitor, a kneaded product mainly composed of activated carbon is rolled on both surfaces of a holding material using a roller while sandwiching sheet-like aluminum (a holding material forming a collecting electrode), so that a predetermined thickness and Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-163,086 discloses a technique in which a polarizable electrode having a high density is formed.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-200737
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a manufacturing method and an apparatus therefor that can realize a high-performance electric double layer capacitor (improvement of capacitance and reduction of internal resistance) based on such a conventional technology.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
A first invention provides a method for manufacturing an electric double layer capacitor including a capacitor body including a positive electrode body, a negative electrode body, and a separator interposed therebetween, and a container that seals the capacitor body together with an electrolytic solution. The process of forming an electrode sheet from a metal foil for a collecting electrode as a positive electrode body and a negative electrode body and a kneaded material mainly composed of activated carbon for a polarizable electrode is a step of integrating a kneaded material layer mainly composed of activated carbon on the surface of the metal foil. Engraving a micro-width groove in the kneaded material layer.
[0009]
A second invention provides a method for manufacturing an electric double-layer capacitor, comprising: a capacitor body including a positive electrode body, a negative electrode body, and a separator interposed therebetween; and a container that seals the capacitor body together with an electrolyte. The process of forming an electrode sheet from a metal foil for a collecting electrode as a positive electrode body and a negative electrode body and a kneaded material mainly composed of activated carbon for a polarizable electrode includes a step of integrating a kneaded material layer mainly composed of activated carbon on the surface of the metal foil. Engraving a micro-width groove in the kneaded material layer by stamping or cutting accompanying rolling.
[0010]
A third invention provides a method for manufacturing an electric double layer capacitor, comprising: a capacitor body including a positive electrode body, a negative electrode body, and a separator interposed therebetween; and a container that seals the capacitor body with an electrolyte. The process of forming an electrode sheet from a metal foil for a collecting electrode as a positive electrode body and a negative electrode body and a kneaded material mainly composed of activated carbon for a polarizable electrode is performed by kneading mainly activated carbon on the surface of the metal foil as a material to be formed into an electrode sheet. The method includes a step of integrating the material layers and a step of engraving a micro-width groove in the kneaded material layer by stamping involved in die-cutting the electrode sheet from the material.
[0011]
According to a fourth aspect of the present invention, in the method for manufacturing an electric double layer capacitor according to the first to third aspects, the step of integrating the kneaded material layer mainly composed of activated carbon on the surface of the metal foil comprises a kneaded material layer formed in advance. Is adhered to the surface of the metal foil.
[0012]
According to a fifth aspect, in the method for manufacturing an electric double layer capacitor according to the first to third aspects, the step of integrating the kneaded material layer mainly composed of activated carbon on the surface of the metal foil comprises kneading the surface of the metal foil. It is characterized in that a coating layer of a product is formed.
[0013]
A sixth invention is an electric double layer capacitor manufacturing apparatus, comprising: a capacitor body including a positive electrode body, a negative electrode body, and a separator interposed therebetween; and a container that seals the capacitor body together with an electrolytic solution. The processing means in the process of forming the electrode sheet from the metal foil for the collecting electrode as the positive electrode body and the negative electrode body and the kneaded material mainly composed of activated carbon for the polarizable electrode is integrated with the kneaded material layer mainly composed of activated carbon on the surface of the metal foil And a processing means for engraving a micro-width groove in the kneaded material layer.
[0014]
According to a seventh aspect of the present invention, in the electric double layer capacitor manufacturing apparatus according to the sixth aspect, the processing means of the step of engraving the minute width grooves in the kneaded material layer comprises: It is characterized by including a stamping or cutting blade for engraving the layer.
[0015]
According to an eighth invention, in the electric double layer capacitor manufacturing apparatus according to the sixth invention, the processing means of the step of carving a micro-width groove in the kneaded material layer comprises: It is characterized by comprising a stamping blade for engraving a groove of width in the kneaded material layer.
[0016]
【The invention's effect】
In the first to fifth inventions, the kneaded material layer forming the polarizable electrode is efficiently impregnated with the electrolytic solution by the minute width grooves cut into the kneaded material layer. Therefore, while the production efficiency of the electric double layer capacitor can be improved, the electric double layer capacitor as a product also holds the electrolytic solution in the microscopic groove, and the groove containing the electrolytic solution makes it easy for the electric charge to move, and the activated carbon Thus, the utilization of pores of the metal is increased, and the increase in capacitance and the reduction in internal resistance are greatly promoted. In other words, in the process of preparing the electrode sheet, by adding a step of engraving a micro-width groove in the kneaded material layer, a high-performance electric double layer capacitor can be realized at low cost.
[0017]
In the second invention, the groove having a small width is rationally cut without increasing the number of steps by stamping or cutting by rolling, and in the third invention, by stamping by stamping of the electrode sheet. It is done.
[0018]
In the sixth to eighth inventions, a high-performance electric double layer capacitor can be obtained by adding a processing means for cutting a micro-width groove into a kneaded material layer to a processing means for producing an electrode sheet. It can be realized at low cost.
[0019]
In the seventh invention, the roller for rolling is provided with a stamping or cutting blade, and in the eighth invention, since the stamping die of the press machine is provided with a stamping blade, stamping and cutting are performed. The grooves having a very small width can be rationally cut without providing a dedicated device.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an electrode sheet constituting a positive electrode body and a negative electrode body of an electric double layer capacitor. The electrode sheet 1 is an activated carbon layer (a kneaded material mainly composed of activated carbon) forming a collector electrode 2 and polarizable electrodes 3 on both surfaces thereof. Layer). The collector electrode 2 is formed of a rectangular metal foil (for example, aluminum foil), and a strip-shaped lead portion 2a is integrally formed on one side of the rectangular plane toward one side.
[0021]
Reference numeral 4 denotes a separator for sandwiching the electrode sheet 1, which is formed by folding a fabric (made of a porous film made of paper or the like) into two, and the electrode sheet 1 is inserted inside the separator. The two-fold separator 4 exposes a part (tip side) of the lead portion 2 a of the collector electrode 2, covers both surfaces (polarizable electrode 3) of the electrode sheet 1, and surrounds three sides (perpendicular to the polygonal line 4 a). (The two sides to be formed and one side parallel to the polygonal line 4a) are set to a size (development area) that produces a margin of a predetermined width.
[0022]
The plurality of electrode sheets 1 are sandwiched one by one between two-folded separators 4 to constitute a predetermined number of laminates (capacitor bodies). The electrode sheet 1 is alternately turned upside down from the relationship with the lead 2a approaching to one side of one side of the collector electrode 2 so that the lead 2a of the positive electrode body 1a is connected to one side of one side of the collector electrode 2 and the negative electrode body 1b. Are assembled in a stacked state in which the lead portions 2a are arranged on the opposite side of the collector electrode 2. The lead portions 2a of the collector electrode 2 are bound together at the same polarity, and within the container, a binding portion (overlapping portion of the lead portion 2a) having a polarity corresponding to a pair of terminal plates (for example, an aluminum plate) is joined. Is done.
[0023]
Although not shown, the container is composed of two components (a bottom portion and a lid portion) formed into the same shape from a resin film (for example, an aluminum laminate film) of a flexible material having a laminated structure including a metal layer, When these are combined, the housing portion of the laminate is formed by the flat rectangular recesses facing each other.
[0024]
The capacitor body is housed inside the bottom part, and the lid part is covered from above. On the periphery of the container, three sides of the pair of terminal boards (parts thereof) are heat-welded (heat-sealed) except for one side from which they are pulled out. The container can be opened on one side where a pair of terminal boards protrude, and an electrolyte is injected into the inside from the opening, and when the impregnation of the electrolyte and the electrolytic refining are completed, the excess electrolyte is extracted and the remaining electrolyte is removed. One side is sealed by heat welding.
[0025]
In the process of manufacturing the electrode sheet 1, the polarizable electrodes 3 on both sides of the collector electrode 2 are formed in a mesh shape in which a large number of cuts 10 cross the rectangular plane of the activated carbon layer 3 vertically and horizontally by crossing lines 10a, 10b as shown in FIG. Can be put in. Each cut 10 forms a groove of a minute width in the polarizable electrode 3 and is formed at a depth reaching the collector electrode 2 from the surface of the activated carbon layer. If the interval (pitch) between the lines 10a and 10b crossing each other vertically and horizontally is considered to be too small, there is a possibility that the activated carbon layer (polarizable electrode 3) will be fragmented and separated. Is set within 0.1 to 100 times the thickness of
[0026]
The electrolytic solution is injected into the container accommodating the capacitor body before the electrolytic refining. However, since the polarizable electrode 3 is provided with a groove (slit 10) having a very small width, it can efficiently penetrate into the activated carbon layer, The time required for impregnation with the electrolyte is reduced (see the arrow in FIG. 2). The electrolytic solution is held in the groove 10 having a very small width, and the groove 10 filled with the electrolytic solution also promotes the movement of electric charges, thereby shortening the time required for electrolytic purification (see FIG. 4).
[0027]
As a result, while the production efficiency of the electric double-layer capacitor can be increased, the electric double-layer capacitor as a product also has improved impregnation with the electrolytic solution, increases the utilization rate of the activated carbon pores, and facilitates the movement of electric charges. Therefore, the increase of the capacitance and the reduction of the internal resistance are greatly promoted. That is, a high-performance electric double layer capacitor can be provided at a low cost by a simple method of engraving the groove 10 having a very small width in the activated carbon layer 3 of the electrode sheet 1.
[0028]
In this example, since the cut 10 having a depth reaching the collector electrode 2 is formed in a mesh shape where the stripes 10a and 10b intersect the rectangular plane of the polarizable electrode 3 vertically and horizontally, the impregnation property of the electrolytic solution and the mobility of electric charge are provided. Can be improved with high efficiency. FIGS. 5 and 6 show two types of samples (electric double layer) having the same settings except for the difference between the presence or absence of a cut 10 (groove having a small width) in the activated carbon layer 3 of the electrode sheet 1. This is a comparison of the results of a test performed on a capacitor), and a remarkable difference is recognized in the capacitance ratio and the internal resistance between the two.
[0029]
The cuts 10 in the activated carbon layer 3 are not limited to the mesh shape shown in the drawing, and various forms can be considered. In the rectangular plane of the polarizing electrode 3, the minute width groove 10 may be formed so as to draw a plurality of streaks or a single streak in the vertical or horizontal direction. Further, the groove 10 may be formed in a curved or intermittent manner. Further, in the polarizable electrodes 3 on both sides of the collector electrode 2, a gap may be set between the cut 10 on the front side and the cut 10 on the back side in view of workability and strength of the electrode sheet 1.
[0030]
Although the illustrated embodiment describes an example of application to a laminated electric double layer capacitor, the micro-width groove 10 is provided with a roll-shaped electric double layer capacitor (a band-shaped positive electrode body, a band-shaped negative electrode body, And a container that seals the capacitor body together with the electrolytic solution. In this case, although not shown, in a strip-shaped electrode sheet (constituting the positive electrode body and the negative electrode body), a groove having a small width is formed in the activated carbon layer forming the polarizable electrode on the surface of the collector electrode.
[0031]
FIG. 7 illustrates a process of manufacturing the electrode sheet 1. A raw material mainly composed of activated carbon for a polarizable electrode is charged into a stirrer 30 and, inside thereof, is uniformly kneaded while applying a shearing force. Is generated for the object m. The kneaded material m is extruded in a belt shape from the stirrer 30 and is rolled by the rollers 31 and 32. The rolling is performed over several orders, and the band-shaped kneaded material m is formed into a predetermined thickness and density. The belt-shaped kneaded material m is easily transported, and is wound up by the roll 33.
[0032]
The raw material of the collector electrode (the primary processed metal foil n rolled into a belt of a predetermined thickness) is unwound from the roll 34 and is adhered to the belt-shaped surface (the adhesive is uniformly applied to both sides of the metal foil n). Is performed). Thereafter, the band-shaped kneaded material m is fed from the rolls 33 on both sides of the metal foil n, and is rolled on both surfaces of the metal foil n by the rollers 35 and 36. Rolling is performed over several orders, and the kneaded material m is integrated on both surfaces of the metal foil n.
[0033]
Subsequent cutting of the rollers 37 with slight rolling cuts the minute width grooves 10 in the kneaded material layers m on both sides of the metal foil n. A plurality of cutting edges are protrudingly provided on the outer periphery of the roller 37 so that a streak is formed in the kneaded material layer (activated carbon layer) of the belt-shaped sheet p fed through the rolling surface of the roller 37 in the longitudinal direction (the feeding direction of the roller 37). A plurality of cuts 10 (micro-grooves) are made.
[0034]
Thereafter, the belt-shaped sheet p is wound up by the roll 38, and is formed into the electrode sheet 1 by a stamping process of a press machine in the next step. In this case, the cuts 10 (grooves with a small width) of the polarizable electrode 4 are formed not in a mesh shape on the plane of the kneaded material layer, but in a form in which a plurality of parallel streaks are drawn in the vertical or horizontal direction.
[0035]
FIG. 8 is a view for explaining a manufacturing process related to a band-shaped sheet (a material of an electrode sheet) different from the case of FIG. 7. Is rolled out from a roll 34, and a slurry of a kneaded material mainly composed of activated carbon for a polarizable electrode is applied to both surfaces thereof. The coating layer of the metal foil n is integrated by rolling the roller 39 after a subsequent mild drying process, and is adjusted to a predetermined thickness and density. The belt-shaped sheet p ′ is wound up by the roll 40 and is formed into the electrode sheet 1 in the next step.
[0036]
FIG. 9 illustrates a step of forming the electrode sheet 1 from the belt-shaped sheet p ′. In the die cutting process of the press machine, a minute width groove is cut in the kneaded material layer inside the blade part for die cutting. A stamping blade for attaching is provided. The band-shaped sheet p ′ unwound from the roll 40 is cut between the kneaded material layers (activated carbon layers) on both sides of the metal foil n between the lower mold 41a and the upper mold 41b by the stamping blade. The electrode sheet 1 having a predetermined shape is punched out of the band-shaped sheet p 'by the cutting blade. The stamping blade portion has a mesh-like blade edge, and forms a fine-width groove (cut 10) in the kneaded material layer in a mesh shape.
[0037]
A roller 42 as shown in the figure may be used as a processing means for punching the electrode sheet 1. The outer periphery of the roller 42 is provided with a cutting blade 42a and a stamping blade 42b inside thereof. The electrode sheet 1 is stamped together with the stamping of the groove 10 by light rolling accompanying the rotation of the roller. .
[0038]
In the case of FIG. 9 or FIG. 10, the groove 10 is stamped with the die-cutting of the electrode sheet 1, so that a dedicated device is not used for forming a groove in the kneaded material layer, and the electric double-layer capacitor is formed. It is possible to improve performance (improve capacitance and reduce internal resistance) at low cost. In FIG. 10, reference numeral 43 denotes a guide for supporting the belt-shaped sheet p 'so as to be movable.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram relating to a configuration of an electric double layer capacitor.
FIG. 2 is a front view of an electrode sheet.
FIG. 3 is a sectional view of the same.
FIG. 4 is an explanatory view of the operation.
FIG. 5 is a graph showing the results of the test.
FIG. 6 is a graph showing the results of the test.
FIG. 7 is an explanatory view of a process of manufacturing a material for an electrode sheet.
FIG. 8 is an explanatory diagram related to another manufacturing process.
FIG. 9 is an explanatory diagram related to die cutting of a press machine.
FIG. 10 is an explanatory diagram of a die cutting process accompanying rotation of a roll.
FIG. 11 is an explanatory diagram of a die cutting process.
FIG. 12 is an explanatory diagram of a conventional technique.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrode sheet 1a Positive electrode body 1b Negative electrode body 2 Collector electrode 2a Lead part 3 Polarization electrode 4 Separator 10 Cut (micro width groove)
31, 32, 35, 36, 39 Rolling roller 37 Roller 41a also used for cutting Lower die 41b for die cutting of press machine Upper die 42 for die cutting of press roller for stamping & die cutting

Claims

正極体と負極体とこれらの間に介在するセパレータとから構成されるキャパシタ本体と、キャパシタ本体を電解液と共に密封する容器と、を備える電気二重層キャパシタの製造方法において、正極体および負極体として集電極用の金属箔と分極性電極用の活性炭主体の混練物とから電極シートを作成する過程は、金属箔の表面に活性炭主体の混練物層に一体化する工程と、混練物層に微小幅の溝を刻み付ける工程と、を含むことを特徴とする電気二重層キャパシタの製造方法。In a method for manufacturing an electric double layer capacitor including a capacitor body including a positive electrode body, a negative electrode body, and a separator interposed therebetween, and a container that seals the capacitor body together with an electrolytic solution, The process of preparing an electrode sheet from a metal foil for a collecting electrode and a kneaded material mainly composed of activated carbon for a polarizable electrode includes a step of integrating the kneaded material layer mainly composed of activated carbon on the surface of the metal foil, Engraving a groove having a width, a method for manufacturing an electric double layer capacitor.

正極体と負極体とこれらの間に介在するセパレータとから構成されるキャパシタ本体と、キャパシタ本体を電解液と共に密封する容器と、を備える電気二重層キャパシタの製造方法において、正極体および負極体として集電極用の金属箔と分極性電極用の活性炭主体の混練物とから電極シートを作成する過程は、金属箔の表面に活性炭主体の混練物層を一体化する工程と、圧延に伴うスタンピングまたはカッティングにより微小幅の溝を混練物層に刻み付ける工程と、を含むことを特徴とする電気二重層キャパシタの製造方法。In a method for manufacturing an electric double layer capacitor including a capacitor body including a positive electrode body, a negative electrode body, and a separator interposed therebetween, and a container that seals the capacitor body together with an electrolytic solution, The process of preparing an electrode sheet from a metal foil for a collecting electrode and a kneaded material mainly composed of activated carbon for a polarizable electrode is a step of integrating a kneaded material layer mainly composed of activated carbon on the surface of the metal foil, and a stamping or rolling process. Cutting a micro-width groove into the kneaded material layer by cutting, the method comprising the steps of:

正極体と負極体とこれらの間に介在するセパレータとから構成されるキャパシタ本体と、キャパシタ本体を電解液と共に密封する容器と、を備える電気二重層キャパシタの製造方法において、正極体および負極体として集電極用の金属箔と分極性電極用の活性炭主体の混練物とから電極シートを作成する過程は、電極シートに成形される素材として金属箔の表面に活性炭主体の混練物層を一体化する工程と、素材から電極シートを型抜き加工するのに伴うスタンピングにより微小幅の溝を混練物層に刻み付ける工程と、を含むことを特徴とする電気二重層キャパシタの製造方法。In a method for manufacturing an electric double layer capacitor including a capacitor body including a positive electrode body, a negative electrode body, and a separator interposed therebetween, and a container that seals the capacitor body together with an electrolytic solution, The process of preparing an electrode sheet from a metal foil for a collecting electrode and a kneaded material mainly composed of activated carbon for a polarizable electrode integrates a kneaded material layer mainly composed of activated carbon on the surface of the metal foil as a material to be formed into an electrode sheet. A method for manufacturing an electric double layer capacitor, comprising: a step; and a step of engraving a micro-width groove in a kneaded material layer by stamping involved in stamping an electrode sheet from a material.

金属箔の表面に活性炭主体の混練物層を一体化する工程は、予め形成の混練物層を金属箔の表面に接着することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１つに係る電気二重層キャパシタの製造方法。4. The method according to claim 1, wherein the step of integrating the kneaded material layer mainly composed of activated carbon on the surface of the metal foil comprises bonding the previously formed kneaded material layer to the surface of the metal foil. A method for manufacturing such an electric double layer capacitor.

金属箔の表面に活性炭主体の混練物層を一体化する工程は、金属箔の表面に混練物の塗布層を形成することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１つに係る電気二重層キャパシタの製造方法。4. The method according to claim 1, wherein the step of integrating the kneaded material layer mainly composed of activated carbon on the surface of the metal foil comprises forming a coating layer of the kneaded material on the surface of the metal foil. A method for manufacturing an electric double layer capacitor.

正極体と負極体とこれらの間に介在するセパレータとから構成されるキャパシタ本体と、キャパシタ本体を電解液と共に密封する容器と、を備える電気二重層キャパシタの製造装置において、正極体および負極体として集電極用の金属箔と分極性電極用の活性炭主体の混練物とから電極シートを作成する過程の処理手段は、金属箔の表面に活性炭主体の混練物層に一体化する工程の処理手段と、混練物層に微小幅の溝を刻み付ける工程の処理手段と、を備えることを特徴とする電気二重層キャパシタの製造方法。In a manufacturing apparatus for an electric double layer capacitor including a capacitor body including a positive electrode body, a negative electrode body, and a separator interposed therebetween, and a container that seals the capacitor body together with an electrolytic solution, as a positive electrode body and a negative electrode body, The processing means in the process of preparing an electrode sheet from the metal foil for the collecting electrode and the kneaded material mainly composed of activated carbon for the polarizable electrode includes a processing means of a step of integrating the kneaded material layer mainly composed of activated carbon on the surface of the metal foil. And a processing means for incising a micro-width groove in the kneaded material layer.

混練物層に微小幅の溝を刻み付ける工程の処理手段は、圧延を行うローラに微小幅の溝を混練物層に刻み付けるスタンピング用またはカッティング用の刃部を備えることを特徴とする請求項６の記載に係る電気二重層キャパシタの製造装置。The processing means in the step of engraving a micro-width groove in the kneaded material layer, the stamping or cutting blade for engraving the micro-width groove in the kneaded material layer on a roller for rolling is provided. 6. An electric double layer capacitor manufacturing apparatus according to claim 6.

混練物層に微小幅の溝を刻み付ける工程の処理手段は、電極シートを成形するプレス機の抜き型に微小幅の溝を混練物層に刻み付けるスタンピング用の刃部を備えることを特徴とする請求項６の記載に係る電気二重層キャパシタの製造装置。The processing means of the step of engraving a minute width groove in the kneaded material layer is characterized by comprising a stamping blade for engraving the minute width groove in the kneaded material layer in a punching die of a press for forming an electrode sheet. An electric double layer capacitor manufacturing apparatus according to claim 6.