JP2005039090A - Electric double-layered capacitor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、各種電子機器に使用される電気二重層コンデンサに関し、特にシート状の分極性電極を用いた電気二重層コンデンサに関する。 The present invention relates to an electric double layer capacitor used in various electronic devices, and more particularly to an electric double layer capacitor using a sheet-like polarizable electrode.
従来技術による電気二重層コンデンサについて図24〜図28を参照して説明する。 A conventional electric double layer capacitor will be described with reference to FIGS.
図24(a)は、従来の電気二重層コンデンサの一例を示す平面図、(b)は背面図、(c)は正面図および(d)は側面図である。図25は、図24の電気二重層コンデンサの基本セル8aを示す断面図である。図26は図24に示されている電気二重層コンデンサをXXVI−XXVI線断面図である。
24A is a plan view showing an example of a conventional electric double layer capacitor, FIG. 24B is a rear view, FIG. 24C is a front view, and FIG. 24D is a side view. 25 is a cross-sectional view showing a
図24(a)〜(d)乃至図26を参照すると、従来の電気二重層コンデンサ50は、図25に示される複数の基本セル8aを積層してなるセル積層体7aと、セル積層体7aを積層方向両端から挟み込む端子電極1Kと、これらを覆う外装パッケージ2aとを備えて構成されている。
24 (a) to (d) to FIG. 26, a conventional electric
図25に示されるように基本セル8aでは、非導電性およびイオン透過性を有する多孔質のセパレータ6を介して対向配置された一対の分極性電極4が中空のガスケット3aに収容されている。枠状のガスケット3aの上面および下面には開口部が形成されている。ガスケット3aの上面および下面の開口部を覆うように、それぞれに第1の集電体5aが接合されて、ガスケット3aの上面および下面のそれぞれの開口部が集電体5aによって封止されている。これにより、ガスケット3aの内部にセパレータ6および一対の分極性電極4が封入されている。分極性電極4のセパレータ6と反対側の面には、第1の集電体5aが接している。また、ガスケット3aの内部には、セパレータ6及び分極性電極4と共に電解質溶液9が封入されており、この電解質溶液9がセパレータ6および分極性電極4にしみ込んでいる。
As shown in FIG. 25, in the
図25の中で、分極性電極4の材質としては、特許文献1に開示されているような、活性炭粉末または活性炭繊維と、導電性付与剤などを主成分としたシート状の活性炭が用いられる。
In FIG. 25, as the material of the
集電体5aの材質としては、導電性カーボンを含有するゴムまたは、プラスチックが用いられている。この集電体5aは、分極性電極4と接合されている。
As a material of the
電気二重層コンデンサの耐電圧は、電解質溶液9の電気分解電圧によって制限される。従って、電気二重層コンデンサに要求される耐電圧に応じて所定の数の基本セル8aが直列に接続されてセル積層体7aが構成されている。セル積層体7aの積層方向におけるセル積層体7aの両端には端子電極1kが取り付けられている。それぞれの端子電極1kの、セル積層体7aと反対側の面には外装パッケージ2aが取り付けられている。セル積層体7aの両端の端子電極1k同士の距離が狭くなる方向にそれぞれの端子電極1kに圧力がかけられて、その状態が外装パッケージ2aにより保持されている。このように外装パッケージ2aによって一定の圧力が保持されることにより、隣合う基本セル8a同士の間や、基本セル8aと端子電極1kとの間に圧力がかけられて、電気二重層コンデンサの各構成部品同士の接触面での接触抵抗が下げられている。
The withstand voltage of the electric double layer capacitor is limited by the electrolysis voltage of the
ところで、このような電気二重層コンデンサにおいて、近年、シート状の分極性電極4を用いることにより、電気二重層コンデンサが薄型化すると共に電気二重層コンデンサの等価直列抵抗(以下、ESRと呼ぶ)が低減されている。これにより、電気二重層コンデンサの新しい用途が検討されつつある。一例としては、携帯電話やPDA、DSCなど電池の負荷変動吸収用のデバイスとして二次電池と組合せて用いられる用途が挙げられる。
By the way, in such an electric double layer capacitor, by using the sheet-like
どの用途の場合も、携帯用電子機器の小型化・薄型化への傾向が高くなっている。そして、これらの電子機器に挿入される電気二重層コンデンサにも、他の電子部品と同様に小型化、特に薄型化への要求が顕著になっている。また、使用環境も、電気二重層コンデンサが高温の環境に設置される可能性が大きいので、高温の環境下における信頼性を確保する必要がある。 In any application, there is an increasing tendency to reduce the size and thickness of portable electronic devices. And the demand for size reduction, especially thickness reduction is also remarkable also with the electric double layer capacitor inserted in these electronic devices like other electronic components. Moreover, since there is a high possibility that the electric double layer capacitor is installed in a high temperature environment, it is necessary to ensure reliability in a high temperature environment.
しかし、図26のような従来の電気二重層コンデンサでは、要求電圧を得る為には、直列に基本セルを積層するため薄型化が困難であった。また、電気二重層コンデンサでは、セル積層体7aの積層数が多くなるほど、各部材の寸法のばらつきや圧力の不均一などによる影響を受け易くなり各基本セル8a間の電位バランスが崩れやすくなる。よって、高温下で信頼性試験を実施すると、セル積層体7a内の電位バランスが崩れ、その結果、過電圧がかかった基本セル8aが膨張し、集電体5aに亀裂ややぶれを生じ、そのため基本セル8aの内部から電解質溶液9が漏れると言う問題があった。
However, in the conventional electric double layer capacitor as shown in FIG. 26, it is difficult to reduce the thickness because basic cells are stacked in series in order to obtain the required voltage. In addition, in the electric double layer capacitor, as the number of stacked
また、アシストする負荷電流が大きくなるほど、電気二重層コンデンサにはパワーが求められ、ESRが低い必要がある。電気二重層コンデンサのESRを低くする為には、分極性電極4と集電体5aの電気的な接続をよくすればよい。従って、電気二重層コンデンサでは、セル積層体7aに一定の圧力がかけられる構造になっている。
Further, as the load current to assist increases, power is required for the electric double layer capacitor, and the ESR needs to be low. In order to lower the ESR of the electric double layer capacitor, the electrical connection between the
ところが、セル積層体7aの積層数が増えていくと、各部材の寸法ばらつきなどにより積層ズレが発生しやすくなる。従って、セル積層体7aに圧力をかけた際に、集電体5aに局部的に強い力がかかってしまうことがある。また、分極性電極4の材料としては活性炭が用いられており、硬く、高い剛性を有している。さらに、ガスケット3aの材質として、ガスケット3aの寸法精度をよくするためにプラスチック系の硬いものを用いる場合が多い。これらのことにより、セル積層体7aの両端から圧力をかけると、これら部材の縁などの角張った箇所によってセル積層体7aの集電体5aに亀裂が生じる事がある。その結果、電気二重層コンデンサを製造する際に、不良が発生する確率が高くなり、電気二重層コンデンサの生産性が低くなるという問題点があった。
However, as the number of stacked
上記の問題を解決するための電気二重層コンデンサとしては、例えば、図27(a)及び(b)に示される特許文献2に開示されたものがある。図27(a)は従来技術による電気二重層コンデンサのもう一つの例を示す斜視図、図27(b)は図27(a)の電気二重層コンデンサの平面図である。 As an electric double layer capacitor for solving the above problem, for example, there is one disclosed in Patent Document 2 shown in FIGS. 27 (a) and 27 (b). FIG. 27A is a perspective view showing another example of a conventional electric double layer capacitor, and FIG. 27B is a plan view of the electric double layer capacitor of FIG.
図27(a)及び(b)に示されるように、特許文献2に開示された電気二重層コンデンサ60は、セル積層体7aを円筒状などの缶ケースで外装した後、さらに製品を角型でかつ、端子電極取り出し部が凹凸の勘合部を有した外装ケース52に入れた構造になっている。なお、符号1Mは端子電極,51は結合突起部である。
As shown in FIGS. 27 (a) and (b), the electric double layer capacitor 60 disclosed in Patent Document 2 has a
また、例えば、図28に示されるように、特許文献3に開示されたものがある。図28は従来技術による電気二重層コンデンサのさらにもう一つの例を示す断面図である。図28に示されるように、特許文献3に開示された電気二重層コンデンサ70では、セル積層体7aを並べて配列しその個々を電気的に直列に接続するように、集電体5a及び端子電極1aをカーボンペインティングで形成するとともに、カーボンペインティングでつなげた構造になっている。これらの構造は、電気二重層コンデンサの薄型化を容易にすると共に特性の劣化を防ぐ役割をしている。
For example, as shown in FIG. 28, there is one disclosed in Patent Document 3. FIG. 28 is a sectional view showing still another example of the electric double layer capacitor according to the prior art. As shown in FIG. 28, in the electric
しかしながら、従来技術における第1の問題点は、薄型化することが難しいことである。その理由は、上記特許文献1及び2に開示された電気二重層コンデンサでは、セル積層体7aを円筒状などの缶ケースで外装した後、さらに、製品を角型でかつ、端子電極取り出し部が凹凸の勘合部を有した外装ケースに入れた構造になっているからである。
However, the first problem in the prior art is that it is difficult to reduce the thickness. The reason is that, in the electric double layer capacitor disclosed in Patent Documents 1 and 2, after the
しかし、この構造では、下記の問題が生じ、薄型化させることは難しいと言える。セル積層体7aを円筒状の缶ケースで外装した後、さらに端子電極取出し部が凹凸の勘合部を有した外装ケースに入れ、凹凸部の勘合部を利用して電気二重層コンデンサを2個並べて電気的には直列に接続した電気二重層コンデンサを作製したとする。
However, with this structure, the following problems occur, and it can be said that it is difficult to reduce the thickness. After the
従来の電気二重層コンデンサと比較すると、セル積層体7aの積層数が少ないので生産上発生する積層ズレや切断ミスなどによる不良も少なくなり、さらに、三重外装されている事から信頼性も確保される。しかし、従来の厚みの時に比べ、セル積層体7aが分割された分、電気二重層コンデンサの厚みはわずかには薄くなるが、外装ケースの厚みの分がプラスになるため、あまり顕著な効果があるとは言えない。
Compared to the conventional electric double layer capacitor, the number of stacked
また、従来技術における第2の問題点は、高温化での信頼性の確保および生産性を向上することが難しいことである。その理由は、上記特許文献3に開示された電気二重層コンデンサでは、セル積層体7aを並べて配列し、並べたセル積層体7a同士を電気的に直列に接続するようにカーボンペインティングでつなげた構造になっているからである。
In addition, the second problem in the prior art is that it is difficult to ensure reliability at high temperatures and improve productivity. The reason is that in the electric double layer capacitor disclosed in Patent Document 3, the
しかし、この構造では、下記の問題が生じ、高温化での信頼性を確保すること、また生産性を向上させることは難しいと言える。 However, with this structure, the following problems occur, and it can be said that it is difficult to ensure reliability at high temperatures and improve productivity.
セル積層体7aを並べて配列し、並べたセル積層体7a同士を電気的に直列に接続するようにカーボンペインティングでつなげた後、外装パッケージ2aで外装し電気二重層コンデンサを作製したとする。
Assume that the
従来の電気二重層コンデンサと比較すると、セル積層体7aの積層数が少ないので生産上発生する積層ズレや切断ミスなどによる不良も少なくなり、かつ薄型化も可能である。
Compared with a conventional electric double layer capacitor, the number of
しかし、個々に作製したセル積層体7aを並べて配置しそれをカーボンペインティングでつなげた構造である為、セル積層体7a同士の厚みばらつきによる特性のばらつきや、位置あわせの問題があり生産性が向上するとは言いがたく、あまり顕著な効果があるとは言えない。
However, because the
また、セル積層体7a同士を電気的に接続する手段として使用しているカーボンペインティング等の導電性ペーストは、カーボンや金属粉末などの導電材と導電材をつなぎ合わせる樹脂部から構成されている。最近では、導電率を上げるため絶縁の樹脂部を少なくした製品も出来てきているが、ゼロには出来ない。
In addition, the conductive paste such as carbon painting used as a means for electrically connecting the
従って、セル積層体7aの集電体5a上に塗布して乾燥させた時、樹脂の収縮による集電体5aの亀裂の発生や、亀裂が発生しなくても集電体5aの一部に応力が集中した状態になる。
Therefore, when applied on the
このような状態の電気二重層コンデンサを信頼性試験した場合、内部の電解質溶液9の熱膨張でセル積層体7aが膨張すると、その応力が集中している部分に力が加わり集電体5aが破け内部の電解質溶液9が漏れるといった不具合が発生する可能性が高く、信頼性を確保する為にあまり顕著な効果があるとは言えない。
In a reliability test of the electric double layer capacitor in such a state, when the
また、今回のようにセル積層体7a間をつなぎ合わせるような目的では、電気二重層コンデンサの基本セル8aの厚みは最大でも数百μm程度である為、並べたセル積層体7a同士の間の隙間にカーボンペインティングが入り込むと、セル積層体7aの側面に出ている集電体5aに付着し基本セル8aのセル数を減少させてしまう可能性がある。
In addition, for the purpose of connecting the
これを避ける為、薄く塗ると、セル積層体7a間のエッジ部でカーボンペインティングに亀裂やひび割れを生じ、信頼性に対しあまり顕著な効果は期待できない。
本発明の技術的課題は、電気二重層コンデンサを薄型化する事ができ、生産性が高く、かつ、高温環境下においても信頼性の良い電気二重層コンデンサを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an electric double layer capacitor that can reduce the thickness of the electric double layer capacitor, has high productivity, and has high reliability even in a high temperature environment.
本発明の電気二重層コンデンサは、電気二重層コンデンサの基本セルを単数もしくは複数積層したセル積層体を外装パッケージに収納して一体化した電気二重層コンデンサにおいて、前記外装パッケージ内に前記セル積層体が2個以上横に並べられて配置されていることを特徴とする。 The electric double layer capacitor of the present invention is an electric double layer capacitor in which a cell laminate in which one or a plurality of basic cells of the electric double layer capacitor are laminated is housed and integrated in an outer package, the cell laminate in the outer package. Two or more are arranged side by side.
また、本発明の電気二重層コンデンサは、前記電気二重層コンデンサにおいて、前記基本セルは、電解質溶液をしみ込ませた、非導電性およびイオン透過性を有する多孔性のセパレータと、該セパレータを介して対向する一対の分極性電極と、前記セパレータおよび前記一対の分極性電極を収容する、開口部を有する中空の第1のガスケットと、前記分極性電極の、前記セパレータ側と反対側の面に接すると共に前記ガスケットの前記開口部を封止するように前記ガスケットに取り付けられた一対の第1の集電体とを備えていることを特徴とする。 Moreover, the electric double layer capacitor of the present invention is the electric double layer capacitor, wherein the basic cell is impregnated with an electrolyte solution and has a non-conductive and ion-permeable porous separator, and the separator is interposed therebetween. A pair of opposing polarizable electrodes, a hollow first gasket having an opening that accommodates the separator and the pair of polarizable electrodes, and a surface of the polarizable electrode opposite to the separator side And a pair of first current collectors attached to the gasket so as to seal the opening of the gasket.
また、本発明の電気二重層コンデンサは、前記電気二重層コンデンサにおいて、前記横に並べられて配置された前記基本セル同士が、前記それぞれに装着された第1のガスケットを一体化することによって、1つのガスケットで一体化されて構成されていることを特徴とする。 Further, the electric double layer capacitor of the present invention, in the electric double layer capacitor, the basic cells arranged side by side are integrated with the first gasket mounted on each, It is characterized by being constituted by one gasket.
また、本発明の電気二重層コンデンサは、前記電気二重層コンデンサにおいて、前記横に並べられて配置された前記セル積層体において、前記セル積層体の各々に電気的に独立して接し外部へ電気を取り出す第1の端子電極と接している面の前記基本セルを構成する第1のガスケットのみ中心部に凸部を有していることを特徴とする。 In the electric double layer capacitor of the present invention, in the electric double layer capacitor, in the cell laminated body arranged side by side, the cell laminated body is electrically in contact with each of the cell laminated bodies and electrically connected to the outside. Only the first gasket constituting the basic cell on the surface in contact with the first terminal electrode from which the lead is taken out has a convex portion at the center.
また、本発明の電気二重層コンデンサは、前記いずれか一つの電気二重層コンデンサにおいて、前記横に並べられて配置された前記セル積層体同士を電気的に直列接続するように片側最外側の隣接する一対の第1の集電体が一体化された第2の集電体によって共通化されていることを特徴とする。 Also, the electric double layer capacitor of the present invention is the electric double layer capacitor according to any one of the above electric double layer capacitors, wherein the cell laminates arranged side by side are electrically connected in series so as to be electrically connected in series. The pair of first current collectors is made common by a second current collector integrated with each other.
また、本発明の電気二重層コンデンサは、前記電気二重層コンデンサにおいて、前記第2の集電体の厚みが、前記第1の集電体の厚みと同じか、または厚いことを特徴とする。 The electric double layer capacitor of the present invention is characterized in that, in the electric double layer capacitor, the thickness of the second current collector is the same as or thicker than the thickness of the first current collector.
また、本発明の電気二重層コンデンサは、前記いずれか一つに記載の電気二重層コンデンサにおいて、前記第2の集電体の外装パッケージと接する面に前記第2の集電体と同形状の板状ガスケットが配置されていることを特徴とする。 The electric double layer capacitor of the present invention is the electric double layer capacitor according to any one of the above, wherein a surface of the second current collector that is in contact with the outer package has the same shape as the second current collector. A plate-like gasket is arranged.
また、本発明の電気二重層コンデンサは、前記いずれか一つの電気二重層コンデンサにおいて、前記セル積層体の前記第1の端子電極とは反対側の面に横に並べた前記セル積層体の片側に接し、前記セル積層体同士を電気的に直列接続する第2の端子電極とが配置されていることを特徴とする。 Moreover, the electric double layer capacitor of the present invention is the electric double layer capacitor according to any one of the cell laminates, wherein the cell laminate is arranged side by side on a surface opposite to the first terminal electrode of the cell laminate. And a second terminal electrode for electrically connecting the cell stacks in series with each other.
また、本発明の電気二重層コンデンサは、前記いずれか一つの電気二重層コンデンサにおいて、前記横に並べられて配置された前記セル積層体同士の間隔が0.1mm以上離れていることを特徴とする。 Moreover, the electric double layer capacitor of the present invention is characterized in that, in any one of the electric double layer capacitors, an interval between the cell stacks arranged side by side is 0.1 mm or more apart. To do.
また、本発明の電気二重層コンデンサは、前記いずれかの電気二重層コンデンサにおいて、前記横に並べられて配置された前記セル積層体において、前記第1の端子電極と接している面の前記基本セルの上面に、前記第1の端子電極を収容するための端子電極用ガスケットが配置されていることを特徴とする。 Further, the electric double layer capacitor of the present invention is the basic double-side capacitor according to any one of the electric double layer capacitors, wherein the surface of the cell laminated body arranged side by side is in contact with the first terminal electrode. A terminal electrode gasket for accommodating the first terminal electrode is disposed on the upper surface of the cell.
さらに、本発明の電気二重層コンデンサは、前記電気二重層コンデンサにおいて、前記端子電極用ガスケットの厚みが、前記第1の端子電極の厚みと同等以下であることを特徴とする。 Furthermore, the electric double layer capacitor of the present invention is characterized in that, in the electric double layer capacitor, the thickness of the terminal electrode gasket is equal to or less than the thickness of the first terminal electrode.
本発明によれば、電気二重層コンデンサを薄型化する事ができ、生産性が高く、かつ、高温環境下においても信頼性の良い電気二重層コンデンサを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, an electrical double layer capacitor can be reduced in thickness, and an electrical double layer capacitor with high productivity and high reliability can be provided even in a high temperature environment.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)
図1(a)は本発明の第1の実施の形態による電気二重層コンデンサの平面図、図1(b)は図1(a)の電気二重層コンデンサの背面図、図1(c)は図1(a)の電気二重層コンデンサの正面図、図1(d)は図1(a)の電気二重層コンデンサの側面図である。図2は、図1(a)のII−II´線断面図である。
(First embodiment)
1A is a plan view of the electric double layer capacitor according to the first embodiment of the present invention, FIG. 1B is a rear view of the electric double layer capacitor of FIG. 1A, and FIG. FIG. 1A is a front view of the electric double layer capacitor of FIG. 1A, and FIG. 1D is a side view of the electric double layer capacitor of FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II ′ of FIG.
図3(a)は、図1及び図2の電気二重層コンデンサに使用するガスケット3aの構造を示す正面図、図3(b)はG方向から見た場合の側面図である。
3A is a front view showing the structure of the
図1に示す第1の実施の形態による電気二重層コンデンサと同様な外観を第2〜第10の実施の形態による電気二重層コンデンサも有している。 The electric double layer capacitors according to the second to tenth embodiments have the same appearance as the electric double layer capacitors according to the first embodiment shown in FIG.
図2には本第1の実施の形態による電気二重層コンデンサ10aに用いられる基本セル8aを2つ積層してなるセル積層体7aが示されている。図2においては、説明を簡略化するために、セル積層体7aは、最上部の基本セル8aと最下部の基本セル8aを持つもののみを示しているが、これらの基本セル8aは単独であっても良く、また2層以上積層されているいるものであっても良い。
FIG. 2 shows a
セル積層体7aでは、図2に示すように、中空のガスケット(以下、第1のガスケットと呼ぶ)3aの内部に、非導電性およびイオン透過性を有する多孔性のセパレータ6と、セパレータ6を介して対向する一対の分極性電極4とが収容されている。第1のガスケット3aの表面および裏面のそれぞれには、第1のガスケット3aの中空部と連通する開口部が形成されている。第1のガスケット3aの一方の開口部側の面にはシート状の第1の集電体5aが接合されて、その一方の開口部が第1の集電体5aにより封止されている。第1のガスケット3aの他方の開口部側の面には、もう一つの第1の集電体5aが接合されて、その他方の開口部も第1の集電体5aにより封止されている。第1のガスケット3aの内部には、セパレータ6および分極性電極4と共に電解質溶液9が多孔性のセパレータ6に沁みこんでいる。
In the
セパレータ6、一対の分極性電極4、電解質溶液9、第1のガスケット3a、一対の第1の集電体5aから基本セル8aが構成されている。この基本セル8aが、即ち、セパレータ6および一対の分極性電極4が並ぶ方向に2つ積層されて、セル積層体7aが構成されている。
A
分極性電極4の材質は、粉末活性炭に炭素繊維などの導電性付与材およびバインダー材を混ぜて作製したシート状活性炭であれば良く、そのバインダー材の材料や、分極性電極の製造方法はどんなものであっても良い。
The material of the
図3に示すように、第1のガスケット3aは中空の構造であり、上述したように分極製電極4、セパレータ6および電解質溶液9を収容して、一対の第1の集電体5aが取り付けられるものである。
As shown in FIG. 3, the
従って、第1のガスケット3aの材質としては、プラスチックなどの絶縁物を用いることができ、ここでは、耐熱性のポリオレフィン系樹脂を用いている。
Accordingly, an insulating material such as plastic can be used as the material of the
また、第1の集電体5aを構成する集電体シートは、カーボン粉末、その他を練り込んだポリオレフリン系の導電性シートを用いた。セパレータ6の材質は、非道導電性で、かつ、イオン透過性の膜であれば材質を問わないので、ここでは、鉛蓄電池などにも使用されているPP系セパレータを用いた。
The current collector sheet constituting the first
図2に最も良く示されるように、第1の端子電極1a、1bは、電気的に独立して各セル積層体に接して外部へ電気を取り出すために設けられており、第2の端子電極1cはセル積層体同士を電気的に直列接続するために設けられている。いずれの第1の端子電極1a、1b及び第2の端子電極1cも、銅板に半田めっきを施したものを用いている。
As best shown in FIG. 2, the first
外装パッケージ2aには、アルミ箔の両側に絶縁樹脂が塗布されているラミネートフィルムを使用した。
A laminate film in which an insulating resin is applied on both sides of an aluminum foil was used for the
基本セル8aを製造する方法としては、一対の分極性電極4がセパレータ6を介して互いに向き合うように第1のガスケット3a内にセパレータ6及び一対の分極性電極4を収容する。そして、分極性電極4とセパレータ6の中に電解質溶液9を注入する。その後、第1のガスケット3aの一方の開口部を第1の集電体5aで覆い、第1のガスケット3aの他方の開口部も第1の集電体5a覆う事によって基本セル8aが製造される。尚、第1のガスケット3a上に載せる第1集電体5aは、第1のガスケット3aの開口部の中心と第1の集電体5aの中心が重なるように載せる。
As a method of manufacturing the
本発明の第1の実施の形態による電気二重層コンデンサ10aは、図2に示すように、一定間隔を空けて横に配置したセル積層体7aを2個、第1の端子電極1a,1b,及び第2の端子電極1cおよび外装パッケージ2aから構成されている。セル積層体7aは、所定数の基本セル8aを直列に積層したものである。
As shown in FIG. 2, the electric
このようにして作製したセル積層体7aを2個横に並べて配置し、セル積層体7aの積層方向におけるセル積層体7aの両端には、第1の端子電極1a,1b,及び第2の端子電極1cが図2で示すように配置されている。つまり、片側の第2の端子電極1cは並べているセル積層体7a同士が電気的には直列に接続されるように配置し、反対側の第1の端子電極1a,1bは並べたセル積層体7aの集電体5aの大きさと同等以下の大きさの第1の端子電極1a、1bがセル積層体7aごとに取り付けられている。それぞれの第1の端子電極1a,1b,及び第2の端子電極1cのセル積層体7aと反対側の面には外装パッケージ2aが取り付けられている。外装パッケージ2aによってセル積層体7aを圧縮する方向にセル積層体7aおよび第1の端子電極1a,1b,及び第2の端子電極1cに圧力がかけら、その圧力を保持するように封止して電気二重層コンデンサが製造される。
Two
ここで、第1の端子電極1a,1bの一部は、外装パッケージ2aの外側へ露出し、電気的に外へ接続できるようになっている。
Here, a part of the first
本第1の実施の形態における電気二重層コンデンサ10aでは、分極性電極4の外形寸法は、長さが14mm、幅が9mm、厚みが0.1mmである。第1のガスケット3aの中空部の寸法は、長さが15mm、幅が10mm、厚さが0.25mm、外形寸法は長さが17mm、幅が12mm、厚みが0.25mmである。セパレータ6の外形寸法は、長さが15mm、幅が10mm、厚さが0.05mmである。端子電極と接する集電体の外形寸法は、長さが17mm、幅が12mm、厚さが0.05mmである。端子電極の外形寸法は、並んだセル積層体を電気的に共通にする側の第2の端子電極1cは、長さが15mm、幅が20.2mm、厚さが0.1mmで、外部に電気を取り出す側の第1の端子電極1a,1bは、共に長さが15mm、幅が10mm、厚さが0.1mmで、幅方向に長さが8mm、幅が3mm、厚みが0.1mmの凸部が形成されている物である。
In the electric
横に並べて配置したセル積層体7a同士の間隔aは0.2mmである。
The distance a between the
サンプル(例1)は、基本セル8aを6個、直列に積層したセル積層体7aを2つ並べて第2の端子電極1cにより電気的に12個の基本セル8aを直列に接続して耐電圧9.6Vのセル積層体を作製した。
In the sample (Example 1), six
また、電解質溶液9としては30wt%の希硫酸を使用した。基本セル8a内の一対の分極性電極4は、フェノール系の粉末活性炭と、導電性カーボンおよびバインダーを10:5:1の割合で混合し、成膜して作製したものである。
Further, 30 wt% dilute sulfuric acid was used as the
本第1の実施の形態による電気二重層コンデンサ10aでは、セル積層体7aを2個並べて配置したが、セル積層体7aとして、基本セルを単独で用いるか、積層数を2個以上とし、また、セル積層体7aの並べる数を2個から3個、4個と増やしても良い。
In the electric
また、上述の第1の実施の形態には、次の変形が可能である。 Further, the following modifications can be made to the first embodiment described above.
(第2の実施の形態)
第2の実施の形態におけるサンプル(例2)においては、上述の例1の並べて配置したセル積層体7a同士の間隔aを0.05,0.075,0.1,0.15,0.3mmとした構成である。
(Second Embodiment)
In the sample (Example 2) in the second embodiment, the interval a between the
(第3の実施の形態)
図4は本発明の第3の実施の形態による電気二重層コンデンサの図2と同じ位置における断面図である。図4で示すように、外装パーケージ2bとして、モールド樹脂にて外装する。モールド樹脂剤には熱可塑性で高耐熱のPPS絶縁樹脂を使用した。その他の材料および製造方法は第1の実施の形態と同様である。第3の実施の形態におけるサンプルを例3とした。
(Third embodiment)
FIG. 4 is a sectional view of the electric double layer capacitor according to the third embodiment of the present invention at the same position as FIG. As shown in FIG. 4, the
(第4の実施の形態)
図5は本発明の第4の実施の形態による電気二重層コンデンサの図2と同じ位置における断面図である。図6(a)は図5の電気二重層コンデンサに用いられるガスケットの平面図、図6(b)は図6(a)のガスケットのG方向から眺めた側面図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 5 is a cross-sectional view of the electric double layer capacitor according to the fourth embodiment of the present invention at the same position as FIG. 6A is a plan view of a gasket used in the electric double layer capacitor of FIG. 5, and FIG. 6B is a side view of the gasket of FIG. 6A viewed from the G direction.
図5に示すように、本発明の第2の実施の形態による電気二重層コンデンサに用いられる基本セル8bを2つ積層してなるセル積層体7bが示されているが、基本セル8bは1個(単独)で用いても、複数個積層されたセル積層体7bであっても良い。また、図5では、第1の実施の形態と同一の構成部品に同一の符号を付している。以下の説明では、第1の実施の形態と異なる点についてのみ説明する。
As shown in FIG. 5, there is shown a
図6(a)及び図6に示すように、第4の実施の形態による電気二重層コンデンサ10cに用いられる基本セル8bでは、第1の実施の形態で用いた第1のガスケット3aの代わりに中空部が2ヶ所ある第1のガスケットの2個を並べて一体化した形状の一体型ガスケット3bを使用する。この複数一体化したガスケット3bの外形寸法は、長さが17mm、幅が20.2mm、厚さが0.25mmで、図6(a)及び(b)で示す線bを中心に左右それぞれ1.1mmの場所に対称になるよう長さ15mm、幅10mm、厚み0.25mmの中空部が形成されたガスケット3bを使用したものである。
As shown in FIGS. 6A and 6, in the
従って、図5に示す第4の実施の形態による電気二重層コンデンサ10cでは、第1の実施の形態で一定間隔を空けて2個の基本セル8aを横に並べて配置した構造が、図6(a)及び図6(b)で示す複数一体化したガスケット3bを使用することにより一体化された基本セル8bになっている。
Therefore, in the electric
また、本発明の第4の実施の形態による電気二重層コンデンサの製造方法および条件は、上記の一体型ガスケット3bを使用するため、第1の集電体5aをガスケット5bの中空部の中心に合わせて載せる際、隣り合う第1の集電体5a同士が接触しないように注意して載せる他は第1の実施の形態と同様である。
Further, the manufacturing method and conditions of the electric double layer capacitor according to the fourth embodiment of the present invention uses the above-described
サンプル(例4)は、上記のガスケット3b以外の部材の形状は、第1の実施の形態と同じである。
In the sample (Example 4), the shapes of the members other than the
このような形状の基本セル8bを第1の実施の形態と同様に、図5では省略されているが6個直列に積層してセル積層体7bを作製し、セル積層体7aの積層方向におけるセル積層体7aの両端には第1の端子電極1a,1b,及び第2の端子電極1cを、図5で示すように配置した。つまり、片側の第2の端子電極1cはガスケット3bの開口部にそれぞれ配置した第1の集電体5aを電気的に直列に接続されるように配置し、反対側の第1の端子電極1a,1bはセル積層体7bの第1の集電体5aの大きさと同等以下の大きさの第1の端子電極1a、1bが第1の集電体5aごとに取り付けられている。
Although the
それぞれの第1の端子電極1a,1b,及び第2の端子電極1cのセル積層体7bと反対側の面には外装パッケージ2aが取り付けられている。外装パッケージ2aによってセル積層体7bを圧縮する方向にセル積層体7bおよび第1の端子電極1a,1b,及び第2の端子電極1cに圧力がかけら、その圧力を保持するように封止して耐圧9.6Vの電気二重層コンデンサが製造される。
An
尚、セパレータ6、電解質溶液9,分極製電極4などの材料は、第1の実施の形態と同様のものを使用した。
The
本第4の実施の形態による電気二重層コンデンサ10cでは、中空部が2箇所あるガスケット3bを使用して横に2個並んだ状態のセル積層体7bを使用したが、セル積層体として、基本セルを単独で用いても、基本セルを3個,4個というように、複数個積層したセル積層体7bとしても良く、また、セル積層体の横に並べる数を3個、4個と増やしても良く、信頼性上も問題ない。
In the electric
(第5の実施の形態)
図7は、本発明の第5の実施の形態による電気二重層コンデンサの図2と同じ位置で切断した断面図である。図8(a)は、図7の電気二重層コンデンサに用いられるガスケット3cの正面図、図8(b)はG方向から見た側面図である。
(Fifth embodiment)
FIG. 7 is a cross-sectional view of the electric double layer capacitor according to the fifth embodiment of the present invention, cut at the same position as FIG. FIG. 8A is a front view of a
また、図7では、第4の実施の形態によるものと同一の構成部品に同一の符号を付してある。以下では、第4の実施の形態によるものと異なる点について説明する。 Moreover, in FIG. 7, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as the thing by 4th Embodiment. Hereinafter, points different from those according to the fourth embodiment will be described.
図7を参照すると、本発明の第5の実施の形態による電気二重層コンデンサ10dは、セル積層体7cと、第1の端子電極1a、1b、及び第2の端子電極1cと、外装パッケージ2aとを備えて構成されている。セル積層体7cは、第4の実施の形態で使用した物と同様の基本セル8bを5個直列に積層し、一番上、つまり第1の端子電極1a,1bと接する面に基本セル8cを積層したものである。基本セル8cは、一体型のガスケット3cが図8で示すような中央部が凸条部3c1を備えた構造になっている。
Referring to FIG. 7, an electric
本発明の第5の実施の形態による電気二重層コンデンサ10dの製造条件および方法は、第1及び第4の実施の形態と同様である。
The manufacturing conditions and method of the electric
サンプル(例5)は、一体型ガスケット3cの外形寸法は、長さが17mm、幅が20.2mm、厚さが0.25mmで、図8で示す線cを中心に左右それぞれ1.1mmの場所に対称になるように長さ15mm、幅10mm、厚み0.25mmの中空部が形成されており、かつ線cを中心に長さ17mm、幅0.2mm、厚み0.05mmの凸条部3c1があるガスケット3cを使用したものである。また、他の材料の形状、および材料は、第4の実施の形態と同様のものを使用した。
In the sample (Example 5), the outer dimensions of the
本発明の第5の実施の形態では、ガスケット3cの凸条部3c1の厚みは0.05mmとしたが、使用する第1の端子電極1a,1bの厚みと同等以下であれば良い。
In the fifth embodiment of the present invention, the thickness of the protrusion 3c1 of the
(第6の実施の形態)
図9は、本発明の第6の実施の形態による電気二重層コンデンサを示す断面図で図2と同じ位置における断面図で、セル積層体としては、基本セルを単独出用いても良く、また、複数基本セルを積層したものであっても良いが、図示の例においては、基本セルが複数積層されたセル積層体において、最上部及び最下部の基本セルのみが示されてい。また、図9では、第4の実施の形態と同一の構成部品に同一の符号を付してある。以下では、第4の実施の形態と異なる点について説明する。
(Sixth embodiment)
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the electric double layer capacitor according to the sixth embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view at the same position as FIG. 2. As the cell stack, a basic cell may be used alone. However, in the illustrated example, only the uppermost and lowermost basic cells are shown in the cell stack in which a plurality of basic cells are stacked. Moreover, in FIG. 9, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as 4th Embodiment. Hereinafter, differences from the fourth embodiment will be described.
図9に示すように、本発明の第6の実施の形態による電気二重層コンデンサ10d´は、セル積層体7d、第1の端子電極1a、1bおよび外装パッケージ2aを備えて構成されている。セル積層体7dは、第4の実施の形態で使用した物と同様の図では、省略されているが、基本セル8bを5個直列に積層し、一番下、つまり第1の端子電極1a,1bと接する面とは反対側に図9で示した基本セル8dを外装パッケージ2aと接する面に第1の集電体を2枚横に繋げた形状の第2の集電体5bが一体型ガスケット3bの横に並んでいる中空部を共通にするように1枚で覆った面がくるように積層したものである。基本セル8dは、第2の集電体5bでガスケット3bの横に並んでいる中空部を電気的に接続した構造になっている。その為、本第6の実施の形態による電気二重層コンデンサ10d´は、第4の実施の形態による第2の端子電極1cを省略した構造になっている。
As shown in FIG. 9, an electric
本発明の第1の実施の形態による電気二重層コンデンサ10d´の製造条件および方法は第4の実施の形態とほぼ同様である。
The manufacturing conditions and method of the electric
サンプル(例4)は、第2の集電体5bの外形寸法は、長さが17mm、幅が20.2mm、厚さが0.05mmである。他の材料の形状、および材料は、第4の実施の形態と同様のものを使用した。
In the sample (Example 4), the second
本発明の第6の実施の形態による電気二重層コンデンサ10d´では、第2の集電体5bにより一体型ガスケット3bの横に並んでいる中空部を共通にし、電気的に接続した構造にしたため第2の端子電極1cをなくした構造にしたが、第2の集電体5bの外装パッケージと接する面に第2の端子電極1cを配置しても良い。さらに、第6の実施の形態におぴては、セル積層体として、基本セル8bを5層積層した構造であるが、単独で用いても、上記以外の複数、例えば,2層,3層,4層、又は6層以上積層しても良いことは勿論である。
In the electric
また、上述の第6の実施の形態には、次のような変形が可能である。 Moreover, the following modifications can be made to the above-described sixth embodiment.
(第7の実施の形態)
本発明の第7の実施の形態によるサンプル(例7)では、上述の第6の実施の形態の第2の集電体5bの厚みが0.1mm、0.2mmのものを使用する。
(Seventh embodiment)
In the sample (Example 7) according to the seventh embodiment of the present invention, the second
(第8の実施の形態)
図10は本発明の第8の実施の形態による電気二重層コンデンサの図2の断面図と同じ位置における断面図、図11(a)は板状ガスケット3dの正面図および図11(b)はG方向から眺めた側面図である。本発明の第8の実施の形態による電気二重層コンデンサ10eは、上述の第6の実施の形態の第2の集電体5bの外側に図11で示すような板状のガスケット3dをつけた構造にする。サンプル(例8)として、板状のガスケット3dの外形寸法は、長さが17mm、幅が20.2mm、厚さが0.05mmである。その他の材料および製造方法は、第6の実施の形態と同様である。
(Eighth embodiment)
FIG. 10 is a cross-sectional view of the electric double layer capacitor according to the eighth embodiment of the present invention at the same position as the cross-sectional view of FIG. 2, FIG. 11 (a) is a front view of the
(第9の実施の形態)
図12は、本発明の第9の実施の形態による電気二重層コンデンサの図2の断面図に相当する断面図である。また、図12では、第8の実施の形態と同一の構成部品に同一の符号を付し、セル積層体の代わりに基本セルを単独で用いたものでも、セル積層体として基本セルを複数積層したものであっても良いが、図示の例においては、セル積層体として基本セルを複数積層したものの基本セルの最上部及び最下部のみ示してある。
(Ninth embodiment)
FIG. 12 is a cross-sectional view corresponding to the cross-sectional view of FIG. 2 of the electric double layer capacitor according to the ninth embodiment of the present invention. In FIG. 12, the same components as those in the eighth embodiment are denoted by the same reference numerals, and a plurality of basic cells are stacked as a cell stack even if the basic cell is used alone instead of the cell stack. In the example shown in the figure, only the uppermost part and the lowermost part of the basic cell are shown, although a plurality of basic cells are stacked as the cell stack.
以下の説明においては、本発明の第9の実施の形態による電気二重層コンデンサ10eが、第8の実施の形態と異なる点について説明する。 In the following description, differences between the electric double layer capacitor 10e according to the ninth embodiment of the present invention and the eighth embodiment will be described.
図12に示すように、本発明の第9の実施の形態による電気二重層コンデンサは、セル積層体7e、第1の端子電極1a、1bおよび外装パッケージ2aを備えた構成されている。セル積層体7eは、第4の実施の形態において使用した物と同様の基本セル8bを4個と基本セル8dを1個直列に積層し、一番上、つまり第1の端子電極1a,1bと接する面には図12で示した基本セル8cを積層したものである。
As shown in FIG. 12, the electric double layer capacitor according to the ninth embodiment of the present invention includes a
基本セル8cには、一体型のガスケット3cが図8で示すような中央部が凸条部3c1を備えた構造になっている。
In the
第9の実施の形態による電気二重層コンデンサの製造条件および方法は第4の実施の形態と同様である。 The manufacturing conditions and method of the electric double layer capacitor according to the ninth embodiment are the same as those of the fourth embodiment.
サンプルは、一体型ガスケット3cの外形寸法は、長さが17mm、幅が20.2mm、厚さが0.25mmで、図7で示す線cを中心に左右それぞれ1.1mmの場所に対称になるように長さ15mm、幅10mm、厚み0.25mmの中空部が形成されており、かつ線cを中心に長さ17mm、幅0.2mm、厚み0.05mmの凸条部3c1がある一体型のガスケット3cを使用したものである。他の材料の形状、および材料は、第8の実施の形態と同様のものを使用した。
In the sample, the outer dimensions of the
(第10の実施の形態)
図13は、本発明の第10の実施の形態による電気二重層コンデンサの図2と同じ位置における断面図である。また、図13では、第8の実施の形態と同一の構成部品に同一の符号を付してあり、セル積層体の代わりに基本セルを単独で用いても、基本セルを複数積層したものであっても良いが、図示の例においては、複数積層したものの基本セルの最上部、最下部のみが示されている。以下では、本発明の第10の実施の形態による電気二重層コンデンサ沿うものの、第8の実施の形態と異なる点について説明する。
(Tenth embodiment)
FIG. 13 is a cross-sectional view of the electric double layer capacitor according to the tenth embodiment of the present invention at the same position as FIG. In FIG. 13, the same reference numerals are given to the same components as those in the eighth embodiment, and even if a basic cell is used alone instead of a cell stack, a plurality of basic cells are stacked. In the illustrated example, only the uppermost part and the lowermost part of the basic cell are shown in the illustrated example. In the following, although the electric double layer capacitor according to the tenth embodiment of the present invention is used, differences from the eighth embodiment will be described.
図13を参照すると、本発明の第10の実施の形態による電気二重層コンデンサは、セル積層体7d、第1の端子電極1a、1bおよび外装パッケージ2aを備えて構成されている。セル積層体7dは、第8の実施の形態で使用した物と同様に基本セル8bを5個と基本セル8dを1個直列に積層し、一番上、つまり第1の端子電極1a,1bと接する面には図14で示されている一体型ガスケット3bと同型状であるが第1の端子電極1a,1bの凸条部の位置には切り欠きがあり、第1の端子電極1a,1bの厚みと同等以下の厚みの端子電極用に一体形成されたガスケット(以下、端子電極用ガスケットと呼ぶ)3eを積層したものである。
Referring to FIG. 13, the electric double layer capacitor according to the tenth embodiment of the present invention includes a
本発明の第10の実施の形態による電気二重層コンデンサ(10g)の製造条件および方法は第8の実施の形態と同様である。 The manufacturing conditions and method of the electric double layer capacitor (10g) according to the tenth embodiment of the present invention are the same as those of the eighth embodiment.
サンプル(例10)は、端子電極用ガスケット3eの外形寸法は、長さが17mm、幅が20.2mm、厚さが0.05mmで、図7で示す線dを中心に左右それぞれ1.1mmの場所に対称になるように長さ15mm、幅10mm、厚み0.05mmの中空部が形成されており、かつ幅方向に長さが1mm、幅が3.2mm、厚みが0.05mmの切りかけ部が形成されている物である。外部に電気を取り出す側の第1の端子電極1a,1bは、共に長さが15mm、幅が10mm、厚さが0.1mmで、幅方向に長さが8mm、幅が3mm、厚みが0.1mmの凸条部が形成されている物である。他の材料の形状、および材料は、第8の実施の形態と同様のものを使用した。
In the sample (Example 10), the outer dimensions of the
(第11の実施の形態)
図15は本発明の第11の実施の形態による電気二重層コンデンサを示す平面図である。図16は図15のXVI−XVI線断面図、図17は図15のXVII−XVII線断面図、図18は図15のD−D´線又はE−E´線断面図である。
(Eleventh embodiment)
FIG. 15 is a plan view showing an electric double layer capacitor according to an eleventh embodiment of the present invention. 16 is a cross-sectional view taken along line XVI-XVI in FIG. 15, FIG. 17 is a cross-sectional view taken along line XVII-XVII in FIG. 15, and FIG. 18 is a cross-sectional view taken along line DD ′ or EE ′ in FIG.
図19(a)は図15の電気二重層コンデンサに使用するガスケット3fの正面図、図19(b)はG方向から見た側面図、図20には使用する端子電極1d、1e、1f、1g、1hの外装パッケージ2a上の配置および構造を示す。
19A is a front view of the
図19(a)及び(b)に示すように、ガスケット3fは、ガスケット3aを4個田形状に組み合わせて一体化した形状を有している。
As shown in FIGS. 19 (a) and 19 (b), the
図15乃至図20に示すように、セル積層体7fを4個とし、図19(a)及び(b)に示すガスケット3fを用いて一体化している。
As shown in FIGS. 15 to 20, four
上下の端子電極は、積層体の組み合わせたものの上端に第1の端子電極1d,1eと第2の端子電極1f、下端に第2の端子電極1g,1fを組み合わせたものを用いている。
As the upper and lower terminal electrodes, a combination of stacked bodies is used in which the first
(第12の実施の形態)
図21は本発明の第12の実施の形態による電気二重層コンデンサの平面図、図22は図21のXXII−XXII断面図、図23(a)は図21の電気二重層コンデンサに使用するガスケット3gの平面図、図23(b)は図23(a)のガスケット3gのG方向から見た側面図である。
(Twelfth embodiment)
21 is a plan view of an electric double layer capacitor according to a twelfth embodiment of the present invention, FIG. 22 is a sectional view taken along line XXII-XXII in FIG. 21, and FIG. 23 (a) is a gasket used for the electric double layer capacitor in FIG. 3g is a plan view, and FIG. 23B is a side view of the
図21乃至図23に示すように、基本セル8fを二個積層したセル積層体7gが3個横一列に並べて設けられている。ガスケット39は、ガスケット3aを3個横にならべて組み合わせて一体化した形状を有している。なお、セル積層体7gとして、基本セルを積層しないで単独で用いても、3個以上積層して用いても良い。
As shown in FIGS. 21 to 23, three
また、端子電極は、積層体の組み合わせたものの上端に第1の端子電極1i,と第2の端子電極1l、下端に第2の端子電極1k,第1の端子電極1jを上下で長さ方向に互い違いになるように組み合わせて用いている。
In addition, the terminal electrode has a first terminal electrode 1i and a second terminal electrode 1l at the upper end of the combination of the laminates, and a second
(比較例1)
比較例1として図24乃至図26に示す従来技術による電気二重層コンデンサを作製した。電気二重層コンデンサ50の製造条件および方法は、第1の実施の形態と同様である。
(Comparative Example 1)
As Comparative Example 1, an electric double layer capacitor according to the prior art shown in FIGS. The manufacturing conditions and method of the electric
サンプル(比較例1)は、分極製電極4の外形寸法は、長さが14mm、幅が9mm、厚みが0.1mmである。ガスケット3aの中空部の寸法は、長さが15mm、幅が10mm、厚さが0.25mm、外形寸法は長さが17mm、幅が12mm、厚みが0.25mmである。セパレータ6の外形寸法は、長さが15mm、幅が10mm、厚さが0.05mmである。第1の端子電極1kと接する第1の集電体5aの外形寸法は、長さが17mm、幅が12mm、厚さが0.05mmである。第1の端子電極1kの外形寸法は、長さが15mm、幅が10mm、厚さが0.1mmで、幅方向に長さが8mm、幅が3mm、厚みが0.1mmの凸部が形成されている物である。
In the sample (Comparative Example 1), the outer dimensions of the
このような電気二重層コンデンサを基本セル8aを12個、直列に積層したセル積層体7aを電気的に直列に接続して耐電圧9.6Vのセル積層体7aを作製した。
A
尚、電解質溶液9およびその他の部材の材質は、第1乃至第9の実施の形態によるものと同様のものである。
The materials of the
また、上述の比較例1には、次の変形が可能である。 Moreover, the following modification is possible for the above-mentioned comparative example 1.
(比較例2)
比較例2として、上記比較例1の基本セル8aを6個直列に積層体したセル積層体7aを用いて電気二重層コンデンサを作製した後、凹凸の勘合部を有する厚み1mmの外装ケース2aに入れ、図27(a)及び(b)で示すような電気二重層コンデンサ装置を2個作製し、凹凸の勘合部に合わせて結合し電気的に直列接続させて耐電圧9.6Vにした。
(Comparative Example 2)
As Comparative Example 2, an electric double layer capacitor was prepared by using a
(比較例3)
比較例3として上記比較例1の基本セル8aを6個、直列に積層したセル積層体7aを2つ並べて端子電極1Lにより電気的に12個の基本セルを直列に接続して耐電圧9.6Vのセル積層体7aを作製した。
(Comparative Example 3)
As Comparative Example 3, six
並んだセル積層体7aを電気的に共通にする側の端子電極1Lには、カーボンぺインティングを使用した。端子電極1Lの塗布厚みは、0.05mm、0.1mm、0.2mmとした。横に並べて配置したセル積層体7a同士の間隔aは0.2mmである。このようにして、サンプル(比較例3)を作製した。
Carbon painting was used for the
(サンプルの評価)
以下に、上述のようにして作製した本発明の第1乃至第10の実施の形態による電気二重層コンデンサ(例1〜例10)および比較例1〜3のそれぞれの電気二重層コンデンサのサンプルに対して、製品厚みを測定した結果、生産時における不良発生率,および信頼性試験を実施した結果について述べる。
(Sample evaluation)
Hereinafter, the electric double layer capacitors (Examples 1 to 10) according to the first to tenth embodiments of the present invention manufactured as described above and samples of the electric double layer capacitors of Comparative Examples 1 to 3 will be described. On the other hand, the results of measuring the product thickness, the occurrence rate of defects during production, and the results of reliability tests will be described.
まず、製品厚みは、比較例の電気二重層コンデンサの厚みを1とし、その厚みに対する割合とした。 First, the thickness of the electric double layer capacitor of the comparative example was set to 1, and the product thickness was a ratio to the thickness.
また、信頼性試験は70℃の高温下、9.6V印加した状態で1000時間おいた後、充分に放電させてからESRを測定する。電気二重層コンデンサを高温下に放置する前と放置した後のESRの変化量をΔEとし、ESRの変化量△Eの初期値に対する割合△E/E(%)を基に信頼性を評価した。 In the reliability test, ESR is measured after 1000 hours with 9.6 V applied at a high temperature of 70 ° C. and after sufficient discharge. The amount of change in ESR before and after leaving the electric double layer capacitor at high temperature was assumed to be ΔE, and the reliability was evaluated based on the ratio ΔE / E (%) of the amount of change in ESR ΔE to the initial value. .
さらに、電気二重層コンデンサの信頼性を評価する為に、比較例の電気二重層コンデンサの平均寿命を1とし、比較例以外の電気二重層コンデンサにおいて比較例の電気二重層コンデンサの平均寿命に対する相対平均寿命を求めた。 Furthermore, in order to evaluate the reliability of the electric double layer capacitor, the average life of the electric double layer capacitor of the comparative example is set to 1, and relative to the average life of the electric double layer capacitor of the comparative example in the electric double layer capacitors other than the comparative example. Average life was determined.
電気二重層コンデンサの相対平均寿命を求める方法としては、上記と同様に70℃、の高温下で9.6Vの電圧を電気二重層コンデンサに印加した状態でその電気二重層コンデンサを特定の時間だけ放置する事を繰り返す。これにより、電気二重層コンデンサが故障に至るまでの時間を測定し、測定して得られる値をワイブル確立紙に打点する事で電気二重層コンデンサの平均寿命を求めた。 As a method for obtaining the relative average life of an electric double layer capacitor, a voltage of 9.6 V is applied to the electric double layer capacitor at a high temperature of 70.degree. Repeat to leave. Thus, the time until the electric double layer capacitor failed was measured, and the average life of the electric double layer capacitor was determined by marking the measured value on Weibull establishment paper.
また、ESRの測定は、1kHzの試験信号周波数におけるインピーダンスを交流四端子法により測定し、その実数部を算出することにより行った。また、電気二重層コンデンサの厚みは、ノギスにて測定した。なお、サンプル数は各水準50個ずつとし、その平均を算出した。 The ESR was measured by measuring the impedance at a test signal frequency of 1 kHz by the AC four-terminal method and calculating the real part. The thickness of the electric double layer capacitor was measured with a caliper. The number of samples was 50 for each level, and the average was calculated.
本発明の第1〜第10の実施の形態(例1〜例10)および比較例1〜3のそれぞれの電気二重層コンデンサに対して、製品厚みを測定した結果、生産時における不良発生率および信頼性試験を実施した結果を下記の表1にまとめた。 As a result of measuring the product thickness for each of the electric double layer capacitors of the first to tenth embodiments (Examples 1 to 10) and Comparative Examples 1 to 3 of the present invention, the occurrence rate of defects and The results of the reliability test are summarized in Table 1 below.
まず、比較例1、比較例2,及び比較例3のそれぞれの電気二重層コンデンサを評価する。 First, each electric double layer capacitor of Comparative Example 1, Comparative Example 2, and Comparative Example 3 is evaluated.
上記表1を参照すると、比較例1、比較例3のそれぞれの電気二重層コンデンサでは、不良品の発生率が16〜38%であり、悪い結果となっている。また、比較例、変形2のそれぞれの電気二重層コンデンサにおける△E/E(%)の値は、約30〜60%と悪くなっている。これに対し、変形2は、不良の発生率5%、△E/E(%)の値が、2.8%と良い結果を得ている。ただし、製品厚みに関しては、比較例2は比較例1の1/2と薄くなっているのに対し、比較例3は比較例と同等の厚みがありあまり効果がない。 Referring to Table 1 above, in each of the electric double layer capacitors of Comparative Example 1 and Comparative Example 3, the incidence of defective products is 16 to 38%, which is a bad result. Moreover, the value of ΔE / E (%) in each of the electric double layer capacitors of the comparative example and the modified example 2 is as bad as about 30 to 60%. On the other hand, the deformation 2 has good results with a defect occurrence rate of 5% and a value of ΔE / E (%) of 2.8%. However, regarding the product thickness, Comparative Example 2 is as thin as 1/2 of Comparative Example 1, whereas Comparative Example 3 has a thickness equivalent to that of Comparative Example and is not very effective.
また、相対平均寿命に関しては、比較例1と比べ、比較例2及び比較例3のそれぞれの電気二重層コンデンサの平均寿命は、比較例1で約1.2倍以上、比較例3では約8倍に延びて改善されている。 As for the relative average life, compared with Comparative Example 1, the average life of each of the electric double layer capacitors of Comparative Example 2 and Comparative Example 3 is about 1.2 times or more in Comparative Example 1, and about 8 in Comparative Example 3. It has been improved by doubling.
比較例2の結果は、外装が二重構造になっていることに起因している。つまり、外装が二重になっているので、第一に内部の電解質溶液9のドライアップなどが起こりにくいため、電位バランスも崩れにくくESRの上昇する可能性が小さくなる。また、第二には、外装が二重構造になっているため、加圧保持力も高くなり、信頼性評価において多少内圧が上昇しても保持力が高い分、特性劣化が起こりにくくなっている。ただし、製品厚みに関しては、二重構造にしているため厚くなり、薄型化は困難である。
The result of the comparative example 2 originates in the exterior having a double structure. In other words, since the exterior is doubled, firstly, the
比較例3の結果は、並んでいるセル積層体7a同士を電気的に直列に接続する方法としてカーボンペインティングを使用しているため、製品厚みは薄くなるが、塗布状態により不良発生率および信頼性試験結果に大きく影響していると推測する。
The result of Comparative Example 3 is that, since carbon painting is used as a method of electrically connecting the
上記表1の結果からも明らかなように、塗布厚みは薄くても厚くても良い結果が得られていない。これは、信頼性試験において発生した不良品の解析をした結果より以下のことが言える。薄い場合に発生する不良としては、ESRの値がオープン状態になるものが多かった。これは、塗布厚みが薄いため、信頼性試験を実施した際、内圧が上昇すると製品のエッジ部によりカーボンペインティングに亀裂が入り、電気的な接続が切断されてしまいオープンとなる。解析した結果、不良としてオープン状態になっているものは98%以上がエッジ部での亀裂が原因であった。また、塗布が厚い場合は、横に並んでいるセル積層体7a同志の間にカーボンペインティングが回りこみ、セル積層体7aの側面に露出している集電体5a上に塗布されてしまい、セル数が減少してしまったことに起因している。実際、解析すると多いものでは3セル分カーボンペインティングが回り込みセルが減少している電気二重層コンデンサも発見された。
As is clear from the results in Table 1 above, no satisfactory results can be obtained even if the coating thickness is thin or thick. The following can be said from the result of analyzing the defective product generated in the reliability test. Many of the defects that occur when the thickness is thin have an ESR value in an open state. Since the coating thickness is thin, when the internal pressure is increased when the reliability test is performed, the carbon painting is cracked by the edge portion of the product, and the electrical connection is cut and opened. As a result of the analysis, 98% or more of those that were open as defective were caused by cracks at the edge. Further, when the coating is thick, carbon painting wraps around between the
これに対し、本発明の第1〜第10の実施の形態による電気二重層コンデンサのサンプル(例1〜例10)では、第2の実施の形態によるサンプル(例2)の隣合うセル積層体の間隔a寸法が0.1mm未満と、第3の実施の形態によるサンプル(例3)の場合を除いて、電気二重層コンデンサの生産性が向上すると共に電気二重層コンデンサの厚みも薄く、かつ信頼性が確保されている。まず、それぞれの実施例について、厚みが薄く、生産性が向上すると共に信頼性が確保された場合を評価する。 On the other hand, in the samples (Examples 1 to 10) of the electric double layer capacitors according to the first to tenth embodiments of the present invention, adjacent cell stacks of the samples (Example 2) according to the second embodiment. Except for the case of the sample according to the third embodiment (example 3) with a distance a of less than 0.1 mm, the productivity of the electric double layer capacitor is improved and the thickness of the electric double layer capacitor is thin, and Reliability is ensured. First, for each example, the case where the thickness is thin, the productivity is improved and the reliability is ensured is evaluated.
本発明の第1〜第10の実施の形態のそれぞれの電気二重層コンデンサの製品厚みは、比較例1の約1/2とかなり薄くなっている。そして、実際に不良発生率は約2〜9%となり、不良品はほとんど発生していない。 The product thickness of each of the electric double layer capacitors of the first to tenth embodiments of the present invention is considerably thinner than about 1/2 of that of Comparative Example 1. And the defect occurrence rate is actually about 2 to 9%, and almost no defective products are generated.
更に、本発明の第1〜第10の実施の形態のそれぞれの場合において、△E/E(%)に関しても、それぞれのサンプル(例1〜例10)の電気二重層コンデンサは、約3〜6%と安定している。また、相対平均寿命は、約5〜7倍に延びて大幅に改善されている。以上の事は、上述した様に、本発明の第2の実施の形態による電気二重層コンデンサのサンプル(例2)の隣合うセル積層体の間隔a寸法が0.1mm未満と本発明の第3の実施の形態によるサンプル(例3)にした場合には当てはまらない。この理由について以下に説明する。 Further, in each case of the first to tenth embodiments of the present invention, regarding the ΔE / E (%), the electric double layer capacitors of the respective samples (Examples 1 to 10) are about 3 to 3. It is stable at 6%. In addition, the relative average life is greatly improved by extending about 5 to 7 times. As described above, the distance a between adjacent cell stacks of the electric double layer capacitor sample (Example 2) according to the second embodiment of the present invention is less than 0.1 mm as described above. This is not the case with the sample according to the third embodiment (Example 3). The reason for this will be described below.
通常、セル積層体7a同士を一定間隔空けて横に並べ外装パッケージにより一定の圧力をかけた場合、圧力という負荷が掛かることによりセル積層体7aは位置がずれたり、セル積層体7a自身も多少変形する。また、セル積層体7aを積層する時の積層ずれ及び切断ずれによる第1の集電体5aのはみ出しなども発生する可能性がある。
Normally, when the
従って、例2のように隣合うセル積層体の間隔a寸法が間隔が狭すぎると上記のような形状変化や不具合が発生した場合、隣合うセル間で第1の集電体5aがつながり単位セルあたりの電圧が高くなる、また、電位バランスが崩れるといった問題が発生し工程内の不良発生率および信頼性の低下を改善することはできないと考える。
Therefore, when the above-described shape change or malfunction occurs when the distance a between adjacent cell stacks is too narrow as in Example 2, the first
また、例3のように、モールド樹脂で外装した場合、加圧保持すべく周囲を絶縁樹脂で覆っている(モールド樹脂成形)ので大きな影響は受けないが、個々に作製したセル積層体7aを並列に配置しているため、セル積層体の厚みばらつきにより並べたセル積層体7aの加圧の不均一化によるESRの上昇や位置あわせのずれにより不良発生率が増加してしまうと考える。また、セル積層体7a間の隙間に均一に樹脂を注入するのは困難であり、信頼性に関しても絶縁樹脂は水分を透過するため、内部の電解質溶液9のドライアップにより電位バランスが崩れると言った問題が発生し信頼性も確保することが困難であると考える。
Further, as in Example 3, when the exterior is molded resin, the surroundings are covered with an insulating resin so as to hold the pressure (molded resin molding), so that there is no significant influence. Since they are arranged in parallel, it is considered that the defect occurrence rate increases due to an increase in ESR or misalignment due to non-uniform pressure application of the
本発明の電気二重層コンデンサでは、工程内での不良はほとんど発生していない上、相対平均寿命も大幅に改善されている。特に、一体型ガスケット3bを使用し隣合うセル積層体7b同志を一体化させて基本セル8bを作製した時に効果が著しい。この理由について考える。
In the electric double layer capacitor of the present invention, defects in the process hardly occur, and the relative average life is greatly improved. In particular, the effect is remarkable when the
比較例1のようにセル積層体7aの積層数が多くなればなるほど、積層時の位置ずれおよび切断ずれといった不良発生率が高くなる。また、上記のような不具合に起因した電気二重層コンデンサにかかる圧力の不均一のためのESR上昇や電位バランスの崩れによるガス発生からセル内圧が上昇し電解質溶液9が漏れてしまう。
As the number of
しかし、例えば、本発明の第1〜第3の実施の形態(例1〜例3)のように、セル積層体7aを横に2個並べて端子電極1構造を工夫することにより、セル積層体7aの積層数が減るため、上記不具合発生確率がかなり低くなると考える。
However, for example, as in the first to third embodiments (Examples 1 to 3) of the present invention, by arranging two
また、本発明の第4の実施の形態(例4)のように一体型ガスケット3bの構造を工夫し、第1〜第3の実施の形態(例1〜例3)のように出7aを横に並べて配置するのではなく、一体化してセル積層体7bを作製することでセル積層体7a同志の間隔による不具合の発生と言った問題も無くなり、さらに生産性および信頼性ともに向上すると考える。
Further, the structure of the
更に、本発明の第6の実施の形態のサンプル(例6)のように第2の集電体5bの構造を工夫することで、生産性は向上し、また、外装パッケージにラミネート材のような水分の透過がない材質のものを使用することで信頼性も確保できると考える。
Furthermore, the productivity is improved by devising the structure of the second
以上説明したように本発明の実施の形態においては、セル積層体7aを横に並べて配置し、かつ、端子電極1c構造を工夫してセル積層体7a同志を電気的に直列接続したことにより、セル積層体7aの積層数が減るため積層ずれや切断ずれなどの不具合の発生確率が低下するため、電気二重層コンデンサの生産性が向上すると共に、厚みも薄く、かつ信頼性が確保される。
As described above, in the embodiment of the present invention, by arranging the
さらに、本発明の実施の形態においては、一体型ガスケット3bの構造を工夫し、一体化してセル積層体7bが構成されているので、セル積層体7a同志の間隔による不具合の発生が防止され、電気二重層コンデンサの生産性が向上すると共に、厚みも薄く、かつ信頼性が確保される。
Furthermore, in the embodiment of the present invention, the structure of the
さらに、本発明の実施の形態においては、第2の集電体5bで一体化ガスケット3bの横に並んでいる中空部を電気的に接続した構造になっていることでも、位置ずれによる不具合の発生などが防止され、電気二重層コンデンサの生産性が向上すると共に、厚みも薄く、かつ信頼性が確保される。
Furthermore, in the embodiment of the present invention, the second
以上説明したように、本発明に係る電気二重層コンデンサは、二次電池との組み合わせで用いられる携帯電話やPDA,DSCなどの電子機器の電池負荷変動吸収用デバイスや特に高温環境下において使用される部品に適用できる。 As described above, the electric double layer capacitor according to the present invention is used in devices for absorbing battery load fluctuations in electronic devices such as mobile phones, PDAs and DSCs used in combination with secondary batteries, and particularly in high temperature environments. Applicable to parts.
1a,1b,1c,1d,1e,1f,1g,1h,1i,1j,1k、1l、1m、1n 端子電極
2a,2b 外装パッケージ
3a 第1のガスケット
3b,3c,3e,3f,3g 一体型ガスケット
3d 板状ガスケット
4 分極性電極
5a 第1の集電体
5b 第2の集電体
6 セパレータ
7a,7b,7c,7d,7e,7f,7g セル積層体
8a,8b,8c,8d,8e,8f 基本セル
9 電解質溶液
10,10a,10b,10c,10d、10d´、10e,10f,10g,50,60,70 電気二重層コンデンサ
51 結合突起部
1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i, 1j, 1k, 1l, 1m,
10, 10a, 10b, 10c, 10d, 10d ', 10e, 10f, 10g, 50, 60, 70 Electric
Claims (11)
5. The electric double layer capacitor according to claim 4, wherein the thickness of the gasket for terminal electrode is equal to or less than the thickness of the first terminal electrode.
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