JP2010114365A

JP2010114365A - Electric double layer capacitor and method of manufacturing the same

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Publication number: JP2010114365A
Application number: JP2008287763A
Authority: JP
Inventors: Masako Oya; 昌子大家; Yukinori Hado; 之規羽藤
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2008-11-10
Filing date: 2008-11-10
Publication date: 2010-05-20

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric double layer capacitor miniaturizable without degrading a characteristic; and to provide a method of manufacturing the same. <P>SOLUTION: A flat cell laminate 8 is configured by laminating a plurality of flat basic cells 7 each comprising a sheet-like porous separator 6 with an electrolyte solution impregnated therein, a pair of polarizing electrodes 4 respectively arranged on both its surfaces, and a pair of collectors 5 arranged by sandwiching them from the outside, wherein the flat cell laminate is housed in an armoring package formed of a sheet-like material. A peripheral part 19 of the armoring package is sealed by ultrasonic welding, and the sealed part is bent along a side face of the cell laminate 8. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、大容量を特徴として電気機器に用いられる電気二重層コンデンサに関し、特に小型電子機器に適した小型化が可能な電気二重層コンデンサおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to an electric double layer capacitor that is used for an electric device with a large capacity, and more particularly to an electric double layer capacitor that can be reduced in size and that is suitable for a small electronic device, and a method for manufacturing the same.

電気二重層コンデンサは、化学反応をともなうことなく１ファラッド以上の大容量を得ることが出来るため、大電流の充放電が可能で充放電サイクルに対して耐性のあるコンデンサとして実用化されている。近年においては、この電気二重層コンデンサの特徴を活かし、携帯電話機等の小型電子機器の補助電源等としての新しい用途が検討されてきており、小型化への要求がより一層高くなっている。従来の電気二重層コンデンサの例が特許文献１および２に示されている。 Since the electric double layer capacitor can obtain a large capacity of 1 Farad or more without causing a chemical reaction, it has been put to practical use as a capacitor that can charge and discharge a large current and is resistant to a charge and discharge cycle. In recent years, taking advantage of the characteristics of the electric double layer capacitor, new applications such as an auxiliary power source for small electronic devices such as mobile phones have been studied, and the demand for miniaturization is further increased. Examples of conventional electric double layer capacitors are shown in Patent Documents 1 and 2.

従来の電気二重層コンデンサについて図３、図６、図７を参照して説明する。図６は、従来の電気二重層コンデンサの一例を示す図であり、図６（ａ）は正面図、図６（ｂ）は下面図、図６（ｃ）は上面図、図６（ｄ）、図６（ｅ）は側面図である。図３は、電気二重層コンデンサの基本セルの説明図である。図３（ａ）は電気二重層コンデンサの基本セルの単体を示す断面図であり、図３（ｂ）は基本セルを複数個積層して構成されたセル積層体の断面図である。図３（ｂ）の場合は、基本セル７を２個積層したセル積層体８を示している。図７は、図６に示されている電気二重層コンデンサをＡ−Ａ’面で切断した場合の断面図である。 A conventional electric double layer capacitor will be described with reference to FIG. 3, FIG. 6, and FIG. 6A and 6B are diagrams showing an example of a conventional electric double layer capacitor. FIG. 6A is a front view, FIG. 6B is a bottom view, FIG. 6C is a top view, and FIG. FIG. 6E is a side view. FIG. 3 is an explanatory diagram of a basic cell of an electric double layer capacitor. FIG. 3A is a cross-sectional view showing a single basic cell of an electric double layer capacitor, and FIG. 3B is a cross-sectional view of a cell stack formed by stacking a plurality of basic cells. In the case of FIG.3 (b), the cell laminated body 8 which laminated | stacked two basic cells 7 is shown. FIG. 7 is a cross-sectional view of the electric double layer capacitor shown in FIG. 6 cut along the A-A ′ plane.

従来の電気二重層コンデンサは、図６、図７に示すように、図３に示す基本セル７またはセル積層体８をシート状の材料から構成された外装パッケージ２２に収納し、端子電極１を外装パッケージより引出して構成されている。なお、図７においては、基本セル７を２個積層したセル積層体８を使用した場合を示している。 As shown in FIGS. 6 and 7, the conventional electric double layer capacitor accommodates the basic cell 7 or cell stack 8 shown in FIG. 3 in an exterior package 22 made of a sheet-like material, and the terminal electrode 1 It is drawn from the exterior package. FIG. 7 shows a case where a cell stack 8 in which two basic cells 7 are stacked is used.

図３（ａ）に示されるように、基本セル７は、非導電性およびイオン透過性を有するシート状の多孔質のセパレータ６とセパレータ６の両面にそれぞれ配置された一対の分極性電極４とその一対の分極性電極４を外側から挟んで接合された一対の集電体５とから構成されている。この結果、基本セルおよびそれを積層したセル積層体は平板状の形状である。 As shown in FIG. 3 (a), the basic cell 7 includes a sheet-like porous separator 6 having non-conductivity and ion permeability, and a pair of polarizable electrodes 4 disposed on both surfaces of the separator 6, respectively. It comprises a pair of current collectors 5 joined with the pair of polarizable electrodes 4 sandwiched from the outside. As a result, the basic cell and the cell laminate in which the basic cell is laminated have a flat plate shape.

ここで、分極性電極４の材質としては、活性炭粉末または活性炭繊維と導電性付与剤を主成分としたシート状または板状の材料が用いられる。集電体５の材質としては、金属箔および導電性カーボンを含有するゴムまたはプラスチックなどが用いられている。この集電体５は、分極性電極４と接合されている。さらに、図６に示されるように、集電体５の端部には端子電極１が取り付けられ、電気的に外部へ接続できるようになっている。 Here, as a material of the polarizable electrode 4, a sheet-like or plate-like material mainly composed of activated carbon powder or activated carbon fiber and a conductivity imparting agent is used. As the material of the current collector 5, rubber or plastic containing metal foil and conductive carbon is used. The current collector 5 is joined to the polarizable electrode 4. Furthermore, as shown in FIG. 6, a terminal electrode 1 is attached to the end of the current collector 5 so that it can be electrically connected to the outside.

図７に示されるように、セル積層体８は外装パッケージ２２に収納されている。そして、外装パッケージ２２の内部には、電解質溶液３が封入されており、この電解質溶液３がセパレータ６および分極性電極４にしみ込んでいる。さらにセル積層体８には外装パッケージ２２により、その厚みが小さくなる方向に圧力がかけられて、その圧力状態が外装パッケージ２２の周縁部を熱溶着によって封止固定することにより保持されている。このように外装パッケージ２２によって一定の圧力が保持されることにより、電気二重層コンデンサ内で各構成要素同士の接触面での接触抵抗が下げられている。 As shown in FIG. 7, the cell stack 8 is housed in an exterior package 22. The exterior package 22 is filled with the electrolyte solution 3, and the electrolyte solution 3 penetrates into the separator 6 and the polarizable electrode 4. Further, pressure is applied to the cell stack 8 in the direction in which the thickness is reduced by the exterior package 22, and the pressure state is held by sealing and fixing the peripheral portion of the exterior package 22 by thermal welding. Thus, by maintaining a constant pressure by the exterior package 22, the contact resistance at the contact surface between the components in the electric double layer capacitor is lowered.

図９は、上記の従来の電気二重層コンデンサの作製工程の一例を示す工程フロー図である。基本セル単体もしくは基本セルを複数個積層したセル積層体の作製工程であるＳ６１、基本セルまたはセル積層体の正極、負極それぞれの集電体と端子電極を溶接する工程であるＳ６２、基本セルまたはセル積層体を外装パッケージへ収納する工程であるＳ６３、外装パッケージ内に電解質溶液を入れ、分極性電極およびセパレータへ電解質溶液を含浸させる工程であるＳ６４、外装パッケージの周縁部を熱溶着により封止する工程であるＳ６６、外装パッケージの熱溶着された周縁部を基本セルまたはセル積層体の側面に沿って折り曲げる工程であるＳ６７を順次行なうことにより電気二重層コンデンサが完成する。図８は外装パッケージ２２の周縁部の溶着部２９の一部を示す上面図である。 FIG. 9 is a process flow diagram showing an example of a manufacturing process of the conventional electric double layer capacitor. S61 which is a manufacturing process of a basic cell unit or a cell stack in which a plurality of basic cells are stacked, S62 which is a process of welding current collectors and terminal electrodes of the positive electrode and the negative electrode of the basic cell or cell stack, S63, which is a process of storing the cell stack in an exterior package, S64, which is a process in which an electrolyte solution is placed in the exterior package, and the polarizable electrode and separator are impregnated with the electrolyte solution, and the periphery of the exterior package is sealed by thermal welding The electric double layer capacitor is completed by sequentially performing S66, which is a step of performing S67, and S67, which is a step of bending the peripherally welded peripheral portion of the exterior package along the side surface of the basic cell or cell stack. FIG. 8 is a top view showing a part of the welded portion 29 at the peripheral edge of the exterior package 22.

従来、前述の電気二重層コンデンサの小型化への要求に対し、いくつかの方法が提案されている。例えば、特許文献２には、外装パッケージを袋状にしてセル積層体を収納し、熱溶着を用いて封止する溶着部をセル積層体の中央部に設けることにより封止部を少なくし小型化した構造の電気二重層コンデンサが開示され、特許文献３および４でも薄型電池に関して同様な技術が開示されている。 Conventionally, several methods have been proposed in response to the above-described demand for miniaturization of the electric double layer capacitor. For example, in Patent Document 2, a cell stack is accommodated in a bag-like exterior package, and a sealing portion is provided in the center of the cell stack by sealing with heat welding, thereby reducing the size of the sealing portion. An electric double layer capacitor having a structured structure is disclosed, and Patent Documents 3 and 4 also disclose a similar technique regarding a thin battery.

また、特許文献５には、電気二重層コンデンサと類似の構造の薄型電池に関して、セル積層体を収納し熱溶着して封止した外装パッケージの周縁部でセル積層体の側面に沿って折り曲げた部分を固定するために溶着部を熱硬化性の樹脂で接着した構造が開示されている。 Patent Document 5 discloses a thin battery having a structure similar to that of an electric double layer capacitor, which is folded along the side surface of the cell stack at the peripheral portion of the outer package that houses the cell stack and is heat-sealed and sealed. A structure in which a welded portion is bonded with a thermosetting resin in order to fix the portion is disclosed.

また、特許文献６には、同様に薄型電池に関して、セル積層体を収納し外装パッケージを封止する際に周縁部の外側領域のみを熱溶着し、かつ周縁部の内側折り曲げ領域は熱溶着しないように外装パッケージの周縁部を熱溶着した構造が開示されている。 Similarly, in Patent Document 6, regarding the thin battery, when the cell stack is accommodated and the outer package is sealed, only the outer region of the peripheral portion is thermally welded, and the inner bent region of the peripheral portion is not thermally welded. Thus, a structure in which the peripheral edge portion of the exterior package is thermally welded is disclosed.

特開２００３−１８８０５０号公報JP 2003-188050 A 特開２００４-３３５７０３号公報JP 2004-335703 A 特開２０００-２１５８６２号公報JP 2000-215862 A 特開平１１−２６０３２７号公報JP 11-260327 A 特開２００２−２６０６０２号公報JP 2002-260602 A 特開２００６−３４４４５７号公報JP 2006-344457 A

電気二重層コンデンサにおいて、市場の要求を満たすようにさらに小型化するためには、外装パッケージの外形をできるだけ小さくして製品外形に対するセル積層体の体積効率を向上させることが必要不可欠である。しかしながら、上述の従来技術における小型化には以下に掲げる問題があった。 In order to further reduce the size of the electric double layer capacitor so as to meet the market demand, it is essential to make the outer shape of the outer package as small as possible to improve the volume efficiency of the cell stack with respect to the outer shape of the product. However, the size reduction in the above-described prior art has the following problems.

先ず、特許文献２、３、４に開示されている技術では、セル積層体にダメージを与えずに小型化をするのが困難であるという問題があった。その理由を以下に述べる。一般的に、これらの特許文献に示されている熱溶着による封止方法は、封止の時に溶着する樹脂部分に熱が伝わるのに時間がかかるため処理時間が長くなり、溶着部分が硬くなりやすいことが知られている。例えば特許文献２に記載の電気二重層コンデンサでは、袋状に作製した外装パッケージにセル積層体を収納し、電解質溶液を含浸させ、開放部を封止した後にセル積層体の中央部分で封止し、この封止部分をセル積層体の上面に沿ってプレスして折り曲げて作製している。この硬くなった溶着部を折り曲げるためには高い圧力が必要であり、この圧力によりセル積層体にダメージが与えられると電気二重層コンデンサの特性の低下が起こりやすいので、製造が難しい。また、基本セルを構成している材料は全て柔らかく剛性は小さいので、袋状の外装パッケージに収納し封止をする際、セル積層体の端部が応力の影響を受けやすい。応力がかかると基本セルの分極性電極を構成している活性炭粉末が脱粒してセパレータの内部に入り自己放電特性を低下させるなどの問題が生じてしまう。 First, the techniques disclosed in Patent Documents 2, 3, and 4 have a problem that it is difficult to reduce the size without damaging the cell stack. The reason is described below. Generally, the sealing method by thermal welding shown in these patent documents requires a long processing time because heat is transmitted to the resin part to be welded at the time of sealing, and the welded part becomes hard. It is known to be easy. For example, in the electric double layer capacitor described in Patent Document 2, the cell laminate is housed in a bag-shaped outer package, impregnated with an electrolyte solution, the open portion is sealed, and then sealed at the center portion of the cell laminate. The sealing portion is manufactured by pressing and bending along the upper surface of the cell stack. In order to bend the hardened welded portion, a high pressure is required. If the cell laminate is damaged by this pressure, the characteristics of the electric double layer capacitor are likely to be deteriorated, so that the manufacture is difficult. In addition, since all the materials constituting the basic cell are soft and have low rigidity, the end of the cell stack is easily affected by stress when sealed in a bag-like exterior package. When stress is applied, the activated carbon powder that constitutes the polarizable electrode of the basic cell may be granulated to enter the inside of the separator, thereby deteriorating self-discharge characteristics.

一方、特許文献５には、セル積層体を収納し熱溶着して封止した外装パッケージの周縁部をセル積層体の側面に沿って折り曲げた封止部分を固定するため熱硬化性の樹脂で接着した構造の薄型電池が開示されている。しかしながら、この技術を電気二重層コンデンサに適用してその基本特性を保ちつつ小型化することは困難である。周縁部を折り曲げることにより小型化は可能であるが、外装パッケージの封止部を熱溶着で封止した場合は上述のように封止部分は硬くなるので折り曲げただけでは折り曲げ部分が元に戻ってしまう可能性が高い。そのため、本特許文献のように接着剤で固定することが必要となる。しかしながら、熱硬化性の接着剤を使用した場合、６０℃以上の温度をかける必要が生じる。その際に、熱溶着した封止部分が一部溶融し離れてしまう可能性が高く、また熱がかかることで外装パッケージの内部の電解質溶液が蒸発したり、分解するなどの問題が生じ電気二重層コンデンサの特性を確保しながら小型化することは非常に困難である。 On the other hand, in Patent Document 5, a thermosetting resin is used to fix a sealed portion in which a peripheral portion of an outer package that contains a cell stack and is sealed by heat welding is bent along a side surface of the cell stack. A thin battery having a bonded structure is disclosed. However, it is difficult to apply this technology to an electric double layer capacitor and reduce the size while maintaining the basic characteristics. Although it is possible to reduce the size by bending the peripheral part, the sealed part is hardened as described above when the sealed part of the exterior package is sealed by thermal welding. There is a high possibility that Therefore, it is necessary to fix with an adhesive like this patent document. However, when a thermosetting adhesive is used, it is necessary to apply a temperature of 60 ° C. or higher. At that time, there is a high possibility that the heat-sealed sealing part will be partially melted away and the heat will cause problems such as evaporation or decomposition of the electrolyte solution inside the exterior package. It is very difficult to reduce the size while securing the characteristics of the multilayer capacitor.

この問題を解決するために、特許文献６ではセル積層体を収納した外装パッケージの周縁部を熱溶着で封止する際、熱溶着する部分を工夫し周縁部の内側折り曲げ領域は熱溶着せず、折り曲げない外側領域のみを熱溶着する構造が示されている。しかしながら、熱溶着で封止する場合は、処理時間が長いので金型を作って封止部分のみに熱がかかるように工夫しても封止部分の近傍にもある程度熱が伝わってしまう。そのため、未封止部分を作るためには熱溶着する部分から折り曲げ部分まである程度の距離が必要であり、形状が大きくなってしまうため、小型化することは難しく、顕著な効果は得られない。 In order to solve this problem, in Patent Document 6, when the peripheral portion of the exterior package containing the cell stack is sealed by thermal welding, a portion to be thermally welded is devised, and the inner bent region of the peripheral portion is not thermally welded. A structure in which only the outer region that is not bent is thermally welded is shown. However, when sealing by thermal welding, since the processing time is long, even if a mold is made and heat is applied only to the sealing portion, heat is transmitted to the vicinity of the sealing portion to some extent. For this reason, in order to make an unsealed portion, a certain distance is required from the heat-welded portion to the bent portion, and the shape becomes large. Therefore, it is difficult to reduce the size and a remarkable effect cannot be obtained.

そこで、本発明の課題は、かかる従来の問題点を解決し、特性を劣化させることなく小型化が可能な電気二重層コンデンサおよびその製造方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to solve the conventional problems and provide an electric double layer capacitor that can be miniaturized without deteriorating characteristics and a method for manufacturing the same.

上記課題を解決するため、本発明の電気二重層コンデンサは、電解質溶液を含浸させたシート状の多孔質のセパレータと該セパレータの両面にそれぞれ配置された一対の分極性電極と該一対の分極性電極を外側から挟んで配置された一対の集電体とからなる平板状の基本セルを複数個積層して構成された平板状のセル積層体または前記基本セルをシート状の材料から構成された外装パッケージに収納し、前記集電体に接続された端子電極を前記外装パッケージより引出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の周縁部の少なくとも一部が超音波溶着により封止され、該外装パッケージの周縁部の超音波溶着により封止された部分の少なくとも一部が前記セル積層体または基本セルの側面に沿って折り曲げられていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, an electric double layer capacitor of the present invention comprises a sheet-like porous separator impregnated with an electrolyte solution, a pair of polarizable electrodes disposed on both sides of the separator, and the pair of polarizability A flat cell stack formed by laminating a plurality of flat basic cells composed of a pair of current collectors arranged with electrodes sandwiched from the outside, or the basic cells are made of a sheet-like material In an electric double layer capacitor housed in an exterior package and having terminal electrodes connected to the current collector drawn from the exterior package, at least a part of the peripheral edge of the exterior package is sealed by ultrasonic welding, and the exterior It is characterized in that at least a part of the portion sealed by ultrasonic welding at the periphery of the package is bent along the side surface of the cell stack or basic cell. To.

また、本発明による電気二重層コンデンサの製造方法は、シート状の多孔質のセパレータと該セパレータの両面にそれぞれ配置された一対の分極性電極と該一対の分極性電極を外側から挟んで配置された一対の集電体とからなる平板状の基本セルを作製する工程と、前記基本セルまたは前記基本セルを複数個積層して構成された平板状のセル積層体をシート状の材料から構成された外装パッケージ内に設置する工程と、前記多孔質のセパレータに電解質溶液を含浸させる工程と、前記外装パッケージの周縁部の少なくとも一部を超音波溶着により封止する工程と、該外装パッケージの周縁部の超音波溶着により封止された部分の少なくとも一部を前記セル積層体または基本セルの側面に沿って折り曲げる工程とを含むことを特徴とする。 The method for producing an electric double layer capacitor according to the present invention includes a sheet-like porous separator, a pair of polarizable electrodes disposed on both sides of the separator, and the pair of polarizable electrodes sandwiched from the outside. A flat basic cell composed of a pair of current collectors, and a flat cell stack formed by laminating a plurality of the basic cells or the basic cells is made of a sheet-like material. A step of installing in an outer package, a step of impregnating the porous separator with an electrolyte solution, a step of sealing at least a part of a peripheral portion of the outer package by ultrasonic welding, and a peripheral edge of the outer package Bending at least a part of the portion sealed by ultrasonic welding of the portion along the side surface of the cell stack or the basic cell.

本発明においては、上記のように外装パッケージの周縁部の折り曲げ部分の封止を超音波溶着により封止することにより溶着時の処理時間が短いため溶着部が硬くならないという効果が得られる。従って、セル積層体に過剰な圧力をかけることなくその超音波溶着した溶着部を容易に折り曲げることが可能となるため、電気二重層コンデンサの特性を劣化させることなく小型化することができる。 In the present invention, as described above, the sealing of the bent portion of the peripheral portion of the outer package is sealed by ultrasonic welding, so that the effect that the welded portion does not become hard is obtained because the processing time at the time of welding is short. Therefore, since the ultrasonic welded portion can be easily bent without applying excessive pressure to the cell stack, the size of the electric double layer capacitor can be reduced without deteriorating.

よって、本発明により、特性を劣化させることなく小型化が可能な電気二重層コンデンサおよびその製造方法が得られる。 Therefore, according to the present invention, an electric double layer capacitor that can be miniaturized without degrading characteristics and a method for manufacturing the same can be obtained.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明による電気二重層コンデンサの一実施の形態を示す図であり、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は下面図、図１（ｃ）は上面図、図１（ｄ）、図１（ｅ）は側面図である。本実施の形態の電気二重層コンデンサに用いられる基本セルまたはセル積層体は図３に示した従来の基本セル７またはセル積層体８と同様である。また、図２は、図１の電気二重層コンデンサのＡ−Ａ’断面図を示す。図２には、一例として基本セルを２個積層したセル積層体を示しているが、本実施の形態の電気二重層コンデンサにおいては積層する基本セルの個数は任意に設定可能である。 FIG. 1 is a view showing one embodiment of an electric double layer capacitor according to the present invention, FIG. 1 (a) is a front view, FIG. 1 (b) is a bottom view, and FIG. 1 (c) is a top view. 1 (d) and FIG. 1 (e) are side views. The basic cell or cell stack used in the electric double layer capacitor of the present embodiment is the same as the conventional basic cell 7 or cell stack 8 shown in FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view of the electric double layer capacitor of FIG. FIG. 2 shows a cell laminate in which two basic cells are laminated as an example, but in the electric double layer capacitor of the present embodiment, the number of laminated basic cells can be arbitrarily set.

図５は、本発明による電気二重層コンデンサの製造方法の一実施の形態を示す製作工程フロー図である。従来と同様に、基本セル単体もしくは基本セルを複数個積層したセル積層体の作製工程であるＳ６１、基本セルまたはセル積層体の正極、負極それぞれの集電体と端子電極を溶接する工程であるＳ６２、基本セルまたはセル積層体を外装パッケージへ収納する工程であるＳ６３、外装パッケージ内に電解質溶液を入れ、分極性電極およびセパレータに電解質溶液を含浸させる工程であるＳ６４を順次行なう。次に、本実施の形態においては、外装パッケージの周縁部を超音波溶着により封止する工程であるＳ６５、外装パッケージの超音波溶着された周縁部を基本セルまたはセル積層体の側面に沿って折り曲げる工程であるＳ６８を順次行なうことにより電気二重層コンデンサが完成する。 FIG. 5 is a manufacturing process flow chart showing an embodiment of a method for manufacturing an electric double layer capacitor according to the present invention. As in the prior art, S61 is a process for producing a single basic cell or a cell laminate in which a plurality of basic cells are laminated, and is a process of welding the current collector and terminal electrode of each of the positive and negative electrodes of the basic cell or cell laminate. S62, S63, which is a step of housing the basic cell or cell stack in the outer package, and S64, which is a step of impregnating the electrolyte solution into the polarizable electrode and the separator, are sequentially performed. Next, in the present embodiment, S65, which is a process of sealing the peripheral edge of the outer package by ultrasonic welding, the ultrasonic welded peripheral edge of the outer package along the side surface of the basic cell or cell stack. The electric double layer capacitor is completed by sequentially performing S68, which is a bending step.

基本セル７を製造する方法は、集電体５の上に分極性電極４を形成し、一対の集電体５上に形成された分極性電極４がセパレータ６を介して互いに向き合うようにセパレータ６の両面に配置する。基本セル７を積層してセル積層体８を作製した後、集電体５の正極、負極それぞれに端子電極１が溶接される。 The method of manufacturing the basic cell 7 includes forming a polarizable electrode 4 on a current collector 5 and separating the polarizable electrodes 4 formed on a pair of current collectors 5 with each other through a separator 6. 6 on both sides. After the basic cell 7 is laminated to produce the cell laminate 8, the terminal electrode 1 is welded to each of the positive electrode and the negative electrode of the current collector 5.

このようにして作製した端子電極１を接続したセル積層体８を外装パッケージ２内に収納し、外装パッケージ２内に電解質溶液３を入れ分極性電極およびセパレータに含浸させる。外装パッケージ２によってセル積層体８を圧縮する方向に圧力がかけられ、その圧力を保持するように外装パッケージ２の周縁部１９を超音波溶着により封止し、超音波溶着された周縁部１９をセル積層体８の側面に沿って折り曲げることにより図１および図２に示す本実施の形態の電気二重層コンデンサが完成する。 The cell stack 8 to which the terminal electrode 1 thus fabricated is connected is housed in the exterior package 2, and the electrolyte solution 3 is placed in the exterior package 2 to impregnate the polarizable electrode and the separator. Pressure is applied in the direction in which the cell stack 8 is compressed by the outer package 2, and the peripheral edge 19 of the outer package 2 is sealed by ultrasonic welding so as to maintain the pressure, and the peripheral edge 19 that has been ultrasonically welded is sealed. The electric double layer capacitor of the present embodiment shown in FIGS. 1 and 2 is completed by bending along the side surface of the cell laminate 8.

ここで、分極性電極４は、高比表面積を有し、かつ導電性を有する活性炭などを主要構成材料とし、それに導電性付与剤やバインダーとしてフェノール樹脂などを添加し、乾燥または焼結することによりシート状、あるいは板状に形成したものを用いることができる。一例として、活性炭粉末とバインダー、分散剤、導電性付与剤を７０：１０：５：１５の配合割合で混合して塗布し乾燥させたシート状の分極性電極を用いることができる。 Here, the polarizable electrode 4 has activated carbon having a high specific surface area and conductivity as a main constituent material, and a phenol resin or the like is added as a conductivity-imparting agent or a binder, followed by drying or sintering. A sheet or plate can be used. As an example, a sheet-like polarizable electrode in which activated carbon powder, a binder, a dispersant, and a conductivity imparting agent are mixed and applied at a blending ratio of 70: 10: 5: 15 and dried can be used.

集電体５を構成する集電体シートは、一例としてアルミのエッチング箔を用いることができ、セパレータ６には一例として不織布のセパレータを用いることができる。 As the current collector sheet constituting the current collector 5, an aluminum etching foil can be used as an example, and as the separator 6, a nonwoven fabric separator can be used as an example.

端子電極１には、例えば銅板にＮｉめっきを施したものを用いることができ、外装パッケージ２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できる。また、電解質溶液３としては１．２モルのＴＥＡ−ＢＦ４／ＰＣなどの有機系電解液を使用できる。 As the terminal electrode 1, for example, a copper plate with Ni plating can be used, and for the exterior package 2, a laminate film in which an insulating resin is applied on both sides of an aluminum foil can be used. Moreover, as the electrolyte solution 3, an organic electrolyte solution such as 1.2 mol of TEA-BF4 / PC can be used.

本実施の形態の電気二重層コンデンサおよびその製造方法の具体的な実施例を以下に示す。 Specific examples of the electric double layer capacitor of the present embodiment and the manufacturing method thereof will be described below.

（実施例１）
基本セル７は四角形の平板状であり、分極性電極４の外形寸法は、長さが１０ｍｍ、幅が１０ｍｍ、厚みが０．０２ｍｍ、集電体５の外形寸法は、長さが１０ｍｍ、幅が１０ｍｍ、厚さが０．０３ｍｍであり、一片に端子電極１を溶接するための幅３ｍｍ、長さ５ｍｍの突出部が形成されている。端子電極１の外形寸法は、長さが５ｍｍ、幅が２ｍｍ、厚さが０．１ｍｍである。外装パッケージ２を構成するラミネートフィルムの外形寸法は、長さが１５ｍｍ、幅が１５ｍｍ、厚さが０．１ｍｍで、外装パッケージの片面の中心部にセル積層体８を収納するための長さ１０ｍｍ、幅１０ｍｍの凹部が設けられている。セル積層体８は基本セル７を２０個積層して形成されている。 Example 1
The basic cell 7 has a rectangular flat plate shape. The polar dimensions of the polarizable electrode 4 are 10 mm in length, 10 mm in width and 0.02 mm in thickness. 10 mm and a thickness of 0.03 mm, and a protruding portion having a width of 3 mm and a length of 5 mm for welding the terminal electrode 1 to one piece is formed. The external dimensions of the terminal electrode 1 are 5 mm in length, 2 mm in width, and 0.1 mm in thickness. The outer dimensions of the laminate film constituting the outer package 2 are 15 mm in length, 15 mm in width, and 0.1 mm in thickness, and 10 mm in length for accommodating the cell stack 8 in the center of one side of the outer package. A recess having a width of 10 mm is provided. The cell stack 8 is formed by stacking 20 basic cells 7.

本実施例では、外装パッケージ２の周縁部の幅方向のすべてを、また４つの辺のすべてを超音波溶着を用いて封止する。図４は、本発明の外装パッケージの周縁部の溶着部の説明図である。図４（ａ）は本実施例における外装パッケージ２の周縁部の溶着部の一部を示す上面図である。なお、最後の一辺を封止する際は真空中にて実施した。最後に図２に示すように外装パッケージ２の超音波溶着により溶着した周縁部１９の端子電極１を引出した辺以外の辺をセル積層体８の側面に沿って折り曲げ、図１に示す電気二重層コンデンサを作製した。作製した電気二重層コンデンサの耐電圧は２．８Ｖである。 In the present embodiment, all of the width direction of the peripheral portion of the outer package 2 and all of the four sides are sealed using ultrasonic welding. FIG. 4 is an explanatory view of the welded portion at the peripheral edge of the exterior package of the present invention. FIG. 4A is a top view showing a part of the welded portion at the peripheral edge of the exterior package 2 in the present embodiment. The last side was sealed in a vacuum. Finally, as shown in FIG. 2, the sides other than the side from which the terminal electrode 1 of the peripheral edge portion 19 welded by ultrasonic welding of the outer package 2 is drawn are bent along the side surface of the cell stack 8, and the electric two shown in FIG. A multilayer capacitor was produced. The withstand voltage of the produced electric double layer capacitor is 2.8V.

（実施例２）
本実施例の電気二重層コンデンサは外装パッケージの周縁部以外の構造、形状は実施例１と同様である。図４（ｂ）は、本実施例における外装パッケージ２の周縁部の溶着部の一部を示す上面図である。図４（ｂ）に示すように、本実施例で使用する電気二重層コンデンサの溶着部分は、溶着部９の中に幅０．２ｍｍのスリット状に未溶着部１０が設けられている。この未溶着部１０は外装パッケージ２の周縁部１９をセル積層体８の側面に沿って折り曲げる際の折り曲げ部として使用するために設けられたものである。 (Example 2)
The electric double layer capacitor of this example has the same structure and shape as those of Example 1 except for the periphery of the outer package. FIG. 4B is a top view showing a part of the welded portion at the peripheral edge of the exterior package 2 in the present embodiment. As shown in FIG. 4B, the welded portion of the electric double layer capacitor used in this embodiment is provided with an unwelded portion 10 in a slit shape having a width of 0.2 mm in the welded portion 9. The unwelded portion 10 is provided for use as a bent portion when the peripheral edge portion 19 of the outer package 2 is bent along the side surface of the cell stack 8.

（比較例）
本発明による電気二重層コンデンサの効果を確認するため、従来の構造の電気二重層コンデンサを比較例として作製した。この比較例においては外装パッケージの周縁部の封止方法は、特許文献１に開示されている熱溶着である。図８は、外装パッケージの周縁部の溶着部の一部を示す上面図である。図８に示すように、外装パッケージの周縁部の見た目は、図４（ａ）の実施例１と、ほとんど変わらない。外装パッケージの周縁部の封止方法以外の構造、形状は実施例１、２と同様である。また熱溶着による封止部は実施例１、２と同様の方法によってセル積層体８の側面に沿って折り曲げられている。 (Comparative example)
In order to confirm the effect of the electric double layer capacitor according to the present invention, an electric double layer capacitor having a conventional structure was produced as a comparative example. In this comparative example, the method for sealing the peripheral portion of the exterior package is thermal welding disclosed in Patent Document 1. FIG. 8 is a top view showing a part of the welded portion at the peripheral edge of the exterior package. As shown in FIG. 8, the appearance of the peripheral edge of the exterior package is almost the same as that of the first embodiment of FIG. The structure and shape other than the method for sealing the peripheral edge of the outer package are the same as those in the first and second embodiments. Further, the sealing portion by heat welding is bent along the side surface of the cell stack 8 by the same method as in the first and second embodiments.

以下に、上述のようにして作製した本実施例１、２および比較例の電気二重層コンデンサについて、ショートチェックおよび自己放電特性を測定した結果について述べる。自己放電特性は、定格電圧２．８Ｖを３０分印加して充電した後、開回路にして５０時間経過後の電圧を測定し電圧保持率を計算した。なお、サンプル数は各水準２０個ずつとし、自己放電特性についてはその平均値を算出した。 Hereinafter, the results of measuring the short check and self-discharge characteristics of the electric double layer capacitors of Examples 1 and 2 and the comparative example manufactured as described above will be described. The self-discharge characteristics were calculated by applying a rated voltage of 2.8 V for 30 minutes and charging, then measuring the voltage after 50 hours in an open circuit and calculating the voltage holding ratio. The number of samples was 20 for each level, and the average value was calculated for the self-discharge characteristics.

実施例１、２および比較例のそれぞれの電気二重層コンデンサに対して、ショートチェック時の不良数および自己放電特性を測定した結果を下記の表１に示す。 Table 1 below shows the results of measuring the number of defects and the self-discharge characteristics during the short check for the electric double layer capacitors of Examples 1 and 2 and the comparative example.

表１より、ショートチェック時の不良数および自己放電特性ともに、比較例に対し実施例１、２の電気二重層コンデンサでは、かなり改善されていることがわかる。 From Table 1, it can be seen that both the number of defects at the time of the short check and the self-discharge characteristics are considerably improved in the electric double layer capacitors of Examples 1 and 2 with respect to the comparative example.

前述のように、比較例の電気二重層コンデンサのように外装パッケージの周縁部の封止を熱溶着で実施した場合は、溶着する部分全面に熱が伝わるのに時間がかかるため処理時間が長くなり溶着部が硬くなりやすいので、その部分を折り曲げるときに大きな力が必要となる。したがって、収納されたセル積層体の側面に沿って溶着部を折り曲げる際にセル積層体に過剰な応力がかかるのでセル積層体のずれ、または電極端面が曲がることなどによりショートが発生しやすい。実際に不良となった素子を分解調査した結果、４個中３個は過剰の応力がかかったことによるセル積層体のずれがショートの原因であり、残り１個は最外層の分極性電極の角部が曲がり、セパレータを貫通して対抗する分極性電極と接触してしまったことによるショート不良であった。 As described above, when sealing the outer peripheral portion of the outer package by thermal welding as in the electric double layer capacitor of the comparative example, it takes time for heat to be transmitted to the entire surface of the welded portion, so that the processing time is long. Since the welded portion is likely to become hard, a large force is required when the portion is bent. Accordingly, excessive stress is applied to the cell stack when the welded portion is bent along the side surface of the stored cell stack, so that a short circuit is likely to occur due to a shift of the cell stack or bending of the electrode end surface. As a result of disassembling the actually defective device, 3 out of 4 were caused by shortage of the cell stack due to excessive stress, and the remaining one was the polarizable electrode of the outermost layer. It was a short circuit failure due to the corners being bent and coming into contact with the opposing polarizable electrode through the separator.

また、比較例の自己放電特性の結果に関しては、自己放電特性が悪かった素子を分解したところ、セパレータの部分に黒い微粒子が付着しているのが観察された。これは、溶着部を曲げるときの応力により分極性電極を構成している活性炭粉末が脱粒しセパレータの内部に入ったものと考えられる。このように、比較例のような従来の製造方法では、小型化するために溶着部を折り曲げる時に内部のセル積層体に過剰な負荷がかかってしまい特性を確保しつつ電気二重層コンデンサを小型化するためには、折り曲げる時に折り曲げ部のみに力が加わるような特殊な方法を採用しないと難しいことがわかる。 As for the result of the self-discharge characteristic of the comparative example, when the element having the poor self-discharge characteristic was disassembled, it was observed that black fine particles were adhered to the separator portion. This is considered that the activated carbon powder which comprises a polarizable electrode by the stress at the time of bending a welding part degranulated and entered the inside of a separator. As described above, in the conventional manufacturing method such as the comparative example, when the welded portion is bent in order to reduce the size, an excessive load is applied to the internal cell stack, and the electric double layer capacitor is reduced in size while ensuring the characteristics. In order to do this, it can be understood that it is difficult to adopt a special method that applies force only to the bent portion when bending.

これに対し、実施例１、２では外装パッケージの周縁部を超音波溶着により封止している。超音波溶着方法の原理は、封止部分の樹脂に１５〜１００ｋＨｚ程度の縦方向の超音波振動を与え、摩擦熱により局所的かつ瞬間的に昇温し、その熱で溶着するものである。このように摩擦熱による熱を利用しているため処理時間が非常に短く、外装パッケージの樹脂に瞬間的に振動と圧力を与えるだけで溶着ができるので封止部分はやわらかい状態のままで硬くならない。よって、収納されたセル積層体の側面に沿って溶着部を折り曲げてもセル積層体に過剰な負荷がかかることがないため電気二重層コンデンサの特性の劣化やショート不良は発生しない。 On the other hand, in Examples 1 and 2, the peripheral portion of the exterior package is sealed by ultrasonic welding. The principle of the ultrasonic welding method is that a longitudinal ultrasonic vibration of about 15 to 100 kHz is applied to the resin at the sealing portion, the temperature is locally and instantaneously increased by frictional heat, and the heat is used for welding. Since heat generated by frictional heat is used in this way, the processing time is very short, and welding can be performed simply by momentarily applying vibration and pressure to the resin of the exterior package, so the sealed part remains soft and does not become hard. . Therefore, even if the welded portion is bent along the side surface of the accommodated cell stack, an excessive load is not applied to the cell stack, so that deterioration of the characteristics of the electric double layer capacitor and short-circuit failure do not occur.

以上、詳細に説明したように、本発明によれば、特性を劣化させることなく小型化が可能な電気二重層コンデンサが得られる。 As described above in detail, according to the present invention, an electric double layer capacitor that can be reduced in size without degrading characteristics can be obtained.

なお、本発明は、上記の実施の形態や実施例に限られるものではないことはいうまでもなく、電気二重層コンデンサの構造、構成材料、形状などについて、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更が可能である。例えば、外装パッケージの周縁部の超音波による封止部分は外装パッケージのすべての辺であってもよく、また、小型化のために折り曲げを行なう辺のみであってもよい。 Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and the structure, constituent material, shape, etc. of the electric double layer capacitor are within the scope of the present invention. Design changes are possible. For example, the ultrasonic sealing portion at the peripheral edge of the outer package may be all the sides of the outer package, or may be only the side to be bent for miniaturization.

本発明による電気二重層コンデンサの一実施の形態を示す図、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は下面図、図１（ｃ）は上面図、図１（ｄ）、（ｅ）は側面図。The figure which shows one Embodiment of the electrical double layer capacitor by this invention, FIG.1 (a) is a front view, FIG.1 (b) is a bottom view, FIG.1 (c) is a top view, FIG.1 (d), e) Side view. 図１の電気二重層コンデンサのＡ−Ａ’断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of the electric double layer capacitor of FIG. 1. 電気二重層コンデンサの基本セルの説明図。図３（ａ）は電気二重層コンデンサの基本セルの単体を示す断面図、図３（ｂ）は基本セルを２個積層して構成されたセル積層体の断面図。Explanatory drawing of the basic cell of an electric double layer capacitor. FIG. 3A is a cross-sectional view showing a single basic cell of an electric double layer capacitor, and FIG. 3B is a cross-sectional view of a cell stack formed by stacking two basic cells. 本発明の外装パッケージの周縁部の溶着部の説明図。図４（ａ）、図４（ｂ）はそれぞれ実施例１および２における外装パッケージの周縁部の溶着部の一部を示す上面図。Explanatory drawing of the welding part of the peripheral part of the exterior package of this invention. 4 (a) and 4 (b) are top views showing a part of the welded portion at the peripheral edge of the exterior package in Examples 1 and 2, respectively. 本発明による電気二重層コンデンサの製造方法の一実施の形態を示す製作工程フロー図。The manufacturing process flowchart which shows one Embodiment of the manufacturing method of the electrical double layer capacitor by this invention. 従来の電気二重層コンデンサの一例を示す図、図６（ａ）は正面図、図６（ｂ）は下面図、図６（ｃ）は上面図、図６（ｄ）、図６（ｅ）は側面図。FIG. 6 (a) is a front view, FIG. 6 (b) is a bottom view, FIG. 6 (c) is a top view, FIG. 6 (d) and FIG. 6 (e). Is a side view. 図６の電気二重層コンデンサのＡ−Ａ’断面図。FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of the electric double layer capacitor of FIG. 6. 外装パッケージの周縁部の溶着部の一部を示す上面図。The top view which shows a part of welding part of the peripheral part of an exterior package. 従来の電気二重層コンデンサの作製工程の一例を示す工程フロー図。The process flowchart which shows an example of the preparation process of the conventional electrical double layer capacitor.

符号の説明Explanation of symbols

１端子電極
２、２２外装パッケージ
３電解質溶液
４分極性電極
５集電体
６セパレータ
７基本セル
８セル積層体
９、２９溶着部
１０未溶着部
１９周縁部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Terminal electrode 2, 22 Exterior package 3 Electrolyte solution 4 Polarization electrode 5 Current collector 6 Separator 7 Basic cell 8 Cell laminated body 9, 29 Welded part 10 Unwelded part 19 Peripheral part

Claims

電解質溶液を含浸させたシート状の多孔質のセパレータと該セパレータの両面にそれぞれ配置された一対の分極性電極と該一対の分極性電極を外側から挟んで配置された一対の集電体とからなる平板状の基本セルを複数個積層して構成された平板状のセル積層体または前記基本セルをシート状の材料から構成された外装パッケージに収納し、前記集電体に接続された端子電極を前記外装パッケージより引出した電気二重層コンデンサであって、前記外装パッケージの周縁部の少なくとも一部が超音波溶着により封止され、該外装パッケージの周縁部の超音波溶着により封止された部分の少なくとも一部が前記セル積層体または基本セルの側面に沿って折り曲げられていることを特徴とする電気二重層コンデンサ。 A sheet-like porous separator impregnated with an electrolyte solution, a pair of polarizable electrodes disposed on both sides of the separator, and a pair of current collectors disposed between the pair of polarizable electrodes from the outside Terminal electrode connected to the current collector by storing a flat cell stack formed by laminating a plurality of flat basic cells or an outer package made of a sheet-like material. Is an electric double layer capacitor drawn out from the outer package, wherein at least a part of the peripheral portion of the outer package is sealed by ultrasonic welding, and the peripheral portion of the outer package is sealed by ultrasonic welding An electric double layer capacitor, wherein at least a part of the capacitor is bent along a side surface of the cell laminate or the basic cell.

シート状の多孔質のセパレータと該セパレータの両面にそれぞれ配置された一対の分極性電極と該一対の分極性電極を外側から挟んで配置された一対の集電体とからなる平板状の基本セルを作製する工程と、前記基本セルまたは前記基本セルを複数個積層して構成された平板状のセル積層体をシート状の材料から構成された外装パッケージ内に設置する工程と、前記多孔質のセパレータに電解質溶液を含浸させる工程と、前記外装パッケージの周縁部の少なくとも一部を超音波溶着により封止する工程と、該外装パッケージの周縁部の超音波溶着により封止された部分の少なくとも一部を前記セル積層体または基本セルの側面に沿って折り曲げる工程とを含むことを特徴とする電気二重層コンデンサの製造方法。 A flat basic cell comprising a sheet-like porous separator, a pair of polarizable electrodes respectively disposed on both sides of the separator, and a pair of current collectors disposed so as to sandwich the pair of polarizable electrodes from the outside A step of installing a basic cell or a flat cell laminate formed by laminating a plurality of the basic cells in an exterior package made of a sheet-like material, and the porous At least one of the step of impregnating the separator with the electrolyte solution, the step of sealing at least a part of the peripheral portion of the outer package by ultrasonic welding, and the portion sealed by the ultrasonic welding of the peripheral portion of the outer package. And a step of bending the portion along the side surface of the cell laminate or the basic cell.