JP2010199351A

JP2010199351A - 電気二重層コンデンサ

Info

Publication number: JP2010199351A
Application number: JP2009043392A
Authority: JP
Inventors: Kunitsugu Miyata; 晋嗣宮田
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2009-02-26
Filing date: 2009-02-26
Publication date: 2010-09-09

Abstract

【課題】有底円筒絶縁ケースと一体となる第一および第二のリード端子板を有する電気二重層コンデンサにおいて、リフロー処理時に加えられる熱によって積層セルの内部圧力が上昇しても封止用合成ゴムが破れにくく耐熱性の高い電気二重層コンデンサを提供し、また、製造工程において座板を挿入する際、極性の判別が容易である電気二重層コンデンサを提供すること。
【解決手段】一個の基本セルまたは基本セルを複数積層した積層セル１０を金属ケース１と正極および負極のリード端子を組み込んだ有底円筒絶縁ケース４との間に収納し、前記正極および負極のリード端子の端子部を座板９に取り付けた電気二重層コンデンサであって、前記有底円筒絶縁ケース４の内側に組み込まれる第一のリード端子の円板部２ａに切り欠きがないことを特徴とする。また、有底円筒絶縁ケースの中心から不均等な距離から第一および第二のリード端子２，３を取り出す。
【選択図】図１

Description

本発明は電気二重層コンデンサに関するものである。

電気二重層コンデンサは、短時間で充電でき、しかも二次電池と同じ使用形態で使用できるため、二次電池に替わる一時的な電子回路のバックアップ電源として使用されてきたが、最近では電気二重層コンデンサの静電容量の大容量化・耐電圧の上昇により、一次電池及びバッテリーに替わる電源に使用されている。

図４に電気二重層コンデンサの基本セルの断面構造を示す。電気二重層コンデンサの基本セルは、電極として、電解液を含浸した活性炭８を用い、この電極間にセパレータ６が挟まることにより、＋−電極間のショートを防止している。さらに、この両電極の背面に導電性集電体５を配置した構造となっている。電解液を含浸した活性炭８では、電解液中のイオンがセパレータ６を自由に行き来できるようになっている。

図５に従来技術による電気二重層コンデンサの断面構造を示す。図６に従来技術によるリード端子が組み込まれた有底円筒絶縁ケースの断面構造を示す。図７に従来技術による有底円筒絶縁ケース底部の内側に組み込まれるリード端子を示す。

有底円筒絶縁ケース４の底部の内側には、図７に示した円板部２ａから端子部２ｂが引き出され端子部２ｂの引き出し部に切り欠きを有するリード端子板が組み込まれている。図４に示した基本セルを複数枚重ねた積層セル１０を図６に示す底部の外側に第二のリード端子が組み込まれた有底円筒絶縁ケース４の内側に収納し、金属ケース１を有底円筒絶縁ケース４の下部で、かしめる。

図５に示すように電気二重層コンデンサの引き出された第一のリード端子２と第二のリード端子３を座板９に挿入し、この座板９を介して第一、第二のリード端子２，３が９０°折り曲げられた構造となっている。製造工程において座板９を挿入する際、リード端子長さが同じであり、極性判別が容易ではないという問題があった。

また、特許文献１では図７に示すように従来技術による有底円筒絶縁ケース底部に内側に組み込まれるリード端子において、円板部に端子部を取り付ける構造では接続のための工程を要するため、１枚の円板を打ち抜き曲げるだけの簡単な工程で製作できる切り欠きをもった形状になっていた。この場合電気二重層コンデンサをリフロー処理した際、リフローの熱により積層セル１０が熱膨張し、かしめ時の圧力が弱いリード端子板の切り欠き部分で封止用合成ゴム７が破れてしまう可能性があり、耐熱性に問題が生じていた。

特開２００７−１６５５１０号公報

本発明の課題は、有底円筒絶縁ケースと一体となる第一および第二のリード端子を有する電気二重層コンデンサにおいて、製造工程で座板を挿入する際、極性の判別が容易である電気二重層コンデンサを提供することにある。

また、リフロー処理時に加えられる熱によって積層セルの内部圧力が上昇しても封止用合成ゴムが破れにくく耐熱性が向上した電気二重層コンデンサを提供することにある。

前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、一個の基本セルまたは前記基本セルを複数個積層した積層セルを金属ケースと第一および第二のリード端子を組み込んだ有底円筒絶縁ケースとの間に収納し前記第一および第二のリード端子部を座板に挿入し座板の底部に沿って折り曲げられた電気二重層コンデンサであって前記有底円筒絶縁ケースの底部の内側に組み込まれた第一のリード端子が円板部と円板部の一部から引き出された端子部からなることを特徴とする。

前記、有底円筒絶縁ケースから引き出された第一および第二のリード端子の長さが異なることを特徴とする。

本発明の電気二重層コンデンサは、有底円筒絶縁ケースの中心から不均等な距離からリード端子を取り出すことでリード端子の長さに差をもたせ、極性の判別の容易でないことを解決することができる。

また、有底円筒絶縁ケースの底部に組み込まれるリード端子板の切り欠きを無くした形状にしたため、かしめ時の圧力が積層セルに均一に加えることにより、有底円筒絶縁ケースの底部の強度が向上し、熱によって積層セルの内部圧力が上昇しても封止用合成ゴムが破れにくくなり、リフロー時の耐熱性の向上を見出したものである。

本発明に係わる電気二重層コンデンサの断面図である。本発明に係わるリード端子が組み込まれた有底円筒絶縁ケースの断面図である。本発明に係わる有底円筒絶縁ケース底部の内側に組み込まれるリード端子の図である。電気二重層コンデンサの基本セル構造の断面図である。従来技術による電気二重層コンデンサの断面図である。従来技術によるリード端子が組み込まれた有底円筒絶縁ケースの断面図である。従来技術による有底円筒絶縁ケース底部の内側に組み込まれるリード端子の図である。

本発明の電気二重層コンデンサの基本セルは、図４に示すように、二つの電解液を含浸した活性炭８の背面に導電性集電体５を配置し、側面には封止用合成ゴム７を配置した構造となっており基本セルは従来と同じ構造である。電気二重層コンデンサは、使用する電圧に応じて、基本セルを必要枚数積層して直列接続することにより校正される。基本セルの積層に際しては、基本セル同士の電気的接続を安定させるために、積層方向に一定の圧力を加えて外装する構造になっている。

電気二重層コンデンサの外装構造は、図１に示すように基本セルを複数枚積層した積層セル１０をＳＵＳ（ステンレス鋼）材等からなる金属ケース１と例えば厚さ０.２ｍｍのＳＰＣＣ（冷間圧延鋼帯）材等をプレス加工することにより成形される第一および第二のリード端子２、３が組み込まれた有底円筒絶縁ケース４の内側に収納し、金属ケース１をかしめた後、座板９に第一および第二リード端子２、３を挿入し、この座板を介してリード端子が９０°折り曲げられた構造となっている。この有底円筒絶縁ケース４は例えば結晶性ポリアミド樹脂を用い、内側の側壁はその厚みが開口部付近では薄く、底部に近づくにつれて厚くなるようにテーパが施されている。図２に示すように、リード端子板の組込み部分を凹状に射出成型して得られた有底円筒絶縁ケース４の外側にプレス加工により円板部と端子部が一体になった第一もしくは第二のリード端子を合わせるように取り付け、有底円筒絶縁ケース底部の内側にプレス加工により円板部と端子部が一体になった第一もしくは第二のリード端子２、３を取り付けたものである。

本発明の実施例１について図１を参照して説明する。本実施例の電気二重層コンデンサの寸法は、直径Ｄ寸法（１０．５ｍｍ）、高さ寸法（５．５ｍｍ）である。本実施例で用いた有底円筒絶縁ケース４の寸法は外形寸法（９．６ｍｍ）、開口部の内径寸法（９．１ｍｍ）、底部の内径寸法（８．７ｍｍ）、底部までの深さ寸法（３．９ｍｍ）であり、射出成形で作製した。前記有底円筒絶縁ケース４の底部の内側に射出成形時に組み込こまれた第一リード端子の寸法は円板部２ａが直径寸法（９．０ｍｍ）、端子部２ｂの長さ寸法（４．８ｍｍ）、同じく幅寸法（１．２ｍｍ）、同じく厚み寸法（０．２ｍｍ）である。

尚、金属ケース１、および積層セル１０は公知の技術により作製した。積層セル１０を有底円筒絶縁ケース図２の内側に収納した後、金属ケース１にて、有底円筒絶縁ケース図２の下部で、かしめ封止を行い、本実施例の電気二重層コンデンサを完成させた。

比較例とするために従来技術による切り欠きをもったリード端子板（図７）を底部の内側に組み込んだ有底円筒絶縁ケース（図６）も射出成形で作製した。そして公知の技術により作製した積層セル１０を内側に収納した後、金属ケース１で、かしめ封止を実施し、従来技術の電気二重層コンデンサを作製した。

本発明の有底円筒絶縁ケースを適用した電気二重層コンデンサと比較のための従来技術の有底円筒絶縁ケースを用いた電気二重層コンデンサを赤外線／熱風併用リフロー炉に通した。リフロー加熱後の封止用合成ゴムの破れた製品の個数を表１に示す。封止用合成ゴムの破れは目視外観、および１〜４倍程度の実体顕微鏡等で観察し、確認した。なお、赤外線／熱風併用リフロー炉における電気二重層コンデンサの温度条件は、コンデンサの上部表面でピーク温度：２４５℃、コンデンサの上部表面が２００℃以上の時間：１００秒である。

表１に示すように、従来の比較例は赤外線／熱風併用リフローの熱により積層セル１０の内部圧力が上昇し、かしめ時の圧力が弱い部分で封止用合成ゴムが破れてしまうものがあるが、本発明の有底円筒絶縁ケースおよびリード端子板を適用した電気二重層コンデンサでは、リード端子板の切り欠きを無くした形状にしたため、かしめ時の圧力が均一にかけることができ、有底円筒絶縁ケースの底部の強度が向上し、耐熱性を向上することができた。

本発明の実施例２について説明する。図２に示す本発明のリード端子板を底部の内側に組み込んだ有底円筒絶縁ケース４を用いた電気二重層コンデンサの第一および第二のリード端子の寸法を表２に示す。これは座板９に挿入し座板９の底部に沿って９０°に折り曲げる前の状態で確認できた第一および第二のリード端子の寸法である。

次に、従来のリード端子板を適用した電気二重層コンデンサの有底円筒絶縁ケースの外側に組み込まれたリード端子の寸法を表３に示す。

表２と表３の対比によって判明するように、本発明のリード端子板を適用した電気二重層コンデンサでは、第一のリード端子２と第二のリード端子３の長さが大きく異なっており、座板９に挿入する前に極性の判別を容易にすることができた。また、図１に示すように本発明のリード端子を適用した電気二重層コンデンサの第一のリード端子２と第二のリード端子３を座板９を介して座板９の底部に沿って９０°折り曲げた後の構造でも容易に極性を判別できた。

１金属ケース
２第一のリード端子
２ａ（第一のリード端子）円板部
２ｂ（第一のリード端子）端子部
３第二のリード端子
３ａ（第二のリード端子）円板部
３ｂ（第二のリード端子）端子部
４有底円筒絶縁ケース
５導電性集電体
６セパレータ
７封止用合成ゴム
８電解液を含浸した活性炭
９座板
１０積層セル

Claims

一個の基本セルまたは前記基本セルを複数個積層した積層セルを金属ケースと第一および第二のリード端子を組み込んだ有底円筒絶縁ケースとの間に収納し前記第一および第二のリード端子部を座板に挿入し座板の底部に沿って折り曲げられた電気二重層コンデンサであって、前記有底円筒絶縁ケースの底部の内側に組み込まれた第一のリード端子が円板部と円板部の一部から引き出された端子部からなることを特徴とする電気二重層コンデンサ。
前記、有底円筒絶縁ケースから引き出された第一および第二のリード端子の長さが異なることを特徴とする請求項１に記載の電気二重層コンデンサ。