JP2544828Y2 - 電気二重層コンデンサ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は電気二重層コンデンサに関し、特に非導電性
ゴムと活性炭粒子充填部とを含む電気二重層コンデンサ
素子に対する圧力付与の構造を改良した電気二重層コン
デンサに関する。

［従来の技術］ 従来の電気二重層コンデンサの代表的な構造を第３図
および第５図に示す。

これらの電気二重層コンデンサにおいては、電気二重
層コンデンサ素子（以下、単に素子ということもある）
１が電荷保持機能を持つ。素子１は、第４図に断面構造
を示すように、基本セル７を積層して構成される。基本
セル７は、一般的には円筒形の非導電性ゴム８を、多孔
性セパレータ９で上下に仕切り、この円筒形内部の空間
に、粉末活性炭と稀硫酸を混練して作った活性炭ペース
ト電極10を充填し、更にその上下を平板状の導電性プラ
スチックフィルム81で封止して形成されている。なお、
多孔性セパレータ９は、イオン透過性で且つ非電子伝導
性のものである。

このようにして得た基本セル７の耐電圧は稀硫酸の電
気分解電圧によって決まり、一般に、約1.2Vと低いの
で、使用電圧に合わせて必要数を積層し素子１とする。

ところで、上述のようにして得られる電気二重層コン
デンサ素子においては、基本セル７内部の活性炭粒子間
の接触抵抗や、積層構造を採るために生ずる基本セル７
相互間の接触抵抗などの内部抵抗が存在する。この内部
抵抗の大きさは、素子１の上下から加えられる圧力が大
きいと小さくなるという特性を持つので、電気二重層コ
ンデンサ全体としての内部抵抗を小さく抑え維持するた
めには、素子１に相当の圧力を加え、且つその圧力を半
永久的に持続できる構造とすることが必要となる。この
圧力の大きさは、内部抵抗の大きさや素子の耐圧力性な
どを考慮して決めるが、通常は数10Kg/cm²程度である。

以上述べたごとく素子１に必要な圧力を付与するとと
もにその圧力を維持し、且つコンデンサとして動作させ
るための構造としては、例えば、第３図に示すような構
造のものがある。第３図の構造では、素子１が金属製の
外装ケース２に収納されている。そして、外装ケース２
の開口端をかしめて形成したかしめ部21、第１リード付
電極板４、絶縁ケース５、及び第２リード付電極板６を
介して、素子１の上面と下面から圧力を印加し保持して
いる。

このような構造の電気二重層コンデンサを動作させる
には、外部から第１リード付電極板４と第２リード付電
極板６との間に電圧を印加する。この場合、第２リード
付電極板６は、素子１の上面に直接電気的に接続されて
おり、また第１リード付電極板４は、金属製の外装ケー
ス２のかしめ部21、側壁及び底面を介して素子１の下面
に電気的に接続されているので、前述した外部からの電
圧は、素子１の上面と下面に印加され、コンデンサとし
ての機能を果たす。

なお、素子１の外側面と金属製の外装ケース２の内側
壁との間、および第１リード付電極板４と第２リード付
電極板６との間は、それぞれ絶縁ケース５で絶縁されて
いる。

さらに、金属製の外装ケース２には、この電気二重層
コンデンサをプリント配線基板に実装した際、他の電子
部品などとショートするのを防ぐために、絶縁スリーブ
23が覆されている。

従来技術の他の例として、最近は第５図のようなもの
もある。

同図に示した電気二重層コンデンサは、素子１の上面
と下面に第１リード付電極板11と第２リード付電極板12
とを配置し、モールド金型の中に入れ、加圧ピンにより
各々の電極板11,12の外側から素子１に圧力を印加した
状態でモールド成形して、モールド樹脂15を形成するも
のである。なお、加圧ピン穴16は、樹脂が固まった後に
加圧ピンを抜くために生じる穴である。

［考案が解決しようとする課題］ 上述した従来の電気二重層コンデンサにおいては、何
れも素子１の上面と下面に接している電極板あるいは外
装ケースの表面が平面状に形成されていた。すなわち、
第３図の場合には、素子１に接している第２リード付電
極板６と外装ケース２の表面が平らになっており、第５
図の場合には、第１リード付電極板11と第２リード付電
極板12の各々が素子１に接している面が平面になってい
る。

一方、素子１の電極板6,11,12及び外装ケース２と接
する面も平面状になっている。

ところで、電気二重層コンデンサの各種過負荷試験な
どの信頼性試験あるいは寿命試験における故障モードの
中で最も多いのは、活性炭ペースト電極10の構成物質で
ある水分が、非導電性ゴム８と導電性プラスチックフィ
ルム81の接着面あるいは非導電性ゴム８の組織の微欠陥
を通して抜け出し、電気二重層コンデンサの機能を破壊
するか、コンデンサの内部抵抗が異常に高くなるとい
う、いわゆるドライアップ現象と称する故障モードであ
る。

最近、電気二重層コンデンサの用途も急速に多様化の
傾向にあり、当然の結果として各種の過酷な信頼性が要
求されているため、上述のドライアップ現象の解消が急
務となってきた。

本考案者らは、このドライアップ現象が前述した素子
１の上面または下面に接する電極板6,11,12の形状、あ
るいは外装ケース２の表面形状と大きく係わっているこ
とを見いだした。

すなわち、第４図に示す素子１の構造からわかるよう
に、素子１の電極板6,11,12及び外装ケース２と接する
面は平面状となっており、かつ、その中心の内側部分に
活性炭ペースト電極10があり、外周部分は筒状の非導電
性ゴム８で被覆してある。そして、活性炭粒子相互の接
触を保つ為に上下から圧力を印加しているのであるが、
上下から平らな板を介して圧力を印加すると、活性炭粒
子とゴムの剛性の違いにより、中央部分の活性炭ペース
ト10に圧力が支えられてしまって、周辺部分の非導電性
ゴム８へ充分に圧力が印加されにくい。

その結果、非導電性ゴム８と導電性プラスチックフィ
ルム81の接着面との間の接着不十分な箇所、あるいは非
導電性ゴム８の組織に微欠陥あるいは弱い部分が存在し
た場合には、容易に活性炭ペースト10の水分が抜け出
し、信頼性を低下させるという欠点があった。

本考案は上述した従来の課題を解決するためになされ
たもので、ドライアップ現象の発生をおさえ、信頼性の
向上を図ることができる電気二重層コンデンサの提供を
目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本考案は、筒状の非導電
性ゴムと、この非導電性ゴムの内部空間に充填される活
性炭粒子とを含んだ電気二重層コンデンサ素子を備え、
この電気二重層コンデンサ素子の相異なる二つの極性の
面にそれぞれの極性を有した電極板を配置し、かつこれ
ら電極板を介して前記電気二重層コンデンサ素子に所定
の圧力を加えるとともにその状態を保持してなる電気二
重層コンデンサにおいて、 前記電気二重層コンデンサ素子の二つの極性の面を平
面状に形成するとともに、 この平面状の極性面と接する両電極板の、前記電気二
重層コンデンサ素子の中央部分と対向する部分を外方に
膨出して形成し、 前記電気二重層コンデンサの両極性面における中央部
分と前記両電極板の間に隙間を設けた構成となっいる。

［作用］ 本考案は上述した構成としたので、素子の外縁部分、
すなわち弾力性を持った非導電性ゴムの部分にも充分な
圧力が配分され、非導電性ゴムの多面部分のシールが確
実に行なわれるため、いわゆるドライアップ現象を予防
することができる。

［実施例］ 次に、本考案の実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図は本考案の第一の実施例を示す縦断面図であ
る。

この第一の実施例において用いる素子１は、第４図に
示す従来の電気二重層コンデンサの素子１と同じ構造の
ものである。

この第一の実施例は、基本的には第３図に示した従来
の電気二重層コンデンサの欠点を改良したものであり、
素子１の上面と接する第２のリード付電極板６の中央部
分に第２リード付電極板エンボス加工部61を設け、さら
に素子１の下面に接する外装ケース２の中央部分にも外
装ケースエンボス加工部22を設けたものである。なお、
本明細書においては、第１リード付電極板４と電気的に
接続された外装ケース２をも、広い意味で電極板に含め
るもの（即ち、第１リード付電極板の延長部分）とす
る。

上述のエンボス加工の深さは、電極板および外装ケー
ス共に素子１の全体の高さの５〜10％とした。また、エ
ンボス加工を施す面積は、素子１の活性炭ペースト電極
10の存在する部分とほぼ同じ面積とした。そして、素子
１に上面と下面から電極板及び外装ケースを通して加え
る圧力は、内部抵抗の大きさ及び素子１の耐圧力性を考
慮して、20〜80kg/cm²の範囲とした。

上述のように、電極板および外装ケースにエンボス加
工を施すことにより、素子１の外縁部分、すなわち弾力
性を持った非導電性ゴム８の部分（第４図参照）に充分
な圧力が配分され、活性炭ペースト電極11の構成物質で
ある水分が、非導電性ゴム８あるいは絶縁性ゴム８と導
電性プラスチックフィルム81との接着面の欠陥部を通し
て外部に抜け出す、いわゆるドライアップ現象が極めて
少なくなり、特に過酷な環境下における信頼性が著しく
向上した。

次に、本考案による第二の実施例を第２図を参照して
説明する。

この第二の実施例は、第５図に示した従来技術の構造
による電気二重層コンデンサの欠点を改良したものであ
り、素子１の上面と下面にそれぞれ接する第１リード付
電極板11および第２リード付電極板12の中央部分に、そ
れぞれ第１リード付電極板エンボス加工部13および第２
リード付電極板エンボス加工部14を設けたものである。

エンボスの深さなどの設計、あるいは種々の効能は、
第一の実施例とほぼ同じである。さらに、従来技術で
は、製造工程中の樹脂モールド加工を施す工程で、上下
に配置した電極板の外側から、加圧ピン穴16を通して加
圧ピンにより素子１を加圧した状態でモールド成形する
段階において、電極板が平らであったために、金型に高
圧で流し込まれるモールド樹脂の勢いで電極板が押し流
されて、位置ズレを起こす不具合が多発していたが、本
考案の第二の実施例によれば、電極板の中央部分にエン
ボス加工が施してあり、そのエンボス加工部の段差に加
圧ピンの位置を設計することができ、結果として加圧ピ
ンが位置決めの役割を果たし、位置ずれの不具合を無く
すことができた。

なお、上述した二つの実施例の説明においては、素子
１に接する上下両方の電極板あるいは外装ケースにエン
ボス加工を施したが、上面または下面のどちらか一方に
電極板あるいは外装ケースにエンボス加工を施しただけ
でも殆ど同じ効果が得られる。

また、エンボス加工を施す面積は、活性炭ペースト電
極が存在する面積とほぼ同じとしたが、活性炭ペースト
を封じ込める点に目的がある以上、周囲の非導電性ゴム
を強く抑える部分が残っている限り、面積の大きさには
特に拘らないし、またエンボスの形状も通常は円形とな
るが、素子あるいは外装形状の設計に応じて四角形その
他の形状に変えても、本考案の効果がおよぶことは勿論
である。

さらに、エンボス加工以外の方法により、電極板を膨
出させることも可能なことは勿論である。

［考案の効果］ 以上説明したように、本考案によれば、電気二重層コ
ンデンサの重要な構成成分である水分の密封性が格段に
良くなり、過酷な環境試験を含む各種信頼性試験におい
ても水分が抜け出ず、いわゆるドライアップ現象が極め
て少なくなり、信頼性が著しく向上し、このコンデンサ
の用途を大幅に広くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第一実施例を示す縦断面図、第２図は
本考案の第二の実施例を示す縦断面図、第３図は従来の
電気二重層コンデンサの構造を示す縦断面図、第４図は
電気二重層コンデンサの素子の構造を示す断面図、第５
図は同じく従来の電気二重層コンデンサの他の構造を示
す縦断面図である。 1:電気二重層コンデンサ素子（素子） 2:外装ケース、4:第１リード付電極板 5:絶縁ケース、6:第２リード付電極板 7:基本セル、8:非導電性ゴム 9:多孔性セパレータ 10:活性炭ペースト電極 11:第１リード付電極板 12:第２リード付電極板 13:第１リード付電極板エンボス加工部 14:第２リード付電極板エンボス加工部 15:モールド樹脂、16:加圧ピン 21:かしめ部 22:外装ケースエンボス加工部 23:絶縁スリーブ 61:第２リード付電極板エンボス加工部 81:導電性プラスチックフィルム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭61−39927（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−106022（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−169847（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】筒状の非導電性ゴムと、この非導電性ゴム
   の内部空間に充填される活性炭粒子とを含んだ電気二重
   層コンデンサ素子を備え、この電気二重層コンデンサ素
   子の相異なる二つの極性の面にそれぞれの極性を有した
   電極板を配置し、かつ、これら電極板を介して前記電気
   二重層コンデンサ素子に所定の圧力を加えるとともにそ
   の状態を保持してなる電気二重層コンデンサにおいて、 前記電気二重層コンデンサ素子の二つの極性の面を平面
   状に形成するとともに、 この平面状の極性面と接する両電極板の、前記電気二重
   層コンデンサ素子の中央部分と対向する部分を外方に膨
   出して形成し、 前記電気二重層コンデンサの両極性面における中央部分
   と前記両電極板の間に隙間を設けたことを特徴とする電
   気二重層コンデンサ。