JP4138443B2

JP4138443B2 - Electrochemical capacitor and method for producing electrochemical capacitor

Info

Publication number: JP4138443B2
Application number: JP2002309380A
Authority: JP
Inventors: 哲哉高橋
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2002-10-24
Filing date: 2002-10-24
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2022-10-24
Also published as: JP2004146565A

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrochemical capacitor having a shape which has high volume energy density is easily manufactured, and also has high storage efficiency. <P>SOLUTION: In the electrochemical capacitor, a rectangular deep drawing compact whose sides are composed of planes and which has one or above opening parts is used as a housing 1. The electrochemical capacitor stores not less than one electrochemical capacitor element 2 in the housing 1. The opening part of the housing is sealed by bonding two sealing plates comprising not less than one type of plate among a resin plate, a metal plate and a composite plate of the resin plate and the metal plate. The sealing plates are fixed by sandwiching holding parts obtained by bending ends of the opening part of the housing inside. Thus, the electrochemical capacitor having the housing whose volume energy density is high since storage efficiency of the element is high, which efficiently stores the elements even if a plurality of the elements are used by combining them, whose manufacturing method is easy, and which has high reliability, can be provided. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気化学キャパシタに関する。特に、体積エネルギー密度が高く、製造が容易で、収容効率が高い電気化学キャパシタに関する。
【０００２】
【従来技術】
携帯用電子機器の普及および環境に対する関心の高まりにより、環境負荷が少なく、長時間の連続駆動が可能な電源デバイスが求められている。近年、携帯用電子機器の電源として最も普及しているのはリチウムイオンを使用する非水二次電池（以下、「リチウムイオン二次電池」と記す）である。また、大容量電源としては燃料電池が注目されている。リチウムイオン二次電池は、高エネルギー密度化に伴って内部抵抗が上がる傾向にある。また、リチウムイオン電池には保護回路が付けられることが多く、回路の抵抗も電池抵抗に付加される。このため、瞬間的に大電流が流れると急激に電圧が低下する、いわゆる「ＩＲドロップ損」が生ずることが多い。また、燃料電池もその構造上急激な電流変化に追従できない。そのため、これらの電池と、電気化学反応を利用した電気化学キャパシタ、特に容量の大きな電気化学キャパシタの一つである電気二重層キャパシタを組み合わせることによって電力の平滑化が試みられている。
【０００３】
電気二重層キャパシタは、硫酸などの水系の電解液を使用する場合、単体では１Ｖ程度の耐電圧である。また、有機電解液を使用しても２．５Ｖ程度しか耐電圧が増加しない。そのため、一般にキャパシタを直列接続して電圧を上げて使用される。具体的には、電気二重層キャパシタ素体（以下、これを「素体」という）の複数個を直列接続して外装体に収容する方法や、素体を外装体に収めた電気二重層キャパシタ（以下、これを「キャパシタ」という）を直列接続する方法が用いられている。従って、より効率的に素体あるいはキャパシタを収容することが好ましい。一般に用いられているキャパシタは円筒形のものが大多数である。そのため、これまでの開示技術（例えば、特許文献１参照）では、円筒形キャパシタを直列接続して使用している。以下、本発明に関しては電気二重層キャパシタを例にとって説明するが、本発明の内容は電気二重層キャパシタに限定されことなく、他の電気化学反応を利用した電気化学キャパシタにおいても適用できる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−４９０５７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
キャパシタを多数使用する場合、外装体の形状は従来の円筒よりも、全ての側面が平面で構成された角形の方が収容効率を高めることができる。なおかつ、外装体の角の曲率半径は小さい方が内部に隙間無くキャパシタや素体を収容でき、キャパシタの占有容積から見た全体の体積エネルギー密度を向上させることが可能となる。さらに、キャパシタを多数使用する場合も、キャパシタ同士を隙間無く並べることができるため、全体の体積エネルギー密度を上げることができる。
【０００６】
しかし、従来のキャパシタでは、加工の問題から効率のよい角型の外装体を用いることができなかった。キャパシタは素体を収めた外装体の開口部をカシメ加工によって封口している。この加工法の場合は、加工部分が円筒形、あるいは、角の曲率半径がある程度大きい形状でなければならない。リチウムイオン電池の場合は、カシメ加工ではなくレーザー溶接によって封口する方法が一般的であるが、レーザー溶接機は設備上も運用上も高価であるため製造コストが高くなる。
【０００７】
上記の問題点を鑑み、本発明は、収容効率の高い角型の外形を有し、低コストで作製可能な電気化学キャパシタを実現する事を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、下記の特徴を有する電気化学キャパシタによって解決される。すなわち、
（１）外装体を、一つまたは二つの開口部を有する略直方体の缶材とすること。
（２）外装体の材料を、アルミニウム、鉄、銅、あるいはこれらのうちのいずれか一つを主成分とする合金との１種類とすること。
（３）外装体には、素体を１組以上収容すること。
（４）素体を収容した外装体の封口部は、封口板を樹脂接着することによって封口すること。
（５）封口板は、樹脂板、金属板、樹脂板と金属板との複合板のうちの１種類以上を含んでいること。
以上の特徴を有する電気化学キャパシタによって、高い電圧と共に、任意の設置個所において高い収容効率を示す電気化学キャパシタを、低コストで作製することが可能となる。
【０００９】
図１０に従来の電気化学キャパシタの外観図を、図１１に従来の電気化学キャパシタの断面図を、それぞれ示す。図１０と図１１とに示すように、従来の電気化学キャパシタの封口板５は、外装体１の開口部にガスケット１４を介してカシメ加工により固定されている。外装体１の開口部にカシメ加工をおこなうには、開口部に曲面形状を設けなければならない。それに対して、本発明の電気化学キャパシタの場合は曲面形状の形成が不要であり、外装体を角型とすることができる。
【００１０】
角型外装体を用いることの第一の効果は、外装体に収容できる素体の形状の自由度が高まることである。例えば、積層型のキャパシタ素体は、電気化学キャパシタの容量増大と小型化のために大変好ましい事が知られているが、電極等の積層によって形成するため、形状は必然的に角型となる。従来の電気化学キャパシタではカシメ加工のための曲面形状が必須であったため、積層型キャパシタ素体を収容した場合、曲面形状に起因する無駄な空隙が生じる。それに対して、本発明の電気化学キャパシタは外装体が角型であるため、多数の積層型キャパシタ素体を無駄なく収容することが可能となる。
【００１１】
第二の効果は、電気化学キャパシタの収容効率が高まることである。一般に電気化学キャパシタは複数個をまとめて収容し、電気的に接続した状態で使用する場合が多い。従来の電気化学キャパシタは、カシメ加工に必須の曲面形状のために、複数個を収納した際に不必要な空隙が生じ、収納効率が低い状態であった。しかし、本発明の電気化学キャパシタは角型の外形であるため、不必要な空隙を生ずることはない。従って、複数個の電気化学キャパシタを効率よく収容することができる。
【００１２】
外装体に収容される素体は、樹脂フィルムなどのシート状材料で密封されていることが好ましい。ここで「密封」とは、素体の端子以外の部分をすき間無く包み込む処理をいう。本発明の電気化学キャパシタは、封口板の接着によって封口されることを特徴とする。封口を樹脂接着とした場合、素体が密封されていないと素体の電解液が接着剤を侵し、水分の侵入を完全に遮断することは極めて困難である。そのため、素体を積層体のまま外装体に挿入した場合、素体が水分によって劣化する恐れがある。素体を樹脂フィルムで密封することにより、このような問題点を解決することができる。また、樹脂フィルムで密封された素体を用いることにより、素体の収容個数調整が非常に容易になり、電気化学キャパシタの電圧調整をおこなうことが可能となる。
【００１３】
外装体の開口部は封口板の接着により封口されるが、その際、外装体の開口部を形成する辺のうちの、２辺以上を開口部の内側に向けて略直角に折り曲げて保持部を形成し、この保持部の上下面を２枚の封口板を用いて挟んで接着して前記開口部を封口するのが好ましい。ここで、保持部の「上下面」とは、保持部の外装体外部に向いた面（上面）と、保持部の外装体内部に向いた面（下面）とをいう。このような構造とすることにより、単純に封口板を接着した場合に比べて高い強度で封口板を固定することが可能となる。このため、従来のカシメ加工により封口した場合と同等な機械的強度を得ることができる。
【００１４】
封口板には、正極端子と負極端子との、少なくともいずれか一つが設置されていることが好ましい。電気化学キャパシタには、収容された素体と外部との間に充放電用の電気端子を設ける必要がある。本発明の電気化学キャパシタの場合、封口板の固定は容易であり、かつ、機械的な強度も充分であるため、封口板に電気端子を設けることによって、強度的に安定な電気端子を容易に設けることができる。
【００１５】
封口板には少なくとも一つの圧力解放弁が設けられていることが好ましい。一般に、電気二重層キャパシタなどの電気化学キャパシタは、リチウムイオン二次電池などに比べて過充電や加熱による電極の熱暴走などの問題が生じにくい、安全な電気化学的デバイスである。しかしながら、その安全性は絶対的なものではなく、充電装置側に何らかの異常があった場合、電解液の電気分解によるガス発生が生ずる可能性も否定できない。このようなガス発生に伴う圧力上昇の問題は、圧力解放弁を設けることによって解決できる。圧力解放弁は外装体に設けることもできるが、外装体を絞り込み加工により形成した場合には圧力開放弁の設置は困難である。圧力開放弁を封口板に設けることにより、容易にガス発生への対策を講じることができる。
【００１６】
このような圧力開放弁は、封口板の少なくとも一箇所に、封口板の他の部分よりも機械的強度が弱い部分を設けることによって、容易に形成することができる。こうした機械的強度が低い部分は、封口板の一部分にザグリ加工やノッチ加工をおこなうことにより肉厚の非常に薄い部分を形成して形成することができる。
【００１７】
また圧力開放弁は、封口板の少なくとも一箇所に開口部を形成して、その開口部を金属や樹脂などを含む箔によって封止し、形成することができる。その場合、２枚の封口板に開口部を設け、封口板を外装体に接着する際に封口板の間に箔をはさみこむことによって、容易に形成することができる。あるいは、開口部に樹脂材料を挿入することによって封止し、形成することができる。
【００１８】
本発明の電気化学キャパシタは、以下の製造方法によって得ることができる。
（１）第一の板材に、深絞り加工をおこなって一つまたは二つの開口部を有する略直方体の缶材に成型し、外装体を作製する。ここで、第一の板材は、アルミニウム、鉄、銅、あるいはこれらのうちのいずれか一つを主成分とする合金の１種類であることが好ましい。
（２）上記の外装体の、開口部端部の四隅に切り欠き加工をおこなう。
（３）次いで電気化学キャパシタの素体を作製する。また、素体は樹脂フィルムによって密封されていることが好ましい。
（４）第二の板材と第三の板材とに、電極端子を取り付けて第一の封口板と第二の封口板を作製する。ここで、第二の板材と第三の板材とは、樹脂板、金属板、樹脂板と金属板との複合板のうちの一つであることが好ましい。また、電極端子は銅、ステンレス、アルミニウム、あるいはこれらのうちのいずれか一つを主成分とする合金の１種類であることが好ましい。
また、第一の封口板と、前記第二の封口板とには、それぞれに少なくとも一つの圧力開放弁を設けることが好ましい。この圧力開放弁は、例えば、第一の封口板と第二の封口板との一箇所以上に、各封口板の他の部分よりも機械的強度の弱い部分を形成して設けることができる。あるいは、第一の封口板と前記第二の封口板との、それぞれの一箇所以上に開口部を形成し、金属や樹脂などを含む箔によって封止して設けることができる。開口部に樹脂材料を挿入して封止することもできる。
（５）素体の一組以上と、第一の封口板の電極端子と、第二の封口板の電極端子とを、電気的に接続する。
（６）外装体の中に、素体の１組以上と、前記第一の封口板を収容する。
（７）外装体の端部の、開口部を形成する辺のうちの、２辺以上を開口部の内側に向けて略直角に曲げて、保持部を形成する。
（８）保持部の外装体内部側の面と、第一の封口板とを接着剤を用いて接着する。次いで、保持部の外装体外部に露出した面と、第二の封口板とを接着剤を用いて接着する。
【００１９】
第一の封口板の電極端子と第二の封口板の電極端子とをはめ合わせて電気的に接続する工程を用いることにより、本発明の電気化学キャパシタをより容易に作製することができる。すなわち、第二の板材に第一の電極端子を取り付けて第一の封口板を作製し、第三の板材に第二の電極端子を取り付けて第二の封口板を作製する。この後、素体と第一の封口板の電極端子とを電気的に接続する。以降、上記（６）と（７）の工程を経た後、保持部の外装体外部に露出した面と第二の封口板とを接着剤を用いて接着する。このとき、第一の電極端子と第二の電極端子をはめ合わせて電気的に接続する。このような製造方法を用いることにより、二枚の封口板の電極端子を接続する工程が省かれるため、本発明をより容易に実施することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について電気二重層キャパシタを例に取り説明する。
【００２１】
（第一の実施形態）
図１に、本発明の第一の好ましい実施形態によるキャパシタの構造図を示す。外装体１は、略直方体の外形を有するキャパシタの容器である。この外装体１は、略直方体の容器を形成でき、充分な機械的強度を有する材料であれば、任意に選定して用いることができる。例えば、樹脂、金属、表面を樹脂でコーティングした金属箔などの材料を用いることができる。特に金属、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金、銅、銅合金を用いた場合は、絞り加工によって略直方体の容器を容易に作製できるため、非常に好ましい。本実施形態では、アルミニウムを材料として用い、深絞り加工によって略直方体の缶を作製し、外装体１とした。
【００２２】
第一の実施形態における外装体１には、素体２などの部品を収納するための開口部を設けた。外装体１の開口部には、封口板を保持する機構を設けておくことが好ましい。このような保持機構は、例えば、樹脂や金属などの材料で作製された治具を外装体の内部に接着してもよい。あるいは、エポキシ樹脂のように経時的に固化する樹脂ペーストを充填し、固化させて保持機構としてもよい。第一の実施形態では、保持機構として外装体１と一体化された保持部３を設けた。この保持部３は、外装体１の開口部端を内側に略直角に折り曲げ、下部封口板４および上部封口板５をこれに接着して、封口板を外装体に保持するものである。下部封口板４および上部封口板５には、下部封口板端子７および上部封口板端子８、さらに圧力開放弁１５が設けられている。第一の実施形態による保持部３は、樹脂の充填などの方法に比べて製品間の位置のばらつきを低減できる。また、外装体１と完全に一体化されているため、強度的な信頼性が高いという利点がある。
【００２３】
外装体に収容されるキャパシタ素体は、外装体に収容が容易な形状と大きさを有するものであれば任意に用いることができる。第一の実施形態における素体２は、正負極がセパレータを挟んで交互に積層され、電解液を含浸した状態で樹脂フィルムにより密封されたものを用いた。素体２を密封している樹脂フィルムは、電解液に容易に溶解しない物であれば特に制限はない。例えば、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、酸変性ポリプロピレン、酸変性ポリエチレンなどを用いることができる。
【００２４】
外装体１に収容される素体２には、外部との電気的な接続機構を設ける必要がある。第一の実施形態では、素体２に正負極の素体端子６を設けた。素体端子６には、一般的な電気伝導性材料を適宜用いることができる。特に、電気接点材料として汎用されている金属材料、例えば、銅、ステンレス、アルミニウム等、あるいはそれらの材料を含む合金を用いることが好ましい。第一の実施形態では、アルミニウムにより素体端子６を作製した。
【００２５】
素体端子６を設けた後、素体２を密封する樹脂フィルムと素体端子６とを金属−樹脂接着剤によって接着するのが好ましい。接着剤としては、エポキシ樹脂、カルボン酸などの酸変性ポリエチレン、酸変性ポリプロピレンなどを用いることができる。
【００２６】
第一の実施形態では、外装体１に対し１つの素体２を収容した。しかし、素体２は、キャパシタの電圧、あるいは、容量などの設計条件に応じて複数個を組み合わせて外装体１に収納してもよい。例えば、二つ以上の素体２を直列接続して外装体１に収納することもできる。
【００２７】
図２に、第一の実施形態のキャパシタの断面図を示す。上述のように、本発明のキャパシタは、アルミニウムなどの金属を略直方体に深絞り成形した外装体の中にキャパシタ素体を収納し、樹脂や金属などの封口板を外装体の開口部に接着して封口することを特徴とする。図２の断面図には、封口部分の構造の好ましい形態の一つを示している。
【００２８】
図２に示すように、第一の実施形態における外装体１の開口部には、外装体１の金属板を内側に折り曲げた部分が形成されており、これがすでに述べた保持部３となる。下部封口板４と上部封口板５とは、この保持部３を挟み込むように接着される。このような構造により、接着後の封口板部分の引き抜き強度を向上させることができ、従来のカシメ加工による封口と同等以上の機械的強度を得ることができる。
【００２９】
下部封口板４と上部封口板５とを保持部３に接着するための接着剤１１は、金属同士、あるいは金属と樹脂を強固に接着し、また水分を容易に透過しない接着剤を選択するのが好ましい。例えば、合成ゴム、エポキシ樹脂、酸変性ポリエチレン、酸変性ポリプロピレン等を用いることができる。これら接着剤は、図２に示すように保持部３の上下に塗布して用いることができる。また、素体２と下部封口板４の間にできる空隙や、下部封口板４と上部封口板５との間にできる空隙に、接着剤１１を充填してもよい。第一の実施形態においては、エポキシ樹脂の接着剤を用いて接着および充填をおこなった。
【００３０】
素体２の素体端子６から外部までの間は電気的に接続される必要がある。第一の実施形態では、下部封口板４に下部封口板端子７を、上部封口板５に上部封口板端子８を、それぞれ形成されている。素体２の電極端子６と下部封口板端子７とは、素体リード９によって電気的に接続されている。また、下部封口板端子７と上部封口板端子８とは、封口板リード１０によって電気的に接続されている。下部封口板４において、素体リード９と封口板リード１０は、下部封口板端子７と端子金具１２との挟み込みによって保持されている。また、上部封口板５において封口板リード１０は、上部封口板端子８と端子金具１３との挟み込みによって保持されている。
【００３１】
図３に、第一の実施形態におけるキャパシタの作製途中段階の外観図を示す。図３の作製途中段階では、外装体１の中に素体２がすでに収容され、下部封口板４が保持部３に接着された状態である。また、素体端子６と下部封口板端子７と上部封口板端子８とはすでに電気的に接続されている。この後、４箇所の保持部３の表面に接着剤１１を塗布し、上部封口板５を接着する。以上の手順によって、第一の実施形態におけるキャパシタは完成する。
【００３２】
（第二の実施形態）
以上、第一の本発明の好ましい実施形態について説明したが、下部封口板と上部封口板との電気接続に簡便な方法を用いて、本発明を実施することもできる。ここでは、そうした簡便な接続方法を用いた第二の実施形態について説明する。
【００３３】
図４に、第二の実施形態におけるキャパシタの組立図を示す。外装体１の形状および保持部３の形成方法は、第一の実施形態と同様である。また、素体２の構造や形状、下部封口板４の下部封口板端子７ａと素体端子６とを素体リード９を用いて接続する構造も、第一の実施形態と同様である。
【００３４】
第二の実施形態では、下部封口板端子７ａと上部封口端子８ａとを、互いに差込み可能な形状とした。図５に第二の実施形態におけるキャパシタの断面図を、図６に第二の実施形態におけるキャパシタの作製途中段階の外観図を、それぞれ示す。第一の実施形態と同様に、下部封口板４と上部封口板５とは保持部３を挟み込む形態で接着剤１１により接着される。下部封口板４と上部封口板５とは、リードなどにより確実に電気接続されることが望ましい。しかし、キャパシタの設計条件によっては下部封口板４と上部封口板５との間にリードを挿入することが困難である場合がある。こうした場合、下部封口板端子７ａに上部封口板端子８ａをはめ込む構造とすることにより、電気的接続を確保しつつ、少ないスペースで下部封口板４と上部封口板５とを保持部３に固定することができる。
【００３５】
（第三の実施形態）
以上、第一および第二の本発明の好ましい実施形態を説明したが、二つの開口部を有する外装体を用いて、上下に電気接続端子を有する形態で本発明を実施することもできる。この実施形態の場合、キャパシタを直列接続する運用が容易となる。ここでは、そうした第三の実施形態について説明する。
【００３６】
図１２に、第三の実施形態におけるキャパシタの組立図を示す。外装体１は第一および第二の実施形態と同様に深絞り成型体であるが、上下に開口部を有することを特徴とする。開口部への保持部３の形成方法と、素体２の構造や形状は、第一および第二の実施形態と同様である。下部封口板４は２枚用い、下部封口板端子７ａと素体端子６とを素体リード９を用いて接続する。接続構造は第一および第二の実施形態と同様である。
【００３７】
第三の実施形態では、第二の実施形態と同様に下部封口板端子７ａと上部封口端子８ａとを、互いに差込み可能な形状とした。下部封口板４と上部封口板５とは、外装体１の上下開口部に設けた保持部３を挟み込む形態で接着剤１１により接着される。
【００３８】
【実施例】
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。
【００３９】
（実施例１）
アルミニウム製であり、外寸が横５０．０ｍｍ、高さ７４．０ｍｍ、厚さ３０．０ｍｍであり、開口部の角の曲率半径が０．６ｍｍの外装体を、深絞り加工によって作製した。外装体の厚みは０．５ｍｍである。開口部の四隅には５．０ｍｍの切れ込みを形成した。
【００４０】
素体は、正極と負極とにセパレータを挟んで交互に積層して形成した。この素体に電解液を含浸させた物を、ポリエチレン製の外装袋に挿入し、外装袋の周囲を熱圧着して密封した。正極と負極とには、それぞれ電極端子を形成し、外装袋の外部に露出させた。電極端子の基部は、酸変性ポリエチレンを使用して外装袋と接着し、密封した。この素体の形状は横４７．５ｍｍ、高さ６５．０ｍｍ、厚み２８．５ｍｍ、体積８８．０ｃｍ^３であった。
【００４１】
下部封口板および上部封口板を、厚さ０．８ｍｍの樹脂板に電極端子を取り付けて作製した。素体の正極端子および負極端子を、下部封口板の電極端子にそれぞれ接続した。さらに、下部封口板の電極端子を、上部封口板の電極端子に接続した。
【００４２】
電極端子の接続が完了した素体と下部封口板を外装体内に納めた後、外装体開口部の四辺を内側に略直角に折り込んで保持部を形成した。保持部の下面に接着剤を充填し、下部封口板を保持部に接着した。続いて保持部の上面および下部封口板の露出部分に接着剤を塗布し、上部封口板を接着した。以上の手順で、外装体の保持部を二枚の封口板で挟むように接着した。このとき、封口板と外装体の隙間などの部分にも隙間無く接着剤を充填した。なお、接着にはエポキシ樹脂を使用した。
【００４３】
以上の手順で作製したキャパシタの寸法は、横５０．０ｍｍ、高さ７０．０ｍｍ、厚さ３０．０ｍｍの直方体であった。
【００４４】
（実施例２）
アルミニウム製であり、実施例１と同じ外形寸法であり、かつ、上下に角の曲率半径が０．６ｍｍの開口部を有する外装体を、深絞り加工によって作製した。上下の開口部の四隅には５．０ｍｍの切れ込みを形成した。
【００４５】
実施例１と同じ外形寸法の素体を作製し、正極を素体の上部に、負極を素体の下部に、それぞれ外装袋から露出するよう形成した。電極端子の基部は、酸変性ポリエチレンを使用して外装袋と接着し、密封した。この素体の形状は実施例１と同じく横４７．５ｍｍ、高さ６５．０ｍｍ、厚み２８．５ｍｍ、体積８８．０ｃｍ^３であった。
【００４６】
下部封口板および上部封口板を、厚さ０．８ｍｍの樹脂板に電極端子を取り付けて、それぞれ２枚作製した。素体の正極端子および負極端子を、下部封口板の電極端子にそれぞれ接続した。
【００４７】
電極端子の接続が完了した素体と下部封口板を外装体内に納めた後、外装体の２箇所の開口部の四辺を、内側に略直角に折り込んで保持部を形成した。保持部の下面に接着剤を充填し、下部封口板を保持部に接着した。続いて保持部の上面および下部封口板の露出部分に接着剤を塗布し、上部封口板を接着した。このとき、上部封口板の電極端子を下部封口板の電極端子に差し込んで接続した。以上の手順で、外装体の保持部を二枚の封口板で挟むように接着した。このとき、封口板と外装体の隙間などの部分にも隙間無く接着剤を充填した。なお、接着にはエポキシ樹脂を使用した。
【００４８】
以上の構成は、図１２に示す構成と同じである。得られたキャパシタの寸法は、横５０．０ｍｍ、高さ７０．０ｍｍ、厚さ３０．０ｍｍの直方体であった。
【００４９】
（比較例１）
外寸が横５０．０ｍｍ、高さ７５．０ｍｍ、厚さ３０．０ｍｍで開口部の角の曲率半径が６．０ｍｍの深絞り加工されたアルミニウム外装体を作製した。なお、外装体の厚みは０．５ｍｍである。
【００５０】
この外装体に、実施例１と同様の横３７．５ｍｍ、高さ６５．０ｍｍ、厚み２８．５ｍｍ、体積６９．５ｃｍ^３の素体を収容した。素体の正負極の電流導出端子を封口板の端子にそれぞれ接続した。外装体開口部の内側にポリプロピレン製のガスケットを設置し、カシメ加工機によって外装体と封口板をカシメ加工して密封した。
【００５１】
このように作製したキャパシタの寸法は横５０．０ｍｍ、高さ７１．５ｍｍ、厚さ３０．０ｍｍとなった。
【００５２】
（比較例２）
外寸が直径４３．５ｍｍ、高さ７５．０ｍｍの円筒形に深絞り加工されたアルミニウム外装体を使用した。なお、外装体の厚みは０．５ｍｍである。
【００５３】
この外装体に、直径４２．０ｍｍ、高さ６５．０ｍｍ、体積８８．９ｃｍ^３の円筒型の素体を収容した。キャパシタ素体の正負極の電流導出端子を封口板の端子にそれぞれ接続した。外装体開口部の内側にポリプロピレン製のガスケットを設置し、カシメ加工機によって外装体と封口板をカシメ加工して密封した。
【００５４】
このように作製したキャパシタの寸法は直径４３．５ｍｍ、高さ７１．５ｍｍとなった。
【００５５】
図７に実施例１および実施例２で得られたキャパシタの封口板方向からの断面投影図を、図８に比較例１で得られたキャパシタの封口板方向からの断面投影図を、図９に比較例２で得られたキャパシタの封口板方向からの断面投影図をそれぞれ示す。実施例１および実施例２と比較例１を比較すると、カシメ加工によって封口した比較例１にはカシメ加工に必要な大きなＲ形状が存在する。この部分に空隙が生じるため、外装体の容積に対して収容できる素体の容積は、実施例１および実施例２に比べて小さくなる。キャパシタの容量は、収容する素体の体積に比例するため、比較例１は実施例１および実施例２に比べて容量が少なくなる。比較例２では実施例１および実施例２と同様に素体の収容に無駄な空隙はない。しかしながら、複数のキャパシタ集合体として使用する場合、円筒であるためキャパシタ相互の間に隙間ができ、全体としての収容効率が低下してしまう。以上の結果から、実施例１および実施例２のキャパシタが優れた収容効率を有することが確認された。
【００５６】
以上、添付図面を参照して本発明の電気化学キャパシタ、特に電気二重層キャパシタの好ましい実施例について示したが、本発明はこれらの例に限定されない。いわゆる当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることはあきらかであり、それらについても当然に本発明の技術的思想に属するものと了解される。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように、本発明の実施によって、素体の収容効率が高いために体積エネルギー密度が高く、また、複数個組み合わせて使用する場合にも効率よく収納でき、さらに製造方法が容易で信頼性が高い外装体を有する電気化学キャパシタを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の実施形態における電気二重層キャパシタの組立図である。
【図２】第一の実施形態における電気二重層キャパシタの断面図である。
【図３】第一の実施形態における電気二重層キャパシタの作製途中段階の外観図である。
【図４】第二の実施形態における電気二重層キャパシタの組立図である。
【図５】第二の実施形態における電気二重層キャパシタの断面図である。
【図６】第二の実施形態における電気二重層キャパシタの作製途中段階の外観図である。
【図７】実施例１および実施例２で得られた電気二重層キャパシタの断面図である。
【図８】比較例１で得られた電気二重層キャパシタの断面図である。
【図９】比較例２で得られた電気二重層キャパシタの断面図である。
【図１０】従来の電気化学キャパシタの外観図である。
【図１１】従来の電気化学キャパシタの断面図である。
【図１２】第三の実施形態における電気二重層キャパシタの組立図である。
【符号の説明】
１外装体
２素体
３保持部
４下部封口板
５上部封口板
６素体端子
７下部封口板端子（第一の実施形態）
７ａ下部封口板端子（第二の実施形態）
８上部封口板端子（第一の実施形態）
８ａ上部封口板端子（第二の実施形態）
９素体リード
１０封口板リード
１１接着剤
１２下部電極金具
１３上部電極金具
１４ガスケット
１５圧力開放弁[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrochemical capacitor. In particular, the present invention relates to an electrochemical capacitor having a high volumetric energy density, easy manufacture, and high housing efficiency.
[0002]
[Prior art]
Due to the widespread use of portable electronic devices and increasing environmental concerns, there is a need for a power supply device that has a low environmental load and can be continuously driven for a long time. In recent years, non-aqueous secondary batteries using lithium ions (hereinafter referred to as “lithium ion secondary batteries”) are most widely used as power sources for portable electronic devices. Further, a fuel cell has attracted attention as a large capacity power source. Lithium ion secondary batteries tend to increase internal resistance as the energy density increases. Also, a protection circuit is often attached to a lithium ion battery, and the resistance of the circuit is added to the battery resistance. For this reason, when a large current flows instantaneously, a so-called “IR drop loss” is often caused in which the voltage drops rapidly. Also, the fuel cell cannot follow a rapid current change due to its structure. Therefore, smoothing of electric power has been attempted by combining these batteries with an electrochemical capacitor utilizing an electrochemical reaction, particularly an electric double layer capacitor which is one of electrochemical capacitors having a large capacity.
[0003]
The electric double layer capacitor has a withstand voltage of about 1 V when using an aqueous electrolyte such as sulfuric acid. Further, the withstand voltage is increased only by about 2.5 V even when the organic electrolyte is used. For this reason, capacitors are generally connected in series to increase the voltage. Specifically, a method of connecting a plurality of electric double layer capacitor bodies (hereinafter referred to as “element bodies”) in series and accommodating them in an exterior body, or an electric double layer capacitor in which the body bodies are accommodated in the exterior body (Hereinafter, this is referred to as a “capacitor”) is connected in series. Therefore, it is preferable to accommodate the element body or the capacitor more efficiently. Most of the capacitors generally used are cylindrical. For this reason, in the technology disclosed so far (for example, see Patent Document 1), cylindrical capacitors are connected in series. Hereinafter, the present invention will be described by taking an electric double layer capacitor as an example. However, the contents of the present invention are not limited to the electric double layer capacitor, but can be applied to an electrochemical capacitor using other electrochemical reactions.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2000-49057 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the case where a large number of capacitors are used, the housing efficiency can be improved when the shape of the exterior body is a rectangular shape in which all side surfaces are flat as compared with the conventional cylinder. In addition, the smaller the corner radius of curvature of the exterior body, the capacitors and the body can be accommodated without gaps inside, and the overall volume energy density as viewed from the occupied volume of the capacitor can be improved. Furthermore, even when a large number of capacitors are used, the capacitors can be arranged without gaps, so that the overall volume energy density can be increased.
[0006]
However, in the conventional capacitor, an efficient rectangular outer package could not be used due to processing problems. The capacitor seals the opening of the exterior body containing the element body by caulking. In the case of this processing method, the processed part must be a cylindrical shape or a shape having a large radius of curvature at a corner. In the case of a lithium ion battery, a method of sealing by laser welding rather than caulking is generally used. However, since a laser welding machine is expensive in terms of equipment and operation, the manufacturing cost increases.
[0007]
In view of the above problems, an object of the present invention is to realize an electrochemical capacitor that has a rectangular outer shape with high accommodation efficiency and can be manufactured at low cost.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The above problems are solved by an electrochemical capacitor having the following characteristics. That is,
(1) The exterior body is a substantially rectangular can material having one or two openings.
(2) The material of the exterior body should be one kind of aluminum, iron, copper, or an alloy containing any one of them as a main component.
(3) One or more sets of element bodies should be accommodated in the exterior body.
(4) The sealing part of the exterior body containing the element body is sealed by resin-bonding the sealing plate.
(5) The sealing plate includes at least one of a resin plate, a metal plate, and a composite plate of a resin plate and a metal plate.
With the electrochemical capacitor having the above characteristics, it is possible to produce an electrochemical capacitor exhibiting high accommodation efficiency at an arbitrary installation location with a high voltage at a low cost.
[0009]
FIG. 10 shows an external view of a conventional electrochemical capacitor, and FIG. 11 shows a cross-sectional view of the conventional electrochemical capacitor. As shown in FIGS. 10 and 11, the sealing plate 5 of the conventional electrochemical capacitor is fixed to the opening of the outer package 1 by caulking through a gasket 14. In order to perform crimping on the opening of the exterior body 1, the opening must be provided with a curved shape. On the other hand, in the case of the electrochemical capacitor of the present invention, it is not necessary to form a curved surface, and the exterior body can be a square shape.
[0010]
The first effect of using the square-shaped exterior body is to increase the degree of freedom of the shape of the element body that can be accommodated in the exterior body. For example, a multilayer capacitor element is known to be very preferable for increasing the capacity and miniaturization of an electrochemical capacitor. However, since it is formed by stacking electrodes and the like, the shape is necessarily square. . In conventional electrochemical capacitors, a curved surface shape for caulking is essential, so when a multilayer capacitor element is accommodated, useless voids are generated due to the curved surface shape. On the other hand, the electrochemical capacitor of the present invention has a rectangular outer casing, and can accommodate a large number of multilayer capacitor bodies without waste.
[0011]
The second effect is that the accommodation efficiency of the electrochemical capacitor is increased. In general, there are many cases where a plurality of electrochemical capacitors are accommodated together and used in an electrically connected state. Since the conventional electrochemical capacitor has a curved surface shape that is essential for caulking, unnecessary gaps are generated when a plurality of capacitors are stored, and the storage efficiency is low. However, since the electrochemical capacitor of the present invention has a rectangular outer shape, unnecessary gaps are not generated. Therefore, a plurality of electrochemical capacitors can be accommodated efficiently.
[0012]
The element body accommodated in the exterior body is preferably sealed with a sheet-like material such as a resin film. Here, “sealing” refers to a process of wrapping a portion other than the terminal of the element body without gaps. The electrochemical capacitor of the present invention is characterized by being sealed by adhesion of a sealing plate. When the sealing is made of resin bonding, it is very difficult to completely block the invasion of moisture by the electrolyte of the element body invading the adhesive unless the element body is sealed. Therefore, when the element body is inserted into the exterior body as a laminated body, the element body may be deteriorated by moisture. Such a problem can be solved by sealing the element body with a resin film. In addition, by using an element body sealed with a resin film, the number of elements accommodated can be adjusted very easily, and the voltage of the electrochemical capacitor can be adjusted.
[0013]
The opening of the exterior body is sealed by adhesion of the sealing plate. At this time, two or more sides of the sides forming the opening of the exterior body are bent toward the inner side of the opening so as to be held at a substantially right angle. It is preferable to seal the opening by sandwiching and bonding the upper and lower surfaces of the holding portion with two sealing plates. Here, the “upper and lower surfaces” of the holding portion refer to a surface (upper surface) facing the exterior body of the holding portion and a surface (lower surface) facing the interior of the exterior body of the holding portion. By adopting such a structure, it becomes possible to fix the sealing plate with higher strength than when the sealing plate is simply bonded. For this reason, mechanical strength equivalent to the case where it seals by the conventional crimping process can be obtained.
[0014]
It is preferable that at least one of a positive electrode terminal and a negative electrode terminal is installed on the sealing plate. In an electrochemical capacitor, it is necessary to provide an electric terminal for charging and discharging between the accommodated element body and the outside. In the case of the electrochemical capacitor of the present invention, since the sealing plate is easily fixed and has sufficient mechanical strength, an electrical terminal that is stable in strength can be easily provided by providing an electrical terminal on the sealing plate. Can be provided.
[0015]
The sealing plate is preferably provided with at least one pressure release valve. In general, an electrochemical capacitor such as an electric double layer capacitor is a safe electrochemical device in which problems such as thermal runaway of an electrode due to overcharging or heating are less likely to occur than a lithium ion secondary battery or the like. However, the safety is not absolute, and if there is any abnormality on the charging device side, the possibility of gas generation due to electrolysis of the electrolyte cannot be denied. Such a problem of pressure increase due to gas generation can be solved by providing a pressure release valve. Although the pressure release valve can be provided in the exterior body, it is difficult to install the pressure release valve when the exterior body is formed by narrowing. By providing the pressure release valve on the sealing plate, it is possible to easily take measures against gas generation.
[0016]
Such a pressure release valve can be easily formed by providing at least one portion of the sealing plate with a portion having lower mechanical strength than the other portions of the sealing plate. Such a portion having low mechanical strength can be formed by forming a very thin portion by subjecting a part of the sealing plate to counterboring or notching.
[0017]
The pressure release valve can be formed by forming an opening in at least one location of the sealing plate and sealing the opening with a foil containing metal, resin, or the like. In that case, it can form easily by providing an opening part in two sealing plates, and inserting foil between sealing plates when adhering a sealing plate to an exterior body. Or it can seal and form by inserting a resin material in an opening part.
[0018]
The electrochemical capacitor of the present invention can be obtained by the following production method.
(1) The first plate material is deep-drawn and molded into a substantially rectangular can material having one or two openings to produce an exterior body. Here, the first plate member is preferably aluminum, iron, copper, or one kind of alloy mainly containing any one of them.
(2) Cut out the four corners of the opening end of the exterior body.
(3) Next, an element body of an electrochemical capacitor is produced. The element body is preferably sealed with a resin film.
(4) An electrode terminal is attached to the second plate member and the third plate member to produce a first sealing plate and a second sealing plate. Here, the second plate member and the third plate member are preferably one of a resin plate, a metal plate, and a composite plate of a resin plate and a metal plate. Moreover, it is preferable that an electrode terminal is one kind of copper, stainless steel, aluminum, or the alloy which has any one of these as a main component.
Moreover, it is preferable to provide at least one pressure release valve in each of the first sealing plate and the second sealing plate. This pressure release valve can be provided, for example, by forming a portion having a lower mechanical strength than the other portions of each sealing plate at one or more locations of the first sealing plate and the second sealing plate. Alternatively, an opening can be formed at one or more locations of the first sealing plate and the second sealing plate, and the first sealing plate and the second sealing plate can be sealed with a foil containing metal or resin. It is also possible to seal by inserting a resin material into the opening.
(5) One or more pairs of element bodies, the electrode terminal of the first sealing plate, and the electrode terminal of the second sealing plate are electrically connected.
(6) One or more sets of element bodies and the first sealing plate are accommodated in the exterior body.
(7) Two or more of the edges forming the opening at the end of the exterior body are bent substantially at right angles toward the inside of the opening to form the holding portion.
(8) The surface inside the exterior body of the holding part and the first sealing plate are bonded using an adhesive. Next, the surface of the holding portion exposed to the outside of the exterior body and the second sealing plate are bonded using an adhesive.
[0019]
The electrochemical capacitor of the present invention can be more easily produced by using a step of fitting and electrically connecting the electrode terminal of the first sealing plate and the electrode terminal of the second sealing plate. That is, the first electrode terminal is attached to the second plate material to produce a first sealing plate, and the second electrode terminal is attached to the third plate material to produce a second sealing plate. Thereafter, the element body and the electrode terminal of the first sealing plate are electrically connected. Thereafter, after the steps (6) and (7), the surface of the holding portion exposed to the outside of the exterior body and the second sealing plate are bonded using an adhesive. At this time, the first electrode terminal and the second electrode terminal are fitted and electrically connected. By using such a manufacturing method, the step of connecting the electrode terminals of the two sealing plates is omitted, so that the present invention can be implemented more easily.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described by taking an electric double layer capacitor as an example.
[0021]
(First embodiment)
FIG. 1 shows a structural diagram of a capacitor according to a first preferred embodiment of the present invention. The outer package 1 is a capacitor container having a substantially rectangular parallelepiped outer shape. The outer package 1 can be arbitrarily selected and used as long as it is a material that can form a substantially rectangular parallelepiped container and has sufficient mechanical strength. For example, a material such as a resin, a metal, or a metal foil whose surface is coated with a resin can be used. In particular, when a metal such as aluminum, an aluminum alloy, iron, an iron alloy, copper, or a copper alloy is used, a substantially rectangular parallelepiped container can be easily produced by drawing, which is very preferable. In this embodiment, aluminum is used as a material, a substantially rectangular parallelepiped can is produced by deep drawing, and the exterior body 1 is obtained.
[0022]
The exterior body 1 in the first embodiment is provided with an opening for housing components such as the element body 2. It is preferable to provide a mechanism for holding the sealing plate at the opening of the exterior body 1. Such a holding mechanism may bond, for example, a jig made of a material such as resin or metal to the inside of the exterior body. Or it is good also as a holding | maintenance mechanism by filling the resin paste solidified with time like an epoxy resin, and making it solidify. In 1st embodiment, the holding | maintenance part 3 integrated with the exterior body 1 was provided as a holding mechanism. The holding portion 3 is configured to bend the opening end of the exterior body 1 inward at a substantially right angle, adhere the lower sealing plate 4 and the upper sealing plate 5 thereto, and hold the sealing plate on the exterior body. The lower sealing plate 4 and the upper sealing plate 5 are provided with a lower sealing plate terminal 7 and an upper sealing plate terminal 8 and a pressure release valve 15. The holding unit 3 according to the first embodiment can reduce variation in position between products as compared with a method such as resin filling. Moreover, since it is completely integrated with the exterior body 1, there is an advantage that strength reliability is high.
[0023]
The capacitor body accommodated in the exterior body can be arbitrarily used as long as it has a shape and size that can be easily accommodated in the exterior body. The element body 2 in the first embodiment is one in which positive and negative electrodes are alternately laminated with a separator interposed therebetween and sealed with a resin film in a state of being impregnated with an electrolytic solution. The resin film that seals the element body 2 is not particularly limited as long as it does not easily dissolve in the electrolytic solution. For example, polyester, polyethylene, polypropylene, acid-modified polypropylene, acid-modified polyethylene and the like can be used.
[0024]
The element body 2 accommodated in the exterior body 1 needs to be provided with an electrical connection mechanism with the outside. In the first embodiment, the element body 2 is provided with positive and negative element terminals 6. For the element body terminal 6, a general electric conductive material can be appropriately used. In particular, it is preferable to use a metal material widely used as an electrical contact material, for example, copper, stainless steel, aluminum, or an alloy containing these materials. In the first embodiment, the element terminal 6 is made of aluminum.
[0025]
After providing the element body terminal 6, it is preferable to adhere the resin film for sealing the element body 2 and the element body terminal 6 with a metal-resin adhesive. As the adhesive, an epoxy resin, acid-modified polyethylene such as carboxylic acid, acid-modified polypropylene, or the like can be used.
[0026]
In the first embodiment, one element body 2 is accommodated in the exterior body 1. However, the element body 2 may be housed in the exterior body 1 by combining a plurality of the element bodies 2 according to design conditions such as the voltage of the capacitor or the capacity. For example, two or more element bodies 2 can be connected in series and accommodated in the exterior body 1.
[0027]
FIG. 2 shows a cross-sectional view of the capacitor of the first embodiment. As described above, in the capacitor of the present invention, the capacitor body is housed in an exterior body in which a metal such as aluminum is deep-drawn into a substantially rectangular parallelepiped, and a sealing plate made of resin or metal is bonded to the opening of the exterior body. And sealing. The cross-sectional view of FIG. 2 shows one preferred form of the structure of the sealing portion.
[0028]
As shown in FIG. 2, the opening part of the exterior body 1 in 1st embodiment has the part which bent the metal plate of the exterior body 1 inside, and this becomes the holding | maintenance part 3 already described. The lower sealing plate 4 and the upper sealing plate 5 are bonded so as to sandwich the holding portion 3. With such a structure, it is possible to improve the pulling strength of the sealing plate portion after bonding, and to obtain a mechanical strength equal to or higher than that of the sealing by the conventional caulking process.
[0029]
As the adhesive 11 for adhering the lower sealing plate 4 and the upper sealing plate 5 to the holding portion 3, an adhesive that firmly bonds metals or metal and resin and does not easily transmit moisture is selected. Is preferred. For example, synthetic rubber, epoxy resin, acid-modified polyethylene, acid-modified polypropylene and the like can be used. These adhesives can be used by being applied to the top and bottom of the holding part 3 as shown in FIG. Further, the adhesive 11 may be filled into a gap formed between the element body 2 and the lower sealing plate 4 or a gap formed between the lower sealing plate 4 and the upper sealing plate 5. In the first embodiment, adhesion and filling were performed using an epoxy resin adhesive.
[0030]
It is necessary to electrically connect the element body 2 from the element terminal 6 to the outside. In the first embodiment, a lower sealing plate terminal 7 is formed on the lower sealing plate 4, and an upper sealing plate terminal 8 is formed on the upper sealing plate 5. The electrode terminal 6 and the lower sealing plate terminal 7 of the element body 2 are electrically connected by an element body lead 9. The lower sealing plate terminal 7 and the upper sealing plate terminal 8 are electrically connected by a sealing plate lead 10. In the lower sealing plate 4, the element body lead 9 and the sealing plate lead 10 are held by sandwiching the lower sealing plate terminal 7 and the terminal fitting 12. In the upper sealing plate 5, the sealing plate lead 10 is held by sandwiching the upper sealing plate terminal 8 and the terminal fitting 13.
[0031]
FIG. 3 shows an external view of the capacitor in the middle of production according to the first embodiment. 3, the element body 2 is already accommodated in the exterior body 1 and the lower sealing plate 4 is bonded to the holding portion 3. The element terminal 6, the lower sealing plate terminal 7, and the upper sealing plate terminal 8 are already electrically connected. Thereafter, the adhesive 11 is applied to the surfaces of the holding portions 3 at four locations, and the upper sealing plate 5 is bonded. The capacitor in the first embodiment is completed by the above procedure.
[0032]
(Second embodiment)
As mentioned above, although preferable embodiment of 1st this invention was described, this invention can also be implemented using a simple method for the electrical connection of a lower sealing board and an upper sealing board. Here, a second embodiment using such a simple connection method will be described.
[0033]
FIG. 4 shows an assembly diagram of the capacitor in the second embodiment. The shape of the exterior body 1 and the method for forming the holding portion 3 are the same as in the first embodiment. The structure and shape of the element body 2 and the structure in which the lower sealing plate terminal 7a of the lower sealing plate 4 and the element body terminal 6 are connected using the element body lead 9 are also the same as in the first embodiment.
[0034]
In the second embodiment, the lower sealing plate terminal 7a and the upper sealing terminal 8a have a shape that can be inserted into each other. FIG. 5 shows a cross-sectional view of the capacitor in the second embodiment, and FIG. 6 shows an external view of the capacitor in the middle of production in the second embodiment. Similar to the first embodiment, the lower sealing plate 4 and the upper sealing plate 5 are bonded to each other by the adhesive 11 so as to sandwich the holding unit 3. It is desirable that the lower sealing plate 4 and the upper sealing plate 5 are securely electrically connected by a lead or the like. However, it may be difficult to insert a lead between the lower sealing plate 4 and the upper sealing plate 5 depending on the capacitor design conditions. In such a case, the lower sealing plate terminal 4a and the upper sealing plate 5 are fixed to the holding portion 3 in a small space while ensuring electrical connection by adopting a structure in which the upper sealing plate terminal 8a is fitted into the lower sealing plate terminal 7a. be able to.
[0035]
(Third embodiment)
The preferred embodiments of the first and second aspects of the present invention have been described above. However, the present invention can also be implemented in the form of having electrical connection terminals above and below using an exterior body having two openings. In the case of this embodiment, the operation of connecting capacitors in series is facilitated. Here, such a third embodiment will be described.
[0036]
FIG. 12 shows an assembly drawing of the capacitor in the third embodiment. The exterior body 1 is a deep-drawn molded body as in the first and second embodiments, but is characterized by having openings at the top and bottom. The method for forming the holding portion 3 in the opening and the structure and shape of the element body 2 are the same as those in the first and second embodiments. Two lower sealing plates 4 are used, and lower sealing plate terminals 7 a and element body terminals 6 are connected using element body leads 9. The connection structure is the same as in the first and second embodiments.
[0037]
In the third embodiment, similarly to the second embodiment, the lower sealing plate terminal 7a and the upper sealing terminal 8a have a shape that can be inserted into each other. The lower sealing plate 4 and the upper sealing plate 5 are bonded by the adhesive 11 in a form in which the holding portion 3 provided in the upper and lower openings of the exterior body 1 is sandwiched.
[0038]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
[0039]
(Example 1)
An exterior body made of aluminum, having an outer dimension of 50.0 mm in width, a height of 74.0 mm, a thickness of 30.0 mm, and a corner radius of curvature of 0.6 mm was produced by deep drawing. The thickness of the exterior body is 0.5 mm. Cuts of 5.0 mm were formed at the four corners of the opening.
[0040]
The element body was formed by alternately laminating a separator between a positive electrode and a negative electrode. The body impregnated with the electrolytic solution was inserted into a polyethylene outer bag, and the outer periphery of the outer bag was sealed by thermocompression. Electrode terminals were formed on the positive electrode and the negative electrode, respectively, and were exposed to the outside of the outer bag. The base of the electrode terminal was bonded to an outer bag using acid-modified polyethylene and sealed. The shape of this element is 47.5 mm wide, 65.0 mm high, 28.5 mm thick, and 88.0 cm in volume. ³ Met.
[0041]
A lower sealing plate and an upper sealing plate were produced by attaching electrode terminals to a resin plate having a thickness of 0.8 mm. The positive electrode terminal and the negative electrode terminal of the element body were respectively connected to the electrode terminals of the lower sealing plate. Furthermore, the electrode terminal of the lower sealing plate was connected to the electrode terminal of the upper sealing plate.
[0042]
After the element body and the lower sealing plate in which the connection of the electrode terminals was completed were placed in the exterior body, the four sides of the exterior body opening were folded inward at substantially right angles to form a holding portion. The lower surface of the holding part was filled with an adhesive, and the lower sealing plate was bonded to the holding part. Subsequently, an adhesive was applied to the upper surface of the holding portion and the exposed portion of the lower sealing plate to bond the upper sealing plate. By the above procedure, the holding part of the exterior body was bonded so as to be sandwiched between two sealing plates. At this time, the adhesive was filled in the gap between the sealing plate and the exterior body without any gap. An epoxy resin was used for adhesion.
[0043]
The dimensions of the capacitor produced by the above procedure were a rectangular parallelepiped having a width of 50.0 mm, a height of 70.0 mm, and a thickness of 30.0 mm.
[0044]
(Example 2)
An exterior body made of aluminum and having the same outer dimensions as those of Example 1 and having openings with vertical corner radius of curvature of 0.6 mm was manufactured by deep drawing. Cuts of 5.0 mm were formed at the four corners of the upper and lower openings.
[0045]
An element body having the same outer dimensions as in Example 1 was produced, and the positive electrode was formed on the upper part of the element body, and the negative electrode was formed on the lower part of the element body so as to be exposed from the outer bag. The base of the electrode terminal was bonded to an outer bag using acid-modified polyethylene and sealed. The shape of this element was 47.5 mm in width, 65.0 mm in height, 28.5 mm in thickness, and 88.0 cm in volume as in Example 1. ³ Met.
[0046]
Two lower sealing plates and two upper sealing plates were prepared by attaching electrode terminals to a resin plate having a thickness of 0.8 mm. The positive electrode terminal and the negative electrode terminal of the element body were respectively connected to the electrode terminals of the lower sealing plate.
[0047]
After the element body and the lower sealing plate in which the connection of the electrode terminals was completed were placed in the exterior body, the four sides of the two openings of the exterior body were folded inward at substantially right angles to form a holding portion. The lower surface of the holding part was filled with an adhesive, and the lower sealing plate was bonded to the holding part. Subsequently, an adhesive was applied to the upper surface of the holding portion and the exposed portion of the lower sealing plate to bond the upper sealing plate. At this time, the electrode terminal of the upper sealing plate was inserted and connected to the electrode terminal of the lower sealing plate. By the above procedure, the holding part of the exterior body was bonded so as to be sandwiched between two sealing plates. At this time, the adhesive was filled in the gap between the sealing plate and the exterior body without any gap. An epoxy resin was used for adhesion.
[0048]
The above configuration is the same as the configuration shown in FIG. The dimension of the obtained capacitor was a rectangular parallelepiped having a width of 50.0 mm, a height of 70.0 mm, and a thickness of 30.0 mm.
[0049]
(Comparative Example 1)
A deep-drawn aluminum outer package having an outer dimension of 50.0 mm in width, a height of 75.0 mm, a thickness of 30.0 mm, and a corner radius of curvature of 6.0 mm was produced. In addition, the thickness of an exterior body is 0.5 mm.
[0050]
In this exterior body, the same width as in Example 1, 37.5 mm, height 65.0 mm, thickness 28.5 mm, volume 69.5 cm. ³ Of the body. The current lead terminals of the positive and negative electrodes of the element body were respectively connected to the terminals of the sealing plate. A polypropylene gasket was placed inside the exterior body opening, and the exterior body and the sealing plate were crimped by a caulking machine and sealed.
[0051]
The dimensions of the capacitor thus fabricated were 50.0 mm in width, 71.5 mm in height, and 30.0 mm in thickness.
[0052]
(Comparative Example 2)
An aluminum exterior body that was deep-drawn into a cylindrical shape having an outer dimension of 43.5 mm in diameter and 75.0 mm in height was used. In addition, the thickness of an exterior body is 0.5 mm.
[0053]
This exterior body has a diameter of 42.0 mm, a height of 65.0 mm, and a volume of 88.9 cm. ³ The cylindrical element was housed. The current lead terminals of the positive and negative electrodes of the capacitor body were connected to the terminals of the sealing plate, respectively. A polypropylene gasket was placed inside the exterior body opening, and the exterior body and the sealing plate were crimped by a caulking machine and sealed.
[0054]
The capacitor thus fabricated had a diameter of 43.5 mm and a height of 71.5 mm.
[0055]
FIG. 7 is a sectional projection view from the direction of the sealing plate of the capacitor obtained in Example 1 and Example 2, and FIG. 8 is a sectional projection view from the direction of the sealing plate of the capacitor obtained in Comparative Example 1. The cross-sectional projection views from the direction of the sealing plate of the capacitor obtained in Comparative Example 2 are shown respectively. When Example 1 and Example 2 are compared with Comparative Example 1, Comparative Example 1 sealed by caulking has a large R shape necessary for caulking. Since a gap is generated in this portion, the volume of the element body that can be accommodated relative to the volume of the exterior body is smaller than that in the first and second embodiments. Since the capacity of the capacitor is proportional to the volume of the element body to be accommodated, the capacity of Comparative Example 1 is smaller than that of Example 1 and Example 2. In Comparative Example 2, like Example 1 and Example 2, there is no useless gap for housing the element body. However, when it is used as a plurality of capacitor aggregates, since it is a cylinder, a gap is formed between the capacitors, and the overall accommodation efficiency is lowered. From the above results, it was confirmed that the capacitors of Example 1 and Example 2 had excellent accommodation efficiency.
[0056]
The preferred embodiments of the electrochemical capacitor of the present invention, particularly the electric double layer capacitor, have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to these examples. It is obvious that a person skilled in the art can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the scope of claims. It is understood that it belongs to thought.
[0057]
【The invention's effect】
As described above, by implementing the present invention, the volumetric energy density is high due to the high housing efficiency of the element body, and it can be efficiently stored even when used in combination, and the manufacturing method is easy and reliable. It is possible to obtain an electrochemical capacitor having a high exterior body.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an assembly diagram of an electric double layer capacitor according to a first embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the electric double layer capacitor in the first embodiment.
FIG. 3 is an external view of an electric double layer capacitor in the middle of production according to the first embodiment.
FIG. 4 is an assembly diagram of an electric double layer capacitor according to a second embodiment.
FIG. 5 is a cross-sectional view of an electric double layer capacitor in a second embodiment.
6 is an external view of an electric double layer capacitor in the middle of production according to the second embodiment. FIG.
7 is a cross-sectional view of the electric double layer capacitor obtained in Example 1 and Example 2. FIG.
8 is a cross-sectional view of an electric double layer capacitor obtained in Comparative Example 1. FIG.
9 is a cross-sectional view of an electric double layer capacitor obtained in Comparative Example 2. FIG.
FIG. 10 is an external view of a conventional electrochemical capacitor.
FIG. 11 is a cross-sectional view of a conventional electrochemical capacitor.
FIG. 12 is an assembly diagram of an electric double layer capacitor according to a third embodiment.
[Explanation of symbols]
1 exterior body
2 Element
3 Holding part
4 Lower sealing plate
5 Upper sealing plate
6 Element terminal
7 Lower sealing plate terminal (first embodiment)
7a Lower sealing plate terminal (second embodiment)
8 Upper sealing plate terminal (first embodiment)
8a Upper sealing plate terminal (second embodiment)
9 Elemental lead
10 Sealing plate lead
11 Adhesive
12 Lower electrode bracket
13 Upper electrode bracket
14 Gasket
15 Pressure release valve

Claims

外装体と、電気化学キャパシタ素体と、封口板とを含み、
前記外装体は、一つまたは二つの開口部を有する略直方体の缶材であり、
前記外装体の材料は、アルミニウム、鉄、銅、あるいはこれらのうちのいずれか一つを主成分とする合金の１種類であり、
前記外装体は、前記電気化学キャパシタ素体を１組以上収容し、
前記封口板は、樹脂板、金属板、樹脂板と金属板との複合板のうちの１種類以上を含み、
前記外装体の開口部は、前記開口部を形成する辺のうちの、２辺以上を開口部の内側に向けて略直角に曲げた保持部を有し、前記保持部の上下面に、前記封口板がそれぞれ１枚以上樹脂接着された封口構造を有することを特徴とする電気化学キャパシタ。 Including an exterior body, an electrochemical capacitor body, and a sealing plate;
The exterior body is a substantially rectangular can material having one or two openings,
The material of the exterior body is one kind of aluminum, iron, copper, or an alloy mainly containing any one of these,
The exterior body contains one or more sets of the electrochemical capacitor body,
The sealing plate includes one or more of a resin plate, a metal plate, a composite plate of a resin plate and a metal plate,
The opening of the exterior body has a holding part in which two or more sides among the sides forming the opening are bent at a substantially right angle toward the inside of the opening. An electrochemical capacitor having a sealing structure in which at least one sealing plate is resin-bonded.

前記電気化学キャパシタ素体は、
樹脂フィルムを含むシート状材料によって密封されていることを特徴とする請求項１に記載の電気化学キャパシタ。The electrochemical capacitor body is:
2. The electrochemical capacitor according to claim 1, wherein the electrochemical capacitor is sealed with a sheet-like material including a resin film.

前記封口板は、
正極端子と負極端子との、少なくともいずれか一つが設置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気化学キャパシタ。The sealing plate is
The positive and negative terminals, electrochemical capacitor according to claim 1 or 2, characterized in that at least any one is installed.

前記封口板は、
少なくとも一つの圧力解放弁を有することを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の電気化学キャパシタ。The sealing plate is
The electrochemical capacitor according to any one of claims 1 to 3 , further comprising at least one pressure release valve.

前記圧力解放弁は、
前記封口板の少なくとも一箇所に形成された、前記封口板の他よりも機械的強度の弱い部分が形成されてなることを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の電気化学キャパシタ。The pressure release valve is
The part according to any one of claims 1 to 4 , wherein a portion having a mechanical strength weaker than that of the other sealing plate is formed in at least one portion of the sealing plate. Electrochemical capacitor.

前記圧力解放弁は、
前記封口板の少なくとも一箇所に開口部を形成し、
前記開口部を、金属や樹脂などを含む箔によって封止されてなることを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の電気化学キャパシタ。The pressure release valve is
Forming an opening in at least one location of the sealing plate;
The electrochemical capacitor according to any one of claims 1 to 5 , wherein the opening is sealed with a foil containing metal, resin, or the like.

前記圧力解放弁は、
前記封口板の少なくとも一箇所に開口部を形成し、
前記開口部を、樹脂材料を挿入することによって封止されてなることを特徴とする請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載の電気化学キャパシタ。The pressure release valve is
Forming an opening in at least one location of the sealing plate;
The electrochemical capacitor according to any one of claims 1 to 6 , wherein the opening is sealed by inserting a resin material.

第一の板材に、深絞り加工をおこなって一つまたは二つの開口部を有する略直方体の缶材に成型し、外装体を作製する工程と、
前記開口部の端部の四隅に切り欠き加工をおこなう工程と、
電気化学キャパシタ素体を作製する工程と、
第二の板材に、第一の電極端子を取り付けて第一の封口板を作製する工程と、第三の板材に、第二の電極端子を取り付けて第二の封口板を作製する工程と、前記電気化学キャパシタ素体と、前記第一の封口板の第一の電極端子と、前記第二の封口板の第二の電極端子とを、電気的に接続する工程と、
前記外装体の中に、前記電気化学キャパシタ素体の１組以上と、前記第一の封口板を収容する工程と、
前記外装体の端部の、前記開口部を形成する辺のうちの、２辺以上を開口部の内側に向けて略直角に曲げて、保持部を形成する工程と、
前記保持部の前記外装体内部側の面と前記第一の封口板とを、接着剤を用いて接着する工程と、
前記保持部の前記外装体外部に露出した面と前記第二の封口板とを、接着剤を用いて接着する工程とを含むことを特徴とする電気化学キャパシタ。The first plate material is deep-drawn and molded into a substantially rectangular can material having one or two openings, and an exterior body is produced, and
A process of notching the four corners of the end of the opening;
Producing an electrochemical capacitor element; and
A step of attaching the first electrode terminal to the second plate member to produce a first sealing plate, and a step of attaching the second electrode terminal to the third plate member to produce a second sealing plate; Electrically connecting the electrochemical capacitor body, the first electrode terminal of the first sealing plate, and the second electrode terminal of the second sealing plate;
Accommodating one or more sets of the electrochemical capacitor element and the first sealing plate in the exterior body; and
Bending the two or more sides of the end portion of the exterior body at a substantially right angle toward the inside of the opening portion to form a holding portion; and
Bonding the surface of the holding unit inside the exterior body and the first sealing plate using an adhesive; and
An electrochemical capacitor comprising a step of bonding the surface of the holding portion exposed to the outside of the exterior body and the second sealing plate using an adhesive.

第一の板材に、深絞り加工をおこなって一つまたは二つの開口部を有する略直方体の缶材に成型し、外装体を作製する工程と、
前記開口部の端部の四隅に切り欠き加工をおこなう工程と、
電気化学キャパシタ素体を作製する工程と、
第二の板材に、第一の電極端子を取り付けて第一の封口板を作製する工程と、第三の板材に、第二の電極端子を取り付けて第二の封口板を作製する工程と、前記電気化学キャパシタ素体と、前記第一の封口板の前記第一の電極端子とを、電気的に接続する工程と、
前記外装体の中に、前記電気化学キャパシタ素体の１組以上と、前記第一の封口板を収容する工程と、
前記外装体の端部の、前記開口部を形成する辺のうちの、２辺以上を開口部の内側に向けて略直角に曲げて、保持部を形成する工程と、
前記保持部の前記外装体内部側の面と前記第一の封口板とを、接着剤を用いて接着する工程と、
前記保持部の前記外装体外部に露出した面と前記第二の封口板とを接着剤を用いて接着し、同時に、前記第一の電極端子と前記第二の電極端子をはめ合わせて固定し、電気的に接続する工程とを含むことを特徴とする電気化学キャパシタ。The first plate material is deep-drawn and molded into a substantially rectangular can material having one or two openings, and an exterior body is produced, and
A process of notching the four corners of the end of the opening;
Producing an electrochemical capacitor element; and
A step of attaching the first electrode terminal to the second plate member to produce a first sealing plate, and a step of attaching the second electrode terminal to the third plate member to produce a second sealing plate; Electrically connecting the electrochemical capacitor body and the first electrode terminal of the first sealing plate;
Accommodating one or more sets of the electrochemical capacitor element and the first sealing plate in the exterior body; and
Bending the two or more sides of the end portion of the exterior body at a substantially right angle toward the inside of the opening portion to form a holding portion; and
Bonding the surface of the holding unit inside the exterior body and the first sealing plate using an adhesive; and
The surface of the holding portion exposed to the outside of the exterior body and the second sealing plate are bonded using an adhesive, and at the same time, the first electrode terminal and the second electrode terminal are fitted and fixed. And an electrochemical connection step.

前記第一の板材は、
アルミニウム、鉄、銅、これらのうちのいずれか一つを主成分とする合金の１種類であることを特徴とする請求項８または９に記載の電気化学キャパシタの製造方法。The first plate material is
Aluminum, iron, copper, method for producing an electrochemical capacitor according to claim 8 or 9, characterized in that one kind of alloy mainly composed of any one of these.

前記第二の板材および前記第三の板材は、
樹脂板、金属板、樹脂板と金属板との複合板のうちのいずれか一つであることを特徴とする請求項８〜１０のうちのいずれか１項に記載の電気化学キャパシタの製造方法。The second plate and the third plate are:
The manufacturing method of an electrochemical capacitor according to any one of claims 8 to 10 , wherein the manufacturing method is any one of a resin plate, a metal plate, and a composite plate of a resin plate and a metal plate. Method.

前記封口板の電極端子は、
銅、ステンレス、アルミニウム、これらのうちのいずれか一つを主成分とする合金の１種類であることを特徴とする請求項８、請求項１０、請求項１１のうちのいずれか１項に記載の電気化学キャパシタの製造方法。The electrode terminal of the sealing plate is
Copper, stainless steel, aluminum, claim 8, characterized in that one kind of alloy mainly composed of any one of these, according to claim 1 0, any one of claims 1 1 The manufacturing method of the electrochemical capacitor of description.

前記第一の電極端子と前記第二の電極端子とは、
銅、ステンレス、アルミニウム、これらのうちのいずれか一つを主成分とする合金の１種類であることを特徴とする請求項９〜１１のうちのいずれか１項に記載の電気化学キャパシタの製造方法。The first electrode terminal and the second electrode terminal are:
The electrochemical capacitor according to any one of claims 9 to 11, which is one kind of copper, stainless steel, aluminum, and an alloy mainly containing any one of them. Production method.

前記第一の電極端子と前記第二の電極端子とは、
互いにはめ込んで固定が可能な形状を有することを特徴とする請求項９〜１１のうちのいずれか１項に記載の電気化学キャパシタの製造方法。The first electrode terminal and the second electrode terminal are:
The method for producing an electrochemical capacitor according to any one of claims 9 to 11, wherein the electrochemical capacitor has a shape that can be fixed to each other.

前記電気化学キャパシタ素体は、
積層型の電気化学キャパシタ素体であることを特徴とする請求項８〜１４のうちのいずれか１項に記載の電気化学キャパシタの製造方法。The electrochemical capacitor body is:
Method for producing an electrochemical capacitor according to any one of claims 8-1 4, characterized in that an electrochemical capacitor element body of the multilayer.

前記電気化学キャパシタ素体を、
樹脂フィルムを含むシート状材料によって密封することを特徴とする請求項８〜１５のうちのいずれか１項に記載の電気化学キャパシタの製造方法。The electrochemical capacitor element;
The method for producing an electrochemical capacitor according to any one of claims 8 to 15 , wherein sealing is performed with a sheet-like material including a resin film.

前記第一の封口板と、前記第二の封口板とに、
それぞれ少なくとも一つの圧力開放弁を設けることを特徴とする請求項８〜１６のうちのいずれか１項に記載の電気化学キャパシタの製造方法。In the first sealing plate and the second sealing plate,
The method for producing an electrochemical capacitor according to any one of claims 8 to 16 , wherein at least one pressure release valve is provided.

前記圧力開放弁は、
前記第一の封口板と前記第二の封口板との、それぞれの少なくとも一箇所に形成された、他よりも機械的強度の弱い部分が形成されてなることを特徴とする請求項１７に記載の電気化学キャパシタの製造方法。The pressure relief valve is
And said second sealing plate and said first sealing plate, which is formed on each of the at least one location, to claim 1 7, characterized in that is formed weak mechanical strength than the other The manufacturing method of the electrochemical capacitor of description.

前記圧力開放弁は、
前記第一の封口板と前記第二の封口板との、それぞれの少なくとも一箇所に開口部を形成し、
前記開口部を、金属や樹脂などを含む箔によって封止されてなることを特徴とする請求項１７又は１８に記載の電気化学キャパシタの製造方法。The pressure relief valve is
Forming an opening in at least one location of each of the first sealing plate and the second sealing plate;
The method for manufacturing an electrochemical capacitor according to claim 17 or 18 , wherein the opening is sealed with a foil containing metal, resin, or the like.

前記圧力開放弁は、
前記第一の封口板と前記第二の封口板との、それぞれの少なくとも一箇所に開口部を形成し、
前記開口部を、樹脂材料を挿入することによって封止されてなることを特徴とする請求項１７〜１９のうちのいずれか１項に記載の電気化学キャパシタの製造方法。The pressure relief valve is
Forming an opening in at least one location of each of the first sealing plate and the second sealing plate;
The method for manufacturing an electrochemical capacitor according to any one of claims 17 to 19 , wherein the opening is sealed by inserting a resin material.