JP5116102B2 - Electric double layer capacitor - Google Patents
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Description
本発明は、電気二重層コンデンサに関し、電気二重層コンデンサ素子の構造に関するものである。 The present invention relates to an electric double layer capacitor and relates to the structure of an electric double layer capacitor element.
従来の電気二重層コンデンサの構造について図を用いて説明する。図4は従来の電気二重層コンデンサの説明図である。図4(a)は、従来の電気二重層コンデンサの第1の例の説明図であり、図4(b)は、従来の電気二重層コンデンサの第2の例の説明図である。この従来の2つの電気二重層コンデンサの基本的な構造は同じであるが、外装金属ケースが異なる。図4(a)に示した従来の電気二重層コンデンサの第1の例は上面が平らな外装金属ケース13が用いられ、図4(b)に示した従来の電気二重層コンデンサの第2の例は上面に凸部を有する凸部付き外装金属ケース23が用いられている。
A structure of a conventional electric double layer capacitor will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is an explanatory diagram of a conventional electric double layer capacitor. FIG. 4A is an explanatory diagram of a first example of a conventional electric double layer capacitor, and FIG. 4B is an explanatory diagram of a second example of the conventional electric double layer capacitor. The basic structure of these two conventional electric double layer capacitors is the same, but the exterior metal case is different. The first example of the conventional electric double layer capacitor shown in FIG. 4A uses an
図4(a)に示した従来の電気二重層コンデンサの第1の例を用いて従来の電気二重層コンデンサの構成について説明する。従来の電気二重層コンデンサの第1の例は、電気二重層コンデンサ素子19、外装金属ケース13、絶縁ケース4、座板5、第1の電極板16、第2の電極板26、第1のリード端子17、第2のリード端子27から構成されている。電気二重層コンデンサ素子19は模式図で表され、その他の部品は断面図で表されている。
The configuration of the conventional electric double layer capacitor will be described using the first example of the conventional electric double layer capacitor shown in FIG. A first example of a conventional electric double layer capacitor includes an electric double
絶縁ケース4は、絶縁材料としてポリアセタール、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、液晶ポリマー(LCP)などのエンジニアリングプラスチックからなり、電気二重層コンデンサ素子19を収容する容器である。外装金属ケース13は、絶縁ケース4に収容された電気二重層コンデンサ素子19を収容する容器である。外装金属ケース13は、プリント配線基板に実装した際、他の電子部品とのショートを防ぐために外側は絶縁スリーブに覆われている。座板5は、絶縁材料からなり、電気二重層コンデンサ素子19と接続された第1のリード端子17、第2のリード端子27が挿通され、プリント配線基板に実装する際の実装安定性を確保している。
The
電気二重層コンデンサ素子19の下面には第1の電極板16が接続されて絶縁ケース4に収容されている。第1の電極板16から延びた第1のリード端子17は、絶縁ケース4の底面を挿通するとともに、絶縁ケース4の裏面に配置された座板5も挿通して座板5の下面に平行に沿って延びている。
A
絶縁ケース4に収容された電気二重層コンデンサ素子19の高さ寸法は、絶縁ケース4の深さ寸法よりも長くなっている。底面を有する筒状の外装金属ケース13を底面を上にして、絶縁ケース4に収容された電気二重層コンデンサ素子19に被せて、外装金属ケース13の開口部を絶縁ケース4の底面部に配置する。
The height dimension of the electric double
この構造とすることで外装金属ケース13の底面は、電気二重層コンデンサ素子19の上面と接続されて、外装金属ケース13の開口部は、絶縁ケース4の裏面に設置された第2の電極板26と接続することにより、第2の電極板26は外装金属ケース13を介して電気二重層コンデンサ素子19の上面と接続される。第2の電極板26から延びた第2のリード端子27は、絶縁ケース4の底面に配置された座板5を貫通して座板5の下面に平行に沿って第1のリード端子17とは反対方向へ延びている。
With this structure, the bottom surface of the
ここで第1の電極板16と第2の電極板26は絶縁ケース4を介して絶縁され、第1のリード端子17と第2のリード端子27も絶縁されて配置されている。このような構造とすることにより、外部から第1のリード端子17と第2のリード端子27との間に電圧を印加すると、その電圧は電気二重層コンデンサ素子19の上面と下面に印加されることになる。
Here, the
次に、図4(a)にて模式図で表していた電気二重層コンデンサ素子19の構成について図を参照して詳細に説明する。電気二重層コンデンサ素子19は、電気二重層コンデンサの基本セル1が積層されて構成されている。
Next, the configuration of the electric double
図5は、従来の電気二重層コンデンサの基本セルの断面図である。基本セル1は、活性炭を用いた分極性電極31が、セパレータ41を介して配置されている。セパレータ41は、分極性電極31間のショートを防止し、電解液中のイオンを透過する機能を持っている。分極性電極31がセパレータ41と接する面の反対側には、導電性ゴムからなる集電体11が配置されている。また、分極性電極31の外周部にはリング状の絶縁性ゴム21が配置されている。リング状の絶縁性ゴム21は、電解液を封止し絶縁する機能を持っている。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a basic cell of a conventional electric double layer capacitor. In the
基本セル1の耐電圧は、電解液の電気分解電圧で決まり、水溶液系の場合は、1.0V程度、有機系の場合は、2.5V程度である。このため電気二重層コンデンサ素子は、基本セル1を使用する電圧に応じて、必要枚数を積層して直列接続することにより構成されている。
The withstand voltage of the
図6は、従来の電気二重層コンデンサ素子の断面図である。図6(a)は、従来の電気二重層コンデンサの基本セル積層体の断面図であり、図6(b)は上下から加圧された状態の断面図である。 FIG. 6 is a cross-sectional view of a conventional electric double layer capacitor element. FIG. 6A is a cross-sectional view of a basic cell multilayer body of a conventional electric double layer capacitor, and FIG. 6B is a cross-sectional view in a state where pressure is applied from above and below.
図6(a)において、電気二重層コンデンサの基本セル積層体9は、基本セル1を6層積層した例を示している。基本セル積層体9には、基本セル1内部の活性炭粒子間の接触抵抗や、基本セル1相互間の接触抵抗などにより内部抵抗が存在する。
In FIG. 6A, an electric double layer capacitor
内部抵抗の大きさは、基本セル積層体9の上下から圧力を加えることにより低減させる事ができる。加えられる圧力が大きいと内部抵抗は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、基本セル積層体9の上下から圧力を加え、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。このように電気二重層コンデンサ素子19は、基本セル積層体9の上下から圧力が加えられているので図6(b)に示したように側面が膨らんだ形状となっている。
The magnitude of the internal resistance can be reduced by applying pressure from above and below the
ところで、電気二重層コンデンサのプリント配線基板への実装は、一般に半田リフローにて行われている。使用する半田の種類にもよるが半田リフロー時には、電気二重層コンデンサは、240℃以上の高温環境下にさらされてしまう。このような高温環境下では、基本セル1の内部圧力が上昇してしまう。基本セル1は、図5で示した様に分極性電極31中の電解液を導電性ゴムからなる集電体11と封止用の絶縁性ゴム21で密封する構造となっている。絶縁性ゴム21は、集電体11の導電性ゴムと比べて弾力性を持っているので、均等に変形しないため集電体11と絶縁性ゴム21の接着界面が、内部圧力の上昇に耐えられないと剥がれ、基本セル1内部の電解液が漏れることになる。
Incidentally, mounting of an electric double layer capacitor on a printed wiring board is generally performed by solder reflow. Although depending on the type of solder used, the electric double layer capacitor is exposed to a high temperature environment of 240 ° C. or more during solder reflow. Under such a high temperature environment, the internal pressure of the
上記の問題の対策を施した電気二重層コンデンサが特許文献1に開示されている。その構造が図4(b)に示した従来の電気二重層コンデンサの第2の例である。前述した図4(a)に示した従来の電気二重層コンデンサの第1の例と基本的な構成は同じであるが、外装金属ケースが異なり、凸部付き外装金属ケース23が用いられている。
An electric double layer capacitor in which measures for the above problems are taken is disclosed in
凸部付き外装金属ケース23は、対向する電気二重層コンデンサ素子19上面の中央部が外側に膨出した凸部を有している。図5に示した基本セル1と対応させると、分極性電極31に対向する部分が外側に膨出した凸部となり、集電体11と絶縁性ゴム21の接着界面は平面となっている。この様に成形された外装金属ケースに収容される事により集電体11と絶縁性ゴム21の接着界面は平面で固定され圧力が保持された状態で電気二重層コンデンサ素子19は保持されている事になる。従って、半田リフロー時の高温環境下で、電気二重層コンデンサの基本セル1の内部圧力が上昇しても、集電体11と絶縁性ゴム21の接着界面が、内部圧力の上昇に耐えられず剥がれることを防止する事ができる。
The
一般に電子部品をプリント配線基板に表面実装する場合には、自動実装機で電子部品の上面を吸着して、プリント配線基板へ搬送し所定の位置へ実装する。この時、電子部品の上面に凹凸があると、電子部品を確実に吸着する事ができなくなり、所定の位置へ電子部品が搬送されずに自動実装ができなくなるという問題があった。 In general, when surface mounting an electronic component on a printed wiring board, the upper surface of the electronic component is sucked by an automatic mounting machine, transported to the printed wiring board, and mounted at a predetermined position. At this time, if the top surface of the electronic component is uneven, there is a problem in that the electronic component cannot be reliably attracted, and the electronic component cannot be automatically mounted without being transported to a predetermined position.
従来の電気二重層コンデンサの第2の例では、凸部付き外装金属ケースを用いる事により、半田リフロー時の高温環境下で、電気二重層コンデンサの内部圧力の上昇による集電体と絶縁性ゴムの接着界面が剥がれるという不具合の対策はできたが、プリント配線基板への自動実装に対応できないという問題があった。 In a second example of a conventional electric double layer capacitor, a current collector and an insulating rubber due to an increase in internal pressure of the electric double layer capacitor are used in a high temperature environment during solder reflow by using an outer metal case with a convex portion. Although it was possible to take measures against the problem of peeling off the adhesive interface, there was a problem that automatic mounting on a printed wiring board could not be supported.
従って本発明は、半田リフロー時の高温環境下で基本セルの内部圧力の上昇により集電体と絶縁性ゴムの接着界面が剥がれることへの対策が施された耐熱性が高く、かつプリント配線基板への自動実装に対応可能な電気二重層コンデンサを提供することである。 Therefore, the present invention has a high heat resistance in which a countermeasure is taken against peeling of the adhesive interface between the current collector and the insulating rubber due to an increase in the internal pressure of the basic cell in a high temperature environment during solder reflow, and the printed wiring board. It is to provide an electric double layer capacitor that can be automatically mounted on a capacitor.
本発明は、電解液を含んだ炭素材料からなる分極性電極と、導電性ゴムからなる集電体の対がセパレータを介して対向して配置され、外周部を絶縁性ゴムで封止されてなる電気二重層コンデンサ基本セルを複数積層した積層体に上下から圧力を加えてなる電気二重層コンデンサ素子の加圧状態を保持して外装金属ケースに収容し、前記電気二重層コンデンサ素子の2つの極性に接続された電極板と前記電極板に接続された2つのリード端子を備えてなる電気二重層コンデンサであって、前記電気二重層コンデンサ素子は、複数の前記電気二重層コンデンサ基本セルの積層体間に、内周部に上面及び下面から厚みの中心に向けて中央部が突出したテーパーを有するリング状補強板を挿入し上下から圧力を加えてなることを特徴とする電気二重層コンデンサである。 In the present invention, a pair of a polarizable electrode made of a carbon material containing an electrolytic solution and a current collector made of conductive rubber are arranged to face each other with a separator interposed therebetween, and an outer peripheral portion is sealed with an insulating rubber. An electric double layer capacitor element formed by laminating a plurality of basic electric double layer capacitor basic cells is pressurized from above and below and held in an outer metal case, and the two electric double layer capacitor elements are An electric double layer capacitor comprising an electrode plate connected in polarity and two lead terminals connected to the electrode plate, wherein the electric double layer capacitor element is a laminate of a plurality of basic cells of the electric double layer capacitor between the body, the electric double characterized in that the central portion toward the center of the thickness is under pressure from the insert a ring-shaped reinforcing plate having a tapered protruding vertically from the upper surface and the lower surface to the inner peripheral portion layer It is a capacitor.
前記リング状補強板の外径寸法は、前記電気二重層コンデンサ素子の外径寸法と同等で、前記リング状補強板の内径寸法は、前記絶縁性ゴムの内径寸法と同等であることを特徴とする上記の電気二重層コンデンサである。 The outer diameter dimension of the ring-shaped reinforcing plate is equal to the outer diameter dimension of the electric double layer capacitor element, and the inner diameter dimension of the ring-shaped reinforcing plate is equal to the inner diameter dimension of the insulating rubber. The electric double layer capacitor described above.
前記リング状の補強板は、導電性ゴム、ステンレス、アルミニウム、鉄等の金属材料、セラミック材料、熱可塑性樹脂の1つからなることを特徴とする上記の電気二重層コンデンサである。 In the electric double layer capacitor, the ring-shaped reinforcing plate is made of one of a conductive rubber, a metal material such as stainless steel, aluminum, and iron, a ceramic material, and a thermoplastic resin.
本発明によれば、集電体と絶縁性ゴムの接着界面の圧縮圧力が増加し、電解液の封止力が向上しているので、リフロー半田付け時の高温環境下において、電気二重層コンデンサの基本セルの内部圧力が上昇しても、電解液の漏れが防止でき、耐熱性の高い電気二重層コンデンサを提供できる。 According to the present invention, since the compression pressure of the adhesive interface between the current collector and the insulating rubber is increased and the sealing power of the electrolyte is improved, the electric double layer capacitor can be used in a high temperature environment during reflow soldering. Even if the internal pressure of the basic cell rises, leakage of the electrolyte can be prevented and an electric double layer capacitor with high heat resistance can be provided.
さらに、電気二重層コンデンサの上面に凹凸を設ける必要がないので、上面を平面にすることができ、プリント配線基板に表面実装する場合に、上面に凹凸がないので、自動実装機の吸着性が安定していて、自動実装に好適な電気二重層コンデンサを提供できる。 Furthermore, since there is no need to provide unevenness on the upper surface of the electric double layer capacitor, the upper surface can be made flat, and when mounted on the surface of a printed wiring board, there is no unevenness on the upper surface. An electric double layer capacitor that is stable and suitable for automatic mounting can be provided.
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。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の電気二重層コンデンサの説明図である。図1において、本発明の電気二重層コンデンサは、図4(a)に示した従来の電気二重層コンデンサと比較して、電気二重層コンデンサ素子12が異なりリング状補強板8が含まれている。その他の構成部品は図4(a)に示した従来の電気二重層コンデンサと同様である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of an electric double layer capacitor of the present invention. In FIG. 1, the electric double layer capacitor of the present invention differs from the conventional electric double layer capacitor shown in FIG. 4A in that the electric double
本発明の電気二重層コンデンサの構造は、図1に示すように電気二重層コンデンサ素子12の下面には第1の電極板16が接続されて絶縁ケース4に収容されている。第1の電極板16から延びた第1のリード端子17は、絶縁ケース4の底面を挿通するとともに、絶縁ケース4の底面に配置された座板5も挿通して座板5の下面に平行に沿って延びている。
As shown in FIG. 1, the structure of the electric double layer capacitor of the present invention is accommodated in an insulating
絶縁ケース4に収容された電気二重層コンデンサ素子12の高さ寸法は、絶縁ケース4の深さ寸法よりも長くなっている。底面を有する筒状の外装金属ケース13を底面を上にして、絶縁ケース4に収容された電気二重層コンデンサ素子19に被せて、外装金属ケース13の開口部を絶縁ケース4の底面部に配置する。
The height dimension of the electric double
この構造とすることで外装金属ケース13の底面は、電気二重層コンデンサ素子12の上面と接続されて、外装金属ケース13の開口部は、絶縁ケース4の裏面に設置された第2の電極板26と接続することにより、第2の電極板26は外装金属ケース13を介して電気二重層コンデンサ素子12の上面と接続される。第2の電極板26から延びた第2のリード端子27は、絶縁ケース4の底面に配置された座板5を貫通して座板5の下面に平行に沿って第1のリード端子17とは反対方向へ延びている。
With this structure, the bottom surface of the
ここで第1の電極板16と第2の電極板26は絶縁ケース4を介して絶縁され、第1のリード端子17と第2のリード端子27も絶縁されて配置されている。このような構造とすることにより、外部から第1のリード端子17と第2リード端子27の間に電圧を印加すると、その電圧は電気二重層コンデンサ素子12の上面と下面に印加されることになる。
Here, the
本発明の電気二重層コンデンサに用いられるリング状補強板について説明する。図2は、本発明のリング状補強板の説明図である。図2(a)は本発明のリング状補強板の平面図であり、図2(b)は本発明のリング状補強板のA−A面の断面図である。図2(b)の断面図のようにリング状補強板8は、内周部には上面及び下面から厚みの中心に向けて中央部が突出したテーパーが設けられていることが好ましい。外径寸法は電気二重層コンデンサ素子の外径寸法と同等であり、内径寸法は絶縁性ゴムの内径寸法と同等であることが好ましい。
The ring-shaped reinforcing plate used for the electric double layer capacitor of the present invention will be described. FIG. 2 is an explanatory view of the ring-shaped reinforcing plate of the present invention. Fig.2 (a) is a top view of the ring-shaped reinforcement board of this invention, FIG.2 (b) is sectional drawing of the AA surface of the ring-shaped reinforcement board of this invention. As shown in the cross-sectional view of FIG. 2B, the ring-shaped reinforcing
本発明の電気二重層コンデンサに用いられるリング状補強板は、導電性ゴムや、ステンレス、アルミニウム、鉄などの金属材料や、セラミック材料や、熱可塑性樹脂であることが好ましい。 The ring-shaped reinforcing plate used in the electric double layer capacitor of the present invention is preferably a conductive rubber, a metal material such as stainless steel, aluminum or iron, a ceramic material, or a thermoplastic resin.
本発明の電気二重層コンデンサ素子について、図を用いて詳細に説明する。図3は、本発明の電気二重層コンデンサ素子の断面図である。図3(a)は、本発明の電気二重層コンデンサの基本セル積層体の断面図であり、図3(b)は上下から加圧された状態の断面図である。 The electric double layer capacitor element of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 3 is a cross-sectional view of the electric double layer capacitor element of the present invention. FIG. 3A is a cross-sectional view of a basic cell laminate of the electric double layer capacitor of the present invention, and FIG. 3B is a cross-sectional view in a state where the pressure is applied from above and below.
図3(a)に示すように、本発明の1例の電気二重層コンデンサ素子の基本セル積層体2は、基本セル1を3層積層した積層体の間にリング状補強板8を挿入した形態である。ここでは、基本セル1を3層積層した例で説明するが、基本セル1の積層数とリング状補強板8の挿入枚数は限定されない。図6(a)に示した従来の基本セル積層体9と比較してみると、上下に位置する基本セル1を3層積層した積層体の間にリング状補強板8の厚み分の隙間が生じている。ここで図5に示した基本セル1の構成より、基本セル1を3層積層した積層体の集電体11の間に隙間18が生じている。
As shown in FIG. 3A, in the
図3(b)は、図3(a)に示した本発明の電気二重層コンデンサの基本セル積層体2の上下から圧力を加えた形態の断面図である。上下から圧力を加えられると、上下に位置する基本セル1を3層積層した積層体の集電体11の隙間18が無くなり密着している。絶縁性ゴム21の部分は、リング状補強板8があるために変形は少なくなっている。図6(b)に示した従来の電気二重層コンデンサ素子19のように積層体の側面の中央部が膨らんだ円柱形状ではなく、上下の積層体の間のリング状補強板8の部分がすぼまった円柱形状となっている。リング状補強板8を用いることにより、半田リフロー時の加熱時の様に内部圧力が高くなった場合でも、従来のように圧力が中央に集中されることがなく、リング状補強板8の上下に分散されるので、電解液の漏れ等が防止されると考えられる。また、リング状補強板8を用いることにより、従来と比較して基本セル1の集電体11と絶縁性ゴム21の接着界面に高い圧力が加わり電解液の封止性が高まると考えられる。
FIG. 3B is a cross-sectional view of a form in which pressure is applied from above and below the
図6(a)に示した従来の電気二重層コンデンサの基本セル積層体9では、リング状補強板8が無いので、平らな集電体11に加えられた圧力は中央部分の分極性電極31に集中してしまう。図3に示した様に弾力性のある絶縁性ゴム21の部分にリング状補強板8を挿入して、上下に圧力を加える事により、絶縁性ゴム21へも圧力が加わり全体的に基本セルが密着して集電体11間が接合されるので、リング状補強板8の材質は、セラミックや、熱可塑性樹脂のように絶縁材料を用いた場合にも電気的な接続に問題はない。
In the
(実施例1)
本発明の電気二重層コンデンサの実施例として、まず図5に示した基本セル1を作製した。電解液としては、希硫酸を用い、分極性電極31としては、粉末活性炭を用いた。セパレータ41としては、PTFE製微多孔膜を用い、絶縁性ゴム21としては、ブチルゴムを用いた。集電体11としては、導電性ゴムを使用した。基本セル1の外径はφ8.1mmとした。図2に示したリング状補強板8は、集電体11で用いた導電性ゴムを使用し、厚みは0.2mm、外径はφ8.1mm、内径はφ6.1mmとした。図3(a)に示すように、基本セル1を3枚積層後、リング状補強板8を1枚積層し、更に、基本セル1を3枚積層し、本発明の電気二重層コンデンサの素子基本セル積層体2を作製した。次に、上下から20kg/cm2の圧力を加えて、図3(a)の本発明の電気二重層コンデンサ素子12を作製した。
Example 1
As an example of the electric double layer capacitor of the present invention, a
次に、電気二重層コンデンサの外装部品は、外装金属ケース13としては、厚みは0.2mm、内径はφ10.4mmのステンレス材(SUS430)を用いた。絶縁ケース4として、外径はφ10.0mm、内径はφ9.6mmのポリアミド樹脂の容器を用いた。第1の電極板16、第2の電極板26、第1のリード端子17、第2のリード端子27としては、厚みは0.2mmのステンレス材(SUS430)にSnメッキを行ったものを用いた。座板5としてはPPS樹脂(ポリフェニレンサルファイド樹脂)を用いた。
Next, as the
外装金属ケース13へ、電気二重層コンデンサ素子12と第1の電極板16、第2の電極板26、第1のリード端子17、第2のリード端子27と絶縁ケース4を収容し、一定圧力を加えながら外装金属ケース13を封口し、座板5を設置して電気二重層コンデンサを作製した。
The electric double
(実施例2)
基本セル1及び外装部品の構成は、実施例1と同じものを用い、リング状補強板8の材質のみを変更し、材質をステンレス材(SUS430)、厚みは0.2mm、外径はφ8.1mm、内径はφ6.1mmとしたものを用い、電気二重層コンデンサを作製した。
(Example 2)
The configurations of the
(実施例3)
基本セル1及び外装部品の構成は、実施例1と同じものを用い、リング状補強板8の材質のみ変更し、材質はアルミナで厚みは0.2mm、外径はφ8.1mm、内径はφ6.1mmとしたものを用い、電気二重層コンデンサを作製した。
(Example 3)
The structure of the
(実施例4)
基本セル1及び外装部品の構成は、実施例1と同じものを用い、リング状補強板8の材質のみ変更し、材質はPPS樹脂、厚みは0.2mm、外径はφ8.1mm、内径はφ6.1mmとしたものを用い、電気二重層コンデンサを作製した。
Example 4
The structure of the
(比較例)
一方、比較例として、図4(a)に示した従来の電気二重層コンデンサ第1の例の構成で本発明の実施例1と同じ材質のものを用い、リング状補強板8を挿入することなく基本セル1を積層して電気二重層コンデンサ素子19を作製して電気二重層コンデンサを作製した。
(Comparative example)
On the other hand, as a comparative example, the structure of the first example of the conventional electric double layer capacitor shown in FIG. 4A is made of the same material as that of Example 1 of the present invention, and the ring-shaped reinforcing
以上のように作製した比較例1から4と比較例の電気二重層コンデンサについて、各々100個を20個ずつ5枚のプリント配線基板に自動実装し、それぞれのプリント基板をリフロー炉内の最高温度が220℃、230℃、240℃、250℃、260℃としてリフロー半田付けを行った。比較例1から4と比較例の電気二重層コンデンサについて、各々100個は外装金属ケースの上面は平面であるので、自動実装での不具合は無かった。素子不具合(液漏れ)の発生数の結果を表1に示す。 About each of the electric double layer capacitors of Comparative Examples 1 to 4 and Comparative Example manufactured as described above, 100 of each were automatically mounted on 5 printed circuit boards, and each printed circuit board was subjected to the maximum temperature in the reflow furnace. Was 220 ° C., 230 ° C., 240 ° C., 250 ° C., 260 ° C., and reflow soldering was performed. About 100 each of the electric double layer capacitors of Comparative Examples 1 to 4 and Comparative Example, the upper surface of the outer metal case was a flat surface, so there was no problem in automatic mounting. Table 1 shows the results of the number of device failures (liquid leakage).
表1に示したように、比較例ではリフロー温度が240℃以上で素子不具合(液漏れ)が発生したのに対し、実施例1から実施例4による電気二重層コンデンサは、素子不具合(液漏れ)の発生が無く、集電体と絶縁性ゴムの接着界面の圧縮圧力が増加し、電解液の封止力が向上し、リフロー半田付け時の高温環境下における、電解液の漏れを防止でき、電気二重層コンデンサの耐熱性を向上することができた。 As shown in Table 1, in the comparative example, device failure (liquid leakage) occurred when the reflow temperature was 240 ° C. or higher, whereas the electric double layer capacitors according to Examples 1 to 4 had device failure (liquid leakage). ) Does not occur, the compression pressure at the adhesive interface between the current collector and insulating rubber increases, the electrolyte sealing power improves, and leakage of the electrolyte in a high-temperature environment during reflow soldering can be prevented. The heat resistance of the electric double layer capacitor could be improved.
実施例及び比較例の電気二重層コンデンサについて、高温負荷試験を各10個実施し、信頼性評価を行なった。高温負荷の条件は85℃で5.5Vの電圧を入力した。電気二重層コンデンサに高温負荷を240時間、500時間、1000時間加えた後に、等価直列抵抗(ESR)と静電容量変化率(ΔC/C)と30分充電時の電流値を測定した。 About the electric double layer capacitor of an Example and a comparative example, ten high temperature load tests were implemented, respectively, and reliability evaluation was performed. The condition of the high temperature load was a voltage of 5.5V at 85 ° C. After applying a high-temperature load to the electric double layer capacitor for 240 hours, 500 hours, and 1000 hours, the equivalent series resistance (ESR), the capacitance change rate (ΔC / C), and the current value at the time of charging for 30 minutes were measured.
図7に、高温負荷試験を実施した電気二重層コンデンサのESR(等価直列抵抗)の測定結果を示す。図8に、高温負荷試験を実施した電気二重層コンデンサの静電容量変化率(ΔC/C)測定結果を示す。図9に、高温負荷試験を実施した電気二重層コンデンサの30分充電時の電流値測定結果を示す。図7、図8、図9ともに、グラフの値は電気二重層コンデンサ10個の測定値の平均値であり、横軸の0での測定値は初期値を表す。 FIG. 7 shows the measurement result of ESR (equivalent series resistance) of the electric double layer capacitor subjected to the high temperature load test. FIG. 8 shows the measurement result of the capacitance change rate (ΔC / C) of the electric double layer capacitor subjected to the high temperature load test. FIG. 9 shows a current value measurement result at the time of charging for 30 minutes of the electric double layer capacitor subjected to the high temperature load test. 7, 8, and 9, the values in the graph are average values of the measured values of 10 electric double layer capacitors, and the measured value at 0 on the horizontal axis represents the initial value.
図7より、1000時間の高温負荷試験後のESRの値の変化が比較例では初期値と比べて10Ωも上昇しているのに対し、実施例1から実施例4による電気二重層コンデンサは、5Ω以下の上昇となった。図8より、1000時間の高温負荷試験後の静電容量変化率の変化が比較例では35%を超えて低下しているのに対し、実施例1から実施例4による電気二重層コンデンサは、20%以下の低下となった。図9より、高温負荷試験後の30分充電時の電流値に対しては、比較例では500時間以上で15μA以上となっているが、実施例1から実施例4では1000時間でも15μA以下となった。 From FIG. 7, the change in the ESR value after the high-temperature load test for 1000 hours is 10 Ω higher than the initial value in the comparative example, whereas the electric double layer capacitors according to Example 1 to Example 4 are It rose below 5Ω. From FIG. 8, the change in the capacitance change rate after the high temperature load test for 1000 hours is lower than 35% in the comparative example, whereas the electric double layer capacitors according to Example 1 to Example 4 are The decrease was 20% or less. From FIG. 9, the current value at the time of charging for 30 minutes after the high temperature load test is 15 μA or more in 500 hours or more in the comparative example, but 15 μA or less even in 1000 hours in Example 1 to Example 4. became.
高温負荷試験の結果、実施例1から実施例4は、リング状補強板を挿入する構造として、基本セルの集電体と絶縁性ゴムの接着界面の圧力が向上したことにより、電解液の封止性が向上し、等価直列抵抗の上昇が抑制され、静電容量の変化率も低下し信頼性を向上することができものと考えられる。 As a result of the high-temperature load test, in Examples 1 to 4, the structure in which the ring-shaped reinforcing plate is inserted has improved the pressure at the bonding interface between the current collector of the basic cell and the insulating rubber. It is considered that the stopping property is improved, the increase of the equivalent series resistance is suppressed, the change rate of the capacitance is also lowered, and the reliability can be improved.
1 基本セル
2、9 基本セル積層体
4 絶縁ケース
5 座板
8 リング状補強板
11 集電体
12、19 電気二重層コンデンサ素子
13 外装金属ケース
16 第1の電極板
17 第1のリード端子
18 隙間
21 絶縁性ゴム
23 凸部付き外装金属ケース
26 第2の電極板
27 第2のリード端子
31 分極性電極
41 セパレータ
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