JPH067541B2 - Electric double layer capacitor - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、小さな荷重を加えるだけで内部抵抗を小さく
し、かつ安定した容量値を実現できる大型の電気二重層
コンデンサに関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a large-sized electric double layer capacitor capable of reducing internal resistance by applying a small load and realizing a stable capacitance value.
（従来の技術） 乗用車など内燃機関を搭載した車両には、内燃機関を始
動するためのスタータモータ、内燃機関の回転力を用い
て発電する発電機、及び該発電機の発電電力を一時的に
蓄えておき始動時にスタータモータに電力供給し或は他
の電気機器に電力供給する鉛バッテリなどが搭載されて
いる。(Prior Art) A vehicle equipped with an internal combustion engine, such as a passenger car, includes a starter motor for starting the internal combustion engine, a generator for generating electric power using the rotational force of the internal combustion engine, and a power generated by the generator temporarily. It is equipped with a lead battery or the like that stores the electric power and supplies the electric power to the starter motor or other electric devices at the time of starting.
一方、近年になって電気二重層型の大容量コンデンサが
開発され、一部でバッテリの用途に使用されるものが現
われており、該大容量のコンデンサを内燃機関の始動用
に用いる提案が車両用電源装置として特許願昭和６３年
第３２９８４６号に明示されている。On the other hand, in recent years, an electric double layer type large-capacity capacitor has been developed, and some of them have been used for battery applications, and a proposal to use the large-capacity capacitor for starting an internal combustion engine has been proposed for vehicles. As a power supply device for use, it is specified in Japanese Patent Application No. 329846 of 1988.
第４図は、一般にペースト電極を用いて形成される電気
二重層コンデンサを示している。これは、米国特許第
３，５３６，９６３号公報に示されるものであって、一
対の集電電極となる電子導電体の電流コレクタ１、活性
炭粒子よりなる炭素電極２、非導電性ガスケット３、お
よび電極２の間で電子が移動することを防止するための
隔離板４から単一の基本セルが構成されている。FIG. 4 shows an electric double layer capacitor generally formed by using a paste electrode. This is disclosed in U.S. Pat. No. 3,536,963, which is a current collector 1 of an electronic conductor serving as a pair of collector electrodes, a carbon electrode 2 made of activated carbon particles, a non-conductive gasket 3, A single basic cell is composed of the separator 4 for preventing electrons from moving between the electrodes 2.
上記炭素電極は、粉末または微粒子の形状にある活性炭
と電解質とを混合した濃厚スラリーとして製造される。
ここで電解質は、３つの機能を果す。つまりイオン伝導
の促進剤としての作用、イオン源としての作用、および
炭素粒子の結合剤としての作用である。The carbon electrode is manufactured as a concentrated slurry in which activated carbon in the form of powder or fine particles and an electrolyte are mixed.
The electrolyte here fulfills three functions. That is, it functions as an accelerator for ionic conduction, as an ion source, and as a binder for carbon particles.
こうした電気二重層コンデンサを車両用の電源に使用す
るには、例えば１００〜１５０Ｆ（ファラッド）の容量
値の大きいものが要求される。しかし、セルの集積数を
多くすることにより必要な容量値を実現しようとすれ
ば、その重量や体積が大きくなり、車両に積載するには
適当でない。そこでエネルギー密度、つまり単位体積当
りの容量値、あるいは単位重量当りの容量値を高めるた
めに、基本セル自体を大型化することが必要になる。In order to use such an electric double layer capacitor as a power source for a vehicle, a capacitor having a large capacitance value of 100 to 150 F (farad) is required. However, if an attempt is made to realize a required capacity value by increasing the number of cells integrated, the weight and volume increase, which is not suitable for loading on a vehicle. Therefore, in order to increase the energy density, that is, the capacitance value per unit volume or the capacitance value per unit weight, it is necessary to increase the size of the basic cell itself.
また、こうした電気二重層コンデンサを車両用の電源に
使用する際には、その内部抵抗も問題となる。電気二重
層コンデンサの内部抵抗は、分極性の電極を形成してい
る活性炭の接触抵抗、集電々極と分極性電極との接触抵
抗などにより、大きく影響されるから、内部抵抗を低減
するためには、基本セルにその上下方向から圧力を加え
る必要がある。そして従来の電気二重層コンデンサで
は、そこに加えられる圧力は電極の大きさだけでなく、
炭素物質の粒子の大きさ、あるいは使用される電解質の
種類等にも依るが、１００kg/cm２程度の圧力が必要と
される。Further, when such an electric double layer capacitor is used as a power source for a vehicle, its internal resistance also becomes a problem. The internal resistance of the electric double layer capacitor is greatly affected by the contact resistance of the activated carbon forming the polarizable electrode and the contact resistance between the collector electrode and the polarizable electrode. Needs to apply pressure to the basic cell from above and below. And in the conventional electric double layer capacitor, the pressure applied there is not only the size of the electrode,
A pressure of about 100 kg / cm 2 is required, depending on the size of the particles of the carbon material or the type of electrolyte used.
（発明が解決しようとする課題） 通常の電気二重層コンデンサの構造は、その内部抵抗を
小さくするために、かしめにより複数のセルを加圧する
ようにしている。例えば特開昭５６−２６２１号公報に
記載されている自立型コンデンサは、第５図に示すケー
スの構造を有している。つまり外装ケース５には、第１
電極端子６が第１電極板７から起立して設けられ、絶縁
板８を介して第２電極端子９が起立する第２電極板１０
が積層され、外装ケース５内に補強板１１により圧力が
加えられる所要数の基本セル１２が収容されると、２つ
の端子６、９側で上記電極板７上から圧力を加えて外装
ケース５の周縁部分を内側に曲げてかしめるようにして
いる。(Problem to be Solved by the Invention) In the structure of an ordinary electric double layer capacitor, a plurality of cells are pressurized by caulking in order to reduce the internal resistance thereof. For example, the self-standing capacitor disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 56-2621 has a case structure shown in FIG. That is, the outer case 5 has the first
The second electrode plate 10 in which the electrode terminals 6 are provided upright from the first electrode plate 7 and the second electrode terminals 9 are upright via the insulating plate 8.
Are stacked and the required number of basic cells 12 to which pressure is applied by the reinforcing plate 11 is housed in the outer case 5, pressure is applied from above the electrode plate 7 at the two terminals 6 and 9 side to the outer case 5. The peripheral edge of the is bent inward to be caulked.
しかし、コンデンサが大型化して、例えばその表面積が
１００cm2以上となったとき、数トン以上の圧力を加え
なくてはならないことになるが、こうしたかしめ方法で
は、基本セルのガスケット部分にも力が加わる構造とな
っているため、補強板１１や外装ケース５の板厚を増や
すなど、その剛性を高める必要があり、全体の重量や材
料コストの点で限界があった。また、加圧手段や、かし
めのため特別の装置を用意しなくてはならず、適切な圧
力を加える作業工程を複雑なものとするという問題があ
った。However, when the capacitor becomes large and its surface area becomes 100 cm 2 or more, for example, a pressure of several tons or more must be applied. With this caulking method, force is applied to the gasket portion of the basic cell. Since the structure is added, it is necessary to increase the rigidity by increasing the plate thickness of the reinforcing plate 11 and the outer case 5, and there is a limit in terms of overall weight and material cost. Further, there is a problem in that a pressurizing means and a special device for caulking have to be prepared, which complicates a work process for applying an appropriate pressure.
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、
電気二重層容量素子の加圧を容易にかつその小さな力を
有効に利用して内部抵抗を低減することができる電気二
重層コンデンサを提供することを目的としている。The present invention has been made to solve the above problems,
An object of the present invention is to provide an electric double layer capacitor that can easily pressurize the electric double layer capacitive element and effectively utilize its small force to reduce the internal resistance.
（課題を解決するための手段） 本発明によれば、一対の集電々極の間にガスケットを介
して封入されるペースト電極がセパレータにより分割し
てなる電気二重層容量素子を含む電気二重層コンデンサ
において、前記容量素子の両端に配置されそのペースト
電極との対応部分のみで集電々極と接触する加圧板と、
前記容量素子の中央部に形成された透孔と、この透孔を
介して前記加圧板を互いに連結して締付けられて前記容
量素子を加圧する締着手段とを具備することを特徴とす
る電気二重層コンデンサを提供できる。(Means for Solving the Problems) According to the present invention, an electric double layer capacitor including an electric double layer capacitive element in which a paste electrode enclosed between a pair of current collecting electrodes via a gasket is divided by a separator. In, a pressure plate arranged at both ends of the capacitive element and in contact with the collector electrode only at a portion corresponding to the paste electrode,
An electric device comprising: a through hole formed in a central portion of the capacitive element; and fastening means for fastening the capacitive element by being fastened by connecting the pressure plates to each other through the through hole. A double layer capacitor can be provided.
（作用） 本発明の電気二重層コンデンサでは、各容量素子の中央
部の透孔を介して加圧板を互いに連結して締付けること
ができ、その加圧板からはペースト電極に対応する集電
々極に限定して圧力を加えることができ、小荷重で内部
抵抗を小さくすることができる。(Operation) In the electric double layer capacitor of the present invention, the pressure plates can be connected and fastened to each other through the through hole in the central portion of each capacitance element, and from the pressure plate to the collector electrode corresponding to the paste electrode. The pressure can be limitedly applied, and the internal resistance can be reduced with a small load.
（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に従って詳細に説明す
る。(Example) Hereinafter, one example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第３図は、前述した第４図に示すようなペースト電極を
有する電気二重層コンデンサに対して、その集電々極の
全面に亙って加えられる荷重による圧縮変位量と抵抗値
の変化を示す線図である。FIG. 3 shows changes in the amount of compressive displacement and resistance of the electric double layer capacitor having the paste electrode as shown in FIG. 4 due to the load applied over the entire surface of the collector electrode. It is a diagram.
ここでは、荷重Ｆが印加される基本セルは、その厚さが
3.5mm、その集電々極の表面積が300cm2（つまり、縦20c
m，横15cmの角型）であり、１５個のセルを積層して荷
重Ｆを印加するときの実験値を示している。太線により
示される圧縮変位量は、荷重Ｆが約2400kgまで直線的に
増加し、その後に屈折して、荷重Ｆに対する増加の割合
が減少している。Here, the thickness of the basic cell to which the load F is applied is
3.5 mm, the surface area of the collector electrode is 300 cm 2 (that is, vertical 20c
m is a square type with a width of 15 cm), and shows an experimental value when a load F is applied by stacking 15 cells. Regarding the amount of compressive displacement indicated by the thick line, the load F increases linearly up to about 2400 kg, and then the amount of increase with respect to the load F decreases due to refraction.
他方、破線により示す抵抗値は、上記圧縮変位量の屈曲
点Ｐから更に約600kgだけ荷重を増加したF=3000kgのと
き最小となり、その後は安定した値を示している。On the other hand, the resistance value indicated by the broken line becomes the minimum when F = 3000 kg in which the load is further increased by about 600 kg from the bending point P of the above-mentioned compression displacement amount, and thereafter shows a stable value.
ここで注目するべき重要な点として、第３図のグラフに
示されている実験結果が、基本セルのガスケット部分に
も荷重を印加した場合のものを示していることである。
つまり、一般に弾性を有する硬質のごむ材等の非導電性
物質からなるガスケットにより、粒状あるいは繊維状の
活性炭と硫酸等の溶剤との混合物として構成されるペー
スト電極が封入されていて、両者はその弾性率が異な
る。したがって、当初の荷重Ｆはガスケットにより受止
められ、多孔性を有し、かさ密度の小さなペースト電極
に対する荷重は、実質的には上記屈曲点Ｐを越えてから
印加される構造となっていることである。An important point to note here is that the experimental results shown in the graph of FIG. 3 show the case where a load is also applied to the gasket portion of the basic cell.
That is, a paste electrode composed of a mixture of granular or fibrous activated carbon and a solvent such as sulfuric acid is enclosed by a gasket generally made of a non-conductive substance such as a hard dust material having elasticity. The elastic modulus is different. Therefore, the initial load F is received by the gasket, and the structure is such that the load applied to the paste electrode having porosity and low bulk density is applied after the bending point P is substantially exceeded. Is.
この実験結果によれば、従来の電気二重層コンデンサの
ように、ガスケットを含む基本セル全体が加圧される構
造であれば、3000kg以上の荷重を要するところ、ペース
ト電極のみを加圧する構造であれば、その三分の１の60
0kgの荷重ですむことが推測される。According to this experimental result, if the entire basic cell including the gasket is pressed like a conventional electric double layer capacitor, a load of 3000 kg or more is required. For example, one-third 60
It is estimated that a load of 0 kg will suffice.
第１図は、本発明の電気二重層コンデンサを示す断面
図、第２図は、第１図の電気二重層コンデンサを構成す
る電気二重層容量素子（基本セル）を示す外形斜視図で
ある。FIG. 1 is a sectional view showing an electric double layer capacitor of the present invention, and FIG. 2 is an external perspective view showing an electric double layer capacitive element (basic cell) constituting the electric double layer capacitor of FIG.
電気二重層コンデンサ２０は、円形の平面をなす基本セ
ル３０が複数個積層されて構成されており、これら基本
セル３０は、いずれもその中央部分に透孔３１が形成さ
れている。The electric double layer capacitor 20 is configured by laminating a plurality of basic cells 30 each having a circular flat surface, and each of the basic cells 30 has a through hole 31 formed in a central portion thereof.
これら基本セル３０はいずれも、セパレータ３２により
２層に分離されたカーボンペーストの分極性電極３３が
一対の集電電極３４間に封入された構成をなし、この分
極性電極３３を封止する環状のガスケット３５，３６が
上記透孔３１側の内周部分と集電電極３４の外周部分に
設けられている。つまり分極性電極３３を封止するガス
ケット３５により、所定の大きさの円形の透孔３１がそ
の中央部に形成されている点で、第４図に示す従来の電
気二重層容量素子と構成が異なる。Each of these basic cells 30 has a structure in which a polarizable electrode 33 of a carbon paste separated into two layers by a separator 32 is enclosed between a pair of current collecting electrodes 34, and has a ring shape that seals the polarizable electrode 33. The gaskets 35 and 36 are provided on the inner peripheral portion on the side of the through hole 31 and the outer peripheral portion of the collector electrode 34. That is, the gasket 35 that seals the polarizable electrode 33 forms a circular through hole 31 of a predetermined size in the central portion thereof, which is different from the conventional electric double layer capacitive element shown in FIG. different.
２１は、積層された基本セルの上下の面にあってコンデ
ンサの両極板を兼ねる加圧板である。この加圧板２１
は、高剛性の金属、例えばステンレス鋼からなり、基本
セルの固定板として基本セル３０の分極性電極３３のみ
を加圧するに十分な大きさの円形をなし、円形の透孔３
１に対応してその中央が***し、基本セル３０の集電々
極３４と接触している。そして、この加圧板２１の中央
の***する部分には、上記透孔３１に対応する孔が形成
され、これら加圧板２１を互いに連結して基本セル３０
を締付けるために、絶縁カラー２２，２５を介在させた
上でボルト２３がこの基本セル３０の透孔３１に挿通さ
れ、このボルト２３の先端部分はナット２４により他方
の加圧板２１を圧着している。Reference numeral 21 is a pressure plate on the upper and lower surfaces of the stacked basic cells, which also serves as the bipolar plates of the capacitor. This pressure plate 21
Is made of a highly rigid metal such as stainless steel and has a circular shape having a size large enough to press only the polarizable electrode 33 of the basic cell 30 as a fixing plate of the basic cell.
Corresponding to No. 1, the center thereof is raised and is in contact with the collecting pole 34 of the basic cell 30. A hole corresponding to the through hole 31 is formed in the central raised portion of the pressure plate 21, and these pressure plates 21 are connected to each other to form the basic cell 30.
In order to tighten the bolts, the bolts 23 are inserted into the through holes 31 of the basic cell 30 after the insulating collars 22 and 25 are interposed, and the tip end portion of the bolts 23 is crimped to the other pressure plate 21 by the nut 24. There is.
上記構成の電気二重層コンデンサ２０は、ボルト２３を
加圧板２１、所定数の基本セル３０、加圧板２１の順に
挿通し、ナット２４を螺合して連結し、これらを締付け
ることにより積層されている基本セル３０を簡単に加圧
することができる。しかも、加圧板２１は基本セル３０
のガスケット部分には荷重を掛けることなく、分極性電
極３３のみを加圧するようにしているから、小さな荷重
でコンデンサの内部抵抗を低減することができ、かつ安
定した状態を保持することができる。The electric double layer capacitor 20 having the above structure is laminated by inserting the bolt 23 in the order of the pressure plate 21, the predetermined number of basic cells 30, and the pressure plate 21, screwing and coupling the nut 24, and tightening them. The existing basic cell 30 can be easily pressurized. Moreover, the pressure plate 21 is the basic cell 30.
Since only the polarizable electrode 33 is pressurized without applying a load to the gasket part of 1, the internal resistance of the capacitor can be reduced with a small load and a stable state can be maintained.
なお、第５図に示すようなかしめ方法であっても、補強
板１１がペースト電極との対応部分のみで集電々極と接
触するように構成することで、同様の効果を実現するこ
とが可能である。Even in the caulking method as shown in FIG. 5, the same effect can be achieved by configuring the reinforcing plate 11 so as to contact the collector electrode only at the portion corresponding to the paste electrode. Is.
以上、この発明をある程度詳細にその最も好ましい実施
態様について説明したが、その好ましい実施態様の説明
は、構成の詳細な部分についての変形、特許請求の範囲
に記載された本発明の精神に反しない限りでの種々な変
形、あるいはそれらを組み合わせたものに変更すること
ができることは明らかである。Although the present invention has been described above in some detail with reference to its most preferred embodiments, the description of the preferred embodiments does not contradict the spirit of the present invention described in the modifications of the detailed configuration and the claims. It is obvious that various modifications can be made as long as possible, or a combination thereof can be changed.
（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、基本セルが大型
になっても、ペースト電極との対応部分のみで集電々極
と接触する加圧板により圧力を加えるようにしたので、
小さな荷重により容易にその内部抵抗を低減することが
でき、またその中央部分を締付けることにより、複数積
層したとき基本セルの集電電極同士の密着の度合が均一
になり、コンデンサ全体として接触抵抗も低くできる電
気二重層コンデンサを提供できる。(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, even if the basic cell becomes large, the pressure is applied by the pressure plate that is in contact with the collector electrode only at the portion corresponding to the paste electrode. ,
The internal resistance can be easily reduced with a small load, and by tightening the central part, the degree of close contact between the collecting electrodes of the basic cells becomes uniform and the contact resistance of the entire capacitor also increases. An electric double layer capacitor that can be lowered can be provided.
したがって、電気二重層コンデンサを車両用の電源に使
用するうえで、必要な容量値のものを容易に得ることが
できる。Therefore, it is possible to easily obtain a capacitor having a necessary capacitance value when the electric double layer capacitor is used as a power source for a vehicle.
第１図は、本発明の一実施例を示す断面図、第２図は、
第１図の電気二重層コンデンサを構成する電気二重層容
量素子を示す外形斜視図、第３図は、電気二重層コンデ
ンサに加えられる荷重による圧縮変位量と抵抗値の変化
を示す線図、第４図は、従来のペースト電極を用いて形
成される電気二重層コンデンサの一例を示す部分断面
図、第５図は、従来のコンデンサの加圧構造を示す断面
図である。 ２０…電気二重層コンデンサ、２１…加圧板、２３…ボ
ルト、２４…ナット、３０…電気二重層容量素子（基本
セル）、３１…透孔。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 1 is an external perspective view showing an electric double layer capacitor element that constitutes the electric double layer capacitor of FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram showing a change in compressive displacement and resistance value due to a load applied to the electric double layer capacitor. FIG. 4 is a partial sectional view showing an example of an electric double layer capacitor formed by using a conventional paste electrode, and FIG. 5 is a sectional view showing a pressing structure of a conventional capacitor. 20 ... Electric double layer capacitor, 21 ... Pressure plate, 23 ... Bolt, 24 ... Nut, 30 ... Electric double layer capacitive element (basic cell), 31 ... Through hole.
Claims (2)
封入されるペースト電極がセパレータにより分割してな
る電気二重層容量素子を含む電気二重層コンデンサにお
いて、前記容量素子の両端に配置されそのペースト電極
との対応部分のみで集電々極と接触する加圧板と、前記
容量素子の中央部に形成された透孔と、この透孔を介し
て前記加圧板を互いに連結して締付けられて前記容量素
子を加圧する締着手段とを具備することを特徴とする電
気二重層コンデンサ。1. An electric double layer capacitor including an electric double layer capacitor formed by dividing a paste electrode enclosed by a gasket between a pair of current collecting electrodes with a separator, the electric double layer capacitor being arranged at both ends of the capacitor element. A pressure plate that comes into contact with the collector electrode only at a portion corresponding to the paste electrode, a through hole formed in the central portion of the capacitive element, and the pressure plate connected to each other through the through hole and tightened. An electric double layer capacitor, comprising: a fastening means for pressing the capacitive element.
電気二重層コンデンサにおいて、締着手段は、積層され
た前記容量素子の一方の集電々極となる加圧板から他方
の集電々極となる加圧板に達するボルトと、このボルト
に螺合するナットから構成されてい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。2. An electric double layer capacitor in which a plurality of the electric double layer capacitive elements are laminated, wherein the fastening means includes a pressing plate serving as one current collecting pole of the laminated capacitive elements and a second collecting pole. The electric double layer capacitor according to claim 1, wherein the electric double layer capacitor comprises a bolt reaching the pressure plate and a nut screwed with the bolt.
Priority Applications (7)
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| JP1217113A JPH067541B2 (en) | 1989-08-23 | 1989-08-23 | Electric double layer capacitor |
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| US07/501,785 US5077634A (en) | 1989-08-23 | 1990-03-30 | Electric double layer capacitor |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1217113A JPH067541B2 (en) | 1989-08-23 | 1989-08-23 | Electric double layer capacitor |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (1)
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Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP5217323B2 (en) * | 2007-09-14 | 2013-06-19 | 株式会社明電舎 | Bipolar multilayer electric double layer capacitor |
-
1989
- 1989-08-23 JP JP1217113A patent/JPH067541B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0380520A (en) | 1991-04-05 |
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