JPH11317334A - 電気化学素子 - Google Patents
電気化学素子Info
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- JPH11317334A JPH11317334A JP10137536A JP13753698A JPH11317334A JP H11317334 A JPH11317334 A JP H11317334A JP 10137536 A JP10137536 A JP 10137536A JP 13753698 A JP13753698 A JP 13753698A JP H11317334 A JPH11317334 A JP H11317334A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
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- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 長期的に使用しても高温で使用しても問題を
生じない電気化学素子を提供する。 【解決手段】 溶媒中に溶質を溶かし込んでなる電解液
４と、電解液４中に浸漬された電極５と、電解液４と電
極５とを収納した素子容器１ａと、素子容器１ａの内圧
の上昇を抑制するバッファ容器２と、素子容器１ａに一
端が接続され、他端がバッファ容器２に接続される導管
３ａとを備えることを特徴とする電気化学素子。バッフ
ァ容器を備えるので、たとえ素子容器内でガスが発生し
てもそれを収容することができ、また導管を備えるので
素子容器内で発生したガスをバッファ容器に導くことが
できるし、バッファ容器を素子容器の位置とは別個に自
由に配置できる。
生じない電気化学素子を提供する。 【解決手段】 溶媒中に溶質を溶かし込んでなる電解液
４と、電解液４中に浸漬された電極５と、電解液４と電
極５とを収納した素子容器１ａと、素子容器１ａの内圧
の上昇を抑制するバッファ容器２と、素子容器１ａに一
端が接続され、他端がバッファ容器２に接続される導管
３ａとを備えることを特徴とする電気化学素子。バッフ
ァ容器を備えるので、たとえ素子容器内でガスが発生し
てもそれを収容することができ、また導管を備えるので
素子容器内で発生したガスをバッファ容器に導くことが
できるし、バッファ容器を素子容器の位置とは別個に自
由に配置できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気二重層キャパ
シタ等の電気化学素子に関し、特に直方体形状を有する
容器を備える電気化学素子に関するものである。
シタ等の電気化学素子に関し、特に直方体形状を有する
容器を備える電気化学素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】炭素質材料を主成分とする電極を正極及
び負極とし非水電解液を含浸させて容器に収容し密閉し
て構成される電気二重層キャパシタ等の電気化学素子に
おいては、長期間使用したり、例えば６０℃以上の高温
で使用した場合、電解液の溶媒又は溶貿が分解してガス
が発生することがあり、セルの内圧が上昇する問題があ
る。図３に示すように、従来の電気二重層キャパシタセ
ル２１には、安全弁３０が取り付けられており、過剰な
内圧の上昇に対しては安全弁３０が作動する。
び負極とし非水電解液を含浸させて容器に収容し密閉し
て構成される電気二重層キャパシタ等の電気化学素子に
おいては、長期間使用したり、例えば６０℃以上の高温
で使用した場合、電解液の溶媒又は溶貿が分解してガス
が発生することがあり、セルの内圧が上昇する問題があ
る。図３に示すように、従来の電気二重層キャパシタセ
ル２１には、安全弁３０が取り付けられており、過剰な
内圧の上昇に対しては安全弁３０が作動する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】以上のような従来の電
気二重層キャパシタによれば、例えばアルミニウム等の
剛性の低い材料からなるセル等の容器を使用する場合、
安全弁が作動する前にまず容器が変形して外部に向けて
膨張する。上記容器は安全弁を有しているため、変形は
しても爆発等の問題は生じないが、容器の膨張を吸収で
きる空間を容器周辺に確保する必要が生じる。したがっ
て、容器をベースに固定して使用する等の場合は容器の
膨張を見込んで、余分なスペースを確保する必要が生
じ、特に複数の容器を用いる組セルを構成する場合に
は、各容器間のスペース確保等の問題がある。
気二重層キャパシタによれば、例えばアルミニウム等の
剛性の低い材料からなるセル等の容器を使用する場合、
安全弁が作動する前にまず容器が変形して外部に向けて
膨張する。上記容器は安全弁を有しているため、変形は
しても爆発等の問題は生じないが、容器の膨張を吸収で
きる空間を容器周辺に確保する必要が生じる。したがっ
て、容器をベースに固定して使用する等の場合は容器の
膨張を見込んで、余分なスペースを確保する必要が生
じ、特に複数の容器を用いる組セルを構成する場合に
は、各容器間のスペース確保等の問題がある。
【０００４】また、容器内に密に配置した電極の表面に
ガスが存在して、電気的内部抵抗が上昇する問題があっ
た。さらに、発生したガスが炭素質材料と反応して電気
二重層キャパシタの性能が劣化するおそれがあった。
ガスが存在して、電気的内部抵抗が上昇する問題があっ
た。さらに、発生したガスが炭素質材料と反応して電気
二重層キャパシタの性能が劣化するおそれがあった。
【０００５】そこで本発明は、長期的に使用しても高温
で使用しても上記のような問題を生じない電気化学素子
を提供することを目的とする。
で使用しても上記のような問題を生じない電気化学素子
を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明による電気化学素子は、図１に
示すように、溶媒中に溶質を溶かし込んでなる電解液４
と；電解液４中に浸漬された電極５と；電解液４と電極
５とを収納した素子容器１ａと；前記素子容器の内圧の
上昇を抑制するバッファ容器２と；素子容器１ａに一端
が接続され、他端がバッファ容器２に接続される導管３
ａとを備えることを特徴とする。バッファ容器２は、素
子容器の内圧の上昇を抑制するのに十分な所定の容量を
有する。
に、請求項１に係る発明による電気化学素子は、図１に
示すように、溶媒中に溶質を溶かし込んでなる電解液４
と；電解液４中に浸漬された電極５と；電解液４と電極
５とを収納した素子容器１ａと；前記素子容器の内圧の
上昇を抑制するバッファ容器２と；素子容器１ａに一端
が接続され、他端がバッファ容器２に接続される導管３
ａとを備えることを特徴とする。バッファ容器２は、素
子容器の内圧の上昇を抑制するのに十分な所定の容量を
有する。
【０００７】このように構成すると、バッファ容器を備
えるので、たとえ素子容器内でガスが発生してもそれを
収容することができ素子容器の内圧の上昇を抑制するこ
とができる。また導管を備えるので素子容器内で発生し
たガスをバッファ容器に導くことができるし、バッファ
容器を素子容器の位置とは別個に自由に配置できる。
えるので、たとえ素子容器内でガスが発生してもそれを
収容することができ素子容器の内圧の上昇を抑制するこ
とができる。また導管を備えるので素子容器内で発生し
たガスをバッファ容器に導くことができるし、バッファ
容器を素子容器の位置とは別個に自由に配置できる。
【０００８】上記電気化学素子では、請求項２に記載の
ように、バッファ容器２中に素子容器１ａ内で発生する
ガスの吸着剤を収納するとよい。このようにすると、ガ
スの吸着剤が、素子容器から導入されるガスを吸着する
のでバッファ容器の内圧上昇を生じさせないか、あるい
は内圧上昇を抑えることができる。
ように、バッファ容器２中に素子容器１ａ内で発生する
ガスの吸着剤を収納するとよい。このようにすると、ガ
スの吸着剤が、素子容器から導入されるガスを吸着する
のでバッファ容器の内圧上昇を生じさせないか、あるい
は内圧上昇を抑えることができる。
【０００９】また、請求項３に記載のように、ガスの吸
着剤の代わりにバッファ容器２に圧力開放調整機構を備
えてもよい。圧力開放調整機構とは、例えば安全弁であ
り、あらかじめ設定した圧力で内圧を開放することがで
きる。このように構成すると、バッファ容器の内圧上昇
を抑えることができる。このとき、ガスの吸着剤と共に
圧力開放調整機構を備えてもよい。このように構成する
と、ガスの吸着剤の吸着能力以上にガスが導入されて
も、あるいはガスの吸着剤が飽和状態になったとして
も、バッファ容器の内圧上昇を抑えることができる。
着剤の代わりにバッファ容器２に圧力開放調整機構を備
えてもよい。圧力開放調整機構とは、例えば安全弁であ
り、あらかじめ設定した圧力で内圧を開放することがで
きる。このように構成すると、バッファ容器の内圧上昇
を抑えることができる。このとき、ガスの吸着剤と共に
圧力開放調整機構を備えてもよい。このように構成する
と、ガスの吸着剤の吸着能力以上にガスが導入されて
も、あるいはガスの吸着剤が飽和状態になったとして
も、バッファ容器の内圧上昇を抑えることができる。
【００１０】以上の電気化学素子では、請求項４に記載
のように、素子容器１ａが直方体形状であることを特徴
としてもよい。
のように、素子容器１ａが直方体形状であることを特徴
としてもよい。
【００１１】このように構成すると、素子容器１ａが直
方体形状の構造いわゆる角型構造であるので、無駄な空
間なしに電気化学素子を形成でき、特に図１に示すよう
に複数の素子容器を備える組セル電源のような電気化学
素子を無駄な空間を設けることなく構成できる。また特
に角型構造では、内圧による素子容器の膨張変形は顕著
となる傾向があるが、素子容器内のガスがバッファ容器
に拡散するので、素子容器内の内圧の上昇を抑えること
ができ、ひいては素子容器の膨張変形を抑えることが可
能である。
方体形状の構造いわゆる角型構造であるので、無駄な空
間なしに電気化学素子を形成でき、特に図１に示すよう
に複数の素子容器を備える組セル電源のような電気化学
素子を無駄な空間を設けることなく構成できる。また特
に角型構造では、内圧による素子容器の膨張変形は顕著
となる傾向があるが、素子容器内のガスがバッファ容器
に拡散するので、素子容器内の内圧の上昇を抑えること
ができ、ひいては素子容器の膨張変形を抑えることが可
能である。
【００１２】上記目的を達成するために、請求項５に係
る発明による電気化学素子は、図１に示すように、溶媒
中に溶質を溶かし込んでなる電解液４と；電解液４中に
浸漬された電極５と；電解液４と電極５とを収納した複
数の素子容器（１ａ〜１ｄ）と；複数の素子容器（１ａ
〜１ｄ）の各々に一端がそれぞれ接続された複数の導管
（３ａ〜３ｄ）と；素子容器（１ａ〜１ｄ）の内圧の上
昇を抑制するバッファ容器２とを備え；複数の導管（３
ａ〜３ｄ）の他端が、主導管３にまとめて接続され、主
導管３の端部がバッファ容器２に接続されることを特徴
とする。
る発明による電気化学素子は、図１に示すように、溶媒
中に溶質を溶かし込んでなる電解液４と；電解液４中に
浸漬された電極５と；電解液４と電極５とを収納した複
数の素子容器（１ａ〜１ｄ）と；複数の素子容器（１ａ
〜１ｄ）の各々に一端がそれぞれ接続された複数の導管
（３ａ〜３ｄ）と；素子容器（１ａ〜１ｄ）の内圧の上
昇を抑制するバッファ容器２とを備え；複数の導管（３
ａ〜３ｄ）の他端が、主導管３にまとめて接続され、主
導管３の端部がバッファ容器２に接続されることを特徴
とする。
【００１３】このように構成すると、複数の素子容器の
各々に一端がそれぞれ接続された複数の導管と、バッフ
ァ容器２とを備え、複数の導管の他端が、主導管３にま
とめて接続され、主導管３の端部がバッファ容器２に接
続されているので、各素子容器の内圧上昇が抑えられ、
ひいては各素子容器の膨張変形が抑えられるので、周辺
に無駄な空間を設けることなく複数の素子容器を配置す
ることができる。
各々に一端がそれぞれ接続された複数の導管と、バッフ
ァ容器２とを備え、複数の導管の他端が、主導管３にま
とめて接続され、主導管３の端部がバッファ容器２に接
続されているので、各素子容器の内圧上昇が抑えられ、
ひいては各素子容器の膨張変形が抑えられるので、周辺
に無駄な空間を設けることなく複数の素子容器を配置す
ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】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。なお、各図において互い
に同一あるいは相当する部材には同一符号を付し、重複
した説明は省略する。
て、図面を参照して説明する。なお、各図において互い
に同一あるいは相当する部材には同一符号を付し、重複
した説明は省略する。
【００１５】図１を参照して、本発明の実施の形態であ
る電気二重層キャパシタの構造を説明する。図中、直方
体形状の角型構造を有する素子容器１ａ内に、矩形板で
構成された複数の電極５が収容されている。電極５は、
正極と負極とからなり、これら複数の電極がセパレータ
９を介して、正極と負極とが交互に積層されている。さ
らに電極５、セパレータ９には電解液４が含浸されてい
る。即ち、電極が電解液に浸漬されて、角型構造の素子
容器１ａ中に収容されている。
る電気二重層キャパシタの構造を説明する。図中、直方
体形状の角型構造を有する素子容器１ａ内に、矩形板で
構成された複数の電極５が収容されている。電極５は、
正極と負極とからなり、これら複数の電極がセパレータ
９を介して、正極と負極とが交互に積層されている。さ
らに電極５、セパレータ９には電解液４が含浸されてい
る。即ち、電極が電解液に浸漬されて、角型構造の素子
容器１ａ中に収容されている。
【００１６】角型の素子容器１ａの上部外面には、電極
５のうち各正極のリード部（不図示）を集めて電気的に
接続した正極端子６と、各負極のリード部（不図示）を
集めて電気的に接続した負極端子７とが設けられてい
る。
５のうち各正極のリード部（不図示）を集めて電気的に
接続した正極端子６と、各負極のリード部（不図示）を
集めて電気的に接続した負極端子７とが設けられてい
る。
【００１７】図１には、素子容器１ａと同様な形状大き
さの素子容器１ｂ〜１ｄを備える、いわゆる電気二重層
キャパシタセルが示されている。素子容器１ｂ〜１ｄ内
には、素子容器１ａと同様に電解液、電極等が収納され
ている。
さの素子容器１ｂ〜１ｄを備える、いわゆる電気二重層
キャパシタセルが示されている。素子容器１ｂ〜１ｄ内
には、素子容器１ａと同様に電解液、電極等が収納され
ている。
【００１８】素子容器１ａの上面外部の正極端子６と負
極端子７との間には、導管１ａの一端が素子容器の内部
と連通して接続されている。同様に素子容器１ｂ〜１ｄ
には、それぞれ導管３ｂ〜３ｄが接続されている。
極端子７との間には、導管１ａの一端が素子容器の内部
と連通して接続されている。同様に素子容器１ｂ〜１ｄ
には、それぞれ導管３ｂ〜３ｄが接続されている。
【００１９】各導管３ａ〜３ｄの他端は、主導管３に並
列的に集合して接続されている。すなわち、導管３ａ〜
３ｄと主導管３は、導管３ａ〜３ｄが枝管で主導管３が
集合管である一体的なマニホールドとして形成されてい
る。
列的に集合して接続されている。すなわち、導管３ａ〜
３ｄと主導管３は、導管３ａ〜３ｄが枝管で主導管３が
集合管である一体的なマニホールドとして形成されてい
る。
【００２０】主導管３の、枝管としての導管３ａ〜３ｄ
の接続された部分とは反対側の端部が、バッファ容器２
の内部と連通するようにバッファ容器２に接続されてい
る。バッファ容器２は、素子容器内で発生するガスを収
容し、素子容器の内圧の上昇を抑えるのに十分な所定の
容量を有しており、図１の実施の形態では、素子容器１
ａとほぼ同一の大きさ即ち容量を有するものとして示さ
れているが、これに限らず、例えば素子容器１ａの１／
３程度の容量を有するものであってもよいし、２倍程度
であってもよい。あるいは、接続される素子容器１ａ〜
１ｄの個数に応じて大きさを決めてもよい。
の接続された部分とは反対側の端部が、バッファ容器２
の内部と連通するようにバッファ容器２に接続されてい
る。バッファ容器２は、素子容器内で発生するガスを収
容し、素子容器の内圧の上昇を抑えるのに十分な所定の
容量を有しており、図１の実施の形態では、素子容器１
ａとほぼ同一の大きさ即ち容量を有するものとして示さ
れているが、これに限らず、例えば素子容器１ａの１／
３程度の容量を有するものであってもよいし、２倍程度
であってもよい。あるいは、接続される素子容器１ａ〜
１ｄの個数に応じて大きさを決めてもよい。
【００２１】導管３ａ〜３ｄは、細い細管として形成さ
れ、主導管３は各導管３ａ〜３ｄと同一流路面積を有す
るように構成してもよい。このときは、製造が容易であ
る。主導管３は各導管３ａ〜３ｄの合計流路面積を有す
るように構成してもよい。このときは、導管内のガス流
速がほぼ同じになるので、性能が安定する。
れ、主導管３は各導管３ａ〜３ｄと同一流路面積を有す
るように構成してもよい。このときは、製造が容易であ
る。主導管３は各導管３ａ〜３ｄの合計流路面積を有す
るように構成してもよい。このときは、導管内のガス流
速がほぼ同じになるので、性能が安定する。
【００２２】図１の実施の形態では、素子容器１ａ〜１
ｄが４個の場合を示してあるが、これに限らず任意の個
数で構成してよい。もちろん１個であってもよい。その
場合は、導管３ａの一端が素子容器１ａに接続され、他
端がバッファ容器２に接続されることになる。
ｄが４個の場合を示してあるが、これに限らず任意の個
数で構成してよい。もちろん１個であってもよい。その
場合は、導管３ａの一端が素子容器１ａに接続され、他
端がバッファ容器２に接続されることになる。
【００２３】バッファ容器２内には、素子容器内で発生
するガスの吸着剤（不図示）を入れておくとよい。
するガスの吸着剤（不図示）を入れておくとよい。
【００２４】また、吸着剤を入れないときは、図２の斜
視図に示すように圧力開放調整機構１０をバッファ容器
の上部に設けるとよい。もちろん、吸着剤を入れて、さ
らに圧力開放調整機構１０を設けてもよい。図２に示す
圧力開放調整機構は、一般に安全弁と呼ばれている装置
の一例である。図２（ａ）は、圧力開放調整機構の中心
軸線を含む面で切断して見た、即ち斜視図に示すＡ−Ａ
で切断した断面図である。
視図に示すように圧力開放調整機構１０をバッファ容器
の上部に設けるとよい。もちろん、吸着剤を入れて、さ
らに圧力開放調整機構１０を設けてもよい。図２に示す
圧力開放調整機構は、一般に安全弁と呼ばれている装置
の一例である。図２（ａ）は、圧力開放調整機構の中心
軸線を含む面で切断して見た、即ち斜視図に示すＡ−Ａ
で切断した断面図である。
【００２５】図２（ａ）において、安全弁１０は、垂直
に配置された上部が閉じた円筒形状の安全弁本体１１と
その中に収納されたボール１２とボール１２の上部を一
端で抑えるように配置され他端が安全弁本体１１の前記
閉じた上部に固定されたバネ１３とを含んで構成されて
いる。即ち、バネ１３はボール１２を下方向に付勢して
いる。
に配置された上部が閉じた円筒形状の安全弁本体１１と
その中に収納されたボール１２とボール１２の上部を一
端で抑えるように配置され他端が安全弁本体１１の前記
閉じた上部に固定されたバネ１３とを含んで構成されて
いる。即ち、バネ１３はボール１２を下方向に付勢して
いる。
【００２６】また、安全弁本体１１の下部にはバッファ
容器２の内部と連通する開口１４が設けられている。ボ
ール１２は、バネ１３により付勢され、開口１４を強制
的に塞ぐように構成されている。
容器２の内部と連通する開口１４が設けられている。ボ
ール１２は、バネ１３により付勢され、開口１４を強制
的に塞ぐように構成されている。
【００２７】さらに、ボール１２が開口１４を塞ぐよう
に着座した状態で、ボール１２と安全弁本体１１の前記
閉じた上部との間に位置する、安全弁本体１１の中間部
には、ガス放出口１５が設けられている。図２では、放
出口１５は安全弁本体１１に角度的に等配に４個（２個
のみ図示）設けられているが、ガス放出に十分な開口面
積を有する１個の開口であってもよい。
に着座した状態で、ボール１２と安全弁本体１１の前記
閉じた上部との間に位置する、安全弁本体１１の中間部
には、ガス放出口１５が設けられている。図２では、放
出口１５は安全弁本体１１に角度的に等配に４個（２個
のみ図示）設けられているが、ガス放出に十分な開口面
積を有する１個の開口であってもよい。
【００２８】また前記閉じた上部の中央には、図２に示
されるように圧力設定装置１６を設けてもよい。圧力設
定装置１６は、前記閉じた上部に切られた雌ねじに螺着
する雄ねじであり、これを回転することによりバネ１３
の圧縮量を調節することができる。バネ１３の圧縮量を
調節することにより、ガスの開放圧力を適宜設定するこ
とができる。
されるように圧力設定装置１６を設けてもよい。圧力設
定装置１６は、前記閉じた上部に切られた雌ねじに螺着
する雄ねじであり、これを回転することによりバネ１３
の圧縮量を調節することができる。バネ１３の圧縮量を
調節することにより、ガスの開放圧力を適宜設定するこ
とができる。
【００２９】このような構成において、バッファ容器２
の内圧が上昇すると、開口１４を通してバッファ容器２
からガスが安全弁本体１１の内部、ボール１２の下方に
侵入してきて、ボール１２の下方の圧力が所定の値、圧
力設定装置１６により設定された圧力値まで上昇する
と、バネが圧縮されボール１２が押し上げられる。この
ようにして開口１４が開くのでガスが放出され、それ以
上にガスの圧力が上昇するのを抑えることができる。
の内圧が上昇すると、開口１４を通してバッファ容器２
からガスが安全弁本体１１の内部、ボール１２の下方に
侵入してきて、ボール１２の下方の圧力が所定の値、圧
力設定装置１６により設定された圧力値まで上昇する
と、バネが圧縮されボール１２が押し上げられる。この
ようにして開口１４が開くのでガスが放出され、それ以
上にガスの圧力が上昇するのを抑えることができる。
【００３０】以上説明した、電気二重層キャパシタの作
用を説明する。図１に示すような構造の電気二重層キャ
パシタセルは、単位体積あたりの容量を大きくするため
に素子容器内は前記素子が占める体積が大部分で、電解
液が素子を浸漬するように構成されている。ここで浸漬
とは、電解液が電極あるいはセパレータ、乃至は双方に
含浸された状態も含む。このような構造では、製造直後
に素子容器１ａ内で気体が存在できるスペースはリード
部の周辺のみである。
用を説明する。図１に示すような構造の電気二重層キャ
パシタセルは、単位体積あたりの容量を大きくするため
に素子容器内は前記素子が占める体積が大部分で、電解
液が素子を浸漬するように構成されている。ここで浸漬
とは、電解液が電極あるいはセパレータ、乃至は双方に
含浸された状態も含む。このような構造では、製造直後
に素子容器１ａ内で気体が存在できるスペースはリード
部の周辺のみである。
【００３１】したがって、わずかにガスが発生しただけ
でもセルの内圧はすぐに上昇し得る。これに対しバッフ
ァ容器を連結すると、ガスがバッファ容器に拡散するの
で内圧の上昇はわずかに押さえられる。
でもセルの内圧はすぐに上昇し得る。これに対しバッフ
ァ容器を連結すると、ガスがバッファ容器に拡散するの
で内圧の上昇はわずかに押さえられる。
【００３２】バッファ容器２は、素子容器１ａ〜１ｄと
導管３ａ〜３ｄ、３で接続されているので、導管の長さ
を適切に定めれば、バッファ容器２を設置する位置は、
素子容器を設置する位置に拘束されずに、自由に選ぶこ
とができる。
導管３ａ〜３ｄ、３で接続されているので、導管の長さ
を適切に定めれば、バッファ容器２を設置する位置は、
素子容器を設置する位置に拘束されずに、自由に選ぶこ
とができる。
【００３３】また、図１に示すような角型構造の他、一
対の帯状電極をセパレータを介して巻回して素子を形成
し、該素子に電解液を含浸させて円筒型容器に収容して
構成した円筒型構造であっても、大容量電気二重層キャ
パシタの構造として適する。円筒型構造の場合その形状
からガス発生により内圧が上昇しても側面方向には膨潤
しにくく、密に配置された電極表面にセル内部での隙間
は生じにくい。したがって、内圧上昇による内部抵抗の
上昇は起こりにくいが、底面方向に素子容器が膨張する
ためセルの固定には工夫が必要である。そこで本発明を
応用すれば、底面方向の素子容器の膨張を防ぐことがで
きる。セルの固定も特別の方法をとる必要がなくなる。
対の帯状電極をセパレータを介して巻回して素子を形成
し、該素子に電解液を含浸させて円筒型容器に収容して
構成した円筒型構造であっても、大容量電気二重層キャ
パシタの構造として適する。円筒型構造の場合その形状
からガス発生により内圧が上昇しても側面方向には膨潤
しにくく、密に配置された電極表面にセル内部での隙間
は生じにくい。したがって、内圧上昇による内部抵抗の
上昇は起こりにくいが、底面方向に素子容器が膨張する
ためセルの固定には工夫が必要である。そこで本発明を
応用すれば、底面方向の素子容器の膨張を防ぐことがで
きる。セルの固定も特別の方法をとる必要がなくなる。
【００３４】一方、角型構造の場合、特に電極面積を大
きくする場合、セル内部でのガス発生により内圧が上昇
すると電極面と垂直の方向に素子容器が膨潤しやすく、
密に配置された電極表面にガスが存在するようになり、
内部抵抗が上昇する。
きくする場合、セル内部でのガス発生により内圧が上昇
すると電極面と垂直の方向に素子容器が膨潤しやすく、
密に配置された電極表面にガスが存在するようになり、
内部抵抗が上昇する。
【００３５】また、角型構造は本来は丸型構造と比較し
て無駄な空間なく組セルを構成できるが、セル内部での
ガス発生による素子容器の変形、膨張のために特に周辺
に空間を設ける必要がある。本発明を応用すると素子容
器の膨張が抑えられるので、周辺に空間を設ける必要が
ない。
て無駄な空間なく組セルを構成できるが、セル内部での
ガス発生による素子容器の変形、膨張のために特に周辺
に空間を設ける必要がある。本発明を応用すると素子容
器の膨張が抑えられるので、周辺に空間を設ける必要が
ない。
【００３６】電解液の溶媒としては、有機系電解液でも
水系電解液でも使用できるが、耐電圧が高く充電状態の
エネルギ密度を高くできる点では有機系電解液が好まし
い。有機系電解液の溶媒としては、プロピレンカーボネ
ート、エチレンカーボネート等の環状カーボネート類、
ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチル
メチルカーボネート等の鎖状カーボネート類、スルホラ
ン及びスルホランの誘導体等の溶媒、又はこれらの混合
溶媒が好ましい。特にプロピレンカーボネートが好まし
い。
水系電解液でも使用できるが、耐電圧が高く充電状態の
エネルギ密度を高くできる点では有機系電解液が好まし
い。有機系電解液の溶媒としては、プロピレンカーボネ
ート、エチレンカーボネート等の環状カーボネート類、
ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチル
メチルカーボネート等の鎖状カーボネート類、スルホラ
ン及びスルホランの誘導体等の溶媒、又はこれらの混合
溶媒が好ましい。特にプロピレンカーボネートが好まし
い。
【００３７】プロピレンカーボネートを電解液の溶媒と
して使用する場合、高温で使用すると分解して二酸化炭
素、一酸化炭素、水素等が発生する。そこで、これらの
ガスの吸着剤を入れておくことが好ましい。
して使用する場合、高温で使用すると分解して二酸化炭
素、一酸化炭素、水素等が発生する。そこで、これらの
ガスの吸着剤を入れておくことが好ましい。
【００３８】電解液の溶媒として例えばプロヒレンカー
ボネートを使用する場合に、二酸化炭素、一酸化炭素及
び水素からなる群から選ばれる一種以上のガスの吸着剤
をバッファ容器中に存在させておく。
ボネートを使用する場合に、二酸化炭素、一酸化炭素及
び水素からなる群から選ばれる一種以上のガスの吸着剤
をバッファ容器中に存在させておく。
【００３９】具体的には、例えば二酸化炭素の吸着剤と
して酸化カルシウムを入れることが好ましい。吸着剤の
存在により、セル及びバッファ容器の内圧上昇を生じさ
せないか、あるいは内圧上昇をバッファ容器だけの場合
よりも抑えることができる。
して酸化カルシウムを入れることが好ましい。吸着剤の
存在により、セル及びバッファ容器の内圧上昇を生じさ
せないか、あるいは内圧上昇をバッファ容器だけの場合
よりも抑えることができる。
【００４０】電解液の溶質は、イオン解離性の塩類であ
り、有機系電解液を使用する場合、Ｒ1 Ｒ2 Ｒ3 Ｒ4 Ｎ
+ 、Ｒ1 Ｒ2 Ｒ3 Ｒ4 Ｐ+ （Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 、Ｒ4 は
それぞれ独立に炭素数１〜６のアルキル基）等の第４級
オニウムカチオンと、ＢＦ4 - 、ＰＦ6 - 、ＣｌＯ4 - 、Ｃ
Ｆ3ＳＯ3 - 等のアニオンとからなる塩が好ましい。
り、有機系電解液を使用する場合、Ｒ1 Ｒ2 Ｒ3 Ｒ4 Ｎ
+ 、Ｒ1 Ｒ2 Ｒ3 Ｒ4 Ｐ+ （Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 、Ｒ4 は
それぞれ独立に炭素数１〜６のアルキル基）等の第４級
オニウムカチオンと、ＢＦ4 - 、ＰＦ6 - 、ＣｌＯ4 - 、Ｃ
Ｆ3ＳＯ3 - 等のアニオンとからなる塩が好ましい。
【００４１】バッファ容器とセルをつなぐ導管である細
管は、セル内部で発生するガスにより腐食されなければ
材質は特に限定されない。金属の細いパイプでもよい
し、プラスチックでもよい。
管は、セル内部で発生するガスにより腐食されなければ
材質は特に限定されない。金属の細いパイプでもよい
し、プラスチックでもよい。
【００４２】セルの製造方法としては、電極とセパレー
タを巻回又は積層して素子を形成した後素子容器に収容
して密閉し、あらかじめ蓋体に取り付けられた注液孔よ
り電解液を注液して素子に電解液を含浸させることが好
ましいが、本発明ではこの注液孔に細管を取り付けるこ
とが好ましい。
タを巻回又は積層して素子を形成した後素子容器に収容
して密閉し、あらかじめ蓋体に取り付けられた注液孔よ
り電解液を注液して素子に電解液を含浸させることが好
ましいが、本発明ではこの注液孔に細管を取り付けるこ
とが好ましい。
【００４３】バッファ容器の材質、形状は特に限定され
ないが、セル容器と同等又はそれ以上に内圧に対して膨
張できる構造を有していることが好ましい。例えばセル
の容器と同じ容器を用い、その内部を空気、窒素等の気
体のみで充満しておいてもよい。
ないが、セル容器と同等又はそれ以上に内圧に対して膨
張できる構造を有していることが好ましい。例えばセル
の容器と同じ容器を用い、その内部を空気、窒素等の気
体のみで充満しておいてもよい。
【００４４】複数のセルから組セルを構成して例えば組
セル電源とする場合、バッファ容器は各セルに対して一
つずつ取り付けることもできるが、複数のセルから取り
出された細管を図１に示すように並列にまとめて１つの
バッファ容器に連結したほうが実用上好ましい。
セル電源とする場合、バッファ容器は各セルに対して一
つずつ取り付けることもできるが、複数のセルから取り
出された細管を図１に示すように並列にまとめて１つの
バッファ容器に連結したほうが実用上好ましい。
【００４５】圧力開放調整機構については、バッファ容
器に圧力開放調整機構を設け、バッファ容器が一定の内
圧以上になった場合、ガスがバッファ容器外部に抜ける
構造とすることが好ましい。この構造によりセルの内圧
を一定以下に保つことができる。圧力開放調整機構とし
ては、各種圧力センサや、例えば図２に示すガス抜き装
置が使用できる。このように構成すると、バッファ容器
があるので圧力の上昇速度が抑えられ、圧力開放調整機
構の設定圧を低めに調整しても、圧力開放調整機構が頻
繁に作動することがない。
器に圧力開放調整機構を設け、バッファ容器が一定の内
圧以上になった場合、ガスがバッファ容器外部に抜ける
構造とすることが好ましい。この構造によりセルの内圧
を一定以下に保つことができる。圧力開放調整機構とし
ては、各種圧力センサや、例えば図２に示すガス抜き装
置が使用できる。このように構成すると、バッファ容器
があるので圧力の上昇速度が抑えられ、圧力開放調整機
構の設定圧を低めに調整しても、圧力開放調整機構が頻
繁に作動することがない。
【００４６】電極としては、高比表面積の炭素質材料と
バインダとからなる電極が好ましく、炭素質材料として
は活性炭、カーボンブラック、ポリアセン等が挙げられ
る。特に比表面積が７００〜３０００ｍ2／ｇの活性炭
に導電性のカーボンブラックを混合して使用すると、容
量が大きくかつ内部抵抗が小さいので好ましい。電極は
金属の箔等からなる集電体と接合して集電体と一体化し
て使用することが好ましい。
バインダとからなる電極が好ましく、炭素質材料として
は活性炭、カーボンブラック、ポリアセン等が挙げられ
る。特に比表面積が７００〜３０００ｍ2／ｇの活性炭
に導電性のカーボンブラックを混合して使用すると、容
量が大きくかつ内部抵抗が小さいので好ましい。電極は
金属の箔等からなる集電体と接合して集電体と一体化し
て使用することが好ましい。
【００４７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、素子容器
とバッファ容器及びそれらの容器を接続する導管とを設
けたので、素子容器からのガスが導管を介してバッファ
容器に導入され、素子容器内の圧力上昇を抑えることが
可能となる。
とバッファ容器及びそれらの容器を接続する導管とを設
けたので、素子容器からのガスが導管を介してバッファ
容器に導入され、素子容器内の圧力上昇を抑えることが
可能となる。
【図１】本発明の一実施の形態である電気二重層キャパ
シタの一部破断斜視図である。
シタの一部破断斜視図である。
【図２】図１の電気二重層キャパシタに設けられた圧力
開放調整機構の一例を示す一部破断斜視図である。
開放調整機構の一例を示す一部破断斜視図である。
【図３】従来の電気二重層キャパシタを示す斜視図であ
る。
る。
１ａ〜１ｄ 素子容器 ２ バッファ容器 ３ 主導管 ３ａ〜３ｄ 導管 ４ 電解液 ５ 電極 ６ 正極端子 ７ 負極端子 ８ 組セル ９ セパレータ １０ 圧力開放調整機構 １１ 安全弁本体 １２ ボール １３ バネ １４ 開口 １５ ガス放出口 １６ 圧力設定装置
Claims (5)
- 【請求項１】 溶媒中に溶質を溶かし込んでなる電解液
と；前記電解液中に浸漬された電極と；前記電解液と前
記電極とを収納した素子容器と；前記素子容器の内圧の
上昇を抑制するバッファ容器と；前記素子容器に一端が
接続され、他端が前記バッファ容器に接続される導管と
を備えることを特徴とする；電気化学素子。 - 【請求項２】 前記バッファ容器中に前記素子容器内で
発生するガスの吸着剤を収納することを特徴とする、請
求項１に記載の電気化学素子。 - 【請求項３】 前記バッファ容器に圧力開放調整機構を
備えることを特徴とする、請求項１または請求項２に記
載の電気化学素子。 - 【請求項４】 前記素子容器が直方体形状であることを
特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の
電気化学素子。 - 【請求項５】 溶媒中に溶質を溶かし込んでなる電解液
と；前記電解液中に浸漬された電極と；前記電解液と前
記電極とを収納した複数の素子容器と；前記複数の素子
容器の各々に一端がそれぞれ接続された複数の導管と；
前記素子容器の内圧の上昇を抑制するバッファ容器とを
備え；前記複数の導管の他端が、主導管にまとめて接続
され、前記主導管の端部が前記バッファ容器に接続され
ることを特徴とする；電気化学素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13753698A JP4020490B2 (ja) | 1998-05-01 | 1998-05-01 | 電気化学素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13753698A JP4020490B2 (ja) | 1998-05-01 | 1998-05-01 | 電気化学素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11317334A true JPH11317334A (ja) | 1999-11-16 |
| JP4020490B2 JP4020490B2 (ja) | 2007-12-12 |
Family
ID=15200990
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13753698A Expired - Fee Related JP4020490B2 (ja) | 1998-05-01 | 1998-05-01 | 電気化学素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4020490B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007018983A (ja) * | 2005-07-11 | 2007-01-25 | Denso Corp | 二次電池システム |
| EP2056375A1 (en) * | 2007-10-25 | 2009-05-06 | Honda Motor Co., Ltd. | Battery System |
| JP2010503992A (ja) * | 2006-09-15 | 2010-02-04 | サエス ゲッターズ ソシエタ ペル アチオニ | 金属ゲッターシステム |
| JP2012049304A (ja) * | 2010-08-26 | 2012-03-08 | Daihatsu Motor Co Ltd | 電気化学キャパシタ |
| JP2012216413A (ja) * | 2011-03-31 | 2012-11-08 | Gs Yuasa Corp | 二次電池システム |
| JP2012243519A (ja) * | 2011-05-18 | 2012-12-10 | Gs Yuasa Corp | 二次電池システム |
| CN102934278A (zh) * | 2010-09-02 | 2013-02-13 | 株式会社杰士汤浅国际 | 电池及电池*** |
| JP2015153493A (ja) * | 2014-02-12 | 2015-08-24 | 日産自動車株式会社 | 電源装置 |
| WO2018212122A1 (ja) * | 2017-05-18 | 2018-11-22 | 株式会社村田製作所 | 電池、電池パック、電子機器、車両、電動工具および電力貯蔵システム |
| JP2022099756A (ja) * | 2020-12-23 | 2022-07-05 | プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社 | 組電池 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101786991B1 (ko) * | 2015-08-31 | 2017-10-18 | 에스케이이노베이션 주식회사 | 이차 전지 모듈 |
-
1998
- 1998-05-01 JP JP13753698A patent/JP4020490B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| JP2007018983A (ja) * | 2005-07-11 | 2007-01-25 | Denso Corp | 二次電池システム |
| JP2010503992A (ja) * | 2006-09-15 | 2010-02-04 | サエス ゲッターズ ソシエタ ペル アチオニ | 金属ゲッターシステム |
| EP2056375A1 (en) * | 2007-10-25 | 2009-05-06 | Honda Motor Co., Ltd. | Battery System |
| US8394519B2 (en) | 2007-10-25 | 2013-03-12 | Honda Motor Co., Ltd | Battery system |
| JP2012049304A (ja) * | 2010-08-26 | 2012-03-08 | Daihatsu Motor Co Ltd | 電気化学キャパシタ |
| CN102934278A (zh) * | 2010-09-02 | 2013-02-13 | 株式会社杰士汤浅国际 | 电池及电池*** |
| JPWO2012029669A1 (ja) * | 2010-09-02 | 2013-10-28 | 株式会社Ｇｓユアサ | 電池及び電池システム |
| JP5700855B2 (ja) * | 2010-09-02 | 2015-04-15 | 株式会社Ｇｓユアサ | 電池 |
| US9172072B2 (en) | 2010-09-02 | 2015-10-27 | Gs Yuasa International Ltd | Battery comprising gas absorbent material and battery system |
| JP2012216413A (ja) * | 2011-03-31 | 2012-11-08 | Gs Yuasa Corp | 二次電池システム |
| JP2012243519A (ja) * | 2011-05-18 | 2012-12-10 | Gs Yuasa Corp | 二次電池システム |
| JP2015153493A (ja) * | 2014-02-12 | 2015-08-24 | 日産自動車株式会社 | 電源装置 |
| WO2018212122A1 (ja) * | 2017-05-18 | 2018-11-22 | 株式会社村田製作所 | 電池、電池パック、電子機器、車両、電動工具および電力貯蔵システム |
| JP2022099756A (ja) * | 2020-12-23 | 2022-07-05 | プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社 | 組電池 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4020490B2 (ja) | 2007-12-12 |
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