CN101317242A - 卷绕式双电层电容器 - Google Patents
卷绕式双电层电容器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101317242A CN101317242A CNA2006800444468A CN200680044446A CN101317242A CN 101317242 A CN101317242 A CN 101317242A CN A2006800444468 A CNA2006800444468 A CN A2006800444468A CN 200680044446 A CN200680044446 A CN 200680044446A CN 101317242 A CN101317242 A CN 101317242A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrode
- cathode
- anode
- layer
- capacitor element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 215
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 64
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 64
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 174
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 71
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims description 39
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 26
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 abstract description 22
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 abstract description 8
- 238000004804 winding Methods 0.000 abstract description 5
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 29
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 29
- 239000005030 aluminium foil Substances 0.000 description 26
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 13
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 10
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 10
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 10
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 7
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 7
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 5
- SIXOAUAWLZKQKX-UHFFFAOYSA-N carbonic acid;prop-1-ene Chemical compound CC=C.OC(O)=O SIXOAUAWLZKQKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 5
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 5
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 5
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 5
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 239000003232 water-soluble binding agent Substances 0.000 description 5
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 4
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 3
- 239000011335 coal coke Substances 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 3
- 238000000866 electrolytic etching Methods 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 238000007788 roughening Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910020366 ClO 4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000013162 Cocos nucifera Nutrition 0.000 description 2
- 244000060011 Cocos nucifera Species 0.000 description 2
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ULBSHARUBMPIBQ-UHFFFAOYSA-J [F-].[F-].[F-].[F-].C(C)[N+](CC)(CC)CC.[B+3] Chemical compound [F-].[F-].[F-].[F-].C(C)[N+](CC)(CC)CC.[B+3] ULBSHARUBMPIBQ-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 description 2
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 2
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002460 imidazoles Chemical class 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 150000002596 lactones Chemical class 0.000 description 2
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 150000003242 quaternary ammonium salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N sulfolane Chemical compound O=S1(=O)CCCC1 HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/004—Details
- H01G9/008—Terminals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/74—Terminals, e.g. extensions of current collectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/004—Details
- H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
- H01G9/048—Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by their structure
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
本发明提供一种抑制可极化电极层表面上的电化学反应且特性恶化少、可靠性高的卷绕式双电层电容器。为此,其具备电容器元件、金属壳体以及密封部件,该电容器元件使隔膜介于阳极电极与阴极电极之间并进行卷绕而成,该阳极电极和阴极电极使两面形成可极化电极层的集电体的一部分露出并与阳极引线、阴极引线连接,该金属壳体收纳电容器元件和驱动用电解液,该密封部件密封金属壳体的开口部,其中,从电容器元件的阳极电极的卷绕终止部开始,卷绕阴极电极至少一周,由此在电容器元件的最外周部,设置有形成在阴极电极上的可极化电极层彼此之间经由隔膜而相对的部分。
Description
技术领域
本发明涉及用于各种电子设备的卷绕式双电层电容器。
背景技术
图10A是表示这种现有卷绕式双电层电容器的结构的分解立体图,图10B是表示用于该电容器的电容器元件的结构的展开立体图。图10A、图10B中,电容器元件431是通过在使隔膜436介于阳极电极434与阴极电极435之间的状态下进行卷绕而构成的。
而且,阳极电极434和阴极电极435是通过在由金属箔组成的集电体(未图示)的两面上分别形成可极化电极层(未图示)而构成的,并且,阳极电极434和阴极电极435分别与阳极引线432和阴极引线433连接。
并且,这种结构的电容器元件431在使未图示的驱动用电解液浸渍之后,插入到有底圆筒形状的金属壳体438内,在金属壳体438的开口部配设具有供阳极引线432与阴极引线433贯穿的孔的橡胶制封口部件437,之后,将金属壳体438的开口部的外周向内侧拉深加工并密封。
而且,在所述阳极电极434和阴极电极435上形成的可极化电极层通过混合活性炭粉末与作为导电性赋予剂的碳黑、作为粘合剂的聚四氟乙烯、羧甲基纤维素(以下简称CMC)的水溶性粘合剂,并经捏合机充分捏合制成浆料,将该浆料涂布在由铝箔组成的集电体的表面和背面上,并干燥而成,阳极电极434以及阴极电极435形成为大致相同的尺寸。
而且,为了使阳极引线432和阴极引线433与作为集电体的铝箔的连接良好,连接部分构成为将可极化电极层部分去除,从而使作为集电体的铝箔露出。
另外,作为相关的现有技术文献资料,已知有例如专利文献1和专利文献2。
图11A是表示其他现有卷绕式双电层电容器结构的剖面图,图11B是表示用于该电容器的电容器元件的结构的展开立体图,图11C是该电容器元件的立体图。图11A、图11B、图11C中,电容器元件531与金属板537和未图示的驱动用电解液一同被收纳于金属壳体538中,经由密封用橡胶539,由端子板540密封该金属壳体538的开口部,由此构成卷绕式双电层电容器。
在此,对电容器元件531进行详述。电容器元件531是经由带状的隔膜534重叠带状的阳极箔532和阴极箔533并进行卷绕而成的,且该阳极箔532在长度方向的一边上具有引出电极535,阴极箔533在长度方向的另一边上具有引出电极536。
另外,对阳极箔532以及阴极箔533进行详述。阳极箔532以及阴极箔533均为在未图示的金属箔的表面形成可极化电极层,且具有大致相同尺寸的电极。该可极化电极层通过混合活性炭粉末与作为导电性赋予剂的碳黑、作为粘合剂的聚四氟乙烯、羧甲基纤维素(以下简称CMC)的水溶性粘合剂,并经捏合机充分捏合制成浆料,将该浆料涂布在金属箔表面上,并干燥而成。
并且,通过焊接使该引出电极535、536分别与金属壳体538的内底面和金属板537的内面接合。并且,该金属壳体538以及金属板537分别与外部端子541、542连接。
而且,为了使金属壳体538与金属板537连接良好,阳极箔532和阴极箔533中,在除金属箔的端部之外的表面上形成可极化电极层,或者也可以通过去除在金属箔的端部的表面上形成的可极化电极层,将未形成可极化电极层的端部作为引出电极535、536。
并且,现有例中表示的是电容器元件531的最外周由阴极箔533构成,但当在金属箔的两面上形成可极化电极层的情况下,也可以构成为隔膜534为电容器元件531的最外周,从而避免金属壳体538与可极化电极层接触。
另外,作为现有技术文献资料已知有例如专利文献3。
但是,上述现有卷绕式双电层电容器中,由于将阳极电极434的电容和阴极电极435的电容设计成相同电容,因此,当向双电层电容器施加电压时,阳极电极434和阴极电极435从自然电位被极化相同大小的电位,由此,存在下述问题,各电极的可极化电极层的表面上产生电化学反应,从而造成气体产生、电阻增加或电容减少等特性恶化。
而且,存在下述问题,使隔膜436介于阳极电极434与阴极电极435之间并进行卷绕时,阳极电极434比阴极电极435略长,从而阳极电极434会突出,如果在阳极电极434突出的状态下长时间使用,则在阴极电极435的前端与阳极电极434之间,驱动用电解液会产生化学反应,从而电解质阴离子BF4 -、PF6 -等会被吸引到阳极侧,该周边部变为酸性,从而使隔膜436恶化,并产生特性恶化。
并且,存在下述问题,上述现有卷绕式双电层电容器中,为了使阳极引线432和阴极引线433与作为集电体的铝箔连接良好,其连接部分被部分地去除可极化电解层,与露出铝箔的部分相连接(在经由隔膜与引线相对的另一个电极侧上存在可极化电解层)而构成,因此,如果长时间使用这种结构,则在与阴极电极435连接的阴极引线433的连接部和经由隔膜436而相对的阳极电极434之间的电位差,比其他阳极电极434、阴极电极435之间的电位差大,因此,其间驱动用电解液产生化学反应,电解质阴离子BF4 -、PF6 -等被吸引到阳极侧,该周边部变为酸性,从而使隔膜36恶化,并产生特性恶化。
另一方面,存在下述问题,在与上述阳极电极434连接的阳极引线432的连接部和经由隔膜436而相对的阴极电极435之间,碱成分被吸引到阴极侧,虽然隔膜436不会恶化,但会产生特性恶化。
并且,存在下述问题,由于将阳极电极434的电容和阴极电极435的电容设计成相同电容,因此,当向双电层电容器施加电压时,阳极电极434和阴极电极435从自然电位被极化相同大小的电位,由此,在各电极的可极化电极层的表面上产生电化学反应,从而造成气体产生、电阻增加或电容减少等特性恶化。
并且,在上述其他现有卷绕式双电层电容器中,将阳极箔532和阴极箔533的各自的静电电容设定成相等,且使其构成为大致相同的尺寸和形状,因此,向双电层电容器施加电压时,阳极箔532和阴极箔533从自然电位被极化相同大小的电位,各电极表面上形成电荷,并且该表面上产生电化学反应,从而造成气体产生、电阻增加或电容减少等特性恶化。
特别是,在使隔膜534介于阳极箔532与阴极箔533之间并进行卷绕时,阳极箔532比阴极箔533长,在电容器元件531的卷绕终止部上阳极箔532突出,如果在这种状态下长时间使用,则在阴极箔533的卷绕终止部与阳极箔532之间,驱动用电解液产生化学反应,电解质阴离子BF4 -、PF6 -等被吸引到阳极箔532侧,该周边部变为酸性,从而会使隔膜534恶化。
专利文献1:日本特开平10-270293号公报
专利文献2:日本特开平9-17695号公报
专利文献3:日本特开2000-315632号公报
发明内容
本发明提供一种解决现有的问题,抑制可极化电极层表面上的电化学反应且特性恶化少、性能高的卷绕式双电层电容器。
为此,本发明中,卷绕式双电层电容器由电容器元件、有底筒状的金属壳体以及开口部件组成,该电容器元件通过使隔膜介于阳极电极与阴极电极之间并进行卷绕而成,该阳极电极在由金属箔组成的集电体的两面上形成可极化电极层并与引线连接,该阴极电极在由金属箔组成的集电体的两面上形成可极化电极层并与引线连接,该有底筒状的金属壳体一并收纳该电容器元件和驱动用电解液,该开口部件密封该金属壳体的开口部,其中,从形成在构成电容器元件的阳极电极上的可极化电极层的卷绕终止部分开始,将形成在阴极电极上的可极化电极层卷绕至少一周,由此,在电容器元件的最外周面上,设置有形成在阴极电极上的可极化电极层彼此之间经由隔膜而相对的部分。
如上所述,本发明的卷绕式双电层电容器中,从形成在电容器元件的阳极电极上的可极化电极层的卷绕终止部分开始,将形成在阴极电极上的可极化电极层卷绕至少一周,由此,在电容器元件的最外周面上设置有形成在阴极电极上的可极化电极层彼此之间经由隔膜而相对的部分,通过该结构,能够在驱动用电解液或构成各电极的集电体等部件不产生电化学反应的电化学稳定区域内设定可极化电极层的电位,另外,不会产生电解质阴离子BF4 -、PF6 -等集中于阳极电极的表面而使其变为酸性的情况,因此隔膜不会恶化,由此能够实现不会有由电化学反应引起的气体产生、电阻增加或电容减少,且特性恶化少、可靠性高的卷绕式双电层电容器。
而且,本发明中,卷绕式双电层电容器由电容器元件、有底筒状的金属壳体以及开口部件组成,其中,电容器元件通过使隔膜介于阳极电极与阴极电极之间并进行卷绕而成,阳极电极在由金属箔组成的集电体的两面上形成可极化电极层,且引线与设在可极化电极层的一部分上的集电体的露出部连接,阴极电极在由金属箔组成的集电体的两面上形成可极化电极层,且引线与设在可极化电极层的一部分上的集电体的露出部连接,有底筒状的金属壳体收纳电容器元件和驱动用电解液,开口部件密封金属壳体的开口部,其中,经由隔膜、同与构成电容器元件的阳极电极和阴极电极的至少一个电极连接的引线的连接部相对的另一个电极上,设置集电体的露出部。
另外,通过从形成在构成电容器元件的阳极电极上的可极化电极层的卷绕终止部分开始,将形成在阴极电极上的可极化电极层卷绕至少一周,由此在电容器元件的最外周面上,设置有形成在阴极电极上的可极化电极层彼此之间经由隔膜而相对的部分。
如上所述的本发明的卷绕式双电层电容器中,经由隔膜同与被卷绕的电容器元件的至少一个电极连接的引线的连接部相对的另一个电极上,设置不存在可极化电极层的部分,由此,在与阴极电极连接的引线的连接部和相对的阳极电极上设置的不存在可极化电极层的部分之间,不会发生由于驱动用电解液的化学反应而使电解质阴离子的BF4 -、PF6 -等靠近阳极侧的情况,从而能够防止隔膜的恶化。另外,在与阳极电极连接的引线的连接部和相对的阴极电极上设置的不存在可极化电极层的部分之间,碱成分也不会被吸引到阴极侧,从而能够防止隔膜恶化。
另外,本发明的卷绕式双电层电容器构成为:具备收纳电容器元件和驱动用电解液的金属壳体和密封金属壳体的开口部的端子板,该电容器元件构成为经由带状的隔膜使带状的阳极箔与阴极箔重叠并将阴极箔置于内侧进行卷绕,阳极箔在其长度方向的一边上具有第一引出电极,阴极箔在其长度方向的另一边上具有第二引出电极,其中,使阴极箔比阳极箔的卷绕终止部至少多卷绕一周。
另外,卷绕式双电层电容器构成为:具备收纳电容器元件和驱动用电解液的金属壳体和密封金属壳体的开口部的端子板,该电容器元件构成为经由带状的隔膜使带状阳极箔与阴极箔重叠并将阳极箔置于内侧进行卷绕,阳极箔在其长度方向的一边上具有第一引出电极,阴极箔在其长度方向的另一边上具有第二引出电极,其中,将阴极箔卷绕为至少比阳极箔的卷绕终止部长。
如上所述,本发明的卷绕式双电层电容器中,使电容器元件的阴极箔变长,且卷绕得至少比阳极箔的卷绕终止部长,由此能够在驱动用电解液或阳极箔、阴极箔等部件不产生电化学反应的电化学稳定区域内设定电极的电位。另外,通过在电容器元件的最外周面上设置有阴极箔的结构,不会产生电解质阴离子的BF4 -、PF6 -等集中于阳极箔的表面而使其变成酸性的情况,因此隔膜不会恶化。其结果是不会产生由电化学反应引起的气体产生、电阻增加或电容减少,从而能够实现特性恶化少且可靠性高的卷绕式双电层电容器。
附图说明
图1是表示用于第一实施方式的卷绕式双电层电容器的电容器元件的结构的展开立体图。
图2A是表示构成图1的电容器元件的阳极电极与阳极引线连接的状态的主要部分的平面图。
图2B是图2A的A-A剖面图。
图3是表示第二实施例的阳极电极与阴极电极的宽度尺寸关系的主要部分的平面图。
图4是表示构成第二实施方式的电容器元件的阴极电极与阴极引线连接的部分的主要部分的剖面图。
图5是表示构成图4的电容器元件的阳极电极与阳极引线连接的部分的主要部分的剖面图。
图6是表示用于第三实施方式的卷绕式双电层电容器的电容器元件的结构的展开立体图。
图7A是表示图6的电容器元件的结构的展开立体图。
图7B是表示图7A的电容器元件卷绕终止部上的阳极箔与阴极箔的长度方向尺寸的关系的主要部分的展开图。
图8是表示第三实施方式的电容器元件卷绕开始部上的阳极箔与阴极箔的位置关系的主要部分的展开图。
图9是表示第三实施方式的电容器元件卷绕终止部上的阳极箔与阴极箔的宽度尺寸关系的主要部分的展开图。
图10A是表示现有卷绕式双电层电容器的结构的分解立体图。
图10B是表示用于图10A的电容器的电容器元件的结构的展开立体图。
图11A是表示其他现有卷绕式双电层电容器的结构的剖面图。
图11B是表示用于图11A的电容器的电容器元件的结构的展开立体图。
图11C是表示图11B的电容器元件的立体图。
附图标记说明
101电容器元件
102阳极电极
103阴极电极
104隔膜
105集电体
106、107可极化电极层
108阳极引线
109阴极引线
具体实施方式
(第一实施方式)
下面对第一实施方式进行说明。
图1是表示用于第一实施方式的卷绕式双电层电容器的电容器元件的结构的展开立体图。图1中,电容器元件101通过在使隔膜104介于阳极电极102与阴极电极103之间的状态下进行卷绕而成。
另外,上述阳极电极102和阴极电极103通过在由后述的金属箔组成的集电体105的两面上分别形成可极化电极层106或107而成。并且,阳极电极102和阴极电极103分别与阳极引线108和阴极引线109连接。该阳极引线108和阴极引线109的连接的详细情况如图2A、图2B所示,将形成在阳极电极102上的可极化电极层106(形成在阴极电极103上的可极化电极层107也一样)的一部分去除,使集电体105露出,通过冷压焊、超声波焊接等将阳极引线108焊接在该露出部分上。
并且,从形成在上述阳极电极102上的可极化电极层106的卷绕终止部开始,使形成阴极电极103上的可极化电极层107卷绕一周。图1中,通过使阴极电极103比阳极电极102长L1,在最外周面上,形成在阴极电极103上的可极化电极层107彼此之间经由隔膜104而相对。
并且,这种结构的电容器元件101使阳极引线108和阴极引线109贯穿设置在未图示的橡胶制封口部件上的孔,并安装封口部件,并在使未图示的驱动用电解液浸渍电容器元件101后,插入到未图示的有底圆筒状金属壳体内,并在金属壳体的开口部配设上述封口部件,通过横向拉深与卷边加工,经由上述封口部件进行密封。
另外,作为构成分别在上述阳极电极102和阴极电极103上形成的可极化电解层106、107的活性炭粉末,使用木粉类、椰子壳类、酚醛树脂类、石油焦炭类、煤焦炭类(coal coke)、沥青类的原料经过活化后的物质。
另外,作为驱动用电解液的溶剂使用碳酸丙烯酯、γ-丁内脂、碳酸乙烯酯、环丁砜、乙腈、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯或碳酸甲乙酯中的任一种或两种以上的混合物。另外,作为电解质阳离子使用季铵盐、季磷盐、咪唑鎓盐,另一方面,作为电解质阴离子使用BF4 -、PF6 -、ClO4 -、CF3SO3 -或N(CF3SO2)2 -。
这样,从在电容器元件101的阳极电极102上形成的可极化电极层106的卷绕终止部开始,将形成在阴极电极103上的可极化电极层107卷绕至少一周,由此在电容器元件101的最外周面上,设置有形成在阴极电极103上的可极化电极层107彼此之间经由隔膜104而相对的部分。通过该结构,能够在驱动用电解液及构成各电极102、103的集电体105等部件不会产生电化学反应的电化学稳定区域内,设定可极化电极层106、107的电位。由此,由于不会发生电化学反应引起的气体产生、电阻增加或电容减少,因此能够得到特性恶化少且可靠性高的卷绕式双电层电容器。
另外,通过构成为在与阳极电极102连接的阳极引线108的表面上形成可极化电极层106,不会产生因为驱动用电解液的化学反应而使电解质阴离子的BF4 -、PF6 -等集中而变成酸性的情况,因此能够防止隔膜104的恶化。
另外,也可以在卷绕开始部至少先卷绕一周阴极电极之后,再一同卷绕阴极电极和阳极电极。由此,也能够得到特性恶化少且可靠性高的卷绕式双电层电容器。
下面对具体实施例进行说明。
(第一实施例)
作为由金属箔组成的集电体,使用厚度为30μm的高纯度铝箔(AL:99.99%以上),在盐酸类蚀刻液中进行电解蚀刻,使铝箔的表面粗糙化。
接着,在该铝箔的两面上形成可极化电极层。该可极化电极层的形成如下,以10∶2∶1的重量比混合平均粒径为5μm的酚醛树脂类活性炭粉末、作为导电性赋予剂的平均粒径为0.05μm的碳黑以及溶解了CMC的水溶性粘合剂溶液,并用捏合机充分捏合后,一点点加入甲醇和水的分散溶剂,再进行捏合,从而制成规定粘度的浆料。接着,将该浆料涂布在铝箔的表面,在100℃的大气中干燥一小时,从而形成可极化电极层。
接着,将形成有该可极化电极层的铝箔切割成40×475mm作为阳极电极,切割成40×535mm作为阴极电极,由此分别制成阳极电极和阴极电极。
接着,将阳极电极和阴极电极分别与阳极引线和阴极引线连接。该各引线的连接形成为,将在铝箔的表面上形成的可极化电极层的一部分去除,通过冷压焊使各引线与该去除后的部分接合。
接着,使厚度为35μm的隔膜介于上述阳极电极与阴极电极之间,并进行卷绕。此时,由于将阴极电极设定成比阳极电极长60mm,因此通过从阳极电极的卷绕终止部分(56.52mm)开始卷绕至少一周的阴极电极,得到具有形成在阴极电极上的可极化电极层彼此之间经由隔膜而相对的部分的电容器元件(卷绕直径:φ18mm)。
接着,使驱动用电解液浸渍该电容器元件。该驱动用电解液使用在碳酸丙烯酯中溶解了四乙基铵四氟化硼(tetraethyl-ammonium-tetraboron-fluoride)的物质。
接着,将该电容器元件插入到有底圆筒状铝制的金属壳体内,并使用橡胶制封口部件密封该金属壳体的开口部,由此制成本实施方式的卷绕式双电层电容器(电容器尺寸:φ20×45mm)。
(第二实施例)
上述第一实施例中,如图3所示配置阳极电极以及阴极电极,相对于阳极电极的宽度W1(40mm),将阴极电极的宽度W2设为44mm。其余与第一实施例相同地制成卷绕式双电层电容器。
(第三实施例)
上述第一实施例中,在与阳极电极连接的阳极引线的表面上形成可极化电极层,并使阳极引线不露出。其余与第一实施例相同地制成卷绕式双电层电容器。
(第一比较例)
上述第一实施例中,将阴极电极的尺寸设为30×495mm。其余与第一实施例相同地制成卷绕式双电层电容器。虽然阴极电极比阳极电极长20mm,但由于隔膜介于阳极电极和阴极电极之间,因此阳极电极与阴极电极的卷绕终止部大致相同。
关于由此得到的本发明第一实施例~第三实施例以及第一比较例的卷绕式双电层电容器,其初始特性(电容、直流电容器电阻(以下简称DCR))以及进行在85℃下施加2.3V电压时的特性恶化试验的结果示于(表1)中。另外,试验数量为20个,并记录其平均值。而且,上述DCR是在充电后使之放电、计算放电开始的0.5~2.0秒之间的斜率而得到的。
(表1)
如表1所示可知,与第一比较例相比,本发明的卷绕式双电层电容器的电容变化小,能够大幅改善特性恶化试验中的ΔC、ΔDCR以及产品膨胀。
这样,本发明的卷绕式双电层电容器,从形成在电容器元件的阳极电极上的可极化电极层的卷绕终止部分开始,将形成在阴极电极上的可极化电极层卷绕至少一周,由此在电容器元件的最外周面上,设置有形成在阴极电极上的可极化电极层彼此之间经由隔膜而相对的部分,通过该结构,能够在驱动用电解液及构成各电极的集电体等部件不产生电化学反应的电化学稳定区域内,设定可极化电极层的电位。而且,不会产生电解质阴离子BF4 -、PF6 -等集中于阳极电极的表面而使其变成酸性的情况,因此隔膜不会恶化,由此,也不会产生由电化学反应引起的气体产生、电阻增加或电容减小,从而能够实现特性恶化少且可靠性高的卷绕式双电层电容器。
(第二实施方式)
下面,对第二实施方式进行说明。
第二实施方式的卷绕式双电层电容器的大致结构与第一实施方式相同,即如图1所示。因此省略详细说明,使用与图1相同的标记,主要对与第一实施方式不同的部分进行说明。
阳极引线108和阴极引线109的连接也如图2A、图2B所示。将形成在阴极电极103上的可极化电极层107(在阳极电极102上形成的可极化电极层106也一样)的一部分去除,使集电体105露出,通过冷压焊、超声波焊接等使阴极引线109与该露出部分连接。
第二实施方式中,其特征在于,如图4所示,在与阴极电极103的阴极引线109的连接部相对的阳极电极102上,预先设置不存在可极化电极层106的部分。
并且,这种结构的电容器元件101使阳极引线108和阴极引线109贯穿设置在未图示的橡胶制封口部件上的孔,并安装封口部件,并在使未图示的驱动用电解液浸渍电容器元件101后,插入到未图示的有底圆筒状金属壳体内,并在金属壳体的开口部配设上述封口部件,通过横向拉深与卷边加工,经由上述封口部件密封该金属壳体的开口部。
另外,作为构成分别在上述阳极电极102和阴极电极103上形成的可极化电极层106、107的活性炭粉末以及驱动用电解液的溶剂使用与第一实施方式相同的物质。
这样,在经由隔膜104、与阴极引线109的连接部相对的阳极电极102上,设置不存在可极化电极层106的部分,该阴极引线109与被卷绕的电容器元件101的阴极电极103的集电体105连接,由此不会产生由于驱动用电解液的化学反应使电解质阴离子BF4 -、PF6 -等被吸引到阳极侧的情况,从而能够防止隔膜104恶化。其结果是,不会产生由电化学反应引起的气体产生、电阻增加或电容减少,因此能够得到特性恶化少且可靠性高的卷绕式双电层电容器。
另外,也可以在至少与阳极电极或阴极电极连接的引线的表面上形成可极化电极层。由此,能够得到特性恶化少且可靠性高的卷绕式双电层电容器。
或者,可以在卷绕开始部先卷绕至少一周的阴极电极,之后再一同卷绕阴极电极和阳极电极。由此,能够得到特性恶化少且可靠性高的卷绕式双电层电容器。
另外,如图5所示,在经由隔膜104、与连接阳极电极102的阳极引线108相对的阴极电极103上,也部分地设置不存在可极化电极层107的部分,由此,碱成分不会被吸引到阴极侧,从而能够抑制隔膜104的恶化。
下面,对具体实施例进行说明。
(第四实施例)
作为由金属箔组成的集电体,使用厚度为30μm的高纯度铝箔(AL:99.99%以上),在盐酸类蚀刻液中进行电解蚀刻,使铝箔的表面粗糙化。
接着,在该铝箔的两面上形成可极化电极层。该可极化电极层的形成如下,以10∶2∶1的重量比混合平均粒径为5μm的酚醛树脂类活性炭粉末、作为导电性赋予剂的平均粒径为0.05μm的碳黑以及溶解了CMC的水溶性粘合剂溶液,并用捏合机充分捏合后,一点点加入甲醇和水的分散溶剂,再进行捏合,从而制成规定粘度的浆料。接着,将该浆料涂布在铝箔的表面上,在100℃的大气中干燥一小时,从而形成可极化电极层。
接着,将形成有该可极化电极层的铝箔切割成40×475mm作为阳极电极,切割成40×500mm作为阴极电极,由此分别制成阳极电极和阴极电极。
接着,阳极电极和阴极电极分别与阳极引线和阴极引线连接。该各引线的连接,是将在铝箔的表面上形成的可极化电极层的一部分(3.5×20mm)去除,并通过冷压焊使各引线与该去除后的部分接合而形成的。并且,在卷绕时,在经由隔膜、与阴极引线的连接部相对的阳极电极上,通过去除可极化电极层的一部分(3.5×20mm),也设置有不存在可极化电极层的部分。该第四实施例中,阴极电极的不存在可极化电极层的部分的面积(A1)为70mm2,阳极电极的不存在可极化电极层的部分的面积(B1)为70mm2。
接着,在使厚度为35μm的隔膜介于上述阳极电极与阴极电极之间的状态下卷绕它们,得到电容器元件(卷绕直径:φ18mm)。
接着,使驱动用电解液浸渍该电容器元件。该驱动用电解液使用碳酸丙烯酯中溶解了四乙基铵四氟化硼的物质。
接着,将该电容器元件插入到有底圆筒状铝制的金属壳体内,并使用橡胶制的封口部件密封该金属壳体的开口部,由此制成本实施方式的卷绕式双电层电容器(电容器尺寸:φ20×45mm)。
(第五实施例)
上述第四实施例中,在经由隔膜、同与阴极电极连接的阴极引线的连接部相对的阳极电极上,设置的不存在可极化电极层的部分的面积为4.0×25mm。其余与第四实施例相同地制成卷绕式双电层电容器。该第五实施例中,阴极电极的不存在可极化电极层的部分的面积(A1)为70mm2,阳极电极的不存在可极化电极层的部分的面积(B1)为100mm2。
(第六实施例)
上述第四实施例中,在经由隔膜、同与阴极电极连接的阴极引线的连接部相对的阳极电极上,设置的不存在可极化电极层的部分的面积为5.0×28mm。其余与第四实施例相同地制成卷绕式双电层电容器。该第六实施例中,阴极电极的不存在可极化电极层的部分的面积(A1)为70mm2,阳极电极的不存在可极化电极层的部分的面积(B1)为140mm2。
(第七实施例)
上述第四实施例中,在经由隔膜、同与阳极电极连接的阳极引线的连接部相对的阴极电极上,设置的不存在可极化电极层的部分的面积为3.5×20mm。其余与第四实施例相同地制成卷绕式双电层电容器。该第七实施例中,阴极电极的不存在可极化电极层的部分的面积(A1)为70mm2,阳极电极的不存在可极化电极层的部分的面积(B1)为70mm2。
(第八实施例)
上述第四实施例中,将阴极电极的尺寸设为30×535mm。其余与第四实施例相同地制成卷绕式双电层电容器。由于阴极电极被设定成比阳极电极长60mm,因此从形成在阳极电极上的可极化电极层的卷绕终止部开始卷绕形成在阴极电极上的可极化电极层一周(53.38mm),因此,最外周面变为形成在阴极电极上的可极化电极层彼此之间经由隔膜而相对。
(第二比较例)
上述第四实施例中,在经由隔膜、同与阴极电极连接的阴极引线的连接部相对的阳极电极上存在可极化电极层。其余与第四实施例相同地制成卷绕式双电层电容器。
关于由此得到的本发明第四实施例~第八实施例以及第二比较例的卷绕式双电层电容器,其初始特性(电容、直流电容器电阻(以下简称DCR))以及进行在85℃下施加2.3V电压时的特性恶化试验的结果示于(表2)中。另外,试验数量为20个,并记录其平均值。而且,上述DCR是在充电后再使之放电、计算放电开始时的0.5~2.0秒之间的斜率而得到的。
(表2)
如表2所示可知,本发明第四实施例~第八实施例的卷绕式双电层电容器,通过在经由隔膜、同与被卷绕的电容器元件的阴极电极连接的阴极引线的连接部相对的阳极电极上、以及在经由隔膜、同与阳极电极连接的阳极引线的连接部相对的阴极电极上,分别设置不存在可极化电极层的部分,由此与第二比较例相比,电容变化小,且能够大幅改善特性恶化试验中的ΔC、ΔDCR以及产品膨胀。
另外,第八实施例的卷绕式双电层电容器,通过从形成在电容器元件的阳极电极上的可极化电极层的卷绕终止部分开始,卷绕形成在阴极电极上的可极化电极层一周,由此,在最外周面上,设置有形成在阴极电极上的可极化电极层彼此之间经由隔膜而相对的部分。通过该结构,能够在驱动用电解液及构成可极化电极的集电体等部件不产生电化学反应的电化学稳定区域内,设定可极化电极层的电位,因此,不会产生电化学反应引起的气体产生、电阻增加或电容减少,且能够使特性恶化更少。
这样,本发明的卷绕式双电层电容器,通过在经由隔膜、同与被卷绕的电容器元件的至少一个电极连接的引线的连接部相对的另一个电极上,设置不存在可极化电极层的部分,由此,在同与阴极电极连接的阴极引线的连接部相对的阳极电极上设置的不存在可极化电极层的部分之间,不会产生由驱动用电解液的化学反应引起的电解质阴离子BF4 -、PF6 -等被吸引到阳极侧的情况,从而能够防止隔膜的恶化。而且,在同与阳极电极连接的阳极引线的连接部相对的阴极电极上设置的不存在可极化电极层的部分之间,也不会产生碱成分被吸引到阴极侧的情况,从而能够防止隔膜的恶化。
另外,通过从形成在电容器元件的阳极电极上的可极化电极层的卷绕终止部分开始,将形成在阴极电极上的可极化电极层卷绕至少一周,由此,在最外周面上,设置有形成在阴极电极上的可极化电极层彼此之间经由隔膜而相对的部分。通过该结构,能够在驱动用电解液及构成可极化电极的集电体等构件不产生电化学反应的电化学稳定区域内,设定可极化电极层的电位,因此,不会产生电化学反应引起的气体产生、电阻增加或电容减少,从而能够实现特性恶化少且可靠性高的卷绕式双电层电容器。
(第三实施方式)
下面对第三实施方式进行说明。
图6是表示用于本发明的一个实施方式的卷绕式双电层电容器的电容器元件的结构的展开立体图。图6中,电容器元件301用于形成卷绕式双电层电容器,卷绕式双电层电容器由收纳电容器元件301和驱动用电解液的金属壳体(未图示,但例如是上面开口的圆筒形状)和经由密封用橡胶密封该金属壳体的开口部的圆板状端子板组成。
对该电容器元件301进行详述。电容器元件301的结构如下,经由带状隔膜304而重叠带状的阳极箔302以及阴极箔303,并将阴极箔303置于内侧进行卷绕,使该阴极箔303比阳极箔302的卷绕终止部多卷绕一周,通过未图示的胶带(tape)固定卷绕终止部。图6中,通过使阴极箔303比阳极箔302长L2,最外周面形成有阴极箔303。
该阳极箔302在其长度方向的一边上具有作为阳极箔302端部的引出电极307,同样,阴极箔303在其长度方向的另一边上具有作为阴极箔303端部的引出电极308。另外,该阳极箔302以及阴极箔303是在除成为引出电极307以及引出电极308的端部之外的金属箔的两面上,分别形成后述的可极化电极层305、306而成的。
并且,将这样构成的电容器元件301在使驱动用电解液浸渍后,插入到有底圆筒状金属壳体内,之后经由密封用橡胶将端子板配设在该金属壳体的开口部上,通过横向拉深加工和卷边加工,密封该金属壳体的开口部,通过焊接将引出电极307和引出电极308分别连接在金属壳体的内底面和端子板的内面,由此构成卷绕式双电层电容器。
另外,该金属箔、驱动用电解液、金属壳体、密封用橡胶以及端子板均未图示,但与图11的现有例相同。
另外,构成分别在上述阳极箔302和阴极箔303上形成的可极化电解层305、306的活性炭粉末,使用木炭类、椰子壳类、酚醛树脂类、石油焦炭类、煤焦炭类、沥青类的原料经活化后的物质。
另外,作为驱动用电解液的溶剂使用碳酸丙烯酯、γ-丁内脂、碳酸乙烯酯、环丁砜、乙腈、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯或碳酸甲乙酯中的任一种或两种以上的混合物。而且电解质阳离子使用季铵盐、季磷盐、咪唑鎓盐,另一方面,电解质阴离子使用BF4 -、PF6 -、ClO4 -、CF3SO3 -或N(CF3SO2)2 -。
这样,从阳极箔302的卷绕终止部开始,使电容器元件301的阴极箔303至少多卷绕一周,由阴极箔303形成电容器元件301的最外周,通过该结构,在驱动用电解液及阳极箔302、阴极箔303等部件不会产生电化学反应的电化学稳定区域内,设定阳极箔302、阴极箔303的电位。另外,不会产生由于电解质阴离子BF4 -、PF6 -等集中于阳极箔302的表面上而使其变为酸性的情况,因此隔膜4不会恶化。其结果是,不会发生电化学反应引起的气体产生、电阻增加或电容减少,从而能够得到特性恶化少且可靠性高的卷绕式双电层电容器。
另外,图7A是表示用于本发明第三实施方式的卷绕式双电层电容器的电容器元件的结构的展开立体图。图7B是表示图7A的电容器元件卷绕终止部结构的图。图7A、图7B中,电容器元件301的结构如下,经由带状隔膜304而重叠带状的阳极箔302以及阴极箔303,并将阳极箔302置于内侧进行卷绕,使该阴极箔303卷绕得比阳极箔302的卷绕终止部更长,通过未图示的胶带固定卷绕终止部。图7A、图7B中,通过使阴极箔303比阳极箔302长L3,最外周面形成有阴极箔303。
另外,图8是表示用于本发明第三实施方式的卷绕式电容器元件的电容器元件301的卷绕开始部结构的图。重叠阳极箔302以及阴极箔303,并将阳极箔302置于内侧进行卷绕时,先只将阴极箔303卷绕相当于L4的至少一周左右。由此,通过在电化学稳定的区域内设定电容器元件301最内周的阳极箔302、阴极箔303的电位,使特性恶化进一步减少。
另外,不仅限于第三实施方式,第一、第二实施方式中同样地,先只将阴极箔303卷绕一周或其他长度,也能够得到相同的结果。
另外,图9是表示用于第三实施方式的卷绕式双电层电容器的电容器元件301的卷绕终止部结构的图。通过使与阴极箔303的长度方向正交的宽度大于与阳极箔302的长度方向正交的宽度,在电容器元件301的端面,与阳极箔302的长度方向正交的端部增加有与阴极箔303相对的部分。通过这种结构,能够在电化学更加稳定的区域内设定电容器元件301的端面上的阳极箔302和阴极箔303的电位,并且特性恶化减少。
下面对具体实施例进行说明。
(第九实施例)
作为集电箔,使用厚度为30μm的高纯度铝箔(AL:99.99%以上),在盐酸类蚀刻液中进行电解蚀刻,使铝箔的表面粗糙化。
接着,在除了该铝箔的端部以外的两面上形成可极化电极层。以10∶2∶1的重量比混合平均粒径为5μm的酚醛树脂类活性炭粉末、作为导电性赋予剂的平均粒径为0.05μm的碳黑以及溶解了CMC的水溶性粘合剂溶液,并用捏合机充分捏合后,一点点加入甲醇和水的分散溶剂,再进行捏合,从而制成规定粘度的浆料,之后,将该浆料涂布在铝箔的表面上,在100℃的大气中干燥一小时,从而形成该可极化电极层。
接着,将在除了该上端5mm以外的两面上形成有厚度为60μm的可极化电极层的铝箔切割成45×475mm作为阳极侧,切割成45×535mm作为阴极侧,从而得到阳极箔302以及阴极箔303。未形成该可极化电极层的上端部和下端部分别作为引出电极307、308。
之后,使宽42mm、厚35μm的隔膜304介于阳极箔302与阴极箔303之间,并将阴极箔303置于内侧而进行卷绕。此时,将阴极箔303设定为比阳极箔302长60mm,因此能够包围阳极箔302的最外周(56.55mm),能够得到在电容器元件301的卷绕终止部上具有阴极箔303重叠的部分的电容器元件301(卷绕直径:φ17mm)。
接着,使驱动用电解液浸渍该电容器元件301。该驱动用电解液使用碳酸丙烯酯中溶解了四乙基氟硼酸铵的物质。
之后,将该电容器元件301插入到有底圆筒状的铝制壳体内,并经由密封用橡胶通过端子板进行封口,通过焊接将电容器元件301的端面的引出电极307、308分别连接到设置在铝制壳体的内底面和端子板内面上的凹部,由此制成卷绕式双电层电容器(电容器尺寸:φ20×50mm)。
另外,为了使与引出电极307、308接合良好,在铝制壳体的内底面和端子板的内面设置了凹部,但在与引出电极307、308能得到良好的结合时,也可以不在铝制壳体的内底面和端子板的内面特别设置凹部。
另外,为了防止可极化电极层与铝制壳体的接触引起的可极化电极层的剥离以及为了提高生产率,即使在使阴极箔303的引出电极与铝制壳体接合时,也最好由隔膜304构成电容器元件301的最外周。
另外,从阳极箔302的卷绕开始部开始多卷绕一周的阴极箔303时,得到的效果最大,即使卷绕更长阴极箔303,所得效果也不会改变。
(第十实施例)
所述第九实施例中,经由带状的隔膜304而重叠带状阳极箔302以及阴极箔303,并将阳极箔302置于内侧进行卷绕,使该阴极箔303卷绕得比阳极箔302的卷绕终止部长。其余的结构以及制造方法与第九实施例相同地制成卷绕式双电层电容器。
具体的是,如图7A、图7B所示,使用将形成有可极化电极层的铝箔切割成45×475mm作为阳极侧而得到的阳极箔302,以及切割成45×510mm作为阴极侧而得到的阴极箔303。
使用φ6.0mm的卷芯,重叠阳极箔302与阴极箔303,并使阳极箔302作为内侧进行卷绕。此时,虽然阴极箔303比阳极箔302长35mm,但由于电极以及隔膜具有厚度,因此阴极箔303卷绕得比阳极箔302的卷绕终止部长8mm,从而能够得到具有阴极箔303重叠的部分的电容器元件301
(卷绕直径:φ16.5mm)。
使用这样得到的电容器元件301,制成卷绕式双电层电容器(电容器尺寸:φ20×50mm)。
另外,与第九实施例相同,为了防止可极化电极层与铝制壳体的接触引起的可极化电极层的剥离以及为了提高生产率,即使在使阴极箔303的引出电极与铝制壳体接合时,也最好由隔膜304构成电容器元件301的最外周。
(第十一实施例)
第十实施例中,在卷绕起始部仅使阴极箔303卷绕至少一周后,再一同卷绕阴极箔303和阳极箔302,由此电容器元件301的最内周由阴极箔303构成。其余的结构以及制造方法与第十实施例相同地制成卷绕式双电层电容器。
具体的是,如图8所示,使用将形成有可极化电极层的铝箔切割成45×475mm作为阳极侧而得到的阳极箔302,以及切割成45×525mm作为阴极侧而得到的阴极箔303,阴极箔3配置成在卷绕开始部比阳极箔302被多引出19mm,使用φ6.0mm的卷芯进行卷绕,仅先卷绕阴极箔303,使用由此得到的电容器元件301制成卷绕式双电层电容器(电容器尺寸:φ20×50mm)。
另外,本实施例中,在引出阴极箔303的状态下进行卷绕,但通过将阴极箔303和阳极箔302配置在相同位置上,并将阴极箔303置于内侧进行卷绕,也能够得到相同的效果。
(第十二实施例)
第十实施例中,通过使与阴极箔303的长度方向正交的宽度比与阳极箔302的长度方向正交的宽度大,在电容器元件301的端面部分上,与阳极箔302的纵方向正交的端部增加有同阴极箔303相对的部分。其余的结构以及制造方法与第十实施例相同地制成卷绕式双电层电容器。
具体的是,如图9所示,使用形成有可极化电极层的铝箔作为阳极箔302,可极化电极层305的宽W3为40mm,引出电极307的宽W5为7mm;使用形成有可极化电极层的铝箔作为阴极箔303,可极化电极层306的宽W4为42mm,引出电极308的宽W6为5mm;并使用宽43mm、厚35μm的隔膜304。
在与阳极箔302的长度方向正交的宽度上,经由隔膜304使阳极箔302以及阴极箔303重叠并卷绕,从而至少使可极化电极层305位于可极化电极层306的内侧。这样,使用在电容器元件301的端面上使形成在阳极箔302上的可极化电极层305的端部与形成在阴极箔303上的可极化电极层306相对的电容器元件301,制成卷绕式双电层电容器(电容器尺寸:φ20×50mm)。
(第三比较例)
第九实施例中,阳极侧为46×475mm,阴极侧为45×490mm,隔膜宽度为42mm。其余的结构以及制造方法与第九实施例相同地制成卷绕式双电层电容器(电容器尺寸:φ20×50mm)。该电容器元件中,虽然阴极比阳极长15mm,但由于隔膜介于阳极与阴极之间,因此阴极箔的卷绕终止部变短,从而阳极箔突出。
关于第九实施例~第十二实施例以及第三比较例的卷绕式双电层电容器,其初始特性(电容、直流电容器电阻(以下简称DCR))以及进行在85℃下施加2.3V电压时的特性恶化试验的结果示于(表3)中。另外,试验数量为20个,并记录其平均值。
而且,DCR是充电后使之放电、计算放电开始时的0.5~2.0秒之间的斜率而得到的。
(表3)
如表3所示可知,本发明第三实施方式的卷绕式双电层电容器与第三比较例相比,电容变化小,且与第三比较例相比能够大幅改善特性恶化试验中的ΔC、ΔDCR以及产品膨胀。
这样,本发明通过使阴极箔303卷绕得比阳极箔302的卷绕终止部长,成为由阴极箔303包围电容器元件301的最外周的结构,由此能够在驱动用电解液及阳极箔302、阴极箔303等部件不产生电化学反应的电化学稳定区域内,设定阳极箔302和阴极箔303的电位。
另外,不会产生由于电解液中的电解质阴离子BF4 -、PF6 -等集中于阳极箔302的表面而使其变为酸性的情况,因此隔膜304不会恶化,由此不会出现由于电化学反应引起的气体产生、电阻增加或电容减少,因此能够得到特性恶化少且可靠性高的卷绕式双电层电容器。
工业利用可能性
本发明的卷绕式双电层电容器特性恶化少且可靠性高,因此特别能够用于车载用电子设备电路等。
Claims (13)
1、一种卷绕式双电层电容器,包括:
电容器元件,其使隔膜介于阳极电极与阴极电极之间并进行卷绕而成,所述阳极电极在由金属箔组成的集电体的两面上形成可极化电极层并与引线连接,所述阴极电极在由金属箔组成的集电体的两面上形成可极化电极层并与引线连接;
有底筒状的金属壳体,其一并收纳所述电容器元件和驱动用电解液;以及,
密封部件,其密封所述金属壳体的开口部,
其中,从形成在构成所述电容器元件的所述阳极电极上的所述可极化电极层的卷绕终止部分开始,将形成在所述阴极电极上的所述可极化电极层卷绕至少一周,由此,在所述电容器元件的最外周面上,设置有形成在所述阴极电极上的所述可极化电极层彼此之间经由所述隔膜而相对的部分。
2、根据权利要求1所述的卷绕式双电层电容器,其中,
使构成所述电容器元件的所述阴极电极的所述可极化电极层的宽度大于所述阳极电极的所述可极化电极层的宽度。
3、根据权利要求1或2所述的卷绕式双电层电容器,其中,
在所述可极化电极层的一部分上设置所述集电体的露出部,所述集电体的所述露出部与所述引线连接。
4、根据权利要求3所述的卷绕式双电层电容器,其中,
至少在与所述阳极电极连接的所述引线的表面上形成所述可极化电极层。
5、根据权利要求1所述的卷绕式双电层电容器,其中,
在卷绕开始部,先卷绕阴极电极至少一周后再一同卷绕阴极电极和阳极电极。
6、一种卷绕式双电层电容器,包括:
电容器元件,其使隔膜介于阳极电极与阴极电极之间并进行卷绕而成,所述阳极电极在由金属箔组成的集电体的两面上形成可极化电极层且设置在所述可极化电极层的一部分上的所述集电体的露出部与引线连接,所述阴极电极在由金属箔组成的集电体的两面上形成可极化电极层,且设置在所述可极化电极层的一部分上的所述集电体的露出部与引线连接;
有底筒状的金属壳体,其收纳所述电容器元件和驱动用电解液;以及,
密封部件,其密封所述金属壳体的开口部,
其中,经由隔膜、在同与构成所述电容器元件的所述阳极电极和所述阴极电极的至少一个电极连接的引线的连接部相对的另一个电极上,设有所述集电体的露出部。
7、根据权利要求6所述的卷绕式双电层电容器,其中,
使所述阴极电极的与所述引线连接的部分的所述集电体的露出面积小于与之相对的所述阳极电极的所述集电体的露出面积。
8、根据权利要求7所述的卷绕式双电层电容器,其中,
相对于所述阴极电极的与所述引线连接的部分的所述集电体的露出面积,与其相对的所述阳极电极的所述集电体的露出面积为2倍以下。
9、根据权利要求6~8中任一项所述的卷绕式双电层电容器,其中,
将与一个所述电极连接的所述引线作为阴极电极。
10、一种卷绕式双电层电容器,其具备:
收纳电容器元件和驱动用电解液的金属壳体以及密封所述金属壳体的开口部的端子板,所述电容器元件经由带状的隔膜使带状阳极箔与阴极箔重叠,并将所述阴极箔置于内侧进行卷绕而成,所述阳极箔在其长度方向的一边上具有第一引出电极,所述阴极箔在其长度方向的另一边上具有第二引出电极,
其特征在于,
将所述阴极箔卷绕为比所述阳极箔的卷绕终止部至少长一周。
11、一种卷绕式双电层电容器,其具备:
收纳电容器元件和驱动用电解液的金属壳体以及密封所述金属壳体的开口部的端子板,所述电容器元件经由带状的隔膜使带状阳极箔与阴极箔重叠,并将所述阳极箔置于内侧进行卷绕而成,所述阳极箔在其长度方向的一边上具有第一引出电极,所述阴极箔在其长度方向的另一边上具有第二引出电极,
其特征在于,
将所述阴极箔卷绕为至少比所述阳极箔的卷绕终止部长。
12、根据权利要求11所述的卷绕式双电层电容器,其中,
在卷绕开始部,先卷绕所述阴极箔至少一周后,再一同卷绕所述阴极箔和所述阳极箔。
13、根据权利要求10~12中任一项所述的卷绕式双电层电容器,其中,
使与所述阴极箔的长度方向正交的宽度大于与所述阳极箔的长度方向正交的宽度。
Applications Claiming Priority (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005347624A JP4839807B2 (ja) | 2005-12-01 | 2005-12-01 | 巻回形電気二重層コンデンサ |
JP2005347623A JP2007157811A (ja) | 2005-12-01 | 2005-12-01 | 巻回形電気二重層コンデンサ |
JP347623/2005 | 2005-12-01 | ||
JP347624/2005 | 2005-12-01 | ||
JP017121/2006 | 2006-01-26 | ||
JP2006017121A JP2007201118A (ja) | 2006-01-26 | 2006-01-26 | 巻回形電気二重層コンデンサ |
PCT/JP2006/323179 WO2007063742A1 (ja) | 2005-12-01 | 2006-11-21 | 巻回形電気二重層コンデンサ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101317242A true CN101317242A (zh) | 2008-12-03 |
CN101317242B CN101317242B (zh) | 2011-06-15 |
Family
ID=38241828
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN2006800444468A Active CN101317242B (zh) | 2005-12-01 | 2006-11-21 | 卷绕式双电层电容器 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007157811A (zh) |
CN (1) | CN101317242B (zh) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101465210B (zh) * | 2008-12-31 | 2011-05-25 | 清华大学深圳研究生院 | 高频电化学电容器 |
CN102664108A (zh) * | 2012-05-24 | 2012-09-12 | 深圳中元电子有限公司 | 一种音质铝电解电容器的制造方法及其专用电解液 |
CN103137331A (zh) * | 2011-11-24 | 2013-06-05 | 至美电器股份有限公司 | 固态电解电容芯子及电容器 |
CN103236353A (zh) * | 2013-04-22 | 2013-08-07 | 山东海特蓝普森电子有限公司 | 一种超级电容器卷芯及含有该卷芯的超级电容器 |
CN104752060A (zh) * | 2015-03-22 | 2015-07-01 | 深圳江浩电子有限公司 | 一种铝电解电容器芯包及其制造方法 |
CN108022757A (zh) * | 2016-10-28 | 2018-05-11 | 钰邦电子(无锡)有限公司 | 具有非等宽导电箔片的电容器封装结构及其卷绕式组件 |
TWI624846B (zh) * | 2016-10-28 | 2018-05-21 | 鈺邦科技股份有限公司 | 具有非等寬導電箔片的捲繞型電容器封裝結構及其捲繞式組件 |
CN109416982A (zh) * | 2016-07-08 | 2019-03-01 | 日本贵弥功株式会社 | 双电层电容器 |
CN111971766A (zh) * | 2018-03-27 | 2020-11-20 | Tdk电子股份有限公司 | 电容器和用于制造电容器的方法 |
CN114556647A (zh) * | 2019-10-10 | 2022-05-27 | 斯皮拉尔泰克有限责任公司 | 电化学发电和蓄电的装置 |
US11646164B2 (en) | 2018-03-27 | 2023-05-09 | Tdk Electronics Ag | Capacitor and method for producing a capacitor |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2021144929A1 (zh) * | 2020-01-16 | 2021-07-22 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5448448A (en) * | 1991-06-10 | 1995-09-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Aluminum electrolytic capacitor device |
JP2000315632A (ja) * | 1999-03-02 | 2000-11-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | コンデンサ |
-
2005
- 2005-12-01 JP JP2005347623A patent/JP2007157811A/ja active Pending
-
2006
- 2006-11-21 CN CN2006800444468A patent/CN101317242B/zh active Active
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101465210B (zh) * | 2008-12-31 | 2011-05-25 | 清华大学深圳研究生院 | 高频电化学电容器 |
CN103137331A (zh) * | 2011-11-24 | 2013-06-05 | 至美电器股份有限公司 | 固态电解电容芯子及电容器 |
CN103137331B (zh) * | 2011-11-24 | 2016-01-27 | 至美电器股份有限公司 | 固态电解电容芯子及电容器 |
CN102664108A (zh) * | 2012-05-24 | 2012-09-12 | 深圳中元电子有限公司 | 一种音质铝电解电容器的制造方法及其专用电解液 |
CN103236353A (zh) * | 2013-04-22 | 2013-08-07 | 山东海特蓝普森电子有限公司 | 一种超级电容器卷芯及含有该卷芯的超级电容器 |
CN104752060A (zh) * | 2015-03-22 | 2015-07-01 | 深圳江浩电子有限公司 | 一种铝电解电容器芯包及其制造方法 |
CN109416982A (zh) * | 2016-07-08 | 2019-03-01 | 日本贵弥功株式会社 | 双电层电容器 |
CN108022757A (zh) * | 2016-10-28 | 2018-05-11 | 钰邦电子(无锡)有限公司 | 具有非等宽导电箔片的电容器封装结构及其卷绕式组件 |
TWI624846B (zh) * | 2016-10-28 | 2018-05-21 | 鈺邦科技股份有限公司 | 具有非等寬導電箔片的捲繞型電容器封裝結構及其捲繞式組件 |
CN111971766A (zh) * | 2018-03-27 | 2020-11-20 | Tdk电子股份有限公司 | 电容器和用于制造电容器的方法 |
US11631546B2 (en) | 2018-03-27 | 2023-04-18 | Tdk Electronics Ag | Capacitor and method for producing a capacitor |
US11646164B2 (en) | 2018-03-27 | 2023-05-09 | Tdk Electronics Ag | Capacitor and method for producing a capacitor |
CN114556647A (zh) * | 2019-10-10 | 2022-05-27 | 斯皮拉尔泰克有限责任公司 | 电化学发电和蓄电的装置 |
CN114556647B (zh) * | 2019-10-10 | 2024-05-07 | 斯皮拉尔泰克有限责任公司 | 电化学发电和蓄电的装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2007157811A (ja) | 2007-06-21 |
CN101317242B (zh) | 2011-06-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101317242B (zh) | 卷绕式双电层电容器 | |
KR100967504B1 (ko) | 감김형 전기 이중층 콘덴서 | |
CN101454853B (zh) | 双电层电容器以及其制造方法 | |
KR101264419B1 (ko) | 전지 | |
CN101640286B (zh) | 卷绕式锂电池的电芯及卷绕式锂电池 | |
CN102379017A (zh) | 蓄电装置 | |
CN113675372A (zh) | 电化学装置及电子装置 | |
US9443663B2 (en) | Electric double-layer capacitor | |
CN105280950A (zh) | 方形充电电池 | |
CN102667986B (zh) | 蓄电设备 | |
CN101299398A (zh) | 一种超级电容器的制备方法 | |
JP6139072B2 (ja) | 電気化学デバイス及びその製造方法 | |
JP2009272585A (ja) | 電気化学キャパシタ | |
JP6010763B2 (ja) | 電気化学キャパシタ | |
JP2007201118A (ja) | 巻回形電気二重層コンデンサ | |
JP2007201118A5 (zh) | ||
JP2007115799A (ja) | 電気二重層キャパシタ | |
JP2016213494A (ja) | 電気化学デバイス及びその製造方法 | |
JP4975901B2 (ja) | 電池用電極板と電池 | |
JP4839807B2 (ja) | 巻回形電気二重層コンデンサ | |
JP2009026853A (ja) | 電気二重層キャパシタ | |
JP2010003717A (ja) | キャパシタ | |
JP5653081B2 (ja) | 電気二重層キャパシタ | |
WO2024004740A1 (ja) | 電気二重層キャパシタ及びその製造方法 | |
CN202076142U (zh) | 电解电容器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |