CN101553892B - 电容器 - Google Patents

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Abstract

一种电容器，将在由金属箔构成的集电体上形成有碳系电极层的正负一对电极，和夹在二者之间的隔离层一起卷绕，并使在相对的端面形成了一对电极部的元件中的另一个电极部的尺寸，比一个电极部的尺寸更短。在具有固定尺寸的筒中安装同一高度的元件的限定条件下，可增大有效电极面积，因而可同时实现增大容量和降低电阻。提供可以进一步小型大容量化和低电阻化的混合动力车用的电容器。

Description

电容器
技术领域
本发明涉及各种电子机器及混合动力汽车的用于再生或电力储存等的电容器。
背景技术
图4是表示作为现有技术的这种电容器的一个例子的电气双层电容器(電気二重キヤパシタ)的结构的剖面图。图5是该电气双层电容器使用的元件的剖面图。在图4和图5中，11表示元件，11a表示该元件11中形成的中空部。该元件11采用下述结构：在作为金属箔使用了铝箔的集电体(collector)上，除了一端之外，将正负一对形成分极性(分極性)电极层的电极按互相反向地配置，再使隔离层(separator)介于其间地卷绕(未图示)，从而使正负电极的各分极性电极层未形成部互相朝着相对的端面突出。从该元件11的两端面(在图4中为上下方向)，分别取出阳极和阴极。
另外，还采用下述结构：由在上述元件11的两端形成的分极性电极层未形成部构成的阳极电极部11b和阴极电极部11c，分别成为相同的突出宽度H3。
12是收容驱动用电解液(未图示)和上述元件11的铝制的有底筒状的金属壳，利用激光焊接等，将插入该金属壳12内的元件11的阴极电极部11c，与金属壳12的内底面机械性地而且电气性地接合。
13是进行密封的铝制的端子板，该端子板的内面由激光焊接等与上述元件11的阳极电极部11b接合，该端子板配置在上述金属壳12的开口部。14是被配置在该端子板13的上面周缘的绝缘性的密封橡胶，对上述金属壳12的开口端进行卷曲加工后形成压接该密封橡胶14的状态，从而进行密封。
现有技术的这种结构的电气双层电容器，采用使在元件11的两端面形成的阳极电极部11b和阴极电极部11c分别与端子板13和金属壳12的内底面接合的结构，从而能够在提高元件收纳效率、提高容量的同时，还能够实现低电阻化。
此外，作为与本发明申请关联的在先技术文献信息，例如专利文献1广为人知。
可是，在现有技术的电气双层电容器中，虽然和普通的电容器相比，实现了大幅度的小型化，但是还存在着不能够完全满足进一步小型化的要求的课题。
其原因之一在于：采用了使阳极电极部11b和阴极电极部11c分别成为相同的突出宽度H3的结构。这是因为如果不是相同的宽度，那么用金属壳的内底面和端子板底面夹住元件端部时，由于碳电极层未涂敷宽度较小的一侧有耐力(刚性、反作用力)，所以不容易被压坏即不容易变形，而碳电极层未涂敷宽度较大的一侧却容易被压坏即容易变形的缘故。元件端面的压坏量不同的结果是：在元件端面的变形量较大的一侧，碳电极层未涂敷部的压曲变大，该压曲部分的局部与隔离层紧紧抵接。因此，该抵接部分的电极间距离，与其它的部分相比距离变小，距离变短后，该抵接部位的电阻下降，通电后电流集中到该部分，存在着成为半短路状态的可能性增大的课题。为了避免这种情况，现有技术使正负极成为相同的尺寸。另外，如图4的F3所示，弯曲宽度也采用相同的尺寸。专利文献1：JP特开2006-173440号公报
发明内容
本发明就是针对上述情况研制的，其目的在于提供可以进一步小型大容量化和低电阻化的电容器。
本发明具有采用下述结构的元件：在由金属箔构成的集电体上，除了一端之外，将正负一对的形成碳系电极层的电极，互相反向地配置，再使隔离层介于其间地卷绕，从而使正负电极的各碳系电极层未形成部互相朝着相对的端面突出后，形成一对电极取出部。另外，在由金属壳(该金属壳为有底筒状，与驱动用电解液一起，收容该元件，而且将元件的一个电极与内底面接合)和端子板(该端子板将所述元件的另一个电极与内面接合后，密封所述金属壳的开口部)构成的电容器中，采用使与上述元件的金属壳内底面接合的一侧的碳系电极层未形成部的尺寸，小于与端子板内面接合的一侧的碳系电极层未形成部的突出宽度尺寸的结构。
采用本发明的电容器中，由于能够使与元件的金属壳内底面接合的一侧的碳系电极层未形成部的突出宽度尺寸，小于与端子板内面接合的一侧的碳系电极层未形成部的突出宽度尺寸地降低元件的高度，换言之，由于能够在相同高度的元件中，加大有效电极面积，所以可以获得同时实现提高容量和低电阻化的效果。
附图说明
图1是本发明的一种实施方式的电容器的剖面图。图2是本发明的一种实施方式的电容器使用的元件的剖面图。图3是本发明的一种实施方式的电容器使用的元件的展开图。图4是表示作为现有技术的电容器的一个例子的电气双层电容器的结构的剖面图。图5是表示该电气双层电容器使用的元件的剖面图。
符号说明1元件1a中空部1b一个电极部1c另一个电极部2金属壳3端子板4密封橡胶5碳系电极层6隔离层7碳系电极层未形成部
具体实施方式
下面，示出具体的实施方式，讲述本发明。图1是表示采用本发明的一种实施方式的电气双层电容器的结构的剖面图。图2是表示该电气双层电容器使用的元件的剖面图。本发明的电气双层电容器使用的元件，卷绕多层薄片后制成，图3是其展开图。在图1、图2、图3中，元件1具有在该元件1中形成的中空部1a，该元件11采用下述结构：在由铝箔构成的集电体上，除了一端(图3中的7的部分)之外，将正负一对的形成由碳系电极层5构成的分极性电极层的电极，互相反向地配置，再使隔离层6介于其间后卷绕。进而使正负电极的各分极性电极层未形成部7的不与隔离层6重叠的部分，互相朝着相对的端面突出，从该元件1的两端面(在图1中为上下方向)，分别取出阳极和阴极。
另外，在上述元件1的两端形成的由碳系电极层未形成部7构成的一个电极部1b和另一个电极部1c，到隔离层端面的突出宽度互不相同，与一个电极部1b的到隔离层端面的突出宽度H1相比，另一个电极部1c的到隔离层端面的突出宽度H2小。此外，所谓“突出宽度”，是指碳系电极层未形成部7不与隔离层6重叠的部分的宽度。
为了得到该隔离层端面的突出宽度互不相同时，在卷绕制造元件1之际，如图3所示，使碳系电极层未形成部的宽度M1和M2为不同的尺寸。这样，能够使有效电极面积的浪费最小化。现有技术由于其两端成为对称形状，所以M1和M2的宽度相同。
利用激光焊接等，将和驱动用电解液一起插入铝制的有底筒状的金属壳2内的元件1的另一个电极部1c，与金属壳2的内底面机械性地而且电气性地接合。
铝制的端子板3，在利用激光焊接等，使上述元件1的一个电极部1b与内面接合的同时，还被配置在上述金属壳2的开口部，进行密封。绝缘性的密封橡胶4，被配置在该端子板3的上面周缘。对上述金属壳2的开口端进行卷曲加工后形成压接该密封橡胶4的状态，从而进行密封，构成采用本实施方式的电气双层电容器。
这时，端子板侧的焊接部，在端子板的外周设置凸缘部。这样，焊接部分的直径就受到限制。因为需要使一个电极部1b的外周部分在焊接前与焊接部分相接，所以预先使一个电极部1b的直径变小地进行加工。这时，将一个电极部1b的一部分朝着中心方向(内侧)弯曲加工。弯曲宽度F1及F2在从元件的隔离层突出的碳系电极层未形成部中，弯曲宽度F1及F2必须不被隔离层覆盖。用这种状态弯曲，元件端面的外周端部必须到达必要的直径为止。这样，未形成部的宽度就受到限制。在本实施例中，使F2的弯曲宽度小于F1的弯曲宽度。现有技术的弯曲宽度，如图4的F3所示，为了避免不平衡的压曲，两端都成为相同的尺寸。
另外，未形成部的宽度为0时，由于作为元件端面的焊接连接工作方案，利用金属壳外底面或端子板外底面的激光照射进行，所以碳系电极层被激光照射热燃烧，在金属壳或端子板的激光照射部位上产生孔，因而，具有一定以上的未形成部的宽度是必要的结构。
采用这种结构的本实施方式的电气双层电容器，使与金属壳2的内底面接合的另一个电极部1c的突出宽度H2，小于一个电极部1b的到隔离层端面的突出宽度H1，从而使元件1的高度相同时，能够与该缩短量相应地加大有效电极面积，所以可以获得同时实现提高容量和低电阻化的效果。
作为一个例子，(表1)示出在φ50×70L(元件的高度)的元件中，对于现有技术的一个电极部的到隔离层端面的突出宽度和另一个电极部的到隔离层端面的突出宽度分别为7.0mm的电容器，和本发明的使另一个电极部的到隔离层端面的突出宽度小2.5mm的电容器的电容和电阻值，加以比较的结果。
[表1]
    本发明     现有技术
    电容     1065F     985F
    DCR     1.01mΩ     1.10mΩ
由表1可知：与现有技术相比，采用本实施方式的电气双层电容器的电容提高8％，而且电阻值降低8％，能够同时实现小型大容量化和低电阻化。
此外，以上讲述了使与元件的金属壳内底面接合的一侧的碳系电极层未形成部的到隔离层端面的突出宽度和与端子板内面接合的一侧的碳系电极层未形成部的到隔离层端面的突出宽度为不同的尺寸的例子。但是在使与元件的金属壳内底面接合的一侧的碳系电极层未形成部本身的宽度和与端子板内面接合的一侧的碳系电极层未形成部本身的宽度为不同的尺寸的电容器中，也可以获得同样的效果。
另外，同样在使与元件的金属壳内底面接合的一侧的碳系电极层未形成部的弯曲宽度和与端子板内面接合的一侧的碳系电极层未形成部的弯曲宽度为不同的尺寸的电容器中，也可以获得同样的效果。
此外，在本实施例中，只讲述了使与金属壳内底面接合的一侧的碳系电极层未形成部的突出宽度尺寸，小于与端子板内面接合的一侧的碳系电极层未形成部的突出宽度尺寸的例子。但是反之，即使使与金属壳内底面接合的一侧的碳系电极层未形成部的突出宽度尺寸，大于与端子板内面接合的一侧的碳系电极层未形成部的突出宽度尺寸，只要符合其它的附带条件，就可以获得同样的效果。
采用本发明的电容器，具有能够同时实现小型大容量化和低电阻化的效果，特别是作为混合动力汽车的再生用等，大有用处。

Claims (4)

1.一种电容器，具有：
元件，该元件具有正负一对电极和夹在所述正负一对电极之间的隔离层，所述正负一对电极分别在由金属箔构成的集电体上，除了一端之外形成了碳系电极层，所述正负一对电极互相反向地配置，卷绕所述正负一对电极和所述隔离层，从而使所述正负电极的各碳系电极层未形成部分别朝着相对的端面的方向从隔离层的端部突出后，形成一对电极取出部；
金属壳，该金属壳为有底筒状，收容所述元件和驱动用电解液，而且内底面与元件的一个电极接合；和
端子板，该端子板的内面与所述元件的另一个电极接合，
所述元件的与金属壳内底面接合一侧的碳系电极层未形成部的宽度尺寸，不同于与端子板内面接合一侧的碳系电极层未形成部的宽度尺寸。
2.如权利要求1所述的电容器，其特征在于：所述元件的与金属壳内底面接合一侧的碳系电极层未形成部的宽度尺寸，小于与端子板内面接合一侧的碳系电极层未形成部的宽度尺寸。
3.一种电容器，具有：
元件，该元件具有正负一对电极和夹在所述正负一对电极之间的隔离层，所述正负一对电极分别在由金属箔构成的集电体上，除了一端之外形成了碳系电极层，所述正负一对电极互相反向地配置，卷绕所述正负一对电极和所述隔离层，从而使所述正负电极的各碳系电极层未形成部分别朝着相对的端面的方向从隔离层的端部突出后，形成一对电极取出部；
金属壳，该金属壳为有底筒状，收容所述元件和驱动用电解液，而且内底面与元件的一个电极接合；和
端子板，该端子板的内面与所述元件的另一个电极接合，
所述元件的与金属壳内底面接合一侧的碳系电极层未形成部的弯曲宽度的尺寸，不同于与端子板内面接合一侧的碳系电极层未形成部的弯曲宽度尺寸。
4.如权利要求3所述的电容器，其特征在于：所述元件的与金属壳内底面接合一侧的碳系电极层未形成部的弯曲宽度尺寸，小于与端子板内面接合一侧的碳系电极层未形成部的弯曲宽度尺寸。
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