CN109416982A - 双电层电容器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种双电层电容器，即使在溶剂中使用γ‑丁內酯，也可容易地抑制正极的扩散电阻随时间的增大。双电层电容器是通过使经由隔离件3卷绕有正极箔1与负极箔2的元件含浸电解液而成。电解液含有γ‑丁內酯作为溶剂。正极箔1的带宽比负极箔2的带宽宽度宽，元件是以正极箔1在带宽方向上超出负极箔2的方式卷绕而成。

Description

双电层电容器
技术领域
本发明涉及一种包含γ-丁內酯作为溶剂的卷绕型的双电层电容器。
背景技术
双电层电容器是通过将使一对极化电极含浸于电解液中的元件收容于容器中而成，并利用了形成于极化电极与电解液的边界面的双电层的蓄电作用。所述双电层电容器具有反复充放电引起的电极活性物质的劣化少从而寿命长这一优点。
关于双电层电容器，典型的是，对极化电极材料使用活性炭粉末，对集电体使用铝等具有阀作用的金属，并使用非质子系电解液作为电解液。关于电解液的电解质，主要使用季铵盐。关于电解液的溶剂，典型的是使用聚碳酸丙烯酯(polypropylene carbonate)等碳酸酯系溶剂或γ-丁內酯等羧酸酯(例如参照专利文献1)。
关于碳酸酯系溶剂，存在因溶剂的分解而产生一氧化碳气体，从而使双电层电容器的内压上升的可能性。另一方面，γ-丁內酯具有不易因分解而产生气体的优点。然而，γ-丁內酯会被因电解液中所含有的水分而碱化的负极水解，并成为阴离子性化合物而堆积于正极。因正极的堆积物，有可能使正极的扩散电阻增大，从而使双电层电容器出现内部电阻的增大及容量下降。
因此，以往，尝试通过控制电解液的水分含有率，来抑制γ-丁內酯的水解。但是，电解液的水分含有率的控制要求高度的技术及制造管理。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2014-217150号公报
发明内容
发明所要解决的问题
本发明是为了解决所述课题而提出。其目的在于提供一种双电层电容器，即使将γ-丁內酯用于溶剂，也可容易地抑制正极的扩散电阻随时间的增大。
解决问题的技术手段
通过本发明人等的积极研究发现：若使正极箔比负极箔的带宽宽度宽，则在负极箔中不会产生与正极箔的非相向部分，而在正极箔中产生与负极箔的非相向部分，并且负极箔的碱化所带来的对电解液的影响通过形成于所述正极箔的非相向部分而得到缓和，即不易产生可能堆积于正极箔的产物，正极的扩散电阻得到抑制。另外，所谓使正极箔比负极箔的带宽宽度宽，是指正极箔的极化电极材料的层比负极箔的极化电极材料的层宽度宽。
因此，为了达成所述目标，本发明的双电层电容器是通过使经由隔离件卷绕有正极箔与负极箔的元件含浸电解液而成，所述双电层电容器的特征在于，所述电解液含有γ-丁內酯作为溶剂，所述正极箔的带宽比所述负极箔的带宽宽度宽，所述元件是以所述正极箔在带宽方向上超出所述负极箔的方式卷绕而成。
优选：所述负极箔的带长比所述正极箔长，所述元件以所述负极箔位于最内周及最外周的方式进行卷绕，所述负极箔在带长方向上以卷绕开始及卷绕结束的方式超出所述正极箔。若产生在带长方向上不与负极箔相向的正极箔的非相向部分，则隔离件会产生异常劣化，从而双电层电容器的直流内部电阻增大。
优选：所述正极箔比所述负极箔宽度宽超0mm且不足12mm。若为所述范围，则正极箔的超出量越大，直流内部电阻的增大越得到抑制。更优选：所述正极箔比所述负极箔宽度宽超0mm且不足10mm。若使所述正极箔的带宽比所述负极箔宽度宽10mm，则直流内部电阻的绝对值变大。另外，所谓宽度宽超0mm且不足12mm或宽度宽超0mm且不足10mm，是指极化电极材料的层宽度宽所述范围。
优选：所述元件是以所述正极箔的沿带长方向延伸的两边部超出所述负极箔的方式卷绕而成。由此，可通过正极箔的非相向部分抑制电解液的碱化，从而创造出不易产生γ-丁內酯的劣化反应的良好的环境。
优选：在正极箔的两边部超出负极箔的情况下，所述正极箔以与所述负极箔相比两边部分别超出超0mm且不足6.0mm的方式受到卷绕。若为所述范围，则正极箔的超出量越大，直流内部电阻的增大越得到抑制。更优选：所述正极箔以与所述负极箔相比两边部分别超出超0mm且不足5.0mm的方式受到卷绕。若使所述正极箔的两边部与所述负极箔相比各超出6.0mm，则直流内部电阻的绝对值变大。另外，所谓超出超0mm且不足6.0mm或超出超0mm且不足5.0mm，是指极化电极材料的层超出所述范围。
也可使所述隔离件为包含合成纤维的无纺布。对应于通过正极侧非相向部分来抑制电解液的碱化的情况，若将包含作为耐酸性的材料的合成纤维的无纺布作为隔离件，则即使正极箔的两边部与所述负极箔相比分别超出5.0mm以上且6.0mm以下，隔离件也不会被着色。
发明的效果
根据本发明，即使将γ-丁內酯用于溶剂，也可抑制正极的扩散电阻的经时性增大。
附图说明
[图1]是表示本实施方式的双电层电容器的正极箔及负极箔的配置及尺寸的图。
[图2]是表示本实施方式的双电层电容器的正极箔及负极箔的卷绕方法的图。
具体实施方式
(整体结构)
以下，参照附图来详细说明本发明的双电层电容器的实施方式。图1是表示本发明的双电层电容器的正极箔及负极箔的尺寸及位置关系的图。图2是表示本发明的双电层电容器的正极箔及负极箔的卷绕方法的图。
双电层电容器利用了形成于极化电极与电解液的边界面的双电层的蓄电作用，是通过将使一对极化电极含浸于电解液中的元件收容于容器中而成。如图1及图2所示，一对极化电极是使极化电极材料的层与集电体一体化而成的正极箔1及负极箔2，并为了防止短路而由隔离件3分离。所述双电层电容器为卷绕型。元件是通过对带状的正极箔1及负极箔2设置接片(tab)4，并将正极箔1与负极箔2在介隔隔离件3的基础上卷绕成螺旋状而成。在正极箔1及负极箔2中，将沿着螺旋的方向称为带长方向，将元件的主体高度方向称为带宽方向。一般来说，正极箔1及负极箔2被沿着长边方向卷入，其长边方向成为带长方向，短边方向成为带宽方向。
如图1所示，正极箔1与负极箔2相比，极化电极材料的层宽度宽。正极箔1的极化电极材料的层在经由隔离件3与负极箔2相向时，带宽方向超出负极箔2。换句话说，沿着带长方向延伸的极化电极材料的层的边部露出。正极箔1的极化电极材料的层中超出的部分不与负极箔2的极化电极材料的层相对。将正极箔1的自负极箔2超出的极化电极材料的层的部分称为正极侧非相向部分11。所述双电层电容器在正极箔1具有在带宽方向上扩张的正极侧非相向部分11。
此处，“宽度宽”及“超出”是以极化电极材料的层为基准。例如，极化电极材料的层的带宽与集电体的带宽可相同或者集电体更宽。但是，即使集电体的带宽比极化电极材料的层宽，只要正极箔1与负极箔2的极化电极材料的层为相同宽度，便不会成为“宽度宽”及“超出”。以下，将正极箔1的极化电极材料的层的带宽比负极箔2的极化电极材料的层的带宽宽度宽简单表现为正极箔的带宽比负极箔2的带宽宽度宽。而且，将正极箔1的极化电极材料的层在带宽方向上自负极箔2的极化电极材料的层超出简单表现为正极箔1自负极箔2超出。即，仅将正极箔1的极化电极材料的层称为正极侧非相向部分11，没有极化电极材料的层的集电体的区域不包括在正极侧非相向部分11中。关于后述负极侧非相向部分21，也同样地是指极化电极材料的层。
所述正极侧非相向部分11理想的是形成于沿着带长方向延伸的两边部。即，正极箔1理想的是以自负极箔2的带宽方向上下端部超出的方式配置。正极侧非相向部分11被推测可维持γ-丁內酯难以进行劣化反应的酸性环境，只要正极侧非相向部分11存在于带宽方向上下，便可良好地抑制电解液的碱化的进展。
正极侧非相向部分11的上下的超出量例如为均等。只要以对齐正极箔1与负极箔2的带长方向的中心线的方式将正极箔1与负极箔2在介隔隔离件3的基础上进行重叠并卷绕即可。在预定以双电层电容器的主体高度方向成为上下的方式进行竖立安装的情况下，宜使容易残留电解液的下侧的超出量稍多。
正极侧非相向部分11的超出量优选为在两边部中分别为超0mm且6.0mm以下的范围。尤其，在使用直径40mm及高度65mm的元件的情况下，所述范围较佳。若两边部的正极侧非相向部分11分别为超0mm且6.0mm以下的范围，则双电层电容器的随时间流逝下的容量维持率高，并且双电层电容器的直流内部电阻的随时间的劣化少。
但是，若使正极侧非相向部分11的超出量在两边部中分别为6.0mm，则直流内部电阻的绝对值变高。因此，若加上直流内部电阻的绝对值的观点，则更优选的范围为：正极侧非相向部分11的超出量在两边部中分别为超0mm且不足6.0mm的范围。
更优选：正极非相向部分11的超出量在两边部中分别为超0mm且不足5.0mm。正极侧非相向部分11虽对电解液的碱化进行抑制，但若为所述范围，则正极侧非相向部分11对电解液的碱化的抑制效果不会影响隔离件3。但是，即使两边部的正极非相向部分11分别为5.0mm以上且6.0mm以下，通过像后述那样使用利用耐酸性材料制作的隔离件3，也可抑制隔离件3的着色。
另一方面，若使正极箔1在带长方向上比负极箔2长，使正极箔1成为最内周及最外周，并在正极箔1的卷绕开始及卷绕结束形成不与负极箔2相向的部分，则虽然只不过是与带宽方向同样地将不与负极箔2相向的部分制造在了带长方向上，但意外的是隔离件3劣化。
因此，如图2所示，负极箔2与正极箔1相比，在带长方向上长。负极箔2在经由隔离件3与正极箔1相向时，在带长方向上排列的两端部超出正极箔1。负极箔2的超出部分不与正极箔1相对。将负极箔2自正极箔1超出的部分称为负极侧非相向部分21。所述双电层电容器在带长方向上具有负极箔2的负极侧非相向部分21。
而且，如图2所示，元件将负极箔2形成为先卷绕开始侧且形成为后卷绕结束侧。即，先将负极箔2卷入一周以上，一面以在正极箔1、隔离件3及负极箔2的层中，正极箔1成为内周侧负极箔2成为外周侧的方式进行卷绕，一面在最外周使负极箔2超过正极箔1的端部而在最后结束卷绕，由此使负极箔2位于最内周及最外周。于是，在负极箔2的卷绕开始及卷绕结束具有负极侧非相向部分21。
(正极箔·负极箔)
双电层电容器的各构成的详细示例如下。极化电极材料典型的是碳粉末。也可在碳粉末中添加导电助剂而制成极化电极材料。也可对碳粉末实施水蒸气活化、碱活化、氯化锌活化或电场活化等活化处理以及开口处理。
若对碳粉末进行例示，则如下。作为碳粉末，可列举：以椰子壳等天然植物组织、苯酚等合成树脂、煤、焦炭、沥青(pitch)等源自化石燃料的物质为原料的活性炭、科琴黑、乙炔黑、槽黑等碳黑、碳纳米角(Carbon Nanohom)、无定型碳、天然石墨、人造石墨、石墨化科琴黑、活性炭、中孔碳等。
作为导电助剂，可使用科琴黑、乙炔黑、天然/人造石墨、纤维状碳等，作为纤维状碳，可列举碳纳米管、碳纳米纤维(以下为CNF(Carbon Nanofiber))等纤维状碳。碳纳米管既可为石墨片(graphene sheet)为一层的单层碳纳米管(单壁碳纳米管(single-wallcarbon nanotube，SWCNT))，也可为两层以上的石墨片呈同轴状地蜷曲，管壁呈多层的多层碳纳米管(多壁碳纳米管(multi-wall carban nanotubes，MWCNT)，还可将它们混合。
作为集电体，可使用铝箔、铂、金、镍、钛、钢及碳等具有阀作用的金属。集电体的形状可采用膜状、箔状、板状、网状、多孔金属网状、圆筒状等任意的形状。而且，集电体的表面既可通过蚀刻处理等形成凹凸面，而且也可为平面。并且，也可进行表面处理，使磷附着于集电体的表面。
(碳涂层)
也可在集电体与极化电极层之间设置含有石墨等导电剂的碳涂层。可通过在集电体的表面涂布包含石墨等导电剂、粘合剂等的浆料并进行干燥而形成碳涂层。
(电解液)
电解液的溶剂为γ-丁內酯。γ-丁內酯容易被经碱化的负极箔2水解而成为阴离子性化合物，并堆积于正极箔1而缩短双电层电容器的寿命，所以适合于通过正极侧非相向部分11抑制电解液的碱化的本双电层电容器。
作为电解液的溶剂，也可在γ-丁內酯中还混合副溶剂。作为副溶剂，可列举：乙基异丙基砜、乙基甲基砜、乙基异丁基砜等链状砜、环丁砜、3-甲基环丁砜等环状砜、乙腈、1，2-二甲氧基乙烷、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1，3-二氧杂环戊烷、硝基甲烷(nitromethane)、乙二醇、乙二醇二甲基醚、乙二醇二乙基醚、水或它们的混合物。
作为电解液的电解质，只要为可生成季铵离子者即可，可列举选自各种季铵盐中的一种以上。尤其，优选：乙基三甲基铵BF4、二乙基二甲基铵BF4、三乙基甲基铵BF4、四乙基铵BF4、螺环-(N，N′)-联吡咯烷BF4、甲基乙基吡咯烷BF4、乙基三甲基铵PF6、二乙基二甲基铵PF6、三乙基甲基铵PF6、四乙基铵PF6、螺环-(N，N′)-联吡咯烷PF6、四甲基铵双(草酸根)硼酸盐、乙基三甲基铵双(草酸根)硼酸盐、二乙基二甲基铵双(草酸根)硼酸盐、三乙基甲基铵双(草酸根)硼酸盐、四乙基铵双(草酸根)硼酸盐、螺环-(N，N′)-联吡咯烷双(草酸根)硼酸盐、四甲基铵二氟草酸根硼酸盐、乙基三甲基铵二氟草酸根硼酸盐、二乙基二甲基铵二氟草酸根硼酸盐、三乙基甲基铵二氟草酸根硼酸盐、四乙基铵二氟草酸根硼酸盐、螺环-(N，N′)-联吡咯烷二氟草酸根硼酸盐等。
(隔离件)
作为隔离件3，可使用纤维素系隔离件、合成纤维无纺布系隔离件、混合有纤维素与合成纤维的混合纸或者多孔质膜等。作为纤维素，有牛皮纸、马尼拉麻、针茅(esparto)、大麻、人造丝等。作为无纺布，有聚酯、聚苯硫醚、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚酰胺、聚酰亚胺、氟树脂、聚丙烯或聚乙烯等聚烯烃系树脂、陶瓷或玻璃等的纤维。
更优选，因通过正极箔1的正极侧非相向部分11抑制电解液的碱化，所以将合成纤维无纺布或玻璃材料等耐酸性的材料用作隔离件3。即使正极侧非相向部分11在两边部中分别为5mm以上且6mm以下的范围，在合成纤维无纺布或玻璃材料等耐酸性的材料的隔离件3中也不会确认到着色。
而且，也可在电解液中含有各种添加剂。作为添加剂，可列举：磷酸类及其衍生物(磷酸、亚磷酸、磷酸酯类、膦酸类等)、硼酸类及其衍生物(硼酸、硼氧酸、硼酸酯类、硼与具有羟基和/或羧基的化合物的络合物等)、硝酸盐(硝酸锂等)、硝基化合物(硝基苯甲酸、硝基苯酚、硝基苯乙醚、硝基苯乙酮、芳香族硝基化合物等)等。添加剂量就导电性的观点来说优选为电解质整体的10重量％以下，更优选为5重量％以下。而且，也可在电解质2中含有气体吸收剂。作为从电极产生的气体的吸收剂，只要不与电解质的各成分(溶剂、电解质盐、各种添加剂等)反应，且不会进行除去(吸附等)，则并无特别限制。作为具体例，例如可列举：沸石、硅胶等。
实施例
以下，基于实施例对本发明进行更详细的说明。另外，本发明并不限定于下述实施例。
(实施例1)
相对于水蒸气活化活性炭100重量份，混合碳黑9重量份、作为分散剂的羧基甲基纤维素2重量份、作为粘合剂的丁苯橡胶(styrene-butadiene rubber，SBR)乳胶(emulsion)2重量份及纯水，获得浆料。而且，针对进行了蚀刻处理的铝箔，浸渍于磷酸水溶液中，使表面附着磷，并在箔的表面涂布包含石墨的涂料，使铝箔表面的碳涂层形成于铝箔两面，由此制作集电箔。
在所制作的集电箔的两面涂布同样制作的浆料并使其干燥，制成涂布电极。将所述涂布电极裁断为以下的尺寸，制作实施例1所使用的正电箔1、负电箔2。在实施例1中，使正极箔1的带宽为41.0mm，负极箔2的带宽为40.0mm，使正极箔1比负极箔2宽度宽1.0mm。带宽的数值是针对极化电极材料的层进行测量的值。
并且，将正极箔1与负极箔2的沿着带长方向延伸的中心线对齐，以正极箔1与负极箔2相比在带宽方向上上下均等地各超出0.5mm的方式设置正极侧非相向部分11，并经由人造丝隔离件3使其重合，形成卷绕型的元件。在元件中，使负极箔2为先卷绕开始及后卷绕结束。使负极箔2在先卷绕开始中在带长方向上超出30mm，在后卷绕开始中在带长方向上超出30mm，由此在负极箔2上形成负极侧非相向部分22。带长的数值是针对极化电极材料的层进行测量的值。
使所述元件含浸电解液。电解液使用1.5M的甲基乙基吡咯烷BF4/γ-丁內酯溶液，将含浸有所述电解液的元件放入的外装壳体中并利用封口体密封，由此制作实施例1的双电层电容器。
(实施例2)
使正极箔1的带宽为42.0mm，负极箔2的带宽为40.0mm，使正极箔1比负极箔2宽度宽2.0mm。以正极箔1与负极箔2相比在带宽方向上上下均等地超出1.0mm的方式进行卷绕，形成元件。浆料的制作、集电箔的制作及以负极箔2为先卷绕开始及后卷绕结束来进行卷绕等其他双电层电容器的制作条件与实施例1相同。
(实施例3)
使正极箔1的带宽为44.0mm，负极箔2的带宽为40.0mm，使正极箔1比负极箔2宽度宽4.0mm。以正极箔1与负极箔2相比在带宽方向上上下均等地超出2.0mm的方式进行卷绕，形成元件。浆料的制作、集电箔的制作及以负极箔2为先卷绕开始及后卷绕结束来进行卷绕等其他双电层电容器的制作条件与实施例1相同。
(实施例4)
使正极箔1的带宽为46.0mm，负极箔2的带宽为40.0mm，使正极箔1比负极箔2宽度宽6.0mm。以正极箔1与负极箔2相比在带宽方向上上下均等地超出3.0mm的方式进行卷绕，形成元件。浆料的制作、集电箔的制作及以负极箔2为先卷绕开始及后卷绕结束来进行卷绕等其他双电层电容器的制作条件与实施例1相同。
(实施例5)
使正极箔1的带宽为48.0mm，负极箔2的带宽为40.0mm，使正极箔1比负极箔2宽度宽8.0mm。以正极箔1与负极箔2相比在带宽方向上上下均等地超出4.0mm的方式进行卷绕，形成元件。浆料的制作、集电箔的制作及以负极箔2为先卷绕开始及后卷绕结束来进行卷绕等其他双电层电容器的制作条件与实施例1相同。
(实施例6)
使正极箔1的带宽为50.0mm，负极箔2的带宽为40.0mm，使正极箔1比负极箔2宽度宽10mm。以正极箔1与负极箔2相比在带宽方向上上下均等地超出5.0mm的方式进行卷绕，形成元件。浆料的制作、集电箔的制作及以负极箔2为先卷绕开始及后卷绕结束来进行卷绕等其他双电层电容器的制作条件与实施例1相同。
(实施例7)
使正极箔1的带宽为52.0mm，负极箔2的带宽为40.0mm，使正极箔1比负极箔2宽度宽12mm。以正极箔1与负极箔2相比在带宽方向上上下均等地超出6.0mm的方式进行卷绕，形成元件。浆料的制作、集电箔的制作及以负极箔2为先卷绕开始及后卷绕结束来进行卷绕等其他双电层电容器的制作条件与实施例1相同。
(比较例1)
与具有正极侧非相向部分11的实施例1至实施例7不同，使负极箔2在带宽方向上自正极箔1超出。在比较例1中，使正极箔1的带宽为38.0mm，负极箔2的带宽为40.0mm，使负极箔2比正极箔1宽度宽2.0mm。并且，以负极箔2与正极箔1相比在带宽方向上上下均等地超出1.0mm的方式进行卷绕，形成元件。浆料的制作、集电箔的制作及以负极箔2为先卷绕开始及后卷绕结束来进行卷绕等其他双电层电容器的制作条件与实施例1相同。
(比较例2)
比较例2与实施例1至实施例7不同，是使负极箔2在带宽方向上自正极箔1超出。在比较例2中，使正极箔1的带宽为39.0mm，负极箔2的带宽为40.0mm，使负极箔2比正极箔1宽度宽1.0mm。并且，以负极箔2与正极箔1相比在带宽方向上上下均等地超出0.5mm的方式进行卷绕，形成元件。浆料的制作、集电箔的制作及以负极箔2为先卷绕开始及后卷绕结束来进行卷绕等，其他双电层电容器的制作条件与实施例1相同。
(比较例3)
比较例3与实施例1至实施例7不同，是使正极箔1与负极箔2的带宽相同而为40.0mm，使正极箔1及负极箔2双方没有超出部分。浆料的制作、集电箔的制作及以负极箔2为先卷绕开始及后卷绕结束来进行卷绕等其他双电层电容器的制作条件与实施例1相同。
(寿命性能的确认)
对实施例1至实施例7及比较例1至比较例3的双电层电容器在85℃下施加2.5V的恒电压，对初期的放电容量及直流内部电阻、和经过固定时间后的放电容量及直流内部电阻进行测定，算出容量变化率ΔCap(％)与直流内部电阻ΔDCIR(％)。针对实施例1及实施例2与比较例1至比较例3，在经过2000小时后再次对放电容量及直流内部电阻进行测定，算出容量变化率ΔCap(％)及直流内部电阻ΔDCIR(％)，并汇总至下述表1。针对实施例3至实施例7，在经过1500小时后再次对放电容量及直流内部电阻进行测定，算出容量变化率ΔCap(％)及直流内部电阻ΔDCIR(％)，并汇总至下述表2。另外，表中，“正极侧非相向部分11的宽度”是指两边部的各自的超出量，“正极侧非相向部分11的宽度”成为负数表示负极箔2自正极箔1超出，其超出量为负数的绝对值。
(表1)
正极侧非相向部分的宽度 ΔCap(％) ΔDCIR(％)
比较例1 -1.0mm -36 +257
比较例2 -0.5mm -33 +221
比较例3 0.0mm -31 +213
实施例1 0.5mm -30 +206
实施例2 1.0mm -29 +180
(表2)
如表1及表2所示，可知：与比较例1及比较例2相比，比较例3及实施例1至实施例7中，抑制了容量变化率的增大及直流内部电阻的增大这两者。而且，可知：越对正极非相向部分11进行扩张，容量变化率的增大及直流内部电阻的增大这两者越得到抑制。并且，正极箔1与负极箔2为相同宽度的比较例3与比较例1及比较例2相比抑制了容量变化率及直流内部电阻的增大，据此可知，只要使正极侧非相向部分11的宽度为至少超0mm且6.0mm以下，便可抑制容量变化率的增大及直流内部电阻的增大这两者。
由此，确认到：在以γ-丁內酯为溶剂的情况下，通过对正极箔1设置正极侧非相向部分11，双电层电容器的产品寿命得到改善。但是，使正极侧非相向部分11在各边部中扩张至6.0mm宽度的实施例7虽获得了最良好的直流内部电阻的增大抑制效果，但经过1500小时后的直流内部电阻的绝对值与比较例1至比较例3及实施例1至实施例6相比变大。
即，只要正极侧非相向部分11的扩张在两边部中为超0mm且6.0mm宽度以下为止，便可获得良好的直流内部电阻的增大抑制效果。若考虑直流内部电阻的绝对值，则正极侧非相向部分11的优选范围为在两边部中分别为超0mm且不足6.0mm。
(实施例8及实施例9)
相对于使正极侧非相向部分11在两边部中分别为5.0mm的实施例6，实施例8的双电层电容器的不同点在于使用了作为无纺布的聚烯烃隔离件3，其他相同。相对于使正极侧非相向部分11在两边部中分别为6.0mm的实施例7，实施例9的双电层电容器的不同点在于使用了作为无纺布的聚烯烃隔离件3，其他相同。
(外观确认)
从主体面及下端面对实施例3至实施例9的元件进行观察。将其结果示于下述表3。在表3中，将在隔离件3中观察到茶色等变色者记为“有”，将在隔离件3中未观察到变色者记为“无”。
(表3)
如表3所示，与使正极侧非相向部分11在两边部中分别为2.0mm～4.0mm的实施例3至实施例5相比，使正极侧非相向部分11在两边部中分别为5.0mm及6.0mm的实施例6及实施例7在隔离件3的下端侧观察到了着色。另一方面，使正极侧非相向部分11与实施例6及实施例7同样地在两边部中分别为5.0mm及6.0mm的实施例8及实施例9在隔离件3的下端侧没有着色。实施例8及实施例9的隔离件3为耐酸性的无纺布。
由此，若追加隔离件3的着色的观点，则正极侧非相向部分11的更优选范围为在两边部中分别为超0mm且不足5mm。但是，确认到：通过使隔离件3为耐酸性的无纺布，可使正极侧非相向部分11在两边部中分别为超5mm且6mm以下。
(比较例4)
在元件中，使正极箔1为先卷绕开始及后卷绕结束。即，即，先将正极箔1卷入，一面以在正极箔1、隔离件3及负极箔2的层中，正极箔1成为内周侧负极箔2成为外周侧的方式进行卷绕，一面在最外周使正极箔1多卷绕一周，超过负极箔2的端部而将正极箔1在最后结束卷绕，由此使正极箔1位于最内周及最外周。并且，使正极箔1在先卷绕开始中在带长方向上超出30mm，在后卷绕开始中在带长方向上超出30mm，由此在正极箔1的带长方向的两端形成不与负极箔2相向的部分。正极侧非相向部分11的大小等其他双电层电容器的制作条件与实施例1相同。
(寿命性能的确认)
对实施例1及比较例4的双电层电容器在85℃下施加2.5V的恒电压，对初期的放电容量及直流内部电阻、和经过150小时后的放电容量及直流内部电阻进行测定，算出容量变化率ΔCap(％)与直流内部电阻ΔDCIR(％)。将所述结果示于下述表4。
(表4)
如表4所示，将带长方向两端不与负极箔2相向的部分设于正极箔1的比较例4与将负极侧非相向部分21设于带长方向的实施例1相比，结果容量变化率及直流内部电阻不好。
由此，确认到：正极侧非相向部分11起到抑制双电层电容器的容量变化率及直流内部电阻的增大的效果，另一方面，若在正极箔1的带长方向上设置不与负极箔2相向的部分，则无法获得双电层电容器的容量变化率及直流内部电阻的增大抑制效果。另外，若从主体面及下端面对实施例1及比较例4的元件进行观察，则在比较例4的隔离件3中在卷绕开始及卷绕结束的部分观察到了碳化现象。
符号的说明
1：正极箔
11：正极侧非相向部分
2：负极箔
21：负极侧非相向部分
3：隔离件
4：接片

Claims (8)

1.一种双电层电容器，其是通过使经由隔离件卷绕有正极箔与负极箔的元件含浸电解液而成，所述双电层电容器的特征在于，
所述电解液含有γ-丁内酯作为溶剂，
所述正极箔的带宽比所述负极箔的带宽宽度宽，
所述元件是以所述正极箔在带宽方向上超出所述负极箔的方式卷绕而成。
2.根据权利要求1所述的双电层电容器，其特征在于，
所述负极箔的带长比所述正极箔长，
所述元件以所述负极箔位于最内周及最外周的方式进行卷绕，
所述负极箔在带长方向上以卷绕开始及卷绕结束的方式超出所述正极箔。
3.根据权利要求1或2所述的双电层电容器，其特征在于，
所述正极箔比所述负极箔宽度宽超0mm且不足12.0mm。
4.根据权利要求1或2所述的双电层电容器，其特征在于，
所述正极箔比所述负极箔宽度宽超0mm且不足10.0mm。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的双电层电容器，其特征在于，
所述元件是以所述正极箔的沿带长方向延伸的两边部超出所述负极箔的方式卷绕而成。
6.根据权利要求5所述的双电层电容器，其特征在于，
所述正极箔以与所述负极箔相比两边部分别超出超0mm且不足6.0mm的方式受到卷绕。
7.根据权利要求5所述的双电层电容器，其特征在于，
所述正极箔以与所述负极箔相比两边部分别超出超0mm且不足5.0mm的方式受到卷绕。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的双电层电容器，其特征在于，
所述隔离件为包含合成纤维的无纺布。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016125733A1 (de) * 2016-12-27 2018-06-28 Epcos Ag Hybrid-Polymer-Aluminium-Elektrolytkondensator und Verfahren zur Herstellung eines Kondensators
KR102496185B1 (ko) * 2021-06-28 2023-02-08 (주) 퓨리켐 슈퍼커패시터 및 그 제조 방법

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000235853A (ja) * 1998-12-15 2000-08-29 Toyota Motor Corp 発電要素
JP2001217150A (ja) * 2000-01-31 2001-08-10 Hitachi Maxell Ltd 電気二重層キャパシタ
JP2005276905A (ja) * 2004-03-23 2005-10-06 Nissan Diesel Motor Co Ltd 電気二重層キャパシタおよびその製造方法
EP1628314A1 (en) * 2004-08-18 2006-02-22 Nec Tokin Corporation Electrical double layer capacitor
JP2007201118A (ja) * 2006-01-26 2007-08-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd 巻回形電気二重層コンデンサ
JP2008182215A (ja) * 2006-12-25 2008-08-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電気二重層キャパシタ
CN101317242A (zh) * 2005-12-01 2008-12-03 松下电器产业株式会社 卷绕式双电层电容器
KR20110134247A (ko) * 2010-06-08 2011-12-14 삼성전기주식회사 2차 전원용 전극 제조 방법 및 이를 이용한 2차 전원의 제조 방법
JP2013084546A (ja) * 2011-09-28 2013-05-09 Toyota Industries Corp 蓄電装置、及び車両
WO2014083765A1 (ja) * 2012-11-28 2014-06-05 三洋電機株式会社 電解コンデンサ
US20150111085A1 (en) * 2012-05-09 2015-04-23 Kyushu University, National University Corporation Separator for Electrochemical Element and Fabrication Method for Same
JP2015201437A (ja) * 2014-03-31 2015-11-12 株式会社半導体エネルギー研究所 蓄電装置および電子機器

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3906582A (en) * 1974-03-14 1975-09-23 Trico Products Corp Windshield wiper arm
JP4887593B2 (ja) * 2001-09-28 2012-02-29 日本ケミコン株式会社 電解コンデンサ
US7881043B2 (en) * 2005-12-01 2011-02-01 Panasonic Corporation Wound electric double-layer capacitor
JP2014217150A (ja) 2013-04-25 2014-11-17 株式会社ニコン 端末装置、受給電管理システム、受給電管理方法およびプログラム
US10256470B2 (en) * 2014-12-26 2019-04-09 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electrode, power storage device, electronic device, and manufacturing method of electrode
WO2016157823A1 (ja) * 2015-03-30 2016-10-06 日本ケミコン株式会社 コンデンサおよびその製造方法
US10497985B2 (en) * 2015-11-06 2019-12-03 Sanyo Electric Co., Ltd. Electrode plate for power storage devices and power storage device

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000235853A (ja) * 1998-12-15 2000-08-29 Toyota Motor Corp 発電要素
JP2001217150A (ja) * 2000-01-31 2001-08-10 Hitachi Maxell Ltd 電気二重層キャパシタ
JP2005276905A (ja) * 2004-03-23 2005-10-06 Nissan Diesel Motor Co Ltd 電気二重層キャパシタおよびその製造方法
EP1628314A1 (en) * 2004-08-18 2006-02-22 Nec Tokin Corporation Electrical double layer capacitor
CN101317242A (zh) * 2005-12-01 2008-12-03 松下电器产业株式会社 卷绕式双电层电容器
JP2007201118A (ja) * 2006-01-26 2007-08-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd 巻回形電気二重層コンデンサ
JP2008182215A (ja) * 2006-12-25 2008-08-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電気二重層キャパシタ
KR20110134247A (ko) * 2010-06-08 2011-12-14 삼성전기주식회사 2차 전원용 전극 제조 방법 및 이를 이용한 2차 전원의 제조 방법
JP2013084546A (ja) * 2011-09-28 2013-05-09 Toyota Industries Corp 蓄電装置、及び車両
US20150111085A1 (en) * 2012-05-09 2015-04-23 Kyushu University, National University Corporation Separator for Electrochemical Element and Fabrication Method for Same
WO2014083765A1 (ja) * 2012-11-28 2014-06-05 三洋電機株式会社 電解コンデンサ
JP2015201437A (ja) * 2014-03-31 2015-11-12 株式会社半導体エネルギー研究所 蓄電装置および電子機器

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JP2018006717A (ja) 2018-01-11
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US20190148084A1 (en) 2019-05-16

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