DE102006018411B4 - Elektrischer Doppelschichtkondensator - Google Patents

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Abstract

Elektrischer Doppelschichtkondensator, der folgendes aufweist: – einen Zellenbereich (9; 105; 505) mit einer positiven Elektrode (6a; 106; 506) und einer negativen Elektrode (6b; 107; 507), die unter Zwischenanordnung eines mit einer Elektrolytlösung getränkten, porösen Separators (7; 110; 510) einander zugewandt gegenüberliegend angeordnet sind und die sich zum Zeitpunkt des Ladens ausdehnen und zum Zeitpunkt des Entladens zusammenziehen; – ein Außengehäuse (1; 101; 501), in dem der Zellenbereich enthalten ist; und – ein poröses Elektrolytlösungsreservoir (8; 104; 504), das in dem Außengehäuse derart vorgesehen ist, dass es mit dem Separator (7; 110; 510) in Berührung steht und sich mit der Elektrolytlösung tränken lässt, dadurch gekennzeichnet, dass der durchschnittliche Durchmesser der Poren des Elektrolytlösungsreservoirs (8; 104; 504) größer ist als der durchschnittliche Durchmesser der Poren des Separators (7; 110; 510).

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Doppelschichtkondensator.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Wie in der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 11-150042 (1999) offenbart, sind elektrische Doppelschichtkondensatoren mit polarisierten Elektroden (positiver Elektrode und negativer Elektrode) versehen, die unter Zwischenanordnung eines Separators einander zugewandt gegenüberliegend angeordnet sind, so daß die Kapazität der elektrischen Doppelschichten genutzt wird, die auf der Oberfläche der polarisierten Elektroden in der Elektrolytlösung gebildet werden.
  • Elektrische Doppelschichtkondensatoren zeichnen sich dadurch aus, daß sich im Vergleich zu allgemeinen Kondensatoren, wie z. B. Aluminiumkondensatoren, eine extrem hohe Kapazität erzielen läßt, so daß sie mittlerweile in vielen verschiedenen Anwendungen zum Einsatz kommen, wie z. B. als Back-up-Einrichtungen für elektronische Gerate, Energiespeicher für Geräte der Unterhaltungselektronik und Kopiergeräte, für die Energiezufuhr zum Anfahren eines Kraftfahrzeugs aus einem Leerlaufstopp, als Stromversorgung für Hybrid-Kraftfahrzeuge sowie als Energiespeicher für die Spitzenabnahme und den Ausgleich von Windenergie sowie die photovoltaische Stromerzeugung; es steht daher zu erwarten, daß elektrische Doppelschichtkondensatoren zu Schlüsseleinrichtungen werden, die zum Sparen von Energie und zum Eliminieren von Kohlendioxidgas von Nutzen sind.
  • Elektrische Doppelschichtkondensatoren liegen in verschiedenen Formen vor, wie z. B. Knopf-Typ, Schicht-Typ und Spiral-Typ, wobei sie unabhängig davon durch abwechselndes Aufeinanderschichten von positiven Elektroden und negativen Elektroden gebildet sind, die aus polarisierten Elektroden in erster Linie aus Kohlenstoffpartikeln, wie z. B. Aktivkohle, bestehen, wobei dazwischen Separatoren, die diese beiden Elektrodenarten voneinander trennen, innerhalb eines Außengehäuses vorgesehen sind, in dem ein Entlastungsventil vorhanden ist und das in seinem Inneren mit einer Elektrolytlösung getränkt ist (wobei es sich um eine Lösung, in der Elektrolyt gelöst ist, oder um eine ionische Flüssigkeit handelt).
  • Zum Zeitpunkt des Ladens und Entladens von elektrischen Doppelschichtkondensatoren treten keine chemischen Reaktionen auf, und aus diesem Grund haben sie Vorteile dahingehend, daß eine große Strommenge unmittelbar geladen und entladen werden kann und die Effizienz beim Laden und Entladen hoch ist. Sie haben noch weitere Vorteile, weil das Laden und Entladen nicht weniger als 100.000 Mal möglich ist, ihre Lebensdauer 10 Jahre oder mehr beträgt und ihre Zuverlässigkeit hoch ist. Auf der anderen Seite besteht ein Nachteil darin, daß die Energiedichte im Vergleich zu Lithiumionen-Batterien und dergleichen gering ist.
  • Aus diesem Grund sind Versuche zum Steigern der Energiedichte von elektrischen Doppelschichtkondensatoren durch Optimieren der Kombination aus dem Durchmesser der Poren des Kohlenstoffs und der Menge der Elektrolytlösung oder durch Verwendung von Nanogate-Kohlenstoff oder Nano-Kohlenstoff unternommen worden.
  • Die japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 2004-289130 offenbart z. B. die Verwendung von nicht-porösem Kohlenstoff, wobei sich mehrfache Graphen-Schichten entwickeln, so daß dadurch die Energiedichte nahezu auf einen 6-fach höheren Wert als beim Stand der Technik gesteigert werden kann. Darüber hinaus ist es auch bekannt, daß die Energiedichte unter Verwendung von Nano-Kohlenstoffen, wie z. B. Kohlenstoff-Nanoröhren, gesteigert werden kann.
  • Ferner offenbart die japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 2005-129924 eine Erhöhung der Kapazität unter Verwendung von Alkali-Aktivkohle mit speziellen Spezifikationen, so daß die Energiedichte gesteigert werden kann.
  • Bei Verwendung von Kohlenstoff mit hoher Energiedichte als Material für die Elektroden, kommt es jedoch zum Zeitpunkt des Ladens zu einer Expansion bzw. einem Ausdehnen der Elektroden und zum Zeitpunkt des Entladens zu einer Kontraktion bzw. einem Zusammenziehen der Elektroden. Der Grund hierfür besteht darin, daß die Interkalation ein Ausdehnen des Volumens hervorruft, wenn die Elektrolytlösung zum Zeitpunkt des Ladens von dem Kohlenstoff in den Elektroden absorbiert wird, wobei sich das Volumen zusammenzieht, wenn die Elektrolytlösung, die von den Elektroden absorbiert worden ist, zum Zeitpunkt des Entladens nach außerhalb von den Elektroden abgegeben wird.
  • Wenn z. B. Nanogate-Kohlenstoff oder Alkali-Aktivkohle als Material für die Elektroden verwendet wird, tritt zum Zeitpunkt des Ladens eine Expansion von ca. 20% bis 30% auf, und zum Zeitpunkt des Entladens tritt eine Kontraktion von ca. 20% bis 30% auf.
  • Wenn sich eine Elektrode zum Zeitpunkt des Entladens ausdehnt, bewegt sich die Elektrolytlösung, mit der ein Separator getränkt worden ist, in Richtung auf die Elektrodenseite, und die Elektrolytlösung, mit der der Separator getränkt worden ist, wird unzulänglich, so daß Lücken bzw. Leerräume in den Poren des Separators entstehen. Infolgedessen kommt es zu dem Problem, daß der elektrische Widerstand des Separators hoch wird.
  • Wenn sich eine Elektrode zum Zeitpunkt des Entladens zusammenzieht, bewegt sich die Elektrolytlösung, die von der Elektrode abgegeben worden ist, in Richtung auf die Separatorseite, und die Elektrolytlösung, die nicht mehr in dem Separator gehalten werden kann, läuft durch ein Entlastungsventil auf die Außenseite des Außengehäuses über. Infolgedessen wird die Elektrolytlösung im Inneren des Außengehäuses unzulänglich, so dass die Lebensdauer kürzer wird und sich ferner ein Problem dahingehend ergibt, dass die übergelaufene Elektrolytlösung einen elektrischen Kurzschluss oder eine Erosion in einer externen Schaltung verursacht.
  • Das Problem eines Mangels an Elektrolytlösung kann auch in dem Fall entstehen, in dem die Temperatur während des Betriebs des elektrischen Doppelschichtkondensators hoch wird. Diese Situation entsteht durch eine Leckage der Elektrolytlösung in flüssiger Form durch das Entlastungsventil auf die Außenseite des Außengehäuses zusammen mit der Elektrolytlösung, die abgebaut worden ist und in ein Gas und Kohlendioxid umgewandelt worden ist, das beim Zersetzen von Kohlenstoff erzeugt worden ist.
  • Die Expansion/Kontraktion der Elektroden tritt nur in Richtung der Schichtung auf, und somit ist es möglich, die Expansion/Kontraktion der Elektroden auf etwa 10% zu reduzieren, indem ein Oberflächendruck auf die Hauptbereiche einer großen Zelle aufgebracht wird, so dass die Veränderung der Menge der Elektrolytlösung in den Separatoren unterdrückt werden kann.
  • Wenn die Expansion/Kontraktion der Elektroden unterdrückt wird, tritt jedoch die Elektrolytlösung nicht in die Elektroden ein, und es erfolgt keine ausreichende Expansion der Fläche der elektrischen Doppelschichten, so dass aus diesem Grund die Steigerung der Kapazität bei dem ca. 1,5-fachen im Vergleich zu herkömmlicher Aktivkohle bleibt. Wenn eine Expansion/Kontraktion von 20% bis 30% zugelassen wird, so dass die Elektroden zum Zeitpunkt des Ladens rasch mit einer ausreichenden Menge an Elektrolytlösung gefüllt werden, und die Elektrolytlösung zum Zeitpunkt des Entladens rasch abgegeben wird, steigt die Kapazität auf das Dreifache hiervon.
  • Die Druckschrift EP 1 018 755 A2 betrifft einen Doppelschichtkondensator, der einen Zellenbereich mit zwei Elektroden und einen dazwischen angeordneten und mit Elektrolytlösung getränkten Separator aufweist.
  • Die Druckschrift DE 43 01 549 C1 betrifft einen gas- und flüssigkeitsdicht verschlossenen alkalischen Nickel-Metallhydrid-Akkumulator mit einer negativen Metallhydrid-Elektrode, einer positiven Nickelhydridelektrode und einem gasdurchlässigen Separator.
  • Die Druckschrift EP 1 189 243 A2 betrifft ein Gelelektrolyt, welches eine Elektrolytlösung aufweist, die aus einem ionenleitenden Salz und einem Lösungsmittel besteht.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Angabe eines elektrischen Doppelschichtkondensators, bei dem sich ein Anstieg in dem elektrischen Widerstand eines Separators sowie eine Leckage von Elektrolytlösung nach außen verhindern lassen, indem die Elektrolytlösung, mit der sich der Separator tränken lässt, auf einer konstanten Menge gehalten wird, und zwar selbst bei der Expansion/Kontraktion der Elektroden zum Zeitpunkt des Ladens und Entladens.
  • Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der nebengeordneten Patentansprüche 1, 4 und 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Doppelschichtkondensators sind in den entsprechenden abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • So betrifft die vorliegende Erfindung gemäß einem ersten Gesichtspunkt insbesondere einen elektrischen Doppelschichtkondensator, der einen Zellenbereich, ein Außengehäuse, in das der Zellenbereich eingeschlossen ist, sowie ein poröses Elektrolytlösungsreservoir aufweist. Der Zellenbereich weist eine positive Elektrode und eine negative Elektrode auf. Die positive Elektrode und die negative Elektrode sind unter Zwischenanordnung eines mit einer Elektrolytlösung getränkten, porösen Separators einander zugewandt gegenüberliegend angeordnet, wobei sich die Elektroden zum Zeitpunkt des Ladens ausdehnen und zum Zeitpunkt des Entladens zusammenziehen. Das Elektrolytlösungsreservoir ist im Inneren des Außengehäuses derart angeordnet, dass es mit dem Separator in Berührung steht und sich mit der Elektrolytlösung tränken lässt.
  • Selbst wenn sich die Elektroden zum Zeitpunkt des Ladens und Entladens ausdehnen/zusammenziehen, lässt sich die Elektrolytlösung, mit der der Separator getränkt ist, mittels des Elektrolytlösungsreservoirs auf einer konstanten Menge halten, und ein Anstieg bei dem elektrischen Widerstand des Separators sowie eine Leckage der Elektrolytlösung aus dem Außengehäuse heraus nach außen lassen sich verhindern.
  • Selbst wenn eine Leckage von Elektrolytlösung in dem Außengehäuse nach außen aufgrund eines Betriebs bei hoher Temperatur auftritt, lässt sich mittels des Elektrolytlösungsreservoirs eine Situation vermeiden, in der die Menge der Elektrolytlösung, mit der sich der Separator tränken lässt, unmittelbar verringert wird.
  • Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt schafft die vorliegende Erfindung einen elektrischen Doppelschichtkondensator mit einem Zellenbereich und einem porösen Elektrolytlösungsreservoir. Dabei weist der Zellenbereich zwei Elektroden und zwei Stromsammelplatten auf, die mit den beiden Elektroden jeweils von außen her verbunden sind. Die beiden Elektroden sind unter Zwischenanordnung eines mit einer Elektrolytlösung getränkten, porösen Separators einander zugewandt gegenüberliegend angeordnet, wobei sich die Elektroden zum Zeitpunkt des Ladens ausdehnen und zum Zeitpunkt des Entladens zusammenziehen.
  • Das Elektrolytlösungsreservoir steht mit dem Separator in Berührung und läßt sich mit Elektrolytlösung tränken. Zumindest eine der beiden Stromsammelplatten weist einen Bereich auf, der nicht mit der Elektrode in der Hauptfläche, mit der die Elektrode verbunden ist, in Kontakt steht. Das Elektrolytlösungsreservoir ist nicht zwischen den beiden Elektroden plaziert, sondern derart angeordnet, daß es dem nicht mit der Elektrode in Kontakt stehenden Bereich der zumindest einen Stromsammelplatte zugewandt gegenüberliegt.
  • Das Elektrolytlösungsreservoir ist derart angeordnet, daß es dem Bereich zugewandt gegenüberliegt, der auf der Elektrodenseite der Stromsammelplatte nicht mit der Elektrode in der Hauptfläche in Kontakt steht, und somit läßt sich das Elektrolytlösungsreservoir in einer Position in der Nähe von dem zwischen den beiden Elektroden angeordneten Separatorbereich vorsehen.
  • Selbst wenn die Elektroden die Elektrolytlösung als Ergebnis der Expansion zum Zeitpunkt des Ladens in einer derartigen Weise aufnehmen, daß die Elektrolytlösung in dem Separator unzulänglich wird, kann somit die Elektrolytlösung dem Separator aus dem Elektrolytlösungsreservoir rasch zugeführt werden. Selbst wenn sich die Elektroden zum Zeitpunkt des Entladens zusammenziehen und dadurch Elektrolytlösung freisetzen und die Elektrolytlösung aus dem Separator überläuft, kann das Elektrolytlösungsreservoir außerdem die Elektrolytlösung von dem Separator rasch aufnehmen und halten.
  • Die Elektrolytlösung, mit der der Separator getränkt werden kann, läßt sich somit auf einer konstanten Menge halten, während die Expansion/Kontraktion der Elektroden zum Zeitpunkt des Ladens und Entladens ermöglicht wird. Infolgedessen lassen sich ein Anstieg beim elektrischen Widerstand des Separators und eine Leckage der Elektrolytlösung nach außen verhindern, während gleichzeitig die Kapazität erhöht wird.
  • Ferner ist das Elektrolytlösungsreservoir derart vorgesehen, daß es nicht zwischen den beiden Elektroden angeordnet ist, und somit befindet sich kein unnötiges Element zwischen den beiden Elektroden. Eine Beeinträchtigung der Leistungseigenschaften aufgrund der Positionierung des Elektrolytlösungsreservoirs tritt somit nicht auf.
  • Gemäß einem dritten Gesichtspunkt bietet die vorliegende Erfindung einen elektrischen Doppelschichtkondensator mit einem Zellenbereich und einem porösen Elektrolytlösungsreservoir. Der Zellenbereich weist eine positive Elektrode und eine negative Elektrode auf. Die positive Elektrode und die negative Elektrode sind unter Zwischenanordnung eines mit einer Elektrolytlösung getränkten, porösen Separators einander zugewandt gegenüberliegend angeordnet, wobei sich die Elektroden zum Zeitpunkt des Ladens ausdehnen und zum Zeitpunkt des Entladens zusammenziehen.
  • Das Elektrolytlösungsreservoir steht mit dem Separator in Berührung, hat Dämpfungseigenschaften und läßt sich mit der Elektrolytlösung tränken. Das Elektrolytlösungsreservoir zieht sich zusammen, wenn sich zumindest eine von der positiven Elektrode und der negativen Elektrode ausdehnt, und das Elektrolytlösungsreservoir dehnt sich aus, wenn sich zumindest eine von diesen Elektroden zusammenzieht.
  • Das Elektrolytlösungsreservoir zieht sich zusammen, wenn sich die positive Elektrode oder die negative Elektrode ausdehnt, und selbst wenn die positive Elektrode und die negative Elektrode die Elektrolytlösung als Ergebnis der Expansion zum Zeitpunkt des Ladens aufnehmen und die Elektrolytlösung dadurch in dem zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode angeordneten Separator unzulänglich wird, läßt sich die Elektrolytlösung dem Separator rasch von dem Elektrolytlösungsreservoir zuführen.
  • Außerdem expandiert das Elektrolytlösungsreservoir bei der Kontraktion der positiven Elektrode oder der negativen Elektrode, und selbst wenn die positive Elektrode und die negative Elektrode die Elektrolytlösung als Ergebnis der Kontraktion zum Zeitpunkt des Entladens abgeben und die Elektrolytlösung von dem zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode angeordneten Separator überläuft, kann das Elektrolytlösungsreservoir somit die Elektrolytlösung von dem Separator rasch aufnehmen und halten.
  • Auf diese Weise kann die Elektrolytlösung, mit der der Separator getränkt ist, auf einer konstanten Menge gehalten werden, während gleichzeitig eine ausreichende Expansion/Kontraktion der positiven Elektrode und der negativen Elektrode zum Zeitpunkt des Ladens und Entladens ermöglicht ist. Infolgedessen läßt sich die Kapazität steigern, während eine Zunahme beim elektrischen Widerstand des Separators sowie eine Leckage der Elektrolytlösung nach außen verhindert werden können.
  • Diese und andere Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand der detaillierten Beschreibung der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen noch deutlicher.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Konstruktion eines elektrischen Doppelschichtkondensators gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine Frontansicht zur Erläuterung der Konstruktion des elektrischen Doppelschichtkondensators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 3 eine schematische Seitenansicht zur Erläuterung der positionsmäßigen Beziehungen zwischen positiven Elektroden, negativen Elektroden, einem Separator und einem Elektrolytlösungsreservoir;
  • 4 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der durchmessermäßigen Verteilung der Poren in dem Separator, der durchmessermäßigen Verteilung der Poren in dem Elektrolytlösungsreservoir sowie des Aufnahmeverhältnisses der Elektrolytlösung innerhalb der Poren im vollständig geladenen Zustand;
  • 5 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der durchmessermäßigen Verteilung der Poren in dem Separator, der durchmessermäßigen Verteilung der Poren in dem Elektrolytlösungsreservoir sowie des Aufnahmeverhältnisses der Elektrolytlösung innerhalb der Poren im vollständig entladenen Zustand;
  • 6 eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Konstruktion eines elektrischen Doppelschichtkondensators gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 7 eine schematische Schnittdarstellung zur Erläuterung der Querschnittskonstruktion des in 6 dargestellten elektrischen Doppelschichtkondensators in einem Schnitt entlang einer imaginären Ebene;
  • 8 eine Frontansicht zur Erläuterung der Konstruktion eines elektrischen Doppelschichtkondensators gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 9 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Konstruktion des elektrischen Doppelschichtkondensators gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 10 eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Konstruktion des elektrischen Doppelschichtkondensators gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 11 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Konstruktion des elektrischen Doppelschichtkondensators gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 12 eine Draufsicht zur Erläuterung der Konstruktion eines Separators gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 13 eine Draufsicht zur Erläuterung der Konstruktion des Separators gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 14 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der durchmessermäßigen Verteilung der Poren in dem Separator, der durchmessermäßigen Verteilung der Poren in dem Elektrolytlösungsreservoir sowie des Aufnahmeverhältnisses der Elektrolytlösung innerhalb der Poren im vollständig geladenen Zustand;
  • 15 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der durchmessermäßigen Verteilung der Poren in dem Separator, der durchmessermäßigen Verteilung der Poren in dem Elektrolytlösungsreservoir sowie des Aufnahmeverhältnisses der Elektrolytlösung innerhalb der Poren im vollständig entladenen Zustand;
  • 16 eine Frontansicht zur Erläuterung der Konstruktion eines elektrischen Doppelschichtkondensators gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 17 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Konstruktion des elektrischen Doppelschichtkondensators gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 18 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Konstruktion des elektrischen Doppelschichtkondensators gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 19 eine Draufsicht zur Erläuterung der Konstruktion eines Separators gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 20 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Konstruktion eines elektrischen Doppelschichtkondensators gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 21 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Konstruktion des elektrischen Doppelschichtkondensators gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 22 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Konstruktion eines elektrischen Doppelschichtkondensators gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 23 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Konstruktion des elektrischen Doppelschichtkondensators gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 24 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Konstruktion eines elektrischen Doppelschichtkondensators gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 25 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Konstruktion des elektrischen Doppelschichtkondensators gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 26 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Konstruktion eines elektrischen Doppelschichtkondensators gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 27 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Konstruktion des elektrischen Doppelschichtkondensators gemäß dem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 28 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der durchmessermäßigen Verteilung der Poren in dem Separator, der durchmessermäßigen Verteilung der Poren in dem Elektrolytlösungsreservoir, der durchmessermäßigen Verteilung der Poren in den Elektroden sowie des Aufnahmeverhältnisses der Elektrolytlösung innerhalb der Poren im vollständig entladenen Zustand;
  • 29 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der durchmessermäßigen Verteilung der Poren in dem Separator, der durchmessermäßigen Verteilung der Poren in dem Elektrolytlösungsreservoir, der durchmessermäßigen Verteilung der Poren in den Elektroden sowie des Aufnahmeverhältnisses der Elektrolytlösung innerhalb der Poren im vollständig geladenen Zustand;
  • 30 eine Frontansicht zur Erläuterung der Konstruktion eines elektrischen Doppelschichtkondensators gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 31 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Konstruktion des Elektrolytlösungsreservoirs und der Zellenbereiche gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 32 eine Frontansicht zur Erläuterung der Konstruktion eines elektrischen Doppelschichtkondensators gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 33 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Konstruktion des Elektrolytlösungsreservoirs und der Zellenbereiche gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 34 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Konstruktion eines Elektrolytlösungsreservoirs gemäß einem elften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 35 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Konstruktion des Elektrolytlösungsreservoirs gemäß dem elften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 36 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Konstruktion eines Elektrolytlösungsreservoirs gemäß einem zwölften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
  • 37 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Konstruktion des Elektrolytlösungsreservoirs gemäß dem zwölften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Dabei sind Elemente, die in den verschiedenen Zeichnungen gleiche oder entsprechende Elemente darstellen, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
  • Erstes Ausführungsbeispiel
  • Die 1 und 2 zeigen eine Schnittdarstellung bzw. eine Frontansicht zur Erläuterung der Konstruktion eines elektrischen Doppelschichtkondensators gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 ist eine Vielzahl von Paaren von positiven Elektroden 6a und negativen Elektroden 6b, die einander zugewandt gegenüberliegend unter Zwischenanordnung eines porösen Separators 7 angeordnet sind, in aufeinander geschichteter Weise vorgesehen, so daß ein Zellenbereich 9 gebildet ist.
  • Was die positiven Elektroden 6a und die negativen Elektroden 6b anbelangt, so werden Schichten mit einer Dicke von mehreren 100 μm verwendet, wobei Aktivkohle oder Nanogate-Kohlenstoffe jeweils mit einer Größe von ca. 10 μm unter Verwendung eines Harzmaterials auf Fluorbasis, wie z. B. PTFE (Polytetrafluorethylen), als Bindemittel verwendet werden.
  • Die positiven Elektroden 6a sind auf positive Elektrizität sammelnden Platten bzw. positiven Stromsammelplatten 5a gebildet, und die negativen Elektroden 6b sind auf negative Elektrizität sammelnden Platten bzw. negativen Stromsammelplatten 5b gebildet. Für die positiven Stromsammelplatten 5a wird Aluminiumfolie verwendet, und die positiven Elektroden 6a sind auf der einen Seite oder beiden Seiten der positiven Stromsammelplatten 5a gebildet. In der gleichen Weise wird Aluminiumfolie auch für die negativen Stromsammelplatten 5b verwendet, und die negativen Elektroden 6b sind ebenfalls auf einer Seite oder beiden Seiten der negativen Stromsammelplatten 5b gebildet.
  • Die positiven Stromsammelplatten 5a sind mit einem positiven Elektrodenanschluß 3a verbunden, und der positive Elektrodenanschluß 3a ist mittels eines Dichtungsbereichs 4a abgedichtet und ragt aus einem Außengehäuse 1 heraus nach außen. In der gleichen Weise sind auch die negativen Stromsammelplatten 5b mit einem negativen Elektrodenanschluß 3b verbunden, und der negative Elektrodenanschluß 3b ist mittels eines Dichtungsbereichs 4b abgedichtet und ragt aus dem Außengehäuse 1 heraus nach außen.
  • Der Zellenbereich 9 ist in das Außengehäuse 1 eingeschossen. Für das Außengehäuse 1 wird eine Laminatschicht verwendet, bei der ein Harzmaterial, wie z. B. Polyethylen, auf die Oberfläche der Aluminiumfolie auflaminiert ist. In dem Außengehäuse 1 ist ein Entlastungsventil 2 vorgesehen. In dem Entlastungsventil 2 ist ein kleines durchgehendes Loch vorhanden, und dieses Durchgangsloch ist normalerweise von dem Ventil verschlossen, wobei sich das Ventil und damit das Durchgangsloch dann öffnet, wenn der Innendruck in dem Außengehäuse 1 hoch wird, so daß das Gas im Inneren des Außengehäuses 1 nach außen freigesetzt wird.
  • Für den Separator 7 sind folgende Materialien verwendbar: Firyl, einschließlich Schaummaterialien oder porösen Schichten, wie z. B. Nylon 66, aromatisches Polyamid, vollständig aromatisches Polyamid, aromatisches Polyester, vollständig aromatisches Polyester, vollständig aromatisches Polyesteramid, vollständig aromatisches Polyether, vollständig aromatische Polyazo-Verbindung, Polyphenylensulfid (PPS), poly-p-Phenylen-Benzobisthiazol (PBZT), poly-p-Phenylen-Benzobisoxazol (PBO), Polybenzimidazol (PBI), Polyetheretherketon (PEEK), Polyamidimid (PAI), Polyimid und Polytetrafluorethylen (PTFE), und zwar zusätzlich zu Schichten auf Zellulosebasis, wie z. B. natürliche Pulpe, Naturzellulose, Lösungsmittel-gesponnene Zellulose und Bakterienzellulose sowie Vliesstoffe, die Glasfasern oder nicht-fibrilläre organische Fasern enthalten.
  • Die Dicke des Separators 7 beträgt ca. 20 μm bis 50 μm, die Porosität (Lückenvolumen) beträgt ca. 60% bis 80%, und das verwendete Material hat einen durchschnittlichen Porendurchmesser von mehreren μm bis mehreren zehn μm.
  • Der durchschnittliche Porendurchmesser variiert und läßt sich für das gleiche Material in einfacher Weise durch Einstellen der Masse pro Flächeneinheit verändern. Der durchschnittliche Porendurchmesser läßt sich in einfacher Weise unter Verwendung eines im Handel erhältlichen Quecksilber-Luftdurchlässigkeitsmessers vom Penetrations-Typ oder eines Gasadsorptions-Analysators messen. Darüber hinaus ist es auch möglich, Proben an ein Analyseinstitut zu geben und dort eine Analyse vornehmen zu lassen.
  • Ein poröses Elektrolytlösungsreservoir 8, das sich mit einer Elektrolytlösung tränken läßt, ist im Inneren des Außengehäuses 1 derart vorgesehen, daß es mit dem Separator 7 in Berührung steht. Bei dem in 1 dargestellten Beispiel ist das Elektrolytlösungsreservoir 8 in einem Spalt zwischen den Seiten und dem Boden des Zellenbereichs 9 sowie den Innenwänden des Außengehäuses 1 vorgesehen. Was das Elektrolytlösungsreservoir 8 anbelangt, so können die gleichen Materialien wie für den Separator 7 verwendet werden.
  • Als Elektrolyt werden Kombinationen aus Kationen und Anionen verwendet, wobei es sich bei den Kationen z. B. um quartäres Ammonium, 1,3-dialkyl-imidazolium oder 1,2,3-trialkyl-imidazolium handelt, während es sich bei den Anionen um ein Salz aus BF4 –, PF6 –, ClO4 – oder CF3SO3 – oder um ein Salz aus AlCl4 – oder BF4 – aus 1-ethyl-3-methyl-imidazolium (EMI), 1,2-dimethyl-3-propyl-imidazolium (DMPI) handelt.
  • Für das Lösungsmittel können ein Typ aus der Gruppe aus Propylencarbonat, Ethylencarbonat, Dimethylcarbonat, Diethylcarbonat, Dimethoxymethan, Dietoxyethan, γ-butyrolacton, Acetonitril und Propionitril oder ein gemischtes Lösungsmittel aus zwei oder mehr dieser Typen verwendet werden. Unter der Elektrolytlösung ist bei der vorliegenden Erfindung eine Lösung in flüssiger Form zu verstehen, die einen beliebigen dieser Elektrolyten enthält.
  • 3 zeigt eine schematische Seitenansicht zur Erläuterung der positionsmäßigen Beziehungen zwischen den positiven Elektroden 6a, den negativen Elektroden 6b, dem Separator 7 und dem Elektrolytlösungsreservoir 8. Die positiven Elektroden 6a und die negativen Elektroden 6b sind in einander abwechselnder Weise zwischen dem gefaltet ausgebildeten Separator 7 geschichtet, und das Elektrolytlösungsreservoir 8 ist derart vorgesehen, daß es den Boden und die Seiten des Separators 7 überdeckt.
  • 4 zeigt eine graphische Darstellung zur Erläuterung der durchmessermäßigen Verteilung der Poren in dem Separator 7 (S7), der durchmessermäßigen Verteilung der Poren in dem Elektrolytlösungsreservoir 8 (S8) sowie des Aufnahmeverhältnisses der Elektrolytlösung innerhalb der Poren im vollständig geladenen Zustand. Ferner zeigt 5 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der durchmessermäßigen Verteilung der Poren in dem Separator 7 (S7), der durchmessermäßigen Verteilung der Poren in dem Elektrolytlösungsreservoir 8 (S8) sowie des Aufnahmeverhältnisses der Elektrolytlösung innerhalb der Poren im vollständig entladenen Zustand. Dabei ist unter dem Aufnahmeverhältnis innerhalb der Poren (das im folgenden einfach als ”Aufnahmeverhältnis” bezeichnet wird) das Verhältnis des innerhalb der Poren vorhandenen Volumens, das mit der Elektrolytlösung gefüllt ist, relativ zu dem Gesamtvolumen der Poren zu verstehen.
  • Wie in den 4 und 5 gezeigt, ist der durchschnittliche Durchmesser der Poren in dem Elektrolytlösungsreservoir 8 größer als der durchschnittliche Durchmesser der Poren in dem Separator 7. Dadurch wird das Aufnahmeverhältnis der Elektrolytlösung innerhalb der Poren in dem Separator 7 aufgrund der Differenz bei der Ansaugkraft der Poren auf einem höheren Wert gehalten als das Aufnahmeverhältnis der Elektrolytlösung in dem Elektrolytlösungsreservoir 8.
  • Der Grund hierfür besteht darin, daß dann, wenn der Berührungswinkel zwischen der Oberfläche des Separators 7 oder des Elektrolytlösungsreservoirs 8 und der Elektrolytlösung kleiner ist als 90°, eine Anziehungskraft zum Anziehen der Elektrolytlösung in den Separator 7 oder das Elektrolytlösungsreservoir 8 hinein als Folge der Kapillarwirkung auftritt, wobei diese Kraft um so stärker wird, je kleiner der Durchmesser der Poren ist.
  • Wenn die Berührungswinkel gleich sind, werden die Poren nacheinander beginnend mit den Poren kleineren Durchmessers mit Elektrolytlösung gefüllt. Wie in 4 gezeigt ist, verbleiben somit in dem Fall, in dem die Menge der Elektrolytlösung geringer ist als das Gesamtvolumen der Poren in dem Elektrolytlösungsreservoir 8 und dem Separator 7, einen großen Durchmesser aufweisende Poren in dem Elektrolytlösungsreservoir 8 als ein Bereich, der nicht mit Elektrolytlösung gefüllt ist.
  • Zum Zeitpunkt einer vollständigen Ladung wird die Elektrolytlösung in das Kohlenstoffmaterial in den positiven Elektroden 6a und den negativen Elektroden 6b durch einen solchen Mechanismus wie die Interkalation angesaugt, und wenn die Volumen der positiven Elektroden 6a und der negativen Elektroden 6b großer werden, bewegt sich die Elektrolytlösung von dem Separator 7 zu den positiven Elektroden 6a und den negativen Elektroden 6b, so daß in Bereichen der Poren in dem Separator 7 Lücken entstehen.
  • Wenn in dem Separator 7 Lücken entstehen, wird der elektrische Widerstand hoch, die Ladeeffizienz wird gering, und die durch das Laden erzeugte Wärmemenge wird größer, so daß die Temperatur ansteigt und damit ein Risiko entsteht, daß die Lebensdauer verkürzt werden kann. Bei dem elektrischen Doppelschichtkondensator gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel bewegt sich jedoch die Elektrolytlösung in den Poren mit großem Durchmesser in dem Elektrolytlösungsreservoir 8 in Richtung auf die Lücken in dem Separator, so daß die Lücken in dem Separator 7 mit Elektrolytlösung gefüllt werden.
  • Bei dem in 4 dargestellten Beispiel beträgt das Aufnahmeverhältnis der Elektrolytlösung innerhalb der Poren in dem Separator 7 im vollständig geladenen Zustand 100%. In diesem Fall tritt überhaupt kein Anstieg beim elektrischen Widerstand des Separators 7 auf. In dem Fall, in dem das Aufnahmeverhältnis der Elektrolytlösung in den Poren in dem Separator 7 einen Wert von 50% oder mehr besitzt, steht jedoch die Elektrolytlösung innerhalb benachbarter Poren in dem Separator 7 in Verbindung, und daher fällt der Anstieg des elektrischen Widerstands in einen zulässigen Bereich.
  • Die Menge an Elektrolytlösung innerhalb des Separators 7 wird im vollständig geladenen Zustand am kleinsten, und daher fällt in dem Fall, in dem das Aufnahmeverhältnis der Elektrolytlösung innerhalb der Poren in dem Separator 7 im vollständig geladenen Zustand 50% oder mehr beträgt, der Anstieg bei dem elektrischen Widerstand des Separators 7 in einen zulässigen Bereich.
  • Wenn sich die positiven Elektroden 6a und die negativen Elektroden 6b zum Zeitpunkt der Entladung zusammenziehen, bewegt sich die von den positiven Elektroden 6a und den negativen Elektroden 6b abgegebene Elektrolytlösung in Richtung auf die Seite des Separators 7. Wenn das Aufnahmeverhältnis der Elektrolytlösung innerhalb der Poren in dem Separator 7 den Wert von 100% überschreitet, wird die Elektrolytlösung, die nicht in dem Separator 7 gehalten werden kann, von dem Elektrolytlösungsreservoir 8 absorbiert.
  • Infolgedessen läßt sich eine Situation vermeiden, in der die Elektrolytlösung durch das Entlastungsventil 2 auf die Außenseite des Außengehäuses 1 überläuft. Die Menge der Elektrolytlösung innerhalb des Sepataros 7 wird im vollständig entladenen Zustand am größten, und somit kann in dem Fall, in dem das Aufnahmeverhältnis der Elektrolytlösung innerhalb der Poren in dem Elektrolytlösungsreservoir 8 in dem in 5 dargestellten, vollständig entladenen Zustand 100% oder weniger beträgt, eine Leckage der Elektrolytlösung zu der Außenseite des Außengehäuses 1 verhindert werden.
  • Wie vorstehend erwähnt, kann das Elektrolytlösungsreservoir 8 mit einer vorbestimmten Menge an Elektrolytlösung getränkt sein, und zwar derart, daß das Aufnahmeverhältnis der Elektrolytlösung innerhalb der Poren in dem Separator 7 im vollständig geladenen Zustand 50% oder mehr erreicht und das Aufnahmeverhältnis der Elektrolytlösung innerhalb der Poren in dem Elektrolytlösungsreservoir 8 im vollständig entladenen Zustand 100% oder weniger erreicht. Infolgedessen kann der Anstieg bei dem elektrischen Widerstand des Separators 7 zum Zeitpunkt des Ladens in einen zulässigen Bereich gebracht werden, während eine Leckage der Elektrolytlösung nach außen zum Zeitpunkt der Entladung verhindert werden kann.
  • Obwohl es wünschenswert ist, daß der durchschnittliche Durchmesser der Poren in dem Elektrolytlösungsreservoir 8 größer ist als der durchschnittliche Durchmesser der Poren in dem Separator 7, wird selbst in dem umgekehrten Fall, in dem der durchschnittliche Durchmesser der Poren in dem Elektrolytlösungsreservoir 8 kleiner ist als der des Separators 7 und der Berührungswinkel zwischen der Elektrolytlösung und dem Separator 7 kleiner ist als der Berührungswinkel zwischen der Elektrolytlösung und dem Elektrolytlösungsreservoir 8, die Ansaugkraft der Poren in dem Separator 7 größer als die Ansaugkraft der Poren in dem Elektrolytlösungsreservoir 8, und somit lassen sich die gleichen Wirkungen erzielen wie in dem Fall, in dem der durchschnittliche Durchmesser der Poren anders ausgebildet ist.
  • Wie in 1 zu sehen, ist das Elektrolytlösungsreservoir 8 in einem Spalt zwischen dem Außengehäuse 1 und dem Zellenbereich 9 vorgesehen. Ferner steht das Elektrolytlösungsreservoir 8 in Berührung mit einem Separatorelement 7a an der positiven Elektrode 6a, die sich in bezug auf die Zeichnung an dem linken Ende des Zellenbereichs 9 befindet, sowie mit einem Separatorelement 7b an der negativen Elektrode 6b, die sich in bezug auf die Zeichnung an dem rechten Ende des Zellenbereichs 9 befindet. Genauer gesagt, es sind das Elektrolytlösungsreservoir 8 und die Separatorelemente 7a und 7b über eine große Fläche eng aneinander anhaftend verbunden, wobei die Seiten von diesen, die ihre Hauptflächen bilden, miteinander in Berührung stehen.
  • Die Elektrolytlösung wird über diejenigen Bereiche übertragen, an denen das Elektrolytlösungsreservoir 8 und die Separatorelemente 7a und 7b miteinander in Berührung stehen. Das Elektrolytlösungsreservoir 8 und die Separatorelemente 7a und 7b sind über ihre jeweiligen Hauptflächen in aneinander anhaftender Weise eng miteinander verbunden, und aus diesem Grund kann die Elektrolytlösung in effizienter Weise übertragen werden.
  • Zum Zeitpunkt des Ladens bewegt sich die Elektrolytlösung über die Berührungsflächen zwischen dem Elektrolytlösungsreservoir 8 und den Separatorelementen 7a und 7b von dem Elektrolytlösungsreservoir 8 zu den Separatorelementen 7a und 7b. Darüber hinaus bewegt sich die Elektrolytlösung aufgrund der Ansaugkraft der Poren in Richtung zu dem Separatorelement 7 in dem zentralen Bereich des Zellenbereichs 9.
  • Im Gegensatz dazu bewegt sich die Elektrolytlösung beim Entladen über die Berührungsflächen zwischen dem Elektrolytlösungsreservoir 8 und den Separatorelementen 7a und 7b von den Separatorelementen 7a und 7b zu dem Elektrolytlösungsreservoir 8. Wie ferner in 1 gezeigt ist, stehen das Elektrolytlösungsreservoir 8 und die Separatorelemente 7, 7a und 7b auch über ihre Böden miteinander in Verbindung, und auch durch diese Bereiche wird die Elektrolytlösung übertragen.
  • Bei elektrischen Doppelschichtkondensatoren kommt es zum Zeitpunkt des Ladens und Entladens zu einem Verlust von Energie, wobei diese durch Widerstände in Wärme umgewandelt wird, so daß es zu einem Temperaturanstieg kommt. In manchen Fällen steigt die Temperatur auf 70° oder darüber an, wobei dies von den Umgebungen abhängig ist, in denen die elektrischen Doppelschichtkondensatoren angebracht sind, wie z. B. in Kraftfahrzeugen.
  • In solchen Fällen wird die Elektrolytlösung durch Oxidation und Abbau in ein Gas umgewandelt, und wenn der Innendruck des Außengehäuses 1 höher wird als ein vorbestimmter Wert, wird die Elektrolytlösung in Gasform aus dem Entlastungsventil 2 freigesetzt. Wenn dabei die Elektrolytlösung in flüssiger Form zusammen mit der Elektrolytlösung in Gasform durch das Entlastungsventil 2 freigesetzt wird, nimmt die Menge der Elektrolytlösung allmählich ab. Bei dem elektrischen Doppelschichtkondensator gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wie er in 1 gezeigt ist, ist jedoch das Elektrolytlösungsreservoir 8 derart vorgesehen, daß es sich bis zu dem Bereich zwischen dem Entlastungsventil 2 und dem Zellenbereich 9 erstreckt.
  • Auf diese Weise wird die Elektrolytlösung in flüssiger Form, die zu dem Entlastungsventil 2 freigesetzt würde, von demjenigen Bereich des Elektrolytlösungsreservoirs 8 absorbiert, der sich in der Nähe des Entlastungsventils 2 erstreckt. Infolgedessen kann eine Situation, in der Elektrolytlösung in flüssiger Form nach außerhalb des Außengehäuses 1 freigesetzt wird, verhindert oder vermieden werden.
  • Selbst in dem Fall, in dem ein Teil der Elektrolytlösung freigesetzt wird, ist ferner ein Überschuß an Elektrolytlösung in dem Elektrolytlösungsreservoir 8 bevorratet, und auf diese Weise läßt sich eine ausreichende Menge an Elektrolytlösung innerhalb des Separators 7 aufrechterhalten. Auf diese Weise kann der elektrische Doppelschichtkondensator gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eine längere Lebensdauer und auch Zuverlässigkeit für einen Betrieb bei hohen Temperaturen gewährleisten.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist bei dem elektrischen Doppelschichtkondensator gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel das poröse Elektrolytlösungsreservoir 8, das sich mit der Elektrolytlösung tränken läßt, innerhalb des Außengehäuses 1 derart vorgesehen, daß es mit dem Separator 7 in Berührung steht. Selbst in dem Fall, in dem die positiven Elektroden 6a und die negativen Elektroden 6b sich beim Laden und Entladen ausdehnen/zusammenziehen, kann somit die Menge der Elektrolytlösung, mit der der Separator 7 getränkt ist, in einem konstanten Bereich gehalten werden.
  • Infolgedessen können ein Anstieg des elektrischen Widerstands des Separators 7 sowie eine Leckage der Elektrolytlösung nach außerhalb des Außengehäuses 1 verhindert werden. Selbst in dem Fall, in dem die Temperatur während des Betriebs hoch ist, kann ferner eine Leckage der Elektrolytlösung innerhalb des Außengehäuses 1 durch das Entlastungsventil 2 hindurch nach außen unterdrückt oder verhindert werden, und selbst in dem Fall, in dem eine Leckage stattgefunden hat, läßt sich eine Situation vermeiden, in der die Menge an Elektrolytlösung, mit der der Separator 7 getränkt ist, rasch vermindert wird.
  • Zweites Ausführungsbeispiel
  • 6 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Konstruktion eines elektrischen Doppelschichtkondensators gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei der elektrische Doppelschichtkondensator in einem Zustand gezeigt ist, in dem ein Teil des Außengehäuses und des Elektrolytlösungsreservoirs 8 weggeschnitten sind. Ferner zeigt 7 eine schematische Schnittdarstellung zur Erläuterung der Konstruktion im Querschnitt, wobei der elektrische Doppelschichtkondensator gemäß 6 in einem Schnitt entlang einer imaginären Ebene 20 dargestellt ist.
  • Obwohl bei dem ersten Ausführungsbeispiel eine Ausführungsform eines elektrischen Doppelschichtkondensators vom Schicht-Typ beschrieben worden ist, kann die vorliegende Erfindung auch bei einem elektrischen Doppelschichtkondensator vom Spiral-Typ verwendet werden, wie dies in den 6 und 7 gezeigt ist.
  • Bei einem elektrischen Doppelschichtkondensator vom Spiral-Typ sind im Gegensatz zu dem Schicht-Typ die jeweiligen Flächenkörper einer positiven Elektrode 6a, eines Separators 7 und einer negativen Elektrode 6b aufeinander geschichtet und aufgerollt, so daß auf diese Weise ein Zellenbereich 9 gebildet ist. Bei dem elektrischen Doppelschichtkondensator gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Länge des Flächenkörpers des Separators 7 größer als die Länge der jeweiligen Flächenkörper der positiven Elektrode 6a und der negativen Elektrode 6b, so daß der Separator 7 bei dieser Konfiguration ein Mal um den äußersten Umfang des Zellenbereichs 9 herumgewickelt ist.
  • Ferner ist das Elektrolytlösungsreservoir 8 in einem Spalt zwischen dem Außengehäuse 1 und dem Zellenbereich 9 vorgesehen. Wie in 7 gezeigt ist, befinden sich die innere Oberfläche des Elektrolytlösungsreservoirs 8 und die äußere Oberfläche des Separators 7 um den äußersten Umfang herum miteinander in Berührung. Obwohl es in den 6 und 7 nicht eigens dargestellt ist, stehen das Elektrolytlösungsreservoir 8 und der Separator 7 auch über den Boden miteinander in Berührung, und zwar in der gleichen Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
  • In der gleichen Weise wie bei dem elektrischen Doppelschichtkondensator vom Schicht-Typ wird eine Zunahme und Abnahme der Elektrolytlösung innerhalb des Separators 7, die durch die Expansion/Kontraktion der positiven Elektrode 6a und der negativen Elektrode 6b hervorgerufen wird, von dem Elektrolytlösungsreservoir 8 absorbiert, das in dem elektrischen Doppelschichtkondensator vom Spiral-Typ vorgesehen ist, und die Menge der Elektrolytlösung innerhalb des Separators kann für eine lange Zeitdauer aufrechterhalten werden, und zwar selbst in dem Fall, in dem die Elektrolytlösung als Ergebnis eines Betriebs bei hohen Temperaturen geringer wird. Infolgedessen kann ein Absinken der Leistungsfähigkeit des elektrischen Doppelschichtkondensators verhindert werden, und die Lebensdauer sowie die Zuverlässigkeit lassen sich steigern.
  • Drittes Ausführungsbeispiel
  • 8 zeigt eine Frontansicht zur Erläuterung der Konstruktion eines elektrischen Doppelschichtkondensators gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie in 8 gezeigt, ist der elektrische Doppelschichtkondensator gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel mit einem Außengehäuse 101, einem Elektrolytlösungsreservoir 104 und einem Zellenbereich 105, die in dieses Außengehäuse 101 eingeschlossen sind, mit einem positiven Elektrodenanschluß 102 sowie mit einem negativen Elektrodenanschluß 103 versehen. Das Elektrolytlösungsreservoir 104 ist in diesem Fall durch eine Vielzahl von Elektrolytlösungsreservoirs 104a gebildet.
  • Die 9 und 10 zeigen eine Schnittansicht bzw. eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Konstruktion des Elektrolytlösungsreservoirs 104 und des Zellenbereichs 105 in einem Zustand, in dem diese beiden Elemente in dem Außengehäuse 101 eingeschlossen sind. In 10 ist der in 9 dargestellte Separator 110 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
  • Wie in den 9 und 10 zu sehen ist, hat der Zellenbereich 105 eine Konstruktion, bei der eine Vielzahl von Paaren aus einer positiven Elektrode 106 und einer negativen Elektrode 107, die einander zugewandt gegenüberliegend unter Zwischenanordnung eines porösen Separators 110 aufeinander geschichtet sind. Die positiven Elektroden 106, die negativen Elektroden 107 und der Separator 110 sind mit Elektrolytlösung getränkt.
  • Die positiven Elektroden 106 und die negativen Elektroden 107 liegen in Form von Schichten mit einer Dicke von mehreren zehn μm bis mehreren mm vor, wobei Aktivkohlen oder Nanogate-Kohlenstoffe jeweils mit einer derartigen Teilchengröße, daß der Durchmesser etwa 10 μm beträgt, durch ein Bindemittel aus einem Harzmaterial auf Fluorbasis gebunden sind, wobei es sich z. B. um PTFE (Polytetrafluorethylen) oder um ein synthetisches Gummimaterial auf SBR-(Styrol-Butadien-Gummi-)Basis handelt.
  • Die positiven Elektroden 106 sind auf positiven Stromsammelplatten 108 gebildet, und die negativen Elektroden 107 sind auf negativen Stromsammelplatten 109 gebildet. Infolgedessen sind die positiven Stromsammelplatten 108 und die negativen Stromsammelplatten 109 mit den jeweiligen Paaren der positiven Elektroden 106 bzw. der negativen Elektroden 107 von außen her verbunden.
  • Für die positiven Stromsammelplatten 108 werden Aluminiumfolien verwendet, und die positiven Elektroden 106 sind auf der einen Seite oder beiden Seiten der positiven Stromsammelplatten 108 gebildet. Für die negativen Stromsammelplatten 109 werden Aluminiumfolien oder Kupferfolien verwendet, und die negativen Elektroden 107 sind wiederum auf der einen Seite oder beiden Seiten der negativen Stromsammelplatten 109 gebildet.
  • Die Außenabmessungen der positiven Elektroden 106 und der negativen Elektroden 107 betragen z. B. 10 cm × 10 cm. Im folgenden werden die positiven Elektroden 106 und die negativen Elektroden 107 auch allgemein als ”Elektroden” bezeichnet, und die positiven Stromsammelplatten 108 sowie die negativen Stromsammelplatten 109 werden allgemein als ”Stromsammelplatten” bezeichnet.
  • Ein Paar aus einer positiven Elektrode 106 und einer negativen Elektrode 107, die unter Zwischenanordnung eines Separators 110 einander zugewandt gegenüberliegen, sowie eine positive Stromsammelplatte 108 und eine negative Stromsammelplatte 109, die mit der positiven Elektrode 106 bzw. der negativen Elektrode 107 in diesem Paar verbunden sind, bilden eine Zelleneinheit 150. Der Zellenbereich 105 ist mit einer Vielzahl von Zelleneinheiten 150 versehen.
  • Bei dem dritten Ausführungsbeispiel ist eine Vielzahl von positiven Elektroden 106 und negativen Elektroden 107 derart angeordnet, daß Elektroden mit der gleichen Polarität in zwei einander benachbarten Zelleneinheiten 150 einander benachbart angeordnet sind. Ferner ist eine Stromsammelplatte an der Grenze zwischen zwei einander benachbarten Zelleneinheiten 150 angeordnet, wobei sich die beiden einander benachbarten Elektroden mit der gleichen Polarität diese eine Stromsammelplatte teilen. Das heißt, zwei Zelleneinheiten 150 teilen sich einen Kollektor bzw. Sammler.
  • Eine positive Stromsammelplatte 108 ist aus einem mit einer positiven Elektrode in Berührung stehenden Bereich 180, der mit einer positiven Elektrode 106 in Berührung steht, sowie aus einem nicht mit einer positiven Elektrode in Berührung stehenden Bereich 181 ausgebildet, der mit keinerlei positiven Elektrode 106 in Berührung steht.
  • Wie in 10 gezeigt ist, haben die mit positiven Elektroden in Berührung stehenden Bereiche 180 etwa die gleiche Größe wie die positiven Elektroden 106, während die nicht mit den positiven Elektroden in Berührung stehenden Bereiche 181 eine Breite aufweisen, die kleiner ist als die der mit den positiven Elektroden in Berührung stehenden Bereiche 180.
  • Ferner erstrecken sich die nicht mit positiven Elektroden in Berührung stehenden Bereiche 181 von den mit positiven Elektroden in Berührung stehenden Bereichen 180 in Richtung nach oben und sind mit dem positiven Elektrodenanschluß 102 verbunden.
  • In der gleichen Weise ist eine negative Stromsammelplatte 109 aus einem mit einer negativen Elektrode in Berührung stehenden Bereich 190, der mit einer negativen Elektrode 107 in Berührung steht, sowie aus einem nicht mit einer negativen Elektrode in Berührung stehenden Bereich 191 gebildet, der mit keinerlei negativen Elektrode 107 in Berührung steht.
  • Wie in 10 gezeigt ist, haben die mit negativen Elektroden in Berührung stehenden Bereiche 190 in etwa die gleiche Größe wie die negativen Elektroden 107, während die nicht mit negativen Elektroden in Berührung stehenden Bereiche 191 eine Breite aufweisen, die geringer ist als die Breite der mit negativen Elektroden in Berührung stehenden Bereiche 190.
  • Ferner erstrecken sich die nicht mit negativen Elektroden in Berührung stehenden Bereiche 191 von den mit negativen Elektroden in Berührung stehenden Bereichen 190 in Richtung nach unten und sind mit dem negativen Elektrodenanschluß 103 verbunden.
  • Der positive Elektrodenanschluß 102 ist mit einem nicht dargestellten Dichtungsbereich abgedichtet, der an der oberen Oberfläche des Außengehäuses 101 vorgesehen ist, und ragt von der oberen Oberflächenseite des Außengehäuses 101 nach außen, wie dies in 8 gezeigt ist. Der negative Elektrodenanschluß 103 ist mit einem nicht dargestellten Dichtungsbereich abgedichtet, der am Boden des Außengehäuses 101 vorgesehen ist, und ragt von der Bodenflächenseite des Außengehäuses 101 nach außen, wie dies in 8 gezeigt ist.
  • Wie vorstehend beschrieben worden ist, sind der positive Elektrodenanschluß 102 und der negative Elektrodenanschluß 103 auf gegenüberliegenden Seiten des Außengehäuses 101 nach außen verlagert angeordnet, so daß die Breite des positiven Elektrodenanschlusses 102 und des negativen Elektrodenanschlusses 103 erhöht werden kann. Ferner kann auch die Breite der positiven Stromsammelplatten 108 und der negativen Stromsammelplatten 109, die mit diesen Elektrodenanschlüssen verbunden sind, vergrößert werden.
  • Infolgedessen läßt sich der elektrische Widerstand des positiven Stromsammelbereichs, der aus dem positiven Elektrodenanschluß 102 und den positiven Stromsammelplatten 108 gebildet ist, reduzieren, und auch der elektrische Widerstand des negativen Stromsammelbereichs, der aus dem negativen Elektrodenanschluß 103 und den negativen Stromsammelplatten 109 gebildet ist, läßt sich reduzieren.
  • Der Separator 110 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist aus zwei Separatorelementen 110a und 110b gebildet, die in miteinander in Berührung stehender Weise vorgesehen sind. Bei jedem der Separatorelemente 110a und 110b handelt es sich um einen kontinuierlichen Körper, der durch Biegen eines Einzelelements derart gebildet ist, daß er zwischen einer positiven Elektrode 106 und einer negativen Elektrode 107 in jeder Zelleneinheit 150 angeordnet ist.
  • Ferner ist das Separatorelement 110a derart vorgesehen, daß es den größeren Teil der Oberfläche der positiven Elektroden 106 und der positiven Stromsammelplatten 108 überdeckt und mit diesen in Berührung steht, während das Separatorelement 110b derart vorgesehen ist, daß es den größeren Teil der Oberfläche der negativen Elektroden 107 und der negativen Stromsammelplatten 109 bedeckt.
  • Was das Material des Separators 110 insgesamt anbelangt, so kann das gleiche Material wie für den Separator 7 verwendet werden. Die einzelnen Separatorelemente 110a und 110b haben jeweils eine Dicke von etwa 20 μm bis 50 μm, eine Porosität (Lückenvolumen) von ca. 60% bis 80% sowie einen durchschnittlichen Porendurchmesser von mehreren μm bis mehreren zehn μm.
  • Elektrolytlösungsreservoirs 104a sind jeweils aus einem porösen Material gebildet, das sich mit der Elektrolytlösung tränken läßt, und stehen mit beiden Separatorelementen 110a und 110b in Berührung. Als Material für die Elektrolytlösungsreservoirs 104a kann das gleiche Material wie für die Separatorelemente 110a und 110b verwendet werden.
  • Die Hälfte einer Vielzahl von Elektrolytlösungsreservoirs 104a ist innerhalb des Außengehäuses 101 in dem oberen Bereich vorgesehen und in jeder Zelleneinheit 150 derart angeordnet, daß sie einem Bereich in der Hauptfläche der mit der positiven Elektrode 106 in jeder Zelleneinheit 150 verbundenen positiven Stromsammelplatten 108 zugewandt gegenüberliegen, und zwar dem nicht mit der positiven Elektrode 106 in Berührung stehenden Bereich.
  • Das heißt, ein Elektrolytlösungsreservoir 104a ist derart angeordnet, daß es der Hauptfläche eines nicht mit einer positiven Elektrode in Berührung stehenden Bereichs 181 zugewandt gegenüberliegt, der sich auf der Seite der positiven Elektrode 106 befindet.
  • Die übrige Hälfte der Vielzahl von Elektrolytlösungsreservoirs 104a ist innerhalb des Außengehäuses 101 in dem unteren Bereich von diesem vorgesehen und in jeder Zelleneinheit 150 derart angeordnet, daß es einem Bereich in der Hauptfläche der mit der negativen Elektrode 107 in jeder Zelleneinheit 150 verbundenen negativen Stromsammelplatten 109 zugewandt gegenüberliegt, und zwar dem nicht mit der negativen Elektrode 107 in Berührung stehenden Bereich.
  • Das heißt, in jeder Zelleneinheit 150 ist ein Elektrolytlösungsreservoir 104a derart angeordnet, daß es der Hauptfläche eines nicht mit einer negativen Elektrode in Berührung stehenden Bereichs 191 zugewandt gegenüberliegt, der sich auf der Seite der negativen Elektrode 107 befindet. Darüber hinaus sind die Elektrolytlösungsreservoirs 104a nicht sandwichartig zwischen die positiven Elektroden 106 und die negativen Elektroden 107 in den jeweiligen Zelleneinheiten 150 geschichtet.
  • Was die Elektrolyten und das Lösungsmittel anbelangt, so können wiederum die gleichen Materialien wie für das erste Ausführungsbeispiel verwendet werden. Auch für das Material des Außengehäuses 101 kann wiederum das gleiche Material wie für das Außengehäuse 1 verwendet werden. Ein nicht dargestelltes Entlastungsventil ist in dem Außengehäuse 101 vorgesehen.
  • In dem Entlastungsventil ist ein kleines Durchgangsloch vorhanden, und obwohl dieses Durchgangsloch normalerweise von dem Ventil verschlossen ist, öffnet sich das Ventil und damit das Durchgangsloch, wenn der Innendruck in dem Außengehäuse 101 einen hohen Wert erreicht, und dadurch wird das Gas im Inneren des Außengehäuses 101 nach außen freigesetzt.
  • 11 zeigt eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Konstruktion des Elektrolytlösungsreservoirs 104 und des Zellenbereichs 150 in einem Zustand, bevor diese beiden Elemente in das Außengehäuse 101 eingeschlossen sind, und die 12 und 13 zeigen Draufsichten zur Erläuterung der Konstruktion der in 11 dargestellten Separatorelemente 110a bzw. 110b, und zwar bei Betrachtung in Richtung des Pfeils A.
  • Wie in den 12 und 13 gezeigt ist, sind Täler bildende Faltungen bzw. Talfaltungen 200 und gipfelartige Gebilde bildende Faltungen bzw. Gipfelfaltungen 210 in einander abwechselnder Weise in konstanten Intervallen an jedem der Separatorelemente 110a und 110b vorgesehen, und infolgedessen sind die Separatorelemente 110a und 110b jeweils als Faltenbalggebilde ausgebildet.
  • Ferner befinden sich bei dem Separatorelement 110a die positiven Elektroden 106 und die positiven Stromsammelplatten 108 in Talfaltbereichen 250, und die Elektrolytlösungsreservoirs 104 sind gefaltet und an der Innenseite der Gipfelfaltbereiche 260 angebracht. Bei dem Separatorelement 110b befinden sich die negativen Elektroden 107 und die negativen Stromsammelplatten 109 in den Gipfelfaltbereichen 260, und die Elektrolytlösungsreservoirs 104a sind gefaltet und an der Innenseite der Talfaltbereiche 250 angebracht. Hierbei beträgt die äußere Formgebung der Elektrolytlösungsreservoirs 104 vor dem Falten von diesen beispielsweise 10 cm × 2 cm.
  • Wenn die Separatorelemente 110a und 110b gefaltet werden, so werden zuerst die Elektrolytlösungsreservoirs 104a in konstanten Intervallen angeordnet und mit den Separatorelementen 110a bzw. 110b haftend verbunden, wobei dies durch Haftverbindung, Verschweißen, Vernähen oder dergleichen erfolgt. Anschließend werden die Talfaltungen 200 und die Gipfelfaltungen 210 unter Verwendung einer Preßform oder dergleichen in einander abwechselnder Weise in den Separatorelementen 110a bzw. 110b erzeugt. Dabei werden auch die Elektrolytlösungsreservoirs 104a gefaltet.
  • Wenn das Elektrolytlösungsreservoir 104 und der Zellenbereich 150 in das Außengehäuse 101 eingeschlossen werden, so werden das Separatorelement 110a und das Separatorelement 110b in Überlappung gebracht, so daß die Elektrolytlösungsreservoirs 104a, die in den Gipfelfaltbereichen 260 des Separatorelements 110a und den Talfaltbereichen 260 des Separatorelements 110b vorgesehen sind, miteinander in Berührung gelangen sowie die Talfaltbereiche 250 des Separatorelements 110a und die Elektrolytlösungsreservoirs 104a, die in den Talfaltbereichen 250 des Separatorelements 110 vorgesehen sind, miteinander in Berührung treten; im Anschluß daran werden die positiven Elektroden 106 und die positiven Stromsammelplatten 108 in die Talfaltbereiche 250 des Separatorelements 110a eingesetzt, und die negativen Elektroden 107 sowie die negativen Stromsammelplatten 109 werden in die Gipfelfaltbereiche 260 des Separatorelements 110b eingesetzt.
  • Ferner werden die Separatorelemente 110a und 110b derart gefaltet, daß die positiven Elektroden 106 und die positiven Stromsammelplatten 108 in den Talfaltbereichen 250 des Separatorelements 110a hängen bleiben bzw. die negativen Elektroden 107 und die negativen Stromsammelplatten 109 in den Gipfelfaltbereichen 260 des Separatorelements 110b hängen bleiben, und diese Elemente werden in das Außengehäuse 101 eingeschlossen.
  • Wie vorstehend beschrieben worden ist, werden das Elektrolytlösungsreservoir 104 (bestehend aus den einzelnen Elektrolytlösungsreservoirs 104a) und der Zellenbereich 105 in das Außengehäuse 101 eingeschlossen, wobei dann in der in 9 dargestellten Weise jeder der Gipfelfaltbereiche 260 des Separatorelements 110a derart angeordnet ist, daß zwei Zelleneinheiten 150 zwischen den nicht mit einer positiven Elektrode in Berührung stehenden Bereichen 181 von zwei einander zugewandt gegenüberliegenden positiven Stromsammelplatten 108 sich einen solchen Gipfelfaltbereich 260 teilen, wobei die Elektrolytlösungsreservoirs 104a derart angeordnet sind, daß sie mit der Innenseite dieser Gipfelfaltbereiche 260 in Berührung stehen.
  • Ferner ist jeder der Talfaltbereiche 250 des Separatorelements 110b derart angeordnet, daß sich zwei Zelleneinheiten 150 zwischen den nicht mit einer negativen Elektrode in Berührung stehenden Bereichen 191 von zwei einander zugewandt gegenüberliegenden negativen Stromsammelplatten 109 einen solchen Talfaltbereich teilen, wobei die Elektrolytlösungsreservoirs 104a derart angeordnet sind, daß sie mit der Innenseite dieser Talfaltbereiche 250 in Berührung stehen.
  • In diesem Zusammenhang veranschaulicht ein Pfeil 300a in 12 die Stelle, an der eine positive Stromsammelplatte 108 eingesetzt ist, die nur auf einer Seite mit einer positiven Elektrode 106 versehen ist, und die Pfeile 300b veranschaulichen die Stellen, an denen eine positive Stromsammelplatte 108 vorgesehen ist, die auf beiden Seiten mit positiven Elektroden 106 versehen ist.
  • Ferner veranschaulicht ein Pfeil 310a in 13 die Stelle, an der eine negative Stromsammelplatte 109 eingesetzt ist, bei der eine negative Elektrode 107 nur auf einer Seite vorgesehen ist, und Pfeile 310b veranschaulichen die Stellen, an denen eine negative Stromsammelplatte 109 eingesetzt ist, bei der auf beiden Seiten negative Elektroden 107 vorgesehen sind.
  • Wenn bei dem elektrischen Doppelschichtkondensator gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel mit der vorstehend beschriebenen Konstruktion die positiven Elektroden 106 und die negativen Elektroden 107 durch Absorbieren der Elektrolytlösung zum Zeitpunkt des Ladens expandieren sowie durch Freisetzen der Elektrolytlösung zum Zeitpunkt der Entladung kontrahieren, erfolgt ein Austausch der Elektrolytlösung durch Bereiche, in denen das Elektrolytlösungsreservoir 104 und der Separator 110 miteinander in Berührung stehen.
  • Zum Zeitpunkt des Ladens absorbieren die positiven Elektroden 106 und die negativen Elektroden 107 die Elektrolytlösung und expandieren, und die Elektrolytlösung, mit der der Separator 110 getränkt ist, bewegt sich in Richtung zu den positiven Elektroden 106 und den negativen Elektroden 107. Anschließend bewegt sich die Elektrolytlösung über die Berührungsfläche zwischen dem Elektrolytlösungsreservoir 104 und dem Separator 110 von dem Elektrolytlösungsreservoir 104 zu dem Separator 110.
  • Dagegen geben die positiven Elektroden 106 und die negativen Elektroden 107 zum Zeitpunkt der Entladung Elektrolytlösung ab, und sie ziehen sich zusammen, und die Elektrolytlösung bewegt sich in Richtung zu dem Separator 110. Dann bewegt sich die Elektrolytlösung über die Berührungsfläche zwischen Elektrolytlösungsreservoir 104 und dem Separator 110 von dem Separator 110 zu dem Elektrolytlösungsreservoir 104.
  • Bei dem dritten Ausführungsbeispiel sind das Elektrolytlösungsreservoir 104a und die Separatoren 110a und 110b über ihre jeweiligen Hauptflächen haftend miteinander verbunden, so daß der Austausch der Elektrolytlösung in effizienter Weise erfolgen kann.
  • 14 zeigt eine graphische Darstellung zur Erläuterung der durchmessermäßigen Verteilung der Poren in dem Separator 110 (S110), der durchmessermäßigen Verteilung der Poren in dem Elektrolytlösungsreservoir 104 (S104) sowie des Aufnahmeverhältnisses der Elektrolytlösung im vollständig geladenen Zustand. Ferner zeigt 15 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der durchmessermäßigen Verteilung der Poren in dem Separator 110 (S110), der durchmessermäßigen Verteilung der Poren in dem Elektrolytlösungsreservoir 104 (S104) sowie des Aufnahmeverhältnisses der Elektrolytlösung im vollständig entladenen Zustand.
  • Wie in den 14 und 15 gezeigt, ist ebenso wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel der durchschnittliche Durchmesser der Poren des Elektrolytlösungsreservoirs 104 größer als der durchschnittliche Durchmesser der Poren des Separators 110. Ferner ist der durchschnittliche Durchmesser der Poren des Elektrolytlösungsreservoirs 104 größer als der durchschnittliche Durchmesser der Poren in den Elektroden. Dadurch wird das Aufnahmeverhältnis der Elektrolytlösung in den Poren des Separators 110 und den Elektroden auf einem höheren Wert gehalten als der Wert in dem Elektrolytlösungsreservoir 104, und zwar aufgrund der Differenz bei der Ansaugkraft der Poren.
  • Der Grund hierfür besteht darin, daß je kleiner der Durchmesser der Poren im Separator 110, in dem Elektrolytlösungsreservoir 104 und den Elektroden ist, desto stärker ist die Ansaugkraft dieser Elemente zum Ansaugen der Elektrolytlösung als Ergebnis der Kapillarwirkung in dem Fall, in dem der Berührungswinkel zwischen der Oberfläche des Separators 110, des Elektrolytlösungsreservoirs 104 sowie der Elektroden und der Elektrolytlösung nicht größer als 90° ist.
  • Wenn der Berührungswinkel gleich ist, werden die Poren beginnend mit den einen kleineren Durchmesser aufweisenden Poren nacheinander mit Elektrolytlösung gefüllt. Ferner ist der durchschnittliche Durchmesser der Poren in den Elektroden kleiner als der durchschnittliche Durchmesser der Poren in dem Separator 110, und auf diese Weise wird ein Zustand aufrechterhalten, in dem die Poren in der Elektrode vollständig mit Elektrolytlösung gefüllt sind.
  • In dem Fall, in dem die Menge an Elektrolytlösung geringer ist als das Gesamtvolumen der Poren in den Elektroden, dem Elektrolytlösungsreservoir 104 und dem Separator 110, verbleiben einen großen Durchmesser aufweisende Poren in dem Elektrolytlösungsreservoir 104 als Bereiche, die nicht mit Elektrolytlösung gefüllt sind (nicht schraffierter Bereich in 14).
  • Im vollständig geladenen Zustand und wenn die Elektrolytlösung aufgrund eines solchen Mechanismus wie die Interkalation in das Kohlenstoffmaterial in den positiven Elektroden 106 und den negativen Elektroden 107 gesaugt wird und das Volumen der positiven Elektroden 106 und der negativen Elektroden 107 zunimmt, bewegt sich die Elektrolytlösung in einer derartigen Weise von dem Separator 110 zu den positiven Elektroden 106 und den negativen Elektroden 107, daß Lücken in einigen der Poren des Separators 110 entstehen.
  • Bei dem elektrischen Doppelschichtkondensator gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel bewegt sich jedoch die Elektrolytlösung in den Poren mit großem Durchmesser in dem Elektrolytlösungsreservoir 104 in Richtung auf die Lücken in dem Separator 110, so daß diese Lücken mit Elektrolytlösung gefüllt werden.
  • Bei dem in 14 dargestellten Beispiel beträgt das Aufnahmeverhältnis der Elektrolytlösung innerhalb der Poren in dem Separator 110 im vollständig geladenen Zustand 100%. In diesem Fall steigt der elektrische Widerstand des Separators 110 überhaupt nicht an. In der gleichen Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel befindet sich jedoch in dem Fall, in dem das Aufnahmeverhältnis der Elektrolytlösung innerhalb der Poren in dem Separator 110 einen Wert von 50% oder mehr besitzt, die Elektrolytlösung innerhalb einander benachbarter Poren in dem Separator 110 in Verbindung, so daß der Anstieg im elektrischen Widerstand innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt.
  • Die Menge der Elektrolytlösung innerhalb des Separators 110 wird im vollständig geladenen Zustand am geringsten, und in dem Fall, in dem das Aufnahmeverhältnis der Elektrolytlösung innerhalb der Poren in dem Separator 110 im vollständig geladenen Zustand nicht weniger als 50% beträgt, liegt somit der Anstieg beim elektrischen Widerstand des Separators 110 innerhalb eines zulässigen Bereichs.
  • Wenn die positiven Elektroden 106 und die negativen Elektroden 107 zum Zeitpunkt der Entladung miteinander in Berührung treten, bewegt sich die von den positiven Elektroden 106 und den negativen Elektroden 107 abgegebene Elektrolytlösung in Richtung zu dem Separator 110. Wenn das Aufnahmeverhältnis der Elektrolytlösung innerhalb der Poren in dem Separator 110 den Wert von 100% übersteigt, wird die Elektrolytlösung, die nicht in dem Separator 110 gehalten werden kann, von dem Elektrolytlösungsreservoir 104 aufgenommen.
  • Infolgedessen läßt sich eine Situation vermeiden, in der die Elektrolytlösung durch das Entlastungsventil aus dem Außengehäuse 101 heraus nach außen überläuft. Die Menge an Elektrolytlösung innerhalb des Separators 110 wird im vollständig entladenen Zustand am größten, und wie in 15 gezeigt ist, kann in dem Fall, in dem das Aufnahmeverhältnis der Elektrolytlösung innerhalb der Poren des Elektrolytlösungsreservoirs 104 im vollständig entladenen Zustand 100% oder weniger beträgt, eine Leckage der Elektrolytlösung nach außerhalb des Außengehäuses 101 verhindert werden.
  • Wie vorstehend beschrieben worden ist, kann das Elektrolytlösungsreservoir 104 mit einer vorbestimmten Elektrolytlösungsmenge in einer derartigen Weise getränkt werden, daß das Aufnahmeverhältnis der Elektrolytlösung innerhalb der Poren in dem Separator 110 im vollständig geladenen Zustand 50% oder mehr beträgt und das Aufnahmeverhältnis der Elektrolytlösung innerhalb der Poren in dem Elektrolytlösungsreservoir 104 im vollständig entladenen Zustand 100% oder weniger beträgt.
  • Infolgedessen läßt sich ein Anstieg des elektrischen Widerstands des Separators 110 im vollständig geladenen Zustand in einem zulässigen Bereich halten, während zum Zeitpunkt der Entladung eine Leckage der Elektrolytlösung nach außen verhindert werden kann.
  • Obwohl es in diesem Zusammenhang in der gleichen Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel wünschenswert ist, daß der durchschnittliche Durchmesser der Poren in dem Elektrolytlösungsreservoir 104 größer ist als der durchschnittliche Durchmesser der Poren in dem Separator 110, wird auch in dem umgekehrten Fall, in dem der durchschnittliche Durchmesser in dem Elektrolytlösungsreservoir 104 kleiner ist als der durchschnittliche Durchmesser der Poren in dem Separator 110, die Saugkraft der Poren in dem Separator 110 höher als in dem Elektrolytlösungsreservoir 104, wenn der Berührungswinkel zwischen der Elektrolytlösung und dem Separator 110 kleiner ist als der Berührungswinkel der Elektrolytlösung und dem Elektrolytlösungsreservoir 104, so daß sich wiederum die gleichen Wirkungen wie in dem Fall erzielen lassen, in dem der durchschnittliche Durchmesser der Poren anders ausgeführt ist.
  • Bei einer exemplarischen Ausführungsform des dritten Ausführungsbeispiels wird für den Separator 110 Separatorpapier für elektrische Doppelschichtkondensatoren ”TF40”, hergestellt von der Nippon Kodoshi Corporation, verwendet, und ”MPF45AC” von dem gleichen Hersteller wird für das Elektrolytlösungsreservoir 104 verwendet. TF40 ist aus Lösungsmittel-gesponnenen regenerierten Zellulosefasern hergestellt, deren durchschnittlicher Porendurchmesser 0,3 μm beträgt und die eine Porosität von 73% haben.
  • MPF45AC wird aus Polypropylenfasern hergestellt, deren durchschnittlicher Porendurchmesser 4 μm beträgt und die eine Porosität von 75% haben. Der durchschnittliche Porendurchmesser ist bei dem Separator 110 und dem Elektrolytlösungsreservoir 104 um etwa das Zehnfache oder mehr verschieden, und somit wird die Elektrolytlösung als Erstes in dem eine hohe Saugkraft aufweisenden Separator 110 aufgenommen.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist bei dem elektrischen Doppelschichtkondensator gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel das Elektrolytlösungsreservoir 104 in einer derartigen Weise angeordnet, daß es Bereichen zugewandt gegenüberliegt, die innerhalb der Hauptflächen der positiven Stromsammelplatten 108, mit denen die positiven Elektroden 106 verbunden sind, nicht mit den positiven Elektroden 106 in Berührung stehen.
  • Ferner ist das Elektrolytlösungsreservoir 104 derart angeordnet, daß es Bereichen zugewandt gegenüberliegt, die innerhalb der Hauptflächen der negativen Stromsammelplatten 109, mit denen die negativen Elektroden 107 verbunden sind, nicht mit den negativen Elektroden 107 in Berührung stehen. Somit läßt sich das Elektrolytlösungsreservoir in einer derartigen Weise anordnen, daß es sich nahe bei den Bereichen des Separators 110 befindet, die sandwichartig zwischen den positiven Elektroden 106 und den negativen Elektroden 107 vorgesehen sind.
  • Selbst wenn die positiven Elektroden 106 und die negativen Elektroden 107 die Elektrolytlösung als Ergebnis einer Expansion zum Zeitpunkt der Ladung absorbieren und die Elektrolytlösung in dem Separator 110, der sandwichartig zwischen den positiven Elektroden 106 und den negativen Elektroden 107 angeordnet ist, zu gering wird, kann die Elektrolytlösung somit von dem Elektrolytlösungsreservoir 104 rasch dem Separator 110 zugeführt werden.
  • Selbst wenn die positiven Elektroden 106 und die negativen Elektroden 107 die Elektrolytlösung als Ergebnis einer Kontraktion zum Zeitpunkt der Entladung abgeben und die Elektrolytlösung aus dem Separator 110 überläuft, der sandwichartig zwischen den positiven Elektroden 106 und den negativen Elektroden 107 vorgesehen ist, kann das Elektrolytlösungsreservoir 104 somit die Elektrolytlösung rasch von dem Separator 110 aufnehmen und diese halten. Somit ist eine Expansion/Kontraktion der positiven Elektroden 106 und der negativen Elektroden 107 zum Zeitpunkt des Ladens und des Entladens zulässig, während gleichzeitig die Elektrolytlösung, mit der der Separator 110 getränkt ist, auf einer konstanten Menge gehalten werden kann.
  • Infolgedessen können ein Anstieg des elektrischen Widerstands des Separators 110 sowie eine Leckage der Elektrolytlösung nach außen vermieden werden, während gleichzeitig die Kapazität gesteigert wird. Ferner ist das Elektrolytlösungsreservoir 104 nicht sandwichartig zwischen die positiven Elektroden 106 und die negativen Elektroden 107 geschichtet, und somit befindet sich kein unnötiges Element zwischen den positiven Elektroden 106 und den negativen Elektroden 107. Somit wird die Leistungsfähigkeit aufgrund der Position des Elektrolytlösungsreservoirs 104 in der Anordnung nicht beeinträchtigt.
  • Es hat sich bestätigt, daß der elektrische Doppelschichtkondensator gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel bei Ausführung von 5000 Lade- und Entladezyklen, wobei ein Zyklus 10 Minuten dauert, einen stabilen Betrieb mit einem Kapazitätsabfall von 5% zeigt.
  • Ferner ist bei dem dritten Ausführungsbeispiel das Elektrolytlösungsreservoir 104 zwischen den positiven Stromsammelplatten 108 bzw. zwischen den negativen Stromsammelplatten 109 angeordnet, so daß die Raume zwischen den Stromsammelplatten in effektiver Weise genutzt werden können. Auf diese Weise kann das Elektrolytlösungsreservoir 104 in geeigneter Weise plaziert werden, ohne daß die äußere Größe dieses elektrischen Doppelschichtkondensators zunimmt.
  • Darüber hinaus ist bei dem dritten Ausführungsbeispiel der Separator 110 (bestehend aus den Separatorelementen 110a oder 110b) in Form eines einzigen Elements ausgebildet, das derart gefaltet ist, daß es zwischen der positiven Elektrode 106 und der negativen Elektrode 107 in jeder der Vielzahl der Zelleneinheiten 150 angeordnet ist, und somit kann der Separator 110, der sich durch eine Vielzahl von Zelleneinheiten 150 hindurch erstreckt, in kostengünstiger Weise montiert werden. Darüber hinaus ergeben sich auch solche Wirkungen wie eine einfache Ausbildung des Elektrolytlösungsreservoirs 104.
  • Weiterhin ist bei dem dritten Ausführungsbeispiel das Elektrolytlösungsreservoir 104 in den Gipfelfaltbereichen 260 des Separatorelements 110a sowie den Talfaltbereichen 250 des Separatorelements 110b in Berührung mit diesen angeordnet, d. h. in den Faltbereichen, die sich zwei einander benachbarte Zelleneinheiten 150 teilen, sowie in Berührung mit diesen vorgesehen, so daß sich das Elektrolytlösungsreservoir 104 in einfacher Weise diesen beiden betreffenden Zelleneinheiten 150 entsprechend anordnen läßt.
  • Viertes Ausführungsbeispiel
  • 16 zeigt eine Frontansicht zur Erläuterung der Konstruktion eines elektrischen Doppelschichtkondensators gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie in 16 gezeigt ist, sind bei dem elektrischen Doppelschichtkondensator gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ein positiver Elektrodenanschluß 102 und ein negativer Elektrodenanschluß 103 von derselben Seite eines Außengehäuses 101 wegragend vorgesehen.
  • 17 zeigt eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Konstruktion des Elektrolytlösungsreservoirs 104 und eines Zellenbereichs 105 in einem Zustand, in dem diese beiden Elemente in dem Außengehäuse 101 eingeschlossen sind. Wie in 17 gezeigt ist, erstreckt sich bei einer positiven Stromsammelplatte 108 ein nicht mit einer positiven Elektrode in Berührung stehender Bereich 181 von einem mit einer positiven Elektrode in Berührung stehenden Bereich 180 nach oben, und zwar in der gleichen Weise wie bei dem dritten Ausführungsbeispiel.
  • Ferner ist der nicht mit einer positiven Elektrode in Berührung stehende Bereich 181 mit dem positiven Elektrodenanschluß 102 verbunden. Im Unterschied zu dem dritten Ausführungsbeispiel erstreckt sich bei einer negativen Stromsammelplatte 109 ein nicht mit einer negativen Elektrode in Berührung stehender Bereich 191 von einem mit einer negativen Elektrode in Berührung stehenden Bereich 190 nach oben.
  • Ferner ist der nicht mit einer negativen Elektrode in Berührung stehende Bereich 191 mit dem negativen Elektrodenanschluß 103 verbunden. Der positive Elektrodenanschluß 102 und der negative Elektrodenanschluß 103 sind mittels nicht dargestellter Dichtungsbereiche abgedichtet, die an der oberen Oberfläche des Außengehäuses 101 vorgesehen sind, und sie ragen von der oberen Oberflächenseite des Außengehäuses 101 nach außen, wie dies in 16 gezeigt ist.
  • Der Separator 110 bei dem dritten Ausführungsbeispiel ist zwar aus zwei Separatorelementen 110a und 110b gebildet, jedoch ist der Separator 110 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel in Form eines einzigen Elements ausgebildet. Der Separator 110 ist zwischen der positiven Elektrode 106 und der negativen Elektrode 107 in jeder Zelleneinheit 150 durch Biegen eines einzigen Elements angeordnet. Ferner ist der Separator 110 derart vorgesehen, daß er den größeren Teil der Oberfläche der positiven Elektroden 106 und der positiven Stromsammelplatten 108 sowie auch der negativen Elektroden 107 und der negativen Stromsammelplatten 109 überdeckt und mit diesen in Berührung steht.
  • Die Elektrolytlösungsreservoirs 104a befinden sich jeweils in Berührung mit dem Separator 110. Dabei ist jedes Elektrolytlösungsreservoir 104 derart angeordnet, daß es in jeder Zelleneinheit 150 demjenigen Bereich zugewandt gegenüberliegt, der in der Hauptfläche der positiven Stromsammelplatte 108, mit der die positive Elektrode 106 verbunden ist, nicht mit der positiven Elektrode 106 in Berührung steht, sowie demjenigen Bereich zugewandt gegenüberliegt, der in der Hauptfläche der negativen Stromsammelplatte 109, mit der die negative Elektrode 109 verbunden ist, nicht mit der negativen Elektrode 107 in Berührung steht.
  • Das heißt, in jeder Zelleneinheit 150 ist das Elektrolytlösungsreservoir 104a sandwichartig zwischen dem nicht mit der positiven Elektrode in Berührung stehenden Bereich 181 und dem nicht mit der negativen Elektrode in Berührung stehenden Bereich 191 angeordnet sowie derart plaziert, daß es der Hauptfläche des nicht mit der positiven Elektrode in Berührung stehenden Bereichs 181, der sich auf der Seite der positiven Elektrode 106 befindet, sowie der Hauptfläche des nicht mit der negativen Elektrode in Berührung stehenden Bereichs 191, der sich auf der Seite der negativen Elektrode 107 befindet, zugewandt gegenüberliegt. Ferner ist das Elektrolytlösungsreservoir 104a bei jeder Zelleneinheit 150 nicht sandwichartig zwischen die positive Elektrode 106 und die negative Elektrode 107 geschichtet.
  • 18 zeigt eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Konstruktion des Elektrolytlösungsreservoirs 104 und des Zellenbereichs 105 in einem Zustand, bevor diese beiden Elemente in dem Außengehäuse 101 eingeschlossen sind, und 19 zeigt eine Draufsicht zur Erläuterung der Konstruktion des in 18 dargestellten Separators 110 bei Betrachtung in Richtung eines Pfeils B.
  • Wie in 19 gezeigt ist, sind Talfaltungen 200 und Gipfelfaltungen 210 in einander abwechselnder Weise in konstanten Intervallen in dem Separator 110 vorgesehen, so daß der Separator 110 infolgedessen eine Faltenbalgkonstruktion bildet. Der Separator 110 läßt sich einfach in einer Weise bilden, die nicht viel anders als bei dem dritten Ausführungsbeispiel ist, und er läßt sich kostengünstig herstellen.
  • Wie in 18 gezeigt ist, sind die positiven Elektroden 106 und die positiven Stromsammelplatten 108 sowie die negativen Elektroden 107 und die negativen Stromsammelplatten 109 in den Talfaltbereichen 250 angeordnet, die in dem Separator 110 gebildet worden sind, während die Elektrolytlösungsreservoirs 104a gefaltet sowie an der unteren Oberflächenseite der Gipfelfaltbereiche 260 des Separators 110 angebracht sind.
  • Wenn das Elektrolytlösungsreservoir 104 und der Zellenbereich 105 in das Außengehäuse 101 eingeschlossen werden, werden die positiven Elektroden 106 und die positiven Stromsammelplatten 108 sowie die negativen Elektroden 107 und die negativen Stromsammelplatten 109 in die Talfaltbereiche 250 des Separators 110 eingesetzt, an dem die Elektrolytlösungsreservoirs 104a angebracht sind, und anschließend wird der Separator 110 derart gefaltet, daß der Separator 110 die positiven Elektroden 106 und die positiven Stromsammelplatten 108 sowie die negativen Elektroden 107 und die negativen Stromsammelplatten 109 haftend miteinander verbunden werden, und diese Elemente werden in das Außengehäuse 101 eingeschlossen.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist dann, wenn das Elektrolytlösungsreservoir 104 und der Zellenbereich 105 in das Außengehäuse 101 eingeschlossen sind, wie dies in 17 gezeigt ist, der Gipfelfaltbereich 260 des Separators 110 in jeder Zelleneinheit zwischen der positiven Stromsammelplatte 108 und der negativen Stromsammelplatte 109 angeordnet, wobei das Elektrolytlösungsreservoir 104 in dem Gipfelfaltbereich 260 derart angeordnet ist, daß es mit diesem in Berührung steht.
  • Ein Pfeil 320a in 19 zeigt die Stelle an, an der eine positive Stromsammelplatte 108 eingesetzt ist, bei der nur auf einer Seite eine positive Elektrode 106 vorgesehen ist, während Pfeile 320b die Stelle anzeigen, an der positive Stromsammelplatten 108 eingesetzt sind, bei denen positive Elektroden 106 auf beiden Seiten vorgesehen sind. Außerdem zeigt ein Pfeil 330a in 19 die Stelle an, an der eine negative Stromsammelplatte 109 eingesetzt ist, bei der eine negative Elektrode 107 nur auf einer Seite vorgesehen ist, und Pfeile 330b zeigen die Stelle an, an der negative Stromsammelplatten 109 eingesetzt sind, bei denen negative Elektroden 107 auf beiden Seiten vorgesehen sind.
  • Bei dem elektrischen Doppelschichtkondensator gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration lassen sich die Elektrolytlösungsreservoirs 104a nahe bei den Bereichen des Separators 110 anordnen, die sandwichartig zwischen den positiven Elektroden 106 und den negativen Elektroden 107 angeordnet sind, wie dies auch bei dem dritten Ausführungsbeispiel der Fall ist, und somit ist eine Expansion/Kontraktion der positiven Elektroden 106 und der negativen Elektroden 107 zum Zeitpunkt des Ladens und Entladens möglich, während die Elektrolytlösung, mit der der Separator 110 getränkt ist, auf einer konstanten Menge gehalten werden kann.
  • Infolgedessen lassen sich ein Anstieg bei dem elektrischen Widerstand des Separators 110 und eine Leckage der Elektrolytlösung nach außen vermeiden, während die Kapazität gesteigert wird. Ferner ist das Elektrolytlösungsreservoir 104 insgesamt derart vorgesehen, daß es nicht sandwichartig zwischen den positiven Elektroden 106 und den negativen Elektroden 107 angeordnet ist, so daß kein unnötiges Element zwischen den positiven Elektroden 106 und den negativen Elektroden 107 vorgesehen ist und somit die Leistungsfähigkeit nicht als Ergebnis der Position des Elektrolytlösungsreservoirs 104 in der Anordnung beeinträchtigt wird.
  • Weiterhin ist das Elektrolytlösungsreservoir 104 (bestehend aus den Einzelreservoirs 104a) gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel zwischen den positiven Stromsammelplatten 108 und den negativen Stromsammelplatten 109 angeordnet, so daß die Räume zwischen den positiven Stromsammelplatten 108 und den negativen Stromsammelplatten 109 in effizienter Weise genutzt werden können. Somit kann das Elektrolytlösungsreservoir 104 in geeigneter Weise plaziert werden, ohne daß die äußere Größe dieses elektrischen Doppelschichtkondensators zunimmt.
  • Fünftes Ausführungsbeispiel
  • 20 zeigt eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Konstruktion eines elektrischen Doppelschichtkondensators gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Den elektrischen Doppelschichtkondensator gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel erhält man unter Ausbildung des in Form eines einzigen Elements vorliegenden Separators 110 in einer Anordnung wie bei dem elektrischen Doppelschichtkondensator gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel. 20 zeigt nur das Elektrolytlösungsreservoir 104 und den Zellenbereich 105 von denjenigen Elementen, die den elektrischen Doppelschichtkondensator gemäß diesem Ausführungsbeispiel bilden.
  • Wie in 20 gezeigt, ist der Separator 110 in jeder Zelleneinheit 150 durch Biegen eines einzelnen Elements zwischen der positiven Elektrode 106 und der negativen Elektrode 107 angeordnet. Ferner ist der Separator 110 derart vorgesehen, daß er den größeren Teil der Oberflächenbereiche der positiven Elektroden 106 und der positiven Stromsammelplatten 108 sowie der negativen Elektroden 107 und der negativen Stromsammelplatten 109 überdeckt und mit diesen in Berührung steht.
  • 21 zeigt eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Konstruktion eines Elektrolytlösungsreservoirs 104 und eines Zellenbereichs 105 in einem Zustand vor der Anordnung in einem Außengehäuse 101. Wie in 21 gezeigt, sind bei dem Separator 110 Elektrolytlösungsreservoirs 104a gefaltet und auf der oberen Oberflächenseite von Talfaltbereichen 250 angebracht und sind die positiven Elektroden 106 sowie die positiven Stromsammelplatten 108 in den Talfaltbereichen 250 angeordnet.
  • Ferner sind Elektrolytlösungsreservoirs 104a gefaltet und an der unteren Oberflächenseite von Gipfelfaltbereichen 260 angebracht und sind die negativen Elektroden 107 sowie die negativen Stromsammelplatten 109 in den Gipfelfaltbereichen 260 angeordnet.
  • Wenn das Elektrolytlösungsreservoir 104 und der Zellenbereich 105 in das Außengehäuse 101 eingeschlossen werden, werden die positiven Elektroden 106 und die positiven Stromsammelplatten 108 in die Talfaltbereiche 250 des Separators 110 eingesetzt, an denen die einzelnen Elektrolytlösungsreservoirs 104a angebracht sind, und die negativen Elektroden 107 sowie die negativen Stromsammelplatten 109 werden in die Gipfelfaltbereiche 260 des Separators 110 eingesetzt, an denen die einzelnen Elektrolytlösungsreservoirs 104a angebracht sind; anschließend wird der Separator 110 derart gefaltet, daß der Separator 110 sowie die positiven Elektroden 106, die positiven Stromsammelplatten 108, die negativen Elektroden 107 und die negativen Stromsammelplatten 109 in haftender Weise eng aneinander angebracht werden, und anschließend werden diese Elemente in das Außengehäuse 101 eingeschlossen.
  • Wie in 20 gezeigt ist, sind infolgedessen die Gipfelfaltbereiche 260 des Separators 110 derart angeordnet, daß sich zwei Zelleneinheiten 150 zwischen zwei positiven Stromsammelplatten 108 einen Gipfelfaltbereich 260 teilen. Ferner sind auch die Talfaltbereiche 250 des Separators 110 derart angeordnet, daß sich zwei Zelleneinheiten 150 zwischen zwei negativen Stromsammelplatten 109 einen Talfaltbereich 250 teilen. Ferner hat die Distanz zwischen der positiven Elektrode 106 und der negativen Elektrode 107 in jeder Zelleneinheit 150 den gleichen Wert wie die Dicke des Separators 110.
  • Bei dem elektrischen Doppelschichtkondensator gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, wie er in 9 gezeigt ist, sind das Separatorelement 110a und das Separatorelement 110b aufeinander geschichtet, und somit hat die Distanz zwischen der positiven Elektrode 106 und der negativen Elektrode 107 den Wert einer Summe aus der Dicke des Separatorelements 110a und der Dicke des Separatorelements 110b in jeder Zelleneinheit 150. Das heißt, die Bereiche zwischen den positiven Elektroden 106 und den negativen Elektroden 107 haben bei dem Separator 110 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel eine Doppellagenkonstruktion.
  • Dagegen hat bei dem elektrischen Doppelschichtkondensator gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel die Distanz zwischen der positiven Elektrode 106 und der negativen Elektrode 107 den gleichen Wert wie die Dicke des Separators 100 in jeder Zelleneinheit 150, so daß die Bereiche zwischen den positiven Elektroden 106 und den negativen Elektroden 107 bei dem Separator 110 eine Einzellagenkonstruktion aufweisen.
  • Somit ist die Distanz zwischen den positiven Elektroden 106 und den negativen Elektroden 107 im Vergleich zu dem dritten Ausführungsbeispiel gering, und das Risiko eines elektrischen Kurzschlusses zwischen den positiven Elektroden 106 und den negativen Elektroden 107 über den Separator 110 hinweg nimmt aufgrund des Elektrodenmaterials (freie Aktivkohlepartikel, aufgewachsenes Metalldendrit oder dergleichen) zu.
  • Jedoch ist der Separator 110 in Form eines einzigen Elements ausgebildet, so daß sich eine Reduzierung der Kosten für die Materialien erzielen läßt, die den elektrischen Doppelschichtkondensator gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bilden.
  • Sechstes Ausführungsbeispiel
  • 22 zeigt eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Konstruktion eines elektrischen Doppelschichtkondensators gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Den elektrischen Doppelschichtkondensator gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel erhält man im Grunde durch Teilen jedes der Separatorelemente 110a und 110b des elektrischen Doppelschichtkondensators gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel in mehrere Stücke. Von denjenigen Elementen, die den vorliegenden elektrischen Doppelschichtkondensator bilden, zeigt 22 nur das Elektrolytlösungsreservoir 104 und den Zellenbereich 105.
  • 23 zeigt eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Konstruktion des Elektrolytlösungsreservoirs und des Zellenbereichs 105 in einem Zustand vor der Aufnahme in einem Außengehäuse 101. Wie in 23 gezeigt, ist das Separatorelement 110a an den Gipfelfaltbereichen 260 geteilt. Infolgedessen ist das Separatorelement 110a aus mehreren Elementen 400a gebildet, die V-förmig gefaltet sind. Ferner bleiben die positiven Elektroden 106 und die positiven Stromsammelplatten 108 in den Elementen 400a hängen.
  • Das Separatorelement 110b ist an den Talfaltbereichen 250 geteilt. Infolgedessen ist das Separatorelement 110b aus mehreren Einzelelementen 400b gebildet, die umgekehrt V-förmig gefaltet sind. Außerdem bleiben die negativen Elektroden 107 und die negativen Stromsammelplatten 109 in den Elementen 400b hängen.
  • Die Hälfte der mehreren Elektrolytlösungsreservoirs 104a ist an den beiden Endbereichen der inneren Hauptfläche jedes Elements 400a angeordnet. Die übrige Hälfte der mehreren Elektrolytlösungsreservoirs 104a ist an den beiden Endbereichen der inneren Hauptflächen jedes Elements 400b angeordnet.
  • Wenn das Elektrolytlösungsreservoir 104 insgesamt und der Zellenbereich 105 in das Außengehäuse 101 eingeschlossen werden, werden die Elemente 400a, an denen Elektrolytlösungsreservoirs 104a angebracht sind, sowie Elemente 400b, an denen Elektrolytlösungsreservoirs 104a angebracht sind, in einander abwechselnder Weise ausgerichtet, positive Elektroden 106 und positive Stromsammelplatten 108 werden in die Elemente 400a eingesetzt, und negative Elektroden 107 und negative Stromsammelplatten 109 werden in die Elemente 400b eingesetzt; im Anschluß daran werden die Elemente 400a und 400b derart gefaltet, daß die positiven Elektroden 106 und die positiven Stromsammelplatten 108 sandwichartig zwischen den Elementen 400a angeordnet sind bzw. die negativen Elektroden 107 und die negativen Stromsammelplatten 109 sandwichartig zwischen den Elementen 400b angeordnet sind, wobei diese Elemente in dieser Form in das Außengehäuse 101 eingeschlossen werden.
  • Wie in 22 gezeigt, ist infolgedessen die Hälfte der mehreren Elektrolytlösungsreservoirs 104a sandwichartig zwischen den Separatorelementen 110a und den positiven Stromsammelplatten 108 angeordnet, während die verbleibende Hälfte von diesen sandwichartig zwischen den Separatorelementen 110b und den negativen Stromsammelplatten 109 angeordnet ist.
  • Wie vorstehend beschrieben worden ist, sind die Separatorelemente 110a und 100b jeweils aus mehreren Einzelelementen gebildet, und somit läßt sich die Anzahl der vielen Zelleneinheiten 150 in einfacher Weise erhöhen oder verringern, obwohl dabei die Produktivität aufgrund der Nichtausbildung eines einzigen Elements geringer wird, wobei sich ein Vorteil dahingehend ergibt, daß sich diese Elemente in einem Zustand handhaben lassen, in dem die positiven Elektroden 106 und die negativen Elektroden 107 sandwichartig zwischen den Separatorelementen angeordnet sind.
  • Siebtes Ausführungsbeispiel
  • 24 zeigt eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Konstruktion eines elektrischen Doppelschichtkondensators gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Den elektrischen Doppelschichtkondensator gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel erhält man im Grunde durch Teilen des Separators 110 des elektrischen Doppelschichtkondensators gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel in mehrere Stücke. Von den Elementen, die den vorliegenden elektrischen Doppelschichtkondensator bilden, zeigt 24 das Elektrolytlösungsreservoir 104 und den Zellenbereich 105.
  • 25 zeigt eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Konstruktion des Elektrolytlösungsreservoirs 104 und des Zellenbereichs 105 in einem Zustand vor der Aufnahme in dem Außengehäuse 101. Wie in 25 gezeigt ist, ist der Separator 110 an den Gipfelfaltbereichen 260 geteilt. Infolgedessen ist der Separator 110 aus mehreren Elementen 400 gebildet, die V-förmig ausgebildet sind.
  • Ferner bleiben die positiven Elektroden 106 und die positiven Stromsammelplatten 108 in den Elementen 400 hängen und bleiben auch die negativen Elektroden 107 und die negativen Stromsammelplatten 109 in den Elementen 400 hängen bzw. werden in diesen zurückgehalten. Die Elektrolytlösungsreservoirs 104a sind an den beiden oberen Endbereichen der inneren Hauptfläche jedes Elements 400 angeordnet.
  • Wenn das Elektrolytlösungsreservoir 104 insgesamt und der Zellenbereich 105 in das Außengehäuse 101 eingeschlossen werden, so werden mehrere Elemente 400 mit daran angebrachten Elektrolytlösungsreservoirs 104a ausgerichtet, die mit den positiven Stromsammelplatten 108 verbundenen positiven Elektroden 106 und die mit den negativen Stromsammelplatten 109 verbundenen negativen Elektroden 107 werden abwechselnd in diese mehreren Elemente 400 eingesetzt; anschließend werden die Elemente 400 derart gefaltet, daß die positiven Elektroden 106 sowie die positiven Stromsammelplatten 108 sowie die negativen Elektroden 107 und die negativen Stromsammelplatten 109 in den Elementen 400 hängen bleiben bzw. festgelegt werden, und in dieser Weise werden diese Elemente in das Außengehäuse 101 eingeschlossen.
  • Wie in 24 gezeigt, ist somit die Hälfte der mehreren Elektrolytlösungsreservoirs 104a sandwichartig zwischen dem Separator 110 und den positiven Stromsammelplatten 108 angeordnet, während die übrige Hälfte von diesen sandwichartig zwischen dem Separator 110 und den negativen Stromsammelplatten 109 angeordnet ist.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist der Separator 110 aus mehreren Elementen gebildet, und auf diese Weise läßt sich die Anzahl der Vielzahl von Zelleneinheiten 150 in einfacher Weise erhöhen oder reduzieren, selbst wenn dabei die Produktivität aufgrund der Nichtausbildung eines einzigen Elements geringer wird, wobei sich ein Vorteil dahingehend ergibt, daß sich diese Elemente in einem Zustand handhaben lassen, in dem die positiven Elektroden 106 und die negativen Elektroden 107 sandwichartig zwischen den Separatoren angeordnet sind.
  • Achtes Ausführungsbeispiel
  • Die 26 und 27 zeigen Schnittdarstellungen zur Erläuterung der Konstruktion eines elektrischen Doppelschichtkondensators gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 26 veranschaulicht die Konstruktion dieses elektrischen Doppelschichtkondensators im vollständig entladenen Zustand, und 27 veranschaulicht die Konstruktion des elektrischen Doppelschichtkondensators im vollständig geladenen Zustand.
  • Wie in den 26 und 27 gezeigt, ist der elektrische Doppelschichtkondensator gemäß dem achten Ausführungsbeispiel mit einem Außengehäuse 501, einem Elektrolytlösungsreservoir 504 und einem Zellenbereich 505, die in dieses Außengehäuse 501 eingeschlossen sind, sowie mit einem positiven Elektrodenanschluß 502 und einem negativen Elektrodenanschluß 503 ausgestattet.
  • Der Zellenbereich 505 ist mit einer positiven Elektrode 506 und einer negativen Elektrode 507 versehen, die einander unter Zwischenanordnung eines porösen Separators 510 zugewandt gegenüberliegen, sowie ferner mit einer positiven Stromsammelplatte 508 und einer negativen Stromsammelplatte 509 versehen, die von außen her mit der positiven Elektrode 506 bzw. der negativen Elektrode 507 verbunden sind. Die positive Elektrode 506, die negative Elektroden 507 und der Separator 510 sind mit Elektrolytlösung getränkt.
  • Hinsichtlich des Materials für die positive Elektrode 506 und die negative Elektrode 507 kann das gleiche Material wie für die positive Elektrode 106 und die negative Elektrode 107 verwendet werden. Die Form der Hauptfläche der positiven Elektrode 506 bzw. der negativen Elektrode 507 ist z. B. ein Quadrat von 10 cm × 10 cm mit einer Fläche von 100 cm2. Im folgenden werden die positive Elektrode 506 und die negative Elektrode 507 allgemein auch einfach als ”Elektrode” bezeichnet.
  • Die positive Elektrode 506 ist auf der positiven Stromsammelplatte 508 ausgebildet, und die negative Elektrode 507 ist auf der negativen Stromsammelplatte 509 ausgebildet. Die positive Stromsammelplatte 508 ist z. B. aus Aluminiumfolie gebildet und mit dem positiven Elektrodenanschluß 502 verbunden. Die negativen Stromsammelplatte 509 ist z. B. aus Aluminiumfolie oder Kupferfolie gebildet und mit dem negativen Elektrodenanschluß 503 verbunden. Der positive Elektrodenanschluß 502 und der negative Elektrodenanschluß 503 sind mittels Dichtungsbereichen 511 abgedichtet, die an der oberen Oberfläche des Außengehäuses 501 vorgesehen sind, und ragen von der oberen Oberflächenseite des Außengehäuses 501 nach außen.
  • Der Separator 510 ist zwischen der positiven Elektrode 506 und der negativen Elektrode 507 vorgesehen und bedeckt den größeren Teil der Hauptfläche der positiven Stromsammelplatte 508 auf der der positiven Elektrode 506 gegenüberliegenden Seite und steht mit diesem in Berührung. Außerdem ist der Separator 510 derart vorgesehen, daß er den größeren Teil der Hauptfläche der negativen Stromsammelplatte 509 auf der der negativen Elektrode 507 gegenüberliegenden Seite überdeckt und mit dieser in Berührung steht.
  • Weiterhin ist der Separator 510 derart vorgesehen, daß er den Boden der positiven Elektrode 506, der positiven Stromsammelplatte 508, der negativen Elektrode 507 sowie der negativen Stromsammelplatte 509 überdeckt. Hinsichtlich des Materials des Separators 510 kann wiederum das gleiche Material wie für die Separatoren 7 und 110 verwendet werden. Der Separator 510 hat eine Dicke von ca. 20 μm bis 50 μm, eine Porosität (Lückenvolumen) von ca. 60% bis 80% sowie einen durchschnittlichen Porendurchmesser von mehreren μm bis mehrere zehn μm.
  • Das Elektrolytlösungsreservoir 504 ist aus einem porösen Material gebildet, das Dämpfungseigenschaften hat und sich mit einer Elektrolytlösung tränken läßt, wobei das Elektrolytlösungsreservoir 504 in Berührung mit dem Separator 510 vorgesehen ist. Das Elektrolytlösungsreservoir 504 gemäß dem achten Ausführungsbeispiel ist zwischen der Innenseite 501a des Außengehäuses 501 und der die Hauptfläche bildenden Seite des Zellenbereichs 505 in Berührung mit diesen angeordnet.
  • Genauer gesagt, es ist das Elektrolytlösungsreservoir 504 zwischen der Seite des Separators 510, auf der dieser auf der Hauptfläche der positiven Stromsammelplatte 508 auf der der positiven Elektrode 506 gegenüberliegenden Seite ausgebildet ist, sowie der Innenseite 501a des Außengehäuses 501 in Berührung mit diesen ausgebildet sowie ferner zwischen der Seite des Separators 510, auf der dieser auf der Hauptfläche der negativen Stromsammelplatte 509 auf der der negativen Elektrode 507 gegenüberliegenden Seite ausgebildet ist, sowie der Innenseite 501a des Außengehäuses 501 in Berührung mit diesen ausgebildet.
  • Das Elektrolytlösungsreservoir 504 kann aus vielen verschiedenen Materialien und mit vielen verschiedenen Konstruktionen gebildet werden, solange es in dem verwendeten Elektrolyten sowie unter dem elektrochemischen Potential und den Temperaturbedingungen für den Einsatz stabil ist. Die Form der Hauptfläche des Elektrolytlösungsreservoirs 504 ist z. B. ein Quadrat von 10 cm × 10 cm, wobei es sich um die gleiche Form wie die der Hauptfläche der positiven Elektrode 506 und der negativen Elektrode 507 handelt, wobei deren Fläche 100 cm2 beträgt.
  • Für den Elektrolyten und das Lösungsmittel können wiederum die gleichen Materialien wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet werden. Als Material für das Außengehäuse 501 kann das gleiche Material wie für das Außengehäuse 1 und 101 verwendet werden. Ein nicht dargestelltes Entlastungsventil ist an dem Gehäuse 501 vorhanden.
  • In dem Entlastungsventil ist ein kleines Durchgangsloch vorgesehen, wobei dieses Durchgangsloch normalerweise von dem Ventil verschlossen wird, wobei jedoch bei Ansteigen des Innendrucks in dem Außengehäuse 501 das Ventil öffnet und damit auch das Durchgangsloch geöffnet wird und dadurch das Gas im Inneren des Außengehäuses 501 nach außen freigesetzt wird.
  • Bei dem elektrischen Doppelschichtkondensator gemäß dem achten Ausführungsbeispiel mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration erfolgt bei der Expansion der positiven Elektrode 506 und der negativen Elektrode 507 zum Zeitpunkt des Ladens sowie bei der Kontraktion derselben zum Zeitpunkt des Entladens der Austausch der Elektrolytlösung durch denjenigen Bereich, in dem das Elektrolytlösungsreservoir 504 und der Separator 510 miteinander in Berührung stehen.
  • Wie in 27 gezeigt ist, nehmen die positive Elektrode 506 und die negative Elektrode 507 zum Zeitpunkt des Ladens die Elektrolytlösung auf, so daß sie derart expandieren, daß sich die Elektrolytlösung, mit der der Separator 510 getränkt ist, in Richtung auf die positive Elektrode 506 und die negative Elektrode 507 bewegt.
  • Somit bewegt sich die Elektrolytlösung über die Berührungsfläche zwischen dem Elektrolytlösungsreservoir 504 und dem Separator 510 von dem Elektrolytlösungsreservoir 504 zu dem Separator 510. Im vollständig geladenen Zustand sind die Expansion der positiven Elektrode 506 und der negativen Elektrode 507 am stärksten sowie die Kontraktion des Elektrolytlösungsreservoirs 504 am stärksten.
  • Wie in 26 gezeigt ist, geben die positive Elektrode 506 und die negative Elektrode 507 zum Zeitpunkt der Entladung dagegen die Elektrolytlösung ab, so daß eine Kontraktion von diesen erfolgt, und die Elektrolytlösung bewegt sich in Richtung zu dem Separator 510. Somit bewegt sich die Elektrolytlösung über die Berührungsfläche zwischen dem Elektrolytlösungsreservoir 504 und dem Separator 510 von dem Separator 510 zu dem Elektrolytlösungsreservoir 504. Im vollständig entladenen Zustand sind die Kontraktion der positiven Elektrode 506 und der negativen Elektrode 507 am stärksten sowie die Expansion des Elektrolytlösungsreservoirs 504 am stärksten.
  • Bei dem achten Ausführungsbeispiel stehen die Hauptfläche des Elektrolytlösungsreservoirs 504 und die Hauptfläche des Separators 510 in Berührung miteinander, und daher kann Elektrolytlösung in unmittelbarer Weise über eine große Fläche zwischen dem Elektrolytlösungsreservoir 504 und dem Separator 510 ausgetauscht werden.
  • 28 zeigt eine graphische Darstellung zur Erläuterung der durchmessermäßigen Verteilung der Poren in dem Separator 510 (S510), der durchmessermäßigen Verteilung der Poren in dem Elektrolytlösungsreservoir 504 (S504), der durchmessermäßigen Verteilung der Poren in den Elektroden (S507) sowie des Aufnahmeverhältnisses der Elektrolytlösung im vollständig entladenen Zustand.
  • Ferner zeigt 29 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der durchmessermäßigen Verteilung der Poren in dem Separator 510 (S510), der durchmessermäßigen Verteilung der Poren in dem Elektrolytlösungsreservoir 504 (S514), der durchmessermäßigen Verteilung der Poren in den Elektroden (S517) sowie des Aufnahmeverhältnisses der Elektrolytlösung im vollständig geladenen Zustand. In den 28 und 29 ist das Aufnahmeverhältnis der Elektrolytlösung schattiert dargestellt.
  • Wie in den 28 und 29 gezeigt ist, ist der durchschnittliche Durchmesser der Poren in dem Elektrolytlösungsreservoir 504 größer als der durchschnittliche Durchmesser der Poren in den Elektroden sowie der durchschnittliche Durchmesser der Poren in dem Separator 510, wie dies auch bei dem dritten Ausführungsbeispiel der Fall ist. Daher ist das Aufnahmeverhältnis der Elektrolytlösung innerhalb der Poren in den Elektroden und dem Separator 510 aufgrund der Differenz bei der Saugkraft der Poren auf einem hohen Wert gehalten.
  • Der Grund hierfür besteht darin, daß dann, wenn der Berührungswinkel zwischen der Oberfläche der Elektroden, des Separators 510 oder des Elektrolytlösungsreservoirs 504 sowie der Elektrolytlösung kleiner ist als 90°, eine Kraft zum Anziehen der Elektrolytlösung in die Elektroden, den Separator 510 oder das Elektrolytlösungsreservoir 504 als Folge der Kapillarwirkung auftritt, wobei diese Kraft umso stärker wird, desto kleiner der Durchmesser der Poren in diesen Elementen ist. Bei gleichen Berührungswinkeln werden die Poren ausgehend von den Poren mit kleinerem Durchmesser nacheinander mit Elektrolytlösung gefüllt.
  • Ferner ist der durchschnittliche Durchmesser der Poren in den Elektroden kleiner als der durchschnittliche Durchmesser der Poren in dem Separator 510, und somit werden die Elektroden in einem Zustand gehalten, in dem sie stets vollständig mit Elektrolytlösung gefüllt sind. Wenn die Menge der Elektrolytlösung geringer ist als das Gesamtvolumen der Poren in den Elektroden, dem Elektrolytlösungsreservoir 504 und dem Separator 510, verbleiben einen großen Durchmesser aufweisende Poren in dem Elektrolytlösungsreservoir 504 als Bereiche, die nicht mit Elektrolytlösung gefüllt werden.
  • Wenn beim Laden die Elektrolytlösung von dem Kohlenstoff in den Elektroden als Ergebnis eines solchen Mechanismus wie der Interkalation in einer derartigen Weise absorbiert wird, daß das Volumen der Elektroden größer wird, wie dies in 29 durch einen Pfeil 600 dargestellt ist, bewegt sich die Elektrolytlösung von dem Separator 510 zu den Elektroden, wie dies durch einen Pfeil 610 dargestellt ist, in einer derartigen Weise, daß in einigen Poren in dem Separator 510 Lücken erzeugt werden.
  • Wie mit einem Pfeil 611 gezeigt ist, bewegt sich bei dem elektrischen Doppelschichtkondensator gemäß dem achten Ausführungsbeispiel jedoch die Elektrolytlösung in den einen großen Durchmesser aufweisenden Poren in dem Elektrolytlösungsreservoir 504 in Richtung auf die Lücken in dem Separator 510, so daß diese Lücken mit Elektrolytlösung gefüllt werden.
  • Bei der Expansion der Elektroden nimmt ferner der Oberflächendruck zu, der auf das Elektrolytlösungsreservoir 504 ausgeübt wird, wobei in der in 29 durch einen Pfeil 601 dargestellten Weise das Dämpfungseigenschaften aufweisende Elektrolytlösungsreservoir 504 zusammengedrückt wird. Wie durch den Pfeil 611 dargestellt ist, wird somit die von dem Elektrolytlösungsreservoir 504 gehaltene Elektrolytlösung rasch zu dem Separator 510 freigesetzt.
  • Auf diese Weise können Lücken, die sich in dem Separator 510 gebildet haben, rasch mit Elektrolytlösung gefüllt werden. Außerdem wird die Expansion der Elektroden durch das Elektrolytlösungsreservoir 504 aufgenommen, so daß eine Expansion des Außengehäuses 501 vermindert werden kann.
  • Wie vorstehend beschrieben worden ist, ist das Elektrolytlösungsreservoir 504 mit Dämpfungseigenschaften ausgestattet, und aus diesem Grund kann man die Expansion der Elektroden zulassen, wobei die Elektrolytlösung von den Elektroden bis zu dem aufgrund der Expansion ermöglichten Ausmaß absorbiert wird und dadurch eine hohe Kapazität erzielt wird.
  • Bei dem in 29 dargestellten Beispiel beträgt das Aufnahmeverhältnis der Elektrolytlösung innerhalb der Poren in dem Separator 510 im vollständig geladenen Zustand 100%. In diesem Fall steigt der elektrische Widerstand des Separators 510 überhaupt nicht an. In dem Fall, in dem das Aufnahmeverhältnis der Elektrolytlösung innerhalb der Poren in dem Separator 510 einen Wert von 50% oder mehr besitzt, liegt jedoch die Elektrolytlösung innerhalb einander benachbarter Poren in dem Separator 510 in kontinuierlicher Weise vor, und aus diesem Grund liegt der Anstieg beim elektrischen Widerstand in einem zulässigen Bereich.
  • Die Menge der Elektrolytlösung innerhalb des Separators 510 wird im vollständig geladenen Zustand am geringsten, und somit liegt in dem Fall, in dem das Aufnahmeverhältnis der Elektrolytlösung innerhalb der Poren in dem Separator 510 im vollständig geladenen Zustand 50% oder mehr beträgt, der Anstieg beim elektrischen Widerstand des Separators 510 in einem zulässigen Bereich.
  • Wenn sich die Elektroden zum Zeitpunkt der Entladung zusammenziehen, wie dies durch einen Pfeil 700 in 28 gezeigt ist, bewegt sich die von den Elektroden abgegebene Elektrolytlösung in Richtung zu dem Separator 510, wie dies durch einen Pfeil 710 dargestellt ist. Wenn das Aufnahmeverhältnis der Elektrolytlösung innerhalb der Poren in dem Separator 510 den Wert von 100% übersteigt, wird in der durch einen Pfeil 711 dargestellten Weise die Elektrolytlösung, die nicht in dem Separator 510 gehalten werden kann, von dem Elektrolytlösungsreservoir 504 aufgenommen.
  • Infolgedessen läßt sich ein Zustand vermeiden, in dem die Elektrolytlösung durch das Entlastungsventil auf die Außenseite des Außengehäuses 501 überläuft. Beim Zusammenziehen der Elektroden wird der auf das Elektrolytlösungsreservoir 504 ausgeübte Oberflächendruck vermindert, und das Dämpfungseigenschaften aufweisende Elektrolytlösungsreservoir 504 expandiert, wie dies durch einen Pfeil 701 dargestellt ist.
  • Somit nimmt das Elektrolytlösungsreservoir 504 die von dem Separator 510 übergelaufene Elektrolytlösung vollständig auf. Die Menge der Elektrolytlösung innerhalb des Separators 510 wird im vollständig entladenen Zustand am größten, und daher kann in dem in 28 dargestellten Fall, in dem das Aufnahmeverhältnis der Elektrolytlösung innerhalb der Poren in dem Elektrolytlösungsreservoir 504 im vollständig entladenen Zustand 100% oder weniger beträgt, eine Leckage der Elektrolytlösung aus dem Außengehäuse 501 heraus nach außen verhindert werden.
  • Wie vorstehend beschrieben worden ist, kann das Elektrolytlösungsreservoir 504 mit einer vorbestimmten Menge an Elektrolytlösung in einer derartigen Weise getränkt werden, daß das Aufnahmeverhältnis der Elektrolytlösung innerhalb der Poren in dem Separator 510 im vollständig geladenen Zustand einen Wert von 50% oder mehr erreicht und das Aufnahmeverhältnis der Elektrolytlösung innerhalb der Poren in dem Elektrolytlösungsreservoir 504 im vollständig entladenen Zustand einen Wert von 100% oder weniger erreicht. Infolgedessen liegt der Anstieg beim elektrischen Widerstand des Separators 510 zum Zeitpunkt des Ladens in einem zulässigen Bereich, während eine Leckage der Elektrolytlösung nach außen zum Zeitpunkt des Entladens verhindert werden kann.
  • Bei dem achten Ausführungsbeispiel kann für den Separator 510 z. B. Separatorpapier für elektrische Doppelschichtkondensatoren ”TF40”, hergestellt von der Nippon Kodoshi Corporation, verwendet werden. Ferner kann als Elektrolytlösungsreservoir 504 eine poröse Schicht mit einer Dicke von 1,5 mm, gebildet durch Aufeinanderschichten von fünf porösen Schichten aus Polypropylen mit einer Dicke von 0,3 mm, verwendet werden. Für die poröse Schicht aus Polypropylen kann z. B. ”MPF45AC”, hergestellt von der Nippon Kodoshi Corporation, verwendet werden.
  • TF40 wird aus Lösungsmittel-gesponnen, regenerierten Zellulosefasern mit einem durchschnittlichen Porendurchmesser von 0,3 μm und einer Porosität von 73% hergestellt. MPF45AC wird aus Polypropylenfasern mit einem durchschnittlichen Porendurchmesser von 4 μm und einer Porosität von 75% hergestellt. Der Unterschied bei dem durchschnittlichen Durchmesser der Poren zwischen dem Separator 510 und dem Elektrolytlösungsreservoir 504 beträgt in etwa das Zehnfache oder mehr, und aus diesem Grund wird die Elektrolytlösung zuerst in dem Poren mit hoher Saugkraft aufweisenden Separator 510 aufgenommen.
  • Das Elektrolytlösungsreservoir 504 hat eine Dicke von 1,5 mm in einem Zustand, in dem kein Oberflächendruck aufgebracht wird, sowie eine Dicke 1,0 mm, wenn ein Oberflächendruck von 2 kg/cm2 aufgebracht wird, sowie eine Dicke von 0,7 mm, wenn ein Oberflächendruck von 5 kg/cm2 aufgebracht wird. Das Elektrolytlösungsreservoir 504 hat ausreichende Dämpfungseigenschaften für die Änderung des Oberflächendrucks, die mit der Änderung der Dicke der Elektroden zum Zeitpunkt des Ladens und zum Zeitpunkt des Entladens einhergeht.
  • Obwohl es wünschenswert ist, daß der durchschnittliche Durchmesser der Poren in dem Elektrolytlösungsreservoir 504 größer ist als der durchschnittliche Durchmesser der Poren in dem Separator 510, wird selbst in dem umgekehrten Fall, in dem der durchschnittliche Durchmesser der Poren in dem Elektrolytlösungsreservoir 504 kleiner ist als der durchschnittliche Durchmesser der Poren in dem Separator 510 die Ansaugkraft der Poren in dem Separator 510 höher als in dem Elektrolytlösungsreservoir 504, wenn der Berührungswinkel zwischen der Elektrolytlösung und dem Separator 510 kleiner ist als der Berührungswinkel zwischen der Elektrolytlösung und dem Elektrolytlösungsreservoir 504, so daß wiederum die gleichen Wirkungen wie in dem Fall erzielt werden können, in dem ein Unterschied bei dem durchschnittlichen Durchmesser der Poren vorhanden ist.
  • Selbst wenn der durchschnittliche Durchmesser der Poren in dem Elektrolytlösungsreservoir 504 kleiner ist als der durchschnittliche Porendurchmesser in dem Separator 510 und der Berührungswinkel zwischen der Elektrolytlösung und dem Separator 510 größer ist als der Berührungswinkel zwischen der Elektrolytlösung und dem Elektrolytlösungsreservoir 504 kann ferner eine Expansion des Außengehäuses aufgrund der Expansion der Elektroden zum Zeitpunkt des Ladens vermindert werden, während dem Separator 510 Elektrolytlösung zugeführt wird, so daß ein Mangel an Elektrolytlösung kompensiert werden kann, wenn das Elektrolytlösungsreservoir 504 bei der Expansion der Elektroden zusammengedrückt wird, so daß die Elektrolytlösung, die nicht länger in diesem Elektrolytlösungsreservoir 504 gehalten werden kann, sich in Richtung zu dem Separator 510 bewegt.
  • Damit die Kontraktion/Expansion der Elektroden tolerierbar ist, ist es wünschenswert, daß die Länge des Separators 510 im vollständig entladenen Zustand ausreichend ist, wie dies in 26 gezeigt ist, sowie ferner wünschenswert, daß die Länge der positiven Stromsammelplatte 508 und der negativen Stromsammelplatte 509 im vollständig geladenen Zustand ausreichend ist, wie dies in 27 gezeigt ist. Es ist möglich, die wünschenswerteste Länge für diese Elemente exakt vorzugeben, und zwar auf der Basis des Betrags der Änderung der Dicke der Elektrode zum Zeitpunkt des Ladens und Entladens.
  • Wie vorstehend beschrieben worden ist, erfolgt bei dem elektrischen Doppelschichtkondensator gemäß dem achten Ausführungsbeispiel eine Kontraktion des Elektrolytlösungsreservoirs 504, wenn die positive Elektrode 506 und die negative Elektrode 507 expandieren, und somit kann selbst in dem Fall, in dem die positive Elektrode 506 und die negative Elektrode 507 die Elektrolytlösung durch Expansion zum Zeitpunkt des Ladens aufnehmen und somit der sandwichartig zwischen der positiven Elektrode 506 und der negativen Elektrode 507 angeordnete Separator 510 einen Mangel an Elektrolytlösung erleidet, die Elektrolytlösung rasch von dem Elektrolytlösungsreservoir 504 zu dem Separator 510 zugeführt werden.
  • Außerdem expandiert das Elektrolytlösungsreservoir 504 gemäß dem achten Ausführungsbeispiel, wenn die positive Elektrode 506 und die negative Elektrode 507 kontrahieren, so daß selbst in dem Fall, in dem die positive Elektrode 506 und die negative Elektrode 507 die Elektrolytlösung als Ergebnis der Kontraktion zum Zeitpunkt der Entladung abgeben und somit Elektrolytlösung von dem sandwichartig zwischen der positiven Elektrode 506 und der negativen Elektrode 507 angeordneten Separator 510 überläuft, das Elektrolytlösungsreservoir 504 die Elektrolytlösung von dem Separator 510 rasch aufnehmen und diese halten kann.
  • Somit kann die Elektrolytlösung, mit der der Separator 510 getränkt ist, auf einer konstanten Menge gehalten werden, während gleichzeitig eine ausreichende Expansion/Kontraktion in der positiven Elektrode 506 und der negativen Elektrode 507 zum Zeitpunkt des Ladens und des Entladens ermöglicht ist. Infolgedessen kann die Kapazität gesteigert werden, während ein Anstieg des elektrischen Widerstand des Separators 510 sowie eine Leckage der Elektrolytlösung nach außen verhindert werden können.
  • Weiterhin ist das Dämpfungseigenschaften aufweisende Elektrolytlösungsreservoir 504 zwischen der Innenseite 501a des Außengehäuses 501 und dem Zellenbereich 505 angeordnet, und somit kann die Expansion der positiven Elektrode 506 oder der negativen Elektrode 507 durch das Elektrolytlösungsreservoir 504 aufgenommen werden. Auf diese Weise kann eine Expansion des Außengehäuses 501 aufgrund der Expansion der positiven Elektrode 506 oder der negativen Elektrode 507 vermindert werden.
  • An einem elektrischen Doppelschichtkondensator gemäß dem achten Ausführungsbeispiel wurde ein Lade- und Entladetest durchgeführt, und als Ergebnis davon hat es sich bestätigt, daß sich die Dicke des Außengehäuses kaum verändert hat. Weiterhin hat es sich bestätigt, daß der Ausgangswert der Kapazität im Vergleich zu einem elektrischen Doppelschichtkondensator mit Aktivkohle-Elektroden gemäß dem herkömmlichen Stand der Technik 3 Mal höher war. Bei Ausführung von 3000 Lade- und Entladezyklen mit einer Zyklusdauer von 10 Minuten pro Zyklus mit dem elektrischen Doppelschichtkondensator gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat es sich ferner bestätigt, daß die Verringerung der Kapazität in einem Bereich von 5% lag und der Betrieb stabil war.
  • Neuntes Ausführungsbeispiel
  • 30 zeigt eine Frontansicht zur Erläuterung der Konstruktion eines elektrischen Doppelschichtkondensators gemäß einem neuen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und 31 zeigt eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Konstruktion eines Elektrolytlösungsreservoirs 504 und eines Zellenbereichs 505 gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel. Obwohl 31 die jeweiligen Elemente in einer Distanz voneinander angeordnet darstellt, sind die jeweiligen Elemente in Wirklichkeit wie bei dem achten Ausführungsbeispiel eng haftend miteinander verbunden sowie in ein Außengehäuse 501 eingeschlossen.
  • Bei dem achten Ausführungsbeispiel ist ein elektrischer Doppelschichtkondensator mit nur einem Paar aus einer positiven Elektrode 506 und einer negativen Elektrode 507 beschrieben worden, während ein elektrischer Doppelschichtkondensator gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von Paaren aus einer positiven Elektrode 506 und einer negativen Elektrode 507 aufweist.
  • Wie in 31 gezeigt ist, hat der Zellenbereich 501 gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel eine Konstruktion, bei der eine Vielzahl von Paaren aus einer positiven Elektrode 506 und einer negativen Elektrode 507, die einander unter Zwischenanordnung eines Separators 510 zugewandt gegenüberliegend angeordnet sind, aufeinandergeschichtet sind. Eine positive Stromsammelplatte 508 und eine negative Stromsammelplatte 509 sind in jedem Paar aus einer positiven Elektrode 506 und einer negativen Elektrode 507 von der Außenseite mit der positiven Elektrode 506 bzw. der negativen Elektrode 507 verbunden.
  • Eine Zelleneinheit 550 ist aus einem Paar aus einer positiven Elektrode 506 und einer negativen Elektrode 507, die einander unter Zwischenanordnung eines Separators 501 zugewandt gegenüberliegend angeordnet sind, sowie aus einer positiven Stromsammelplatte 508 und einer negativen Stromsammelplatte 509 gebildet, die mit der positiven Elektrode 506 bzw. der negativen Elektrode 507 dieses Paares verbunden sind.
  • Der Zellenbereich 505 ist mit einer Vielzahl von Zelleneinheiten 550 versehen. Bei dem neunten Ausführungsbeispiel ist in zwei einander benachbarten Zelleneinheiten 550 eine Vielzahl von positiven Elektroden 506 und negativen Elektroden 507 in einer derartigen Weise angeordnet, daß Elektroden mit der gleichen Polarität einander benachbart sind.
  • Ferner ist eine Stromsammelplatte entlang der Grenze zwischen zwei einander benachbarten Zelleneinheiten 550 angeordnet, wobei sich zwei einander benachbarte Elektroden mit der gleichen Polarität diese eine Stromsammelplatte teilen. Das heißt, zwei Zelleneinheiten 550 teilen sich eine Stromsammelplatte.
  • Die jeweiligen positiven Stromsammelplatten 508 sind mit einem positiven Elektrodenanschluß 502 verbunden, und die jeweiligen negativen Stromsammelplatten 509 sind mit einem negativen Elektrodenanschluß 503 verbunden. Infolgedessen ist die Vielzahl der positiven Elektroden 506 und die Vielzahl der negativen Elektroden 507 einander elektrisch parallel geschaltet.
  • Der positive Elektrodenanschluß 502 und der negative Elektrodenanschluß 503 sind mit nicht dargestellten Dichtungsbereichen abgedichtet, die in der gleichen Weise wie bei dem achten Ausführungsbeispiel an der oberen Oberfläche des Außengehäuses 501 vorgesehen sind und von der oberen Oberflächenseite des Außengehäuses 501 nach außen ragen, wie dies in 30 gezeigt ist.
  • Bei dem Separator 510 handelt es sich um einen kontinuierlichen Körper, der durch Falten eines einzigen Elements gebildet ist. Die positiven Elektroden 506, die mit den positiven Stromsammelplatten 508 verbunden sind, und die negativen Elektroden 507, die mit den negativen Stromsammelplatten 509 verbunden sind, sind in einander abwechselnder Weise in den Falten des Separators 510 angeordnet.
  • Bei dem neunten Ausführungsbeispiel wird für das Elektrolytlösungsreservoir 504 ein poröses Gummimaterial auf Fluorbasis mit einer Dicke von 2 mm verwendet. Das Elektrolytlösungsreservoir 504 ist zwischen der Innenseite des Außengehäuses 501 und der Seite des Zellenbereichs 505 in Berührung mit diesen angeordnet, in der gleichen Weise, wie dies auch bei dem achten Ausführungsbeispiel der Fall ist.
  • Der Austausch der Elektrolytlösung zwischen dem Elektrolytlösungsreservoir 504 und dem Separator 510 erfolgt in der gleichen Weise wie bei dem achten Ausführungsbeispiel, wobei die Elektrolytlösung zwischen jedem Bereich des Separators 510, der in der Vielzahl der Zelleneinheiten 550 vorgesehen ist, und dem Elektrolytlösungsreservoir 504 stattfinden kann. Somit lassen sich wiederum die gleichen Wirkungen wie bei dem achten Ausführungsbeispiel erzielen.
  • Zusätzlich zu dem porösen Gummimaterial auf Fluorbasis kann in diesem Fall als Material für das Elektrolytlösungsreservoir 504 auch ein poröses Gummimaterial auf Silikonbasis verwendet werden, wobei sich auch in diesem Fall die gleichen Wirkungen erzielen lassen.
  • Zehntes Ausführungsbeispiel
  • 32 zeigt eine Frontansicht zur Erläuterung der Konstruktion eines elektrischen Doppelschichtkondensators gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und 33 zeigt eine Schnittansicht zur Erläuterung der Konstruktion eines Elektrolytlösungsreservoirs 504 und eines Zellenbereichs 505 gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel. Obwohl 33 die jeweiligen Elemente in einer Distanz voneinander darstellt, sind die jeweiligen Elemente wie bei dem achten Ausführungsbeispiel in Wirklichkeit eng haftend aneinander angebracht sowie in ein Außengehäuse 501 eingeschlossen.
  • Bei dem elektrischen Doppelschichtkondensator gemäß dem achten und dem neunten Ausführungsbeispiel ragen der positive Elektrodenanschluß 502 und der negative Elektrodenanschluß 503 von der gleichen Seite weg, während bei dem elektrischen Doppelschichtkondensator gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel der positive Elektrodenanschluß und der negative Elektrodenanschluß 503 von gegenüberliegenden Seiten des Außengehäuses 501 wegstehen.
  • Wie in 33 gezeigt ist, sind Talfaltungen und Gipfelfaltungen in einander abwechselnder Weise in dem Separator 510 gebildet, und zwar in einer derartigen Weise, daß der Separator 510 abwechselnd aufeinander folgende Talfaltbereiche 560 und Gipfelfaltbereiche 660 aufweist. Positive Elektroden 506 und positive Stromsammelplatten 508 werden in den Talfaltbereichen 650 des Separators 510 festgelegt, und negative Elektroden 507 sowie negative Stromsammelplatten 509 werden in den Gipfelfaltbereichen 660 des Separators 510 festgelegt.
  • Der positive Elektrodenanschluß 502 ist mit einem nicht dargestellten Dichtungsbereich abgedichtet, der an der oberen Oberfläche des Außengehäuses 501 vorgesehen ist, und ragt von der oberen Oberflächenseite des Außengehäuses 501 nach außen, wie dies in 32 gezeigt ist. Der negative Elektrodenanschluß 503 ist mit einem nicht dargestellten Dichtungsbereich abgedichtet, der am Boden des Außengehäuses 501 vorgesehen ist, und ragt von der Bodenseite des Außengehäuses 501 nach außen, wie dies in 32 gezeigt ist.
  • Bei dem zehnten Ausführungsbeispiel wird als Elektrolytlösungsreservoir 504 eine Elektrolytlösung in Form eines Gels mit einer Dicke von 2 mm verwendet. Die Elektrolytlösung in Gelform wird durch Erwärmen eines Vorläufermaterials gebildet, wobei z. B. Polyvinylidenfluorid und Hexafluorpropylen in einem Vakuumofen gemischt werden und anschließend dieses Vorläufermaterial mit einer organischen Elektrolytlösung (Propylencarbonat) getränkt wird, die einen Elektrolyten (TEMABF4: Triethylmethyl-Ammonium-Tetrafluorborat) beinhaltet.
  • Die Elektrolytlösung in Gelform zieht sich zusammen, wenn sie mit intensivem Oberflächendruck beaufschlagt wird, und preßt die Elektrolytlösung nach außen und gibt diese ab, wobei sie die Elektrolytlösung wieder aufnimmt, wenn der ausgeübte Oberflächendruck niedrig wird, so daß diese Elektrolytlösung zu einem Dämpfungsmaterial für den Oberflächendruck wird und gleichzeitig eine Funktion zum Zurückhalten der Elektrolytlösung hat.
  • Wenn der positive Elektrodenanschluß 502 und der negative Elektrodenanschluß 503 wie bei dem zehnten Ausführungsbeispiel von gegenüberliegenden Seiten des Außengehäuses 501 wegstehen, lassen sich problemlos die gleichen Wirkungen wie bei dem achten und dem neunten Ausführungsbeispiel erzielen.
  • Elftes Ausführungsbeispiel
  • Die 34 und 35 zeigen Schnittdarstellungen zur Erläuterung der Konstruktion eines Elektrolytlösungsreservoirs 504 gemäß einem elften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 34 veranschaulicht das Elektrolytlösungsreservoir 504 in einem expandierten Zustand, und 35 veranschaulicht das Elektrolytlösungsreservoir 504 in einem kontrahierten Zustand. Das Elektrolytlösungsreservoir 504 gemäß dem elften Ausführungsbeispiel ist aus einer Dämpfungsplatte 504a aus Metall sowie aus porösen Körpern 504b aus Kohlenstoffasern gebildet, die diese Dämpfungsplatte 504a aus Metall sandwichartig zwischen sich schließen.
  • Als Material für die Metall-Dämpfungsplatte 504a kann eine Platte aus rostfreiem Stahl, eine Kupferplatte, eine Aluminiumplatte oder dergleichen verwendet werden. Als Material für die aus Kohlenstoffasern gebildeten porösen Körper 504b kann Kohlenstoff-Webmaterial, Kohlenstoff-Filz oder dergleichen verwendet werden.
  • Kohlenstoff-Webmaterial und Kohlenstoff-Filz haben ausgezeichnete elektrochemische Antikorrosionseigenschaften und sind stabil gegenüber Elektrolytlösung, und außerdem haben sie einen großen Porendurchmesser und sind zur Verwendung für Reservoirs geeignet. Obwohl es möglich ist, das Elektrolytlösungsreservoir 504 ausschließlich aus Kohlenstoff-Webmaterial oder Kohlenstoff-Filz zu bilden, wird die Metall-Dämpfungsplatte 504a bei dem elften Ausführungsbeispiel verwendet, um die Funktion der Abschwächung des Oberflächendrucks auf das Elektrolytlösungsreservoir 504 zu verstärken.
  • Bei der Formgebung der Metall-Dämpfungsplatte 504a handelt es sich z. B. um eine Rechteckform oder eine Wellenform, wobei diese frei gewählt werden kann. Die Metall-Dämpfungsplatte 504a ist in ein Kohlenstoff-Webmaterial oder ein Kohlenstoff-Filzmaterial eingesetzt, anstatt das Elektrolytlösungsreservoir 504 ausschließlich aus Kohlenstoff-Webmaterial oder Kohlenstoff-Filzmaterial zu bilden, und dadurch lassen sich solche Effekte wie höhere Dämpfungseigenschaften gegenüber Oberflächendruck erzielen.
  • Infolgedessen läßt sich eine Expansion des Außengehäuses 501 weiter verringern. Ferner können die Formgebung, die Dicke und das Material der Metall-Dämpfungsplatte 504a verändert werden, während das gleiche Material, d. h. ein Kohlenstoff-Webmaterial oder ein Kohlenstoff-Filzmaterial, für die porösen Körper 504b beibehalten wird, um auf diese Weise die Dämpfungseigenschaften des Elektrolytlösungsreservoirs 504 zu verändern, so daß sich solche Wirkungen, wie z. B. eine größere Konstruktionsfreiheit bei der Ausbildung des Elektrolytlösungsreservoirs 504, erzielen lassen.
  • Dieses Elektrolytlösungsreservoir 504 kann für jeden der elektrischen Doppelschichtkondensatoren gemäß den Ausführungsbeispielen eins bis zehn verwendet werden.
  • Zwölftes Ausführungsbeispiel
  • Die 36 und 37 zeigen Schnittdarstellungen zur Erläuterung der Konstruktion eines Elektrolytlösungsreservoirs 504 gemäß einem zwölften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 36 veranschaulicht das Elektrolytlösungsreservoir 504 in einem expandierten Zustand, und 37 veranschaulicht das Elektrolytlösungsreservoir 504 in einem kontrahierten Zustand. Das Elektrolytlösungsreservoir 504 gemäß dem zwölften Ausführungsbeispiel ist aus geschäumtem Kunststoffmaterial gebildet, das sowohl geschlossene Poren 504c als auch offene Poren 504d aufweist.
  • Dieses Elektrolytlösungsreservoir 504 läßt sich in einfacher Weise durch Aufschäumen eines Polymermaterials, wie z. B. Polyethylen, Polypropylen oder Polystyrol mit einem Gas bilden, wobei im Anschluß daran offene Poren durch Erzeugen von Löchern in diesem Material gebildet werden.
  • Die geschlossenen Poren 504c, d. h. Poren, die nicht mit der Außenseite verbunden sind, haben die Funktion eines Kissens bzw. einer Dämpfungseinrichtung, und die offenen Poren 504d, d. h. Poren, die mit der Außenseite verbunden sind, haben die Funktion von Elektrolytlösungsreservoirs. Als Polymermaterial können Copolymere und Verbundmaterialien zusätzlich zu Einzelmaterialien verwendet werden, wobei sich die gleichen Wirkungen erzielen lassen.
  • Das Elektrolytlösungsreservoir 504 gemäß dem zwölften Ausführungsbeispiel kann für jeden der elektrischen Doppelschichtkondensatoren gemäß den Ausführungsbeispielen eins bis zehn verwendet werden.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist ein elektrischer Doppelschichtkondensator mit einem Elektrolytlösungsreservoir 504 gemäß der vorliegenden Erfindung versehen, so daß es möglich wird, den elektrischen Doppelschichtkondensator unter harten Bedingungen zu betreiben, bei denen die Elektroden bei jedem Lade- oder Entladevorgang um nahezu 30% expandieren und kontrahieren, um dadurch Elektrolytlösung aufzunehmen/abzugeben, wobei dies mit üblichen Batterien bzw. Speichereinrichtungen nicht möglich ist, so daß sich solche Wirkungen wie eine starke Erhöhung der Kapazität erzielen lassen.
  • Obwohl bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen ein Fall beschrieben worden ist, in dem die vorliegende Erfindung bei einem elektrischen Doppelschichtkondensator vom Schicht-Typ angewendet wird, ist es ebenso gut möglich, die vorliegende Erfindung unter Erzielung der gleichen Effekte bei elektrischen Doppelschichtkondensatoren vom Knopf-Typ, Kasten-Typ oder zylindrischen Typ zu verwenden.

Claims (15)

  1. Elektrischer Doppelschichtkondensator, der folgendes aufweist: – einen Zellenbereich (9; 105; 505) mit einer positiven Elektrode (6a; 106; 506) und einer negativen Elektrode (6b; 107; 507), die unter Zwischenanordnung eines mit einer Elektrolytlösung getränkten, porösen Separators (7; 110; 510) einander zugewandt gegenüberliegend angeordnet sind und die sich zum Zeitpunkt des Ladens ausdehnen und zum Zeitpunkt des Entladens zusammenziehen; – ein Außengehäuse (1; 101; 501), in dem der Zellenbereich enthalten ist; und – ein poröses Elektrolytlösungsreservoir (8; 104; 504), das in dem Außengehäuse derart vorgesehen ist, dass es mit dem Separator (7; 110; 510) in Berührung steht und sich mit der Elektrolytlösung tränken lässt, dadurch gekennzeichnet, dass der durchschnittliche Durchmesser der Poren des Elektrolytlösungsreservoirs (8; 104; 504) größer ist als der durchschnittliche Durchmesser der Poren des Separators (7; 110; 510).
  2. Elektrischer Doppelschichtkondensator nach Anspruch 1, wobei das Elektrolytlösungsreservoir (8; 104; 504) und der Separator (7; 110; 510) über ihre jeweiligen Hauptflächen eng haftend miteinander verbunden sind.
  3. Elektrischer Doppelschichtkondensator nach Anspruch 1 oder 2, wobei in dem Außengehäuse (1; 101; 501) ein Entlastungsventil (2) vorgesehen ist und wobei das Elektrolytlösungsreservoir (8; 104; 504) derart vorgesehen ist, dass es sich bis zu einem zwischen dem Entlastungsventil (2) und dem Zellenbereich (9; 105; 505) liegenden Bereich erstreckt.
  4. Elektrischer Doppelschichtkondensator, der folgendes aufweist: – einen Zellenbereich (105) mit zwei Elektroden (106, 107), die unter Zwischenanordnung eines mit einer Elektrolytlösung getränkten, porösen Separators (110) einander zugewandt gegenüberliegend angeordnet sind und die sich zum Zeitpunkt des Ladens ausdehnen und zum Zeitpunkt des Entladens zusammenziehen, sowie mit zwei Stromsammelplatten (108, 109), die mit den beiden Elektroden jeweils von außen verbunden sind; und – ein poröses Elektrolytlösungsreservoir (104), das mit dem Separator (110) in Berührung steht und sich mit einer Elektrolytlösung tränken lässt, wobei mindestens eine der beiden Stromsammelplatten (108, 109) eine Hauptfläche aufweist, mit der die Elektrode verbunden ist, wobei die Hauptfläche einen Bereich aufweist, der nicht mit der Elektrode in Kontakt steht, und wobei das Elektrolytlösungsreservoir (104) derart angeordnet ist, dass es dem Bereich der mindestens einen der beiden Stromsammelplatten (108, 109) zugewandt gegenüberliegt, ohne sandwichartig zwischen den beiden Elektroden (106, 107) angeordnet zu sein, dadurch gekennzeichnet, dass der durchschnittliche Durchmesser der Poren des Elektrolytlösungsreservoirs (104) größer ist als der durchschnittliche Durchmesser der Poren des Separators (110).
  5. Elektrischer Doppelschichtkondensator nach Anspruch 4, wobei das Elektrolytlösungsreservoir (104) derart angeordnet ist, dass es sandwichartig zwischen den beiden Stromsammelplatten (108, 109) angeordnet ist.
  6. Elektrischer Doppelschichtkondensator nach Anspruch 4, wobei sich Bereiche (181, 191) der Stromsammelplatten (108, 109) abwechselnd in entgegengesetzte Richtungen erstrecken, und wobei das Elektrolytlösungsreservoir (104) derart angeordnet ist, dass es der Hauptfläche eines nicht mit einer Elektrode in Berührung stehenden Bereichs (181, 191) zugewandt gegenüberliegt.
  7. Elektrischer Doppelschichtkondensator nach Anspruch 4, wobei der Zellenbereich (105) eine Vielzahl von Zelleneinheiten (150) aufweist, die jeweils die beiden Elektroden (106, 107) und die beiden Stromsammelplatten (108, 109) beinhalten, wobei das Elektrolytlösungsreservoir (104) derart angeordnet ist, dass es dem nicht mit der Elektrode in Kontakt stehenden Bereich der mindestens einen der beiden Stromsammelplatten (108, 109) zugewandt gegenüberliegt, ohne sandwichartig zwischen den beiden Elektroden (106, 107) in jeder der Vielzahl von Zelleneinheiten (150) angeordnet zu sein, und wobei es sich bei dem Separator (110) um ein einziges Element (110a, 110b) handelt, das derart gefaltet ist, dass es zwischen den beiden Elektroden (106, 107) in jeder der Vielzahl von Zelleneinheiten (150) angeordnet ist.
  8. Elektrischer Doppelschichtkondensator nach Anspruch 7, wobei der als Einzelelement ausgebildete Separator (110) einen Faltungsbereich (250, 260) aufweist, der derart angeordnet ist, dass sich zwei einander benachbarte Zelleneinheiten (150) aus der Vielzahl von Zelleneinheiten einen Faltungsbereich teilen, und wobei das Elektrolytlösungsreservoir (104) in Berührung mit dem Faltungsbereich angeordnet ist.
  9. Elektrischer Doppelschichtkondensator, der folgendes aufweist: – einen Zellenbereich (505) mit einer positiven Elektrode (506) und einer negativen Elektrode (507), die unter Zwischenanordnung eines mit einer Elektrolytlösung getränkten, porösen Separators (510) einander zugewandt gegenüberliegend angeordnet sind und die sich zum Zeitpunkt des Ladens ausdehnen und zum Zeitpunkt des Entladens zusammenziehen; und – ein poröses Elektrolytlösungsreservoir (504), das mit dem Separator (510) in Berührung steht, Dämpfungseigenschaften aufweist und sich mit einer Elektrolytlösung tränken lässt, wobei sich das Elektrolytlösungsreservoir (504) zusammenzieht, wenn sich zumindest eine der positiven Elektrode (506) und der negativen Elektrode (507) ausdehnt, sowie sich ausdehnt, wenn sich zumindest eine der positiven Elektrode (506) und der negativen Elektrode (507) zusammenzieht, dadurch gekennzeichnet, dass der durchschnittliche Durchmesser der Poren des Elektrolytlösungsreservoirs (504) größer ist als der durchschnittliche Durchmesser der Poren des Separators (510).
  10. Elektrischer Doppelschichtkondensator nach Anspruch 9, wobei ein Außengehäuse (501) vorgesehen ist, in dem der Zellenbereich (505) und das Elektrolytlösungsreservoir (504) enthalten sind, wobei das Elektrolytlösungsreservoir (504) zwischen der inneren Oberfläche (501a) des Außengehäuses (501) und dem Zellenbereich (505) angeordnet ist.
  11. Elektrischer Doppelschichtkondensator nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Elektrolytlösungsreservoir (504) aus einem porösen Gummimaterial auf Fluorbasis oder aus einem porösen Gummimaterial auf Silikonbasis gebildet ist.
  12. Elektrischer Doppelschichtkondensator nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Elektrolytlösungsreservoir (504) aus einem Gel-Elektrolyten gebildet ist.
  13. Elektrischer Doppelschichtkondensator nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Elektrolytlösungsreservoir (504) aus einer Dämpfungsplatte (504a) gebildet ist, die aus Metall und einem porösen Körper (504b) aus Kohlenstoff-Fasern hergestellt ist.
  14. Elektrischer Doppelschichtkondensator nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Elektrolytlösungsreservoir (504) aus geschäumtem Kunststoffmaterial hergestellt ist, das sowohl geschlossene Poren (504c) als auch offene Poren (504d) aufweist.
  15. Elektrischer Doppelschichtkondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Elektrolytlösungsreservoir mit einer vorbestimmten Menge an Elektrolytlösung getränkt ist, so dass das Aufnahmeverhältnis der Elektrolytlösung in den Poren des Separators im vollständig geladenen Zustand einen Wert von 50% oder mehr erreicht, und das Aufnahmeverhältnis der Elektrolytlösung in den Poren des Elektrolytlösungsreservoirs im vollständig entladenen Zustand einen Wert von 100% oder weniger erreicht.
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