DE3004760A1

DE3004760A1 - Elektrochemischer doppelschichtkondensator

Info

Publication number: DE3004760A1
Application number: DE19803004760
Authority: DE
Inventors: Hajime Mori; Takayashi Muranaka
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1979-02-09
Filing date: 1980-02-08
Publication date: 1980-08-14
Also published as: DE3004760C2; FR2448778A1; FR2448778B1; US4488203A; US4408259A

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrochemischen Doppelschichtkondensator.

Bei elektrischen oder elektrochemischen Doppelschichtkondensatoren wird eine Doppelschicht verwendet, die an einer Grenzschicht zwischen jeder Polarisationselektrode und einem Elektrolyten ausgebildet ist. Diese Kondensatoren weisen üblicherweise zwei Polarisationselektroden aus Kohlenstoff, welcher gewöhnlich auf eine leitende Metallplatte aufgebracht ist, und einen Abstandshalter· auf, der mit einer Elektrolytlösung getränkt ist und zwischen den beiden einander gegenüberliegenden Elektroden angeordnet ist.

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Der elektrochemische Zweischichtkondensator·der vorbeschriebenen Art hat eine viel größere elektrostatische Ka-

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pazität als gewöhnliche Elektrolytkondensatoren und ist ähnlich wie die Elektrolytkondensatoren schnell ladbar, so daß ein immer größeres Interesse besteht, ihn als Ersatz für Sekundärelemente oder Batterien in Verbindung mit Not-

5 oder Reserve-Stromversorgungen zu verwenden.

Bei der Herstellung von elektrochemischen Doppelschichtkondensatoren ist es in der Praxis allgemein üblich, als Ummantelung oder Hülle eine Verbindung aus einem durch Pres-

10 sen geformten Metallbehälter und einer abdichtenden Verschlußplatte zu verwenden. Da man jedoch in jüngster Zeit bestrebt ist, elektrochemische Doppelschichtkondensatoren im Hinblick auf deren charakteristische Eigenschaften und Anwendungen sehr klein auszubilden, macht der Behälter

einen verhältnismäßig großen Anteil der Herstellungskosten aus, und·die Materialkosten für den Behälter fallen inzwischen in wirtschaftlicher Hinsicht ins Gewicht.

Der elektrochemische Doppelschichtkondensator hat ferner

den Vorteil, daß bei ihm im Vergleich zu den Kapazitäten, die bei anderen Kondensatorarten erhalten werden, eine große elektrostatische Kapazität erhalten wird; er hat jedoch den Nachteil, daß seine Nennspannung niedrig ist und nur bei einigen Volt liegt. Folglich ist seine Anwendung auf einen bestimmten Bereich beschränkt. Mit.anderen Worten, infolge der niedrigen Nennspannung kann er nicht bei elektrischen Einrichtungen angewendet werden, die hohe Spannungen benutzen. Wenn er bei solchen elektrischen Einrichtungen verwendet wird, die mit einer hohen Spannung betrieben werden, muß eine Anzahl in Reihe geschalteter, elektrochemischer Doppelschichtkondensatoren verwendet werden. Hierfür eignen sich jedoch die bekannten elektrochemischen Doppelschichtkondensatoren nicht, so daß die Forderung besteht, einen elektrochemischen Doppelschichtkon-

^OJ densator mit einer neuen Ummantelung zu schaffen.

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Die Erfindung soll daher einen elektrochemischen Doppelschichtkondensator schaffen, welcher eine bessere Umhüllung oder Ummantelung aus einem dünnen Filmmaterial aufweist, einen einfachen Aufbau hat und preiswert ist. Ferner soll ein elektrochemischer Doppelschichtkondensator mit einer entsprechend dünnen Ummantelung geschaffen werden, damit der Kondensator insgesamt dünn gemacht werden kann. Ferner soll ein elektrochemischer Doppelschichtkondensator geschaffen werden, bei welchem eine Anzahl Kon-]0 densatorelemente elektrisch in Reihe oder parallel geschaltet sind, aber auf einfache Weise voneinander getrennt sind.

Ferner soll ein elektrochemischer Doppelschichtkondensator geschaffen werden, bei welchem eine Anzahl Kondensatorelemente in Reihe geschaltet sind und jedes Element einen parallel geschalteten Widerstand aufweist, so daß an die einzelnen Kondensatorelemente beinahe dieselbe Spannung angelegt werden kann, um dadurch die elektrostatischen Kapazitäten der Anzahl Kondensatorelemente beinahe auf demselben Pegel zu halten. Darüber hinaus soll ein elektrochemischer Doppelschichtkondensator geschaffen werden, welcher einer hohen Spannung widerstehen kann, indem eine Anzahl Kondensatorelemente in Reihe geschaltet,werden, oder welcher eine geforderte elektrostatische Kapazität aufweist, indem eine Anzahl Kondensatorelemente auf einfache Weise parallel geschaltet wird. Schließlich soll ein elektrochemischer Doppelschichtkondensator geschaffen werden, der sehr vorteilhaft für einen Not- oder Reservebetrieb

30 bei Gleichstromquellen verwendet werden kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein elektrochemischer Doppelschichtkondensator geschaffen, welcher ein Kondensatorelement mit zwei Polarisationselek-^OJ troden und einem Abstandshalter ,der zwischen den beiden Polarisationselektroden angeordnet ist und mit einer Elek-

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' trolytlösung getränkt ist, und eine dünne Filmumhüllung aufweist, welche das Kondensatorelement .dicht verschließt und aus zwei Filmfolien gebildet ist, die jeweils zum Heißsiegeln mindestens eine warmschmelzende dünne Kunstharzschicht aufweisen und welche nach dem Unterbringen des Kondensatorelements zwischen den zwei Filmfolien entlang des ganzen Umfangs thermisch verschlossen worden sind.

Die Filmfolie kann ein einschichtiger Film sein, beispielsweise ein warmschmelzender Polyäthylenfilm; vorzugsweise werden aber verschiedene Arten einer Verbundfolie verwendet, wie nachstehend noch im einzelnen beschrieben wird.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Er-'5 findung sind die Filmfolien, welche das Kondensatorelement einschließen, leitend gemacht und miteinander über eine isolierende oder Widerstandsplatte verbunden, die eine Öffnung im mittleren Teil zur Aufnahme des Kondensatorelements aufweist, wodurch dann eine Anzahl Kondensatorelemen-

^^u te übereinanderliegend kompakt angeordnet werden können, wobei sie durch die leitenden Filmfolien in Reihe oder parallel geschaltet sind.

Gemäß der Erfindung weist somit ein elektrochemischer Dop-

pelschichtkondensator ein Kondensatorelement mit einem

Paar Polarisationselektroden und einem Abstandshalter, der zwischen den Elektroden angeordnet und mit einer Elektrolytlösung getränkt ist, sowie eine dünne Filmumhüllung bzw. -ummantelung aus zwei Filmfolien auf, welche durch Heißsi-e-

geln entlang des gesamten Umfangs thermisch miteinander

verbunden worden sind. Die Filmfolien sind unmittelbar oder über eine warmschmelzende Harzplatte miteinander verbunden, welche eine Öffnung aufweist, in welcher das Kondensatorelement aufgenommen ist. Wenn die warmschmelzende 35

Harzplatte verwendet wird, kann die Filmfolie elektrisch

leitend gemacht werden, wodurch sie dann leicht mit elek-

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trischen Einrichtungen verbunden werden kann oder wodurch dann eine Anzahl Kondensatorelemente leicht in Reihe geschaltet werden kann.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig.1 eine schematische Ansicht einer Grund-

TO ausführung eines elektrochemischen Dop

pelschichtkondensators ;

Fig.2 (a) bis 2(d) das Herstellungsverfahren einer Polarisationselektrode für den Kondensator; 15

Fig.3 eine schematische Ansicht eines elektro

chemischen Doppelschichtkondensators gemäß der Erfindung;

20 Fig.4 bis 7 Darstellungen der Filme, welche ein

elektrochemisches Kondensatorelement gemäß der Erfindung umhüllen;

Fig.8 eine schematische perspektivische An-

sieht eines fertigen, elektrochemischen

Doppelschichtkondensators, an dem Leitungsbänder angebracht sind;

Fig.9 eine schematische Schnittansicht durch

den Kondensator der Fig.8 entlang der

Linien A-A¹;

Fig.10 eine perspektivische schematische Ansicht einer explosionssicheren Ausfühoc

rungsform des elektrochemischen Doppel-

Schichtkondensators gemäß der Erfindung;

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Fig.11 eine schematische Schnittansicht einer

weiteren Ausführungsform des Kondensators gemäß der Erfindung;

Fig.12 eine Schnittansicht eines Außenanschlus

ses des Kondesators der Fig.11;

Fig.13 eine schematische Draufsicht auf den

Außenanschluß des Kondensators der Fig.11, welcher einen explosionssiche

ren Einschnitt aufweist;

Fig.14 eine Schnittansicht einer weiteren Aus

führungsform eines Paars elektrochemischer Doppelschichtkondensatoren gemäß

der Erfindung;

Fig.15 eine Schnittansicht durch das Kondensa

torpaar der Fig.14, das an dem heißgesiegelten Teil gefaltet worden ist, um

sie dadurch übereinander anzuordnen;

Fig.16 eine Schnittansicht durch eine Anzahl

elektrisch in Reihe geschalteter Konden satoren;

Fig.17 eine vergrößerte schematische Ansicht

eines elektrischen Anschlusses zwischen

den Kondensatorpaaren;
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Fig.18 eine Schnittansicht durch die Kondensa

torpaare der Fig.16, die in kompakter Weise gestapelt sind;

Fig.19 ein Ersatzschaltbild eines gewöhnlichen

elektrochemischen Doppelschichtkonden-

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Fig.20 eine Schnittansicht durch noch eine wei

tere Ausführungsform eines elektrochemischen Doppelschichtkondensators gemäß

der Erfindung;

Fig.21 ' ein Ersatzschaltbild des Kondensators

der Fig.20;

Fig.22 ein Schaltbild für den Fall, daß eine

Anzahl Kondensatoren der Fig.20 in Reihe geschaltet sind;

Fig.23 eine schematische Schnittansicht einer

Ausführungsform der Kondensatoren der Fig.20, die übereinander angeordnet sind und in einem Gehäuse untergebracht sind;

Fig.24 eine schematische Schnittansicht eines

auf demselben Unterlagenfilm angeordneten Kondensatorpaars;

Fig.25 bis 28 schematische Ansichten weitere Ausführungsformen von Kondensatorelementen gemäß der Erfindung; und

Fig.29 bis 31 Schaltungen, in denen Anwendungen des

elektrochemischen Doppel! sators dargestellt sind.

^ou elektrochemischen Doppelschichtkonden-

In Fig.1 ist eine gründlegende Anordnung eines elektrochemischen Doppelschichtkondensators 1 dargestellt, welcher ein Paar Polarisationselektroden 2 und 2',die auf leitenden Metallplatten 3 und 3' gehalten sind, und einen Ab-

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Standshalter 4 aufweist, der zwischen den beiden Elektroden liegt und mit einer Elektrolytlösung getränkt ist. An den leitenden Metallplatten 3 und 3' sind jeweils Leitungsdrähte 5 und 5¹ mit äußeren Anschlüssen 6 und 6' angebracht. Ein Hauptteil der Elektrode besteht gewöhnlich aus einem Kohlenstoffmaterial, wie Graphit, Ruß, Aktivkohle u.a. und ein kleinerer Teil aus einem Bindemittel.

Die dielektrische Schicht des elektrochemischen Doppel-]0 Schichtkondensators der vorbeschriebenen Art ist nur einige Angström dick, und der Bereich zwischen der dielektrischen Schicht und der Elektrode ist 700 bis 14 00m²/g groß, während bei einem Aluminium-Elektrolytkondensator mit einem Aluminiumoxydfilm als dielektrischer Schicht die Dicke der dielektrischen Schicht etwa 14Ä /Volt beträgt und der Bereich nur einige m²/g ist. Folglich kann bei dem elektrochemischen Doppelschichtkondensator eine große elektrostatische Kapazität erhalten werden.

Die Polarisationselektrode des elektrochemischen Doppelschichtkondensators wird im allgemeinen nach den in Fig.2 (a) bis 2(d) dargestellten Verfahrensschritten hergestellt; d.h. ein gummi- oder kautschukähnliches Material 7 für die Polarisationselektrode wird gleichförmig auf eine leitende Metallplatte 8 beispielsweise aus dehnbarem Aluminium aufgebracht und durch Walzen gehalten; die Platte wird dann auf eine vorgegebene Größe geschnitten. Dann wird ein Leitungsdraht oder ein Band, beispielsweise aus Aluminium an der Metallplatte 7 angebracht, um eine Elek-

30 trode zu erhalten.

In Fig.3 ist eine Ausführungsform eines elektrochemischen Doppelschichtkondensätors gemäß der Erfindung dargestellt. Der in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichnete Kondensator weist ein Kondensatorelement 12 auf, das zwei Polarisationselektroden 13 und 13", die jeweils durch eine leiten-

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de Metallplatte 14 oder 14' gehalten sind, und einen Abstandshalter 16 aufweisen, welcher zwischen den beiden Elektroden 13 und 13' angeordnet und mit einer Elektrolytlösung getränkt ist. Das Kondensatorelement ist von einer Filmumhüllung oder -ummantelung 18 umschlossen oder in dieser untergebracht. Bekanntlich kann die Polarisationselektrode, die gewöhnlich aus Graphit, Ruß oder Aktivkohle und zu einem kleineren Anteil aus einem Bindemittel gebildet ist, durch eine leitende Metallplatte ,wie dargestellt, gehalten oder auch nicht gehalten werden. Der Abstandshalter 16 ist ein fein perforierter Film oder ein nicht gewebtes flächiges Gebilde aus Polyäthylen oder Polypropylen. Der Elektrolyt kann einer der bekannten Elektrolyte sein und besteht beispielsweise aus 5 bis 30 Gewichtsprozent

15 Propylenkarbonat, 70 bis 90 Gewichstprozent ^-Butyrolakton und 5 bis 20 Gewichtsprozent Tetraäthylamonium-Perchlorat. Der Elektrolyt ist gewöhnlich in einem nichtwäßrigen Lösungsmittel, wie Alkohol, gelöst.

Die Filmumhüllung oder -ummantelung ist aus zwei Filmfolien aus einem warmschmelzenden Kunstharz hergestellt, welcher üblicherweise Polyäthylen oder Polypropylen ist. Die Filmfolie weist im allgemeinen eineDicke von 100 bis 200μ auf, damit die Umhüllung zufriedenstellende mechanische und an-

dere geforderte Eigenschaften aufweist. Um das Element einzuschließen, ist es zwischen den zwei Kunstharzfolien angeordnet und die Folien sind durch Heißsiegeln oder durch ein anderes entsprechendes Verfahren entlang des ganzen

Umfangs miteinander verbunden.
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Wie vorstehend ausgeführt, sind die Filmfolien, die sich zum Einhüllen des Elements eignen, die, die aus warmschmelzenden Kunstharzen ,wie beispielsweise Polyäthylenharz erhalten werden. Insbesondere wenn ein Polyäthylenfilm allein 35

als Umhüllung verwendet ist, kann sich die Schwierigkeit ergeben,daß eine Wärmebeanspruchung in der Umgebung des

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heißgesiegelten Teils erzeugt wird /so daß auf diese Weise feine Pinholes oder Risse erzeugt werden können, obwohl diese Schwierigkeit vermieden werden kann, wenn das Heißsiegeln unter getrennt gesteuerten Bedingungen durchgeführt wird. Das Auftreten derartiger Pinholes oder Risse führt unerwünschterweise zu einem Lecken der inneren Elektrolytlösung über die Pinholes oder Risse nach außen oder, selbst wenn die Elektrolytlösung in flüssigem Zustand nicht aus dem Inneren entweicht, kann dies leicht zu einem Verlust an Elektrolytlösung durch ein Verdunsten während der Lagerung oder bei hohen Temperaturen über die Fehler sowie über den Film selbst führen.Folglich nimmt die Elektrolytlösung allmählich ab, und die Leistung des Kondensators wird geringer.

Um diese' Schwierigkeit zu lösen, sind dünne Umhüllungsfolien untersucht worden, und es hat sich herausgestellt, daß Verbundfolien die durch Beschichtung von mindestens zwei Filmarten erhalten worden sind, vorzugsweise "als Film oder

Folie für die Umhüllung verwendbar sind. Bevorzugte Verbundfolien sind die ,bei welchen mindestens einer der Filme oder Folien eine ausgezeichnete Wärmestabilität und eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegen Lösungsmittel hat und, wenn er einer Heißsiegelung unterzogen wird,

keine Pinholes oder Risse aufweist.

Beispiele für derartige Verbundfolien sind im Schnitt schematisch in Fig.4 bis 7 dargestellt. In Fig.4 weist eine

Verbundfolie 2 0 einen Polyäthylenfilm 22 und einen PoIy-

propylenfilm 24 auf, welcher eine ausgezeichnete Wärmestabilität und eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegen Lösungsmittel hat, und diese Filme sind fest miteinander verbunden. Wenn sie als Umhüllung verwendet werden,

werden zwei Blätter der Verbundfolie so eingebracht, daß

die Polyäthylenfilme der entsprechenden Blätter aufeinanderliegen und folglich die Polypropylenfilme, welche

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eine ausgezeichnete Wärmestabilität und eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegenüber Lösungsmittel haben, außen liegen. Wenn die zwei Blätter heißgesiegelt werden, wird eine Ausbildung von Pinholes oder Rissen in derNähe des heißgesiegelten Teils entlang des ümfangs der Blätter infolge der Wärmestabilität des laminierten Polypropylenfilms verhindert.

Abgesehen von dem Polypropylenfilm der bei der Beschichtung mit dem Polyäthylenfilm verwendet worden ist, weisen auch andere Kunstharzfilme, welche eine ausgezeichnete Wärmestabilität und eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegen Lösungsmittel haben und in denen sich keine Pinholes oder Risse beim Anwenden von Wärme ausbilden, einen PoIyäthylenterephthalatfilm, einen Polyimidfilm und verschiedene Metallfilme auf.

Der Polyäthylenterephthalat- oder Polyimidfilm hat eine ausgezeichnete Wärmestabilität und mechanische Festigkeit, hat allerdings den Nachteil, daß die Widerstandsfähigkeit gegenüber Lösungsmittel verhältnismäßig schlecht ist. Unter den Metallfilmen hat ein Aluminium- oder Zinnfilm die Vorteile, daß er flexibel ist und eine gute Bearbeitbarkeit zeigt, so daß Aluminium oder Zinn ohne weiteres von einer verhältnismäßig dicken Folie in einen dünnen Film überführt werden kann und der Film oder die Folie weist ähnlich wie Kunstharzfilme eine geringe oder gar keine Durchlässigkeit bezüglich Gas auf, so daß er bzw. sie eine ausgezeichnete Sperre ist, die ein Lecken oder Verdampfen der

^ou Elektrolytlösung verhindern .Folglich wird der Aluminium- oder Zinnfilm, welcher im Hinblick auf eine elektrische Isolation und zum Heißsiegeln auf seinen beiden Oberflächen mit einem Kunstharzfilm laminiert worden ist, vorzugsweise auch bei der praktischen Ausführung derErfindung verwendet. Außerdem ist auch Zink verwendbar. Der Kunstharzfilm ,der sich für eine Beschichtung auf dem Metall-

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film eignet, kann einer der Kunstharzfilme sein, welche heißsiegelbar, preiswert und leicht laminierbar ist; beispielsweise wird ein Polyäthylenfilm verwendet, da, selbst wenn der Kunstharzfilm beim Heißsiegeln leicht Pinholes

5 oder Risse aufweist, der Metallfilm eine Verbindung von innen nach außen verhindern kann.

Verschiedene Arten von Verbundfolien, die sich als üramantelungsfilm eignen ,sind in Fig.5 bis 9 dargestellt, in welchen drei oder mehr Filmarten verwendet und laminiert sind.

In Fig.5 ist eine Verbund- oder laminierte Folie 26 dargestellt, welche einen Polyäthylenfilm 28, einen Aluminiumfilm 30, einen Polyäthylenfilm 28' und einen Polypropylenfilm 32 aufweisen. Bei einer praktischen Anwendung wird die Folie 26 zum Umhüllen des Kondensatorelements verwendet, so daß die Außenschicht der Polypropylenfilm 32 ist. Für den Fall, daß sich infolge der Wärmebeanspruchung beim Heißsiegeln feine Pinholes oder Risse in den.Polyäthylenfilmen 28 und 28' bilden, kann das Lecken oder ein Verdunsten bzw. Verdampfen der Elektrolytlösung durch den Polypropylenfilm 32 und den Aluminiumfilm 30 verhindert werden. Wenn außerdem ein bestimmtes Warenzeichen oder eine Typenbezeichnung bereits vorher auf eine Oberfläche des Aluminiumfilms 30 aufgebracht worden ist, ist dies durch den Kunstharzfilm geschützt und wird folglich nicht verschmiert. Die Kunstharzfilme sind sehr dünn und transparent, und folglich sieht die Umhüllung gut aus.

In Fig.6 und 7 sind weitere Beispiele für in ihrer Gesamtheit mit 34 fazw. 44 bezeichnete Verbundfolien dargestellt, die aus vier und fünf Filmschichten bestehen, unter welchen Polyalkylenterephthalat- oder Polyimidfilme verwendet

sind. Obwohl ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber Lösungsmitteln verhältnismäßig schlecht ist, hat der Polyäthylen-

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terephthalat- oder der Polyimidfilm eine ausgezeichnete thermische Stabilität und mechanische Festigkeit sowie eine höhere Haftfestigkeit bezüglich des Metallfilms als der Polyäthylen- oder Polypropylenfilm.

Die Verbundfolie 34 setzt sich zusammen aus einem Polyäthylenfilm 36 oder einem Polypropylenfilm 38, einem Polyäthylenterephthalat- oder Polyimidfilm 40, einem Aluminiumfilm 42 und einem Polyäthylenterephthalat- oder Polyimid-

film 40' die in dieser Reihenfolge angeordnet sind. In ähnlicher Weise setzt sich, wie in Fig.7 dargestellt ist, die Verbundfolie 44 zusammen aus einem Polyäthylenfilm 36, einem Polypropylenfilm 48, einem Polyäthylenterephthalat- oder Polyimidfilm 50, einem Aluminiumfilm 52 und einem Polyäthylenterephthalat- oder Polyimidfilm 50', die in dieser Reihenfolge angeordnet sind.

Wenn sie als Umhüllung verwendet werden, werden diese Verbundfolien 34 und 44 so verwendet, daß die Oberfläche des Polyäthylen- oder Polypropylenfilms ,der eine gute Widerstandsfähigkeit oder -beständigkeit gegen Lösungsmittel hat, dem Kondensatorelement gegenüberliegt. Wie bereits erwähnt, weist der Polyäthylenterephthalat- oder der Polyimidf ilm eine hohe Haftfestigkeit an dem Metallfilm auf, und hat eine ausgezeichnete Wärmestabilität und Widerstandsfähigkeit gegenüber mechanischem Beanspruchungen, so daß die Verbundfolie, bei welcher diese Filme verwendet sind, eine viel bessere Wärmestabilität und mechanische Festigkeit als die Folie ι, bei welcher eine Verbindung von

^ou Polyäthylenfilm, Polypropylenfilm und dem Metallfilm angewendet ist, wie in Fig.5 dargestellt ist.

In den vorstehend angeführten Beispielen ist der Aluminium film als der Metallfilm verwendet; ebenso ist auch ein

Film aus rostfreiem Stahl ,ein Zink- oder Zinnfilm verwend bar.

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Wie oben ausgeführt, sollte die bei der Erfindung verwendete Verbundfolie mindestens einen Film aufweisen, welcher eine ausgezeichnete Wärmestabilität hat, wie beispielsweise ein Polypropylenfilm, ein Metallfilm, wie'Al, Zn oder Sn, einen Polyäthylenterephthalat- oder Polyimidfilm. Wenn bei Verwendung eines derartigen wärmestabilen Films die Verbundfolien entlang ihres Umfangs warmgeschmolzen werden, um das Kondensatorelement luftdicht zu verschließen, kann eine unerwünschte Ausbildung von Pinholes oder

^O Rissen in den Filmfolien infolge der Wärmebeanspruchung in der Nähe des heißgesiegelten Teils verhindert werden. Vorzugsweise wird eine Verbundfolie mit einem Metallfilm verwendet, welcher mit mindestens einem Kunstharzfilm auf jeder seiner Oberflächen laminiert ist.

Wenn das Heißsiegeln bei dem Polyäthylenfilm durchgeführt wird, welcher bei Anwenden von Wärme leicht schmelzbar ist, wird ein Heizwiderstand mit einem einfachen Aufbau, beispielsweise ein Nichrom-Draht oder -Band verwendet. Andererseits wird das Heißsiegeln eines ziemlich wärmebeständigen Films, wie eines Polypropylenfilms, durch eine Selbsterwärmung des Films, wie beispielsweise eine Hochfrequenzerwärmung ,durchgeführt. Um das Kondensatorelement dicht

zu umschließen, wobei die in der Umhüllung zurückgebliebene

ne Luft soweit wie möglich verringert wird, wird das Heißsiegeln zweckmäßigerweise im Vakuum durchgeführt.

Wenn zwei Folien des Umhüllungsfilms thermisch verschlossen werden, um den Kondensator unterzubringen, kann sich

die Schwierigkeit ergeben, daß die elektrischen Zuleitungen 60 und 60' von den entsprechenden Elektroden des Kondensatorelements, wie in Fig.8 dargestellt ist, das Verschließen der Filmfolien infolge der unterschiedlichen Wärmekapazität und unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeit zwischen dem Kunstharzfilm und der elektrischen Metallzuleitung behindern. Um diese Schwierigkeit zu lösen, wird

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' ein heißgeschmolzenes Harz, beispielsweise ein modifiziertes Polyolefinharz, für welches ein Ionomerharz typisch ist, als eine Schicht auf die Innenflächen der entsprechenden Filmfolien entlang des gesamten ümfangs oder teilweise in den Bereichen a und a¹ der Fig.8 aufgebracht, wodurch dann die elektrischen Zuleitungen 6 0 und 60' mit den Filmfolien über die heißgeschmolzenen Harzschichten verbunden sind, und so dann in die Harzschichten eingebettet sind. Dies ist schematisch in Fig.9 dargestellt, in welcher eine

^O elektrische Leitung 60 oder 60' mit der Verbundfolie 62 über eine Heiß-Schmelzharzschicht 64 oder 64' verbunden ist. Wenn die Umhüllung des Kondensators 10 in Fig.10 an der Stelle 66 bei dem heißgesiegelten Teil teilweise weggeschnitten ist, wie in Fig.10 dargestellt, so dient dies

'^³ als Explosionsschutz.

Verschiedene Arten der vorstehend beschriebenen Filme sind beschafft und experimentell untersucht worden,, ob sie sich im Vergleich zu einem herkömmlichen Oszillator als Umhül-

lung für das Kondensatorelement eignen. Die Ergebnisse sind

in Tabelle 1 aufgeführt.

Für den Versuch sind folgende Proben verwendet worden: (1)

ein herkömmlicher Kondensator mit einer Umhüllung aus

einem zylindrischen Aluminiumgehäuse und einer Gummidichtung; (2) ein elektrochemischer Doppelschichtkondensator A gemäß der Erfindung mit einer Umhüllung aus einer laminierten Verbundfolie aus einem Polyäthylen- und einem Polypropylenfilm; (3) ein Kondensator B gemäß der Erfindung

mit einer Umhüllung aus einer laminierten Verbundfolie aus vier Schichten, nämlich einem Polyäthylenfilm, einem Aluminiumfilm, einem Polyäthylenfilm und einem Polypropylenfilm; (4) einem Kondensator C gemäß derErfindung mit einer

Umhüllung aus einer laminierten Verbundfolie aus vier 35 Schichten, nämlich einem Polyäthylenterephthalatfilm,

einem Aluminiumfilm, einem Polyäthylenterephthalatfilm

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' und einem Polyäthylenfilm; (5) einem Kondensator D mit einer Umhüllung aus einer laminierten Verbundfolie aus vier Schichten, nämlich einem Polyäthylenterephthalatfilm, einem Aluminiumfilm, einem Polyäthylenterephthalatfilm und einem Polypropylenfilm; (6) ein Kondensator E gemäß der Erfindung mit einer Umhüllung aus einer laminierten Verbundfolie aus vier Schichten, nämlich einem Polyimidfilm, einem Aluminiumfilm, einem Polyimidfilm und einer Polyäthy lenfilm; und (7) einem Kondensator P gemäß der Erfindung

'" mit einer Umhüllung aus einer laminierten Verbundfolie aus vier Schichten, nämlich einem Polyimidfilm, einem Aluminiumfilm, einem Polyimidfilm und einem Polypropylenfilm. Der herkömmliche Kondensator hat eine Nennspannung von 1,6V und eine elektrostatische Nennkapazität von 1,5F,und

'** die Größe der Umhüllung ist 8mm0 χ 20mm. Bei den Kondensatoren gemäß der Erfindung wurde ein gewickeltes Kondensatorelement in ein flaches Element umgewandelt, bei welchem das verwendete Elektrodenmaterial ein üblicherweise verwendetes Material ist, und der Kondensator war 3cm^:breit,

4cm lang und 1mm dick. Die Dicke aller Verbundfolien ist

auf 100μ eingestellt.

Bei dem Versuch wurde die Nennspannung an jedem der Probekondensatoren bei 70⁰C angelegt, um, nachdem die Span-

nung 500h angelegt war, eine charakteristische Änderung festzustellen.

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Tabelle 1

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	A B C D E F	Veränderung der·elektrostati schen Kapazität des Kondensa tors, an den 1,6V bei 70⁰C 500h lang angelegt worden ist
herkömmlicher Kon densator	-6,5%
Konden satoren gemäß der Er findung	-25.1% -8,3% -7,8% -7,5% -7,7% -7,6%

Wie aus den Ergebnissen der Tabelle 1 zu ersehen ist, unterscheiden sich die elektrochemischen Doppelschichtkondensatoren mit der Filmumhüllung in ihrer Charakteristik nicht
so sehr von dem herkömmlichen Kondensator und sind daher
ohne weiteres bei verschiedenen elektronischen Einrichtungen anwendbar, die dünner gemacht werden sollen.

Bei der praktischen Ausführung der Erfindung weist der Polyäthylenfilm allein oder die Verbundfolie zum Umhüllen des Kondensatorelements eine Dicke auf, die von 50 bis 200μ ,
vorzugsweise von 70 bis 100μ reicht, um der Umhüllung oder Ummantelung eine ausreichende mechanische Festigkeit zu
geben. Wenn ein Metallfilm verwendet wird, liegt dessen
Dicke vorzugsweise im Bereich von 15 bis 50μ.·

Bei den Kondensatoren gemäß der Erfindung sind die Leitungen so angeordnet· ,daß sie wie üblich, unmittelbar von den entsprechenden Elektroden ausgehen. Um die Wirksamkeit der dünnen Ausführung des Kondensators gemäß der Erfindung zu

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zeigen, können die Leitungen oder Anschlüsse auf verschiedene Weise angeordnet sein.

In Fig.11 ist eine weitere Ausführungsform eines elektro-5 chemischen Doppelschichtkondensators 70 dargestellt, welcher ein Kondensatorelement 72 mit einem Paar Polarisations elektroden 74 und 75, die auf der Rückseite mit leitenden Metallplatten 76 bzw. 77 versehen sind, und mit einem Abstandshalter 78 auf, welcher zwischen den Elektroden 74

und 75 angeordne t ist und mit einer Elektrolytlösung getränkt ist, wie in Fig.1, außer daß die leitenden Metallplatten jeweils einen nach außen gebogenen Teil 80 bzw. 81 aufweisen. Das Kondensatorelement 72 ist mit einer Filmumhüllung 8 2 ummantelt, die aus zwei Verbundfolien 84 be-

steht. In diesem Fall ist die Verbundfolie 84 aus einem

Laminat aus vier Filmen 84a bis 84d gebildet, beispielsweise aus einem Polypropylen-, einem Polyäthylen-, einem Aluminium- bzw. einem Polyäthylenfilm und sollte einen Metallfilm,wie einenAluminiumfilm oder einen Film aus rostfreiem

20 stahl aufweisen, welcher mit dem Kunstharzfilm oder mit -filmen auf beiden Oberflächen beschichtet worden ist. Die Verbundfolie 84 weist auf gegenüberliegenden Seiten Ausnehmungen 86 und 87 auf, wodurch der Metallfilm 84c freigelegt ist. Die innere freigelegte Fläche 89 des Metallfilms

^ 84c hat Kontakt mit dem nach außen gebogenen Teil 80 des Kondensatorelements 72, wodurch eine elektrische Verbindung zwischen dem Metallfilm 84c und dem Kondensatorelement 82 geschaffen ist. Eine äußere freigelegte Fläche 88' des

Metallfilms 84c dient als Außenanschluß. Mit anderen Wor-

ten, der Metallfilm selbst wird als Anschluß für eine Verbindung nach außen verwendet. Die Größe und Form der Ausnehmungen kann in Abhängigkeit von dem Verwendungszweck geändert werden.

Da die äußere freigelegte Fläche 88 die Form einer Aussparung hat, wie in Fig.11 dargestellt ist, kann in einigen

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Fällen das Anschließen an eine externe Einrichtung schwierig sein. In diesem Fall ist ein Metallanschluß 90, beispielsweise aus Aluminium, rostfreiem Stahl, Kupfer oder Messing in die Aussparung 8 6 eingesetzt und mit der freien Fläche 88 des Metallfilms 84c verbunden, so daß der Metallanschluß 90 über die Oberfläche des Kunstharzfilms 84a vorsteht. Auf diese Weise kann dann eine externe, elektrische Einrichtung leicht angeschlossen werden.

Wenn die Kunstharzfilme 84a, 84b und 84d der Verbundfolie 84 teilweise entfernt sind um die Aussparungen 80 und 86' auszubilden, wie in Fig.11 dargestellt ist, wird das um mantelte Kondensatorelement an den Teilen, wo die Filmlagen entfernt sind, von außen allein durch den Aluminium-

^5 film isoliert. Folglich weist der freigelegte Teil eine geringere mechanische Festigkeit als der übrige Teil auf. Wenn der freie Teil 88 des Metallfilms 84c mit einem Schnitt bzw. Einschnitt auf seiner Oberfläche versehen ist, damit der Metallfilm leichter brechen kann, kann dies dem Explosionsschutz dienen. Wenn der Einschnitt.vorgesehen ist, um entweder eine Bezeichnung, die eine Polarität 9 2 anzeigt, wie in Fig.13 dargestellt ist, oder um einen Nennwert anzuzeigen, dient der freie Teil 88 des Metall-

films 84c als äußerer Anschluß, zum Darstellen einer gene
^¹-* wünschten Bezeichnung und als Explosionsschutz.

Der Kondensator der vorbeschriebenen Art weist eine Anzahl Vorteile auf: die Lage des äußeren Anschlusses kann erforderlichenfalls beliebig geändert werden, indem bestimmte

Teile der Kunstharzfilme entfernt werden, die auf beide

Oberflächen des Aluminiumfilms aufgebracht sind; da kein bestimmter Teil oder nur ein Teil einer einfachen Ausführung als externer Anschluß verwendet ist, wird der Kondensator preiswert, und der Kondensator unterliegt während

der Lagerung oder während der Benutzung kaum einer Korrosion, da nur ein Teil des Metallfilms freiliegt. Der elek-

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trochemische Doppelschichtkondensator weist den Vorteil auf, daß seine elektrostatische Kapazität groß ist, hat aber den Nachteil, daß seine Nennspannung nur bei etwa 1,6V liegt. In einigen Fällen muß daher eine Anzahl Kondensatoren in Reihe geschaltet werden, um die Nennspannung auf einen gewünschten Wert zu erhöhen. In einigen Fällen wird auch eine große elektrostatische Kapazität gefordert, wie sie nicht mit nur einem Kondensator erhalten werden kann. Den vorstehend angeführten Forderungen kann bei der Erfindung auf einfache Weise genügt werden. Dies ist im einzelnen in den Fig.14 bis 17 dargestellt.

In Fig.14 ist ein Kondensatorpaar 100 aus zwei Kondensator einheiten dargestellt, die jeweils den gleichen Aufbau haben ,wie er in Fig.11 dargestellt ist und bei welchen die gleichen Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Die zwei Einheiten sind voneinander durch den heißgesiegelten Teil 102 getrennt. Das Kondensatorpaar kann ohne weiteres dadurch geschaffen werden, daß'zwei Kondensatorelemente 72a und 72b auf einer Lage der.Verbundfolie 84 in einem bestimmten Abstand angeordnet werden, daß dann ein weiteres Blatt der Verbundfolie 84 vorgesehen wird, um die Kondensatorelemente 72a und 72b zu bedecken, und daß dann die zwei Blätter durch Heißsiegeln verbunden wer-

■" den, so daß die Kondensatorelemente ,wie dargestellt, getrennt umhüllt sind. Die Kondensatorelemente 72a und 72b sind elektrisch durch die leitenden Metallplatten 74a und 74b und den Aluminiumfilm 84c elektrisch miteinander verbunden. In Fig.14 sind die Kondensatorelemente 72a und 72b

parallel geschaltet, so daß die zweifache elektrostatische

Kapazität aufweisen.

Wenn, wie in Fig.15 dargestellt, das Kondensatorpaar 100

an dem heißgesiegelten Teil 102 gefaltet wird, durch wel-

chen die zwei Kondensatorelemente 72a und 72b voneinander

getrennt sind und wenn die äußere Lage der Verbundfolie·

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wie dargestellt, weggeschnitten wird, sind die Kondensatorelemente 72a und 72b in Reihe geschaltet, und folglich weist das Kondensatorpaar 100 eine Nennspannung auf, welche das Zweifache der Nennspannung einer Kondensatorein-

5 heit ist. In Fig.14 und 15 sind Außenanschlüsse 88a¹ und 88b vorgesehen.

Genauso kann eine Anzahl Kondensatorelemente in kompakter Weise elektrisch miteinander verbunden werden, indem die

^O Kondensatorpaare übereinander angeordnet und in Reihe geschaltet werden. Andererseits können die Kondensatorpaare 100 nacheinander über die Metallfilme 84c und die Metallanschlüsse 90a und 90b in der in Fig.16 und 17 dargestellten Weise miteinander verbunden werden. Wenn dann jedes

15 Paar an der heißgesiegelten Stelle gefaltet wird, so daß sie übereinanderliegen, sind eine Anzahl Kondensatorelemente vertikal gestapelt, wie in Fig.18 dargestellt ist, und in Reihe geschaltet, wenn die obere Lage des heißgesiegelten Teils an dem heißgesiegelten Teil jedes Paars

^^w weggeschnitten ist. Der auf diese Weise aufgebaute Kondensator hat dann eine Nennspannung, die das Sechsfache der Nennspannung eines Kondensatorelements ist. Wenn eine Anzahl Kondensatorelemente parallel geschaltet werden soll, reicht es nicht aua, denAluminiumfilm 84c der äuße-

ren Lage der Verbundfolie 84 an dem heißgesiegelten Teil wegzuschneiden, wenn das Kondensatorpaar gefaltet wird.

Bei der praktischen Ausführung der Erfindung hat die Verbundfolie, die das Kondensatorelement umhüllt, im allge-

meinen eine Dicke von 50 bis 200μ, wie oben festgelegt ist, und das Kondensatorelement hat im allgemeinen ein Dicke von etwa δΟΟμ-¹, so daß die Gesamtdicke einer Kondensatoreinheit etwa 1mm ist. Ein Kondensatorelement hat im allgemeinen eine Nennspannung von 1,6V und eine elektrostatische Kapazität von 1,5F und ist so bemessen, daß es 3cm breit und 4cm lang ist. Wenn eine Anzahl solcher Kondensa-

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torelemente so angeordnet sind, daß sie elektrisch ,wie in Fig.18 dargestellt, miteinander verbunden sind, dann kann ein sehr dünner elektrochemischer Doppelschichtkondensator mit einer Nennspannung von 9,6V ,einer elektrostatisehen Kapazität von 0,25f, einer Breite von 3cm und einer Dicke bzw. Höhe von 4cm erhalten werden.

Der zusammengesetzte ,elektromechanische Doppelschichtkondensator gemäß der Erfindung, bei welchem eine Anzahl

Kondensatorelemente getrennt umhüllt sind und elektrisch in Reihe oder parallel geschaltet sind, kann somit auf einfache Weise hergestellt werden und kann die geforderte Nennspannung und die geforderte elektrostatische Kapazität aufweisen. Bei dieser Ausführungsform ist der Metall-

15 film der Verbundfolie, welche mit dem Kunstharzfilm oder -filmen auf jeder Oberfläche laminiert ist, teilweise
freigelegt, und wird als Anschluß verwendet.

Wenn eine Anzahl Kondensatorelemente ,wie beschrieben, in Reihe geschaltet ist, kann sich die Schwierigkeit ergeben, daß infolge einer Streuung der Kenndaten ,insbesondere des Leckstroms ,der einzelnen Elemente die angelegte Spannung nicht zufriedenstellend in 1/n aufgeteilt, wobei η die Anzahl der in Reihe geschalteten Kondensatoren, ist, und folglich streut die an die einzelnen Kondensatoren angelegte Spannung. Das heißt, der elektromechanische Doppelschichtkondensator besteht, wie in Fig.19 dargestellt ist, aus einerReihenschaltung aus einem Widerstand R und einer elektrostatischen Kapazität C und einem Isolierwiderstand R , der den Verluststrom darstellt. Wenn die elektrostatisehen Kapazitäten C₁, C ...... C einer Anzahl in Reihe geschalteter Kondensatoren so bemessen sind, daß C =C =..

...=C ist, dann wird die ganze angelegte Spannung aufgrund der Unterschiede in dem Isolierwiderstand R_T aufge- °³ teilt. Folglich muß, damit in etwa die gleiche Spannung an den einzelnen in Reihe geschalteten Kondensatoren an-

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liegt, parallel zu den einzelnen Kondensatoren ein äußerer Widerstand hinzugefügt werden.

Eine weitere Ausführungsform eines in seiner Gesamtheit mit 110 bezeichneten, elektrochemischen Doppelschichtkondensators gemäß der Erfindung ist in Fig.20 dargestellt. Der Kondensator 110 weist ein Kondensatorelement 12 mit einem Paar Polarisationselektroden 13 und 13', zwischen denen der mit einer Elektrolytlösung getränkte Abstandshalter 14 angeordnet ist, eine Widerstandsplatte 112 mit einer Öffnung 114 zur Aufnahme des Kondensatorelements 12 und leitende Filmfolien 116 auf, die an der Ober- und Unterseite des Elements 12 anliegen; die Widerstandsplatte 112 und die leitenden Filmfolien sind thermisch verschmolzen, um das Element 12 dicht"zu verschließen. In diesem Fall besteht die leitende Filmfolie 116 aus einem Laminat aus einem leitenden Polymerfilm 117 und einem Metallfilm 118. Die Folie 116 kann auch allein aus dem leitenden Polymerfilm 117bestehen.

Die elektrische Schaltung des Kondensators mit dem eingebauten Widerstand ist in Fig.21 dargestellt, in welcher R den Widerstandswert der Widerstandsplatte 112 darstellt, welcher parallel zu dem Kondensatorelement geschaltet ist.

Die Widerstandsplatte 112 mit der Öffnung 114 kann ringförmig oder quadratisch sein oder irgend eine andere Form aufweisen. Die Widerstandsplatte ist aus einem Gemisch eines warmschmelzenden ,polymeren Materials, wie Polyäthy- ^O len, Polypropylen, Butylkautschuk, Äthylen-Propylenkautschuk oder Silikonkautschuk und einem Ruß, wie Azetylenruß hergestellt. Das verwendete leitende Polymer 117 hat eine ähnliche Mischungszusammensetzung wie die vorstehend beschriebene. Das leitende Polymer ist so aufbereitet, daß es einen spezifischen Widerstand von 10 bis 10 -Q- cm hat. Als leitender Primärfilm 116a wird das leitende Polymerge-

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Jo

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misch mit einem verhältnismäßig niedrigen spezifischen Widerstand von etwa 10 Jlcm verwendet, während als Widerstandsplatte 112 das leitende Polymer mit einem hohen spezifischen Wi

5 verwendet wird.

spezifischen Widerstand im Bereich von 10 bis lO

Der Metallfilm 11 der leitenden Filmfolie 116 dient als Gassperrschicht, was nur mit Hilfe des leitenden Polymerfilms 116 nicht in ausreichender Weise erhalten wird. Insbesondere wenn der Kondensator bei einer hohen Temperatur verwendet wird, kann der Metallfilm eine Verschlechterung der elektrischen Kenndaten des Kondensators verhindern. Der Metallfilm ist aus Aluminium, Zink, Zinn odereinem ähnlichen Metall gebildet.

In dieser Ausführungsform ist die Widerstandsplatte verwendet, um die Schwierigkeit zu beseitigen, die sich ergibt, wenn eine Anzahl Kondensatorelemente in. Reihe geschaltet sind; wenn jedoch nur ein Kondensator der vorbe-

20 schriebenen Art verwendet wird, kann eine isolierende

Kunstharzplatte anstelle der Widerstandsplatte verwendet werden. Die isolierende Kunstharzplatte ist aus einem warmschmelzenden Isolierharz ,wie Polyäthylen, Polypropylen, Butyl-, Äthylenpropylen- oder Silikonkautschuk ,her-

gestellt. Das heißt, bei der praktischen Ausführung der Erfindung können die zwei Filmfolien der Umhüllung unmittelbar oder über eine Warmschmelzende Platte mit einer öffnung zur Aufnahme des Kondensatorelements miteinander verbunden sein.

In Tabelle 2 sind di e elektrischen Kenndaten de s Kondensators dieser Ausführungsform der Erfindung im Vergleich zu denen eines herkömmlichen elektrochemischen Doppelschicht-

kondesators dargestellt. In der Tabelle 2 sind die Kenn-

daten eines Kondensators jeweils der Durchschnittswert von

100 Kondensatoren, und die Kenndaten von 10 in Reihe ge-

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' schalteten Kondensatoren sind jeweils der Durchschnittswert von 10 solcher Einheiten, wie in Fig.22 dargestellt ist.

In Fig. 22 ist ein Schaltbild für den Fall dargestellt, daß 10 elektrochemische Doppelschichtkondensatoren gemäß der Erfindung in Reihe geschaltet sind, wobei mit C₁, C„..

C_1n die Kondensatorelemente und mit r., r r _Λ _

ιυ ι₂ιυ

die Widerstandselemente an den einzelnen Widerstandsplat-

ten 112 bezeichnet sind.

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ιο cn

so O

Cn

cn

Tabelle

CD CO CO

1	ein Konden sator	herkömmli cher Kon densator	_M	Nennspan nung (V)	«	elektrosta tische Ka pazität (F)	Innenwider stand (Sl)	I	Verlust strom (mA)	Isolierwi derstand (kÄ)	t	angelegte Spannung (V)	-
	10 in Reihe geschaltete Kondensato ren	Kondensa tor gemäß der Erfin dung	1,6	10,5	0,35	0,1 - 0,5	3,2 - 1,6	NJ	0,46-3,1
	herkömmli cher Kon densator	1/6	10,4	0,34	0,5 -0,55	2,9 - 3,2	1,52-1,68 η
	Kondensa tor gemäß der Erfin dung	16	1 ,05	3,5	0,3 - 0,4	40 - 53	M
16	1 .04	3,4	0,5 -0,55	29 - 32

ff

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Um die Wirkung des leitenden Films 116 zu bestätigen, wurden jeweils fund Kondensatoren A ohne den Metallfilm und fünd Kondensatoren B mit dem Metallfilm 116b hergestellt und einem Versuch unterzogen, wobei 1000h lang bei 70⁰C die Nennspannung angelegt wurde. Die Versuchsergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt.

Tabelle 3

Änderungswert der elektrostatischen Kapazität

Innenwiderstand (JM

Verluststrom (mA

-21%
-5,8%

0,35
0,35

0,80

In Fig.23 ist eine Anzahl der Kondensatoren T10 der Fig.20 dargestellt, welche gestapelt sind, in Reihe geschaltet sind und mit einem Metallgehäuse 120 umschlossen sind. Auf der Oberseite der gestapelten Kondensatoren sind eine leitende Platte 112, von welcher ein Außenanschluß 124 vorsteht, und eine Isolierplatte 126 angeordnet, welche einen gewissen Abstand von der leitenden Platte hat und an welcher eine leitende Metallfolie 128 mit einem Anschluß 129 angeordnet ist. Die leitende Folie 128 hat eine \L-Form und hat einen Teil 128a, der sich entlang der Innenwandung des Gehäuses 126 erstreckt und mit dem leitenden Film des Kondensators am Boden verbunden ist. Das freie Ende des Gehäuses 120 ist eingedreht und weist an der Spitze ein Isolierteil auf, durch welches die leitende Platte 122 sowie die leitende Platte 128 gegen den Boden des Gehäuses gedrückt wird, um dadurch einen elektrischen Kontakt zwischen den Kondensatoren zu gewährleisten.

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In Fig.24 sind zwei parallel geschaltete Kondensatoren dargestellt, wobei die Kondensatorelemente 12, ähnlich wie im Fall derFig. 20, in einem Abstand voneinander angeordnet sind, wobei sie aber auf einer gemeinsamen leitenden ünterlage der Filmfolie 116 gehaltert sind. In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen handelt es sich wie in Fig. 3 um ein Kondensatorelement 12, bei welchem ein Paar Elektroden einander gegenüberliegend, aber getrennt durch einen Abstandshalter angeordnet sind. Andere Arten von Kondensatorelementen ,wie sie in Fig.25 bis 28 dargestellt sind, können ebenfalls verwendet werden.

In Fig.25 ist ein Kondensatorelement 130 dargestellt, welches eine Polarisations-Elektrodenplatte 132 mit einem leitenden Teil 134 aus Aluminium aufweist, welches beinahe vollständig mit einem Abstandshalter 136 bedeckt ist. Der Abstandshalter 136 ist von einer weiteren Elektrodenplatte 138 mit einem leitenden Teil 140 aus Aluminium umgeben. Leitungen 142 und 144 aus Aluminium sind an den entspre-

20 chenden Elektroden bzw. leitenden Teilen angebracht.

In Fig.26 und 27 ist ein ähnliches Kondensatorelement 150 dargestellt, bei welchem zwei Polarisations-Elektrodenfolien oder Filme 152 und 154 zusammen mit zwei Abstandshaltern 156 und 158 in Form eines Zylinders oder eines Ovals zusammengerollt sind. Anschlußleitungen aus Aluminium sind mit 160 und 162 bezeichnet.

In Fig.28 ist eine weitere Form eines Kondensators darge- ^ou stellt, welcher eine Anzahl Elemente 117 aufweist,die jeweils ein Paar Polarisationselektroden 172 und 174 sowie leitende Teile 176 bzw. 178 aus Aluminium haben. Die Elektroden 172 und 174 liegen einander gegenüber und zwischen ihnen ist ein Abstandshalter 180 angeordnet. Zwei benachbarte Elemente sind durch eines der leitenden Teile 176 und 178 miteinander verbunden, welches gemeinsam verwendet

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wird. Das andere leitende Teil steht mit einem benachbarten Element auf der anderen Seite in Verbindung. Auf diese Weise sind eine Anzahl Elemente miteinander verbunden und ein Kondensator geschaffen. Die Elemente an den verschiedenen Enden sind mit Metall-Leitungen 182 und 184 verbunden.

Der elektrochemische Doppelschichtkondensator gemäß der
Erfindung kann in großem Umfang bei elektrischen oder
'^ elektronischen Einrichtungen angewendet werden. Typische
Beispiele für die Anwendung derartiger Kondensatoren sind in Fig.29 bis 31 dargestellt, in welchen der Kondensator
jeweils mit C bezeichnet ist.

In Fig.29 ist der Kondensator C parallel zu einer Last geschaltet und als Not- oder Reservestromquelle für elektronische Einrichtungen verwendet und zwar insbesondere als
eine Reservestromquelle für Halbleiter-Speicherelemente.

In Fig.30 ist der Kondensator C parallel zu verschiedenen

kleinen Batterien geschaltet, wobei er als Aüsgleicher für

Zeiten einer Überbelastung oder bei niedriger Temperatur dient. In einer Sicherheitseinrichtung nach Fig.31 mit einem Thermoelement ,das verhindert, daß die Flamme von

Gasanlagen während des Einsatzes ausgeht, ist der Konden-

sator als Energiequelle verwendbar, um augenblicklich ein

Sicherheitsventil zu halten.

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Claims

Patentansp r ü c h e

Ί. Elektrochemischer Doppelschichtkondensator, gekennzeichnet durch ein Kondensatorelement mit zwei Polarisationselektroden und einem Abstandshalter, der zwischen den beiden Polarisationselektroden angeordnet und mit einer Elektrolytlösung getränkt ist, und durch eine Film- oder Folienumhüllung, welche das Kondensatorelement umhüllt und dicht abschließt und welche aus zwei Filmfolien gebildet ist, welche jeweils mindestens eine warmschmelzende Kunstharz-Filmschicht aufweisen und welche entlang ihres gesamten Umfangs,. nachdem das Kondensatorelement zwischen den beiden Filmfolien untergebracht ist, thermisch versiegelt oder heißgesiegelt worden .sind.

30
2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichne t,daß die Filmfolie ein Polyäthylenfilm mit einer Dicke von 50 bis 200μ ist.
3. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filmfolie eine Verbundfolie ist,

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1 die durch eine Schichtung aus mindestens zwei Kunstharzfilmen gebildet ist, wobei einer der Kunstharzfilme eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit und eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegen Lösungsmittel aufweist.
4. Kondensator nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η -

ζ e ichnet, daß die Verbundfolie ein Laminat aus einem Polyäthylenfilm und einem Polypropylenfilm ist, wobei die Dicke des Laminats im Bereich von 100 bis 200μ 10 liegt.
5. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filmfolie eine Verbundfolie mit einem Metallfilm und mindestens einem Kunstharzfilm ist, der auf jeder Oberfläche des Metallfilms laminiert ist.
6. Kondensator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallfilm aus Al, Zn oder Sn hergestellt ist.
7. Kondensator nach Anspruch 5, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Verbundfolie ein Laminat aus einem Polyäthylenfilm, einem Aluminiumfilm, einem Polyäthylenfilm und einem Polypropylenfilm ist ,,die in dieser Reihenfolge angeordnet sind.
8. Kondensator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbundfolie ein Laminat aus einem Polyäthylenterephthalatfilm, einem Aluminiumfilm,

30 einem Polyäthylenterephthalatfilm, einem Polyäthylenfilm und einem Polypropylenfilm ist, die in dieser Reihenfolge angeordnet sind.
9. Kondensator nach Anspruch 5, dadurch g e k e η η -

^OJ zeichnet, daß die Verbundfolie ein Laminat aus einem Polyimidfilm, einem Aluminiumfilm, einem Polyimidfilm, einem Polyäthylenfilm und einem Polypropylenfilm ist, die

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in dieser Reihenfolge angeordnet sind.
10. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Filmfolien eine Verbundfolie

mit einem Metallfilm sind, der auf seinen beiden Oberflächen mit mindestens einem Kunstharzfilm beschichtet ist, und daß sie über den Metallfilm mit den zwei Polarisationselektroden elektrisch verbunden sind, wobei der Metallfilm als ein Anschluß für eine Verbindung nach außen dient.
11. Kondensator nach Anspruch 10, dadurch g e k e η η ζ e i c hnet, daß ein Teil mindestens eines Kunstharzfilms ,der auf den beiden Oberflächen des Metallfilms Iaminiert ist, entfernt ist, um den Metallfilm freizulegen, daß der innere freie Teil des Metallfilms elektrisch mit einer entsprechenden Polarisationselektrode des Kondensatorelements verbunden ist und daß der äußere freie Teil des Metallfilms als Anschluß für eine Verbindung nach

außen verwendet ist.
12. Kondensator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metallanschluß an dem äußeren freien Teil vorgesehen ist und elektrisch mit dem Metall-

film verbunden ist, um sich dadurch über mindestens eine Kunstharz-Filmfläche zu erstrecken.
13. Kondensator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere freie Teil des Metall-

films mit einem Einschnitt versehen ist, der als Explosionsschutz dient.
14. Kondensator nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Einschnitt eine Polarität- oder

Nennwertanzeige trägt.

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15. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kondensatorelemente in einer Film- oder Folienumhüllung umschlossen sind, die einen heißgesiegelten Teil am Rand zwischen den zwei Kondensatorelementen aufweist, so daß die zwei Kondensatorelemente dicht voneinander getrennt sind, daß die Film- oder Folienumhüllung aus zwei Filmfolien hergestellt ist, die entlang ihres ganzen Umfangs thermisch versiegelt sind, von welchen jede eine Verbundfolie aus einem Metallfilm und mindestens einem Kunstharzfilm ist, der auf jeder Oberfläche des Metalls laminiert ist, und daß mindestens ein Teil eines Kunstharzfilms, der auf jeder Oberfläche des Metallfilms aufgebracht ist, entfernt ist, um den Metallfilm freizulegen, wobei der innere freie Teil des Metallfilms elektrisch mit

15 einer entsprechenden Polarisationselektrode jedes Kondensatorelements verbunden ist, wodurch zwei Kondensatorelemente elektrisch in Reihe geschaltet sind.
16. Kondensator nach Anspruch 15, dadurch g'e k e η η zeichnet, daß die Film- oder Folienumhüllung an dem

heißgesiegelten Teil am Rand gefaltet ist, wodurch eine übereinanderliegende Kondensatoreinheit geschaffen ist.
17. Kondensator nach Anspruch 16, dadurch g. e k e η η zeichnet, daß eine Anzahl Kondensatoreinheiten vorgesehen und übereinander angeordnet ist,und daß sie über einen Metallanschluß elektrisch miteinander verbunden sind, der in jeden äußeren freien Teil des Metallfilms eingebracht ist.
18. Kondensator nach Anspruch 15, dadurch g.e k e η η zeichnet, daß die Filmumhüllung an dem heißgesiegelten Teil am Rand gefaltet ist, so daß die Kondensatorelemente übereinander angeordnet sind, und daß allein die

äußere Filmfolie an dem gefalteten Teil weggeschnitten ist,

wodurch die Kondensatorelemente elektrisch in Reihe ge-

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1 schaltet sind.
19. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichne t,daß die zwei Filmfolien jeweils ein lei-

tender Film sind, der aus einer leitenden Polymerzusammensetzung gebildet ist, und daß sie über eine heißschmelzende Kunstharzplatte thermisch verschmolzen sind, welche im mittleren Teil eine Öffnung zur Aufnahme des Kondensatorelements aufweist, so daß das Kondensatorelement durch die zwei Filmfolien und die Kunstharzplatte umschlossen ist, und daß der leitende Film mit einer entsprechenden Elektrode elektrisch verbunden ist.
20. Kondensator nach Anspruch 19, dadurch g e k e η nzeichnet, daß die leitende Polymerzusammensetzung ein Gemisch aus Ruß und einem warmschmelzenden Polymermaterial ist, das aus Polyäthylen, Polypropylen, Butylkautschuk, Äthylen-Propylenkautschuk und Silikonkautschuk ausgewählt ist.
20

21. Kondensator nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die warmschmelzende Kunstharzplatte aus einem Polymermaterial hergestellt ist, das aus der Gruppe Polyäthylen, Polypropylen, Äthylen-Propylenkaut-

25 schuk und Silikonkautschuk ausgewählt ist.

22. Kondensator nach Anspruch 19, dadurch g e k en η ze ichnet, daß der leitende Film ein Laminat aus einem Metallfilm und einem Film der leitenden Polymerzu-

30 sammensetzung ist.

23. Kondensator nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß'der Metallfilm aus Material hergestellt ist, das aus der Gruppe Aluminium, Zink oder Zinn

⁰^ ausgewählt ist.

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24. Kondensator nach Anspruch 19, dadurch g e k e η nzeichnet, daß die warmschmelzende Platte aus einem Widerstandsmaterial mit einem spezifischen Widerstand von

10 bis 10 JX gebildet und warmschmelzend ist.

25. Kondensator nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsmaterial ein Gemisch aus Ruß und einem warmschmelzenden Polymermaterial ist, das aus der Gruppe Polyäthylen, Polypropylen, Butylkautschuk, Äthylen-Propylenkautschuk und Silikonkautschuk ausgewählt ist.

26. Kondensator nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunstharzplatte ringförmig oder

15 quadratisch ist.

27. Elektrochemischer Doppelschichtkondensator aus einer Anzahl Kondensatoren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl Kondensatoren

20 übereinanderliegen und elektrisch durch die leitenden

Filme in Reihe geschaltet sind, daß ein Metallgehäuse eine Öffnung zum Unterbringen der Anzahl Kondensatoren aufweist, daß eine leitende Metallplatte unmittelbar an der oberen Fläche der gestapelten Kondensatoren anliegt., daß eine Iso-

lierplatte auf der oberen Fläche der Kondensatoren in einem Abstand von der leitenden Metallplatte angeordnet ist und eine leitende Metallschicht aufweist, welche elektrisch mit dem leitenden Film am Boden verbunden ist, daß Metallanschlüsse von der leitenden Metallplatte bzw. der leiten-

den Metallschicht vorstehen, und daß die freien Enden des Gehäuses umgefaltet sind, um dadurch die leitende Metallplatte und die Isolierplatte gegen den Boden des Gehäuses zu drücken.

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