DE69012701T2

DE69012701T2 - Struktur zur Anordnung von elektrischen Doppelschichtkondensatorzellen.

Info

Publication number: DE69012701T2
Application number: DE69012701T
Authority: DE
Inventors: Ken Kurabayashi; Yoriaki Niida; Yoshinobu Tsuchiya
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1989-07-29
Filing date: 1990-05-23
Publication date: 1995-05-11
Anticipated expiration: 2010-05-24
Also published as: CA2022170A1; EP0411263A1; KR910003704A; JPH0362510A; US5012385A; KR950013266B1; JPH065658B2; CN1021386C; CA2022170C; EP0411263B1; DE69012701D1; CN1049242A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Struktur bzw. Ausgestaltung der Anordnung einer elektrischen Doppelschicht-Kondensatorzelle hoher Kapazität innerhalb enger Raumgrenzen.
Allgemein besitzt ein elektrischer Doppelschichtkondensator verglichen mit anderen Kondensatorarten hohe Kapazität und wurde bislang als eine Unterstützungs-Energiequelle oder dergleichen eingesetzt.
Fig. 6 zeigt eine herkömmliche elektrische Doppelschicht-Kondensatorzelle (nachfolgend manchmal vereinfacht als Zelle bezeichnet). Wie dargestellt ist, besitzt eine Zelle C die folgenden Komponenten: zwei Sammelelektroden 1; ein Abdichtmaterial 2; zwei Elektrodenschichten 3 und einen porösen Separator (Trennelement) 4.
Das Abdichtmaterial 2 besitzt zylindrische Gestaltung und der poröse Separator 4 ist in einem im wesentlichen zentralen Abschnitt in dessen Innerem angeordnet. Die Elektrodenschichten 3 sind auf jeder der entgegengesetzten Seiten des porösen Separators 4 vorgesehen und die Sainmelelektroden sind derart angeordnet, daß die Oberfläche der Elektrodenschicht 3 und der Rand des Abdichtmaterials 2 abgedeckt sind.
Als Sammelelektroden 1 kann beispielsweise ein elektrisch leitendes Gununiblatt eingesetzt werden und als Abdichtmaterial 2 kann z. B. elektrisch leitendes Gummi verwendet werden. Als poröser Separator 4 kann beispielsweise ein poröser Film aus Polypropylen benutzt werden. Weiterhin kann als Elektrodenschichten 3 eine Paste benutzt werden, die durch Mischen von aktivierten Kahlenstoffpartikeln und verdünnter Schwefelsäure hergestellt ist.
Fig. 7 zeigt einen herkömmlichen elektrischen Doppelschichtkondensator, der durch Zusammenfassen einer Mehrzahl van Zellen C mit der vorstehend beschriebenen Anordnung gebildet ist. Wie gezeigt ist, enthält der elektrische Doppelschichtkondensator die folgenden Komponenten: ein Gehäuse 5; Elektrodenplatten 6, 7; Anschlüsse 6-1, 7-1; eine isolierende Platte 8; Verstärkungsplatten 9, 10; und die Zellen C.
Die Verstärkungsplatte 9 ist mit der Elektrodenplatte 6 verbunden, während die Verstärkungsplatte 10 mit der Elektrodenplatte 7 über das Gehäuse 5 verbunden ist. Der Anschluß 6-1 ist durch Heraustrennen eines Teils der Elektrodenplatte 6 gebildet, während der Anschluß 7-1 durch Heraustrennen eines Teils der Elektrodenplatte 7 gebildet ist. Die isolierende Platte 8 ist zwischen die Elektrodenplatten 6 und 7 zur Schaffung einer Isolation zwischen diesen eingefügt.
Falls die Zellen 7 einfach laminiert werden, ist der Kontaktwiderstand der aktivierten Kohlenstoffpartikel der Zellen C groß, so daß der Innenwiderstand des Kondensators groß ist. Folglich ist es übliche Praxis, den Rand des Gehäuses 5 zum Zeitpunkt der Laminierung zu verstemmen, um einen Druck auf den laminierten Körper aufzubringen, der den vorstehend erwähnten Kontaktwiderstand verringert, wodurch der Innerwiderstand des Kondensators klein gemacht wird.
Bei dem vorstehend beschriebenen Beispiel erfolgt die Druckbeaufschlagung nicht bei der Stufe der Herstellung der einzelnen Zellen, sondern nach deren Laminierung. Jedoch wird in manchen Fällen eine Druckbeanspruchungs-Verarbeitung während der Stufe der Herstellung der einzelnen Zellen bewirkt.
Fig. 8 zeigt eine Zelle eines elektrischen Doppelschichtkondensator in Form eines Knopfs. Wie dargestellt ist, enthält diese Zelle die folgenden Komponenten: Sammelelektroden 11, 12; zwei Elektrodenschichten 13; einen porösen Separator 14; ein Abdichtmaterial 15 und ein isolierendes Material 16.
Die Sammelelektrode 12 ist in zylindrischer Form ausgebildet und nimmt in sich die Elektrodenschicht 13, den porösen Separator 14, das Abdichtmaterial 15 usw. auf. Diese Anordnung wird mit bzw. mittels der Sammelelektrode 11 von oben gedrückt und der Rand der Sammelelektrode 12 nach innen verstemmt, wodurch eine Zelle hergestellt wird. Die Versteminungskraft der Sammelelektrode 12 erzeugt eine Druckkraft, wodurch der Innenwiderstand klein gemacht wird.
Fig. 9 zeigt einen elektrischen Doppelschichtkondensator, bei dein knopfförmige Zellen laminiert sind. Um eine gewünschte Spannung zu erhalten, wird eine notwendige Anzahl von Zellen laminiert und in einem äußeren Gehäuse 17 untergebracht. In diesem Fall ist es ausreichend, wenn der elektrische Kontakt hergestellt ist, und es besteht keine Notwendigkeit, eine Druckbeanspruchung zu erzeugen.
Bei den vorstehend beschriebenen herkömmlichen elektrischen Doppelschichtkondensatoren sind die Zellen C in laminierter Form angeordnet.
Es sei angemerkt, daß als zum Stand der Technik rechnende Druckschrift, die elektrische Doppelschichtkondensatoren betrifft, beispielsweise die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2621/1981 bekannt ist.
GM-A-2 139 813 offenbart eine Kondensatoranordnung, die mehrere Doppelschicht-Kondensatorzellen enthält. Die Kondensatorzellen-Ausgestaltung besteht aus zwei polarisierbaren Elektroden, die durch einen Separator getrennt und zwischen obere und untere Saminelelektroden 28, 29 sandwichartig eingebracht sind. Eine elektrisch leitende Schicht ist auf einer Oberfläche einer Anschlussplatte, die aus einem isolierenden Material hergestellt ist, ausgebildet und mit den Doppelschicht-Kondensatorzellen verbunden. Eine weitere elektrisch leitende Schicht befindet sich in Kontakt mit der zweiten Sammelelektrode der Doppelschichtzelle.
DE-B-1 230 910 offenbart mehrere Kondensatoren, die in paralleler Verbindung miteinander verbunden sind. Die Elektroden der Kondensatoren sind an einer gemeinsamen leitenden Platte angebracht, die mit einem isolierenden Element verbunden ist.
Jedoch besteht ein Problem dahingehend, daß es dann, wenn die Notwendigkeit des Einbaus eines elektrischen Doppelschichtkondensators hoher Kapazität innerhalb eines engen Raumbereichs besteht, nicht möglich ist, dieses Bedürfnis mit der herkömmlichen Vorgehensweise der Laminierung von Zellen zu erfüllen.
Wenn es beispielsweise gewünscht ist, einen elektrischen Doppelschichtkondensator innerhalb eines engen Raumbereichs wie etwa zwischen einem Paar von inneren und äußeren Platten, die eine Wand eines Kraftfahrzeugs bilden, einzubauen, würde die herkömmliche Ausgestaltung der Laminierung zu einer vergrößerten Dicke des Kondensators führen, wodurch der Einbau unmöglich gemacht wird.
Demgemäß besteht eine Zielsetzung der vorliegenden Erfindung in der Schaffung einer Ausgestaltung der Anordnung eines elektrischen Doppelschichtkondensators, die es möglich macht, eine Vielzahl von elektrischen Doppelschicht- Kondensatorzellen selbst im Fall beschränkten Platzes anzuordnen, wodurch der vorstehend beschriebene Nachteil des Standes der Technik überwunden wird.
Hierzu wird in Übereinstimmung mit einem Gesichtspunkt der Erfindung eine Ausgestaltung der Anordnung einer elektrischen Doppelschicht-Kondensatorzelle entsprechend Anspruch 1 bereitgestellt. Detailliertere Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die vorstehenden und weitere Zielsetzungen, Merkmale und Vorteile der Erfindung erschließen sich aus der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung der Erfindung, die zusammen mit den beigefügten Zeichnungen zu lesen ist.
Fig. 1 zeigt eine auseinandergezogene, perspektivische Ansicht einer Ausgestaltung der Anordnung von elektrischen Doppelschicht-Kondensatorzellen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht der Ausgestaltung der Anordnung von elektrischen Doppelschicht-Kondensator zellen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 zeigt eine Darstellung, die eine Anordnung einer Seriell-Parallel-Schaltung bei der Anordnung von elektrischen Doppelschicht-Kondensatorzellen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Fig. 4 zeigt eine Äquivalenzschaltung zu Fig. 3;
Fig. 5 ist eine Darstellung, die eine Einrichtung zur festen Installation bzw. Anbringung der Zellen an einem tafelförmigen Element veranschaulicht;
Fig. 6 ist eine Darstellung, die eine herkömmliche elektrische Doppelschicht-Kondensatorzellen zeigt;
Fig. 7 ist eine Darstellung, die einen herkömmlichen elektrischen Doppelschichtkondensator veranschaulicht;
Fig. 8 ist eine Darstellung, die eine knopfförmige Zellen zeigt, und
Fig. 9 ist eine Darstellung, die einen elektrischen Doppelschichtkondensator zeigt, bei dem knopfförmige Zellen laminiert sind.
Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung erläutert.
Fig. 1 zeigt eine auseinandergezogene, perspektivische Ansicht einer Ausgestaltung (Struktur) der Anordnung von elektrischen Doppelschicht-Kondensatorzellen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, und Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht derselben. Wie gezeigt ist, enthält die Ausgestaltung der Anordnung von elektrischen Doppelschicht-Kondensatorzellen ein tafelförmiges Element 20, ein Klebmittel 21, Elektrodenplatten 22, 24, ein elektrisch leitendes Klebmittel 23, eine Zelle C und Leitungsdrähte L.
Ein tafelförmiges Element 20 ist ein Paneel bzw. eine Platte oder eine Tafel, das bzw. die eine Wand eines Kraftfahrzeugs bildet. Zuerst wird die Elektrodenplatte 22 an eine Oberfläche des tafelförmigen Elements 20 mit Hilfe des Klebmittels 21 angeklebt. Dann werden die Zellen C an der Elektrodenplatte 22 mit Hilfe des elektrisch leitenden Klebemittels 23 befestigt. Schließlich wird die Elektrodenplatte 24 an den Zellen C mit Hilfe des elektrisch leitenden Klebmittels 23 befestigt. Ferner kann ein elektrisch nicht leitendes tafelförmiges Element, das dieselbe gekrümmte Oberfläche wie das tafelförmige Element 20 besitzt, gegen die Elektrodenplatte 24 gedrückt werden, wenn dies notwendig ist. Die Leitungsdrähte L werden aus den Elektrodenplatten 22, 24 herausgeführt.
Wenn sich eine elektrisch leitende Einrichtung in der Nähe befinden sollte, wird die Anordnung zur Vermeidung eines Kontakts mit dieser Einrichtung vorzugsweise mit einem isolierenden Material nach der Anbringung der jeweiligen Teile beschichtet oder abgedeckt.
Bei der vorliegenden Erfindung sind die Zellen C nicht durch Laminierung, sondern durch Befestigung in planarer Weise angeordnet, so daß es ausreichend ist, wenn die Dicke des erforderlichen Raums geringfügig größer als die Dicke einer Zelle C ist. Demgemäß ist es möglich, einen elektrischen Doppelschichtkondensator großer Kapazität selbst in engen Raumgrenzen einzubringen.
Als Elektrodenplatten 22, 24 ist es beispielsweise möglich, eine Kupferplatte oder eine Platte aus rostfreiem Stahl zu benutzen. Wenn das tafelförmige Element C eine gekrümmte Oberfläche hat, sind dünne Elektrodenplatten erwünscht, so daß diese in engen Kontakt mit der gekrümmten Oberfläche angebracht werden können.
Es sei angemerkt, daß ein elektrisch nicht leitendes Material als Klebmittel 21 verwendet wird, wenn das tafelförmige Element 20 aus einem elektrisch leitenden Material besteht.
Auch wenn bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die Anordnung derart ist, daß zwei Zellen C parallel zwischen die Elektrodenplatten 22 und 24 geschaltet sind, kann die Beziehung zwischen der Verbindung der Zellen C im Zeitpunkt von deren Anordnung in erforderlicher Weise bestimmt werden, was im folgenden Text beschrieben wird.
Fig. 3 zeigt eine Anordnung einer Seriell/Parallel-Verbindung einer Ausgestaltung der Anordnung in Übereinstimmung mit einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Bezugszeichen entsprechen denjenigen in Fig. 1, mit Ausnahme des Bezugszeichens 25, das eine weitere Elektrodenplatte bezeichnet.
Die drei Zellen C, an denen die Elektrodenplatte 24 befestigt ist, sind parallel zueinander geschaltet, und es sind auch die beiden Zellen C, an denen die Elektrodenplatte 25 befestigt ist, parallel zueinander geschaltet. Diese beiden parallel verschalteten Körper werden über die gemeinsam benutzte Elektrodenplatte 22 in Reihe verbunden.
Demgemäß wird eine Äquivalenzschaltung zu derjenigen, die in Fig. 4 gezeigt ist, und es ist möglich, einen Kondensator zu bilden, der eine gewünschte Spannungsfestigkeit und eine gewünschte Kapazität besitzt. Bezugszeichen 22, 24, 25 in Fig. 4 entsprechen denjenigen in Fig. 3.
Fig. 5 ist eine Darstellung, die eine Einrichtung zur festen Anbringung der Zelle C an dem tafelförmigen Element 20 veranschaulicht. Bezugszeichen in dieser Zeichnung entsprechen denjenigen in Fig. 1, mit Ausnahme des Bezugzeichens 26, das ein Haltemittel bezeichnet, und des Bezugszeichens 27, das ein Loch bezeichnet.
Das Loch 27 ist in einer solchen Weise vorgesehen, daß die Zellen C umgangen bzw. nicht berührt werden, und erstreckt sich durch das tafelförmige Element 20 und die Elektrodenplatten 22, 24. Das Haltemittel 26 wird in das Loch 27 eingedrückt, um die jeweiligen Elemente mit der Elektrodenplatte 24 gegen das tafelförmige Element 20 gedrückt zu halten.
Als Ergebnis ist die Verbindung der Zellen C mit dem tafelförmigen Element 20 noch weiter verstärkt und die Druckkraft gegenüber den Zellen C vergrößert sich, wodurch der Innenwiderstand des Kondensators verringert ist.

Claims

1. Ausgestaltung einer elektrischen Doppelschicht-Kondensatorzelle, mit:

einer ersten Elektrodenplatte (22), die in elektrisch nicht leitender Weise an einer Oberfläche eines tafelförmigen Elements (20) mit Hilfe eines Klebemittels (21) befestigt ist, wobei das tafelförinige Element eine gekrümmte Oberfläche besitzt,

zumindest einer elektrischen Doppelschicht-Kondensatorzelle (C), die an der ersten Elektrodenplatte (22) in einer elektrisch leitenden Weise angebracht ist; und

einer zweiten Elektrodenplatte (24), die an der elektrischen Doppelschicht-Kondensatorzelle (C) in einer elektrisch leitenden Weise angebracht ist,

einem stiftförmigen Haltemittel (26) zum Befestigen der zweiten Elektrodenplatte (24) an dem tafelförmigen Element (20), wobei das tafelförmige Element (20) eine Wand eines Kraftfahrzeugs ist, und

einem Loch (27), das sich durch das tafelförmige Element (20) und die Elektrodenplatten (22, 24) hindurch erstreckt, wobei das Haltemittel (26) in das Loch (27) eingedrückt ist.

2. Ausgestaltung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von elektrischen Doppelschicht-Kondensatorzellen (C) an der ersten Elektrodenplatte (22) und der zweiten Elektrodenplatte (24) in einer elektrisch leitenden Weise befestigt ist, wobei die Mehrzahl von elektrischen Doppelschicht-Kondensatorzellen parallel zueinander verschaltet sind.

3. Ausgestaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Gruppe von elektrischen Doppelschicht-Kondensatorzellen (C) an der ersten Elektrodenplatte (22) und der zweiten Elektrodenplatte (24) in einer elektrisch leitenden Weise angebracht ist und daß eine zweite Gruppe von elektrischen Doppelschicht-Kondensatorzellen (C) an der ersten Elektrodenplatte (22) und einer dritten Elektrodenplatte (25) in einer elektrisch leitenden Weise angebracht ist, wobei die erste Gruppe von elektrischen Doppelschicht- Kondensatorzellen und die zweite Gruppe von elektrischen Doppelschicht-Kondensatorzellen miteinander in Reihe geschaltet sind.