JP2000082641A - 電気二重層キャパシタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】分極性電極を増加させて容量を増大させても集
電リードと電極端子との導通を確保できる電気二重層キ
ャパシタを提供する。 【解決手段】同極毎にまとめられた集電リード８が接続
部１９とされ、その一部に超音波拡散接合により各集電
リード８同士を一体に接合した接合部２１が形成され
る。接合部２１を介して接続部１９が電極端子１１，１
２に電子ビーム溶接またはレーザ溶接により接続され
る。一対の電極３１ａが集電リード８の両端に並列配置
され、集電リード８が側面の一側に偏位させて設けられ
る第１の電極素子３１と、一対の電極３２ａが集電リー
ド８の両端に並列配置され、集電リード８が側面の、電
極素子３１の集電リード８と離間する側に偏位させて設
けられる第２の電極素子３２とを、セパレータ９介して
正負極交互に積層して形成された積層体３３を接合部２
１を間にして折り返された状態で、各分極性電極６が互
いに重ね合わされるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気二重層キャパシタ
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、固体と溶液との異なる２つの相
が接触する界面では、極めて短い距離を隔てて正負の電
荷が対向して配列して電気二重層が形成される。そこ
で、前記固体を分極性電極とし、電解質溶液を含浸させ
たセパレータを介して対向する一対の分極性電極間に電
界を印加することによりキャパシタとして利用する電気
二重層キャパシタが知られている。

【０００３】前記電気二重層キャパシタとして、従来、
集電部材の表面に分極性電極を備える複数の電極素子を
セパレータを介して積層した積層体を形成し、各集電部
材から延出された集電リードを同極毎にまとめて電極端
子に接続する構成となっているものがある。

【０００４】前記積層体を構成する電極素子は、集電部
材の表面に分極性電極を備え、該集電部材から延出され
たアルミニウム箔からなる帯状の集電リードを備えるも
のであり、該集電リードは分極性電極の電極端子に対向
する側面の一側に偏位させて設けられている。そして、
前記電極素子を交互に表裏反転して配設し、各電極素子
の分極性電極間に電解質溶液が含浸されたセパレータを
介して積層することにより、相隣接する電極素子同士で
は集電リードが互いに異なる側に配置される。そして、
同側に配置された集電リード同士が同極毎にまとめて積
層されて各極の電極端子に接続される。

【０００５】従来、同極毎にまとめて積層された集電リ
ードと電極端子との接続を超音波拡散接合により行うこ
とが知られている。前記超音波拡散接合によるときに
は、電極端子の一部に形成された平坦面に、積層された
集電リードを当接しておき、超音波振動を付与する圧接
部材を各集電リードの積層方向に圧接して各集電リード
及び電極端子の相互の接合面に溶融熱を発生させること
により、電極端子に複数の集電リードを一挙に固相拡散
接合する。

【０００６】しかし、この種の電気二重層キャパシタに
おいて、分極性電極の数を増やすことによりキャパシタ
容量を大きくしようとすると、前記集電リードの数もま
た増加させざるを得ない。そして、複数の前記集電リー
ドをまとめて電極端子に超音波拡散接合しようとすると
きに集電リードの数が多いと、超音波の伝達が不十分と
なり一部の集電リード（特に、超音波振動を付与する圧
接部材から遠い位置にある電極端子側の集電リード）が
接合されずに剥離して、集電リードと電極端子との導通
が不完全になる不都合がある。

【０００７】そこで、集電リードの数の増加に応じて超
音波拡散接合における超音波の出力（電力）を大とする
と、各集電リード及び電極端子がアルミニウム製である
ために、それらが互いに隣接する境界面に生成される酸
化皮膜が増加し、電極端子との接合部分の抵抗が増大し
たり、接合された部分の周囲にクラックが生じたりする
不都合がある。

【０００８】また、この種の電気二重層キャパシタは外
装ケースに収容され蓋体により密封されるが、前記電極
端子は集電リードの接合に先立って蓋体に高い密封性を
維持して取り付けられている。このような場合に、前述
したように超音波の出力（電力）を大とした超音波拡散
接合により電極端子に複数の集電リードを一挙に接合し
ようとすると、その際に付与された超音波振動により、
蓋体と電極端子との密封性が低下する不都合がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、分極性電極
を増加させてキャパシタ容量を増大させても集電リード
と電極端子との導通を確実に確保することができる電気
二重層キャパシタを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明の電気二重層キャパシタの第１の態様は、
集電部材表面に分極性電極を備える複数の電極素子がセ
パレータを介して正負極交互に積層され、各集電部材か
ら延出された帯状の集電リードを同極毎にまとめて各極
の電極端子に夫々接続されてなる電気二重層キャパシタ
において、同極毎に積層状態にまとめられた前記集電リ
ードが前記電極端子に接続する接続部とされ、該接続部
の少なくとも一部に、前記電極端子への接続に先立って
超音波拡散接合により各集電リード同士を一体に接合し
た平板状の接合部が形成され、該接合部を介して該接続
部が前記電極端子に電子ビーム溶接またはレーザ溶接に
より接続されていることを特徴とする。

【００１１】本発明によれば、前記複数の集電リードを
同極毎に積層して接続部とし、該接続部の一部に、超音
波拡散接合により各集電リード同士が一体に接合された
前記接合部が形成されているので、該接合部を介して接
続部と電極端子との接続を容易に行うことができる。

【００１２】前記接続部と前記電極端子とは、前記接合
部を介し、電子ビーム溶接又はレーザ溶接により接続さ
れる。前記接合部において、各集電リード同士は超音波
拡散接合により一体に接合されているので、該接合部を
電極端子に前記のように溶接することにより、前記接続
部と前記電極端子との接続が強固とされ、しかも両者の
良好な導通性を確保することができる。前記溶接は、電
子ビーム溶接又はレーザ溶接によると、比較的狭い範囲
であっても精度よく溶接することができ、また比較的小
さな熱量で溶接することができる。

【００１３】また、本発明において、前記接合部の一部
には、該接合部を貫通する貫通穴が形成されており、該
貫通穴に前記電極端子に設けた突起を挿着し、該接合部
の貫通穴と前記突起との間が溶接により接続されている
ことが好ましい。これにより、溶接の際の熱が突起及び
貫通穴の内周縁を介して前記接合部に伝達されるため
に、熱の部分的な集中が生じることがなく、均一な溶接
を行うことができる。

【００１４】この場合、貫通穴の内周縁と突起の周壁と
の間に隙間が生じ、該隙間に空気層が介在すると、溶接
時の熱により空気層の空気が膨張して、溶接により溶解
した金属粉が飛散するおそれがある。そして、飛散した
金属粉が各部に付着すると電気的な短絡の原因となる。

【００１５】そこで、本発明の電気二重層キャパシタ
は、前記貫通穴に挿着された前記突起の少なくとも先端
部には拡径された拡径部が形成され、前記貫通穴の内周
縁が該拡径部に当接されて、該接合部の貫通穴と前記突
起との間が溶接により接続されていることが好ましい。
本発明の電気二重層キャパシタは、前記突起に拡径部を
設け、該拡径部の周壁を貫通穴の内周縁に当接させるこ
とによって、貫通穴の内周縁と突起の周壁との間の隙間
を少なくすることができ、溶接時に前記隙間の空気の膨
張を防止して金属粉の飛散を回避することができる。

【００１６】前述のように、電子ビーム溶接又はレーザ
溶接によると、比較的狭い範囲であっても比較的小さな
熱量で精度よく溶接することができるので、前記接合部
の貫通穴と前記突起とを、前記突起の周壁と前記貫通穴
の内周縁との境界全周に亘って溶接することができる。
また、このとき、不要な部分の溶融を防止すると共に不
要な熱量での溶損を防止することができる。

【００１７】また、本発明の電気二重層キャパシタの第
２の態様は、集電部材表面に分極性電極を備える複数の
電極素子がセパレータを介して正負極交互に積層され、
各集電部材から延出された帯状の集電リードを同極毎に
まとめて各極の電極端子に夫々接続されてなる電気二重
層キャパシタにおいて、集電部材表面に分極性電極を備
える一対の電極と、両電極の集電部材から延出されて両
電極を接続する帯状の集電リードとからなり、前記一対
の電極は前記集電リードの両端に並列配置され、前記集
電リードは両電極の相対向する側面の一側に偏位させて
設けられる第１の電極素子と、集電部材表面に分極性電
極を備える一対の電極と、両電極の集電部材から延出さ
れて両電極を接続する帯状の集電リードとからなり、前
記一対の電極は前記集電リードの両端に並列配置され、
前記集電リードは両電極の相対向する側面の、第１の電
極素子の集電リードと互いに離間する側に偏位させて設
けられる第２の電極素子とを備え、前記第１の電極素子
と第２の電極素子とを前記セパレータを介して正負極交
互に積層して積層体が形成され、同極毎に積層状態にま
とめられた前記集電リードが前記電極端子に接続する接
続部とされ、該接続部の少なくとも一部に、前記電極端
子への接続に先立って超音波拡散接合により各集電リー
ド同士を一体に接合した平板状の接合部が形成され、該
接合部を介して該接続部が前記電極端子に電子ビーム溶
接またはレーザ溶接により接続され、前記第１の電極素
子と第２の電極素子とが前記セパレータを介して正負極
交互に積層されて形成される積層体が、前記接合部を間
にして該接合部の両端で折り返された状態で、各分極性
電極が互いに重ね合わされるように構成したことを特徴
とする。

【００１８】前記第１及び第２の電極素子は、前記一対
の電極が前記集電リードの両端に並列配置されているの
で、１つの集電リード当たりの分極性電極の容量が従来
の２倍になっている。従って、前記両電極素子により構
成される電気二重層キャパシタは、キャパシタ容量を増
大させるために前記分極性電極を増加させても前記集電
リードの増加を抑制することができる。また、前記電極
素子により構成される電気二重層キャパシタは、前記の
ように集電リードの増加が抑制されるので、箔状の集電
リードを同極毎にまとめて超音波拡散接合により前記電
極端子に接続するときにも、該集電リードの一部が剥離
したり、接続された部分の周囲にクラックを生じること
なく、該集電リードと電極端子との導通を確実に確保す
ることができる。

【００１９】さらに、前記両電極素子を用いて構成され
る電気二重層キャパシタは、前記平板状の接合部を間に
して該接合部の両端で折り返された状態で、各分極性電
極が互いに重ね合わされるように構成することにより、
コンパクト化することができる。しかも、前記両電極素
子を用いて構成される電気二重層キャパシタは、前記の
ように折り返すことにより、前記電極端子と各分極性電
極との位置関係が自動的に決定されるので、外装ケース
に収容する作業が容易になる。

【００２０】ところで、前記両電極素子は、前記積層体
を前記接合部の両端で折り返したときに、各電極素子の
集電リードの長さが全て同一であると、各電極素子と前
記接合部との位置関係により、弛みができたり、或いは
過大な張力がかかる集電リードができる。前記集電リー
ドに弛みができると、該集電リードに連なる前記集電部
材が変形することがあり、甚だしい場合には該集電部材
に備えられる前記分極性電極にクラックが生じたり、前
記分極性電極が剥離、脱落し、キャパシタ容量が減少し
たり短絡等の故障が起きることがある。また、前記集電
リードに過大な張力がかかると、集電リードにクラック
が生じたり、該集電リードと一体的に構成されている集
電部材が該集電リードにより前記接合部方向に引きつけ
られ、該積層体の中で積層配置にずれが起きることがあ
る。

【００２１】そこで、前記両電極素子により構成される
電気二重層キャパシタでは、前記電極素子の集電リード
は、前記積層体が前記平板状の接合部を間にして該接合
部の両端で折り返されたときに、前記接合部の端部直下
に位置する電極素子の集電リードが最も短く、前記接合
部の端部直下から前記積層体の外側に位置する電極素子
の集電リードほど長く形成されて、前記積層体の該集電
リードが接続されている側の端面が平面状に揃えられる
ようになっている。前記構成とすることにより、各電極
素子の前記集電リードは、弛みが生じたり、過大な張力
がかかることの無い適切な長さにすることができる。

【００２２】本発明の電気二重層キャパシタの各態様で
は、前記接続部に、同極毎に積層状態にまとめられた前
記集電リードを結束する結束部材が装着され、該結束部
材を介して超音波拡散接合により各集電リード同士が一
体に接合された前記平板状の接合部が形成されているこ
とが好ましい。前記接合部は、前記結束部材が装着され
た前記接続部を超音波拡散接合することにより、容易に
形成することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】次に、添付の図面を参照しながら
本発明の電気二重層キャパシタについてさらに詳しく説
明する。図１（ａ）は本発明の一実施形態の電気二重層
キャパシタを一部破断して示す説明図、図１（ｂ）は図
１（ａ）の要部拡大説明図であり、図２は本発明の第１
の態様の電気二重層キャパシタに用いられる電極素子の
構成を示す説明図、図３は本発明の第１の態様の電気二
重層キャパシタにおける積層体の構成を示す説明図、図
４は電極端子と集電リードとの接続工程を示す説明図、
図５は超音波拡散結合により集電リードに接合部を形成
する工程を示す説明図、図６は電極端子と集電リードと
の接続工程において電極端子の突起を拡径する工程を示
す説明図、図７は電極端子と集電リードとの溶接工程を
示す説明図である。図８は本発明の第２の態様の電気二
重層キャパシタに用いられる電極素子の構成を示す説明
図、図９は図８のＩＸ−ＩＸ線断面図、図１０は本発明
の第２の態様の電気二重層キャパシタにおける積層体の
構成を示す説明図、図１１は本発明の第２の態様の電気
二重層キャパシタの製造方法を示す説明図であり、図１
２は本発明の第２の態様の電気二重層キャパシタの作動
説明図である。また、図１３及び図１４は本発明の各態
様の電気二重層キャパシタにおける接合部を形成する工
程の前処理を示す説明図、図１５（ａ）は図１４示の結
束部材を用いて接合部を形成した状態を示す斜視図であ
り、図１５（ｂ）は図１５（ａ）のＸＶ−ＸＶ線断面図
である。

【００２４】まず、本発明の第１の態様の電気二重層キ
ャパシタについて説明する。

【００２５】本発明の第１の態様の電気二重層キャパシ
タ１は、図１（ａ）に示すように、外装ケース２と、該
ケース２に収容された積層体３と、該ケース２を閉蓋す
る蓋体４とにより構成されている。前記外装ケース２
は、アルミニウムによって有底四角筒状に形成され、蓋
体４が挿着されている。その内部には、積層体３の他に
電解質溶液が収容される。

【００２６】本発明の第１の態様の電気二重層キャパシ
タ１に用いる電極素子５は、図２に示すように両面に分
極性電極６を備える集電部材７と、該集電部材７から延
出された集電リード８とによって構成されている。本態
様の電気二重層キャパシタ１の積層体３は、図３に示す
ように、複数の電極素子５の間に絶縁性材料により形成
されたシート状のセパレータ９を介して積層されたもの
である。

【００２７】セパレータ９に含浸される電解質溶液とし
てはトリエチルメチルアンモニウムテトラフルオロボレ
ート／プロピレンカーボネート等を挙げることができ、
このような電解質溶液に対するセパレータ９としてはフ
ッ素樹脂延伸膜等を用いることができる。また、該積層
体３は、図１（ａ）に示すように、積層状態を維持する
ために、外側から絶縁性の保護部材１０によって一体に
結束されている。

【００２８】各電極素子５は、図３に示すように、陽極
と陰極とが交互に積層され、陽極の電極素子５の集電部
材７では各集電リード８が一方側寄りから延出され、陰
極の電極素子５の集電部材７では各集電リード８が他方
側寄りから延出されている。

【００２９】前記蓋体４は、アルミニウム材によって形
成されており、図１（ａ）に示すように、一対の電極端
子１１，１２を備えている。一方の電極端子１１には前
記陽極の集電リード８が同極毎にまとめて積層された集
電リード積層体８ａが接続され、他方の電極端子１２に
は前記陰極の集電リード８同極毎にまとめて積層された
集電リード積層体８ｂが接続される。該電極端子１１，
１２は、アルミニウム材によって形成され、図１（ｂ）
を参照して一方の電極端子１１について示すように、前
記蓋体４に形成された挿着孔１３に合成樹脂製の絶縁密
封部材１４を介して貫通して挿着されて該蓋体４に固定
されており、一端に前記集電リード積層体８ａが溶接に
よって接続されている。

【００３０】詳しく説明すれば、図１（ｂ）に示すよう
に、電極端子１１は、前記蓋体４の内面側に形成された
挿着孔１３に挿着される挿着部１５と、該挿着部１５の
下端部に直径方向に拡張された鍔部１６と、更に、該鍔
部１６に連続して前記挿着部１５と同軸に突出成形さ
れ、その軸線にそって中空に形成された中空部１７を備
える突起１８とによって構成されている。

【００３１】一方、図１（ａ）に示すように、各集電リ
ード積層体８ａ，８ｂは、同極毎に積層状態にまとめら
れて夫々の電極端子１１，１２に接続する接続部１９，
２０とされている。図１（ｂ）を参照して一方の集電リ
ード積層体８ａについて説明すれば、接続部１９の一部
には、後述する超音波拡散接合によって各集電リード８
が一体に接合されている接合部２１が形成されている。
即ち、該接合部２１によって、複数枚のアルミニウム箔
の集電リード８は、軽度に（みかけ上）一体化されてい
る。そして、該接合部２１にはその略中央部に後述する
貫通穴２２が形成されており、該貫通穴２２を前記電極
端子１１の突起１８に係合し、突起１８と貫通穴２２と
を溶接した溶接部２３を介して導通良好に接続されてい
る。このように、前記電極端子１１と集電リード積層体
８ａとは溶接部２３によって完全に接合されるため、前
記超音波拡散接合によって形成される集電リード８同士
の接合部２１は軽度な接合状態であればよい。なお、図
１（ｂ）に示されない一方の電極端子１２と集電リード
積層体８ｂとの接続も同様に構成されている。

【００３２】次に、図４乃至図７を参照して電極端子１
１と集電リード積層体８ａとの接続方法を説明する。な
お、図４乃至図７においては電極端子１１と集電リード
積層体８ａとを示すが、電極端子１２と集電リード積層
体８ｂとにおいても同一の作業が行われる。

【００３３】先ず、図４（ａ）に示すように、複数の集
電リード８を同極毎に積層した集電リード積層体８ａを
前記接続部１９とする。次いで、図４（ｂ）に示すよう
に、接続部１９の一部に前記接合部２１を形成する。該
接合部２１は、図５（ａ）に示すように、アンビル２４
上に載置された集電リード積層体８ａを、超音波による
振動エネルギーを付与するチップ２５により押圧するこ
とにより形成される。該チップ２５は、超音波による振
動エネルギーを各集電リード８に伝達して熱エネルギー
に変換し、各集電リード８の境界面を接合する。

【００３４】前記アンビル２４の表面には滑り止めのた
めのローレット状のあや目加工が施されている。また前
記チップ２５の先端には、固相拡散接合時に集電リード
８を構成するアルミニウム箔の表面に発生する酸化皮膜
を変形させるための複数の細かい凸部２６が形成されて
いる。該凸部２６は、チップ２５の先端に格子状に溝を
形成することにより相対的に突出されている。チップ２
５は、凸部２６により押圧された集電リード８の圧縮変
形により、部分的に前記酸化皮膜を破って清浄面を露出
させ、該清浄面同士で集電リード８を接合させる。

【００３５】このときの超音波拡散接合は、前述したよ
うに複数の集電リード８を完全に一体化するものではな
く、複数の集電リード８が軽度に接合されていればよ
い。これにより、チップ２５による押圧力や超音波の出
力を比較的小とすることができる。また、複数の集電リ
ード８を完全に一体化する超音波拡散接合を行った場合
に見られるような、接合部分の変形量が大とされること
によりクラックが生じるといったトラブルを防止するこ
とができる。

【００３６】続いて、図４（ｃ）及び図５（ｃ）に示す
ように、前記接合部２１の中央部に図示しないピアス成
形機等により貫通穴２２を形成する。次いで、図４
（ｄ）に示すように、該貫通穴２２に電極端子１１の前
記突起１８を挿着する。なお、貫通穴２２を形成した際
に該貫通穴２２の内周縁の一方側にバリが生じている場
合があるが、この場合は、該電極端子１１の前記鍔部１
６に貫通穴２２のバリが当接して隙間が形成されないよ
うに、貫通穴２２のバリが形成されていない面が前記鍔
部１６に当接するように該貫通穴２２に突起１８を挿着
する。そして、図６（ａ）に示すように、突起１８の先
端をポンチ２７で叩くことにより押圧し、該突起１８の
先端部を拡径する。該突起１８には、前記中空部１７が
形成されており、ポンチ２７によって中空部１７を押し
広げることで突起１８の先端部が拡径される。このとき
の突起１８の拡径により、図６（ｂ）に示すように貫通
穴２２の内周縁に突起１８の外周壁が密着する。

【００３７】続いて、図４（ｅ）に示すように、突起１
８と接合部２１とを溶接する。このとき行われる溶接作
業は、図７（ａ）に示すように、溶接装置２８から放射
される電子ビームｚを、突起１８と接合部２１の貫通穴
２２との境界部に沿って照射する電子ビーム溶接により
行われる。本実施形態においては、突起１８と接合部２
１の貫通穴２２との境界よりも僅かに突起１８側に電子
ビームｚを照射し、突起１８の全周に対して行われる。
これにより、突起１８の外周壁を十分に溶融させ、接合
部２１との接合を十分に行う。

【００３８】そして、このとき、前記集電リード８はア
ルミニウム箔によって形成されていても、集電リード積
層体８ａを構成する各集電リード８が前記接合部２１に
おいて一体に接合されているので、各集電リード８が箔
単位で剥がれることがない。しかも、突起１８の先端部
を拡径しておくことにより突起１８と貫通穴２２の内周
縁との隙間が極めて小とされているので、溶接時の熱に
よる隙間の空気の膨張が少ない。このようなことから、
溶接時のアルミ粉の飛散を防止することができる。ま
た、電極端子１１と集電リード積層体８ａとの接続は、
電極端子１１と集電リード積層体８ａとを直接に超音波
拡散接合するものではなく、各集電リード８が超音波拡
散接合によって一体に接合された接合部２１と電極端子
１１との溶接によるので、良好な導通を確保して電極端
子１１と集電リード積層体８ａとを強固に接続すること
ができる。

【００３９】なお、本実施形態においては、電子ビーム
ｚによる電子ビーム溶接を採用したが、レーザ溶接を使
用しても同様に精度の良い溶接部２３を形成することが
できる。

【００４０】次に、本発明の第２の態様の電気二重層キ
ャパシタについて説明する。

【００４１】本発明の第２の態様の電気二重層キャパシ
タに用いる第１の電極素子３１は、図８（ａ）及び図９
に示すように、集電部材７の両面に分極性電極６を備え
る一対の電極３１ａ，３１ａと、両電極３１ａ，３１ａ
の集電部材７から延出されて両電極３１ａ，３１ａを接
続する帯状の集電リード８とからなり、一対の電極３１
ａ，３１ａは、集電リード８の両端に並列して配置され
ている。各電極３１ａは略長方形状であって互いにその
短辺が相対向するように並列され、集電リード８は前記
略長方形状の一方の長辺側に偏位させて設けられてい
る。また、集電部材７及び集電リード８はアルミ箔等に
より一体的に形成されている。

【００４２】本発明の第２の態様の電気二重層キャパシ
タに用いる第２の電極素子３２は、図８（ｂ）及び図９
に示すように、一対の電極３２ａ，３２ａが集電リード
８の両端に並列して配置され、集電リード８が図８
（ａ）に示す電極素子３１と反対側の長辺側に、すなわ
ち電極素子３１の集電リード８から離間する側に偏位さ
せて設けられていることを除いて、電極素子３１と全く
同一の構成である。本実施形態の電極素子３１，３２で
は、図９示のように集電部材７の表裏両面に分極性電極
６が形成されているので、電極素子３１をその集電リー
ド８が互いに離間する側に偏位されるように表裏反転す
ることにより電極素子３２として用いることができる。

【００４３】本態様の電気二重層キャパシタは、図１０
示のように、電極素子３１，３２をその分極性電極６の
間にセパレータ９を介して積層して第１の積層体３３が
形成される。積層体３３は、例えば電極素子３１，３２
の集電リード８に位置決め穴３４を設けておき、所定の
位置に設けられた位置決めピン３５ａ，３５ｂを位置決
め穴３４に挿通孔することにより容易に積層することが
できる。

【００４４】この結果、同数の電極素子３１，３２がそ
の分極性電極６の間に電解質溶液を含浸させたセパレー
タ９を介して交互に積層された、積層体３３が形成され
る。積層体３３では、同種の電極素子３１（または電極
素子３２）毎に各集電リード８が相互に重ね合わされた
配置となるので、電極素子３１または電極素子３２毎に
集電リード８をまとめれば、直ちに同極毎にまとめて積
層された集電リード積層体８ａ，８ｂを形成することが
できる。

【００４５】そこで、第１の積層体３３は、図１１
（ａ）に示すように、同極毎にまとめて積層された集電
リード積層体８ａ（８ｂ）を接続部１９（２０）とし
て、接続部１９（２０）の一部に接合部２１を形成す
る。そして、図１１（ｂ）に示すように、接合部２１に
電極端子１１（１２）を接続すれば、それ自体電気二重
層キャパシタとして使用することができる。しかし、こ
のような電気二重層キャパシタは、分極性電極６の間に
セパレータ９を介して交互に積層された電極素子３１，
３２が接続部１９（２０）の両側に平らに延在して設け
られた構成となるので、これをコンパクト化することが
望まれる。

【００４６】前記電気二重層キャパシタをコンパクト化
するために、図１１（ｂ）に仮想線で示すように、積層
体３３を電極端子１１，１２が接続された接合部２１を
間にして該接合部の両端で折り返し、全ての電極素子３
１，３２が互いに重ね合わされた状態とすることが考え
られる。

【００４７】しかし、積層体３３を電極端子１１，１２
を間にして折り返すと、最内層では同一の電極素子、例
えば電極素子３２の一対の電極３２ａ，３２ａがセパレ
ータ９を介して対向し、該電極３２ａ，３２ａの分極性
電極６，６が同一の極性に荷電されることになる。従っ
て、最内層でセパレータ９を介して対向する分極性電極
６，６では電気二重層が形成されず、この分極性電極
６，６がキャパシタ容量に寄与しないことになる。

【００４８】そこで、本実施形態の電気二重層キャパシ
タは、図１０に示すように、前記積層体３３の最外層の
表裏両面に、並列された一対の電極３１ａ，３１ａ（ま
たは電極３２ａ，３２ａ）の一方にセパレータ９を介し
て図２示の電極素子５を積層し、第２の積層体３６を構
成する。ここで、電極素子５は、セパレータ９を介して
隣接する電極素子３１または電極素子３２と異なる極に
なるので、セパレータ９を介して電極素子３１に隣接す
るときには電極素子３２と同じ側に集電リード８を配置
し、セパレータ９を介して電極素子３２に隣接するとき
には電極素子３１と同じ側に集電リード８を配置する。

【００４９】図１０に示す積層体３３では、同数の電極
素子３１，３２が前記のように積層された結果として、
上側の最外層には第１の電極素子３１が配置され、図示
を省略しているが下側の最外層には第２の電極素子３２
が配置されている。そこで、積層体３３の上側の最外層
には、図１０示のように、集電リード８を第２の電極素
子３２と同じ側に配置した電極素子５を配置し、下側の
最外層には集電リード８を第１の電極素子３１と同じ側
に配置した電極素子５を配置する。

【００５０】尚、図１０では、積層体３３の上側の最外
層に積層される電極素子５を並列された一対の分極性電
極６の一方に積層し、下側の最外層に積層される電極素
子５は、上側の最外層に積層される電極素子５と反対側
の分極性電極６に積層している。しかし、電極素子５
は、集電リード８が前記のように配置されるのであれ
ば、図１０に仮想線で示すように、積層体３６の表裏両
面の最外層で同じ側の分極性電極６に積層してもよい。

【００５１】また、図２では集電部材７の両面に分極性
電極６を備える電極素子５を示しているが、図１０のよ
うに用いる場合、電極素子５は集電部材７の少なくとも
積層体３６に対向する面に分極性電極６が備えられてい
ればよく、両面に分極性電極７が備えられていなくとも
よい。

【００５２】前記のように形成された第２の積層体３６
は、次いで前述の第１の態様の電気二重層キャパシタと
全く同一の方法により、図１１（ｂ）示のように接続部
１９（２０）に接合部２１を形成し、接合部２１に電極
端子１１（１２）を電子ビーム溶接またはレーザ溶接に
より接続する。そして、接合部２１の両端で矢示するよ
うに折り返すことにより、図１１（ｂ）に仮想線示する
積層体３が構成される。この積層体３は、前記第１の態
様の積層体３と全く同一にして、図１に示す電気二重層
キャパシタ１を構成することができる。

【００５３】ここで、集電リード８は、過大な張力によ
りクラックを生じたり、過剰な弛みにより互いに接触し
て短絡したりすることを防止するために、各電極素子３
１，３２，５が互いにセパレータ９を介して重ね合わさ
れた厚さＤの１．５〜２．５倍の長さとする。

【００５４】次に、本発明の第２の態様の電気二重層キ
ャパシタの詳細な構成を図１２に示す。

【００５５】本態様の電気二重層キャパシタにおいて、
前記積層体３は、図１２に示すように、最内層に配置さ
れた電極素子５を挟んでその両側に本態様の第２の電極
素子３２の一対の電極３２ａ，３２ａが配置され、さら
にその両側に本態様の第１の電極素子３１の一対の電極
３１ａ，３１ａが配置されている。そして、以下、順に
外方に向けて、第２の電極素子３２の電極３２ｂ，３２
ｂ、第１の電極素子３１の電極３１ｂ，３１ｂが交互に
配置され、最外層の一方には電極素子５が配置されてい
る。

【００５６】各電極素子３１，３２，５は、相互の間に
配置されたセパレータ９を挟んでそれぞれの分極性電極
６，６が対向して配置されており、それぞれ対になって
いる電極３２ａ，３２ａ、電極３１ａ，３１ａ、電極３
２ｂ，３２ｂ、電極３１ｂ，３１ｂ、・・・は集電リー
ド８α，８β，８γ，８δ，・・・で接続されている。
そして、同極毎にまとめられた集電リード積層体８ａを
接続部１９として、接続部１９の一部に接合部２１が形
成され、接合部２１と電極端子１１とが接続されてい
る。すなわち、電極３１ａ，３１ａ、電極３１ｂ，３１
ｂ、・・・の集電リード８β，８δ，・・・（図２１に
断面で示す）と、電極３２ａ，３２ａ、電極３２ｂ，３
２ｂ、・・・の集電リード８α，８β，・・・とがそれ
ぞれ同極毎にまとめられて集電リード積層体８ａ，８ｂ
を構成し、夫々電極端子１１，１２に接続されている
（電極端子１２は電極端子１１の背面に隠れており図２
１には示されていない）。ここで、最内層の電極素子５
及び最外層の電極素子５は対になるものがなく、最内層
の電極素子５の集電リード８は集電リード８β，８δ，
・・・に、最外層の電極素子５の集電リード８は集電リ
ード８α，８γ，・・・に併せられている。

【００５７】前記集電リード８α，８β，８γ，８δ，
・・・は、接合部２１の端部に最も近い集電リード８δ
が最も短く、集電リード８δから内方に向けて接合部２
１の端部から遠くなる集電リード８γ，８β，８αの順
に長くなっている。また、集電リード８δから外方に向
けて配置される各集電リード８も接合部２１の端部から
遠くなるほど、その長さが長くなるようになっている。
この結果、積層体３を構成する各電極素子３１，３２，
５の積層配置にずれが起きることが無く、積層体３の集
電リード８が接続されている側の端面Ｌが平面状に揃え
られる。

【００５８】かかる構成の電気二重層キャパシタでは、
外部回路の電源から電極端子１１，１２に電力を供給
し、集電リード８を介して各電極素子３１，３２，５
に、例えば、最内層の電極素子５及び電極素子３１がプ
ラス極、電極素子３２及び最外層の電極素子５がマイナ
ス極になるようにして電圧を印加すると、セパレータ９
を挟んで対向する各電極素子３１，３２，５の分極性電
極６，６が、それぞれ前記極性に帯電する。従って、次
に外部回路を放電側に切り換えることにより、前記のよ
うに帯電した電荷を取り出すことができる。

【００５９】本発明の各態様の電気二重層キャパシタで
は、図４及び図５に示すように、前記接続部１９，２０
をそのまま超音波拡散接合して、接合部２１を形成して
もよいが、接続部１９，２０に結束部材を装着し、該結
束部材を介して超音波拡散接合することにより、接合部
２１の形成を容易に行うことができる。

【００６０】前記結束部材は、前記第１の態様の場合を
例として、図１３に示すように、アルミニウム製の結束
リボン３８を用いることができる。結束リボン３８は、
集電リード積層体８ａ（８ｂ）を接続部１９（２０）と
した部分に、図１３（ａ）乃至図１３（ｃ）に示すよう
にして、集電リード８に巻き付けることにより装着され
る。

【００６１】また、前記結束部材は、前記第２の態様の
場合を例として、図１４に示すようなアルミニウム製の
保護カバー３９を用いてもよい。保護カバー３９は、集
電リード８と同一幅のカバー本体４０と、カバー本体４
０の幅方向両側に接続された舌片４１とからなり、カバ
ー本体４０と舌片４１との間には、保護カバー３９の長
さ方向に保護カバー３９の半分未満の長さを備えるスリ
ット部４２が設けられている。

【００６２】保護カバー３９は、図１４（ａ）に仮想線
示するように両側の舌片４１をスリット部４２に沿って
直角に折り曲げ、次いで図１４（ｂ）に示すように同極
毎にまとめられた集電リード積層体８ａ，８ｂを舌片４
１，４１に挟まれたカバー本体４０上に載置する。そし
て、さらに舌片４１を図１４（ｂ）に仮想線示するよう
に折り畳むことにより集電リード積層体８ａを包み込
み、接続部１９に装着される。前記のように接続部１９
に保護カバー３９が装着された集電リード積層体８ａを
表裏反転したものを図１４（ｃ）に示す。

【００６３】前記のようにして、結束リボン３８または
保護カバー３９が装着された接続部１９（２０）は、図
５に示す方法と同様の方法により、集電リード８が結束
リボン３８または保護カバー３９を介して超音波拡散接
合により接続され、接合部２１が形成される。そして、
図４乃至図７に示す方法と全く同一にして、貫通穴２２
を形成し、該貫通穴２２に電極端子１１（１２）の突起
１８を挿通して、電子ビーム溶接またはレーザ溶接によ
り接続することができる。

【００６４】前記結束部材は、結束リボン３８を前記第
２の態様に用いてもよく、保護カバー３９を前記第１の
態様に用いてもよい。しかし、本発明の第２の態様で
は、保護カバー３９を用いることにより、前記積層体３
７を前記接合部２１を間にして接合部２１の両端で折り
返すときに、前記集電リード８が保護カバー３９により
保護されることになるので好ましい。

【００６５】次に、保護カバー３９による集電リード８
を保護する作用について、図１５を参照してさらに詳し
く説明する。保護カバー３９に、超音波による振動を付
与するチップ（図示せず）を押圧すると、図１５（ａ）
に示すように、接合部２１が形成される。このとき、保
護カバー３９には、図１５（ｂ）に示すように、接合部
２１の周囲に前記チップの断面形状に沿った逃げ形状４
３が形成される。そこで、前記積層体３７を折り返すと
きに、集電リード積層体８ａを逃げ形状４３に沿って折
り返すことにより、集電リード８が該逃げ形状４３に案
内されて、その破断を避けることができる。また、保護
カバー３９の集電リード８に当接される端縁部４４は、
前記超音波拡散接合時の熱によりダレて、面取りされた
状態となっている。従って、前記のように集電リード積
層体８ａを折り返すときに、集電リード８が前記面取り
された部分に接して保護されることとなり、その破断を
避けるためにさらに好都合である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は本発明の一実施形態の電気二重層
キャパシタを一部破断して示す説明図、図１（ｂ）は図
１（ａ）の要部拡大説明図。

【図２】本発明の第１の態様の電気二重層キャパシタに
用いられる電極素子の構成を示す説明図。

【図３】本発明の第１の態様の電気二重層キャパシタに
おける積層体の構成を示す説明図。

【図４】電極端子と集電リードとの接続工程を示す説明
図。

【図５】超音波拡散結合により集電リードに接合部を形
成する工程を示す説明図。

【図６】電極端子と集電リードとの接続工程において、
電極端子の突起を拡径する工程を示す説明図。

【図７】電極端子と集電リードとの溶接工程を示す説明
図。

【図８】本発明の第２の態様の電気二重層キャパシタに
用いられる電極素子の構成を示す説明図。

【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線断面図。

【図１０】本発明の第２の態様の電気二重層キャパシタ
における積層体の構成を示す説明図。

【図１１】本発明の第２の態様の電気二重層キャパシタ
の製造方法を示す説明図。

【図１２】本発明の第２の態様の電気二重層キャパシタ
の作動説明図。

【図１３】本発明の各態様の電気二重層キャパシタにお
ける接合部を形成する工程の前処理を示す説明図。

【図１４】本発明の各態様の電気二重層キャパシタにお
ける接合部を形成する工程の前処理を示す説明図。

【図１５】図１５（ａ）は図１４示の結束部材を用いて
接合部を形成した状態を示す斜視図、図１５（ｂ）は図
１５（ａ）のＸＶ−ＸＶ線断面図。

【符号の説明】

１…電気二重層キャパシタ、 ５…電極素子、 ６…分
極性電極、 ７…集電部材、 ８…集電リード、 ９…
セパレータ、 １１，１２…電極端子、 １８…突起、
１９…接続部、 ２１…接合部、 ２２…貫通穴、
３１…第１の電極素子、 ３２…第２の電極素子、 ３
８，３９…結束部材。

フロントページの続き (72)発明者 田口 剛 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 松岡 俊之 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 太田 徹 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 池尾 充 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 山本 善夫 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】集電部材表面に分極性電極を備える複数の
   電極素子がセパレータを介して正負極交互に積層され、
   各集電部材から延出された帯状の集電リードを同極毎に
   まとめて各極の電極端子に夫々接続されてなる電気二重
   層キャパシタにおいて、 同極毎に積層状態にまとめられた前記集電リードが前記
   電極端子に接続する接続部とされ、 該接続部の少なくとも一部に、前記電極端子への接続に
   先立って超音波拡散接合により各集電リード同士を一体
   に接合した平板状の接合部が形成され、該接合部を介し
   て該接続部が前記電極端子に電子ビーム溶接またはレー
   ザ溶接により接続されていることを特徴とする電気二重
   層キャパシタ。
2. 【請求項２】前記接合部の一部には、該接合部を貫通す
   る貫通穴が形成されており、該貫通穴に前記電極端子に
   設けた突起を挿着し、該接合部の貫通穴と前記突起との
   間が溶接により接続されていることを特徴とする請求項
   １記載の電気二重層キャパシタ。
3. 【請求項３】前記貫通穴に挿着された前記突起の少なく
   とも先端部には拡径された拡径部が形成され、前記貫通
   穴の内周縁が該拡径部に当接されて、該貫通穴と前記突
   起との間が溶接により接続されていることを特徴とする
   請求項２記載の電気二重層キャパシタ。
4. 【請求項４】前記接合部の貫通穴と前記突起とは、前記
   突起の周壁と前記貫通穴の内周縁との境界全周に亘って
   溶接されていることを特徴とする請求項３記載の電気二
   重層キャパシタ。
5. 【請求項５】前記接続部には、同極毎に積層状態にまと
   められた前記集電リードを結束する結束部材が装着さ
   れ、該結束部材を介して超音波拡散接合により各集電リ
   ード同士が一体に接合された前記平板状の接合部が形成
   されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のい
   ずれかの項記載の電気二重層キャパシタ。
6. 【請求項６】集電部材表面に分極性電極を備える複数の
   電極素子がセパレータを介して正負極交互に積層され、
   各集電部材から延出された帯状の集電リードを同極毎に
   まとめて各極の電極端子に夫々接続されてなる電気二重
   層キャパシタにおいて、 集電部材表面に分極性電極を備える一対の電極と、両電
   極の集電部材から延出されて両電極を接続する帯状の集
   電リードとからなり、前記一対の電極は前記集電リード
   の両端に並列配置され、前記集電リードは両電極の相対
   向する側面の一側に偏位させて設けられる第１の電極素
   子と、 集電部材表面に分極性電極を備える一対の電極と、両電
   極の集電部材から延出されて両電極を接続する帯状の集
   電リードとからなり、前記一対の電極は前記集電リード
   の両端に並列配置され、前記集電リードは両電極の相対
   向する側面の、第１の電極素子の集電リードと互いに離
   間する側に偏位させて設けられる第２の電極素子とを備
   え、 前記第１の電極素子と第２の電極素子とを前記セパレー
   タを介して正負極交互に積層して積層体が形成され、 同極毎に積層状態にまとめられた前記集電リードが前記
   電極端子に接続する接続部とされ、 該接続部の少なくとも一部に、前記電極端子への接続に
   先立って超音波拡散接合により各集電リード同士を一体
   に接合した平板状の接合部が形成され、該接合部を介し
   て該接続部が前記電極端子に電子ビーム溶接またはレー
   ザ溶接により接続され、 前記第１の電極素子と第２の電極素子とが前記セパレー
   タを介して正負極交互に積層されて形成される積層体
   が、前記接合部を間にして該接合部の両端で折り返され
   た状態で、各分極性電極が互いに重ね合わされるように
   構成したことを特徴とする電気二重層キャパシタ。
7. 【請求項７】前記両電極素子の集電リードは、前記積層
   体が前記平板状の接合部を間にして該接合部の両端で折
   り返されたときに、前記接合部の端部直下に位置する電
   極素子の集電リードが最も短く、前記接合部の端部直下
   から前記積層体の外側に位置する電極素子の集電リード
   ほど長く形成されて、前記積層体の該集電リードが接続
   されている側の端面が平面状に揃えられるようになって
   いることを特徴とする請求項６記載の電気二重層キャパ
   シタ。
8. 【請求項８】前記接続部には、同極毎に積層状態にまと
   められた前記集電リードを結束する結束部材が装着さ
   れ、該結束部材を介して超音波拡散接合により各集電リ
   ード同士が一体に接合された前記平板状の接合部が形成
   されていることを特徴とする請求項６または請求項７記
   載の電気二重層キャパシタ。