JP2000182895A - 電気二重層キャパシタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ケース収納時での加圧下の押し込みによる電
極の位置ずれも起こさず、位置ずれに起因する短絡も起
こすことのない構造を有するセパレータを使用した電気
二重層キャパシタの提供。 【解決手段】 折り返し部が形成されていない側に電極
の引出部を配置できるように、少なくとも上端部の一部
分のみに形成された電極の引出部のずれ防止用の折り返
し部を有し、この折り返し部を折り返し、引出部をずれ
ないように構成させたセパレータを使用することにより
上記の課題を達成。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は、平板状の分極性
シートにより電極体を挟み、この電極体をさらにセパレ
ーターで挟んで積層した電気二重層キャパシタに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】 電気二重層キャパシタは、サイズも小
型化が可能で、かつ軽量であることに加えて、ニッケル
−カドミウム二次電池に比較して、その１回当たりの充
電容量は約８０分の１から約６０分の１と低いものの、
充放電時に化学反応を伴わないために、原理的に充放電
による劣化がなく、充電も短時間にできるという利点を
有している。充放電サイクルもほぼ半永久的であり、基
本的には特性劣化も起こさず、使用可能温度範囲も広
く、ショートしてもキャパシタそのものが破壊されるこ
とはないという二次電池にない特性を有している。従っ
て、各種電子機器のバックアップ電池として幅広く使用
されており、また、電池、蓄電池等の代替品として、例
えば、電気自動車や、点火装置用電源としてその利用が
検討されているところである。

【０００３】 ところで、電気二重層キャパシタは、大
まかにいえば、一対の分極性シートと集電電極（集電
体）とを他の一対の分極性シートと集電電極とからセパ
レータで隔離、集積して特定の大きさを有するケース内
に収納し、これに電解液を加えて製造されている。この
ような積層体を特定の大きさを有するケース内に収容す
るに際しては、特定の圧力下で積層体をケース内に押し
込むこととなるので、どうしても、積層体に押し込む方
向とは逆方向に可成りの力が加えられることとなる。そ
の結果、隔離のために使用されているセパレータと分極
性シートと集電電極が位置ずれを起こし易くなるという
問題がある。

【０００４】 一方、特開平３−９４４１２号公報に
は、電気二重層キャパシタの小型化に対応するために、
長尺シート状のセパレータを谷折り、山折りして、これ
を交互に重ね、かくして作成したセパレータに集電体と
分極性シートを相対向させて密着して、コンパクト化す
る方法が提案されている。しかしながら、この方法で
は、図６に示すように極性の異なる端子部が同一辺の同
一位置になるように谷折り、山折りされて組立られるよ
うに構成されているので、相隣接する端子同士が短絡し
易いという欠点がある。また、この発明に於いては、集
電体と分極性シートとが、セパレ−タを折り曲げたとき
に、相互に同一位置にくるようにセパレータ上にそれぞ
れ塗布することが必須なために、この位置決めには極め
て高度の正確性が要求される。このため製造効率をあげ
られないという難点がある。

【０００５】 また、上記の欠点を克服するために長尺
シート状のセパレータを谷折り、山折りして、これを交
互に重ね、かくして作成したセパレータとセパレータと
の間に集電体と分極性シートとから構成された電極を挟
み込む方法が特開平１０−７００５２号公報に開示され
ている。しかし、この発明に於いては、電極引出部は、
セパレータの谷部に設けられたスリット部からセパレー
タの外部に引出される構造をしている。しかしながら、
図７に示すように、集電電極の引出部が分極性シート積
層体の両側に突き出て設けられることとなり、この引出
部を収束して構成する端子部も積層体の両側に形成され
ることとなる。その為、前記端子部は電極の収納体の両
側に陰極端子部および陽極端子部としてそれぞれ設けら
れることとなるので、収納体のコンパクト化が困難とな
る。換言すれば、電気二重層キャパシタ全体の体積に占
める分極性シートの占める割合を大きくすることができ
ないという欠点がある。即ち、電気二重層キャパシタの
容積当たりの静電容量を高めることが困難である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】 本発明は、従来の電
気二重層キャパシタが有しているセパレータの構造上の
欠点を克服し、ケース収納時にも電極が位置ずれを起こ
すこともなく、その結果短絡を起こすことのない構造を
有するセパレータを使用した電気二重層キャパシタを提
供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】 本発明者らは、上記の
課題を解決するために種々検討した結果、セパレータと
して、折り返し部が形成されていない側に電極の引出部
を配置できるように、少なくとも上端部の一部分のみに
形成された電極の引出部のずれ防止用の折り返し部を有
し、この折り返し部を折り返し、該電極の引出部をずれ
ないように構成させたセパレータを使用することにより
上記の課題を解決できることを見いだして、本発明を完
成させたものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】 本発明に係る電気二重層キャパ
シタは、分極性シート、セパレータ、集電体、および電
解液とこれら材料を収納したケースとからなり、該セパ
レータが少なくとも上端部の一部分のみに形成された電
極体のずれ防止用折り返し部を有し、この折り返し部を
折り返し、電極体を固定したことを特徴とする電気二重
層キャパシタに関する。

【０００９】 即ち、本発明の一つの態様は、少なくと
も上端部の一部分のみに形成された電極体の引出部のず
れ防止用の折り返し部を有するセパレータであって、折
り返し部が上端部のみに形成されており、同折り返し部
を除く部分の中心線で二つ折りにしたとき、集電体と分
極性シートシート、或いは分極性シートシートとその両
面にそれぞれ重ねた集電体とから製造した電極を電極か
らの引出部を除き完全に覆うことのできる大きさを有す
るものを用いて、該セパレータをその中心線で二つ折り
にして、該引出部が該折り返し部の反対側に位置するよ
うに該セパレータで挟み込み、該折り返し部を折り返
し、電極を固定し、このようにして形成した一連の電極
を引出部が交互に位置するように積層し、ケース内に収
納したことを特徴とする電気二重層キャパシタに関す
る。

【００１０】 また、本発明の別の態様は、長尺状のセ
パレータ用材料を折り目に沿い山折り、谷折りし交互に
重ね合わせ一連のセパレータを形成したものからなり、
このように構成された各セパレータの上先端部と下先端
部には互い違いの位置に折り返し部が形成されたもので
あって、引出部が交互に位置するように必要数の集電体
と分極性シート、或いは集電体をその両面にそれぞれ重
ねた分極性シートとから製造した電極をそれぞれ各セパ
レータの谷部で挟み込み、各セパレータに形成されてい
る上下各１個の折り返し部を折り返し部で折り返して、
引出部を固定し、かくして製造した一連の電極を積層
し、この積層された電極体をケース内に収納したことを
特徴とする電気二重層キャパシタに関する。

【００１１】 本発明に係る電気二重層キャパシタに使
用するセパレータとしては、少なくとも上端部の一部分
に電極体のずれ防止用として使用する折り返し部が形成
されており、セパレータで隔離された一連の電極の積層
時にこの折り返し部を折り返した後、積層することによ
りケースへの収納時に積層体に加えられる摩擦力により
集電体の引出部が位置ずれを起こさないような構造とし
たものを使用する。なお、本明細書に於いて、電極体と
は分極性シートと集電体、或いは集電体をその両面にそ
れぞれ重ねた集電体とから構成される電極体をいう。

【００１２】 本発明の第１の態様に於いては、図１に
示した展開図のような構造を有し、折り返し部２を含ま
ない部分の中心線で二つ折りにしたとき、集電体４と分
極性シート６、或いは集電体とその両面にそれぞれ重ね
た分極性シートとから製造された電極体（図示せず）を
完全に覆うことができる大きさを有するセパレータ１を
使用する。電気二重層キャパシタの組立に際しては、該
セパレータをその折り返し点３である中心線、換言すれ
ば折り目で二つ折りにして、次いで、図２に示したよう
に、電極体からの引出部５が該折り返し部２の反対側に
位置するように該セパレータで挟み込み、該折り返し部
２を折り返し、所望により、折り返し部２を熱或いは圧
力により融着させて最小単位の電気二重層キャパシタを
製造し、かくして製造した電気二重層キャパシタを電極
引出部が交互に位置するように必要量積層し、ケース内
に圧入、収納すればよい。

【００１３】 本発明の第２の態様に於いては、図４に
一部展開図として示したように上端部と下端部には、好
ましくは互い違いの位置となるように、それぞれ電極引
出部５のずれ防止用としての折り返し部２と、電極のず
れ落ち防止用としての折り返し部２’が設けられてお
り、かつ、電極体を充分に収納できるだけの間隔で、こ
の一部展開図の長手方向に対して直角に設けられた一連
の折り目３に沿い山折り、谷折りし交互に重ね合わせる
ことにより一連のセパレータを形成できるように構成さ
れた長尺状のセパレータ用材料を使用する。電気二重層
キャパシタの組立に際しては、同材料を長手方向に対し
て直角に設けられた折り目３に沿い山折り、谷折りし交
互に重ね合わせ一連のセパレータを形成させ、山折り谷
折りにより形成された谷部に集電体と分極性シート或い
は集電体とその両面にそれぞれ重ねた分極性シートとか
ら製造された電極体とをそれぞれ電極引出部５が交互に
位置するように挟み込み、各セパレータに形成されてい
る上下両端に形成されている２個の折り返し部を折り返
し、所望により、熱または圧融着によりこれら折り返し
部を融着し、かくして製造した一連の電気二重層キャパ
シタを積層し、ケース内に強制的に押し込み収納する。

【００１４】 このようなセパレータを構成する材料と
しては、ポリオレフィン系樹脂製の微孔性フィルム、不
織布等のセルロース系多孔質材料などが使用できる。

【００１５】 セパレータ以外の部品である分極性シー
ト（或いは分極性シートともいう）、集電体、或いは分
極性シートと集電体とを一体化して製造した電極体は
（本明細書に於いては、一体化して製造した電極体を単
に電極ということがある）、通常電気二重層キャパシタ
用部品として使用されるものであれば、特に制限なく使
用可能である。即ち、本発明においては、分極性シート
は、所定の容量密度と耐電圧性を充足する限り、その製
造方法の如何に拘わらず使用できる。係る分極性シート
の製造方法は当業者の間においては公知である。

【００１６】 集電体としては、電気二重層キャパシタ
に使用されている公知の材質のもの、例えば、純度が９
９．８％以上の純アルミエッチド箔が使用できる。電解
液としては、公知のもの、例えば、炭酸プロピレン、γ
−ブチロラクトン、アセトニトリル、ジメチルホルムア
ミド等の溶媒に第４級アンモニウム塩、ホスフォニウム
塩等の溶質を溶解して調製したものが使用される。収納
用のケースとしては、金属製のもの、例えば、ステンレ
ス製のものやアルミニウム製のものが使用される。

【００１７】

【実施例】 次に、本発明を実施例を用いてさらに詳し
く説明するが、本発明はこれらの実施例に限られるもの
ではない。

【００１８】（実施例１）図１に示した形状を有するセ
パレータ１を各点線で示した折り返し点３で内側に折り
込み、集電体４を２枚の分極シート６で挟み込んで構成
した電極体を図２に示すように折り返し部２が形成され
ていない部分から電極引出部５のみを突き出させて包み
込み、図３に示した断面を有する電気二重層キャパシタ
を作成した。かくして作成した電気二重層キャパシタを
２０個まとめて、収納用のケースに電極引出部５側を上
にして、押し込み、収納して所望の電気二重層キャパシ
タを製造した。この収納時に、収納ケースに押し込んだ
が、各電気二重層キャパシタ間のずれは勿論、各電極引
出部にもずれは認められなかった。

【００１９】（実施例２）図４に示した形状を有し、集
電体付き分極シート４を３０個収容できるセパレータ用
セルロース製材料１’を交互に山折り、谷折りして形成
された各谷部に３０個の集電体付き分極シート４を図５
に模式的に示したよう引出部５が上となるようにそれぞ
れ挟み込み、次いで、上下両端部に形成されている折り
返し部２を内側に折り返し、収納用のケースに電極引出
部５側を上にして収納して電気二重層キャパシタを製造
した。この収納時に、収納ケースに押し込んだが、各電
極間のずれは勿論、各電極引出部にもずれは認められな
かった。

【００２０】

【発明の効果】 本発明の第１の態様の１実施例である
実施例１から明らかなように、セパレータが袋状となる
ために電極体それ自体のずれもなく、勿論、電極引出部
は折り返し部により位置ずれを起こすこともなくなる。
さらに、仮に、セパレータの一部にピンホールがあった
としても、各電気二重層キャパシタは２重にセパレータ
で隔離されていることとなるので、ピンホ−ルから内部
短絡を生ずる可能性は実質的に零といえ、極めて安全性
の高い電気二重層キャパシタを提供することができる。

【００２１】 また、本発明の第２の態様の１実施例で
ある実施例２から明らかなように、図４に一部展開図と
して示したように上端部と下端部には、好ましくは互い
違いの位置となるように、それぞれ電極引出部５のずれ
防止用としての折り返し部２と、電極のずれ落ち防止用
としての折り返し部２が設けられており、かつ、電極体
を充分に収納できるだけの間隔で、この一部展開図の長
手方向に対して直角に設けられた一連の折り目３に沿い
山折り、谷折りし交互に重ね合わせることにより一連の
セパレータを形成できるように構成された長尺状のセパ
レータ用材料を使用することにより、単に、折り込むこ
とによりセパレータを形成できるだけでなく、電極体の
上下のずれ、電極引出部の左右のずれなどに起因する内
部短絡が上下両端部に設けられた折り返し部の作用によ
り防止することができるという効果を奏するものであ
る。換言すれば、実質的に短絡の可能性がない電気二重
層キャパシタを単に特定の折り返し部を折り返すことで
形成されたセパレータを使用するという極めて簡単な操
作により製造できるという効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る電気二重層キャパシタ用セパレ
ータの一態様の展開図である。

【図２】 図１に示したセパレータを使用して電極体付
き分極シートを収納したときの収納状態を模式的に示す
状態図である。

【図３】 図２の側面図である。

【図４】 本発明に係る電気二重層キャパシタ用セパレ
ータの別の態様の展開図である。

【図５】 図４に示したセパレータを使用して電極等を
収納したときの収納状態を模式的に示す状態図である。

【図６】 先行技術に係る電気二重層キャパシタ用セパ
レータであって、集電体と活物質とをセパレータ上に形
成する態様のもの展開図である。

【図７】 先行技術に係る電気二重層キャパシタ用セパ
レータであって、折り目に形成されたスリットを設けた
ものの展開図である。

【符号の説明】

１…セパレータ、１’…セパレータ用材料、２…折り返
し部、２’…折り返し部、３…折り目、４…集電体、５
…電極引出部、６…分極性シート、１０…セパレータ、
１２…集電体、１４…活物質、１６…電極、１８…端子
部、２０…開口、２２…折り目、２４…電極引出用スリ
ット、２６…角部、２８…先端部、３０…ケース、３２
…横長金属体。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 分極性シート、セパレータ、集電体、お
   よび電解液と上記材料を収納したケースとからなり、該
   セパレータは少なくともその上端部の一部分に形成され
   た集電体の片面または両面に分極性シートを重ねたこと
   からなる電極体のずれ防止用の折り返し部を有し、この
   折り返し部を折り返し、電極体を固定したことを特徴と
   する電気二重層キャパシタ。
2. 【請求項２】 上記少なくとも上端部の一部分に形成さ
   れた電極体のずれ防止用の折り返し部を有するセパレー
   タが、折り返し部が上端部のみに形成されており、同折
   り返し部を除く部分の中心線で二つ折りにしたとき、集
   電体と分極性シートシートとを完全に覆うことのできる
   大きさを有するものであって、その中心線で二つ折りに
   した該セパレータで、集電体と分極性シートシートと
   を、集電体から引き出されている引出部が該折り返し部
   の反対側に位置するように挟み込み、該折り返し部を折
   り返し、電極体を固定したことを特徴とする請求項１に
   記載の電気二重層キャパシタ。
3. 【請求項３】 上記少なくとも上端部の一部分に形成さ
   れた電極体のずれ防止用の折り返し部を有するセパレー
   タが、長尺状のセパレータ用材料を折り目に沿い山折
   り、谷折りし交互に重ね合わせ一連のセパレータを形成
   したものからなり、かつ、このように構成された各セパ
   レータの上先端部と下先端部の一部分には互い違いの位
   置に形成された折り返し部を有しているものであって、
   一連の集電体と分極性シートシートとをそれぞれ各セパ
   レータで挟み込んだ電極体の引出部が交互に位置するよ
   うに挟み込み、各セパレータに形成されている２個の折
   り返し部を折り返し、電極体を固定したことを特徴とす
   る請求項１に記載の電気二重層キャパシタ。