JP2001035757A - 電気二重層コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスケット接合面に凹凸部や接着ブロックを
設けることにより、工程内に生じる不良及びそれらが原
因で生じる不良を改善した電気二重層コンデンサを提供
する。 【解決手段】 硫酸などの水系あるいは有機系の電解質
溶液をしみ込ませた多孔性のセパレータを介して対向す
る一対の分極性電極と、該分極性電極に接するセパレー
タと反対の面で接する集電体と、分極性電極の周囲に配
置したガスケットとからなる電気二重層コンデンサの基
本セルを複数積層したものにおいて、上記ガスケット接
合面に凹凸部が設けられていることが挙げられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基本セルを複数積
層した電気二重層コンデンサに関し、特に、ガスケット
の接合面に凹凸部を設けることにより積層ずれによる不
良を防止する電気二重層コンデンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電気二重層コンデンサは、図５に
示すような構造により形成されている。ここで図５を用
いて、従来の電気二重層コンデンサの構成を説明する
と、コンデンサを形成する基本セル６は、セパレータ４
を挟む形で分極性電極１が形成され、さらにこれを挟む
形で集電体２が形成されている。また、この周囲は電解
液５で満たされており、さらにガスケット３により全体
が密封される。

【０００３】さらに詳細に説明すると、図５に示すよう
な、一般的な電気二重層コンデンサにおいて、セパレー
タ４には硫酸などの水系あるいは有機系の電解質溶液を
しみ込ませた多孔性のセパレータを用いられ、このセパ
レータ４を介して対向する一対の分極性電極と、該分極
性電極に接する前記セパレータと反対の面で接する集電
体２と、分極性電極の周囲に配置したガスケット３とか
らなる電気二重層コンデンサの基本セルを複数積層した
ものにおいて、前記ガスケット接合面に凹凸部が設けら
れていることが特徴となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術による電気二重層コンデンサのガスケット接合面
は凹凸がない構造になっている。従って、平らな接合面
にエポキシ樹脂を塗布し接着を行うと、積層時の積層ず
れなどの工程内不良やそれらが原因でコンデンサの信頼
性に問題が発生している。

【０００５】本発明は、上記問題に鑑みなされたもの
で、ガスケット接合面に凹凸部や接着ブロックを設ける
ことにより、工程内に生じる不良及びそれらが原因で生
じる不良を改善した電気二重層コンデンサを提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】係る目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、基本セルの周囲に配置した
ガスケットを有し、ガスケットは、接合面に凹凸部が設
けられて接合されることを特徴とする。

【０００７】また、請求項２記載の発明によれば、請求
項１記載の電気二重層コンデンサにおいて、基本セルを
複数積層することを特徴とする。

【０００８】また、請求項３記載の発明は、セパレータ
を介して対抗する一対の分極性電極と、該分極性電極に
接するセパレータと反対の面で接する集電体と、分極性
電極の周囲に配置したガスケットとを有して構成された
基本セルを複数積層し、ガスケットは、接合面に凹凸部
が設けられて接合されることを特徴とする。

【０００９】また、請求項４記載の発明は、水系あるい
は有機系の電解質溶液をしみ込ませた多孔性のセパレー
タと、該セパレータを介して対向する一対の分極性電極
と、該分極性電極に接するセパレータと反対の面で接す
る集電体と、分極性電極の周囲に配置したガスケットと
を有して構成された基本セルを複数積層し、ガスケット
は、接合面に凹凸部が設けられて接合されることを特徴
とする。

【００１０】また、請求項５記載の発明によれば、請求
項１から４のいずれかに記載の電気二重層コンデンサに
おいて、ガスケットは、基本セルの周囲を密閉するよう
に構成されることを特徴とする。

【００１１】また、請求項６記載の発明によれば、請求
項１から５のいずれかに記載の電気二重層コンデンサに
おいて、ガスケットの接合面は、谷型の凹面と、山型の
凸面とを組み合わせるように構成されることを特徴とす
る。

【００１２】また、請求項７記載の発明によれば、請求
項１から５のいずれかに記載の電気二重層コンデンサに
おいて、ガスケットの接合面は、コの字型の凹面と、コ
の字型の凸面とを組み合わせるように構成されることを
特徴とする。

【００１３】また、請求項８記載の発明によれば、請求
項１から７のいずれかに記載の電気二重層コンデンサに
おいて、ガスケットは、絶縁物により作成されることを
特徴とする。

【００１４】また、請求項９記載の発明によれば、請求
項１から８のいずれかに記載の電気二重層コンデンサに
おいて、ガスケットは、プラスチックにより作成される
ことを特徴とする。

【００１５】また、請求項１０記載の発明によれば、請
求項３から９のいずれかに記載の電気二重層コンデンサ
において、集電体は、カーボン粉末を練り込んだブチル
ゴムシートであることを特徴とする。

【００１６】また、請求項１１記載の発明によれば、請
求項１から１０のいずれかに記載の電気二重層コンデン
サにおいて、セパレータは、非導電性で、かつイオン透
過性の多孔性膜であることを特徴とする。

【００１７】また、請求項１２記載の発明によれば、請
求項４から１１のいずれかに記載の電気二重層コンデン
サにおいて、電解質溶液は、硫酸であることを特徴とす
る。

【００１８】また、請求項１３記載の発明によれば、請
求項１から１２のいずれかい記載の電気二重層コンデン
サにおいて、ガスケットに設けられた凹凸部の高さは、
０．５ｍｍであることを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明による電気二重層コ
ンデンサの実施の形態について、図面を用いて詳細に説
明する。

【００２０】また、本発明による電気二重層コンデンサ
の主たる特徴としては、硫酸などの水系あるいは有機系
の電解質溶液をしみ込ませた多孔性のセパレータを介し
て対向する一対の分極性電極と、該分極性電極に接する
セパレータと反対の面で接する集電体と、分極性電極の
周囲に配置したガスケットとからなる電気二重層コンデ
ンサの基本セルを複数積層したものにおいて、上記ガス
ケット接合面に凹凸部が設けられていることが挙げられ
る。

【００２１】上記特徴を念頭におき、以下、図１及び図
２に示された本発明による電気二重層コンデンサの構成
図を参照すると、図１は、本発明による電気二重層コン
デンサの断面構造を示した構成図である。また、図２
は、本発明による電気二重層コンデンサの基本セルを積
層した構成を斜方向より描写した構成図である。

【００２２】（第１の実施例）ここで、図１に示された
ものを本発明の第１の実施例とすると、本第１の実施例
において、使用される固体状の分極性電極１が集電体上
２にあり、多孔性のセパレータ４を介して面対称に配置
されて構成される電気二重層コンデンサの基本セル６を
２つ積層した場合のセル積層体の断面図が示されてい
る。

【００２３】ここで、本図１において、分極性電極１
は、粉末活性炭にフェノール樹脂などのバインダー材を
混ぜて焼成したブロック状の活性炭であれば、バインダ
ー材および製法は問わない。

【００２４】また、ガスケット３は、分極性電極１、集
電体２、多孔性セパレータ４および電解質溶液５を収納
して封止するものであるため、プラスチックなどの絶縁
物から成る。ただし、本第１の実施例においては、耐熱
性のＡＢＳ樹脂を用いた。

【００２５】尚、ガスケット３は、図３の（ｂ）に示す
ように、高さが１．０ｍｍの凹凸部を有するものを使用
する。

【００２６】さらに、集電体２は、カーボン粉末、その
他を練り込んだブチルゴムシートを用いる。

【００２７】また、多孔性セパレータ４は、非導電性
で、かつ、イオン透過性の膜であれば材質を問わないの
で、ここでは、鉛蓄電池などにも使用されているガラス
繊維セパレータを用いる。

【００２８】次に、ガスケット接合面にエポキシ接着剤
を塗布し、分極性電極１がセパレータ４を介して互いに
向き合うようにガスケット３に収納しエポキシ樹脂を硬
化させる。この分極性電極１とセパレータ４の中に電解
質溶液５を注入した後、集電体２で覆って、電気二重層
コンデンサの基本セル６を得ることができる。

【００２９】上記得られた基本セルを図２に示されたよ
うに、直列に１５セル積層した後、端子電極８と加圧板
７を付けることで、本第１の実施例による電気二重層コ
ンデンサを完成させることが可能である。

【００３０】また、図３の（ａ）には、ガスケット部に
凹凸がないものを用いて上記実施例と同様に作製した電
気二重層コンデンサを示す。この図３の（ａ）に示され
た電気二重層コンデンサは、従来例による電気二重層コ
ンデンサである。

【００３１】（第１の実施例における動作の説明）本発
明の第１の実施例による電気二重層コンデンサのガスケ
ット構造は、ガスケット接合面に凹凸部を有する。この
ように、ガスケット接合面に凹凸部を設けることにより
積層時位置合わせが容易になり積層ずれの防止など工程
内の不良を低減することが可能となる。これは結果とし
て、コンデンサの信頼性を改善することが可能となる効
果が得られるということである。

【００３２】（第１の実施例による効果の説明）本第１
の実施例による独自の効果を、従来の積層型電気二重層
コンデンサと実施例１で製作した電気二重層コンデンサ
について工程内における積層ずれ不良率および信頼性試
験を実施した結果を用いて具体的に詳細に説明する。

【００３３】図４は、電気二重層コンデンサを作成する
にあたり、その工程で生じる積層擦れの割合と、作成さ
れた電気二重層コンデンサの静電容量の変化量の初期値
似対する割合、ＥＳＲの変化量の初期値に対する割合、
及び電解液重量の変化量の初期値に対する割合とを、従
来例によるものと、本発明による第１、第２及び第３の
実施例によるものと毎にまとめた表である。

【００３４】上記図４の表を作成するにあたり、信頼性
試験を行った。本試験は、上記それぞれの電気二重層コ
ンデンサを７０℃の高温下、定格電圧印加した状態で１
０００時間おいた後、十分に放電させてから静電容量を
測定し、静電容量の変化量△Ｃの初期値Ｃに対する割合
△Ｃ／Ｃ（％）と、ＥＳＲの変化量△Ｅの初期値Ｅに対
する△Ｅ／Ｅ（％）と、及び電解液重量の変化量△Ｗの
初期値Ｗに対する△Ｗ／Ｗ（％）とを求めた。

【００３５】ここで、ＥＳＲの測定は、１ｋＨｚの試験
信号周波数におけるインピーダンスを交流四端子法によ
り測定し、その実数部を算出することにより行った。

【００３６】また、静電容量の測定は、定格電圧を１時
間印加して充電した後、電流１Ａで放電させたとき、充
電電圧の５０％から６０％になるときの電圧、時間によ
り算出した。尚、サンプル数は各水準３０個ずつとし、
その平均を求めることで各値を特定した。

【００３７】以上の信頼性試験により求められた値によ
り作成された図４の表に示されたように、従来例と実施
例１とでは、工程内における積層ずれ不良が２０％から
０％に２０％の改善を得ることができた。

【００３８】また、本信頼性試験では、ΔＣ／Ｃ％が−
２０から−８．７に、ΔＥ／Ｅ％が１００から２７．５
に、ΔＷ／Ｗ％は−１５から−１．５にと、それぞれ改
善されることが確認された。

【００３９】よって、本発明による電気二重層コンデン
サのガスケット構造のようにガスケット接合面に凹凸部
を設けることにより積層時位置合わせが容易になり、積
層ずれの防止など工程内の不良を低減し、より安定した
特性を得る効果を奏することがこと可能となる。その根
拠として、信頼性試験により特性を大きく改善すること
が確認されたことが挙げられる。

【００４０】（第２の実施例）次に、図３の（ｃ）に示
すように、第２の実施例として、凹凸形状の高さが０．
５ｍｍのガスケットを用いてコンデンサの組立をおこな
った。ここで、他の構成材料、組立手順は上記第１の実
施例と同様にして行った。

【００４１】また、上記第１の実施例と同様に、信頼性
試験を本第２の実施例による電気二重層コンデンサに対
して行うと、図４の表に示されるように、第１の実施例
と同様に、工程内の積層ずれ不良は２０％の改善を得る
ことができた。

【００４２】また、信頼性試験におけるΔＣ／Ｃ％は−
２０から−９．０に、ΔＥ／Ｅ％は１００から３１．７
に、ΔＷ／Ｗ％は−１５から−２．３にと、それぞれ改
善されることが確認された。

【００４３】（第３の実施例）さらに、図３の（ｄ）に
示すように、第３の実施例として、凹凸形状の高さが
０．３ｍｍのガスケットを用いてコンデンサの組立をお
こなった。ここで、他の構成材料、組立手順は第１の実
施例及び第２の実施例と同様にして行った。

【００４４】また、上記第１及び第２の実施例と同様
に、信頼性試験を本第３の実施例による電気二重層コン
デンサに対して行うと、図４の表に示されるように、第
１及び第２の実施例と同様に、工程内の積層ずれ不良は
２０％の改善を得ることができた。

【００４５】また、信頼性試験におけるΔＣ／Ｃ％は−
２０から−１０．７に、ΔＥ／Ｅ％は１００から４５
に、ΔＷ／Ｗ％は−１５から−５．０にと、それぞれ改
善されることが確認できた。

【００４６】しかしながら、本第３の実施例では、他の
第１及び第２の実施例と比較して、改善度合いが小さい
結果となった。

【００４７】上記第１から第３の実施例より、本発明に
よる電気二重層コンデンサのガスケットにける凹凸形状
の高さは、０．５ｍｍ程度においてよい結果及び特性を
得ることが期待できると判断することができる。

【００４８】また、上記第１から第３の実施例におい
て、図３の（ａ）から（ｃ）に示されたように、ガスケ
ットにおける凹凸面は、コの字型の面を組み合わせた
が、本発明による電気二重層コンデンサの接合面に形成
する凹凸部は、上記コの字型の凹凸部に限定されるもの
でなく、例えば、山型の凸部と谷型の凹部を組み合わせ
たものであっても本発明が解決せんとする課題を達成す
ることが可能であることは明らかである。

【００４９】すなわち、ガスケットの接合面に形成すべ
き凹凸部は、接合工程において互いに接合箇所を特定し
擦れをなくし、かつ、接合面の密着性を高めるための凹
凸部であれば、上記記述した凹凸部に限定されるもので
はなく、種々変形実施することが可能である。

【００５０】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明による電
気二重層コンデンサによれば、第１の実施形態におい
て、従来例による電気二重層コンデンサに対して、工程
内における積層ずれ不良が２０％から０％に２０％の改
善を得ることができた。

【００５１】また、本信頼性試験では、ΔＣ／Ｃ％が−
２０から−８．７に、ΔＥ／Ｅ％が１００から２７．５
に、ΔＷ／Ｗ％は−１５から−１．５にと、それぞれ改
善されることが確認された。

【００５２】よって、本発明による電気二重層コンデン
サのガスケット構造のようにガスケット接合面に凹凸部
を設けることにより積層時位置合わせが容易になり、積
層ずれの防止など工程内の不良を低減する効果を得るこ
とがこと可能となる。その根拠として、信頼性試験によ
り特性を大きく改善することが確認されたことが挙げら
れる。

【００５３】第２の実施例においては、第１の実施例と
同様に、従来例による電気二重層コンデンサに対して、
工程内の積層ずれ不良は２０％の改善を得ることができ
た。

【００５４】また、信頼性試験におけるΔＣ／Ｃ％は−
２０から−９．０に、ΔＥ／Ｅ％は１００から３１．７
に、ΔＷ／Ｗ％は−１５から−２．３にと、それぞれ改
善されることが確認された。

【００５５】第３の実施例においては、第１及び第２の
実施例と同様に、従来例による電気二重層コンデンサに
対して、工程内の積層ずれ不良は２０％の改善を得るこ
とができた。

【００５６】また、信頼性試験におけるΔＣ／Ｃ％は−
２０から−１０．７に、ΔＥ／Ｅ％は１００から４５
に、ΔＷ／Ｗ％は−１５から−５．０にと、それぞれ改
善されることが確認できた。

【００５７】よって、本発明による電気二重層コンデン
サのガスケット構造のようにガスケット接合面に凹凸部
を設けることにより積層時位置合わせが容易になり、積
層ずれの防止など工程内の不良を低減し、より安定した
特性を得る効果を奏することがこと可能となる。その根
拠として、信頼性試験により特性を大きく改善すること
が確認されたことが挙げられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電気二重層コンデンサの断面構造
を示した構成図である。

【図２】本発明による電気二重層コンデンサの基本セル
を積層した構成を斜方向より描写した構成図である。

【図３】従来例及び本発明の第１から第３の実施例にお
けるガスケット接合面の断面図である。

【図４】本発明の第１から第３の実施例、及び従来例に
よる電気二重層コンデンサの工程内擦れ、及び信頼性試
験の結果を示す表である。

【図５】従来例の電気二重層コンデンサの断面構造を示
した構成図である。

【符号の説明】

１ 分極性電極 ２ 集電体 ３ ガスケット ４ セパレータ ５ 電解液 ６ 基本セル ７ 加圧板 ８ 端子電極

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基本セルの周囲に配置したガスケットを
   有し、 前記ガスケットは、接合面に凹凸部が設けられて接合さ
   れることを特徴とする電気二重層コンデンサ。
2. 【請求項２】 前記基本セルを複数積層することを特徴
   とする請求項１記載の電気二重層コンデンサ。
3. 【請求項３】 セパレータを介して対抗する一対の分極
   性電極と、 該分極性電極に接する前記セパレータと反対の面で接す
   る集電体と、 分極性電極の周囲に配置したガスケットとを有して構成
   された基本セルを複数積層し、 前記ガスケットは、接合面に凹凸部が設けられて接合さ
   れることを特徴とする電気二重層コンデンサ。
4. 【請求項４】 水系あるいは有機系の電解質溶液をしみ
   込ませた多孔性のセパレータと、 該セパレータを介して対向する一対の分極性電極と、 該分極性電極に接する前記セパレータと反対の面で接す
   る集電体と、 分極性電極の周囲に配置したガスケットとを有して構成
   された基本セルを複数積層し、 前記ガスケットは、接合面に凹凸部が設けられて接合さ
   れることを特徴とする電気二重層コンデンサ。
5. 【請求項５】 前記ガスケットは、前記基本セルの周囲
   を密閉するように構成されることを特徴とする請求項１
   から４のいずれかに記載の電気二重層コンデンサ。
6. 【請求項６】 前記ガスケットの前記接合面は、谷型の
   凹面と、山型の凸面とを組み合わせるように構成される
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の電
   気二重層コンデンサ。
7. 【請求項７】 前記ガスケットの前記接合面は、コの字
   型の凹面と、コの字型の凸面とを組み合わせるように構
   成されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに
   記載の電気二重層コンデンサ。
8. 【請求項８】 前記ガスケットは、絶縁物により作成さ
   れることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載
   の電気二重層コンデンサ。
9. 【請求項９】 前記ガスケットは、プラスチックにより
   作成されることを特徴とする請求項１から８のいずれか
   に記載の電気二重層コンデンサ。
10. 【請求項１０】 前記集電体は、カーボン粉末を練り込
    んだブチルゴムシートであることを特徴とする請求項３
    から９のいずれかに記載の電気二重層コンデンサ。
11. 【請求項１１】 前記セパレータは、非導電性で、かつ
    イオン透過性の多孔性膜であることを特徴とする請求項
    １から１０のいずれかに記載の電気二重層コンデンサ。
12. 【請求項１２】 前記電解質溶液は、硫酸であることを
    特徴とする請求項４から１１のいずれかに記載の電気二
    重層コンデンサ。
13. 【請求項１３】 前記ガスケットに設けられた凹凸部の
    高さは、０．５ｍｍであることを特徴とする請求項１か
    ら１２のいずれかい記載の電気二重層コンデンサ。