JP2001185453A - 電気二重層コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 端子電極との接触抵抗値を下げて導電性を良
好にし、かつガスバリア性の向上によって寿命を長くし
た電気二重層コンデンサを提供する。 【解決手段】 分極性電極２０と、該分極電極の周囲に
配置されたガスケット３０と、前記ガスケットの両端面
に接着されて当該ガスケット内部の分極性電極の両面を
封止する集電体４０とで構成される電気二重層コンデン
サ１０であって、前記集電体が導電性ゴムシート４１の
外側表面に金属層４２を一体に有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、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、分極性
電極を絶縁物の環状ガスケットで囲みその両面を集電体
にて封止するという構成からなっている。分極性電極
は、通常、活性炭粉末とバインダーの混合物から形成さ
れた固体状活性炭に電解液が含浸したもので構成され、
セパレータを挟むように配置される。また、ガスケット
と集電体は、プラスチックが用いられる場合もあるが、
加硫によって容易にかつ強固に接着できるという理由か
ら、ゴム製とされることが多い。

【０００３】ここで、前記集電体は、端子電極と接触す
る部分であるため導電性が必要とされる。そこで、ゴム
にカーボン等の導電性フィラーを混合、分散させてシー
ト状にしたものを集電体として用いることが行われてい
る。さらに、前記集電体は、分極性電極に含まれる電解
液が外部へ漏出したり揮発したりするのを防ぐためにガ
スバリア性が必要とされるので、前記ゴムとしてはガス
透過率の低いものが使用されている。

【０００４】しかし、前記ゴムにカーボン等の導電性フ
ィラーを大量に配合して集電体の抵抗値を下げた場合で
も、集電体と端子電極との接触抵抗値が高いと、電気二
重層コンデンサ全体の抵抗値が下がらず、集電効率が上
がらないということが分かっている。特に、前記端子電
極が貴金属メッキ鋼板でなく、通常よく用いられる半田
合金メッキ鋼板からなるときには前記接触抵抗値が高く
なり、電気二重層コンデンサの集電効率を上げることが
できなかった。

【０００５】また、前記ゴム製集電体の導電性を上げる
ため、ゴムに導電性フィラーとしてのカーボンを大量に
配合すると、集電体のガスバリア性が下がってしまい、
これにより前記分極性電極における電解液の漏出や揮発
を生じ易くなって電気二重層コンデンサの寿命が短くな
るという不具合もある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、前記の点
に鑑みなされたもので、端子電極と集電体との接触抵抗
値を下げるとともに集電体のガスバリア性を向上させ
て、集電効率及び寿命の向上を実現できる電気二重層コ
ンデンサを提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち、この発明は、
分極性電極と、該分極性電極の周囲に配置されたガスケ
ットと、前記ガスケットの両端面に接着されて当該ガス
ケット内部の分極性電極の両面を封止する集電体とで構
成される電気二重層コンデンサであって、前記集電体が
導電性ゴムシートの外側表面に金属層を一体に有するも
のからなることを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下添付の図面に従ってこの発明
を詳細に説明する。図１はこの発明の一実施例に係る電
気二重層コンデンサの概略断面図である。

【０００９】図１に示すものは、この発明の一実施例に
係る電気二重層コンデンサ１０である。この電気二重層
コンデンサ１０は、分極性電極２０と、その周囲を包囲
するように配置されたガスケット３０と、前記分極性電
極２０の両面に設けられて前記ガスケット３０の両端面
に接着した集電体４０とよりなり、前記ガスケット３０
と集電体４０とで分極性電極２０を封止している。な
お、この実施例の電気二重層コンデンサ１０は、前記集
電体４０に端子電極５０及び端子６０が取り付けられ
て、単体で使用されるものであるが、必要に応じて電気
二重層コンデンサを複数個積層して用いても良い。

【００１０】この実施例の分極性電極２０は、セパレー
タ２１を介して対向する一対のものからなり、活性炭粉
末とバインダーの混合物等から形成された固体状活性炭
に硫酸水溶液等の電解液が含浸した公知の構造のもので
構成される。セパレータ２１は、多孔性からなる公知の
ものが用いられる。

【００１１】ガスケット３０は、内部に前記分極性電極
２０を配置できる環形状からなり、材質としては一般の
工業用ゴムからなるものでよいが、後述する集電体４０
との接着性を良くするために、集電体４０のゴム材料と
同種類のゴムからなっているのが好ましい。この実施例
ではクロロブチルゴムを用いている。

【００１２】集電体４０は、ゴム材料に導電性フィラー
を配合したゴムコンパウンドを、カレンダー、型プレ
ス、押し出し等の手法によりシーティングした導電性ゴ
ムシート４１と、該ゴムシート４１において前記分極性
電極２０とは反対側となる外側表面に一体に積層された
金属層４２とからなる。前記ゴムシート４１のゴム材料
は一般の工業用ゴムでよいが、ガスバリア性が良好なブ
チル系ゴムを用いるのが好ましい。なお、ゴムシート４
１は加硫硬化品、未加硫品のいずれでも良い。前記導電
性フィラーは、前記分極性電極２０の電解液と接するた
め金属製のものは適さず、カーボン製のものが好適であ
る。また、ゴムシート４１の厚みは、０．０５〜１．０
ｍｍの範囲が好ましい。前記集電体４０とガスケット３
０の接着は、集電体４０とゴムシート３０の少なくとも
一方を未加硫品として、積層した後に加硫することで、
ゴム自身の自己接着性により行われる。

【００１３】この実施例における集電体４０のゴムシー
ト４１の製造方法を以下に示す。まず、クロロブチル１
２５５（バイエル製）：１００重量部、ケッチェンブラ
ックＥＣ（ライオン製）：５０重量部、グラファイト
（商品名：ＨＯＰ、日本黒鉛製）：１０重量部、パラフ
ィン系オイル（商品名：ＰＷ−３８０、出光興産製）：
１０重量部、酸化亜鉛（商品名：第１種、白水化学
製）：５重量部をニーダー混練機で６００ＲＰＭ、８０
℃にて５分間混練りする。混練りしたコンパウンドをカ
レンダーに投入し、厚み０．５ｍｍのシート状に加工す
る。その後、前記加工されたシートを、金型を用いて１
６０℃、１０ｋｇ／ｃｍ^２で１５分間プレスして加硫硬
化し、コンデンサの形状に打ち抜き、前記ゴムシート４
１を得た。

【００１４】前記集電体４０の金属層４２は、白金、イ
リジウム、パラジウム、ニッケル、金、銀、銅、クロ
ム、ロジウムや半田合金等の工業用メッキに使用される
適宜の金属を、前記ゴムシート４１の表面上へ電気メッ
キ法、蒸着法等の適宜の方法を用いて形成される。金属
層４２に使用する金属としては、安価に提供でき、かつ
電極、電気接点としての観点から、銅、無酸素銅、ニッ
ケル、錫、半田合金等が特に好ましい。金属層４２に半
田合金を使用する場合には、錫含量が５０％以上の導電
性に優れたものが好ましい。なお、前記金属層４２をメ
ッキで設ける場合、前記ゴムシート４１の材質は、メッ
キ可能なものとされ、シリコーンゴムのように非メッキ
性のものは適さない。

【００１５】金属層４２の厚みは、薄すぎると端子電極
５０との接触抵抗値が改善されにくく、厚すぎると金属
層４２の剛性が上昇して端子電極５０と十分に密着し難
くなくなるため、良好な導電性を得られかつゴムシート
４１の変形に追従して端子電極５０と十分に密着可能な
厚みとなる０．１〜２００μｍ、さらに好ましくは１〜
１０μｍとするのが良い。なお、前記ゴムシート４１表
面への金属層４２の形成は、ゴムシート４１を分極性電
極２０及びガスケット３０に取り付ける前または後のい
ずれでも良い。

【００１６】この実施例における金属層４２の形成は、
前記ゴムシート４１をステンレスの枠板にネジ止めして
ゴムシート４１の片面を開放面とし、さらに前記枠に陰
極を接続してメッキ用のニッケル溶液に浸し、４０℃、
陰極電流密度５Ａ／ｄｍ^２にてゴムシートの片面をメッ
キ処理し、メッキ完了後水洗することによって行った。
なお、前記ニッケル溶液は、硫酸ニッケル２５０ｇ／
ｌ、塩化ニッケル５０ｇ／ｌ、ホウ酸４０ｇ／ｌの組成
のものを用いた。また、得られた金属層４２の厚みは１
μｍであった。

【００１７】次に、この発明の電気二重層コンデンサに
おける実施例１及び２の集電体４０と、従来の金属層を
有しない集電体との体積抵抗値及びガスバリア性の比較
試験について説明する。

【００１８】なお、実施例１の集電体は、前記のように
して製造したゴムシート及び金属層（ニッケルメッキ
層）からなり、実施例２の集電体は、実施例１のゴムシ
ートに錫９０：鉛１０の組成からなる半田メッキの金属
層を１μｍ厚で積層したものからなる。また、比較例の
集電体は、実施例１のゴムシートに金属層を積層しない
状態のものである。

【００１９】体積抵抗値は、抵抗計（ＡＸ−１２６Ｂ：
アデックス社製）に所定のメタルプレートからなる端子
電極を接続し、直径２３ｍｍに切り抜いた実施例１、実
施例２及び比較例の集電体をそこに挟み込んで測定し
た。なお、体積抵抗値は、体積抵抗値（Ωｃｍ）＝Ｒ×
Ｓ／Ｔで表される。Ｒ：表示抵抗値（Ω）、Ｓ：挟み込
んだ集電体の表面積（ｃｍ^２）、Ｔ：挟み込んだ集電体
の厚み（ｃｍ）であり、Ｓ及びＴは実施例１、実施例２
及び比較例のいずれも同じ値とする。

【００２０】 ＜実施例１：ニッケルメッキ層を有する集電体＞ 金メッキメタルプレートを端子電極とした場合の体積抵
抗値：３Ωｃｍ 半田メッキメタルプレートを端子電極とした場合の体積
抵抗値：３Ωｃｍ

【００２１】 ＜実施例２：半田メッキ層を有する集電体＞ 金メッキメタルプレートを端子電極とした場合の体積抵
抗値：３Ωｃｍ 半田メッキメタルプレートを端子電極とした場合の体積
抵抗値：３Ωｃｍ

【００２２】＜比較例：金属層を有しない集電体＞ 金メッキメタルプレートを端子電極とした場合の体積抵
抗値：４Ωｃｍ 半田メッキメタルプレートを端子電極とした場合の体積
抵抗値：３８Ωｃｍ

【００２３】以上の測定結果より、この発明の電気二重
層コンデンサに用いられる集電体は、種類の異なるメタ
ルプレートを端子電極としても、その体積抵抗値に変化
が見られないのに対し、金属層を有しない従来の電気二
重層コンデンサ用集電体では、端子電極として使用され
るメタルプレートの種類によって、体積抵抗値が大きく
変化するのがわかる。特に従来の電気二重層コンデンサ
用集電体では、端子電極が通常よく用いられる半田メッ
キメタルプレートの場合に体積抵抗値が著しく増大して
いる。このことから、この発明の電気二重層コンデンサ
は、集電体の接触抵抗値が改善され、電気二重層コンデ
ンサの導電性が良好になるのが理解される。

【００２４】ガスバリア性は、ＪＩＳＫ７１２６Ａ法
で、酸素ガスを用い、試験温度２３±１℃にて測定し
た。

【００２５】 ＜実施例１：ニッケルメッキ層を有する集電体＞ ガス透過率７０ｃｃ／ｍ^２・２４ＨＲ・ａｔｍ

【００２６】 ＜実施例２：半田メッキ層を有する集電体＞ ガス透過率６５ｃｃ／ｍ^２・２４ＨＲ・ａｔｍ

【００２７】＜比較例：金属層を有しない集電体＞ ガス透過率１１２ｃｃ／ｍ^２・２４ＨＲ・ａｔｍ

【００２８】以上の測定結果より、前記実施例１及び２
の金属層を有する集電体は、従来の金属層を有しない集
電体に比べて、ガス透過率が６３％に低減されることが
わかる。このことより、この発明の電気二重層コンデン
サは、集電体の部分が、従来の集電体に比べてガスバリ
ア性に優れており、前記分極性電極に含浸している電解
液の漏出や揮発を抑えることができるため、電気二重層
コンデンサの寿命が長くなるといえる。

【００２９】

【発明の効果】以上図示し説明したように、この発明に
おける電気二重層コンデンサによれば、集電体が外側表
面に金属層を一体に有するものからなるため、端子電極
との接触抵抗値が低くなって良好な導電性を得ることが
できる。さらに、前記集電体の金属層によって集電体の
ガスバリア性も向上するため、分極性電極に含浸してい
る電解液の漏出や揮発を抑えて電気二重層コンデンサの
寿命を長くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る電気二重層コンデン
サの概略断面図である。

【符号の説明】

１０ 電気二重層コンデンサ ２０ 分極性電極 ３０ ガスケット ４０ 集電体 ４１ 導電性ゴムシート ４２ 金属層 ５０ 端子電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4J002 AC001 BB181 BB241 DA026 DA036 FD116 GQ00

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 分極性電極と、該分極性電極の周囲に配
   置されたガスケットと、前記ガスケットの両端面に接着
   されて当該ガスケット内部の分極性電極の両面を封止す
   る集電体とで構成される電気二重層コンデンサであっ
   て、 前記集電体が導電性ゴムシートの外側表面に金属層を一
   体に有するものからなることを特徴とする電気二重層コ
   ンデンサ。