JP2001230163A - Electric double-layered capacitor - Google Patents
Electric double-layered capacitorInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電気二重層コンデ
ンサであり、特に単セルを複数個積層する際に、単セル
間の接触抵抗を低減した電気二重層コンデンサに関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric double layer capacitor, and more particularly to an electric double layer capacitor in which a plurality of single cells are stacked to reduce the contact resistance between the single cells.
【０００２】[0002]
【従来の技術】電気二重層コンデンサ（ＥＤＬＣ）は、
電極と電解液の界面にできる電気二重層と静電容量を利
用して、ファラッドオーダーの大きな容量をとりだすコ
ンデンサであり、パワー及びエネルギーデバイスとして
各種応用が検討されている。そして、電気二重層コンデ
ンサの１つとして、電解液に硫酸水溶液を用いた水系電
気二重層コンデンサが知られている。2. Description of the Related Art An electric double layer capacitor (EDLC) is
It is a capacitor that takes out a large capacitance in the farad order by using an electric double layer and an electrostatic capacity formed at an interface between an electrode and an electrolyte, and various applications as a power and energy device are being studied. As one of the electric double-layer capacitors, a water-based electric double-layer capacitor using a sulfuric acid aqueous solution as an electrolytic solution is known.
【０００３】水系電気二重層コンデンサは、電解液とし
て硫酸水溶液を用いており、そして、基本セルとなる単
セルの耐電圧は１Ｖ前後である。そのため、高電圧化す
るには単セルを直列に積層して構成する必要がある。ま
た、電解液に硫酸水溶液を用いるため、集電体として耐
酸性を有するゴム製導電シートや金属板を導電シートで
密封したものが使われる。導電シートとガスケットとで
単セルを封止して積層する場合、各セル間の接触抵抗増
加によってコンデンサ内部抵抗が増加するため大電流放
電には対応できず、しかも、高電圧化するために積層数
を増やすほど接触抵抗が増加する。セル間に金属を挟ん
で抵抗を低減させようとしても導電シートの持つ柔軟性
と金属の硬質のために点接触となり十分に接触抵抗を低
減できない問題点があった。A water-based electric double layer capacitor uses an aqueous solution of sulfuric acid as an electrolytic solution, and the withstand voltage of a single cell as a basic cell is around 1V. Therefore, in order to increase the voltage, it is necessary to form a configuration in which single cells are stacked in series. In addition, since a sulfuric acid aqueous solution is used as the electrolytic solution, a current collector made of a rubber conductive sheet having resistance to acid or a metal plate sealed with a conductive sheet is used. When a single cell is sealed and stacked with a conductive sheet and a gasket, the internal resistance of the capacitor increases due to the increase in the contact resistance between each cell, so it is not possible to cope with large-current discharge, and the stack is stacked to increase the voltage. As the number increases, the contact resistance increases. Even if a metal is interposed between cells to reduce the resistance, there is a problem that the contact resistance becomes insufficient due to the flexibility of the conductive sheet and the hardness of the metal, and the contact resistance cannot be sufficiently reduced.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術の
問題点を解決するものであり、単セルを複数個積層する
電気二重層コンデンサにおいて、単セル間に導電シート
を介在させることによって、柔軟性を持つ導電シート同
士で面接触するため内部抵抗が低減可能で、そして、単
セル積層数を増やしても抵抗増加が少なく、大電流放電
時に内部抵抗による電圧降下と容量損失が少ない高電圧
・高出力型の電気二重層コンデンサを提供するすること
を目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the problems of the prior art. In an electric double-layer capacitor in which a plurality of single cells are stacked, a conductive sheet is interposed between the single cells. Since the flexible conductive sheets are in surface contact with each other, the internal resistance can be reduced, and even if the number of single cells stacked is increased, the increase in resistance is small, and the voltage drop and capacity loss due to the internal resistance during high-current discharge are small, and high voltage -To provide a high-output type electric double layer capacitor.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明は、硫酸水溶液か
らなる電解液、固形状又はシート状の電極、集電体及び
セパレータを備える単セルを複数個積層してなる電気二
重層コンデンサにおいて、単セル間にシート状の導電部
材を介在させる電気二重層コンデンサである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to an electric double layer capacitor comprising a plurality of unit cells each comprising an electrolytic solution comprising a sulfuric acid aqueous solution, a solid or sheet electrode, a current collector and a separator. This is an electric double layer capacitor in which a sheet-like conductive member is interposed between single cells.
【０００６】また、本発明は、上記シート状の導電部材
は、カーボンブラック、人造黒鉛又は天然黒鉛を利用し
た導電性ゴム、導電性エラストマー又は導電性高分子の
導電シートからなる電気二重層コンデンサである。Further, the present invention provides an electric double layer capacitor in which the sheet-shaped conductive member is formed of a conductive sheet of conductive rubber, conductive elastomer or conductive polymer using carbon black, artificial graphite or natural graphite. is there.
【０００７】そして、本発明は、上記導電シートは、気
相成長炭素繊維を含有する電気二重層コンデンサであ
る。The present invention is an electric double layer capacitor in which the conductive sheet contains a vapor grown carbon fiber.
【０００８】更に、本発明は、上記シート状の導電部材
は、気相成長炭素繊維を利用した導電シートからなる電
気二重層コンデンサである。Further, the present invention is an electric double layer capacitor in which the sheet-shaped conductive member is formed of a conductive sheet using vapor grown carbon fiber.
【０００９】また、本発明は、上記シート状の導電部材
は、電極寸法以上単セル寸法以下の大きさである電気二
重層コンデンサである。Further, the present invention is the electric double layer capacitor, wherein the sheet-shaped conductive member has a size not less than the electrode size and not more than the unit cell size.
【００１０】そして、本発明は、上記シート状の導電部
材は、集電体と面接触する電気二重層コンデンサであ
る。The present invention is an electric double layer capacitor in which the sheet-shaped conductive member comes into surface contact with a current collector.
【００１１】更に、本発明は、上記単セルは、セパレー
タを挟んで電極を対向させ、そして、集電体と絶縁ガス
ケットとを用いて接着封止する電気二重層コンデンサで
ある。Further, the present invention is the electric double layer capacitor, wherein the single cell has electrodes facing each other with a separator interposed therebetween, and is bonded and sealed with a current collector and an insulating gasket.
【００１２】また、本発明は、上記集電体と絶縁ガスケ
ットとを、ゴム系接着剤で接着封止する電気二重層コン
デンサである。The present invention is also an electric double layer capacitor in which the current collector and the insulating gasket are bonded and sealed with a rubber adhesive.
【００１３】そして、本発明は、上記集電体は、カーボ
ンブラック、人造黒鉛又は天然黒鉛を利用した導電性ゴ
ム、導電性エラストマー又は導電性高分子の導電シート
からなる電気二重層コンデンサである。The present invention is an electric double layer capacitor in which the current collector comprises a conductive sheet of conductive rubber, conductive elastomer or conductive polymer using carbon black, artificial graphite or natural graphite.
【００１４】更に、本発明は、上記導電シートは、気相
成長炭素繊維を含有する電気二重層コンデンサである。Further, the present invention is the electric double layer capacitor, wherein the conductive sheet contains a vapor grown carbon fiber.
【００１５】また、本発明は、上記集電体は、気相成長
炭素繊維を利用した導電シートからなる電気二重層コン
デンサである。The present invention is also an electric double layer capacitor, wherein the current collector is formed of a conductive sheet using vapor grown carbon fiber.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】本発明の発明の実施の形態を説明
する。本発明の電気二重層コンデンサの一実施例につい
て、図１〜図３を用いて説明する。図１は、実施例の電
気二重層コンデンサの単セルの説明図である。図２は、
実施例の電気二重層コンデンサの説明図である。図３
は、実施例の電気二重層コンデンサの特性の説明図であ
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described. One embodiment of the electric double layer capacitor of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an explanatory diagram of a single cell of the electric double layer capacitor of the embodiment. FIG.
It is explanatory drawing of the electric double layer capacitor of an Example. FIG.
FIG. 4 is an explanatory diagram of characteristics of the electric double layer capacitor of the example.
【００１７】実施例を説明する。本実施例の電気二重層
コンデンサは、単セルの積層体からなる。単セル１は、
図１に示すように、電極２、セパレータ３、集電体４、
ガスケット５及び電解液を備えている。電極２は、固形
状又はシート状であり、セパレータ３を挟んで対向して
いる。集電体４は、導電体としてカーボンブラック、人
造黒鉛又は天然黒鉛を利用した導電性ゴム、導電性エラ
ストマー又は導電性高分子の導電シート、あるいは導電
体として気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ）を利用した導電
シート、あるいはこれらの導電シートにＶＧＣＦを添加
した導電シートを使用することができる。電解液とし
て、硫酸水溶液を使用する。そして、集電体４と絶縁ガ
スケット５とを、例えばゴム系接着剤を用いて接着封止
されている。そして、本実施例の電気二重層コンデンサ
は、図２に示すように、単セル１を複数個積層して構成
される。そして、単セル１を複数個積層するときに、そ
の単セル１間にシート状の導電部材７が配置されてい
る。An embodiment will be described. The electric double layer capacitor of the present embodiment is composed of a single cell laminate. Single cell 1
As shown in FIG. 1, the electrode 2, the separator 3, the current collector 4,
A gasket 5 and an electrolyte are provided. The electrodes 2 are solid or sheet-like, and face each other across the separator 3. The current collector 4 uses a conductive sheet of carbon black, artificial graphite or natural graphite, a conductive elastomer or a conductive polymer, or a vapor-grown carbon fiber (VGCF) as a conductor. Conductive sheets, or conductive sheets obtained by adding VGCF to these conductive sheets can be used. An aqueous solution of sulfuric acid is used as the electrolyte. Then, the current collector 4 and the insulating gasket 5 are bonded and sealed using, for example, a rubber-based adhesive. The electric double layer capacitor of the present embodiment is configured by laminating a plurality of single cells 1 as shown in FIG. When a plurality of single cells 1 are stacked, a sheet-shaped conductive member 7 is arranged between the single cells 1.
【００１８】単セル１間に配置するシート状の導電部材
７は、集電体４と同様に、導電体としてカーボンブラッ
ク、人造黒鉛又は天然黒鉛を利用した導電性ゴム、導電
性エラストマー又は導電性高分子の導電シート、あるい
は導電体として気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ）を利用し
た導電シート、あるいはこれらの導電シートにＶＧＣＦ
を添加した導電シートを使用することができる。そし
て、シート状の導電部材７は、電極２の寸法以上でセル
１の寸法以内の大きさである。単セル１間にシート状の
導電部材７を配置することで、柔軟性を持つ導電シート
同士が面接触となり、接触抵抗低減と導電シートの低抵
抗によって積層したコンデンサの内部抵抗を低減するこ
とができる。As in the case of the current collector 4, the sheet-shaped conductive member 7 disposed between the single cells 1 is made of conductive rubber, conductive elastomer or conductive rubber using carbon black, artificial graphite or natural graphite as the conductor. Polymer conductive sheet, conductive sheet using vapor grown carbon fiber (VGCF) as a conductor, or VGCF
Can be used. The sheet-shaped conductive member 7 has a size equal to or larger than the size of the electrode 2 and equal to or smaller than the size of the cell 1. By arranging the sheet-shaped conductive member 7 between the single cells 1, the conductive sheets having flexibility come into surface contact with each other, and the internal resistance of the laminated capacitor can be reduced by reducing the contact resistance and the low resistance of the conductive sheet. it can.
【００１９】本発明の電気二重層コンデンサを具体的に
説明する。単セルの構成は、図１に示すように、厚さ
０．１５５ｍｍの導電シートを集電体４として、ＰＰ繊
維不織布セパレータ３を介して１対の固形電極２、５０
×５０×０．５ｍｍｔを配置し、絶縁ガスケット５と集
電体４とを接着剤で接着封止する。４隅にある孔６は、
積層後ユニットを加圧するためのボルト貫通孔及び積層
時の位置決め孔である。なお、この構成は一例で、集電
体と絶縁ガスケットとで単セルを構成する構造、又は絶
縁ガスケット同士を接着させ、更に絶縁ガスケットと集
電体とを接着封止して単セルを構成する構造、であれば
良い。この単セルを積層する際、図２に示すように、単
セル１間に厚さ０．２ｍｍの導電シートからなる導電部
材７を挟む。接着剤は不要である。この厚さ０．２ｍｍ
の導電シート（導電部材７）の体積抵抗率は０．０１〜
０．０３Ω・ｃｍ、硬度はＨｓ（ＪＩＳ Ａ）８０〜１
００である。また、厚さ０．１５５ｍｍの導電シート
（集電体４）の体積抵抗率は０．０１５〜０．０３Ω・
ｃｍ、硬度はＨｓ（ＪＩＳ Ａ）８５〜９５である。以
上のように組立てた単セルを５個積層して電気二重層コ
ンデンサとし、そして、代表的なキャパシタ特性（充放
電電流密度と容量）を測定した。測定結果を図３に示
す。セル間に導電シートを挟まない場合の特性８３は、
特に高充放電電流密度側で容量が低下しており、単セル
間の接触抵抗大によるコンデンサ内部抵抗増加の影響で
ある。一方、導電シート７を挟む場合、厚さ０．２ｍｍ
のときの特性８１及び厚さ０．１５５ｍｍのときの特性
８２となり、高充放電電流密度側での容量の低下量が小
さいことがわかる。これは、単セル間に挟んだ導電シー
ト７により、コンデンサの内部抵抗が減少し、内部抵抗
による電圧降下が小さくなる結果、高充放電電流密度で
も高い容量を得ることが可能で、導電シート追加の効果
が確認された。The electric double layer capacitor of the present invention will be specifically described. As shown in FIG. 1, a single cell has a structure in which a conductive sheet having a thickness of 0.155 mm is used as a current collector 4 and a pair of solid electrodes
× 50 × 0.5 mmt is arranged, and the insulating gasket 5 and the current collector 4 are bonded and sealed with an adhesive. Holes 6 at the four corners
These are bolt through holes for pressing the units after lamination and positioning holes for lamination. Note that this configuration is an example, and a single cell is formed by a current collector and an insulating gasket, or a single cell is formed by bonding insulating gaskets to each other and further bonding and sealing the insulating gasket and the current collector. Any structure is acceptable. When the single cells are stacked, a conductive member 7 made of a conductive sheet having a thickness of 0.2 mm is interposed between the single cells 1 as shown in FIG. No adhesive is required. This thickness 0.2mm
The conductive sheet (conductive member 7) has a volume resistivity of 0.01 to
0.03Ω · cm, hardness is Hs (JIS A) 80-1
00. The volume resistivity of the conductive sheet (collector 4) having a thickness of 0.155 mm is 0.015 to 0.03Ω ·
cm, and hardness is Hs (JIS A) 85-95. Five single cells assembled as described above were stacked to form an electric double layer capacitor, and typical capacitor characteristics (charge / discharge current density and capacity) were measured. FIG. 3 shows the measurement results. The characteristic 83 when the conductive sheet is not interposed between the cells is as follows.
In particular, the capacity decreases on the high charge / discharge current density side, which is due to the effect of the increase in the internal resistance of the capacitor due to the large contact resistance between the single cells. On the other hand, when the conductive sheet 7 is sandwiched, the thickness is 0.2 mm.
And the characteristic 82 when the thickness is 0.155 mm. It can be seen that the amount of decrease in capacity on the high charge / discharge current density side is small. This is because the conductive sheet 7 sandwiched between the single cells reduces the internal resistance of the capacitor and reduces the voltage drop due to the internal resistance. As a result, a high capacity can be obtained even at a high charge / discharge current density. The effect was confirmed.
【００２０】以上、実施例で説明したように、単セルを
積層する際に、単セル間に導電シートからなる導電部材
を介在させることにより、単セル間の接触抵抗が低減
し、特に大電流放電時に内部抵抗による電圧降下と容量
損失が少ない高電圧・高出力型の電気二重層コンデンサ
とすることが可能である。また、金属を使用するより
も、コストも安く、また、硫酸水溶液による腐食も生じ
難い。As described in the above embodiment, when stacking single cells, by interposing a conductive member made of a conductive sheet between the single cells, the contact resistance between the single cells is reduced, and particularly, a large current is applied. It is possible to provide a high-voltage and high-output type electric double-layer capacitor with less voltage drop and capacity loss due to internal resistance during discharging. Further, the cost is lower than that of using a metal, and corrosion by a sulfuric acid aqueous solution hardly occurs.
【００２１】[0021]
【発明の効果】本発明によれば、単セルを複数個積層す
る電気二重層コンデンサにおいて、単セル間に導電シー
トを介在させることによって、柔軟性を持つ導電シート
同士で面接触するため内部抵抗が低減可能で、そして、
単セル積層数を増やしても抵抗増加が少なく、大電流放
電時に内部抵抗による電圧降下と容量損失が少ない高電
圧・高出力型の電気二重層コンデンサを得ることができ
る。According to the present invention, in an electric double layer capacitor in which a plurality of single cells are stacked, a conductive sheet is interposed between the single cells so that the flexible conductive sheets come into surface contact with each other, so that the internal resistance is reduced. Can be reduced, and
Even if the number of stacked single cells is increased, it is possible to obtain a high-voltage / high-output type electric double-layer capacitor in which a resistance increase is small and a voltage drop and a capacity loss due to an internal resistance during a large current discharge are small.
【図１】実施例の電気二重層コンデンサの単セルの説明
図。FIG. 1 is an explanatory diagram of a single cell of an electric double layer capacitor according to an embodiment.
【図２】実施例の電気二重層コンデンサの説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram of an electric double layer capacitor according to an embodiment.
【図３】実施例の電気二重層コンデンサの特性の説明
図。FIG. 3 is an explanatory diagram of characteristics of the electric double layer capacitor of the embodiment.
１ 単セル ２ 電極 ３ セパレータ ４ 集電体 ５ 絶縁ガスケット ６ ボルト貫通孔 ７ 導電シート ８１〜８３ 特性グラフ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Single cell 2 Electrode 3 Separator 4 Current collector 5 Insulating gasket 6 Bolt through hole 7 Conductive sheet 81-83 Characteristic graph
Claims (11)
シート状の電極、集電体及びセパレータを備える単セル
を複数個積層してなる電気二重層コンデンサにおいて、 単セル間にシート状の導電部材を介在させることを特徴
とする電気二重層コンデンサ。1. An electric double layer capacitor comprising a plurality of unit cells each having an electrolytic solution comprising an aqueous solution of sulfuric acid, a solid or sheet electrode, a current collector and a separator, wherein a sheet-like conductive material is provided between the unit cells. An electric double layer capacitor characterized by interposing a member.
おいて、 上記シート状の導電部材は、カーボンブラック、人造黒
鉛又は天然黒鉛を利用した導電性ゴム、導電性エラスト
マー又は導電性高分子の導電シートからなることを特徴
とする電気二重層コンデンサ。2. The electric double-layer capacitor according to claim 1, wherein the sheet-shaped conductive member is made of conductive rubber, conductive elastomer or conductive polymer using carbon black, artificial graphite or natural graphite. An electric double-layer capacitor comprising:
おいて、 上記導電シートは、気相成長炭素繊維を含有することを
特徴とする電気二重層コンデンサ。3. The electric double layer capacitor according to claim 2, wherein the conductive sheet contains a vapor grown carbon fiber.
おいて、 上記シート状の導電部材は、気相成長炭素繊維を利用し
た導電シートからなることを特徴とする電気二重層コン
デンサ。4. The electric double layer capacitor according to claim 1, wherein the sheet-shaped conductive member is formed of a conductive sheet using vapor grown carbon fiber.
気二重層コンデンサにおいて、 上記シート状の導電部材は、電極寸法以上単セル寸法以
下の大きさであることを特徴とする電気二重層コンデン
サ。5. The electric double-layer capacitor according to claim 1, wherein the sheet-shaped conductive member has a size not less than an electrode size and not more than a single cell size. Double layer capacitor.
気二重層コンデンサにおいて、 上記シート状の導電部材は、集電体と面接触することを
特徴とする電気二重層コンデンサ。6. The electric double layer capacitor according to claim 1, wherein the sheet-shaped conductive member is in surface contact with a current collector.
気二重層コンデンサにおいて、 上記単セルは、セパレータを挟んで電極を対向させ、そ
して、集電体と絶縁ガスケットとを用いて接着封止する
ことを特徴とする電気二重層コンデンサ。7. The electric double layer capacitor according to claim 1, wherein the unit cell has electrodes facing each other with a separator interposed therebetween, and uses a current collector and an insulating gasket. An electric double layer capacitor characterized by being bonded and sealed.
おいて、 上記集電体と絶縁ガスケットとを、ゴム系接着剤で接着
封止することを特徴とする電気二重層コンデンサ。8. The electric double layer capacitor according to claim 7, wherein the current collector and the insulating gasket are bonded and sealed with a rubber-based adhesive.
気二重層コンデンサにおいて、 上記集電体は、カーボンブラック、人造黒鉛又は天然黒
鉛を利用した導電性ゴム、導電性エラストマー又は導電
性高分子の導電シートからなることを特徴とする電気二
重層コンデンサ。9. The electric double layer capacitor according to claim 1, wherein the current collector is a conductive rubber, a conductive elastomer or a conductive elastomer using carbon black, artificial graphite or natural graphite. An electric double layer capacitor comprising a conductive sheet of a conductive polymer.
において、 上記導電シートは、気相成長炭素繊維を含有することを
特徴とする電気二重層コンデンサ。10. The electric double layer capacitor according to claim 9, wherein the conductive sheet contains a vapor grown carbon fiber.
電気二重層コンデンサにおいて、 上記集電体は、気相成長炭素繊維を利用した導電シート
からなることを特徴とする電気二重層コンデンサ。11. The electric double layer capacitor according to claim 1, wherein the current collector is formed of a conductive sheet using a vapor grown carbon fiber. Capacitors.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000039313A JP2001230163A (en) | 2000-02-17 | 2000-02-17 | Electric double-layered capacitor |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2000039313A JP2001230163A (en) | 2000-02-17 | 2000-02-17 | Electric double-layered capacitor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001230163A true JP2001230163A (en) | 2001-08-24 |
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ID=18562898
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001230163A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003142340A (en) * | 2001-11-01 | 2003-05-16 | Nec Tokin Corp | Electric double-layer capacitor and manufacturing method therefor |
| JP2010254744A (en) * | 2009-04-21 | 2010-11-11 | Fujikura Rubber Ltd | Rubber composition, electroconductive rubber layer containing the same, method for forming the layer, electric double layer capacitor equipped with the layer, and electroconductive laminate equipped with the layer |
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2000
- 2000-02-17 JP JP2000039313A patent/JP2001230163A/en active Pending
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