JP2002083739A - 電気二重層キャパシタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電極板の電極箔と集電板との接続強度を向上
させて、接点不良や抵抗増大といった性能の低下を防止
する。 【解決手段】 正電極板２１の正電極箔２５の上端２５
ａを蓋体４の凸条４２に接合し、負電極板２２の負電極
箔２６の下端２６ａをケース３の底板３１の凸条３２に
接合する。これらの接合手段として、材質が蓋体４およ
びケース３と同系のアルミニウム系ロー材５０によるろ
う付けを採用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電極と電解液との
界面に電気二重層を形成し、この電気二重層に電気を蓄
える電気二重層キャパシタに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の電気二重層キャパシタは、電気
を充電・放電する蓄電素子であり、その構造に関して
は、例えば特開平１０−２９４１０２号公報に記載の
「蓄電素子」が知られている。この蓄電素子は、正・負
の電極板が絶縁性を有するセパレータを介して渦巻き状
に巻回され、この巻回体の軸方向端部にそれぞれ配置さ
れた正・負の集電板が各電極板にそれぞれ接続され、こ
れらが有底円筒状のケース内に収納されてケース内に電
解液が充填され、さらにケースの開口が蓋体で密封され
た構造である。正・負の電極板は、帯状の電極箔の両面
に活物質が塗布されてなるものであるが、それら電極箔
の軸方向端部は、正極側が一方側に、負極側が他方側に
突出しており、その突出端縁には、活物質は塗布されて
いない。そして、これら未塗布部分の電極箔が、集電板
に形成されたスリットに挟まれたり、あるいは折り曲げ
状態で接触することにより、集電板に接続されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような電極板の
電極箔と集電板との接続構造では、十分な接続強度を得
ることができず、このため、振動等の外部負荷が大きい
場合には両者が離れやすく、接点不良が起きるおそれが
あった。また、接続部分の面積を大きくとりにくいの
で、その部分の抵抗が増大して電力ロスが生じやすかっ
た。このような問題は、溶接による接続手段で解決され
ると考えられるが、部材が非常に薄いので困難であっ
た。

【０００４】したがって本発明は、電極板の電極箔と集
電体（集電板）との接続強度の向上が図られ、それによ
り、大きな外部負荷がかかっても両者の離脱が防止され
て接点不良や抵抗増大といった性能の低下が確実に防止
される電気二重層キャパシタを提供することを目的とし
ている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、帯状のアルミ
ニウムまたはアルミニウム合金製電極箔の両面に、該電
極箔の一辺端縁に未塗布部分を残して活物質が塗布され
てなる正・負の電極板が、セパレータを介して、かつ、
各電極箔の未塗布部分が軸方向一端側および他端側にそ
れぞれ突出した状態で渦巻き状に巻回されてなる電極巻
回体と、この電極巻回体が収納され、かつ、電解液が充
填される有底筒状のアルミニウムまたはアルミニウム合
金製ケースと、電極巻回体における一極側および他極側
にそれぞれ配置され、電極箔の未塗布部分に向かって突
出する凸部を備えたアルミニウムまたはアルミニウム合
金製の一極側集電体および他極側集電体と、ケースの開
口を密封する蓋体とを備えた電気二重層キャパシタであ
って、正負の電極板のうちの一方の電極箔の未塗布部分
が一極側集電体の凸部に、また、他方の電極板の電極箔
の未塗布部分が他極側集電体の凸部に、それぞれアルミ
ニウム系ロー材を介して接合されていることを特徴とし
ている。

【０００６】本発明によれば、正・負の電極板の電極箔
は、活物質が塗布されていない未塗布部分である突出端
縁が集電体に対してアルミニウム系ロー材により接合さ
れていることにより、集電体に電気的に接続されてい
る。電極箔と集電体はいずれもアルミニウムまたはアル
ミニウム合金製であることから、アルミニウム系ロー材
とのなじみが良好であり、よって、各電極箔と集電体と
の接続強度は十分に確保され、接点不良や抵抗増大とい
った性能の低下が確実に防止される。

【０００７】本発明では、ケースの開口を密封する蓋体
が一極側集電体を兼ねた構成や、ケースの底板が他極側
集電体を兼ねていることを好ましい形態としている。い
ずれか一方を採用することにより、キャパシタの軸方向
長さ（高さ）が短縮し、コンパクト化が図られ、両方を
採用すればその効果をより一層得ることができる。ま
た、他極側集電体がケースの底板を構成する場合には、
その底板に凸部が形成されることになるので、ケースの
剛性が向上し、これによってケースの厚さを減少させる
ことができる。

【０００８】本発明で用いる上記アルミニウム系ロー材
は、Ａｌ−Ｓｉ系合金またはＡｌ−Ｃｕ系合金がベース
であって、これにＢｉ，Ｓｂ，Ｂａ，Ｓｒ，Ｂｅのうち
の１種または２種以上を含有するノンフラックス系合金
ロー材であることが好ましい。これら元素を含有するこ
とにより濡れ性が向上し、また、ノンフラックス系であ
ることから不純物の介入が防止されて接合強度が一層向
上する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態を説明する。図１は、一実施形態に係る電気二
重層キャパシタ１の一部破断斜視図、図２は同キャパシ
タ１の一部縦断面図である。このキャパシタ１は、電気
を蓄える電極巻回体２と、電極巻回体２を収納する有底
円筒状のケース３と、ケース３の開口を密封する蓋体
（一極側集電体）４とを備えている。

【００１０】電極巻回体２は、図３（ｂ）に示すよう
に、正電極板２１と負電極板２２とが絶縁紙あるいはア
ラミド繊維シート等からなる絶縁性セパレータ２３を介
して重ね合わせられ、これが巻き芯２４を軸にして渦巻
き状に巻回されたものである。正・負の電極板２１，２
２は互いに同様の構成であって、図３（ａ）に示すよう
に、帯状のアルミニウム製電極箔（正電極箔２５および
負電極箔２６）の両面に活性炭２７が塗布されたもので
あるが、活性炭２７は、巻回された状態における軸方向
一端側の一辺端縁には塗布されておらず、その部分の電
極箔２５，２６が露出している。これら正・負の電極箔
２５，２６の活性炭２７の未塗布部分は、図４（ａ），
（ｂ）に示すように、正電極箔２５側がケース３の開口
側（上側）に、負電極箔２６側がケース３の底板（他極
側集電体）３１側（下側）に、それぞれ突出している。
以降の説明では、正電極箔２５および負電極箔２６にお
ける軸方向端部に突出した活性炭２７の未塗布部分を、
それぞれ上端２５ａ，下端２６ａと称する。

【００１１】ケース３はアルミニウム製であって、図５
に示すように、円板状の底板３１には、径方向に延びる
複数の凸条（凸部）３２が、底板３１の中心部を空けた
状態で放射状に形成されている。これら凸条３２は、電
極巻回体２側（上側）に突出する断面半円弧状であっ
て、底板３１を塑性変形させることにより形成されてい
る。この場合、凸条３２は周方向に等間隔をおいて４個
形成され、全体として十字状に配置されている。図５の
凸条３２は、底板３１の周縁に開口しているが、図７に
示すように周縁には開口しない形態であってもよい。

【００１２】蓋体４はアルミニウム製であって、図３
（ｄ）に示すように円板状であり、この蓋体４には、電
解液の注入口４１が形成されている。そして、蓋体４に
は、ケース３の底板３１と同様に、複数（４個）の凸条
（凸部）４２が放射状に形成されている。これら凸条４
２は、電極巻回体２側（下側）に突出している。前記注
入口４１は、隣り合う２個の凸条４２の間に形成されて
おり、図１に示すように、安全弁４３により密封され
る。この安全弁４３は、当該キャパシタ１の充電・放電
時等において発生するガスが過剰になって内圧が高まっ
た場合に、ガスを外部にリークしてケース３の破裂を防
ぐためのものである。

【００１３】続いて、上記構成要素を備えたキャパシタ
１の組み立て方法を説明する。はじめに、図３（ａ）に
示すようにセパレータ２３を挟んで正・負の電極板２
１，２２を重ね合わせ、これを図３（ｂ）に示すように
巻き芯２４を軸に渦巻き状に巻回して電極巻回体２を構
成する。図３（ｃ）は、電極巻回体２の縦断面を示して
いる。

【００１４】次に、図３（ｄ）に示すように、負電極板
２２の負電極箔２６の下端２６ａ側から電極巻回体２を
ケース３内に収納し、図２に示すようにその下端２６ａ
がケース３の底板３１に形成された凸条３２によって折
り曲げられた状態とする。次に、ケース３の開口に、図
２に示すように絶縁リング４４を介して凸条４２を内側
に向けた蓋体４をかしめにより固定する。この状態で、
正電極板２１の正電極箔２５の上端２５ａは凸条４２に
より折り曲げられる。この後、蓋体４の注入口４１から
ケース３内に電解液を所定量注入し、注入口４１に安全
弁４３を嵌め込んで密封する。注入口４１は２個の凸条
４２の間にあるので、正電極箔２５の上端２５ａの折り
曲げ部分に妨げられることなく電解液を注入することが
できる。

【００１５】以上によりキャパシタ１が組み立てられ、
このキャパシタ１は、正電極板２１の正電極箔２５が蓋
体４に接続され、負電極板２２の負電極箔２６がケース
３の底板３１に接続されていることにより、蓋体４が正
極端子として、ケース３の底板３１が負極端子としてそ
れぞれ構成され、これら端子を介して電極巻回体２から
電気が取り出される。この場合、蓋体４が正極側の集電
体を構成し、ケース３の底板３１が負極側の集電体を構
成している。換言すると、蓋体４およびケース３の底板
３１が集電体を兼ねている。

【００１６】上記キャパシタ１においては、正電極箔２
５の上端２５ａおよび負電極箔２６の下端２６ａは、そ
れぞれ蓋体４の凸条４２およびケース３の底板３１の凸
条３２に押されて折り曲げ部分が形成され、これら折り
曲げ部分が、各凸条４２，３２に対しろう付けによって
接合されている。このろう付けは、上記組立工程の途中
に行われるものであり、以下に、その方法の一例を述べ
る。

【００１７】まず、電極巻回体２をケース３内に収納す
る前に、図５に示すようにケース３の底板３１の凸条３
２にロー材５０を被せてセットする。このロー材５０
は、図６に示すように、各凸条３２に被るよう十字状に
形成されている。ロー材５０としては、Ａｌ−Ｓｉ系合
金またはＡｌ−Ｃｕ系合金がベースであって、これにＢ
ｉ，Ｓｂ，Ｂａ，Ｓｒ，Ｂｅのうちの１種または２種以
上を含有するノンフラックス系合金ロー材を用いる。

【００１８】次に、電極巻回体２をケース３内に収納
し、負電極箔２６の下端２６ａをロー材５０に押し付
け、凸条３２によって折り曲げ部分を形成する。次に、
蓋体４の各凸条４２に同様のロー材５０を被せ、この状
態を保持しながら蓋体４をケース３の開口に絶縁リング
４４を介してかしめ、固定する。これにより、正電極箔
２５の上端２５ａを蓋体４の凸条４２によって折り曲げ
る。このようにしてケース３の底板３１の凸条３２と負
電極箔２６の下端２６ａとの間、および蓋体４の凸条４
２と正電極箔２５の上端２５ａとの間に、ロー材５０を
介在させる。この後、ロー材５０を加熱溶融し、ろう付
けする。加熱方法としては、キャパシタ１を高温槽に入
れて全体をろう付け温度に加熱したり、蓋体４とケース
３の底板３１をプレート状のヒータに当てて加熱したり
する方法が好適に採用される。

【００１９】この他には、高周波誘導加熱やバーナーに
よる加熱等、瞬時にろう付け可能な加熱手段を採ること
もできる。溶融したロー材５０は表面張力により介在部
分の隙間に入り込んで充満するので、接触面積の拡大に
寄与する。このようにしてろう付けが完了したら、蓋体
４の注入口４１からケース３内に電解液を注入し、注入
口４１を安全弁４３で密封する。

【００２０】本実施形態のキャパシタ１によれば、正・
負の電極板２１，２２の各電極箔２５，２６は、活性炭
２７が塗布されていない未塗布部分である上端２５ａお
よび下端２６ａが、それぞれ蓋体４およびケース３の底
板３１の各凸条４２，３２に対してアルミニウム系ロー
材５０により接合されることにより、電気的に接続され
ている。正・負の電極箔２５，２６と、蓋体４およびケ
ース３はいずれもアルミニウム製であることから、アル
ミニウム系ロー材５０とのなじみがきわめて良好であ
る。したがって、接続部分の接続強度は十分に確保さ
れ、接点不良や抵抗増大といった性能の低下が確実に防
止される。特に、上端２５ａおよび下端２６ａはそれぞ
れ凸条４２，３２によって折り曲げられることにより接
触面積が増大するので、接続強度がより向上する。

【００２１】ところで、接続手段としては、ろう付けの
代わりにスポット溶接があるが、その場合には、負電極
箔２６とケース３の厚さがかなり異なる（ケース３の方
が厚い）のでスポットの容量制御が難しく、容量が少し
でも大きくなると、薄い負電極箔２６に孔があいてしま
い溶接が不可能になることが十分に想定される。ところ
が、ろう付けによればそのような不具合は生じることが
なく、健全な接続状態を容易に得ることができる。

【００２２】また、本実施形態によれば、正・負の電極
箔２５，２６を蓋体４およびケース３の底板３１に直接
接続させる構造なので、キャパシタ１の軸方向長さ（高
さ）を大幅に短縮させることができ、コンパクト化が図
られる。例えば、従来の接続構造として、正電極箔と正
極端子とをリードで接続し、負電極箔を集電板に接続し
てこの集電板をケースの底板に溶接したものがあるが、
この場合、ケース内における電極巻回体の上下に相当の
スペースを要するので、コンパクト化が難しい。ところ
が、本実施形態ではそのような不具合は生じない。ま
た、底板３１に凸条３２が形成されたことによりケース
３の剛性が向上するので、ケース３の厚さを減少させる
ことができる。

【００２３】また、ろう付けに用いたロー材５０は、Ａ
ｌ−Ｓｉ系合金またはＡｌ−Ｃｕ系合金がベースであっ
て、これにＢｉ，Ｓｂ，Ｂａ，Ｓｒ，Ｂｅのうちの１種
または２種以上を含有するノンフラックス系合金ロー材
であることから、良好な濡れ性を示し、かつ、不純物の
介入が防止される。したがって、接合強度の一層の向上
が図られる。

【００２４】なお、上記実施形態では、正・負の電極箔
２５，２６を、それぞれ蓋体４およびケース３の底板３
１に直接接続しているが、少なくとも一方の電極箔を、
上記のような凸条を有する集電板にろう付けして接続さ
せてもよい。例えば、そのような集電板を蓋体４と電極
巻回体２との間に配置し、正電極箔２５の上端２５ａを
集電板にろう付けし、その集電板を蓋体４に接続させ
る。また、例えば図８に示すように、集電板６０をケー
ス３の底板３１と電極巻回体２との間に配置し、負電極
箔２６の下端２６ａを集電板６０に形成した凸条６２に
ロー材５０を介して接合し、その集電板６０をケース３
の底板３１にロー材５１を介して接合する。いずれか一
方を採用してもよく、両方を採用してもよい。このよう
に集電板を別体とすれば、ろう付け作業をケース３の外
部で行うことができるのでその作業が行いやすく、しか
もろう付けの状態を確認することができるといった利点
がある。また、上記各凸条３２，４２は、それぞれ４個
であったが、例えば３個、あるいは４，５個であっても
よく、その数は任意である。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電極板の電極箔と集電体とがろう付けにより接続されて
いるので、両者の接続強度の向上が図られ、それによ
り、大きな外部負荷がかかっても両者の離脱が防止され
て接点不良や抵抗増大といった性能の低下が確実に防止
されるといった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態に係るキャパシタの一部
破断斜視図である。

【図２】 同キャパシタの一部縦断面図である。

【図３】 同キャパシタの組み立て工程を示す斜視図で
ある。

【図４】 同キャパシタの縦断面図であって、（ａ）は
図４（ｂ）のＡ−Ａ線矢視断面図、（ｂ）は他方向矢視
断面図である。

【図５】 同キャパシタのケースの底板を示す透視斜視
図である。

【図６】 本発明の一実施形態に係るロー材の斜視図で
ある。

【図７】 本発明の一実施形態に係るキャパシタのケー
スの底板の変形例を示す透視斜視図である。

【図８】 本発明に係る負電極箔の接続構造の他の実施
形態を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１…電気二重層キャパシタ、２…電極巻回体、３…ケー
ス、４…蓋体（一極側集電体）、２１…正電極板、２２
…負電極板、２３…セパレータ、２５…正電極箔、２５
ａ…正電極箔の上端(未塗布部分)、２６…負電極箔、２
６ａ…負電極箔の下端（未塗布部分）、２７…活性炭
（活物質）、３１…ケースの底板（他極側集電体）、３
２，４２…凸条（凸部）、５０…ロー材。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯状のアルミニウムまたはアルミニウム
   合金製電極箔の両面に、該電極箔の一辺端縁に未塗布部
   分を残して活物質が塗布されてなる正・負の電極板が、
   セパレータを介して、かつ、各電極箔の前記未塗布部分
   が軸方向一端側および他端側にそれぞれ突出した状態で
   渦巻き状に巻回されてなる電極巻回体と、 この電極巻回体が収納され、かつ、電解液が充填される
   有底筒状のアルミニウムまたはアルミニウム合金製ケー
   スと、 前記電極巻回体における一極側および他極側にそれぞれ
   配置され、前記電極箔の前記未塗布部分に向かって突出
   する凸部を備えたアルミニウムまたはアルミニウム合金
   製の一極側集電体および他極側集電体と、 前記ケースの開口を密封する蓋体とを備えた電気二重層
   キャパシタであって、 前記正負の電極板のうちの一方の前記電極箔の前記未塗
   布部分が前記一極側集電体の前記凸部に、また、他方の
   電極板の電極箔の未塗布部分が前記他極側集電体の凸部
   に、それぞれアルミニウム系ロー材を介して接合されて
   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】 前記蓋体が前記一極側集電体を兼ねてい
   る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】 前記ケースの底板が前記他極側集電体を
   兼ねている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。
4. 【請求項４】 前記ロー材は、Ａｌ−Ｓｉ系合金または
   Ａｌ−Ｃｕ系合金をベースにＢｉ，Ｓｂ，Ｂａ，Ｓｒ，
   Ｂｅのうちの１種または２種以上を含有するノンフラッ
   クス系合金ロー材であることを特徴とする請求項１〜３
   のいずれかに記載の電気二重層キャパシタ。