JP2002151355A - Laminated electric double-layer capacitor - Google Patents

Laminated electric double-layer capacitor

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JP2002151355A
JP2002151355A JP2000343951A JP2000343951A JP2002151355A JP 2002151355 A JP2002151355 A JP 2002151355A JP 2000343951 A JP2000343951 A JP 2000343951A JP 2000343951 A JP2000343951 A JP 2000343951A JP 2002151355 A JP2002151355 A JP 2002151355A
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electric double
layer capacitor
double layer
positive electrode
capacitor cell
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Japanese (ja)
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Tsuyoshi Yano
剛志 矢野
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laminated electric double-layer capacitor with high reliability at a low cost. SOLUTION: In a laminated electric double-layer capacitor, having a plurality of electric double-layer capacitor cells connected in series, the laminated electric double-layer capacitor of the present invention is characterized with the electric double-layer capacitor cells respectively having discharge leveling resistors (rc) connected in parallel. Namely, the laminated electric double-layer capacitor of the present invention makes it possible to reduce irregularities in insulating resistors (rp) of the electric double-layer capacitor cells, that is, the irregularities in applied voltage, by connecting the discharge leveling resistors in parallel with the electric double-layer capacitor cells. Hence, it is possible to achieve a laminated electric double-layer capacitor, having high reliability at a low cost.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、直列に接続された
複数個の電気二重層キャパシタセルを有する積層型電気
二重層キャパシタに関する。
The present invention relates to a multilayer electric double layer capacitor having a plurality of electric double layer capacitor cells connected in series.

【0002】[0002]

【従来の技術】電気二重層キャパシタは、電子機器等の
バックアップ電源等に利用されており、大きな電気容量
を有するのみならず、充放電速度が二次電池と比較して
迅速にできるという利点がある。これらの利点から、電
気二重層キャパシタは、回生エネルギー等の有効利用が
可能であるとして、電気自動車への応用が期待されてい
る。
2. Description of the Related Art An electric double layer capacitor is used as a backup power supply for an electronic device or the like, and has an advantage that not only has a large electric capacity but also a charge / discharge speed can be made faster than that of a secondary battery. is there. Because of these advantages, the electric double layer capacitor is expected to be applied to electric vehicles because it can be used effectively for regenerative energy and the like.

【0003】一般的な電気二重層キャパシタは、金属箔
上に活性炭等の薄層を形成したものを電極としている。
そして、この電極をセパレータを介して積層し、電解液
を含浸させて電気二重層キャパシタの1つのセル(電気
二重層キャパシタセル)としている。電気二重層キャパ
シタセルは1つあたり数V以下の電圧耐性なので、それ
より高い電圧で使用する場合には必要な電圧が得られる
ように電気二重層キャパシタセルを直列に、また高い充
放電容量を得るためには電気二重層キャパシタセルを並
列に接続した集合体として用いられる。
[0003] A general electric double layer capacitor uses a thin film of activated carbon or the like formed on a metal foil as an electrode.
The electrodes are stacked with a separator interposed therebetween and impregnated with an electrolytic solution to form one cell of the electric double layer capacitor (electric double layer capacitor cell). Since each electric double layer capacitor cell has a voltage tolerance of several volts or less, when used at a higher voltage, the electric double layer capacitor cells are connected in series so that the required voltage can be obtained, and a high charge / discharge capacity is required. In order to obtain it, it is used as an assembly in which electric double layer capacitor cells are connected in parallel.

【0004】ところで、電気二重層キャパシタは、充電
状態で放置しておくと、内部での微少導通、化学変化等
によりエネルギーを消費し、充電量が低下する自己放電
現象が発現する。この自己放電速度は、図9に示される
電気二重層キャパシタの等価回路に示される絶縁抵抗
(rp)によって左右される値であるが、このrpの値は
製品毎にある程度バラついているのが現状である。
[0004] When the electric double layer capacitor is left in a charged state, it consumes energy due to minute internal conduction, chemical change, and the like, and a self-discharge phenomenon in which the amount of charge is reduced appears. The self-discharge rate is a dependent value by an electric double layer insulation resistance shown in the equivalent circuit of a capacitor (r p) shown in FIG. 9, the value of this r p is attached somewhat rose by product Is the current situation.

【0005】したがって、直列に接続された各電気二重
層キャパシタセルに印加される電圧は、充放電を重ねる
につれて大きくばらつき、最終的には電気二重層キャパ
シタセルの耐圧電圧を超過して電気二重層キャパシタセ
ルを破壊することにもなりかねない。
Therefore, the voltage applied to each electric double layer capacitor cell connected in series greatly varies as charging and discharging are repeated, and eventually exceeds the withstand voltage of the electric double layer capacitor cell and exceeds the withstand voltage. It can also destroy the capacitor cell.

【0006】そこで従来、実公平5−10349号公
報、特許第716339号公報に開示されるように、複
数の電気二重層キャパシタセルを直列に接続するとき場
合にはツェナーダイオード等を用いた外部電子回路を設
けてばらつきを平均化・もしくは過電圧から保護する手
段が一般的である。
Conventionally, as disclosed in Japanese Utility Model Publication No. 5-10349 and Japanese Patent No. 716339, when a plurality of electric double layer capacitor cells are connected in series, an external electronic device using a Zener diode or the like is used. In general, a circuit is provided to average the variation and / or protect it from overvoltage.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、1つの
電気二重層キャパシタセルに対して高価な半導体等を用
いる1つの保護回路が必要であり、コスト上昇の原因と
なっている。
However, one protection circuit using an expensive semiconductor or the like is required for one electric double layer capacitor cell, which causes an increase in cost.

【0008】したがって、本発明では、信頼性の高い積
層型電気二重層キャパシタをより低コストで提供するこ
とを解決すべき課題とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a highly reliable multilayer electric double layer capacitor at a lower cost.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の積層型電気二重層キャパシタは、直列に接続された
複数個の電気二重層キャパシタセルを有する積層型電気
二重層キャパシタにおいて、それぞれの前記電気二重層
キャパシタセルは並列に接続された放電平準化抵抗体を
有することを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a multilayer electric double layer capacitor having a plurality of electric double layer capacitor cells connected in series. The electric double layer capacitor cell has a discharge leveling resistor connected in parallel.

【0010】つまり、本発明の積層型電気二重層キャパ
シタは、各電気二重層キャパシタセルに並列に放電平準
化抵抗体を接続することにより、各電気二重層キャパシ
タセルの絶縁抵抗、すなわち印加電圧のばらつきを低減
して、信頼性の高い低コストな積層型電気二重層キャパ
シタとすることができる。
That is, in the multilayer electric double layer capacitor of the present invention, by connecting a discharge leveling resistor in parallel with each electric double layer capacitor cell, the insulation resistance of each electric double layer capacitor cell, that is, the applied voltage Variation can be reduced, and a highly reliable and low-cost multilayer electric double layer capacitor can be obtained.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】本発明の積層型電気二重層キャパ
シタについて、以下の実施形態に基づき説明する。本実
施形態の積層型電気二重層キャパシタは複数個の電気二
重層キャパシタセルを直列に接続したものである。電気
二重層キャパシタセルを直列に接続することで必要な電
圧を得ている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A multilayer electric double layer capacitor according to the present invention will be described based on the following embodiments. The multilayer electric double layer capacitor of the present embodiment is obtained by connecting a plurality of electric double layer capacitor cells in series. The required voltage is obtained by connecting the electric double layer capacitor cells in series.

【0012】そして、それぞれの電気二重層キャパシタ
セルは並列に接続された放電平準化抵抗体を有する。各
電気二重層キャパシタセルに並列に放電平準化抵抗体を
接続することで自己放電の量を平準化できる。
Each electric double layer capacitor cell has a discharge leveling resistor connected in parallel. The amount of self-discharge can be leveled by connecting a discharge leveling resistor in parallel to each electric double layer capacitor cell.

【0013】ここで、単位時間あたりの自己放電の量で
あるdQ(Q:電気二重層キャパシタセルに充電されて
いる電気量)/dtは、−V(V:電気二重層キャパシ
タセルの端子電圧)/R(R:電気二重層キャパシタセ
ルの絶縁抵抗)で表される。したがって、それぞれ同じ
端子電圧であって、絶縁抵抗がそれぞれr1とr2とであ
る2つの電気二重層キャパシタセルについて、自己放電
速度の比はr2/r1となる。たとえば、r2がr1に対し
て3倍である場合には、絶縁抵抗がr1である電気二重
層キャパシタセルの自己放電速度が絶縁抵抗がr2であ
る電気二重層キャパシタセルよりも3倍速い(3倍早く
任意の電圧Vxに到達する)。なお、Vの値の経時変化
を求めると、V=V0-t/CR(V0:端子電圧初期値、
C:電気二重層キャパシタセルの静電容量)となる。
Here, dQ (Q: amount of electricity charged in the electric double layer capacitor cell) / dt, which is the amount of self-discharge per unit time, is -V (V: terminal voltage of the electric double layer capacitor cell). ) / R (R: insulation resistance of electric double layer capacitor cell). Therefore, for two electric double layer capacitor cells having the same terminal voltage and the insulation resistance of r 1 and r 2 respectively, the ratio of the self-discharge rate is r 2 / r 1 . For example, when r 2 is 3 times the r 1, rather than the electric double layer capacitor cell self-discharge rate insulation resistance is r 2 of the electric double layer capacitor cell insulation resistance is r 1 3 Twice as fast (arriving at an arbitrary voltage Vx three times faster). In addition, when the change with time of the value of V is obtained, V = V 0 e −t / CR (V 0 : initial value of terminal voltage,
C: capacitance of the electric double layer capacitor cell).

【0014】ここで、図1に示す本発明の積層型電気二
重層キャパシタの電気二重層キャパシタセルについての
等価回路からも明らかなように、放電平準化抵抗体と電
気二重層キャパシタセルとを並列に接続した場合の合成
抵抗値(r)は、r=rp・rc/(rp+rc)により導
き出される。したがって、同じ抵抗値(rc)の放電平
準化抵抗体をそれぞれの電気二重層キャパシタセルに接
続した場合の自己放電速度の比は(r12+r2c)/
(r12+r1c)となり、放電平準化抵抗体を並列に
接続しなかった場合と比較して、(r1+rc)/(r2
+rc)倍となっている。
Here, as is clear from the equivalent circuit of the electric double layer capacitor cell of the multilayer electric double layer capacitor of the present invention shown in FIG. 1, the discharge leveling resistor and the electric double layer capacitor cell are connected in parallel. the combined resistance value in the case of connection (r) is derived by r = r p · r c / (r p + r c) to. Thus, the same resistance value ratio of the self-discharge speed when the discharge leveling resistors (r c) were connected to each of the electric double layer capacitor cell (r 1 r 2 + r 2 r c) /
(R 1 r 2 + r 1 r c ), which is (r 1 + r c ) / (r 2 ) as compared with the case where the discharge leveling resistors are not connected in parallel.
+ R c ) times.

【0015】したがって、rcの値が有限の値である場
合、すなわち放電平準化抵抗体を並列に接続したには、
放電平準化抵抗体を接続するよりも自己放電速度の差を
少なくできる。また、rcの値が小さいほど、2つの電
気二重層キャパシタセルの自己放電速度は近づくことに
なる(最終的には等しくなる)。したがって、放電平準
化抵抗体の抵抗値(rc)は、低いことが望ましい。さ
らには、各電気二重層キャパシタセルの絶縁抵抗
(rp)よりも抵抗値(rc)が低いことが好ましい。た
だし、あまりにrcが小さいと、自己放電速度が大きく
なりすぎるので、使用目的に応じた値とする。たとえ
ば、短時間で充放電を繰り返すような使用方法である場
合にはrcの値を小さくしてもあまり影響がないが、反
対に充電した後に長時間放置する必要がある場合にはr
cの値をある程度大きくすることにより、自己放電によ
る無駄が少なくなる。
Therefore, when the value of r c is a finite value, that is, when the discharge leveling resistors are connected in parallel,
The difference in the self-discharge speed can be reduced as compared with the case where a discharge leveling resistor is connected. Also, as the value of r c is small, self-discharge rate of the two electric double layer capacitor cell becomes closer (equal eventually). Therefore, it is desirable that the resistance value (r c ) of the discharge leveling resistor be low. Furthermore, it is preferable that the resistance value (r c ) is lower than the insulation resistance (r p ) of each electric double layer capacitor cell. However, if too r c is small, the self-discharge rate is too large, a value corresponding to the intended use. For example, in a usage method in which charging and discharging are repeated in a short time, a small value of r c has little effect. On the contrary, when it is necessary to leave the battery for a long time after charging, r c
By increasing the value of c to some extent, waste due to self-discharge is reduced.

【0016】放電平準化抵抗体としては、各電気二重層
キャパシタセルの正負極端子の間に一般的な電子・電気
機器に使用される抵抗体を接続しても良いし、その他正
負極の間に導電性を付与できるものであるならばどのよ
うな構成のものであっても良い。
As the discharge leveling resistor, a resistor used for general electronic / electric equipment may be connected between the positive and negative terminals of each electric double layer capacitor cell, or between the positive and negative electrodes. Any configuration may be used as long as it can impart conductivity to the substrate.

【0017】好ましい構成としては、各電気二重層キャ
パシタセルの正極端子と負極端子とを固定する電極固定
部に所定の抵抗値となる導電性を付与する方法や、各電
気二重層キャパシタセルのケースの正極と負極とが接触
する部位に所定の抵抗値となる導電性を付与する方法が
挙げられる。このように、放電平準化抵抗体を電気二重
層キャパシタセルのケースのような不可欠な部品と共用
することで低コストかを図ることができる。
As a preferable configuration, a method of imparting conductivity having a predetermined resistance value to an electrode fixing portion for fixing a positive electrode terminal and a negative electrode terminal of each electric double layer capacitor cell, a case of each electric double layer capacitor cell, A method of imparting conductivity at a predetermined resistance value to a portion where the positive electrode and the negative electrode come into contact with each other. In this way, the cost can be reduced by sharing the discharge leveling resistor with an indispensable part such as the case of the electric double layer capacitor cell.

【0018】ケースに導電性を付与する方法としては、
ケースの一部乃至全部を導電性樹脂で構成する方法が例
示できる。導電性樹脂の抵抗値は混合する導電性材料
(炭素繊維・金属粉末・金属繊維)の種類・量によって
自由に制御可能であるの。なお、この電極固定部はケー
スが兼ねることができる。
As a method for imparting conductivity to the case,
A method in which part or all of the case is made of a conductive resin can be exemplified. The resistance value of the conductive resin can be freely controlled by the type and amount of the conductive material (carbon fiber, metal powder, metal fiber) to be mixed. Note that the case can also serve as the electrode fixing portion.

【0019】なお、電気二重層キャパシタセルに並列に
放電平準化抵抗体を接続することにより自己放電量が増
加するが、放電平準化抵抗体の抵抗値を負荷の抵抗値よ
りも100〜100000倍程度高くすることで無駄に
なる電力は実用上ほとんど無視できる量となる。
The amount of self-discharge is increased by connecting a discharge leveling resistor in parallel with the electric double layer capacitor cell, but the resistance of the discharge leveling resistor is 100 to 100000 times the resistance of the load. The power that is wasted by setting the power to a high level is practically negligible.

【0020】さらに、絶縁抵抗の1倍から1/1000
倍の間で平準化抵抗の値を決めることで自己放電量のば
らつきを小さくすることができる。平準化抵抗の抵抗値
が小さいほど効果が大きくなるが平準化抵抗での電力損
失が大きくなる。さらに好ましくは平準化抵抗を絶縁抵
抗の1/10程度とすると、時間当たりのSOC損失は
2.4%程度で実用的には問題なくなる。
Further, the insulation resistance is from 1 time to 1/1000 of the insulation resistance.
By determining the value of the leveling resistance between the times, the variation in the amount of self-discharge can be reduced. The effect increases as the resistance value of the leveling resistor decreases, but the power loss at the leveling resistor increases. More preferably, when the leveling resistance is about 1/10 of the insulation resistance, the SOC loss per time is about 2.4%, and there is no practical problem.

【0021】電気二重層キャパシタセルは、特に限定さ
れるものではないが、正極と負極とそれらの電極に含浸
させた電解液と、それらの電極および電解液を収納する
ケースとからなる構成が例示できる。
The electric double layer capacitor cell is not particularly limited, but is exemplified by a structure comprising a positive electrode, a negative electrode, an electrolytic solution impregnated in the electrodes, and a case for storing the electrodes and the electrolytic solution. it can.

【0022】一般的な正極は、導電性の薄膜からなる集
電体と、集電体上に形成された比表面積の大きい正極活
物質を含む正極活物質層とからなる。
A general positive electrode includes a current collector made of a conductive thin film and a positive electrode active material layer formed on the current collector and containing a positive electrode active material having a large specific surface area.

【0023】集電体の材質は特に限定されるものではな
いが、アルミニウム、ニッケル、銅等の導電性に優れた
金属材料を用いることが好ましい。また、その形状につ
いても特に限定されるものではないが、板状であること
が好ましく、特に一定の厚さをもつものが好ましい。集
電体が板状である場合、その板厚については特に限定さ
れるものではなく、所望の集電性能が得られるように適
切に選択する。
The material of the current collector is not particularly limited, but it is preferable to use a metal material having excellent conductivity such as aluminum, nickel, and copper. The shape is not particularly limited, but is preferably plate-shaped, and particularly preferably has a certain thickness. When the current collector has a plate shape, the plate thickness is not particularly limited, and is appropriately selected so as to obtain a desired current collection performance.

【0024】正極活物質については特に限定されるもの
ではなく、公知の正極活物質を用いることができる。た
だし、正極活物質には、前述のように比表面積が大き
く、電解液と化学反応を起こさず、特に充電による分極
が起こっても電解液と電気化学的反応を起こさないもの
を用いる必要がある。したがって、使用する電解液に応
じて適切に選択する必要がある。このような要求を満た
す正極活物質としては、活性炭などが挙げられる。
The positive electrode active material is not particularly limited, and a known positive electrode active material can be used. However, it is necessary to use a positive electrode active material that has a large specific surface area and does not cause a chemical reaction with the electrolytic solution as described above, and does not cause an electrochemical reaction with the electrolytic solution even if polarization due to charging occurs. . Therefore, it is necessary to select an appropriate one according to the electrolytic solution used. Activated carbon and the like are mentioned as a positive electrode active material satisfying such requirements.

【0025】活性炭としては、粉末状、粒状でも良い
し、繊維状でも良く、従ってヤシガラ活性炭、木質系活
性炭、石炭系活性炭、樹脂を原料とする活性炭等の公知
の活性炭から適宜選択することができる。活性炭等の正
極活物質の1グラムあたりの比表面積としては、電気二
重層キャパシタの種類に応じて適宜選択することができ
るが、例えば、1000〜3000m2/g、さらに1
500〜3000m2/gを採用することができる。但
しこれらに限定されるものではない。
The activated carbon may be in the form of powder, granules, or fibrous. Therefore, it can be appropriately selected from known activated carbons such as coconut shell activated carbon, wood-based activated carbon, coal-based activated carbon, and activated carbon using resin as a raw material. . The specific surface area per gram of the positive electrode active material such as activated carbon can be appropriately selected according to the type of the electric double layer capacitor, and may be, for example, 1000 to 3000 m 2 / g, and more preferably 1 to 3000 m 2 / g.
500 to 3000 m 2 / g can be adopted. However, it is not limited to these.

【0026】正極活物質層を構成する材料としては、必
要に応じて正極活物質の他に結着剤や導電剤を用いるこ
とができる。結着剤は正極活物質間および正極活物質と
集電体とを結合するものであり、その種類については特
に限定されるものではないが、メチルセルロース、カル
ボキシメチルセルロース、エチルセルロース、カルボキ
シエチルセルロース、ポリテトラフルオロエチレン等が
例示できる。また、導電材は正極活物質間および正極活
物質と集電体との間の導電性を向上させるものであり、
その種類についても特に限定されるものではないが、例
えばカーボンブラックを用いることができる。
As a material constituting the positive electrode active material layer, a binder or a conductive agent can be used in addition to the positive electrode active material, if necessary. The binder binds between the positive electrode active materials and between the positive electrode active material and the current collector, and the type thereof is not particularly limited. However, methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, ethyl cellulose, carboxyethyl cellulose, and polytetrafluorocarbon are used. Examples include ethylene. Further, the conductive material is to improve the conductivity between the positive electrode active material and between the positive electrode active material and the current collector,
The type is not particularly limited, but, for example, carbon black can be used.

【0027】また、正極活物質層の形成方法についても
特に限定されるものではなく、公知の形成方法により形
成することができる。例えば、次のようにして正極活物
質層を形成することができる。
The method for forming the positive electrode active material layer is not particularly limited either, and it can be formed by a known forming method. For example, the positive electrode active material layer can be formed as follows.

【0028】まず、粉末状の正極活物質と導電材と結着
剤と用意し、それらを適切な分散媒に加えて良く混合し
て分散させ、ペースト状の正極用合剤を調製する。この
正極用合剤をシート状の集電体の表面上に所定の塗布方
法で一様に塗布して合剤塗布層を成形する。塗布方法と
しては、ドクターブレード法、スクリーン印刷法、スピ
ンコーティング法などの公知の塗布方法を採用すること
ができる。
First, a powdery positive electrode active material, a conductive material, and a binder are prepared, and they are added to an appropriate dispersion medium, mixed well, and dispersed to prepare a paste-like positive electrode mixture. This positive electrode mixture is uniformly applied on the surface of the sheet-shaped current collector by a predetermined application method to form a mixture application layer. As the coating method, a known coating method such as a doctor blade method, a screen printing method, and a spin coating method can be employed.

【0029】その後、合剤塗布層を乾燥させて分散媒を
除き、正極活物質層とする。必要があれば、さらに適切
なプレス成形法によりプレス成形して、形状や密度など
を整える。正極活物質層は集電体の片面に形成しても良
いし、集電体の両面に形成しても良い。
Thereafter, the mixture coating layer is dried to remove the dispersion medium, thereby forming a positive electrode active material layer. If necessary, it is press-formed by an appropriate press-forming method to adjust the shape and density. The positive electrode active material layer may be formed on one surface of the current collector, or may be formed on both surfaces of the current collector.

【0030】負極についても、その材料の構成で特に限
定されるものではないが、正極と同様に集電体上に負極
活物質を含む負極活物質層が形成されてなるものを用い
ることが好ましい。
The material of the negative electrode is not particularly limited by the composition of the material, but it is preferable to use a material in which a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material is formed on a current collector similarly to the positive electrode. .

【0031】この場合、負極活物質の種類については特
に限定されるものではなく、公知の負極活物質を用いる
ことができる。負極活物質にも、電解液と化学反応を起
こさず、特に充電で分極が起こっても電解液と電気化学
的反応を起こさないものを用いる必要がある。したがっ
て、使用する電解液に応じて適切に選択する必要があ
る。また、負極活物質にも、比表面積の大きなものを用
いることが好ましく、活性炭など正極と同様の活物質を
用いることができる。
In this case, the type of the negative electrode active material is not particularly limited, and a known negative electrode active material can be used. It is necessary to use a negative electrode active material that does not cause a chemical reaction with the electrolytic solution, and particularly does not cause an electrochemical reaction with the electrolytic solution even when polarization occurs during charging. Therefore, it is necessary to select an appropriate one according to the electrolytic solution used. It is preferable to use a material having a large specific surface area as the negative electrode active material, and the same active material as the positive electrode such as activated carbon can be used.

【0032】負極活物質層を構成する材料としては、負
極活物質の他に結着剤や導電剤を用いることが好まし
い。それらの結着剤及び導電剤の種類についてはそれぞ
れ特に限定されるものではなく、正極と同様の材料を用
いることができる。
As a material constituting the negative electrode active material layer, it is preferable to use a binder or a conductive agent in addition to the negative electrode active material. The types of the binder and the conductive agent are not particularly limited, and the same materials as those for the positive electrode can be used.

【0033】また、負極活物質層の形成方法についても
特に限定されるものではなく、公知の形成方法により形
成することができ、正極と同様の形成方法で負極活物質
層を形成することができる。
Also, the method for forming the negative electrode active material layer is not particularly limited, and it can be formed by a known forming method, and the negative electrode active material layer can be formed by the same forming method as the positive electrode. .

【0034】さらに、正極及び負極の配置形態について
も特に限定されるものではなく、公知のいずれの配置形
態にも適用することができるが、例えば、積層型の電極
体や巻回型の電極体に適用することができる。また、そ
れらの電極体の他に、それぞれシート状の形状をもつ正
極板及び負極板が対向されて構成されているものや、そ
れぞれ径の異なる筒状の正極及び負極が互いに同心的に
交互に配設されているものなどの配置形態にも適用する
ことができる。
Further, the arrangement of the positive electrode and the negative electrode is not particularly limited, and can be applied to any known arrangement. For example, a laminated electrode or a wound electrode may be used. Can be applied to In addition to the electrode bodies, a positive electrode plate and a negative electrode plate each having a sheet-like shape are configured to face each other, and cylindrical positive electrodes and negative electrodes having different diameters are alternately concentric with each other. The present invention can also be applied to arrangements such as those provided.

【0035】上記の電極の配置形態では、正極と負極と
の間にセパレータを介設することが一般的であり、本発
明においてもこうしたセパレータを介設することが好ま
しい。そのセパレータについても公知のものを用いるこ
とができ、例えばポリエチレン、和紙などからなるもの
を用いることができる。
In the above arrangement of the electrodes, a separator is generally provided between the positive electrode and the negative electrode. In the present invention, such a separator is preferably provided. As the separator, a known separator can be used. For example, a separator made of polyethylene, Japanese paper, or the like can be used.

【0036】電解液については、特に限定されるもので
はなく、公知の電解液、すなわち、溶媒に電解質を溶か
したものを採用できる。本発明では、溶媒に水を用いて
もよいし、有機溶媒を用いた非水電解液としてもよい。
後者の非水電解液を用いる場合、溶媒には、プロピレン
カーボネート、エチレンカーボネート等のカーボネート
系の有機溶媒、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン
等を用いることが好ましい。
The electrolytic solution is not particularly limited, and a known electrolytic solution, that is, a solution obtained by dissolving an electrolyte in a solvent can be used. In the present invention, water may be used as the solvent, or a non-aqueous electrolyte using an organic solvent may be used.
When the latter nonaqueous electrolyte is used, it is preferable to use a carbonate-based organic solvent such as propylene carbonate or ethylene carbonate, tetrahydrofuran, dimethoxyethane, or the like as the solvent.

【0037】また、電解質としては特に限定されず公知
のものを採用することができ、陽イオンと陰イオンとの
塩をあげることができる。電解質としては、例えば、L
iBF4、LiPF6、LiClO4、(C254NBF
4、(CH34NBF4、CH 3(C253NBF4等が
あげられる。
The electrolyte is not particularly limited and may be a known electrolyte.
Of cations and anions
Salt can be given. As the electrolyte, for example, L
iBFFour, LiPF6, LiClOFour, (CTwoHFive)FourNBF
Four, (CHThree)FourNBFFour, CH Three(CTwoHFive)ThreeNBFFourEtc.
can give.

【0038】ケースは上述の電極体および電解液を保持
する部材である。形状・材質等については特に限定され
るものではないが、公知の形状・材質、たとえば円筒形
・角形であって電解液と好ましくない反応が進行しない
金属・樹脂等から構成することができる。前述のように
放電平準化抵抗体の機能をケースに兼ねさせる場合には
正極および負極と、ケースとの間の接続は接触抵抗によ
って抵抗値が変化しないようにすることが好ましい。た
とえば、正極・負極の端子をケースの蓋に接続する場合
には、射出成形等により、正極・負極の端子を存在させ
た状態で、ケースの蓋を成形することによって接触抵抗
の問題は小さくなる。
The case is a member for holding the above-mentioned electrode body and electrolyte. The shape and material are not particularly limited, but may be made of a known shape and material, for example, a metal or resin having a cylindrical or square shape and in which an undesired reaction with the electrolytic solution does not proceed. As described above, when the function of the discharge leveling resistor also functions as the case, it is preferable that the connection between the positive electrode and the negative electrode and the case does not change the resistance value due to the contact resistance. For example, when connecting the positive and negative terminals to the case lid, the problem of contact resistance is reduced by molding the case lid with the positive and negative terminals present by injection molding or the like. .

【0039】なお、ケースについてはそれぞれの電気二
重層キャパシタセル1つに対して必ずしも1つずつ必要
であるわけではなく、複数の電気二重層キャパシタセル
でケースを共用しても良い。ケースを共用する場合に
は、各電気二重層キャパシタセル毎に仕切り部材を設け
ても良いし、並列接続の場合には仕切り部材を設けるこ
となく自由に電解液が移動できるようにしても良い。
It should be noted that one case is not always required for each electric double layer capacitor cell, and a plurality of electric double layer capacitor cells may share the case. In the case where the case is shared, a partition member may be provided for each electric double layer capacitor cell, and in the case of parallel connection, the electrolytic solution may be freely moved without providing the partition member.

【0040】そして、電気二重層キャパシタセルには、
この他にも必要に応じた要素を付加することができる。
たとえば、ケース内が何らかの原因で高圧になった場合
に内部圧力を調節する安全弁等が挙げられる。
Then, the electric double layer capacitor cell includes:
Other elements can be added as needed.
For example, there is a safety valve or the like that adjusts the internal pressure when the inside of the case becomes high pressure for some reason.

【0041】[0041]

【作用】本実施形態の積層型電気二重層キャパシタは、
前述のような構成をもつので、本積層型電気二重層キャ
パシタを構成する各電気二重層キャパシタセルの絶縁抵
抗がばらついても、並列に接続された放電平準化抵抗体
によって全体としての抵抗値のばらつきは小さくなる。
その結果、電気二重層キャパシタセルの自己放電速度の
ばらつきを小さくすることができ、各電気二重層キャパ
シタセルの電圧変化の差を小さくすることができる。
The multilayer electric double layer capacitor of the present embodiment has the following features.
With the above-mentioned configuration, even if the insulation resistance of each electric double layer capacitor cell constituting this multilayer electric double layer capacitor varies, the overall resistance value can be reduced by the discharge leveling resistors connected in parallel. Variations are reduced.
As a result, the variation in the self-discharge speed of the electric double layer capacitor cell can be reduced, and the difference in voltage change between the electric double layer capacitor cells can be reduced.

【0042】したがって、本積層型電気二重層キャパシ
タに一定量充電した後にしばらく放置しても、各電気二
重層キャパシタセルに残っている電気量、すなわち各電
気二重層キャパシタセルの電圧値はほぼ等しくなる。し
たがって、絶縁抵抗が相対的に高い電気二重層キャパシ
タセルに電圧印加が集中することがなくなり破壊の危険
性が少なくなる。
Therefore, even if the present multilayer electric double layer capacitor is charged for a certain amount and left for a while, the amount of electricity remaining in each electric double layer capacitor cell, that is, the voltage value of each electric double layer capacitor cell is substantially equal. Become. Therefore, voltage application is not concentrated on the electric double layer capacitor cell having a relatively high insulation resistance, and the risk of breakdown is reduced.

【0043】また、放電平準化抵抗体は低コストで実現
できるので、積層型電気二重層キャパシタを構成する各
電気二重層キャパシタセルのそれぞれに放電平準化抵抗
体を接続しても全体として低コストにすることができ
る。
Further, since the discharge leveling resistor can be realized at low cost, even if the discharge leveling resistor is connected to each electric double layer capacitor cell constituting the multilayer electric double layer capacitor, the overall cost is low. Can be

【0044】[0044]

【実施例】(電気二重層キャパシタセル)以下にケース
の蓋が放電平準化抵抗体を兼ねる電気二重層キャパシタ
セルについて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (Electric Double Layer Capacitor Cell) An electric double layer capacitor cell in which a case lid also serves as a discharge leveling resistor will be described.

【0045】図2および3に示すように、本実施例の電
気二重層キャパシタセル10は、正極1と負極2とをセ
パレータ(図略)を介して積層した電極体を電解液(図
略)と共にケース3内に保持している。正極1は正極端
子4に、負極2は負極端子5にそれぞれ電気的に接続さ
れている。正極端子4と負極端子5とはケース蓋6に固
定されている。ケース蓋6は放電平準化抵抗体としての
役割を兼ねており、樹脂(PPS、フェノール等)製マ
トリックス内部にカーボンフィラーを混入した導電性樹
脂を成形したものである。カーボンフィラーの混入量に
より放電平準化抵抗体としての導電性(抵抗値)を調節
している。
As shown in FIGS. 2 and 3, the electric double layer capacitor cell 10 of the present embodiment comprises an electrode body in which a positive electrode 1 and a negative electrode 2 are laminated with a separator (not shown) interposed therebetween in an electrolytic solution (not shown). Together with the case 3. The positive electrode 1 is electrically connected to the positive terminal 4, and the negative electrode 2 is electrically connected to the negative terminal 5. The positive terminal 4 and the negative terminal 5 are fixed to the case lid 6. The case lid 6 also functions as a discharge leveling resistor, and is formed by molding a conductive resin mixed with a carbon filler in a resin (PPS, phenol or the like) matrix. The conductivity (resistance value) of the discharge leveling resistor is adjusted by the amount of the carbon filler mixed therein.

【0046】(比較例)上述の電気二重層キャパシタセ
ル10のうち、ケース蓋6に導電性を付与していない
(カーボンフィラーを混入していない)電気二重層キャ
パシタセルを製造し、比較例1、2の電気二重層キャパ
シタセルとした。なお、比較例1の電気二重層キャパシ
タセルは絶縁抵抗が3kΩ、比較例2の電気二重層キャ
パシタセルは絶縁抵抗が1kΩであった。
(Comparative Example) Among the electric double layer capacitor cells 10 described above, an electric double layer capacitor cell in which the case lid 6 was not provided with conductivity (no carbon filler was mixed) was manufactured. And 2 electric double layer capacitor cells. The electric double layer capacitor cell of Comparative Example 1 had an insulation resistance of 3 kΩ, and the electric double layer capacitor cell of Comparative Example 2 had an insulation resistance of 1 kΩ.

【0047】(実施例1〜3)正極端子4と負極端子5
との間の抵抗値が1kΩ、500Ω、100Ωとするケ
ース蓋6を採用した電気二重層キャパシタセルを製造
し、実施例1〜3の電気二重層キャパシタセルとした。
なお、各実施例について、枝番号が1の電気二重層キャ
パシタセルはケース蓋6に固定する前の絶縁抵抗が3k
Ω、枝番号が2の電気二重層キャパシタセルはケース蓋
6に固定する前の絶縁抵抗が1kΩであった。
(Examples 1 to 3) Positive terminal 4 and negative terminal 5
The electric double layer capacitor cell employing the case lid 6 having a resistance value between 1 kΩ, 500Ω and 100Ω was manufactured, and the electric double layer capacitor cells of Examples 1 to 3 were obtained.
In each embodiment, the electric double layer capacitor cell having the branch number 1 has an insulation resistance of 3 k before being fixed to the case lid 6.
The electric resistance of the electric double layer capacitor cell having the resistance number of Ω and the branch number of 2 was 1 kΩ before being fixed to the case lid 6.

【0048】(電気二重層キャパシタセルの開放電圧の
経時変化)比較例および実施例1〜3の電気二重層キャ
パシタセルについて、それぞれ2.5Vまで充電し、そ
の後の開放電圧の経時変化を測定した。
(Time-dependent change in open-circuit voltage of electric double-layer capacitor cell) The electric-double-layer capacitor cells of Comparative Example and Examples 1 to 3 were each charged to 2.5 V, and thereafter, the time-dependent change in open-circuit voltage was measured. .

【0049】(結果)比較例(図4)、実施例1−1、
−2(図5)、2−1、−2(図6)、3−1、−2
(図7、8)についての結果をそれぞれ図示する。これ
らの図より明らかなように、端子間に並列に接続する抵
抗体の抵抗値を小さくするにつれて開放電圧値のばらつ
きが小さくなることがわかる。
(Results) Comparative Example (FIG. 4), Example 1-1,
-2 (FIG. 5), 2-1 and -2 (FIG. 6), 3-1 and -2
The results for FIGS. 7 and 8 are shown respectively. As is apparent from these figures, the variation in the open-circuit voltage value decreases as the resistance value of the resistor connected in parallel between the terminals decreases.

【0050】また、抵抗体の抵抗値を比較的小さくした
(100Ω)実施例3についても図8から明らかなよう
に、電圧値が20%低下するのに5時間程度を要し、実
用上は全く問題ないことがわかった。したがって、電気
二重層キャパシタセルの絶縁抵抗変動の幅が1kΩから
3kΩ程度である場合の放電平準化抵抗体の抵抗値とし
ては、1kΩ以下、好ましくは500Ω以下、より好ま
しくは100Ω以下を挙げることができる。
Also, in Example 3 in which the resistance value of the resistor is relatively small (100Ω), as is apparent from FIG. 8, it takes about 5 hours for the voltage value to decrease by 20%, and in practice, It turned out to be no problem at all. Therefore, when the width of the insulation resistance variation of the electric double layer capacitor cell is about 1 kΩ to 3 kΩ, the resistance value of the discharge leveling resistor may be 1 kΩ or less, preferably 500 Ω or less, more preferably 100 Ω or less. it can.

【0051】[0051]

【発明の効果】本発明の積層型電気二重層キャパシタ
は、直列に接続された複数個の電気二重層キャパシタセ
ルを有する積層型電気二重層キャパシタにおいて、それ
ぞれの前記電気二重層キャパシタセルは並列に接続され
た放電平準化抵抗体を有するので、各電気二重層キャパ
シタセルの絶縁抵抗、すなわち印加電圧のばらつきを低
減することができる。したがって、信頼性の高い低コス
トな積層型電気二重層キャパシタとすることができる。
The multilayer electric double layer capacitor of the present invention is a multilayer electric double layer capacitor having a plurality of electric double layer capacitor cells connected in series, wherein each of the electric double layer capacitor cells is connected in parallel. With the connected discharge leveling resistor, the insulation resistance of each electric double layer capacitor cell, that is, the variation in applied voltage can be reduced. Therefore, a highly reliable low-cost multilayer electric double layer capacitor can be obtained.

【0052】また、放電平準化抵抗体としては低コスト
の部材(ケース蓋等)を用いることもできる。
Further, a low-cost member (such as a case lid) can be used as the discharge leveling resistor.

【0053】以上のように、本発明の積層型電気二重層
キャパシタは、信頼性の高い積層型電気二重層キャパシ
タをより低コストで提供することができるという効果を
有する。
As described above, the multilayer electric double layer capacitor of the present invention has an effect that a highly reliable multilayer electric double layer capacitor can be provided at lower cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の積層型電気二重層キャパシタにおける
電気二重層キャパシタセルの等価回路を示した図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing an equivalent circuit of an electric double layer capacitor cell in a multilayer electric double layer capacitor of the present invention.

【図2】本実施例の電気二重層キャパシタセルの平面図
である。
FIG. 2 is a plan view of the electric double layer capacitor cell of the present embodiment.

【図3】本実施例の電気二重層キャパシタセルの断面図
である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the electric double layer capacitor cell of the present embodiment.

【図4】比較例の電気二重層キャパシタセルの開放電圧
の経時変化を示したグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the change over time of the open-circuit voltage of the electric double layer capacitor cell of the comparative example.

【図5】実施例1の電気二重層キャパシタセルの開放電
圧の経時変化を示したグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the change over time of the open-circuit voltage of the electric double layer capacitor cell of Example 1.

【図6】実施例2の電気二重層キャパシタセルの開放電
圧の経時変化を示したグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the change over time of the open-circuit voltage of the electric double layer capacitor cell of Example 2.

【図7】実施例3の電気二重層キャパシタセルの開放電
圧の経時変化を示したグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the change over time of the open-circuit voltage of the electric double layer capacitor cell of Example 3.

【図8】の電気二重層キャパシタセルの開放電圧の経時
変化を示したグラフである。
FIG. 8 is a graph showing the change over time of the open-circuit voltage of the electric double layer capacitor cell of FIG.

【図9】従来の電気二重層キャパシタセルの等価回路を
示した図である。
FIG. 9 is a diagram showing an equivalent circuit of a conventional electric double layer capacitor cell.

【符号の説明】 10…電気二重層キャパシタセル 1…正極 2…負極 3…ケース 4…正極端子 5…負極端子 6…ケース蓋[Description of Signs] 10 ... Electric double layer capacitor cell 1 ... Positive electrode 2 ... Negative electrode 3 ... Case 4 ... Positive terminal 5 ... Negative terminal 6 ... Case lid

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 直列に接続された複数個の電気二重層キ
ャパシタセルを有する積層型電気二重層キャパシタにお
いて、 それぞれの前記電気二重層キャパシタセルは並列に接続
された放電平準化抵抗体を有することを特徴とする積層
型電気二重層キャパシタ。
1. A multilayer electric double layer capacitor having a plurality of electric double layer capacitor cells connected in series, wherein each of said electric double layer capacitor cells has a discharge leveling resistor connected in parallel. A multilayer electric double layer capacitor characterized by the following.
【請求項2】 それぞれの前記電気二重層キャパシタセ
ルは、正極端子および負極端子と、該正極端子および該
負極端子を固定する電極固定部とをもち、 前記電極固定部は、前記正極端子および前記負極端子の
間を通電でき前記放電平準化抵抗体を兼ねる請求項1に
記載の積層型電気二重層キャパシタ。
2. Each of the electric double layer capacitor cells has a positive electrode terminal and a negative electrode terminal, and an electrode fixing portion for fixing the positive electrode terminal and the negative electrode terminal, wherein the electrode fixing portion includes the positive electrode terminal and the negative electrode terminal. 2. The multilayer electric double layer capacitor according to claim 1, wherein a current can flow between the negative electrode terminals and also functions as the discharge leveling resistor.
【請求項3】 前記電気二重層キャパシタセルは、正極
と、負極と、該正極および該負極を保持するケースとを
有し、 前記ケースは、前記正極および前記負極の間を通電でき
前記放電平準化抵抗体を兼ねる請求項1または2に記載
の積層型電気二重層キャパシタ。
3. The electric double layer capacitor cell has a positive electrode, a negative electrode, and a case for holding the positive electrode and the negative electrode, wherein the case is capable of conducting electricity between the positive electrode and the negative electrode and the discharge leveling. The multilayer electric double-layer capacitor according to claim 1, which also functions as a resistor.
【請求項4】 前記抵抗体の抵抗値は、それぞれの前記
電気二重層キャパシタセルの絶縁抵抗値よりも小さい請
求項1〜3のいずれかに記載の積層型電気二重層キャパ
シタ。
4. The multilayer electric double layer capacitor according to claim 1, wherein a resistance value of said resistor is smaller than an insulation resistance value of each of said electric double layer capacitor cells.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103762079A (en) * 2013-11-25 2014-04-30 苏州宏泉高压电容器有限公司 Combined capacitor with resistor and capacitor in series connection

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