JP2002298798A

JP2002298798A - 電池、電気二重層コンデンサ、電池の製造方法及び電気二重層コンデンサの製造方法

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Publication number: JP2002298798A
Application number: JP2001103629A
Authority: JP
Inventors: Yuji Nakagawa; 裕二中川; Toshihiko Nishikawa; 利彦西川; Hiroyuki Kamisuke; 浩幸紙透; Manabu Harada; 学原田; Masahito Kurosaki; 雅人黒崎; Tomoki Shinoda; 知希信田; Katsuya Mitani; 勝哉三谷
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2001-04-02
Filing date: 2001-04-02
Publication date: 2002-10-11

Abstract

(57)【要約】【課題】小型化が可能な電池及び電気二重層コンデンサ
と、製造工程の短縮、資材費の削減が可能な電池及び電
気二重層コンデンサの製造方法を提供する。【解決手段】内部に電解液が含有された二枚の電極１ａ
と１ｂとを、微多孔性のセパレータ１ｃを介して対向配
置させて基本セル１を形成する。金属端子板は導電性ゴ
ムと外装ラミネート材で密閉され、この金属端子板で基
本セル１をはさみ、ラミネートを封止した構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電池、電気二重層
コンデンサ、及びその製造方法に関し、特に小型化が可
能な電池、電気二重層コンデンサと、製造工程の短縮、
資材費の削減が可能な電池、電気二重層コンデンサの製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報通信の分野では携帯機器の小
型化・軽量化が進んでおり、これに対応して小型化、軽
量化かつ急速充放電可能な二次電池、電気二重層コンデ
ンサの開発が盛んに行われている。小型化・軽量化のた
めの解決策として外装材に高分子膜層や金属箔層から構
成されたラミネートフィルムを用いることが提案されて
いる。また急速充放電特性向上のために端子として導電
抵抗の小さい銅などの金属板が用いられている。ラミネ
ートフィルムを外装材に用いた薄型カード電池およびそ
の製造方法が特開平８−８３５９６号公報に開示されて
いる。この薄型カード電池の断面図を図５に示す。この
電池は、ラミネートフィルム８、積層した正極９、セパ
レータ１０、負極１１、封止材１２、リード線１３から
構成され、ラミネートフィルム内には電解液が収容され
ている。ラミネートフィルムを使用することで小型化、
軽量化の電池が可能となる。しかしながら、このラミネ
ート材を用いて外装する電池、電気二重層コンデンサに
おいて、電解液に酸性電解液、端子板に銅などの金属端
子板を用いると、セルの内部抵抗が上昇する。これは、
金属端子板と酸性電解液が接触するために金属端子板が
腐食されることが原因として挙げられる。金属端子板と
酸性電解液の接触を防ぐ方法として、従来から幾つかの
方法がある。

【０００３】例えば、特開平４−２３７１０９号公報に
はガスケットを用いた電気二重層コンデンサ及びその製
造方法が開示されている。この電気二重層コンデンサの
断面図を図６に示す。この電気二重層コンデンサは、積
層セル１４を陽極端子１５、陰極端子１６および絶縁ケ
ース１７と共に外装ケース１８に組みこみ、その外装ケ
ースをかしめて製造される。積層セル内の活性炭電極に
は酸性電解液が含浸されている。電極に含浸された酸性
電解液をガスケットと集電体で密閉することにより、酸
性電解液と陽極端子及び陰極端子との接触を防いでい
る。また特開平６−２９１５４号公報にはガスケットを
使用しない電気二重層コンデンサ及びその製造方法が開
示されている。この電気二重層コンデンサは、金属端子
板の両面を耐酸性のある導電性塗料を用い、ゴム性の導
電シートを接着して被覆することにより電解液と金属端
子板との接触を防いでいる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら特開平４
−２３７１０９号公報において提案された発明では、電
気二重層コンデンサの製造にはガスケットを使用するた
めに製品の外径が大きくなり、小型化を阻害するという
問題があった。また作製工程数が増加し、且つ資材費も
増加するという問題があった。また、特開平６−２９１
５４号公報において提案された発明では、電気二重層コ
ンデンサの製造において、端子板の両面に導電性シート
が被覆されているため、外装ケースに入れたとき体積効
率が悪化し小型化を阻害する要因となった。本発明は、
このような事情を考慮してなされたもので、金属端子板
を導電性ゴムと外装材であるラミネート材で密閉したこ
とにより、金属端子板が酸性電解液により腐食されるの
を防止しようとするものであり、ガスケットを使用する
ことなく、また金属端子板の両面を導電性ゴムで被覆す
ることなく、素子の小型化、製造工程の短縮、資材費の
削減を実現することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、請求項１記載の発明は、負極と正極とがセパレー
タを介して対向して配置されてなる基本セルが、導電性
ゴムと外装ラミネート材とによって密閉された金属端子
板によって挟まれていることを特徴とする電池である。
請求項２記載の発明は、２つの分極性電極がセパレータ
を介して対向して配置されてなる基本セルが、導電性ゴ
ムと外装ラミネート材とによって密閉された金属端子板
によって挟まれていることを特徴とする電気二重層コン
デンサである。請求項３記載の発明は、負極と正極とを
セパレータを介して対向して配置させて基本セルを製造
する工程と、金属端子板を導電性ゴムと外装ラミネート
材とで熱接着して密閉する工程と、この密閉された金属
端子板に該基本セルを挟み、電解液を投入して該外装ラ
ミネート材の一端を熱接着する工程とからなることを特
徴とする電池の製造方法である。請求項４記載の発明
は、２つの分極性電極をセパレータを介して対向して配
置させて基本セルを製造する工程と、金属端子板を導電
性ゴムと外装ラミネート材とで熱接着して密閉する工程
と、この密閉された金属端子板に該基本セルを挟み、電
解液を投入して該外装ラミネート材の一端を熱接着する
工程とからなることを特徴とする電気二重層コンデンサ
の製造方法である。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の電極構造体および蓄電素子の構成は以下の通り
である。図１は、本発明の電池及び電気二重層コンデン
サの基本セル１の内部構造を示す図である。符号１ａは
負極、符号１ｂは正極である。電気二重層コンデンサの
場合は符号１ａと符号１ｂは共に分極性電極となる。符
号１ｃは微多孔性のセパレータであり、内部に電解液が
含有された２枚の電極をセパレータを介して対向配置さ
せて基本セルが形成されている。図２は本発明の電池の
内部構造を示す図である。金属端子板２は導電性ゴム３
と外装ラミネート材４とで密閉され、この金属端子板２
で基本セル１をはさみ、ラミネートで封止されている。
本発明の電池及び電気二重層コンデンサによると、金属
端子板２を導電性ゴム３とラミネート材４とで密閉する
ことにより、金属端子板２が酸性電解液により腐食され
るのを防止することができる電池及び電気二重層コンデ
ンサを実現することができる。また、ガスケットを必要
としないため、製品外径が小さくなり、体積効率の向上
が可能な電池及び電気二重層コンデンサを実現すること
ができる。

【０００７】次に、本発明の電池及び電気二重層コンデ
ンサの製造方法について説明する。２枚の電極１ａ、１
ｂ（電池の場合は正極と負極、電気二重層コンデンサは
分極性電極）をセパレータ１ｃを介して対向配置させて
基本セル１を形成する。電極内部１ａ、１ｂには酸性電
解液を含有させる。金属端子板２を導電性ゴム３と外装
ラミネート材４で熱接着し密閉したものに、基本セル１
を挟み、酸性電解液を入れ、ラミネート材４の一端を熱
接着する。これによって、金属端子板２は導電性ゴム３
とラミネート材４で密閉される。本発明の電池及び電気
二重層コンデンサの製造方法によると、金属端子板２を
導電性ゴム３とラミネート材４で密閉することにより、
金属端子板２が酸性電解液により腐食されるのを防止す
ることが可能な電池及び電気二重層コンデンサの製造方
法を実現することができる。また、ガスケットを用いな
いため、ガスケットの切断工程、加硫接着工程、冷却工
程、電解液注入工程を省くことができ、工程数の削減及
び資材費の削減が可能な電池及び電気二重層コンデンサ
の製造方法を実現することができる。以下に、具体例を
示す。

【０００８】（実施例１）金属端子板を厚さの1000μm
導電性ゴムと外装ラミネート材で熱接着し密閉したもの
に、電極、セパレータを挟んだ後、酸性電解液を入れ、
ラミネート端を熱接着した。電極は負極活物質にPQx
（ポリキノキサリン）、正極活物質にPCI（ポリシアノ
インドール）を用い、これらに導電剤であるカーボン粉
末を適量混合した。この粉末をそれぞれ1ｇ秤量し、加
圧成型したものを電極として用いた。電解液は40wt%硫
酸水溶液を用いた。このポリマー電池の体積効率を計算
した。その結果、実施例１では体積効率は40％であっ
た。また電池の組立所要時間は30分であった。実施例１
の製造方法と所要時間を表１に示す。

【表１】

【０００９】この実施例１に対する比較例１の電池構造
を図３に示す。５ａは負極、５ｂは正極（電気二重層コ
ンデンサの場合は両極共に分極性電極）、５ｃは微多孔
性のセパレータであり、２枚の電極をセパレータに介し
て対向配置させた電極をガスケット５ｄ内に入れ、ガス
ケット５ｄと導電性ゴム５ｅを加硫圧着させ、電解液を
注入して基本セル５を形成する。図４にこの電池の内部
構造を示す。この基本セル５と金属端子板６とをラミネ
ート容器７に入れ密閉した。この比較例１では体積効率
は30％であった。また組立所要時間は220分であった。

【００１０】このように、比較例１では体積効率は30％
であるのに対し、実施例１では体積効率は40％であっ
た。つまり実施例１の電池は、体積効率がよく小型化可
能な電池であることがわかる。これはガスケットを使用
せず、金属端子板を導電性ゴムと外装ラミネート材で熱
接着したことにより実現したものである。また組立所要
時間は比較例１では220分に対して実施例１では30分で
あった。比較例１の製造工程及び所要時間を表２に示
す。

【表２】実施例１ではガスケットを使用しないために、比較例１
のガスケット切断工程、加硫接着工程、冷却工程、電解
液注入工程を省くことができ、合計所要時間を190分短
縮することができる。同時にガスケットの資材費も削減
が可能となる。

【００１１】（実施例２）電極に活性炭を用いた他は、
実施例１と同じ構成をもつ電気二重層コンデンサを作製
した。実施例２の電気二重層コンデンサの体積効率を計
算したところ、40％であった。また電池の組立所要時間
は30分であった。比較例１では、体積効率は30％である
のに対し、実施例２では体積効率は40％であった。つま
り実施例２の電池は、体積効率がよく小型化可能な電気
二重層コンデンサであることがわかる。これはガスケッ
トを使用せずに、金属端子板を導電性ゴムと外装ラミネ
ート材で熱接着したことにより実現したものである。実
施例２ではガスケットを使用しないために、比較例１の
ガスケット切断工程、加硫接着工程、冷却工程、電解液
注入工程を省くことができ、合計所要時間を190分短縮
することができる。同時にガスケットの資材費も削減が
可能となる。

【００１２】（実施例3）厚さ500μmの集電体を用いた
他は、実施例１と同じ構成をもつポリマー電池を作製し
た。実施例３のポリマー電池の体積効率を計算したとこ
ろ、体積効率は42％であった。実施例１では、体積効率
は40％であるのに対し、実施例３では42％であった。つ
まり実施例３の電池は、体積効率がよく小型化可能な電
池であることがわかる。これは導電性ゴムの厚みを1000
μmから500μmへと薄くしたためである。

【００１３】（実施例４）電極に活性炭を用いた他は、
実施例３と同じ構成をもつ電気二重層コンデンサを作製
した。実施例４の電気二重層コンデンサの体積効率を計
算したところ、体積効率は42％であった。実施例２で
は、体積効率は40％であることと比較すると、実施例４
の電池は、体積効率がよく小型化可能な電気二重層コン
デンサであることがわかる。これは導電性ゴムの厚みを
1000μmから500μmへと薄くしたためである。

【００１４】（実施例５）電極重量を2ｇにした他は、
実施例３と同じ構成をもつポリマー電池を作製した。実
施例５のポリマー電池の体積効率を計算したところ、体
積効率は48％であった。実施例３では、体積効率は42％
であったことと比較すると、実施例５の電池は、体積効
率がよく小型化可能な電池であることがわかる。これは
電極重量が1ｇから2ｇに増加したためである。

【００１５】（実施例６）電極に活性炭を用いた他は、
実施例５と同じ構成をもつ電気二重層コンデンサを作製
した。実施例６の電気二重層コンデンサの体積効率を計
算したところ、体積効率は48％であった。実施例４で
は、体積効率は42％であったことと比較すると、実施例
６の電池は、体積効率がよく小型化可能な電気二重層コ
ンデンサであることがわかる。これは電極重量が1ｇか
ら2ｇに増加したためである。以上の実施例とその比較
例における体積効率の値を表３に示す。

【表３】

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１，２に記
載した発明によると、金属端子板を導電性ゴムとラミネ
ート材で密閉することにより、金属端子板が酸性電解液
により腐食されるのを防止することができる電池及び電
気二重層コンデンサを実現することができる。また、ガ
スケットを必要としないため、製品外径が小さくなり、
体積効率の向上が可能な電池及び電気二重層コンデンサ
を実現することができる。請求項３、４に記載した発明
によると、金属端子板を導電性ゴムとラミネート材で密
閉することにより、金属端子板が酸性電解液により腐食
されるのを防止することが可能な電池及び電気二重層コ
ンデンサの製造方法を実現することができる。また、ガ
スケットを用いないため、ガスケットの切断工程、加硫
接着工程、冷却工程、電解液注入工程を省くことがで
き、工程数の削減及び資材費の削減が可能な電池及び電
気二重層コンデンサの製造方法を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電池及び電気二重層コンデンサの基本
セルの内部構造を示す模式図である。

【図２】本発明の電池及び電気二重層コンデンサの内部
構造を示す模式図である。

【図３】従来の電池及び電気二重層コンデンサの基本セ
ルを示す模式図である。

【図４】従来のポリマー電池の内部構造を示す模式図で
ある。

【図５】従来の薄型電池の内部構造を示す模式図であ
る。

【図６】従来の電気二重層コンデンサを示す模式図であ
る。

【符号の説明】

１…基本セル、１ａ…負極、１ｂ…正極、２…金属端子
板、３…導電性ゴム、４…外装ラミネート材

フロントページの続き (72)発明者原田学東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式会社内 (72)発明者黒崎雅人東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式会社内 (72)発明者信田知希東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式会社内 (72)発明者三谷勝哉東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式会社内Ｆターム(参考） 5H011 AA02 AA03 AA09 BB04 CC02 DD13 EE04 GG09 HH02 JJ12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】負極と正極とがセパレータを介して対向
して配置されてなる基本セルが、導電性ゴムと外装ラミ
ネート材とによって密閉された金属端子板によって挟ま
れていることを特徴とする電池。
【請求項２】２つの分極性電極がセパレータを介して
対向して配置されてなる基本セルが、導電性ゴムと外装
ラミネート材とによって密閉された金属端子板によって
挟まれていることを特徴とする電気二重層コンデンサ。
【請求項３】負極と正極とをセパレータを介して対向
して配置させて基本セルを製造する工程と、金属端子板を導電性ゴムと外装ラミネート材とで熱接着
して密閉する工程と、この密閉された金属端子板に該基
本セルを挟み、電解液を投入して該外装ラミネート材の
一端を熱接着する工程とからなることを特徴とする電池
の製造方法。
【請求項４】２つの分極性電極をセパレータを介して
対向して配置させて基本セルを製造する工程と、金属端子板を導電性ゴムと外装ラミネート材とで熱接着
して密閉する工程と、この密閉された金属端子板に該基
本セルを挟み、電解液を投入して該外装ラミネート材の
一端を熱接着する工程とからなることを特徴とする電気
二重層コンデンサの製造方法。