JP2003297700A - 電気二重層キャパシタ及びその製造方法 - Google Patents
電気二重層キャパシタ及びその製造方法Info
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Abstract
上させる。 【解決手段】 アルミラミネートキャパシタ11は、電
池外装がアルミラミネートフィルム15により形成され
ており、アルミラミネートフィルム15内にキャパシタ
セル及び電解液が収納されている。このアルミラミネー
トフィルム15には、ガス抜きベント20が備えられて
いる。このガス抜きベント20は、電池外装の内部圧力
が高いときに開となり、内部圧力が低くなると閉とな
る。このため内部ガスが発生しても、このガスはガス抜
きベント20を介して外部に放出される。このためキャ
パシタ内部抵抗が上昇せず、キャパシタ性能が向上す
る。また、製造時に初期課電をして減圧環境に置くこと
により、初期発生ガスを抜いた高性能な電気二重層キャ
パシタを製造することができる。
Description
シタ及びその製造方法に関し、特に電池外装をアルミラ
ミネートフィルムにより形成した電気二重層キャパシタ
(以下「アルミラミネートキャパシタ」と称する)の内
部発生ガスを外部に放出して性能を向上させるように工
夫したものである。
メモリのバックアップ用として、電気二重層キャパシタ
が利用されている。この電気二重層キャパシタは、小型
で大容量であり、また、繰り返し寿命が長いという特長
を有する。電気二重層キャパシタは、A1電解コンデン
サに代表される電極間に誘電体を有するコンデンサに比
べ、体積あたりの容量が300〜1000倍高い。この
電気二重層キャパシタは、分極性電極に電解質中のアニ
オン,カチオンをそれぞれ正極,負極表面に物理吸着さ
せて電気を蓄えるという原理で動作するため、その吸着
する電極の表面積が大きいことが要求される。そこで、
現在では、比表面積が1000〜3000(m2 /g)
の活性炭がこの電気二重層キャパシタの電極として利用
されている。電気二重層キャパシタは、この2つの電極
の間に電解質が存在する構造を有している。
な機器のバックアップ電源として広く用いられるように
なってきた。適用対象の大容量化に伴い、バックアップ
として用いる電気二重層キャパシタも、大容量化が望ま
れている。このとき、大容量化された電気二重層キャパ
シタにおいては、使用電圧の高いことや内部抵抗が低く
大電流が流せることが望ましい。
である。同図に示すように、対向する集電極1a,1b
にはそれぞれ活性炭電極2a,2bが張り付けられてお
り、電極2a,2bの間には両極の短絡を防ぐためにセ
パレータ3が挿入されている。電極2a,2b及びセパ
レータ3には電解質4aを含む電解液4が含浸されてい
る。充電時には電気二重層αが形成される。電気二重層
キャパシタからの電気の取り出しは、両極である集電極
1a,1bの背面より直接取り出す構造になっている。
また、集電極1a,1bのサイド部より直接取り出す構
造のものもある。なお、実際の電気二重層キャパシタ
は、電解液4の漏れを防止するためにシール構造が設け
られている。
キャパシタは、様々な機器のバックアップ電源として広
く用いられるようになってきた。適用対象の大容量化に
伴い、バックアップとして用いる電気二重層キャパシタ
も、大容量化が望まれている。それと同時に、電気二重
層キャパシタの重量当りのエネルギー密度と体積当りの
エネルギー密度を大きくし、機器への取り付けの際に小
型化をはかる試みがなされている。例えば、電極の単位
体積当りのイオン吸着量を増加させ、キャパシタ自体の
静電容量を上げることによってエネルギー密度を上げる
試み等がなされている。
からよく用いられている金属缶に挿入して電気取り出し
端子のみを外に出す方式や、リチウム電池に見られるア
ルミ箔と樹脂(プラスチック)フィルムによって構成さ
れるアルミラミネートフィルムによるパッケージングな
ども検討されている。
部に含まれる不純物や電解液・電解質の分解によるガス
発生が考えられる。その際、発生ガスによる抵抗上昇や
内圧上昇が予想される。従って、パッケージングを金属
缶とした今までの電気二重層キャパシタには、一般的に
放圧弁(ガス抜きベント)が設置されていた。
したものでは、放圧弁の設置が難しく初期にガス発生を
抑止する方法が必要であった。
ミネートキャパシタ構造を保ちつつ、初期にガス発生を
抑止する方法を提案すると共に、発生したガスをアルミ
ラミネートキャパシタより取り去る構造となっている、
電気二重層キャパシタ及びその製造方法を提供するもの
である。
明の電気二重層キャパシタの構成は、アルミ箔とプラス
チックフィルム層をラミネートしてなるアルミラミネー
トフィルムにより電池外装を形成した電気二重層キャパ
シタにおいて、電池外装である前記アルミラミネートフ
ィルムにガス抜きベントを備え、このガス抜きベントは
電池外装の内部圧力が所定圧力よりも低いときは閉とな
り内部圧力が所定圧力以上になると開となることを特徴
とする。この場合、前記ガス抜きベントは、前記アルミ
ラミネートフィルムに熱溶着する樹脂で形成されている
ことを特徴とする。
方法の構成は、アルミ箔とプラスチックフィルム層をラ
ミネートしてなるアルミラミネートフィルムにより電池
外装を形成した電気二重層キャパシタの製造方法におい
て、電池外装である前記アルミラミネートフィルムに、
電池外装の内部圧力が所定圧力よりも低いときは閉とな
り内部圧力が所定圧力以上になると開となるガス抜きベ
ントを備えておき、前記アルミラミネートフィルム内に
電解液を注液して初期課電をし、その後に電気二重層キ
ャパシタを減圧環境に放置することによりアルミラミネ
ートフィルム内のガスを前記ガス抜きベントを介して外
部に放出することを特徴とする。
に基づき詳細に説明する。
ラミネートキャパシタ11を示す斜視図であり、図2は
図1のII−II断面図である。
に示すように、活性炭電極であるシート電極12a,1
2bに、集電電極及び取出端子として機能するアルミ箔
13a,13bを導電性塗料(導電性接着剤)により接
着している。なお、シート電極12a,12bとアルミ
箔13a,13bとの接着は、導電性樹脂による融着加
熱接続、電極表面をアルミ溶射しアルミ箔と接触させる
方法、電極自体を集電アルミ箔に塗布する方法等の各種
の方法を採用することができる。
14を間に挟んで対向配置されている。シート電極12
a,12b、アルミ箔13a,13b及びセパレータ1
4で構成されるセルは、ラミネートフィルム15内に収
納されている。
とプラスチックフィルム層17をラミネートした熱融着
シートフィルムである。そして2枚のラミネートフィル
ム15,15を重ねて4辺を加熱シールして袋状の電池
外装が形成されている。そして、電池外装となるラミネ
ートフィルム15内には、電解液が封入されこの電解液
がシート電極12a,12b及びセパレータ14に含浸
されている。
アルミラミネートフィルム15には、ガス抜きベント
(放圧弁)20が1個ないし複数個備えられている。こ
のガス抜きベント20は樹脂で形成されているため、そ
の周囲がアルミラミネートフィルム15に熱融着されて
いる。詳細は後述するが、このガス抜きベント20は、
電池外装であるアルミラミネートフィルム15の内部圧
力が所定圧力よりも低いときは閉となり、内部圧力が所
定圧力以上になると開となる構造となっており、市販品
の部品である。
作を図3を参照して説明する。なお、図3(a)は平面
図、図3(b)は底面図、図3(c)は閉状態における
断面図、図3(d)は開状態における断面図である。
21の底面に複数の貫通孔22が形成されている。本体
21の凹部(底面)には、貫通孔22の上面を塞ぐ膜材
23がシリコンオイルを介して張り付いている。この膜
材23の上には押え部材24が固定されている。
アルミラミネートフィルム15に熱融着されている。こ
のため、電池外装であるアルミラミネートフィルム15
の内部圧力が所定圧力よりも低いときには、図3(c)
に示すように、膜材23が本体21の凹部に張り付いて
貫通孔22が塞がれている。このため、アルミラミネー
トフィルム15による電池外装の密閉状態が保持され
る。
ィルム15の内部圧力が所定圧力よりも高いときには、
図3(d)に示すように、膜材23が圧力により捲り上
げられ、内部のガスが貫通孔22を通って外部に放出さ
れる。そして、ガスの放出により内部圧力が所定圧力よ
りも低くなったら、再び、膜材23が本体21の凹部に
張り付いて貫通孔22が塞がれる。
るため、内部にガスが発生しても、このガスはガス抜き
ベント20を介して外部に放出され、ガス発生に起因す
るキャパシタ内圧の上昇やキャパシタの内部抵抗上昇を
防止することができる。
全体が樹脂で形成されているが、その周囲、つまりアル
ミラミネートフィルム15に熱融着する部分のみを樹脂
で生成しているようにしてもよい。
造方法(製造手順)を説明する。図1,図2に示すよう
な構成となっているラミネートキャパシタ11を構成し
た後、電解液を注液しラミネートキャパシタを完成させ
る。このラミネートキャパシタには、極微量の水分、不
純物等が含まれている場合がある。そこで、このラミネ
ートキャパシタを減圧環境に放置することにより、ガス
抜きベント20を介して内圧を解放(内部ガスを放出)
させた。このような手順で製造することにより、初期発
生ガス(製造時に発生するガス)を確実に放出してラミ
ネートキャパシタの性能が向上した。勿論、製造後にお
いて実際に使用している際に、内部ガスが発生しても、
このガスが外部に放出される。
り確認した。まず、電解液を注液しラミネートキャパシ
タを完成させた状態(減圧の前の状態)で、ラミネート
キャパシタを2.8Vで10h課電を行い性能(内部抵
抗)を確認した。また、このラミネートキャパシタを減
圧環境に放置し、ガスベント内より内圧を解放させた後
の性能(内部抵抗)も確認した。
次の通りである。 電極:粉末活性炭、導電性助剤、PTFE粉末を9:
1:1の割合で混合しプレス成形した。 電解液:テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレ
ートの1mo1/リットのPC溶液。 充放電時間:10mA/cm2 の電流密度で2.3Vま
で充電後同一電流で放電
m2 ・2.8V,10h課電後の内部抵抗 :7.3Ω・c
m2 ・課電後減圧した後の内部抵抗 :5.2Ω・c
m2
にガスベント20を設置し初期課電後に減圧ガスを放出
することで初期性能を保持させることができたことが判
明した。
ように、本発明によれば、電気二重層キャパシタの電池
外装となっているアルミラミネートフィルムにガス抜き
ベントを備えたため、キャパシタ内部に発生したガスを
放出させることが可能になり、性能を向上させることが
できると共に、高い性能を長時間にわたり維持すること
ができる。
ることにより、アルミラミネートフィルムに容易に溶着
することができ、ガス抜きベントを短時間で接合するこ
とができる。
りガス抜きベントを介して、キャパシタ内に発生したガ
スを放出させることができるため、性能の向上つまり、
抵抗低下を図ることができるようになった。
キャパシタを示す斜視図である。
(a)は平面図、図3(b)は底面図、図3(c)は閉
状態における断面図、図3(d)は開状態における断面
図である。
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 アルミ箔とプラスチックフィルム層をラ
ミネートしてなるアルミラミネートフィルムにより電池
外装を形成した電気二重層キャパシタにおいて、 電池外装である前記アルミラミネートフィルムにガス抜
きベントを備え、このガス抜きベントは電池外装の内部
圧力が所定圧力よりも低いときは閉となり内部圧力が所
定圧力以上になると開となることを特徴とする電気二重
層キャパシタ。 - 【請求項2】 請求項1において、前記ガス抜きベン
トは、前記アルミラミネートフィルムに熱溶着する樹脂
で形成されていることを特徴とする電気二重層キャパシ
タ。 - 【請求項3】 アルミ箔とプラスチックフィルム層をラ
ミネートしてなるアルミラミネートフィルムにより電池
外装を形成した電気二重層キャパシタの製造方法におい
て、 電池外装である前記アルミラミネートフィルムに、電池
外装の内部圧力が所定圧力よりも低いときは閉となり内
部圧力が所定圧力以上になると開となるガス抜きベント
を備えておき、 前記アルミラミネートフィルム内に電解液を注液して初
期課電をし、その後に電気二重層キャパシタを減圧環境
に放置することによりアルミラミネートフィルム内のガ
スを前記ガス抜きベントを介して外部に放出することを
特徴とする電気二重層キャパシタの製造方法。
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- 2002-03-29 JP JP2002093755A patent/JP4672956B2/ja not_active Expired - Fee Related
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