JP2004128199A - コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】長期間にわたって電気特性の安定性を維持することが可能なコンデンサを提供する。
【解決手段】金属箔とプラスチックフィルムを重ね合わせたラミネートフィルムをシールすることによって形成した外装ケース２内に、コンデンサ素子を配置する。上記外装ケース２には、ガス放出機構１２から外部へガスを放出させるための放出孔４が形成されている。このため、外装ケース２内部で発生したガスは、ガス放出機構１２を介して放出孔４から外部へと放出される。さらに、液体は非透過で気体は透過するフィルター１０が設けられているため、外装ケース内の電解液が通気孔に侵入し、外装ケース外に漏出するのを防止することができる。
【選択図】　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ガス放出機構を有するコンデンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、アルミニウム等の金属箔とプラスチックフィルムとを重ね合せることによって形成したラミネートフィルムを、外装ケースに使用した二次電池や電気二重層コンデンサ等が開発されている。これらは一般的に、内部に電解液を含んでおり、また上記外装ケース内部は、外部から水分や酸素等が浸入して劣化するのを防止するために密閉状態となるように構成されている。ここで、上記電気二重層コンデンサとは、例えば、複数の正極と複数の負極とをそれらの間にセパレータを介在させて交互に積層した電極積層体、又は一組の正負電極をセパレータを介在して巻回して成る巻回体に、電解液を含浸させた状態で外装ケース内に収納するように構成したものをいう。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記に示すような電気二重層コンデンサや二次電池は、高い電圧で長期間使用していると、外装ケース内部の電解液が電気分解を起こす等して、外装ケース内部に分解ガス（例えば一酸化炭素や二酸化炭素）が生じることがある。このとき上記ラミネートフィルムによって形成された外装ケースは、内圧に対する応答性が過敏であるため、少量のガスの発生であっても外装ケースが膨れるとういう問題が生じている。さらに上記ラミネートフィルムは、破壊耐圧が低いため、外装ケースの膨張によって密閉性が損なわれる可能性が高く、このため長時間の使用における信頼性が低いという問題がある。
【０００４】
また、このような上記ラミネートフィルムによって形成された外装ケースを使用する場合、ガス放出機構の使用が考えられる。ガス放出機構は、一定の圧力以上でケース内部のガスが放出される構造である。ガス放出機構を使用する場合、外装ケース内の電解液が通気孔に侵入すると、毛細管現象で電解液が、ガス放出弁のある側に漏出し放出孔を介してケース外に漏れる可能性がある。電解液が漏出した場合、電解液中の塩が析出することで、ガス放出弁のシール性が損なわれたり電解液のさらなる漏出が起こる可能性がある。また、析出した塩が、雰囲気中の湿気と反応してＨＦ（フッ化水素）等の金属腐食性の生成物を生じ、外装ケース外の電極端子や部品等を劣化させるおそれがあるという問題を生じる。
【０００５】
この発明は、上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は長期間にわたって電気特性の安定性を維持することが可能なコンデンサを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで請求項１のコンデンサは、気体を放出する放出孔４を有する外装ケース２と、上記外装ケース２の内側において放出孔４を覆うように設けられ、通気孔９を有し、通気孔９の放出孔４側の開口をガス放出弁６で塞ぐようにガス放出弁６を保持する保持部材８と、この保持部材８の通気孔９の他方開口を塞ぐように設けられ、液体は非透過で気体は透過するフィルター１０とを備えたことを特徴としている。
【０００７】
【作用】
上記請求項１のコンデンサによれば、上記外装ケース２内部で発生したガスを、放出孔４から外部へと放出することができるため、外装ケース２の膨れによって密閉性が損なわれるのを防止することができる。さらに、液体は非透過で気体は透過するフィルター１０を設けたことによって、外装ケース２内に存在する電解液が通気孔９へ侵入することを阻止することができるため、電解液が上記外装ケース外へ漏出するのを防ぐことができる。この結果、外装ケース２外の電極端子や部品等の劣化を防止することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、この発明のコンデンサの具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【０００９】
図１は、この発明の実施形態であるコンデンサの特徴的な部分の構造を示す図で、（ａ）はその概略断面図を、また（ｂ）はその分解斜視図を示している。図１（ａ）（ｂ）において、１はコンデンサ素子、２はこのコンデンサ素子１の周囲全体を覆う外装ケースであり、この外装ケース２内に、図示しない有機電解液が充填されている。上記外装ケース２は、金属箔とプラスチックフィルムとを重ね合わせたラミネートフィルムをシールすることによって形成されており、上記外装ケース２内部は密閉状態となるように構成されている。また、上記コンデンサ素子１の端部には、一対のリード板３、３がそれぞれ並べて取付けられており、この各リード板３、３の他方端部が、上記外装ケース２のシール部分から外部へ突出するように設けられている。ここで、図における点線部分は、オイルシール構造を有するガス放出機構を設ける位置を示している。以下、このガス放出機構について図２、図３、図４を参照しながらより詳細に説明する。
【００１０】
図２、図３は、上記実施形態のコンデンサのガス放出機構を説明するための図である。図２、図３において具体的には、上記外装ケース２には、外部へガスを放出させるための放出孔４が形成されている。ガス放出機構１２は、上記放出孔４と、ガス放出弁６と、通気孔９を有する保持部材８と、押さえ部材５と、フィルター１０とで構成されている。断面視略凹状の保持部材８の上端部の周囲には、フランジ８ａが形成されている。保持部材８の中央を外装ケース２の放出孔４に対向させ、上記保持部材８のフランジ８ａ端面を、外装ケース２内面に溶着させている。上記保持部材８と上記外装ケース２の間に、密閉状のガス放出空間１１が形成されている。また、上記保持部材８の底面中央部には、これを貫通する通気孔９が穿設されている。上記通気孔９の上記保持部材８内部側の開口は、ガス放出弁６により閉鎖されている。上記ガス放出弁６は、保持部材８内部の底面と同様に円形状のものであり、保持部材８の内径よりわずかに小さい径である。
上記ガス放出弁６は、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等のフィルムまたはゴムシート等で形成されている。上記ガス放出弁６においては、上記保持部材８内部底面側に配置される面に、シリコンオイル７が薄く塗布されている。塗布された面を通気孔９側にしてガス放出弁６が、保持部材８内に配置されている。上記ガス放出弁６は、押さえ部材５によって押圧されている。上記押さえ部材５は、長方形状で両端部が円形状に形成されているものであり、長手方向の両端部に肉厚の端部５１が、形成されている。また、保持部材８のフランジ８ａは、内側方向にも形成されている。上記押さえ部材５は、ガス放出弁６上に配置され、端部５１、５１を保持部材８のフランジ８ａの内側部分に係合させて上記ガス放出弁６を押圧している。また、保持部材８の底面の外側面には、フィルター１０が、通気孔９を塞ぐように溶着、または接着剤で接着され固定されている。上記フィルター１０は、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の高分子材料で形成されるシート状のフィルターであり、気体は透過するものの液体は透過しない特性を有するものである。また、上記フィルター１０を防水処理、撥油処理することにより、耐水性、撥油性の機能が高められる。
【００１１】
以上のように構成したことによって、上記コンデンサ素子１の有機電解液が電気分解を起こす等によって、外装ケース２内部に分解ガスが発生したとしても、上記分解ガスは、フィルター１０を通った後、保持部材８の通気孔９からガス放出弁６の外周端部と保持部材８との隙間を通った後、放出孔４から外装ケース２の外部へと放出されることになる（図４参照）。そしてこのとき、液体は非透過で気体は透過するフィルター１０によって、有機電解液の通気孔９への侵入を阻止して、有機電解液の上記外装ケース２への漏出を防止する。特に、有機電解液と接触する面に撥油処理をおこなったフィルターを用いる場合、有機電解液の通気孔９への侵入を阻止する効果は大きい。この結果、上記外装ケース２内部に発生した分解ガスによって外装ケース２が膨れてシール破壊が生じ、密閉性が損なわれるのを防止することができ、さらに有機電解液の漏出によって、外装ケース２外の電極端子や部品等の劣化を防止することができる。また、ガス放出弁６により、外装ケース２外部からの気体、液体は阻止され、通気孔を介した外装ケース内部への侵入は防止される。
【００１２】
ここで、例えば有機電解液を使用した電気二重層コンデンサにおいて、７０℃、３．０Ｖで課電を行った場合、上記ガス放出機構１２が設けられていない場合は、１０００時間以内で著しい外装ケース２の膨れからシール破壊が生じた。しかしながら、この実施形態で示したガス放出機構１２を有するコンデンサの場合は、３０００時間経過しても外装ケース２の膨れは生じず、シール破壊も生じなかった。
【００１３】
以上にこの発明のコンデンサの具体的な実施の形態について説明したが、この発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することが可能である。すなわち、上記実施形態におけるガス放出機構１２の具体的な構造、及びこれらを設ける位置については、上記実施形態に限定されるものではなく、その主旨を損なわない限り種々変更することが可能である。例えばシリコンオイル７は、上記実施例においては、ガス放出弁６の保持部材８内部底面側に配置される面に塗布したが、保持部材８の底面に塗布してもよい。また、シリコンオイルでなくフッ素油、炭化水素油等を塗布してもよい。フィルター１０は、上記実施例に関しては、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の高分子を使用したが、熱可塑性エストラマーも使用可能であり、なかでも、ポリエステル系熱可塑性エストラマーが好ましい。また、外装ケース２は、上記実施例においては、アルミニウム等の金属箔とプラスチックフィルムとを重ね合わせることによって形成したラミネートフィルムを使用したが、外装ケース２としては、ラミネートフィルム以外のものも適用できる。
【００１４】
【発明の効果】
請求項１のコンデンサによれば、上記外装ケース内部で発生したガスを、放出孔から外部へと放出することができるため、外装ケースの膨れによって密閉性が損なわれるのを防止することができる。さらに、液体は非透過で気体は透過するフィルターが設けられているため、外装ケース内の電解液が通気孔に侵入し、外装ケース外に漏出するのを防止することができる。この結果、長期間にわたって電気特性の安定性を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態であるコンデンサの特徴的な部分の構造を示す図で、（ａ）は概略断面図、（ｂ）はその分解斜視図である。
【図２】上記実施形態のガス放出機構を説明するための分解図である。
【図３】上記実施形態であるコンデンサを説明するための概略断面図である。
【図４】上記実施形態であるコンデンサを説明するための概略断面図である。
【符号の説明】
２　外装ケース
４　放出孔
６　ガス放出弁
８　保持部材
９　通気孔
１０　フィルター

Claims (1)

1. 気体を放出する放出孔（４）を有する外装ケース（２）と、上記外装ケース（２）の内側において放出孔（４）を覆うように設けられ、通気孔（９）を有し、通気孔（９）の放出孔（４）側の開口をガス放出弁（６）で塞ぐようにガス放出弁（６）を保持する保持部材（８）と、この保持部材（８）の通気孔（９）の他方開口を塞ぐように設けられ、液体は非透過で気体は透過するフィルター（１０）とを備えたことを特徴とするコンデンサ。

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