JP2005019826A - 電極構造および電気二重層キャパシタ - Google Patents

電極構造および電気二重層キャパシタ Download PDF

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Abstract

【課題】電極体を電解液と共に密封する容器と、電極体からケースの外部へ引き出されるリードと、を備える電極構造において、複数の電気二重層キャパシタを接続する場合においても、良好な接合状態を確保しやすく、位置合わせのためにリードを容易に変形しえるようにする。
【解決手段】リード10を導線の編成体11に構成する一方、編成体11と容器との隙間を塞ぐ樹脂のシール部12と、このシール部12に対応する部分の編成体の網目を埋める樹脂の充填部13と、を備える。
【選択図】 図4

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電極体から容器の外部へ引き出されるリードの改良に係る電極構造およびこれを適用する電気二重層キャパシタに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、各種の蓄電デバイスとして、急速充電が可能で充放電サイクル寿命の長い、電気二重層キャパシタの適用技術が注目される(特許文献1〜特許文献3、参照)。
【0003】
図5において、電気二重層キャパシタの一例を説明すると、2はキャパシタ本体(図示せず)を電解液と共に収容する容器、1はキャパシタ本体から容器2の外部へ引き出される1対の端子であり、各端子1a,1bは軽量かつ電気抵抗の小さい金属(例えば、アルミニウム)板から短尺状に形成され、容器2の内部でそれぞれ対応する極性のリード部の結束部に接合される。
【0004】
キャパシタ本体については、正極体と負極体とセパレータとからなり、これらを交互に重ね合わせる積層体に組成される。正極体および負極体は、集電極とその両面に形成の分極性電極(活性炭電極)とから構成される。これらの集電極は、矩形状の金属箔(例えば、アルミニウム箔)から作られ、その矩形平面の一辺に片側へ寄せて帯状のリード部が一体に成形される。集電極のリード部は、同極のものが1つに束ねられ、その結束部にそれぞれ対応する極性の端子1a,1bが接合される。
【0005】
キャパシタ本体は、電解液に浸され、容器2に収容する。容器2は、金属の中間層を持つ樹脂の積層フィルム(例えば、アルミラミネート)から一側が開口する袋に構成され、その開口部から1対の端子1a,1b(これらの一部)が容器2の外部へ引き出される。容器2の内部は、真空引きにより、余分な電解液と共に空気や水分が除去され、真空状態に袋の開口部が1対の端子1a,1bを挟む形に密封(ヒートシール)される。2aはその熱溶着部である。
【0006】
別の例であるが、電気二重層キャパシタへの適用も可能な電極構造について、電極体から容器の外部へ引き出されるリードを構成するアルミニウムに表面処理層を形成するようにしたものが開示される(特許文献4,参照)。アルミニウムの表面処理層にシーラント層が積層され、この部位を挟む形に容器の開口部が密封(ヒートシール)されるのである。
【0007】
【特許文献1】特開2000−200740号
【特許文献2】特開平11−87195号
【特許文献3】特開平07−94374号
【特許文献4】特開2000−155713号
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
図5の例において、1対の端子1a,1bは、集電極のリード部と共に電極体(正極体および負極体)から容器2の外部へ引き出されるリードを構成する。このような端子1については、電気二重層キャパシタの内部抵抗を小さく抑える上からも、アルミニウムなど良導電体が用いられ、リード部の結束部と同等以上の厚さに設定される。1対の端子1は、厚く変形が容易でないため、複数の電気二重層キャパシタを接続する場合においても、良好な接合状態を確保しづらいという不具合が考えられる。
【0009】
この発明は、このような課題を解決するための有効な対応手段の提供を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、電極体から容器の外部へ引き出されるリードを備える電極構造において、リードを導線の編成体に構成したことを特徴とする。
【0011】
第2の発明は、電極体を電解液と共に密封する容器と、電極体から容器の外部へ引き出されるリードと、を備える電極構造において、リードを導線の編成体に構成する一方、編成体と容器との隙間を塞ぐ樹脂のシール部と、このシール部に対応する部分の編成体の網目を埋める樹脂の充填部と、を備えたことを特徴とする。
【0012】
第3の発明は、第1の発明または第2の発明に係る電極構造において、編成体は、細いアルミニウム線から構成したことを特徴とする。
【0013】
第4の発明は、第1の発明または第2の発明に係る電極構造において、編成体は、外形が短尺状に形成したことを特徴とする。
【0014】
第5の発明は、第2の発明に係る電極構造において、編成体と容器との隙間を塞ぐ樹脂のシール部と、このシール部に対応する部分の編成体の網目を埋める樹脂の充填部と、は熱溶着性の良い材料から構成したことを特徴とする。
【0015】
第6の発明は、第2の発明に係る電極構造において、編成体と容器との隙間を塞ぐ樹脂のシール部と、このシール部に対応する部分の編成体の網目を埋める樹脂の充填部と、はPP材から構成したことを特徴とする。
【0016】
第7の発明は、正極体と負極体とこれらの間に介在するセパレータとから組成されるキャパシタ本体と、キャパシタ本体を電解液と共に密封する容器と、キャパシタ本体の正極体および負極体から容器の外部へ引き出されるリードと、を備える電気二重層キャパシタにおいて、正極体および負極体を電極体として請求項2〜請求項6の何れか1つに記載の電極構造を用いたことを特徴とする。
【0017】
【発明の効果】
第1の発明においては、編成体のため、位置合わせのために折り曲げたりするのが容易となり、リードの良好な結線(接合)状態を確保しやすい。電気は、導体の表面を集中的に流れる性質があり、導線の編成体に構成することにより、表面積が効率よく稼げるので、リードの導電率も高められるのである。
【0018】
第2の発明においては、編成体による変形の容易性を確保しつつ、樹脂の充填部および樹脂のシール部により、容器の密封性が良好に得られ、編成体の網目からの電解液の漏れも防止できる。
【0019】
第3の発明においては、細いアルミニウム線から構成することにより、軽量で導電率の高い、リードに好適な編成体が得られる。
【0020】
第4の発明においては、短尺状のため、編成体は、折り曲げやすく、編成体どうしの接続についても、これらを重ねて接合しやすくなる。
【0021】
第5の発明においては、シート部と充填部が異なる樹脂の場合においても、ヒートシールにより、シール部と充填部との熱溶着およびシート部と容器との熱溶着が得られ、容器と編成体との良好な結合(一体化)を実現できる。
【0022】
第6の発明においては、ヒートシールにより、シート部のPP(ポリプロピレン)材が容器と熱溶着すると共に充填部のPP材と融合するため、容器と編成体との結合強度も向上する。
【0023】
第7の発明においては、リードの編成体により、位置合わせのために折り曲げたりするのが容易となり、複数の電気二重層キャパシタを接続する場合においても、良好な結線(接合)状態を確保しやすい。編成体は、導体の表面積が効率よく稼げるので、リードの導電率も高められ、電気二重層キャパシタの内部抵抗を小さく抑えられるのである。また、樹脂の充填部および樹脂のシール部により、容器の密封性が良好に得られ、網目が柔軟に変形可能な編成体に拘わらず、容器の良好な密封性が良好に得られ、編成体からの電解液の漏れも防止できる。
【0024】
【発明の実施の形態】
図1において、10はキャパシタ本体30から容器20(その極く一部を2点鎖線で表す)の外部へ引き出される1対の端子であり、容器20の内部で対応する極性のリード部31の結束部に接合(溶接)される。
【0025】
キャパシタ本体30については、正極体と負極体とセパレータとからなり、これらを交互に重ね合わせる積層体に組成される。正極体および負極体は、集電極とその両面に形成の分極性電極(活性炭電極)とから構成される。これらの集電極は、矩形状の金属箔(例えば、アルミニウム箔)から作られ、その矩形平面の一辺に片側へ寄せて帯状のリード部31が一体に成形される。集電極のリード部31a,31bは、同極のものが1つに束ねられ、図2のようにこれら結束部に対応する極性の端子10a,10bが接合される。32a,32bは、端子10a,10bとリード部31a,31b(各結束部)との溶接に拠る接合部である。
【0026】
キャパシタ本体30は、電解液に浸され、容器20に収容する。容器20は、金属の中間層を持つ樹脂の積層フィルム(例えば、アルミラミネート)から一側が開口する袋状に構成され、その開口部から1対の端子10a,10b(これらの一部)が容器20の外部へ引き出される。容器20の内部は、真空引きにより、余分な電解液と共に空気や水分が除去され、真空状態に袋の開口部が1対の端子10a,10bを挟む形に密封(ヒートシール)される。20aはその熱溶着部である。
【0027】
1対の端子10a,10bは、編成体の生地を短尺状に裁断することにより作られる。生地は、軽量かつ導電率の高い素材(細いアルミニウム線)から網目の重層するメッシュ構造に編成される。図3および図4に明示されるよう、短尺状の編成体11は、容器20との隙間を塞ぐ樹脂のシール部12と、シール部12に対応する部分の網目を埋める樹脂の充填部13と、が設けられる。シール部12および充填部13については、同一の熱溶着性樹脂(例えば、PP材)により一体に成形されるのである。10Aが編成体の縦糸に当たるアルミニウム線であり、横糸に当たるアルミニウム線については、その図示を省略する。
【0028】
充填部13と一体のシート部12は、容器20の密封(ヒートシール)処理により、袋の内層(樹脂)に熱溶着され、編成体11と容器20との隙間を密閉する。編成体11の網目を埋める充填部13により、容器20の密封性が確保され、編成体11からの電解液の漏れも防止する。
【0029】
充填部13は、端子10(編成体11)の全体でなく、容器20の密封部(熱溶着部20a)に掛かる局部に限定され、その部位20aを挟む容器20の内側部分および外側部分については、網目が柔軟に変形可能な編成状態に残されるため、複数の電気二重層キャパシタを直列または並列に接続する場合においても、位置合わせのために端子10を折り曲げたりするのが容易となり、良好な接合状態を確保しやすいのである。
【0030】
編成体11は、従来の厚板よりも、導体の表面積が効率よく稼げるため、集電極のリード部31と共に電極体(正極体および負極体)から容器20の外部へ引き出されるリードを構成する端子10の導電率が高められ、電気二重層キャパシタの内部抵抗も小さく抑えられる。
【0031】
容器20の内層と熱溶着するシート部12は、編成体11の網目を埋める充填部13と一体のため、編成体11から剥離しがたく、編成体11と容器20との良好な結合強度が得られる。充填部13およびシート部12は、異なる樹脂により、別体に成形することも考えられる。その場合、シート部12は、編成体11の充填部13に組み付けられ、袋の密封(ヒートシール)処理により、容器20の内層および編成体11の網目を埋める充填部13の表面に熱溶着されるのである。
【0032】
このような柔軟に変形可能な編成体11を備える電極構造については、電気二重層キャパシタに適用が限定されるものでなく、それ以外の蓄電デバイスを含む各種の電気機器を対象に広く利用可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態に係る電気二重層キャパシタの部分的な構成説明図である。
【図2】同じく要部に係る構成説明図である。
【図3】同じく端子の構成説明図である。
【図4】同じく端子の構成説明図である。
【図5】電気二重層キャパシタの外観図である。
【符号の説明】
10(10a,10b) 端子
11 編成体
12 シール部
13 充填部
20 容器
20a 密封部(熱溶着部)
30 キャパシタ本体
31(31a,31b) 集電極のリード部

Claims (7)

  1. 電極体から容器の外部へ引き出されるリードを備える電極構造において、リードを導線の編成体に構成したことを特徴とする電極構造。
  2. 電極体を電解液と共に密封する容器と、電極体からケースの外部へ引き出されるリードと、を備える電極構造において、リードを導線の編成体に構成する一方、編成体と容器との隙間を塞ぐ樹脂のシール部と、このシール部に対応する部分の編成体の網目を埋める樹脂の充填部と、を備えたことを特徴とする電極構造。
  3. 編成体は、細いアルミニウム線から構成したことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電極構造。
  4. 編成体は、外形が短尺状に形成したことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電極構造。
  5. 編成体と容器との隙間を塞ぐ樹脂のシール部と、このシール部に対応する部分の編成体の網目を埋める樹脂の充填部と、は熱溶着性の良い材料から構成したことを特徴とする請求項2に記載の電極構造。
  6. 編成体と容器との隙間を塞ぐ樹脂のシール部と、このシール部に対応する部分の編成体の網目を埋める樹脂の充填部と、はPP材から構成したことを特徴とする請求項2に記載の電極構造。
  7. 正極体と負極体とこれらの間に介在するセパレータとから組成されるキャパシタ本体と、キャパシタ本体を電解液と共に密封する容器と、キャパシタ本体の正極体および負極体から容器の外部へ引き出されるリードと、を備える電気二重層キャパシタにおいて、正極体および負極体を電極体として請求項2〜請求項6の何れか1つに記載の電極構造を用いたことを特徴とする電気二重層キャパシタ。
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