JP2005183700A - シート型電気二重層キャパシタ - Google Patents

Abstract

【課題】 折り曲げなどに対する耐久性が高く、実装スペースに合わせて柔軟に形状を変えられるシート型電気二重層キャパシタの提供。
【解決手段】 金属集電体であるアルミニウム箔を質別記号Ｏ材とした。さらに、金属集電体がリード端子を兼ねる構造とし、エッチング加工をなくした。また、シート型電気二重層キャパシタを実装スペースに合わせて途中から折り曲げて取り付けられるようにした。
【選択図】 図１

Description

この発明は、携帯電子機器などの電源あるいは補助電源として搭載されるシート型電気二重層キャパシタに関する。

従来のシート型電気二重層キャパシタは、金属集電体としてアルミニウム箔を使用するのが一般的であり、金属集電体と電極との密着性を高め、低インピーダンス化を図るために、金属集電体表面にエッチング加工を施したり、硬質アルミニウムにエキスパンドメタル加工を施していた（例えば、特許文献１、２参照）。また、リード端子接合部の強度向上を図るために、硬質アルミニウムの金属集電体のリード端子接合部分のみを軟質化していた（例えば、特許文献２参照）。
特開昭５７−８４１２０号公報（第１項） 特開昭５５−９３２１７号公報（第２項）

従来のシート型電気二重層キャパシタは、シート型電気二重層キャパシタ取扱い時に集電体が切断されやすいという問題があった。これは、評価試験装置への装脱着などのシート型電気二重層キャパシタ取扱い時に、シート型電気二重層キャパシタが折れ曲がったり、リード端子が引っ張られたりすることが繰り返されるためである。

また、近年の携帯機器の高機能化に伴い、部品実装スペースが不足しており、同一平面上に大面積を確保することが困難であるという問題があった。

上記課題を解決するために、本発明では、金属集電体にＪＩＳ Ｈ００１に規定されている質別記号Ｏ材のアルミニウム箔を用いた。さらに、金属集電体がリード端子を兼ねる構造とし、エッチング加工をなくした。また、シート型電気二重層キャパシタを実装スペースに合わせて途中から折り曲げられるようにした。

本発明は、折り曲げなどに対する耐久性が高いシート型電気二重層キャパシタが得られる。また、金属集電体が軟らかいため実装スペースに合わせてシート型電気二重層キャパシタを折り曲げて実装することができる。

本発明では、金属集電体として質別記号Ｏのアルミニウム箔を用いる。これは、焼なましで柔らかくしたＯ材を使用することにより、折り曲げた場合でも切れ難くするためである。ここで、質別記号Ｏとは、ＪＩＳ Ｈ ０００１で規定されているものであり、一般には軟質材を示す。

また、金属集電体がリード端子を兼ねる構造とした。これは、リード端子を別途接合する構造の場合、接合箇所が折り曲げに弱くなる他、接合工程が必要となり、製造コストアップの要因となるためである。リード端子が柔らかいＯ材で構成されるため、折り曲げた場合でも切れ難く、評価試験装置への装脱着が容易な他、シート型電気二重層キャパシタを実装する際にも折り曲げて取り付けることが可能となる。

また、金属集電体は、表面のエッチング加工をなしとした。これは、エッチング加工によって脆くなり、折り曲げに弱くなるためである。

また、金属集電体を含むシート部分は、途中から折り曲げられるようにした。
これにより、実装スペースが不足がちな機器でも、同一平面上に実装スペースを確保する必要がなくなるため、より大きなシート型電気二重層キャパシタを搭載することが可能となる。

以下、本発明の実施例について説明する。

（実施例１）
質別記号Ｏのアルミニウム箔の金属集電体を使用し、図１のようなシート型電気二重層キャパシタをそれぞれ作製した。まず、厚み４０μｍのアルミニウム箔を用いた金属集電体１０１に、主として活性炭からなる電極１０３を担持させ、電極１０３が対向するように配置して、その間に高分子多孔質フィルムからなるセパレータ１０４を挟んだ。これを２つに折り曲げたアルミラミネートフィルムの外装体１０５に挟み、金属集電体１０１の一部を外装体１０５から露出させてリード端子１０２とした。さらに、折り曲げ部以外の２辺をヒートシールして、電解液を注入後、残りの１辺をヒートシールした。また、金属集電体１０１が外装体１０５とヒートシールされる箇所の間には、表面が酸変性ポリプロピレンからなる封止材１０６を挿入し、封止性を向上させた。最後に、超音波洗浄を行い、シート型電気二重層キャパシタ２０１を完成させた。

比較例１として、金属集電体に質別記号Ｈのアルミニウム箔を用いてシート型電気二重層キャパシタを作製した。金属集電体の材質以外は、実施例と同じ条件で作製した。超音波洗浄を行った際、質別記号Ｈのアルミニウム箔を使用したシート型電気二重層キャパシタの一部で、リード端子外縁部のアルミニウム箔が欠落してボロボロになった。さらに、このシート型電気二重層キャパシタを充放電試験装置などの評価試験装置を用いて特性測定したところ、Ｈ材を使用したシート型電気二重層キャパシタの一部でリード端子が切れた。

一方、質別記号Ｏのアルミニウム箔を使用したシート型電気二重層キャパシタは、リード端子切れなどの不具合は全く発生しなかった。

（実施例２）
エッチング加工を行っていない質別記号Ｏのアルミニウム箔及び、エッチング加工を行った質別記号Ｏのアルミニウム箔を金属集電体に用いて、それぞれシート型電気二重層キャキャパシタを実施例１と同様に作製した。

超音波洗浄を行った際、エッチング加工有りを使用したシート型電気二重層キャパシタの一部で、リード端子がボロボロになった。さらに、このシート型電気二重層キャパシタを充放電試験装置などの評価試験装置を用いて特性測定したところ、エッチング加工有りを使用したシート型電気二重層キャパシタの一部でリード端子が切れた。一方、エッチング加工を行わなかったアルミニウム箔を使用したシート型電気二重層キャパシタは、リード端子切れなどの不具合は全く発生しなかった。

（実施例３）
質別記号Ｏ及び質別記号Ｈのアルミニウム箔集電体を使用したシート型電気二重層キャパシタをそれぞれ実施例１と同様に作製した。ここで、作製したシート型電気二重層キャパシタのリード端子部を含まない寸法は４０ｍｍ×４０ｍｍ×厚み０．５ｍｍ、リード端子部の寸法は５ｍｍ×５ｍｍ×厚み０．０４ｍｍとした。このシート型電気二重層キャパシタ２０１を図２に示すように寸法１２０ｍｍ×３５ｍｍ×１５ｍｍの携帯機器２０３に搭載した。携帯機器２０３には、二次電池収納部の蓋２０２が設けられており、開閉が可能になっている。また、携帯機器２０３は、内部に二次電池２０４と実装部２０５を具備している。シート型電気二重層キャパシタ２０１は、リード端子１０２を介して電気的に携帯機器２０３に接続されている。

携帯機器２０３の内部は非常に狭く限定されている。本発明に係るシート型電気二重層キャパシタ２０１はキャパシタ本体が折り曲げ可能で柔軟性にとむため、可動部である二次電池収納部の蓋２０２の内側に実装可能である。蓋の幅が内寸で３２ｍｍしかないため、シート型電気二重層キャパシタを折り曲げて蓋と携帯機器２０３に取り付けた。これにより、図３に示すようにシート型電気二重層キャパシタを蓋のヒンジとして機能するようにした。その結果、Ｈ材を使用したシート型電気二重層キャパシタは、数回の蓋の開閉で集電体が切れ、キャパシタとして機能しなくなった。これに対し、Ｏ材を使用したシート型電気二重層キャパシタは、１００回以上の開閉でも問題なく機能した。

本発明に係るシート型電気二重層キャパシタの断面図である。 本発明に係るシート型電気二重層キャパシタを実装した携帯機器の断面図である。 本発明に係るシート型電気二重層キャパシタを実装した携帯機器の断面図である。

符号の説明

１０１ 金属集電体
１０２ リード端子
１０３ 電極
１０４ セパレータ
１０５ 外装体
１０６ 封止材
２０１ シート型電気二重層キャパシタ
２０２ 二次電池収納部の蓋
２０３ 携帯機器
２０４ 二次電池
２０５ 実装部

Claims (4)

1. 金属集電体に担持された電極と、前記電極間に配置されたセパレータと、電解質と、前記電極と前記セパレータと前記電解質とを包含する外装体を有するシート型電気二重層キャパシタにおいて、前記金属集電体がＪＩＳ Ｈ ０００１で規定される質別記号Ｏのアルミニウム箔であることを特徴とするシート型電気二重層キャパシタ。
2. 前記金属集電体がリード端子を兼ねることを特徴とする請求項１記載のシート型電気二重層キャパシタ。
3. 前記金属集電体がエッチング加工されていないことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシート型電気二重層キャパシタ。
4. 機器に搭載される際に、折り曲げられて実装されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載のシート型電気二重層キャパシタ。

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