JP2006054384A

JP2006054384A - 電気二重層キャパシタの製造方法

Info

Publication number: JP2006054384A
Application number: JP2004236433A
Authority: JP
Inventors: Hideo Ono; 英雄小野; Hiromi Seki; 浩身関; Yoshiyuki Soga; 吉行曽我
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 2004-08-16
Filing date: 2004-08-16
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2024-08-16
Also published as: JP4500620B2

Abstract

【課題】電気二重層キャパシタの溶接性を向上する。
【解決手段】一定数の正極体１１と負極体１２をこれらの間にセパレータを介在させて交互に積層し、各正極体および各負極体の一部をリード部１５、１６として同極どうしの重層部をそれぞれ端子１７、１８にスポット溶接にて接合する電気二重層キャパシタの製造方法において、前記スポット溶接の溶接チップに、ヘッド部３４をヘッド部の突端を除いて囲う耐熱性の樹脂パイプ３５を装着した溶接チップ２１を用いる。
【選択図】図４

Description

この発明は、電気二重層キャパシタの製造方法に関する。

近年、各種の蓄電装置として、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。

電気二重層キャパシタは、それぞれ誘電体（活性炭電極）と集電極（アルミ箔）とで構成される一定数の正極体と負極体がこれらの間にセパレータを介在させて交互に積層される。各正極体および各負極体の集電極にはリード部が形成され、そのリード部を同極どうし重ね合わせた重層部がそれぞれ端子（アルミ電極）にスポット溶接等によって接合される。これらの積層体は、電解液に浸され、端子が外部へ突出された状態で、容器に収容される（例えば、特許文献１）。
特開２００２−２８０２７１

このような電気二重層キャパシタにあって、リード部の重層部と端子との接合をスポット溶接によって行う場合、アルミ溶接のため、電流値が高く、溶接チップ（溶接機の電極）が溶接部（端子）に貼り付きやすく、摩耗しやすい。

溶接チップの摩耗によって、ヘッド部の接触面積が大きくなったりすると、溶着状態が不均一になり、結合の安定性に欠ける。また、結合部の抵抗値が増加してしまい、キャパシタの性能に影響する。

また、溶接チップの摩耗によって、スパッターが付着して、溶接不良を招きかねない。また、溶接チップの交換頻度が高い。

この発明は、このような課題に着目してなされたものであり、溶接チップを改良して、電気二重層キャパシタの溶接性を向上することを目的とする。

第１の発明は、一定数の正極体と負極体をこれらの間にセパレータを介在させて交互に積層し、各正極体および各負極体の一部をリード部として同極どうしの重層部をそれぞれ端子にスポット溶接にて接合する電気二重層キャパシタの製造方法において、前記スポット溶接の溶接チップに、ヘッド部をヘッド部の突端を除いて囲う耐熱性の樹脂パイプを装着した溶接チップを用いることを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、前記樹脂パイプを装着した溶接チップは、前記端子側に用いることを特徴とする。

第３の発明は、第１、第２の発明において、前記樹脂パイプの端部周囲は、ヘッド部の突端に向かって小径の円錐形状に形成したことを特徴とする。

第１の発明においては、リード部の重層部と端子とのスポット溶接を良好に行え、キャパシタの性能を向上できると共に、溶接性能を向上できる。

第２、第３の発明においては、溶接チップのヘッド部の端子への貼り付きは弱くなり、ヘッド部の摩耗を抑えることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１において、１０はキャパシタ本体（積層体）を示す。

キャパシタ本体１０は、一定数の正極体１１と負極体１２をこれらの間にセパレータ（図示しない）を介在させて交互に積層される。

正極体１１および負極体１２は、集電極１３、１４（アルミ箔）とその両側に配設される活性炭電極（図示しない）とから形成される。

正極体１１の集電極１３および負極体１２の集電極１４は、所定位置にリード部１５、１６が備えられ、それぞれ同極どうしのリード部１５、１６が重ね合わされた重層部がそれぞれ端子板１７、１８（アルミ電極）にスポット溶接（後述する）によって接合される。

このキャパシタ本体１０は、電解液に浸され、端子板１７、１８が外部へ突出された状態で、容器（図示しない）に収容され、密封される。

図２はキャパシタ本体１０のリード部１５、１６の重層部と端子板１７、１８とのスポット溶接機２０を、図３は溶接機２０の上側の溶接チップ（可動側の電極）２１を、図４は溶接機２０の下側の溶接チップ（固定側の電極）２２を示す。

スポット溶接機２０は、上部の昇降、加圧機能を持つホルダ２４に溶接チップ２１が、下部のホルダ２５に溶接チップ２２が取り付けられる。

溶接チップ２１は、図３のように基部２７とヘッド部２８からなる。基部２７は、銅材から成り、軸部３０とシャンク３１が形成される。ヘッド部２８は、モリブデン材から成り、前端中心部３２が所定小径の端部面に、その周りが半球面状に形成されると共に、ヘッド後部（図示しない）が基部２７の軸部３０の取付穴（図示しない）に嵌着固定される。

溶接チップ２２は、図４、図５、図６のように基部３３とヘッド部３４と樹脂パイプ３５からなる。基部３３は、銅材から成り、軸部３６とシャンク３７が形成される。ヘッド部３４は、モリブデン材から成り、所定小径の軸状に形成されると共に、ヘッド後部（図示しない）が基部３３の軸部３６の取付穴（図示しない）に嵌着固定される。樹脂パイプ３５は、耐熱性のテフロン（登録商標）（ポリテトラフルオロエチレン）樹脂からなり、所定外径、所定穴径に形成されると共に、その前端部周囲が円錐形状（ヘッド部３４の突端３８に向かって小径の円錐形状）に形成され、ヘッド部３４にヘッド部３４を囲うように（ヘッド部３４の突端３８は除く）打ち込まれ、装着される。

キャパシタ本体１０のリード部１５、１６の重層部と端子板１７、１８とのスポット溶接は、スポット溶接機２０の治具２６にキャパシタ本体１０をセットして、行われる。端子板１７、１８はリード部１５、１６の重層部の下面に配設され、各部位の溶接が順に行われる。

まず、端子板１７とリード部１５の重層部との溶接部位を溶接チップ２１、２２間に移動して、下側の溶接チップ２２を端子板１７にあてがい、上側の溶接チップ２１をリード部１５の重層部に所定の加圧力で突き当て、所定電流を所定短時間流して、溶接される。

次に、端子板１７とリード部１５の重層部との別の溶接部位に移動して、同様に下側の溶接チップ２２を端子板１７にあてがい、上側の溶接チップ２１をリード部１５の重層部に所定の加圧力で突き当て、所定電流を所定短時間流して、溶接される。

この後、端子板１８とリード部１６の重層部との溶接部位を溶接チップ２１、２２間に移動して、下側の溶接チップ２２を端子板１８にあてがい、上側の溶接チップ２１をリード部１６の重層部に所定の加圧力で突き当て、所定電流を所定短時間流して、溶接される。

次に、端子板１８とリード部１６の重層部との別の溶接部位に移動して、同様に下側の溶接チップ２２を端子板１８にあてがい、上側の溶接チップ２１をリード部１６の重層部に所定の加圧力で突き当て、所定電流を所定短時間流して、溶接される。

このようにキャパシタ本体１０のリード部１５、１６の重層部と端子板１７、１８とのスポット溶接を行うので、リード部１５、１６の重層部と端子板１７、１８との良好な結合状態を確保できる。

この溶接の例を述べる。リード部１５、１６の厚さが例えば０．０５ｍｍ、枚数が例えば２１〜２２枚、端子板１７、１８の厚さが例えば０．６ｍｍのものに対して、溶接チップ２２のヘッド部３４の径を例えば３ｍｍ、溶接電流値を例えば８．２〜９．２ＫＡ（通電時間は例えば８〜１１ｍｓ）にした場合、均一な溶着状態を確保できると共に、ナゲット径を１ｍｍ以上確保でき、結合部の抵抗値を０．６ｍΩ以下にできることを確認している。

また、溶接チップ２２のヘッド部３４に、ヘッド部３４の突端３８を除いて囲う樹脂パイプ３５を装着したため、ヘッド部３４の端子板１７、１８への貼り付きは弱くなり、ヘッド部３４の摩耗を抑えることができる。

そのため、ヘッド部３４の摩耗によって、スパッターが付着して、溶接不良を招くことを防ぐことができる。

また、ヘッド部３４の摩耗によって、ヘッド部３４の接触面積が大きくなることはなく、前述のように均一な溶着状態を確保できる。また、溶接チップ２２の交換頻度を低くできる。

したがって、安定した結合を確保でき、キャパシタの性能を向上できると共に、溶接を良好に行え、溶接性能を向上できる。

なお、溶接機２０の上側の溶接チップ２１には、ヘッド部前端を半球面状にしたものを用いたが、下側の溶接チップ２２とほぼ同様に構成したものを用いても良い。

溶接機２０の上側の溶接チップにヘッド部前端を半球面状にした溶接チップ２１を用いた場合は、前記のようにリード部１５、１６の枚数が比較的多い（２１〜２２枚）もの（大容量タイプのキャパシタ）にあって、溶接を良好に行え、溶接機２０の上側の溶接チップに下側の溶接チップ２２とほぼ同様に構成したものを用いた場合は、リード部１５、１６の枚数が少ないものに対して、均一な溶着状態を確保できる。

また、溶接チップ２２のヘッド部３４に装着する樹脂パイプ３５には、テフロン樹脂を用いたが、ベークライト（熱硬化性フェノール樹脂）を用いても良い。
される。

キャパシタ本体の概略図である。スポット溶接機の側面図である。上側の溶接チップの側面図である。下側の溶接チップの側面図である。下側の溶接チップの基部ならびにヘッド部の側面図である。樹脂パイプの側面図である。

符号の説明

１０キャパシタ本体
１１正極体
１２負極体
１３、１４集電極
１５、１６リード部
１７、１８端子板
２０スポット溶接機
２１溶接チップ
２２溶接チップ
２８ヘッド部
３４ヘッド部
３５樹脂パイプ

Claims

一定数の正極体と負極体をこれらの間にセパレータを介在させて交互に積層し、各正極体および各負極体の一部をリード部として同極どうしの重層部をそれぞれ端子にスポット溶接にて接合する電気二重層キャパシタの製造方法において、
前記スポット溶接の溶接チップに、ヘッド部をヘッド部の突端を除いて囲う耐熱性の樹脂パイプを装着した溶接チップを用いることを特徴とする電気二重層キャパシタの製造方法。
前記樹脂パイプを装着した溶接チップは、前記端子側に用いることを特徴とする請求項１に記載の電気二重層キャパシタの製造方法。
前記樹脂パイプの端部周囲は、ヘッド部の突端に向かって小径の円錐形状に形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の電気二重層キャパシタの製造方法。