JP2006278618A - Electric double-layer capacitor and gas discharge valve thereof - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電気二重層キャパシタおよび電気二重層キャパシタに好適なガス抜きバルブに関する。 The present invention relates to an electric double layer capacitor and a gas vent valve suitable for an electric double layer capacitor.
近年、各種の蓄電素子として、高速充放電,充放電深度,充放電サイクル特性に優れる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、正極体と負極体とこれらの間に介装するセパレータとから組成される積層体と、積層体を電解質溶液と共に密封する容器と、容器の外部に配置される1対の端子と、からなり、1対の端子が正極体および負極体の同極どうしの結束部に接続される。 2. Description of the Related Art In recent years, attention has been focused on application technologies of electric double layer capacitors that are excellent in high-speed charge / discharge, charge / discharge depth, and charge / discharge cycle characteristics as various power storage elements. The electric double layer capacitor includes a laminate composed of a positive electrode body, a negative electrode body, and a separator interposed therebetween, a container for sealing the laminate together with an electrolyte solution, and a pair of electrodes disposed outside the container. And a pair of terminals are connected to a bundling portion of the positive and negative electrodes having the same polarity.
正極体および負極体は、炭素質材料を主原料に分極性電極が形成され、この炭素電極に集電体が取り付けられる。電荷は炭素電極に溜まり、電気の出し入れは1対のの端子(集電体の同極どうしの結束部に接続する)を介して行われるのである。分極性電極を形成する炭素質材料として、多孔質の活性炭がよく用いられる(特許文献1,特許文献2)。また、活性炭に代わる炭素質材料として、非多孔性炭素が知られている(非特許文献1)。
In the positive electrode body and the negative electrode body, a polarizable electrode is formed using a carbonaceous material as a main raw material, and a current collector is attached to the carbon electrode. Electric charges are accumulated on the carbon electrode, and electricity is supplied and taken out through a pair of terminals (connected to the bundling portions of the current collector with the same polarity). As a carbonaceous material for forming a polarizable electrode, porous activated carbon is often used (
非多孔性炭素は、易黒鉛化炭を乾留およびアルカリ賦活して得られるものであり、比表面積が100m2/g以下と、殆ど外比表面積だけと見させる程小さく、炭素組織の層間距離が0.36〜0.37nmの黒鉛様炭素である。このような非多孔性炭素を主原料に形成される分極性電極を用いる電気二重層キャパシタについては、充電により、初めて静電容量を発生する。充電前は、各種電解質イオン,溶媒,N2ガスなどを取り込める程度の細孔がない非多孔性炭素にも拘わらず、充電により、静電容量が発生するのは、炭素組織の層間への溶媒を伴った電解質イオンのインターカレーション(溶媒共挿入:solvent co-intercalation)によるものと推定されるのである。
特許文献1および特許文献2の場合、積層体を電解質溶液と共に密封する容器については、金属箔の中間層を含む積層構造の樹脂フィルムから形成され、積層体を電解質溶液と共に収容して熱溶着による密封処理が施される。
In the case of
電気二重層キャパシタにおいては、充放電により、気体状の分解生成物が発生すると、容器の内圧が高まり、容器の密封性を損なう可能性がある。このため、外気の侵入を防止しつつ、容器の内圧を所定レベルに維持するべく、容器の密封部にガス抜きバルブを組み付けることが考えられる。ところが、分極性電極の主原料が非多孔性炭素のような充電に伴う膨張率が大きい炭素質材料を用いる場合、積層体の膨張により、容器の密封部(熱溶着部)に剥離が生じやすくなる。また、放電に伴って積層体が収縮すると、積層体の電解質溶液の含浸量が減る分、容器の内部において、積層体の外側に電解質溶液が溢れてガス抜きバルブへ侵入しやすく、ガス抜きバルブの良好な機能を損なう可能性も考えられるのである。 In the electric double layer capacitor, when a gaseous decomposition product is generated due to charge and discharge, the internal pressure of the container is increased, which may impair the sealing performance of the container. For this reason, in order to maintain the internal pressure of the container at a predetermined level while preventing the intrusion of outside air, it is conceivable to assemble a gas vent valve in the sealed part of the container. However, when the main material of the polarizable electrode is a carbonaceous material having a large expansion coefficient associated with charging, such as non-porous carbon, peeling of the sealed portion (thermal welding portion) of the container is likely to occur due to the expansion of the laminate. Become. Further, when the laminate contracts with discharge, the amount of the electrolyte solution impregnated in the laminate decreases, so that the electrolyte solution overflows outside the laminate inside the container and easily enters the vent valve. There is also a possibility of damaging the good function of the.
この発明は、このような課題に対処するため、分極性電極の主原料が非多孔性炭素のような充電に伴う膨張率が大きい炭素質材料を用いる場合においても、炭素質材料の特性を最大限に引き出しつつ、容器を含む良好な耐久性を確保しえる、電気二重層キャパシタの提供を目的とする。 In order to cope with such a problem, the present invention maximizes the characteristics of the carbonaceous material even when the main material of the polarizable electrode is a carbonaceous material having a large expansion coefficient associated with charging, such as non-porous carbon. An object of the present invention is to provide an electric double layer capacitor capable of ensuring good durability including a container while drawing out to the limit.
第1の発明は、炭素質材料を主原料に分極性電極を形成すると共に集電体をこの炭素電極に取り付けることにより正極体および負極体を作成する工程、正極体と負極体とセパレータとから平板型の積層体を組成する工程、正極体および負極体のリード部としてこれらの同極どうしの結束部に1対の端子を接合する工程、容器に1対の端子の一部が突き出る状態に積層体を収めて注入した電解質溶液に含浸させる工程、炭素電極の電界賦活を行うべく1対の端子の間に電圧を印加する工程、1対の端子の一部が突き出る容器の開口を密封する工程、を経て製造される電気二重層キャパシタにおいて、容器は、金属箔の中間層を含む積層構造の柔軟な樹脂フィルムから形成され、積層体の膨張に伴う含浸量の増加分に相応する電解質溶液量を収容可能な保液部を積層体の周辺に設定したことを特徴とする。 The first invention includes a step of forming a polarizable electrode using a carbonaceous material as a main raw material and attaching a current collector to the carbon electrode to form a positive electrode body and a negative electrode body, and a positive electrode body, a negative electrode body, and a separator. A step of composing a flat laminate, a step of bonding a pair of terminals to the bundling portions of the same polarity as the lead portions of the positive electrode body and the negative electrode body, and a state in which a part of the pair of terminals protrudes from the container The step of impregnating the injected electrolyte solution containing the laminated body, the step of applying a voltage between the pair of terminals in order to activate the electric field of the carbon electrode, and sealing the opening of the container from which a part of the pair of terminals protrudes In the electric double layer capacitor manufactured through the process, the container is formed from a flexible resin film having a laminated structure including an intermediate layer of metal foil, and an electrolyte solution corresponding to an increase in the amount of impregnation accompanying expansion of the laminated body Accommodating quantity Characterized in that setting the capacity of the liquid retaining portion to the periphery of the laminate.
第2の発明は、第1の発明に係る電気二重層キャパシタにおいて、保液部にチューブまたはセパレータ等の保液性の良い材料を収装したことを特徴とする。 The second invention is characterized in that in the electric double layer capacitor according to the first invention, a material having a good liquid retention property such as a tube or a separator is accommodated in the liquid retention part.
第3の発明は、第2の発明に係る電気二重層キャパシタにおいて、チューブはフッ素樹脂から形成したことを特徴とする。 According to a third invention, in the electric double layer capacitor according to the second invention, the tube is made of a fluororesin.
第4の発明は、第1の発明に係る電気二重層キャパシタにおいて、1対の端子の一部が突き出る容器の密封部にガス抜きバルブを熱溶着により組み付けたことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the invention, in the electric double layer capacitor according to the first aspect of the invention, a gas vent valve is assembled by heat welding to a sealed portion of a container from which a part of a pair of terminals protrudes.
第5の発明は、第4の発明に係る電気二重層キャパシタに用いられるガス抜きバルブにおいて、バルブボディの少なくとも一部が熱溶着性樹脂から形成され、その樹脂面に熱溶着性樹脂が盛り上がるリブ状の凸部を備えたことを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the gas vent valve used in the electric double layer capacitor according to the fourth aspect of the present invention, at least a part of the valve body is formed of a heat-weldable resin, and the ribs on which the heat-weldable resin swells It has the shape of a convex part.
第1の発明においては、充電に伴う積層体の膨張により、積層体の電解質溶液の含浸量が増える分は、保液部の電解質溶液によって補償される。放電に伴って積層体が収縮すると、積層体の電解質溶液の含浸量が減る分、容器の内部において、積層体の外側の電解質溶液が増えることになるが、その分は保液部に収容される。このため、積層体の膨張に応じた含浸量の変化が保液部に吸収され、容器の密封部(熱溶着部)に無理が掛かることもなく、容器を含む電気二重層キャパシタの良好な耐久性を確保することができる。 In the first invention, the increase in the amount of the electrolyte solution impregnated in the laminate due to the expansion of the laminate due to charging is compensated by the electrolyte solution in the liquid retaining portion. When the laminate shrinks with the discharge, the amount of electrolyte solution impregnated in the laminate decreases, and the amount of electrolyte solution outside the laminate increases inside the container. The For this reason, the change in the amount of impregnation according to the expansion of the laminate is absorbed by the liquid retaining part, and the electric double layer capacitor including the container has good durability without overloading the sealed part (thermal welding part) of the container. Sex can be secured.
第2の発明においては、容器の内外の圧力差により、保液部に圧縮力が作用しても、チューブにより保液部が潰れるのを抑えられ、チューブの内径を保液部として必要な容積を確保することが可能となる。また、容積の確保のため、チューブの代わりにセパレータ等の保液性の良い材料を用いても良い。 In the second invention, even if a compressive force is applied to the liquid retaining part due to a pressure difference between the inside and outside of the container, the liquid retaining part is prevented from being crushed by the tube, and the volume required for the inner diameter of the tube as the liquid retaining part. Can be secured. In addition, in order to secure the volume, a material having good liquid retention properties such as a separator may be used instead of the tube.
第3の発明においては、フッ素樹脂製により、チューブに必要な特性(機械強度,耐薬品性,電気絶縁性,等)が確保される。 In the third invention, the properties (mechanical strength, chemical resistance, electrical insulation, etc.) necessary for the tube are ensured by the fluororesin.
第4の発明においては、充放電に伴って気体状の分解生成物が発生しても、ガス抜きバルブにより、外気の侵入を防止しつつ、容器の内圧を所定レベルに維持しえる。また、電解質溶液の保液部により、放電時に電解質溶液が積層体の外側に溢れてガス抜きバルブへ侵入(オーバフロー)するのを防止しえる。これらにより、容器の密封部およびガス抜きバルブを含む電気二重層キャパシタの良好な耐久性を確保することができる。 In the fourth aspect of the invention, even when a gaseous decomposition product is generated along with charging / discharging, the internal pressure of the container can be maintained at a predetermined level while preventing the entry of outside air by the gas vent valve. Further, the electrolyte solution holding part can prevent the electrolyte solution from overflowing to the outside of the laminate during discharge and entering the gas vent valve (overflow). As a result, it is possible to ensure good durability of the electric double layer capacitor including the sealed portion of the container and the gas vent valve.
第5の発明においては、リブ状の凸部により、熱溶着部を形成する樹脂量が増えるので、容器の密封部(ガス抜きバルブの組付部)を十分に補強することができる。容器の機械強度を高めるため、樹脂フィルムの金属箔の厚みを相対的に大きくする場合においても、リブ状の凸部により、熱溶着部の樹脂量の確保が図れ、必要な溶着強度を与えられるのである。 In the fifth aspect of the invention, the amount of resin forming the heat-welded portion is increased by the rib-like convex portion, so that the sealing portion of the container (the assembly portion of the gas vent valve) can be sufficiently reinforced. In order to increase the mechanical strength of the container, even when the thickness of the metal foil of the resin film is relatively increased, the rib-like convex portion can secure the amount of resin in the heat-welded portion and give the necessary welding strength. It is.
図1,図2において、電気二重層キャパシタ1の一例を説明する。22はキャパシタ本体を構成する平板型の積層体であり、21は積層体22を電解液と共に密封する容器であり、24は容器21の外部に突き出る1対の端子である。各端子24は、高純度のアルミ板から形成される。35は容器21の内部に発生する気体状の分解生成物を容器21の外部へ除去するためのガス抜きバルブであり、容器21の上部において、1対の端子24の間に組み付けられる。
1 and 2, an example of the electric
平板型の積層体22は、正極体と負極体とこれらの間に介装されるセパレータとから組成される。正極体および負極体は、分極性電極と集電体とから構成される。分極性電極は、非多孔性炭素(炭素質材料)を主原料に形成される。集電体は、高純度のアルミ箔から形成され、分極性電極(炭素電極)に取り付けられる。セパレータは、圧縮状態で100μmのガラス繊維から作られ、電解質溶液の保持体(retainner)機能を与えるべく、分極性電極と同等以上の厚みに設定される。分極性電極の集電体は、同極どうしが結束され、各結束部に極性の対応する端子24が接合される。
The flat plate-
容器21は、金属箔の中間層を含む積層構造の樹脂フィルム(ラミネートフィルム)から絞り加工により成形される2つの容器部材(底側部材と蓋側部材と)からなり、これらを組み合わせると、互いの向き合う凹部21aにより、底側部材と蓋側部材との間に積層体22の収容部が形成される。凹部21aの底面から合わせ面21bへ立ち上がる側面が2つの曲がり部21c,21dを持つ階段状に形成され、収容部の周辺に保液部36が設けられる。保液部36は、充電による積層体の膨張に伴う含浸量の増加分に相応する電解質溶液量を収容可能な容積に設定される。
The
積層体22は、底側部材の内側に納められ、その上に蓋側部材が被せられる。容器21の周縁において、1対の端子24の一部が引き出される一辺を除く三辺が熱溶着される。容器21は、1対の端子24の一部が突き出る一辺が開口可能となり、その開口部から内部に電解質溶液が注入され、含浸処理および電界賦活が終わると、容器21内の余分な電解液が抜き取られ、残りの開口可能な一辺が熱溶着されるのである。
The laminated
1対の端子24と容器21の金属箔(樹脂フィルムの中間層)との電気絶縁性を確保するため、これらの端子に板状の熱溶着性樹脂が取り付けられる。容器21の開口可能な一辺において、熱溶着の密閉処理により、板状の熱溶着性樹脂は、容器21の内面(樹脂フィルムの表層)と溶融しながら1対の端子24を包み込むるように固まり、これら端子24が樹脂フィルムの中間層(金属箔)に接触するのを防止するのである。
In order to ensure electrical insulation between the pair of
図3〜図6において、40はガス抜きバルブ35のバルブボディであり、容器21との熱溶着部41と、容器21の内部への挿入部42と、容器21の外部への突出部43と、からなり、これらを貫通するガス抜き通路44が形成される。ガス抜き通路44の出口側は弁室45に形成され、ガス抜き通路44の入口側に気体状の分解生成物が溜まる大径の空間容積46が設定される。弁室45と空間容積46との間に中継部47が形成され、弁室45と中継部47との境(段差面)が弁座48に設定される。弁室45に弁体(図示せず)およびその開弁圧を設定するバネ(図示せず)が収装され、気体状の分解生成物と一緒に電解質溶液が外部へ持ち出されるのを抑止するガス透過膜(図示せず)が中継部47に介装される。
3 to 6,
バルブボディ40は、熱溶着性樹脂から一体成形され、容器21との熱溶着面を大きく確保するため、熱溶着部41の外周が翼状に形成される。分極性電極の主原料が非多孔性炭素であり、充電時の膨張率が大きいので、容器21の密封部(熱溶着部)を補強するため、熱溶着部41の外面に熱溶着性樹脂がリブ状に盛り上がる複数の凸部49が備えられる。
The
ガス抜きバルブ35は、容器21の周縁において、三辺の熱溶着後、残る一辺において、熱溶着の密閉処理により、1対の端子24に取り付けられる板状の熱溶着性樹脂と共にバルブボディ40の熱溶着部41を介して容器21の上部に組み付けられるのである。
The gas vent valve 35 is formed on the periphery of the
このような構成によると、充放電に伴って気体状の分解生成物が発生しても、ガス抜きバルブ35により、外気の侵入を防止しつつ、容器21の内圧を開弁圧以下に維持しえる。充電に伴う積層体22の膨張により、積層体22の電解質溶液の含浸量が増える分は、保液部36の電解質溶液によって補償される。放電に伴って積層体22が収縮すると、積層体22の電解質溶液の含浸量が減る分、容器21の内部において、積層体22の外側の電解質溶液が増えることになるが、その分は保液部36に収容される。このため、積層体22の膨張に応じた含浸量の変化が保液部36に吸収され、容器21の密封部(熱溶着部)に無理が掛かることもなく、容器21を含む電気二重層キャパシタの良好な耐久性を確保することができる。
According to such a configuration, even if a gaseous decomposition product is generated due to charging / discharging, the internal pressure of the
ガス抜きバルブ35は、リブ状の凸部49により、熱溶着部41の樹脂量が増えるので、容器21との溶着強度および容器21の密封性を十分に高めることができる。積層体22の膨張率に対応して容器21の機械強度を高めるため、樹脂フィルムの金属箔の厚みを相対的に大きくする場合においても、リブ状の凸部49により、熱溶着部41の樹脂量の確保が図れ、必要な溶着強度を与えられるのである。また、電解質溶液の保液部36により、放電時に電解質溶液が積層体の外側に溢れてガス抜きバルブ35へ侵入(オーバフロー)するのを防止しえる。電解質溶液がガス抜きバルブ35に侵入すると、ガス抜き通路44に電解質溶液がこびりつく可能性もあり、正常なガス抜き機能(弁体の開閉動作)を阻害しかねないのである。
In the gas vent valve 35, the amount of resin in the heat-welded portion 41 is increased by the rib-like
図7は、電気二重層キャパシタの製造過程において、電界賦活などを処理するための装置を説明するものである。槽11は、各工程の処理手段と共にグローブボックスの内部に設置される。グローブボックスの内部は、常圧の低露点(例えば、露点温度が−90℃)の不活性雰囲気に管理(維持)される。 FIG. 7 illustrates an apparatus for processing electric field activation or the like in the manufacturing process of the electric double layer capacitor. The tank 11 is installed inside the glove box together with the processing means of each process. The inside of the glove box is managed (maintained) in an inert atmosphere having a low pressure dew point at normal pressure (for example, a dew point temperature of −90 ° C.).
図7において、21が槽11に収蔵される容器であり、1対の端子24の一部が突き出る一辺が開口可能に構成される。槽11は、真空ポンプに接続される配管用の開口部12と、槽11の内部をグローブボックスに開放する通路13およびこれを開閉するバルブ13aと、を備える。バルブ13aおよび蓋14を閉じると、槽11の内部は高度な密閉状態に保持される。15は充放電装置に接続されるコネクタであり、槽11の内部において、容器21の開口から突き出る1対の端子34は、コネクタ15から延びる配線(コード)の鰐口部を介して分離可能に接続される。
In FIG. 7, 21 is a container stored in the tank 11, and one side from which a part of the pair of
25は容器21を所定状態に保持する治具であり、プレート26に締付ボルト27が進退可能に螺合され、締付ボルト17上をスライド可能に支持されるプレート28,29が設けられる。プレート28,29間にスプリング30が介装され、締付ボルト27を初期位置からネジ込むと、スプリング30が圧縮され、プレート29,26間の容器21に作用する押圧力を高めるようになっている。図示しないが、槽11は、電解質溶液を容器21に注入するための設備と、容器21内の余分な電解質溶液を抜き取るための設備と、を備える。
電気二重層キャパシタは、(1)炭素質材料を主原料に分極性電極を形成すると共に集電体をこの炭素電極に取り付けることにより正極体および負極体を作成する工程、(2)正極体と負極体とセパレータとから平板型の積層体22を組成する工程、(3)正極体および負極体のリード部としてこれらの同極どうしの結束部に1対の端子24を接合する工程、(4)容器21に1対の端子の一部が突き出る状態に積層体22を収めて注入した電解質溶液に含浸させる工程、(5)炭素電極の電界賦活を行うべく1対の端子24の間に電圧を印加する工程、(6)1対の端子の一部が突き出る容器の開口を密封する工程、を経て製造される。
The electric double layer capacitor includes (1) a step of forming a polarizable electrode using a carbonaceous material as a main raw material and attaching a current collector to the carbon electrode to create a positive electrode body and a negative electrode body, and (2) a positive electrode body and A step of composing a
(1)の工程において、非多孔性炭素は、比表面積が100m2/g以下かつ炭素組織の層間距離が0.36〜0.37nmの黒鉛様炭素であり、易黒鉛化コークスあるいはピッチ(前駆体)を300〜400℃で乾留した後、この原料炭に苛性アルカリ(例えば、KOH)を混合して不活性雰囲気中で650〜850℃に加熱する処理(アルカリ賦活)から得られる。乾留を経ない場合、多孔質の活性炭が生成される。 In the step (1), the non-porous carbon is a graphite-like carbon having a specific surface area of 100 m 2 / g or less and a carbon structure interlayer distance of 0.36 to 0.37 nm, and is easily graphitized coke or pitch (precursor). Body) is subjected to dry distillation at 300 to 400 ° C., and then the raw coal is mixed with caustic (eg, KOH) and heated to 650 to 850 ° C. in an inert atmosphere (alkali activation). When carbonization is not performed, porous activated carbon is generated.
非多孔性炭素は、通常の手法で洗浄,粉砕などの処理を施した後、導電材(例えば、カーボンブラック)および結着材(例えば、ポリテトラフルオロエチレン)を加えて混練してシート状の分極性電極に形成され、この炭素電極に集電体を取り付けることにより、正極体および負極体が作成されるのである。 Non-porous carbon is processed into a sheet-like shape after being subjected to treatment such as washing and pulverization by a usual method, and then a conductive material (for example, carbon black) and a binder (for example, polytetrafluoroethylene) are added and kneaded. A positive electrode body and a negative electrode body are formed by forming a polarizable electrode and attaching a current collector to the carbon electrode.
(2)の工程においては、正極体と負極体とこれらの間に介装するセパレータとから平板型の積層体22が組成される。組成前の正極体および負極体は、真空乾燥炉に入れ、真空度10-5Pa以下の減圧状態において、温度200℃以上に加熱する。極度の減圧状態を確保するため、ターボ分子ポンプが使用される。この処理(真空乾燥)が終わると、正極体および負極体を真空乾燥炉からグローブボックスへ搬送する前に炉内を常圧に戻すべく低露点(例えば、露点温度が−90℃)の不活性ガスを充填するのである。ガラス繊維のセパレータについても、真空乾燥炉に正極体および負極体と一緒に入れ、真空度10-5Pa以下の減圧状態において、温度200℃以上に加熱する。
In the step (2), a plate-
(3)の工程において、積層体22の各集電体は、同極どうしが結束され、各結束部に極性の対応する端子24を溶接する。
In the step (3), the current collectors of the laminate 22 are bundled with the same polarity, and the
(4)の工程において、積層体22は、容器21の底側部材の内側に納められ、その上に蓋側部材が被せられる。容器21の周縁において、1対の端子24の一部が引き出される一辺を除く三辺が熱溶着される。容器21は、1対の端子24の一部が突き出る一辺が開口可能になり、その状態で図1の槽11に収蔵される。密閉した槽11の内部を10Pa以下に減圧し、10Pa以下の減圧状態を保持しつつ、所定時間が経過すると、低露点(例えば、露点温度が−90℃)の不活性ガスを充填して槽11の内部を常圧に戻すのであり、常圧状態を保持しつつ、電解質溶液を容器21に注入する。注入後は、槽11の内部を10Pa以下の減圧状態に保持する処理と、低露点の不活性ガスの充填によって常圧状態に保持する処理と、が交互に繰り返される。これにより、炭素電極(分極性電極)およびセパレータに電解質溶液が十分に浸透するようになり、含浸時間も短縮される。
In the step (4), the
(5)の工程においては、1次電界賦活および2次電界賦活が処理される。1次電界賦活は、密閉した槽11の内部を10Pa以下の減圧状態に保持しつつ行われる充放電サイクルであり、電流密度が所定値(例えば、1mA/cm2)未満の定電流充電により、長時間かけて電圧を徐々に高め、予め定めた印加可能な最大電圧(例えば、3V〜5V)に達したら、その電圧を保持しつつ、所定時間が経過すると、定電流放電により、電圧を0Vまで低下させる。2次電界賦活は、密閉した槽11の内部を常圧の低露点(例えば、露点温度が−90℃)の不活性雰囲気に保持しつつ行われる充電サイクルと、10Pa以下の減圧状態に保持しつつ行われる充放電サイクルと、を交互に所定回数(例えば、2〜15回)行う処理であり、各充放電サイクルにおいて、電流密度が所定値(例えば、1mA/cm2)以上の定電流充電により、電圧を短時間に高め、予め定めた印加可能な最大電圧(例えば、3V〜5V)に達したら、その電圧を保持しつつ、所定時間が経過すると、定電流放電により、電圧を0Vまで低下させる。 In the step (5), primary electric field activation and secondary electric field activation are processed. The primary electric field activation is a charge / discharge cycle performed while maintaining the inside of the sealed tank 11 in a reduced pressure state of 10 Pa or less, and by constant current charging with a current density less than a predetermined value (for example, 1 mA / cm 2 ), When the voltage is gradually increased over a long period of time and reaches a predetermined maximum voltage that can be applied (for example, 3 V to 5 V), the voltage is kept at 0 V by constant current discharge after a predetermined time while maintaining the voltage. To lower. In the secondary electric field activation, the inside of the sealed tank 11 is maintained in a charging cycle performed while maintaining an inert atmosphere with a low pressure dew point (for example, a dew point temperature of −90 ° C.) and a reduced pressure state of 10 Pa or less. Charging and discharging cycles carried out while being carried out alternately at a predetermined number of times (for example, 2 to 15 times), and in each charging and discharging cycle, constant current charging with a current density of a predetermined value (for example, 1 mA / cm 2 ) or more. By increasing the voltage in a short time and reaching a predetermined maximum voltage that can be applied (for example, 3 V to 5 V), the voltage is kept to 0 V by constant current discharge after a predetermined time while maintaining the voltage. Reduce.
2次電界賦活の、密閉した槽11の内部を常圧の低露点の不活性雰囲気に保持しつつ行われる、最後の充放電サイクルにおいては、予め定めた印加可能な最大電圧を一定時間保持しつつ、槽11の蓋14を開いた状態において、治具25の締付ボルト27を初期位置から所定量だけネジ込むことにより、スプリング30のバネ力(容器21への押圧力)を高め、容器21内の余分な電解質溶液を回収する。その後、治具25の締付ボルト27を初期位置に緩め、定電流放電により、電圧を0Vに低下させる。
In the final charge / discharge cycle, which is performed while maintaining the inside of the sealed tank 11 of the secondary electric field activation in an inert atmosphere with a low dew point at normal pressure, a predetermined maximum voltage that can be applied is maintained for a certain period of time. In the state where the lid 14 of the tank 11 is opened, the tightening
(6)の工程においては、容器21の残る一辺を熱溶着することにより、1対の端子24の間にガス抜きバルブ35を組み付けるのである。ガス抜きバルブ35は、熱溶着の密閉処理により、1対の端子24に付けた板状の熱溶着性樹脂と共にバルブボディ40の熱溶着部41を介して容器21の上部に組み付けられる。
In the step (6), the gas vent valve 35 is assembled between the pair of
このような製造過程において、槽11の内部は、常圧の不活性雰囲気と10Pa以下の減圧状態と、に変換される。そのため、(5)の工程においては、10Pa以下の減圧状態への変換により、容器21が圧縮され、保液部36も潰れてしまうと、放電に伴う積層体22の収縮により、容器21の内部において、積層体22の外側の電解質溶液が増えることになり、容器21から溢れる可能性が考えられる。図8〜図10は、その対策手段を説明するものであり、容器21の保液部36にフッ素樹脂製のチューブ50が収装される。具体的には、(4)の工程において、容器21の底側部材に積層体22の三辺を囲むコ字形のチューブ50が納められる。そして、蓋側部材が被せられ、1対の端子24の一部が引き出される一辺を除く三辺が熱溶着されるのである。
In such a manufacturing process, the inside of the tank 11 is converted into an inert atmosphere at normal pressure and a reduced pressure state of 10 Pa or less. Therefore, in the step (5), when the
このため、(5)の工程において、容器21の内外の圧力差により、保液部36に圧縮力が作用しても、チューブ50により保液部36が潰れるのを抑えられ、チューブ50の内径を保液部36として必要な容積を確保することができる。チューブ50は、複数の穴(電解質溶液の出入口)が形成される。なお、電気二重層キャパシタ(製品)は、チューブ50を内蔵するものとなり、チューブ50により積層体22の保護機能も得られる。図8〜図10において、図2と機能が同一の部位に同一の符号を付ける。なお、チューブ50の代わりにセパレータ等の保液性の良い材料を保液部36に収装しても良い。
Therefore, in the step (5), even if a compressive force acts on the
21 容器
22 積層体
24 端子
35 保液部
35 ガス抜きバルブ
40 バルブボディ
41 バルブボディの熱溶着部
49 リブ状の凸部
50 チューブ
21
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