JP2007019082A - Electric double layer capacitor and its manufacturing method - 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その製造方法に関する。 The present invention relates to an electric double layer capacitor and a method for manufacturing the same.
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。 2. Description of the Related Art In recent years, attention has been focused on application technologies for electric double layer capacitors that can be rapidly charged and have a long charge / discharge cycle life as various power storage devices.
このような電気二重層キャパシタについては、帯状の正の電極シートと帯状の負の電極シートとこれらの間に挟まれる帯状のセパレータとから形成される巻回体と、巻回体を電解液と共に密封する容器と、を備えるものがある(特許文献1,特許文献2)。電極シートは、分極性電極(炭素質材料により形成される)と集電極(アルミニウム箔から形成される)とから構成される。容器の外部に1対の端子が配置され、これら外部端子に巻回体の極性が対応する電極シートが接続されるのである。
特許文献1の場合、容器の外部端子と巻回体の極性が対応する電極シートとの間を接続するため、各電極シートの側縁部(例えば、正の電極シートの上側縁部、負の電極シートの下側縁部)に集電極の露出する余白(アルミニウム箔の一部分)が設定され、巻回体を形成する過程において、電極タブが各電極シートの余白に溶接される。特許文献2の場合、巻回体の形成後に各電極シートの余白(アルミニウム箔の一部分)は、特殊な溶接用治具を用いて押し潰され、容器の外部端子の一部分を構成する円盤部に溶接される。いずれの場合においても、容器の外部端子(電気の出し入れ部)と巻回体の極性が対応する電極シートとの接続は、電極タブの位置ズレや余白が不均一に潰れる可能性もあり、簡単に行かない。特許文献2においては、複雑な溶接用治具も必要となってしまう。 In the case of Patent Document 1, in order to connect between the external terminal of the container and the electrode sheet corresponding to the polarity of the wound body, the side edge of each electrode sheet (for example, the upper edge of the positive electrode sheet, negative A margin (a part of the aluminum foil) where the collecting electrode is exposed is set on the lower edge of the electrode sheet), and in the process of forming the wound body, the electrode tab is welded to the margin of each electrode sheet. In the case of Patent Document 2, the margin of each electrode sheet (a part of the aluminum foil) is crushed by using a special welding jig after the wound body is formed, and the disk part constituting a part of the external terminal of the container is formed. Welded. In any case, the connection between the external terminal of the container (electrical outlet / outlet part) and the electrode sheet corresponding to the polarity of the wound body is easy because the displacement of the electrode tab and the margin may be crushed unevenly. Don't go to In Patent Document 2, a complicated welding jig is also required.
この発明は、このような従来の技術を踏まえつつ、容器の外部端子を含む電極構造が簡単かつ巻回体も能率よく形成しえる、電気二重層キャパシタおよびその製造方法の提供を目的とする。 An object of the present invention is to provide an electric double layer capacitor and a method for manufacturing the same, in which an electrode structure including an external terminal of a container is simple and a wound body can be efficiently formed in consideration of such conventional techniques.
第1の発明は、帯状の正の電極シートと帯状の負の電極シートとこれらの間に挟まれる帯状のセパレータとから形成される巻回体と、巻回体を電解液と共に密封する容器と、を備える電気二重層キャパシタにおいて、巻回体は、巻き取り用の芯棒が設けられ、その芯棒は、1対の電極部とこれらの間を絶縁する中間部とからなり、電極部の各々に極性が対応する電極シートの巻き取り始端部を接合したことを特徴とする電気二重層キャパシタ。 A first invention includes a wound body formed of a strip-shaped positive electrode sheet, a strip-shaped negative electrode sheet, and a strip-shaped separator sandwiched therebetween, and a container that seals the wound body together with an electrolyte. The winding body is provided with a core rod for winding, and the core rod is composed of a pair of electrode portions and an intermediate portion that insulates between them, An electric double layer capacitor, wherein winding start ends of electrode sheets each having a corresponding polarity are joined.
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、容器は、筒体とその各開口端を塞ぐ蓋とからなり、蓋の中央に穴が形成される一方、巻回体の芯棒の各電極部は、蓋の穴を通して容器から突き出る1対の外部端子を形成することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the electric double layer capacitor according to the first aspect of the present invention, the container includes a cylindrical body and a lid that closes each open end thereof, and a hole is formed in the center of the lid, while the wound body Each electrode portion of the core rod is characterized by forming a pair of external terminals protruding from the container through a hole in the lid.
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、蓋の穴はネジ穴であり、芯棒の各電極部は、蓋のネジ穴に螺合するネジ部を備えることを特徴とする。 According to a third aspect of the invention, in the electric double layer capacitor according to the second aspect of the invention, the hole of the lid is a screw hole, and each electrode portion of the core rod includes a screw portion that is screwed into the screw hole of the lid. And
第4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、蓋の周縁部に筒体の開口端との嵌合溝を備えることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the electric double layer capacitor according to the second aspect of the present invention, the peripheral edge of the lid is provided with a fitting groove with the opening end of the cylindrical body.
第5の発明は、帯状の正の電極シートと帯状の負の電極シートとこれらの間に挟まれる帯状のセパレータとから形成される巻回体と、巻回体を電解液と共に密封する容器と、を備える電気二重層キャパシタの製造方法において、1対の電極部とこれらの間を絶縁する中間部とから形成される巻き取り用の芯棒を使用し、芯棒の一方の電極部に正の電極シートの巻き取り始端部を、同じく他方の電極部に負の電極シートの巻き取り始端部を接合し、正の電極シートと負の電極シートとの間にセパレータを挟みながら、巻き取り用の芯棒を回転させることにより、巻回体を形成する工程、を備えることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a wound body formed of a strip-shaped positive electrode sheet, a strip-shaped negative electrode sheet, and a strip-shaped separator sandwiched therebetween, and a container that seals the wound body together with an electrolyte. In the method of manufacturing an electric double layer capacitor comprising: a winding core rod formed of a pair of electrode portions and an intermediate portion that insulates between them, one positive electrode portion of the core rod is The winding start end of the electrode sheet is joined to the other electrode portion, and the winding start end of the negative electrode sheet is joined, and the separator is sandwiched between the positive electrode sheet and the negative electrode sheet. A step of forming a wound body by rotating the core rod.
第1の発明においては、巻き取り用の芯棒を備えるので、巻回体の形成が簡単かつ精度よく行える。芯棒は、電極部の各々に極性の対応する電極シートの巻き取り始端部が接合され、各電極部の一部が容器から突き出るように設定すると、容器の外部端子(電気の出し入れ部)も簡単かつ容易に形成しえるのである。その結果、巻回型の電気二重層キャパシタについて、これを能率よく廉価に製造できる、という効果が得られる。 In the first invention, since the core rod for winding is provided, the wound body can be formed easily and accurately. When the core rod is set so that the winding start end of the electrode sheet corresponding to the polarity is joined to each of the electrode parts, and a part of each electrode part protrudes from the container, the external terminal (electrical outlet / outlet part) of the container also becomes It can be formed easily and easily. As a result, it is possible to obtain an effect that the wound type electric double layer capacitor can be manufactured efficiently and inexpensively.
第2の発明においては、巻回体を容器の筒体に収め、芯棒の各電極部を蓋の穴に貫通させつつ、これら蓋を筒体の両端(開口部)に組み付けることにより、各電極部の蓋から突き出る部分が容器の外部端子になる。つまり、容器の外部端子も巻回体の芯棒により簡単かつ容易に形成しえる。 In the second invention, the wound body is housed in a cylindrical body of the container, and each electrode portion of the core rod is passed through the hole of the lid, and these lids are assembled to both ends (openings) of the cylindrical body, The part protruding from the lid of the electrode part becomes the external terminal of the container. That is, the external terminal of the container can be easily and easily formed by the core rod of the wound body.
第3の発明においては、巻回体を容器の筒体に収め、芯棒のネジ部を蓋のネジ穴に螺合させつつ、これら蓋を筒体の両端(開口部)に組み付けることにより、各電極部の蓋から突き出る部分が容器の外部端子になる。容器の外部端子についても、巻回体の芯棒により簡単かつ容易に形成しえるほか、蓋はネジにより巻回体の芯棒を介して筒体に簡単かつ精度よく組み付けられるのである。 In the third invention, the wound body is accommodated in the cylindrical body of the container, and the lid is assembled to both ends (openings) of the cylindrical body while screwing the threaded portion of the core rod into the screw hole of the lid. A portion protruding from the lid of each electrode portion becomes an external terminal of the container. The external terminal of the container can also be easily and easily formed by the core rod of the wound body, and the lid can be easily and accurately assembled to the cylinder body via the core rod of the wound body by screws.
第4の発明においては、蓋の嵌合溝により、良好な密封性を簡単かつ容易に確保しえる。 In the fourth invention, good sealing performance can be easily and easily secured by the fitting groove of the lid.
第5の発明においては、巻き取り用の芯棒を回転させることにより、巻回体の形成が簡単かつ精度よく行える。また、芯棒は、電極部の各々に極性の対応する電極シートの巻き取り始端部が接合され、各電極部の一部が容器から突き出るように設定すると、容器の外部端子も簡単かつ容易に形成しえる。電極部と電極シートの巻き取り始端部との接合(溶接)は、巻き取り過程または巻き取り後でなく、巻き始める前段階の処理のため、巻き取り部分の抑えも必要なく、簡単かつ容易に行える。また、従前(特許文献1,特許文献2)と異なり、外部端子と集電極との溶接が不要となるのである。これらの結果、巻回型の電気二重層キャパシタについて、これを能率よく廉価に製造できる、という効果が得られる。 In the fifth invention, the winding body can be formed easily and accurately by rotating the winding core rod. In addition, when the core rod is set so that the winding start end of the electrode sheet corresponding to the polarity is joined to each of the electrode parts and a part of each electrode part protrudes from the container, the external terminal of the container can be easily and easily Can form. Joining (welding) the electrode part to the winding start end of the electrode sheet is simple and easy because it is not after the winding process or after winding, and is a pre-treatment process before starting winding. Yes. Further, unlike the prior art (Patent Document 1 and Patent Document 2), it is not necessary to weld the external terminal and the collector electrode. As a result, it is possible to obtain an effect that the wound type electric double layer capacitor can be manufactured efficiently and inexpensively.
図に基づいて、この発明の実施形態に係る電気二重層キャパシタを説明する。図1〜図5において、10は巻回体(キャパシタ本体)であり、11は巻回体10を電解液と共に密封する容器であり、12は1対の外部端子(キャパシタ電極:電気の出し入れ部)である。
An electric double layer capacitor according to an embodiment of the present invention will be described based on the drawings. 1 to 5, 10 is a wound body (capacitor main body), 11 is a container for sealing the
巻回体10は、帯状の正の電極シート13と帯状の負の電極シート14とこれらの間に挟まれる帯状のセパレータ15とからこれらを巻いて形成される(図6、参照)。正の電極シート13および負の電極シート14は、集電極16と分極性電極17とから構成される。集電極16は、帯状の金属箔(例えば、アルミニウム箔)からなり、巻き取り始端に片側へ寄せて電極タブ16aが一体に形成される(図4,図5、参照)。分極性電極17は、炭素質材料を主原料とするものであり、集電極16の両面(電極タブ16aを除く)に形成される。
The
帯状のセパレータ15は、紙製や樹脂製の多孔質膜から形成される。帯の幅(短手方向の寸法)を1/2に折り重ね、その内側に正の電極シート13または負の電極シート14を挟み入れ、2つ折りの外側に負の電極シート14または正の電極シート13を重ね合わせつつ、これらを巻くことにより、正の電極シート13と負の電極シート14との間に挟み込まれるのである。2つ折りのセパレータ15は、電極シート13,14の長さ(長手方向の寸法)より、巻回体の1巻き分だけ長く設定される。なお、2つ折りのセパレータ15でなく、別体のものを2本用いることにより、電極シート13,14と4層に重ねつつ、これらを巻くようにしても良い。
The strip-
容器11は、筒体18とその両端(開口端)を塞ぐ蓋19a,19b(上蓋と下蓋)とからなり、これらに絶縁性や電解液に対する耐蝕性など必要な材質が与えられる。この場合、筒体18は円筒状、蓋19a,19bは円盤状に形成される。蓋19a,19bの中央にボス部20およびその中心を軸方向に貫通するネジ穴21が設けられ、蓋19a,19bの周縁部に筒体18の開口端を嵌合する環状溝22が形成される(図2,図3、参照)。23はガス抜きバルブ(図示せず)の取付部であり、片方の蓋19b(上蓋)に設定される。ガス抜きバルブは、充放電に伴う発生ガスを容器の外部へ除去するためのものである。
The
巻回体10は、巻き取り用の芯棒25が備えられる。芯棒25は、1対の電極部26a、26bとこれらの間を絶縁する中間部27とから形成され、各電極部26a,26bに極性が対応する電極タブ15aが接合(例えば、溶接)される。電極部26a,26bは、アルミニウム棒から形成され、蓋19a,19bのネジ穴21に螺合するネジ部28が設けられる。ネジ部28は、図示の場合、電極部26a,26bの先端側に加工され、蓋19a,19bのボス部20から突き出る部分により、容器11の外部端子12を形成するのである。
The
このような構成により、巻き取り用の芯棒25を備えるので、巻回体10の形成が簡単かつ精度よく行える。芯棒25は、電極部26a,26bの各々に極性の対応する電極シート13,14の巻き取り始端部が接合され、蓋19a,19bから突き出る両端部により容器11の外部端子12も簡単かつ容易に形成しえる。つまり、巻回体10を容器11の筒体18に収め、芯棒25のネジ部28を蓋19a,19bのネジ穴21に螺合させつつ、これら蓋19a,19bを筒体18の両端(開口部)に組み付けることにより、各電極部26a,26bの蓋19a,19bから突き出る部分が容器11の外部端子12になるのである。蓋19a,19bは、ネジにより巻回体10の芯棒25を介して筒体18に簡単かつ精度よく組み付けられる。
With such a configuration, the winding
蓋19a,19bは、ネジ穴25でなく、単なる穴(芯棒25の電極部26a,26bの挿通可能な貫通穴)を備えるものであっても良く、電極部26a,26bのネジ部に螺合するナットにより筒体18の開口端に締め付けることも考えられる。
The
図6に基づいて、電気二重層キャパシタの製造過程を説明する。(a)工程〜(d)工程は、高度に乾燥した不活性雰囲気の中で行われるのである。 The manufacturing process of the electric double layer capacitor will be described with reference to FIG. Steps (a) to (d) are performed in a highly dry inert atmosphere.
(a)工程においては、芯棒25の電極部26a,26bに電極シート13,14の電極タブ16aを接合(例えば、溶接)する。2つ折りのセパレータ15の内側に巻き取り外側の電極シート14(または13)を挟み入れ、芯棒25を回転させる。これにより、2つ折りのセパレータ15に挟まれる巻き取り外側の電極シート14(または13)と、その巻き取り内側に重なる電極シート13(または14)と、が芯棒25に巻き取られ、電極シート13,14間にセパレータ15が介在する巻回体10に形成される。2つ折りのセパレータ15は、電極シート13,14の長さ(長手方向の寸法)より、巻回体10の1巻き分だけ長く設定され、巻回体10の最外径の巻き層を形成する。
In the step (a), the
(b)工程においては、巻回体10を容器11の筒体18に収め、芯棒25の一端(ネジ部28)に蓋19a(下蓋)のネジ穴21を螺合する。蓋19aは、矢印方向へ回すと、芯棒25との螺合が進み、筒体18の内部に位置決め(固定)の巻回体10へ近づくに連れ、芯棒25の先端をネジ穴21から突き出しつつ、環状溝22が筒体18の開口端に嵌合することになる。
In the step (b), the
蓋19aを回すのでなく、巻回体10の芯棒25を回すことも考えられる。つまり、蓋19aは、環状溝22を筒体18の開口端に嵌合させることにより組み付けておき、筒体18に巻回体10を収めつつ、芯棒25を回すことにより、蓋19aのネジ穴21から芯棒25の一端(ネジ部28)を突き出る状態に螺合させるのである。
It is also conceivable to rotate the
(c)工程においては、蓋19a(底)付き筒体18の内部に電解液を注入し、巻回体10(分極性電極17およびセパレータ15)に十分に含浸させる。
In the step (c), the electrolytic solution is injected into the
(d)工程においては、蓋19b(上蓋)のネジ穴21に芯棒25の他端(ネジ部28)を螺合する。蓋19bは、矢印方向へ回すと、芯棒25との螺合が進み、筒体18の内部に蓋19bを介して固定の巻回体10へ近づくに連れ、芯棒25の先端をネジ穴21から突き出しつつ、環状溝22が筒体18の開口端に嵌合することになる。その後、蓋19bの取付部23にガス抜きバルブを組み付けるのである。
In step (d), the other end (screw portion 28) of the
このような、(a)工程〜(d)工程により、巻回型の電気二重層キャパシタについて、これを能率よく廉価に製造できる、という効果が得られる。 By such steps (a) to (d), it is possible to obtain an effect that a wound type electric double layer capacitor can be manufactured efficiently and inexpensively.
具体的には、巻き取り用の芯棒25を回転させることにより、巻回体10の形成が簡単かつ精度よく行える。芯棒25は、電極部26a,26bの各々に極性の対応する電極シート13,14の巻き取り始端部が接合され、蓋19a,19bから突き出る両端部により容器11の外部端子12も簡単かつ容易に形成しえる。電極部26a,26bと電極シート13,14の巻き取り始端部との接合(例えば、溶接)は、巻き取り過程または巻き取り後でなく、巻き始める前段階の処理のため、巻き取り部分の抑えも必要なく、簡単かつ容易に行える。また、従前(特許文献1,特許文献2)と異なり、外部端子12と集電極16との溶接が不要となるのである。
Specifically, the winding
10 巻回体(キャパシタ本体)
11 容器
12 外部端子
13,14 電極シート
15 セパレータ
18 筒体
19a,19b 蓋
21 ネジ穴
22 環状溝(嵌合溝)
25 巻き取り用の芯棒
26a,26b 電極部
27 中間部
28 ネジ部
10 Winding body (capacitor body)
DESCRIPTION OF
25 Core rod for winding 26a,
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