JP2007109850A - Manufacturing method of electric double layer capacitor, and its device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電気二重層キャパシタの製造方法およびその装置に関する。 The present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing an electric double layer capacitor.
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。 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.
電気二重層キャパシタには、分極性電極とセパレータと集電極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、を備えるものが開示される(特許文献1)。 An electric double layer capacitor is disclosed that includes a capacitor body composed of a polarizable electrode, a separator, and a collecting electrode, and a container that seals the capacitor body together with an electrolyte (Patent Document 1).
容器は、金属の中間層を持つ樹脂の積層フィルムから作成され、重なり合う積層フィルムの接合代を熱溶着(ヒートシール)することにより、キャパシタ本体を電解液と共に収容する内部を密封するヒートシール部(熱溶着部)が設けられるのである。
この発明は、このような従来技術を踏まえつつ、容器の良好なヒートシール部が得られ、耐久性および信頼性の高い、電気二重層キャパシタの製造を実現する方法およびその装置の提供を目的とする。 An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for realizing the production of an electric double layer capacitor having a good heat seal portion of a container and having high durability and reliability in consideration of such a conventional technique. To do.
第1の発明は、分極性電極とセパレータと集電極とから組成されるキャパシタ本体と、金属の中間層を持つ樹脂の積層フィルムから形成される容器にキャパシタ本体を電解液と共に密封するヒートシール部と、を備える電気二重層キャパシタの製造方法において、容器のヒートシール部を形成する工程は、シーラにより、積層フィルムの重なり合う接合代を挟み、所定の面圧に所定の時間だけ加熱する1次処理と、シーラにより、積層フィルムの重なり合う接合代を挟み、所定の面圧に所定の時間だけ冷却する2次処理と、を含むことを特徴とする。 1st invention is a heat seal part which seals a capacitor main body with electrolyte solution in a container formed from a capacitor main body composed of a polarizable electrode, a separator, and a collecting electrode, and a laminated film of a resin having a metal intermediate layer In the method of manufacturing the electric double layer capacitor, the step of forming the heat seal portion of the container includes a primary treatment in which a laminated film is sandwiched by a sealer and heated to a predetermined surface pressure for a predetermined time by a sealer. And a secondary treatment in which the joining margin of the laminated films is sandwiched by the sealer and cooled to a predetermined surface pressure for a predetermined time.
第2の発明は、第1の発明に係る電気二重層キャパシタの製造方法において、2次処理に加える面圧は、1次処理に加える面圧よりも高めに設定されることを特徴とする。 The second invention is characterized in that, in the method for manufacturing an electric double layer capacitor according to the first invention, the surface pressure applied to the secondary treatment is set higher than the surface pressure applied to the primary treatment.
第3の発明は、第1の発明に係る電気二重層キャパシタの製造方法において、2次処理のシーラは、冷却ガスにより、接合代の樹脂層の融点を下回る所定の温度に維持されることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the method of manufacturing the electric double layer capacitor according to the first aspect, the sealer of the secondary treatment is maintained at a predetermined temperature below the melting point of the resin layer of the joining margin by the cooling gas. Features.
第4の発明は、第3の発明に係る電気二重層キャパシタの製造方法において、冷却ガスは、高度の乾燥した常温の不活性ガスであることを特徴とする。 A fourth invention is characterized in that, in the method for manufacturing an electric double layer capacitor according to the third invention, the cooling gas is a highly dry, inert gas at normal temperature.
第5の発明は、分極性電極とセパレータと集電極とから組成されるキャパシタ本体と、金属の中間層を持つ樹脂の積層フィルムから形成される容器にキャパシタ本体を電解液と共に密封するヒートシール部と、を備える電気二重層キャパシタの製造装置において、容器のヒートシール部を形成する手段として、積層フィルムの重なり合う接合代を挟み、所定の面圧に所定の時間だけ加熱する1次処理を行う手段と、積層フィルムの重なり合う接合代を挟み、所定の面圧に所定の時間だけ冷却する2次処理を行う手段と、を備えることを特徴とすることを特徴とする。 5th invention is a heat seal part which seals a capacitor main body with electrolyte solution in a container formed from a capacitor main body composed of a polarizable electrode, a separator, and a collector electrode, and a laminated film of a resin having a metal intermediate layer In a manufacturing apparatus for an electric double layer capacitor comprising: a means for forming a heat seal portion of a container, a means for performing a primary treatment of heating a predetermined surface pressure for a predetermined time with a joining margin of laminated films sandwiched therebetween And a means for performing a secondary treatment that cools to a predetermined surface pressure for a predetermined time with a bonding margin of overlapping laminated films interposed therebetween.
第1の発明においては、1次処理により、接合代間の樹脂層は、溶融して所定の面圧を受けながら溶着(融合)する。この樹脂は、2次処理により冷却され、所定の面圧を受けながら凝固する。2次処理において、接合代間の樹脂は、所定の面圧に所定の時間だけ冷却され、冷却速度も均一化するので、微小な歪みの発生が抑えられ、均一な厚みに凝固するようになる。その結果、容器の密封に溶着強度が均一な溶着面の剥離しにくい良好なヒートシール部が得られ、電気二重層キャパシタの耐久性および信頼性を高めることができる。 In the first invention, the resin layer between the joining margins is melted and welded (fused) while receiving a predetermined surface pressure by the primary treatment. This resin is cooled by the secondary treatment and solidifies while receiving a predetermined surface pressure. In the secondary treatment, the resin between the bonding margins is cooled to a predetermined surface pressure for a predetermined time and the cooling rate is uniformized, so that generation of minute distortion is suppressed and the resin is solidified to a uniform thickness. . As a result, it is possible to obtain a good heat seal portion in which the weld surface having a uniform weld strength is difficult to peel off for sealing the container, and the durability and reliability of the electric double layer capacitor can be improved.
第2の発明においては、1次処理の面圧よりも2次処理の面圧を高めることにより、樹脂の凝固に伴う微小な歪みの発生を効果的に抑えられる。 In the second invention, by increasing the surface pressure of the secondary treatment to be higher than the surface pressure of the primary treatment, it is possible to effectively suppress the occurrence of minute distortion accompanying the solidification of the resin.
第3の発明においては、冷却ガスにより、2次処理のシーラは、所定の温度に維持され、接合代間の溶融樹脂を効率よく均一に冷却することが可能となる。 In the third invention, the sealer of the secondary treatment is maintained at a predetermined temperature by the cooling gas, and the molten resin between the joining margins can be efficiently and uniformly cooled.
第4の発明においては、キャパシタ本体の組成および容器のヒートシールについても、高度に乾燥した不活性雰囲気(グローブボックスの内部)で処理されるが、2次処理の冷却ガスが高度に乾燥した常温の不活性ガスのため、2次処理のシーラから冷却ガスが放出されても、電気二重層キャパシタの製造に好適な環境(高度に乾燥した不活性雰囲気)を損なわない。 In the fourth invention, the composition of the capacitor body and the heat sealing of the container are also processed in a highly dry inert atmosphere (inside the glove box), but the secondary processing cooling gas is highly dried at room temperature. Therefore, even if the cooling gas is released from the sealer of the secondary treatment, the environment (highly dry inert atmosphere) suitable for manufacturing the electric double layer capacitor is not impaired.
第5の発明においては、1次処理の行う手段および2次処理を行う手段を備えるので、容器の密封に溶着強度が均一な溶着面の剥離しにくい良好なヒートシール部が得られ、耐久性および信頼性の高い、電気二重層キャパシタを合理的に製造することが可能となる。 In the fifth invention, since a means for performing the primary treatment and a means for performing the secondary treatment are provided, a good heat seal portion that is difficult to peel off the weld surface having a uniform weld strength for sealing the container is obtained, and the durability is improved. In addition, a highly reliable electric double layer capacitor can be reasonably manufactured.
図1において、電気二重層キャパシタの一例を説明する。10はキャパシタ本体20を電解液(有機電解液)と共に収容する容器であり、1対の端子21(電極)が外部へ引き出される。各端子21a,21bは、軽量かつ電気抵抗の小さいアルミニウムから短尺状に形成される。
An example of an electric double layer capacitor will be described with reference to FIG.
キャパシタ本体20については、矩形の正極体および負極体とこれらの間に介在するセパレータ(紙製などの多孔質膜)とから所定の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(たとえば、アルミニウム箔)からなり、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。各リード部の同極どうしは束ねられ、この結束部に極性の対応する端子21が接合される。
The
容器10は、金属の中間層を含む樹脂の積層フィルムから同一形状に絞り加工される2つの容器部分(底側部分10aと蓋側部分10bと)からなり、これらを組み合わせると、互いに向き合う凹部11a,11bにより、底側部分10aと蓋側部分10bとの間に積層体20の収容部が形成される。12a〜12dは、凹部11a,11bの周囲に合わせ面(接合代)を形成するフランジである。
The
底側部分10aの内側に積層体20は納められ、その上から蓋側部分10bが被せられる。凹部11a,11bの周囲(フランジ12a〜12d)において、1対の端子21(その一部)が引き出される一辺12aを除く三辺12b〜12dがヒートシール(熱溶着)される。容器10は、1対の端子21が突き出る一辺12aが開口可能となり、その開口部から内部に電解液が注入され、電解液の含浸および電解精製が終わると、余分な電解液が抜き取られ、残りの開口可能な一辺12aがヒートシール(熱溶着)される。
The laminated
底側部分10aおよび蓋側部分10bは、金属の中間層を含む樹脂の積層フィルムを素材に成形されるが、これらの素材となる積層フィルムについては、アルミニウム箔の中間層と、これを挟む樹脂の表層と、から3層構造に作成される。容器10の外面を構成する表層は、耐熱性の高い樹脂、容器10の内面を構成する表層は、熱溶着(溶融)性の高い樹脂、により形成される。
The bottom-
電気二重層キャパシタの製造過程において、電気二重層キャパシタの各構成材料(積層体の構成要素,容器の構成要素,端子部材)は乾燥処理される。その後、グローブボックスの内部(露点温度が−60℃の不活性雰囲気に設定される)において、所定の積層体20への組成、リード部の同極どうしの結束部と極性の対応する端子21との接合、1対の端子21(その一部)が引き出される一辺12aを除く三辺12b〜12dのヒートシール、容器10への電解液の注入、のほか、電解液の含浸および電解精製から、容器10の残る一辺のヒートシールまでの工程が順次に処理される。
In the manufacturing process of the electric double layer capacitor, each constituent material of the electric double layer capacitor (a component of the laminated body, a component of the container, and a terminal member) is dried. Thereafter, inside the glove box (set to an inert atmosphere with a dew point temperature of −60 ° C.), the composition of the
図2は、容器10の1対の端子21(その一部)が引き出される一辺を除く三辺12b〜12dにヒートシール部を形成する工程を説明するものであり、グローブボックスの内部において、下型31に接離可能な上型32を備えるシーラ30と、下型31に接離可能な上型42を備えるシーラ40と、が隣接状態に配置される。下型31の上面に底側部材10aの凹部11a(外面の凸部)を受け入れる凹部33が形成される。底側部材10aは、下型31の凹部33に位置決めされ、その内側に積層体20が納められ、その上に蓋側部材10bが被せられる(図3、参照)。
FIG. 2 illustrates a process of forming a heat seal portion on three
シーラ30の下型31に接離可能な上型の下面に下型31の凹部33を囲む平坦面との間で容器10の三辺12b〜12d(接合代)を挟む加熱面34(凸面)が設けられ、その全域は接合代間の樹脂層の融点を上回る所定の温度に維持される。シーラ40の下型31に接離可能な上型42の下面に下型31の凹部33を囲む平坦面との間で容器10の三辺12b〜12dを挟む冷却面43が設けられ、その全域は接合代間の樹脂層の融点を上回る所定の温度に維持される。
A heating surface 34 (convex surface) that sandwiches the three
ヒートシール部を形成する工程においては、シーラ30の下型31の凹部33を囲う平坦面と上型32の加熱面34との間に容器10の接合代12b〜12dを挟み、上型32の加熱面34により所定の面圧に所定の時間だけ押圧する1次処理が行われる。1次処理が終了すると、素早く下型31をシーラ40へ移動し、下型31の凹部33を囲う平坦面と上型42の冷却面43との間に容器10の接合代12b〜12dを挟み、上型42の冷却面43により所定の面圧に所定の時間だけ押圧する2次処理が行われる。2次処理の面圧は、1次処理の面圧よりも高めに設定する。
In the step of forming the heat seal portion, the joining
例えば、容器10の内面を構成する表層がPP(ポリプロピレン)の場合、1次処理については、温度(200℃)の加熱面34により、面圧(4.0kgf/cm2)に時間(15sec)だけ押圧する。2次処理については、温度(50℃)の冷却面43により、面圧(5.0kgf/cm2)に時間(5sec)だけ押圧する。
For example, when the surface layer constituting the inner surface of the
接合代間の樹脂層は、1次処理により、溶融して所定の面圧を受けながら溶着(融合)する。この樹脂は、溶融状態において、2次処理により冷却され、所定の面圧を受けながら凝固するのである。2次処理において、接合代間の樹脂は、上型42の冷却面43(全域が接合代間の樹脂層の融点を上回る所定の温度に維持される)により、冷却速度も均一化するので、歪みの発生が抑えられ、均一な厚みに凝固するようになる。その結果、容器10の密封に溶着強度が均一な溶着面の剥離しにくい良好なヒートシール部が得られ、電気二重層キャパシタの耐久性および信頼性を大いに高められる。
The resin layer between the joining margins is fused (fused) by the primary treatment while being melted and receiving a predetermined surface pressure. In the molten state, this resin is cooled by secondary treatment and solidifies while receiving a predetermined surface pressure. In the secondary treatment, the cooling rate of the resin during the bonding allowance is made uniform by the
下型31に接離可能な上型32を備えるシーラ30と、下型31に接離可能な上型42を備えるシーラ40と、は隣接状態に配置され、下型31が移動可能に構成されるので、1次処理と2次処理とのインターバルが最小化され、1次処理が終了すると、樹脂の溶融状態において、素早く2次処理へ移行しえる。1次処理の面圧よりも2次処理の面圧が高め設定され、樹脂の歪みの発生も効果的に抑えられる。
The
図4は、別の実施形態に説明するものであり、2次処理のシーラ40において、上型42の冷却面43の全域を接合代間の樹脂層の融点を下回る所定の温度に維持するため、上型42の内部に冷却面43に沿う通路45(空間)が設けられ、冷却面43に多数の小孔45aを介して開口される。通路45に冷却ガスを供給する設備(図示せず)が設けられ、通路45に冷却ガスが導入されると、通路45を流れて多数の小孔45aから吹き出るようになっている。冷却ガスの供給設備において、冷却ガスは所定の温度(容器10の内面を構成する表層がPPの場合、50℃)に管理される。31は下型であり、1次処理の終了後、上型42に対応する位置に保持される。
FIG. 4 is for explaining another embodiment, and in the
冷却ガスにより、冷却面43の全域が所定の温度に維持されるようになり、接合代間の溶融樹脂を効率よく均一に冷却することが可能となる。冷却面43は、2次処理中に容器10の三辺12b〜12dから受ける熱量によって温度が上がるものの、次の2次処理の開始までの間に冷却ガスで所定の温度に下げられるのである。従って、この実施形態においては、容器10の密封に溶着強度が均一な溶着面の剥離しにくい良好なヒートシール部が効率よく短時間に得られることになる。冷却ガスについては、上型42の冷却面43から吹き出るので、グローブボックスの環境を保護するため、露点温度−60℃の不活性ガスが用いられる。
The entire area of the cooling
容器10は、1対の端子11(その一部)が突き出る一辺12aを除く三辺12b〜12dが熱溶着され、残りの一辺12aは電解液の含浸および電解精製の処理後に熱溶着されるが、その密封部についても、詳述しないが、三辺12b〜12dと同様のシーラにより、1次処理および2次処理を行うことができる。
The
10 容器
10a 底側部分
10b 蓋側部分
12a〜12d フランジ(接続代)
20 キャパシタ本体(積層体)
21,21a,21b 端子
30,40 シーラ
31 下型
32,42 上型
33 加熱面
43 冷却面
45 冷却ガスの通路
45a 小孔
10
20 Capacitor body (laminated body)
21, 21a,
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JP2005298589A JP2007109850A (en) | 2005-10-13 | 2005-10-13 | Manufacturing method of electric double layer capacitor, and its device |
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