JP2007242992A

JP2007242992A - 電気二重層コンデンサ

Info

Publication number: JP2007242992A
Application number: JP2006065373A
Authority: JP
Inventors: Koji Kamioka; 浩二上岡; Hideki Shimamoto; 秀樹島本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-03-10
Filing date: 2006-03-10
Publication date: 2007-09-20

Abstract

【課題】各種電子機器に使用される電気二重層コンデンサに関し、安全弁を設けることによりコストアップし、安全弁から浸入する水分により特性が劣化するという課題を解決し、低価格で高信頼性の電気二重層コンデンサを提供することを目的とする。
【解決手段】コンデンサ素子１を駆動用電解液と共に金属ケース２に収容し、開口部を端子板３で封止した電気二重層コンデンサにおいて、比表面積が１００ｍ²／ｇ以上の活性炭、ゼオライト、あるいはＢＦ₄またはＢＦ₆のカルシウム化合物を主成分とするガス吸着剤６をコンデンサ素子１の中空部１ａ内に埋設した構成により、高温中で長時間過電圧が印加される等により内部でガスが発生しても、このガスをガス吸着剤６が吸着するために金属ケース２の内圧が上昇することがなく、長期に亘って優れた特性を維持することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は各種電子機器に使用される電気二重層コンデンサに関するものである。

図３はこの種の従来の電気二重層コンデンサの構成を示した一部切り欠き斜視図、図４はこの電気二重層コンデンサに使用される安全弁の断面図であり、図３と図４において、１１はエッチングされたアルミニウム箔、１２はこのアルミニウム箔１１の両面に活性炭電極を形成することにより構成された電極体、１３はこの電極体１２に接合されたアルミ板からなるリード、１４はセパレータであり、上記電極体１２を一対とし、その間にセパレータ１４を介在させて対向させ、これを巻回することによりコンデンサ素子１５が構成されているものである。

１６は上記コンデンサ素子１５を図示しない駆動用電解液と共に収容した有底円筒状の金属ケース、１７はこの金属ケース１６の開口部を封止する封口体、１８はこの封口体１７に設けられたターミナル部、１９は同じく封口体１７に設けられた自己復帰型の安全弁である。

また、この自己復帰型の安全弁１９は、上記金属ケース１６の内部と連通する連通孔２０ａを有する弁座２０と、この弁座２０に連通孔２０ａを囲むように取り付けられ、かつ外部と連通する孔２１ａを有するキャップ２１と、このキャップ２１内に装備され、かつ上記弁座２０の連通孔２０ａを常時閉塞する方向に付勢され、金属ケース１６内の圧力が所定の圧力以上になると弁座２０の連通孔２０ａを開放してキャップ２１の孔２１ａとを連通させる閉塞体２２により構成され、この閉塞体２２はシリコンゴムにより構成されたものである。

このように構成された従来の電気二重層コンデンサは、高温中で長時間過電圧が印加された場合等にコンデンサの内部でガスが発生して金属ケース１６の内圧が上昇し、この内圧が所定の圧力以上になると安全弁１９が作動して内部で発生したガスを外部へ放出して内圧を減少させることができ、そしてこの金属ケース１６の内圧の減少により安全弁１９は作動前の状態に復帰して金属ケース１６の内部の気密性を保持することになり、これにより金属ケース１６の変形や安全弁１９の開裂等、電気二重層コンデンサの外観に異常をきたすことなく、その特性を維持することができるというものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開平１１−１４５０１５号公報

しかしながら上記従来の電気二重層コンデンサでは、安全弁１９を設けることによりコストがアップするという問題の他に、安全弁１９の部分から水分が浸入する恐れがあり、この水分が浸入した場合には特性が劣化するという課題があった。

本発明はこのような従来の課題を解決し、コンデンサ内部で発生するガスを効率良く吸着することにより安全弁を無くし、低価格で高信頼性の電気二重層コンデンサを提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために本発明は、金属箔からなる集電体上に分極性電極層を形成した正負一対の電極をその間にセパレータを介在させて巻回することにより構成されたコンデンサ素子と、このコンデンサ素子を駆動用電解液と共に収容した有底筒状の金属ケースと、この金属ケースの開口部を封止した封口部材からなるコンデンサにおいて、比表面積が１００ｍ²／ｇ以上の活性炭、ゼオライト、あるいはＢＦ₄またはＢＦ₆のカルシウム化合物を主成分とするガス吸着剤をコンデンサ素子の中心に形成された中空状の巻き芯部内に埋設した構成にしたものである。

以上のように本発明による電気二重層コンデンサは、高温中で長時間過電圧が印加される等によりコンデンサの内部でガスが発生しても、このガスをガス吸着剤が吸着するために金属ケースの内圧が上昇することがなく、電気二重層コンデンサの特性を長期に亘って維持することができるという効果が得られるものである。

（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１、４に記載の発明について説明する。

図１は本発明の実施の形態１による電気二重層コンデンサの構成を示した断面図であり、図１において、１はコンデンサ素子、１ａはこのコンデンサ素子１に形成された中空部を示し、このコンデンサ素子１はアルミニウム箔からなる集電体上に分極性電極層を形成した正負一対の電極を互いに逆方向に位置をずらして、その間にセパレータを介在させて巻回する（全て図示せず）ことにより構成され、このコンデンサ素子１の両端面（図１において上下方向）から陽極と陰極を夫々取り出すようにしたものである。

２は上記コンデンサ素子１を図示しない駆動用電解液と共に収容したアルミニウム製の有底円筒状の金属ケース、２ａはコンデンサ素子１の中空部１ａ内に嵌まり込むように内底面に一体で設けられた突起であり、この突起２ａを金属ケース２内に挿入されたコンデンサ素子１の中空部１ａに嵌め込むと共に、コンデンサ素子１の陰極側の端面を金属ケース２の内底面にレーザー溶接等の手段によって機械的、かつ電気的に接合するようにしたものである。２ｂはこの金属ケース２に施された断面Ｖ字形の絞り加工部であり、コンデンサ素子１の図中における上部側の端面周縁を外方から押さえ込むようにしているものである。

３はアルミニウム製の端子板、３ａはこの端子板３の表面側に一体で設けられた外部接続用の陽極端子、３ｂは同内面側に設けられたコンデンサ素子１の陽極側端面との接合部、３ｃはコンデンサ素子１の中空部１ａ内に嵌まり込む突起であり、コンデンサ素子１の陽極側端面を上記接合部３ｂにレーザー溶接等の手段によって接合することにより、機械的、かつ電気的に接続するようにしたものである。

４はリング状に形成されて上記金属ケース２に施された絞り加工部２ｂの上端に配設された絶縁リングであり、この絶縁リング４は上記金属ケース２の内面と端子板３の外周面との間から端子板３の内面周縁の一部に繋がるように形成されることにより、端子板３と金属ケース２間の絶縁を保つようにしたものである。

５は絶縁性のゴムからなるリング状の封止リングであり、上記端子板３の表面周縁に配設された状態で、この封止リング５を介在させて上記金属ケース２の開口部を巻き込むように加工（一般に、カーリング加工と呼ばれている）することによって封止して構成されたものである。

６は上記コンデンサ素子１の中空部１ａ内に埋設されたガス吸着剤であり、このガス吸着剤６は比表面積が１００ｍ²／ｇ以上の活性炭、あるいはＢＦ₄またはＰＦ₆からなるカルシウム化合物を主成分とした粉末を成型して構成されたものであり、これにより、コンデンサ素子１の一方の電極（陰極）を金属ケース２から、同他方の電極（陽極）を端子板３に設けた陽極端子３ａから取り出すようにし、かつ、コンデンサ素子１の中空部１ａ内にガス吸着剤６が埋設された電気二重層コンデンサが構成されているものである。

また、上記ガス吸着剤６は、過電圧等によりコンデンサ内部で発生するガスを吸収する作用を有するものであり、このガス吸着剤６の効果を確認する目的で、ガス吸着剤６を用いた場合と用いない場合とを比較してガス発生量を測定した結果を図２に示す。

図２から明らかなように、ガス吸着剤６を用いないものは時間経過と共にガス発生量が増加するのに対し、ガス吸着剤６を用いたものは発生するガスをガス吸着剤６が吸収しているためにガス発生量は限りなくゼロに近い状態であることが分かるものである。

以上のように本実施の形態による電気二重層コンデンサは、ガス吸着剤６をコンデンサ素子１の中空部１ａ内に埋設した構成により、高温中で長時間過電圧が印加される等によりコンデンサの内部でガスが発生しても、このガスをガス吸着剤６が吸着することができるために金属ケース２の内圧が上昇することがなく、電気二重層コンデンサの特性を長期に亘って維持することができるという格別の効果が得られるものである。

また、従来のように、コンデンサの内部でガスが発生して金属ケース２の内圧が上昇した際に、このガスを外部に放出して金属ケース２の内圧を減少させるための安全弁を設ける必要が無くなるため、部品削減ならびに組み立て工数削減によるコスト低減を図ることが可能になるという効果も得られるものである。

（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項２、４に記載の発明について説明する。

本実施の形態は、上記実施の形態１で説明した電気二重層コンデンサに設けたガス吸着剤の配設手段が異なるようにしたものであり、これ以外の構成は実施の形態１と同様であるために同一部分には同一の符号を付与してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に説明する。

本実施の形態による電気二重層コンデンサは、上記実施の形態１で示した図１の電気二重層コンデンサの金属ケース２の内壁面にガス吸着剤をコーティングした構成のものであり、このガス吸着剤は実施の形態１と同様のものを用い、このガス吸着剤を溶剤に分散させて金属ケース２の内壁面に塗布した後、乾燥させることにより形成したものである。

このように構成された本実施の形態による電気二重層コンデンサは、上記実施の形態１による電気二重層コンデンサと同様に、高温中で長時間過電圧が印加される等によりコンデンサの内部でガスが発生しても、このガスをガス吸着剤が吸着することができるために金属ケース２の内圧が上昇することがなく、電気二重層コンデンサの特性を長期に亘って維持することができるという格別の効果が得られるものである。

（実施の形態３）
以下、実施の形態３を用いて、本発明の特に請求項３、４に記載の発明について説明する。

本実施の形態による電気二重層コンデンサは、上記実施の形態１で示した図１の電気二重層コンデンサのコンデンサ素子１を構成する分極性電極層にガス吸着剤を添加した構成のものであり、このガス吸着剤は実施の形態１と同様のものを用い、分極性電極層を形成するための電極液材料にガス吸着剤を１〜１０％添加し、これを混練して分散させた後、金属箔からなる集電体上に塗布し、乾燥させて分極性電極層を形成したものである。

本発明による電気二重層コンデンサは、低価格で高信頼性の電気二重層コンデンサを提供することができるという効果を有し、各種電子機器に使用される電気二重層コンデンサとして有用である。

本発明の実施の形態１による電気二重層コンデンサの構成を示した断面図同電気二重層コンデンサのガス吸着剤の効果を示した特性図従来の電気二重層コンデンサの構成を示した一部切り欠き斜視図図３の電気二重層コンデンサに使用される安全弁の構成を示した断面図

符号の説明

１コンデンサ素子
１ａ中空部
２金属ケース
２ａ、３ｃ突起
２ｂ絞り加工部
３端子板
３ａ陽極端子
３ｂ接合部
４絶縁リング
５封止リング
６ガス吸着剤

Claims

金属箔からなる集電体上に分極性電極層を形成した正負一対の電極をその間にセパレータを介在させて巻回することにより構成されたコンデンサ素子と、このコンデンサ素子を駆動用電解液と共に収容した有底筒状の金属ケースと、この金属ケースの開口部を封止した封口部材からなる電気二重層コンデンサにおいて、比表面積が１００ｍ²／ｇ以上の活性炭、ゼオライト、あるいはＢＦ₄またはＢＦ₆のカルシウム化合物を主成分とするガス吸着剤をコンデンサ素子の中心に形成された中空状の巻き芯部内に埋設した電気二重層コンデンサ。
金属箔からなる集電体上に分極性電極層を形成した正負一対の電極をその間にセパレータを介在させて巻回することにより構成されたコンデンサ素子と、このコンデンサ素子を駆動用電解液と共に収容した有底筒状の金属ケースと、この金属ケースの開口部を封止した封口部材からなる電気二重層コンデンサにおいて、比表面積が１００ｍ²／ｇ以上の活性炭、ゼオライト、あるいはＢＦ₄またはＢＦ₆のカルシウム化合物を主成分とするガス吸着剤を金属ケースの内壁面にコーティングした電気二重層コンデンサ。
金属箔からなる集電体上に分極性電極層を形成した正負一対の電極をその間にセパレータを介在させて巻回することにより構成されたコンデンサ素子と、このコンデンサ素子を駆動用電解液と共に収容した有底筒状の金属ケースと、この金属ケースの開口部を封止した封口部材からなる電気二重層コンデンサにおいて、比表面積が１００ｍ²／ｇ以上の活性炭、ゼオライト、あるいはＢＦ₄またはＢＦ₆のカルシウム化合物を主成分とするガス吸着剤を分極性電極層に混練した電気二重層コンデンサ。
電気二重層コンデンサとして、金属箔からなる集電体上に分極性電極層を形成した正負一対の電極をその間にセパレータを介在させて巻回し、正負の電極が互いに逆方向の端面に位置するように構成されたコンデンサ素子と、このコンデンサ素子を駆動用電解液と共に収容し、かつ、コンデンサ素子の一方の電極を内底面に接合した有底筒状の金属ケースと、上記コンデンサ素子の他方の電極を内面に接合して上記金属ケースの開口部を封止した端子板からなり、コンデンサ素子の一方の電極を金属ケースから、同他方の電極を端子板に設けた外部接続用の端子部から取り出すようにした電気二重層コンデンサを用いた請求項１〜３のいずれか一つに記載の電気二重層コンデンサ。