JP2007258413A - 電気二重層コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】自動車用等に用いる電気二重層コンデンサに関し、素子の電極接続の品質が悪いという課題を解決し、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】正負の引き出し電極部１ａ、１ｂが両端面に設けられたコンデンサ素子１と、コンデンサ素子１を駆動用電解液と共に収容し、かつコンデンサ素子１の引き出し電極部１ｂを内底面に接合した金属ケース２と、コンデンサ素子１の他方の引き出し電極部１ａを内面に接合して金属ケース２の開口部を封止した端子板３からなり、上記コンデンサ素子１に設けられた引き出し電極部１ａ、１ｂを構成する電極を巻回方向に沿って中心から外周に向かって倒れるように傾斜させた構成により、引き出し電極部１ａ、１ｂ全体に亘って各電極間の密度が高まるため、引き出し電極部１ａ、１ｂと金属ケース２ならびに端子板３のレーザー溶接を確実に行って高信頼性を実現できる。
【選択図】図１

Description

本発明は各種電子機器やハイブリッド自動車の回生用、あるいは電力貯蔵用等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５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断面図であり、図５において、１０はコンデンサ素子、１０ａはこのコンデンサ素子１０に形成された中空部を示し、このコンデンサ素子１０は帯状の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すると共に、幅方向の一端側に引き出し電極部を設けた正負一対の電極を、正負の引き出し電極部を夫々逆方向に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、正負の引き出し電極部が対向する端面（図５において上下方向）に夫々露出するように構成されたものである。

１１は上記コンデンサ素子１０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、１１ａはこの金属ケース１１の外底面に一体で設けられた外部接続用の陰極端子、１１ｂはコンデンサ素子１０の中空部１０ａ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１１ｂをコンデンサ素子１０の中空部１０ａ内に嵌め込んで金属ケース１１内に挿入されたコンデンサ素子１０の陰極側の引き出し電極部を金属ケース１１の内底面にレーザー溶接等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。

１２はアルミニウム製の封口板、１２ａはこの封口板１２の表面側に一体で設けられた外部接続用の陽極端子、１２ｂはコンデンサ素子１０の中空部１０ａ内に嵌まり込む突起、１２ｃは電解液注入孔、１３は圧力調整弁であり、コンデンサ素子１０の陽極側の引き出し電極部を封口部１２の内面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合すると共に、この封口板１２の周縁上で上記金属ケース１１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。

このように構成された従来の電気二重層コンデンサは、コンデンサ素子１０の両端面に設けられた一対の引き出し電極部を金属ケース１１と封口板１２に夫々直接接合することにより、コンデンサ素子１０の一方の電極を金属ケース１１から、他方の電極を封口板１２から取り出す構成としたことにより、小型化と接続抵抗の低減を図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２００４−１３４６３２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、コンデンサ素子１０の両端面に夫々設けられた一対の引き出し電極部は、図６に示すように、一方の電極のみが端面に露出するようにして陽極あるいは陰極の引き出し電極部を構成するようにしているために各電極間は密度が粗い状態になっており、このような引き出し電極部に金属ケース１１あるいは封口板１２を押し当てて溶接する際に、安定度が悪いという問題があった。

さらに上記溶接による接合は、コンデンサ素子１０の両端面に設けられた各引き出し電極部に金属ケース１１の内底面ならびに封口板１２の内面を夫々押し当てた状態で、金属ケース１１の外底面ならびに封口板１２の表面側から夫々レーザー光を照射することによりレーザー溶接を行って接合するようにしているため、コンデンサ素子１０の引き出し電極部まで十分に溶融されているかどうかという溶接状態の確認が難しく、安定した品質の溶接を行うことが極めて困難であるという課題を有していた。

従って、これらの課題を少しでも改善する目的で、金属ケース１１の内底面ならびに封口板１２の内面の一部に溶接部としての突起を設け、この突起をコンデンサ素子１０の引き出し電極部に押し当てることにより引き出し電極部を部分的に潰すように加工して各電極間の密度を高め、この密度が高まった部分でレーザー溶接を行うことによって溶接品質の安定化を図るようにしていたが、このような手段を用いることによって溶接品質が向上しても、溶接箇所が一部分であることから溶接品質の安定というレベルには到達せず、多くの課題を残すものであった。

本発明はこのような従来の課題を解決し、コンデンサ素子の引き出し電極部と金属ケースならびに封口板の接続信頼性を高めた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、帯状の金属箔からなる集電体上に分極性電極層を形成すると共に幅方向の一端側に引き出し電極部を設けた正負一対の電極を、正負の引き出し電極部を夫々逆方向にしてその間にセパレータを介在させて巻回することにより正負の引き出し電極部が対向する端面に夫々露出するように構成されるコンデンサ素子と、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引き出し電極部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引き出し電極部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る電気二重層コンデンサにおいて、上記コンデンサ素子の各端面に設けられた引き出し電極部を構成する電極を巻回方向に沿って中心から外周に向かって倒れるように傾斜させた構成のものである。

以上のように本発明による電気二重層コンデンサは、コンデンサ素子の各端面に設けられた引き出し電極部を構成する電極を巻回方向に沿って中心から外周に向かって倒れるように傾斜させた構成により、引き出し電極部全体に亘って各電極間の密度を高めることができるようになり、これにより、コンデンサ素子の引き出し電極部と金属ケースならびに端子板の密着性が向上してレーザー溶接が良好に行えるようになるため、高品質の接合を実現することができるようにな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、図２は同電気二重層コンデンサに使用されるコンデンサ素子の引き出し電極部を示した要部断面図であり、図１と図２において、１はコンデンサ素子、１ａと１ｂはこのコンデンサ素子１の両端面に夫々形成された正負一対の引き出し電極部、１ｃは中空部である。

また、上記コンデンサ素子１は帯状の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すると共に、幅方向の一端側に引き出し電極部１ａ、１ｂを設けた正負一対の電極を、正負の引き出し電極部１ａ、１ｂを夫々逆方向に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、正負の引き出し電極部１ａ、１ｂが対向する端面（図１において上下方向）に夫々露出するように構成され、さらに、両端面に夫々形成された引き出し電極部１ａ、１ｂは、引き出し電極部１ａ、１ｂを構成する電極を巻回方向に沿って中心から外周に向かって倒れるように傾斜させた構成としているものである。

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はこの金属ケース２の内底面に一体で設けられた突起であり、この突起２ａを上記コンデンサ素子１の中空部１ｃに嵌め込んで金属ケース２内に挿入されたコンデンサ素子１の端面に形成された一方の引き出し電極部１ｂ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接合することにより、機械的かつ電気的に接合するようにしたものである。

３は外周面に上段が小径となる段部が円環状に設けられた端子板、３ａはこの端子板３の内面に設けられた突起、３ｂは端子板３の内面に設けられた凹部、３ｃは端子板３の表面に設けられた外部接続用のネジ部であり、上記突起３ａをコンデンサ素子１の中空部１ｃに嵌め込むと共に、コンデンサ素子１の端面に形成された他方の引き出し電極部１ａを端子板３の凹部３ｂ内で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合するようにしたものである。

４は断面が逆Ｌ字形に形成されたリング状の封口ゴムであり、この封口ゴム４は上記端子板３の段部の平面部とこれに繋がる下側外周面に内面が当接すると共に、外周面が上記金属ケース２の内周面に当接するように構成されており、この封口ゴム４の外周面を金属ケース２の外周面の絞り加工（絞り加工部２ｂ）により圧縮すると共に、封口ゴム４の平面部分を金属ケース２の開口端のカーリング加工（カーリング加工部２ｃ）により圧縮することにより封止を行うように構成されたものである。

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、コンデンサ素子１の両端面に夫々露出するように設けられた正負一対の引き出し電極部１ａ、１ｂを構成する電極を巻回方向に沿って中心から外周に向かって倒れるように傾斜させた構成にしたことにより、引き出し電極部１ａ、１ｂ全体に亘って各電極間の密度を高めることができるようになるため、コンデンサ素子１の引き出し電極部１ａ、１ｂと端子板３ならびに金属ケース２の密着性が向上してレーザー溶接を確実に行えるようになるため、高品質の接合を行うことができるようになるという格別の効果を奏するものである。

（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のコンデンサ素子に設けられた引き出し電極部の構成が一部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図面を用いて説明する。

図３は本発明の実施の形態２による電気二重層コンデンサに使用されるコンデンサ素子の引き出し電極部を示した要部断面図であり、図３において、５はコンデンサ素子、５ａと５ｂ（図示せず）はこのコンデンサ素子５の両端面に夫々設けられた正負一対の引き出し電極部、５ｃは中空部である。

また、上記引き出し電極部５ａ、５ｂを構成する電極を巻回方向に沿って中心から外周に向かって倒れるように傾斜させた構成は実施の形態１と同様であるが、本実施の形態では、端子板３と接合される側の引き出し電極部５ａを構成する電極の外周部のみを中心に向かって倒れるように傾斜させた構成にしたものである。

このような構成にすることにより、コンデンサ素子５の両端面に夫々露出するように設けられた一対の引き出し電極部５ａ、５ｂのうち、端子板３と接合される側の引き出し電極部５ａの外周部が中心に向かって傾斜したようになるため、この引き出し電極部５ａが金属ケース２の内面に当接して短絡することを防止することができるようになり、更に信頼性の高い電気二重層コンデンサを提供することができるという格別の効果を奏するものである。

（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のコンデンサ素子に設けられた引き出し電極部の外周部を絶縁テープで被覆した構成のものであり、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図面を用いて説明する。

図４は本発明の実施の形態３による電気二重層コンデンサに使用されるコンデンサ素子の引き出し電極部を示した要部断面図であり、図４において、１はコンデンサ素子、１ａと１ｂ（図示せず）はこのコンデンサ素子１の両端面に夫々形成された正負一対の引き出し電極部、１ｃは中空部である。

また、上記引き出し電極部１ａ、１ｂを構成する電極を巻回方向に沿って中心から外周に向かって倒れるように傾斜させた構成は実施の形態１と同様であるが、本実施の形態では、端子板３と接合される側の引き出し電極部１ａの少なくとも外周部を絶縁テープ６で被覆した構成にしたものである。

このような構成にすることにより、コンデンサ素子１の両端面に夫々露出するように設けられた一対の引き出し電極部１ａ、１ｂのうち、端子板３と接合される側の引き出し電極部１ａの少なくとも外周部が絶縁テープ６で被覆されているため、この引き出し電極部１ａが金属ケース２の内面に当接して短絡することを防止することができるようになり、更に信頼性の高い電気二重層コンデンサを提供することができるという格別の効果を奏するものである。

本発明による電気二重層コンデンサは、コンデンサ素子の引き出し電極部と金属ケースならびに端子板の各接合品質を高めて高信頼性を実現できるという効果を有し、特に高い信頼性が要求される車用の電気二重層コンデンサ等として有用である。

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に使用されるコンデンサ素子の引き出し電極部を示した要部断面図 本発明の実施の形態２による電気二重層コンデンサに使用されるコンデンサ素子の引き出し電極部を示した要部断面図 本発明の実施の形態３による電気二重層コンデンサに使用されるコンデンサ素子の引き出し電極部を示した要部断面図 従来の電気二重層コンデンサの構成を示した断面図 電気二重層コンデンサに使用されるコンデンサ素子の引き出し電極部を示した要部断面図

符号の説明

１、５ コンデンサ素子
１ａ、１ｂ、５ａ、５ｂ 引き出し電極部
１ｃ、５ｃ 中空部
２ 金属ケース
２ａ、３ａ 突起
２ｂ 絞り加工部
２ｃ カーリング加工部
３ 端子板
３ｂ 凹部
３ｃ ネジ部
４ 封口ゴム
６ 絶縁テープ

Claims (3)

1. 帯状の金属箔からなる集電体上に分極性電極層を形成すると共に幅方向の一端側に引き出し電極部を設けた正負一対の電極を、正負の引き出し電極部を夫々逆方向にしてその間にセパレータを介在させて巻回することにより正負の引き出し電極部が対向する端面に夫々露出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引き出し電極部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引き出し電極部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る電気二重層コンデンサにおいて、上記コンデンサ素子の各端面に設けられた引き出し電極部を構成する電極を巻回方向に沿って中心から外周に向かって倒れるように傾斜させた電気二重層コンデンサ。
2. コンデンサ素子の両端面に設けられた引き出し電極部のうち、端子板と接合される側の引き出し電極部を構成する電極の外周部のみを中心に向かって倒れるように傾斜させた請求項１に記載の電気二重層コンデンサ。
3. コンデンサ素子の各端面に設けられた引き出し電極部のうち、端子板と接合される側の引き出し電極部の少なくとも外周部が覆われるように絶縁テープで被覆した請求項１に記載の電気二重層コンデンサ。

Images