JP2008028009A - Electric double-layer capacitor - Google Patents
Electric double-layer capacitor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008028009A JP2008028009A JP2006196592A JP2006196592A JP2008028009A JP 2008028009 A JP2008028009 A JP 2008028009A JP 2006196592 A JP2006196592 A JP 2006196592A JP 2006196592 A JP2006196592 A JP 2006196592A JP 2008028009 A JP2008028009 A JP 2008028009A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- negative electrode
- positive electrode
- layer
- electric double
- electrode layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
Description
この発明は電気二重層キャパシタに関し、特に、正極と対向していない負極の部分のカーボン材料の離脱を防止できる電極構造に関する。 The present invention relates to an electric double layer capacitor, and more particularly to an electrode structure capable of preventing the carbon material from being detached from a negative electrode portion not facing the positive electrode.
例えば、一般的な積層型の電気二重層キャパシタは、活性炭などのカーボン材料からなり分極性を有するシート状の正極および負極と、絶縁材料で形成され、対向させて配置された正極と負極との間に介在された多孔質のセパレータと、これらに含浸された電解液と、を有するセル部を備え、正極または負極と電解液との界面に発生する電気二重層の静電容量を利用するものである。また、電気二重層キャパシタは、充放電に化学反応を伴わないため大電流を瞬時に充放電でき、充放電効率がよいという利点がある。さらに、電気二重層キャパシタは10万回以上の充放電を行うことが可能であり、一般的な使用下であれば寿命は10年以上となり、信頼性が高くなるという利点がある。 For example, a general multilayer electric double layer capacitor is composed of a sheet-like positive electrode and negative electrode made of a carbon material such as activated carbon and having polarizability, and a positive electrode and a negative electrode that are formed of an insulating material and arranged to face each other. A cell portion having a porous separator interposed therebetween and an electrolytic solution impregnated with the separator, and utilizing the capacitance of an electric double layer generated at the interface between the positive electrode or the negative electrode and the electrolytic solution It is. In addition, since the electric double layer capacitor does not involve a chemical reaction in charge and discharge, there is an advantage that a large current can be charged and discharged instantaneously and charge and discharge efficiency is good. Furthermore, the electric double layer capacitor can be charged / discharged 100,000 times or more, and has a merit that the lifetime is 10 years or more and the reliability is high under general use.
また、電気二重層キャパシタの静電容量は、アルミコンデンサなどの一般的なキャパシタに比べて極めて大きな静電容量を有することが特徴であり、電気二重層キャパシタは、家電機器の電力貯蔵やハイブリッド自動車の電源など省エネルギーや炭酸ガスの削減に役立つキーデバイスとして期待されている。 In addition, the electric double layer capacitor is characterized in that the capacitance of the electric double layer capacitor is much larger than that of a general capacitor such as an aluminum capacitor. It is expected to be a key device that helps to save energy and reduce carbon dioxide gas.
そして、電気二重層キャパシタは、エネルギー密度を高めるため、セル部を多数個並列に積層し、収納容器に収納するという方法が取られている。このとき、正極および負極の表裏両面は積層方向と直交している。 And in order to raise an energy density, the method of laminating | stacking many cell parts in parallel and accommodating in a storage container is taken for the electrical double layer capacitor. At this time, both the front and back surfaces of the positive electrode and the negative electrode are orthogonal to the stacking direction.
ここで、セパレータを介して対向する正極と負極において、正極が、負極と対向していない部分を有する場合、正極および負極の間に電圧が印加されると、負極と対向していない正極の部分は、電圧が異常に高くなり、局部的に腐食される。そして、腐食に起因してガスが発生し、発生されたガスの気泡が正極に付着すると電気二重層の充放電特性を劣化させることが知られている。 Here, in the positive electrode and the negative electrode facing each other through the separator, when the positive electrode has a portion not facing the negative electrode, when a voltage is applied between the positive electrode and the negative electrode, the positive electrode portion not facing the negative electrode The voltage becomes abnormally high and is corroded locally. It is known that when gas is generated due to corrosion and bubbles of the generated gas adhere to the positive electrode, the charge / discharge characteristics of the electric double layer are deteriorated.
上記問題を鑑みて、従来の電気二重層キャパシタは、正極(正極側分極性電極)の面積を負極(負極側分極性電極)の面積より小さく形成し、負極と対向しない正極の部分がないように正極と負極を配置していた(例えば、特許文献1参照)。 In view of the above problems, the conventional electric double layer capacitor is formed such that the area of the positive electrode (positive electrode side polarizable electrode) is smaller than the area of the negative electrode (negative electrode side polarizable electrode) and there is no portion of the positive electrode that does not face the negative electrode. The positive electrode and the negative electrode were disposed on the substrate (for example, see Patent Document 1).
従来の電気二重層キャパシタにおいて、正極および負極のそれぞれは、アルミニウムなどで形成される集電箔(集電体)に粉末状のカーボン材料(電極活物質)などを結着剤などによって結着することにより構成されている。 In a conventional electric double layer capacitor, each of a positive electrode and a negative electrode is bonded to a current collector foil (current collector) made of aluminum or the like with a powdery carbon material (electrode active material) or the like using a binder or the like. It is constituted by.
そして、電気二重層キャパシタが充放電動作を繰り返すと、カーボン材料は膨張および収縮を繰り返す。例えば、カーボン材料として、大きな静電容量が得られるナノゲートカーボンを用いると、充放電における正極および負極の厚さ方向の変動量は、20〜30%にも達することが知られている。そこで、充放電における正極および負極の厚さの変動を抑えるため、通常2kg/cm2程度の圧力が、セル部の積層方向における両端のセル部を押圧することにより、積層された正極および負極のそれぞれの面にかけられている。 And if an electric double layer capacitor repeats charging / discharging operation | movement, a carbon material will expand and contract repeatedly. For example, when nano-gate carbon capable of obtaining a large capacitance is used as the carbon material, it is known that the amount of fluctuation in the thickness direction of the positive electrode and the negative electrode in charge / discharge reaches 20 to 30%. Therefore, in order to suppress fluctuations in the thickness of the positive electrode and the negative electrode during charging / discharging, a pressure of about 2 kg / cm 2 is normally applied to the stacked positive and negative electrodes by pressing the cell portions at both ends in the cell stacking direction. It is hung on each side.
しかしながら、正極と対向していない負極の部分には、圧力が伝わらないので、正極と対向していない負極の部分のカーボン材料は、放充電による膨張および収縮が繰り返されると、集電箔から離脱する場合がある。離脱したカーボン材料は、セパレータ中の電解液に混入して隣接する正極近傍にまで達し、電気的な短絡などを引き起こすという問題がある。また、電解液に混入して浮遊するカーボン材料が正極に接触すると、正極が腐食されやすくなることが知られている。従って、正極の腐食に起因してガスが発生されるという問題が再燃される。 However, since the pressure is not transmitted to the negative electrode portion not facing the positive electrode, the carbon material of the negative electrode portion not facing the positive electrode is detached from the current collector foil after repeated expansion and contraction due to discharging. There is a case. The detached carbon material is mixed into the electrolyte in the separator and reaches the vicinity of the adjacent positive electrode, causing an electrical short circuit. Further, it is known that when a carbon material that is mixed and floated in the electrolyte solution comes into contact with the positive electrode, the positive electrode is easily corroded. Therefore, the problem that gas is generated due to corrosion of the positive electrode is reburned.
この発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、正極および負極の積層方向から見て、負極電極層で正極電極層を内包させて正極の局部腐食を防止するとともに、正極電極層の外周の負極電極層を加圧状態に保持して正極電極層の外周側の負極電極層のカーボン材料の離脱を抑制できる電気二重層キャパシタを得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. When viewed from the lamination direction of the positive electrode and the negative electrode, the positive electrode layer is included in the negative electrode layer to prevent local corrosion of the positive electrode, and the positive electrode layer An object of the present invention is to obtain an electric double layer capacitor capable of suppressing the detachment of the carbon material of the negative electrode layer on the outer peripheral side of the positive electrode layer by holding the negative electrode layer on the outer periphery in a pressurized state.
この発明の電気二重層キャパシタは、正極電極層が正極集電箔の両面に形成された正極と負極電極層が負極集電箔の両面に形成された負極とが該正極を最外層となるようにセパレータを介在して積層され、負極電極層が負極集電箔の一面に形成されてなる最外層負極が、最外層に位置する正極の外側に、該負極電極層をセパレータを介在させて正極電極層に対向させて配置され、負極電極層は正極、負極および最外層負極の積層方向から見て正極電極層を内包する外形形状に形成され、電解液が正極電極層、負極電極層およびセパレータに含浸されており、さらに、正極、負極、最外層負極およびセパレータを積層方向に加圧する加圧手段を備え、負極および最外層負極の積層方向に隣接する負極電極層同士が、加圧手段により、正極電極層の外周側の少なくとも一部で加圧状態に保持されている。 In the electric double layer capacitor of the present invention, the positive electrode having the positive electrode layer formed on both surfaces of the positive electrode current collector foil and the negative electrode having the negative electrode layer formed on both surfaces of the negative electrode current collector foil are the outermost layer. A negative electrode layer is formed on one surface of the negative electrode current collector foil, and an outermost negative electrode is formed on the outer surface of the positive electrode located in the outermost layer, with the negative electrode layer interposed between the positive electrode and the positive electrode. The negative electrode layer is disposed so as to face the electrode layer, and the negative electrode layer is formed in an outer shape including the positive electrode layer when viewed from the stacking direction of the positive electrode, the negative electrode, and the outermost negative electrode, and the electrolytic solution is the positive electrode layer, the negative electrode layer, and the separator And a pressurizing unit that pressurizes the positive electrode, the negative electrode, the outermost layer negative electrode and the separator in the stacking direction, and the negative electrode layers adjacent to each other in the stacking direction of the negative electrode and the outermost layer negative electrode are , Positive electrode layer It is held under pressure at least a portion of the outer peripheral side.
この発明の電気二重層キャパシタによれば、正極、負極および最外層負極の積層方向から見て負極電極層が正極電極層を内包しているので正極の局部腐食が防止される。さらに正極電極層の外周の負極電極層の部分が、加圧手段により加圧状態に保持されて、負極電極層からのカーボン材料の離脱が防止されるので、カーボン材料が離脱して隣接する正極近傍にまで達し、電気的な短絡を引き起こしたり、正極が腐食したりすることを未然に防止することができる。 According to the electric double layer capacitor of the present invention, since the negative electrode layer includes the positive electrode layer as viewed from the stacking direction of the positive electrode, the negative electrode, and the outermost negative electrode, local corrosion of the positive electrode is prevented. Further, the portion of the negative electrode layer on the outer periphery of the positive electrode layer is held in a pressurized state by the pressurizing means, and the separation of the carbon material from the negative electrode layer is prevented. It is possible to prevent the occurrence of an electrical short circuit or corrosion of the positive electrode before reaching the vicinity.
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係る電気二重層キャパシタの構成を説明するための側断面模式図、図2はこの発明の実施の形態1に係る電気二重層キャパシタの側面図、図3はこの発明の実施の形態1に係る電気二重層キャパシタの上面図、図4はこの発明の実施の形態1に係る電気二重層キャパシタの正極内包体の構造を示す正面図、図5はこの発明の実施の形態1に係る電気二重層キャパシタの第1の負極の構造を示す正面図、図6は図3のVI−VI矢視断面図、図7は図3のVII−VII矢視断面図、図8はこの発明の実施の形態1に係る電気二重層キャパシタにおいて、隣接する正極内包体と第1の負極の状態を示す側断面模式図、図9は図2のIX−IX矢視断面図である。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
1 is a schematic side sectional view for explaining the configuration of an electric double layer capacitor according to
なお、図1は電気二重層キャパシタの構成をわかりやすくするために、正極端子と負極端子を実際の配置関係からずらして描いたり、正極と第1の負極または正極と第2の負極の間を離反した状態に描いたりしているが、実際には、正極端子および負極端子は、積層方向の座標は一致されており、また、正極は図6に示されるように負極に密着状態に内包されている。 In FIG. 1, in order to make the configuration of the electric double layer capacitor easier to understand, the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are deviated from the actual arrangement relationship, or between the positive electrode and the first negative electrode or between the positive electrode and the second negative electrode. Although drawn in a separated state, in reality, the positive electrode terminal and the negative electrode terminal have the same coordinates in the stacking direction, and the positive electrode is included in close contact with the negative electrode as shown in FIG. ing.
また、図1および図7〜図9では、正極、第1の負極、第2の負極および電解液連絡電極層の厚さを誇張して書いているが、実際には、正極、第1の負極および第2の負極の表裏両面の各辺の長さは、積層された正極、第1の負極および第2の負極のトータルの厚さより格段に長い。 1 and FIGS. 7 to 9 exaggerate the thicknesses of the positive electrode, the first negative electrode, the second negative electrode, and the electrolyte connecting electrode layer. The length of each side of the both sides of the negative electrode and the second negative electrode is much longer than the total thickness of the stacked positive electrode, first negative electrode, and second negative electrode.
まず、電気二重層キャパシタ1Aの主要構成について説明する。
図1〜図9において、電気二重層キャパシタ1Aは、セパレータ2とセパレータ2に内包されたシート状の正極6とからなる正極内包体5、第1の負極9a、最外層負極としての第2の負極9b、電解液(図示せず)、正極端子17、負極端子18、正極導線19、負極導線20、加圧手段および帯状部材としての電解液リザーバ21aおよび加圧手段としての収納容器22Aを有している。
First, the main configuration of the electric
1 to 9, an electric
そして、正極内包体5および第1の負極9aが、それぞれの表裏両面が互いに平行になるように積層されている。さらに、第2の負極9bが、正極内包体5および第1の負極9aの積層方向の外側で、最外層の正極内包体5と対向するように配置されている。
以降、正極内包体5、第1の負極9aおよび第2の負極9bの積層方向を単に積層方向と記載する。
また、正極6は、隣接する(相対する)第1の負極9aの間、または第1の負極9aと第2の負極9bの間に内包されている。
And the positive
Hereinafter, the stacking direction of the positive
The
そして、帯状の電解液リザーバ21aが、第2の負極9bの積層方向外方の両面間を囲むように幾重にも巻回されている。
さらに、正極6、第1の負極9a、第2の負極9bおよびセパレータ2には電解液が含浸されている。
The strip-
Furthermore, the
そして、正極6のそれぞれが正極端子17と複数の正極導線19により、第1の負極9aおよび第2の負極9bのそれぞれが負極端子18と複数の負極導線20により接続されている。さらに、正極内包体5、第1の負極9a、第2の負極9bおよび電解液リザーバ21aなどが、収納容器22A内に収納されている。
Each
次いで、電気二重層キャパシタ1Aの各構成について詳細に説明する。
正極内包体5は図4に示されるように、正極6と正極6を内包するセパレータ2とで構成され、さらに正極6が、正極集電箔7と正極集電箔7の表裏両面に形成された正極電極層8とで構成されている。
Next, each configuration of the electric
As shown in FIG. 4, the positive
正極集電箔7には、厚さ方向に小さな孔(図示せず)が多数形成されているシート状のアルミニウムなどが用いられる。そして、正極集電箔7は、外周が正方形の正極集電箔基部7aと正極集電箔基部7aの一辺の一部から延出される正極端子接続部7bとを有している。また、正極端子接続部7bは矩形形状であり、長手方向が、正極集電箔基部7aの一辺と垂直なるように延出されている。また、正極集電箔基部7aの大きさは、10cm×10cmに形成されている。
The positive electrode
正極集電箔7の代表的な厚さは、20〜50μmであるが、電気二重層キャパシタ1Aを充放電する際の充放電電流によって異なる。正極集電箔7の厚さは充放電電流が大電流の場合には、内部抵抗を小さくするために厚いものが用いられ、充放電電流が小さい場合には、つまりは、充放電時間が長くてよい場合には、電気二重層キャパシタ1A自体の大きさを小型化するため、できるだけ薄いものが用いられる。ここでは、厚さが20μmの正極集電箔7が用いられている。
なお、正極集電箔7には銅など他の導電材料を用いてもよい。
A typical thickness of the positive electrode
The positive electrode
正極電極層8には、直径10μm程度の粒子状の活性炭などのカーボン材料が用いられている。例えば、正極電極層8には、水蒸気賦活活性炭、アルカリ活性炭およびナノゲートカーボンなどを用いることができる。そして、水蒸気賦活活性炭などが、圧延法、塗布法およびモールド成形法などにより、バインダ(図示せず)によって正極集電箔基部7aの表裏両面の全域に結着されて、正極電極層8が形成される。従って、正極電極層8の外形形状は、正極集電箔基部7aと同じである。なお、バインダにはPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)などのフッ素樹脂やSBR(スチレンブタジエンラバー)系やアクリル系合成ゴムなどが用いられている。
For the
このとき、カーボン材料の表面全体がバインダで覆われないように、バインダの量は粒子状のカーボン材料をつなぎとめるための必要最小限となるように調整されている。
これにより、電解液が正極電極層8に供給されたときには、電解液が正極電極層8内を濡れ広がることが可能になっている。
また、正極電極層8の代表的な厚さは、50μm〜100μmであるが、ここでは、厚さ50μmのものが用いられている。
At this time, the amount of the binder is adjusted so as to be a minimum necessary for holding the particulate carbon material so that the entire surface of the carbon material is not covered with the binder.
Thereby, when the electrolytic solution is supplied to the
The typical thickness of the
セパレータ2には、天然パルプ、天然セルロースおよび溶剤紡糸セルロースなどのセルロース系や、ガラス繊維、不織布の他、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)およびシリカ混合ポリエチレンなどのフィブリル化フォルムあるいは多孔質フィルムが用いられるが、ここでは、ポリプロピレンの多孔質フィルムが用いられている。
そして、セパレータ2に含浸されている電解液は、セパレータ2の厚さ方向に形成されている孔(図示せず)を介して、セパレータ2の厚さ方向に透過可能になっている。
The electrolytic solution impregnated in the
そして、セパレータ2は、ポリプロピレンにより作製された厚さ25μmの長方形のシートを、長手方向の中間部で2つ折りにして一面を合わせて形成される。ここで、セパレータ2の折り曲げ部分をセパレータ曲げ部3とする。そして、正極6が、セパレータ2の対向する2面の間に、その厚さ方向をセパレータ2の厚さ方向に一致させて介装されて正極内包体5が構成されている。
The
このとき、セパレータ2の対向する2面の大きさは、正極集電箔基部7aの大きさより大きくなっており、正極集電箔基部7aの両面に形成された正極電極層8が、セパレータ2の対向する2面の間に内包された状態にある。そして、正極端子接続部7bの先端側のみが、セパレータ2の反折り曲げ部側から突出されている。
また、正極集電箔基部7aの反正極端子接続部側の辺がセパレータ曲げ部3に沿って配置され、また、セパレータ曲げ部3に沿って配置させた辺に垂直な両辺が、セパレータ曲げ部3に垂直な両側辺4に沿って配置されている。
At this time, the size of the two opposing surfaces of the
Further, the side of the positive electrode current collector
そして、セパレータ2の対向する2面のそれぞれの側辺4の間が融着されて、セパレータ接合部4aが形成されている。セパレータ接合部4aにより、セパレータ2の側辺4の間が閉塞されて、セパレータ2が袋状に形成されている。セパレータ接合部4aの融着は、セパレータ2の対向する面のそれぞれの側辺4の周辺をセパレータ2の材料(ポリプロピレン)の融点温度付近まで上昇させ、セパレータ2の厚さ方向に圧力をかけることにより行われている。
ここで、セパレータ2は25μm、正極集電箔基部7aと正極集電箔基部7aの両面に形成された正極電極層8の厚さの合計は120μmであるので、正極内包体5のうち、正極電極層8が内包されている部分の厚さの合計は170μmとなる。
And between each
Here, the
第1の負極9aは、図5に示されるように、負極集電箔10aと負極集電箔10aの表裏両面に形成された負極電極層11aとで構成されている。
負極集電箔10aは、厚さ方向に小さな孔(図示せず)が多数形成されているシート状のアルミニウムなどが用いられ、外周が正方形の負極集電箔基部25aと負極集電箔基部25aの一辺の一部から延出される負極端子接続部25bとを有している。負極集電箔基部25aは正極集電箔基部7aより大きな面積のものが用いられ、ここでは、負極集電箔基部25aの外形の大きさは、10.5cm×10.5cmに形成されている。また、負極端子接続部25bは矩形形状であり、長手方向が、負極集電箔基部25aの一辺と垂直となるように延出されている。
なお、負極集電箔10aの材料には、銅などの他の導電材料を用いてもよい。
As shown in FIG. 5, the first
The negative electrode
In addition, you may use other electrically-conductive materials, such as copper, for the material of the negative electrode
また、負極電極層11aは、負極集電箔基部25aの表裏両面の全域に正極電極層8と同様の材料によって形成されている。
負極電極層11aの代表的な厚さは、70μm〜200μmであるが、負極電極層11aには正極電極層8より大きな電圧がかかりやすく、第1の負極9aに過電圧が印加されるのを防止するために、負極電極層11aの厚さは正極電極層8の厚さより厚くするのが一般的である。ここでは、厚さ200μmの負極電極層11aが用いられている。
Further, the
The representative thickness of the
そして、第1の負極9aの負極電極層11aのそれぞれにおいて、反負極集電箔側の面には、図5に示されるように負極電極層11aの厚さ方向を深さ方向とする第1の凹み部15a〜第3の凹み部15cを有する凹み部が、負極集電箔10aの積層方向両側で対称になるように形成されている。
なお、第1の凹み部15a〜第3の凹み部15cは、負極電極層11aの所定の位置で、負極電極層11aの厚さ方向に高圧でプレスするか、ホットプレスを行うことによって形成される。
And in each of the
The
第1の凹み部15aは、負極電極層11aのそれぞれの辺と平行な4辺を有する正方形が外周形状となるように、負極電極層11aの外周近傍を残しつつ負極電極層11aの反集電箔側の面に凹設されている。ここで、第1の凹み部15aの外周形状は、正極電極層8を内包するセパレータ2の部分の外形形状に対応している。また、第1の凹み部15aの深さは80μmになるように形成されている。従って、第1の凹み部15aが形成された部分の負極電極層11aの厚さは120μmである。
The
さらに、第2の凹み部15bおよび第3の凹み部15cは、負極電極層11aにおける負極端子接続部25bが延出されている側の一辺と第1の凹み部15aとの間に形成されている。第2の凹み部15bおよび第3の凹み部15cは、負極電極層11aをそれぞれ25μmおよび35μmだけ圧縮するようにプレスして形成されている。従って、第2の凹み部15bおよび第3の凹み部15cが形成された部分の負極電極層11aの厚さは、それぞれ、175μmおよび165μmとなっている。
Furthermore, the
負極電極層11aの反負極集電箔側の面のうち、第1の凹み部15a〜第3の凹み部15cの底を除いた部分を第1の負極密着面16a、第2の凹み部15bおよび第3の凹み部15cの底の部分をそれぞれ第2の負極密着面16bおよび第3の負極密着面16cとする。
すなわち、負極電極層11aは積層方向から見て正極電極層8を内包するように正極内包体5、第1の負極9aおよび第2の負極9bが積層されており、積層方向から見て正極電極層8の外周側にはみ出す負極電極層11aの部分が、第1の負極密着面16a〜第3の負極密着面16cで形成されている。
Of the surface on the anti-negative electrode current collector foil side of the
That is, the
第2の負極9bは、負極集電箔10aと、負極集電箔10aの一面に形成された負極電極層11aと、負極集電箔10aの他面に形成された電解液連絡電極層12aとで構成されている。
また、電解液連絡電極層12aの材料には、導電性かつ多孔質材料が用いられるが、ここでは負極電極層11aと同様の材料を用いて、負極集電箔基部25aの他面に結着される。但し、電解液連絡電極層12aは、200μmの一様な厚さに形成されており、凹凸形状を有していない。
ここで、第1の負極9aおよび第2の負極9bにおいて、反負極端子接続部側の辺を基辺13a、基辺13aに垂直な2辺をそれぞれ側辺14aとする。
また、電解液リザーバ21aは、負極集電箔基部25aの一辺と同じ長さの幅を有する長尺の帯状に形成され、その材料にはセパレータ2と同様のものが用いられている。
The second
In addition, a conductive and porous material is used as the material of the electrolyte solution
Here, in the first
The
電解液は、電解質を溶媒に溶かしたものやイオン性液体などである。
電解質としては、例えばカチオンとアニオンの組み合わせで、カチオンがピロリジウム化合物、スピロビピロリジウム、ジメチルピロリジウム、ジエチルピロリジウム、エチルメチルピロロジウム、4級アンモニウム、1,3−ジアルキルイミダゾリウムおよび1,2,3−トリアルキルイミダゾリウムなどであり、アニオンがBF4 -、PF6 -、ClO4 -、又はCF3SO3 -の塩や、1−エチル−3−メチルイミダゾリウム(EMI)、1,2−ジメチル−3−プロピルイミダゾリウム(DMPI)のAlCl4 -やBF4 -などの塩などが用いられている。また、溶媒として炭酸プロピレン、炭酸エチレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、ジメトキシメタン、ジエトキシエタン、γ−ブチルラクトン、アセトニトリル、プロピオニトリルから選ばれる一種又はこれらの二種以上の混合溶媒などが用いられている。
The electrolytic solution is an ionic liquid or the like in which an electrolyte is dissolved in a solvent.
Examples of the electrolyte include a combination of a cation and an anion. , 3-trialkylimidazolium and the like, a salt of which the anion is BF 4 − , PF 6 − , ClO 4 − , or CF 3 SO 3 — , 1-ethyl-3-methylimidazolium (EMI), 1, 2-dimethyl-3-AlCl propyl imidazolium (DMPI) 4 - or BF 4 - and salts, such as are used. In addition, as a solvent, propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dimethoxymethane, diethoxyethane, γ-butyllactone, acetonitrile, a mixed solvent of two or more of these selected from propionitrile, and the like are used. ing.
収納容器22Aは、椀状で同じ形状に形成された第1の半容器23aと第2の半容器23bとで構成され、第1の半容器23aおよび第2の半容器23bが協動して、つまりは、第1の半容器23aおよび第2の半容器23bの開口縁部が合わせられて、正極内包体5、第1の負極9a、第2の負極9bおよび電解液リザーバ21aを内包するものである。
The
第1の半容器23aおよび第2の半容器23bは、アルミラミネートフィルム、プラスチックおよび各種金属などで形成される
また、図3に示されるように、切り欠き24a,24bが第1の半容器23aの開口側縁部の一辺に、切り欠き24c,24dが第2の半容器23bの開口側縁部の一辺に形成されており、第1の半容器23aおよび第2の半容器23bが合わせられたときには、切り欠き24aと切り欠き24cおよび切り欠き24bと切り欠き24dが協動して、収納容器22Aの内外を連通する正極端子孔26aよび負極端子孔26bが形成される。正極端子孔26aおよび負極端子孔26bには、正極端子17および負極端子18のそれぞれが挿通され、正極端子17および負極端子18を介して、収納容器22Aの内外の電気的なやりとりが行われる。
The first half-
次いで、積層方向から見て正極電極層8の外周からはみ出している負極電極層11aの第1の負極密着面16a〜第3の負極密着面16cが加圧される構造について詳細に説明する。
上記のように構成された正極内包体5および第1の負極9aが、正極内包体5の表裏両面および第1の負極9aの表裏両面が互いに平行になるように交互に積層されている。
Next, a structure in which the first negative
The positive
このとき、正極内包体5が最外層に来るように5層に積層され、第1の負極9aは4層に積層されている。さらに、最外層の正極内包体5の積層方向の外側に、第2の負極9bが正極内包体5と対向するように配置されている。このとき、電解液連絡電極層12aが、積層方向の外方に向けられて配置されている。これにより、正極6および第1の負極9aおよび第2の負極9bは、表裏両面が互いに平行になるように、セパレータ2を介在して交互に積層されている。
At this time, the positive
そして、正極電極層8は、第1の負極9aまたは第2の負極9bの負極電極層11aの第1の凹み部15aに嵌め込まれている。従って、正極電極層8は、隣接する第1の負極9aの負極電極層11aの間または第1の負極9aと第2の負極9bの負極電極層11aの間に内包されている。つまり、正極電極層8の反正極集電箔側の面は、それぞれ第1の凹み部15aの底面と対向している。
The
このとき、正極内包体5、第1の負極9aおよび第2の負極9bは正極端子接続部7bおよび負極端子接続部25bが同方向に突出されるように配置されている。また、正極端子接続部7bおよび対向するセパレータ2の両面の反折り曲げ部側が、隣接する負極電極層11aの間から突出されている。また、正極端子接続部7bの先端は、セパレータ2の反折り曲げ部側の先端よりさらに突出している。このとき、負極電極層11aのそれぞれに形成された第2の凹み部15bおよび第3の凹み部15cが、正極電極層8の反曲げ部側の上端から延出されているセパレータ2の部分に対応して配置され、このうち、第3の凹み部15cが、正極端子接続部7bを介装しているセパレータ2の部分に対応している。
At this time, the positive
また、隣接する負極電極層11aは、第1の負極密着面16aがセパレータ2を介さずに直接に対向し、第2の負極密着面16bおよび第3の負極密着面16cがセパレータ2と対向している。
In the adjacent
そして、上述したように、負極電極層11aの第1の凹み部15aの深さはそれぞれ80μmであり、また、正極電極層8の厚さは50μm、正極集電箔7の厚さは20μm、セパレータ2の厚さは25μmのものが用いられている。
従って、セパレータ2とセパレータ2に密着して介装されている正極端子接続部7bの部分の厚さの合計は70μmであり、直接に密着されているセパレータ2の部分の厚さの合計は50μmである。
As described above, the depth of the
Therefore, the total thickness of the portion of the positive electrode
従って、第1の凹み部15aが、正極内包体5の両面側から嵌めこまれて、第1の凹み部15aの底が正極電極層8を内包するセパレータ2に密着されている場合、積層方向に圧力がかかっていなければ、互いに対向する負極電極層11aの第1の負極密着面16bの間隔が10μmとなり、第2の負極密着面16bおよび第3の負極密着面16cのそれぞれと対向するセパレータ2との間隔は5μmとなる。しかしながら、圧力が積層方向の両外方から内側に向けて、正極6、第1の負極9a、第2の負極9bおよびセパレータ2のそれぞれに、電解液リザーバ21aおよび収納容器22Aによってかけられている。従って、正極電極層8の反正極集電箔側の面と第1の凹み部15aの底面との間に面圧がかけられ、さらに、正極6、第1の負極9a、第2の負極9bおよびセパレータ2が圧縮されている。
Accordingly, when the
つまり、正極6、第1の負極9a、第2の負極9bおよびセパレータ2が圧縮されたことにより、第1の負極密着面16aは対向する第1の負極密着面16aに、第2の負極密着面16bおよび第3の負極密着面16cはそれぞれ対向するセパレータ2に押し付けられて、隣接する第1の負極9aまたは第2の負極9bの第1の負極密着面16a〜第3の負極密着面16cは密着されて加圧状態に保持されている。つまりは、積層方向から見たときに正極電極層8の外周側にはみ出している負極電極層11aの部分も加圧状態に保持されている。
That is, as the
ここで、電解液リザーバ21aは、積層方向の両端に配置されている電解液連絡電極層12aの積層方向外方のそれぞれの面および負極電極層11aの両側辺14a側の端面を覆うように複数回巻回されており、正極内包体5、第1の負極9aおよび第2の負極9bには積層方向に圧力がかけられる。また、電解液リザーバ21aの巻き始め部分は、電解液連絡電極層12aの積層方向外方の面などに、電解液リザーバ21aのまき終わり部分は、巻回した電解液リザーバ21a自身に接着剤などにより固定してよい。
Here, a plurality of
さらに、第1の半容器23aおよび第2の半容器23bが、それぞれの開口縁部を合わせて正極内包体5、第1の負極9a、第2の負極9bおよび電解液リザーバ21aを内包したときに、第1の半容器23aおよび第2の半容器23bの内壁が、電解液リザーバ21aの外周面と押圧状態に密着されて、正極6、第1の負極9a、第2の負極9bおよびセパレータ2には積層方向に圧力が加わるようになっている。そして、合わせられた第1の半容器23aと第2の半容器23bのそれぞれの開口縁部の間は、接着剤などによって固定されて収納容器22Aが形成されている。
Further, when the first half-
これにより、隣接する負極電極層11aの第1の負極密着面16aの間、第2の負極密着面16bおよび第3の負極密着面16cとセパレータ2との間は、密着されて加圧状態が保持される。さらに、電解液連絡電極層12aの反負極集電箔側の面と電解液リザーバ21aとの間も密着されて加圧状態が保持される。なお、加圧力は2kg/cm2以上であると一層効果的に負極集電箔10aの活性炭の離脱が防止される。
As a result, the first negative
また、切り欠き24aと切り欠き24cおよび切り欠き24bと切り欠き24dにより形成された正極端子孔26aおよび負極端子孔26bが、正極端子接続部7bおよび負極端子接続部25bの延出されている側に配置されている。そして、正極端子孔26aおよび負極端子孔26bに正極端子17および負極端子18が収納容器22Aの内外に突出するように挿通されている。
Further, the positive
また、正極端子17と正極端子接続部7bおよび負極端子18と負極端子接続部25bは予め正極導線19および負極導線20で接続されている。
また、正極端子17および負極端子18の材料は導電性のものであれば特に限定されるものではないが、アルミニウムや銅などが使用される。このとき、収納容器22Aの材料が導電性を有する場合は、正極端子17と負極端子18が収納容器22Aを介してショートしないように、正極端子17および負極端子18と収納容器22Aとが接触される部分には、絶縁材料(図示せず)が介装される。
The
The material of the
ここで、正極電極層8、負極電極層11aおよび電解液連絡電極層12aの活性炭は、電気二重層キャパシタ1Aの充電時に膨張し、放電時に収縮される。
従って、電解液は、充電時に活性炭が膨張して活性炭の間に隙間が無くなると溢れだし、放電時には溢れ出した電解液を再度取り込む必要がある。
ここで、上述のように、セパレータ2、正極集電箔7および負極集電箔10aには、厚さ方向に孔が形成されており、電解液は各正極6、第1の負極9aおよび第2の負極9bの間を流動可能となっている。
Here, the activated carbon of the
Therefore, the electrolytic solution overflows when the activated carbon expands during charging and there is no gap between the activated carbons, and it is necessary to recapture the overflowed electrolytic solution during discharge.
Here, as described above, the
正極電極層8および負極電極層11aで電解液の不足を生じると、電解液リザーバ21aの電解液が電解液リザーバ21aに密着された電解液連絡電極層12aに供給され、次いで、第2の電極9bの負極集電箔10aおよび負極電極層11aに流動する。さらに、第2の負極9bの負極電極層11aの電解液がセパレータ2を介在して隣接する正極6に流動する。そして、第2の負極9bに隣接する正極6に含浸された電解液は、さらに、該正極6に積層方向の内方で隣接する第1の負極9aに流動される。順次、電解液は、正極6および第1の負極9aでの電解液の不足分を補いつつ積層方向の内方の第1の負極9aおよび正極6側に流動する。逆に電解液が正極電極層8や負極電極層11aから滲み出された場合には、電解液リザーバ21aに電解液が吸収される。
従って、電解液リザーバ21aは、充電による膨張や放電による収縮を繰り返す際に、溢れた電解液を吸収し、不足した電解液を補う働きをする。
When a shortage of the electrolytic solution occurs in the
Accordingly, when the
この実施の形態1では、袋状のセパレータ2に正極6が内包されている。そして、正極6の正極電極層8より第1の負極9aおよび第2の負極9bの負極電極層11aが大きく形成されている。さらに、正極6の外形形状に対応した第1の凹み部15a〜第3の凹み部15cが、負極電極層11aに凹設されている。そして、正極内包体5の正極電極層8の部分が、隣接する負極電極層11aの第1の凹み部15aの間に内包されている。また、負極電極層11aの第2の凹み部15bおよび第3の凹み部15cが、正極集電箔基部7aの一辺側から延出されるセパレータ2および正極端子接続部7bの部分に配置されている。従って、隣接する負極電極層11aの第1の負極密着面16a〜第3の負極密着面16cのそれぞれが、直接またはセパレータ2などを介して対向配置される。
In the first embodiment, a
そして、積層方向の両端に配置される電解液連絡電極層12aの積層方向外側の面間を覆うように巻回された電解液リザーバ21aおよび電解液リザーバ21aを押圧可能な形状の内壁を有するように作製された収納容器22Aにより、正極内包体5、第1の負極9aおよび第2の負極9bには積層方向に圧力がかけられている。従って、正極電極層8とセパレータ2を介して対向する負極電極層11aの部分だけでなく、負極集電箔10aを介さずに隣接する負極電極層11aの第1の負極密着面16aの間、さらに、第2の負極密着面16bおよび第3の負極密着面16cのそれぞれと対向するセパレータ2との間は密着されて加圧状態に保持される。さらに、電解液連絡電極層12aの反負極集電箔側の面もまた、電解液リザーバ21aに密着されて加圧状態に保持され、これに加えて収納容器22Aにより、大きな加圧力が加えられる。
And it has so that it has the inner wall of the shape which can press the
従って、この実施の形態1によれば、負極電極層11aおよび電解液連絡電極層12aの表裏両面の全域が加圧されるので、活性炭のカーボン材料が離脱されることが未然に防止される。従って、離脱されたカーボン材料が正極6に達して電気的な短絡などを引き起こしたり、正極が腐食したりすることを未然に防止することができる。さらに、第1の凹み部15aに正極電極層8がはめ込まれるので、正極6が位置ずれなどを起こすことなく、確実に負極電極層11aの所定の位置に配置させることができる。
Therefore, according to the first embodiment, since the entire areas of both the front and back surfaces of the
また、隣接する負極電極層11aの第1の負極密着面16aがそれぞれ直接密着されて、隣接する負極電極層11aの間が導通されるので、電気二重層キャパシタ1Aの内部抵抗を下げることができる。
また、電解液リザーバ21aが多孔質材料によって形成されているので、電解液が含浸可能であり、電気二重層キャパシタ1Aが充電による膨張や放電による収縮を繰り返す際に、正極内包体5、第1の負極9aおよび第2の負極9bから溢れた電解液を吸収し、不足した電解液を補うことができる。
また、導電性かつ多孔質な電解液連絡電極層12aを設けたことで、電解液リザーバ21aとの間の電解液の授受を妨げることなく、かつ、電気二重層キャパシタ1Aの内部抵抗をさらに下げることができる。
Further, since the first negative
Further, since the
Further, the provision of the conductive and porous electrolyte
また、袋状に形成されたセパレータ2に内包された正極内包体5を用いたことにより、電気二重層キャパシタ1Aの組立時の正極6とセパレータ2との位置合わせの必要がなくなる。また、仮に、正極電極層8の一部のカーボン材料が離脱されても、セパレータ2のセパレータ曲げ部3および側辺4が閉塞されているので、カーボン材料は、正極内包体5から外部に向けて浮遊しづらくなり、カーボン材料が負極に達することによる短絡が抑制される。
In addition, by using the positive
実施の形態2.
図10はこの発明の実施の形態2に係る電気二重層キャパシタの側断面図、図11は図10のXI−XI矢視断面図である。
図10および図11において、第3の負極9cは、負極集電箔10aと負極集電箔10aの表裏両面に形成された負極電極層11bとで構成されている。また、最外層負極としての第4の負極9dは、負極集電箔10aの一面に形成された負極電極層11bと、負極集電箔10aの他面に形成された電解液連絡電極層12aとで構成されている。なお、負極電極層11bは負極電極層11aと同じ材料を用い、負極電極層11aと同じ縦横寸法に形成されて、一様の厚さ200μmを有している。
10 is a side sectional view of the electric double layer capacitor according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a sectional view taken along the line XI-XI in FIG.
10 and 11, the third
そして、正極内包体5および第3の負極9cが、それぞれの表裏両面が互いに平行になるように積層されている。さらに、第4の負極9dが、積層方向の外側で、最外層の正極内包体5と対向するように配置されている。
And the positive
このとき、負極電極層11bは積層方向から見て正極電極層8を内包するように、正極内包体5、第3の負極9cおよび第4の負極9dが積層されている。
また、積層方向から見て、正極電極層8からはみ出す負極電極層11bの部分を第4の負極密着面16dとする。
At this time, the positive
Further, the portion of the
また、正極電極層8の一辺と同じ長さの長辺を有する矩形形状をしたシート状の負極密着用部材としての第1の密着用部材27が、正極電極層8のセパレータ2の反折り曲げ部側に配置されている。
The
そして、第1の密着用部材27は、長辺の一辺側の端面を、正極電極層8の反折り曲げ部側の端面に合わせて配置されている。第1の密着用部材27はセパレータ2と同じ材料を用いて、正極電極層8と同じ厚さ(50μm)に形成されているが、正極端子接続部7bと重なる部分については、高圧プレスにより予め、正極端子接続部7bの厚さ20μm分だけ圧縮されている。また、第1の密着用部材27の長辺の他辺側は、負極電極層11bにおける負極端子接続部25b延出側の一辺の端面よりさらに突出されている。
The
また、隣接する負極電極層11bのうち、セパレータ2を介さずに直接に対向される面間のスペースには、負極密着用部材としての第2の密着用部材28が配置されている。第2の密着用部材28の厚さは、正極内包体5の正極電極層8を有する部分の厚さ(170μm)と同じに形成されている。そして、第2の密着用部材28のそれぞれは、コの字状に形成され、第1の密着用部材27の一端側から、セパレータ2の一側の側辺4、折り曲げ部3、セパレータ2の他側の側辺4に沿って第1の密着用部材27の他端側に至るように延設されている。
そして、隣接する負極電極層11bの第4の負極密着面16dは、第1の密着用部材27にセパレータを介して、または、第2の密着用部材28に加圧状態に保持されている。
Further, in the adjacent
The fourth negative
また、第2の密着用部材28には、負極電極層11a(または正極電極層8)と同じ材料のものや、アルミ箔や銅箔等の金属箔などの導電性の材料が用いられる。ここでは、水蒸気賦活活性炭をバインダによって厚さ170μmに形成したものが用いられている。
なお、他の構成は実施の形態1と同様に構成されている。
The
Other configurations are the same as those in the first embodiment.
上記のように構成された電気二重層キャパシタ1Bは、第1の密着用部材27および第2の密着用部材28が介装させたことにより、隣接する第3の負極9cの負極電極層11bの間、または第3の負極9cと第4の負極9dの負極電極層11bの間のスペースがなくなる。
In the electric
この状態で、電解液リザーバ21aが巻回され、さらに収納容器22Aが組み立てられると、第4の負極密着面16dと第2の密着用部材28との間および第4の負極密着面16dと第1の密着用部材27を内包するセパレータ2の部分との間が密着されて加圧状態に保持される。さらに、隣接する負極電極層11bが、導電性の第2の密着用部材28を介して密着されて、隣接する負極電極層11b間が導通するので電気二重層キャパシタ2Bの内部抵抗が低減される。
In this state, when the
従って、この実施の形態2によれば、実施の形態1と同様の効果が得られる。 Therefore, according to the second embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
実施の形態3.
図12はこの発明の実施の形態3に係る電気二重層キャパシタの側断面図、図13は図12のXIII−XIII矢視断面図である。
FIG. 12 is a side sectional view of an electric double layer capacitor according to
図12および図13において、正極内包体5および第5の負極9eが、それぞれの表裏両面が互いに平行になるように積層されている。さらに、最外層負極としての第6の負極9fが、積層方向の外側で、最外層の正極内包体5と対向するように配置されている。
12 and 13, the positive
なお、第5の負極9eおよび第6の負極9fは、第3の負極9cおよび第4の負極9dの外形より大きく形成されているが、他の構成は同一であるので説明の便宜上、第5の負極9eおよび第6の負極9fの構成要素(負極集電箔、負極電極層および電解液連絡電極層)の符号は、第3の負極9c、第4の負極9dの構成要素の符合と同じものを用いている。
The fifth
第5の負極9eおよび第6の負極9fのうち、積層方向から見て、正極電極層8の外周側にはみ出す部分が、曲げ部30を形成している。
第5の負極9eおよび第6の負極9fそれぞれの4辺は、積層された複数の第5の負極9fのうち、積層中心に配置された第5の負極9fに向かうように折り曲げられている。
また、積層方向の外方にある第6の負極の折り曲げ角度が一番大きく、積層方向の内部中心に配置される第5の負極9eほど折り曲げ角度は小さくなっている。
また、電解液リザーバ21bは、曲げ部30の部分にも巻回されている。
Of the fifth
Four sides of each of the fifth
Further, the bending angle of the sixth negative electrode located outward in the stacking direction is the largest, and the bending angle is smaller toward the fifth
The
さらに、収納容器22Aの内壁は、電解液リザーバ21bを押圧した状態で電解液リザーバ21bに密着されて、正極内包体5、第5の負極9eおよび第6の負極9fの積層方向のみならず、第5の負極9eおよび第6の負極9fの曲げ部30の厚さ方向にも圧力をかけられる形状に形成されている。
なお、他の構成は実施の形態2と同様である。
Furthermore, the inner wall of the
Other configurations are the same as those of the second embodiment.
上記のように構成された電気二重層キャパシタ1Cは、電解液リザーバ21bおよび収納容器22Aにより、正極電極層8と対向する負極電極層11aの部分だけでなく、隣接する曲げ部30の間が加圧状態に保持されている。つまりは、負極電極層11aの表裏両面全域が加圧状態に保持される。
従って、この実施の形態3によれば、実施の形態1と同様の効果が得られる。
In the electric double layer capacitor 1C configured as described above, not only the portion of the
Therefore, according to the third embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
実施の形態4.
図14はこの発明の実施の形態4に係る電気二重層キャパシタの側断面図である。
FIG. 14 is a side sectional view of an electric double layer capacitor according to
図14において、最外層負極としての第7の負極9gが、最外層に積層された正極内包体5のさらに積層方向外方に配置されている。
In FIG. 14, the seventh
第7の負極9gは、負極集電箔10bの一面に形成された負極電極層11cと、負極集電箔10bの他面に形成された電解液連絡電極層12bとで構成されている。
そして、第7の負極9gの基辺13b側は、第1の負極9aの基辺13aより延出されている。第7の負極9gのうち、第1の負極9aの基辺13aより延出されている部分を最外負極折り曲げ部31とする。
The seventh
The
そして、第7の負極9gの最外負極折り曲げ部31のそれぞれが、積層方向の内方に向けて90度に折り曲げられている。このとき、最外負極折り曲げ部31のそれぞれの先端面が対向して配置されて密着されている。さらに、第1の負極9aの負極電極層11aの基辺13a側の端面は、第7の負極9gの最外負極折り曲げ部31の反負極集電箔側の面に密着状態に覆われている。
Each of the outermost negative electrode
また、収納容器22Bの第3の半容器23cおよび第4の半容器23dの内壁は、電解液リザーバ21aの最外負極折り曲げ部31の電解液連絡電極層12bをその厚さ方向に押圧状態に密着するように形成されている。
なお、他の構成は実施の形態1と同様に構成されている。
The inner walls of the
Other configurations are the same as those in the first embodiment.
上記のように構成された電気二重層キャパシタ1Dは、電解液リザーバ21aおよび収納容器22Bにより、第1の負極9aおよび第7の負極9gの負極電極層11a,11cのうち正極電極層8と対向する部分だけでなく、負極電極層11a、11cおよび電解液連絡電極層12bの表裏両面の全域が加圧状態に保持されている。また、負極電極層11aの基辺13a側のそれぞれの端面が、第7の負極9gの負極電極層11cによって連結されており、基辺13a側での集電効果が一層高められている。
The electric
従って、この実施の形態4によれば、実施の1の効果と同様の効果に加え、電気二重層キャパシタ1Dの内部抵抗をさらに小さくできるという効果が得られる。
Therefore, according to the fourth embodiment, in addition to the effect similar to the effect of the first embodiment, the effect that the internal resistance of the electric
実施の形態5.
図15はこの発明の実施の形態5に係る電気二重層キャパシタの横断面図である。
なお、横断面図とは、図1において紙面に垂直かつ積層方向と平行な面で電気二重層キャパシタを切断したときの断面図に相当する図である。
15 is a cross-sectional view of an electric double layer capacitor according to
In addition, a cross-sectional view is a figure equivalent to sectional drawing when an electric double layer capacitor is cut | disconnected in the surface perpendicular | vertical to the paper surface in FIG. 1 and parallel to a lamination direction.
図15において、最外層負極としての第8の負極9hは、最外層に積層された正極内包体5のさらに積層方向外方に配置されている。
In FIG. 15, the eighth
第8の負極9hは、負極集電箔10cの一面に形成された負極電極層11dと、負極集電箔10cの他面に形成された電解液連絡電極層12cとで構成されている。
そして、第8の負極9hの両側辺14b側は、第1の負極9aの両側辺14aの端面より延出されている。
The eighth
And the both
そして、両側辺14bのそれぞれが、積層中心に配置された負極電極層11a側に向けて90度に折り曲げられている。ここで、第8の負極9hにおいて、側辺14aから延出されている部分を最外側面負極折り曲げ部32とする。このとき、最外側面負極折り曲げ部32のそれぞれの先端面は、密着されるように対向して配置されている。さらに、負極電極層11dの反負極集電箔側の面は、最外側面負極折り曲げ部32の部分で、第1の負極9aの両側辺14a側の端面にそれぞれ密着されている。
なお、他の構成は実施の形態1と同様である。
Each
Other configurations are the same as those in the first embodiment.
このように構成された電気二重層キャパシタ1Eは、電解液リザーバ21aおよび収納容器22Aにより、第1の負極9aおよび第8の負極9hの負極電極層11a,11dのうち正極電極層8と対向する部分だけでなく、負極電極層11a、11dの表裏両面の全域が加圧状態に保持されている。また、負極電極層11aの側辺14a側のそれぞれの端面が、第8の負極9hの負極電極層11dに密着されて連結され、側辺14a側での集電効果が一層高められている。
The thus configured electric double layer capacitor 1E is opposed to the
従って、この実施の形態5によれば、実施の形態1と同様の効果に加えて、電気二重層キャパシタ1Eの内部抵抗をさらに小さくできるという効果が得られる。 Therefore, according to the fifth embodiment, in addition to the same effect as that of the first embodiment, an effect that the internal resistance of the electric double layer capacitor 1E can be further reduced can be obtained.
実施の形態6.
図16はこの発明の実施の形態6に係る電気二重層キャパシタの横断面図である。
FIG. 16 is a cross-sectional view of an electric double layer capacitor according to
図16において、最外層負極としての第9の負極9iは、長方形の負極集電箔10dと負極集電箔10dの一面に形成された負極電極層11eとで構成される。
In FIG. 16, the ninth
そして、第9の負極9iが、負極電極層11eを内側に向けて、最外層の正極内包体5の積層方向外方の面および負極電極層11aの両側辺14a側の端面のそれぞれを覆うように一回りだけ巻回されている。さらに、長方形のシート状の帯状部材としての負極巻回部材33が負極集電箔10dの外周を覆うように巻回されている。負極巻回部材33は導電性のものであればよいが、ここではアルミニウムが用いられる。
Then, the ninth
また、負極巻回部材33は、正極内包体5、第1の負極9aの負極電極層11aおよび第2の負極電極層11eの表裏両面に面圧がかかるように、その長さ方向に張力を働かせつつ巻回され、負極巻回部材33の両端は、葉巻状に巻回された、かしめ部33aにより固定されている。
なお、他の構成は実施の形態1と同様に形成されているが、電解液リザーバ21aは巻回されていない。
Further, the negative
Although other configurations are formed in the same manner as in the first embodiment, the
上記のように構成された電気二重層キャパシタ1Fは、負極巻回部材33および収納容器22Aにより、第1の負極9aおよび第9の負極9iの負極電極層11a,11eのうち正極電極層8と対向する部分だけでなく、負極電極層11aおよび負極電極層11eの表裏両面の全域が加圧状態に保持されている。
また、負極電極層11aの側辺14a側のそれぞれの端面が、第9の負極9iの負極電極層11dによって連結されており、側辺14a側での集電効果が一層高められている。
The electric
Further, the respective end surfaces of the
従って、この実施の形態6によれば、実施の形態1の効果に加えて内部抵抗を低減することができる。また、負極巻回部材33が、負極電極層11aの側辺14a側を覆っているので、電解液が負極電極層11aの側辺14a側から漏れ出すのを防止できる。
Therefore, according to the sixth embodiment, the internal resistance can be reduced in addition to the effect of the first embodiment. Moreover, since the negative
なお、負極巻回部材33の両端は、かしめ部33aにより固定するものとして説明したが、負極巻回部材33の両端の固定はかしめ部33aによるものに限定されず、負極巻回部材33の両端を合わせて折り曲げたり、負極巻回部材33の両端を合わせて接着剤などによって固定したりしてもよい。
Although both ends of the negative
実施の形態7.
図17はこの発明の実施の形態7に係る電気二重層キャパシタの側断面図である。
FIG. 17 is a side sectional view of an electric double layer capacitor according to
図17において、最外層負極としての第10の負極9jは、長方形の負極集電箔10eと、負極集電箔10eの一面に形成された負極電極層11fと、負極集電箔10eの他面に形成された電解液連絡電極層12dとで構成されている。
In FIG. 17, the tenth negative electrode 9j as the outermost layer negative electrode includes a rectangular negative electrode current collector foil 10e, a
そして、第10の負極9jは第10の負極電極層11fを内壁とするコの字状に形成されて、第10の負極9jの内壁に、積層された正極内包体5および第1の負極9aが覆われている。このとき、コの字の底に第1の負極9aの基辺13a側の端面が密着され、コの字の側片が、最外層の正極内包体5の積層方向外方の面と密着している。
なお、他の構成は実施の形態1と同様である。
The tenth negative electrode 9j is formed in a U shape with the tenth
Other configurations are the same as those in the first embodiment.
このように構成された電気二重層キャパシタ1Gは、電解液リザーバ21aおよび収納容器22Bにより、第1の負極9aおよび第10の負極9jの負極電極層11a,11fには、正極電極層8と対向する部分だけでなく、負極電極層11aおよび負極電極層11eの表裏両面の全域が加圧状態に保持されている。
また、第10の負極9jの負極電極層11fの底が、第1の負極9aのそれぞれの基辺13a側の端面と接触されるので、第1の負極9aの基辺13a側での集電効果がさらに高まる。
The thus configured electric
In addition, since the bottom of the
従ってこの実施の形態7によれば、実施の形態1の効果に加えて、さらに内部抵抗を低減することができる。 Therefore, according to the seventh embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the internal resistance can be further reduced.
実施の形態8.
図18はこの発明の実施の形態8に係る電気二重層キャパシタの側断面模式図、図19はこの発明の実施の形態8に係る電気二重層キャパシタの横断面図である。
FIG. 18 is a schematic side sectional view of an electric double layer capacitor according to
図18および図19において、負極端子接続部25bの延出方向が、正極端子接続部7bの延出される方向とは反対となっている。さらに、正極端子17と負極端子18が、収納容器22Cの相反する面から取り出されている。
なお、他の構成は実施の形態1と同様である。
In FIG. 18 and FIG. 19, the extending direction of the negative electrode
Other configurations are the same as those in the first embodiment.
このように構成された電気二重層キャパシタ1Hは、正極端子17と負極端子18を収納容器22Cの相反する面から取り出しつつも、第1の負極密着面16a〜第3の負極密着面16cにも、実施の形態1同様に、面圧がかけられている。
従って、この実施の形態8によれば、実施の形態1の効果に加えて、電気二重層キャパシタ1Hの機構設計の自由度を高めることができる。
The electric
Therefore, according to the eighth embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the degree of freedom in the mechanism design of the electric
なお、各実施の形態では、正極内包体5の積層数を5層、第1の負極9aの積層数を4層とするものとして説明したが、正極内包体5および第1の負極9aの積層数は、限定されるものではなく、正極内包体5および第1の負極9aの積層数は電気二重層キャパシタの仕様環境に合わせて適宜決定すればよい。
また、正極集電箔7および正極電極層8、負極集電箔10a〜10eや負極電極層11a〜11fの外形形状や大きさは、電気二重層キャパシタの仕様環境に合わせて適宜決定すればよい。
In each embodiment, the number of stacked
Further, the outer shape and size of the positive electrode
また、積層方向に隣接する負極電極層同士が、積層方向から見た正極電極層の外周側部分の全体で加圧状態に保持されるものとして説明したが、例えば、電気二重層キャパシタの向きを常に一定にして使用する場合、正極電極層の外周側の負極電極層のうち、正極より重力方向の下方側に配置される部分は、各負極電極層からカーボン材料が離脱されても、カーボン材料が電解液中を浮遊して正極側に到達されにくいので、必ずしも加圧状態に保持する必要はない。 Further, the negative electrode layers adjacent to each other in the stacking direction have been described as being held in a pressurized state over the entire outer peripheral portion of the positive electrode layer viewed from the stacking direction. When always used in a constant state, the portion of the negative electrode layer on the outer peripheral side of the positive electrode layer that is disposed below the positive electrode in the direction of gravity is a carbon material even if the carbon material is detached from each negative electrode layer. However, it is not always necessary to maintain the pressurized state because it floats in the electrolyte and hardly reaches the positive electrode side.
また、並列積層型の電気二重層コンデンサ1A〜1Hを例に挙げて説明したが、巻回型の電気二重層コンデンサについても本発明を適用できる。
Further, the parallel multilayer type electric
1A〜1H 電気二重層キャパシタ、2 セパレータ、6 正極、7 正極集電箔、8 正極電極層、9a 第1の負極(負極)、9b 第2の負極(最外層負極)、9c 第3の負極(負極),9e 第5の負極(負極)、9d 第4の負極(最外層負極)、9f〜9j 第6〜第10の負極(最外層負極)、10a〜10d 負極集電箔、11a〜11f 負極電極層、12a〜12d 電解液連絡電極層、21a,21b 電解液リザーバ(帯状部材、加圧手段)、22A,22B 収納容器(加圧手段)、15a〜15c 第1の凹み部〜第3の凹み部(凹み部)、27 第1の密着用部材(負極密着用部材)、28 第2の密着用部材(負極密着用部材)、30 曲げ部、33 負極巻回部材(帯状部材)。 1A to 1H Electric double layer capacitor, 2 separator, 6 positive electrode, 7 positive electrode current collector foil, 8 positive electrode layer, 9a first negative electrode (negative electrode), 9b second negative electrode (outermost layer negative electrode), 9c third negative electrode (Negative electrode), 9e 5th negative electrode (negative electrode), 9d 4th negative electrode (outermost layer negative electrode), 9f-9j 6th-10th negative electrode (outermost layer negative electrode), 10a-10d Negative electrode current collector foil, 11a- 11f Negative electrode layer, 12a-12d Electrolyte connection electrode layer, 21a, 21b Electrolyte reservoir (band-like member, pressurizing means), 22A, 22B Storage container (pressurizing means), 15a-15c First recess-first 3 indentations (indentations), 27 first adhesion member (negative electrode adhesion member), 28 second adhesion member (negative electrode adhesion member), 30 bent portion, 33 negative electrode winding member (band member) .
Claims (9)
上記負極電極層が上記負極集電箔の一面に形成されてなる最外層負極が、最外層に位置する上記正極の外側に、該負極電極層を上記セパレータを介在させて上記正極電極層に対向させて配置され、
上記負極電極層は上記正極、上記負極および上記最外層負極の積層方向から見て上記正極電極層を内包する外形形状に形成され、
電解液が上記正極電極層、上記負極電極層および上記セパレータに含浸されている電気二重層キャパシタにおいて、
上記正極、上記負極、上記最外層負極および上記セパレータを積層方向に加圧する加圧手段を備え、
上記負極および上記最外層負極の積層方向に隣接する上記負極電極層同士が、上記加圧手段により、上記正極電極層の外周側の少なくとも一部で加圧状態に保持されていることを特徴とする電気二重層キャパシタ。 A positive electrode in which the positive electrode layer is formed on both sides of the positive electrode current collector foil and a negative electrode in which the negative electrode layer is formed on both surfaces of the negative electrode current collector foil are laminated via a separator so that the positive electrode is the outermost layer,
The outermost negative electrode formed by forming the negative electrode layer on one surface of the negative electrode current collector foil is opposed to the positive electrode layer with the negative electrode layer interposed on the outer side of the positive electrode located in the outermost layer. Arranged,
The negative electrode layer is formed in an outer shape that includes the positive electrode layer as viewed from the stacking direction of the positive electrode, the negative electrode, and the outermost negative electrode,
In the electric double layer capacitor in which the electrolytic solution is impregnated in the positive electrode layer, the negative electrode layer and the separator,
A pressurizing means for pressurizing the positive electrode, the negative electrode, the outermost negative electrode, and the separator in the stacking direction;
The negative electrode layers adjacent to each other in the stacking direction of the negative electrode and the outermost negative electrode are held in a pressurized state by at least a part of the outer peripheral side of the positive electrode layer by the pressurizing means. Electric double layer capacitor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006196592A JP4657997B2 (en) | 2006-07-19 | 2006-07-19 | Electric double layer capacitor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006196592A JP4657997B2 (en) | 2006-07-19 | 2006-07-19 | Electric double layer capacitor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008028009A true JP2008028009A (en) | 2008-02-07 |
JP4657997B2 JP4657997B2 (en) | 2011-03-23 |
Family
ID=39118363
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006196592A Expired - Fee Related JP4657997B2 (en) | 2006-07-19 | 2006-07-19 | Electric double layer capacitor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4657997B2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011066325A (en) * | 2009-09-18 | 2011-03-31 | Daihatsu Motor Co Ltd | Electrochemical capacitor |
US8691435B2 (en) | 2009-09-18 | 2014-04-08 | Daihatsu Motor Co., Ltd. | Electrochemical cell and electrochemical capacitor |
JP2015103596A (en) * | 2013-11-22 | 2015-06-04 | 日清紡ホールディングス株式会社 | Electrochemical capacitor |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000306783A (en) * | 1999-04-21 | 2000-11-02 | Toyota Motor Corp | Electric double-layer capacitor |
JP2002075802A (en) * | 2000-08-28 | 2002-03-15 | Nippon Chemicon Corp | Electric double-layer capacitor |
-
2006
- 2006-07-19 JP JP2006196592A patent/JP4657997B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000306783A (en) * | 1999-04-21 | 2000-11-02 | Toyota Motor Corp | Electric double-layer capacitor |
JP2002075802A (en) * | 2000-08-28 | 2002-03-15 | Nippon Chemicon Corp | Electric double-layer capacitor |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011066325A (en) * | 2009-09-18 | 2011-03-31 | Daihatsu Motor Co Ltd | Electrochemical capacitor |
US8691435B2 (en) | 2009-09-18 | 2014-04-08 | Daihatsu Motor Co., Ltd. | Electrochemical cell and electrochemical capacitor |
JP2015103596A (en) * | 2013-11-22 | 2015-06-04 | 日清紡ホールディングス株式会社 | Electrochemical capacitor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4657997B2 (en) | 2011-03-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1291885B1 (en) | Laminated electric double layer capacitor module | |
US8790811B2 (en) | Flat-wound electricity storage device cell and flat-wound electricity storage device module | |
JP2009124073A (en) | Electric power storage device cell and electric power storage device module | |
US7636232B2 (en) | Electric double layer capacitor | |
JP4974856B2 (en) | Power storage device and manufacturing method thereof | |
JP2008097991A (en) | Electric storage device | |
JP2010003803A (en) | Electrochemical device and method for manufacturing therefor | |
JP2014072348A (en) | Electrochemical device | |
JP4593491B2 (en) | Electric double layer capacitor | |
CN108604506B (en) | Electrochemical device and method for manufacturing the same | |
JP4657997B2 (en) | Electric double layer capacitor | |
JP2017118017A (en) | Electrochemical device | |
WO2017204137A1 (en) | Electricity storage element, electricity storage device provided with electricity storage element, moving body provided with electricity storage element, and electricity storage system provided with electricity storage element | |
JP2004335889A (en) | Electrochemical capacitor | |
JP2006303224A (en) | Electric double layer capacitor | |
JP2013021326A (en) | Super capacitor cell and super capacitor module including multiple cells | |
CN108431919B (en) | Electrochemical device and method for manufacturing the same | |
JP2012028365A (en) | Power storage device | |
JP2008098275A (en) | Capacitor | |
JP2007019211A (en) | Electric double layer capacitor and its manufacturing method | |
JP6285513B1 (en) | Power storage module | |
JP5265586B2 (en) | Electrochemical devices | |
JP2010021183A (en) | Electric double layer capacitor | |
JP5216292B2 (en) | Electricity storage element | |
JP2010003773A (en) | Electric double layer capacitor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20081203 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20101027 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20101221 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20101222 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140107 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |