JP2008071911A - 積層型電気二重層キャパシタ - Google Patents

Abstract

【課題】活性炭繊維布電極を構成する繊維がほつれ等が原因でおこるセル間の短絡を防止する。
【解決手段】積層型電気二重層キャパシタ１は、電解液を含浸させた一対の活性炭繊維布電極２，３の間にセパレータ４を挟んで成る複数のセル５，５を中間電極基材６を介して積層し、これらセル５，５の間にシール用のパッキン７を介在させて集電極板８及びエンドプレート９で挟んで締付ボルト１０で締め付けることにより構成されている。活性炭繊維布電極２，３の周縁部を凹部と凸部が交互に連続する凹凸形状に形成した。また、セパレータ４に活性炭繊維布電極２，３を収納する枠状のカットした。
【選択図】図１

Description

本発明は、電解液を含浸させた一対の活性炭繊維布電極の間にセパレータを挟んで成る複数のセルを中間電極基材を介して積層し、これらセルの間にセル間パッキンを介在させて集電極板及びエンドプレートで挟んで締付ボルトで締め付けることにより構成した積層型電気二重層キャパシタに関するものであり、特に、活性炭繊維布電極を構成する繊維のほつれ等により活性炭繊維布電極がセパレータからはみ出して中間電極基材等に接触してセル間で短絡等が起こるのを確実に防止できるようにしたものである。

積層型電気二重層キャパシタとして、図１２に示すものが知られている。上記積層型電気二重層キャパシタ１０１は、電解液を含浸させた一対のシート状の活性炭繊維布電極１０２，１０３の間にセパレータ１０４を挟んで成る複数のセル１０５…１０５を中間電極基材１０６を介して積層し、これらセル１０５，１０５の間にセル間パッキン１０７を介在させて集電極板１０８及びエンドプレート１０９で挟んで締付ボルト１１０で締め付けることにより構成されている。１１１は上記活性炭繊維布電極１０２に重ね合わされたシート電極である。（例えば特許文献１）。
特開２００４−２２８３４５号公報

ところで、上記活性炭繊維布電極を使用した積層型電気二重層キャパシタには、次に述べるような問題点がある。
（１）活性炭繊維布電極１０２，１０３は、ロール状等の長尺の活性炭繊維布電極原反から所定の形状、大きさに打ち抜いたり、裁断したりする際や、セパレータ１０４に重ね合わせて積層する際、或いは積層後、電解液を注入する際などに、繊維のほつれ（羽毛立ち）が生じ易い。そして、図１３、図１４に示すように、ほつれた繊維１０２ａが、中間電極基材１０６等に接触してセル間で短絡が起こり、電圧保持特性等のキャパシタ特性を低下させる虞がある。このため、上記各工程でほつれ対策を講じなければならない。
（２）活性炭繊維布電極１０２，１０３とセパレータ１０４を交互に重ね合わせる場合に、図１５、図１６に示すように、これら活性炭繊維布電極１０２，１０３とセパレータ１０４の間に位置ズレが発生し、活性炭繊維布電極１０２，１０３相互が接触したり、或いは活性炭繊維布電極１０２，１０３相互が接触しないまでも、活性炭繊維布電極１０２，１０３の繊維のほつれが中間電極基材１０６等に接触し易いものになる。

本願発明の目的は、活性炭繊維布電極を構成する繊維のほつれや、活性炭繊維布電極とセパレータ間の位置ずれ等が原因で起こるセル間の短絡を防止することのできる積層型電気二重層キャパシタを提供することにある。

請求項１の発明は、電解液を含浸させた一対の活性炭繊維布電極の間にセパレータを挟んで成るセルを中間電極基材を介して積層し、これらセルの間にセル間パッキンを介在させて集電極板及びエンドプレートで挟んで締付ボルトで締め付けてセル積層体を構成した積層型電気二重層キャパシタにおいて、上記活性炭繊維布電極の周縁部を凹部と凸部が交互に連続する凹凸形状にカットした。

請求項２の発明は、請求項１の積層型電気二重層キャパシタにおいて、上記凹凸形状を略三角形の波形に形成した。

請求項３の発明は、電解液を含浸させた一対の活性炭繊維布電極の間にセパレータを挟んで成るセルを中間電極基材を介して積層し、これらセルの間にセル間パッキンを介在させて集電極板及びエンドプレートで挟んで締付ボルトで締め付けてセル積層体を構成した積層型電気二重層キャパシタにおいて、上記活性炭繊維布電極を収容する枠状の位置決め用の突部を上記セパレータの周縁部に設けた。

請求項４の発明は、請求項３の積層型電気二重層キャパシタにおいて、上記枠状の位置決め用の突部を、上記セパレータの主面に上記活性炭繊維布電極の肉厚と略同じ高さに形成された第１の突部と、該第１の突部の先端から上記活性炭繊維布電極の主面に対して平行に形成されていて上記活性炭繊維布電極の主面を抑える第２の突部と、によって袋状に形成した。

請求項５の発明は、請求項４の積層型電気二重層キャパシタにおいて、上記袋状の枠状の位置決め用の突部を、上記セパレータの上，下面に設けた。

（１）請求項１の積層型電気二重層キャパシタは、上記活性炭繊維布電極の周縁部を凹部と凸部が交互に連続する凹凸形状にカットしたので、繊維のほつれを抑制することができる。何故ならば、従来の活性炭繊維布電極の周縁部を一直線状にカットした場合に較べて、周縁部の接触面積が減少する（凸部の先端面は、他部材に接触し易いが、凹部は接触し難い）。従って、活性炭繊維布電極の周縁部において、繊維が他の部材に引っ掛かって、引き出される（ほつれる）割合も少なくなる。また、凹部内で繊維がほつれて引き出された場合に、ほつれ出た繊維の長さの一部は、凹部によって相殺され、そのぶん凹部外に突出する繊維の長さを短くすることができる。
（２）請求項２の積層型電気二重層キャパシタは、上記凹凸形状を略三角形の波形に形成したので、略三角形の凸部の先端が他部材に接触することになり、活性炭繊維布電極の周縁部の接触面積を最小限に抑えることができる。
（３）請求項３の積層型電気二重層キャパシタは、セパレータの周縁部に、活性炭繊維布電極を収容する枠状の位置決め用の突部を設けたので、該枠状の位置決め用の突部内に活性炭繊維布電極を収容することにより、活性炭繊維布電極とセパレータ相互の位置決めを行うことができる。また、枠状の位置決め用の突部によって、活性炭繊維布電極の周縁部に繊維のほつれが発生するのを抑制すると共に、繊維のほつれが発生した場合でも、枠状の位置決め用の突部によって、該突部外に突出するのを防止する。
（４）請求項４の積層型電気二重層キャパシタは、上記枠状の位置決め用の突部を、袋状に形成し、上記第２の突部で上記活性炭繊維布電極の主面を抑える構成にしたので、上記枠状の位置決め用の突部からの上記活性炭繊維布電極の抜けを防止することができる。また、活性炭繊維布電極の繊維のほつれが枠状の位置決め用の突部外に突出するのを上記第２の突部で確実に防止することができる。
（５）請求項５の積層型電気二重層キャパシタは、上記セパレータの下面側に重ね合わせた活性炭繊維布電極が自重により落下するのを上記セパレータの下面側に設けた袋状の位置決め用の突部によって防止し、上記セパレータの下面側に活性炭繊維布電極を重ね合わせた状態で保持することができる。

図１は本発明の積層型電気二重層キャパシタの断面図である。積層型電気二重層キャパシタ１は、電解液を含浸させた一対の活性炭繊維布電極２，３の間にセパレータ４を挟んで成る複数のセル５，５…を中間電極基材６を介して積層し、これらセル５，５の間の外周部において上記電解液の漏れを防止するパッキン７を介在させて集電極板８及びエンドプレート９で挟んで締付ボルト１０で締め付けることにより構成されている。

上記中間電極基材６には、ガス抜き孔（注入口）１１が設けられていると共に、一方のエンドプレート９には、ガス抜き弁（注入口）１２が設けられている。上記活性炭繊維布電極２，３は、例えば粉末活性炭と導電剤および結着材を埋設した活性炭繊維を格子状に織り込むことにより布状（シート状）に形成されている。また、上記中間電極基材６は、アルミ箔６ａの表面に導電性塗料６ｂを塗布することにより形成されている。

図２に示すように、上記活性炭繊維布電極２，３は、長尺に形成された活性炭繊維布電極原材に打ち抜き加工もしくは裁断（切断）加工を施すことにより略四角形に形成されている。上記活性炭繊維布電極２，３の周縁部は、凹部２１と凸部２２が交互に連続する凹凸形状にカットされている。図２に示す実施例において、上記凹凸形状は、略三角形の凹部２１と凸部２２が交互に連続する三角波形にピンキング（山切り）カットされている。

第１の実施例の積層型電気二重層キャパシタは、上述のような構成であって、上記活性炭繊維布電極２，３の周縁部を凹部２１と凸部２２が交互に連続する凹凸形状にカットしたので、上記活性炭繊維布電極２，３の周縁部が他部材に接触した場合でも、図３に示すように、前記凸部２２の先端部２２ａが他部材３０に接触し、図１３に示した従来の活性炭繊維布電極の周縁部を一直線状にカットした場合に較べて、他部材３０への接触面積を減少させることができ、これによって繊維のほつれが発生するのを抑制することができる。

従って、各工程でほつれ対策を講じる必要が無くなり、キャパシタの組立作業能率を向上させることができる。また、図４に示すように、凹部２１内で繊維２３がほつれ出た場合でも、ほつれ出た繊維２３の長さの一部は、凹部２１によって相殺され、そのぶん凹部２１外に突出する繊維の長さを短くすることができ、活性炭繊維布電極２，３の繊維のほつれが原因で起こるセル間の短絡および該短絡が原因で起こる電圧保持特性等のキャパシタ特性の低下を未然に防止し、キャパシタ特性等において信頼性の向上をはかることができる。なお、上記実施例においては、活性炭繊維布電極２，３の周縁部の凹凸形状を略三角形の波形に形成した場合を示したが、凹，凸部２１，２２の形状は、図５に示すような方形であっても、その他の形状であっても良い。

図６、図７は、第２の実施例を示す。この実施例において、上記セパレータ４は、上記活性炭繊維布電極２，３のうち一方の活性炭繊維布電極２の位置ズレを防止する枠状の位置決め用の突部３１を上面の周縁部に備えている。上記枠状の位置決め用の突部３１は、例えば上記セパレータ４の周縁部を折り曲げることにより形成されている。

上記枠状の位置決め用の突部３１は、上記活性炭繊維布電極２よりも若干大きめに形成されていると共に、上記活性炭繊維布電極２の肉厚と略同じ高さに形成されていて、該枠状の位置決め用の突部３１の内側に上記活性炭繊維布電極２が嵌め込まれるようになっている。その他の構成は第１の実施例の場合と同じであるので説明は省略する。

第２の実施例は上述のような構成であって、活性炭繊維布電極２をセパレータ４の枠状の位置決め用の突部３１の内側に嵌め込むことにより、セパレータ４と活性炭繊維布電極２相互の位置決めが為され、活性炭繊維布電極２の位置ズレが阻止される。また、枠状の位置決め用の突部３１により、活性炭繊維布電極２の周縁部が保護され、繊維のほつれが阻止される。なお、図６、図７に示す実施例ではセパレータ４の上面に枠状の位置決め用の突部３１を設けた場合を示したが、セパレータ４の下面側にも枠状の位置決め用の突部３１を設けてもよい。

図８、図９は、第３の実施例を示す。この実施例において、枠状の位置決め用の突部３２は、セパレータ４の周縁部を直角方向に折り曲げることにより形成された第１の突部３３と、該第１の突部３３の先端を更にセパレータ４の上面に対して平行になるように直角に折り曲げることにより形成された第２の突部３４と、によって袋状に形成されている。その他の構成は第２の実施例の場合と同じであるので説明は省略する。

第３の実施例は上述のような構成であって、袋状に形成された枠状の位置決め用の突部３２内に活性炭繊維布電極２の周縁部を挿入すれば、該活性炭繊維布電極２は、上記第１の突部３３によって位置ズレを阻止されると共に、活性炭繊維布電極２の繊維のほつれは、枠状の位置決め用の突部３２により覆われているので、中間電極基材６等に接触するのが防止される。なお、図８、図９に示す実施例においては、セパレータ４の周縁部を二度折りすることにより袋状の位置決め用の突部３２を形成する場合を示したが、セパレータ４とは独立別個に形成した第１の突部３３と第２の突部３４をセパレータ４の上面に接着するなどして袋状の位置決め用の突部３２を形成してもよい。

図１０は第４の実施例を示す。上記第３の実施例においては、一対の活性炭繊維布電極２，３のうち一方の活性炭繊維布電極２を袋状の位置決め用の突部３２で保持する構成であるのに対して、この第４の実施例においては、一方の活性炭繊維布電極２は勿論のこと、他方の活性炭繊維布電極３も袋状の位置決め用の突部３２で保持するために、セパレータ４の上，下面に夫々、袋状の位置決め用の突部３２を設けた場合を示す。その他の構成は第３の実施例の場合と同じであるので説明は省略する。

第４の実施例は上述のような構成であって、セパレータ４の下面側に設けた袋状の位置決め用の突部３２内に収納した活性炭繊維布電極３の下面を上記第２の突部３４で押さえる（支持）することにより、活性炭繊維布電極３が落下するのを防止することができるという効果が有る。（第２の実施例の位置決め用の突部３１には、第２の突部３４に相当するものがないので、セパレータ４の下面に重ねる活性炭繊維布電極３は、落下してしまう）。なお、図１０に示すように、一枚のセパレータ４の上，下面に夫々、袋状の位置決め用の突部３２を設ける代わりに、図１１に示すように、一対のセパレータ４Ａ，４Ｂを使用し、一方のセパレータ４Ａには一方の活性炭繊維布電極２を保持する袋状の位置決め用の突部３２Ａを設け、他方のセパレータ４Ｂには他方の活性炭繊維布電極３を保持する袋状の位置決め用の突部３２Ｂを設けてもよい。

本発明の積層型電気二重層キャパシタの断面図。 周縁部の凹凸部をピンキングカットにより形成した活性炭繊維布電極の平面図（第１実施例）。 効果を示す説明図。 効果を示す説明図。 凹凸部の変形例の平面図。 位置決め用の突部を上面に設けたセパレータの平面図（第２実施例）。 図６のＡ−Ａ断面図。 袋状の位置決め用の突部を上面に設けたセパレータの平面図（第３実施例）。 図８のＢ−Ｂ断面図。 袋状の位置決め用の突部を上，下面に設けたセパレータの断面図（第４実施例）。 第4の実施例の変形例の断面図。 従来例の断面図。 従来例の問題点を示す平面図。 従来例の問題点を示す断面図。 従来例の問題点を示す平面図。 従来例の問題点を示す断面図。

符号の説明

１…積層型電気二重層キャパシタ
２，３…一対の活性炭繊維布電極
４…セパレータ
５…セル
６…中間電極基材
７…パッキン
８…集電極板
９…エンドプレート
１０…締付ボルト
１１…ガス抜き孔
１２…ガス抜き弁
２１…凹部
２２…凸部
３１、３２…枠状の位置決め用の突部
３３…第１の凸部
３４…第２の凸部

Claims (5)

1. 電解液を含浸させた一対の活性炭繊維布電極の間にセパレータを挟んで成るセルを中間電極基材を介して積層し、これらセルの間にセル間パッキンを介在させて集電極板及びエンドプレートで挟んで締付ボルトで締め付けてセル積層体を構成した積層型電気二重層キャパシタにおいて、
   上記活性炭繊維布電極の周縁部は、凹部と凸部が交互に連続する凹凸形状にカットされていることを特徴とする積層型電気二重層キャパシタ。
2. 上記凹凸形状は、略三角形の波形形状であることを特徴とする請求項１に記載の積層型電気二重層キャパシタ。
3. 電解液を含浸させた一対の活性炭繊維布電極の間にセパレータを挟んで成るセルを中間電極基材を介して積層し、これらセルの間にセル間パッキンを介在させて集電極板及びエンドプレートで挟んで締付ボルトで締め付けてセル積層体を構成した積層型電気二重層キャパシタにおいて、
   上記セパレータは、上記活性炭繊維布電極を収容する枠状の位置決め用の突部を周縁部に備えていることを特徴とする積層型電気二重層キャパシタ。
4. 上記枠状の位置決め用の突部は、上記セパレータの主面に上記活性炭繊維布電極の肉厚と略同じ高さに形成された第１の突部と、該第１の突部の先端から上記活性炭繊維布電極の主面に対して平行に形成された第２の突部と、によって袋状に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の積層型電気二重層キャパシタ。
5. 上記袋状の枠状の位置決め用の突部は、セパレータの上，下面に設けられていることを特徴とする請求項４の積層型電気二重層キャパシタ。

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