JP2008091583A - ラミネートフィルム封止形コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、外装材にラミネートフィルムを使用したアルミ電解コンデンサ及び電気二重層コンデンサ等のコンデンサに関するものである。
【解決手段】
金属箔とプラスチックフィルムの複合フィルムからなるコンデンサ外装材料でコンデンサ素子を包み込み、前記コンデンサ外装材料の周縁部を接合してコンデンサ素子を封止したコンデンサにおいて、接合された前記周縁部とコンデンサ素子との間に、内側封止部を設け、前記周縁部と内側封止部との間にガス発生に伴い膨らむ中空部を設けたことを特徴とするラミネートフィルム封止形コンデンサ。
【選択図】図１

Description

本発明は、外装材にラミネートフィルムを使用したアルミ電解コンデンサ及び電気二重層コンデンサ等のコンデンサに関するものである。

近年、情報通信の分野では携帯機器の小型化・軽量化が進んでおり、これに対応して小型化、軽量化かつ急速充放電可能な二次電池、電気二重層コンデンサの開発が盛んに行われている。

小型化・軽量化のための解決策として外装材に高分子膜層や金属箔層から構成されたラミネートフィルムを用いることが提案されている。ラミネートフィルムを外装材に用いたコンデンサについては、ラミネートフィルム、コンデンサ素子、リード線から構成され、ラミネートフィルム内には電解液が収容されている。この場合ラミネートフィルムを使用することで小型化、軽量化のコンデンサが可能となる。

しかしながら、このラミネートフィルムを用いて外装するコンデンサにおいて、内部の電解液が外部に漏れないようにシール性を維持する必要があるが、その反面、過大電流が流れるとコンデンサ素子で水素ガスが発生して内圧が増大し、外装材が破損してしまうという問題がある。また、何らかの異常が生じた場合、使用する電解液の種類にもよるが、発熱やガス等が発生し、最悪の場合、破裂・発火に至ることがある。

このような事態を避けるために安全弁を設けて、内圧が上がるとガスを逃がす防爆構造が実開昭５８−１１１９２８号公報等において検討されている。しかし、この安全弁の構造の場合、安全弁が作動すると安全弁の部分が開口部となり、この部分から電解液が漏洩することになり、基板周辺の電子機器が損傷することになる。
実開昭５８−１１１９２８号公報

本発明は、外装材料にラミネートフィルムを用いたコンデンサにおいて、コンデンサ内部から発生したガスによる圧力上昇でコンデンサ外装体が破損することを防止するとともに、電解液の漏洩を防止して、安全性を飛躍的に向上させたコンデンサを提供する。

本発明のラミネートフィルム封止形コンデンサは、金属箔とプラスチックフィルムの複合フィルムからなるコンデンサ外装材料でコンデンサ素子を包み込み、前記コンデンサ外装材料の周縁部を接合してコンデンサ素子を封止したコンデンサにおいて、接合された前記周縁部とコンデンサ素子のとの間に内側封止部を設け、前記周縁部と内側封止部との間に、ガス発生に伴い膨らむ中空部を設けたことを特徴とする。

また、本発明のコンデンサの前記中空部は、コンデンサの内側とガス通気口により接続されていることを特徴とする。

前記中空部がコンデンサの内側とガス通気口により接続されていることにより、コンデンサ内部に発生したガスや電解液を選択的にガス通気口より通過させ、中空部にガスや電解液を溜めておくことができるため、コンデンサ外部漏洩を防止することができる。

さらに、上記のコンデンサの前記中空部は、コンデンサ前記内側封止部の一部に弱点部を設けたことを特徴とする。

前記内側封止部の一部に、弱点部を設けたことことにより、コンデンサ内部に発生したガスによりコンデンサの内圧が上昇した場合、弱点部から内部封止部が破れて、内部に充満したガスが前記中空部に逃げ込み、コンデンサ外部へのガスや電解液の漏洩が防止される。

本発明のラミネートフィルム封止型コンデンサによれば、金属箔とプラスチックフィルムの複合フィルムからなるコンデンサ外装材料でコンデンサ素子を包み込み、前記コンデンサ外装材料の周縁部を接合してコンデンサ素子を封止したコンデンサにおいて、接合された前記周縁部とコンデンサ素子との間に、内側封止部を設け、前記周縁部と内側封止部との間にガス発生に伴い膨らむ中空部を設けたことにより、ガスが発生して内圧が増大した場合に、前記中空部にガスが逃げ込むため、内圧の増大を防止することができる。また、コンデンサ外装材料が破損することを防止できるので、電解液がコンデンサ外装材料の外に漏洩することを防止できる。

以下に実施例を挙げ、本発明のラミネートフィルム封止型コンデンサについて詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態であるラミネートフィルム封止型コンデンサの斜視図を示す。図２は、コンデンサ外装材料の中空部にガスが逃げ込んで膨らんだ状態の断面の模式図を示す。

まず、図１に示すように、金属箔とプラスチックフィルムの複合フィルムからなるコンデンサ外装材料２を折り返しコンデンサ素子１を包み込む。

コンデンサ外装材料２に用いる複合フィルムは通常、金属箔の両面に合成樹脂を積層したシートである。上記金属箔としては通常アルミニウム箔が用いられる。上記合成樹脂としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリフェニレンサルフィド、ポリイミド、ポリエステル、ポリ塩化ビニル等が用いられる。

次に、コンデンサ外装材料２の周縁部８を接合する。

さらに、接合された周縁部８とコンデンサ素子１との間を接合し、内側封止部９を設け、周縁部８の接合箇所と内側封止部９との間にガス発生に伴い膨らむ中空部３を設ける。

コンデンサ外装材料２の接合方法は、プラスチックフィルムの溶融による熱圧着、または接着剤により接合する。

内側封止部９の幅は、コンデンサ外装材料の周縁部８を接合した幅と、同等もしくは同等以下が好ましい。

その後、周縁部８を接合し袋状としたコンデンサ外装材料２の開口部１０に、コンデンサ素子１と電解液６を挿入して、リード端子５をコンデンサ外装材料２より外に突出させた状態で、開口部１０を接合して封止する。

また、開口部１０の接合幅は、周縁部８の幅と同等もしくは同等以上が好ましい。
ここで、内側封止部９はコンデンサ素子を取り囲むように形成するが、コンデンサ素子の周囲の一部に未接合箇所を設けて接合する。この未接合箇所がガス通気口４となって、図２に示すように、コンデンサの内側に発生したガスを容易に中空部３に逃がし、中空部３にガスが逃げて膨らむことによりコンデンサ内部のガスの圧力が上昇することを防止できる。
また、このラミネートフィルム封止型コンデンサを使用する上で、この中空部３の膨らみを観察することで寿命を判別できる。
ガス通気口４は、中空部３に対して、少なくとも１個以上設けることが好ましい
また、コンデンサの内側封止部９の一部に、その接合幅が他の内部封止部９より狭い部分を設けることにより弱点部７が設置できる。

弱点部７の形状は、内部封止部９の接合幅より狭くなっていればよいが、楔形または半円形の未接合部が形成されていることが好ましい。
コンデンサの内部でガスが発生した場合、この弱点部が破損して中空部３にガスが逃げ込み、中空部３にガスが溜まって膨らむことにより、中空部３の膨らみを観察することにより寿命を判別できる。

中空部３は、図１に示すように、コンデンサのリード端子５側を除く、側面及び底面に連結して、コンデンサを囲うように形成されることが好ましいが、その途中に接合箇所を設けて、複数の中空部３に分割しても良い。中空部はそれぞれガス通気口４、または弱点部７が設けられている。

また、中空部３の形成は、コンデンサの側面側のみ、またはリード端子５の反対側のみであってもよく、さらに、周縁部８と内部封止部９の間に複数列形成しても良い。

以下に本発明の実施例を説明する。
（実施例１）
本発明の実施例として、コンデンサ外装材料のラミネートフィルムは、ＰＥＴ、アルミニウム箔、ＰＥＴ、ＰＰをこの順番に積層された複合フィルム（総厚１００μｍ）を使用した。ＰＰ層が内側になるように前記複合フィルムを二つに折りにして、幅４０mm×長さ５５mmの袋体とした。

次に、この袋体を、リード端子５が突出する開口部１０を残して、まず、残りの３方の周縁部８を密着させ、ラミネートフィルムの周縁部８を幅６mmにわたってＰＰを溶融させ、熱圧着した。

その後、周縁部８の内側に中空部３を幅５mmとして熱圧着せずにそのまま残し、中空部３の内側部分を幅４mmで熱圧着して内側封止部９を形成した。

この場合、コンデンサ素子の両側面側の中央部および底面側の中央部のそれぞれ１箇所に、幅１mmの未接合部を形成してガス通気口４を形成した。

次に、コンデンサ素子と電解液６を挿入し、リード端子５をコンデンサ素子のコンデンサ外装材料の外側に突出させながら、開口部１０を幅７mmにわたって熱圧着して封止した。

コンデンサ外装材料の中に挿入したコンデンサ素子は、定格３３０Ｖ１２０μＦの積層構造のコンデンサ素子を使用してコンデンサとした。
（実施例２）
コンデンサ素子の側面側に中空部が（長さ）１５mm×（幅）５mmで２箇所づつ、底面側に同じ寸法の中空部を１箇所、合計５箇所の中空部を形成した以外は、実施例１と同じコンデンサを作成した。
（実施例３）
コンデンサ外装材料の内側封止部のコンデンサ素子の両側面側に、楔形で（幅）4mm×（高さ）２．５mmの未接合部を合計２箇所設けた以外は、実施例１と同じコンデンサを作成した。

実施例１、実施例２、実施例３によるこれらの電解コンデンサを各々５個ずつ用意し、１Ａ／個、電圧フリーの逆電圧試験を実施し、水素ガスを発生させて５分経過後の外装体の破損発生率と電解液の漏れの有無を調査した。

試験結果は、いずれの実施形態においても、中空部がガスにより膨らんでいたが、コンデンサ外装材料の周縁部の破損は無く、ガスや電解液がコンデンサ外部へ漏洩していない結果であった。

本発明の第１の実施形態であるラミネートフィルム型コンデンサの斜視図を示す。 本発明のコンデンサ外装材料の中空部にガスが流れ込んだ状態の断面の模式図を示す。

符号の説明

１ コンデンサ素子
２ コンデンサ外装材料
３ 中空部
４ ガス通気口
５ リード端子
６ 電解液
７ 弱点部
８ 周縁部
９ 内側封止部
１０ 開口部

Claims (3)

1. 金属箔とプラスチックフィルムの複合フィルムからなるコンデンサ外装材料でコンデンサ素子を包み込み、前記コンデンサ外装材料の周縁部を接合してコンデンサ素子を封止したコンデンサにおいて、接合された前記周縁部とコンデンサ素子との間に、内側封止部を設け、前記周縁部と内側封止部との間にガス発生に伴い膨らむ中空部を設けたことを特徴とするラミネートフィルム封止形コンデンサ。
2. 前記内部封止部分の一部にガスに通気口を設けたことを特徴とする請求項1に記載のラミネートフィルム封止形コンデンサ。
3. 前記内側封止部の一部に、弱点部を設けたことを特徴とする請求項1または請求項２に記載のラミネートフィルム封止形コンデンサ。