JP2009065080A - Laminated electric double-layer capacitor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、積層型電気二重層キャパシタに関する。 The present invention relates to a multilayer electric double layer capacitor.
平板積層型キャパシタユニットでは、電極面に大きな加圧力を与え接触抵抗を低減することでユニットの内部抵抗を小さくする構造としている。 The flat plate type capacitor unit has a structure in which the internal resistance of the unit is reduced by applying a large pressing force to the electrode surface to reduce the contact resistance.
具体的に加圧力を与える方法としては、積層体両面にアルミニウム等のエンドプレートを配してボルト等で締め付ける方法を採用している。エンドプレートの強度が大きくかつ締め付け力を増せば、ユニットの内部抵抗は低減してゆくが重量が大きくなり、エネルギー密度の低下を招いてしまう。そこで、軽量なエンドプレートを用いつつ、内部抵抗を低減させる方法として、キャパシタユニットをガスバリアー性の高いアルミラミネート袋に入れ、内部を減圧した状態で完全に密閉している(例えば、図2参照)。 As a specific method for applying the pressure, a method is adopted in which end plates such as aluminum are disposed on both surfaces of the laminate and tightened with bolts or the like. If the strength of the end plate is large and the tightening force is increased, the internal resistance of the unit is reduced, but the weight is increased and the energy density is lowered. Therefore, as a method of reducing the internal resistance while using a lightweight end plate, the capacitor unit is placed in an aluminum laminated bag having a high gas barrier property, and the inside is completely sealed in a state where the inside is decompressed (see, for example, FIG. 2). ).
図2に示すように、積層型電気二重層キャパシタ100は、イオンが透過可能なセパレータ101と、このセパレータ101の両側にそれぞれ配置された活性炭電極102,103からなるセル104を複数有し、隣接するセル104間に分極基材(アルミ箔)105を配置し積層してなる。活性炭電極102,103には電解液が含浸されている。この液が漏れでないように、セル104の外周部には、パッキン106が配置されている。また、このパッキン106は、積層されたセル104間にて絶縁する機能も有している。
As shown in FIG. 2, the multilayer electric
ここで、キャパシタ100は、必要な耐電圧分のセル(単セル耐電圧2.5V程度)104およびパッキン106ならびに分極基材105を積み重ねてなるモジュールの両面に集電極107,108を介してエンドプレート109,110がそれぞれ配置されている。パッキン106には、積層方向に延在するスペーサ111が挿入されており、このスペーサ111の両端には、ボルト112によりエンドプレート109,110にそれぞれ締結されている。さらに、ボルト112で締結されてなるキャパシタユニット(以下、ユニットと称す)120はアルミラミネートフィルムからなる包装体113内に配置され、この内部を減圧した状態にて包装体113を封止することで、積層型電気二重層キャパシタ100の密閉構造が保たれている。
Here, the
上述したように減圧状態で密閉することにより、大気圧下の環境では電極面に大気圧がそのまま加わるため、強度、質量の大きなエンドプレートを必要とせずに内部抵抗を低減できる。 By sealing in a reduced pressure state as described above, atmospheric pressure is directly applied to the electrode surface in an environment under atmospheric pressure, so that the internal resistance can be reduced without requiring an end plate having a large strength and mass.
上述した積層型電気二重層キャパシタ100においては、分極基材105、集電極板107及びエンドプレート109には、ユニット120を減圧する際、内部の気体が抜けるようにガス抜き穴105a,107a,109aがそれぞれ設けられている。包装体113で減圧シールをする際にこれら穴105a,107a,109aを通じてユニット内のガスが外部に抜けて内部が真空状態となるようにしている。
In the above-described multilayer electric
この減圧シールを行う際に、あるいは長期間に亘ってユニットを使用する際には、活性炭電極102,103に含有している電解液がこのガス抜き穴105a,107a,109aを通じてユニット120の外部に漏れ出してしまう可能性がある。漏れ出た電解液はユニット120と包装体113の間に広がりユニット120全体が電解液で包まれる状態となる。このような状態になるとユニット120に印加される高い電圧がこの電解液に直接触れることとなり、内部漏電を起こして、電解液の分解によるガス発生や発熱などの原因となってしまう。
When this decompression sealing is performed or when the unit is used for a long period of time, the electrolyte contained in the activated
そこで、本発明は、前述した問題に鑑み提案されたもので、電解液のユニットの外部への漏出を防いで、内部漏電の発生を抑制した電気二重層キャパシタを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been proposed in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an electric double layer capacitor that prevents leakage of an electrolytic solution to the outside and suppresses internal leakage.
前述した課題を解決する第1の発明に係る積層型電気二重層キャパシタは、セパレータと当該セパレータを介して対向する二つの分極性電極からなるセルと、前記セルの外周に配置されるパッキンとが分極基材を介して積層され、両側から集電極板を介してエンドプレートで挟み込み、前記エンドプレートに形成された一次給排孔から注入された電解液を前記集電極板に形成された二次給排孔を通って内部に含浸させ、外側を包装体で覆い、その内部を減圧した状態で密閉されてなる積層型電気二重層キャパシタであって、前記一次給排孔が形成されたエンドプレートと前記二次給排孔が形成された集電極板の間に内部をシールするシール部材を配置して空間を設けると共に、当該空間内に気体を透過可能であると共に、液体を吸収可能である液体吸収部材を設けたことを特徴とする。 The multilayer electric double layer capacitor according to the first invention that solves the above-described problem includes a separator and a cell composed of two polarizable electrodes facing each other through the separator, and a packing disposed on the outer periphery of the cell. A secondary electrode formed on the current collector plate by laminating via a polarizing substrate, sandwiched by an end plate from both sides via a current collector plate, and injected from a primary supply / discharge hole formed in the end plate. A multi-layer electric double layer capacitor in which the inside is impregnated through a supply / discharge hole, the outside is covered with a package, and the inside is sealed in a decompressed state, wherein the end plate is formed with the primary supply / discharge hole A seal member for sealing the inside is provided between the collector electrode plate in which the secondary supply / discharge hole is formed to provide a space, and gas can permeate and absorb liquid in the space. Characterized in that a liquid absorbing member.
前述した課題を解決する第2の発明に係る積層型電気二重層キャパシタは、第1の発明に係る積層型電気二重層キャパシタであって、前記液体吸収部材が、吸収性高分子体からなることを特徴とする。 The multilayer electric double layer capacitor according to the second invention for solving the above-mentioned problems is the multilayer electric double layer capacitor according to the first invention, wherein the liquid absorbing member is made of an absorbent polymer. It is characterized by.
前述した課題を解決する第3の発明に係る積層型電気二重層キャパシタは、第1または第2の発明に係る積層型電気二重層キャパシタであって、前記液体吸収部材が、前記一次給排孔に対向して配置されることを特徴とする。 A multilayer electric double layer capacitor according to a third invention that solves the above-described problem is a multilayer electric double layer capacitor according to the first or second invention, wherein the liquid absorbing member is the primary supply / discharge hole. It is characterized by being arranged opposite to.
第1の発明に係る積層型電気二重層キャパシタによれば、一次給排孔が形成されたエンドプレートと二次給排孔が形成された集電極板との間に内部をシールするシール部材を配置して空間を設けると共に、当該空間内に気体を透過可能であると共に、液体を吸収可能である液体吸収部材を設けたことにより、この内部から二次給排孔を通って漏洩する電解液を液体吸収部材で吸収して、電解液の漏洩を防止することができる。その結果、漏れ電流の発生を防止して、それに伴う発熱などを防止することができる。さらに、エンドプレートの一次給排孔から気体が放出した場合、内部の気体が前記一次給排孔に到達する前に、液体吸収部材を通過するため、前記気体に電解液が混じることがない。よって、包装体が損傷したとしても、そこから電解液が噴出することがない。その上、従来の積層型電気二重層キャパシタからの改造が容易であり、また体積の増加も僅かとなる。その結果、体積エネルギー密度の減少を抑制することができる。 According to the multilayer electric double layer capacitor according to the first aspect of the present invention, the sealing member that seals the interior between the end plate having the primary supply / discharge holes and the collector plate having the secondary supply / discharge holes is provided. An electrolytic solution that leaks from the inside through the secondary supply / discharge hole by providing a liquid absorbing member that is arranged to provide a space and that allows gas to pass through the space and absorb the liquid. Can be absorbed by the liquid absorbing member to prevent leakage of the electrolytic solution. As a result, it is possible to prevent the occurrence of leakage current and prevent heat generation associated therewith. Further, when gas is released from the primary supply / discharge hole of the end plate, the internal gas passes through the liquid absorbing member before reaching the primary supply / discharge hole, so that the electrolyte does not mix with the gas. Therefore, even if the package is damaged, the electrolytic solution is not ejected therefrom. In addition, modification from the conventional multilayer electric double layer capacitor is easy, and the increase in volume is small. As a result, a decrease in volume energy density can be suppressed.
第2の発明に係る積層型電気二重層キャパシタによれば、液体吸収部材が、吸収性高分子体からなることにより、前記吸収性高分子体自体が液体の吸収性が良く、内部の電解液の包装体側への漏洩をより確実に防ぐことができる。 According to the multilayer electric double layer capacitor according to the second aspect of the invention, the liquid absorbing member is made of an absorptive polymer, so that the absorptive polymer itself has a good liquid absorptivity, and the internal electrolyte solution Leakage to the package side can be prevented more reliably.
第3の発明に係る積層型電気二重層キャパシタによれば、上述した第1の発明および第2の発明に係る積層型電気二重層キャパシタと同様な作用効果を奏する他、液体吸収部材が、エンドプレートに形成された一次給排孔に対向して配置されることにより、前記液体吸収部材が内部の電解液の包装体側への漏洩経路に位置することとなり、内部の電解液の包装体側への漏洩をより一層確実に防ぐことができる。 According to the multilayer electric double layer capacitor according to the third invention, in addition to the same operational effects as the multilayer electric double layer capacitor according to the first and second inventions described above, the liquid absorbing member has an end. By being arranged opposite to the primary supply / discharge hole formed in the plate, the liquid absorbing member is positioned in the leakage path to the inner electrolyte solution package body side, and the inner electrolyte solution to the package body side is located. Leakage can be prevented more reliably.
以下に、本発明を実施するための最良の形態に係る積層型電気二重層キャパシタにつき図面に基づき詳細に説明する。 Hereinafter, a multilayer electric double layer capacitor according to the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の最良の実施形態に係る積層型電気二重層キャパシタの構成を示す断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a multilayer electric double layer capacitor according to the best embodiment of the present invention.
本発明の最良の実施形態に係る積層型電気二重層キャパシタ50は、図1に示すように、イオンが透過可能なセパレータ1とこのセパレータ1を介し対向して配置された二つの活性炭電極2,3からなるセル4と、セル4の外周に配置されるパッキン6とが分極基材(アルミ箔)5を介して積層される。パッキン6は、後述する内部に含浸された電解液の外部への漏れを防止すると共に、積層されたセル4間にて絶縁する機能を有する。
As shown in FIG. 1, a multilayer electric
上述したキャパシタ50は、必要な耐電圧分のセル(単セル耐電圧2.5V程度)4およびパッキン6ならびに分極基材5を積み重ねてなるモジュールの両面から集電極板7,8を介してエンドプレート9,10で挟み込まれる。
The
パッキン6には積層方向に延在するスペーサ13が挿入されており、このスペーサ13の両端は、ボルト14により、エンドプレート9,10にそれぞれ締結される。さらに、エンドプレート9にはその中央に一次給排孔9aが形成されており、この一次給排孔9aに供給された電解液は、集電極板7の縁部近傍に形成された二次給排孔7a、および分極基材5の縁部近傍に形成された三次給排孔5aを通って、セル4、パッキン6、分極基材5、集電極板7,8、エンドプレート9,10がボルト14により締結されてなるキャパシタユニット(以下、ユニットと称す)20内に含浸される。なお、上記電解液としては、例えば非水系電解液などが挙げられる。
ユニット20は、アルミラミネートフィルムからなる包装体15の中に配置され、この内部を減圧してシールする際に、三次給排孔5a,二次給排孔7a,一次給排孔9aを通じて、ユニット20内のガスが外部に抜けて内部が真空状態で保持されて、積層型電気二重層キャパシタ50の密閉構造が保たれている。
The
ただし、上述した一方の集電極板7と一方のエンドプレート9との間に内部をシールするシール部材(パッキン)12が配置されて当該箇所に空間30が設けられる。この空間30に気体が透過可能であると共に、電解液(液体)を吸収可能である液体吸収部材11が配置される。ただし、液体吸収部材11は、エンドプレート9に形成された一次給排孔9aに対向する位置に配置される。なお、シール部材12は、パッキン6と同じ材質であるゴムなどが額縁状に形成されており、液体吸収部材11の外周に配置される。
However, a seal member (packing) 12 that seals the inside is disposed between one
上述した液体吸収部材11としては、吸収性高分子体をシート状に形成したものが挙げられる。このような材質の液体吸収部材11とすることで、液体吸収部材11自体が上記電解液に対する耐食性と当該電解液の吸収性とを兼ね備えることができる。よって、内部の電解液の包装体15側への漏洩をより確実に防ぐことができる。
Examples of the liquid absorbing
したがって、本発明の最良の実施形態に係る積層型電気二重層キャパシタによれば、一次給排孔9aが形成されたエンドプレート9と二次給排孔7aが形成された集電極板7との間に内部をシールするシール部材12を配置して空間30を設けると共に、当該空間30内に気体を透過可能であると共に、液体を吸収可能である液体吸収部材11を設けたことにより、この内部から二次給排孔7aを通って漏洩する電解液を液体吸収部材11で吸収して、電解液の漏洩を防止することができる。その結果、漏れ電流の発生を防止して、それに伴う発熱などを防止することができる。さらに、エンドプレート9の一次給排孔9aから気体が放出した場合、内部の気体が一次給排孔9aに到達する前に、液体吸収部材11を通過するため、前記気体に電解液が混じることがない。よって、包装体15が損傷したとしても、そこから電解液が噴出することがない。その上、従来の積層型電気二重層キャパシタからの改造が容易であり、また体積の増加も僅かとなる。その結果、体積エネルギー密度の減少を抑制することができる。
Therefore, according to the multilayer electric double layer capacitor according to the best embodiment of the present invention, the
液体吸収部材11が、エンドプレート9に形成された一次給排孔9aに対向して配置されることにより、液体吸収部材11が内部の電解液の包装体15側への漏洩経路に位置することとなり、内部の電解液の包装体15側への漏洩をより一層確実に防ぐことができる。
Since the
以下に、上述した本発明の最良の実施形態に係る電気二重層キャパシタについて、実施例に基づき具体的に説明する。 Below, the electric double layer capacitor according to the best mode of the present invention described above will be specifically described based on examples.
以下に、本発明の第1の実施例に係る積層型電気二重層キャパシタについて具体的に説明する。なお、本発明の第1の実施例に係る積層型電気二重層キャパシタは、上述した最良の実施形態に係る積層型電気二重層キャパシタと同一の構成であり、その説明を省略する。 The multilayer electric double layer capacitor according to the first embodiment of the present invention will be specifically described below. Note that the multilayer electric double layer capacitor according to the first example of the present invention has the same configuration as the multilayer electric double layer capacitor according to the above-described best embodiment, and a description thereof will be omitted.
本発明の第1の実施例に係る積層型電気二重層キャパシタにおいては、液体吸収部材11として積水樹脂社製のノイパロン(登録商標)DBタイプを用いる。
In the multilayer electric double layer capacitor according to the first embodiment of the present invention, Neuparon (registered trademark) DB type manufactured by Sekisui Jushi Corporation is used as the
上記ノイパロンDBタイプは、吸水性高分子体をシート化したもので5L/m2と非常に大きな吸水性能を持っている。本来青果物の鮮度保持を目的とした水分吸収シートであるが、キャパシタで用いている電解液溶媒プロピレンカーボネートでも同等な吸収性能を確認した。 The above-mentioned Neupalon DB type is a sheet of a water-absorbing polymer and has a very large water absorption performance of 5 L / m 2 . Although it is a moisture absorbing sheet originally intended to maintain the freshness of fruits and vegetables, an equivalent absorbing performance was confirmed even with the electrolyte solvent propylene carbonate used in the capacitor.
したがって、本発明の第1の実施例に係る積層型電気二重層キャパシタによれば、二次給排孔7aを設けた集電極板7と一次給排孔9aを設けたエンドプレート9間の空間30に液体吸収部材(吸水性高分子シート)11であるノイパロンDBタイプを配置することで、当該液体吸収部材11によりユニット内から漏洩する電解液を確実に吸収することができる。その結果、外部を包装するアルミラミネートフィルムからなる包装体15側への電解液の漏洩を防止することができ、漏れ電流の発生を防止して、それに伴う発熱などを防止することができる。
Therefore, according to the multilayer electric double layer capacitor according to the first embodiment of the present invention, the space between the
以下に、本発明の第2の実施例に係る電気二重層キャパシタについて、具体的に説明する。なお、本発明の第2の実施例に係る積層型電気二重層キャパシタは、上述した最良の実施形態に係る積層型電気二重層キャパシタと同一の構成であり、その説明を省略する。 The electric double layer capacitor according to the second embodiment of the present invention will be specifically described below. Note that the multilayer electric double layer capacitor according to the second example of the present invention has the same configuration as the multilayer electric double layer capacitor according to the above-described best embodiment, and a description thereof will be omitted.
本発明の第2の実施例に係る積層型電気二重層キャパシタにおいては、液体吸収部材11として積水樹脂株式会社製のノイパロン(登録商標)BOタイプを用いる。
In the multilayer electric double layer capacitor according to the second embodiment of the present invention, a Neuparon (registered trademark) BO type manufactured by Sekisui Plastics Co., Ltd. is used as the
上記ノイパロンBOタイプは、吸水性高分子体と活性炭から構成されており、ガス吸着性能も有している。吸水性能は上記ノイパロンDBタイプに劣るが、キャパシタ使用時に発生するガスを液体吸収部材11に吸着させることができるので、ユニット内の減圧力を長期間保持することができる。
The above-mentioned Neupalon BO type is composed of a water-absorbing polymer and activated carbon, and has gas adsorption performance. Although the water absorption performance is inferior to the above-mentioned Neupalon DB type, the gas generated when the capacitor is used can be adsorbed to the
したがって、本発明の第2の実施例に係る積層型電気二重層キャパシタによれば、液体吸収部材11として活性炭が添加されたノイパロンBOタイプを用いることで、上記本発明の第1の実施例に係る積層型電気二重層キャパシタと同様な作用効果を奏する他、キャパシタ使用時に発生するガスも吸着させることができ、ユニット内の減圧効果を長期に亘って保持して、キャパシタの性能低下速度を遅くすることができ、結果的に寿命を延伸させることができる。
Therefore, according to the multilayer electric double layer capacitor according to the second embodiment of the present invention, the Neuparon BO type to which activated carbon is added as the
本発明は、積層型電気二重層キャパシタに利用することが可能である。 The present invention can be used for a multilayer electric double layer capacitor.
1 セパレータ
2,3 活性炭電極
4 セル
5 分極基材
6 パッキン
7,8 集電極板
9,10 エンドプレート
11 液体吸収部材
12 シール部材
13 スペーサ
14 ボルト
15 包装体
20 キャパシタユニット
30 空間
50 積層型電気二重層キャパシタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
前記一次給排孔が形成されたエンドプレートと前記二次給排孔が形成された集電極板の間に内部をシールするシール部材を配置して空間を設けると共に、当該空間内に気体を透過可能であると共に、液体を吸収可能である液体吸収部材を設けた
ことを特徴とする積層型電気二重層キャパシタ。 A cell comprising a separator and two polarizable electrodes facing each other with the separator and a packing disposed on the outer periphery of the cell being laminated via a polarizing substrate, and from both sides via a collector electrode plate The electrolytic solution injected from the primary supply / discharge hole formed in the end plate is impregnated inside through the secondary supply / discharge hole formed in the collector electrode plate, and the outside is covered with a package, and the inside A multilayer electric double layer capacitor that is hermetically sealed in a decompressed state,
A seal member for sealing the inside is provided between the end plate in which the primary supply / discharge holes are formed and the collector plate in which the secondary supply / discharge holes are formed, and a space is allowed to pass through the space. A multilayer electric double layer capacitor having a liquid absorbing member capable of absorbing liquid.
前記液体吸収部材は、吸収性高分子体からなる
ことを特徴とする積層型電気二重層キャパシタ。 The multilayer electric double layer capacitor according to claim 1,
2. The multilayer electric double layer capacitor according to claim 1, wherein the liquid absorbing member is made of an absorbent polymer.
前記液体吸収部材は、前記一次給排孔に対向して配置される
ことを特徴とする積層型電気二重層キャパシタ。 A multilayer electric double layer capacitor according to claim 1 or 2, wherein
The multilayer electric double layer capacitor, wherein the liquid absorbing member is disposed to face the primary supply / discharge hole.
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