JP2010040941A

JP2010040941A - 電気二重層キャパシタ及びその製造方法

Info

Publication number: JP2010040941A
Application number: JP2008204751A
Authority: JP
Inventors: Jun Ogiue; 淳荻上; Masaru Ito; 勝伊藤
Original assignee: Rubycon Corp
Current assignee: Rubycon Corp
Priority date: 2008-08-07
Filing date: 2008-08-07
Publication date: 2010-02-18
Anticipated expiration: 2028-08-07
Also published as: JP5078802B2

Abstract

【課題】タブ部材に対向する領域でセパレータが劣化するという問題を軽減することが可能で、かつ、高い生産性で電気二重層キャパシタを製造することが可能な構造を有する電気二重層キャパシタを提供する。
【解決手段】集電体１２４の両面に炭素含有多孔質材料からなる分極性電極層１２６，１２８が形成され、さらには集電体１２４の所定部分にタブ部材１３０が接合された電極体１２０と、セパレータ１４０とが交互に重層された状態で巻回されたキャパシタ素子１１０を備える電気二重層キャパシタ。タブ部材１３０におけるセパレータ１４０と対向する面には、炭素含有材料からなる保護層１３６が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気二重層キャパシタ及びその製造方法に関する。

電気二重層キャパシタは、電極と電解液との界面に生じる「電気二重層」を誘電体として電荷を蓄えるキャパシタであり、蓄電に化学反応を伴わないため急速充放電が可能で、サイクル寿命が長いといった特長を有する。このため、瞬時に大電流が必要な機器のパワーアシストやエネルギー回生の用途に好適に用いることができる。また、充電式機器の主電源として使用することで機器のメンテナンスフリー化を実現することができる（例えば、非特許文献１並びに特許文献１及び２参照。）。

電気二重層キャパシタは、集電体の両面又は片面に炭素含有多孔質材料からなる分極性電極層が形成され、さらには集電体の所定部分にタブ部材が接合された電極体と、セパレータとが、交互に重層された状態で巻回されたキャパシタ素子を備える。

電気二重層キャパシタは、キャパシタ素子を、電解液を含浸させた状態で有底筒状の金属ケース内に挿入し、さらにその後、封口体の周囲の部分で金属ケースを巻き締めることによって金属ケースの開口部を封口体で封止した構造を有する。

集電体としては、例えば、アルミニウム薄板を用いる。また、分極性電極層としては、例えば、活性炭粉末及びカーボンブラックをバインダー（例えば、ポリテトラフルオロエチレン。）と混練してペーストを作製し、このペーストを集電体の表裏両面又は片面に塗工及び乾燥することにより形成したものを用いる。

図１４は、従来の電気二重層キャパシタ８００を説明するために示す図である。図１４（ａ）は電気二重層キャパシタ８００を構成するキャパシタ素子８１０に引き延ばした状態としたときの斜視図であり、図１４（ｂ）はキャパシタ素子８１０の部分断面図である。

電極体８２０は、図１４（ａ）に示すように、部分的に分極性電極層８２６が除去されることにより電極体８２０の所定部分に分極性電極層除去領域が形成され、当該分極性電極層除去領域に、例えばアルミニウム薄板からなるタブ部材８３０が接合された構造を有する。また、電極体８２０は、図１４（ｂ）に示すように、セパレータ部材８４０と交互に重層された状態で巻回される。なお、図１４（ｂ）においては、電極体８２０の曲率を無視した状態で図示している。以下、同様の図面においても、電極体の曲率を無視した状態で図示することとする。

しかしながら、上記のような構造を有する電気二重層キャパシタ８００においては、タブ部材８３０の浸漬電位が分極性電極層８２６の浸漬電位と異なることに起因して、タブ部材８３０に対向する領域でセパレータ８４０が劣化するという問題がある（セパレータが劣化するという問題については、例えば、特許文献１参照。）。

そこで、特許文献２には、このような問題を解決することができると考えられる電気二重層キャパシタ９００が提案されている。図１５は、特許文献２に記載された電気二重層キャパシタ９００を説明するために示す図である。

電気二重層キャパシタ９００を構成するキャパシタ素子９１０は、図１５に示すように、タブ部材９３０を覆うように分極性電極層９２６が形成された構造を有する。

このため、電気二重層キャパシタ９００によれば、タブ部材９３０を覆うように分極性電極層９２６が形成された構造を有するため、タブ部材に対向する領域でセパレータが劣化するという問題を軽減することが可能となる。

"電気二重層キャパシタ"、［online］、ルビコン、［２００８年７月１６日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.rubycon.co.jp/catalog/j_pdfs/edlc/Outline_Jpn.pdf＞特開２００７−１５７８１２号公報特開２００１−２３７１５０号公報

しかしながら、電気二重層キャパシタ９００においては、キャパシタ素子９１０を形成する過程で、細幅の電極体９２０の所定位置にタブ部材９３０を接合したものの全体を覆うように細幅の分極性電極層９２６を形成するという工程（例えば、活性炭の塗工、活性炭シートの貼付等。）を実施する必要があるため、作業効率が低く、高い生産性で電気二重層キャパシタを製造することが困難であるという問題がある。

そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、タブ部材に対向する領域でセパレータが劣化するという問題を軽減することが可能で、かつ、高い生産性で電気二重層キャパシタを製造することが可能な構造を有する電気二重層キャパシタ及びその製造方法を提供することを目的とする。

（１）本発明の電気二重層キャパシタは、集電体の両面又は片面に炭素含有多孔質材料からなる分極性電極層が形成され、さらには前記集電体の所定部分にタブ部材が接合された電極体と、セパレータとが交互に重層された状態で巻回されたキャパシタ素子を備える電気二重層キャパシタであって、前記タブ部材における前記セパレータと対向する面には、炭素含有材料からなる保護層が形成されていることを特徴とする。

このため、本発明の電気二重層キャパシタによれば、タブ部材におけるセパレータと対向する面には保護層が形成されており、さらには、保護層が、分極性電極層を構成する炭素含有多孔質材料と同質の炭素含有材料からなるため、分極性電極層の浸漬電位と保護層の浸漬電位とが近い電位となり、タブ部材に対向する領域でセパレータが劣化するという問題を軽減することが可能となる。

また、本発明の電気二重層キャパシタによれば、タブ部材上に保護層を形成すればよいため、細幅の電極体の所定位置にタブ部材を接合したものに細幅の分極性電極層を形成するという作業効率の低い工程を実施する必要がなくなり、高い生産性で電気二重層キャパシタを製造することが可能となる。

その結果、本発明の電気二重層キャパシタは、タブ部材に対向する領域でセパレータが劣化するという問題を軽減することが可能で、かつ、高い生産性で電気二重層キャパシタを製造することが可能な構造を有する電気二重層キャパシタとなり、本発明の目的が達成される。

なお、本発明の電気二重層キャパシタにおいて、炭素含有材料とは、炭素材料又は炭素系材料のことをいい、単なる有機材料は含まないものとする。

（２）本発明の電気二重層キャパシタにおいては、前記保護層は、金属薄板を介して前記タブ部材上に形成されたものであることが好ましい。

このような構成とすることにより、金属薄板の一方の面に保護層を形成しておいた部材とタブ部材とを同時に接合することにより上記（１）に記載の電気二重層キャパシタを製造することが可能となり、高い生産性で電気二重層キャパシタを製造することが可能となる。

（３）本発明の電気二重層キャパシタにおいては、前記保護層は、金属薄板を介することなく前記タブ部材上に形成されたものであることが好ましい。

このような構成とすることにより、タブ部材の一方の面に予め保護層を形成しておけば、従来の電気二重層キャパシタ８００の場合と同様の工程で上記（１）に記載の電気二重層キャパシタを製造することが可能となり、高い生産性で電気二重層キャパシタを製造することが可能となる。

（４）本発明の電気二重層キャパシタにおいては、前記保護層は、炭素微粒子含有ペーストを前記タブ部材上に塗工した後固化することによって形成されたものであることが好ましい。

このような構成とすることにより、タブ部材の一方の面に比較的簡便な方法で保護層を形成することが可能となる。

（５）本発明の電気二重層キャパシタにおいては、前記保護層は、炭素含有多孔質材料からなるシートを前記タブ部材上に貼り付けることにより形成されたものであることが好ましい。

このような構成とすることによっても、タブ部材の一方の面に比較的簡便な方法で保護層を形成することが可能となる。

（６）本発明の電気二重層キャパシタにおいては、前記炭素含有材料は、多孔質材料からなることが好ましい。

このような構成とすることにより、タブ部材におけるセパレータと対向する面には、分極性電極層の場合と同様に表面積が大きい多孔質材料からなる保護層が形成されているため、特許文献２に記載された電気二重層キャパシタ９００の場合と同様に、電気容量が大きい電気二重層キャパシタを製造することが可能となる。

また、本発明の電気二重層キャパシタにおいては、前記保護層を構成する炭素含有材料は、前記分極性電極層を構成する炭素含有多孔質材料と同じ組成からなることが好ましい。

このような構成とすることにより、保護層と分極性電極層との電位差を小さくすることが可能となるため、タブ部材に対向する領域でセパレータが劣化するという問題を軽減することが可能となる。

（７）本発明の電気二重層キャパシタの製造方法は、上記（２）に記載の電気二重層キャパシタを製造するための電気二重層キャパシタの製造方法であって、集電体の両面又は片面に炭素含有多孔質材料からなる分極性電極層が形成された電極体を準備する電極体準備工程と、前記電極体の表面から部分的に前記分極性電極層を除去することにより前記電極体の所定部分に分極性電極層除去領域を形成する分極性電極層除去工程と、前記分極性電極層除去領域に、前記タブ部材と、前記金属薄板及び前記保護層が積層された被覆部材とを重ねて配置した状態で、前記電極体に前記タブ部材と前記被覆部材とを接合する接合工程と、前記電極体と、前記セパレータとをこれらが交互に重層された状態で巻回する巻回工程とをこの順序で含むことを特徴とする。

このため、本発明の電気二重層キャパシタの製造方法によれば、比較的簡単な工程で、上記（２）に記載の電気二重層キャパシタを製造することが可能となる。

（８）本発明の電気二重層キャパシタの製造方法は、上記（３）に記載の電気二重層キャパシタを製造するための電気二重層キャパシタの製造方法であって、集電体の両面又は片面に炭素含有多孔質材料からなる分極性電極層が形成された電極体を準備する電極体準備工程と、前記電極体の表面から部分的に前記分極性電極層を除去することにより前記電極体の所定部分に分極性電極層除去領域を形成する分極性電極層除去工程と、前記分極性電極層除去領域に、非接合面に保護層が形成されたタブ部材を配置した状態で、前記電極体に前記タブ部材を接合する接合工程と、前記電極体と、前記セパレータとをこれらが交互に重層された状態で巻回する巻回工程とをこの順序で含むことを特徴とする。

このため、本発明の電気二重層キャパシタの製造方法によれば、比較的簡単な工程で、上記（３）に記載の電気二重層キャパシタを製造することが可能となる。

（９）本発明の電気二重層キャパシタにおいては、前記保護層は、炭素微粒子含有ペーストを前記タブ部材上に塗工した後固化することによって形成されたものであることが好ましい。

このような方法とすることにより、タブ部材の一方の面に比較的簡便な方法で保護層を形成することが可能となる。

（１０）本発明の電気二重層キャパシタの製造方法においては、前記保護層は、炭素含有材料からなるシートを前記タブ部材上に貼り付けることにより形成されたものであることが好ましい。

このような方法とすることによっても、タブ部材の一方の面に比較的簡便な方法で保護層を形成することが可能となる。

（１１）本発明の電気二重層キャパシタの製造方法においては、前記電極体準備工程は、集電体の両面又は片面に炭素含有多孔質材料からなる分極性電極層が形成された広幅の電極体シートを細幅に裁断して複数の電極体を形成する電極体形成工程を含むことが好ましい。

このような方法とすることにより、予め分極性電極層が形成された細幅の電極体を高い生産性で形成することができる。

以下、本発明の電気二重層キャパシタ及びその製造方法について、図に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。

［実施形態１］
実施形態１は、請求項２に記載の電気二重層キャパシタ及び請求項７に記載の電気二重層キャパシタの製造方法を説明するための実施形態である。

Ａ．電気二重層キャパシタの構成
図１及び図２は、実施形態１に係る電気二重層キャパシタ１００を説明するために示す図である。図１（ａ）は電気二重層キャパシタ１００を構成するキャパシタ素子１１０を引き延ばした状態としたときの斜視図であり、図１（ｂ）はキャパシタ素子１１０の部分断面図であり、図１（ｃ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。図２（ａ）は電気二重層キャパシタ８００を構成するキャパシタ素子１１０の一部展開斜視図であり、図２（ｂ）は電気二重層キャパシタ１００の分解斜視図である。

実施形態１に係る電気二重層キャパシタ１００は、図１及び図２（ａ）に示すように、集電体１２４の両面に炭素含有多孔質材料からなる分極性電極層１２６，１２８が形成され、さらには集電体１２４の所定部分には外部との電気接続を取るためのタブ部材１３０が接合された２枚の電極体１２０と、２枚のセパレータ１４０とが、交互に重層された状態で巻回されたキャパシタ素子１１０を備え、タブ部材１３０におけるセパレータ１４０と対向する面には、炭素含有多孔質材料からなる保護層１３６が金属薄板１３４を介して形成されている。

電気二重層キャパシタ１００は、図２（ｂ）に示すように、キャパシタ素子１１０の一対のタブ部材１３０を、封口体１５２を貫通して取り付けられた一対の接続端子１５４に接合することにより、キャパシタ素子１１０と封口体１５２とを一体化させ、その後、当該キャパシタ素子１１０を、電解液を含浸させた状態で有底筒状の金属ケース１５０内に挿入し、さらにその後、封口体１５２の周囲の部分で金属ケース１５０を巻き締めることによって金属ケース１５０の開口部を封口体１５２で封止した構造を有する。

集電体１２４としては、例えば、厚さ２０μｍ〜５０μｍのアルミニウム薄板を用いる。また、分極性電極層１２６，１２８としては、例えば、活性炭粉末及びカーボンブラックをバインダーと混練して炭素微粒子含有ペーストを作製し、当該ペーストを４０μｍ〜１５０μｍの厚さで集電体１２４の表裏両面に塗工及び乾燥することにより形成したものを用いる。

なお、タブ部材１３０における所定部分には、図１（ａ）及び図１（ｃ）に示すように、保護層１３６は形成されておらず、この部分は接続端子１５４との電気接続に供される。

タブ部材１３０としては、例えば、厚さ１００μｍ〜３００μｍのアルミニウム薄板を用いる。また、金属薄板１３４としては、例えば、厚さ２０μｍ〜５０μｍのアルミニウム薄板を用い、保護層１３６としては、例えば、活性炭粉末及びカーボンブラックをバインダーと混練してなる炭素微粒子含有ペーストを作製し、当該ペーストを４０μｍ〜１５０μｍの厚さで金属薄板１３４に塗工した後固化したものを用いる。

なお、分極性電極層１２６，１２８を構成する炭素含有多孔質材料と、保護層１３６を構成する炭素含有多孔質材料とは、同じ組成からなる。

Ｂ．電気二重層キャパシタの製造方法
図３は、実施形態１に係る電気二重層キャパシタの製造方法を説明するために示すフローチャートである。
図４は、電極体準備工程Ｓ１１０における裁断工程Ｓ１１６を模式的に示す斜視図である。
図５は、分極性電極層除去工程Ｓ１２０を模式的に示す斜視図である。図５（ａ）及び図５（ｂ）は分極性電極層除去工程Ｓ１２０の各段階を模式的に示す斜視図である。
図６は、タブ部材準備工程を模式的に示す斜視図である。図６（ａ）及び図６（ｂ）はタブ部材形成工程の各段階を模式的に示す斜視図である。
図７は、被覆部材準備工程を模式的に示す斜視図である。図７（ａ）及び図７（ｂ）は被覆部材準備工程の各段階を模式的に示す斜視図である。
図８は、接合工程Ｓ１３０を模式的に示す断面図である。図８（ａ）〜図８（ｅ）は接合工程Ｓ１３０の各段階を模式的に示す断面図である。

実施形態１に係る電気二重層キャパシタの製造方法は、図３に示すように、電極体準備工程Ｓ１１０、分極性電極層除去工程Ｓ１２０、接合工程Ｓ１３０及び巻回工程Ｓ１４０が順次実施される。以下、これら各工程を詳細に説明する。

１．電極体準備工程Ｓ１１０
まず、アルミニウム薄板からなる集電体１２４の両面に炭素含有多孔質材料からなる分極性電極層１２６，１２８が形成された広幅の電極体シート１１８を用意し、当該広幅の電極体シート１１８を細幅に裁断して複数の電極体１２０を形成する（図４参照。）。

２．分極性電極層除去工程Ｓ１２０
次に、電極体１２０の表面から部分的に分極性電極層１２６を除去することにより電極体１２０の所定部分に分極性電極層除去領域Ｂを形成する（図５参照。）。分極性電極層除去工程Ｓ１２０は、例えばブラシを用いて実施する。

３．接合工程Ｓ１３０
次に、分極性電極層除去領域Ｂに、タブ部材１３０と、金属薄板１３４及び保護層１３６が重層された被覆部材１３２とを重ねて配置した状態で（図８（ａ）〜図８（ｃ）参照。）、冷間圧接法を用いて、電極体１２０にタブ部材１３０と被覆部材１３２とを接合する（図８（ｄ）及び図８（ｅ）参照。）。

なお、実施形態１に係る電気二重層キャパシタの製造方法においては、接合工程Ｓ１３０を実施するのに先立って、タブ部材１３０と被覆部材１３２とを準備しておく。

タブ部材１３０は、図６に示すように、アルミニウム薄板からなる大面積のタブ部材シート１３０Ｐを準備し、当該タブ部材シート１３０Ｐを所定寸法に裁断することにより作製する。

また、被覆部材１３２は、図７に示すように、アルミニウム薄板からなる大面積の金属薄板１３４Ｐ上に炭素含有多孔質材料からなる保護層１３６Ｐを形成した被覆部材１３２Ｐを準備し、当該被覆部材１３２Ｐを所定寸法に裁断することにより作製する。

４．巻回工程Ｓ１４０
次に、２枚の電極体１２０と２枚のセパレータ１４０とを、これらが交互に重層された状態で巻回することにより、キャパシタ素子１１０を形成する。

この後、キャパシタ素子１１０の一対のタブ部材１３０を、封口体１５２を貫通して取り付けられた一対の接続端子１５４に接合することにより、キャパシタ素子１１０と封口体１５２とを一体化させ、その後、当該キャパシタ素子１１０を、電解液を含浸させた状態で有底筒状の金属ケース１５０内に挿入し、さらにその後、封口体１５２の周囲の部分で金属ケース１５０を巻き締めることによって金属ケース１５０の開口部を封口体１５２で封止した構造を有する電気二重層キャパシタ１００を形成する（図２（ｂ）参照。）。

Ｃ．電気二重層キャパシタの効果
実施形態１に係る電気二重層キャパシタ１００によれば、タブ部材１３０におけるセパレータ１４０と対向する面には保護層１３６が形成されており、さらには、保護層１３６が、分極性電極層１２６を構成する炭素含有多孔質材料と同質の炭素含有材料（炭素含有多孔質材料）からなるため、分極性電極層１２６の浸漬電位と保護層１３６の浸漬電位とが近い電位となり、タブ部材に対向する領域でセパレータが劣化するという問題を軽減することが可能となる。

また、実施形態１に係る電気二重層キャパシタ１００によれば、タブ部材１３０上に保護層１３６を形成すればよいため、細幅の電極体の所定位置にタブ部材を接合したものに細幅の分極性電極層を形成するという作業効率の低い工程を実施する必要がなくなり、高い生産性で電気二重層キャパシタを製造することが可能となる。

その結果、実施形態１に係る電気二重層キャパシタ１００は、タブ部材に対向する領域でセパレータが劣化するという問題を軽減することが可能で、かつ、高い生産性で電気二重層キャパシタを製造することが可能な構造を有する電気二重層キャパシタとなる。

また、実施形態１に係る電気二重層キャパシタ１００によれば、保護層１３６は、金属薄板１３４を介してタブ部材１３０上に形成されたものであるため、金属薄板１３４の一方の面に保護層１３６を形成しておいた被覆部材１３２とタブ部材１３０とを同時に接合することにより電気二重層キャパシタを製造することが可能となり、高い生産性で電気二重層キャパシタを製造することが可能となる。

また、実施形態１に係る電気二重層キャパシタ１００によれば、タブ部材１３０におけるセパレータ１４０と対向する面には、分極性電極層１２６の場合と同様に表面積が大きい炭素含有多孔質材料からなる保護層１３６が形成されているため、特許文献２に記載された電気二重層キャパシタ９００の場合と同様に、電気容量が大きい電気二重層キャパシタを製造することが可能となる。

また、実施形態１に係る電気二重層キャパシタ１００によれば、保護層１３６を構成する炭素含有多孔質材料は、分極性電極層１２６を構成する炭素含有多孔質材料と同じ組成からなり、保護層１３６と分極性電極層１２６との電位差を小さくすることが可能となるため、タブ部材に対向する領域でセパレータが劣化するという問題を軽減することが可能となる。

また、実施形態１に係る電気二重層キャパシタの製造方法によれば、上記したような電極体準備工程、分極性電極層除去工程、接合工程及び巻回工程をこの順序で実施することとしているため、比較的簡単な工程で、実施形態１に係る電気二重層キャパシタ１００を製造することが可能となる。

［実施形態２］
実施形態２は、請求項４に記載の電気二重層キャパシタ及び請求項９に記載の電気二重層キャパシタの製造方法を説明するための実施形態である。

図９は、実施形態２に係る電気二重層キャパシタ２００を説明するために示す図である。図９（ａ）は電気二重層キャパシタ２００を構成するキャパシタ素子２１０を引き延ばした状態としたときの斜視図であり、図９（ｂ）はキャパシタ素子２１０の部分断面図であり、図９（ｃ）は図９（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。
図１０は、実施形態２に係る電気二重層キャパシタの製造方法を説明するために示すフローチャートである。
図１１は、タブ部材準備工程を模式的に示す斜視図である。図１１（ａ）〜図１１（ｃ）はタブ部材形成工程の各段階を模式的に示す斜視図である。
図１２は、接合工程Ｓ２３０を模式的に示す断面図である。図１２（ａ）〜図１２（ｄ）は接合工程Ｓ２３０の各段階を模式的に示す断面図である。

実施形態２に係る電気二重層キャパシタ２００（図示せず。）は、基本的には実施形態１に係る電気二重層キャパシタ１００と同様の構成を有するが、保護層の構成が実施形態１に係る電気二重層キャパシタ１００の場合とは異なる。すなわち、実施形態２に係る電気二重層キャパシタ２００においては、図９及び図１１に示すように、保護層２３６は金属薄板を介することなくタブ部材２３０上に形成されたものである。そして、保護層２３６は、炭素微粒子含有ペーストをタブ部材２３０上に塗布した後固化することによって形成されたものである。

このように、実施形態２に係る電気二重層キャパシタ２００は、保護層の構成が実施形態１に係る電気二重層キャパシタ１００の場合とは異なるが、タブ部材におけるセパレータと対向する面には保護層が形成されており、さらには、保護層２３６が、分極性電極層１２６を構成する炭素含有多孔質材料と同質の炭素含有材料（炭素含有多孔質材料）からなるため、実施形態１に係る電気二重層キャパシタ１００の場合と同様に、タブ部材に対向する領域でセパレータが劣化するという問題を軽減することが可能で、かつ、高い生産性で電気二重層キャパシタを製造することが可能な構成を有する電気二重層キャパシタとなる。

また、実施形態２に係る電気二重層キャパシタ２００によれば、保護層２３６が金属薄板を介することなくタブ部材２３０上に形成されたものであるため、タブ部材２３０の一方の面に予め保護層を形成しておくことにより、従来の電気二重層キャパシタ８００の場合と同様の工程で本発明の電気二重層キャパシタを製造することが可能となり、高い生産性で電気二重層キャパシタを製造することが可能となる。

さらにまた、実施形態２に係る電気二重層キャパシタ２００によれば、保護層２３６が炭素微粒子含有ペーストをタブ部材２３０上に塗布した後固化することによって形成されたものであるため、タブ部材の一方の面に比較的簡便な方法で保護層を形成することが可能となる。

なお、実施形態２に係る電気二重層キャパシタ２００は、保護層の構成以外の点においては実施形態１に係る電気二重層キャパシタ１００と同様の構成を備えるため、実施形態１に係る電気二重層キャパシタ１００が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。

実施形態２に係る電気二重層キャパシタ２００は、図１０〜図１２に示すような方法によって製造することができる。

実施形態２に係る電気二重層キャパシタの製造方法は、基本的には、実施形態１に係る電気二重層キャパシタの製造方法と同様の工程を含むが、図１０に示すように、接合工程の内容のみが実施形態１に係る電気二重層キャパシタの製造方法とは異なる。このため、実施形態２に係る電気二重層キャパシタの製造方法においては、接合工程のみを説明する。

すなわち、実施形態２に係る電気二重層キャパシタの製造方法においては、予め準備しておいた電極体１２０における分極性電極層除去領域Ｂ（図１２（ａ）参照。）に、保護層２３６が形成されたタブ部材２３０を配置した状態で（図１２（ｂ）参照。）、保護層２３６の上から強く加圧して（図１２（ｃ）参照。）、保護層２３６が形成されたタブ部材２３０を電極体１２０に接合する（図１２（ｄ）参照。）ことによって接合工程Ｓ２３０を実施する。

なお、実施形態２に係る電気二重層キャパシタの製造方法においては、接合工程Ｓ２３０を実施するのに先立って、保護層２３６が形成されたタブ部材２３０を準備しておく。

タブ部材２３０は、図１１に示すように、アルミニウム薄板からなる大面積のタブ部材シート２３０Ｐを準備し、当該タブ部材シート２３０Ｐの所定領域上に炭素微粒子含有ペースト２３６Ｐを塗工した後固化し、さらにその後、タブ部材シート２３０Ｐを所定寸法に裁断することにより作製する。

［実施形態３］
実施形態３は、請求項５に記載の電気二重層キャパシタ及び請求項１０に記載の電気二重層キャパシタの製造方法を説明するための実施形態である。

実施形態３に係る電気二重層キャパシタ３００（図示せず。）は、基本的には実施形態２に係る電気二重層キャパシタ２００と同様の構成を有するが、保護層の構成が実施形態２に係る電気二重層キャパシタ２００の場合とは異なる。すなわち、実施形態３に係る電気二重層キャパシタ３００においては、図１２に示すように、保護層３３６は、炭素含有多孔質材料からなるシートをタブ部材上に貼り付けることにより形成されたものである。

このように、実施形態３に係る電気二重層キャパシタ３００は、保護層の構成が実施形態２に係る電気二重層キャパシタ２００の場合とは異なるが、タブ部材におけるセパレータと対向する面には保護層が形成されており、さらには、保護層３３６が、分極性電極層１２６を構成する炭素含有多孔質材料と同質の炭素含有材料（炭素含有多孔質材料）からなるため、実施形態２に係る電気二重層キャパシタ２００の場合と同様に、タブ部材に対向する領域でセパレータが劣化するという問題を軽減することが可能で、かつ、高い生産性で電気二重層キャパシタを製造することが可能な構造を有する電気二重層キャパシタとなる。

また、実施形態３に係る電気二重層キャパシタ３００によれば、保護層３３６が金属薄板を介することなくタブ部材３３０上に形成されたものであるため、タブ部材３３０の一方の面に予め保護層を形成しておくことにより、従来の電気二重層キャパシタ８００の場合と同様の工程で本発明の電気二重層キャパシタを製造することが可能となり、高い生産性で電気二重層キャパシタを製造することが可能となる。

さらにまた、実施形態３に係る電気二重層キャパシタ３００によれば、保護層３３６が炭素含有多孔質材料からなるシート３３６Ｐをタブ部材３３０Ｐ上に貼り付けることにより形成されたものであるため、タブ部材の一方の面に比較的簡便な方法で保護層を形成することが可能となる。

なお、実施形態３に係る電気二重層キャパシタ３００は、保護層の構成以外の点においては実施形態２に係る電気二重層キャパシタ２００と同様の構成を備えるため、実施形態２に係る電気二重層キャパシタ２００が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。

図１３は、タブ部材準備工程を模式的に示す斜視図である。図１３（ａ）〜図１３（ｃ）はタブ部材形成工程の各段階を模式的に示す斜視図である。

実施形態３に係る電気二重層キャパシタの製造方法は、基本的には実施形態２に係る電気二重層キャパシタの製造方法と同様の工程を含むが、図１３に示すように、保護層が形成されたタブ部材を製造する工程の内容のみが実施形態２に係る電気二重層キャパシタの製造方法とは異なる。この「保護層が形成されたタブ部材を製造する工程」は、接合工程Ｓ２３０を実施するのに先立って実施する工程である。このため、実施形態３に係る電気二重層キャパシタの製造方法においては、上記保護層が形成されたタブ部材を製造する工程のみを説明する。

すなわち、タブ部材３３０は、図１３に示すように、アルミニウム薄板からなる大面積のタブ部材シート３３０Ｐを準備し、このタブ部材シート３３０Ｐの所定領域上に炭素含有多孔質材料からなるシート３３６Ｐを貼り付けることにより作製する。

以上、本発明の電気二重層キャパシタを上記の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

（１）上記各実施形態においては、保護層を構成する炭素含有材料としては、炭素含有多孔質材料を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。多孔質ではない材料（例えば、グラファイトシート。）を用いることができる。また、炭素含有材料には、電気伝導度調整、機械的強度調整などのために各種添加物を添加することも可能である。

（２）上記各実施形態においては、分極性電極層に用いる炭素含有多孔質材料としては、活性炭粉末及びカーボンブラックをバインダー（例えば、ポリテトラフルオロエチレン。）と混練してペーストを作製し、このペーストを集電体の表裏両面に塗工及び乾燥することにより形成したものを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。炭素を含む別の多孔質材料（例えば、カーボンナノチューブ。）も同様に用いることができる。また、炭素含有多孔質材料には、電気伝導度調整、機械的強度調整などのために各種添加物を添加することも可能である。

（３）上記実施形態２においては、保護層は炭素微粒子含有ペーストをタブ部材上に塗工した後固化することによって形成されたものであり、また、上記実施形態３においては、保護層は炭素含有多孔質材料からなるシートをタブ部材上に貼り付けることにより形成されたものであるが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、スクリーン印刷、インクジェット印刷などの方法により形成されたものであってもよい。

（４）上記各実施形態においては、電極体にタブ部材を接合する方法として冷間圧接法を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、超音波溶接、レーザー溶接、スティッチング法など各種方法が適用可能である。

（５）上記実施形態１においては、タブ部材及び被覆部材を一度に電極体に接合するものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、予め被覆部材をタブ部材に接合し、その後、当該被覆部材が接合されたタブ部材を電極体にさらに接合させるようにしてもよい。また、タブ部材を電極体に接合し、その後、タブ部材の上に被覆部材をさらに接合させるようにしてもよい。

（６）上記実施形態２又は３においては、予めタブ部材に保護層を形成しておき、その後、当該保護壁層が形成されたタブ部材を電極体に接合するものとして説明した。本発明はこれに限定されるものではない。例えば、タブ部材を電極体に接合させた後に、タブ部材上に保護層を形成することも可能である。この場合、予め所定形状に加工しておいた保護層の小片を、電極体に接合した後のタブ部材上に貼り付ける方法が好ましい。

（７）上記各実施形態においては、集電体の両面に炭素含有多孔質材料からなる分極性電極層が形成された電極体を備える電気二重層キャパシタを用いて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、集電体の片面に炭素含有多孔質材料からなる分極性電極層が形成された電極体を備える電気二重層キャパシタタブに本発明を適用することもできる。

実施形態１に係る電気二重層キャパシタ１００を説明するために示す図である。実施形態１に係る電気二重層キャパシタ１００を説明するために示す図である。実施形態１に係る電気二重層キャパシタの製造方法を説明するために示すフローチャートである電極体準備工程Ｓ１１０における裁断工程Ｓ１１６を模式的に示す斜視図である。分極性電極層除去工程Ｓ１２０を模式的に示す斜視図である。タブ部材準備工程を模式的に示す斜視図である。被覆部材準備工程を模式的に示す斜視図である。接合工程Ｓ１３０を模式的に示す断面図である。実施形態２に係る電気二重層キャパシタ２００を説明するために示す図である。実施形態２に係る電気二重層キャパシタの製造方法を説明するために示すフローチャートである。タブ部材準備工程を模式的に示す斜視図である。接合工程Ｓ２３０を模式的に示す断面図である。タブ部材準備工程を模式的に示す斜視図である。従来の電気二重層キャパシタ８００を説明するために示す図である。従来の電気二重層キャパシタ９００を説明するために示す図である。

符号の説明

１０…カッター、２０…基台、１１０，２１０，８１０，９１０…キャパシタ素子、１１８…広幅の電極体シート、１２０，８２０，９２０…電極体、１２４，８２４，９２４…集電体、１２６，１２８，８２６，８２８，９２６，９２８…分極性電極層、１３０，２３０，３３０，８３０，９３０…タブ部材、１３２，１３２Ｐ…被覆部材、１３４，１３４Ｐ…金属薄板、１３６，１３６Ｐ，２３６，３３６…保護層、１４０，８４０，９４０…セパレータ、１５０…金属ケース、１５２…封口体、１５４…接続端子、２３０Ｐ，３３０Ｐ…タブ部材シート、２３６Ｐ…炭素微粒子含有ペースト、３３６Ｐ…炭素含有多孔質材料からなるシート、Ｂ…分極性電極層除去領域

Claims

集電体の両面又は片面に炭素含有多孔質材料からなる分極性電極層が形成され、さらには前記集電体の所定部分にタブ部材が接合された電極体と、セパレータとが交互に重層された状態で巻回されたキャパシタ素子を備える電気二重層キャパシタであって、
前記タブ部材における前記セパレータと対向する面には、炭素含有材料からなる保護層が形成されていることを特徴とする電気二重層キャパシタ。
請求項１に記載の電気二重層キャパシタにおいて、
前記保護層は、金属薄板を介して前記タブ部材上に形成されたものであることを特徴とする電気二重層キャパシタ。
請求項１に記載の電気二重層キャパシタにおいて、
前記保護層は、金属薄板を介することなく前記タブ部材上に形成されたものであることを特徴とする電気二重層キャパシタ。
請求項３に記載の電気二重層キャパシタにおいて、
前記保護層は、炭素微粒子含有ペーストを前記タブ部材上に塗工した後固化することによって形成されたものであることを特徴とする電気二重層キャパシタ。
請求項３に記載の電気二重層キャパシタにおいて、
前記保護層は、炭素含有材料からなるシートを前記タブ部材上に貼り付けることにより形成されたものであることを特徴とする電気二重層キャパシタ
請求項１〜５のいずれかに記載の電気二重層キャパシタにおいて、
前記炭素含有材料は、多孔質材料からなることを特徴とする電気二重層キャパシタ。
請求項２に記載の電気二重層キャパシタを製造するための電気二重層キャパシタの製造方法であって、
前記集電体の両面又は片面に炭素含有多孔質材料からなる分極性電極層が形成された電極体を準備する電極体準備工程と、
前記電極体の表面から部分的に前記分極性電極層を除去することにより前記電極体の所定部分に分極性電極層除去領域を形成する分極性電極層除去工程と、
前記分極性電極層除去領域に、前記タブ部材と、前記金属薄板及び前記保護層が積層された被覆部材とを重ねて配置した状態で、前記電極体に前記タブ部材と前記被覆部材とを接合する接合工程と、
前記電極体と、前記セパレータとをこれらが交互に重層された状態で巻回する巻回工程とをこの順序で含むことを特徴とする電気二重層キャパシタの製造方法。
請求項３に記載の電気二重層キャパシタを製造するための電気二重層キャパシタの製造方法であって、
前記集電体の両面又は片面に炭素含有多孔質材料からなる分極性電極層が形成された電極体を準備する電極体準備工程と、
前記電極体の表面から部分的に前記分極性電極層を除去することにより前記電極体の所定部分に分極性電極層除去領域を形成する分極性電極層除去工程と、
前記分極性電極層除去領域に、非接合面に保護層が形成されたタブ部材を配置した状態で、前記電極体に前記タブ部材を接合する接合工程と、
前記電極体と、前記セパレータとをこれらが交互に重層された状態で巻回する巻回工程とをこの順序で含むことを特徴とする電気二重層キャパシタの製造方法。
請求項８に記載の電気二重層キャパシタの製造方法において、
前記保護層は、炭素微粒子含有ペーストを前記タブ部材上に塗工した後固化することによって形成されたものであることを特徴とする電気二重層キャパシタの製造方法。
請求項８に記載の電気二重層キャパシタの製造方法において、
前記保護層は、炭素含有材料からなるシートを前記タブ部材上に貼り付けることにより形成されたものであることを特徴とする電気二重層キャパシタの製造方法。
請求項７〜１０のいずれかに記載の電気二重層キャパシタの製造方法において、
前記電極体準備工程は、前記集電体の両面又は片面に炭素含有多孔質材料からなる分極性電極層が形成された広幅の電極体シートを細幅に裁断して複数の前記電極体を形成する電極体形成工程を含むことを特徴とする電気二重層キャパシタの製造方法。