JP2010098025A - キャパシタ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】自動車用等に使用されるキャパシタに関し、大電流化が可能なキャパシタを提供することを目的とする。
【解決手段】両端面に一対の電極取り出し部が形成された巻回形の素子１と、この素子１に設けられた各電極取り出し部に夫々一端が接合されると共に、他端が素子１の巻回軸と同方向に折り曲げられた一対のリード線５、６と、上記素子１を電解液と共に収容した筒状の金属ケース７と、上記素子１の各電極取り出し部に接合された各リード線５、６の他端が夫々挿通する孔を備えて上記金属ケース７の両端の開口部に夫々嵌め込まれ、金属ケース７の絞り加工により圧縮されて封止を行う封口ゴム８からなる構成により、抵抗成分を大幅に減少して低抵抗化を図り、これにより大電流化に対応することが可能になる。
【選択図】図１

Description

本発明は各種電子機器やハイブリッド自動車の回生用、あるいは電力貯蔵用等に使用されるキャパシタ及びその製造方法に関するものである。

図４はこの種の従来のキャパシタの構成を示した一部切り欠き斜視図であり、図４において、２１は素子であり、この素子２１は陽極電極２２と陰極電極２３をその間にセパレータ２４を介在させた状態で巻回することにより構成されているものである。

また、上記陽極電極２２と陰極電極２３は、アルミニウム箔からなる集電体２５の両面に分極性電極層２６を夫々形成する（裏面側は図示せず）ことにより構成されたものであり、更に、この陽極電極２２と陰極電極２３には夫々陽極リード線２７と陰極リード線２８が接続されているものである。

そして、このように構成された素子２１は、図示しない電解液を含浸させた後に有底円筒状の金属ケース２９内に挿入され、上記陽極リード線２７と陰極リード線２８が挿通する孔を有したゴム製の封口部材３０を金属ケース２９の開口部に嵌め込んだ後、金属ケース２９の開口部近傍の外周を内側に絞り加工すると共に、金属ケース２９の開口端をカーリング加工し、これにより封口部材３０を圧縮することによって封止を行っているものである。

また、上記陽極リード線２７と陰極リード線２８は、集電体２５であるアルミニウム箔との接続を良好にして抵抗成分を低減させるために、接続部分は分極性電極層２６を部分的に除去し、アルミニウム箔を露出させてから接続しているものである。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１、特許文献２が知られている。
特開平１０−２７０２９３号公報 特開平８−８３７３８号公報

しかしながら上記従来のキャパシタでは、分極性電極層２６を部分的に除去し、集電体２５であるアルミニウム箔を露出させてから陽極電極２２と陰極電極２３に夫々陽極リード線２７と陰極リード線２８を接続することによって接続を良好にし、抵抗成分を低減するようにはしているものの、巻回された素子２１からの電極引き出しが、陽極電極２２と陰極電極２３に夫々接続された陽極リード線２７と陰極リード線２８を介して行うようにした構成のものであるために、基本的に抵抗成分が大きいという課題があった。

このために、大電流化対応が困難なばかりでなく、複数個のキャパシタを接続してユニット化を図ることによって大電流化に対応するような用途には多数のキャパシタが必要になるために大型化して重量が増加し、更には、コストアップになってしまうという大きな問題があった。

本発明はこのような従来の課題を解決し、低抵抗化を図ることによって大電流化を実現し、これにより、ユニット化した場合でも小型軽量化と低コスト化を実現できる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ものである。

上記課題を解決するために本発明は、両端面に一対の電極取り出し部が形成された巻回形の素子と、この素子に設けられた各電極取り出し部に夫々一端が接合されると共に、他端が素子の巻回軸と同方向に折り曲げられた一対のリード線と、上記素子を電解液と共に収容した筒状の金属ケースと、上記素子の各電極取り出し部に接合された各リード線の他端が夫々挿通する孔を備えて上記金属ケースの両端の開口部に夫々嵌め込まれ、金属ケースの絞り加工により圧縮されて封止を行う封口ゴムからなる構成にしたものである。

また、上記キャパシタを製造する方法として、両端面に一対の電極取り出し部を設けた素子を作製する工程と、アルミニウム線の一端に銅下地錫引き鉄線を接合したリード線の上記アルミニウム線の他端を偏平加工して接合部を形成する工程と、このリード線に設けた接合部を上記素子の両端面の各電極取り出し部に夫々レーザー溶接により接合する工程と、このリード線を素子の巻回軸と同方向に折り曲げる工程と、素子に電解液を含浸する工程と、素子に接合されたリード線の他端が挿通する孔を備えた封口ゴムを素子の一端に配設して素子と封口ゴムを筒状の金属ケース内に挿入し、金属ケースの一方の開口部を絞り加工、カーリング加工して封止する第１封止工程と、同様に金属ケースの他方の開口部を封止する第２封止工程と、を少なくとも有した製造方法としたものである。

以上のように本発明によるキャパシタは、素子の両端面に設けた一対の電極取り出し部に一対のリード線の各一端を接続し、このリード線の各他端を金属ケースの両端から夫々引き出した構成により、抵抗成分を大幅に減少して低抵抗化を図り、これにより大電流化に対応することが可能になるという効果が得られるものである。

（実施の形態）
以下、実施の形態を用いて、本発明の特に全請求項に記載の発明について説明する。

図１は本発明の一実施の形態によるキャパシタの構成を示した断面図、図２は同キャパシタに使用される素子の構成を示した断面図であり、図１と図２において、１は素子を示し、この素子１はアルミニウム箔からなる集電体上に一端を除いて分極性電極層を形成した陽極電極２と陰極電極３を、上記分極性電極層未形成部を互いに逆方向に配置して重ね合わせると共に、その間にセパレータ４を介在させて対向した状態で巻回することにより、陽極電極２と陰極電極３の各分極性電極層未形成部が夫々対向する端面に表出して陽極電極取り出し部と陰極電極取り出し部が形成されるように構成されたものである。

５と６は上記素子１の両端面に形成された陽極電極取り出し部と陰極電極取り出し部に夫々一端が接合された陽極リード線と陰極リード線である。この陽極リード線５と陰極リード線６は、アルミニウムの丸線の一端に銅下地錫引き鉄線（一般にＣＰ線と呼ばれている）を接合して構成されたものであり、上記アルミニウムの丸線のＣＰ線との接合部とは異なる側の一部を偏平に加工して接合部５ａ、６ａを設け、この接合部５ａ、６ａを素子１の両端面に形成された陽極電極取り出し部と陰極電極取り出し部に夫々レーザー溶接することによって接合したものである。また、上記陽極リード線５と陰極リード線６の接合部５ａ、６ａを除く部分は、素子１の巻回軸と同方向に折り曲げられているものである。

７は上記素子１を図示しない電解液と共に収容したアルミニウム製の円筒状の金属ケース、８は上記素子１の陽極電極取り出し部と陰極電極取り出し部に夫々接合された陽極リード線５と陰極リード線６が挿通する孔を備えて上記金属ケース７の両端の開口部に夫々嵌め込まれ、金属ケース７の開口部近傍の絞り加工（絞り加工部７ａ）、ならびにカーリング加工（カーリング加工部７ｂ）により圧縮されて封止を行う封口ゴムである。

なお、本実施の形態においては、上記封口ゴム８として、イソブチレンイソプレンゴム（ＩＩＲ）を用いたものであり、このＩＩＲは電解液は透過しないが、キャパシタ内部で発生したガスを外部へ逃がすことができるものであるために好ましいが、本発明はこれに限定されるものではない。

また、上記封口ゴム８から導出した陽極リード線５と陰極リード線６は夫々封口ゴム８に沿って折り曲げられると共に、陽極リード線５と陰極リード線５が同一方向に向かって配設されるようにしたものであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、陽極リード線５と陰極リード線６が封口ゴム８から導出した状態のままでも良いものである。

次に、このように構成された本実施の形態によるキャパシタの製造方法について図３を用いて詳細に説明する。

図３（ａ）〜（ｈ）は本発明の一実施の形態によるキャパシタの製造方法を示した製造工程図であり、まず、図３（ａ）に示すように、両端面に一対の電極取り出し部を設けた素子１と、陽極リード線５ならびに陰極リード線６を準備する。

上記素子１は、上記図２に示すように、アルミニウム箔からなる集電体上に一端を除いて分極性電極層を形成した陽極電極２と、同様に形成された陰極電極３を一対とし、この陽極電極２と陰極電極３に夫々設けられた分極性電極層未形成部を互いに逆方向に配置して重ね合わせると共に、その間にセパレータ４を介在させて対向した状態で巻回することにより、陽極電極２と陰極電極３の各分極性電極層未形成部が夫々対向する端面に表出して陽極電極取り出し部と陰極電極取り出し部が形成されるように作製したものである。

また、上記陽極リード線５ならびに陰極リード線６は、アルミニウムの丸線の一端に銅下地錫引き鉄線（一般にＣＰ線と呼ばれている）を接合して構成されたものであり、上記アルミニウムの丸線のＣＰ線との接合部とは異なる側の一部を偏平に加工して接合部５ａならびに６ａを夫々設けるようにしたものである。

次に、図３（ｂ）に示すように、上記陽極リード線５と陰極リード線６を、素子１の両端面に設けられた陽極電極取り出し部と陰極電極取り出し部に夫々接続する。この接続作業は、陽極リード線５を構成するアルミニウムの丸線に設けた接合部５ａとアルミニウムの丸線との境界部が素子１の巻回軸と略同位置になるようにして素子１の陽極電極取り出し部に密着配置し、接合部５ａに対して図中の矢印方向から図示しないレーザー光を照射してレーザー溶接することにより、陽極電極取り出し部を構成する陽極電極２の集電体であるアルミニウム箔とアルミニウムからなる接合部５ａがレーザー溶接により接合されるようにしたものである。なお、陰極リード線６も、同様の作業によって陰極電極取り出し部に接合するものである。

次に、図３（ｃ）に示すように、上記素子１の両端面に設けられた陽極電極取り出し部と陰極電極取り出し部に夫々接合された陽極リード線５と陰極リード線６の上記接合部５ａ、６ａを除く部分を折り曲げて素子１の巻回軸と略同一軸上に配置する。

次に、図３（ｄ）に示すように、上記陽極リード線５と陰極リード線６が接合されて折り曲げられた素子１を電解液９が充填された含浸槽１０内に浸漬することにより、素子１に電解液９を含浸する。

次に、図３（ｅ）に示すように、治具１１にアルミニウムからなる円筒状の金属ケース７を載置すると共に、上記電解液が含浸された素子１の陽極電極取り出し部に接合された陽極リード線５が挿通する孔を設けた封口ゴム８を陽極リード線５の接合部５ａに密着するように配設し、この状態で素子１と封口ゴム８を上記金属ケース７内に挿入する。

次に、図３（ｆ）に示すように、上記素子１と封口ゴム８が挿入された金属ケース７の一方の開口部を、金属ケース７の開口端近傍を外周面から内部に向かって絞り加工（絞り加工部７ａ）すると共に、金属ケース７の開口端を巻き込むように加工（カーリング加工部７ｂ）することにより、上記封口ゴム８を圧縮して封止する、第１封止工程を行う。

次に、図３（ｇ）に示すように、上記第１封止工程を終えた金属ケース７を上下方向が逆になるように反転した状態で治具１２に載置し、上記第１封止工程と同様に、封口ゴム８を陰極リード線６の接合部６ａに密着するようにして金属ケース７内に配設した後、金属ケース７の他方の開口端近傍を絞り加工（絞り加工部７ａ）すると共に、開口端をカーリング加工（カーリング加工部７ｂ）することにより、封口ゴム８を圧縮して封止する、第２封止工程を行い、これにより、本実施の形態によるキャパシタを作製するようにしたものである。

なお、図３（ｈ）は、このようにして作製された本実施の形態によるキャパシタの各封口ゴム８から導出した陽極リード線５と陰極リード線６を夫々封口ゴム８に沿って折り曲げることにより、陽極リード線５と陰極リード線６が同一方向に向かって配設されるようにしたものであり、これにより、該キャパシタを図示しない基板へ横置き実装する際の作業性を向上させることができるようになるものである。

このように本発明によるキャパシタは、素子１の両端面に設けた陽極電極取り出し部と陰極電極取り出し部に夫々陽極リード線５と陰極リード線６の一端を接続し、この陽極リード線５と陰極リード線６の各他端を金属ケース７の両端から夫々引き出した構成により、抵抗成分を大幅に減少して低抵抗化を図り、これにより大電流化に対応することが可能になるという格別の効果を奏するものである。

更に、本発明によるキャパシタを複数個接続してユニット化を図ることによって大電流化に対応するような用途に使用する場合には、キャパシタの使用個数を低減することができるために、小型軽量化と低コスト化を図ることができるという格別の効果を奏するものである。

なお、本実施の形態においては、アルミニウムの丸線の一端に銅下地錫引き鉄線を接合した構成の陽極リード線５と陰極リード線６を用いて、素子１の両端面に形成された陽極電極取り出し部と陰極電極取り出し部から外部へ電極引き出しを行う構成を例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、素子１の両端面に形成された陽極電極取り出し部と陰極電極取り出し部に夫々接合される平板状の接合部と、この接合部から垂直方向に延設されたリード部を有したものであれば、どのような構成のものであっても構わないものである。

本発明によるキャパシタは、低抵抗化を図って大電流化に対応することができるという効果を有し、特に、自動車用分野のキャパシタ等として有用である。

本発明の一実施の形態によるキャパシタの構成を示した断面図 同キャパシタに使用される素子の構成を示した断面図 （ａ）〜（ｈ）同キャパシタの製造方法を示した製造工程図 従来のキャパシタの構成を示した一部切り欠き斜視図

符号の説明

１ 素子
２ 陽極電極
３ 陰極電極
４ セパレータ
５ 陽極リード線
５ａ、６ａ 接合部
６ 陰極リード線
７ 金属ケース
７ａ 絞り加工部
７ｂ カーリング加工部
８ 封口ゴム
９ 電解液
１０ 含浸槽
１１、１２ 治具

Claims (5)

1. 金属箔からなる集電体上に一端を除いて分極性電極層を形成した正負一対の電極を、上記分極性電極層未形成部を互いに逆方向に配置して重ね合わせると共に、その間にセパレータを介在させて対向した状態で巻回することにより、正負の電極の各分極性電極層未形成部が夫々対向する端面に表出して正負一対の電極取り出し部が形成された素子と、この素子に設けられた各電極取り出し部に夫々一端が接合されると共に、他端が素子の巻回軸と同方向に折り曲げられた正負一対のリード線と、上記素子を電解液と共に収容した筒状の金属ケースと、上記素子の各電極取り出し部に接合された各リード線の他端が夫々挿通する孔を備えて上記金属ケースの両端の開口部に夫々嵌め込まれ、金属ケースの絞り加工により圧縮されて封止を行う封口ゴムからなるキャパシタ。
2. 金属ケースの開口端に嵌め込まれて封止を行う封口ゴムが、イソブチレンイソプレンゴム(ＩＩＲ)により形成された請求項１に記載のキャパシタ。
3. 封口ゴムから導出した各リード線を夫々封口ゴムに沿って折り曲げると共に、各リード線が同一方向に向かって配設されるようにした請求項１に記載のキャパシタ。
4. 金属箔からなる集電体上に一端を除いて分極性電極層を形成した正負一対の電極を、上記分極性電極層未形成部を互いに逆方向に配置して重ね合わせると共に、その間にセパレータを介在させて対向した状態で巻回することにより、正負の電極の各分極性電極層未形成部が夫々対向する端面に表出して正負一対の電極取り出し部が形成された素子を作製する工程と、アルミニウムの丸線の一端に銅下地錫引き鉄線が接合されたリード線の上記アルミニウムの丸線の他端を偏平に加工して接合部を形成する工程と、このリード線に設けられた接合部を上記素子の両端面に形成された各電極取り出し部に夫々レーザー溶接により接合する工程と、この素子に接合されたリード線の上記接合部を除く部分を素子の巻回軸と同方向に折り曲げる工程と、上記素子に電解液を含浸する工程と、上記素子の巻回軸と同方向に折り曲げられたリード線が挿通する孔を備えた封口ゴムを素子の一端に配設すると共に、素子ならびに封口ゴムを筒状の金属ケース内に挿入し、金属ケースの一方の開口部を絞り加工ならびにカーリング加工することによって封止する第１封止工程と、同様に金属ケースの他方の開口部を封止する第２封止工程と、を少なくとも有したキャパシタの製造方法。
5. 封口ゴムから導出した各リード線を夫々封口ゴムに沿って折り曲げると共に、各リード線が同一方向に向かって配設されるようにする工程を設けた請求項４に記載のキャパシタの製造方法。

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