JP2010239111A - キャパシタおよびそれを用いたキャパシタユニット - Google Patents

Abstract

【課題】自動車用等に使用されるキャパシタに関し、小型大容量化と高信頼性化を図ることを目的とする。
【解決手段】正負の電極を両端面から取り出した素子１と、この素子１を電解液と共に収容し、素子１の一方の電極を内底面に接合した外装体４と、素子１の他方の電極を内面に接合して外装体４の開口部に配設された端子板５と、外装体４を封止する封口部材７からなり、上記端子板５が断面略逆凹形に形成され、中心部に下方に突出する突出部５ａを設け、この突出部５ａ内に電解液注入用の孔５ｃを設けると共に、この孔５ｃを塞ぐように調圧弁８を結合した構成により、低背化による小型大容量化が図れると共に、調圧弁８が電解液と直接接触しないために影響を受けず、常に安定した性能を発揮できる。
【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電気二重層キャパシタや電気化学キャパシタなどのキャパシタおよびそれを用いたキャパシタユニットに関するものである。

図１１（ａ）〜（ｃ）はこの種の従来のキャパシタの一例として電気二重層キャパシタの構成を示した平面図と正面断面図と底面図であり、図１１において、８１は素子を示し、この素子８１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正負一対の電極を互いに逆方向に位置をずらして重ね合わせ、その間にセパレータを介在させた状態（全て図示せず）で巻回することにより構成され、この素子８１の両端面（図１１において上下方向）から陽極と陰極を夫々取り出すようにしたものである。

８２は上記素子８１を図示しない電解液と共に収容したアルミニウム製の有底円筒状の金属ケース、８２ａはこの金属ケース８２の底面に設けられた凹部であり、この凹部８２ａの内面に上記素子８１の一方の端面に露出した電極を押し当て、金属ケース８２の外底面側からレーザー光を照射してレーザー溶接（溶接痕８２ｂ）を行う等の手段によって接合することにより、機械的、かつ電気的に接続しているものである。

８３は端子板、８３ａはこの端子板８３の上面の一部に設けられた外部接続用の端子部であり、この端子部８３ａは後述するカーリング加工（カーリング加工部８２ｄ）を終えた金属ケース８２の高さより高い位置まで突出するように突出代ｈが与えられている。８３ｂは端子板８３に設けられた凹部であり、この凹部８３ｂの底面を上記素子８１の他方の端面に露出した電極に押し当て、端子板８３の表面側からレーザー光を照射してレーザー溶接（溶接痕８３ｃ）を行う等の手段によって接合することにより、機械的、かつ電気的に接続しているものである。

８４は絶縁材料からなる環状の絶縁部材であり、上記素子８１が挿入された金属ケース８２の開口部の近傍を絞り加工した絞り加工部８２ｃの内周面の上部に配設され、この絶縁部材８４の上に上記端子板８３が配設されるようにしているものである。

８５は上記端子板８３の上面周縁に配設された封止用ゴムであり、上記金属ケース８２の開口端をカーリング加工（カーリング加工部８２ｄ）することにより圧縮されて封止を行うようにしたものである。

８６はゴム栓であり、このゴム栓８６は上記端子板８３に設けられた電解液注入孔８３ｄから金属ケース８２内に図示しない電解液を注入した後、この電解液注入孔８３ｄを塞ぐように圧入されたものである。

このように構成された従来のキャパシタは、素子８１の正負の電極取り出しを端子板８３と金属ケース８２から、しかも同一方向から取り出すことができ、かつ、低背化と低抵抗化を図ることができるというものであった。

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が知られている。

図１２（ａ）は、従来のキャパシタの他の一例として示した、電気化学キャパシタの上面断面図であり、図１２（ｂ）は同電気化学キャパシタにおける電極巻回ユニット１００の正面図である。

図１２（ａ）において、この従来の電気化学キャパシタは、正極１０１、負極１０２の間にセパレータ１０３を介して交互に積層して同心的に巻回して電極巻回ユニット１００を形成し、この電極巻回ユニット１００の外周部及び中心部に、リチウムイオン供給源としてそれぞれリチウム金属（リチウム極）１０４、１０５を配置し、これらをアルミニウムや鉄から成る外装容器１０６内に収容して内部に電解液を充填し構成されたものであった。

また、正極１０１及び負極１０２は、表裏面を貫通する孔が設けられた多孔材からなる後述の集電体に形成されており、このように集電体を多孔材にすることによって、リチウム金属１０４、１０５が電極巻回ユニット１００の外周部と中心部に配置されていても、リチウムイオンはリチウム金属１０４、１０５から電極巻回ユニット１００の集電体の貫通孔を通って自由に各電極間を移動し、電極巻回ユニット１００のすべての負極１０２及び／又は正極１０１にリチウムイオンをドーピングできる。

そして、図１２（ｂ）において、正極１０１、負極１０２の電極取出し方法として、正極１０１と負極１０２の夫々の集電体へ電極端子１０７、１０８を接続し、この電極端子１０７、１０８をそれぞれ円筒状の電極巻回ユニット１００の巻回軸方向に対して逆方向に引き出した。特に巻回中心部に配置されたリチウム金属１０５は管棒１０９により支持されており、この管棒１０９は同時に電極巻回ユニット１００の支持用の軸棒の役割も担っている。

また電極巻回ユニット１００の最外周は巻回形状を保持するためにテープ１１０により固定されている。

このように従来の電気化学キャパシタは、リチウムイオン供給源を電極巻回ユニット１００の外周部と中心部の２箇所に設けることにより、リチウムイオン供給源を１箇所からリチウムイオンを供給してドーピングさせる方法より早くリチウムイオンを負極１０２へドーピングさせることを実現した。

なお、この出願に関する先行技術文献情報として、例えば特許文献２が知られている。

特開２００７−１８９１８８号公報 特開２００７−０６７１０５号公報

しかしながら上記従来の特許文献１に示すキャパシタでは、素子８１の正負の電極取り出しを端子板８３と金属ケース８２から行うようにした構成により、低抵抗化を図ると共に、大幅な低背化によって素子８１の収納効率を向上することができるため、同一体積の金属ケース８２内に、より大きな素子８１を収納することが可能になり、これにより、小型大容量化を実現できるというものではあるものの、日々加速する市場要望である、小型大容量化に対しては十分に満足できるものではないという課題があった。

また、小型大容量化を実現するために、素子８１から発生したガスを外部へ放出してキャパシタ内の圧力の上昇を防ぐための調圧弁を装着しようとすると、端子板８３に設けた電解液注入孔８３ｄを塞ぐように圧入されたゴム栓８６に替えて、調圧弁を電解液注入孔８３ｄを塞ぐように結合する方法が考えられるが、この場合には、上記電解液注入孔８３ｄの下端が素子８１の一方の端面と密着している構成のため、素子８１に含浸された電解液が毛細管現象によって這い上がり、調圧弁が常時電解液と接触した状態になるため、調圧弁の動作性能に悪影響を与える可能性があり、好ましくないという課題があった。

またこれらの課題は特許文献２に示される電気化学キャパシタの素子を用いた構成であっても生じる課題であった。

本発明はこのような従来の課題を解決し、更なる素子収納効率の向上により小型大容量化を図ると共に、安定した性能を発揮することが可能な調圧弁を備えたキャパシタ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、正負の電極を両端面から取り出すように構成された巻回形の素子と、この素子を電解液と共に収容し、素子の一方の電極を内底面に接合した金属ケースと、上記素子の他方の電極を内面に接合して上記金属ケースの開口部に配設された端子板と、この端子板と金属ケースの間に配設されて絶縁すると共に、金属ケースの加工により圧縮されて封止を行う封口部材からなるキャパシタにおいて、上記端子板が断面略逆凹形に形成され、かつ、中心部に下方に突出する突出部を設け、この突出部内に電解液注入用の孔が設けられると共に、この電解液注入用の孔を塞ぐように電解液注入用の孔の上面に調圧弁を結合した構成にしたものである。

以上のように本発明によるキャパシタは、端子板を断面略逆凹形に形成した構成により、この断面逆凹形に形成することによって端子板の内部中央に形成される空洞部内に素子の一方の電極を配設して接合することができるため、更なる素子収納効率の向上を図って低背化と小型大容量化を図ることができると共に、上記端子板の中心部に下方に突出するように設けた突出部内の電解液注入用の孔を塞ぐように調圧弁を結合した構成により、この調圧弁は素子の中空部内に嵌まり込み、素子の一方の端面と密着しないため、調圧弁が電解液と直接接触することがなくなって動作性能に影響を受けることがなくなり、調圧弁が常に安定した性能を発揮することができるようになるという効果が得られるものである。

（ａ）本発明の実施例１によるキャパシタの構成を示した平面図、（ｂ）同正面断面図、（ｃ）同底面図 同キャパシタに装着される調圧弁の構成を示した断面図 同調圧弁を分解して示した断面図 （ａ）本発明の実施例１における別のキャパシタの構成を示した平面図、（ｂ）正面断面図、（ｃ）同底面図 本発明の実施例２によるキャパシタに使用される素子の構成を示した断面図 （ａ）本発明における実施例３のキャパシタユニットを示した平面図、（ｂ）同キャパシタユニットを示した正面断面図、（ｃ）同キャパシタユニットを示した底面図 （ａ）本発明における実施例３のキャパシタの中で、電気化学キャパシタを示した平面図、（ｂ）同電気化学キャパシタを示した正面断面図、（ｃ）同電気化学キャパシタを示した底面図 本発明における実施例３のキャパシタユニットに用いられる接続部材と電気化学キャパシタの端子板の近傍部分を抜粋して示したイメージ図 本発明における実施例３のキャパシタユニットの別の構成を示した正面断面図 実施例４のキャパシタユニットを示した平面図 （ａ）従来のキャパシタの構成を示した平面図、（ｂ）同正面断面図、（ｃ）同底面図 （ａ）従来の電気化学キャパシタを示した水平断面図、（ｂ）同電気化学キャパシタに用いられる素子を示した正面図 従来のキャパシタユニットの正面断面図を示したイメージ図

（実施例１）
以下、実施例１を用いて、本発明の特に請求項１〜５に記載の発明について説明する。

図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施例１によるキャパシタの一例として電気二重層キャパシタの構成を示した平面図と正面断面図と底面図であり、図１において、１は素子、１ａはこの素子１に形成された中空部を示し、この素子１は図示しない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と、同様に形成された陰極電極を一対とし、これらを互いに逆方向に位置をずらして重ね合わせ、その間にセパレータを介在させた状態で巻回することにより、陽極電極ならびに陰極電極の各分極性電極層未形成部が夫々対向する端面に露出するように構成され、これにより、素子１の両端面（図１（ｂ）において上下方向）に正極端部２と負極端部３が夫々形成されるようにしたものである。

４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有底円筒状の金属ケースである外装体、４ａはこの外装体４の内底面に突出するように複数箇所に放射状に設けられた接合部であり、この接合部４ａにより外装体４内に挿入された素子１の一方の端面に設けられた負極端部３を押し潰し、この接合部４ａに外部からレーザー光を照射してレーザー溶接（溶接痕４ｂ）することによって外装体４と素子１の負極端部３を機械的、かつ電気的に接合し、素子１の陰極を外装体４から取り出すようにしているものである。

５は断面形状が略逆凹形に形成されたアルミニウム製の端子板、５ａはこの端子板５の中心部に下方に突出するように設けられた突出部、５ｂは下端周縁に環状に設けられた鍔部であり、端子板５が断面逆凹形に形成されることによって内部中央に形成された空洞部内に上記素子１の正極端部２が嵌まり込むと共に、上記突出部５ａが素子１に形成された中空部１ａ内に嵌まり込むように構成されているものである。

５ｃは上記突出部５ａの中心に設けられた電解液注入用の孔、５ｄは端子板５の外表面から内面に突出するように複数箇所に放射状に設けられた接合部、５ｅはこの接合部５ｄを除く部分に設けられた外部接続用の端子部であり、上記接合部５ｄにより上記空洞部内に嵌まり込んだ素子１の正極端部２を押し潰し、この接合部５ｄに外部からレーザー光を照射してレーザー溶接（溶接痕５ｆ）することによって端子板５と素子１の正極端部２を機械的、かつ電気的に接合し、素子１の陽極を端子板５から取り出すようにしているものである。

５ｇは上記端子板５の内周面（端子板５が断面逆凹形に形成されることによって内部中央に形成された空洞部の外周面）に上方が狭くなるように環状に設けたテーパ、５ｈは突出部５ａの周面に下方が狭くなるように環状に設けたテーパである。

６は絶縁材料からなる環状の絶縁部材であり、上記端子板５に設けた鍔部５ｂの外周面と外装体４の内周面の間に配設され、お互いを絶縁するようにしているものである。

７は上記端子板５に設けた鍔部５ｂの上部に配設された封口部材であり、上記外装体４と端子板５を絶縁すると共に、外装体４の開口部近傍の絞り加工（絞り加工部４ｃ）と、外装体４の開口端のカーリング加工（カーリング加工部４ｄ）により圧縮されて外装体４の封止を行うようにしたものである。

８は上記端子板５の突出部５ａに設けられた電解液注入用の孔５ｃを塞ぐようにして電解液注入用の孔５ｃの上面に結合された調圧弁であり、この調圧弁８について、以下に図２、図３を用いて詳細に説明する。

図２は上記調圧弁８の構成を示した断面図、図３は同調圧弁８を分解して示した断面図であり、図２と図３において、９は開口端に鍔部９ａを設けると共に、外部と連通する孔９ｂを設けた有底円筒状のステンレス製のキャップ、１０は有底円筒状に形成されたシリコンゴム製の弁体、１１はブチルゴム製のパッキン、１２は中央部に孔１２ａを設け、上面周縁に円環状の壁部１２ｂが一体で設けられたアルミニウム製のリング状のワッシャであり、このワッシャ１２の内底面上に上記パッキン１１と弁体１０を重ね合わせて載置した状態で、ワッシャ１２を上記キャップ９内に圧入することにより、弁体１０ならびにパッキン１１を圧縮状態で保持し、これにより弁ユニット１３を構成しているものである。

なお、上記ワッシャ１２のキャップ９内への圧入は、図示しない治具を用いて行うことにより、圧入寸法の管理を精度良く行うことができるものであり、更に、キャップ９の周面の一部に切り欠きを設け、この切り欠きがキャップ９の内部に突出するように加工した切り起こし部９ｃを設けることにより、キャップ９にワッシャ１２を圧入する際に、ステンレス製のキャップ９に設けた切り起こし部９ｃがアルミニウム製のワッシャ１２に喰い込み、より高い結合強度が得られる圧入が行えるようになるものである。

１４は中央部に孔１４ａを有するリング状に形成されたアルミニウム製のワッシャ、１５はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）からなる多孔質フィルム製の円形のガス透過性シートであり、このガス透過性シート１５と上記ワッシャ１４をフィルム状の変性ポリプロピレン（以下、変性ＰＰと呼ぶ）１６を用いて熱融着することによって結合し、これにより円形のフィルタホルダ１７を構成し、このフィルタホルダ１７を上記端子板５に設けられた電解液注入用の孔５ｃの上部に設けられた凹部５ｉ内に配設したものである。

１８は中央部に孔１８ａを設けることにより、断面凹形に形成された円筒状のブチルゴム製の押さえゴムであり、この押さえゴム１８を上記端子板５に設けられた電解液注入用の孔５ｃの上部に設けられた凹部５ｉ内に配置し、かつ、押さえゴム１８に形成された凹部内に上記フィルタホルダ１７を配設した状態で上記弁ユニット１３を配設して、端子板５に設けられた突起５ｊをカシメ加工することによってキャップ９の開口端に設けた鍔部９ａに圧接して機械的に結合し、これにより、上記押さえゴム１８を圧縮状態で保持すると共に、フィルタホルダ１７に接合されたガス透過性シート１５を押圧するようにしたものである。

このように構成された本実施例による調圧弁８は、キャパシタ内部の圧力が上昇して所定の圧力以上になると、ガス透過性シート１５により、電解液の透過を防ぎ、ガスのみを透過するため、圧力が上昇したガスはパッキン１１ならびに弁体１０を押し上げてパッキン１１とワッシャ１２の界面からキャップ９内に抜け、このキャップ９に設けた孔９ｂを介して外部に放出されるようになるものであり、また、このように作動した後は作動前の状態に復帰してキャパシタ内部の気密性を確保することができる自己復帰型のものである。

これにより、弁ユニット１３としての組み立て精度を大きく向上させることができるようになるため、調圧弁８としての動作バラツキを低減し、安定した性能を発揮することができるばかりでなく、弁ユニット１３単体で調圧弁８としての動作確認を行うことも可能になり、更に、上記弁体１０をシリコンゴム製とし、この弁体１０をブチルゴム製のパッキン１１上に重ね合わせて載置した構成により、耐熱性に優れるという格別の効果を奏するものである。

以上のように、本実施例によるキャパシタは、端子板５を断面略逆凹形に形成した構成により、この断面逆凹形に形成することによって内部中央に形成される空洞部内に素子１の一方の電極を配設して接合することができるために低背化を図り、更なる素子収納効率の向上により小型大容量化を図ることができるものである。

また、上記端子板５の中心部に下方に突出するように設けられた突出部５ａの最下面が、端子板５に設けた接合部５ｄと素子１の正極端部２との接合面よりも低く、かつ、上記突出部５ａが素子１に形成された中空部１ａ内に嵌まり込むようにした構成により、上
記突出部５ａ内に設けた電解液注入用の孔５ｃを塞ぐように結合された調圧弁８は素子１の一方の端面である正極端部２と密着しなくなり、これにより、調圧弁８が電解液と直接接触することがなくなって動作性能に影響を受けることがなくなり、調圧弁８が常に安定した性能を発揮することができるようになるという格別の効果を奏するものである。

また、上記端子板５の突出部５ａに設けた電解液注入用の孔５ｃを塞ぐように結合された調圧弁８の最上面が、端子板５の最上面となる外部接続用の端子部５ｅよりも低くなるようにした構成により、本実施例によるキャパシタを図示しない接続バーを用いて複数個接続する際に、この接続バーを上記端子板５に設けた端子部５ｅに接合して接続することができるため、複数個のキャパシタを容易に接続することができるようになるという格別の効果を奏するものである。

また、上記端子板５の内周面（端子板５が断面逆凹形に形成されることによって内部中央に形成された空洞部の外周面）に上方が狭くなるようなテーパを環状に設けると共に、端子板５の中心部に下方に突出するように設けられた突出部５ａの周面に下方が狭くなるようなテーパを環状に設けた構成により、素子１の両端面に形成された正極端部２と負極端部３を端子板５と外装体４に夫々レーザー溶接によって接合する際に、各電極部を構成する集電体を密集させることができるために、溶接作業を容易にし、かつ、溶接の信頼性を向上させることができるようになるという格別の効果を奏するものである。

図４は上記端子板５の突出部５ａの最下面をさらに下げた構成の本実施例におけるキャパシタを示した正面断面図である。

さらに、この突出部５ａの最下面が、端子板５と正極端部２との接合面より低いと共に、この突出部５ａの最下面が、シート状のセパレータの巻回軸方向における一対の端辺のうち端子板５に近い端辺の位置より低く、かつ、上記巻回型である上記素子１の巻回軸方向の長さの半分の位置より高い位置にあることが好ましい。

言い換えれば、上記突出部５ａの最下面から上記端子板５に形成された凹部の底面までの距離が素子１を構成する集電体の分極性電極層未形成部の巻回軸方向の長さ以上であり、かつ、上記素子１の巻回軸方向の長さの５０％以下であることが好ましい。

このように突出部５ａの最下面を素子１に対して突出させることにより、孔５ｃを介して調圧弁８と通じており、外装体４の内部に収容された電解液は突出部５ａの先端に形成されている孔５ｃの開口部から漏液する恐れがある。

この漏液をできる限り防ぐために、突出部５ａの長さを上記のような構成とした。

この突出部５ａの長さを、キャパシタ組立て後の素子１の巻回軸方向の長さ、言い換えれば、端子板５の内底面と外装体４の内底面との距離に対して、大よそ２．５％以上とすることにより、正極端部２を構成する集電体の電極未形成部の長さがこの長さに該当し、この長さを超える突出部５ａを素子１へ積極的に当接させることにより、素子１のセパレータと当接することができ、端子板５が下側に位置するときに端子板５の周囲に位置するセパレータが電解液の孔５ｃへの侵入を抑制する効果を奏する。また、端子板５が下側に位置する構成であっても上記突出部５ａの突出部５ａの先端（最下面）が端子板５の素子１との接合面に溜まる電解液の液面より高い構成となることが多いため、さらに、孔５ｃへの電解液の浸入を抑制することができる。

また、突出部５ａの先端と前記端子板５の凹部の底面の距離が、素子１の巻回軸方向の長さの５０％以下とすることにより、上記長さの５０％を超えた非常に長い突出部を有することによって、この非常に長い突出部が、本実施の形態におけるキャパシタが機械的衝撃を受け、一時的に液面が高くなった外装体４の内底面に溜まった電解液と突出部５ａが接触したり、突出部５ａの先端が外装体４の内底面に溜まった電解液に漬かり、かえって、孔５ｃ内部への電解液の浸入を促進することになってしまう。

従って、上記範囲に突出部５ｃの長さを規定することにより、外装体４に収容される電解液の量に依存することなく孔５ｃへの電解液の浸入を抑制し、調圧弁の機能低下を抑制するという格別な効果を奏する。

（実施例２）
以下、実施例２を用いて、本発明の特に請求項６に記載の発明について説明する。

本実施例は、上記実施例１で図１〜図３を用いて説明したキャパシタに使用される素子の両端面に金属製の集電板を夫々接合した点が異なるものであり、これ以外の構成は実施例１と同様であるために同一部分には同一の符号を付与してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に図面を用いて詳細に説明する。

図５は本発明の実施例２による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５において、１は素子、１ａはこの素子１に形成された中空部、２は素子１の一方の端面に形成された正極端部、３は同他方の端面に形成された負極端部である。

１９は上記素子１の一方の端面に形成された正極端部２にレーザー溶接によって接合されたアルミニウム製の円板状の陽極集電板、２０は素子１の他方の端面に形成された負極端部３にレーザー溶接によって接合されたアルミニウム製の円板状の陰極集電板であり、このように素子１の両端面に接合された陽極集電板１９と陰極集電板２０を、図示はしないが上記実施例１で説明した図１に示す端子板５の接合部５ｄと外装体４の接合部４ａに夫々レーザー溶接によって接合するようにしたものである。

このように構成された本実施例によるキャパシタは、上記実施例１によるキャパシタにより得られる効果に加え、正極端部２と陽極集電板１９、負極端部３と陰極集電板２０の夫々のレーザー溶接による接合状態を目視で確認することができるようになるという格別の効果を奏するものである。

（実施例３）
以下に図面を用いて、本実施例と請求項７、８〜１４の発明について説明を行うが、本発明は下記の内容に限定されない。

図６（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施例３におけるキャパシタユニットの構成を示した上面図、正面断面図、底面図であり、本実施例においては、キャパシタユニットを構成するキャパシタの一例として電気化学キャパシタを用い、端子板３２に貫通孔３２ａおよびこの貫通孔３２ａを封止するように調圧弁８が設けられている構成の電気化学キャパシタ３０と、外装体４１に形成された貫通孔４１ｄおよびこの貫通孔４１ｄを封止するように調圧弁８が設けられている電気化学キャパシタ４０と、が直列接続されたキャパシタユニットを示している。

図７（ａ）は図６に示したキャパシタユニットの一方の電気化学キャパシタ４０の平面図、（ｂ）は同電気化学キャパシタ４０の正面断面図、（ｃ）は同電気化学キャパシタ４０の底面図である。

まず始めに、図７（ａ）〜（ｃ）を用いて本実施例における電気化学キャパシタ４０の構成を説明していく。

図７（ｂ）において、素子３１は銅箔から成る集電体の表裏面にリチウムイオンを吸蔵した炭素材料を主とした電極部が形成された負極と、アルミニウム箔から成る集電体の表裏面に活性炭を主とした電極部が形成された正極と、正極と負極とを対向させてその間に介在するセパレータとから成る。

この素子３１の負極と正極は、夫々の集電体の一端辺に電極部が形成されずに各集電体が露出した負極端部３１ａ、正極端部３１ｂが形成されている。

この負極と正極を負極端部３１ａ、正極端部３１ｂが互いに逆方向に突出するようにずれて対向し、対向する負極と正極との間に例えば紙製のセパレータが介在している。

これら負極と正極とセパレータとを負極端部３１ａと正極端部３１ｂが逆方向に突出するように巻回して素子３１が構成されている。

このように素子３１を巻回して作製することにより、巻回状の素子３１の巻回軸両端は、突出した負極端部３１ａ、正極端部３１ｂが密集した状態でそれぞれ構成されている。

端子板４２は銅製の封口板であり、この端子板４２は、素子３１の負極端部３１ａと対向している。そして図７（ｃ）の端子板４２に形成された溶接痕４２ａのように、負極端部３１ａと端子板４２の素子３１と対向する面とが溶接などによって接合され、互いに電気的に接続されている。

外装体４１は有底円筒状のアルミニウム製のケースからなる。この外装体４１の底面が電気化学キャパシタ４０において上面側にくるように構成されている。そして、この外装体４１の内底面は素子３１の正極端部３１ｂと対向し、図７（ａ）の外装体４１の外底面上に形成された溶接痕４１ａのように、正極端部３１ｂと外装体４１の内底面とが溶接などにより接合され、互いに電気的に接続されている。

なお、外装体４１はアルミニウムの他にアルミニウム合金であってもよい。

また、図７（ｂ）において外装体４１は、端子板４２を用いて開口部を封止することで、素子３１と駆動用電解液（図示なし）とを収容している。

封口部材７は外装体４１の開口部と端子板４２との間に圧入され、端子板４２と共に外装体４１の開口部を封止している。

また、封口部材７は外装体４１と端子板４２との間に介在し、封口部材７に絶縁性に優れた材料を用いることにより、正極または負極の極性を帯びた端子板４２と外装体４１を絶縁している。

さらに、この封口部材７に対して、封口部材７の固定と封止強度の向上を目的に、外装体４１は封口部材７当接箇所へ外装体４１の外周面から内周面に向かって絞り加工を行っている（絞り加工部４１ｂ）。さらに、外装体４１の開口端部を外装体４１の外側から内側へ向かってカーリング加工をすることによりかしめている（カーリング加工部４１ｃ）。このカーリング加工部４１ｃを形成することにより、外装体４１の開口端部に封口部材７は握着され、さらに封止強度が高められる。

この封口部材７には例えばブチルゴムなどを用いる。

図７（ａ）、（ｂ）において、調圧弁８は外装体４１の底面に形成された貫通孔４１ｄを封止するように外装体４１の底面の外表面に設けられている。

なお、本実施例では、調圧弁８の取り付けは外装体４１に設けた円弧状の突起４１ｆを
変形させることにより調圧弁８のフランジ部を挟むようなカシメ工法により行う構成としたが、特に配設手段は限定されない。

この貫通孔４１ｄは、上記上底面の略中心に形成された凹部４１ｅに形成され、本実施例の電気化学キャパシタ４０組み立て時において、前記素子３１を外装体４１内部へ収容し、開口部を封止した後に、貫通孔４１ｄから駆動用電解液を外装体４１内部へ注入する。

調圧弁８は駆動用電解液を貫通孔４１ｄから注入した後に設けられる。

本実施例の電気化学キャパシタ４０に用いられる調圧弁８は、調圧弁８内の通気路を弾性を有する弁体が加圧された状態で圧着することにより封止している。この弁体が通気路を封止する力より圧力の高いガスが弁体を押し返すことにより、ガスが調圧弁８から排出され、本実施例の電気化学キャパシタ４０の内圧を下げていく。そして、内圧が弁体の圧着力より弱まった時、弁体が再び調圧弁８の通気路を封止する。

このように、本実施例における電気化学キャパシタ４０は、排気後に弁体により調圧弁８内部の通気路を再度封止することで自己復帰してキャパシタ内部の圧力を調整していく調圧弁８が設けられている。

なお、実施例３では端子板４２を銅製としたが、銅製に代えて鉄製もしくはステンレス製とすることで、さらにコストメリットの効果が得られる。

端子板４２が銅製である場合の端子板４２の量産時の加工方法としては、切削加工もしくは鍛造加工で成形の後、表面にニッケルめっきを施し、素子３１端部との当接部分のめっきを除去することとなるが、放熱性が良く、また部材抵抗は小さいという利点はあるものの、コスト高という若干の課題を有している。

一方、端子板４２が鉄製もしくはステンレス製である場合の端子板４２の量産時の加工方法としては、ニッケルめっき鋼板もしくはステンレス板をプレス加工することにより行うため、材料コストに加えて、加工工法面でも大きなコスト低減が可能であるなどのメリットを有する。

端子板４２が銅製である場合と鉄もしくはステンレス製である場合には若干形状に変更がある。

端子板４２が鉄もしくはステンレス製である場合、上記のようにプレス加工での成形方法が現行の設備では切削加工や鍛造加工より形成速度が優れているため、量産面では優れている。

この場合、図７に示す調圧弁８を取り付けるために形成される円弧状の突起４１ｆの成形が困難であるという面を有する。

従って、鉄もしくはステンレス製の端子板４２は上記突起４１ｆとは異なる手段により端子板４２に配設することが好ましい。

上記端子板４２が銅から成る場合の調圧弁８の配設方法に対して、端子板４２が鉄もしくはステンレス製である場合には、調圧弁８のフランジ部の一部分と端子板４２の一部分を重ね溶接することにより調圧弁８の取り付けを行う構成とすることが好ましい。

本実施例における電気化学キャパシタ４０から得られる効果については下記の発明に
おけるキャパシタユニットの構成の説明において併せて説明する。

ここから図６（ａ）〜（ｃ）を用いて上記電気化学キャパシタ４０と電気化学キャパシタ３０を用いて構成されているキャパシタユニットの説明を行っていく。

この電気化学キャパシタ３０は上記電気化学キャパシタ４０に設けた貫通孔４１ｄと調圧弁８が端子板３２に設けられていること以外は電気化学キャパシタ４０と同様の構成である。

従って、電気化学キャパシタ３０の各構成要素において、特に電気化学キャパシタ４０と同一の構成のものには同一の符号を付与し、形状などが異なる構成要素には違う符号を付与していく。

図６（ｂ）において、本実施例におけるキャパシタユニットは電気化学キャパシタ４０、３０どちらも素子３１の負極端部３１ａが端子板４２、３２と接続され、正極端部３１ｂが外装体３３、４１の内底面と接続されている。そして、電気化学キャパシタ４０の端子板４２と電気化学キャパシタ３０の外装体３３の底面の外表面とが、例えばアルミニウムから成る板状の接続部材５１を用いて接続され、キャパシタユニットとして直列接続されている。

図１３は、端子板と金属ケースから夫々の電極を引き出す構成の電気化学キャパシタを２個とも同方向に並べて直列接続を行っている。

ここで、図１３において、左側の電気化学キャパシタをキャパシタ３００とし、右側の電気化学キャパシタをキャパシタ４００とする。

キャパシタ３００、４００は互いを直列接続させるために、キャパシタ３００、４００内部の素子３１０、４１０をその端部に帯びる極性が互いに逆になるよう夫々収容されている。

例えば、図１３では、素子３１０の取り出し電極部３１１が負極の銅箔から成る集電体で構成されており、この取り出し電極部３１１を銅から成る端子板３２０と接続しており、正極である取り出し電極部３１２はアルミニウム箔から成る集電体で構成されており、この取り出し電極部３１２をアルミニウムから成る外装体３３０内底面と接続している。

上記キャパシタ３００の構成に対してキャパシタ４００は、素子４１０の正極の取り出し電極部４１１がアルミニウムから成る端子板４２０と接続し、負極の取り出し電極部４１２を鉄から成る外装体４３０内底面と接続している。

これらキャパシタ３００、４００の端子板３２０、４２０どうしを、例えばアルミニウムから成る接続部材２５０で接続して直列接続を行っている。

さらに、キャパシタ３００、４００は端子板３２０、４２０上に形成された貫通孔（図示なし）を塞ぐように、ガス透過シートを備えた調圧弁３４０、４４０が夫々備えられている。

夫々のキャパシタの内圧が上昇した際に、この調圧弁３４０、４４０からガスが抜けていきキャパシタ内部の減圧を行い、キャパシタ３００、４００の破裂を防止する。

ここで、上記キャパシタ４００は負極の取り出し電極部４１２と接続している外装体４３０は抵抗低減などを考慮するなら銅製であることが好ましい。しかし、上記のように外装体４３０は鉄から成るものである。

これは、これまで負極の集電体に主にアルミニウム箔ではなく銅箔が用いられてきたように、負極を引き出す部材にアルミニウムを用いると、電解液中のリチウムイオンと反応して溶出する恐れがあるためである。

加えて、銅から成る金属ケースを使用すると、鉄から成る外装体４３０よりキャパシタとして重くなり、このキャパシタユニットが、車両や船などの移動体で用いられる際に、その重さが移動体のエネルギー効率などの性能低下を生じさせる恐れがあるためである。

さらに、上記キャパシタユニットの構成の場合、鉄ケース、アルミニウムケースの熱伝導の違いから各キャパシタ間で、放熱効率の差が生じる。そのため、アルミニウムより放熱性が悪い鉄ケースを使用したキャパシタは早く温度上昇し、アルミケースのものより優先して充放電特性の劣化がすすむ恐れがある。

しかしながら、上記キャパシタ３００、４００から構成されるキャパシタユニットでは軽量化対策は十分ではなく、更なる軽量化が求められている。

これに対して、上記構成により、本実施例におけるキャパシタユニットはどちらのキャパシタの外装体３３、４１にもアルミニウムから成る金属ケースを用いることができ、アルミニウムと鉄を夫々外装体に用いた２種類のキャパシタから構成される従来のキャパシタユニットより軽量化を図ることができる。

さらに、電気化学キャパシタ３０、４０に設けられている調圧弁８が同じ方向に設けられている。

従って、各キャパシタ内部で生じたガスが一方から排気されていくため、キャパシタユニットのケースなどを設計していく際に、ケースの通気性などの配慮が少なく済む。

また仮に、図１３のような端子板３２０、４２０に調圧弁３４０、４４０が設けられるとともに、外装体３３０、４３０にどちらもアルミニウムを用いようとすると、キャパシタ３００、４００が互いに端子板３２０、４２０が逆方向に向く構成とする必要がある。

これは、図１３のように端子板３２０、４２０上の調圧弁３４０、４４０が同一方向に向いた状態を維持しようとしても、この構成の場合、少なくとも一方の外装体３３０または４３０が負極の電極を引き出すこととなり、リチウムイオンと反応する恐れがあるため、端子板３２０、４２０が同一の方向を向いたキャパシタユニットを構成することは困難であるためである。

したがって、この場合、キャパシタユニットを構成する半分のキャパシタは底に調圧弁３４０、４４０が設けられ、キャパシタの底側から排気することになる。

ここで仮に、キャパシタ４００の端子板４２０が下側に向く構成であったとする。

そして、外装体４３０内部に収容されている駆動用電解液はキャパシタの底、つまり、端子板４２０内面側に溜まるため、この駆動用電解液が、調圧弁４４０の通気路途中に設けられている、ガス透過シート全面を積極的に濡らしてしまう。

本来、ガス透過シートは液体を透過させずに気体だけを透過させる膜であるが、上記の
ようにガス透過シートが積極的に濡れた状態で気体を透過させると、透過する気体とともに液体も一緒に透過する危険性があり、キャパシタから液漏れを起こす可能性が生じる。

液漏れの可能性がなくとも、調圧弁４４０を底に設けたキャパシタは駆動用電解液内部を通って排気されていくため非常に排気効率が悪くなるという課題が生じる。

上記課題に対して本実施例におけるキャパシタユニットはどのキャパシタも一方から排気することが可能であるため、一部のキャパシタの排気効率が悪くなるなどの課題を克服させることができ、キャパシタユニットとして信頼性を向上させることができる。

ここで、図１３のような従来のキャパシタユニットにおいて、キャパシタ４００の外装体４３０を鉄製からアルミニウム製に代え、軽量化を図ることが困難である理由について改めて説明する。

図１３における従来のキャパシタユニットは、素子３１０、４１０の正極および負極の取り出し電極部が互いに逆方向に向くように外装体３３０、４３０へ収容されているため、どちらのキャパシタも端子板３２０、４２０に調圧弁３４０、４４０が設けられていても一方方向から統一して排気を行うことができる。

なお、この構成のキャパシタユニットにおいて、外装体３３０、４３０をどちらもアルミニウム製にしようとすると、キャパシタ４００は、銅から成る負極の取り出し電極部とアルミニウムから成る外装体４３０とが溶接などで接合され、電気的に接続される構成となる。

この外装体４３０を用いた場合、アルミニウムが反応性において活性であるとともに、外装体４３０を構成するアルミニウムが素子４１０から負極を引き出して負の極性を帯びるため、電解液中の正の極性を帯びたリチウムイオンと外装体４３０のアルミニウムが反応して合金を生成してしまう恐れがある。

リチウムイオンと反応したアルミニウムは外装体４３０から溶出して接続抵抗の上昇や、ケースの肉厚が部分的に薄化する可能性があるため、信頼性の低下を引き起こす可能性がある。

従って、図１３のような従来のキャパシタユニットではどちらの外装体３３０、４３０もアルミニウム製にしてキャパシタユニットを構成することは信頼性の観点から困難である。

これに対して、本実施例におけるキャパシタユニットは外装体４１の外底面に調圧弁８を設けることによって、素子３１から負極を引き出す端子としてアルミニウム材を用いる必要なく、正極を引き出す端子としてアルミニウムを使用できるため、アルミニウムを最大限活かして生産性や軽量化において優れたキャパシタユニットを構成することができる。

さらに、本実施例におけるキャパシタユニットは図１３のような従来のキャパシタユニットと比べ、従来のキャパシタユニットでは外装体３３０、４３０の中で、素子３１０、４１０の方向を互いに逆方向にし、直列接続を行っている。

外装体４１をどのキャパシタも同一の材料であるアルミニウムで構成することによって、２種類の外装体３３０、４３０を用いた従来のキャパシタユニットに比べ、各キャパシタにおける放熱特性などを揃えることができる。

そのため、各キャパシタにおける充放電を続ける中で生じる熱による素子３１の特性劣化のばらつきを抑える効果を奏する。

また、図１３において、従来のキャパシタに用いられる素子３１０、４１０と端子板３２０、４２０とを電気的に接続させる場合、端子板３２０、４２０の側面には外装体３３０、４３０の開口部を封止および絶縁を行うために、封口部材（図示なし）が設けられている。

従って、端子板３２０、４２０の素子接合面と外装体３３０、４３０の内底面の面積を比べると、封口部材のスペース分だけ端子板３２０、４２０の素子接合面の方が小さくなってしまう。つまり、接合可能面積が小さくなってしまう。

そのため、端子板３２０、４２０と接続する取り出し電極部３１１、４１１の外周近傍の集電体を素子巻回軸中心に向かって寄せて端子板３２０、４２０と接合させなければならず、露出した集電体で構成されている取り出し電極部３１１、４１１の幅は取り出し電極部３１２、４１２の幅より長く構成されている。

つまり、正極および負極について２種類ずつ用意し、従来のキャパシタユニットを構成するためには特性が異なる２種類の素子３１０、４１０を用意する必要が生じる。

そのため、生産性の面でも非効率であるだけでなく、特性が不揃いであるキャパシタを用いてユニットを構成するため、制御が困難であるという課題が生じる。

これに対して、本実施例のキャパシタユニットは端子板４２、外装体４１と接続する電極が統一されているため、生産性において効率的であり、同じ構成の素子３１を使用しているためキャパシタユニットとして特性が安定しやすいという効果を有する。

また、従来のキャパシタユニットのように鉄から成る外装体４３０とアルミニウムから成る接続部材２５０とを溶接などにより接合した場合、外側にある接続部材２５０側からレーザー光を照射して溶接すると、その溶接痕には結晶粒が大きいＦｅＡｌ₂、ＦｅＡｌ₃が生成され、接合箇所が脆くなる恐れがある。

上記課題に対して、本実施例におけるキャパシタユニットは外装体４１に鉄材を使用していないため、上記課題を克服することができる。

図８は図６における接続部材５１と端子板４２の間に接続補助部材５２を配設して接続した溶接部分の断面図を抜粋して示したイメージ図である。

なお、図８において端子板４２と接続部材５１を用いて接続する際、接続部材５１との接合箇所にそれぞれ、鋼板やステンレス板などの接続補助部材５２を予め配設していてもよい。

これは、この接続補助部材５２をレーザー光照射予定箇所へ予め配設することにより、部分的に厚みをもたせることができるため、レーザー光の照射による孔あきの発生の可能性をさらに抑制できる。そのため、より広いエネルギー条件範囲でレーザーを照射することができ、接続部材５１と端子板４２との接合強度を高めることができる。

また、端子板４２には中心部分から外周方向に放射状に凹部が形成されている。この板状の接続補助部材５２を上記端子板４２の凹凸を有した外表面に予め配設することにより、接続部材５１は接続補助部材５２と平面どうしの接合を行うことができ、接合が容易となる。

加えて、接続部材５１を接合させる際には、まず端子板４２の凸部形成箇所と接続補助部材５２が密着して重なっている部分へ接続補助部材５２の側からレーザー光を照射して端子板４２と接続補助部材５２を、溶融部５２ａを形成するように接続する。

そして、端子板４２の凹部形成箇所と対向するともに、接続補助部材５２と接続部材５１が重なっている部分へ、接続部材５１の側からレーザー光を照射して溶融部５２ｂを形成することにより、充分な溶接強度が得られることに加え、端子板４２の凹部が接続補助部材５２と当接していないため、接続部材５１接合時に、レーザー光の照射によって端子板４２が貫通する可能性を格別に抑制でき、接合の信頼性や自由度を高めることが可能となる。

すなわち、接続補助部材５２を接続部材５１と端子板４２の間に配し、鉄材同士の溶融部５２ａの形成部分と、レーザー光出力を上げて溶接強度の高いＦｅＡｌ組成の生成を図り、孔が発生しても問題のない部分に鉄材とアルミニウムの溶融部５２ａを形成させることで、より広いエネルギー条件範囲でレーザーを照射することができ、製品外装部材の孔あきの発生を抑制でき、かつ接続補助部材５２と端子板４２との接合強度を高めることができる。

上記効果は端子板４２にアルミニウム製のものを用いた場合にも同様に得られるものである。

そしてさらに、別の構成として、銅や鉄から成る端子板４２と接続部材５１の代わりにアルミニウムよりなる端子板４２と銅よりなる接続部材５１を備える。この端子板４２の外面には上記凹部４１ｅと同様の凹部が形成されている。このまま、アルミニウムよりなる端子板４２に銅よりなる接続部材５１を直接当接させてレーザー溶接で接合すると、大きな強度で接合できず、さらにアルミニウムと銅とが接触することで局部電池が生じ易くなる。

これに対して、アルミニウムから成る端子板４２と銅から成る接続部材５１との間に鉄やステンレスよりなる接続補助部材５２を配設する。

すなわち、端子板４２に鉄またはステンレスの接続補助部材５２を当接させ、この接続補助部材５２に接続部材５１を当接させる。これら３枚重ねしたものを、接続補助部材５２の端子板４２に当接している部分の反対側の接続部材５１の部分にレーザー光を照射して、アルミニウムの端子板４２と鉄などの接続補助部材５２と銅の接続部材５１とを同じ位置に溶融部が形成されるように接合する。これにより、これらを大きい強度で接合でき、さらに、端子板４２と接続部材５１が接触することによる局部電池の発生を防ぐことができる。

このように、アルミニウムから成る端子板４２とそれに当接する鉄材あるいはステンレス材から成る接続補助部材５２と、この接続補助部材５２に当接される銅からなる接続部材５１を同じ箇所で溶接することによって、アルミニウム材から成る端子板４２とこの端子板４２に当接する銅材から成る接続部材５１とを溶接した構成と比較して、接合強度が高まるのは、溶融部に形成される少なくとも３種の金属を含んだ合金の組成が非常に丈夫なものであるためだと考えられる。

溶接径０．６のサンプルを用いて、引っ張り試験による破断強度を測定すると、端子板４２と接続部材５１を接合した場合の破断強度は３０Ｎ／ｍｍ²であり、端子板４２と接続補助部材５２と接続部材５１とを重ねて溶接した場合、接続部材５１と接続補助部材５２の間における破断強度は７５Ｎ／ｍｍ²であり、接続補助部材５２と端子板４２の間における破断強度は２２０Ｎ／ｍｍ²となり、非常に接合強度が向上していることがわかる。

なお、上記では電気化学キャパシタ４０の端子板４２を用いて説明したが、この効果を奏する構成は上記に限定されず、接続部材５１および接続補助部材５２が接合される電気化学キャパシタ３０、４０が有する、端子板３２、４２や外装体３３、４１いずれにおいても接合される部材がアルミニウムであれば同様の効果を奏する。

図９は本実施例におけるキャパシタユニットの別の構成を示した正面断面図である。

図９において、本実施例においても、上記実施例１の突出部５ａのように電気化学キャパシタ３０は当然のこと、電気化学キャパシタ４０において外装体４１の内底面において貫通孔４１ｄ形成箇所付近に突出部４１ｇを形成していてもよい。そしてその長さは、突出部４１ｇの先端部から外装体４１の底面までの距離が素子１を構成する集電体の分極性電極層未形成部の巻回軸方向の長さ以上であり、かつ、上記素子１の巻回軸方向の長さの５０％以下であることが好ましい。これにより実施例１と同様に調圧弁８が電解液によって濡れることを抑制することができる。

なお、本実施例におけるキャパシタユニットを組み立てる上で、生産性の高さからレーザー溶接などを用いるが、このレーザー溶接するために、特に銅から成る端子板３２、４２と負極端部３１ａとを接合させる時には直接レーザーが照射される端子板３２、４２の表面にニッケルめっきや顔料など、銅よりもレーザー光の反射率が低い材料の層を形成することが好ましい。

これは、端子板３２、４２を構成する銅は、その物性から短い波長の光の吸収は容易だが、ＹＡＧレーザー光のような長い波長に対しては反射率が高く、溶接を実施するレーザー光の種類によっては上記低反射率の層をレーザー照射予定の箇所へ形成させておくことにより、より波長の長いレーザーを溶接に用いることができ、レーザー溶接を容易にすることが可能であるためである。

また、素子３１の負極端部３１ａ、正極端部３１ｂは直接、端子板３２、４２や外装体３３、４１と接合される構成だけでなく、一度負極端部３１ａ、正極端部３１ｂへ金属板を夫々接合させ、この金属板と素子３１との接合具合や平滑性を確認した後に、端子板３２、４２や外装体３３、４１と金属板（図示なし）を介して素子３１とを接合させてもよい。

この構成により、負極端部３１ａ、正極端部３１ｂの接合具合を視認した後に、素子３１を外装体４１、３３または端子板３２、４２と接合させるため、一つ一つのキャパシタの信頼性が向上する。

（実施例４）
以下に、図面を用いて、実施例４と請求項８に記載の発明について説明を行うが、本発明は下記の内容に限定されない。

図１０は上記実施例３に記載の二個一組のキャパシタユニットを一つのキャパシタとして五組直列接続したキャパシタユニットの平面図である。

樹脂から成るユニットケース５５に収容され、夫々のキャパシタユニットが接続部材５１により直列接続されている。

本実施例におけるキャパシタユニットは、構成している各キャパシタが同じ面に調圧弁を有しているため、一方から排気を行うことができるため、従来のキャパシタユニットのように一方の排気方向に加えて逆方向からも排気を行うということはない。

従って、このキャパシタユニットにおける上記排気面と対向する面を、このキャパシタユニットを搭載する電子機器（図示なし）が有する面と当接させることができるため、その電子機器の収容効率を向上させることができる。

また、本発明のキャパシタユニットは本実施例のように、軽量化のために全てのキャパシタの外装体がアルミニウムにより構成されていることが好ましいが、キャパシタユニットを構成するキャパシタのうち、少なくとも一つのキャパシタユニットが実施例３に記載のキャパシタユニットであれば、本発明の効果を得ることができる。

なお、図１０では接続部材５１が電気化学キャパシタ４０の外装体４１と電気化学キャパシタ３０の端子板３２に夫々接続部材５１と対向する面の略全面を覆うように接続している様子が描かれているが、この接続部材５１には特に調圧弁８と対向する面の部分は排気孔（図示なし）が形成されていることが好ましい。

この排気孔を形成することにより、その排気孔から調圧弁８により排気されたガスを放出することができ、キャパシタユニットとして排気効率を高めることができる。

以上のように、本発明におけるキャパシタユニットは、正負極を端部から対向して取り出す素子と、この素子と駆動用電解液を収容する金属製であり、有底筒状の外装体と、この外装体の開口部を封止する金属製の端子板と、外装体および端子板とを絶縁する封口部材と、調圧弁とからなり、貫通孔が、外装体における底面上に形成されており、前記調圧弁がこの貫通孔を封止するように配設されていることを特徴としたキャパシタを用いて構成されている。

これにより、本発明のキャパシタユニットは端子板上に調圧弁が配設された構成のキャパシタと外装体に調圧弁が配設された構成のキャパシタとを互いに端子板が逆方向に向くように並列させて直列接続すると、各キャパシタの外装体にアルミニウムを用いることができ、かつ、各キャパシタの調圧弁を上側に向く構成にできるため、アルミニウムまたは鉄の外装体を用いた２種類のキャパシタにより構成された従来のキャパシタユニットと比べて、信頼性を維持しながら軽量化、生産性を向上させることができる。

なお、本発明を説明するために、実施例では、負極電極材料にリチウムイオンが吸蔵された電気化学キャパシタを用いて説明を行っていったが、本発明の構成は正極、負極がアルミニウムの集電体箔とその表面に活性炭を主とした電極部が形成されている電気二重層キャパシタにも適用が可能であり、１種類の素子だけでキャパシタユニットが構成できるなど、電気化学キャパシタと略同様に本発明の効果を奏することができる。

本発明によるキャパシタは、小型大容量化を図ると共に、調圧弁の性能の安定化を図ることができるという効果を有し、特に小型大容量化と高い信頼性が要求される自動車用分野等のキャパシタとして有用である。

１、３１ 素子
１ａ 中空部
２、３１ｂ 正極端部
３、３１ａ 負極端部
４、３３、４１ 外装体
４ａ、５ｄ 接合部
４ｂ、５ｆ、４１ａ、４２ａ 溶接痕
４ｃ、４１ｂ 絞り加工部
４ｄ、４１ｃ カーリング加工部
５、３２、４２ 端子板
５ａ、４１ｇ 突出部
５ｂ、９ａ 鍔部
５ｃ 電解液注入用の孔
５ｅ 端子部
５ｇ、５ｈ テーパ
５ｉ 凹部
５ｊ 突起
６ 絶縁部材
７ 封口部材
８ 調圧弁
９ キャップ
９ｂ、１２ａ、１４ａ、１８ａ 孔
９ｃ 切り起こし部
１０ 弁体
１１ パッキン
１２、１４ ワッシャ
１２ｂ 壁部
１３ 弁ユニット
１５ ガス透過性シート
１６ 変性ＰＰ
１７ フィルタホルダ
１８ 押さえゴム
１９ 陽極集電板
２０ 陰極集電板
３２ａ、４１ｄ 貫通孔
４１ｅ 凹部
４１ｆ 突起
５１ 接続部材
５２ 接続補助部材
５２ａ、５２ｂ 溶融部
５５ ユニットケース

Claims (14)

1. 正負の電極を両端面から夫々取り出すように構成された巻回形の素子と、この素子を電解液と共に収容し、素子の一方の電極を内底面に接合した有底筒状の金属ケースと、上記素子の他方の電極を内面に接合して上記金属ケースの開口部に配設された端子板と、この端子板の外周面と金属ケースの内周面の間に配設されて相互を絶縁すると共に、金属ケースの開口端を加工することにより圧縮されて封止を行う円環状の封口部材からなるキャパシタにおいて、上記端子板が断面略逆凹形に形成され、かつ、中心部に下方に突出する突出部を設け、この突出部内に電解液注入用の孔が設けられると共に、この電解液注入用の孔を塞ぐように電解液注入用の孔の上面に調圧弁が結合されたキャパシタ。
2. 端子板の中心部に下方に突出するように設けられた突出部の最下面が、端子板の内面と素子の電極との接合面よりも低くなり、かつ、上記突出部が巻回形の素子の中心に形成された中空部内に嵌まり込むようにした請求項１に記載のキャパシタ。
3. 素子は金属箔からなる集電体とこの集電体の一端辺に集電体が表出した集電体表出部を有するようにこの集電体の表面に形成された電極層を備えた正極および負極を一対の電極とし、前記正極および前記負極の集電体表出部が逆方向に突出するように正極および負極がずれて対向し、この正極および負極の間にシート状のセパレータが介在するように巻回されたものであり、
   前記端子板の突出部の端面と前記凹部の底面の距離は、前記素子が有する一方の集電体表出部の巻回軸方向の長さ以上であり、かつ、前記巻回形の素子の巻回軸方向の長さの５０％以下である請求項２に記載のキャパシタ。
4. 端子板の突出部に設けた電解液注入用の孔を塞ぐように電解液注入用の孔の上面に結合された調圧弁の最上面が、端子板の最上面よりも低くなるようにした請求項１に記載のキャパシタ。
5. 断面略逆凹形に形成された端子板の内周面に上方が狭くなるようなテーパを環状に設けると共に、端子板の中心部に下方に突出するように設けられた突出部の周面に下方が狭くなるようなテーパを環状に設けた請求項１に記載のキャパシタ。
6. 素子の両端面に形成された正負の電極の少なくとも一方に金属製の集電板を接合し、この集電板を金属ケースの内底面および／または端子板の内面と接合した請求項１〜５のいずれか一つに記載のキャパシタ。
7. 第１のキャパシタと第２のキャパシタと、これら第１、第２のキャパシタを電気的に接続する接続部材から成る直列接続のキャパシタユニットであり、
   第１のキャパシタは請求項１に記載のキャパシタから成り、
   第２のキャパシタは
   正負の電極が対向して端部から引き出される素子と、
   この素子と駆動用電解液とを収容し、内底面において前記素子の一方の端部が電気的に接続された有底筒状の金属製の外装体と、
   前記素子の他方の端部と電気的に接続され、前記外装体の開口部にこの外装体と絶縁状態で嵌め込まれて前記開口部を封止する金属製の端子板と、
   前記外装体の外底面に配設され、前記外装体内部の圧力を調整するための調圧弁とから成り、
   これら第１、第２のキャパシタに配設された前記調圧弁が上面側に表出するように前記接続部材を介して直列接続されたキャパシタユニット。
8. 前記第１、第２のキャパシタにより構成されるキャパシタユニットを一つのユニットとして複数隣接配置し、この複数のユニットを金属製の接続部材を用いて直列接続したキャパシタユニット。
9. 前記第１、第２のキャパシタを構成する素子が、アルミニウム箔から成る集電体の一端に設けた電極未形成部を除いた表面に活性炭を主とした分極性電極層を形成した正極と、銅箔から成る集電体の一端に設けた電極未形成部を除いた表面にリチウムイオンを吸蔵した炭素材料を主とした炭素電極層を形成した負極とを一対とし、前記正極および負極の電極未形成部が互いに逆方向になるように前記正極および負極を対向させ、その間にセパレータを介在させた状態で、巻回または積層し、前記正極および負極の電極未形成部がそれぞれ対向する端部に表出して正負の取り出し電極が形成されたものである請求項７または８に記載のキャパシタユニット。
10. 前記第１のキャパシタを構成する外装体はその内底面上に突出部を有し、
    この突出部は前記外装体の内部および外部を連通する貫通孔を有し、
    前記調圧弁はこの貫通孔の外装体外部側の開口部を塞ぐように配設され、
    前記突出部の先端部と前記外装体の内底面との距離は、前記素子が有する一方の集電体表出部の巻回軸方向の長さ以上であり、かつ、前記巻回形の素子の巻回軸方向の長さの５０％以下である請求項７または８に記載のキャパシタユニット。
11. 前記外装体がアルミニウムまたアルミニウム合金である請求項７または８に記載のキャパシタ。
12. 前記第１、第２のキャパシタの外装体または端子板のうち少なくとも一つは、その外表面に金属板から成る接続補助部材が接合されるとともに、この接続補助部材が前記第１、第２のキャパシタを接続する接続部材と接合された請求項７または８に記載のキャパシタユニット。
13. 前記接続補助部材が接合された端子板または外装体の外表面には凹部が形成されており、この凹部形成箇所が前記接続補助部材と前記接続部材との接合部分と対向している請求項１２に記載のキャパシタユニット。
14. 前記第１、第２のキャパシタが有する端子板または外装体と当接する接続補助部材と、
    この接続補助部材と当接する前記接続部材とを有し、
    前記接続補助部材が鉄またはステンレスから成り、前記接続部材が銅から成り、前記接続補助部材が当接する第１、２のキャパシタが有する端子板および外装体のうち少なくとも一つがアルミニウムから成る請求項１２に記載のキャパシタユニット。

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