JP2012069828A - 電気二重層キャパシター - Google Patents
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Abstract
【課題】「セパレーターが劣化し易くなるとともにキャパシターの特性が劣化し易くなるという問題」が改善された高信頼性の電気二重層キャパシターを、特許文献１に記載された電気二重層キャパシターの場合よりも容易な方法で製造可能な構造を有する電気二重層キャパシターを提供する。
【解決手段】陰極側タブ部材１２８ａに対向する位置に位置するセパレーター１３０ａと、陰極側タブ部材１２８ａにセパレーター１３０ａを介して対向する位置に位置する陽極側電極体１２０ｂとの間の第１間隙のみに、電解液及びイオンを通過させない性質を有する保護フィルム１４０が配設されてなる電気二重層キャパシター１００。
【選択図】図１
Description
本発明は、電気二重層キャパシターに関する。
電気二重層キャパシターは、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ーであり、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徴を有する。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１参照。）。
電気二重層キャパシターは、「金属箔からなる集電体の少なくとも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、さらには集電体から分極性電極層が部分的に除去されて集電体が露出した露出部分にタブ部材が接合された２枚の電極体」の間にセパレーターを介在させて巻回することにより構成されたキャパシター素子と、キャパシター素子を電解液とともに収容する有底筒状の金属ケースと、金属ケースの開口部を封止する弾性封口体とを備える。
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に塗工及び乾燥することにより形成したものを用いる。タブ部材としては、例えば、アルミニウム薄板を用いる。
ところで、このように構成された電気二重層キャパシターにおいては、タブ部材が接合された部位において、陰極側電極体と陽極側電極体との間の容量バランス（電圧バランス）が他の部位よりも悪くなることに起因して、陽極側電極体の表面で電解質アニオン（例えば、ＢＦ４−イオン、ＰＦ６−イオン。）が酸化され、望ましくない酸化生成物（例えばフッ酸）が生成され易くなる。その結果、上記のように構成された電気二重層キャパシターにおいては、陽極側電極体の表面で生成された酸化生成物の存在により、セパレーターが劣化し易くなるとともにキャパシターの特性が劣化し易くなるという問題がある。
そこで、このような問題を解決することができる電気二重層キャパシターが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
図１６は、特許文献１に記載された電気二重層キャパシターを説明するために示す図である。図１６においては、特許文献１に記載された電気二重層キャパシターを構成するキャパシター素子９１０を引き延ばした状態としたときの当該キャパシター素子９１０の部分断面図を示してある。なお、図１６においては、電極体９２０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。
図１６は、特許文献１に記載された電気二重層キャパシターを説明するために示す図である。図１６においては、特許文献１に記載された電気二重層キャパシターを構成するキャパシター素子９１０を引き延ばした状態としたときの当該キャパシター素子９１０の部分断面図を示してある。なお、図１６においては、電極体９２０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。
特許文献１に記載された電気二重層キャパシターにおいては、図１６に示すように、電極体９２０のうち陰極側電極体９２０ａに接合されたタブ部材（以下、陰極側タブ部材という。）９２８ａにセパレーター９３０ａを介して対向する位置に位置する陽極側電極体９２０ｂから分極性電極層９２６を除去して露出部分Ｅを設けている。
特許文献１に記載された電気二重層キャパシターによれば、陰極側タブ部材９２８ａが接合された部位においても、陰極側電極体９２０ａと陽極側電極体９２０ｂとの間の容量バランス（電圧バランス）が改善されているため、陽極側電極体９２０ｂの表面で電解質アニオン（例えば、ＢＦ４−イオン、ＰＦ６−イオン。）が酸化されて望ましくない酸化生成物（例えばフッ酸）が生成され難くなる。その結果、「セパレーター９３０ａが劣化し易くなるとともにキャパシターの特性が劣化し易くなるという問題」が改善された高信頼性の電気二重層キャパシターを提供することが可能となる。
"電気二重層キャパシター"、［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＞
しかしながら、特許文献１に記載された電気二重層キャパシターにおいては、陰極側電極体９２０ａとは別部材である陽極側電極体９２０ｂに対して、陰極側タブ部材９２８ａに対向する位置に露出部分Ｅを予め正確に形成しておくのは実際上容易ではないという問題がある。
そこで、本発明は、上記した問題を解決するためになされたもので、「セパレーターが劣化し易くなるとともにキャパシターの特性が劣化し易くなるという問題」が改善された高信頼性の電気二重層キャパシターを、特許文献１に記載された電気二重層キャパシターの場合よりも容易な方法で製造可能な構造を有する電気二重層キャパシター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ーは、「金属箔からなる集電体の少なくとも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から前記分極性電極層が部分的に除去されて前記集電体が露出した露出部分に陰極側タブ部材が接合された陰極側電極体」と、「金属箔からなる集電体の少なくとも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から前記分極性電極層が部分的に除去されて前記集電体が露出した露出部分に陽極側タブ部材が接合された陽極側電極体」との間にセパレーターを介在させて巻回することにより構成されたキャパシター素子と、前記キャパシター素子を電解液とともに収容する有底筒状の金属ケースと、前記金属ケースの開口部を封止する弾性封口体とを備える電気二重層キャパシターであって、「前記陰極側タブ部材に対向する位置に位置する前記セパレーターと、前記陰極側タブ部材に前記セパレーターを介して対向する位置に位置する陽極側電極体との間の第１間隙」及び「前記陰極側タブ部材に対向する位置に位置する前記セパレーターと、前記陰極側タブ部材との間の第２間隙」のうち前記第１間隙のみに、電解液及びイオンを通過させない性質を有する保護フィルムが配設されていることを特徴とする。
本発明の電気二重層キャパシターによれば、後述する試験例１〜１４からも分かるように、特許文献１に記載の電気二重層キャパシターの場合と同様に、「セパレーターが劣化し易くなるとともにキャパシターの特性が劣化し易くなるという問題」が改善された高信頼性の電気二重層キャパシターを提供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ーは、電解液及びイオンを通過させない性質を有する保護フィルムを上記した第１間隔に配設するだけの簡単な方法により製造可能であるため、上記したように「セパレーターが劣化し易くなるとともにキャパシターの特性が劣化し易くなるという問題」が改善された高信頼性の電気二重層キャパシターを、特許文献１に記載された電気二重層キャパシターの場合よりも容易な方法で製造可能な構造を有する電気二重層キャパシターを提供することが可能となる。
なお、本発明の電気二重層キャパシターにおいて、上記した第１間隙のみに上記した保護フィルムを配設したときに何故「セパレーターが劣化し易くなるとともにキャパシターの特性が劣化し易くなるという問題」が改善されるのかについての詳細なメカニズムは明らかではないが、そのメカニズムの１つとして、以下のメカニズムが考えられる。すなわち、本発明の電気二重層キャパシターにおいては、陽極側電極体が、電解液及びイオンを通過させない性質を有する保護フィルムに覆われるようになることから、そのマスキング効果により、陽極側電極体の表面で電解質アニオン（例えば、ＢＦ４−イオン、ＰＦ６−イオン。）が酸化され難くなり、その結果、望ましくない酸化生成物（例えばフッ酸）が生成され難くなるというものである。
但し、後述する試験例７及び１４に係る電気二重層キャパシター１１０ｆ，２１０ｆ（第１間隙及び第２間隙の両方に上記した保護フィルムを配設している。）においては、陽極側電極体が保護フィルムに覆われているにもかかわらず「セパレーターが劣化し易くなるとともにキャパシターの特性が劣化し易くなるという問題」が改善されていない。従って、上記した第１間隙のみに上記した保護フィルムを配設したときに何故「セパレーターが劣化し易くなるとともにキャパシターの特性が劣化し易くなるという問題」が改善されるのかについてのメカニズムとして、上記のメカニズムとは別のメカニズムが存在するものと思われる。
しかしながら、いずれにしても、本発明の電気二重層キャパシターによれば、後述する試験例からも分かるように、上記した第１間隙のみに上記した保護フィルムを配設したときに「セパレーターが劣化し易くなるとともにキャパシターの特性が劣化し易くなるという問題」が改善された高信頼性の電気二重層キャパシターを提供することが可能となる。
本発明の電気二重層キャパシターにおいて、「電解液及びイオンを通過させない性質を有する保護フィルム」としては、電解液やイオンが通過できるサイズの孔を有しない無孔性のフィルムを好ましく用いることができる。
［２］本発明の電気二重層キャパシターにおいては、前記保護フィルムが絶縁性を有することが好ましい。
このような構成とすることにより、万一陰極側タブ部材に起因してセパレーターが破れた場合であっても、上記した保護フィルムの存在により電気二重層キャパシターがショートしてしまうのを防止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ーにおいては、前記保護フィルムが、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリイミド（ＰＩ）、アラミド（全芳香族ポリアミド）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレンテレフタレート （ＰＥＴ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）又はポリエチレン（ＰＥ）からなることが好ましい。
上記した材料は、電解液及びイオンを通過させない性質を有し、かつ、絶縁性に優れた材料であるため、本発明における保護フィルムの材料として好適に用いることができる。
［４］本発明の電気二重層キャパシターにおいては、前記陰極側タブ部材と、前記陽極側タブ部材とが互いに、前記キャパシター素子の中心から外側に向かって径方向に重ならない位置に位置することが好ましい。
このような構成とすることにより、陰極側電極体と陽極側電極体との間にセパレーターを介在させた状態で高密度かつ円滑に巻回してキャパシター素子を構成することが可能となり、高容量かつ高信頼性の電気二重層キャパシターと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ーにおいては、前記セパレーターがセルロースからなることが好ましい。
セルロースは、劣化し易い材料であるため、セパレーターがセルロースである場合に本発明の効果が顕著に表れる。
［６］本発明の電気二重層キャパシターにおいては、前記保護フィルムが前記セパレーターに貼り付けられていることが好ましい。
このような構成とすることにより、上記した第１間隙のみに保護フィルムを容易に配設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ーにおいて、前記保護フィルムが前記陽極側電極体に貼り付けられていることが好ましい。
このような構成とすることによっても、上記した第１間隙のみに保護フィルムを容易に配設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ーにおいて、前記保護フィルムが前記セパレーターと前記陽極側電極体との間に挟み込まれていることが好ましい。
このような構成とすることによっても、上記した第１間隙のみに保護フィルムを容易に配設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ーにおいては、前記陰極側電極体が、金属箔からなる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、さらには前記集電体から前記分極性電極層が部分的に除去されて前記集電体が露出した露出部分に陰極側タブ部材が接合された陰極側電極体であり、前記陽極側電極体が、金属箔からなる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、さらには前記集電体から前記分極性電極層が部分的に除去されて前記集電体が露出した露出部分に陽極側タブ部材が接合された陽極側電極体であることが好ましい。
本発明の電気二重層キャパシターによれば、後述する試験例１〜７からも分かるように「セパレーターが劣化し易くなるとともにキャパシターの特性が劣化し易くなるという問題」が改善された高信頼性の電気二重層キャパシターを、特許文献１に記載された電気二重層キャパシターの場合よりも容易な方法で製造可能な構造を有する電気二重層キャパシターを提供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ーにおいては、前記陰極側電極体が、金属箔からなる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、さらには前記集電体から前記分極性電極層が部分的に除去されて前記集電体が露出した露出部分に陰極側タブ部材が接合された陰極側電極体であり、前記陽極側電極体が、金属箔からなる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、さらには前記集電体から前記分極性電極層が部分的に除去されて前記集電体が露出した露出部分に陽極側タブ部材が接合された陽極側電極体であることが好ましい。
本発明の電気二重層キャパシターによれば、後述する試験例８〜１４からも分かるように「セパレーターが劣化し易くなるとともにキャパシターの特性が劣化し易くなるという問題」が改善された高信頼性の電気二重層キャパシターを、特許文献１に記載された電気二重層キャパシターの場合よりも容易な方法で製造可能な構造を有する電気二重層キャパシターを提供することが可能となる。
以下、本発明の電気二重層キャパシターについて、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］
Ａ．電気二重層キャパシターの構成
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ー１００（図示せず）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ー１００を構成する陰極側電極体１２０ａを引き延ばした状態としたときの当該陰極側電極体１２０ａの斜視図であり、図１（ｂ）は電気二重層キャパシター１００を構成するキャパシター素子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ー１００を構成するキャパシター素子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ー１００の分解斜視図である。なお、図１（ｂ）においては、陰極側電極体１２０ａ又は陽極側電極体１２０ｂが図の左右端で終端しているように示されているが、陰極側電極体１２０ａ又は陽極側電極体１２０ｂは、図の左右端で終端していないことは言うまでもない。他の対応する図においても同様である。
Ａ．電気二重層キャパシターの構成
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ー１００（図示せず）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ー１００を構成する陰極側電極体１２０ａを引き延ばした状態としたときの当該陰極側電極体１２０ａの斜視図であり、図１（ｂ）は電気二重層キャパシター１００を構成するキャパシター素子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ー１００を構成するキャパシター素子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ー１００の分解斜視図である。なお、図１（ｂ）においては、陰極側電極体１２０ａ又は陽極側電極体１２０ｂが図の左右端で終端しているように示されているが、陰極側電極体１２０ａ又は陽極側電極体１２０ｂは、図の左右端で終端していないことは言うまでもない。他の対応する図においても同様である。
実施形態１に係る電気二重層キャパシター１００は、図１及び図２に示すように、「金属箔からなる集電体１２２の両面に炭素含有多孔質材料からなる分極性電極層１２４，１２６が形成され、さらには集電体１２２から分極性電極層１２４が部分的に除去されて集電体１２２が露出した露出部分に陰極側タブ部材１２８が接合された陰極側電極体１２０ａ」と、「金属箔からなる集電体１２２の両面に炭素含有多孔質材料からなる分極性電極層１２４，１２６が形成され、さらには集電体１２２から分極性電極層１２４が部分的に除去されて集電体１２２が露出した露出部分に陽極側タブ部材１２８が接合された陽極側電極体１２０ｂ」との間にセパレーター１３０を介在させて巻回することにより構成されたキャパシター素子１１０と、キャパシター素子１１０を電解液とともに収容する有底筒状の金属ケース１５０と、金属ケース１５０の開口部を封止する弾性封口体１５２とを備える。
実施形態１に係る電気二重層キャパシター１００は、図２（ｂ）に示すように、キャパシター素子１１０の一対のタブ部材１２８（１２８ａ，１２８ｂ（図１４参照。））を、弾性封口体１５２を貫通して取り付けられた一対の接続端子１５４（１５４ａ，１５４ｂ）に接合することにより、キャパシター素子１１０と弾性封口体１５２とを一体化させ、その後、当該キャパシター素子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、弾性封口体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の開口部を弾性封口体１５２で封止した構造を有する。
そして、実施形態１に係る電気二重層キャパシター１００においては、「陰極側タブ部材１２８ａに対向する位置に位置するセパレーター１３０ａと、陰極側タブ部材１２８ａにセパレーター１３０ａを介して対向する位置に位置する陽極側電極体１２０ｂとの間の第１間隙」及び「陰極側タブ部材１２８ａに対向する位置に位置するセパレーター１３０ａと、陰極側タブ部材１２８ａとの間の第２間隙」のうち第１間隙のみに、電解液及びイオンを通過させない性質を有する保護フィルム１４０が配設されている。
集電体１２２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１２４，１２６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１０μｍ〜２００μｍの厚さで集電体１２２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。
タブ部材１２８（陰極側タブ部材１２８ａ，陽極側タブ部材１２８ｂ）としては、例えば、厚さ１００μｍ〜３００μｍのアルミニウム薄板を用いる。
陰極側電極体タブ部材１２８ａと、陽極側タブ部材１２８ｂとは互いに、キャパシター素子１１０の中心から外側に向かって径方向に重ならない位置に位置する。
セパレーター１３０（１３０ａ，１３０ｂ）としては、例えば、厚さ２０μｍ〜１００μｍのセルロース不織布を用いる。
保護フィルム１４０としては、例えば、厚さ１μｍ〜２００μｍ（好ましくは５μｍ〜５０μｍ）のポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）を用いる。従って、保護フォルム１４０は、電解液及びイオンを通過させない性質を有し、かつ、優れた絶縁性を有する。
保護フィルム１４０は、糊によってセパレーター１３０ａに貼り付けられている。
Ｂ．電気二重層キャパシターの製造方法
図３は、実施形態１に係る電気二重層キャパシター１００を製造する工程を説明するために示すフローチャートである。
図３は、実施形態１に係る電気二重層キャパシター１００を製造する工程を説明するために示すフローチャートである。
実施形態１に係る電気二重層キャパシターの製造方法は、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、タブ部材接合工程Ｓ１３０、保護フィルム貼り付け工程Ｓ１４０及び巻回工程Ｓ１５０をこの順序で含む。以下、これらの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１２２の両面に炭素含有多孔質材料からなる分極性電極層１２４，１２６が形成された広幅の電極体シートを用意し、当該広幅の電極体シートを細幅に裁断して複数の電極体１２０（１２０ａ，１２０ｂ）を形成する。
まず、アルミニウム薄板からなる集電体１２２の両面に炭素含有多孔質材料からなる分極性電極層１２４，１２６が形成された広幅の電極体シートを用意し、当該広幅の電極体シートを細幅に裁断して複数の電極体１２０（１２０ａ，１２０ｂ）を形成する。
２．分極性電極層除去工程Ｓ１２０
次に、電極体１２０（１２０ａ，１２０ｂ）の表面から部分的に分極性電極層１２４を除去することにより電極体１２０（１２０ａ，１２０ｂ）の所定部分に露出部分を形成する。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。
次に、電極体１２０（１２０ａ，１２０ｂ）の表面から部分的に分極性電極層１２４を除去することにより電極体１２０（１２０ａ，１２０ｂ）の所定部分に露出部分を形成する。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．タブ部材接合工程Ｓ１３０
次に、露出部分に、タブ部材１２８（１２８ａ，１２８ｂ）を配置した状態で、冷間圧接法を用いて、電極体１２０（１２０ａ，１２０ｂ）にタブ部材１２８（１２８ａ，１２８ｂ）を接合する。これにより、陰極側電極体１２０ａ及び陽極側電極体１２０ｂが完成する。
次に、露出部分に、タブ部材１２８（１２８ａ，１２８ｂ）を配置した状態で、冷間圧接法を用いて、電極体１２０（１２０ａ，１２０ｂ）にタブ部材１２８（１２８ａ，１２８ｂ）を接合する。これにより、陰極側電極体１２０ａ及び陽極側電極体１２０ｂが完成する。
４．保護フィルム貼り付け工程Ｓ１４０
次に、陰極側タブ部材１２８ａに対向する位置に位置するセパレーター１３０ａと、陰極側タブ部材１２８ａにセパレーター１３０ａを介して対向する位置に位置する陽極側電極体１２０ｂとの間の第１間隙に、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）からなる保護フィルム１４０を配設する。具体的には、保護フィルム１４０を陽極側電極体１２０ｂの側からセパレーター１３０ａに貼り付ける。
次に、陰極側タブ部材１２８ａに対向する位置に位置するセパレーター１３０ａと、陰極側タブ部材１２８ａにセパレーター１３０ａを介して対向する位置に位置する陽極側電極体１２０ｂとの間の第１間隙に、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）からなる保護フィルム１４０を配設する。具体的には、保護フィルム１４０を陽極側電極体１２０ｂの側からセパレーター１３０ａに貼り付ける。
５．巻回工程Ｓ１４０
次に、陰極側電極体１２０ａと陽極側電極体１２０ｂとの間にセパレーター１３０ａ，１３０ｂを介在させて巻回することによりキャパシター素子１１０を形成する（図２（ａ）参照。）。
次に、陰極側電極体１２０ａと陽極側電極体１２０ｂとの間にセパレーター１３０ａ，１３０ｂを介在させて巻回することによりキャパシター素子１１０を形成する（図２（ａ）参照。）。
次に、キャパシター素子１１０の一対のタブ部材１２８（１２８ａ，１２８ｂ）を、弾性封口体１５２を貫通して取り付けられた一対の接続端子１５４（１５４ａ，１５４ｂ）に接合することにより、キャパシター素子１１０と弾性封口体１５２とを一体化させ、その後、当該キャパシター素子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、弾性封口体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の開口部を弾性封口体１５２で封止した構造を有する電気二重層キャパシター１００を形成する（図２（ｂ）参照。）。
Ｃ．電気二重層キャパシターの効果
実施形態１に係る電気二重層キャパシター１００によれば、後述する試験例１〜１４からも分かるように、特許文献１に記載の電気二重層キャパシターの場合と同様に、「セパレーターが劣化し易くなるとともにキャパシターの特性が劣化し易くなるという問題」が改善された高信頼性の電気二重層キャパシターを提供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ー１００は、電解液及びイオンを通過させない性質を有する保護フィルムを上記した第１間隙に配設するだけの簡単な方法により製造可能であるため、上記したように「セパレーターが劣化し易くなるとともにキャパシターの特性が劣化し易くなるという問題」が改善された高信頼性の電気二重層キャパシターを、特許文献１に記載された電気二重層キャパシターの場合よりも容易な方法で製造可能な構造を有する電気二重層キャパシターを提供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ー１００によれば、保護フィルム１４０がポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）からなり、絶縁性を有するため、万一陰極側タブ部材に起因してセパレーターが破れた場合であっても、上記した保護フィルムの存在により電気二重層キャパシターがショートしてしまうのを防止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ー１００によれば、陰極側タブ部材１２８ａと陽極側タブ部材１２８ｂとが互いに、キャパシター素子の中心から外側に向かって径方向に重ならない位置に位置するため、陰極側電極体１２０ａと陽極側電極体１２０ｂとの間にセパレーター１３０ａ，１３０ｂを介在させた状態で高密度かつ円滑に巻回してキャパシター素子を構成することが可能となり、高容量かつ高信頼性の電気二重層キャパシターと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ー１００によれば、セパレーター１３０ａ，１３０ｂがセルロースからなり、劣化し易い材料であるため、本発明の効果が顕著に表れる。
また、実施形態１に係る電気二重層キャパシター１００によれば、保護フィルム１４０をセパレーター１３０ａに貼り付ければよいため、上記した第１間隙のみに保護フィルムを容易に配設することが可能となる。
［実施形態２］
図４は、実施形態２に係る電気二重層キャパシター２００（図示せず）を説明するために示す図である。図４（ａ）は電気二重層キャパシター２００を構成する陰極側電極体２２０ａを引き延ばした状態としたときの当該陰極側電極体２２０ａの斜視図であり、図４（ｂ）は電気二重層キャパシター２００を構成するキャパシター素子２１０の部分断面図であり、図４（ｃ）は図４（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。
図４は、実施形態２に係る電気二重層キャパシター２００（図示せず）を説明するために示す図である。図４（ａ）は電気二重層キャパシター２００を構成する陰極側電極体２２０ａを引き延ばした状態としたときの当該陰極側電極体２２０ａの斜視図であり、図４（ｂ）は電気二重層キャパシター２００を構成するキャパシター素子２１０の部分断面図であり、図４（ｃ）は図４（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。
実施形態２に係る電気二重層キャパシター２００は、基本的には実施形態１に係る電気二重層キャパシター１００と同様の構成を有するが、陰極側電極体及び陰極側電極体の構成が実施形態１に係る電気二重層キャパシター１００の場合と異なる。
すなわち、実施形態２に係る電気二重層キャパシター２００においては、陰極側電極体２２０ａは、金属箔からなる集電体２２２の「片面」に炭素含有多孔質材料からなる分極性電極層２２４が形成され、さらには集電体２２２から分極性電極層２２４が部分的に除去されて集電体２２２が露出した露出部分に陰極側タブ部材２２８ａが接合された陰極側電極体であり、陽極側電極体２２０ｂは、金属箔からなる集電体２２２の「片面」に炭素含有多孔質材料からなる分極性電極層２２６が形成され、さらには集電体２２２から分極性電極層２２６が部分的に除去されて集電体２２２が露出した露出部分に陽極側タブ部材２２８ｂ（図示せず。）が接合された陽極側電極体である。
すなわち、実施形態２に係る電気二重層キャパシター２００においては、陰極側電極体２２０ａは、金属箔からなる集電体２２２の「片面」に炭素含有多孔質材料からなる分極性電極層２２４が形成され、さらには集電体２２２から分極性電極層２２４が部分的に除去されて集電体２２２が露出した露出部分に陰極側タブ部材２２８ａが接合された陰極側電極体であり、陽極側電極体２２０ｂは、金属箔からなる集電体２２２の「片面」に炭素含有多孔質材料からなる分極性電極層２２６が形成され、さらには集電体２２２から分極性電極層２２６が部分的に除去されて集電体２２２が露出した露出部分に陽極側タブ部材２２８ｂ（図示せず。）が接合された陽極側電極体である。
このように、実施形態２に係る電気二重層キャパシター２００は、陰極側電極体及び陰極側電極体の構成が実施形態１に係る電気二重層キャパシター１００の場合と異なるが、「陰極側タブ部材２２８ａに対向する位置に位置するセパレーター２３０ａと、陰極側タブ部材２２８ａにセパレーター２３０ａを介して対向する位置に位置する陽極側電極体２２０ｂとの間の第１間隙」及び「陰極側タブ部材２２８ａに対向する位置に位置するセパレーター２３０ａと、陰極側タブ部材２２８ａとの間の第２間隙」のうち第１間隙のみに、電解液及びイオンを通過させない性質を有する保護フィルム２４０が配設されているため、実施形態１に係る電気二重層キャパシター１００の場合と同様に、「セパレーターが劣化し易くなるとともにキャパシターの特性が劣化し易くなるという問題」が改善された高信頼性の電気二重層キャパシターを、特許文献１に記載された電気二重層キャパシターの場合よりも容易な方法で製造可能な構造を有する電気二重層キャパシターを提供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ー２００は、陰極側電極体及び陰極側電極体以外の構成は実施形態１に係る電気二重層キャパシター１００の場合と同様であるため、実施形態１に係る電気二重層キャパシター１００が有する効果のうち該当する効果を有する。
［試験例１〜７］
以下、試験例１〜７により本発明をさらに具体的に説明する。
試験例１〜７は、本発明の電気二重層キャパシターが「セパレーターが劣化し易くなるとともにキャパシターの特性が劣化し易くなるという問題」が改善された高信頼性の電気二重層キャパシターであることを示す試験例である。
以下、試験例１〜７により本発明をさらに具体的に説明する。
試験例１〜７は、本発明の電気二重層キャパシターが「セパレーターが劣化し易くなるとともにキャパシターの特性が劣化し易くなるという問題」が改善された高信頼性の電気二重層キャパシターであることを示す試験例である。
１．試験例１〜７に係る各電気二重層キャパシターの説明
図５は、試験例２〜４に係る電気二重層キャパシターに用いるキャパシター素子１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃを説明するために示す図である。図５（ａ）はキャパシター素子１１０ａの断面図であり、図５（ｂ）はキャパシター素子１１０ｂの断面図であり、図５（ｃ）はキャパシター素子１１０ｃの断面図である。図６は、試験例５〜７に係る電気二重層キャパシターに用いるキャパシター素子１１０ｄ，１１０ｅ，１１０ｆを説明するために示す図である。図６（ａ）はキャパシター素子１１０ｄの断面図であり、図６（ｂ）はキャパシター素子１１０ｅの断面図であり、図６（ｃ）はキャパシター素子１１０ｆの断面図である。図７は、試験例１〜７における評価結果を示す図表である。
図５は、試験例２〜４に係る電気二重層キャパシターに用いるキャパシター素子１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃを説明するために示す図である。図５（ａ）はキャパシター素子１１０ａの断面図であり、図５（ｂ）はキャパシター素子１１０ｂの断面図であり、図５（ｃ）はキャパシター素子１１０ｃの断面図である。図６は、試験例５〜７に係る電気二重層キャパシターに用いるキャパシター素子１１０ｄ，１１０ｅ，１１０ｆを説明するために示す図である。図６（ａ）はキャパシター素子１１０ｄの断面図であり、図６（ｂ）はキャパシター素子１１０ｅの断面図であり、図６（ｃ）はキャパシター素子１１０ｆの断面図である。図７は、試験例１〜７における評価結果を示す図表である。
試験例１〜３に係る電気二重層キャパシターはいずれも、本発明の実施例である。このうち、試験例１に係る電気二重層キャパシターは、実施形態１に係る電気二重層キャパシター１００と同様の構成を有する。一方、試験例２に係る電気二重層キャパシター及び試験例３に係る電気二重層キャパシターはともに、実施形態１に係る電気二重層キャパシター１００とほぼ同様の構成を有するが、保護フィルム１４０の配設のされ方が実施形態１に係る電気二重層キャパシターに１００の場合とは異なる。すなわち、試験例２に係る電気二重層キャパシターにおいては、図５（ａ）に示すように、保護フィルム１４０が陽極側電極体１２０ｂに貼り付けられている。また、試験例３に係る電気二重層キャパシターにおいては、図５（ｂ）に示すように、保護フィルム１４０がセパレーター１３０ａと陽極側電極体１２０ｂとの間に挟み込まれている。
試験例４〜７に係る電気二重層キャパシターはいずれも、本発明の比較例である。試験例４〜７に係る電気二重層キャパシターはいずれも、実施形態１に係る電気二重層キャパシター１００とほぼ同様の構成を有するが、保護フィルムの構成又は保護フィルムの配設位置が実施形態１に係る電気二重層キャパシター１００の場合とは異なる。すなわち、試験例４に係る電気二重層キャパシターにおいては、図５（ｃ）に示すように、保護フィルムとして、セルロース紙からなる保護フィルム１４２を用いている。また、試験例５に係る電気二重層キャパシターにおいては、図６（ａ）に示すように、保護フィルムがどこにも配設されていない。また、試験例６に係る電気二重層キャパシターにおいては、図６（ｂ）に示すように、保護フィルム１４０とは別の保護フィルム１４４が「陰極側タブ部材１２８ａに対向する位置に位置するセパレーター１３０ａと、陰極側タブ部材１２８ａとの間の第２間隙」のみに配設されている。また、試験例７に係る電気二重層キャパシターにおいては、図６（ｃ）に示すように、保護フィルム１４０が「陰極側タブ部材１２８ａに対向する位置に位置するセパレーター１３０ａと、陰極側タブ部材１２８ａにセパレーター１３０ａを介して対向する位置に位置する陽極側電極体１２０ｂとの間の第１間隙」に配設され、保護フィルム１４０とは別の保護フィルム１４４が「陰極側タブ部材１２８ａに対向する位置に位置するセパレーター１３０ａと、陰極側タブ部材１２８ａとの間の第２間隙」に配設されている。
２．評価方法
試験例１〜７に係る電気二重層キャパシターをそれぞれ５個準備して、これらに所定の劣化試験を施したものを、以下の評価方法１〜４により評価した。劣化試験は、各電気二重層キャパシターを、温度８０℃の恒温槽に入れ、陰極側外部引出端子１５４ａと陽極側外部引出端子１５４ｂとの間に２．５Ｖの電圧を印加した状態で５００時間静置することにより行った。
試験例１〜７に係る電気二重層キャパシターをそれぞれ５個準備して、これらに所定の劣化試験を施したものを、以下の評価方法１〜４により評価した。劣化試験は、各電気二重層キャパシターを、温度８０℃の恒温槽に入れ、陰極側外部引出端子１５４ａと陽極側外部引出端子１５４ｂとの間に２．５Ｖの電圧を印加した状態で５００時間静置することにより行った。
２−１．評価方法１（変色状態に関する評価方法）
試験例１〜７に係る電気二重層キャパシターのそれぞれについて、電気二重層キャパシターを分解して、陰極側タブ部材１２８ａに対向する位置に位置するセパレーター１３０ａを陽極側電極体１２０ｂ側から肉眼で観察することにより、セパレーター１３０ａの変色状態に関する評価を行った。変色が全く見られないか変色があっても極く薄い色である場合には「○」の評価を与え、全体が茶色〜黒茶色に濃く変色している場合には「×」の評価を与え、その中間である場合には「△」の評価を与えた。図７の該当欄には、当該評価をそのまま記入した。
試験例１〜７に係る電気二重層キャパシターのそれぞれについて、電気二重層キャパシターを分解して、陰極側タブ部材１２８ａに対向する位置に位置するセパレーター１３０ａを陽極側電極体１２０ｂ側から肉眼で観察することにより、セパレーター１３０ａの変色状態に関する評価を行った。変色が全く見られないか変色があっても極く薄い色である場合には「○」の評価を与え、全体が茶色〜黒茶色に濃く変色している場合には「×」の評価を与え、その中間である場合には「△」の評価を与えた。図７の該当欄には、当該評価をそのまま記入した。
２−２．評価方法２（製品膨れに関する評価方法）
試験例１〜７に係る電気二重層キャパシターのそれぞれについて、電気二重層キャパシターの金属ケースの高さ寸法を測定することにより、製品膨れに関する評価を行った。図７の該当欄には、測定された高さ寸法をそのまま記入した。
試験例１〜７に係る電気二重層キャパシターのそれぞれについて、電気二重層キャパシターの金属ケースの高さ寸法を測定することにより、製品膨れに関する評価を行った。図７の該当欄には、測定された高さ寸法をそのまま記入した。
２−３．評価方法３（容量低下率に関する評価方法）
試験例１〜７に係る電気二重層キャパシターのそれぞれについて、「ＪＩＳ Ｃ５１６０−２」に準拠した方法で各電気二重層キャパシターの容量（Ｃ）を測定することにより、容量低下率に関する評価を行った。図７には、「初期の容量」から「測定された容量」を減じて得られる値を「初期の容量」で除して得られる値（ΔＣ（％））を「容量低下率」としてそのまま記入した。
試験例１〜７に係る電気二重層キャパシターのそれぞれについて、「ＪＩＳ Ｃ５１６０−２」に準拠した方法で各電気二重層キャパシターの容量（Ｃ）を測定することにより、容量低下率に関する評価を行った。図７には、「初期の容量」から「測定された容量」を減じて得られる値を「初期の容量」で除して得られる値（ΔＣ（％））を「容量低下率」としてそのまま記入した。
２−４．評価方法４（直流抵抗増加率に関する評価方法）
試験例１〜７に係る電気二重層キャパシターのそれぞれについて、「ＪＩＳ Ｃ５１６０−２」に準拠した方法で各電気二重層キャパシターの直流抵抗（ＤＣＲ）を測定することにより、直流抵抗増加率に関する評価を行った。図７には、「測定された直流抵抗」から「初期の直流抵抗」を減じて得られる値を「初期の直流抵抗」で除して得られる値（ΔＤＣＲ（％））をそのまま記入した。
試験例１〜７に係る電気二重層キャパシターのそれぞれについて、「ＪＩＳ Ｃ５１６０−２」に準拠した方法で各電気二重層キャパシターの直流抵抗（ＤＣＲ）を測定することにより、直流抵抗増加率に関する評価を行った。図７には、「測定された直流抵抗」から「初期の直流抵抗」を減じて得られる値を「初期の直流抵抗」で除して得られる値（ΔＤＣＲ（％））をそのまま記入した。
２−５．総合評価
基本的には、変色の程度の場合の評価をそのまま総合評価とした。すなわち、変色の程度が「○」の場合に「○」の総合評価を与え、変色の程度が「△」の場合に「△」の総合評価を与え、変色の程度が「×」の場合に「×」の総合評価を与えた。但し、変色の程度が「○」の場合であっても、製品の脹れが「０．８ｍｍ以上」であるか、容量低下率が「８％以上」であるか、直流抵抗増加率が「７０％以上」である場合には「△」の総合評価を与えた。また、変色の程度が「△」の場合であっても、製品の脹れが「０．８ｍｍ以上」であるか、容量低下率が「８％以上」であるか、直流抵抗増加率が「７０％以上」である場合には「×」の総合評価を与えた。図７の該当欄には、当該総合評価をそのまま記入した。
基本的には、変色の程度の場合の評価をそのまま総合評価とした。すなわち、変色の程度が「○」の場合に「○」の総合評価を与え、変色の程度が「△」の場合に「△」の総合評価を与え、変色の程度が「×」の場合に「×」の総合評価を与えた。但し、変色の程度が「○」の場合であっても、製品の脹れが「０．８ｍｍ以上」であるか、容量低下率が「８％以上」であるか、直流抵抗増加率が「７０％以上」である場合には「△」の総合評価を与えた。また、変色の程度が「△」の場合であっても、製品の脹れが「０．８ｍｍ以上」であるか、容量低下率が「８％以上」であるか、直流抵抗増加率が「７０％以上」である場合には「×」の総合評価を与えた。図７の該当欄には、当該総合評価をそのまま記入した。
３．評価結果
図７からも明らかなように、試験例１〜３に係る電気二重層キャパシターにおいてはいずれも、「○」という総合評価が得られた。一方、試験例４〜７に係る電気二重層キャパシターにおいてはいずれも、「×」という総合評価が得られた。従って、上記の結果から、本発明の電気二重層キャパシターは、「セパレーターが劣化し易くなるとともにキャパシターの特性が劣化し易くなるという問題」が改善された高信頼性の電気二重層キャパシターであることが明らかとなった。
図７からも明らかなように、試験例１〜３に係る電気二重層キャパシターにおいてはいずれも、「○」という総合評価が得られた。一方、試験例４〜７に係る電気二重層キャパシターにおいてはいずれも、「×」という総合評価が得られた。従って、上記の結果から、本発明の電気二重層キャパシターは、「セパレーターが劣化し易くなるとともにキャパシターの特性が劣化し易くなるという問題」が改善された高信頼性の電気二重層キャパシターであることが明らかとなった。
［試験例８〜１４］
以下、試験例８〜１４により本発明をさらに具体的に説明する。
試験例８〜１４は、陰極側電極体及び陽極側電極体がともに、金属箔からなる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、さらには集電体から分極性電極層が部分的に除去されて集電体が露出した露出部分にタブ部材が接合された電極体である場合にも、本発明の効果が得られることを示す試験例である。
以下、試験例８〜１４により本発明をさらに具体的に説明する。
試験例８〜１４は、陰極側電極体及び陽極側電極体がともに、金属箔からなる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、さらには集電体から分極性電極層が部分的に除去されて集電体が露出した露出部分にタブ部材が接合された電極体である場合にも、本発明の効果が得られることを示す試験例である。
１．試験例８〜１４に係る各電気二重層キャパシターの説明
図８は、試験例９〜１１に係る電気二重層キャパシターに用いるキャパシター素子２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃを説明するために示す図である。図８（ａ）はキャパシター素子２１０ａの断面図であり、図８（ｂ）はキャパシター素子２１０ｂの断面図であり、図８（ｃ）はキャパシター素子２１０ｃの断面図である。図９は、試験例１２〜１４に係る電気二重層キャパシターに用いるキャパシター素子２１０ｄ，２１０ｅ，２１０ｆを説明するために示す図である。図９（ａ）はキャパシター素子２１０ｄの断面図であり、図９（ｂ）はキャパシター素子２１０ｅの断面図であり、図９（ｃ）はキャパシター素子２１０ｆの断面図である。図１０は、試験例８〜１４における評価結果を示す図表である。
図８は、試験例９〜１１に係る電気二重層キャパシターに用いるキャパシター素子２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃを説明するために示す図である。図８（ａ）はキャパシター素子２１０ａの断面図であり、図８（ｂ）はキャパシター素子２１０ｂの断面図であり、図８（ｃ）はキャパシター素子２１０ｃの断面図である。図９は、試験例１２〜１４に係る電気二重層キャパシターに用いるキャパシター素子２１０ｄ，２１０ｅ，２１０ｆを説明するために示す図である。図９（ａ）はキャパシター素子２１０ｄの断面図であり、図９（ｂ）はキャパシター素子２１０ｅの断面図であり、図９（ｃ）はキャパシター素子２１０ｆの断面図である。図１０は、試験例８〜１４における評価結果を示す図表である。
試験例８〜１０に係る電気二重層キャパシターはいずれも、本発明の実施例である。このうち、試験例８に係る電気二重層キャパシターは、実施形態２に係る電気二重層キャパシター２００と同様の構成を有する。一方、試験例９に係る電気二重層キャパシター及び試験例１０に係る電気二重層キャパシターはともに、実施形態２に係る電気二重層キャパシター２００とほぼ同様の構成を有するが、保護フィルム２４０の配設のされ方が実施形態２に係る電気二重層キャパシターに２００の場合とは異なる。すなわち、試験例８に係る電気二重層キャパシターにおいては、図８（ａ）に示すように、保護フィルム２４０が陽極側電極体２２０ｂに貼り付けられている。また、試験例１０に係る電気二重層キャパシターにおいては、図８（ｂ）に示すように、保護フィルム２４０がセパレーター２３０ａと陽極側電極体２２０ｂとの間に挟み込まれている。
試験例１１〜１４に係る電気二重層キャパシターはいずれも、本発明の比較例である。試験例１１〜１４に係る電気二重層キャパシターはいずれも、実施形態２に係る電気二重層キャパシター２００とほぼ同様の構成を有するが、保護フィルムの構成又は保護フィルムの配設位置が実施形態２に係る電気二重層キャパシター２００の場合とは異なる。すなわち、試験例１１に係る電気二重層キャパシターにおいては、図８（ｃ）に示すように、保護フィルムとして、セルロース紙からなる保護フィルム２４２を用いている。また、試験例１２に係る電気二重層キャパシターにおいては、図９（ａ）に示すように、保護フィルムがどこにも配設されていない。また、試験例１３に係る電気二重層キャパシターにおいては、図９（ｂ）に示すように、保護フィルム２４０とは別の保護フィルム２４４が「陰極側タブ部材２２８ａに対向する位置に位置するセパレーター２３０ａと、陰極側タブ部材２２８ａとの間の第２間隙」のみに配設されている。また、試験例１４に係る電気二重層キャパシターにおいては、図９（ｃ）に示すように、保護フィルム２４０が「陰極側タブ部材２２８ａに対向する位置に位置するセパレーター２３０ａと、陰極側タブ部材２２８ａにセパレーター２３０ａを介して対向する位置に位置する陽極側電極体２２０ｂとの間の第１間隙」に配設され、保護フィルム２４０とは別の保護フィルム２４４が「陰極側タブ部材２２８ａに対向する位置に位置するセパレーター２３０ａと、陰極側タブ部材２２８ａとの間の第２間隙」に配設されている。
２．評価方法
試験例８〜１４に係る電気二重層キャパシターをそれぞれ５個準備して、これらに所定の劣化試験を施したものを、試験例１〜７の場合と同様の評価方法１〜４及び試験例１〜７の場合と同様の総合評価により評価した。劣化試験及び評価基準は、試験例１〜７の場合と同様である。
試験例８〜１４に係る電気二重層キャパシターをそれぞれ５個準備して、これらに所定の劣化試験を施したものを、試験例１〜７の場合と同様の評価方法１〜４及び試験例１〜７の場合と同様の総合評価により評価した。劣化試験及び評価基準は、試験例１〜７の場合と同様である。
３．評価結果
図１０からも明らかなように、試験例８〜１０に係る電気二重層キャパシターにおいてはいずれも、「○」という総合評価が得られた。一方、試験例１１〜１４に係る電気二重層キャパシターにおいてはいずれも、「×」という総合評価が得られた。従って、上記の結果から、本発明の電気二重層キャパシターは、陰極側電極体及び陽極側電極体がともに、金属箔からなる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、さらには集電体から分極性電極層が部分的に除去されて集電体が露出した露出部分にタブ部材が接合された電極体である場合にも、本発明の効果が得られることが明らかとなった。
図１０からも明らかなように、試験例８〜１０に係る電気二重層キャパシターにおいてはいずれも、「○」という総合評価が得られた。一方、試験例１１〜１４に係る電気二重層キャパシターにおいてはいずれも、「×」という総合評価が得られた。従って、上記の結果から、本発明の電気二重層キャパシターは、陰極側電極体及び陽極側電極体がともに、金属箔からなる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、さらには集電体から分極性電極層が部分的に除去されて集電体が露出した露出部分にタブ部材が接合された電極体である場合にも、本発明の効果が得られることが明らかとなった。
以上、本発明の電気二重層キャパシター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、保護フィルム１４０，２４０として、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）からなる保護フィルムを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ポリイミド（ＰＩ）、アラミド（全芳香族ポリアミド）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレンテレフタレート （ＰＥＴ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）からなる保護フィルムを用いることができる。
（２）上記各実施形態においては、セパレーター１３０，２３０として、セルロースの不織布からなるセパレーターを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ポリイミド（ＰＩ）、アラミド（全芳香族ポリアミド）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレンテレフタレート （ＰＥＴ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）の不織布からなるセパレーターを用いることもできる。
（３）上記各実施形態においては、保護フィルム１４０，２４０として、陰極側タブ部材１２８ａ，２２８ａよりも若干大きな面積を有する保護フィルムを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。図１１は、変形例１に係る電気二重層キャパシターにおけるキャパシター素子１１２を説明するために示す図である。図１１（ａ）はキャパシター素子１１２の部分断面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図１２は、変形例２に係る電気二重層キャパシターにおけるキャパシター素子１１４を説明するために示す図である。図１２（ａ）はキャパシター素子１１４の部分断面図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図１１に示すように、実施形態１における保護フィルム１４０よりも大きな面積を有する保護フィルム１４０を用いてもよいし、図１２に示すように、陰極側電タブ部材１２８ａと同じ面積を有する保護フィルム１４０を用いてもよいし、図示は省略するが、陰極側タブ部材１２８ａよりも小さな面積を有する保護フィルム１４０を用いてもよい。
（４）上記各実施形態においては、陰極側電極体１２０ａ，２２０ａとして、幅方向の一部を残すように集電体１２２，２２２から分極性電極層１２４，２２４を除去して形成した露出部分に陰極側タブ部材１２８ａ，２２８ａが接合された陰極側電極体を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。図１３は、変形例３に係る電気二重層キャパシターにおけるキャパシター素子１１６を説明するために示す図である。図１３（ａ）は電気二重層キャパシターを構成する陰極側電極体１２０ａを引き延ばした状態としたときの当該陰極側電極体１２０ａの斜視図であり、図１３（ｂ）はキャパシター素子１１６の部分断面図であり、図１３（ｃ）は図１３（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。図１３に示すように、幅方向に沿って集電体１２２から分極性電極層１２４を全部除去して形成した露出部分に陰極側タブ部材１２８ａが接合された陰極側電極体を用いてもよい。
（５）上記各実施形態においては、「陰極側タブ部材１２８ａ，２２８ａに対向する位置に位置するセパレーター１３０ａ，２３０と、陰極側タブ部材１２８ａ，２２８ａにセパレーター１３０ａ，２３０ａを介して対向する位置に位置する陽極側電極体１２０ｂ，２２０ｂとの間の第１間隙」に保護フィルム１４０，２４０を配設しているが、本発明はこれに限定されるものではない。図１４は、変形例４に係る電気二重層キャパシターにおけるキャパシター素子１１８を説明するために示す図である。図１４に示すように、「陰極側タブ部材１２８ａに対向する位置に位置するセパレーター１３０ａと、陰極側タブ部材１２８ａにセパレーター１３０を介して対向する位置に位置する陽極側電極体１２０ｂとの間の第１間隙」に保護フィルム１４０を配設するのに加えて、「陽極側タブ部材１２８ｂに対向する位置に位置するセパレーター１３０ｂと、陽極側タブ部材１２８ｂとの間の第３間隙」に保護フィルム１４８を配設してもよい。
（６）上記実施形態２においては、「集電体２２２の片面に分極性電極層２２４が形成され、さらには集電体２２２から分極性電極層２２４が部分的に除去されて集電体２２２が露出した露出部分に陰極側タブ部材２２８ａが接合された陰極側電極体２２０ａ」を備えるキャパシター素子２１８において、「陰極側タブ部材２２８ａに対向する位置に位置するセパレーター２３０ａと、陰極側タブ部材２２８ａにセパレーター２３０ａを介して対向する位置に位置する陽極側電極体２２０ｂとの間の第１間隙」に保護フィルム２４０を配設しているが、本発明はこれに限定されるものではない。図１５は、変形例５に係る電気二重層キャパシターにおけるキャパシター素子３１０を説明するために示す図である。図１５に示すように、「集電体３２２の片面に分極性電極層３２４が形成され、さらには集電体３２２から分極性電極層３２４が部分的に除去されて集電体３２２が露出した露出部分Ｅの裏面側に陰極側タブ部材３２８ａが接合された陰極側電極体３２０ａ」を備えるキャパシター素子３１０に本発明を適用することもできる。この場合においては、「集電体３２２が露出した露出部分Ｅに対向する位置に位置するセパレーター３３０ａと、集電体３２２が露出した露出部分Ｅにセパレーター３３０ａを介して対向する位置に位置する陽極側電極体３２０ｂとの間の第１間隙」に保護フィルム３４０を配設することができる。
１１０，１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄ，１１０ｅ，１１０ｆ，１１２，１１４，１１６，１１８，２１０，２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ，２１０ｄ，２１０ｅ，２１０ｆ，２１８，３１０，９１０…キャパシター素子、１２０，２２０，３２０，９２０…電極体、１２０ａ，２２０ａ，３２０ａ，９２０ａ…陰極側電極体、１２０ｂ，２２０ｂ，３２０ｂ，９２０ｂ…陽極側電極体、１２２，２２２，３２２，９２２…集電体、１２４，１２６，２２４，２２６，３２４，３２６，９２４，９２６…分極性電極層、１２８，２２８，３２８…タブ部材、１２８ａ，２２８ａ，３２８ａ，９２８ａ…陰極側タブ部材、１２８ｂ，２２８ｂ、３２８ｂ…陽極側タブ部材、１３０，１３０ａ，１３０ｂ，２３０，２３０ａ，２３０ｂ，３３０ａ，３３０ｂ，９３０…セパレーター、１４０，１４２，１４４，１４８，２４０，２４２，２４４，３４０…保護フィルム、１５０…金属ケース、１５２…弾性封口体、１５４ａ…陰極側接続端子、1５４ｂ…陽極側接続端子、Ｅ…露出部分
Claims (10)
- 「金属箔からなる集電体の少なくとも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から前記分極性電極層が部分的に除去されて前記集電体が露出した露出部分に陰極側タブ部材が接合された陰極側電極体」と、「金属箔からなる集電体の少なくとも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から前記分極性電極層が部分的に除去されて前記集電体が露出した露出部分に陽極側タブ部材が接合された陽極側電極体」との間にセパレーターを介在させて巻回することにより構成されたキャパシター素子と、
前記キャパシター素子を電解液とともに収容する有底筒状の金属ケースと、
前記金属ケースの開口部を封止する弾性封口体とを備える電気二重層キャパシターであって、
「前記陰極側タブ部材に対向する位置に位置する前記セパレーターと、前記陰極側タブ部材に前記セパレーターを介して対向する位置に位置する陽極側電極体との間の第１間隙」及び「前記陰極側タブ部材に対向する位置に位置する前記セパレーターと、前記陰極側タブ部材との間の第２間隙」のうち前記第１間隙のみに、電解液及びイオンを通過させない性質を有する保護フィルムが配設されていることを特徴とする電気二重層キャパシター。 - 前記保護フィルムが絶縁性を有することを特徴とする請求項１に記載の電気二重層キャパシター。
- 前記保護フィルムが、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリイミド（ＰＩ）、アラミド（全芳香族ポリアミド）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレンテレフタレート （ＰＥＴ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）又はポリエチレン（ＰＥ）からなることを特徴とする請求項２に記載の電気二重層キャパシター。
- 前記陰極側タブ部材と、前記陽極側タブ部材とが互いに、前記キャパシター素子の中心から外側に向かって径方向に重ならない位置に位置することを特徴とする請求項３に記載の電気二重層キャパシター。
- 前記セパレーターがセルロースからなることを特徴とする請求項４に記載の電気二重層キャパシター。
- 前記保護フィルムが前記セパレーターに貼り付けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電気二重層キャパシター。
- 前記保護フィルムが前記陽極側電極体に貼り付けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電気二重層キャパシター。
- 前記保護フィルムが前記セパレーターと前記陽極側電極体との間に挟み込まれていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電気二重層キャパシター。
- 前記陰極側電極体が、金属箔からなる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、さらには前記集電体から前記分極性電極層が部分的に除去されて前記集電体が露出した露出部分に陰極側タブ部材が接合された陰極側電極体であり、
前記陽極側電極体が、金属箔からなる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、さらには前記集電体から前記分極性電極層が部分的に除去されて前記集電体が露出した露出部分に陽極側タブ部材が接合された陽極側電極体であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の電気二重層キャパシター。 - 前記陰極側電極体が、金属箔からなる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、さらには前記集電体から前記分極性電極層が部分的に除去されて前記集電体が露出した露出部分に陰極側タブ部材が接合された陰極側電極体であり、
前記陽極側電極体が、金属箔からなる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、さらには前記集電体から前記分極性電極層が部分的に除去されて前記集電体が露出した露出部分に陽極側タブ部材が接合された陽極側電極体であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の電気二重層キャパシター。
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