JP2710238B2 - 電気二重層コンデンサの製造方法 - Google Patents
電気二重層コンデンサの製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電気二重層コンデン
サの製造方法に関し、特に、コンデンサの内部抵抗を低
減する技術に関るものである。
サの製造方法に関し、特に、コンデンサの内部抵抗を低
減する技術に関るものである。
【０００２】
【従来の技術】電気二重層を利用して大容量コンデンサ
を得る手段の一つとして、米国特許第３５３６９６３号
に開示されているように、活性炭粉末と電解質溶液とを
接触させてそれらの固・液界面に電気二重層を形成させ
る技術がある。
を得る手段の一つとして、米国特許第３５３６９６３号
に開示されているように、活性炭粉末と電解質溶液とを
接触させてそれらの固・液界面に電気二重層を形成させ
る技術がある。
【０００３】図３（ａ）は、上述のような活性炭粉末と
電解質溶液とを用いて実現された、従来の電気二重層コ
ンデンサの一例の断面図である。尚、実用の電気二重層
コンデンサは後述するように、図３（ａ）に示すコンデ
ンサを単独で或いは複数個を上下に積層した状態で、上
下から加圧する構造とすることが多い。その意味で、図
３（ａ）に示すような加圧構造を持たない構造物を、以
後、電気二重層コンデンサ素子と呼ぶこととする。図３
（ａ）を参照して、このコンデンサ素子では、上下二つ
の円筒状ガスケット４Ａ，４Ｂからなる円筒の上下が、
上下二つの集電体３Ａ，３Ｂでそれぞれ塞がれている。
ガスケット４Ａ，４Ｂは、例えばブチルゴムなどのよう
な絶縁性材料からなる。一方、集電体３Ａ，３Ｂは、例
えばブチルゴムにカーボンを練り込んで導電性を持たせ
たもののような、導電性の材料からなる。上記のガスケ
ットと集電体とからなる有底円筒の内部の空間は、二つ
のガスケット４Ａ，４Ｂに挟まれたセパレータ２２で上
下二つの空間に分割されており、それぞれの空間内には
活性炭電極２１Ａ，２１Ｂが充填されている。活性炭電
極２１Ａ，２１Ｂは、活性炭粉末と例えば硫酸水溶液の
ような電解質溶液とを混練したペースト状である。セパ
レータ２２は、上下の活性炭電極２１Ａ中の活性炭粉末
と活性炭電極２１Ｂ中の活性炭粉末とが直接接触して二
つの活性炭電極２１Ａ，２１Ｂどうしが電子伝導で短絡
することがないように、しかも、それぞれの活性炭電極
中の陽イオン又は負イオンが往来できるように、例えば
ポリプロピレン製の多孔性フィルムのような非電子伝導
性でイオン透過性材料からなっている。
電解質溶液とを用いて実現された、従来の電気二重層コ
ンデンサの一例の断面図である。尚、実用の電気二重層
コンデンサは後述するように、図３（ａ）に示すコンデ
ンサを単独で或いは複数個を上下に積層した状態で、上
下から加圧する構造とすることが多い。その意味で、図
３（ａ）に示すような加圧構造を持たない構造物を、以
後、電気二重層コンデンサ素子と呼ぶこととする。図３
（ａ）を参照して、このコンデンサ素子では、上下二つ
の円筒状ガスケット４Ａ，４Ｂからなる円筒の上下が、
上下二つの集電体３Ａ，３Ｂでそれぞれ塞がれている。
ガスケット４Ａ，４Ｂは、例えばブチルゴムなどのよう
な絶縁性材料からなる。一方、集電体３Ａ，３Ｂは、例
えばブチルゴムにカーボンを練り込んで導電性を持たせ
たもののような、導電性の材料からなる。上記のガスケ
ットと集電体とからなる有底円筒の内部の空間は、二つ
のガスケット４Ａ，４Ｂに挟まれたセパレータ２２で上
下二つの空間に分割されており、それぞれの空間内には
活性炭電極２１Ａ，２１Ｂが充填されている。活性炭電
極２１Ａ，２１Ｂは、活性炭粉末と例えば硫酸水溶液の
ような電解質溶液とを混練したペースト状である。セパ
レータ２２は、上下の活性炭電極２１Ａ中の活性炭粉末
と活性炭電極２１Ｂ中の活性炭粉末とが直接接触して二
つの活性炭電極２１Ａ，２１Ｂどうしが電子伝導で短絡
することがないように、しかも、それぞれの活性炭電極
中の陽イオン又は負イオンが往来できるように、例えば
ポリプロピレン製の多孔性フィルムのような非電子伝導
性でイオン透過性材料からなっている。
【０００４】図３（ａ）に示すコンデンサ素子は、大
略、次のような製造工程によって製造される。先ず、ブ
チルゴムの板をリング状に打ち抜いたガスケット４Ａと
導電性ブチルゴムの板からなる集電体３Ａとを貼り合せ
る。次に、その貼り合せでできた凹部に、予め活性炭粉
末と硫酸水溶液とを混練して作製しておいたペースト状
の活性炭電極材料を充填して、活性炭電極２１Ａ充填済
みのガスケット４Ａを得る。同様にして、ガスケット４
Ｂと集電体３Ｂとを貼り合せてできた凹部に活性炭電極
２１Ｂを充填し、活性炭電極２１Ｂ充填済みのガスケッ
ト２４Ｂを得る。その後、上記の活性炭電極充填済みの
ガスケット二つを、セパレータ２２を間に挟んで対向さ
せ、二つのガスケット４Ａ，４Ｂを例えば加硫圧着など
により接着させて、コンデンサ素子を完成する。
略、次のような製造工程によって製造される。先ず、ブ
チルゴムの板をリング状に打ち抜いたガスケット４Ａと
導電性ブチルゴムの板からなる集電体３Ａとを貼り合せ
る。次に、その貼り合せでできた凹部に、予め活性炭粉
末と硫酸水溶液とを混練して作製しておいたペースト状
の活性炭電極材料を充填して、活性炭電極２１Ａ充填済
みのガスケット４Ａを得る。同様にして、ガスケット４
Ｂと集電体３Ｂとを貼り合せてできた凹部に活性炭電極
２１Ｂを充填し、活性炭電極２１Ｂ充填済みのガスケッ
ト２４Ｂを得る。その後、上記の活性炭電極充填済みの
ガスケット二つを、セパレータ２２を間に挟んで対向さ
せ、二つのガスケット４Ａ，４Ｂを例えば加硫圧着など
により接着させて、コンデンサ素子を完成する。
【０００５】上記のコンデンサ素子は通常、電子回路に
用いたときの回路の使用電圧に対する耐圧を持たせるた
めに、複数を直列に積層した構造とすることが多い。コ
ンデンサ素子の耐電圧は、この種のコンデンサの容量が
原理的に固・液の接触により得られるものであることか
ら、電解質溶液の電気分解電圧で決まる。その電気分解
電圧は電解質溶液の種類によって異なるが、例えば硫酸
水溶液のような水溶液系の電解質溶液を用いるコンデン
サ素子の耐電圧は、水の電気分解電圧の約１．２Ｖであ
る。一方、例えば大概の半導体集積回路（ＬＳＩ）に
は、５．０Ｖの電源電圧が用いられている。従って、電
気二重層コンデンサをＬＳＩのバックアップ用などに用
いるには、図３（ａ）に示すコンデンサ素子を、５個以
上直列に積層することが必要である。電気二重層コンデ
ンサの電解質溶液には、上述した水溶液系のものの他に
も有機溶媒系の電解質溶液もあり、これを用いれば水溶
液系の電解質溶液を用いたコンデンサ素子よりも高い耐
電圧が得られるが、いずれにしろ、電気二重層コンデン
サを実用に供するときは一般的に、電子回路の使用電圧
に見合った耐電圧を持つように積層する必要がある。
用いたときの回路の使用電圧に対する耐圧を持たせるた
めに、複数を直列に積層した構造とすることが多い。コ
ンデンサ素子の耐電圧は、この種のコンデンサの容量が
原理的に固・液の接触により得られるものであることか
ら、電解質溶液の電気分解電圧で決まる。その電気分解
電圧は電解質溶液の種類によって異なるが、例えば硫酸
水溶液のような水溶液系の電解質溶液を用いるコンデン
サ素子の耐電圧は、水の電気分解電圧の約１．２Ｖであ
る。一方、例えば大概の半導体集積回路（ＬＳＩ）に
は、５．０Ｖの電源電圧が用いられている。従って、電
気二重層コンデンサをＬＳＩのバックアップ用などに用
いるには、図３（ａ）に示すコンデンサ素子を、５個以
上直列に積層することが必要である。電気二重層コンデ
ンサの電解質溶液には、上述した水溶液系のものの他に
も有機溶媒系の電解質溶液もあり、これを用いれば水溶
液系の電解質溶液を用いたコンデンサ素子よりも高い耐
電圧が得られるが、いずれにしろ、電気二重層コンデン
サを実用に供するときは一般的に、電子回路の使用電圧
に見合った耐電圧を持つように積層する必要がある。
【０００６】図３（ｂ）に、上述のような積層構造の電
気二重層コンデンサの例として、図３（ａ）に示すコン
デンサ素子を８個積層したコンデンサの断面図を示す。
図３３（ｂ）を参照して、素子積層体５が、一面開放の
円筒状金属製ケース８内に収納されている。積層体５
は、図３（ａ）に示す構造のコンデンサ素子が８個積層
されたものである。積層体５のケース８開放面側には、
リード端子付きの電極板７Ｂが宛われている。電極板７
Ｂには更に、絶縁ケース６を挟んでリード端子付きの電
極板７Ａが宛がわれており、この電極板７Ａが金属製ケ
ース８の開放面を塞いでいる。絶縁ケース６は積層体５
を取り囲んで、積層体５側面とケース８内側壁とが短絡
するのを防止する。又、二つの電極板７Ａ，７Ｂの間に
介在して、それら二つの電極板どうしが短絡するのを防
ぐ。金属製ケース８は開放面側の端縁９が内側にカール
状に折り曲げられて、外側の電極板７Ａに接触してい
る。この構造により積層体５の最上面の集電体は結局、
金属製ケース８を通して電極板７Ａに接続していること
になる。
気二重層コンデンサの例として、図３（ａ）に示すコン
デンサ素子を８個積層したコンデンサの断面図を示す。
図３３（ｂ）を参照して、素子積層体５が、一面開放の
円筒状金属製ケース８内に収納されている。積層体５
は、図３（ａ）に示す構造のコンデンサ素子が８個積層
されたものである。積層体５のケース８開放面側には、
リード端子付きの電極板７Ｂが宛われている。電極板７
Ｂには更に、絶縁ケース６を挟んでリード端子付きの電
極板７Ａが宛がわれており、この電極板７Ａが金属製ケ
ース８の開放面を塞いでいる。絶縁ケース６は積層体５
を取り囲んで、積層体５側面とケース８内側壁とが短絡
するのを防止する。又、二つの電極板７Ａ，７Ｂの間に
介在して、それら二つの電極板どうしが短絡するのを防
ぐ。金属製ケース８は開放面側の端縁９が内側にカール
状に折り曲げられて、外側の電極板７Ａに接触してい
る。この構造により積層体５の最上面の集電体は結局、
金属製ケース８を通して電極板７Ａに接続していること
になる。
【０００７】ここで、図３（ｂ）に示す積層構造の電気
二重層コンデンサで、金属製ケース８の開放面側の端縁
９をカール状に折り曲げているのは、上記のように積層
体５と電極板７Ａとを電気的に接続するためであるが、
その外に、コンデンサとしての内部抵抗を下げる目的も
ある。すなわち、一般に電気二重層コンデンサは、大容
量ではあるものの内部抵抗が比較的大きく、用途拡大の
ためには内部抵抗を極力下げる工夫が欠かせないことは
良く知られていることである。図３（ｂ）に示すコンデ
ンサにおけるケース８の開放端縁９のカール部分は、コ
ンデンサの内部抵抗を構造の面から低下させるためのも
のであって、製造中に積層体５をケース８に収納すると
きケース８の閉底面と最外側の電極板７Ａとの間に圧力
を加え、その圧力を加えた状態でケースの開放端縁９を
折り曲げることにより、積層体５に対する圧力を製造後
にもケースの剛性で保持せしめるためのものでもある。
積層体５にこのような上下の圧力を加えることにより、
各コンデンサ素子内の活性炭電極を構成する活性炭粉末
どうしの間の接触抵抗が小さくなり、又、積層体５を構
成するコンデンサ素子どうしの間の接触抵抗も小さくな
るので、コンデンサ全体としての内部抵抗が小さくなる
のである。
二重層コンデンサで、金属製ケース８の開放面側の端縁
９をカール状に折り曲げているのは、上記のように積層
体５と電極板７Ａとを電気的に接続するためであるが、
その外に、コンデンサとしての内部抵抗を下げる目的も
ある。すなわち、一般に電気二重層コンデンサは、大容
量ではあるものの内部抵抗が比較的大きく、用途拡大の
ためには内部抵抗を極力下げる工夫が欠かせないことは
良く知られていることである。図３（ｂ）に示すコンデ
ンサにおけるケース８の開放端縁９のカール部分は、コ
ンデンサの内部抵抗を構造の面から低下させるためのも
のであって、製造中に積層体５をケース８に収納すると
きケース８の閉底面と最外側の電極板７Ａとの間に圧力
を加え、その圧力を加えた状態でケースの開放端縁９を
折り曲げることにより、積層体５に対する圧力を製造後
にもケースの剛性で保持せしめるためのものでもある。
積層体５にこのような上下の圧力を加えることにより、
各コンデンサ素子内の活性炭電極を構成する活性炭粉末
どうしの間の接触抵抗が小さくなり、又、積層体５を構
成するコンデンサ素子どうしの間の接触抵抗も小さくな
るので、コンデンサ全体としての内部抵抗が小さくなる
のである。
【０００８】上述したように、電気二重層コンデンサに
おいては内部抵抗を低下させる工夫が重要であって、従
来、内部抵抗の低下を目的とした色々な技術が提案され
ている。コンデンサの構造面から内部抵抗を下げる技術
には、上述の金属製ケースの端縁を内側にカールさせた
コンデンサの外に、図４にその断面図を示す構造の電気
二重層コンデンサがある。この図に示すコンデンサは、
特開平４ー２４０７０８号公報に開示されたものであっ
て、活性炭電極の対向面積を増加させることにより、コ
ンデンサの容積は同一にしたままで内部抵抗を下げたも
のである。すなわち図４を参照して、バインダ等を加え
て布状にした二枚の活性炭電極３１Ａ，３１Ｂの間に、
予め帯状ポリプロピレンフィルム製の多孔性セパレータ
２２を挟んだ後これらをつづら状に折り重ね、電解質溶
液としての硫酸水溶液を含浸させる。そして、このつづ
ら折りのセパレータ挟持活性炭電極をブチルゴム製の非
導電性ガスケット４内に収納し、ガスケットの上下を導
電性ブチルゴム製の集電体３Ａ，３Ｂで、活性炭電極３
１Ａが集電体３Ａに接触し活性炭電極３１Ｂが集電体３
Ｂに接触するように塞ぐことにより、電極間の対向面積
を増加させるのである。同様の構造の電気二重層コンデ
ンサが、特開平４ー７５３１３号公報に開示されてい
る。この公報記載のコンデンサは内部抵抗の低下を直接
の目的とするのではなく、静電容量の増大を目的とする
ものであるが、内部抵抗の低下にも効果があるであろ
う。
おいては内部抵抗を低下させる工夫が重要であって、従
来、内部抵抗の低下を目的とした色々な技術が提案され
ている。コンデンサの構造面から内部抵抗を下げる技術
には、上述の金属製ケースの端縁を内側にカールさせた
コンデンサの外に、図４にその断面図を示す構造の電気
二重層コンデンサがある。この図に示すコンデンサは、
特開平４ー２４０７０８号公報に開示されたものであっ
て、活性炭電極の対向面積を増加させることにより、コ
ンデンサの容積は同一にしたままで内部抵抗を下げたも
のである。すなわち図４を参照して、バインダ等を加え
て布状にした二枚の活性炭電極３１Ａ，３１Ｂの間に、
予め帯状ポリプロピレンフィルム製の多孔性セパレータ
２２を挟んだ後これらをつづら状に折り重ね、電解質溶
液としての硫酸水溶液を含浸させる。そして、このつづ
ら折りのセパレータ挟持活性炭電極をブチルゴム製の非
導電性ガスケット４内に収納し、ガスケットの上下を導
電性ブチルゴム製の集電体３Ａ，３Ｂで、活性炭電極３
１Ａが集電体３Ａに接触し活性炭電極３１Ｂが集電体３
Ｂに接触するように塞ぐことにより、電極間の対向面積
を増加させるのである。同様の構造の電気二重層コンデ
ンサが、特開平４ー７５３１３号公報に開示されてい
る。この公報記載のコンデンサは内部抵抗の低下を直接
の目的とするのではなく、静電容量の増大を目的とする
ものであるが、内部抵抗の低下にも効果があるであろ
う。
【０００９】次に、特開平５ー１５９９７２号公報には
電気二重層コンデンサにおける内部抵抗を、構成部材の
面から低減する技術が開示されている。すなわち、ポリ
プロピレン製のセパレータに換えて、バインダを含まな
いシリカ繊維を主体としたセラミック製セパレータを用
いたコンデンサである。上記のセラミック製セパレータ
は電解質溶液との濡れ性がポリプロピレン製セパレータ
より良いので、これを用いて内部抵抗の低い電気二重層
コンデンサを得ることができる。
電気二重層コンデンサにおける内部抵抗を、構成部材の
面から低減する技術が開示されている。すなわち、ポリ
プロピレン製のセパレータに換えて、バインダを含まな
いシリカ繊維を主体としたセラミック製セパレータを用
いたコンデンサである。上記のセラミック製セパレータ
は電解質溶液との濡れ性がポリプロピレン製セパレータ
より良いので、これを用いて内部抵抗の低い電気二重層
コンデンサを得ることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】近年、電気二重層コン
デンサはその大容量性を生かして、モータの起動時の電
流供給など、電気ー機械エネルギー変換機構の補助エネ
ルギー源としても用いられるようになってきている。そ
して、そのような用途では瞬時に大電流を供給する必要
があることから、内部抵抗を従来以上に大幅に低下させ
る必要が増してきている。内部抵抗を低減するには、上
述したように、各構成部材の抵抗を低減しまた各構成部
材間の接触抵抗を下げるために、従来、部材自体の固有
抵抗を下げたり或いは構造を改良したりすることが行わ
れてきている。しかしながら、上記の用途拡大を考慮す
ると、コンデンサの内部抵抗は更に低下させなければな
らない。しかもその場合、近年の電子機器の小型化に伴
い部品の小型化に対する要求が強いことに鑑み、コンデ
ンサの容積は増大してはならない。
デンサはその大容量性を生かして、モータの起動時の電
流供給など、電気ー機械エネルギー変換機構の補助エネ
ルギー源としても用いられるようになってきている。そ
して、そのような用途では瞬時に大電流を供給する必要
があることから、内部抵抗を従来以上に大幅に低下させ
る必要が増してきている。内部抵抗を低減するには、上
述したように、各構成部材の抵抗を低減しまた各構成部
材間の接触抵抗を下げるために、従来、部材自体の固有
抵抗を下げたり或いは構造を改良したりすることが行わ
れてきている。しかしながら、上記の用途拡大を考慮す
ると、コンデンサの内部抵抗は更に低下させなければな
らない。しかもその場合、近年の電子機器の小型化に伴
い部品の小型化に対する要求が強いことに鑑み、コンデ
ンサの容積は増大してはならない。
【００１１】したがって本発明は、電気二重層コンデン
サの内部抵抗を、容積を増大させることなしに、これま
で以上に低下させることを目的とするものである。
サの内部抵抗を、容積を増大させることなしに、これま
で以上に低下させることを目的とするものである。
【００１２】本発明は、内部抵抗の低い電気二重層コン
デンサを製造する方法を提供することを目的とする。
デンサを製造する方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の製造方法によっ
て得られる電気二重層コンデンサは、非導電性材料から
なり両端面開放の筒状のガスケットと、イオン非透過性
で電子伝導性の材料からなり前記ガスケットの二つの開
放端面を塞ぐ二つの集電体と、イオン透過性で非電子伝
導性の多孔質のセラミック板からなり、前記ガスケット
と二つの導電性セパレータとで囲まれる空間をつづら折
りに二つの空間に分断するセパレータであって、分断さ
れた後の一方の空間は前記二つの集電体の一方により塞
がれ、他方の空間は他方の集電体により塞がれるように
分断するセパレータと、前記セパレータを介して分離さ
れた二つの活性炭電極層であって、それら二つの活性炭
電極の一方は前記一方の集電体に接触し、他方は前記他
方の集電体に接触するように配置された活性炭電極とを
含んでなる電気二重層コンデンサである。
て得られる電気二重層コンデンサは、非導電性材料から
なり両端面開放の筒状のガスケットと、イオン非透過性
で電子伝導性の材料からなり前記ガスケットの二つの開
放端面を塞ぐ二つの集電体と、イオン透過性で非電子伝
導性の多孔質のセラミック板からなり、前記ガスケット
と二つの導電性セパレータとで囲まれる空間をつづら折
りに二つの空間に分断するセパレータであって、分断さ
れた後の一方の空間は前記二つの集電体の一方により塞
がれ、他方の空間は他方の集電体により塞がれるように
分断するセパレータと、前記セパレータを介して分離さ
れた二つの活性炭電極層であって、それら二つの活性炭
電極の一方は前記一方の集電体に接触し、他方は前記他
方の集電体に接触するように配置された活性炭電極とを
含んでなる電気二重層コンデンサである。
【００１４】上記の電気二重層コンデンサは、活性炭粉
末とバインダとを混合してなる活性炭電極材料を一方の
面に上下接続用の突起を有する平板状にプレス成形する
操作と、その操作の結果得られた前記平板の上に、前記
セパレータとなるべき原料セラミック粉末を一方の面に
上下接続用の突起を有する平板状にプレス成形する操作
を繰り返して、活性炭電極材料からなる平板とセラミッ
ク粉末からなる平板とが交互に積層されると共に、前記
セラミック粉末からなる平板はつづら折りに上下に連結
し、前記活性炭電極材料からなる平板は一層置きに上下
に連結する構造の積層体を形成する工程と、前記積層体
を高温の水蒸気雰囲気中で焼成して、前記活性炭電極材
料からなる平板中のバインダを炭化すると共に賦活して
多孔質にすると同時に、前記セラミック粉末からなる平
板を焼結して多孔質にする工程と、前記多孔質化した積
層体に電解質溶液を含浸する工程と、前記電解質溶液を
含浸させた積層体を前記ガスケット内に収納し、前記集
電体で封入する工程とを含む電気二重層コンデンサの製
造方法によって製造される。
末とバインダとを混合してなる活性炭電極材料を一方の
面に上下接続用の突起を有する平板状にプレス成形する
操作と、その操作の結果得られた前記平板の上に、前記
セパレータとなるべき原料セラミック粉末を一方の面に
上下接続用の突起を有する平板状にプレス成形する操作
を繰り返して、活性炭電極材料からなる平板とセラミッ
ク粉末からなる平板とが交互に積層されると共に、前記
セラミック粉末からなる平板はつづら折りに上下に連結
し、前記活性炭電極材料からなる平板は一層置きに上下
に連結する構造の積層体を形成する工程と、前記積層体
を高温の水蒸気雰囲気中で焼成して、前記活性炭電極材
料からなる平板中のバインダを炭化すると共に賦活して
多孔質にすると同時に、前記セラミック粉末からなる平
板を焼結して多孔質にする工程と、前記多孔質化した積
層体に電解質溶液を含浸する工程と、前記電解質溶液を
含浸させた積層体を前記ガスケット内に収納し、前記集
電体で封入する工程とを含む電気二重層コンデンサの製
造方法によって製造される。
【００１５】本発明の電気二重層コンデンサは又、上記
の電気二重層コンデンサを単位とし、その単位の電気二
重層コンデンサを複数個、電気的に直列接続となるよう
に積層した構造であることを特徴とする積層構造の電気
二重層コンデンサである。
の電気二重層コンデンサを単位とし、その単位の電気二
重層コンデンサを複数個、電気的に直列接続となるよう
に積層した構造であることを特徴とする積層構造の電気
二重層コンデンサである。
【００１６】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施
の形態による電気二重層コンデンサ素子の断面図であ
る。図２は、図１に示すコンデンサ素子の断面を、製造
工程順に示す図である。
て、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施
の形態による電気二重層コンデンサ素子の断面図であ
る。図２は、図１に示すコンデンサ素子の断面を、製造
工程順に示す図である。
【００１７】図１を参照して、この図に示す電気二重層
コンデンサ素子では、絶縁性ブチルゴム製の円筒状ガス
ケット４の上下の開放面を、導電性ブチルゴム製の集電
体３Ａ，３Ｂが塞いでいる。ガスケット４内部の空間
は、つづら折りの多孔質セラミック製セパレータにより
二つの空間に分断されている。一方の空間は集電体３Ａ
により蓋をされ、内部に活性炭電極１Ａが充填されてい
る。この活性炭電極１Ａは、集電体３Ａに接触してい
る。他方の空間は集電体３Ｂにより蓋をされ、内部に活
性炭電極１Ｂが充填されている。活性炭電極１Ｂは、集
電体３Ｂに接触している。本実施の形態では、図１に示
すコンデンサ素子を８個積層し、図３（ｂ）に示す積層
構造の電気二重層コンデンサとした。
コンデンサ素子では、絶縁性ブチルゴム製の円筒状ガス
ケット４の上下の開放面を、導電性ブチルゴム製の集電
体３Ａ，３Ｂが塞いでいる。ガスケット４内部の空間
は、つづら折りの多孔質セラミック製セパレータにより
二つの空間に分断されている。一方の空間は集電体３Ａ
により蓋をされ、内部に活性炭電極１Ａが充填されてい
る。この活性炭電極１Ａは、集電体３Ａに接触してい
る。他方の空間は集電体３Ｂにより蓋をされ、内部に活
性炭電極１Ｂが充填されている。活性炭電極１Ｂは、集
電体３Ｂに接触している。本実施の形態では、図１に示
すコンデンサ素子を８個積層し、図３（ｂ）に示す積層
構造の電気二重層コンデンサとした。
【００１８】図１に示すコンデンサ素子は、次のように
して製造される。図２を参照して、先ず、バインダとし
てのフェノール樹脂４０％と活性炭粉末（比表面積：１
５００ｍ2 ／ｇ）とを混練した活性炭電極材料を、直径
１８ｍｍの円板１Ｂ1 にプレス成形（圧力：１００ｋｇ
／ｃｍ2 ）する（図２（ａ））。円板１Ｂ1 の周辺部分
には、この後の工程で積層される上層の活性炭電極１Ｂ
2 （図２（ｅ）参照）に接続するために、突起を設けて
おく。
して製造される。図２を参照して、先ず、バインダとし
てのフェノール樹脂４０％と活性炭粉末（比表面積：１
５００ｍ2 ／ｇ）とを混練した活性炭電極材料を、直径
１８ｍｍの円板１Ｂ1 にプレス成形（圧力：１００ｋｇ
／ｃｍ2 ）する（図２（ａ））。円板１Ｂ1 の周辺部分
には、この後の工程で積層される上層の活性炭電極１Ｂ
2 （図２（ｅ）参照）に接続するために、突起を設けて
おく。
【００１９】次に、シリカ繊維を主体としたセラミック
粉末を活性炭電極用の円板１Ｂ1 の上に円板状にプレス
成形し、後にセパレータとなるべき円板２1 を形成する
（図２（ｂ））。このセパレータ２1 は直径１７．８ｍ
ｍである。活性炭電極用の円板１Ｂ1 と同様に周辺部分
に、後の工程で積層される上層のセパレータ２2 （図２
（ｄ）参照）に接続するための突起を設けておく。この
突起は又、第一層目の活性炭電極１Ｂ1 と第三層目の活
性炭電極１Ａ1 （図２（ｃ）参照）とが接触し短絡しな
いようにするためのものでもある。
粉末を活性炭電極用の円板１Ｂ1 の上に円板状にプレス
成形し、後にセパレータとなるべき円板２1 を形成する
（図２（ｂ））。このセパレータ２1 は直径１７．８ｍ
ｍである。活性炭電極用の円板１Ｂ1 と同様に周辺部分
に、後の工程で積層される上層のセパレータ２2 （図２
（ｄ）参照）に接続するための突起を設けておく。この
突起は又、第一層目の活性炭電極１Ｂ1 と第三層目の活
性炭電極１Ａ1 （図２（ｃ）参照）とが接触し短絡しな
いようにするためのものでもある。
【００２０】更に、セパレータ２1 の上に、そのセパレ
ータ２1 を挟んで第一層目の活性炭電極１Ｂ1 と対向す
る活性炭電極のための円板１Ａ1 を、プレス成形する
（図２（ｃ））。この円板１Ａ1 にもその周辺部分に、
この後の工程で積層される上層の活性炭電極用円板１Ａ
2 （図２（ｆ）参照）と接続するための突起を設けてお
く。この円板１Ａ1 の厚さは、第１層目の円板１Ｂ1 の
２倍である。
ータ２1 を挟んで第一層目の活性炭電極１Ｂ1 と対向す
る活性炭電極のための円板１Ａ1 を、プレス成形する
（図２（ｃ））。この円板１Ａ1 にもその周辺部分に、
この後の工程で積層される上層の活性炭電極用円板１Ａ
2 （図２（ｆ）参照）と接続するための突起を設けてお
く。この円板１Ａ1 の厚さは、第１層目の円板１Ｂ1 の
２倍である。
【００２１】以後、これまでと同様にして、セラミック
粉末、活性炭電極材料を交互にプレス成形し、セラミッ
ク粉末円板２2 、活性炭電極用円板１Ｂ2 と、順次積層
を重ねる（図２（ｄ），（ｅ））。このようにして得た
積層プレス体（図２（ｆ））は、上記の積層操作を１１
回繰り返したものである。最終第１１層目の活性炭電極
用円板１Ａ3 の厚みを、第１層目の円板１Ｂ1 の厚みと
同じにして、セパレータを挟んだ活性炭電極の厚みが同
等となるようにしている。
粉末、活性炭電極材料を交互にプレス成形し、セラミッ
ク粉末円板２2 、活性炭電極用円板１Ｂ2 と、順次積層
を重ねる（図２（ｄ），（ｅ））。このようにして得た
積層プレス体（図２（ｆ））は、上記の積層操作を１１
回繰り返したものである。最終第１１層目の活性炭電極
用円板１Ａ3 の厚みを、第１層目の円板１Ｂ1 の厚みと
同じにして、セパレータを挟んだ活性炭電極の厚みが同
等となるようにしている。
【００２２】このようにプレス成形して得た塊を、８０
０〜９００℃の水蒸気雰囲気中で焼成する。これによ
り、活性炭粉末にバインダとして混合したフェノール樹
脂は、炭化すると同時に水蒸気により賦活されて活性炭
となり、多孔質となる。一方、セラミック粉末は焼結さ
れて、多孔質セラミックセパレータとなる。
０〜９００℃の水蒸気雰囲気中で焼成する。これによ
り、活性炭粉末にバインダとして混合したフェノール樹
脂は、炭化すると同時に水蒸気により賦活されて活性炭
となり、多孔質となる。一方、セラミック粉末は焼結さ
れて、多孔質セラミックセパレータとなる。
【００２３】次いで、上記の多孔質の塊に３０ｗｔ％の
希硫酸水溶液を真空含浸させ、活性炭電極１Ａ，１Ｂ及
び多孔質セラミックセパレータ２内の空孔内の空気を希
硫酸水溶液で置換する。
希硫酸水溶液を真空含浸させ、活性炭電極１Ａ，１Ｂ及
び多孔質セラミックセパレータ２内の空孔内の空気を希
硫酸水溶液で置換する。
【００２４】その後、絶縁性ブチルゴム製の円筒状ガス
ケット４内に、上記の希硫酸水溶液含浸済みの活性炭電
極・セパレータ一体化物を収納する。更に、カーボンを
混練りすることにより導電性を付与したブチルゴムベー
スの集電体３Ａ，３Ｂでガスケット４に蓋をし、ガスケ
ット内部を外気から遮断、封口してコンデンサ素子とす
る。
ケット４内に、上記の希硫酸水溶液含浸済みの活性炭電
極・セパレータ一体化物を収納する。更に、カーボンを
混練りすることにより導電性を付与したブチルゴムベー
スの集電体３Ａ，３Ｂでガスケット４に蓋をし、ガスケ
ット内部を外気から遮断、封口してコンデンサ素子とす
る。
【００２５】最後に、このコンデンサ素子を８個上下に
積層し、積層体に１〜１００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力を加
え、その圧力を保持した状態で金属ケース８の開口端縁
９を内側に折り曲げることによりかしめ封口して、図３
（ｂ）に示す構造の積層型電気二重層コンデンサを完成
する。
積層し、積層体に１〜１００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力を加
え、その圧力を保持した状態で金属ケース８の開口端縁
９を内側に折り曲げることによりかしめ封口して、図３
（ｂ）に示す構造の積層型電気二重層コンデンサを完成
する。
【００２６】本実施の形態により得られた電気二重層コ
ンデンサ素子は、活性炭電極１Ａ，１Ｂがつづら折りに
なっているので、同じ容積でも対向面積を広くでき、
又、セパレータとして、電解質溶液に対する濡れ性がポ
リプロピレンフィルムよりも濡れ性の良好なセラミック
製のセパレータを用いているので、内部電極抵抗を、こ
れまでの電気二重層コンデンサよりも更に低くできる。
ンデンサ素子は、活性炭電極１Ａ，１Ｂがつづら折りに
なっているので、同じ容積でも対向面積を広くでき、
又、セパレータとして、電解質溶液に対する濡れ性がポ
リプロピレンフィルムよりも濡れ性の良好なセラミック
製のセパレータを用いているので、内部電極抵抗を、こ
れまでの電気二重層コンデンサよりも更に低くできる。
【００２７】しかも、活性炭電極中のバインダの炭化お
よび賦活による活性炭化と、セラミック製セパレータの
多孔質化とが、水蒸気雰囲気中での高温焼成によりただ
一回の操作で同時に行われるので、量産性に富んでい
る。
よび賦活による活性炭化と、セラミック製セパレータの
多孔質化とが、水蒸気雰囲気中での高温焼成によりただ
一回の操作で同時に行われるので、量産性に富んでい
る。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の製造方法
による電気二重層コンデンサは、活性炭電極およびセパ
レータをつづら折りにすることにより、電極の対向面積
を大きくし、又、セパレータとして、電解質溶液に対す
る濡れ性がこれまでのポリプロピレン製フィルムなどよ
り良好な多孔質セラミック製のセパレータを用いる。こ
れにより、従来より内部抵抗を下げている。
による電気二重層コンデンサは、活性炭電極およびセパ
レータをつづら折りにすることにより、電極の対向面積
を大きくし、又、セパレータとして、電解質溶液に対す
る濡れ性がこれまでのポリプロピレン製フィルムなどよ
り良好な多孔質セラミック製のセパレータを用いる。こ
れにより、従来より内部抵抗を下げている。
【００２９】上記内部抵抗の低い電気二重層コンデンサ
は、活性炭電極中のバインダの炭化および賦活による活
性炭化と、セラミック製セパレータの焼結による多孔質
化とを、水蒸気雰囲気中での高温焼成により同時に行う
ことを特徴とする本発明の製造方法により、効率よく製
造することができる。
は、活性炭電極中のバインダの炭化および賦活による活
性炭化と、セラミック製セパレータの焼結による多孔質
化とを、水蒸気雰囲気中での高温焼成により同時に行う
ことを特徴とする本発明の製造方法により、効率よく製
造することができる。
【図１】本発明の一実施の形態による電気二重層コンデ
ンサ素子の断面図である。
ンサ素子の断面図である。
【図２】図１に示す電気二重層コンデンサ素子の断面を
製造工程順に示す図である。
製造工程順に示す図である。
【図３】従来の電気二重層コンデンサ素子の一例の断面
図および、この素子を積層した積層型電気二重層コンデ
ンサの断面図である。
図および、この素子を積層した積層型電気二重層コンデ
ンサの断面図である。
【図４】従来の積層型電気二重層コンデンサの他の例の
断面図である。
断面図である。
１Ａ，１Ｂ 活性炭電極 ２ セパレータ ３Ａ，３Ｂ 集電体 ４，４Ａ，４Ｂ ガスケット ５ 素子積層体 ６ 絶縁ケース ７Ａ，７Ｂ 電極板 ８ 金属ケース ９ ケース開放端縁 ２１Ａ，２１Ｂ 活性炭電極 ２２ セパレータ ３１Ａ，３１Ｂ 活性炭電極
Claims (1)
- 【請求項１】 非導電性材料からなり両端面開放の筒状
のガスケットと、イオン非透過性で電子伝導性の材料か
らなり前記ガスケットの二つの開放端面を塞ぐ二つの集
電体と、イオン透過性で非電子伝導性の多孔質のセラミ
ック板からなり、前記ガスケットと二つの導電性セパレ
ータとで囲まれる空間をつづら折りに二つの空間に分断
するセパレータであって、分断された後の一方の空間は
前記二つの集電体の一方により塞がれ、他方の空間は他
方の集電体により塞がれるように分断するセパレータ
と、前記セパレータを介して分離された二つの活性炭電
極層であって、それら二つの活性炭電極の一方は前記一
方の集電体に接触し、他方は前記他方の集電体に接触す
るように配置された活性炭電極とを含んでなる電気二重
層コンデンサを製造する方法であって、 活性炭粉末とバインダとを混合してなる活性炭電極材料
を一方の面に上下接続用の突起を有する平板状にプレス
成形する操作と、その操作の結果得られた前記平板の上
に、前記セパレータとなるべき原料セラミック粉末を一
方の面に上下接続用の突起を有する平板状にプレス成形
する操作を繰り返して、活性炭電極材料からなる平板と
セラミック粉末からなる平板とが交互に層されると共
に、前記セラミック粉末からなる平板はつづら折りに上
下に連結し、前記活性炭電極材料からなる平板は一層置
きに上下に連結する構造の積層体を形成する工程と、 前記積層体を高温の水蒸気雰囲気中で焼成して、前記活
性炭電極材料からなる平板中のバインダを炭化すると共
に賦活して多孔質にすると同時に、前記セラミック粉末
からなる平板を焼結して多孔質にする工程と、 前記多孔質化した積層体に電解質溶液を含浸する工程
と、 前記電解質溶液を含浸させた積層体を前記ガスケット内
に収納し、前記集電体で封入する工程とを含むことを特
徴とする電気二重層コンデンサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7238018A JP2710238B2 (ja) | 1995-09-18 | 1995-09-18 | 電気二重層コンデンサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7238018A JP2710238B2 (ja) | 1995-09-18 | 1995-09-18 | 電気二重層コンデンサの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0982572A JPH0982572A (ja) | 1997-03-28 |
| JP2710238B2 true JP2710238B2 (ja) | 1998-02-10 |
Family
ID=17023942
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7238018A Expired - Lifetime JP2710238B2 (ja) | 1995-09-18 | 1995-09-18 | 電気二重層コンデンサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2710238B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4890815B2 (ja) * | 2005-08-10 | 2012-03-07 | 積水化学工業株式会社 | 電気二重層キャパシタ用電極の製造方法及び電気二重層キャパシタ用セパレータの製造方法 |
| FR2977971B1 (fr) * | 2011-07-13 | 2013-08-16 | Hutchinson | Cellule de supercondensateur et module supercapacitif incorporant une pluralite de ces cellules. |
| US10121607B2 (en) | 2013-08-22 | 2018-11-06 | Corning Incorporated | Ceramic separator for ultracapacitors |
| JP7192996B2 (ja) * | 2019-08-06 | 2022-12-20 | 株式会社村田製作所 | 蓄電デバイス |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0463117U (ja) * | 1990-10-02 | 1992-05-29 | ||
| JPH07201681A (ja) * | 1993-12-28 | 1995-08-04 | Hitachi Ltd | 電気二重層キャパシタ |
-
1995
- 1995-09-18 JP JP7238018A patent/JP2710238B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0982572A (ja) | 1997-03-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19970924 |