JP3309436B2 - 電気二重層コンデンサ - Google Patents

電気二重層コンデンサ

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    • Y02E60/13Energy storage using capacitors

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  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、分極性電極と電解液
(質)との界面で形成される電気二重層を利用した静電
容量の大きい特性を有し、主に、揮発性半導体メモリー
(例えば、RAM……ランダムアクセスメモリー)の停
電時バックアップ用として使用される電気二重層コンデ
ンサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、この種の電気二重層コンデンサは
円盤型(コイン型、ボタン型)と称される構造でより小
形・軽量・低価格化が図られている。
【0003】以下に従来の電気二重層コンデンサについ
て説明する。図3は従来の電気二重層コンデンサの構造
を示したもので、すなわち、黒鉛、活性炭、カーボンブ
ラックおよび若干のバインダーなどからなる材料を成
型、または抄紙化(パルプなどをバインダーとして紙漉
き技術で加工する)し、これらをアルミニウムやステン
レスのネットに担時させた電極、またはカーボン繊維、
特に活性炭繊維布からなる一対の分極性電極1a,1b
の間に電解液2を含浸させたセパレータ3を介在させ、
そしてこれらを集電体と外装材を兼ねる金属ケース4と
金属蓋5内に収納し、かつパッキン6によって密閉した
構造となっていた。さらにこの電気二重層コンデンサ
は、集電性を上げるために、一対の分極性電極1a,1
bにおける金属ケース4および金属蓋5と接触する面
に、プラズマ溶射などによってアルミニウム層7aを形
成するか、あるいは接着性および導電性が高い塗膜7b
を塗布したりしていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記した構成の電気二
重層コンデンサの場合、電解液2として非水系の有機電
解液を使用しているが、それでも最高使用電圧は2.8
Vで、かつ最高使用温度は70℃である。したがって、
通常は単セルを2個積層(直列接続)して定格電圧;
5.5Vとして商品化している。これは、他の受動電子
部品と比べて最も低い水準にある。そのことから、電気
二重層コンデンサにおいては、使用電圧アップおよび使
用温度アップに関する要望は非常に強いものがある。と
ころが、使用電圧と使用温度の関係は表裏をなすもので
あるため、同一製品を低い電圧で使用すれば高い温度で
の使用が可能であり、一方、高い電圧での使用は低い温
度での使用を強いられるものである。
【0005】本発明はこのような点に鑑み、使用電圧を
5.5Vと固定した上で、最高使用温度を従来70℃で
あったものを85℃に引き上げることができる電気二重
層コンデンサを提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の電気二重層コンデンサは、一対の分極性電極
の間に介在されたセパレータと、前記一対の分極性電極
とセパレータに含浸された電解液と、前記一対の分極性
電極を収納し、かつ集電体と外装材を兼ねるプラス側の
皿状の金属ケースと、この皿状の金属ケースの開口部を
ガスケットを介して密封するとともに、集電体と外装材
を兼ねるマイナス側の金属蓋とを有し、前記プラス側の
皿状の金属ケースは内側がアルミニウムで外側がステン
レスであるクラッド材により構成し、かつマイナス側の
金属蓋はステンレスにより構成し、さらに前記プラス側
の皿状の金属ケースにおける内側のアルミニウムの一部
にステンレスを存在させたものである。
【0007】
【作用】上記構成によれば、一対の分極性電極を収納
し、かつ集電体と外装材を兼ねるプラス側の皿状の金属
ケースを、内側がアルミニウムで外側がステンレスであ
るクラッド材により構成し、この金属ケースにおける内
側のアルミニウムの一部にステンレスを存在させている
ため、このステンレスが電位的に安定な方向にシフトす
るものと考えられ、その結果、85℃の使用温度条件下
でも、電気的特性、例えば、内部抵抗、漏れ電流が大き
く変化することのない安定性に優れた電気二重層コンデ
ンサを得ることができるものである。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面にもとづい
て説明する。図1は本発明の一実施例における電気二重
層コンデンサを示したもので、11a,11bは一対の
分極性電極で、この一対の分極性電極11a,11bの
間にはセパレータ12を介在させている。そしてこのセ
パレータ12と一対の分極性電極11a,11bには電
解液13を含浸させている。
【0009】また前記一対の分極性電極11a,11b
は集電体と外装材を兼ねるプラス側の皿状の金属ケース
14内に収納し、かつこの金属ケース14の開口部はガ
スケット15を介して、集電体と外装材を兼ねるマイナ
ス側の金属蓋16で密封している。さらに前記一対の分
極性電極11a,11bにおける金属ケース14および
金属蓋16と接触する面には、集電性を上げるために、
プラズマ溶射などによってアルミニウム層17aを形成
するか、あるいは接着性および導電性が高い塗膜17b
を塗布しているものである。
【0010】そして前記プラス側の皿状の金属ケース1
4は、内面がアルミニウムで外側がステンレスであるク
ラッド材により構成し、一方、マイナス側の金属蓋16
はステンレスにより構成している。また前記プラス側の
皿状の金属ケース14は、内側のアルミニウムの一部に
削除部18を設けて外側のステンレスを内側に露出させ
ている。
【0011】図2は本発明の他の実施例における電気二
重層コンデンサを示したもので、図1に示す本発明の一
実施例と同一部品については同一番号を付している。
【0012】そしてこの図2に示す本発明の他の実施例
は、プラス側の皿状の金属ケース14における内側のア
ルミニウムの一部にステンレスの切片19を溶接により
接続したものである。
【0013】次に具体的な実施例について説明する。前
記一対の分極性電極11a,11bとしては、直径13
mm、目付け250g/m2の活性炭繊維布を使用した。そ
して、この一対の分極性電極11a,11bを構成する
活性炭繊維布の片面には、0.05mm程度のアルミニウ
ム層17aがプラズマ溶射によってそれぞれ形成されて
おり、その全体の厚みは0.8mmである。また電位的に
プラスとなる皿状の金属ケース14は、外径が18mmで
あり、かつ内側がアルミニウムで外側がステンレス(S
US304)であるクラッド材により構成している。電
位的にマイナスとなる金属蓋16は、ステンレス(SU
S304)により構成している。そして前記一対の分極
性電極11a,11bと金属ケース14および金属蓋1
6はそれぞれ溶接によって接続されている。
【0014】またセパレータ12はポリプロピレン繊維
からなる不織布で構成しているもので、それは厚みが
0.35mm、目付けが100g/m2の多孔シートであ
る。ガスケット15はポリプロピレン樹脂成型品であ
り、また電解液13はプロピレンカーボネートにテトラ
エチルアンモニウムテトラフルオロボレートを0.8モ
ル、テトラエチルフォスフォニウムテトラフルオロボレ
ートを0.2モル加えたものであり、これを150μl
使用している。
【0015】このように構成された単セルの電気二重層
コンデンサは、3Vの耐電圧を有しているが、実際に使
用する場合には、半導体メモリーの駆動電圧に対処する
ために単セルの電気二重層コンデンサを2枚積層(直列
接続)し、5.5V定格品としている。
【0016】本発明の各実施例における電気二重層コン
デンサと従来の電気二重層コンデンサの比較は、(1)
初期値{静電容量C(F)、内部抵抗Z(Ω)、漏れ電
流LC(μA)}、(2)信頼性テストとして実施して
いる高温負荷試験後(85℃、5.5V印加の500時
間経過後および1000時間経過後)の電気的特性(静
電容量変化率、内部抵抗、漏れ電流)について行ったも
ので、その試験結果は、(表1)に示す通りとなった。
【0017】なお、この(表1)における本発明の実施
例1は、活性炭繊維布の片面に0.05mm程度のアルミ
ニウム層17aをプラズマ溶射によって形成した一対の
分極性電極11a,11bを収納するプラス側の皿状の
金属ケース14における内側のアルミニウムの一部に、
直径1mmの削除部18を設けて外側のステンレス(SU
S304)を内側に露出させたものである。
【0018】本発明の実施例2は、活性炭繊維布の片面
に0.05mm程度のアルミニウム層17aをプラズマ溶
射によって形成した一対の分極性電極11a,11bを
収納するプラス側の皿状の金属ケース14における内側
のアルミニウムの一部に、直径2mm、厚み0.1mmのス
テンレス(SUS304)の切片19を溶接により接続
したものである。従来例1は、本発明の実施例1,2の
ように、直径1mmの削除部18、あるいは直径2mm、厚
み0.1mmのステンレス(SUS304)の切片19を
設けていない以外は、本発明の実施例1,2と同じ構成
にしたものである。
【0019】参考例は、従来例1がプラス側の皿状の金
属ケースを内側がアルミニウムで外側がステンレス(S
US304)であるクラッド材により構成しているのに
対し、プラス側の皿状の金属ケースを、ステンレス(S
US304)のみで構成したものである。
【0020】従来例2は、一対の分極性電極として、ヤ
シガラ系の活性炭に導電剤としてのカーボンブラック、
バインダーとしてのポリフロンを混練して成型した直径
13mm、厚み0.7mmのものを使用し、そしてこの一対
の分極性電極における金属ケースおよび金属蓋と接触す
る面に、接着性と導電性に優れている、主にグラファイ
トと合成樹脂からなる塗膜を塗布したものである。
【0021】本発明の実施例3は、従来例2の構成にお
いて、本発明の実施例1と同様に、プラス側の皿状の金
属ケース14における内側のアルミニウムの一部に、直
径1mmの削除部18を設けて外側のステンレス(SUS
304)を内側に露出させたものである。
【0022】本発明の実施例4は、従来例2の構成にお
いて、本発明の実施例2と同様に、プラス側の皿状の金
属ケース14における内側のアルミニウムの一部に、直
径2mm、厚み0.1mmのステンレス(SUS304)の
切片19を溶接により接続したものである。
【0023】
【表1】
【0024】この(表1)から明らかなように、本発明
の実施例1,2,3,4においては、従来例1,2のよ
うに、信頼性テストとして実施している高温負荷試験後
(85℃、5.5V印加の500時間経過後および10
00時間経過後)の電気的特性、すなわち、静電容量変
化率ΔC(%)、内部抵抗Z(Ω)、漏れ電流LC(μ
A)はいずれも大きく変化しておらず、安定性に優れて
いるものであり、したがって、本発明の実施例1,2,
3,4によれば、使用電圧を5.5Vと固定した上で、
最高使用温度を従来70℃であったものを、85℃に引
き上げることができるものである。
【0025】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、一対の分
極性電極を収納し、かつ集電体と外装材を兼ねるプラス
側の皿状の金属ケースを、内側がアルミニウムで外側が
ステンレスであるクラッド材により構成し、この金属ケ
ースにおける内側のアルミニウムの一部にステンレスを
存在させているため、このステンレスが電位的に安定な
方向にシフトするものと考えられ、その結果、85℃の
使用温度条件下でも、電気的特性、例えば、内部抵抗、
漏れ電流が大きく変化することのない安定性に優れた電
気二重層コンデンサを得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す電気二重層コンデンサ
の断面図
【図2】本発明の他の実施例を示す電気二重層コンデン
サの断面図
【図3】従来例を示す電気二重層コンデンサの断面図
【符号の説明】
11a,11b 一対の分極性電極 12 セパレータ 13 電解液 14 金属ケース 15 ガスケット 16 金属蓋 18 削除部 19 ステンレスの切片

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一対の分極性電極の間に介在されたセパレ
    ータと、前記一対の分極性電極とセパレータに含浸され
    た電解液と、前記一対の分極性電極を収納し、かつ集電
    体と外装材を兼ねるプラス側の皿状の金属ケースと、こ
    の皿状の金属ケースの開口部をガスケットを介して密封
    するとともに、集電体と外装材を兼ねるマイナス側の金
    属蓋とを有し、前記プラス側の皿状の金属ケースは内側
    がアルミニウムで外側がステンレスであるクラッド材に
    より構成し、かつマイナス側の金属蓋はステンレスによ
    り構成し、さらに前記プラス側の皿状の金属ケースにお
    ける内側のアルミニウムの一部にステンレスを存在させ
    た電気二重層コンデンサ。
  2. 【請求項2】プラス側の皿状の金属ケースにおける内側
    のアルミニウムの一部に削除部を設けて外側のステンレ
    スを内側に露出させた請求項1記載の電気二重層コンデ
    ンサ。
  3. 【請求項3】プラス側の皿状の金属ケースにおける内側
    のアルミニウムの一部にステンレスの切片を接続した請
    求項1記載の電気二重層コンデンサ。
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