JP3417119B2 - 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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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、各種電子機器に利用さ
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】従来のこの種の電気二重層コンデンサ
は、図2に示すような構造となっていた。すなわち、一
対の分極性電極1a,1bと、この一対の分極性電極1
a,1bの間に介在されたセパレータ2と、前記一対の
分極性電極1a,1bとセパレータ2に含浸された電解
液とを有し、そして前記一対の分極性電極1a,1bと
皿状の金属ケース3および金属蓋4との間に炭素系導電
層5a,5bを設け、さらに前記皿状の金属ケース3の
開口部を封口体6を介して金属蓋4で密封することによ
り構成していた。また前記炭素系導電層5a,5bのバ
インダーとしては、特開昭59−3915号公報におい
ては、メチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリ
ビニルブチラール、ポリビニルアセテート、ポリビス
(ポリブテン)が単独で用いられていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の電気二
重層コンデンサにおいて、炭素系導電層5a,5bのバ
インダーとしてメチルセルロースを用いた場合は、16
0℃以上の高温で数分間放置した後の抵抗変化は小さ
い。この炭素系導電層5a,5bは導電材料、バインダ
ー、媒体を混合した炭素系導電層基剤を皿状の金属ケー
ス3と金属蓋4とに塗布し、かつ乾燥により硬化させて
得られる。この場合、接着剤としての役目を成すバイン
ダーであるメチルセルロースは、前記乾燥による硬化に
よって固化された状態となるもので、この炭素系導電層
5a,5bに一対の分極性電極1a,1bを接着する場
合、皿状の金属ケース3または金属蓋4を加熱して炭素
系導電層5a,5bを軟化させるようにしているが、前
記接着剤としての役目を成すバインダーであるメチルセ
ルロースは、軟化をさせる手段を講じたとしても、固化
された状態のままであるため、炭素系導電層5a,5b
に一対の分極性電極1a,1bを接着した場合、その接
着力は弱く、そのため、一対の分極性電極1a,1bが
炭素系導電層5a,5bからずれ易くなる。そして一対
の分極性電極1a,1bが炭素系導電層5a,5bに対
してずれた形で接着された場合、この一対の分極性電極
1a,1bはセパレータ2を介してずれて対向すること
になり、そしてこのずれにより、抵抗不良が増加して特
性検査の良品率が低下するという問題点を有していた。
【0004】一方、ポリビニルアルコール、ポリビニル
ブチラール、ポリビニルアセテート、ポリビス(ポリブ
テン)を用いた場合は、上記のような特性検査の良品率
が低下するという問題点はない。すなわち、炭素系導電
層5a,5bは前述したように導電材料、バインダー、
媒体を混合した炭素系導電層基剤を皿状の金属ケース3
または金属蓋4に塗布し、かつ乾燥により硬化させて得
られるものであり、この場合、接着剤としての役目を成
すバインダーであるポリビニルアルコール、ポリビニル
ブチラール、ポリビニルアセテート、ポリビス(ポリブ
テン)は、前記乾燥による硬化によって固化された状態
となるもので、この炭素系導電層5a,5bに一対の分
極性電極1a,1bを接着する場合、皿状の金属ケース
3または金属蓋4を加熱して炭素系導電層5a,5bを
軟化させるようにしているが、前記接着剤としての役目
を成すバインダーであるポリビニルアルコール、ポリビ
ニルブチラール、ポリビニルアセテート、ポリビス(ポ
リブテン)は、軟化をさせる手段を講じた場合、軟化さ
れた状態となるため、炭素系導電層5a,5bに一対の
分極性電極1a,1bを接着した場合、その接着力は強
くなり、そのため、一対の分極性電極1a,1bが炭素
系導電層5a,5bからずれるということはなくなる。
そしてこの場合、一対の分極性電極1a,1bが炭素系
導電層5a,5bに対してずれた形で接着されることは
なくなるため、ずれによる抵抗不良の増加ということも
なくなり、これにより、特性検査の良品率が低下すると
いう問題点はない。
【0005】しかしながら、160℃以上の高温で数分
間放置した後の抵抗変化は大きくなる。この場合は、抵
抗変化の面が性能上あまり芳ばしくないという問題点を
有していた。このように、上記した従来の電気二重層コ
ンデンサは、いずれにしても、製造工程における特性検
査の良品率が低下するという問題点もしくは160℃以
上の高温で数分間放置した後の抵抗変化の面であまり芳
ばしくないという問題点のどちらかを有していた。
【0006】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、製造工程における特性検査の良品率が低下すること
なく、かつ160℃以上の高温で数分間放置した後の抵
抗変化も小さい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。
【0007】
【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
極と、この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と皿状の金属ケースお
よび金属蓋との間に設けた炭素系導電層と、前記皿状の
金属ケースの開口部と金属蓋との間を密封する封口体と
を有し、前記炭素系導電層を、耐熱性に富む材料により
構成されたバインダーを含む第1の炭素系導電層と、熱
可塑性樹脂材料からなるバインダーを含む第2の炭素系
導電層とにより構成するとともに、前記第1の炭素系導
電層は皿状の金属ケースおよび金属蓋側に配置し、かつ
第2の炭素系導電層は分極性電極側に配置したものであ
る。
【0008】
【作用】上記構成によれば、電気二重層コンデンサの炭
素系導電層を、耐熱性に富む材料により構成されたバイ
ンダーを含む第1の炭素系導電層と、熱可塑性樹脂材料
からなるバインダーを含む第2の炭素系導電層とにより
構成するとともに、前記第1の炭素系導電層は皿状の金
属ケースおよび金属蓋側に配置し、かつ第2の炭素系導
電層は分極性電極側に配置しているため、製造工程にお
ける特性検査の良品率が低下することはないものであ
る。なぜなら、炭素系導電層は導電材料、バインダー、
媒体を混合した炭素系導電層基剤を皿状の金属ケースま
たは金属蓋に塗布し、かつ乾燥により硬化させて得られ
るものであり、そしてこの炭素系導電層に一対の分極性
電極を接着する場合、皿状の金属ケースまたは金属蓋を
加熱して炭素系導電層を軟化させることにより、一対の
分極性電極を接着するが、この一対の分極性電極が接着
される第2の炭素系導電層は、接着剤としての役目を成
すバインダーとして熱可塑性樹脂材料を用いているた
め、皿状の金属ケースまたは金属蓋を加熱することによ
り、第2の炭素系導電層は容易に軟化することになり、
これにより、第2の炭素系導電層に一対の分極性電極を
接着した場合、その接着力は強くなり、そのため、一対
の分極性電極が第2の炭素系導電層からずれるというこ
とはなくなるため、ずれによる抵抗不良の増加というこ
ともなくなり、したがって、製造工程における特性検査
の良品率が低下することはないのである。また第1の炭
素系導電層は耐熱性に富む材料により構成されたバイン
ダーを含んでいるため、160℃以上の高温で数分間放
置した後の抵抗変化も小さいものである。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。
【0010】図1は本発明の実施例を示したもので、1
1a,11bは活性炭粉末からなる直径4.5mm、厚
さ1.0mmの円柱状をなす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1
2を介在させている。また前記一対の分極性電極11
a,11bとセパレータ12には10wt%のテトラエ
チルアンモニウムテトラフルオロボレートをプロピレン
カーボネートに溶解した電解液を含浸させている。また
前記一対の分極性電極11a,11bは集電体となる皿
状の金属ケース13に収納しており、そして、この皿状
の金属ケース13の開口部は封口体14を介して集電体
となる金属蓋15により密封されている。そしてまた、
前記一方の分極性電極11aと金属蓋15との間および
他方の分極性電極11bと皿状の金属ケース13との間
には炭素系導電層16a,16bを設けている。この炭
素系導電層16a,16bは、耐熱性に富む材料である
カルボキシメチルセルロースのNa塩からなるバインダ
ーを含む第1の炭素系導電層16cと、熱可塑性樹脂材
料であるアクリル酸樹脂−スチレン共重合体からなるバ
インダーを含む第2の炭素系導電層16dとにより構成
し、そして前記第1の炭素系導電層16cは集電体とな
る皿状の金属ケース13および集電体となる金属蓋15
側に配置し、かつ前記第2の炭素系導電層16dは第1
の炭素系導電層16cの表層に配置している。
【0011】(表1)は電気二重層コンデンサにおい
て、導電材料として天然黒鉛を20〜30wt%、バイ
ンダーとしてカルボキシメチルセルロースのNa塩を4
〜16wt%、媒体として水を50〜75wt%、分散
剤としてアンモニアを数wt%用い、これらを混合した
炭素系導電層基剤を集電体となる皿状の金属ケース13
と集電体となる金属蓋15にそれぞれ2μlずつ塗布し
た後、60〜150℃の温度範囲で、10〜60分間加
熱硬化させて第1の炭素系導電層16cを構成し、その
後、導電材料として人造黒鉛を20〜30wt%、バイ
ンダーとしてアクリル酸樹脂−スチレン共重合体を4〜
16wt%、アルカリ金属塩、例えば、Na塩を0〜4
wt%、媒体として水と低級アルコール、例えば、2−
ブトキシエタノールの混合物を50〜75wt%用い、
これらを混合した炭素系導電層基剤を、集電体となる皿
状の金属ケース13と集電体となる金属蓋15に塗布し
て硬化させた第1の炭素系導電層16cの上にそれぞれ
2μlずつ塗布した後、60〜120℃の温度範囲で、
10〜120分間加熱硬化させて第2の炭素系導電層1
6dを構成し、そして第2の炭素系導電層16dの上に
電解液を含浸させた一対の分極性電極11a,11bを
設置した本発明の実施例と、導電材料として黒鉛を25
〜35wt%、バインダーとしてメチルセルロース(従
来例1)、ポリビニルアルコール(従来例2)、ポリビ
ニルブチラール(従来例3)、ポリビニルアセテート
(従来例4)、ポリビス(ポリブテン)(従来例5)を
5〜20wt%、イソプロピルアルコールを45〜70
wt%用い、これらを混合した炭素系導電層基剤を皿状
の金属ケース3と金属蓋4にそれぞれ2μlずつ塗布し
た後、60〜150℃の温度範囲で、10〜60分間加
熱硬化させて構成した炭素系導電層を用いた従来例1〜
5のそれぞれについて、製造工程における特性検査の良
品率と液相160℃で2分間耐熱試験をした直後の抵抗
の平均値の結果を示したものである。
【0012】
【表1】
【0013】この(表1)から明らかなように、従来例
1の場合は、液相160℃で2分間耐熱試験をした直後
の抵抗の平均値は14Ωで、初期の抵抗の平均値に対す
る抵抗変化は小さいが、製造工程における特性検査の良
品率が80%と低かった。また従来例2〜5の場合は、
いずれも、製造工程における特性検査の良品率は99%
以上と高いが、液相160℃で2分間耐熱試験をした直
後の抵抗の平均値は25Ω以上で、初期の抵抗の平均値
13Ωに対する抵抗変化が大きかった。これに対し、本
発明の実施例の場合は、製造工程における特性検査の良
品率も99%以上と高く、しかも液相160℃で2分間
耐熱試験をした直後の抵抗の平均値も14Ωで、初期の
抵抗の平均値13Ωに対する抵抗変化は小さかった。こ
のように、本発明の実施例においては、従来例に比べて
製造工程における特性検査の良品率も高く、かつ液相1
60℃で2分間耐熱試験をした直後の抵抗値の変化も格
段に小さなものとなり、これにより、液相160℃の高
温で2分間放置しても抵抗変化の小さい電気二重層コン
デンサを得ることができるものである。
【0014】なお、上記本発明の実施例では、バインダ
ーがカルボキシメチルセルロースのNa塩からなり、か
つ導電材料が天然黒鉛からなる第1の炭素系導電層16
cを用いたものについて説明したが、導電材料が天然黒
鉛以外の黒鉛またはカーボンブラックのいずれかからな
る第1の炭素系導電層16cを用いた場合、そして、バ
インダーが前記カルボキシメチルセルロースのNa塩以
外の耐熱性に富む材料である熱硬化性樹脂、セルロース
誘導体、水ガラスのバインダーのうちから選択される1
種からなり、かつ導電材料が黒鉛またはカーボンブラッ
クのいずれかからなる第1の炭素系導電層16cを用い
た場合においても、上記本発明の実施例と同様の効果が
得られるものである。
【0015】また本発明の実施例では、バインダーが熱
可塑性樹脂材料であるアクリル酸樹脂−スチレン共重合
体からなり、かつ導電材料が人造黒鉛からなる第2の炭
素系導電層16dを用いたものについて説明したが、導
電材料が人造黒鉛以外の黒鉛またはカーボンブラックの
いずれかからなる第2の炭素系導電層16dを用いた場
合、そして、バインダーが前記アクリル酸樹脂−スチレ
ン共重合体以外の熱可塑性樹脂材料からなり、かつ導電
材料が黒鉛またはカーボンブラックのいずれかからなる
第2の炭素系導電層16dを用いた場合においても、上
記本発明の実施例と同様の効果が得られるものである。
【0016】
【発明の効果】以上のように本発明の電気二重層コンデ
ンサは、一対の分極性電極と、この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
極と皿状の金属ケースおよび金属蓋との間に設けた炭素
系導電層と、前記皿状の金属ケースの開口部と金属蓋と
の間を密封する封口体とを有し、前記炭素系導電層を、
耐熱性に富む材料により構成されたバインダーを含む第
1の炭素系導電層と、熱可塑性樹脂材料からなるバイン
ダーを含む第2の炭素系導電層とにより構成するととも
に、前記第1の炭素系導電層は皿状の金属ケースおよび
金属蓋側に配置し、かつ第2の炭素系導電層は分極性電
極側に配置しているため、製造工程における特性検査の
良品率が低下することはないものである。すなわち、炭
素系導電層は導電材料、バインダー、媒体を混合した炭
素系導電層基剤を皿状の金属ケースまたは金属蓋に塗布
し、かつ乾燥により硬化させて得られるものであり、そ
してこの炭素系導電層に一対の分極性電極を接着する場
合、皿状の金属ケースまたは金属蓋を加熱して炭素系導
電層を軟化させることにより、一対の分極性電極を接着
するが、この一対の分極性電極が接着される第2の炭素
系導電層は、接着剤としての役目を成すバインダーとし
て熱可塑性樹脂材料を用いているため、皿状の金属ケー
スまたは金属蓋を加熱することにより、第2の炭素系導
電層は容易に軟化することになり、これにより、第2の
炭素系導電層に一対の分極性電極を接着した場合、その
接着力は強くなり、そのため、一対の分極性電極が第2
の炭素系導電層からずれるということはなくなるため、
ずれによる抵抗不良の増加ということもなくなり、した
がって、製造工程における特性検査の良品率が低下する
ことはないものである。また第1の炭素系導電層は耐熱
性に富む材料により構成されたバインダーを含んでいる
ため、160℃以上の高温で数分間放置した後の抵抗変
化も小さい電気二重層コンデンサが得られ、実用上極め
て有利となるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す電気二重層コンデンサの
断面図
【図2】従来の電気二重層コンデンサを示す断面図
【符号の説明】
11a 分極性電極 11b 分極性電極 12 セパレータ 13 皿状の金属ケース 14 封口体 15 金属蓋 16c 第1の炭素系導電層 16d 第2の炭素系導電層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芦崎 政重 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−179510(JP,A) 特開 平1−136326(JP,A) 特開 平6−84700(JP,A) 特開 昭62−200715(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01G 9/016

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対の分極性電極と、この一対の分極性
    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
    極性電極と皿状の金属ケースおよび金属蓋との間に設け
    た炭素系導電層と、前記皿状の金属ケースの開口部と金
    属蓋との間を密封する封口体とを有し、前記炭素系導電
    層を、耐熱性に富む材料により構成されたバインダーを
    含む第1の炭素系導電層と、熱可塑性樹脂材料からなる
    バインダーを含む第2の炭素系導電層とにより構成する
    とともに、前記第1の炭素系導電層は前記皿状の金属ケ
    ースおよび金属蓋側に配置し、かつ前記第2の炭素系導
    電層は前記分極性電極側に配置した電気二重層コンデン
    サ。
  2. 【請求項2】 炭素系導電層の導電材料は、黒鉛または
    カーボンブラックのいずれかからなる請求項1記載の電
    気二重層コンデンサ。
  3. 【請求項3】 第1の炭素系導電層のバインダーは、熱
    硬化性樹脂、セルロース誘導体、水ガラスのバインダー
    のうちから選択される1種からなる請求項1記載の電気
    二重層コンデンサ。
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