JP3470672B2 - 電気二重層コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気二重層コンデ
ンサ及びその製造方法に関するものであり、特に、ラミ
ネート材を外装部材とする電気二重層コンデンサ及びそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気二重層コンデンサは、電荷の蓄積に
分極性電極と電解液の界面に生じる電気二重層を利用し
たコンデンサであり、この電気二重層の厚さが数ナノメ
ートルと非常に小さく、かつ、活性炭のような表面積の
大きな材料が分極性電極に用いられることによって、大
容量化を実現してきた。

【０００３】また、電気二重層コンデンサは、構成材料
に重金属などの有害物質を使用していないことから環境
汚染の危険性がなく、さらに、二次電池のように化学反
応を伴わないことから充放電のサイクル寿命に優れてい
るといった特徴がある。このため、電気二重層コンデン
サは、二次電池の代替デバイスとして、マイコンやメモ
リなどのバックアップ電源として広く用いられるように
なった。

【０００４】さらにまた、電気二重層コンデンサは、特
許第２０５４３８０号や特開昭５７−６０８２８号にお
いて開示されているように、アルミニウム箔を用いた分
極性電極により大容量・低抵抗化が可能となり、例え
ば、エンジンとモータとを併用するハイブリッド自動車
や電気自動車などのエネルギー回生，太陽光発電や風力
発電などの発電変動の緩和，瞬時停電などのバックアッ
プ電源，モータ起動時のラッシュ電流供給及び燃料電池
における負荷変動の緩和などの大きなパワーを必要とす
る用途にも用いられるようになってきた。

【０００５】これらの用途において、電気二重層コンデ
ンサは、大きな電力を数秒間で充放電しなければならな
いため低抵抗である必要があり、また、配置スペースの
制約から小型化・薄形化が望まれている。

【０００６】ここで、電気二重層コンデンサは、電解液
が、硫酸や水酸化カリウムのような水溶液系と、プロピ
レンカーボネートなどの有機溶媒および４級アンモニウ
ム塩などの電解質を使用する有機系とに分類され、いず
れの種類の電解液を使用するかによって、電気特性、構
成材料、構造などが大きく異なる。

【０００７】例えば、電気二重層コンデンサの耐電圧
は、使用される電解液の電気分解能力によって制限され
るため、水溶液系電解液を使用する場合には約１Ｖとな
り、有機系電解液を使用する場合には約２．３〜３．３
Ｖとなる。このため、電気二重層コンデンサは、有機系
電解液を使用する方が大きなエネルギーを蓄積でき、小
型化・薄形化が可能となる。

【０００８】また、有機系電解液の比抵抗が約１００Ω
・ｃｍであるのに対し、水溶液系電解液の比抵抗は約１
Ω・ｃｍである。したがって、電気二重層コンデンサ
は、水溶液系電解液を使用する方が電解液の比抵抗が小
さくなり、コンデンサの内部抵抗を低くすることができ
る。

【０００９】さらにまた、有機系電解液を使用した場合
には、アルミニウムなどの廉価な金属を使用できるが、
水溶液系電解液を使用した場合には、廉価な金属を使用
できない。したがって、電気二重層コンデンサは、有機
系電解液を使用した場合には、アルミ箔を集電体として
分極性電極を捲く捲回型やステンレス製のコインセル構
造などが採用されているが、水溶液系電解液を使用した
場合には、ゴムやプラスチック材料を基本として構成さ
れた積層構造が採用される。

【００１０】次に、各従来例における電気二重層コンデ
ンサについて、図面を参照して説明する。 ＜第一従来例＞図４は、水溶液系電解液を使用した第一
従来例における電気二重層コンデンサの概略拡大断面図
を示している。

【００１１】同図において、電気二重層コンデンサは、
分極性電極２と集電体３とセパレータ４からなる基本セ
ル６がガスケット５を介して積層された積層体７と、こ
の積層体７を積層方向から挟む二枚の端子板８と、絶縁
ブッシュ９を介して、端子板８を締め付けるボルト１０
およびナット１１とで構成してある。

【００１２】ここで、分極性電極２は、表面積が大きく
導電性があり、かつ、電気化学的に安定な材料が用いら
れており、電解液が含浸されている。一般的に、分極性
電極２の材料は、比表面積が約５００ｍ^２／ｇから約２
５００ｍ^２／ｇの活性炭粉末若しくは活性炭繊維、又は
フッ素系などのバインダ材で結合した活性炭粉末若しく
は活性炭繊維、又は特公平７−７０４４８号において開
示された炭素で結合した固形状活性炭、又は活性炭粉末
及び／又は活性炭繊維をポリアセンで結合した活性炭／
ポリアセン複合材料である。

【００１３】集電体３は、分極性電極２と外部とを電気
的に接続するとともに、電解液の漏れを防ぐためのもの
で、カーボンなどを添加して導電性を付与したブチルゴ
ムやエラストマーが使用される。また、一般的に、集電
体３は、厚さが約５００μｍ以下であり、比抵抗が約１
０Ω・ｃｍ以下である。

【００１４】セパレータ４は、一対の分極性電極２が接
触により短絡するのを防ぐとともに、電解質イオンを通
すためのもので、電解液が含浸された不織布や多孔質フ
ィルムが使用される。また、セパレータ４の材質は、ポ
リプロピレンやポリエチレンなどのプラスチックである
場合には、親水性を持たせるために、界面活性剤やシリ
カが添加されている。

【００１５】ガスケット５は、一対の集電体２間の接触
による短絡と電解液の漏れを防ぎ、形状を維持するため
の構造材であり、プラスチック，ブチルゴム又はエラス
トマーなどが用いられる。

【００１６】ここで、ガスケット５は、材質がプラスチ
ックである場合には、エポキシ接着剤などで集電体２と
接着される。また、ガスケット５は、材質がゴムやエラ
ストマーの場合には、特開昭６０−２１６５２７号にお
いて開示されているように、１００〜１３０℃で加硫さ
せることにより集電体２と結合させることもできる。

【００１７】電気二重層コンデンサは、上述したように
耐電圧が電解液の電気分解によって制限されるため、使
用する電圧が高い場合には、基本セル６を直列に接続す
ることにより、耐電圧を上げることができる。

【００１８】このような電気二重層コンデンサの構造と
しては、基本セル６を単純に積み重ねる構造と、特開平
６−００５４６７号において開示されているように、基
本セル間の集電体を共用化したバイポーラ構造がある。
また、バイポーラ構造における基本セル６は、構成材料
間の接触抵抗を低減するために、外部より圧力を加え、
かしめやボルトなどで圧力を保持する構造としてあり、
特に、ボルトなどを用いる場合には、電気二重層コンデ
ンサが厚くなるといった短所があった。

【００１９】この短所を改善し薄型化の要望に応えるた
めに、近年、電気二重層コンデンサの外装構造におい
て、ラミネート外装が用いられるようになってきた。次
に、このラミネート外装を有する電気二重層コンデンサ
について、図面を参照して説明する。 ＜第二従来例＞図５は、第二従来例における電気二重層
コンデンサの概略拡大断面図を示している。

【００２０】同図において、電気二重層コンデンサは、
積層体７と、この積層体７の両面を挟む端子板８と、周
辺部が溶融された融着層１ｃ／アルミニウムまたはアル
ミニウム合金の箔１ｂ／樹脂層１ａからなるラミネート
フィルム１とからなっており、積層体７および端子板８
の側面に空隙１２が生じ、特に、外部接続端子８ａ付近
に、大きな空隙１２が生じる。

【００２１】ここで、一般的に、ラミネート外装が用い
られる電気二重層コンデンサは、端子板８の付いた基本
セル（基本セルの積層体７を含む。）が、二つ折りにし
た長方形のラミネート材で挟まれ、この挟まれた空間を
真空に引きながら、ラミネート材の三辺が融着された構
造としてある（ただし、空隙１２が発生する。）。この
ため、電気二重層コンデンサは、大気圧で積層体７を加
圧して電気特性を一定に保つことができる。

【００２２】つまり、直接液体を封止する二次電池にお
いては、交換するまでの期間（一般的に、数年。）だ
け、液漏れを防ぐ程度の封止性があれば足りるのに対
し、電気二重層コンデンサにおいては、積層体を大気圧
によって、加圧することにより電気特性を安定化させて
いるので、気体の浸入は致命的であることから、ラミネ
ート材には、高度の封止性が必要とされる。

【００２３】このラミネート材は、液体の封止性に優
れ、かつ、薄膜として製作可能なことから、電気化学部
品への応用が検討され、アルミ電解コンデンサ（例え
ば、特開昭５６−０４９５１３号，特開昭５９−０５１
５１２号及び特開昭６０−２１３０１６号に記載されて
いる。）や電気二重層コンデンサ（例えば、特開平０２
−０９４６１９号に記載されている。）などに採用さて
いる。

【００２４】また、このようなラミネート材は、製造プ
ロセスが簡単で、コスト削減にも寄与するという特徴が
あり、さらに、電気二重層コンデンサにとっては、減圧
下で基本セルを封止する際に大気圧によって素子に加圧
が可能であり、構成材料間の接触抵抗を低減できるとい
った効果があった。

【００２５】このラミネート材は、具体的には、厚さが
１０〜１００μｍのアルミニウム箔またはアルミニウム
合金の箔の両側に、数十μｍの樹脂フィルムが接着され
ており、内側の融着面には、一般的に、ポリエチレン樹
脂，エチレン共重合樹脂又はポリプロピレン樹脂などの
ポリオレフィン樹脂を使用している。

【００２６】また、特に、ヒートシール性や金属との接
着性に優れた樹脂として、ポリプロピレン樹脂やエチレ
ン共重合樹脂の一種であるアイオノマー樹脂などが用い
られている。さらにまた、電気化学部品に用いられるラ
ミネート材は、一般的には、三層構造であるが、短絡防
止などを目的として四層以上の構造としたものもある。

【００２７】このように、電気二重層コンデンサは、構
成部材の接触抵抗を低減するために外部より圧力を印加
して保持する機構が必要であり、かしめやボルトなどの
機械的な機構で加圧・保持を行なうため、形状が大きく
なり重量も重くなるという短所があったが、ラミネート
材で外装することで大気圧による加圧が可能となり、薄
形化・軽量化を行なうことができた。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来技術に
おけるラミネート材を用いた電気二重層コンデンサは、
大気圧による加圧で電気特性を一定に保つため、気体の
浸入は致命的であるにもかかわらず、ラミネート材の融
着面、特に、端子取り出し部分の封止性が難しく、この
ため、封止の信頼性が低下し結果的に電気特性の長期安
定性に欠けるという問題があった。

【００２９】本発明は、上記の問題を解決すべくなされ
たものであり、特に、ラミネート外装において封止性の
長期安定化を行なうことにより、薄形化・軽量化され、
かつ、電気特性を長期間安定に保つことの可能な電気二
重層コンデンサ及びその製造方法の提供を目的とする。

【００３０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明における請求項１記載の電気二重層コンデン
サは、セパレータ，このセパレータを挟んで積層された
一対の分極性電極，これらの分極性電極を挟んで積層さ
れた一対の集電体，前記セパレータの側面を囲うように
配設されたガスケット及び前記分極性電極に含浸された
電解液からなる基本セルと、この基本セルと電気的に接
続された端子部材と、ラミネート材からなる外装部材と
を備えた電気二重層コンデンサにおいて、前記ラミネー
ト材の、前記基本セルと前記端子部材の全面に接着した
内側融着層を熱溶融して、前記基本セルの電解液を封止
した構成としてある。

【００３１】このように、ラミネート材の融着層の全体
が、融着層同士あるいは電気二重層コンデンサの内装部
品と接着することにより、接着強度を向上させることが
でき、結果的に、外気の侵入を効果的に防止し、電気特
性などの信頼性を向上させることができる。

【００３２】請求項２記載の発明は、上記請求項１記載
の電気二重層コンデンサにおいて、前記融着層が、前記
基本セルおよび端子部材と密着した構成としてある。

【００３３】このようにすると、特に、電気二重層コン
デンサの内装部品と融着層の間に空隙が存在しないの
で、外気が電解液まで侵入することを効果的に防止する
ことができる。

【００３４】請求項３記載の発明は、上記請求項１又は
２に記載の電気二重層コンデンサにおいて、前記融着層
の材料が、ポリエチレン樹脂，エチレン共重合樹脂又は
ポリプロピレン樹脂の少なくともいずれか一つの原料か
らなる構成としてある。

【００３５】このように、融着性に優れるポリエチレン
樹脂，エチレン共重合樹脂又はポリプロピレン樹脂を用
いることにより、外気の侵入を効果的に防止することが
できる。

【００３６】請求項４記載の発明は、上記請求項１〜３
のいずれかに記載の電気二重層コンデンサにおいて、前
記外装部材が、前記ラミネート材と、剛体及び／又は弾
性体からなる構成としてある。

【００３７】このように、外装部材の一部として、剛体
及び／又は弾性体からなる外装部材を用いることによっ
て、外力や衝撃に対する電気二重層コンデンサの強度を
向上させることができる。また、剛体及び／又は弾性体
の形状は、仕様に応じて自在に対応可能であることは勿
論である。

【００３８】請求項５記載の発明は、上記請求項４に記
載の電気二重層コンデンサにおいて、前記剛体及び／又
は弾性体が、取り付け手段を有する構成としてある。

【００３９】このように、外装部材に取り付け手段、例
えば、ねじ穴や係止部などを設けることにより、電気二
重層コンデンサを容易にかつ強固に固定することができ
る。

【００４０】請求項６記載の発明は、上記請求項４又は
５に記載の電気二重層コンデンサにおいて、前記剛体及
び／又は弾性体が、電気的接続手段及び／又は電気的配
線手段を有する構成としてある。

【００４１】このように、外装部材に電気的機能を持た
せることにより、例えば、半田などをメッキした外部端
子を外装部材に設けた場合は、電気二重層コンデンサを
基板などに直接半田付けすることが可能となり、小型
化、製造工程の改善、設計の自由度拡大などの効果を得
ることができる。

【００４２】請求項７記載の発明は、上記請求項４〜６
のいずれかに記載の電気二重層コンデンサにおいて、二
組以上の前記基本セルあるいは基本セルの積層体が、前
記剛体及び／又は弾性体に配設された構成としてある。

【００４３】このようにすることにより、剛体及び／又
は弾性体を共用化することができるので、小型化・軽量
化を行うことができるとともに、例えば、異なる仕様の
電気二重層コンデンサを配設することもでき、付加価値
を向上させることができる。

【００４４】本発明における請求項８記載の電気二重層
コンデンサの製造方法の発明は、セパレータ，このセパ
レータを挟んで積層された一対の分極性電極，これらの
分極性電極を挟んで積層された一対の集電体，前記セパ
レータの側面を囲うように配設されたガスケット及び前
記分極性電極に含浸された電解液からなる基本セルと、
この基本セルと電気的に接続された端子部材と、融着層
を含むラミネート材を有する外装部材とを備えた電気二
重層コンデンサの製造方法において、前記ラミネート材
の融着層を、当該融着層の軟化点温度以上の流体を用い
た等圧プレスによって、前記基本セルおよび端子部材と
接着させる工程を有する方法としてある。

【００４５】このように、本発明は、電気二重層コンデ
ンサの駆動方法としても有効であり、融着層の軟化点温
度以上に保持した流体により等圧プレスを行うことで、
ラミネート材の融着層を全体的に溶融するので、接着強
度を向上させることができ、結果的に、外気の侵入を効
果的に防止し、電気特性などの信頼性を向上させること
ができる。

【００４６】請求項９記載の発明は、上記請求項８に記
載の電気二重層コンデンサの製造方法において、前記融
着層として、材料がポリエチレン樹脂，エチレン共重合
樹脂又はポリプロピレン樹脂の少なくともいずれか一つ
の原料からなり、かつ、前記基本セルおよび端子部材と
接着する前における状態の厚さが１００μｍ以上のフィ
ルムを用いた方法としてある。

【００４７】このように、一定の厚さ以上の融着層を用
いることによって、電気二重層コンデンサの電気的特性
の信頼性を向上させることができる。

【００４８】請求項１０記載の発明は、上記請求項８又
は９に記載の電気二重層コンデンサの製造方法におい
て、前記等圧プレスを行なう工程の前に、前記セパレー
タ，前記分極性電極，前記集電体，前記ガスケット及び
前記電解液を一体形成する工程を有する方法としてあ
る。

【００４９】このように、分極性電極，集電体，ガスケ
ット及び電解液からなる基本セルを一体成形することに
より、等圧プレスを行なう工程における基本セルのハン
ドリング性を向上させることができる。

【００５０】請求項１１記載の発明は、上記請求項８〜
１０のいずれかに記載の電気二重層コンデンサの製造方
法において、前記等圧プレスを行なう工程において、等
圧プレスを行なう前記基本セル，端子部材及び外装部材
を、内部を真空状態とした袋に密閉して、前記等圧プレ
スを行なう方法としてある。

【００５１】このようにすると、特に、電気二重層コン
デンサの複雑な形状の内装部品に対しても等方的に圧力
が加わるため、空隙を小さくかつ少なくすることがで
き、外気が電解液まで侵入することを効果的に防止する
ことができる。

【００５２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る電気二重層コ
ンデンサ及びその製造方法について、図面を参照して説
明する。先ず、本発明の電気二重層コンデンサに係る第
一実施形態について説明する。

【００５３】「第一実施形態」図１は、電気二重層コン
デンサの発明に係る第一実施形態の概略拡大断面図を示
している。同図において、電気二重層コンデンサは、積
層体７と、この積層体７の両面を挟む端子板８と、この
積層体７および端子板８に隙間なく溶融された融着層１
ｃを有するラミネートフィルム１とからなっている。

【００５４】ここで、積層体７は、図示してないが、セ
パレータ，このセパレータを挟んで積層された一対の分
極性電極，これらの分極性電極を挟んで積層された一対
の集電体，セパレータの側面を囲うように配設されたガ
スケット及び分極性電極に含浸された電解液からなる基
本セルを、必要とする耐電圧に対応できるように積層し
てある。この積層体７の両面を挟むように、端子板８が
配設されており、この端子板８は、側面に外部接続端子
８ａが突設してある。なお、この外部接続端子８ａは、
同図に示した形状および突設位置に限定されるものでは
ない。

【００５５】ラミネートフィルム１は、融着層１ｃ／ア
ルミニウム又はアルミニウム合金の箔１ｂ／樹脂層１ａ
が積層された構造としてあり、融着層１ｃが、外部接続
端子８ａを除く端子板８と積層体７を包み込むように全
体的に溶着してある。ここで、融着層１ｃは、外部接続
端子８ａを除く端子板８および積層体７と密着すると良
く、これにより、外部接続端子８ａを除く端子板８およ
び積層体７が外気に触れないように密閉することができ
る。

【００５６】なお、製造技術上、外部接続端子８ａを除
く端子板８や積層体７の間の一部に空隙が残ることもあ
りえるが、外気が電解液まで侵入しない程度の空隙であ
れば許容できる。したがって、本発明において密着と
は、外気侵入を防止できる程度に空隙を除去してある状
態を意味する。例えば、接着面において、容積が０．１
２５ｍｍ^３以上の空隙が生じていない場合は、密着して
いるといえる。

【００５７】ここで、好ましくは、融着層１ｃの材料
は、ポリエチレン樹脂，エチレン共重合樹脂又はポリプ
ロピレン樹脂の少なくともいずれか一つの原料からなる
材料とすると良く、これにより、接着強度が向上し外気
の侵入を効果的に防止することができる。

【００５８】このような構造とすることにより、電気二
重層コンデンサは、外気が積層体７と接して電気特性が
劣化するのを効果的に防止することができ、また、外部
接続端子８ａを除く端子板８および積層体７樹脂層１ａ
のほぼ全面に、樹脂層１ａが空隙を形成することなく溶
着されるので、溶着強度が向上し電気特性などの信頼性
を向上させることができる。

【００５９】次に、本発明の電気二重層コンデンサに係
る第二実施形態について説明する。 「第二実施形態」図２は、電気二重層コンデンサの発明
に係る第二実施形態の概略拡大断面図を示している。同
図において、電気二重層コンデンサは、積層体７と、こ
の積層体７の上面に配設された端子板８と、積層体７の
下面に配設された剛体及び／又は弾性体８ｂと、この積
層体７，端子板８及び剛体及び／又は弾性体８ｂに空隙
を生じることなく溶融された融着層１ｃを有するラミネ
ートフィルム１とからなっている。

【００６０】ここで、積層体７および端子板８は、ラミ
ネートフィルム１と剛体及び／又は弾性体８ｂによって
外装してある。つまり、剛体及び／又は弾性体８ｂ上に
積層体７が載置され、積層体７上に端子板８が積層して
あり、さらに、積層体７と端子板８を覆うように、ラミ
ネートフィルム１が全体的に融着している。

【００６１】このように、剛体及び／又は弾性体８ｂを
部分的に使用した外装部材を用いることによって、外力
や衝撃に対する電気二重層コンデンサの強度を向上させ
ることができる。なお、一般的に、剛体及び／又は弾性
体８ｂは、形状が、平板状あるいは板状であるが、これ
に限定するのではなく、例えば、円筒の内側側面上に積
層体７を載置する構成とすることも可能であり、また、
電気二重層コンデンサが組み込まれる装置の部品を利用
することも可能であり、設計自由度の拡大、省スペース
化、小型化・薄形化、共用化による部品点数の削減など
の効果が期待できる。

【００６２】また、好ましくは、剛体及び／又は弾性体
８ｂが、取り付け手段を有する構成とすると良い。この
ように、外装部材に取り付け手段、例えば、ねじ穴や係
止部などを設けることにより、電気二重層コンデンサを
容易にかつ強固に固定することができる。つまり、電気
二重層コンデンサを、例えば、配線基板に対して固定す
るときに、接着剤により接着固定したり、両面テープに
より固定するよりも、信頼性が高くかつ作業性に優れた
取り付け手段を剛体及び／又は弾性体８ｂに設けること
により、接着固定不良や固定位置ずれ不良などといった
不具合を解消することができる。

【００６３】また、好ましくは、剛体及び／又は弾性体
８ｂが、電気的接続手段及び／又は電気的配線手段を有
する構成とすると良い。このように、剛体及び／又は弾
性体８ｂに電気的機能を持たせることにより、例えば、
半田などをメッキした外部端子を剛体及び／又は弾性体
８ｂに設けた場合は、電気二重層コンデンサを基板など
に直接半田付けすることが可能となり、小型化、製造工
程の改善、設計の自由度拡大などの効果が期待できる。
さらに、剛体及び／又は弾性体８ｂとして、電子部品が
搭載された配線基板を用いることも可能であり、例え
ば、電気二重層コンデンサを制御する配線基板との一体
化が可能となり、部品点数の削減や軽量化などの効果が
期待できる。

【００６４】また、好ましくは、二組以上の基本セルあ
るいは基本セルの積層体８を、剛体及び／又は弾性体８
ｂに配設した構成とすると良い。このようにすることに
より、剛体及び／又は弾性体８ｂを共用化することがで
きるので、小型化・軽量化を行うことができるととも
に、例えば、異なる仕様の電気二重層コンデンサを配設
することができ（具体的には、出力電圧が異なる積層体
７を剛体及び／又は弾性体８ｂの両面に設けるといった
ことも可能である。）、異なる仕様に効果的に対応可能
な電気二重層コンデンサを提供することができる。

【００６５】さらにまた、積層体７および端子板８が、
剛体及び／又は弾性体８ｂと被固定物体によって挟まれ
るように取り付けられ、かつ、剛体及び／又は弾性体８
ｂの弾性力によって、積層体７が与圧されるようにする
ことによって、基本セルの電気的接触の信頼性が向上
し、結果的に、電気特性の信頼性が向上するといった構
成とすることも可能である。その他の構造および作用
は、電気二重層コンデンサの第一実施形態と同様として
ある。

【００６６】次に、本発明に係る電気二重層コンデンサ
の製造方法の実施形態について説明する。本発明は、電
気二重層コンデンサの製造方法としても有効であり、基
本セルと、この基本セルと電気的に接続された端子部材
と、融着層を含むラミネート材を有する外装部材とを備
えた電気二重層コンデンサの製造方法において、ラミネ
ート材の融着層を、当該融着層の軟化点温度以上の流体
を用いた等圧プレスによって、基本セルおよび端子部材
と接着させる工程を有する方法としてある。

【００６７】具体的には、等圧プレスとして、静水圧プ
レスを用いる。電気二重層コンデンサに静水圧プレスを
行うために、ラミネートフィルム１で挟んだ端子板８と
積層体７とをナイロンとポリエチレンの二層構造からな
る真空用樹脂袋内に入れて真空パックし、温度約９０℃
に保った静水圧プレスに入れて約９．８ＭＰａ（約１０
０ｋｇ／ｃｍ^２）で加圧することで、電気二重層コンデ
ンサを得ることができる。

【００６８】ここで、温度条件としては、融着層が完全
に溶融する温度において、等圧プレスする場合と、融着
層が完全に溶融することなく、かつ、軟化点以上の温度
において、等圧プレスする場合とがある。

【００６９】前者は、融着条件（温度および圧力のプロ
ファイル）の設定が容易であるが、外部接続端子が、ラ
ミネートフィルムのアルミニウムまたはアルミニウム合
金の箔と接触しないように、スペーサを用いるなどの対
応が必要となる場合がある。これに対し、後者は、融着
層が軟化した状態であることから、スペーサを用いるな
どの対応を行なわなくても、外部接続端子が、ラミネー
トフィルムのアルミニウムまたはアルミニウム合金の箔
と接触することを避けることができるといった長所があ
る。

【００７０】ここで、好ましくは、等圧プレスを行なう
工程の前に、セパレータ，分極性電極，集電体，ガスケ
ット及び電解液を一体形成する工程を設けると良い。こ
のようにすることにより、等圧プレスを行なう工程にお
ける基本セルのハンドリング性を向上させることができ
る。

【００７１】また、好ましくは、等圧プレスを行なう工
程において、等圧プレスを行なう電気二重層コンデンサ
を真空状態（具体的には、約１３３３Ｐａ以下まで真空
を引く。）の袋に密閉して、前記等圧プレスを行なうと
良い。このようにすると、特に、電気二重層コンデンサ
の複雑な形状の内装部品に対しても等方的に圧力が加わ
るため、空隙をより小さくかつ少なくすることができ、
外気が電解液まで侵入することを効果的に防止すること
ができる。

【００７２】また、好ましくは、融着層１ｃは、材料
が、ポリエチレン樹脂，エチレン共重合樹脂又はポリプ
ロピレン樹脂の少なくともいずれか一つの原料からな
り、かつ、基本セルおよび端子板８と接着する前におけ
る状態の厚さが約１００μｍ以上のフィルムとすると良
い。このように、一定の厚さ以上の融着層を用いること
によって、電気二重層コンデンサの電気的特性の信頼性
を向上させることができる。

【００７３】続いて、本発明に係る電気二重層コンデン
サを製作し、評価試験を行なったので、これらについて
図面を参照して説明する。先ず、上述した電気二重層コ
ンデンサの各製作例について説明する。

【００７４】（第一製作例）第一製作例における電気二
重層コンデンサの分極性電極は、材料が活性炭／ポリア
セン複合材料であり、大きさが約６８×４８×０．５ｍ
ｍとしてあり、また、比表面積が約１２００ｍ^２／ｇの
多孔性電極である。この分極性電極は、約４０ｗｔ％の
硫酸中に入れられ、さらに硫酸の入った容器全体が減圧
されることで、硫酸が内部に含浸してある。

【００７５】集電体は、大きさが約８４×６４ｍｍであ
り、厚さが約１００μｍとしてあり、比抵抗が約０．２
Ωｃｍ（面方向）の未加硫の導電性ブチルゴムとしいて
いる。また、セパレータは、大きさが約７０×５０ｍｍ
であり、厚さが約５０μｍとしてあり、目付けが約１６
ｇ／ｍ^２のポリプロピレン不織布としている。さらにま
た、ガスケットは、厚さが約１．０ｍｍ、外寸が約８４
×６４ｍｍ、内寸が約７０×５０ｍｍの環状に加工した
未加硫のブチルゴムである。

【００７６】図１に示す積層体７は、一対の分極性電極
でセパレータを挟み、従来例における図４に示すよう
に、集電体を共有するように重ねて組み立て、全体を約
１２０℃に加熱することで、集電体とガスケットとを加
硫接着し、基本セルが三個重なった構造としてある。ま
た、アルミニウムに錫メッキを施した端子板８は、積層
体７の上下両面に配置され、積層体７と銀ペーストによ
り接着してある。

【００７７】ラミネートフィルム１は、厚さが約４０μ
ｍのアルミニウム合金１ｂの箔に対して約２５μｍのナ
イロンフィルム１ａと約１００μｍのアイオノマーフィ
ルムからなる融着層１ｃでサンドイッチした構造として
ある。大きさが約１０４×８４ｍｍの一対のラミネート
フィルム１は、積層体７を挟むように、端子板８側に融
着層がくるように配置してある。

【００７８】そして、電気二重層コンデンサに静水圧プ
レスを行うために、ラミネートフィルム１で挟んだ端子
板８と積層体７とをナイロンとポリエチレンの二層構造
からなる真空用樹脂袋内に入れて真空パックし、温度約
９０℃に保った静水圧プレスに入れて約９．８ＭＰａ
（約１００ｋｇ／ｃｍ^２）で加圧することで、電気二重
層コンデンサを得る。

【００７９】（第二製作例）第二製作例における電気二
重層コンデンサは、第一製作例の電気二重層コンデンサ
において、アイオノマーフィルムからなる融着層１ｃの
厚さを、厚さ約７０μｍのアイオノマーフィルムをさら
に貼り合わせることで、約１７０μｍに変更してある。
また、その他の構造および製造方法は、第一製作例にお
ける電気二重層コンデンサと同様としてある。

【００８０】（第三製作例）第三製作例における電気二
重層コンデンサは、第一製作例の電気二重層コンデンサ
において、アイオノマーフィルムからなる融着層１ｃの
厚さを、約３０μｍに変更してある。また、その他の構
造および製造方法は、第一製作例における電気二重層コ
ンデンサと同様としてある。

【００８１】（第四製作例）第四製作例における電気二
重層コンデンサは、第一製作例の電気二重層コンデンサ
において、電解液が約４０ｗｔ％硫酸（水溶液系）の代
わりに、プロピレンカーボネートと１モルの四フッ化テ
トラエチルアンモニウムからなる有機系電解液を用いて
おり、また、積層体は、一個の基本セルだけで構成して
ある。その他の構造および製造方法については、第一製
作例の電気二重層コンデンサと同様としてある。

【００８２】（第五製作例）第五製作例における電気二
重層コンデンサは、図２に示すように、アルミニウム板
に錫メッキを施した厚さ約１００μｍの端子板８と、電
気的接続手段として接続端子を有し、かつ、アルミニウ
ム板に錫メッキを施した厚さ約２ｍｍの剛体及び／又は
弾性体８ｂを積層体７の上下両面に配設し、積層体７と
銀ペーストにより接着してある。

【００８３】また、剛体及び／又は弾性体８ｂは、大き
さが約１３０×８４ｍｍの板状であり、四隅に取り付け
用の直径約３ｍｍの孔を設けており、さらに、この剛体
及び／又は弾性体８ｂの中央に、積層体７が配設してあ
る。そして、、端子板８側に融着層１ｃを向けて、大き
さが約１０４×８４ｍｍのラミネートフィルム１を融着
する。その他の構造および製造方法については、第一製
作例の電気二重層コンデンサと同様としてある。

【００８４】続いて、前述した第二従来例の製作例につ
いて説明する。 （第二従来例の製作例）第二従来例の製作例における電
気二重層コンデンサは、図５に示すように、大きさが約
２０８×８４ｍｍのラミネートフィルム１を、融着層１
ｃが内側になるように折り曲げて、外形寸法が約１０４
×８４ｍｍとしてある。さらに、この約１０４ｍｍの両
辺を、融着しろが約５ｍｍになるように熱融着して袋状
に加工する。

【００８５】そして、この袋の中に、第一製作例の電気
二重層コンデンサと同様に、積層体７と銀ペーストで接
着した端子板８を入れ、全体を減圧にして端子部分を熱
融着することにより、外周約５ｍｍだけ熱融着した第二
従来例の電気二重層コンデンサを得る。

【００８６】続いて、上述した第一製作例〜第五製作例
および第二従来例における電気二重層コンデンサの評価
試験結果について、図面を参照して説明する。図３は、
各製作例および第二従来例の電気二重層コンデンサに関
する評価結果表を示している。

【００８７】評価項目は、各製作例およびタ第二従来例
の電気二重層コンデンサについて、組み立て直後及び約
７０℃のオーブンの中に約１０００時間（約４２日）間
放置した後の外観検査，約１ｋＨｚでの等価直列抵抗測
定（適宜、ＥＳＲと略称する。）及び静電容量測定であ
る。ここで、ＥＳＲは、約１ｋＨｚ、約１０ｍＶの交流
をコンデンサに印加し、電流の大きさと電圧に対する位
相差を測定することで求める。また、このとき直流バイ
アスは印加しない。また、静電容量の測定方法は、定電
流放電法による。

【００８８】具体的には、コンデンサに約２．５Ｖを印
加して３０分充電する。その後、ただちに定電流Ｉで放
電し、充電電圧の６０％から５０％、すなわち１．５Ｖ
から１．２５Ｖに変化した時間Δｔを測定する。このと
き静電容量は（１）式で求めることができる。 Ｃ=Ｉ×Δｔ／ΔＶ （１）式

【００８９】第一製作例、第二製作例、第四製作例、お
よび第五製作例は、約１０００時間、約７０℃の環境下
に放置しても外観上変化は見られない。第一製作例と、
第二製作例のＥＳＲ値を比べると、ＥＳＲが上昇してい
るが、これは温度によって基本セルの内圧が上がったた
めと思われる。また、第一製作例と、第二製作例の静電
容量が増加しているが、これは分極性電極の表面が一部
酸化されて、静電容量が増加したものと考えられる。つ
まり、第一製作例と、第二製作例はほぼ同様の結果が得
られ、また、第一製作例、第二製作例、第四製作例、お
よび第五製作例のおける電気二重層コンデンサは、良好
な評価結果を得ることができた。

【００９０】ところが、第三製作例は、外観上の問題が
なかったが、端子板８が融着層１ｃを突き抜けて短絡を
起こしていた。したがって、第一製作例、第二製作例、
および第三製作例の評価データより、短絡を防ぐために
は、融着層はある程度の厚さが必要であり、厚さ約１０
０μｍ以上あれば十分であることがわかる。

【００９１】また、第二従来例では、組み立て直後は問
題なかったが、約１０００時間、約７０℃の環境下に放
置すると膨れが発生した。これについては、この試料を
水に浸けて膨れを抑えるとラミネートフィルム１の外部
接続端子８ａ部分から気泡が発生したことから、ラミネ
ートフィルム１の外部接続端子８ａ部分の密封性が悪か
ったために外気が入り、大気圧による加圧力が低下した
ためと思われる。

【００９２】また、膨れそのものは、第一製作例および
第二製作例と同様、温度によって基本セルの内圧が上が
ったためであるが、第二従来例では、電気特性を保持で
きない状態まで圧力が抜けてしまっている。なお、第二
従来例ではＥＳＲが上昇したため、静電容量を測定でき
なかった。

【００９３】このように、本発明による電気二重層コン
デンサ及びその製造方法によれば、外気が積層体７と接
して電気特性が劣化するのを効果的に防止することがで
き、また、外部接続端子８ａを除く端子板８および積層
体７のほぼ全面に、樹脂層１ａが空隙を形成することな
く融着してあるので、融着強度が向上し電気特性などの
信頼性を向上させることができる。

【００９４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明における電
気二重層コンデンサ及びその製造方法によれば、ラミネ
ートフィルムの密着性（融着性）を高めて、ラミネート
外装における封止性の長期安定化を行なうことにより、
薄形化・軽量化され、かつ、電気特性を長期間安定に保
つことの可能な工業的価値の高い電気二重層コンデンサ
を提供することができる。

【００９５】また、外装部材として、剛体及び／又は弾
性体をも用いることによって、外力や衝撃に対する電気
二重層コンデンサの強度を向上させることができ、ま
た、剛体及び／又は弾性体に、取り付け手段および電気
的接続手段及び／又は電気的配線手段設けることによ
り、容易にかつ強固に固定することができ、さらに、小
型化、製造工程の改善、設計の自由度拡大などの効果を
得ることができる。また、電気二重層コンデンサは、二
組以上の基本セルあるいは基本セルの積層体が、剛体及
び／又は弾性体に配設されることにより、小型化・軽量
化を行うことができる。

【００９６】さらにまた、本発明による電気二重層コン
デンサの製造方法によれば、外気が積層体と接して電気
特性が劣化するのを効果的に防止することができ、ま
た、外部接続端子を除く端子板および積層体のほぼ全面
に、樹脂層が空隙を形成することなく融着してあるの
で、融着強度が向上し電気特性などの信頼性を向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、電気二重層コンデンサの発明に係る第
一実施形態の概略拡大断面図を示している。

【図２】図２は、電気二重層コンデンサの発明に係る第
二実施形態の概略拡大断面図を示している。

【図３】図３は、各製作例および第二従来例の電気二重
層コンデンサに関する評価結果表を示している。

【図４】図４は、第一従来例における電気二重層コンデ
ンサの概略拡大断面図を示している。

【図５】図５は、第二従来例における電気二重層コンデ
ンサの概略拡大断面図を示している。

【符号の説明】

１ ラミネートフィルム １ａ 樹脂層 １ｂ アルミニウムまたはアルミニウム合金の箔 １ｃ 融着層 ２ 分極性電極 ３ 集電体 ４ セパレータ ５ ガスケット ６ 基本セル ７ 積層体 ８ 端子板 ８ａ 外部接続端子 ８ｂ 剛体及び／又は弾性体 ９ 絶縁ブッシュ １０ ボルト １１ ナット １２ 空隙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−345599（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−211762（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−199175（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−283387（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−101617（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01G 9/155 H01G 9/10

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セパレータ，このセパレータを挟んで積
   層された一対の分極性電極，これらの分極性電極を挟ん
   で積層された一対の集電体，前記セパレータの側面を囲
   うように配設されたガスケット及び前記分極性電極に含
   浸された電解液からなる基本セルと、この基本セルと電
   気的に接続された端子部材と、ラミネート材からなる外
   装部材とを備えた電気二重層コンデンサにおいて、前記ラミネート材の、前記基本セルと前記端子部材の全
   面に接着した内側融着層を熱溶融して、前記基本セルの
   電解液を封止した ことを特徴とする電気二重層コンデン
   サ。
2. 【請求項２】 上記請求項１に記載の電気二重層コンデ
   ンサにおいて、 前記融着層が、前記基本セルおよび端子部材と密着した
   ことを特徴とする電気二重層コンデンサ。
3. 【請求項３】 上記請求項１又は２に記載の電気二重層
   コンデンサにおいて、 前記融着層の材料が、ポリエチレン樹脂，エチレン共重
   合樹脂又はポリプロピレン樹脂の少なくともいずれか一
   つの原料からなることを特徴とする電気二重層コンデン
   サ。
4. 【請求項４】 上記請求項１〜３のいずれかに記載の電
   気二重層コンデンサにおいて、 前記外装部材が、前記ラミネート材と、剛体及び／又は
   弾性体からなることを特徴とする電気二重層コンデン
   サ。
5. 【請求項５】 上記請求項４に記載の電気二重層コンデ
   ンサにおいて、 前記剛体及び／又は弾性体が、取り付け手段を有するこ
   とを特徴とする電気二重層コンデンサ。
6. 【請求項６】 上記請求項４又は５に記載の電気二重層
   コンデンサにおいて、 前記剛体及び／又は弾性体が、電気的接続手段及び／又
   は電気的配線手段を有することを特徴とする電気二重層
   コンデンサ。
7. 【請求項７】 上記請求項４〜６のいずれかに記載の電
   気二重層コンデンサにおいて、 二組以上の前記基本セルあるいは基本セルの積層体が、
   前記剛体及び／又は弾性体に配設されたことを特徴とす
   る電気二重層コンデンサ。
8. 【請求項８】 セパレータ，このセパレータを挟んで積
   層された一対の分極性電極，これらの分極性電極を挟ん
   で積層された一対の集電体，前記セパレータの側面を囲
   うように配設されたガスケット及び前記分極性電極に含
   浸された電解液からなる基本セルと、 この基本セルと電気的に接続された端子部材と、 融着層を含むラミネート材を有する外装部材とを備えた
   電気二重層コンデンサの製造方法において、 前記ラミネート材の融着層を、当該融着層の軟化点温度
   以上の流体を用いた等圧プレスによって、前記基本セル
   および端子部材と接着させる工程を有することを特徴と
   する電気二重層コンデンサの製造方法。
9. 【請求項９】 上記請求項８に記載の電気二重層コンデ
   ンサの製造方法において、 前記融着層として、材料がポリエチレン樹脂，エチレン
   共重合樹脂又はポリプロピレン樹脂の少なくともいずれ
   か一つの原料からなり、かつ、前記基本セルおよび端子
   部材と接着する前における状態の厚さが１００μｍ以上
   のフィルムを用いたことを特徴とする電気二重層コンデ
   ンサの製造方法。
10. 【請求項１０】 上記請求項８又は９に記載の電気二重
    層コンデンサの製造方法において、 前記等圧プレスを行なう工程の前に、前記セパレータ，
    前記分極性電極，前記集電体，前記ガスケット及び前記
    電解液を一体形成する工程を有することを特徴とする電
    気二重層コンデンサの製造方法。
11. 【請求項１１】 上記請求項８〜１０のいずれかに記載
    の電気二重層コンデンサの製造方法において、 前記等圧プレスを行なう工程において、等圧プレスを行
    なう前記基本セル，端子部材及び外装部材を、内部を真
    空状態とした袋に密閉して、前記等圧プレスを行なうこ
    とを特徴とする電気二重層コンデンサの製造方法。