JP4020490B2

JP4020490B2 - Electrochemical element

Info

Publication number: JP4020490B2
Application number: JP13753698A
Authority: JP
Inventors: 和也平塚
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; AGC Inc
Priority date: 1998-05-01
Filing date: 1998-05-01
Publication date: 2007-12-12
Anticipated expiration: 2018-05-01
Also published as: JPH11317334A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気二重層キャパシタ等の電気化学素子に関し、特に直方体形状を有する容器を備える電気化学素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
炭素質材料を主成分とする電極を正極及び負極とし非水電解液を含浸させて容器に収容し密閉して構成される電気二重層キャパシタ等の電気化学素子においては、長期間使用したり、例えば６０℃以上の高温で使用した場合、電解液の溶媒又は溶貿が分解してガスが発生することがあり、セルの内圧が上昇する問題がある。図３に示すように、従来の電気二重層キャパシタセル２１には、安全弁３０が取り付けられており、過剰な内圧の上昇に対しては安全弁３０が作動する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来の電気二重層キャパシタによれば、例えばアルミニウム等の剛性の低い材料からなるセル等の容器を使用する場合、安全弁が作動する前にまず容器が変形して外部に向けて膨張する。上記容器は安全弁を有しているため、変形はしても爆発等の問題は生じないが、容器の膨張を吸収できる空間を容器周辺に確保する必要が生じる。したがって、容器をベースに固定して使用する等の場合は容器の膨張を見込んで、余分なスペースを確保する必要が生じ、特に複数の容器を用いる組セルを構成する場合には、各容器間のスペース確保等の問題がある。
【０００４】
また、容器内に密に配置した電極の表面にガスが存在して、電気的内部抵抗が上昇する問題があった。さらに、発生したガスが炭素質材料と反応して電気二重層キャパシタの性能が劣化するおそれがあった。
【０００５】
そこで本発明は、長期的に使用しても高温で使用しても上記のような問題を生じない電気化学素子を提供することを目的とする。
【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、請求項１に係る発明による電気化学素子は、例えば、図１に示すように、溶媒中に溶質を溶かし込んでなる電解液４と；
電解液４中に浸漬された電極５と；
電解液４と電極５とを収納した各々別個の複数の素子容器１ａ〜１ｄと；
素子容器１ａ〜１ｄの内部と連通させることにより、素子容器１ａ〜１ｄ内で発生するガスを収容し、素子容器１ａ〜１ｄの内圧の上昇を抑制する素子容器１ａ〜１ｄとは別個のバッファ容器２と；複数の素子容器１ａ〜１ｄの各々に一端がそれぞれ接続された複数の導管３ａ〜３ｄと；
複数の導管３ａ〜３ｄの他端が、並列的に集合して接続される主導管３と；
主導管３のうち複数の導管３ａ〜３ｄに接続された部分と反対側の端部が、バッファ容器２に接続されることを特徴とする。バッファ容器２は、素子容器１ａ〜１ｄの内圧の上昇を抑制するのに十分な所定の容量を有する。
【０００７】
このように構成すると、複数の素子容器の各々に一端がそれぞれ接続された複数の導管３ａ〜３ｄと、バッファ容器２とを備え、複数の導管３ａ〜３ｄの他端が、主導管３にまとめて接続され、主導管３の端部がバッファ容器２に接続されているので、各素子容器の内圧上昇が抑えられ、ひいては各素子容器の膨張変形が抑えられるので、周辺に無駄な空間を設けることなく複数の素子容器を配置することができる。
【０００８】
上記電気化学素子では、請求項２に記載のように、バッファ容器２中に素子容器１ａ内で発生するガスの吸着剤を収納するとよい。このようにすると、ガスの吸着剤が、素子容器から導入されるガスを吸着するのでバッファ容器の内圧上昇を生じさせないか、あるいは内圧上昇を抑えることができる。
【０００９】
また、請求項３に記載のように、ガスの吸着剤の代わりにバッファ容器２に圧力開放調整機構を備えてもよい。圧力開放調整機構とは、例えば安全弁であり、あらかじめ設定した圧力で内圧を開放することができる。このように構成すると、バッファ容器の内圧上昇を抑えることができる。このとき、ガスの吸着剤と共に圧力開放調整機構を備えてもよい。このように構成すると、ガスの吸着剤の吸着能力以上にガスが導入されても、あるいはガスの吸着剤が飽和状態になったとしても、バッファ容器の内圧上昇を抑えることができる。
【００１０】
以上の電気化学素子では、請求項４に記載のように、素子容器１ａが直方体形状であることを特徴としてもよい。
【００１１】
このように構成すると、素子容器１ａが直方体形状の構造いわゆる角型構造であるので、無駄な空間なしに電気化学素子を形成でき、特に図１に示すように複数の素子容器を備える組セル電源のような電気化学素子を無駄な空間を設けることなく構成できる。また特に角型構造では、内圧による素子容器の膨張変形は顕著となる傾向があるが、素子容器内のガスがバッファ容器に拡散するので、素子容器内の内圧の上昇を抑えることができ、ひいては素子容器の膨張変形を抑えることが可能である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において互いに同一あるいは相当する部材には同一符号を付し、重複した説明は省略する。
【００１５】
図１を参照して、本発明の実施の形態である電気二重層キャパシタの構造を説明する。図中、直方体形状の角型構造を有する素子容器１ａ内に、矩形板で構成された複数の電極５が収容されている。電極５は、正極と負極とからなり、これら複数の電極がセパレータ９を介して、正極と負極とが交互に積層されている。さらに電極５、セパレータ９には電解液４が含浸されている。即ち、電極が電解液に浸漬されて、角型構造の素子容器１ａ中に収容されている。
【００１６】
角型の素子容器１ａの上部外面には、電極５のうち各正極のリード部（不図示）を集めて電気的に接続した正極端子６と、各負極のリード部（不図示）を集めて電気的に接続した負極端子７とが設けられている。
【００１７】
図１には、素子容器１ａと同様な形状大きさの素子容器１ｂ〜１ｄを備える、いわゆる電気二重層キャパシタセルが示されている。素子容器１ｂ〜１ｄ内には、素子容器１ａと同様に電解液、電極等が収納されている。
【００１８】
素子容器１ａの上面外部の正極端子６と負極端子７との間には、導管３ａの一端が素子容器の内部と連通して接続されている。同様に素子容器１ｂ〜１ｄには、それぞれ導管３ｂ〜３ｄが接続されている。
【００１９】
各導管３ａ〜３ｄの他端は、主導管３に並列的に集合して接続されている。すなわち、導管３ａ〜３ｄと主導管３は、導管３ａ〜３ｄが枝管で主導管３が集合管である一体的なマニホールドとして形成されている。
【００２０】
主導管３の、枝管としての導管３ａ〜３ｄの接続された部分とは反対側の端部が、バッファ容器２の内部と連通するようにバッファ容器２に接続されている。バッファ容器２は、素子容器内で発生するガスを収容し、素子容器の内圧の上昇を抑えるのに十分な所定の容量を有しており、図１の実施の形態では、素子容器１ａとほぼ同一の大きさ即ち容量を有するものとして示されているが、これに限らず、例えば素子容器１ａの１／３程度の容量を有するものであってもよいし、２倍程度であってもよい。あるいは、接続される素子容器１ａ〜１ｄの個数に応じて大きさを決めてもよい。
【００２１】
導管３ａ〜３ｄは、細い細管として形成され、主導管３は各導管３ａ〜３ｄと同一流路面積を有するように構成してもよい。このときは、製造が容易である。主導管３は各導管３ａ〜３ｄの合計流路面積を有するように構成してもよい。このときは、導管内のガス流速がほぼ同じになるので、性能が安定する。
【００２２】
図１の実施の形態では、素子容器１ａ〜１ｄが４個の場合を示してあるが、これに限らず任意の個数で構成してよい。もちろん１個であってもよい。その場合は、導管３ａの一端が素子容器１ａに接続され、他端がバッファ容器２に接続されることになる。
【００２３】
バッファ容器２内には、素子容器内で発生するガスの吸着剤（不図示）を入れておくとよい。
【００２４】
また、吸着剤を入れないときは、図２の斜視図に示すように圧力開放調整機構１０をバッファ容器の上部に設けるとよい。もちろん、吸着剤を入れて、さらに圧力開放調整機構１０を設けてもよい。図２に示す圧力開放調整機構は、一般に安全弁と呼ばれている装置の一例である。図２（ａ）は、圧力開放調整機構の中心軸線を含む面で切断して見た、即ち斜視図に示すＡ−Ａで切断した断面図である。
【００２５】
図２（ａ）において、安全弁１０は、垂直に配置された上部が閉じた円筒形状の安全弁本体１１とその中に収納されたボール１２とボール１２の上部を一端で抑えるように配置され他端が安全弁本体１１の前記閉じた上部に固定されたバネ１３とを含んで構成されている。即ち、バネ１３はボール１２を下方向に付勢している。
【００２６】
また、安全弁本体１１の下部にはバッファ容器２の内部と連通する開口１４が設けられている。ボール１２は、バネ１３により付勢され、開口１４を強制的に塞ぐように構成されている。
【００２７】
さらに、ボール１２が開口１４を塞ぐように着座した状態で、ボール１２と安全弁本体１１の前記閉じた上部との間に位置する、安全弁本体１１の中間部には、ガス放出口１５が設けられている。図２では、放出口１５は安全弁本体１１に角度的に等配に４個（２個のみ図示）設けられているが、ガス放出に十分な開口面積を有する１個の開口であってもよい。
【００２８】
また前記閉じた上部の中央には、図２に示されるように圧力設定装置１６を設けてもよい。圧力設定装置１６は、前記閉じた上部に切られた雌ねじに螺着する雄ねじであり、これを回転することによりバネ１３の圧縮量を調節することができる。バネ１３の圧縮量を調節することにより、ガスの開放圧力を適宜設定することができる。
【００２９】
このような構成において、バッファ容器２の内圧が上昇すると、開口１４を通してバッファ容器２からガスが安全弁本体１１の内部、ボール１２の下方に侵入してきて、ボール１２の下方の圧力が所定の値、圧力設定装置１６により設定された圧力値まで上昇すると、バネが圧縮されボール１２が押し上げられる。このようにして開口１４が開くのでガスが放出され、それ以上にガスの圧力が上昇するのを抑えることができる。
【００３０】
以上説明した、電気二重層キャパシタの作用を説明する。図１に示すような構造の電気二重層キャパシタセルは、単位体積あたりの容量を大きくするために素子容器内は前記素子が占める体積が大部分で、電解液が素子を浸漬するように構成されている。ここで浸漬とは、電解液が電極あるいはセパレータ、乃至は双方に含浸された状態も含む。このような構造では、製造直後に素子容器１ａ内で気体が存在できるスペースはリード部の周辺のみである。
【００３１】
したがって、わずかにガスが発生しただけでもセルの内圧はすぐに上昇し得る。これに対しバッファ容器を連結すると、ガスがバッファ容器に拡散するので内圧の上昇はわずかに押さえられる。
【００３２】
バッファ容器２は、素子容器１ａ〜１ｄと導管３ａ〜３ｄ、３で接続されているので、導管の長さを適切に定めれば、バッファ容器２を設置する位置は、素子容器を設置する位置に拘束されずに、自由に選ぶことができる。
【００３３】
また、図１に示すような角型構造の他、一対の帯状電極をセパレータを介して巻回して素子を形成し、該素子に電解液を含浸させて円筒型容器に収容して構成した円筒型構造であっても、大容量電気二重層キャパシタの構造として適する。円筒型構造の場合その形状からガス発生により内圧が上昇しても側面方向には膨潤しにくく、密に配置された電極表面にセル内部での隙間は生じにくい。したがって、内圧上昇による内部抵抗の上昇は起こりにくいが、底面方向に素子容器が膨張するためセルの固定には工夫が必要である。そこで本発明を応用すれば、底面方向の素子容器の膨張を防ぐことができる。セルの固定も特別の方法をとる必要がなくなる。
【００３４】
一方、角型構造の場合、特に電極面積を大きくする場合、セル内部でのガス発生により内圧が上昇すると電極面と垂直の方向に素子容器が膨潤しやすく、密に配置された電極表面にガスが存在するようになり、内部抵抗が上昇する。
【００３５】
また、角型構造は本来は丸型構造と比較して無駄な空間なく組セルを構成できるが、セル内部でのガス発生による素子容器の変形、膨張のために特に周辺に空間を設ける必要がある。本発明を応用すると素子容器の膨張が抑えられるので、周辺に空間を設ける必要がない。
【００３６】
電解液の溶媒としては、有機系電解液でも水系電解液でも使用できるが、耐電圧が高く充電状態のエネルギ密度を高くできる点では有機系電解液が好ましい。有機系電解液の溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート等の環状カーボネート類、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等の鎖状カーボネート類、スルホラン及びスルホランの誘導体等の溶媒、又はこれらの混合溶媒が好ましい。特にプロピレンカーボネートが好ましい。
【００３７】
プロピレンカーボネートを電解液の溶媒として使用する場合、高温で使用すると分解して二酸化炭素、一酸化炭素、水素等が発生する。そこで、これらのガスの吸着剤を入れておくことが好ましい。
【００３８】
電解液の溶媒として例えばプロヒレンカーボネートを使用する場合に、二酸化炭素、一酸化炭素及び水素からなる群から選ばれる一種以上のガスの吸着剤をバッファ容器中に存在させておく。
【００３９】
具体的には、例えば二酸化炭素の吸着剤として酸化カルシウムを入れることが好ましい。吸着剤の存在により、セル及びバッファ容器の内圧上昇を生じさせないか、あるいは内圧上昇をバッファ容器だけの場合よりも抑えることができる。
【００４０】
電解液の溶質は、イオン解離性の塩類であり、有機系電解液を使用する場合、Ｒ¹Ｒ²Ｒ³Ｒ⁴Ｎ⁺、Ｒ¹Ｒ²Ｒ³Ｒ⁴Ｐ⁺（Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴はそれぞれ独立に炭素数１〜６のアルキル基）等の第４級オニウムカチオンと、ＢＦ₄ ^-、ＰＦ₆ ^-、ＣｌＯ₄ ^-、ＣＦ₃ＳＯ₃ ^-等のアニオンとからなる塩が好ましい。
【００４１】
バッファ容器とセルをつなぐ導管である細管は、セル内部で発生するガスにより腐食されなければ材質は特に限定されない。金属の細いパイプでもよいし、プラスチックでもよい。
【００４２】
セルの製造方法としては、電極とセパレータを巻回又は積層して素子を形成した後素子容器に収容して密閉し、あらかじめ蓋体に取り付けられた注液孔より電解液を注液して素子に電解液を含浸させることが好ましいが、本発明ではこの注液孔に細管を取り付けることが好ましい。
【００４３】
バッファ容器の材質、形状は特に限定されないが、セル容器と同等又はそれ以上に内圧に対して膨張できる構造を有していることが好ましい。例えばセルの容器と同じ容器を用い、その内部を空気、窒素等の気体のみで充満しておいてもよい。
【００４４】
複数のセルから組セルを構成して例えば組セル電源とする場合、バッファ容器は各セルに対して一つずつ取り付けることもできるが、複数のセルから取り出された細管を図１に示すように並列にまとめて１つのバッファ容器に連結したほうが実用上好ましい。
【００４５】
圧力開放調整機構については、バッファ容器に圧力開放調整機構を設け、バッファ容器が一定の内圧以上になった場合、ガスがバッファ容器外部に抜ける構造とすることが好ましい。この構造によりセルの内圧を一定以下に保つことができる。圧力開放調整機構としては、各種圧力センサや、例えば図２に示すガス抜き装置が使用できる。このように構成すると、バッファ容器があるので圧力の上昇速度が抑えられ、圧力開放調整機構の設定圧を低めに調整しても、圧力開放調整機構が頻繁に作動することがない。
【００４６】
電極としては、高比表面積の炭素質材料とバインダとからなる電極が好ましく、炭素質材料としては活性炭、カーボンブラック、ポリアセン等が挙げられる。特に比表面積が７００〜３０００ｍ²／ｇの活性炭に導電性のカーボンブラックを混合して使用すると、容量が大きくかつ内部抵抗が小さいので好ましい。電極は金属の箔等からなる集電体と接合して集電体と一体化して使用することが好ましい。
尚、本願発明による電気化学素子は、図１に示すように、溶媒中に溶質を溶かし込んでなる電解液４と；電解液４中に浸漬された電極５と；電解液４と電極５とを収納した複数の素子容器（１ａ〜１ｄ）と；複数の素子容器（１ａ〜１ｄ）の各々に一端がそれぞれ接続された複数の導管（３ａ〜３ｄ）と；素子容器（１ａ〜１ｄ）の内圧の上昇を抑制するバッファ容器２とを備え；複数の導管（３ａ〜３ｄ）の他端が、主導管３にまとめて接続され、主導管３の端部がバッファ容器２に接続するように構成してもよい。
このように構成すると、複数の素子容器の各々に一端がそれぞれ接続された複数の導管と、バッファ容器２とを備え、複数の導管の他端が、主導管３にまとめて接続され、主導管３の端部がバッファ容器２に接続されているので、各素子容器の内圧上昇が抑えられ、ひいては各素子容器の膨張変形が抑えられるので、周辺に無駄な空間を設けることなく複数の素子容器を配置することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、素子容器とバッファ容器及びそれらの容器を接続する導管とを設けたので、素子容器からのガスが導管を介してバッファ容器に導入され、素子容器内の圧力上昇を抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である電気二重層キャパシタの一部破断斜視図である。
【図２】図１の電気二重層キャパシタに設けられた圧力開放調整機構の一例を示す一部破断斜視図である。
【図３】従来の電気二重層キャパシタを示す斜視図である。
【符号の説明】
１ａ〜１ｄ素子容器
２バッファ容器
３主導管
３ａ〜３ｄ導管
４電解液
５電極
６正極端子
７負極端子
８組セル
９セパレータ
１０圧力開放調整機構
１１安全弁本体
１２ボール
１３バネ
１４開口
１５ガス放出口
１６圧力設定装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrochemical element such as an electric double layer capacitor, and more particularly to an electrochemical element including a container having a rectangular parallelepiped shape.
[0002]
[Prior art]
In an electrochemical element such as an electric double layer capacitor that is configured by impregnating a non-aqueous electrolyte with an electrode mainly composed of a carbonaceous material as a positive electrode and a negative electrode and enclosing it in a container, it can be used for a long time, For example, when it is used at a high temperature of 60 ° C. or higher, there is a problem that the solvent or the electrolyte of the electrolytic solution is decomposed to generate gas, and the internal pressure of the cell increases. As shown in FIG. 3, a safety valve 30 is attached to the conventional electric double layer capacitor cell 21, and the safety valve 30 is actuated against an excessive increase in internal pressure.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
According to the conventional electric double layer capacitor as described above, when a container such as a cell made of a material having low rigidity such as aluminum is used, the container is first deformed and expanded outward before the safety valve is operated. To do. Since the container has a safety valve, there is no problem such as explosion even if it is deformed, but it is necessary to secure a space around the container that can absorb the expansion of the container. Therefore, when the container is used while being fixed to the base, it is necessary to secure an extra space in anticipation of the expansion of the container. Especially when configuring a set cell using a plurality of containers, the space between the containers There are problems such as securing space.
[0004]
In addition, there is a problem in that gas is present on the surface of the electrode densely arranged in the container and the electrical internal resistance increases. Furthermore, the generated gas may react with the carbonaceous material to deteriorate the performance of the electric double layer capacitor.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to provide an electrochemical element that does not cause the above-described problems even when used for a long time or at a high temperature.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an electrochemical device according to the invention of claim 1 includes, for example, an electrolyte solution 4 in which a solute is dissolved in a solvent as shown in FIG.
An electrode 5 immersed in the electrolyte solution 4;
A plurality of separate element containers 1a to 1d each containing the electrolytic solution 4 and the electrode 5;
By communicate with the interior of the device container 1 a to 1 d, houses a gas generated in the device container 1 a to 1 d, a separate buffer vessel to suppress element container 1 a to 1 d the increase in the internal pressure of the device receptacle 1 a to 1 d 2; a plurality of conduits 3a to 3d each having one end connected to each of the plurality of element containers 1a to 1d ;
The other end of the plurality of conduits 3a~3d is, the main conduit 3 that will be connected collectively in parallel;
An end of the main conduit 3 opposite to a portion connected to the plurality of conduits 3 a to 3 d is connected to the buffer container 2. The buffer container 2 has a predetermined capacity sufficient to suppress an increase in the internal pressure of the element containers 1a to 1d .
[0007]
If comprised in this way, it will be provided with the several conduit | pipe 3a-3d by which each one end was connected to each of several element containers, and the buffer container 2, and the other end of several conduit | pipes 3a-3d is put together in the main conduit | pipe 3. Since the end of the main conduit 3 is connected to the buffer container 2, an increase in the internal pressure of each element container can be suppressed, and as a result, expansion and deformation of each element container can be suppressed. A plurality of element containers can be arranged without any problem.
[0008]
In the electrochemical device, as described in claim 2, an adsorbent of gas generated in the device container 1 a may be stored in the buffer container 2. In this case, the gas adsorbent adsorbs the gas introduced from the element container, so that the internal pressure of the buffer container is not increased or the increase of the internal pressure can be suppressed.
[0009]
Further, as described in claim 3, the buffer container 2 may be provided with a pressure release adjusting mechanism instead of the gas adsorbent. The pressure release adjusting mechanism is, for example, a safety valve, and can release the internal pressure with a preset pressure. If comprised in this way, the raise of the internal pressure of a buffer container can be suppressed. At this time, a pressure release adjusting mechanism may be provided together with the gas adsorbent. If comprised in this way, even if gas will be introduced more than the adsorption capacity of gas adsorption agent, or even if gas adsorption agent will be in a saturated state, the internal pressure rise of a buffer container can be suppressed.
[0010]
In the above electrochemical element, as described in claim 4, the element container 1a may have a rectangular parallelepiped shape.
[0011]
With this configuration, since the element container 1a has a rectangular parallelepiped structure, a so-called square structure, an electrochemical element can be formed without wasted space, and in particular, an assembled cell power source including a plurality of element containers as shown in FIG. Such an electrochemical element can be configured without providing a useless space. In particular, in the square structure, the expansion and deformation of the element container due to the internal pressure tends to be remarkable. However, since the gas in the element container diffuses into the buffer container, the increase in the internal pressure in the element container can be suppressed. It is possible to suppress expansion deformation of the element container.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the mutually same or equivalent member, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
[0015]
With reference to FIG. 1, the structure of an electric double layer capacitor according to an embodiment of the present invention will be described. In the drawing, a plurality of electrodes 5 made of a rectangular plate are accommodated in an element container 1a having a rectangular parallelepiped structure. The electrode 5 includes a positive electrode and a negative electrode, and the plurality of electrodes are alternately stacked with the positive electrode and the negative electrode through the separator 9. Further, the electrode 5 and the separator 9 are impregnated with the electrolytic solution 4. That is, the electrode is immersed in the electrolytic solution and accommodated in the element container 1a having a square structure.
[0016]
On the upper outer surface of the rectangular element container 1a, a positive electrode terminal 6 in which the positive electrode lead portions (not shown) of the electrodes 5 are collected and electrically connected, and a negative electrode lead portion (not shown) are collected. An electrically connected negative electrode terminal 7 is provided.
[0017]
FIG. 1 shows a so-called electric double layer capacitor cell including element containers 1b to 1d having the same shape and size as the element container 1a. In the element containers 1b to 1d, an electrolyte solution, electrodes, and the like are housed in the same manner as the element container 1a.
[0018]
Between the top surface external positive electrode terminal 6 of the device the container 1a and the negative electrode terminal 7, one end of the conduit 3 a is connected in communication with the interior of the device container. Similarly, conduits 3b to 3d are connected to the element containers 1b to 1d, respectively.
[0019]
The other ends of the conduits 3a to 3d are connected to the main conduit 3 in parallel. That is, the conduits 3a to 3d and the main conduit 3 are formed as an integral manifold in which the conduits 3a to 3d are branch pipes and the main conduit 3 is a collecting pipe.
[0020]
An end portion of the main conduit 3 opposite to the connected portion of the conduits 3 a to 3 d as branch pipes is connected to the buffer container 2 so as to communicate with the inside of the buffer container 2. The buffer container 2 contains a gas generated in the element container and has a predetermined capacity sufficient to suppress an increase in the internal pressure of the element container. In the embodiment of FIG. 1, the buffer container 2 is substantially the same as the element container 1a. Although shown as having the same size, that is, the capacity, the present invention is not limited to this. For example, the capacity may be about 1/3 of the element container 1a, or about twice as large. . Or you may determine a magnitude | size according to the number of the element containers 1a-1d connected.
[0021]
The conduits 3a to 3d may be formed as thin narrow tubes, and the main conduit 3 may be configured to have the same flow area as each of the conduits 3a to 3d. At this time, manufacture is easy. You may comprise the main conduit | pipe 3 so that it may have the total flow area of each conduit | pipe 3a-3d. At this time, the gas flow rate in the conduit is almost the same, so the performance is stable.
[0022]
In the embodiment of FIG. 1, the case where there are four element containers 1 a to 1 d is shown, but the present invention is not limited to this, and any number of element containers may be configured. Of course, it may be one. In that case, one end of the conduit 3 a is connected to the element container 1 a and the other end is connected to the buffer container 2.
[0023]
An adsorbent (not shown) of gas generated in the element container may be placed in the buffer container 2.
[0024]
When no adsorbent is added, a pressure release adjusting mechanism 10 may be provided on the upper part of the buffer container as shown in the perspective view of FIG. Of course, an adsorbent may be added and a pressure release adjusting mechanism 10 may be further provided. The pressure release adjusting mechanism shown in FIG. 2 is an example of a device generally called a safety valve. Fig.2 (a) is sectional drawing seen by cut | disconnecting in the surface containing the central axis of a pressure release adjustment mechanism, ie, cut | disconnected by AA shown to a perspective view.
[0025]
In FIG. 2 (a), the safety valve 10 is arranged so that the vertically arranged cylindrical safety valve main body 11 with the closed upper part, the ball 12 housed therein and the upper part of the ball 12 are held at one end and the other end. And a spring 13 fixed to the closed upper portion of the safety valve body 11. That is, the spring 13 urges the ball 12 downward.
[0026]
In addition, an opening 14 communicating with the inside of the buffer container 2 is provided in the lower part of the safety valve main body 11. The ball 12 is biased by a spring 13 and is configured to forcibly close the opening 14.
[0027]
Further, in a state where the ball 12 is seated so as to close the opening 14, a gas discharge port 15 is provided in an intermediate portion of the safety valve body 11 located between the ball 12 and the closed upper portion of the safety valve body 11. ing. In FIG. 2, four discharge ports 15 are provided in the safety valve main body 11 at equal angular intervals (only two are shown), but may be a single opening having an opening area sufficient for gas discharge. .
[0028]
Further, a pressure setting device 16 may be provided in the center of the closed upper portion as shown in FIG. The pressure setting device 16 is a male screw that is screwed into the female screw cut in the closed upper portion, and the compression amount of the spring 13 can be adjusted by rotating the pressure setting device 16. By adjusting the compression amount of the spring 13, the gas release pressure can be set as appropriate.
[0029]
In such a configuration, when the internal pressure of the buffer container 2 rises, gas enters the inside of the safety valve main body 11 and below the ball 12 from the buffer container 2 through the opening 14, and the pressure below the ball 12 reaches a predetermined value, When the pressure rises to the pressure value set by the pressure setting device 16, the spring is compressed and the ball 12 is pushed up. Since the opening 14 is thus opened, the gas is released, and the increase in the gas pressure can be suppressed.
[0030]
The operation of the electric double layer capacitor described above will be described. In order to increase the capacity per unit volume, the electric double layer capacitor cell having the structure as shown in FIG. 1 is configured so that the element occupies a large volume and the electrolyte immerses the element. ing. Here, the immersion includes a state in which an electrolytic solution is impregnated in the electrode or the separator or both. In such a structure, the space in which the gas can exist in the element container 1a immediately after manufacture is only around the lead portion.
[0031]
Therefore, even if a slight amount of gas is generated, the internal pressure of the cell can quickly increase. On the other hand, when the buffer container is connected, the gas diffuses into the buffer container, so that the increase in internal pressure is suppressed slightly.
[0032]
Since the buffer container 2 is connected to the element containers 1a to 1d and the conduits 3a to 3d and 3, if the length of the conduit is appropriately determined, the position where the buffer container 2 is disposed is the position where the element container is disposed. You can choose freely without being bound by
[0033]
In addition to the square structure as shown in FIG. 1, a cylinder is formed by winding a pair of strip electrodes through a separator to form an element, and impregnating the element with an electrolytic solution and accommodating the element in a cylindrical container. Even a mold structure is suitable as a structure of a large-capacity electric double layer capacitor. In the case of a cylindrical structure, even if the internal pressure rises due to gas generation from the shape, it does not easily swell in the lateral direction, and a gap inside the cell is unlikely to occur on the densely arranged electrode surface. Therefore, although the internal resistance is hardly increased due to the increase in internal pressure, the device container expands in the direction of the bottom surface, so that it is necessary to devise fixing the cells. Therefore, if the present invention is applied, expansion of the element container in the bottom direction can be prevented. It is not necessary to use a special method for fixing the cell.
[0034]
On the other hand, in the case of a square structure, particularly when the electrode area is increased, if the internal pressure rises due to gas generation inside the cell, the element container tends to swell in the direction perpendicular to the electrode surface, and gas is applied to the densely arranged electrode surface. Will be present and the internal resistance will increase.
[0035]
In addition, the square structure can originally form a set cell without wasted space compared to the round structure, but it is necessary to provide a space especially in the periphery for deformation and expansion of the element container due to gas generation inside the cell. is there. When the present invention is applied, expansion of the element container is suppressed, so that there is no need to provide a space around it.
[0036]
As the solvent for the electrolytic solution, either an organic electrolytic solution or an aqueous electrolytic solution can be used. However, an organic electrolytic solution is preferable because it has a high withstand voltage and can increase the energy density of a charged state. Examples of the solvent for the organic electrolyte include cyclic carbonates such as propylene carbonate and ethylene carbonate, chain carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate, solvents such as sulfolane and sulfolane derivatives, or a mixed solvent thereof. Is preferred. Particularly preferred is propylene carbonate.
[0037]
When propylene carbonate is used as a solvent for an electrolytic solution, it decomposes and generates carbon dioxide, carbon monoxide, hydrogen and the like when used at a high temperature. Therefore, it is preferable to add an adsorbent for these gases.
[0038]
When, for example, prohylene carbonate is used as the solvent of the electrolytic solution, an adsorbent of one or more gases selected from the group consisting of carbon dioxide, carbon monoxide, and hydrogen is present in the buffer container.
[0039]
Specifically, for example, calcium oxide is preferably added as an adsorbent for carbon dioxide. The presence of the adsorbent does not cause an increase in the internal pressure of the cell and the buffer container, or the increase in the internal pressure can be suppressed as compared with the case of the buffer container alone.
[0040]
The solute of the electrolytic solution is an ion dissociable salt. When an organic electrolytic solution is used, R ¹ R ² R ³ R ⁴ N ⁺ , R ¹ R ² R ³ R ⁴ P ⁺ (R ¹ , R ² , R ³ and R ⁴ are each independently a quaternary onium cation such as an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and anions such as BF ₄ ⁻ , PF ₆ ⁻ , ClO ₄ ⁻ and CF ₃ SO ₃ ^−. Is preferred.
[0041]
The material of the narrow tube, which is a conduit connecting the buffer container and the cell, is not particularly limited as long as it is not corroded by the gas generated inside the cell. It may be a thin metal pipe or plastic.
[0042]
As a manufacturing method of the cell, an element is formed by winding or laminating an electrode and a separator, and then sealed in an element container, and an element is prepared by injecting an electrolytic solution from an injection hole previously attached to a lid. In the present invention, it is preferable to attach a thin tube to the liquid injection hole.
[0043]
The material and shape of the buffer container are not particularly limited, but it is preferable that the buffer container has a structure that can be expanded with respect to the internal pressure to be equal to or higher than that of the cell container. For example, the same container as the cell container may be used, and the inside thereof may be filled only with a gas such as air or nitrogen.
[0044]
When a set cell is constituted by a plurality of cells to form a set cell power source, for example, one buffer container can be attached to each cell, but the thin tubes taken out from the plurality of cells are shown in FIG. It is practically preferable to connect them in parallel in a single buffer container.
[0045]
Regarding the pressure release adjusting mechanism, it is preferable to provide a pressure release adjusting mechanism in the buffer container so that the gas escapes to the outside of the buffer container when the buffer container reaches a certain internal pressure or higher. With this structure, the internal pressure of the cell can be kept below a certain level. As the pressure release adjusting mechanism, various pressure sensors, for example, a gas venting device shown in FIG. 2 can be used. With such a configuration, since the buffer container is provided, the rate of pressure increase is suppressed, and the pressure release adjustment mechanism does not operate frequently even if the set pressure of the pressure release adjustment mechanism is adjusted to be low.
[0046]
The electrode is preferably an electrode composed of a carbonaceous material having a high specific surface area and a binder, and examples of the carbonaceous material include activated carbon, carbon black, polyacene and the like. In particular, it is preferable to use conductive carbon black mixed with activated carbon having a specific surface area of 700 to 3000 m ² / g because of its large capacity and low internal resistance. The electrode is preferably used by being joined to a current collector made of a metal foil or the like and integrated with the current collector.
As shown in FIG. 1, the electrochemical device according to the present invention includes an electrolytic solution 4 in which a solute is dissolved in a solvent; an electrode 5 immersed in the electrolytic solution 4; an electrolytic solution 4 and an electrode 5. A plurality of element containers (1a to 1d) containing a plurality of element containers (1a to 1d), a plurality of conduits (3a to 3d) each having one end connected to each of the plurality of element containers (1a to 1d); A buffer container 2 that suppresses an increase in internal pressure; the other ends of the plurality of conduits (3a to 3d) are connected together to the main conduit 3, and the end of the main conduit 3 is connected to the buffer container 2. It may be configured.
If comprised in this way, it will be provided with the several conduit | pipe with which one end was each connected to each of several element containers, and the buffer container 2, and the other end of several conduit | pipe was collectively connected to the main conduit 3, Since the end of 3 is connected to the buffer container 2, an increase in the internal pressure of each element container can be suppressed, and consequently expansion and deformation of each element container can be suppressed, so that a plurality of element containers can be formed without providing useless space around the element container. Can be arranged.
[0047]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the element container, the buffer container, and the conduit connecting the containers are provided, the gas from the element container is introduced into the buffer container via the conduit, and the pressure in the element container It is possible to suppress the rise.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially broken perspective view of an electric double layer capacitor according to an embodiment of the present invention.
2 is a partially broken perspective view showing an example of a pressure release adjusting mechanism provided in the electric double layer capacitor of FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a perspective view showing a conventional electric double layer capacitor.
[Explanation of symbols]
1a to 1d Element container 2 Buffer container 3 Main conduits 3a to 3d Conduit 4 Electrolyte 5 Electrode 6 Positive electrode terminal 7 Negative electrode terminal 8 Assembly cell 9 Separator 10 Pressure release adjusting mechanism 11 Safety valve body 12 Ball 13 Spring 14 Opening 15 Gas discharge port 16 Pressure setting device

Claims

An electrolytic solution in which a solute is dissolved in a solvent;
An electrode immersed in the electrolyte;
A plurality of separate element containers each containing the electrolyte and the electrodes;
By communicate with the interior of the device container, the housing of the gas generated by the element within the container, raised to suppress the element vessel and a separate buffer vessel and the internal pressure of the device receptacle, the plurality of elements container a plurality of conduits, one end of which is connected respectively to each;
The other end of the plurality of conduits, a main conduit that will be connected collectively in parallel;
An end of the main conduit opposite to a portion connected to the plurality of conduits is connected to the buffer container;
Electrochemical element.

The electrochemical device according to claim 1, wherein an adsorbent of gas generated in the device container is accommodated in the buffer container.

The electrochemical device according to claim 1 or 2, wherein the buffer container is provided with a pressure release adjusting mechanism.

The electrochemical device according to any one of claims 1 to 3, wherein the device container has a rectangular parallelepiped shape.