JP4171595B2 - 電気二重層キャパシタ電池 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、所要数の電気二重層キャパシタセルから１つのモジュールに組成される電気二重層キャパシタ電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種の蓄電装置として、急速充電が可能で充放電サイクル寿命が長い、電気二重層キャパシタの適用技術が注目される。
【０００３】
電気二重層キャパシタの単体（電気二重層キャパシタセル）は、耐電圧が低い（数ボルト程度）ので、電動自動車の駆動電源などに適用する場合、数多くを直並列に接続することにより、所定容量の電気二重層キャパシタ電池（キャパシタモジュール）に組成される（特開２０００−１１４１２１、参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図４において、１は電気二重層キャパシタセル、４ａ，４ｂは容器３（ケース）の外部に引き出される１対の電極（セル端子）であり、各電極４ａ，４ｂはアルミ板により形成される。電気二重層キャパシタセル１は、図示の場合、１組２つが並列に接続され、これら各組間が直列に接続される。
【０００５】
図５および図６において、４ａ，４ａは１つの組の正極どうしのセル端子、４ｂ，４ｂはもう１つの組の負極どうしのセル端子であり、これらの電極４ａ，４ｂは重ね合わされる。これらの重なり合う部分を板厚方向から挟むのが１対の板状部材５ａ，５ｂであり、電極に掛からない両端部に締め付け手段６（ボルトなど）が備えられる。そして、４つの電極４ａ，４ｂは、１対の板状部材５ａ，５ｂの間に挟まれ、両端部の締付力により、互いに接合されるのである。
【０００６】
電気二重層キャパシタセル１については、同数の正極体および負極体をこれらの間にセパレータを介在させて積層して構成される。各正極体および各負極体は、アルミ箔で形成され、その両面（積層体の両端に位置するアルミ箔は片面）に活性炭電極（分極性電極）が構成される。これらの集電極にリード部が一体に形成され、これら同極どうしの結束部に電極４ａ，４ｂが接合される。
【０００７】
積層体は、電解液に浸して容器３に納められる。容器３は、金属の中間層を含む積層構造の樹脂フィルム（この例においては、アルミラミネート）から袋状に成形され、その一辺から１対の電極４ａ，４ｂ（その一部）が引き出される。容器３の内部は、真空引きにより、余分な電解液を抜き取りながら、真空状態において、熱シールで密封される。
【０００８】
電気二重層キャパシタセル１どうしの電極４ａ，４ｂ間を接合する構造においては、１対の板状部材５ａ，５ｂの間で電極４ａ，４ｂどうしの重なり合う部分が密接状態に締め付けられるが、それでも電極４ａ，４ｂ間の接触抵抗が大きく、高性能の電気二重層キャパシタセルを完成しても、電気二重層キャパシタ電池（キャパシタモジュール）の性能アップに繋がらない、という不具合が考えられる。
【０００９】
この発明は、このような課題に着目してなされたものであり、電気二重層キャパシタセルどうしの電極（セル端子）間を継ぐ接合部の接触抵抗を有効に低減できる手段の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、所要数の電気二重層キャパシタセルから１つのモジュールに組成される電気二重層キャパシタ電池において、電気二重層キャパシタセルどうしの電極間を接続する手段は、板状に形成される電極どうしを重ね合わせると共に、これらの重なり合う部分を板厚方向から挟む１対の板状部材と、これら板状部材の電極に掛からない両端部を締め付ける手段と、からなり、１対の板状部材は、電極に掛かる中間部の範囲において、これら対向面の一方に突出量が調整可能に構成される突起、他方に電極どうしの重なり合う部分が突起に押されて食い込むのを許容する凹部、を備えるものにあって、突起および凹部は、１対の板状部材の間において、複数を電極の板幅方向へ互い違いに配置すべく、これら板状部材の一方の中央に突起、この突起を挟む両側に凹部、が形成される一方、もう一方の板状部材の中央に凹部、この凹部を挟む両側に突起、が形成される、が形成される一方、もう一方の中央に凹部、この凹部を挟む両側に突起、が形成されることを特徴とする。
【００１３】
【発明の効果】
第１の発明においては、１対の板状部材は、電気二重層キャパシタセルどうしの電極間を接合するため、両端部を締め付ける手段により、電極どうしの重なり合う部分を挟圧する。１対の板状部材の間において、電極どうしの重なり合う部分は、これら対向面の一方に備える突起に押され、反対側の対向面に備える凹部に食い込むため、電極間の接触抵抗を有効に低減できる。
【００１４】
突起および凹部は、１対の板状部材の間において、複数を電極の板幅方向へ互い違いに配設されるので、突起に押されて電極どうしの重なり合う部分が凹部に食い込む箇所は、１対の板状部材の間において、複数が電極の板幅方向へ互い違いとなるため、電極間の接触抵抗を効率よく安定的に低減できる。
【００１５】
この場合、１対の板状部材の間において、これらの一方の中央に突起、この突起を挟む両側に凹部、を配置し、もう一方の中央に凹部、この凹部を挟む両側に突起、を配置することにより、さらに効率よく電極間の接触抵抗を低減することが可能となる。
【００１６】
また、この発明においては、簡単な構成（突起および凹部）により、接合の仕方も複雑化させることなく、電極間の接触抵抗を安価に低減できる、という効果が得られる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１および図２において、４ａ，４ｂは電気二重層キャパシタセルの電極（セル端子）であり、各電極４ａ，４ｂはアルミ板で形成される。図示の場合、所定容量の電気二重層キャパシタ電池（キャパシタモジュール）を組成するため、電気二重層キャパシタセルは、１組２つが並列に接続され、これら各組間が直列に接続される。つまり、４つの電極４ａ，４ｂのうち、４ａが１つの組の正極どうしのセル端子、４ｂがもう１つの組の負極どうしのセル端子であり、これらの電極は重ね合わされる。
【００１８】
１０ａ，１０ｂはこれら電極４ａ，４ｂの重なり合う部分を板厚方向から挟む１対の平板部材（板状部材）であり、電極４ａ，４ｂに掛からない両端部（図示省略）にボルト（締め付け手段）が備えられる。そして、４つの電極４ａ，４ｂは、１対の平板部材１０ａ，１０ｂの間に挟まれ、両端部のボルトを締め付けることにより、互いに接合されるのである。
【００１９】
１対の平板部材１０ａ，１０ｂは、電極４ａ，４ｂに掛かる中間部の範囲において、これらの一方（図２の上側部材１０ａ）の中央に突起１１、この突起１１を挟む両側（ボルトの中心を電極４ａ，４ｂの板幅方向へ伸びる直線上で突起１１の中心を定点とする対称位置）に凹部１２、が形成される一方、もう一方（図２の下側部材１０ｂ）の中央に凹部１２、この凹部１２を挟む両側（ボルトの中心を電極４ａ，４ｂの板幅方向へ伸びる直線上で凹部１２の中心を定点とする対称位置）に突起１１、が形成される。
【００２０】
突起１１およびこれに対応する凹部１２は、１対の平板部材１０ａ，１０ｂの間において、両端部のボルトを締め付けることにより、突起１１に押されて電極４ａ，４ｂの重なり合う部分が凹部１２に食い込むように設定される。突起１１は、平板部材１０ａ，１０ｂに螺合するビスにより、その突出量が調整可能に構成される。凹部１２は、所定径（突起１１に押されて電極４ａ，４ｂの重なり合う部分が食い込むのを許容する内径）で平板部材１０ａ，１０ｂを貫通する穴に形成される。
【００２１】
このような構成により、４つの電極４ａ，４ｂは、１対の平板部材１０ａ，１０ｂの間に締め付けられ、突起１１に押されて電極４ａ，４ｂどうしの重なり合う部分が凹部１２に食い込むため、電極４ａ，４ｂ間の接触抵抗を有効に低減できる。その結果、電極４ａ，４ｂ間の電圧降下も低減されるので、高性能の電気二重層キャパシタセルから、その性能を忠実に反映する高性能のキャパシタモジュールを組成することが可能となる。
【００２２】
突起１１およびこれに対応する凹部１２は、１対の平板部材１０ａ，１０ｂの間において、これらの一方（図２の上側部材１０ａ）の中央に突起１１、この突起１１を挟む両側に凹部１２、が形成される一方、もう一方（図２の下側部材１０ｂ）の中央に凹部１２、この凹部１２を挟む両側に突起１１、が形成されるので、中央の突起１１に押されて電極４ａ，４ｂどうしの重なり合う部分が下側の凹部１２に食い込み、両側の突起１１に押されて電極４ａ，４ｂどうしの重なり合う部分が上側の凹部１２に食い込むため、電極４ａ，４ｂ間の接触抵抗を効率よく安定的に低減できる。
【００２３】
突起１１およびこれに対応する凹部１２については、図１および図２の実施形態に限定されるものではなく、複数の食い込み箇所（凹部１２）を片側（１対の平板部材１０ａ，１０ｂのいずれか一方）に配置してもよい。また、食い込み箇所は、複数でなく、１箇所だけ（突起１１およびこれらに対応する凹部１２は１組のみ）の設定でもよい。
【００２４】
図３は、別の実施形態を表すものであり、板状に形成される電極（図１および図２、参照）どうしの重なり合う部分を板厚方向から挟むのが１対の平板部材１３ａ，１３ｂ（板状部材）であり、電極に掛からない両端部に図外のボルト（締め付ける手段）が備えられる。１４ａはボルトの挿通穴（貫通穴）、１４ｂはボルトに螺合するネジ穴、である。
【００２５】
１対の平板部材１３ａ，１３ｂは、これら対向面の一方（図３の下側部材１３ｂ）に電極どうしの重なり合う部分に矩形断面の突起１５が形成される。突起１５は、両端部のネジ穴１４ｂの中心を結ぶ直線に直交する縦辺１５ａと、同じく直線と平行な横辺１５ｂと、からなる矩形頂面１５ｃ（平面）を平板部材１３ｂの中央に形成するものであり、その横辺１５ｂの長さは電極の板幅よりも小さく設定され、後述のように両端部のボルトを締め付けることにより、突起１５の縦１５ａに沿う角部が電極どうしの重なり合う部分に食い込むように構成される。
【００２６】
４つの電極（図１および図２、参照）は、１対の平板部材１３ａ，１３ｂの間に締め付けられ、この締付力により、電極どうしの重なり合う部分が突起１５の縦辺１５ａに沿う角部を支点に内側へカシメられる。つまり、突起１５の縦辺１５ａに沿う角部が電極どうしの重なり合う部分に食い込みため、電極間の接触抵抗を有効に低減できる。
【００２７】
図１および図２における１対の平板部材１０ａ，１０ｂ、図３における１対の平板部材１３ａ，１３ｂ、において、これらの一方１０ｂ，１３ｂは、所定数の電気二重層キャパシタセルを積層状態に収容するモジュールケースに所定の配置状態に固定すると、電極（セル端子）間の接合を能率よく正確に処理できるようになる。電気二重層キャパシタセル単体については、図４の場合と同様のため、説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【図１】電極（セル端子）間を継ぐ接合部の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】電極（セル端子）間を接合する平板部材の斜視図である。
【図４】電気二重層キャパシタ電池の説明図である。
【図５】電極（セル端子）間を継ぐ接合部の断面図である。
【図６】図５のＢ矢視図である。
【符号の説明】
４ａ，４ｂ 電極（セル端子）
１０ａ，１０ｂ、１３ａ，１３ｂ 平板部材（板状部材）
１１ 突起
１２ 凹部
１４ａ ボルトの挿通穴
１４ｂ ボルトのネジ穴
１５ 矩形断面の突起

Claims (1)

1. 所要数の電気二重層キャパシタセルから１つのモジュールに組成される電気二重層キャパシタ電池において、電気二重層キャパシタセルどうしの電極間を接続する手段は、板状に形成される電極どうしを重ね合わせると共に、これらの重なり合う部分を板厚方向から挟む１対の板状部材と、これら板状部材の電極に掛からない両端部を締め付ける手段と、からなり、１対の板状部材は、電極に掛かる中間部の範囲において、これら対向面の一方に突出量が調整可能に構成される突起、他方に電極どうしの重なり合う部分が突起に押されて食い込むのを許容する凹部、を備えるものにあって、突起および凹部は、１対の板状部材の間において、複数を電極の板幅方向へ互い違いに配置すべく、これら板状部材の一方の中央に突起、この突起を挟む両側に凹部、が形成される一方、もう一方の板状部材の中央に凹部、この凹部を挟む両側に突起、が形成されることを特徴とする電気二重層キャパシタ電池。

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