JP4602142B2 - 電気二重層コンデンサ用リード端子 - Google Patents

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本発明は、活性炭電極を分極性電極とする電気二重層コンデンサに関し、特に信頼性の高い電気二重層コンデンサ用リード端子の構造に関するものである。
最近、鉛蓄電池との組み合わせによるセルモーターの駆動電源用や太陽電池との組み合わせによる補助電源用等の新用途に向けて電気二重層コンデンサの小型化および大容量化の開発が進められている。
従来の電気二重層コンデンサ用リード端子は、特許文献１に開示されている。図７は、従来の電気二重層コンデンサ用のリード端子の断面図である。図８は、図７に示したリード端子を用いた電気二重層コンデンサの断面図である。
従来の電気二重層コンデンサを構成する電気二重層コンデンサセルは、図６に示すように、一対のガスケット２、２枚の集電体１、一対の分極性電極４、セパレータ３から成る。ガスケット２は、リング状の非導電性ゴム材が使われている。集電体１は、円板状の導電性ゴム材が使われる。分極性電極４は、電解液（希硫酸等）を含浸させた活性炭電極で構成される。セパレータ３は、円板状の多孔質フィルムが使われる。電気二重層コンデンサセル１４は、図８に示すように、絶縁ケース６を介在させた板状のリード端子上に配置され、絶縁スリーブ１１で被覆された有円筒型の金属ケース１０内に収容され、その後、この金属ケース１０の下端部を内側に巻き込むようにかしめることで、電気二重層コンデンサセル１４は、金属ケース１０内で電気二重層コンデンサセル１４の積層方向で加圧された状態で保持される。なお、外装ケースは、金属ケース１０に相当する。
ここで示した電気二重層コンデンサ用リード端子は、負極電極の板状リード端子７と正極電極の板状リード端子８の間だけ円板状の絶縁ケース６によって絶縁された構造になっている。電気二重層コンデンサ用リード端子は、電気二重層コンデンサセル１４の積層方向と直交する方向の外周と同等の寸法で、一定の厚みをもった凹凸のない接続端子を共用した一枚の円板状のリード端子である。
特開２００１−１２６９６１号公報
上述した特許文献１では、分極性電極として活性炭電極を用いる電気二重層コンデンサでは、リフロー製造工程の半田付けの加熱時に、電気二重層コンデンサセルが積層方向や積層方向と直交する方向に熱膨張し、有底円筒型の金属ケースと板状のリード端子のかしめ封口された部分が押し広げられ、電気二重層コンデンサを変形させるという問題があった。
本発明は、上述した問題を解決すべくなされたもので、その技術課題は、リフロー製造工程の半田付けの加熱時に電気二重層コンデンサセルが熱膨張する場合でも電気二重層コンデンサの変形がない、活性炭電極を分極性電極とする電気二重層コンデンサ用リード端子を提供することである。
上記目的を達成するための第１の発明は、第１の集電体、活性炭電極からなる第１の分2極性電極、多孔質セパレータ、活性炭電極からなる第２の分極性電極及び第２の集電体の順に積層され、外周部にガスケットが配置された単位セルからなる単層コンデンサセル、又は２個以上の前記単位セルが積層された複層コンデンサセルが一体物として外装ケース内に収められ、前記一体物の両面の集電体には、リード端子につながる電極板が配置されてなる電気二重層コンデンサに使用する電気二重層コンデンサ用リード端子において、前記一体物の一方の集電体には、絶縁部を介して板状のリード端子が対向して接続され、前記板状のリード端子は、一定の厚さの板状端子とリング状端子を組み合わせてなり、前記集電体に対向する面の中心付近には、凹面部が形成され、前記凹面部の直径は、前記ガスケットの内径寸法と同等にした電気二重層コンデンサ用リード端子である。
上記目的を達成するための第２の発明は、第１の集電体、活性炭電極からなる第１の分極性電極、多孔質セパレータ、活性炭電極からなる第２の分極性電極及び第２の集電体の順に積層され、外周部にガスケットが配置された単位セルからなる単層コンデンサセル、又は２個以上の前記単位セルが積層された複層コンデンサセルが一体物として外装ケース内に収められ、前記一体物の両面の集電体には、リード端子につながる電極板が配置されてなる電気二重層コンデンサに使用する電気二重層コンデンサ用リード端子において、前記一体物の一方の集電体には、板状のリード端子が対向して接続され、前記板状のリード端子は、一定の厚さの１枚板をプレス成形で段差をもたせた板状端子で、前記集電体に対向する面の中心付近には凹面部が形成され、前記凹面部の直径は、前記ガスケットの内径寸法と同等にした電気二重層コンデンサ用リード端子である。
上記目的を達成するための第３の発明は、前記凹面部の段差寸法を、前記コンデンサセル一体物の熱膨張による増加寸法と同等にした電気二重層コンデンサ用リード端子である。
本発明は、活性炭電極を分極性電極とする電気二重層コンデンサにおいて、リフロー製造工程の半田付けの加熱時に、電気二重層コンデンサが熱膨張する場合でも、有底円筒型の金属ケースと板状リード端子のかしめ封口された部分が押し広げられないように、複数個積層する電気二重層コンデンサセルが接触する面をガスケットの内径の面積に相当する分だけ凹面になるように中央部分に段差を設けた構造のリード端子にすることで、分極性電極である活性炭電極の膨張力に耐えるリード端子の構造を実現し、熱膨張する分極性電極である活性炭電極部分が、かしめ部を広げる影響を回避できる。
その結果、リフロー製造工程の半田付けの加熱時に電気二重層コンデンサが熱膨張する場合でも電気二重層コンデンサの変形がない、活性炭電極を分極性電極とする電気二重層コンデンサ用リード端子を提供することが可能となる。
本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら以下に説明する。
図１は、本発明の実施の最良の形態に係る電気二重層コンデンサ用のリード端子形状Ａ（凹状にプレス加工したもの）の断面図である。図２は、本発明の実施の最良の形態に係る電気二重層コンデンサ用のリード端子形状Ｂ（内部が打ち抜かれたリング状の板を組み合わせて段差をつけた場合）の断面図である。図３は、本発明の実施の最良の形態に係る電気二重層コンデンサ用のリード端子形状Ａを用いた電気二重層コンデンサの断面図である。図４は、本発明の実施の最良の形態に係る電気二重層コンデンサ用のリード端子形状Ｂを用いた電気二重層コンデンサの断面図である。図５は、電気二重層コンデンサの断面図を示し、図６は、電気二重層コンデンサセルの基本構造を示す断面図である。図６の電気二重層コンデンサセルを複数枚積層して図５の電気二重層コンデンサが構成される。
本発明を実施するための最良の形態に係る電気二重層コンデンサ１３を構成する電気二重層コンデンサセル１４は、一対のガスケット２、２枚の集電体１、一対の分極性電極４、セパレータ３から成る。ガスケットは、リング状の非導電性ゴム材が使われる。集電体１は、導電性ゴムが使われる。分極性電極４は、電解液を含浸させた活性炭電極が使われる。セパレータ３は、多孔質フィルムが使われる。電気二重層コンデンサセル１４は、絶縁ケース６を介在させた負極電極の板状のリード端子７上に配置され、絶縁スリーブ１１で被覆された上面が閉じられた円筒型の金属ケース１０内に収容され、その後、この金属ケース１０の下端部を内側に巻き込むようにかしめることで、電気二重層コンデンサセル１４は、金属ケース１０内で電気二重層コンデンサセル１４の積層方向で加圧された状態で保持される。なお、外装ケースは、絶縁スリーブ１１で被覆された上面が閉じられた円筒型の金属ケース１０に相当する。
電気二重層コンデンサセル１４の製造に際しては、集電体１とガスケット２を圧着して器を作っておく。この器内に電極を配置する。これを一対分、作製して、セパレータ３を介在させて圧着する。このような工程を経て、一つの電気二重層コンデンサセル１４が製造される。次に、製造された電気二重層コンデンサセル１４を複数個積層することで、本発明を実施するための最良の形態に係る電気二重層コンデンサが構成される。
本発明を実施するための最良の形態に係る電気二重層コンデンサ用リード端子は、負極電極の板状リード端子７と正極電極の板状リード端子８の間だけ円板状の絶縁ケース６によって絶縁された構造になっている。また、電気二重層コンデンサ用のリード端子を、図１や図２に示した形状にすることで、電気二重層コンデンサセル１４の分極性電極である電解液を含浸させた活性炭電極が膨張する方向に寸法の余裕を持たせ、押し広げの力を緩和し、かしめ封口部の広がりを防止する効果を得ている。
内部が打ち抜かれたリング状の板を組み合わせて段差をつけた内部段差のあるリード端子の段差量（図２参照）、および凹状にプレス加工したリード端子の厚さ、および一定の厚さの１枚板をプレス成形で段差をもたせた板状端子の中心付近にある凹面部のへこみ量（図１参照）は、電気二重層コンデンサセル１４の熱膨張量から決定され、リード端子内部の段差をつけた部分の位置およびリング状に中央が打ち抜かれた平板状のリード端子における内部抜き取り部分の位置は、図１に示した電気二重層コンデンサセル１４のガスケットの内径５と同じ位置で同じ寸法にする。
なお、内部段差のあるリード端子の段差は一枚の円板状の平板が凹面状になるようにプレス成型しても、図５に示した平板状の中央部をリング状に打ち抜いたリード端子を複数枚組み合わせてもよい。
以上に示したように、本発明は、分極性電極４である活性炭電極の膨張力に耐えるリード端子の構造を実現し、熱膨張する分極性電極４である活性炭電極部分が、かしめ部を広げる影響を回避できる。リフロー製造工程の半田付けの加熱時に、電気二重層コンデンサセル１４が熱膨張する場合でも、電気二重層コンデンサ１３の変形がない、活性炭電極を分極性電極とする電気二重層コンデンサ用リード端子を提供することが可能であることを確認した。
本発明の実施の最良の形態に係る電気二重層コンデンサ用のリード端子形状Ａ（凹状にプレス加工したもの）の断面図。 本発明の実施の最良の形態に係る電気二重層コンデンサ用のリード端子形状Ｂ（内部が打ち抜かれたリング状の板を組み合わせて段差をつけた場合）の断面図。 本発明の実施の最良の形態に係る電気二重層コンデンサ用のリード端子形状Ａを用いた電気二重層コンデンサの断面図。 本発明の実施の最良の形態に係る電気二重層コンデンサ用のリード端子形状Ｂを用いた電気二重層コンデンサの断面図。 電気二重層コンデンサの断面図。 電気二重層コンデンサセルの基本構造を示す断面図。 従来の電気二重層コンデンサ用のリード端子の断面図。 図７に示したリード端子を用いた電気二重層コンデンサの断面図。
符号の説明
１ 集電体
２ ガスケット
３ セパレータ
４ 分極性電極
５ ガスケットの内径
６ 絶縁ケース
７ 負極電極の板状リード端子
８ 正極電極の板状リード端子
９ 形状を改善した板状リード端子
１０ 金属ケース
１１ 絶縁スリーブ
１２ 形状を改善したリング状に内部が打ち抜かれた形状の平板
１３ 電気二重層コンデンサ
１４ 電気二重層コンデンサセル

Claims (3)

  1. 第１の集電体、活性炭電極からなる第１の分極性電極、多孔質セパレータ、活性炭電極からなる第２の分極性電極及び第２の集電体の順に積層され、外周部にガスケットが配置された単位セルからなる単層コンデンサセル、又は２個以上の前記単位セルが積層された複層コンデンサセルが一体物として外装ケース内に収められ、前記一体物の両面の集電体には、リード端子につながる電極板が配置されてなる電気二重層コンデンサに使用する電気二重層コンデンサ用リード端子において、前記一体物の一方の集電体には、絶縁部を介して板状のリード端子が対向して接続され、前記板状のリード端子は、一定の厚さの板状端子とリング状端子を組み合わせてなり、前記集電体に対向する面の中心付近には、凹面部が形成され、前記凹面部の直径は、前記ガスケットの内径寸法と同等にしたことを特徴とする電気二重層コンデンサ用リード端子。
  2. 第１の集電体、活性炭電極からなる第１の分極性電極、多孔質セパレータ、活性炭電極からなる第２の分極性電極及び第２の集電体の順に積層され、外周部にガスケットが配置された単位セルからなる単層コンデンサセル、又は２個以上の前記単位セルが積層された複層コンデンサセルが一体物として外装ケース内に収められ、前記一体物の両面の集電体には、リード端子につながる電極板が配置されてなる電気二重層コンデンサに使用する電気二重層コンデンサ用リード端子において、前記一体物の一方の集電体には、板状のリード端子が対向して接続され、前記板状のリード端子は、一定の厚さの１枚板をプレス成形で段差をもたせた板状端子で、前記集電体に対向する面の中心付近には凹面部が形成され、前記凹面部の直径は、前記ガスケットの内径寸法と同等にしたことを特徴とする電気二重層コンデンサ用リード端子。
  3. 前記凹面部の段差寸法を、前記コンデンサセル一体物の熱膨張による増加寸法と同等にしたことを特徴とする請求項１又は２記載の電気二重層コンデンサ用リード端子。
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