JP4910733B2 - Electric double layer capacitor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気二重層キャパシタに関し、特に自己放電を低減させる巻回型電気二重層キャパシタに関する。 The present invention relates to an electric double layer capacitor, and more particularly to a wound electric double layer capacitor that reduces self-discharge.
電気二重層キャパシタは、分極性電極に電解質中のアニオン、カチオンを正極、負極表面に物理吸着させて電気を蓄えることを原理としている。 The electric double layer capacitor is based on the principle that an anion and a cation in an electrolyte are physically adsorbed on a polarizable electrode on the positive electrode and negative electrode surfaces to store electricity.
電気二重層キャパシタのうち巻回型電気二重層キャパシタ(以後、キャパシタと呼称する)としては、例えば、特許文献1に記載の電気二重層キャパシタや、図4および図5に示すようなキャパシタ100が挙げられる。このキャパシタ100は、両面に活性炭電極101が塗布された帯状のアルミ箔(集電体)102,103を有している。これら集電体102,103の間にイオンが通過可能なセパレータ104が挟まれ、一方の集電体102の他側面側にもセパレータ104が配置されている。一方の集電体102は−(マイナス)極となり、他方の集電体103は+(プラス)極となっている。集電体102,103の一方の長辺部102a,103aには、複数の集電タブ106,107がそれぞれ設けられている。これら集電体102,103、セパレータ104が巻回されてなるキャパシタ素子110が円筒管105内に収容された後に、内部に電解液が注入され活性炭電極101などに染み込まされている。電解液が円筒管105内に注入された後に、蓋(図示せず)が取り付けられて密封されている。なお、上述した集電タブ106,107は、最終的に、+極,−極でそれぞれ束ねられ、円筒管105から外部に電気が取り出されている。
Among the electric double layer capacitors, examples of the wound electric double layer capacitor (hereinafter referred to as “capacitor”) include, for example, the electric double layer capacitor described in
しかしながら、上述したキャパシタ100では、電極の面積を比較的大きくできるため内部抵抗を小さくして大電流で充放電ができるものの、図5に示すように、断面において、+極と−極が近い距離でセパレータ104を介して複数並んでおり、+極−極が電解液で導電する構造となっているため、充電を行うと、+極と−極間には微少であるが漏れ電流が発生してしまう。
However, in the
すなわち、図6に示すように、上述した漏れ電流が電極端面となる集電体102(103)の長辺部102a,102b(103a,103b)および短辺部102c,102d(103c,103d)で生じるため、電極(集電体102,03)の長さに比例して自己放電も漸増してしまう。その結果、キャパシタの大型化を制限してしまう一要因となっていた。
That is, as shown in FIG. 6, the leakage current described above is generated in the
そこで、本発明は、前述した問題に鑑み提案されたもので、電極端面からの漏れ電流の発生を抑制するようにした電気二重層キャパシタを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been proposed in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an electric double layer capacitor that suppresses generation of leakage current from an electrode end face.
前述した課題を解決する第1の発明に係る電気二重層キャパシタは、両側面に活性炭電極が配置された2つの帯状の集電体がセパレータを介し巻回されて筒状部材に収容され、内部に電解液が注入され密封されてなる電気二重層キャパシタであって、前記集電体の長辺部に沿ってシール部材を設け、前記シール部材が、前記集電体の長辺部にそれぞれ配置されると共に、前記長辺部の一方に配置されるシール部材が、隙間を設けて配置されることを特徴とする。 In the electric double layer capacitor according to the first invention for solving the above-mentioned problem, two strip-shaped current collectors having activated carbon electrodes arranged on both side surfaces are wound through a separator and accommodated in a cylindrical member, An electric double layer capacitor in which an electrolyte is injected and sealed, and a sealing member is provided along the long side portion of the current collector, and the sealing member is disposed on the long side portion of the current collector. In addition, the seal member disposed on one of the long side portions is disposed with a gap .
本発明に係る電気二重層キャパシタによれば、両側面に活性炭電極が配置された2つの帯状の集電体がセパレータを介し巻回されて筒状部材に収容され、内部に電解液が注入され密封されてなる電気二重層キャパシタであって、前記集電体の長辺部に沿ってシール部材を設けたことで、この集電体の長辺部での電解液による漏れ電流の発生が抑制されて、優れた自己放電特性(電圧保持特性)を示すようになり、長時間の満充電待機用途にて非常に有利となる。前記シール部材が、前記集電体の長辺部にそれぞれ配置されると共に、前記長辺部の一方に配置されるシール部材が、隙間を設けて配置されることにより、上述した作用効果に加え、活性炭電極、集電体、およびセパレータを巻回しこれを筒状部材内に収容した後に活性炭電極などへ電解液を含浸させることができる。これにより、製造工程を大幅に変更することなく製造することができ、製造コストの増加を抑制することができる。 According to the electric double layer capacitor of the present invention, two strip-shaped current collectors having activated carbon electrodes arranged on both sides are wound through a separator and accommodated in a cylindrical member, and an electrolyte is injected therein. The sealed electric double layer capacitor is provided with a sealing member along the long side of the current collector, thereby suppressing the occurrence of leakage current due to the electrolyte at the long side of the current collector Thus, it exhibits excellent self-discharge characteristics (voltage holding characteristics), which is very advantageous for long-time full-charge standby applications. In addition to the above-described effects, the seal member is disposed on the long side portion of the current collector, and the seal member disposed on one of the long side portions is provided with a gap. The activated carbon electrode, the current collector, and the separator are wound and accommodated in the cylindrical member, and then the activated carbon electrode or the like can be impregnated with the electrolytic solution. Thereby, it can manufacture without changing a manufacturing process significantly, and can suppress the increase in manufacturing cost.
以下に、本発明を実施するための最良の形態に係る電気二重層キャパシタについて実施例を用いて具体的に説明する。 Hereinafter, the electric double layer capacitor according to the best mode for carrying out the present invention will be specifically described with reference to examples.
本発明の第1の実施例に係る電気二重層キャパシタについて、図面を用いて具体的に以下に説明する。
図1は、本発明の第1の実施例に係る電気二重層キャパシタのシール構造の説明図であり、図1(a)にその断面を示し、図1(b)にその側面を示し、図1(c)にその概略を示す。図2は、本発明の第1の実施例に係る電気二重層キャパシタの模式図である。図3は、放置時間と電圧保持率との関係を示すグラフである。この図3において、実線は本発明の第1の実施例に係る電気二重層キャパシタの場合を示し、一点破線は従来の電気二重層キャパシタの場合を示す。
The electric double layer capacitor according to the first embodiment of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is an explanatory view of a sealing structure of an electric double layer capacitor according to a first embodiment of the present invention, FIG. 1 (a) shows a cross section thereof, FIG. The outline is shown in 1 (c). FIG. 2 is a schematic diagram of the electric double layer capacitor according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the standing time and the voltage holding ratio. In FIG. 3, the solid line shows the case of the electric double layer capacitor according to the first embodiment of the present invention, and the dashed line shows the case of the conventional electric double layer capacitor.
本発明の第1の実施例に係る電気二重層キャパシタ20は、図1および図2に示すように、両側面に活性炭電極1が配置された2つの帯状の集電体2,3を有する。集電体2と集電体3の間に、イオンが通過可能なセパレータ4が挟み込まれ、一方の集電体2の他側面側にもセパレータ4が配置される。集電体2,3およびセパレータ4が巻回されてなるキャパシタ素子10は、円筒管(筒状部材)11に収容される。集電体2(3)の両側面には、この長辺部2a,2b(3a,3b)に沿ってシール部材5,6が設けられる。ただし、これらシール部材5,6は、活性炭電極1よりも肉厚な形状であり、活性炭電極1とは離間して配置される。なお、キャパシタ素子10の中心には、巻き芯7が配置される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the electric
シール部材5,6は、集電体2,3への塗布および集電体2,3への接着により設けられる。一方のシール部材5は、複数であり、隙間を設けて配置される。具体的には、図1(b)に示すように、集電体2(3)における一方の長辺部2a(3a)には集電タブ8が設けられ、この長辺部2a(3a)に配置されるシール部材5は、隙間を設けて配置される。ただし、集電タブ8近傍には、シール部材5が配置される。これにより、集電体2,3およびセパレータ4を円筒管11に収容した後に、この内部に電解液を注入することができる。シール部材5,6は、集電体2(3)の長辺部2a,2b(3a,3b)に沿って延在し、この幅が3mm以上10mm以下の範囲となる形状である。シール部材5,6は、幅が3mmより狭いと、集電体2,3およびセパレータ4を巻回したときにシール構造とすることができず、幅が10mmより広いと、集電体2,3の両側面に配置される活性炭電極1の面積が小さくなり、電圧保持力が低下してしまう。よって、上述した位置にシール部材5,6を設けたことで、活性炭電極1などに含浸された電解液により集電体2(3)の長辺部2a,2b(3a,3b)で導電するのが防がれ、この端面における漏れ電流の発生が抑制される。
The
シール部材5,6としては、上述した電解液溶媒で劣化しない弾性体が挙げられ、好適にはEPDM系のゴム、ブチル系のゴムが挙げられる。
Examples of the sealing
ここで、放置時間と電圧保持率との関係について、本発明の第1の実施例に係る電気二重層キャパシタ20の場合と従来の電気二重層キャパシタの場合とを図3を用いて比較する。ただし、試験条件は2.5Vで電気二重層キャパシタを24時間定電圧で充電した後、20℃の環境で放置し、電圧の変化をモニタしたものである。
Here, regarding the relationship between the standing time and the voltage holding ratio, the case of the electric
この図3に示すように、自己放電開始から24時間後には、従来の電気二重層キャパシタでは、電圧保持率が83%まで低下したのに対して、本発明の第1の実施例に係る電気二重層キャパシタ20では、電圧保持率が92%までしか低下しなかった。このような結果を漏れ電流に換算すると、本発明の第1の実施例に係る電気二重層キャパシタ20の漏れ電流は、従来の電気二重層キャパシタの漏れ電流の1/20以下に低減することを確認できた。
As shown in FIG. 3, after 24 hours from the start of self-discharge, in the conventional electric double layer capacitor, the voltage holding ratio decreased to 83%, whereas in the electric double layer capacitor according to the first embodiment of the present invention, In the
よって、電気二重層キャパシタ20で電極端部にシール部材5,6を設けることでキャパシタ内での漏れ電流が低減し、優れた自己放電特性(電圧保持特性)を示すようになり、長時間の満充電待機用途では非常に有利となることが分かった。
Therefore, by providing the sealing
したがって、本発明の第1の実施例に係る電気二重層キャパシタ20によれば、集電体2,3の長辺部2a,2b、3a,3bにシール部材5,6を設けたことにより、この集電体2,3の長辺部2a,2b、3a,3bでの電解液による漏れ電流の発生が抑制され、優れた自己放電特性(電圧保持特性)を示すようになる。
Therefore, according to the electric
さらに、一方のシール部材5が、隙間を設けて配置されることにより、活性炭電極1、集電体2,3、セパレータ4を巻回しこれを筒状部材11内に収容した後に活性炭電極1などへ電解液を含浸させることができる。これにより、製造工程を大幅に変更することなく製造することができ、製造コストの増加を抑制することができる。
Further, the activated
本発明は、電気二重層キャパシタに利用することが可能である。 The present invention can be used for an electric double layer capacitor.
1 活性炭電極
2,3 集電体
4 セパレータ
5,6 シール部材
7 巻き芯
8 集電タブ
10 キャパシタ素子
11 円筒管(筒状部材)
20 電気二重層キャパシタ
DESCRIPTION OF
20 Electric double layer capacitor
Claims (1)
前記集電体の長辺部に沿ってシール部材を設け、
前記シール部材は、前記集電体の長辺部にそれぞれ配置されると共に、前記長辺部の一方に配置されるシール部材は、隙間を設けて配置される
ことを特徴とする電気二重層キャパシタ。 An electric double layer capacitor in which two strip-shaped current collectors having activated carbon electrodes arranged on both sides are wound through a separator and accommodated in a cylindrical member, and an electrolyte is injected and sealed therein,
A seal member is provided along the long side of the current collector ,
The seal member is disposed on each of the long side portions of the current collector, and the seal member disposed on one of the long side portions is disposed with a gap. Electric double layer capacitor.
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