JP5507162B2

JP5507162B2 - 電気二重層キャパシタ

Info

Publication number: JP5507162B2
Application number: JP2009201777A
Authority: JP
Inventors: 浩藤浦; 悠香里浅野
Original assignee: Kyocera Chemical Corp
Current assignee: Kyocera Chemical Corp
Priority date: 2009-09-01
Filing date: 2009-09-01
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2029-09-01
Also published as: JP2011054726A

Description

本発明は、電気二重層キャパシタに関し、さらに詳しくは、キャパシタ素子を、金属製のケースで外装することなく、熱硬化性樹脂を含む特定の物性を有する樹脂組成物を用いて一体成形することにより完全封止され、保管時および運転時において電気特性の変化の少ない電気二重層キャパシタに関する。

電気二重層キャパシタは、急速充放電が可能、過充放電に強く、化学反応を伴わないために長寿命で、広い温度範囲で使用が可能である。また、重金属を含まないため環境に優しいなどのバッテリーにはない特性を有しており、従来よりメモリーバックアップ電源等に使用されている。さらに近年では、大容量化の開発が急激に進み、高性能エネルギーデバイスへの用途開発が進められ、太陽電池や燃料電池と組み合わせた電力貯蔵システム、ハイブリットカーのエンジンアシスト等への活用も検討されている。
電気二重層キャパシタは、通常、活性炭等から作られた１対の正極と負極の分極性電極を電解質イオンを含む溶液または電解質ゲル中でセパレータを介して対向させた構造からなっている。
そして、キャパシタ素子と外部電極の接続安定性維持、温度変化による変形や通電によるキャパシタ素子の変形（電圧の印加時の分極性電極における電界方向の体膨張）に伴う電気特性の変動を低減させることを目的として素子の形状を安定化させるため、電解質によって腐食しない樹脂製の、剛性の高いバネ状の押圧板または楔状の部材が内部に設置された電気二重層キャパシタが提案されている（特許文献１、２参照）。
また、内部に中空構造を有する炭素繊維を膨張時のクッション材としての機能を付与した電極材料として用い、キャパシタ素子の変形を緩和した電気二重層キャパシタが提案されている（特許文献３参照）。
さらに、キャパシタ素子および電極となる端子を導電性の材料で固着した後、箱状のケース材の内部に仮固定しケース内部をガラス、セラミック又は絶縁性樹脂で封止することにより成形された電気二重層キャパシタが提案されている（特許文献４参照）。
さらにまた、電極の膨張を機械的に抑制するのではなく、石油生コークスをアルカリ賦活することにより、充電時に電極膨張率の小さい活性炭を電極材料として用い、キャパシタ素子の変形を緩和した電気二重層キャパシタが提案されている（特許文献５参照）。

特開２００２−２５８６７号公報特開２００２−１１０４８０号公報特開２００５−１３６３９７号公報特開２００５−２７６８８５号公報特開２００８−６６５２８号公報

しかしながら、これら従来の電気二重層キャパシタにおいては、押圧板または楔状の部材による押圧力の伝播が均一ではなく、キャパシタ素子における均一な形状安定化の点で十分ではなく、また、経時的にクリープが生じて押圧力が低下してしまい、結果として、電気特性の変動を十分低減させることができないという問題がある。中空構造を有する炭素繊維を用いたものやガラス、セラミック又は絶縁性樹脂で封止したもの、膨張率の小さい特殊な活性炭を電極材料として用いたものも電気特性の変動を低減させるという観点では十分でない。
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたもので、金属製のケースで外装することなく、特定の物性を有する樹脂組成物を用いることにより、キャパシタ素子と電極端子との導電が確実になり、接続安定性に優れた電気二重層キャパシタを提供することにある。

本発明者らは、鋭意検討した結果、特定の物性を有する樹脂組成物を用いることによって上記問題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下、
（1）電解質ゲルまたは電解液、分極性電極、集電電極、および外部電極を積層した積層体の一対とセパレータからなり、電極端子を外部電極に連結してなる電気二重層キャパシタ素子において、電極端子以外を１分子中に２個以上のエポキシ基を有する多官能エポキシ樹脂を含み、７０℃におけるゲルタイムが３００秒以内の樹脂組成物を７０〜１００℃で加熱硬化してなる、７０℃における曲げ弾性率が６〜３０ＧＰａであり、ガラス転移点が５０℃以上である成形体で封止してなる電気二重層キャパシタ、
（2）前記樹脂組成物が１分子中に２個以上のエポキシ基を有する多官能エポキシ樹脂、硬化剤および無機充填剤を主成分とし、無機充填剤が樹脂組成物全体の５０〜９０質量％である上記（1）に記載の電気二重層キャパシタ、
（3）前記樹脂組成物が、さらにシランカップリング剤を含む上記（1）または（2）に記載の電気二重層キャパシタ、
（4）前記無機充填剤が数平均粒径５〜４０μｍの球状溶融シリカである上記（2）に記載の電気二重層キャパシタ、
（5）前記樹脂組成物が１分子中に２個以上のエポキシ基を有する多官能エポキシ樹脂１００質量部に対して硬化剤として脂肪族アミンを２０〜５０質量部含む上記（2）〜（4）のいずれかに記載の電気二重層キャパシタ。
（6）前記樹脂組成物の７０℃における初期混合粘度が５０Ｐａ・ｓ以下である上記（1）〜（5）のいずれかに記載の電気二重層キャパシタ、
（7）前記樹脂組成物のＤＳＣ測定における反応ピーク温度（昇温速度：１０℃/分）が１００℃以下である上記（1）〜（6）のいずれかに記載の電気二重層キャパシタ、
（8）ガラス転移点が７０〜１３０℃である上記（1）〜（7）のいずれかに記載の電気二重層キャパシタ、
（9）二重層キャパシタ素子を成形型に設置し注入孔から前記樹脂組成物を注入し、次いで、加圧下７０〜１００℃で加熱硬化させ、さらに成形型から取り出して後硬化させてなる上記（1）〜（8）のいずれかに記載の電気二重層キャパシタおよび
（10）金属製のケースで外装することなく、前記樹脂組成物を用いて一体成形されてなる上記（1）〜（9）のいずれかに記載の電気二重層キャパシタを提供する。

本発明によれば、ステンレス箔のような金属で外装せずに、特定の物性を有する樹脂組成物（それから形成された成形体）を用いることにより、電圧を印加し、かつ、加熱した状態で長時間使用しても、分極性電極と集電電極との接触抵抗が上昇せず、機能低下が抑制され、接続安定性に優れた電気二重層キャパシタを提供することができる。

本発明の電気二重層キャパシタを成形する際の状況を示す模式図である。キャパシタ素子の構造の一例を示す模式図である（外部電極および電極端子は示されていない）。実施例１で作製した複数のキャパシタ素子を積層したものの構造を示す断面図である（外部電極および電極端子は示されていない）。

以下、本発明の電気二重層キャパシタの好適な実施の形態（構造）について、図１および２を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の電気二重層キャパシタを製造（成形）する際の状況を示す模式図であり、１および２は成形型、３はキャパシタ素子（Ａ）、４および５は電極端子、６は樹脂組成物の成形体（Ｃ）、７は外部電極（Ｂ）である。図２はキャパシタ素子の構造の一例を示す模式図であり、８は分極性電極、９は電解質ゲルまたは電解液、１０は集電電極、１１はセパレータ、１２はガスケットである。
図１における成形型１および２は、通常、耐熱性および耐食性を有するステンレス鋼等の金属または耐熱性および耐食性樹脂であるポリイミドなどから加工されたものを用いるのが好ましい。
キャパシタ素子３は、基本的には図２に示されるような構成部材からなっており、セパレータ１１の両側に電解質ゲルまたは電解液９、分極性電極８、集電電極１０の順に積層された構造を有していてもよいし、セパレータ１１の両側に分極性電極８、集電電極１０、電解質ゲルまたは電解液９の順に積層された構造を有していてもよい。
また、分極性電極８と電解質ゲルまたは電解液９は９が８の内部に含浸されて一体となったものでもよい。

外部電極７（Ｂ）には電極端子５が取り付けられ、それぞれ導電性に優れたアルミニウムや銅製の箔またはリード線が用いられる。電極端子５は後で述べる樹脂組成物でキャパシタ素子全体を封止する際、外部に露出される。
分極性電極８には、通常、活性炭繊維布が用いられ、具体的にはメソフェーズピッチ、石油や石炭の蒸留ピッチ、コークス、化学合成ピッチ等を熱処理して得られる黒鉛質の炭素材料からなる活性炭繊維布、フェノール樹脂繊維（ノボロイド繊維）を炭化賦活して得られるような活性炭繊維布等が好ましく用いられる。
分極性電極８を集電電極１０に積層した厚さは、３０μｍ〜０．５ｍｍであることが好ましく、厚さが厚いほど、セパレーター１１や集電電極１０の静電容量あたりの使用量が少なくて済み、結果としてキャパシタのコストを下げることができるが、内部抵抗は大きくなってしまう。分極性電極の水分含有率は、好ましくは０．０１質量％未満、より好ましくは０．００３質量％未満である。

電解質ゲルまたは電解液９としては、硫酸、水酸化カリウム溶液、６フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ₆）などのリチウム塩等の無機塩水系電解液の他に、テトラエチルアンモニウムテトラフロロボレート(Ｅｔ₄ＮＢＦ₄)、テトラメチルアンモニウムテトラフロロボレート、テトラプロピルアンモニウムテトラフロロボレート、テトラブチルアンモニウムテトラフロロボレート、トリメチルエチルアンモニウムテトラフロロボレート(Ｅｔ₃ＭｅＮＢＦ₄)のような４級アンモニウム塩、トリエチルメチルアンモニウムテトラフロロボレート、ジエチルジメチルアンモニウムテトラフロロボレート、Ｎ−エチル−Ｎ−メチルピロリジニウムテトラフロロボレート、Ｎ，Ｎ−テトラメチレンピロリジニウムテトラフロロボレート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムテトラフロロボレートのようなアンモニウムテトラフロロボレート類、テトラエチルアンモニウムパークロレート、テトラメチルアンモニウムパークロレート、テトラプロピルアンモニウムパークロレート、テトラブチルアンモニウムパークロレート、トリメチルエチルパークロレート、トリエチルメチルアンモニウムパークロレート、ジエチルジメチルアンモニウムパークロレート、Ｎ−エチル−Ｎ−メチルピロリジニウムパークロレート、Ｎ，Ｎ−テトラメチレンピロリジニウムパークロレート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムパークロレートのようなアンモニウム過塩素酸塩類、テトラエチルアンモニウムヘキサフロロフォスフェートのようなホスホニウム塩、テトラメチルアンモニウムヘキサフロロホスフェート、テトラプロピルアンモニウムヘキサフロロホスフェート、テトラブチルアンモニウムヘキサフロロホスフェート、トリメチルエチルヘキサフロロホスフェート、トリエチルメチルアンモニウムヘキサフロロホスフェート、ジエチルジメチルアンモニウムヘキサフロロホスフェートのようなアンモニウムヘキサフロロホスフェート類、リチウムヘキサフロロホスフェート、リチウムテトラフロロボレート等の有機電解質が挙げられる。

上記有機電解質の溶媒としては、非プロトン性有機溶媒、例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートのような鎖状カーボネート類、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどのような環状カーボネート類、アセトニトリル、プロピオニトリルなどのニトリル類、γ−ブチロラクトン、α−メチル−γ−ブチロラクトン、β−メチル−γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、３−メチル−γ−バレロラクトンなどのラクトン類、ジメチルスルフォキシド、ジエチルスルフォキシドなどのスルフォキシド類、ジメチルフォルムアミド、ジエチルフォルムアミドなどのアミド類、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタンやジオキソランのような環状エーテル類、ジメチルスルホラン、スルホランなどを挙げることができる。これらの有機溶媒は、一種または二種以上の混合溶媒として用いることもできる。
電解質の濃度としては、０．５モル／リットル（Ｍ／Ｌ）〜５Ｍ／Ｌが好ましい。特に好ましくは１Ｍ／Ｌ〜２．５Ｍ／Ｌである。電解質濃度を０．５Ｍ／Ｌ以上とすることにより静電容量が低下するのを防止する。電解質濃度を５Ｍ／Ｌ以下とすることにより安定性が低下するのを防止する。

集電電極１０としては、公知の材質および形状のものを使用することができ、例えば、アルミニウム、チタン、タンタル、ニッケル等の金属、あるいはステンレス等の合金を用いることができる。集電電極１０の厚さは５〜１００μｍ、好ましくは１０〜５０μｍである。薄いほどキャパシタの容積密度を上げることができるが、薄すぎると製造時に切断しやすくなって連続生産が困難になる。
セパレータ１１としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、スルホン化ポリプロピレンのようなポリオフィレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリ四フッ化エチレン(ＰＴＦＥ)、ポリアセタール等の耐薬品性および耐熱性を有する高分子微多孔質フィルムやガラス繊維不織布等公知の絶縁性材料が用いられる。
セパレータ１１の厚さは、１０〜２００μｍ程度、好ましくは１５〜２５μｍ程度である。１０μｍ以上とすることにより加工上必要な強度を確保し、２００μｍ以下とすることによりキャパシタの容積密度を上げることができる。
図２におけるガスケット１２は電解質ゲルまたは電解液が外部に漏洩しないようにするためのパッキング材である。
いずれの構造のものにおいても、外部電極７は集電電極１０に直接接触させて取り付けられなければならない。そして、外部電極７には外部に導電させるための電極端子５が取り付けられていなければならない。

次に、樹脂組成物およびその成形体（Ｃ）について詳細に説明する。
本発明の主題は、電気二重層キャパシタを構成する部品の組み合わせ等には関係なく、全体を特定の物性を有する樹脂組成物で封止成形して各構成部品の接触を密にして導電を確実に行ない、接続安定性に優れた電気二重層キャパシタを提供することにある。
樹脂組成物の成形体（Ｃ）は絶縁材料として使用される熱硬化性樹脂を基本組成とし、樹脂組成物の７０℃におけるゲルタイムは３００秒以内であり、樹脂組成物の硬化物からなる成形体（Ｃ）の７０℃における曲げ弾性率は６〜３０ＧＰａ、同ガラス転移点は５０℃以上である。
７０℃におけるゲルタイムは、好ましくは２５０秒以内である。ゲルタイムを３００秒以内とすることにより、成形時間を短縮することができ、生産性が向上する。ゲルタイムの下限は６０秒程度である。
７０℃における曲げ弾性率は、好ましくは６〜３０ＧＰａである。曲げ弾性率を６ＧＰａ以上とすることにより、キャパシタ素子を封入した成形体の膨張を抑えることができ、３０ＧＰａ以下であれば無機充填剤を過剰に添加することによる成形性の低下を防ぐことができる。
ガラス転移点を５０℃以上とすることにより、キャパシタ素子を封入した成形体の膨張を抑えることができる。ガラス転移点は、好ましくは７０℃以上であり、ガラス転移点の上限は１３０℃程度である。

熱硬化性樹脂としては、多官能エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂等成形材料として使用される熱硬化性材料として使用される絶縁性の材料であれば特に制限はされない。
上記の材料の中で、多官能エポキシ樹脂が好ましく用いられ、１分子中に２個以上のエポキシ基を有する、硬化可能な多官能エポキシ樹脂であればよく、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、または脂環式エポキシ樹脂等が挙げられる。これらの多官能エポキシ樹脂は塩素イオンやナトリウムイオンの少ないものが好ましく、単独または２種類以上混合して用いることができる。
上記の多官能エポキシ樹脂の他、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、含複素環エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、脂肪族多官能エポキシ樹脂、芳香族、脂肪族もしくは脂環式のカルボン酸とエピクロルヒドリンとの反応によって得られる多官能エポキシ樹脂、スピロ環含有多官能エポキシ樹脂等を適宜併用することができる。

樹脂組成物には、さらに硬化剤、無機充填剤ならびにシランカップリング剤を配合することが好ましい。
硬化剤の具体例としては、脂肪族アミンや芳香族のようなアミン類、テトラヒドロフタル酸無水物、ヘキサヒドロフタル酸無水物、メチルヘキサヒドロフタル酸無水物のような酸無水物、ノボラックフェノール樹脂、クレゾールノボラックフェノール樹脂のようなフェノール樹脂、ジシアンジアミド、イミダゾール、アルミニウムキレート、ＢＦ₃のようなルイス酸のアミン錯体などが挙げられる。これらの硬化剤は単独で使用することができるし、硬化を阻害しない範囲において２種以上を混合して使用することもできる。硬化剤とともに硬化促進剤を使用することもできる。
例えば、好ましい熱硬化性樹脂である多官能エポキシ樹脂の硬化剤としては、特にアミン類が好ましい。
硬化剤の添加量は熱硬化性樹脂１００質量部に対して、好ましくは２０〜５０質量部、より好ましくは３０〜５０質量部である。硬化剤の添加量を２０質量部以上とすることにより、樹脂組成物の７０℃におけるゲルタイムを３００秒以下にコントロールすることができる。５０質量部以下とすることにより、成形物の７０℃における曲げ弾性率を６〜３０ＧＰａとすることができ、かつ、ガラス転移点を５０℃以上とすることができる。

無機充填材としては、一般的に球状シリカ粉末、球状溶融シリカが用いられる。また、アルミナ、窒化珪素、窒化硼素、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、タルク等が挙げられ、これらは単独で使用することもできるし、２種以上を混合して使用することもできる。これらの中で球状溶融シリカが好ましい。
無機充填剤の添加量は樹脂組成物中、好ましくは５０〜９０質量％である。無機充填剤の添加量をこのような範囲とすることにより、７０℃における曲げ弾性率を６〜３０ＧＰａとすることができ、結果として電気特性の経時変化を小さくすることができる。無機充填剤の添加量が９０質量％を超えると樹脂組成物の流動性が悪くなり、成形物に樹脂の未充填部分が生じて電気特性の経時変化が著しく大となるので、好ましくない。
無機充填剤の添加量は、より好ましくは６０〜９０質量％である。
無機充填剤は数平均粒径５〜４０μｍであることが好ましい。
無機充填剤の数平均粒径を５μｍ以上とすることにより、無機充填剤を多量に充填することができ、４０μｍ以下とすることにより、無機充填剤の沈降を防止することができる。

樹脂組成物には、シランカップリング剤を添加することが好ましい。
シランカップリング剤としては、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラン等のエポキシ官能基を有するアルコキシシラン類；３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、メタクリロキシメチルトリメトキシシラン、メタクリロキシメチルトリエトキシシラン、アクリロキシメチルトリメトキシシラン、アクリロキシメチルトリエトキシシラン等のメタクリル基あるいはアクリル基を有するアルコキシシラン類、Ｎ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシランのようなアミン系シランカップリング剤、３−イソシアネートプロピルトリエトキシシランのようなイソシアナト系シランカップリング剤が例示できる。
シランカップリング剤の添加量は熱硬化性樹脂１００質量部に対して、好ましくは０．１〜５質量部、より好ましくは０．５〜３質量部程度である。シランカップリング剤の添加量をこのような範囲とすることにより、７０℃における曲げ弾性率を６〜３０ＧＰａとすることができ、結果として電気特性の経時変化を小さくすることができる。
上記のようにして調製した樹脂組成物の７０℃における初期混合粘度は５０Ｐａ・ｓ以下であることが好ましく、より好ましくは３０Ｐａ・ｓ以下である。５０Ｐａ・ｓ以下であることにより、成形時の作業性がよくなる。
また、樹脂組成物の２５℃における粘度倍増時間は２分以上であることが好ましい。２分以上であることにより、成形時の作業時間を確保することができる。
さらに、ＤＳＣ測定における反応ピーク温度（昇温速度：１０℃/分）が１００℃以下であることが好ましい。１００℃以下であることにより、電解質ゲルまたは電解液内の水分を沸点以下に維持することができる。

樹脂組成物には、本発明を阻害しない範囲で、さらに、上記以外の無機充填剤、消胞剤、顔料、染料、形状維持剤等を適宜配合することができる。

次に、本発明の電気二重層キャパシタの製造方法（成形手順）の一例について、図１および図２を用いて詳細に説明する。
まず、電解質ゲルまたは電解液９、分極性電極８、集電電極１０の順で積層する。
この積層体を２個作製し、次いで、セパレータ１１の両側に電解質ゲルまたは電解液９が接触するように２個の積層体を配置し、４箇所の端面にガスケット１２をとりつけることにより図２に示す二重層キャパシタ素子を作製する。集電電極１０には事前に外部電極７と電極端子５を取り付けておく。
次いで、作製された二重層キャパシタ素子を図１に示すような成形型１および２に設置し、注入孔から膨張性樹脂組成物を注入し、次いで加圧下、加熱硬化させる。
加熱硬化は７０〜１００℃で１０分程度行うのが好ましい。さらに成形型から取り出して必要に応じて後硬化させることが好ましい。

以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
〔実施例１〕
分極性電極層の一方の面に電解質ゲルの層、他の面に集電電極、外部電極および電極端子を取り付けた積層体２個を作製した。次いで、セパレータ（厚さ２５μｍの多孔質ポリプロピレンフィルム）の両面に前記２個の積層体の電解質ゲル層側をそれぞれ取り付けて、周囲をガスケットにより固定してキャパシタ素子を作製した。
次いで、上記キャパシタ素子を１３個重ねて一体化（厚さ約１．３ｍｍ）したもの（図３に示す）を、図１に示すように２個の成形型の中に配置し、キャパシタ素子と成形型との間の空間に脂組成物を注入して９０℃で１０分間加熱硬化させた。次いで、２個の成形型を取り外して得られた成形体をさらに９０℃で６０分間加熱して後硬化させることにより、電極端子以外の部分を樹脂組成物で封止成形された電気二重層キャパシタを作製した。
樹脂組成物は、別途下記のように調製した。
熱硬化性樹脂としてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂〔ダウケミカル社製、ＤＥＲ３８３〕１００質量部、硬化剤として脂肪族ポリアミン〔ＨＤ１１０３−ＴＰ、大都産業社製〕３０質量部、充填材として球状溶融シリカ〔ＦＢ−９５９、電気化学工業社製〕２５０質量部、シランカップリング剤〔日本ユニカー社製、Ａ−１８７〕１質量部、添加剤として消泡剤〔モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ（表１中ではＭＰＭ）社製〕０．１質量部をヘンシェルミキサーを用いて混合し、樹脂組成物を調製し、後に示す物性を測定した。

〔実施例２〕
熱硬化性樹脂等を表１に示す量に変更した以外は実施例１と同様にして樹脂組成物で封止成形された電気二重層キャパシタを作製し、後で示す評価を行なった。

〔実施例３〕
球状溶融シリカとしてＥ−２〔龍森社製、平均粒径８μｍ〕を表１に示す量に変更した以外は実施例１と同様にして樹脂組成物で封止成形された電気二重層キャパシタを作製し、後で示す評価を行なった。

〔実施例４〕
多官能エポキシ樹脂として、ｍ−アミノフェノール型エポキシ樹脂〔ジャパンエポキシレジン社製、ｊＥＲ６３０〕を１００質量部使用し、充填剤と硬化剤の量を表１に示す量に変更した以外は実施例１と同様にして樹脂組成物で封止成形された電気二重層キャパシタを作製し、後で示す評価を行なった。

〔実施例５〕
球状溶融シリカの量を表１に示すように変更し、硬化剤として表１に示すものを５０質量部使用した以外は実施例１と同様にして樹脂組成物で封止成形された電気二重層キャパシタを作製し、後で示す評価を行なった。

〔参考例１〕
ステンレス箔で外装された市販の電気二重層キャパシタを使用した以外は実施例１と同様に後で示す電気特性の評価を行なった。

〔比較例１〕
球状溶融シリカおよびシランカップリング剤を使用しなかった以外は実施例１と同様にして樹脂組成物で封止成形された比較用の電気二重層キャパシタを作製し、後で示す電気特性の評価を行なった。

〔比較例２〕
多官能エポキシ樹脂として、ｍ−アミノフェノール型エポキシ樹脂〔ジャパンエポキシレジン社製、ｊＥＲ６３０〕を１００質量部使用し、球状溶融シリカの量を１００質量部とした以外は実施例１と同様にして樹脂組成物で封止成形された比較用の電気二重層キャパシタを作製し、後で示す評価を行なった。

〔比較例３〕
球状溶融シリカの量を３００質量部とし、硬化剤として脂肪族アミン〔ハンツマン社製の脂肪族アミン、Ｄ−４００〕を５５質量部使用し、硬化促進剤としてハンツマン社製、ＡＣＣ３９９を２０質量部使用した以外は実施例１と同様にして樹脂組成物で封止成形された比較用の電気二重層キャパシタを作製し、後で示す評価を行なった。

〔比較例４〕
シランカップリング剤を使用せず、球状溶融シリカの量を２５０質量部とし、硬化剤として脂肪族アミン〔大都産業社製の脂肪族アミン、ＨＤ−５０００〕を２０質量部使用した以外は実施例１と同様にして樹脂組成物で封止成形された比較用の電気二重層キャパシタを作製し、後で示す評価を行なった。

〔比較例５〕
球状溶融シリカを１３００質量部使用した以外は実施例１と同様にして樹脂組成物で封止成形された比較用の電気二重層キャパシタを作製し、後で示す評価を行なった。

測定項目
（1）７０℃ゲルタイム
ＪＩＳＣ２１０５で規定された試験管法により下記のようにして測定した。
樹脂組成物のサンプル２ｇを気泡が混入しないように試験管に流し込み、７０℃加温下、ガラス棒で毎秒１回、上下に撹拌し、試験管がガラス棒から自重で落下しなくなるまでの時間（秒）を測定した。
（2）７０℃における曲げ弾性率
７０℃、５時間で硬化させたサンプルを作製し、ＤＭＳ熱分析装置（セイコーインスツルメント社製の固体熱弾性測定装置）に入れて測定した。
（3）ガラス転移温度
７０℃、５時間で硬化させたサンプルをＴＭＡ熱分析装置（セイコーインスツルメント社製の熱機械的分析装置）に入れて測定し、変曲点の中点から求めた。
（4）７０℃における初期混合粘度
Ｅ型粘度計（３°コーン使用、回転数２．５ｒｐｍ）を使用し、樹脂組成物０．７ｇの７０℃における粘度を測定した。
（5）粘度倍増時間
上記初期粘度が何分後に２倍になるかを測定した。
（6）ＤＳＣ測定における反応ピーク温度
硬化前の樹脂組成物をＤＳＣ熱分析装置（セイコーインスツルメント社製の示差走査熱量分析装置）を用いて、昇温速度１０℃/分で測定した。

〔電気特性評価方法〕
実施例１〜５で得られた電気二重層キャパシタ、参考例１で使用した市販の電気二重層キャパシタ及び比較例１〜５で得られた比較用の電気二重層キャパシタを用いて、ＬＣＲメーター（ヒューレット・パッカード社製、ＨＰ４２８４Ａ）を用いて１ｋＨｚ、４．５Ｖにおける、初期（２５℃）および７０℃で１０００時間経過後の等価直列抵抗（ＥＳＲ）を測定し、それぞれの結果を表１に示した。

上記表１に示されているように、本発明によれば、市販のステンレス（箔）外装キャパシタと同程度の性能が得られる。すなわち、ＥＳＲが低く、また、ＥＳＲの経時的な上昇が抑制された（電気特性の変化の少ない）電気二重層キャパシタを安定して製造することができ、携帯機器などの小型化、高性能化に寄与できる。さらに、電気二重層キャパシタを取り付けた機器の信頼性が向上する。

１：成形型
２：成形型
３：キャパシタ素子
４：電極端子
５：電極端子
６：樹脂組成物の成形体
７：外部電極
８：分極性電極
９：電解質ゲルまたは電解液
１０：集電電極
１１：セパレータ
１２：ガスケット

Claims

電解質ゲルまたは電解液、分極性電極、集電電極、および外部電極を積層した積層体の一対とセパレータからなり、電極端子を外部電極に連結してなる電気二重層キャパシタ素子において、電極端子以外を１分子中に２個以上のエポキシ基を有する多官能エポキシ樹脂を含み、７０℃におけるゲルタイムが３００秒以内の樹脂組成物を７０〜１００℃で加熱硬化してなる、７０℃における曲げ弾性率が６〜３０ＧＰａであり、ガラス転移点が５０℃以上である成形体で封止してなる電気二重層キャパシタ。
前記樹脂組成物が１分子中に２個以上のエポキシ基を有する多官能エポキシ樹脂、硬化剤および無機充填剤を主成分とし、無機充填剤が前記樹脂組成物全体の５０〜９０質量％である請求項１に記載の電気二重層キャパシタ。
前記樹脂組成物が、さらにシランカップリング剤を含む請求項１または２に記載の電気二重層キャパシタ。
前記無機充填剤が数平均粒径５〜４０μｍの球状溶融シリカである請求項２に記載の電気二重層キャパシタ。
前記樹脂組成物が１分子中に２個以上のエポキシ基を有する多官能エポキシ樹脂１００質量部に対して硬化剤として脂肪族アミンを２０〜５０質量部含む請求項２〜４のいずれかに記載の電気二重層キャパシタ。
前記樹脂組成物の７０℃における初期混合粘度が５０Ｐａ・ｓ以下である請求項１〜５のいずれかに記載の電気二重層キャパシタ。
前記樹脂組成物のＤＳＣ測定における反応ピーク温度（昇温速度：１０℃/分）が１００℃以下である請求項１〜６のいずれかに記載の電気二重層キャパシタ。
ガラス転移点が７０〜１３０℃である請求項１〜７のいずれかに記載の電気二重層キャパシタ。
二重層キャパシタ素子を成形型に設置し注入孔から前記樹脂組成物を注入し、次いで、加圧下７０〜１００℃で加熱硬化させ、さらに成形型から取り出して後硬化させてなる請求項１〜８のいずれかに記載の電気二重層キャパシタ。
金属製のケースで外装することなく、前記樹脂組成物を用いて一体成形されてなる請求項１〜９のいずれかに記載の電気二重層キャパシタ。