JP6103623B2 - Electrochemical cell - Google Patents

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Description

本発明は、電気化学セルに関するものであり、特に、チップ型の電気二重層キャパシタやイオンキャパシタ、非水電解質電池等の電気化学セルに関する。   The present invention relates to an electrochemical cell, and more particularly to an electrochemical cell such as a chip-type electric double layer capacitor, ion capacitor, or nonaqueous electrolyte battery.

蓄電デバイスである電気二重層キャパシタ等の電気化学セルは、蓋体と容器本体とで密封された収納容器内に、一対の分極性電極とこの一対の分極性電極の間に介在されたセパレータと、前記一対の分極性電極およびセパレータに含浸された電解液とを備えるものである。このような電気二重層キャパシタは、携帯電話、PDA、携帯用ゲーム機等の各種小型電子機器において、メモリのバックアップ用電源や時計機能のバックアップ用電源等として利用されている。   An electrochemical cell such as an electric double layer capacitor, which is an electricity storage device, includes a pair of polarizable electrodes and a separator interposed between the pair of polarizable electrodes in a storage container sealed by a lid and a container body. And a pair of polarizable electrodes and an electrolytic solution impregnated in the separator. Such an electric double layer capacitor is used as a memory backup power source or a clock function backup power source in various small electronic devices such as mobile phones, PDAs, and portable game machines.

上述のような電気化学セルである電気二重層キャパシタとしては、円盤状のボタン型が多用されており、また、矩形状のチップ型電気二重層キャパシタも提案されている(例えば、特許文献1、2を参照)。   As an electric double layer capacitor which is an electrochemical cell as described above, a disk-shaped button type is frequently used, and a rectangular chip type electric double layer capacitor has also been proposed (for example, Patent Document 1, 2).

特開2001−216952号公報JP 2001-216852 A 特開2012−064922号公報JP 2012-064922 A

一般に、電気二重層キャパシタは、上述した一対の分極性電極として、活性炭と、カーボンブラックや黒鉛等の導電助剤と、結着剤とからなる電極が用いられる。そして、このような一対の電極やセパレータ等から構成される電気化学素子を、電解液を内包するための容器本体中に設けた後、収納容器の開口部を蓋体で塞いで溶接する。この際、溶接熱によって収納容器内の電解液が揮発してしまい、電解液が不足した状態でシールが完了した状態となる。このように、電気二重層キャパシタ内部の電解液が不足した状態となると、以下に説明するようなメカニズムによって内部抵抗が上昇し、充放電効率が低下する場合がある。   Generally, in an electric double layer capacitor, an electrode made of activated carbon, a conductive auxiliary agent such as carbon black or graphite, and a binder is used as the pair of polarizable electrodes described above. And after providing the electrochemical element comprised from such a pair of electrode, a separator, etc. in the container main body for enclosing electrolyte solution, the opening part of a storage container is plugged with a cover body and welded. At this time, the electrolytic solution in the storage container is volatilized by the welding heat, and the sealing is completed in a state where the electrolytic solution is insufficient. As described above, when the electrolytic solution in the electric double layer capacitor is insufficient, the internal resistance increases due to the mechanism described below, and the charge / discharge efficiency may decrease.

従来、電気二重層キャパシタを製造する際には、蓋材を収納容器に溶接する前に、収納容器内に電解液を注液しておく必要があり、さらに、予め、電極やセパレータに電解液を含浸させておくことが望ましいとされている。また、特に、電極に用いられる活性炭や導電助剤は電解液を吸い込む作用があるため、電極が膨潤して厚みが大きくなる。この際、電極の形成時に結着剤としてPTFE(PolyTetraFluoroEthylene)を用い、かつ、その量が少ない場合には、電解液の含浸によって電極全体が膨潤する作用が得られる。また、結着剤にPVdF(PolyVinylidene DiFluoride)やPVdF−HFP(HexaFluoroPropene)を添加した場合にも、電極が膨潤する作用が得られる。
このように、電解液が浸み込むことで電極が膨潤することで、例えば、セラミックからなる収納容器等、各部材の寸法精度誤差が累積し、電極とセパレータとの密着が十分に得られない程の大きな誤差が生じた場合でも、この誤差を電極の膨潤によって吸収することで、電極とセパレータとの間の隙間を埋めることが可能となる。これにより、内部抵抗が上昇するのを抑制し、充放電効率が高められるという効果が得られる。
Conventionally, when manufacturing an electric double layer capacitor, it is necessary to inject an electrolytic solution into the storage container before welding the lid material to the storage container. It is desirable to impregnate. In particular, since the activated carbon and the conductive additive used for the electrode have an action of sucking the electrolytic solution, the electrode swells and becomes thick. At this time, when PTFE (PolyTetraFluoroEthylene) is used as a binder at the time of forming the electrode and the amount thereof is small, an action of swelling the entire electrode by impregnation with the electrolytic solution can be obtained. Further, when PVdF (Polyvinylidene DiFluoride) or PVdF-HFP (HexaFluoroPropene) is added to the binder, an effect of swelling the electrode can be obtained.
As described above, since the electrode swells when the electrolytic solution permeates, for example, a dimensional accuracy error of each member such as a storage container made of ceramic accumulates, and sufficient adhesion between the electrode and the separator cannot be obtained. Even when such a large error occurs, it is possible to fill the gap between the electrode and the separator by absorbing this error by the swelling of the electrode. As a result, an increase in internal resistance is suppressed, and the effect of increasing charge / discharge efficiency is obtained.

ここで、上記の電極が膨張する作用を安定して得るためには、より多くの電解液が収納容器内に存在することが必要となる。しかしながら、上述したように、溶接熱による揮発で電解液が少ない状態となっている場合には、電極への電解液の含浸量が減少することから、電極が膨張し難くなる。このため、従来の構成の電気二重層キャパシタでは、各部材の寸法精度誤差の累積等によって電極とセパレータとの間に隙間が生じた場合でも、この隙間を埋めるような電極の膨潤が得られず、内部抵抗が上昇して大電流が得られなくなり、充放電効率が著しく低下するという大きな問題があった。   Here, in order to stably obtain the action of expanding the electrode, it is necessary that more electrolytic solution is present in the storage container. However, as described above, when the amount of the electrolytic solution is small due to volatilization due to welding heat, the amount of the electrolytic solution impregnated in the electrode is reduced, so that the electrode is difficult to expand. For this reason, in the electric double layer capacitor having the conventional configuration, even when a gap is generated between the electrode and the separator due to accumulation of dimensional accuracy error of each member, the electrode does not swell so as to fill the gap. There is a big problem that the internal resistance increases and a large current cannot be obtained, and the charge / discharge efficiency is remarkably lowered.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、各部材の寸法誤差の累積が大きく、また、電極における電解液の含浸量が減少した場合であっても、電極とセパレータとの間や、電極と集電体との間に隙間が生じるのを防止でき、内部抵抗が低く充放電効率に優れた電気化学セルを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and even when the accumulation of the dimensional error of each member is large and the amount of electrolyte impregnation in the electrode is reduced, the gap between the electrode and the separator It is an object of the present invention to provide an electrochemical cell that can prevent a gap from being formed between an electrode and a current collector and has low internal resistance and excellent charge / discharge efficiency.

上記の問題を解決するために、本発明の電気化学セルは、蓋体と容器本体とが密封されてなる収納容器の内部に電気化学素子を備え、外部端子を介して充放電が可能なチップ型の電気化学セルであって、前記電気化学素子は、対向して配置された一対の電極と、前記一対の電極間に配置されたセパレータと、前記一対の電極の外側に各々配置されるように前記収納容器に接合され、前記一対の電極と隣接することで電気的に接続される一対の集電体と、前記収納容器内に収容されるともに前記一対の電極および前記セパレータに含浸される電解液と、を備え、前記一対の集電体の一方または両方が、空隙部を有する高空隙率材料からなり、前記空隙部に前記電解液が含浸されてなることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the electrochemical cell of the present invention is a chip that includes an electrochemical element inside a storage container in which a lid and a container body are sealed, and can be charged and discharged via an external terminal. A type of electrochemical cell, wherein the electrochemical element is disposed on the outside of the pair of electrodes disposed opposite to each other, the separator disposed between the pair of electrodes, and the pair of electrodes, respectively. A pair of current collectors joined to the storage container and electrically connected by being adjacent to the pair of electrodes, and being housed in the storage container and impregnated in the pair of electrodes and the separator And one or both of the pair of current collectors are made of a high porosity material having voids, and the voids are impregnated with the electrolyte.

上記の如く、一対の集電体の内の少なくとも一方が空隙部を有する高空隙率材料からなり、空隙部に電解液が含浸されてなる構成を採用することで、収納容器を溶接で密封する際に、溶接熱で収納容器内の電解液が揮発した場合であっても、集電体に含浸された電解液が放出して、徐々に電極に浸み込んでゆく。これにより、電極が十分に膨潤して厚みが増加するので、例え、各部材の寸法誤差の累積等が大きい場合であっても、電極とセパレータとの間、および、電極と集電体との間が十分に密着した状態となる。従って、内部抵抗の上昇が防止されて大電流が得られ、充放電効率を向上させることが可能となる。   As described above, by adopting a configuration in which at least one of the pair of current collectors is made of a high porosity material having a void portion and the void portion is impregnated with an electrolytic solution, the storage container is sealed by welding. At this time, even when the electrolytic solution in the container is volatilized by welding heat, the electrolytic solution impregnated in the current collector is discharged and gradually penetrates into the electrode. As a result, the electrode is sufficiently swollen and the thickness is increased, so even if the accumulation of dimensional errors of each member is large, between the electrode and the separator and between the electrode and the current collector. The space is in close contact. Therefore, an increase in internal resistance is prevented, a large current is obtained, and charge / discharge efficiency can be improved.

本発明の電気化学セルは、前記一対の集電体をなす前記高空隙材料の空隙率が60〜98%の範囲であることが好ましい。
集電体に、空隙率が上記範囲の材料を用いることにより、空隙部に効率的に電解液を含浸させることができ、さらに、空隙部からの電解液の放出によって電極を膨潤させて各部材間を密着させることで、電気化学セルの内部抵抗を低減させる効果が顕著に得られる。
In the electrochemical cell of the present invention, the high porosity material forming the pair of current collectors preferably has a porosity of 60 to 98%.
By using a material having a porosity in the above range for the current collector, the gap can be efficiently impregnated with the electrolytic solution, and the electrode is swollen by the discharge of the electrolytic solution from the gap and each member is swelled The effect of reducing the internal resistance of the electrochemical cell can be remarkably obtained by closely adhering them.

前記一対の集電体をなす前記高空隙材料は、発泡金属体であることが好ましい。
また、前記発泡金属体が、アルミニウムまたはステンレス鋼の発泡金属材であることがより好ましい。
一対の集電体をなす高空隙材料を上記材料とすることで、空隙部に含浸する電解液の量を十分に確保することができ、この電解液の放出で電極を膨潤させて各部材間を密着させることで、電気化学セルの内部抵抗を低減させる効果がより顕著に得られる。
The high void material forming the pair of current collectors is preferably a metal foam body.
The foam metal body is more preferably a foam metal material of aluminum or stainless steel.
By using the above material as a high-gap material forming a pair of current collectors, a sufficient amount of electrolyte can be impregnated in the gap, and the electrodes can be swollen by the discharge of this electrolyte to allow each member to swell. By closely adhering, the effect of reducing the internal resistance of the electrochemical cell can be obtained more remarkably.

また、前記一対の集電体をなす前記高空隙材料は、金属ワイヤの網体であっても良い。
また、前記金属ワイヤの網体が、アルミニウムまたはステンレス鋼からなる構成とすることもできる。
一対の集電体をなす高空隙材料として、例えば、上記材料からなる金属ワイヤの網体を用いた場合であっても、上記同様、空隙部に電解液を含浸させることができ、この電解液で隣接する電極を膨潤させることで、電気化学セルの内部抵抗を低減させる効果が得られる。
Further, the high void material forming the pair of current collectors may be a metal wire net.
The metal wire net may be made of aluminum or stainless steel.
For example, even when a metal wire net made of the above-described material is used as the high void material forming the pair of current collectors, the void portion can be impregnated with an electrolyte solution as described above. The effect of reducing the internal resistance of the electrochemical cell can be obtained by swelling the adjacent electrodes.

また、本発明の電気化学セルは、前記発泡金属体または前記金属ワイヤの網体からなる一対の集電体が、カーボン材料によって被覆されていることがより好ましい。
このように、発泡金属体または金属ワイヤの網体からなる一対の集電体が、カーボン材料によって被覆されていることで、集電体の腐食を防止する効果が得られる。
In the electrochemical cell of the present invention, it is more preferable that a pair of current collectors made of the foam metal body or the metal wire network is covered with a carbon material.
Thus, the effect of preventing the current collector from being corroded can be obtained by covering the pair of current collectors made of the metal foam or metal wire with the carbon material.

また、本発明の電気化学セルは、前記一対の集電体をなす高空隙材料がカーボンペーパーであっても良い。
一対の集電体をなす高空隙材料としてカーボンペーパーを用いた場合でも、上記同様、空隙部に電解液を含浸させ、この電解液で隣接する電極を膨潤させることで、電気化学セルの内部抵抗を低減させる効果が得られる。
Further, in the electrochemical cell of the present invention, the high void material forming the pair of current collectors may be carbon paper.
Even when carbon paper is used as a high gap material forming a pair of current collectors, the internal resistance of the electrochemical cell can be obtained by impregnating the gap with an electrolyte solution and swelling the adjacent electrode with the electrolyte solution, as described above. The effect of reducing is obtained.

また、本発明の電気化学セルは、前記収納容器と前記一対の集電体とが溶接されていることが好ましい。
収納容器と集電体とを溶接することで、両部材を強固に固着させることができ、電気化学セルの内部抵抗を低減させる効果がより顕著に得られる。
In the electrochemical cell of the present invention, it is preferable that the storage container and the pair of current collectors are welded.
By welding the storage container and the current collector, both members can be firmly fixed, and the effect of reducing the internal resistance of the electrochemical cell can be obtained more remarkably.

また、本発明の電気化学セルは、前記収納容器と前記一対の集電体とが、導電性接着剤で固着されている構成としても良い。
収納容器と集電体とを導電性接着剤で固着する方法を採用することで、特に、集電体をなす高空隙材料としてカーボンペーパーを用いた場合であっても、収納容器と集電体とを固着させることができ、上記同様、電気化学セルの内部抵抗を低減させることが可能となる。
Moreover, the electrochemical cell of this invention is good also as a structure by which the said storage container and the said pair of electrical power collector are adhere | attached with the electroconductive adhesive agent.
By adopting a method in which the storage container and the current collector are fixed with a conductive adhesive, the storage container and the current collector can be used even when carbon paper is used as the high void material forming the current collector. As described above, the internal resistance of the electrochemical cell can be reduced.

また、本発明の電気化学セルは、前記一対の集電体に含浸された前記電解液が前記一対の電極に流入し、前記一対の電極が前記電解液の含浸によって膨潤することで、前記セパレータに圧縮荷重が付与されていることが好ましい。
一対の電極により圧縮荷重が付与されてセパレータが圧縮されると、電極間距離が短くなるので内部抵抗を低減することが可能となる。
The electrochemical cell of the present invention may be configured such that the electrolyte solution impregnated in the pair of current collectors flows into the pair of electrodes, and the pair of electrodes swells due to the impregnation of the electrolyte solution, whereby the separator It is preferable that a compressive load is applied to.
When a compressive load is applied by the pair of electrodes and the separator is compressed, the distance between the electrodes is shortened, so that the internal resistance can be reduced.

また、本発明の電気化学セルは、前記一対の集電体と前記一対の電極との各々の間に、炭素含有材料からなり、且つ、貫通孔を有するペースト層が備えられていることがより好ましい。
集電体と電極との間に、炭素を含有するペースト層を設けることにより、集電体と電極との間を確実に固着させながら接触抵抗を抑制することができるので、電気化学セルの内部抵抗を低減する効果がさらに顕著に得られる。
Further, the electrochemical cell of the present invention is more preferably provided with a paste layer made of a carbon-containing material and having a through-hole between each of the pair of current collectors and the pair of electrodes. preferable.
By providing a paste layer containing carbon between the current collector and the electrode, the contact resistance can be suppressed while securely securing the current collector and the electrode. The effect of reducing the resistance can be obtained more remarkably.

本発明の電気化学セルによれば、上述のような、高空隙率材料からなる一対の集電体を備えることにより、収納容器を溶接で密封する際の溶接熱で電極に含浸された電解液が揮発した場合であっても、集電体に含浸された電解液が徐々に放出され、電極に供給されることで、この電極が十分に膨潤して厚みが増加し、加えて、電極を介してセパレータにも電解液が間接的に供給される。また、電気化学セルが充放電を繰り返すことで、電極やセパレータに含浸された電解液が揮発・減少した場合であっても、集電体に含浸された電解液が供給されるので、各電極が十分に膨潤した状態が維持されるとともに、セパレータも十分に電解液を含んだ状態が維持される。
これにより、例え、電気化学セルを構成する各部材の寸法誤差の累積等が大きい場合であっても、電極とセパレータとの間や、電極と集電体との間が十分に密着した状態となり、セパレータを介した電極の対向面積が増大する。また、一対の電極が膨潤して厚みが増加することで、介在されるセパレータに圧縮応力が付与され、一対の電極間の距離が小さくなるので、電極間の抵抗値が抑制される。
従って、内部抵抗の上昇が防止されて大電流が得られ、充放電効率が向上し、電気的特性に優れた電気化学セルを提供することができる。
According to the electrochemical cell of the present invention, the electrolyte solution impregnated in the electrode with welding heat when sealing the storage container by welding by providing a pair of current collectors made of a high porosity material as described above. Even when the liquid is volatilized, the electrolyte impregnated in the current collector is gradually released and supplied to the electrode, so that the electrode sufficiently swells and increases in thickness. The electrolyte solution is also indirectly supplied to the separator. In addition, since the electrochemical cell is repeatedly charged and discharged, even when the electrolyte impregnated in the electrode or separator is volatilized or reduced, the electrolyte impregnated in the current collector is supplied. Is maintained in a sufficiently swollen state, and the separator is also maintained in a state sufficiently containing the electrolyte.
As a result, even if the accumulation of dimensional errors of each member constituting the electrochemical cell is large, the electrode and the separator, or the electrode and the current collector are in close contact with each other. The opposing area of the electrode through the separator increases. Further, since the pair of electrodes swell and the thickness increases, compressive stress is applied to the intervening separator, and the distance between the pair of electrodes is reduced, so that the resistance value between the electrodes is suppressed.
Accordingly, an increase in internal resistance can be prevented, a large current can be obtained, charge / discharge efficiency can be improved, and an electrochemical cell excellent in electrical characteristics can be provided.

図1は、本発明の電気化学セルの実施形態である非水電解質電池および電気二重層キャパシタを模式的に示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a nonaqueous electrolyte battery and an electric double layer capacitor which are embodiments of the electrochemical cell of the present invention.

以下、本発明の電気化学セルの実施形態として、電気二重層キャパシタ(非水電解質電池)の実施形態を挙げ、それらの各構成について図面を参照しながら詳述する。なお、本発明で説明する電気化学セルとは、具体的には、正極または負極として用いる活物質と電解液とが容器内に収容されてなる、電気二重層キャパシタや非水電解質電池等を指し、本実施形態においても、これらを例に挙げて説明する。   Hereinafter, as an embodiment of the electrochemical cell of the present invention, an embodiment of an electric double layer capacitor (non-aqueous electrolyte battery) will be given, and each of those configurations will be described in detail with reference to the drawings. The electrochemical cell described in the present invention specifically refers to an electric double layer capacitor, a nonaqueous electrolyte battery, or the like in which an active material used as a positive electrode or a negative electrode and an electrolytic solution are accommodated in a container. Also in the present embodiment, these will be described as examples.

「電気二重層キャパシタ(非水電解質電池)」
図1に示す第1の実施形態の電気二重層キャパシタ1は、いわゆるチップ型のもので、長さ2〜3mm×幅2〜3mm×高さ0.2〜1mmの略直方体のものである。この電気二重層キャパシタ1は、収納容器2の内部に電気化学素子15を備えている。電気化学素子15は、負極側電極42と正極側電極44とからなる一対の分極性電極(一対の電極)40がセパレータ46を介して対向配置されてなる。また、負極側電極42および正極側電極44の各々の外側には、これら一対の負極側電極42および正極側電極44と電気的に接続される一対の集電体として、負極集電体43および正極集電体45が各々配置されている。そして、分極性電極40とセパレータ46には、収納容器2内に収納された電解液50が含浸されている。
“Electric Double Layer Capacitors (Nonaqueous Electrolyte Batteries)”
The electric double layer capacitor 1 of the first embodiment shown in FIG. 1 is a so-called chip-type capacitor having a substantially rectangular parallelepiped shape with a length of 2 to 3 mm, a width of 2 to 3 mm, and a height of 0.2 to 1 mm. The electric double layer capacitor 1 includes an electrochemical element 15 inside the storage container 2. The electrochemical element 15 includes a pair of polarizable electrodes (a pair of electrodes) 40 including a negative electrode side electrode 42 and a positive electrode side electrode 44 arranged to face each other with a separator 46 interposed therebetween. Further, a negative electrode current collector 43 and a pair of current collectors electrically connected to the pair of negative electrode side electrode 42 and positive electrode side electrode 44 are provided outside the negative electrode side electrode 42 and the positive electrode side electrode 44, respectively. Each of the positive electrode current collectors 45 is disposed. The polarizable electrode 40 and the separator 46 are impregnated with the electrolytic solution 50 stored in the storage container 2.

また、収納容器2は、上記の電気化学素子15を収納する容器本体20と、この容器本体20の開口部を塞ぐ平板状の封口板である蓋体10とを有し、正極集電体45が容器本体20の底部に接合され、負極集電体43が蓋体10の内面側に接合されている。加えて、容器本体20の底壁部21には、負極側電極42および正極側電極44との間で、負極集電体43および正極集電体45を介して電気的に接続される外部端子60、70が設けられており、この外部端子70、60を介して充放電が可能とされている。
そして、本実施形態の電気二重層キャパシタ1は、対とされた負極集電体43および正極集電体45の一方または両方が、空隙部を有する高空隙率材料からなり、この空隙部には、少なくとも電気二重層キャパシタ(電気化学セル)1の組立て時においては、電解液50が含浸された構成とされている。
The storage container 2 includes a container main body 20 that stores the electrochemical element 15 and a lid 10 that is a flat sealing plate that closes the opening of the container main body 20, and the positive electrode current collector 45. Is bonded to the bottom of the container body 20, and the negative electrode current collector 43 is bonded to the inner surface side of the lid body 10. In addition, an external terminal electrically connected to the bottom wall portion 21 of the container body 20 through the negative electrode current collector 43 and the positive electrode current collector 45 between the negative electrode side electrode 42 and the positive electrode side electrode 44. 60 and 70 are provided, and charging and discharging are possible through the external terminals 70 and 60.
In the electric double layer capacitor 1 of the present embodiment, one or both of the paired negative electrode current collector 43 and positive electrode current collector 45 is made of a high porosity material having a void portion, At least when the electric double layer capacitor (electrochemical cell) 1 is assembled, the electrolytic solution 50 is impregnated.

(収納容器)
図1に示すように、収納容器2は、有底四角筒状の容器本体20と、容器本体20の開口部を塞ぐ略平板状の封口板である蓋体10と、容器本体20の開口部周縁に設けられたシールリング30とを備え、シールリング30を介して蓋体10と容器本体20とが密封されたものである。収納容器2の壁の厚さは、特に限定されないが、例えば、0.15〜0.25mmである。また、蓋体10の形状は、図示例のような略平板状には限定されず、例えば、凸状や凹状とすることもできる。
(Storage container)
As shown in FIG. 1, the storage container 2 includes a bottomed square cylindrical container body 20, a lid 10 that is a substantially flat sealing plate that closes the opening of the container body 20, and an opening of the container body 20. A sealing ring 30 provided at the periphery is provided, and the lid body 10 and the container body 20 are sealed through the sealing ring 30. Although the thickness of the wall of the storage container 2 is not specifically limited, For example, it is 0.15-0.25 mm. Further, the shape of the lid body 10 is not limited to a substantially flat plate shape as shown in the illustrated example, and may be a convex shape or a concave shape, for example.

容器本体20は、図示例においては、平面視略矩形の平板状の基材22および基材22の一方の面に設けられた中間層26を備える底壁部21と、底壁部21の周縁に立設された四角筒状の側壁部24とを備える。また、中間層26の略中央には、中間層26を貫通する導電性の保護層27が、少なくとも1本以上設けられている。
シールリング30は、容器本体20の開口部周縁、即ち、側壁部24の上端面23に、ろう材32により接合されている。
In the illustrated example, the container body 20 includes a flat base plate 22 having a substantially rectangular shape in plan view, and a bottom wall portion 21 including an intermediate layer 26 provided on one surface of the base plate 22, and a peripheral edge of the bottom wall portion 21. And a square cylindrical side wall portion 24 erected. In addition, at approximately the center of the intermediate layer 26, at least one conductive protective layer 27 penetrating the intermediate layer 26 is provided.
The seal ring 30 is joined to the peripheral edge of the opening of the container body 20, that is, the upper end surface 23 of the side wall 24 by a brazing material 32.

容器本体20をなす基材22の材料としては、セラミック、ガラス、プラスチック、アルミナ等の絶縁性を有する耐熱材料が挙げられる。
側壁部24は、基材22と同様の材質である。側壁部24は、例えば、セラミック、ガラス、アルミナ等で構成されたグリーンシートを焼成することにより得られる。
中間層26は、基材22と同様の材質である。中間層26は、例えば、側壁部24と同様にグリーンシートを用い、基材22に第二の金属層72を設けた後、第二の金属層72を覆うようにセラミック、ガラス、アルミナ等で構成されたグリーンシートを積層、即ち、重ね置いて、焼成することにより設けることもできる。
保護層27は、アルミニウム、タングステン、金、銀等の導電性の金属、又は導電性フィラーである炭素を含有する導電性樹脂等が挙げられ、中でもアルミニウムの蒸着層や、導電性樹脂層が好ましい。保護層27は、中間層26を設ける際に、導電性の金属や導電性樹脂等を任意の位置に、任意の数量を設け、焼結することで設けることができる。
Examples of the material of the base material 22 forming the container body 20 include heat-resistant materials having insulating properties such as ceramic, glass, plastic, and alumina.
The side wall 24 is made of the same material as the base material 22. The side wall part 24 is obtained by baking the green sheet comprised, for example with ceramic, glass, an alumina.
The intermediate layer 26 is made of the same material as the base material 22. The intermediate layer 26 is made of, for example, a green sheet in the same manner as the side wall portion 24, and after the second metal layer 72 is provided on the base material 22, the second metal layer 72 is covered with ceramic, glass, alumina, or the like. It is also possible to provide the structured green sheets by stacking, that is, stacking and firing.
Examples of the protective layer 27 include conductive metals such as aluminum, tungsten, gold, and silver, or conductive resins containing carbon as a conductive filler. Among them, an aluminum vapor deposition layer and a conductive resin layer are preferable. . When the intermediate layer 26 is provided, the protective layer 27 can be provided by providing an arbitrary quantity of conductive metal, conductive resin, or the like at any position and sintering.

また、シールリング30の材料としては、コバール等にニッケルメッキが施されたもの等が挙げられる。
蓋体10とシールリング30とは、接合時の材質の膨張度と、接合後の冷却によって生じる収縮時の応力とにより、封止部が脆弱することを防止するため、同じ線膨張係数を有する材料を用いることが好ましい。同様に、シールリング30と容器本体20とは、熱による残留応力によって容器本体20が損壊するのを防止するため、線膨張係数の近い材質を選択することが好ましい。ここで、例えば、収納容器2の主成分として用いられるアルミナ(Al)は、線膨張係数の代表値(400℃)が7.1×10−6−1であり、蓋体10又はシールリング30の主成分として用いられるコバールは、線膨張係数の代表値が4.9×10−6−1である。
また、ろう材32としては、金ろう、銀ろう等、従来公知のろう材が挙げられる。
Moreover, as a material of the seal ring 30, the thing etc. by which nickel plating was given to Kovar etc. are mentioned.
The lid 10 and the seal ring 30 have the same linear expansion coefficient in order to prevent the sealing portion from being fragile due to the degree of expansion of the material at the time of bonding and the stress at the time of contraction caused by cooling after bonding. It is preferable to use a material. Similarly, for the seal ring 30 and the container main body 20, it is preferable to select materials having a linear expansion coefficient in order to prevent the container main body 20 from being damaged by the residual stress due to heat. Here, for example, alumina (Al 2 O 3 ) used as the main component of the storage container 2 has a representative value of linear expansion coefficient (400 ° C.) of 7.1 × 10 −6 K −1 , and the lid 10 Alternatively, the Kovar used as the main component of the seal ring 30 has a representative value of linear expansion coefficient of 4.9 × 10 −6 K −1 .
Examples of the brazing material 32 include conventionally known brazing materials such as gold brazing and silver brazing.

蓋体10としては、例えば、コバール(鉄、ニッケルおよびコバルトの合金)や42alloy等、ニッケルを50質量%程度含有するニッケル鉄合金等の導電性の金属製の平板に、ニッケルメッキが施されたものを採用することができる。このニッケルメッキは、シールリング30と溶接するときの接合材となる。   As the lid 10, for example, nickel plating was applied to a conductive metal flat plate such as a nickel-iron alloy containing about 50% by mass of nickel, such as Kovar (iron, nickel and cobalt alloy) and 42 alloy. Things can be adopted. This nickel plating serves as a bonding material when welding with the seal ring 30.

本実施形態では、蓋体10に対して、負極側電極42が電気的に接続されていれば良く、例えば、導電性樹脂接着剤からなる負極集電体43により、蓋体10に接着されていることが好ましい。図1中に示す例の正極側電極44は、負極集電体43と同様の正極集電体45により、保護層27に電気的に接続されている。
なお、導電性樹脂接着剤(結着剤)に熱硬化性樹脂を用いることにより、接着部の耐熱性を向上させることができる。また、熱硬化性樹脂とともに、導電性フィラーとして黒鉛およびカーボンブラックを用いることにより、導電性を向上させることができる。
In the present embodiment, it is sufficient that the negative electrode side electrode 42 is electrically connected to the lid body 10. For example, the negative electrode side electrode 42 is bonded to the lid body 10 by a negative electrode current collector 43 made of a conductive resin adhesive. Preferably it is. The positive electrode 44 in the example shown in FIG. 1 is electrically connected to the protective layer 27 by a positive current collector 45 similar to the negative current collector 43.
In addition, the heat resistance of an adhesion part can be improved by using a thermosetting resin for a conductive resin adhesive (binder). Moreover, electroconductivity can be improved by using graphite and carbon black as a conductive filler with a thermosetting resin.

容器本体20の外部底面および外部側面には、2つの外部端子60、70が設けられている。外部端子60は、ろう材32と側壁部24との間に設けられた第一の金属層62と接続されている。これにより外部端子60は、第一の金属層62、ろう材32、シールリング30、蓋体10および負極集電体43を介して、負極側電極42と電気的に接続されている。外部端子70は、基材22と中間層26との間に設けられて保護層27に接続された、第二の金属層72と接続されている。これにより外部端子70は、第二の金属層72、保護層27および正極集電体45を介して正極側電極44と電気的に接続されている。   Two external terminals 60 and 70 are provided on the outer bottom surface and the outer side surface of the container body 20. The external terminal 60 is connected to a first metal layer 62 provided between the brazing material 32 and the side wall portion 24. As a result, the external terminal 60 is electrically connected to the negative electrode 42 via the first metal layer 62, the brazing material 32, the seal ring 30, the lid body 10, and the negative electrode current collector 43. The external terminal 70 is connected to a second metal layer 72 provided between the base material 22 and the intermediate layer 26 and connected to the protective layer 27. Accordingly, the external terminal 70 is electrically connected to the positive electrode 44 via the second metal layer 72, the protective layer 27, and the positive electrode current collector 45.

外部端子60は、ニッケル、金等の導電性の金属の平板又は薄膜であり、例えば、容器本体20に導体印刷し、焼成することで設けられるものである。外部端子60の表面には、基板上へ溶着できるように、ニッケル、金、ハンダ等の溶着層が設けられていることが好ましい。この溶着層は、主に、メッキ法(ウェット法)により設けることができるが、蒸着等の気相法(ドライ手法)を用いても良い。
また、外部端子70についても、外部端子60と同様である。
The external terminal 60 is a flat plate or thin film made of a conductive metal such as nickel or gold, and is provided by, for example, conductor printing on the container body 20 and firing. It is preferable that a weld layer of nickel, gold, solder, or the like is provided on the surface of the external terminal 60 so as to be welded onto the substrate. This weld layer can be mainly provided by a plating method (wet method), but a vapor phase method (dry method) such as vapor deposition may be used.
The external terminal 70 is the same as the external terminal 60.

第一の金属層62は、タングステン、ニッケル、金、銀等の導電性の金属の平板又は薄膜であり、例えば、グリーンシートに前記金属をプリントし、焼成することにより設けられるものである。中でも、第一の金属層62は、タングステンであることが好ましい。
また、第二の金属層72についても、第一の金属層62と同様である。
The first metal layer 62 is a flat plate or thin film of a conductive metal such as tungsten, nickel, gold, silver, and is provided by, for example, printing the metal on a green sheet and baking it. Among these, the first metal layer 62 is preferably tungsten.
The second metal layer 72 is the same as the first metal layer 62.

(電極)
負極側電極42としては、例えば、おが屑、椰子殻、ピッチ、コークス、フェノール樹脂等の有機系物質を水蒸気又はアルカリ等を単独もしくは併用した賦活処理を行うことで得られる粉末状の活性炭を、バインダーとともに圧延ロール又はプレス成形したものが挙げられる。また、例えば、フェノール系、レーヨン系、アクリル系、ピッチ系等の繊維を不融化および炭化賦活処理して活性炭もしくは活性炭素繊維とし、これをフェルト状、繊維状、紙状又は焼結体状にしたものを用いても良い。
(electrode)
As the negative electrode side electrode 42, for example, a powdery activated carbon obtained by performing an activation treatment using an organic substance such as sawdust, coconut shell, pitch, coke, phenol resin or the like alone or in combination with water vapor or alkali is used as a binder. A rolling roll or a press-molded one is also included. Also, for example, phenol, rayon, acrylic, pitch, etc. fibers are infusibilized and carbonized to form activated carbon or activated carbon fibers, which are made into a felt, fiber, paper, or sintered body. You may use what you did.

負極側電極42の密度は、特に限定されず、0.1〜0.9g/cmが好ましく、0.40〜0.75g/cmがより好ましい。負極側電極42の密度が0.1g/cm未満であると、負極側電極42のエネルギー密度が低下するとともに、負極側電極42が電解液50の含浸によって膨張した際に、電極粒子間の距離が広がって電気抵抗が増加するおそれがある。一方、負極側電極42の密度が0.9g/cm超であると、負極側電極42を成形する際に多大な圧力を要するばかりでなく、負極側電極42への電解液50の含浸量が著しく低下する。 The density of the negative electrode side electrode 42 is not particularly limited, but is preferably 0.1~0.9g / cm 3, 0.40~0.75g / cm 3 is more preferable. When the density of the negative electrode side electrode 42 is less than 0.1 g / cm 3 , the energy density of the negative electrode side electrode 42 decreases, and when the negative electrode side electrode 42 expands due to impregnation with the electrolytic solution 50, There is a risk that the electrical resistance increases as the distance increases. On the other hand, when the density of the negative electrode side electrode 42 is more than 0.9 g / cm 3 , not only a great pressure is required when forming the negative electrode side electrode 42 but also the amount of impregnation of the electrolytic solution 50 into the negative electrode side electrode 42. Is significantly reduced.

負極側電極42の活物質である活性炭は、出発材料、炭化処理法又は賦活条件により種々多様な細孔分布と表面状態のものが得られる。このような多様な表面状態および細孔分布を有する活性炭の中でも、負極側電極42の活物質に用いる活性炭の比表面積は、1000m/g以上が好ましく、1700m/g以上がより好ましく、2400m/g以上がさらに好ましい。1000m2/g以上であれば、十分な静電容量を得られる。
活性炭の細孔容積は、0.4cm/g以上が好ましく、0.7cm/g以上がより好ましい。活性炭の細孔容積が0.4cm/g以上であれば、十分な静電容量が得られる。
また、活性炭の細孔は、細孔半径1nm未満の細孔が全細孔中に占める割合(微小細孔割合)である(細孔半径1nm未満の細孔数)/(全細孔数)で表される値が、好ましくは75%以下、より好ましくは50%以下、さらに好ましくは30%以下である。この値が75%以下であれば、十分な静電容量を得られるためである。
また、活性炭の細孔は、細孔半径1〜3nmの細孔が全細孔中に占める割合(中細孔割合)である(細孔半径1〜3nmの細孔数)/(全細孔数)で表される値が、好ましくは20%以上、より好ましくは50%以上、さらに好ましくは70%以上である。この値が20%以上であれば、十分な静電容量が得られ、70%以上であれば、環状スルホンを含有する電解液50との組み合わせにより、3V以上の高電圧の連続印加に対する劣化防止性能がさらに向上する。
The activated carbon that is the active material of the negative electrode 42 can have various pore distributions and surface states depending on the starting material, carbonization method, or activation conditions. Among the activated carbons having such various surface states and pore distributions, the specific surface area of the activated carbon used for the active material of the negative electrode 42 is preferably 1000 m 2 / g or more, more preferably 1700 m 2 / g or more, and 2400 m. 2 / g or more is more preferable. If it is 1000 m <2> / g or more, sufficient electrostatic capacity can be obtained.
The pore volume of the activated carbon is preferably from 0.4 cm 3 / g or more, 0.7 cm 3 / g or more is more preferable. If the pore volume of the activated carbon is 0.4 cm 3 / g or more, sufficient electrostatic capacity can be obtained.
Further, the pores of the activated carbon are the ratio (fine pore ratio) of the pores having a pore radius of less than 1 nm in the total pores (number of pores having a pore radius of less than 1 nm) / (total number of pores). Is preferably 75% or less, more preferably 50% or less, and still more preferably 30% or less. This is because if this value is 75% or less, a sufficient capacitance can be obtained.
Further, the pores of the activated carbon are the ratio of the pores having a pore radius of 1 to 3 nm to the total pores (medium pore ratio) (the number of pores having a pore radius of 1 to 3 nm) / (total pores). The value represented by the number) is preferably 20% or more, more preferably 50% or more, and still more preferably 70% or more. If this value is 20% or more, sufficient electrostatic capacity can be obtained, and if it is 70% or more, it is prevented from deterioration by continuous application of a high voltage of 3 V or more by combination with the electrolytic solution 50 containing cyclic sulfone. The performance is further improved.

バインダーとしては、従来公知の物質を用いることができ、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリフッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体(PVDF−HFP)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリイミド等が挙げられ、中でも、フッ素系のバインダーが好ましく、PTFEやPVDFが最も好ましい。PTFE、PVDFおよびPVDF−HFPの内の何れか一種類を単独で用いることもできるし、あるいは、複数種類を任意の割合で混合して同時に用いることも可能である。負極側電極42中のバインダーの含有量は、例えば、2〜14質量%が好ましく、耐久性の向上と製造中のハンドリング性の向上との観点から、4〜12質量%がより好ましい。フッ素系のバインダーの配合比は、8質量%以下が好ましい。   As the binder, conventionally known substances can be used. For example, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-HFP), styrene butadiene Examples thereof include rubber (SBR), polyimide, etc. Among them, a fluorine-based binder is preferable, and PTFE and PVDF are most preferable. Any one of PTFE, PVDF, and PVDF-HFP can be used alone, or a plurality of kinds can be mixed at an arbitrary ratio and used simultaneously. For example, the content of the binder in the negative electrode 42 is preferably 2 to 14% by mass, and more preferably 4 to 12% by mass from the viewpoint of improving durability and handling properties during production. The blending ratio of the fluorine-based binder is preferably 8% by mass or less.

負極側電極42には、導電性付与剤(導電助剤)を添加することができる。この導電性付与剤としては、例えば、その製法によって、ファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック等の無定形炭素や、カーボンファイバー(CF)、カーボンナノホーン(CNH)、カーボンナノチューブ(CNT)、粉末黒鉛等の結晶性の炭素質材料や、SUS、Ti等の耐蝕性の高い金属粉末等が挙げられる。
活性炭と導電助剤との配合比(活性炭/導電助剤)は、90/4以下が好ましく70/24以下がより好ましく、50/44以下が特に好ましい。
バインダーの配合比を小さくした場合には、バインダーのPTFEに十分なせん断をかけてPTFEを糸状に伸ばし、活性炭の粒子に絡める必要がある。そのため、導電助剤としては、十分なせん断をかけた際においてもカーボンブラックのストラクチャー構造を保持することができるカーボンブラックで、特に、中空シェル状の構造を有するオイルファーネスブラックが望ましい。
A conductivity-imparting agent (conducting aid) can be added to the negative electrode 42. Examples of the conductivity imparting agent include amorphous carbon such as carbon black such as furnace black, channel black, acetylene black, and thermal black, carbon fiber (CF), carbon nanohorn (CNH), and carbon nanotube, depending on the production method. Examples thereof include crystalline carbonaceous materials such as (CNT) and powdered graphite, and metal powders having high corrosion resistance such as SUS and Ti.
90/4 or less is preferable, as for the compounding ratio (activated carbon / conductive aid) of activated carbon and a conductive support agent, 70/24 or less is more preferable, and 50/44 or less is especially preferable.
When the blending ratio of the binder is reduced, it is necessary to apply sufficient shear to the PTFE of the binder to stretch the PTFE into a thread shape and entangle it with the activated carbon particles. Therefore, as the conductive auxiliary agent, carbon black that can maintain the structure structure of carbon black even when sufficient shearing is applied, and oil furnace black having a hollow shell structure is particularly desirable.

導電助剤としては、結晶性の高い黒鉛と結晶性の低いカーボンブラックとを混合して用いることが望ましい。黒鉛は、粒子径が大きいものの、それ自体の電子伝導性が高い。カーボンブラックは、黒鉛に比べて電子伝導性が低いものの、粒子径が小さい。粒子径の小さいカーボンブラックは、電極材料の隙間に入り込んで、電極全体の抵抗値を下げることができる。そこで、導電助剤として黒鉛とカーボンブラックとを混合して用いることにより、抵抗値を最適化することができる。黒鉛は、20wt%以上、60wt%以下の添加が望ましい。
カーボンブラックの中では、電極の膨張作用に優れた中空シェル状の構造を有するファーネスブラックを採用することが望ましい。
As the conductive assistant, it is desirable to use a mixture of graphite having high crystallinity and carbon black having low crystallinity. Although graphite has a large particle size, its own electronic conductivity is high. Carbon black has a smaller particle diameter, although it has lower electronic conductivity than graphite. Carbon black with a small particle diameter can enter the gaps in the electrode material and reduce the resistance of the entire electrode. Therefore, the resistance value can be optimized by mixing graphite and carbon black as a conductive aid. Graphite is desirably added in an amount of 20 wt% or more and 60 wt% or less.
Among carbon blacks, it is desirable to employ furnace black having a hollow shell-like structure with excellent electrode expansion action.

正極側電極44としては、負極側電極42と同様のものが挙げられる。
負極側電極42と正極側電極44は、同様の構成であっても、あるいは異なっていてもよく、支持塩の種類等を勘案して決定できる。ここで、電気二重層キャパシタ1の充電時の印加電圧が高い場合には、支持塩中のカチオンは、負極側電極42に吸着し、電極表面で分解され、電解液50中の濃度が低下したものとなる。この支持塩の濃度の低下に伴い、電気二重層キャパシタ1の放電容量が低下する。同様に、支持塩中のアニオンは、正極側電極44に吸着し、電極表面で分解され、電解液50中の濃度が低下したものとなる。この支持塩の濃度の低下に伴い、電気二重層キャパシタ1の放電容量が低下する。
As the positive electrode side electrode 44, the same thing as the negative electrode side electrode 42 is mentioned.
The negative electrode side electrode 42 and the positive electrode side electrode 44 may have the same configuration or may be different, and can be determined in consideration of the type of the supporting salt and the like. Here, when the applied voltage at the time of charging of the electric double layer capacitor 1 is high, cations in the supporting salt are adsorbed on the negative electrode 42 and decomposed on the electrode surface, and the concentration in the electrolytic solution 50 is reduced. It will be a thing. As the concentration of the supporting salt decreases, the discharge capacity of the electric double layer capacitor 1 decreases. Similarly, the anion in the supporting salt is adsorbed on the positive electrode 44 and decomposed on the electrode surface, and the concentration in the electrolytic solution 50 is lowered. As the concentration of the supporting salt decreases, the discharge capacity of the electric double layer capacitor 1 decreases.

(集電体)
本実施形態の電気二重層キャパシタ1には、一対の電極である負極側電極42および正極側電極44の外側に各々配置され、これら各電極と電気的に接続される一対の集電体として、負極集電体43および正極集電体45が各々備えられている。
(Current collector)
In the electric double layer capacitor 1 of the present embodiment, as a pair of current collectors that are respectively disposed outside the negative electrode 42 and the positive electrode 44 that are a pair of electrodes and are electrically connected to these electrodes, A negative electrode current collector 43 and a positive electrode current collector 45 are provided.

負極集電体43は、図1に示す例のように、負極側電極42側に配置され、蓋体10、シールリング30、ろう材32および第一の金属層62を介して、容器本体20の外部底面および外部側面に設けられた外部端子60と電気的に接続されている。
また、正極集電体45は、正極側電極44側に配置され、保護層27および第二の金属層72を介して、容器本体20の外部底面に設けられた外部端子70と電気的に接続されている。
The negative electrode current collector 43 is disposed on the negative electrode side electrode 42 side as in the example illustrated in FIG. 1, and the container body 20 is interposed via the lid body 10, the seal ring 30, the brazing material 32, and the first metal layer 62. Are electrically connected to external terminals 60 provided on the external bottom surface and the external side surface.
The positive electrode current collector 45 is disposed on the positive electrode side electrode 44 side, and is electrically connected to an external terminal 70 provided on the outer bottom surface of the container body 20 via the protective layer 27 and the second metal layer 72. Has been.

そして、本発明においては、上記の負極集電体43および正極集電体45の一方または両方が、空隙部を有する高空隙率材料からなり、この空隙部に電解液50が含浸されてなる。
負極集電体43または正極集電体45に用いられる高空隙率材料としては、発泡金属体(ポーラス金属とも称する)を用いることが好ましく、例えば、アルミニウムまたはステンレス鋼の発泡金属材を挙げることができる。
In the present invention, one or both of the negative electrode current collector 43 and the positive electrode current collector 45 are made of a high porosity material having a void portion, and the void portion is impregnated with the electrolytic solution 50.
As the high porosity material used for the negative electrode current collector 43 or the positive electrode current collector 45, it is preferable to use a foam metal body (also referred to as a porous metal), for example, a foam metal material of aluminum or stainless steel. it can.

アルミニウムからなる発泡金属材としては、例えば、発泡アルミ(多孔質アルミ:登録商標;三菱マテリアル(株)製)や、アルミセルメット(アルミニウム多孔体:登録商標;住友電工(株)製)等を挙げることができる。上記の発泡アルミ(登録商標)は、アルミニウムのパウダーを発泡材料と混合して発泡させた後、焼成したシート状材料である。また、上記アルミセルメット(登録商標)は、発泡スチロール材にアルミニウムをメッキし、その後、発泡スチロール材を昇華させながら焼成したものである。   Examples of the metal foam material made of aluminum include foamed aluminum (porous aluminum: registered trademark; manufactured by Mitsubishi Materials Corporation), aluminum cermet (aluminum porous body: registered trademark; manufactured by Sumitomo Electric Industries, Ltd.), and the like. be able to. The foamed aluminum (registered trademark) is a sheet-like material obtained by mixing aluminum powder with a foamed material and foaming, followed by firing. The above-mentioned aluminum cermet (registered trademark) is obtained by plating a foamed polystyrene material with aluminum and then firing the foamed polystyrene material while sublimating it.

また、ステンレス鋼からなる発泡金属材としては、市販の発泡金属材(例えば、三菱マテリアル(株)製の発泡金属等)を何ら制限無く使用することができる。   In addition, as the foam metal material made of stainless steel, a commercially available foam metal material (for example, a foam metal manufactured by Mitsubishi Materials Corporation) can be used without any limitation.

また、上記の発泡金属材としては、例えば、原粉粉末と、水溶性樹脂バインダーと、非水溶性炭化水素系有機溶剤である発泡剤と、必要に応じて添加される界面活性剤と、残部の水および不可避不純物とを混合してなる発泡スラリーを原料として焼成する製造方法(スラリー発泡法(粉末焼結法))で得られるものであっても良い。あるいは、発泡ウレタンに導電性処理を行ってからメッキをし、必要に応じて熱処理を行うメッキプロセスで製造する方法(メッキ法)で得られた発泡金属材であっても良い。
また、発泡金属材(ポーラス金属)を製造する方法としては、上述した方法以外にも、溶湯ガス注入法(CL)、溶融発泡法(CL)、中空金属焼結法(OP/CL)、半溶融発泡法(プリカーサ法)(CL)、ガス膨張法(CL)、連続帯溶融法(CL)等を例示することができる。しかしながら、これらの方法を用いた場合、金属のポーラス部は閉じた系に仕上がるため、予め電解液を含有し、電極に電解液を補液する効果が乏しいことから、上述したようなスラリー発泡法やメッキ法を用いることが好ましい。
さらに、各集電体に用いられる高空隙率材料としては、2種類以上の孔径の異なる発泡金属材を組み合わせて用いても良く、また、曲げ強度が高い材料を用いることが好ましい。
Examples of the metal foam material include raw powder, a water-soluble resin binder, a foaming agent that is a water-insoluble hydrocarbon-based organic solvent, a surfactant that is added as necessary, and the balance. It may be obtained by a production method (slurry foaming method (powder sintering method)) in which a foamed slurry formed by mixing water and inevitable impurities is used as a raw material. Alternatively, it may be a foam metal material obtained by a method (plating method) in which the urethane foam is subjected to a conductive treatment and then plated, and if necessary, is subjected to a heat treatment.
In addition to the method described above, a method for producing a foam metal material (porous metal) includes a molten metal gas injection method (CL), a melt foam method (CL), a hollow metal sintering method (OP / CL), a half Examples thereof include a melt foaming method (precursor method) (CL), a gas expansion method (CL), and a continuous zone melting method (CL). However, when these methods are used, the metal porous portion is finished in a closed system, so that the effect of supplementing the electrolyte solution to the electrode is poor because it contains an electrolyte solution beforehand. It is preferable to use a plating method.
Furthermore, as a high porosity material used for each current collector, two or more types of foam metal materials having different hole diameters may be used in combination, and a material having high bending strength is preferably used.

また、本実施形態では、負極集電体43や正極集電体45に用いられる高空隙率材料として、上記の発泡金属材に代えて金属ワイヤの網体を採用することができ、例えば、アルミニウムまたはステンレス鋼からなる金属ワイヤの網体を挙げることができる。この金属ワイヤの網体とは、具体的には、上記材料からなる金属のワイヤを編んで製造した網体であり、加えて、エキスパンドメタルやパンチングメタル(孔形状:丸穴、スリット、ヘリボン、角穴、スリット出窓スクリーン)、エッチング箔等、ビビリ金属の焼結体も含むものである。   Further, in the present embodiment, as a high porosity material used for the negative electrode current collector 43 and the positive electrode current collector 45, a metal wire network can be employed instead of the above foam metal material, for example, aluminum Or the metal wire net | network which consists of stainless steel can be mentioned. Specifically, the metal wire net is a net produced by knitting a metal wire made of the above-mentioned material, and in addition, an expanded metal or a punching metal (hole shape: round hole, slit, ribbon, It also includes a sintered body of chatter metal such as a square hole, a slit bay screen) and an etching foil.

また、本実施形態では、上述したような発泡金属体または金属ワイヤの網体からなる負極集電体43、正極集電体45が、カーボン材料によって被覆された構成を採用しても良い。負極集電体43、正極集電体45をカーボン材料、具体的には、導電性のカーボンペーストで被覆することにより、各集電体が腐食するのを防止することが可能となる。   Moreover, in this embodiment, you may employ | adopt the structure by which the negative electrode current collector 43 and the positive electrode current collector 45 which consist of a foam metal body or a metal wire net | network as mentioned above were coat | covered with the carbon material. By covering the negative electrode current collector 43 and the positive electrode current collector 45 with a carbon material, specifically, a conductive carbon paste, each current collector can be prevented from corroding.

さらに、本実施形態では、負極集電体43や正極集電体45に用いられる高空隙率材料として、上記の発泡金属体や金属ワイヤの網体に代えて、紙状のカーボンペーパーを採用することもできる。このようなカーボンペーパーとしては、例えば、カーボンペーパーTGP−H−030(製品名:登録商標;東レ(株)製)を用いることができるが、その他、市販のカーボンフェルトやカーボンクロスを用いることも可能である。   Furthermore, in the present embodiment, paper-like carbon paper is adopted as the high porosity material used for the negative electrode current collector 43 and the positive electrode current collector 45 in place of the foam metal body and the metal wire network. You can also As such carbon paper, for example, carbon paper TGP-H-030 (product name: registered trademark; manufactured by Toray Industries, Inc.) can be used, but commercially available carbon felt and carbon cloth can also be used. Is possible.

高空隙率材料であるカーボンペーパーとしては、短繊維をバインダーで結着させて作製したカーボンペーパーの場合には、短繊維が10mm以上のものを用いることができる。また、上述したように、複数本の炭素繊維が集合してなる緯糸と経糸とで構成される織物からなるカーボンクロスを高空隙率材料に用いることもできる。
上述のように、高空隙率材料として、カーボンペーパーやカーボンフェルト、カーボンクロス等を用いた場合には、それらのカーボン材料の純度を85%以上とすることが好ましく、その密度を1.72〜2.1g/ccの範囲とするが好ましい。また、カーボンの繊維径は、1〜20μmの範囲であることが好ましい。
また、緯糸と経糸とで構成されるカーボンクロスを用いた場合、緯糸および経糸の密度は15〜25本/cmであることが好ましく、さらに、カーボン材料の密度は8〜200g/mであることが好ましく、より好ましくは、80〜200g/mである。また、そのカーボン材料の無加重における厚さは180〜450μmであることが好ましく、より好ましくは280〜400μmである。また、その生地は、平編、フライス編、鹿の子編等を用いることができるが、本実施形態においては平編みが好適である。
As carbon paper which is a high porosity material, in the case of carbon paper produced by binding short fibers with a binder, those having short fibers of 10 mm or more can be used. Further, as described above, a carbon cloth made of a woven fabric composed of a weft and a warp formed by aggregating a plurality of carbon fibers can be used as the high porosity material.
As described above, when carbon paper, carbon felt, carbon cloth or the like is used as the high porosity material, the purity of the carbon material is preferably 85% or more, and the density is 1.72 to A range of 2.1 g / cc is preferable. The carbon fiber diameter is preferably in the range of 1 to 20 μm.
In addition, when a carbon cloth composed of wefts and warps is used, the density of the wefts and warps is preferably 15 to 25 yarns / cm, and the density of the carbon material is 8 to 200 g / m 2 . It is preferably 80 to 200 g / m 2 . Further, the thickness of the carbon material without load is preferably 180 to 450 μm, more preferably 280 to 400 μm. Further, as the fabric, a flat knitting, a milling knitting, a Kanoko knitting or the like can be used, but in this embodiment, a flat knitting is preferable.

一方、負極集電体43や正極集電体45にカーボンペーパーを用いた場合、他部材との接合を溶接で行うことができないため、導電性接着剤等で接着することになるが、カーボンペーパーは接着し難いという特性があることから、接合性の観点からは、上記の発泡金属体や金属ワイヤの網体のような金属材料を用いることが最も好ましい。   On the other hand, when carbon paper is used for the negative electrode current collector 43 or the positive electrode current collector 45, since bonding with other members cannot be performed by welding, the carbon paper is bonded with a conductive adhesive or the like. From the viewpoint of bondability, it is most preferable to use a metal material such as the above-mentioned foam metal body or metal wire network.

本実施形態では、上述したような負極集電体43や正極集電体45に用いられる高空隙率材料に関し、その空隙率が60〜98%の範囲であることが好ましい。高空隙率材料の空隙率が上記範囲とされ、高い空隙率が確保されていれば、その空隙部に、十分な量の電解液50を効率良く含浸させることが可能となる。各集電体をなす高空隙率材料の空隙率が60%未満だと、電解液50を十分な量で含浸させることができなくなる。また、高空隙率材料の空隙率は、より高い方が電解液50の含浸量の点で優位となるが、98%を超える空隙率で高空隙率材料を製造することは困難であるため、これを上限とする。   In this embodiment, regarding the high porosity material used for the negative electrode current collector 43 or the positive electrode current collector 45 as described above, the porosity is preferably in the range of 60 to 98%. If the porosity of the high porosity material is in the above range and a high porosity is ensured, it is possible to efficiently impregnate the cavity with a sufficient amount of the electrolytic solution 50. When the porosity of the high porosity material forming each current collector is less than 60%, the electrolyte solution 50 cannot be impregnated in a sufficient amount. Further, the porosity of the high porosity material is superior in terms of the amount of the electrolyte solution 50 impregnated, but it is difficult to produce a high porosity material with a porosity exceeding 98%. This is the upper limit.

また、負極集電体43および正極集電体45は、組み付け前の厚みが0.04〜1mmの範囲であることが好ましい。加えて、負極集電体43および正極集電体45を組み付けた後、電気二重層キャパシタ1として完成した状態における厚みが0.05〜0.4mmの範囲であることが好ましい。通常、電気二重層キャパシタ1として完成した後の各集電体は、圧縮によって厚みが若干減少した状態となる。負極集電体43および正極集電体45の組み付け前の厚みと、電気二重層キャパシタ1として完成した後の厚みを上記範囲とし、所定の圧縮率の範囲内とすることで、各集電体をなす高空隙率材料の空隙率が圧縮によって低下するのが最小限に抑制される。これにより、負極集電体43および正極集電体45に含浸される電解液50の量を十分に確保することが可能となるので、例え、収納容器2を溶接で密封する際等の溶接熱で各電極に含浸される電解液50が揮発した場合であっても、負極集電体43や正極集電体45に含浸された電解液50が徐々に放出され、負極側電極42や正極側電極44に供給される。そして、電解液50が負極側電極42や正極側電極44に含浸し、各電極が十分に膨潤して厚みが増加するので、例えば、各部材の寸法誤差の累積等が大きい場合であっても、電極−セパレータ間および電極−集電体間が十分に密着した状態となり、セパレータ46を介した各電極の対向面積が増大するので、各部材間の接触抵抗が低減する。また、負極側電極42や正極側電極44が膨潤して厚みが増加することで、介在されるセパレータ46に圧縮応力が付与されて圧縮され、電極間距離が小さくなるので、各電極間の抵抗値が抑制される。   The negative electrode current collector 43 and the positive electrode current collector 45 preferably have a thickness in the range of 0.04 to 1 mm before assembly. In addition, after assembling the negative electrode current collector 43 and the positive electrode current collector 45, the thickness of the electric double layer capacitor 1 in a completed state is preferably in the range of 0.05 to 0.4 mm. Usually, each current collector after completion as the electric double layer capacitor 1 is in a state where the thickness is slightly reduced by compression. By setting the thickness before assembly of the negative electrode current collector 43 and the positive electrode current collector 45 and the thickness after being completed as the electric double layer capacitor 1 within the above range, each current collector is within a predetermined compression ratio range. It is suppressed to a minimum that the porosity of the high-porosity material forming the above is reduced by compression. As a result, a sufficient amount of the electrolyte solution 50 impregnated in the negative electrode current collector 43 and the positive electrode current collector 45 can be ensured. For example, when the storage container 2 is sealed by welding, the welding heat Even when the electrolytic solution 50 impregnated in each electrode volatilizes, the electrolytic solution 50 impregnated in the negative electrode current collector 43 and the positive electrode current collector 45 is gradually released, and the negative electrode side electrode 42 and the positive electrode side It is supplied to the electrode 44. And since the electrolyte solution 50 impregnates the negative electrode side electrode 42 and the positive electrode side electrode 44 and each electrode fully swells and the thickness increases, for example, even when the accumulation of dimensional error of each member is large, etc. Since the electrode-separator and the electrode-current collector are sufficiently in close contact with each other and the opposing area of each electrode through the separator 46 is increased, the contact resistance between the members is reduced. Further, since the negative electrode 42 and the positive electrode 44 swell and increase in thickness, the interstitial separator 46 is compressed by applying compressive stress, and the distance between the electrodes is reduced. The value is suppressed.

また、本実施形態では、負極集電体43や正極集電体45に高空隙率材料を用いることで、十分な量の電解液50を空隙部に含浸できることから、収納容器2中において、電解液50が充填される空隙を設ける必要が無い。この場合、収納容器2の内部空間に余裕ができることから、予め、負極側電極42や正極側電極44の平面視サイズを大きく設計することが可能となる。即ち、負極側電極42や正極側電極44の体積量が同じであっても、電極同士の対向面積を大きく確保することができるので、大きな電流が得られるという効果がある。   Further, in the present embodiment, by using a high porosity material for the negative electrode current collector 43 and the positive electrode current collector 45, a sufficient amount of the electrolytic solution 50 can be impregnated in the void portion. There is no need to provide a gap filled with the liquid 50. In this case, since there is room in the internal space of the storage container 2, it is possible to design a large size in plan view of the negative electrode 42 and the positive electrode 44 in advance. That is, even if the volume of the negative electrode 42 and the positive electrode 44 is the same, the facing area between the electrodes can be secured large, so that a large current can be obtained.

さらに加えて、本実施形態では、負極側電極42や正極側電極44を介してセパレータ46にも電解液50が間接的に供給されるので、電気二重層キャパシタ1が充放電を繰り返すことで各電極やセパレータ46に含浸された電解液が揮発・減少した場合であっても、集電体から放出された電解液50が供給されることで、各電極が十分に膨潤した状態で維持されるとともに、セパレータ46が十分に電解液50を含んだ状態で維持される。
従って、内部抵抗の上昇が防止されて大電流が得られ、充放電効率が向上し、優れた電気的特性が得られる。
In addition, in the present embodiment, since the electrolytic solution 50 is indirectly supplied also to the separator 46 via the negative electrode 42 and the positive electrode 44, the electric double layer capacitor 1 is repeatedly charged and discharged. Even when the electrolyte impregnated in the electrode or separator 46 is volatilized / decreased, the electrolyte 50 discharged from the current collector is supplied to maintain each electrode in a sufficiently swollen state. At the same time, the separator 46 is maintained in a state of sufficiently containing the electrolytic solution 50.
Therefore, an increase in internal resistance is prevented, a large current is obtained, charging / discharging efficiency is improved, and excellent electrical characteristics are obtained.

なお、本実施形態においては、上述したような各種の高空隙率材料に関し、空隙率や通孔を考慮した場合、発泡金属材を採用することが最も好ましい。発泡金属材は、骨格が海綿のような3次元の網目状になっており、非常に高い空隙率を有していることから、負極集電体43や正極集電体45に適用した場合には、高い電解液50の含浸量および通液性を確保できる。   In the present embodiment, regarding the various high porosity materials as described above, it is most preferable to employ a foam metal material in consideration of the porosity and the through holes. The foam metal material has a three-dimensional network structure such as sponge, and has a very high porosity, so when applied to the negative electrode current collector 43 and the positive electrode current collector 45, Can ensure a high impregnation amount of the electrolytic solution 50 and liquid permeability.

本実施形態では、負極集電体43および正極集電体45を発泡金属材や金属ワイヤの網体等の金属材料で構成した場合、収納容器2と各集電体との間が、溶接されていることが好ましい。具体的には、負極集電体43と蓋体10との間が溶接されているとともに、正極集電体45と中間層26との間が溶接されていることが好ましい。この場合の溶接方法としては、例えば、抵抗溶接や超音波溶接、レーザー溶接等を用いることができる。
上述のように、収納容器2と各集電体との間を溶接することにより、高い接合力が発揮されるとともに、収納容器2と各集電体との間の接触抵抗が低減されて良好な電気的特性が得られる。
In this embodiment, when the negative electrode current collector 43 and the positive electrode current collector 45 are made of a metal material such as a foam metal material or a metal wire net, the container 2 and each current collector are welded. It is preferable. Specifically, it is preferable that the negative electrode current collector 43 and the lid 10 are welded and the positive electrode current collector 45 and the intermediate layer 26 are welded. As a welding method in this case, for example, resistance welding, ultrasonic welding, laser welding, or the like can be used.
As described above, by welding between the storage container 2 and each current collector, a high bonding force is exhibited, and the contact resistance between the storage container 2 and each current collector is reduced, which is good. Electrical characteristics can be obtained.

また、本実施形態では、収納容器2と各集電体との間が、導電性接着剤で固着されていても良い。特に、負極集電体43および正極集電体45をカーボンペーパー等で構成した場合、溶接を行うことが困難であることから、収納容器2との間が導電性接着剤によって接合された構成とすることができる。
一方、収納容器2と各集電体との間の接合力や接触抵抗等を勘案した場合、これらの間が溶接された構成を採用することが好ましい。
Moreover, in this embodiment, between the storage container 2 and each collector may be fixed with the conductive adhesive. In particular, when the negative electrode current collector 43 and the positive electrode current collector 45 are made of carbon paper or the like, since it is difficult to perform welding, a configuration in which the storage container 2 is joined by a conductive adhesive is used. can do.
On the other hand, when considering the bonding force, contact resistance, and the like between the storage container 2 and each current collector, it is preferable to employ a configuration in which these are welded.

(セパレータ)
セパレータ46は、正極側電極44と負極側電極42との間に介在され、大きなイオン透過度を有し、機械的強度を有する絶縁膜が用いられる。セパレータ46としては、例えば、ホウ珪酸ガラス、アルカリガラス、石英ガラス、鉛ガラス、ソーダ石灰シリカガラス、無アルカリガラス等のガラスの繊維積層体(ガラス繊維積層体)、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン等の樹脂やセルロースからなる不織布、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)のマイクロポーラスフィルム等の材料からなるものが挙げられる。本実施形態では、これらの各材料の中でもガラス繊維積層体が好ましく、ホウ珪酸ガラス、アルカリガラス、石英ガラスの繊維積層体がより好ましく、アルカリガラスの繊維積層体がさらに好ましい。このようなガラス繊維積層体は、機械強度に優れるとともに、大きなイオン透過度を有することから、内部抵抗を低減して放電容量の向上を図ることが可能となる。
(Separator)
The separator 46 is interposed between the positive electrode 44 and the negative electrode 42, and an insulating film having high ion permeability and mechanical strength is used. Examples of the separator 46 include glass fiber laminates (glass fiber laminates) such as borosilicate glass, alkali glass, quartz glass, lead glass, soda lime silica glass, and alkali-free glass, polyphenylene sulfide, polyether ether ketone, and the like. And non-woven fabric made of a resin, cellulose, and a microporous film of polytetrafluoroethylene (PTFE). In the present embodiment, among these materials, a glass fiber laminate is preferable, a fiber laminate of borosilicate glass, alkali glass, and quartz glass is more preferable, and an alkali glass fiber laminate is more preferable. Such a glass fiber laminate is excellent in mechanical strength and has a large ion permeability, so that it is possible to reduce internal resistance and improve discharge capacity.

ガラス繊維積層体としては、例えば、ガラス繊維同士がバインダーで接着されて、全体として一体化されるとともに、空隙が形成されたものであってもよい。ガラス繊維積層体は、ガラス製の繊維(ガラス繊維)とバインダーとの混合物を任意の形状に成形し、例えば、25〜327℃の温度範囲で加熱する、電極のバインダーに用いるPTFEの融点(327℃)以下で行う熱処理が施されたものであっても良い。   As the glass fiber laminate, for example, glass fibers may be bonded together with a binder and integrated as a whole, and a gap may be formed. The glass fiber laminate is formed of a mixture of glass fibers (glass fibers) and a binder into an arbitrary shape and heated in a temperature range of, for example, 25 to 327 ° C. The melting point of PTFE used for the binder of the electrode (327 C.) may be subjected to a heat treatment performed below.

セパレータ46は、できうる限り不純物を含有しないことが好ましく、特に、カドミウム、マンガン、亜鉛、銅、ニッケル、クロム、鉄等の金属を含有しないことが好ましい。このような、セパレータ46中の不純物である各金属の含有量は、カドミウム1μg/g未満、マンガン0.5μg/g未満、亜鉛5μg/g未満、銅4μg/g未満、ニッケル1μg/g未満、クロム1μg/g未満、鉄25μg/g未満であることが好ましい。   The separator 46 preferably contains no impurities as much as possible, and particularly preferably does not contain a metal such as cadmium, manganese, zinc, copper, nickel, chromium, and iron. The content of each metal as an impurity in the separator 46 is less than 1 μg / g cadmium, less than 0.5 μg / g manganese, less than 5 μg / g zinc, less than 4 μg / g copper, less than 1 μg / g nickel, Chromium is preferably less than 1 μg / g and iron is less than 25 μg / g.

ガラス繊維積層体を構成するガラス繊維は、繊維径10μm以下の複数の繊維径を有することが好ましく、繊維径1μm以下であることがより好ましい。繊維径が10μm以下であれば、繊維を積層する際に、セパレータ46内に形成される空隙の個々の大きさを小さくすることができ、毛細管現象による電解液50のセパレータ46への含浸がより速やかになる。加えて、セパレータ46の保液力が高まり、電極間のイオン伝導度を低減できるため、電気二重層キャパシタ1内の抵抗をより低減できる。   The glass fiber constituting the glass fiber laminate preferably has a plurality of fiber diameters of 10 μm or less, and more preferably 1 μm or less. If the fiber diameter is 10 μm or less, when laminating the fibers, the size of each void formed in the separator 46 can be reduced, and the impregnation of the electrolyte solution 50 into the separator 46 by capillary action is more effective. Become quick. In addition, since the liquid retention of the separator 46 is increased and the ionic conductivity between the electrodes can be reduced, the resistance in the electric double layer capacitor 1 can be further reduced.

加えて、ガラス繊維積層体を構成するガラス繊維は、繊維径0.5μm超1.0μm以下のガラス繊維と、繊維径0.5μm以下のガラス繊維とが混在していても良い。この場合、ガラス繊維は、繊維径0.5μm以下のガラス繊維を80質量%以上で含むことが好ましい。繊維径0.5μm以下のガラス繊維を80質量%以上含むことで、電解液50がセパレータ46へさらに含浸しやすくなり、かつ、電極間の抵抗をさらに低減できる。
また、ガラス繊維積層体の単位面積あたりの質量(以下、単位質量と称する)は、24g/m以下が好ましく、16g/m以下であることがより好ましい。
In addition, the glass fibers constituting the glass fiber laminate may be a mixture of glass fibers having a fiber diameter of more than 0.5 μm and 1.0 μm or less and glass fibers having a fiber diameter of 0.5 μm or less. In this case, it is preferable that a glass fiber contains 80 mass% or more of glass fibers with a fiber diameter of 0.5 μm or less. By containing 80% by mass or more of glass fiber having a fiber diameter of 0.5 μm or less, the electrolyte solution 50 can be more easily impregnated into the separator 46 and the resistance between the electrodes can be further reduced.
Further, the mass per unit area (hereinafter referred to as unit mass) of the glass fiber laminate is preferably 24 g / m 2 or less, and more preferably 16 g / m 2 or less.

セパレータ46の厚みは、特に限定されないが、組み付け前の未圧縮の状態で、10μm以上300μm以下であることが好ましい。特に、セパレータ46の厚みは、50μm以上200μm以下が好ましく、150μm以下がより好ましく、さらに好ましくは100μm以下である。なお、セパレータ46の圧縮前の厚さは、電解液を吸って膨張した負極側電極42および正極側電極44の厚さ(例えば200μm)以下であることが好ましい。   The thickness of the separator 46 is not particularly limited, but is preferably 10 μm or more and 300 μm or less in an uncompressed state before assembly. In particular, the thickness of the separator 46 is preferably 50 μm or more and 200 μm or less, more preferably 150 μm or less, and still more preferably 100 μm or less. The thickness of the separator 46 before compression is preferably equal to or less than the thickness (for example, 200 μm) of the negative electrode side electrode 42 and the positive electrode side electrode 44 that have expanded by sucking the electrolytic solution.

本発明においては、セパレータ46を介して一対とされた正極側電極44および負極側電極42に電解液50が含浸されて膨潤し、これら各電極の厚みが増加することで、セパレータ46に圧縮荷重が付与され、圧縮されている構成とすることができる。この際、本発明では、上述した一対の負極集電体43および正極集電体45に含浸された電解液50が各集電体から流出し、この電解液50が負極側電極42および正極側電極44に流入することで、セパレータ46に圧縮荷重が付与された構成とすることができる。このように、セパレータ46が圧縮されて負極側電極42と正極側電極44との間の電極間距離が短くなることで、電極間抵抗が低減され、内部抵抗が抑制されるという効果が得られる。ここで、各電極によって圧縮された位置における電極間厚みは、好ましくは5〜40μm、より好ましくは10〜20μmである。ここで、セパレータ46における上記の電極間厚みが5μm未満だと、負極側電極42と正極側電極44とを分離するセパレータ機能が損なわれるおそれがある。一方、セパレータ46における上記の電極間厚みが40μm超であると、電極間の抵抗が大きくなり、内部抵抗の増大による充放電特性の低下が生じるおそれがある。   In the present invention, the positive electrode 44 and the negative electrode 42 paired via the separator 46 are impregnated with the electrolytic solution 50 and swell, and the thickness of each of these electrodes increases, so that the separator 46 is compressed. Can be provided and compressed. At this time, in the present invention, the electrolyte solution 50 impregnated in the pair of negative electrode current collector 43 and the positive electrode current collector 45 flows out from each current collector, and the electrolyte solution 50 is discharged from the negative electrode side electrode 42 and the positive electrode side. By flowing into the electrode 44, a configuration in which a compressive load is applied to the separator 46 can be obtained. Thus, the separator 46 is compressed and the interelectrode distance between the negative electrode side electrode 42 and the positive electrode side electrode 44 is shortened, so that the interelectrode resistance is reduced and the internal resistance is suppressed. . Here, the thickness between the electrodes at the position compressed by each electrode is preferably 5 to 40 μm, more preferably 10 to 20 μm. Here, if the interelectrode thickness in the separator 46 is less than 5 μm, the separator function for separating the negative electrode 42 and the positive electrode 44 may be impaired. On the other hand, if the thickness between the electrodes in the separator 46 is more than 40 μm, the resistance between the electrodes increases, and the charge / discharge characteristics may be deteriorated due to an increase in internal resistance.

(電解液)
本実施形態の電気二重層キャパシタ1で用いられる電解液50は、特に限定されないが、例えば、支持塩を非水溶媒に溶解させたものとすることができる。この際、非水溶媒としては、主溶媒として環状カーボネート、または、環状のスルホンを含むものとすることができる。環状カーボネートとしては、少なくとも、プロピレンカーボネート(PC)およびエチレンカーボネート(EC)を含有したものとすることができる。このように、誘電率(導電率)が高いPCおよびECを含有することで、電解液の抵抗値を低減することができる。さらに、本実施形態では、電解液に環状カーボネートの誘導体を用いることができる。また、環状のスルホンとしては、少なくとも、スルホラン(SL)とその誘導体を用いることができる。
(Electrolyte)
The electrolytic solution 50 used in the electric double layer capacitor 1 of the present embodiment is not particularly limited. For example, a supporting salt can be dissolved in a nonaqueous solvent. In this case, the non-aqueous solvent may contain a cyclic carbonate or a cyclic sulfone as a main solvent. The cyclic carbonate can contain at least propylene carbonate (PC) and ethylene carbonate (EC). Thus, the resistance value of electrolyte solution can be reduced by containing PC and EC with a high dielectric constant (conductivity). Furthermore, in this embodiment, a derivative of cyclic carbonate can be used for the electrolytic solution. As the cyclic sulfone, at least sulfolane (SL) and derivatives thereof can be used.

なお、電解液に、環状のカーボネートとして、PCまたはECを含有させた場合には、電極材料として用いる活性炭にもよるが、印加する電圧を3.1V以下とすることが好ましい。また、非水溶媒は、副溶媒として、対称または非対称の鎖状カーボネートを1種類以上含有する構成とすることができ、特に、対称の鎖状カーボネートで脂肪族鎖の短いものが好ましい。常温(25℃)で固体であるエチレンカーボネート(MP=約40℃)は、対称形状の鎖状カーボネート(例えば、ジメチルカーボネート(DMC))と混合することで、室温でも溶液として取り扱うことが出来る。このような非水溶媒に適当な支持塩を溶解させた電解液50は、分極性電極40およびセパレータ46に含浸できる。   In addition, when PC or EC is contained in the electrolytic solution as a cyclic carbonate, the applied voltage is preferably set to 3.1 V or less, depending on the activated carbon used as the electrode material. In addition, the non-aqueous solvent can contain one or more kinds of symmetrical or asymmetrical chain carbonates as a sub-solvent, and those having a short aliphatic chain are particularly preferable. Ethylene carbonate (MP = about 40 ° C.) that is solid at room temperature (25 ° C.) can be handled as a solution even at room temperature by mixing with a symmetrical chain carbonate (for example, dimethyl carbonate (DMC)). Electrolytic solution 50 in which a suitable supporting salt is dissolved in such a nonaqueous solvent can be impregnated into polarizable electrode 40 and separator 46.

また、電解液に、環状のスルホンとしてスルホラン(SL)を含有させた場合には、電極材料として用いる活性炭にもよるが、印加する電圧を3.1V以上とすることが可能となる。その際、非水溶媒は、副溶媒として、対称または非対称の鎖状のスルホンを1種類以上含有する構成とすることができ、特に、非対称の鎖状スルホンで脂肪族鎖の短いものが好ましい。常温(25℃)で粘度の高いスルホラン(MP=約40℃)は、非対称形状の鎖状スルホン(例えば、エチルメチルスルホン(EMS))と混合することで、室温でも溶液として取り扱うことが出来る。さらに、このような非水溶媒に、適当な支持塩を溶解させた電解液50は、負極側電極42および正極側電極44、ならびに、セパレータ46に含浸させることができる。   When the electrolyte contains sulfolane (SL) as a cyclic sulfone, the applied voltage can be set to 3.1 V or more depending on the activated carbon used as the electrode material. In that case, the non-aqueous solvent can be configured to contain one or more types of symmetric or asymmetric chain sulfone as a sub-solvent, and an asymmetric chain sulfone having a short aliphatic chain is particularly preferable. Sulfolane (MP = about 40 ° C.) having a high viscosity at room temperature (25 ° C.) can be handled as a solution even at room temperature by mixing with asymmetrical chain sulfone (for example, ethyl methyl sulfone (EMS)). Furthermore, the negative electrode 42, the positive electrode 44, and the separator 46 can be impregnated with the electrolytic solution 50 in which an appropriate supporting salt is dissolved in such a nonaqueous solvent.

収納容器2内の電解液50の量は、特に限定されず、容器サイズや素子特性等を勘案しながら適宜決定することが可能である。一方、本発明においては、上記構成の如く、負極集電体43や正極集電体45を高空隙率材料から構成し、その空隙部に電解液50が含浸され、この電解液50が各集電体から放出されることで、正極側電極44および負極側電極42に電解液50を供給可能な構成とされている。このため、本発明では、収納容器2内における空隙、即ち、電解液50を直接収容する収容空間を設けることなく、収納容器2内の空間を最大限に活用しながら電気化学素子15を設計することが可能となる。   The amount of the electrolytic solution 50 in the storage container 2 is not particularly limited, and can be appropriately determined in consideration of the container size, element characteristics, and the like. On the other hand, in the present invention, as described above, the negative electrode current collector 43 and the positive electrode current collector 45 are made of a high porosity material, and the electrolytic solution 50 is impregnated in the voids. The electrolyte 50 can be supplied to the positive electrode 44 and the negative electrode 42 by being discharged from the electric body. Therefore, in the present invention, the electrochemical element 15 is designed while maximally utilizing the space in the storage container 2 without providing a space in the storage container 2, that is, a storage space for directly storing the electrolytic solution 50. It becomes possible.

非水溶媒中の環状カーボネート又は環状スルホンの含有量は、電気二重層キャパシタ1の製造における予備加熱工程又は密封工程での加熱条件や、使用に際しての加熱条件等を勘案して決定でき、例えば、25〜90質量%が好ましく、50〜80質量%がより好ましく、55〜70質量%がさらに好ましい。25質量%未満であると、電解液50の粘度が上昇して流動性が低くなる。このため、例えば、電解液50の注入量がバラついて電解液50の残存量が不安定になり、安定した品質の電気二重層キャパシタ1が得られ難くなる場合がある。また、非水溶媒中の環状カーボネート又は環状スルホンの含有量が90質量%超であると、非水溶媒中の支持塩量が不十分となり、電気二重層キャパシタ1の放電容量を十分に確保できないおそれがある。加えて、環状カーボネート又は環状スルホンの含有量が90質量%超であると、鎖状カーボネート又は支持塩の含有量が不十分となり、低温環境(−20℃以下)下での放電容量の確保が困難となる場合がある。   The content of the cyclic carbonate or cyclic sulfone in the non-aqueous solvent can be determined in consideration of the heating conditions in the preheating step or the sealing step in the production of the electric double layer capacitor 1, the heating conditions in use, etc. 25-90 mass% is preferable, 50-80 mass% is more preferable, 55-70 mass% is further more preferable. When it is less than 25% by mass, the viscosity of the electrolytic solution 50 is increased and the fluidity is lowered. For this reason, for example, the injection amount of the electrolytic solution 50 varies, the remaining amount of the electrolytic solution 50 becomes unstable, and it may be difficult to obtain the electric double layer capacitor 1 having a stable quality. Further, if the content of the cyclic carbonate or cyclic sulfone in the non-aqueous solvent is more than 90% by mass, the amount of the supporting salt in the non-aqueous solvent becomes insufficient, and the discharge capacity of the electric double layer capacitor 1 cannot be secured sufficiently. There is a fear. In addition, when the content of the cyclic carbonate or cyclic sulfone exceeds 90% by mass, the content of the chain carbonate or the supporting salt becomes insufficient, and the discharge capacity under a low-temperature environment (−20 ° C. or less) can be ensured. It can be difficult.

非水溶媒中の鎖状カーボネート又は鎖状スルホンの含有量は、電気二重層キャパシタ1の製造における予備加熱工程又は密封工程での加熱条件や、使用に際しての加熱条件等を勘案して決定でき、例えば、10〜80質量%が好ましく、10〜50質量%がより好ましい。この非水溶媒中の鎖状カーボネートの含有量が10質量%未満であると、非水溶媒の粘度が著しく上昇して流動性が不十分となり、例えば、電解液50の注入が困難となる場合がある。このため、電解液50の量が不十分となって電気二重層キャパシタ1の性能を十分に確保できず、安定した品質の電気二重層キャパシタ1が得られにくくなるおそれがある。また、鎖状カーボネートの含有量が60質量%超であると、封止の際に添加した溶媒が揮発し、残存する電解液の環状カーボネートや環状スルホン成分が低減し、電解液50の量が不十分となって電気二重層キャパシタ1の性能を十分に確保できず、安定した品質の電気二重層キャパシタ1が得られ難くなる場合がある。   The content of the chain carbonate or the chain sulfone in the non-aqueous solvent can be determined in consideration of the heating condition in the preheating step or the sealing step in the production of the electric double layer capacitor 1, the heating condition in use, For example, 10-80 mass% is preferable and 10-50 mass% is more preferable. When the content of the chain carbonate in the non-aqueous solvent is less than 10% by mass, the viscosity of the non-aqueous solvent is remarkably increased and the fluidity becomes insufficient. For example, it becomes difficult to inject the electrolytic solution 50 There is. For this reason, the amount of the electrolytic solution 50 becomes insufficient, and the performance of the electric double layer capacitor 1 cannot be secured sufficiently, and it is difficult to obtain the electric double layer capacitor 1 with stable quality. Further, when the content of the chain carbonate is more than 60% by mass, the solvent added at the time of sealing is volatilized, the cyclic carbonate and the cyclic sulfone component of the remaining electrolytic solution are reduced, and the amount of the electrolytic solution 50 is reduced. Insufficient performance of the electric double layer capacitor 1 cannot be ensured sufficiently, and it may be difficult to obtain the electric double layer capacitor 1 with stable quality.

非水溶媒中の環状カーボネートと鎖状カーボネートとの合計量、又は、環状スルホンと鎖状スルホンとの合計量は、電気二重層キャパシタ1の製造における予備加熱工程又は密封工程での加熱条件や、使用に際しての加熱条件等を勘案して決定でき、例えば、40〜90質量%が好ましく、65〜90質量%がより好ましく、75〜85質量%がさらに好ましい。これらの合計量が40質量%未満であると、電解液50の粘度が上昇して流動性が低くなる。このため、例えば、電解液50の注入量がバラついて電解液50の残存量が不安定になり、安定した品質の電気二重層キャパシタ1が得られ難くなるおそれがある。また、上記合計量が90質量%超であると、非水溶媒中の支持塩量が不十分となり、電気二重層キャパシタ1の放電容量が十分に確保できなくなるおそれがある。さらに加えて、上記合計量が90質量%超であると、支持塩の含有量が不十分となり、低温環境(−20℃以下)下での放電容量の確保が困難となる場合がある。   The total amount of the cyclic carbonate and the chain carbonate in the non-aqueous solvent, or the total amount of the cyclic sulfone and the chain sulfone is the heating condition in the preheating step or the sealing step in the production of the electric double layer capacitor 1, For example, 40 to 90% by mass is preferable, 65 to 90% by mass is more preferable, and 75 to 85% by mass is more preferable. When the total amount is less than 40% by mass, the viscosity of the electrolytic solution 50 is increased and the fluidity is lowered. For this reason, for example, the injection amount of the electrolytic solution 50 varies, the remaining amount of the electrolytic solution 50 becomes unstable, and it may be difficult to obtain the electric double layer capacitor 1 having a stable quality. Moreover, when the total amount is more than 90% by mass, the amount of the supporting salt in the non-aqueous solvent becomes insufficient, and the discharge capacity of the electric double layer capacitor 1 may not be sufficiently secured. In addition, when the total amount is more than 90% by mass, the content of the supporting salt becomes insufficient, and it may be difficult to ensure the discharge capacity under a low temperature environment (−20 ° C. or lower).

非水溶媒中の環状カーボネートと鎖状カーボネートとの含有比率、又は、環状スルホンと鎖状スルホンとの含有比率は、環状カーボネート又は環状のスルホンが多いほど、耐熱性が向上する一方、鎖状カーボネート又は環状のスルホンが少ない場合、イオン伝導度の低下によって抵抗が上昇することを考慮する必要がある。従って、上記含有比率は、電気二重層キャパシタ1の製造における加熱条件や、使用条件等を勘案して決定でき、例えば、環状カーボネート:鎖状カーボネート=1:9〜9:1(質量比)が好ましく、5:5〜9:1がより好ましく、7:3〜9:1がさらに好ましい。   The content ratio of the cyclic carbonate and the chain carbonate in the non-aqueous solvent or the content ratio of the cyclic sulfone and the chain sulfone increases the heat resistance as the cyclic carbonate or the cyclic sulfone increases. Or when there are few cyclic | annular sulfones, it is necessary to consider that resistance rises by the fall of ionic conductivity. Therefore, the content ratio can be determined in consideration of heating conditions, usage conditions, and the like in the production of the electric double layer capacitor 1, for example, cyclic carbonate: chain carbonate = 1: 9 to 9: 1 (mass ratio). Preferably, 5: 5 to 9: 1 is more preferable, and 7: 3 to 9: 1 is more preferable.

支持塩は、例えば、4級アンモニウム塩、4級フォスフォニウム塩等が挙げられ、4級アンモニウム塩としては、脂肪鎖のみを有する化合物、脂肪鎖と脂肪環を有する脂環式化合物、もしくは脂肪環のみを有するスピロ化合物が挙げられる。なお、スピロ化合物は、4面体構造の原子1個を2つの環が共有しているものである。
塩を構成する対イオンとしては、PF 、BF 、N(CFSO 、C(CFSO 等が挙げられる。
Examples of the supporting salt include a quaternary ammonium salt and a quaternary phosphonium salt. Examples of the quaternary ammonium salt include a compound having only an aliphatic chain, an alicyclic compound having an aliphatic chain and an alicyclic ring, or a fatty acid. Examples include spiro compounds having only a ring. A spiro compound is one in which two rings share one atom of a tetrahedral structure.
Examples of the counter ion constituting the salt include PF 6 , BF 4 , N (CF 3 SO 3 ) 2 , C (CF 3 SO 3 ) 3 − and the like.

上述のような4級アンモニウム塩の内、脂肪鎖のみを有する化合物としては、例えば、トリエチルメチルアンモニウム(TEMA)塩、テトラエチルアンモニウム(TEA)塩等が挙げられる。スピロ化合物としては、例えば、5−アゾニアスピロ[4,4]ノナンテトラフルオロボレート(スピロ−(1,1’)−ビピロリジニウム:SBP−BF4)、6−アゾニアスピロ[5,5]ウンデカンテトラフルオロボレート、3−アゾニアスピロ[2,6]ノナンテトラフルオロボレート、4−アゾニアスピロ[3,5]ノナンテトラフルオロボレート等が挙げられる。また、4級フォスフォニウム塩としては、5−フォスフォニルスピロ[4,4]ノナンテトラフルオロボレートが挙げられる。
支持塩としては、4級アンモニウム塩が好ましく、スピロ化合物がより好ましく、5−アゾニアスピロ[4,4]ノナンテトラフルオロボレートがさらに好ましい。4級アンモニウム塩のスピロ化合物は電気伝導率が高いため、放電容量を増大できる。
Among the quaternary ammonium salts as described above, examples of the compound having only a fatty chain include triethylmethylammonium (TEMA) salt and tetraethylammonium (TEA) salt. Examples of the spiro compound include 5-azonia spiro [4,4] nonanetetrafluoroborate (spiro- (1,1 ′)-bipyrrolidinium: SBP-BF4), 6-azoniaspiro [5,5] undecanetetrafluoroborate, 3 -Azonia spiro [2, 6] nonane tetrafluoroborate, 4-azonia spiro [3, 5] nonane tetrafluoroborate, etc. are mentioned. Further, examples of the quaternary phosphonium salt include 5-phosphonspiro [4,4] nonanetetrafluoroborate.
As the supporting salt, a quaternary ammonium salt is preferable, a spiro compound is more preferable, and 5-azonia spiro [4,4] nonanetetrafluoroborate is more preferable. Since the quaternary ammonium salt spiro compound has high electrical conductivity, the discharge capacity can be increased.

電解液50中の支持塩の含有量は、支持塩の種類等を勘案して決定でき、例えば、支持塩をSBP−BFとする場合、注入の際の電解液50中の支持塩の含有量は、好ましくは1.0〜3.6mol/dm、より好ましくは1.5〜3.6mol/dmである。電解液50中の支持塩の含有量が1.0mol/dm未満であると、2.9V超の電圧で充電した場合に電解液50の劣化が著しくなり、短期間で放電容量が低下しやすくなる。また、上記含有量を3.6mol/dm超とすると、非水溶媒へのSBP−BFの溶解量が飽和し、ノズルの詰まり等の製造上の問題を来たすおそれがある。 The content of the supporting salt in the electrolytic solution 50 can be determined in consideration of the type of the supporting salt. For example, when the supporting salt is SBP-BF 4 , the content of the supporting salt in the electrolytic solution 50 at the time of injection is included. The amount is preferably 1.0 to 3.6 mol / dm 3 , more preferably 1.5 to 3.6 mol / dm 3 . When the content of the supporting salt in the electrolytic solution 50 is less than 1.0 mol / dm 3 , the electrolytic solution 50 is significantly deteriorated when charged at a voltage exceeding 2.9 V, and the discharge capacity is reduced in a short period. It becomes easy. On the other hand, if the content is more than 3.6 mol / dm 3, the amount of SBP-BF 4 dissolved in the non-aqueous solvent is saturated, which may cause problems in production such as nozzle clogging.

また、非水溶媒および支持塩は、電解液50を収入した後、予備加熱や密封の際に蒸発する。この際、非水溶媒中の環状カーボネート、鎖状カーボネート、環状スルホン、鎖状スルホン、任意溶媒は、支持塩に比べて容易に蒸発するため、最終製品の電気二重層キャパシタ1における電解液50中の支持塩の含有量が高まる。このため、充填される電解液50中の支持塩の含有量は、非水溶媒の種類等を勘案して、最終製品の電気二重層キャパシタ1における電解液50中の支持塩の含有量が、好ましくは1.0〜3.6mol/dm、より好ましくは1.5〜3.6mol/dmとなるように調節されていてもよい。 Further, the non-aqueous solvent and the supporting salt evaporate during preheating or sealing after the electrolytic solution 50 is generated. At this time, the cyclic carbonate, the chain carbonate, the cyclic sulfone, the chain sulfone, and the arbitrary solvent in the non-aqueous solvent evaporate more easily than the supporting salt. Therefore, in the electrolytic solution 50 in the electric double layer capacitor 1 of the final product. The content of supporting salt increases. For this reason, the content of the supporting salt in the electrolytic solution 50 to be filled is determined so that the content of the supporting salt in the electrolytic solution 50 in the electric double layer capacitor 1 of the final product is in consideration of the type of the non-aqueous solvent. Preferably, it may be adjusted to 1.0 to 3.6 mol / dm 3 , more preferably 1.5 to 3.6 mol / dm 3 .

なお、支持塩は、電気二重層キャパシタ1に電圧を印加すると、分解して減少する。このため、高電圧を印加する用途においては、支持塩が過剰(過飽和)な状態にあってもよい。あるいは、後の予備加熱や密封時の加熱条件によって、収納容器2に密封された電解液50中の支持塩が過飽和状態を経た後、溶解できずに一時的に析出した状態であってもよい。この際、電解液50は、過飽和状態にある支持塩と分解生成物とによって支持塩の溶解度が変化し、支持塩が再溶解して該支持塩の濃度が高められ、低温環境下での高い放電容量を確保できる。このように、支持塩を過飽和状態とすることで、分解した分の支持塩を補給することができる。   The supporting salt decomposes and decreases when a voltage is applied to the electric double layer capacitor 1. For this reason, in applications where a high voltage is applied, the supporting salt may be in an excessive (supersaturated) state. Alternatively, the supporting salt in the electrolytic solution 50 sealed in the storage container 2 may be temporarily precipitated without being dissolved after passing through the supersaturated state depending on the subsequent preheating or heating conditions at the time of sealing. . At this time, the electrolyte 50 has a high solubility in a low-temperature environment because the solubility of the supporting salt changes depending on the supersaturated supporting salt and decomposition products, and the supporting salt is redissolved to increase the concentration of the supporting salt. Discharge capacity can be secured. Thus, the supporting salt can be replenished by bringing the supporting salt into a supersaturated state.

電解液50は、例えば、環状カーボネートと鎖状カーボネート、又は、環状スルホンと鎖状スルホンと、必要に応じて任意溶媒とを混合して非水溶媒とし、該非水溶媒に支持塩を添加し攪拌して溶解することで調製できる。   The electrolytic solution 50 is, for example, a cyclic carbonate and a chain carbonate, or a cyclic sulfone and a chain sulfone, and optionally mixed with an arbitrary solvent to form a non-aqueous solvent, and a supporting salt is added to the non-aqueous solvent and stirred. And can be prepared by dissolving.

(ペースト層)
本実施形態では、さらに、一対の集電体と一対の電極との各々の間、すなわち、負極側電極42と負極集電体43との間、正極側電極44と正極集電体45との間に、炭素含有材料からなる図示略のペースト層が設けられていることがより好ましい。このように、一対の各集電体と一対の各電極との各々の間に、炭素を含有する導電ペーストからなる層を設けることにより、各電極と各集電体との間の接合力が高められるとともに、接触抵抗が抑制されて内部抵抗が低減されるという効果が得られる。
(Paste layer)
In the present embodiment, further, between each of the pair of current collectors and the pair of electrodes, that is, between the negative electrode side electrode 42 and the negative electrode current collector 43, and between the positive electrode side electrode 44 and the positive electrode current collector 45. More preferably, a paste layer (not shown) made of a carbon-containing material is provided therebetween. Thus, by providing a layer made of a conductive paste containing carbon between each pair of current collectors and each pair of electrodes, the bonding force between each electrode and each current collector is increased. While being raised, the effect that contact resistance is suppressed and internal resistance is reduced is acquired.

ここで、本実施形態の電気二重層キャパシタ1においては、上記構成のペースト層を設けた場合には、詳細な図示を省略するが、厚み方向の貫通孔を有することが必要となる。これは、上述したような、高空隙率材料からなる負極側電極42および正極集電体45から放出される電解液50を各電極に効率良く供給するためには、電解液50が流通可能な貫通孔(空隙)が不可欠であるためである。   Here, in the electric double layer capacitor 1 of the present embodiment, when the paste layer having the above configuration is provided, detailed illustration is omitted, but it is necessary to have a through hole in the thickness direction. This is because the electrolytic solution 50 can be circulated in order to efficiently supply the electrolytic solution 50 released from the negative electrode 42 and the positive electrode collector 45 made of a high porosity material as described above to each electrode. This is because the through hole (void) is indispensable.

炭素含有材料からなるペースト層としては、従来公知の炭素を含有する導電性接着剤等を何ら制限無く用いることができ、一例として、例えば、ポリイミド等の熱硬化性樹脂を含むとともに、カーボンを含むものが挙げられる。このような炭素含有材料からなるペースト層を各電極と各集電体との間に設けることで、これらの間の接合力が向上し、特に、高温環境に曝された場合であっても剥離等が生じるのを防止することが可能となる。従って、負極側電極42と負極集電体43との間、並びに、正極側電極44と正極集電体45との間の接触抵抗が上昇するのを抑制でき、電気二重層キャパシタ1の内部抵抗を低く抑えることが可能となる。   As the paste layer made of the carbon-containing material, a conventionally known carbon-containing conductive adhesive or the like can be used without any limitation. For example, the paste layer includes a thermosetting resin such as polyimide and also includes carbon. Things. By providing a paste layer made of such a carbon-containing material between each electrode and each current collector, the bonding force between them is improved, especially even when exposed to a high temperature environment. And the like can be prevented. Therefore, it is possible to suppress an increase in the contact resistance between the negative electrode 42 and the negative electrode current collector 43 and between the positive electrode 44 and the positive electrode current collector 45, and the internal resistance of the electric double layer capacitor 1 can be suppressed. Can be kept low.

なお、ペースト層の厚みとしては、例えば、3〜100μmの範囲の程度とすることが好ましい。ペースト層の厚みが3μm以下だと、接着時の強度が低下するおそれがあり、さらに、高空隙材料にステンレス鋼を用いた場合には、接触抵抗が高くなるおそれもある。一方、ペースト層の厚みが100を超えると、収納容器2内におけるサイズ等の関係から、正極側電極44や負極側電極42の厚みを薄くする必要が生じる場合もあり、電気二重層キャパシタ1の容量が低下するおそれがある。   In addition, as a thickness of a paste layer, it is preferable to set it as the grade of the range of 3-100 micrometers, for example. If the thickness of the paste layer is 3 μm or less, the strength at the time of bonding may be lowered, and further, when stainless steel is used as the high-voidage material, the contact resistance may be increased. On the other hand, if the thickness of the paste layer exceeds 100, it may be necessary to reduce the thickness of the positive electrode side electrode 44 or the negative electrode side electrode 42 due to the size or the like in the storage container 2. Capacity may be reduced.

本実施形態の電気二重層キャパシタ(非水電解質電池)1によれば、特に、高空隙率材料からなる負極集電体43または正極集電体45を備えることにより、収納容器2を溶接で密封する際の溶接熱で収納容器2内の電解液50が揮発した場合であっても、上記集電体に含浸された電解液50が徐々に放出され、負極側電極42や正極側電極44に供給される。これにより、負極側電極42および正極側電極44が十分に膨潤して厚みが増加し、加えて、これら各電極を介してセパレータ46にも電解液50が間接的に供給される。また、電気二重層キャパシタ1が充放電を繰り返すことで、上記各電極やセパレータ46に含浸された電解液50が揮発・減少した場合であっても、負極集電体43や正極集電体45に含浸された電解液50が供給されるので、各電極が十分に膨潤した状態が維持されるとともに、セパレータ46が十分に電解液50を含んだ状態が維持される。従って、例え、電気二重層キャパシタ1を構成する各部材の寸法誤差の累積等が大きい場合であっても、各電極とセパレータ46との間や、各電極と各集電体との間が十分に密着した状態となり、セパレータ46を介した負極側電極42と正極側電極44との対向面積が増大する。また、上記各電極が膨潤して厚みが増加することで、介在されるセパレータ46に圧縮応力が付与されて圧縮されるので、負極側電極42と正極側電極44との間の距離が小さくなり、電極間の抵抗値が抑制される。
従って、内部抵抗の上昇が防止されて大電流が得られ、充放電効率が向上し、電気的特性に優れた電気化学セルである電気二重層キャパシタ1を提供することができる。
According to the electric double layer capacitor (non-aqueous electrolyte battery) 1 of the present embodiment, in particular, the container 2 is sealed by welding by including the negative electrode current collector 43 or the positive electrode current collector 45 made of a high porosity material. Even when the electrolytic solution 50 in the storage container 2 is volatilized by the welding heat at the time of welding, the electrolytic solution 50 impregnated in the current collector is gradually released, and the negative electrode 42 and the positive electrode 44 are discharged. Supplied. Thereby, the negative electrode side electrode 42 and the positive electrode side electrode 44 are sufficiently swollen to increase the thickness, and in addition, the electrolytic solution 50 is indirectly supplied to the separator 46 via these electrodes. Moreover, even if the electrolytic solution 50 impregnated in each of the electrodes and the separator 46 is volatilized / decreased due to repeated charging / discharging of the electric double layer capacitor 1, the negative electrode current collector 43 and the positive electrode current collector 45. Since the electrolyte solution 50 impregnated is supplied, the state in which each electrode is sufficiently swollen is maintained, and the state in which the separator 46 sufficiently contains the electrolyte solution 50 is maintained. Accordingly, even if the accumulation of dimensional errors of the members constituting the electric double layer capacitor 1 is large, the gap between the electrodes and the separator 46, or between the electrodes and the current collectors is sufficient. And the opposing area of the negative electrode 42 and the positive electrode 44 through the separator 46 increases. Further, since the respective electrodes swell and increase in thickness, a compressive stress is applied to the intervening separator 46 to be compressed, so the distance between the negative electrode 42 and the positive electrode 44 is reduced. The resistance value between the electrodes is suppressed.
Therefore, an increase in internal resistance can be prevented, a large current can be obtained, charge / discharge efficiency can be improved, and the electric double layer capacitor 1 which is an electrochemical cell excellent in electrical characteristics can be provided.

「製造方法」
次に、本発明の電気化学セルである電気二重層キャパシタ(非水電解質電池)を製造する方法について説明する。
本実施形態で説明する製造方法は、上記構成の電気二重層キャパシタ1を製造する方法であり、まず、中間層26、保護層27、外部端子60、第一の金属層62、外部端子70および第二の金属層72が設けられた容器本体20を用意する。
次いで、容器本体20の開口部周縁、即ち、側壁部24の上端面23に、ろう材32によってシールリング30を接合する。
次いで、シールリング30とろう材32と上端面23とを覆うようにニッケルメッキを施す。ニッケルメッキとしては、例えば、電解ニッケルメッキや無電解ニッケルメッキが挙げられる。
"Production method"
Next, a method for producing an electric double layer capacitor (nonaqueous electrolyte battery) which is an electrochemical cell of the present invention will be described.
The manufacturing method described in the present embodiment is a method for manufacturing the electric double layer capacitor 1 having the above configuration. First, the intermediate layer 26, the protective layer 27, the external terminal 60, the first metal layer 62, the external terminal 70, and the The container body 20 provided with the second metal layer 72 is prepared.
Next, the seal ring 30 is joined to the peripheral edge of the opening of the container body 20, that is, the upper end surface 23 of the side wall 24 by the brazing material 32.
Next, nickel plating is performed so as to cover the seal ring 30, the brazing material 32, and the upper end surface 23. Examples of the nickel plating include electrolytic nickel plating and electroless nickel plating.

次に、容器本体20の内底面に正極集電体45を溶接、あるいは導電性接着剤等によって接着した後、この上に正極側電極44を導電ペースト(炭素含有材料からなるペースト層)によって接着し、さらに、正極側電極44上にセパレータ46を載置した後、容器本体20内に任意の量の電解液50を注入する。この際の電解液50の注入量は、非水溶媒の種類や素子特性、電気二重層キャパシタ1の空隙率等を勘案して決定できる。   Next, the positive electrode current collector 45 is welded or adhered to the inner bottom surface of the container body 20 with a conductive adhesive or the like, and then the positive electrode side electrode 44 is adhered thereon with a conductive paste (a paste layer made of a carbon-containing material). Further, after placing the separator 46 on the positive electrode 44, an arbitrary amount of the electrolytic solution 50 is injected into the container body 20. The injection amount of the electrolytic solution 50 at this time can be determined in consideration of the type of non-aqueous solvent, element characteristics, the porosity of the electric double layer capacitor 1, and the like.

ここで、セパレータ46として、例えば、ガラス繊維積層体を用いる場合には、必要に応じて、電解液50を注入する前に、予め、セパレータ46を加熱してもよい。このように、セパレータ46を加熱することで、ガラス繊維積層体の表面の吸着水や各種有機物を酸化または揮発によって除去することができるので、電解液50がセパレータ46に対してより多量にかつ速やかに含浸できる。   Here, for example, when a glass fiber laminate is used as the separator 46, the separator 46 may be heated in advance before injecting the electrolytic solution 50 as necessary. Thus, by heating the separator 46, the adsorbed water and various organic substances on the surface of the glass fiber laminate can be removed by oxidation or volatilization. Can be impregnated.

次に、蓋体10の一方の面に負極集電体43を溶接、あるいは導電性接着剤等によって接着した後、この上に負極側電極42を上記同様の導電ペーストによって接着し、さらに、負極側電極42がセパレータ46に当接するように、蓋体10をシールリング30上に載置する。あるいは、セパレータ46に当接するように負極側電極42を載置し、予め負極集電体43を設けた蓋体10をシールリング30上に載置して、負極集電体43と負極側電極42とを接着する。   Next, after the negative electrode current collector 43 is welded to one surface of the lid 10 or bonded with a conductive adhesive or the like, the negative electrode side electrode 42 is bonded thereon with the same conductive paste as described above. The lid 10 is placed on the seal ring 30 so that the side electrode 42 contacts the separator 46. Alternatively, the negative electrode side electrode 42 is placed so as to contact the separator 46, the lid body 10 provided with the negative electrode current collector 43 in advance is placed on the seal ring 30, and the negative electrode current collector 43 and the negative electrode side electrode are placed. 42 is bonded.

ここで、正極側電極44および負極側電極42は、電解液50を吸収して膨張する。また、膨張した一対の電極44,42は、セパレータ46の両面に圧縮荷重を付与する。これにより、セパレータ46の電極間に挟まれた箇所が圧縮されて厚さが減少する場合がある。   Here, the positive electrode side electrode 44 and the negative electrode side electrode 42 absorb the electrolytic solution 50 and expand. The pair of expanded electrodes 44 and 42 applies a compressive load to both surfaces of the separator 46. Thereby, the part pinched | interposed between the electrodes of the separator 46 may be compressed and thickness may reduce.

次に、蓋体10とシールリング30とを部分的に溶融しながら溶着して、非密封体とする。この際の蓋体10とシールリング30との部分的な溶接の方法としては、例えば、抵抗溶接、レーザー溶接、熱溶接等を用いて、蓋体10のニッケルメッキと、シールリング30を覆うニッケルメッキとを部分的に溶着させる方法が挙げられ、中でも抵抗溶接が好適である。なお、上述した「部分的に溶接」とは、蓋体10とシールリング30とを、溶接部分が離間したスポット溶接等で溶接することを意味する。   Next, the lid 10 and the seal ring 30 are welded while being partially melted to form an unsealed body. As a method of partial welding of the lid 10 and the seal ring 30 at this time, for example, nickel plating of the lid 10 and nickel covering the seal ring 30 using resistance welding, laser welding, thermal welding or the like. The method of welding partially with plating is mentioned, Especially resistance welding is suitable. Note that the above-mentioned “partial welding” means that the lid body 10 and the seal ring 30 are welded by spot welding or the like in which the welding portions are separated from each other.

次に、本実施形態では、必要に応じて、蓋体10とシールリング30とを部分的に溶接した非密封体を、200℃以上、900℃未満で加熱することにより、水分等の不純物を電解液50から除去したり、非水溶媒の一部を蒸発させて電解液50中の支持塩の濃度を増大させたりすることができる。加えて、上記の予備的な加熱を行うことで、電解液50の粘度を低減し、電解液50を分極性電極40(負極側電極42および正極側電極44)又はセパレータ46へ十分に含浸できる。
この際の加熱方法としては、特に限定されず、例えば、蓋体10への通電による方法や、レーザー照射、温風による加熱方法が挙げられ、これらの中でも蓋体10に通電する方法が好ましい。このように、蓋体10に通電することで、電解液50の温度が短時間で上昇し、効率的に電解液50中の不純物を除去できる。また、蓋体10への通電は、上述の蓋体10とシールリング30との部分的な溶接を兼ねることができるため、電気二重層キャパシタ1の製造効率の向上が図れる。
また、上記加熱を行う時間は、非水溶媒の種類や加熱方法等を勘案して決定でき、例えば、1msec以上が好ましい。この際、電解液50は、沸点が比較的高い環状カーボネートや環状スルホンを含有していると、容易に電解液50が揮発したりすることなく、収納容器2内に適量の電解液50が残存する。さらに加えて、予備的な加熱を行って低沸点の不純物を除去することで、後述の密封を行う工程や、フローハンダ付けを行う際に、低沸点の不純物が気化して電気二重層キャパシタ1が損壊するのを防止できる。
Next, in the present embodiment, impurities such as moisture are removed by heating the non-sealed body in which the lid 10 and the seal ring 30 are partially welded at 200 ° C. or higher and lower than 900 ° C. as necessary. It can be removed from the electrolytic solution 50 or a part of the non-aqueous solvent can be evaporated to increase the concentration of the supporting salt in the electrolytic solution 50. In addition, by performing the preliminary heating described above, the viscosity of the electrolytic solution 50 can be reduced and the polarizable electrode 40 (the negative electrode 42 and the positive electrode 44) or the separator 46 can be sufficiently impregnated with the electrolytic solution 50. .
The heating method in this case is not particularly limited, and examples thereof include a method by energizing the lid 10, a laser irradiation method, and a heating method by warm air. Among these, a method of energizing the lid 10 is preferable. Thus, by energizing the lid 10, the temperature of the electrolytic solution 50 rises in a short time, and the impurities in the electrolytic solution 50 can be efficiently removed. Moreover, since the energization to the lid body 10 can also serve as partial welding of the lid body 10 and the seal ring 30 described above, the manufacturing efficiency of the electric double layer capacitor 1 can be improved.
The heating time can be determined in consideration of the type of non-aqueous solvent, the heating method, and the like, and is preferably 1 msec or more, for example. At this time, when the electrolytic solution 50 contains cyclic carbonate or cyclic sulfone having a relatively high boiling point, the electrolytic solution 50 does not easily volatilize, and an appropriate amount of the electrolytic solution 50 remains in the storage container 2. To do. In addition, by performing preliminary heating to remove low-boiling impurities, the low-boiling impurities are vaporized when the sealing process described later or flow soldering is performed, and the electric double layer capacitor 1 Can be prevented from being damaged.

次に、非密封体の状態である蓋体10とシールリング30とを溶接することにより、蓋体10と容器本体20とで収納容器2内を密封する。この際、蓋体10とシールリング30との溶接方法は、特に限定されず、例えば、抵抗溶接によるシーム溶接等が挙げられる。このシーム溶接を行うことで、蓋体10のニッケルメッキと、シールリング30を覆うニッケルメッキとが溶着される。このような溶接の際、電解液50は、ニッケルメッキの融点(800〜1455℃)に晒されるものの、沸点の比較的高い環状カーボネートや鎖状スルホンを含有する組成とした場合は、容易に電解液50が揮発したりすることなく、収納容器2内に適量の電解液50が残存する。さらに加えて、電解液50の全量が容易に揮発しないため、溶接時に収納容器2が破損するのを防止できる。
以上のような手順により、本実施形態の電気二重層キャパシタ1が得られる。
Next, the inside of the storage container 2 is sealed by the lid body 10 and the container main body 20 by welding the lid body 10 and the seal ring 30 which are in a non-sealed body state. At this time, the method for welding the lid 10 and the seal ring 30 is not particularly limited, and examples thereof include seam welding by resistance welding. By performing this seam welding, the nickel plating of the lid 10 and the nickel plating covering the seal ring 30 are welded. In such welding, the electrolytic solution 50 is exposed to the melting point (800 to 1455 ° C.) of nickel plating. However, when the composition contains a cyclic carbonate or a chain sulfone having a relatively high boiling point, the electrolytic solution 50 can be easily electrolyzed. An appropriate amount of the electrolytic solution 50 remains in the storage container 2 without the liquid 50 volatilizing. In addition, since the entire amount of the electrolytic solution 50 does not volatilize easily, the storage container 2 can be prevented from being damaged during welding.
The electric double layer capacitor 1 of this embodiment is obtained by the procedure as described above.

ここで、本実施形態においては、高空隙率材料からなる負極集電体43および正極集電体45の空隙部に、十分な量の電解液50が含浸されている。これにより、収納容器2を溶接で密封する際の溶接熱で、負極側電極42や正極側電極44に含浸された電解液50が揮発した場合であっても、各負極集電体43や正極集電体45に含浸された電解液50が徐々に放出されて各電極に供給される。そして、各集電体から供給された電解液50が負極側電極42や正極側電極44に含浸し、各電極が十分に膨潤して厚みが増加するので、例え、各部材の寸法誤差の累積等が大きい場合であっても、電極−セパレータ間および電極−集電体間が十分に密着した状態となり、各部材間の接触抵抗が増大するのを抑制できる。従って、内部抵抗の上昇が防止されて大電流が得られ、充放電効率が向上し、優れた電気的特性を備える電気二重層キャパシタ1を製造することが可能となる。   Here, in the present embodiment, a sufficient amount of the electrolytic solution 50 is impregnated in the void portions of the negative electrode current collector 43 and the positive electrode current collector 45 made of a high porosity material. Thereby, even when the electrolyte solution 50 impregnated in the negative electrode side electrode 42 or the positive electrode side electrode 44 is volatilized by welding heat when the storage container 2 is sealed by welding, each negative electrode current collector 43 or positive electrode The electrolytic solution 50 impregnated in the current collector 45 is gradually discharged and supplied to each electrode. Then, the electrolyte solution 50 supplied from each current collector impregnates the negative electrode side electrode 42 and the positive electrode side electrode 44, and each electrode is sufficiently swollen to increase the thickness. Even if it is large, between electrode-separator and between electrode-current collectors will be in the state where it adhered enough, and it can control that contact resistance between each member increases. Therefore, an increase in internal resistance is prevented, a large current is obtained, charge / discharge efficiency is improved, and the electric double layer capacitor 1 having excellent electrical characteristics can be manufactured.

次に、実施例および比較例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。なお本発明は、本実施例によってその範囲が制限されるものではなく、本発明に係る電気化学セルおよびその製造方法は、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。   Next, an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated further more concretely. The scope of the present invention is not limited by this example, and the electrochemical cell and the method for producing the same according to the present invention can be implemented with appropriate modifications without departing from the scope of the present invention. It is.

[実施例1]
実施例1においては、まず、電気化学セルとして、図1に示すような平面視長方形の電気二重層キャパシタを作製した。なお、本実施形態では、図1中に示す負極集電体43を設けずに、負極側電極42を蓋体10に直付けした点を除き、同図中に示す電気二重層キャパシタ1と同様のセルを作製した。
[Example 1]
In Example 1, first, an electric double layer capacitor having a rectangular shape in plan view as shown in FIG. 1 was produced as an electrochemical cell. In the present embodiment, the negative electrode current collector 43 shown in FIG. 1 is not provided, and the negative electrode 42 is directly attached to the lid body 10, except that the electric double layer capacitor 1 shown in FIG. A cell was prepared.

まず、市販の活性炭電極(厚み=0.23mm)を準備し、これを1.7mm×1.0mmに切断したものを、正極側電極44および負極側電極42として準備した。   First, a commercially available activated carbon electrode (thickness = 0.23 mm) was prepared, and this was cut into 1.7 mm × 1.0 mm as a positive electrode side electrode 44 and a negative electrode side electrode 42.

次に、コバールの平板に電解ニッケルメッキを施した蓋体10に、負極側電極42を導電ペースト(市販のフェノール系導電ペースト)により接着した。
次に、セラミック製の基材22と中間層26とからなる底壁部21と、セラミックの側壁部24とを備えた容器本体2の開口部周縁に、コバールのシールリング30を銀ろうにより接合した。
次いで、容器本体20の内底面に、高空隙率材料(アルミニウム発泡金属材:1×1.7mm、厚み=180μm)からなる正極集電体45を抵抗溶接によって接合した。
次いで、正極集電体上に正極側電極44を上記同様の導電ペーストにより接着し、セパレータ46(2.3mm×1.6mmに加工したガラス繊維積層体)を正極側電極44上に載置した。
次いで、正極側電極44上から容器本体20内に電解液50として、市販の電解液(PC+EC+DMC/1.5M、SBP−BF、比重:1.26)を1.6μLの量で注入し、負極側電極42がセパレータ46に当接するように蓋体10をシールリング30上に載置した。
次いで、スポット溶接によって蓋体10とシールリングと30を部分的に溶接して非密封体とし、その後、N雰囲気中において、蓋体10を250℃、30minで加熱した。
次いで、抵抗溶接法のシーム溶接により、収納容器2を密封し、電気二重層キャパシタ1を得た。
Next, the negative electrode side electrode 42 was bonded to the lid 10 obtained by electrolytic nickel plating on a Kovar flat plate with a conductive paste (commercially available phenol-based conductive paste).
Next, a Kovar seal ring 30 is joined to the periphery of the opening of the container body 2 having the bottom wall portion 21 made of the ceramic base material 22 and the intermediate layer 26 and the ceramic side wall portion 24 by silver brazing. did.
Next, a positive electrode current collector 45 made of a high porosity material (aluminum foam metal material: 1 × 1.7 mm, thickness = 180 μm) was joined to the inner bottom surface of the container body 20 by resistance welding.
Next, the positive electrode 44 was bonded to the positive electrode current collector with the same conductive paste as described above, and the separator 46 (a glass fiber laminate processed to 2.3 mm × 1.6 mm) was placed on the positive electrode 44. .
Next, a commercially available electrolytic solution (PC + EC + DMC / 1.5M, SBP-BF 4 , specific gravity: 1.26) is injected in an amount of 1.6 μL from the positive electrode 44 into the container body 20 as the electrolytic solution 50. The lid 10 was placed on the seal ring 30 so that the negative electrode 42 was in contact with the separator 46.
Next, the lid 10 and the seal ring 30 were partially welded by spot welding to form an unsealed body, and then the lid 10 was heated at 250 ° C. for 30 minutes in an N 2 atmosphere.
Subsequently, the storage container 2 was sealed by seam welding by resistance welding, and the electric double layer capacitor 1 was obtained.

そして、上記条件で作製した実験例1〜8の電気二重層キャパシタに関し、リフローハンダ付け相当の熱処理を行い、初期値、初期熱処理後、リフロー相当5回後の各々の抵抗値を測定し、結果を下記表1に示した。この抵抗値は、KDK製のLCRメーターKC−594B型を用い、R機能により、交流1KHzにおける値を測定した。   Then, regarding the electric double layer capacitors of Experimental Examples 1 to 8 manufactured under the above conditions, heat treatment equivalent to reflow soldering was performed, and each resistance value was measured after initial value, initial heat treatment, and 5 times after reflow. Is shown in Table 1 below. The resistance value was measured using an LCR meter KC-594B type manufactured by KDK and measured at an alternating current of 1 KHz using the R function.

Figure 0006103623
Figure 0006103623

表1に示す結果のように、本発明の特許請求の範囲で規定する集電体が正極側電極に接続された実験例1〜8の電気二重層キャパシタは、作製後の内部抵抗の初期値が全て22.8Ω以下(平均:20.43Ω)に抑制されていた。即ち、実験例1〜8では、各電極、各集電体およびセパレータの各部材の寸法精度誤差が累積して、電極とセパレータとの密着が十分に得られない程の大きな誤差が生じることに加え、収納容器を封止する際の溶接熱で電極やセパレータに含浸された電解液が揮発した場合であっても、各集電体から放出された電解液が各電極に含浸し、膨潤することで各部材の隙間が埋められ、内部抵抗が上昇するのが抑制されているものと考えられる。   As the results shown in Table 1, the electric double layer capacitors of Experimental Examples 1 to 8 in which the current collector defined in the claims of the present invention is connected to the positive electrode are the initial values of the internal resistance after fabrication. Are all suppressed to 22.8Ω or less (average: 20.43Ω). That is, in Experimental Examples 1 to 8, the dimensional accuracy error of each electrode, each current collector, and each member of the separator is accumulated, and a large error is generated such that sufficient adhesion between the electrode and the separator cannot be obtained. In addition, even when the electrolyte impregnated in the electrode or separator is volatilized by welding heat when sealing the storage container, the electrolyte discharged from each current collector impregnates each electrode and swells. Thus, it is considered that the gaps between the respective members are filled and the internal resistance is suppressed from increasing.

さらに、実験例1〜8では、連続的に高温環境下に曝されるリフローハンダ付け相当の熱処理を行った後も、抵抗上昇率が全て1倍以下(平均:0.9倍)であった。即ち、実験例1〜8では、上記実験結果により、仮に、充放電の繰り返しによって電極やセパレータに含浸された電解液が揮発した場合であっても、各集電体から放出された電解液が各電極に含浸し、膨潤することで各部材の隙間が埋められ、各集電体と各電極との間が離間することなく、内部抵抗が上昇するのが抑制されると考えられる。   Furthermore, in Experimental Examples 1 to 8, the resistance increase rates were all 1 times or less (average: 0.9 times) even after heat treatment equivalent to reflow soldering that was continuously exposed to a high temperature environment. . That is, in Experimental Examples 1 to 8, according to the above experimental results, even if the electrolytic solution impregnated in the electrode or separator is volatilized by repetition of charge and discharge, the electrolytic solution discharged from each current collector is By impregnating and swelling each electrode, it is considered that the gap between the respective members is filled, and the increase in internal resistance is suppressed without separating each current collector from each electrode.

本発明の電気化学セルによれば、高空隙率材料からなる一対の集電体を備えることにより、電極やセパレータに含浸された電解液が揮発した場合であっても、集電体に含浸された電解液が電極やセパレータに供給されることで、電極とセパレータとの間や、電極と集電体との間が十分に密着した状態となり、内部抵抗の上昇が防止されて大電流が得られる。これにより、生産性及び歩留まりが高く、さらに、環境発電機器に搭載される電気二重層キャパシタ等、温度変化や湿度変化が大きく、過酷な耐環境性が求められる分野において、電気的特性に優れた電気化学セルを提供することができる。 According to the electrochemical cell of the present invention, by providing a pair of current collectors made of a high porosity material, the current collector is impregnated even when the electrolyte impregnated in the electrode or separator is volatilized. By supplying the electrolyte to the electrode or separator, the electrode and the separator, or the electrode and the current collector are in close contact with each other, and an increase in internal resistance is prevented to obtain a large current. It is done. As a result, productivity and yield are high, and in addition, electrical double layer capacitors mounted on energy harvesting equipment, etc. have large temperature changes and humidity changes, and excellent electrical characteristics in fields that require harsh environmental resistance. An electrochemical cell can be provided.

1…電気二重層キャパシタ(非水電解質電池:電気化学セル)、
2…収納容器、
10…蓋体、
20…容器本体、
15…電気化学素子、
40…分極性電極(一対の電極)、
42…負極側電極(一対の電極)、
44…正極側電極(一対の電極)、
46…セパレータ、
43…負極集電体(一対の集電体)、
45…正極集電体(一対の集電体)、
50…電解液
60、70…外部端子
1 ... Electric double layer capacitor (non-aqueous electrolyte battery: electrochemical cell),
2. Storage container,
10 ... lid,
20 ... the container body,
15 ... electrochemical element,
40: Polarizable electrodes (a pair of electrodes),
42 ... negative electrode (a pair of electrodes),
44 ... Positive electrode (a pair of electrodes),
46 ... separator,
43 ... negative electrode current collector (a pair of current collectors),
45 ... positive electrode current collector (a pair of current collectors),
50 ... Electrolyte 60, 70 ... External terminal

Claims (12)

蓋体と容器本体とが密封されてなる収納容器の内部に電気化学素子を備え、外部端子を介して充放電が可能なチップ型の電気化学セルであって、
前記電気化学素子は、対向して配置された一対の電極と、前記一対の電極間に配置されたセパレータと、前記一対の電極の外側に各々配置されるように前記収納容器に接合され、前記一対の電極と隣接することで電気的に接続される一対の集電体と、前記収納容器内に収容されるともに前記一対の電極および前記セパレータに含浸される電解液と、を備え、
前記一対の集電体の一方または両方が、空隙部を有する高空隙率材料からなり、前記空隙部に前記電解液が含浸されてなることを特徴とする電気化学セル。
A chip-type electrochemical cell equipped with an electrochemical element inside a storage container in which a lid and a container main body are sealed, and can be charged / discharged via an external terminal,
The electrochemical element is bonded to the storage container so as to be respectively disposed outside the pair of electrodes, a pair of electrodes disposed opposite to each other, a separator disposed between the pair of electrodes, A pair of current collectors that are electrically connected by being adjacent to the pair of electrodes, and an electrolytic solution that is housed in the storage container and impregnated in the pair of electrodes and the separator,
One or both of the pair of current collectors are made of a high porosity material having voids, and the voids are impregnated with the electrolytic solution.
前記一対の集電体をなす高空隙材料の空隙率が60〜98%の範囲であることを特徴とする請求項1に記載に電気化学セル。   2. The electrochemical cell according to claim 1, wherein the high porosity material forming the pair of current collectors has a porosity of 60 to 98%. 前記一対の集電体をなす高空隙材料が発泡金属体であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電気化学セル。   The electrochemical cell according to claim 1 or 2, wherein the high void material forming the pair of current collectors is a foam metal body. 前記発泡金属体が、アルミニウムまたはステンレス鋼の発泡金属材であることを特徴とする請求項3に記載の電気化学セル。   4. The electrochemical cell according to claim 3, wherein the foam metal body is a foam metal material of aluminum or stainless steel. 前記一対の集電体をなす高空隙材料が、金属ワイヤの網体であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電気化学セル。   The electrochemical cell according to claim 1 or 2, wherein the high void material forming the pair of current collectors is a metal wire net. 前記金属ワイヤの網体がアルミニウムまたはステンレス鋼からなることを特徴とする請求項5に記載の電気化学セル。   The electrochemical cell according to claim 5, wherein the metal wire mesh is made of aluminum or stainless steel. 前記発泡金属体または前記金属ワイヤの網体からなる前記一対の集電体が、カーボン材料によって被覆されていることを特徴とする請求項3〜請求項6の何れか1項に記載の電気化学セル。   7. The electrochemical according to claim 3, wherein the pair of current collectors made of the metal foam body or the metal wire net is covered with a carbon material. cell. 前記一対の集電体をなす高空隙材料がカーボンペーパーであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電気化学セル。   The electrochemical cell according to claim 1 or 2, wherein the high void material forming the pair of current collectors is carbon paper. 前記収納容器と前記一対の集電体とが溶接されていることを特徴とする請求項1〜請求項7の何れか1項に記載の電気化学セル。   The electrochemical cell according to any one of claims 1 to 7, wherein the storage container and the pair of current collectors are welded. 前記収納容器と前記一対の集電体とが、導電性接着剤で固着されていることを特徴とする請求項1〜請求項8の何れか1項に記載の電気化学セル。   The electrochemical cell according to any one of claims 1 to 8, wherein the storage container and the pair of current collectors are fixed with a conductive adhesive. 前記一対の集電体に含浸された前記電解液が前記一対の電極に流入し、前記一対の電極が前記電解液の含浸によって膨潤することで、前記セパレータに圧縮荷重が付与されていることを特徴とする請求項1〜請求項10の何れか1項に記載の電気化学セル。   The electrolytic solution impregnated in the pair of current collectors flows into the pair of electrodes, and the pair of electrodes is swollen by the impregnation of the electrolytic solution, whereby a compressive load is applied to the separator. The electrochemical cell according to any one of claims 1 to 10, wherein the electrochemical cell is characterized. 前記一対の集電体と前記一対の電極との各々の間に、炭素含有材料からなり、且つ、貫通孔を有するペースト層が備えられていることを特徴とする請求項1〜請求項11の何れか1項に記載の電気化学セル。   The paste layer made of a carbon-containing material and having a through-hole is provided between each of the pair of current collectors and the pair of electrodes. The electrochemical cell according to any one of the above.
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