JP6576346B2 - キャパシタ及びキャパシタモジュール - Google Patents

Description

本発明は、長寿命かつ安定動作が可能なキャパシタ及びキャパシタモジュールに関する。

電気二重層キャパシタは、セパレータと、このセパレータを介して対向配置された一対の分極性電極とからなる電極素子がケース内に密封された構造を備え、電極素子には電解極液が含浸されている。

ここで、特許文献１には、セルの内部圧力が所定の圧力以上になると、セル内部で発生したガスを外部へ放出してセル内部の圧力の上昇を防ぎ、作動後に作動前の状態に復帰してセル内部の気密性を保持する圧力調整弁を有したキャパシタが記載されている。

特開２００９−１９４１３１号公報

ところで、電気二重層キャパシタでは、電解液の電解質塩として、負極でのアルカリ化抑制効果が高い、イミダゾリウムであるカチオンを含むアミジン塩（ＥＤＭＩ−ＢＦ４：１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート）を用いる場合がある。しかし、ＥＤＭＩ−ＢＦ４は、セル中の水分と反応（加水分解）して劣化しやすい。このため、ＥＤＭＩ−ＢＦ４を用いた電解液の寿命は短いという問題点があった。

また、ＥＤＭＩ−ＢＦ４を用いた電解液は、各キャパシタの劣化特性のばらつきが大きい。キャパシタ間の劣化特性のばらつきが大きいと、直列接続された複数のキャパシタのうち、劣化特性の大きいキャパシタに許容値以上の電圧がかかってしまい、安定動作を確保することが困難なものとなる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、長寿命かつ安定動作が可能なキャパシタ及びキャパシタモジュールを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるキャパシタは、イミダゾリウムであるカチオンを含むアミジン塩より加水分解性が低く、かつ、電極での反応電位が高い電解質塩を、溶媒及び電解液の抵抗を下げる副溶媒に溶解した電解液をセル内に充填したことを特徴とする。

また、本発明にかかるキャパシタは、上記の発明において、前記電解質塩は、４級アンモニウム塩であり、前記溶媒はプロピレンカーボネートであり、前記副溶媒はジメチルカーボネートであることを特徴とする。

また、本発明にかかるキャパシタは、上記の発明において、前記４級アンモニウム塩は、トリエチルメチルアンモニウムテトラフルオロボレートであることを特徴とする。

また、本発明にかかるキャパシタは、上記の発明において、前記４級アンモニウム塩は、スピロ系４級アンモニウム塩であることを特徴とする。

また、本発明にかかるキャパシタは、上記の発明において、前記スピロ系４級アンモニウム塩は、アザシクロブタン-１−スピロ-１’−アザシクロブチルテトラフルオロボレートであることを特徴とする。

また、本発明にかかるキャパシタは、上記の発明において、セルの内圧を調整する圧力調整機構を備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかるキャパシタは、上記の発明において、使用期間中に気化する電解液分を余剰電解液として予めセル内に充填しておくことを特徴とする。

また、本発明にかかるキャパシタは、上記の発明において、前記余剰電解液は、セルの中心軸が鉛直軸から所定角度傾いた場合、前記電解液の液面がセルの封止部から所定距離以上離隔する量であることを特徴とする。

また、本発明にかかるキャパシタは、上記の発明において、前記所定角度は、車両に許容される傾斜角度であることを特徴とする。

また、本発明にかかるキャパシタモジュールは、上記の発明のいずれか一つに記載のキャパシタを複数配置して電気的に接続したことを特徴とする。

本発明によれば、イミダゾリウムであるカチオンを含むアミジン塩より加水分解性が低く、かつ、電極での反応電位が高い電解質塩を、溶媒及び電解液の抵抗を下げる副溶媒に溶解した電解液をセル内に充填しているので、長寿命かつ安定動作が可能なキャパシタを実現することができる。

図１は、本発明の実施の形態によるキャパシタの構成を示した断面図である。 図２は、図１に示したキャパシタの封口部分を示した要部断面図である。 図３は、図１に示したキャパシタに使用される素子の両端面の電極に集電板を接合する前の状態を示した斜視図である。 図４は、素子の陽極に接合された陽極集電板の構成を示した平面と正面断面とを示す図である。 図５は、素子の陰極に接合された陰極集電板の構成を示した平面と正面断面とを示す図である。 図６は、陽極集電板と重ね合わせて接合されるアルミニウム製の端子板の構成を示した平面と正面断面とを示す図である。 図７は、金属ケースの開口部の封止を行う絶縁性ゴムからなる円環状の封口ゴムの構成を示した平面と正面断面とを示す図である。 図８は、端子板の電解液注入用の孔を塞ぐように結合された圧力調整弁の構成を示した断面図である。 図９は、圧力調整弁を分解して示した断面図である。 図１０は、温度６５℃、電圧２．８Ｖにおける、ＴＥＭＡ−ＢＦ４、ＳＢＰ−ＢＦ４、ＥＤＭＩ−ＢＦ４を電解液としたそれぞれの複数のキャパシタに対して静電容量の劣化とばらつきとの関係を示す図である。 図１１は、温度６０℃、電圧２．６Ｖにおける、ＴＥＭＡ−ＢＦ４、ＳＢＰ−ＢＦ４、ＥＤＭＩ−ＢＦ４を電解液としたそれぞれの複数のキャパシタに対して静電容量の劣化とばらつきとの関係を示す図である。 図１２は、温度６０℃、電圧２．６Ｖにおける、ＴＥＭＡ−ＢＦ４、ＳＢＰ−ＢＦ４、ＥＤＭＩ−ＢＦ４を電解液としたそれぞれの複数のキャパシタに対して内部抵抗の劣化の時間変化を示す図である。 図１３は、温度６５℃、電圧２．８Ｖにおける、ＴＥＭＡ−ＢＦ４、ＳＢＰ−ＢＦ４、ＥＤＭＩ−ＢＦ４を電解液としたそれぞれの複数のキャパシタに対して内部抵抗の劣化の時間変化を示す図である。 図１４は、温度６５℃、電圧２．９Ｖにおける、ＴＥＭＡ−ＢＦ４、ＳＢＰ−ＢＦ４、ＥＤＭＩ−ＢＦ４を電解液としたそれぞれの複数のキャパシタに対して内部抵抗の劣化の時間変化を示す図である。 図１５は、ＴＥＭＡ−ＢＦ４、ＳＢＰ−ＢＦ４、ＥＤＭＩ−ＢＦ４を電解液としたキャパシタの耐電圧性を示す図である。 図１６は、キャパシタが許容される最大傾斜角θのときの電解液の液面と封止ゴムとの間の距離を示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。

［キャパシタの全体構成］
図１は、本発明の実施の形態によるキャパシタの構成を示した断面図である。図２は、図１に示したキャパシタの封口部分を示した要部断面図である。図３は、図１に示したキャパシタに使用される素子の両端面の電極に集電板を接合する前の状態を示した斜視図である。

図１〜図３において、素子１には中空部１ｃが形成される。この素子１は、アルミニウム箔からなる集電体上に分極性電極層を形成した正負一対の電極を互いに逆方向に位置をずらしてその間にセパレータを介在させて巻回する（全て図示せず）ことにより構成され、この素子１の両端面（図１において上下方向）から陽極１ａ（図１において上側）と陰極１ｂ（図１において下側）を夫々取り出すようにしたものである。

陽極集電板２は、素子１の一方の端面に形成された陽極１ａに接合される。陰極集電板３は、素子１の他方の端面に形成された陰極１ｂに接合される。陽極集電板２と陰極集電板３とは夫々アルミニウム板を加工することにより形成され、素子１の陽極１ａ、陰極１ｂに夫々重ね合わせてレーザー溶接することにより、機械的、かつ電気的に接合しているものである。

端子板４は、端子板４の下端に設けた鍔部４ａを有する。この端子板４を素子１の陽極１ａに接合された陽極集電板２上に重ね合わせ、端子板４に設けた鍔部４ａの上面側からレーザー溶接することにより、鍔部４ａと陽極集電板２の周縁とが、機械的、かつ電気的に接合される。これにより、素子１の陽極１ａを端子板４から取り出すようにしているものである。

金属ケース５は、陽極集電板２と陰極集電板３、ならびに端子板４が接合された素子１を電解液Ｌと共に収容し、アルミニウム製の有底円筒状をなす。接合部５ａは、金属ケース５の内底面が部分的に凸状に形成され、素子１を金属ケース５内に挿入した後、素子１の陰極１ｂに接合された陰極集電板３と金属ケース５に設けた接合部５ａとを密着して金属ケース５の外底面側からレーザー溶接することにより、機械的、かつ電気的に接合するものである。これにより、素子１の陰極１ｂを金属ケース５から取り出すようにしているものである。

なお、金属ケース５の開口部側の周面の一部を窪ませることにより形成した平面部５ｄは、このキャパシタを図示しない接続部材を介して複数個接続してユニット化する際に、金属ケース５に平面部５ｄを設けることによって接続部５ａをレーザー溶接し易いようにしたものである。

圧力調整弁６は、端子板４に設けられた電解液注入用の孔４ｂを塞ぐように結合される。封口ゴム７は、絶縁性ゴムからなる封口ゴムである。封口ゴム７を端子板４の下端に設けた鍔部４ａの上面に配設した状態で、金属ケース５の開口部近傍を外周から絞り加工（横溝絞り加工部５ｂ）することによって封口ゴム７を圧縮すると共に、金属ケース５の開口端をカーリング加工（カーリング加工部５ｃ）して封口ゴム７の上面を押さえ込むようにすることによって封止が行われる。

また、図４（ａ）、（ｂ）は、素子１の陽極１ａに接合された陽極集電板２の構成を示した平面と正面断面とを示す図である。図５（ａ）、（ｂ）は、素子１の陰極１ｂに接合された陰極集電板３の構成を示した平面と正面断面とを示す図である。陽極集電板２及び陰極集電板３は、それぞれ素子１に形成された中空部１ｃに嵌まり込む凸部２ａ、３ａが設けられる。また、陽極集電板２及び陰極集電板３には、それぞれ電解液Ｌが通過するための孔２ｂ、３ｂが設けられている。なお、電解液Ｌが通過するための孔２ｂ、３ｂは、陽極集電板２側から電解液Ｌを注入する関係上、陽極集電板２により多くの孔２ｂを設けるようにしている。

また、図６（ａ）、（ｂ）は、陽極集電板２と重ね合わせて接合されるアルミニウム製の端子板４の構成を示した平面と正面断面とを示す図である。図６において、鍔部４ａは端子板４の下端に設けられる。また、孔４ｂは、電解液注入用の孔である。凹部４ｃは、圧力調整弁６を装着するためのものである。突起４ｄは、圧力調整弁６をカシメ結合するためのものである。

また、図７（ａ）、（ｂ）は、金属ケース５の開口部の封止を行う絶縁性ゴム（本実施の形態においてはブチルゴムを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない）からなる円環状の封口ゴム７の構成を示した平面と正面断面とを示す図である。図７において、壁部７ａは、上端内周部に突出するように設けた円環状をなす。壁部７ｂは、下端外周部に突出するように設けた円環状をなす。そして、このように構成された上側の壁部７ａは、端子板４の上部側の外周面に密着し、下側の壁部７ｂは端子板４の下部側ならびに陽極集電板２の外周面と金属ケース５の内周面間に密着するようにしたものである。なお、この上側の壁部７ａ、下側の壁部７ｂは、必ずしも両方に必要なものではなく、製品設計上で必要な部分のいずれか一方のみに設けるだけでも良い。

また、図８は、端子板４の電解液注入用の孔４ｂを塞ぐように結合された圧力調整弁６の構成を示した断面図である。図９は、圧力調整弁６を分解して示した断面図である。図８及び図９において、有底円筒状のステンレス製のキャップ８には、開口端に鍔部８ａが設けられるとともに、外部と連通する孔８ｂが設けられる。弁体９は、有底円筒状に形成されたシリコンゴム製である。パッキン１０は、ブチルゴム製である。アルミニウム製のリング状のワッシャ１１は、中央部に孔１１ａが設けられ、上面周縁に円環状の壁部１１ｂが一体で設けられる。ワッシャ１１の内底面上にパッキン１０と弁体９を重ねて載置した状態で、ワッシャ１１をキャップ８内に圧入することにより、弁体９ならびにパッキン１０を圧縮状態で保持し、これにより弁ユニット１２を構成している。

なお、ワッシャ１１のキャップ８内への圧入は、図示しない治具を用いて行うことにより、圧入寸法の管理を精度良く行うことができる。また、キャップ８の内周面の一部に切り欠きを設け、この切り欠きがキャップ８の内部に突出するように加工した切り起こし部８ｃを設けることにより、キャップ８にワッシャ１１を圧入する際に、ステンレス製のキャップ８に設けた切り起こし部８ｃがアルミニウム製のワッシャ１１に喰い込み、より高い結合強度が得られる圧入が行える。

リング状の押さえゴム１３は、中央部に孔１３ａを設けたブチルゴム製である。押さえゴム１３を、端子板４に設けられた電解液注入用の孔４ｂの上部に設けられた凹部４ｃに配置した状態で弁ユニット１２を配設し、端子板４に設けられた突起４ｄをカシメ加工することによってキャップ８の開口端に設けた鍔部８ａに圧接して機械的に結合し、これにより押さえゴム１３を圧縮状態で保持することができる。

ガス透過性シート１４は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）からなる多孔質フィルム製である。ガス透過性シート１４は、弁ユニット１２を構成するリング状のワッシャ１１の底面に変性ＰＰを用いて熱融着することによって接合した例を示しているが、ガス透過性シート１４は、電解液注入後に端子板４に設けられた電解液注入用の孔４ｂの上面に同様の手段によって接合しても良いものである。

このように構成された圧力調整弁６は、キャパシタ内部の圧力が上昇して所定の圧力以上になると、ガス透過性シート１４により、電解液Ｌの透過を防ぎ、ガスのみを透過するため、圧力が上昇したガスはパッキン１０ならびに弁体９を押し上げてパッキン１０とワッシャ１１の界面からキャップ８内に抜け、キャップ８に設けた孔８ｂを介して外部に放出されるようになる。また、このように作動した後は作動前の状態に復帰してキャパシタ内部の気密性を保持することができる自己復帰型のものである。これにより、弁ユニット１２としての組み立て精度を大きく向上させることができるようになるため、圧力調整弁６としての動作バラツキを低減し、安定した性能を発揮することができるばかりでなく、弁ユニット１２単体で圧力調整弁６としての動作確認を行うことも可能になる。

更に、弁体９をシリコンゴム製とし、この弁体９をブチルゴム製のパッキン１０上に重ねて載置した構成により、耐熱性に優れたものとなっている。

［電解液］
電解液Ｌは、イミダゾリウムであるカチオンを含むアミジン塩、例えばＥＤＭＩ−ＢＦ４より加水分解性が低く、かつ、電極での反応電位が高い電解質塩を、溶媒及び電解液の抵抗を下げる副溶媒に溶解したものであり、金属ケース５及び端子板４によって画成されるセル内に充填される。電解液Ｌは、セパレータに含浸されるように充填するとともに、使用期間中に気化する電解液分を余剰電解液として予めセル内に充填される。したがって、電解液Ｌには、鉛直方向に対し垂直に液面が形成される。

電解液Ｌの電解質塩は、例えば４級アンモニウム塩であり、溶媒はプロピレンカーボネート（ＰＣ）であり、副溶媒はジメチルカーボネート（ＤＭＣ）である。４級アンモニウム塩は、例えばトリエチルメチルアンモニウム-テトラフルオロボレート（ＴＥＭＡ−ＢＦ４）である。また、４級アンモニウム塩は、スピロ系４級アンモニウム塩であり、例えばアザシクロブタン-１−スピロ−１’−アザシクロブチルテトラフルオロボレート（ＳＢＰ−ＢＦ４）である。

ＴＥＭＡ−ＢＦ４を電解質塩とする電解液Ｌ（以下、ＴＥＭＡ−ＢＦ４という）は、溶媒比（溶媒／副溶媒）が７０／３０であり、電解質塩濃度が１．５（ｍｏｌ／Ｌ）である。ＳＢＰ−ＢＦ４を電解質塩とする電解液Ｌ（以下、ＳＢＰ−ＢＦ４という）は、溶媒比（溶媒／副溶媒）が７０／３０であり、電解質塩濃度が１．５（ｍｏｌ／Ｌ）である。

副溶媒ＤＭＣは、内部抵抗を下げる働きがある。このため、充放電時の発熱が減少し、結果として高電圧利用が可能となる。しかし、圧力調整弁６が設けられていないセルでは、副溶媒ＤＭＣは、蒸発しやすいため、セル内の蒸気圧が高くなるため、耐電圧も高くすることができなくなる。しかし、本実施の形態では、圧力調整弁６を設けているので、セル内の圧力上昇を抑制することができる。また、圧力調整弁６を介して電解液Ｌが外部に放出されても、電解液Ｌは、使用期間中に気化して外部に放出される電解液分を余剰電解液として予めセル内に余分に充填しているため、静電容量等のキャパシタ性能が劣化することがない。

なお、上記した４級アンモニウム塩は、トリエチルメチルアンモニウム-テトラフルオロボレートに限らず、例えば、テトラメチルアンモニウムテトラフルオロボレート、エチルトリメチルアンモニウムテトラフルオロボレート、ジエチルジメチルアンモニウムテトラフルオロボレート、トリエチルメチルアンモニウムテトラフルオロボレート、テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレート、トリメチル−ｎ−プロピルアンモニウムテトラフルオロボレート、トリメチルイソプロピルアンモニウムテトラフルオロボレート、エチルジメチル−ｎ−プロピルアンモニウムテトラフルオロボレート、エチルジメチルイソプロピルアンモニウムテトラフルオロボレート、ジエチルメチル−ｎ−プロピルアンモニウムテトラフルオロボレート、ジエチルメチルイソプロピルアンモニウムテトラフルオロボレート、ジメチルジ−ｎ−プロピルアンモニウムテトラフルオロボレート、ジメチル−ｎ−プロピルイソプロピルアンモニウムテトラフルオロボレート、ジメチルジイソプロピルアンモニウムテトラフルオロボレート、トリエチル−ｎ−プロピルアンモニウムテトラフルオロボレート、ｎ−ブチルトリメチルアンモニウムテトラフルオロボレート、イソブチルトリメチルアンモニウムテトラフルオロボレート、ｔ−ブチルトリメチルアンモニウムテトラフルオロボレート、トリエチルイソプロピルアンモニウムテトラフルオロボレート、エチルメチルジ−ｎ−プロピルアンモニウムテトラフルオロボレート、エチルメチル−ｎ−プロピルイソプロピルアンモニウムテトラフルオロボレート、エチルメチルジイソプロピルアンモニウムテトラフルオロボレート、ｎ−ブチルエチルジメチルアンモニウムテトラフルオロボレート、イソブチルエチルジメチルアンモニウムテトラフルオロボレート、ｔ−ブチルエチルジメチルアンモニウムテトラフルオロボレート、ジエチルジ−ｎ−プロピルアンモニウムテトラフルオロボレート、ジエチル−ｎ−プロピルイソプロピルアンモニウムテトラフルオロボレート、ジエチルジイソプロピルアンモニウムテトラフルオロボレート、メチルトリ−ｎ−プロピルアンモニウムテトラフルオロボレート、メチルジ−ｎ−プロピルイソプロピルアンモニウムテトラフルオロボレート、メチル−ｎ−プロピルジイソプロピルアンモニウムテトラフルオロボレート、ｎ−ブチルトリエチルアンモニウムテトラフルオロボレート、イソブチルトリエチルアンモニウムテトラフルオロボレート、ｔ−ブチルトリエチルアンモニウムテトラフルオロボレート、ジ−ｎ−ブチルジメチルアンモニウムテトラフルオロボレート、ジイソブチルジメチルアンモニウムテトラフルオロボレート、ジ−ｔ−ブチルジメチルアンモニウムテトラフルオロボレート、ｎ−ブチルイソブチルジメチルアンモニウムテトラフルオロボレート、ｎ−ブチル−ｔ−ブチルジメチルアンモニウムテトラフルオロボレートなどであってもよい。

また、上記したスピロ系４級アンモニウム塩は、アザシクロブタン-１−スピロ−１’−アザシクロブチルテトラフルオロボレートに限らず、例えば、ピロリジン−１−スピロ−１’−アザシクロブチルテトラフルオロボレート、スピロ−［１，１’］−ビピロリジニウムテトラフルオロボレート、ピペリジン−１−スピロ−１’−ピロリジニウムテトラフルオロボレート、スピロ−［１，１’］−ビピぺリジニウムテトラフルオロボレート、３−エチルピロリジニウム−１−スピロ−１’−ピロリジニウムテトラフルオロボレート、３−エチルピロリジニウム−１−スピロ−１’−［３’−エチル］ピロリジニウムテトラフルオロボレート、２，４−ジフルオロピロリジニウム−１−スピロ−１’−ピロリジニウムテトラフルオロボレート、２，４−ジフルオロピロリジニウム−１−スピロ−１’−［２’，４’−ジフルオロ］ピロリジニウムテトラフルオロボレートなどであってもよい。

図１０及び図１１は、ＴＥＭＡ−ＢＦ４、ＳＢＰ−ＢＦ４、ＥＤＭＩ−ＢＦ４を電解液Ｌとしたそれぞれの複数のキャパシタに対して静電容量の劣化ΔＣとばらつき（標準偏差）σとの関係を示す図である。図１０の環境条件は、温度６５℃、電圧２．８Ｖである。また、図１１の環境条件は、温度６０℃、電圧２．６Ｖである。なお、従来の電解液ＬであるＥＤＭＩ−ＢＦ４は、溶媒比（溶媒（ＰＣ）／副溶媒（ＤＭＣ））が７０／３０であり、電解質塩濃度が１．０（ｍｏｌ／Ｌ）である。

図１０及び図１１に示すように、ＴＥＭＡ−ＢＦ４、ＳＢＰ−ＢＦ４は、ＥＤＭＩ−ＢＦ４に比して、ばらつきσが静電容量の劣化ΔＣに対して平坦なものとなっている。これは、ＴＥＭＡ−ＢＦ４、ＳＢＰ−ＢＦ４は、ＥＤＭＩ−ＢＦ４に比して、加水分解性が低く、セル内に含まれる水と反応して劣化しにくいためである。合わせて電極での反応電位が高いことで劣化しにくいためである。この結果、ＴＥＭＡ−ＢＦ４、ＳＢＰ−ＢＦ４は、ＥＤＭＩ−ＢＦ４に比して、安定性が高いと言える。

また、図１２〜図１４は、ＴＥＭＡ−ＢＦ４、ＳＢＰ−ＢＦ４、ＥＤＭＩ−ＢＦ４を電解液Ｌとしたそれぞれの複数のキャパシタに対して内部抵抗の劣化（ΔＲ／Ｒ）の時間変化を示す図である。図１２の環境条件は、温度６０℃、電圧２．６Ｖである。図１３の環境条件は、温度６５℃、電圧２．８Ｖである。図１４の環境条件は、温度６５℃、電圧２．９Ｖである。

図１２〜図１４に示すように、ＴＥＭＡ−ＢＦ４、ＳＢＰ−ＢＦ４は、ＥＤＭＩ−ＢＦ４に比して、内部抵抗の劣化（ΔＲ／Ｒ）の時間変化が遅い。すなわち、ＴＥＭＡ−ＢＦ４、ＳＢＰ−ＢＦ４は、ＥＤＭＩ−ＢＦ４に比して、寿命が長いと言える。これは、ＴＥＭＡ−ＢＦ４、ＳＢＰ−ＢＦ４は、ＥＤＭＩ−ＢＦ４に比して、加水分解性が低く、セル内に含まれる水と反応して劣化しにくいためである。合わせて電極での反応電位が高いことで劣化しにくいためである。

図１５は、ＴＥＭＡ−ＢＦ４、ＳＢＰ−ＢＦ４、ＥＤＭＩ−ＢＦ４を電解液Ｌとしたキャパシタの耐電圧性を示す図である。図１５に示すように、ＴＥＭＡ−ＢＦ４、ＳＢＰ−ＢＦ４の電圧安定幅ΔＶ２は、ＥＤＭＩ−ＢＦ４の電圧安定幅ΔＶ１に比して広く、ＴＥＭＡ−ＢＦ４、ＳＢＰ−ＢＦ４は、ＥＤＭＩ−ＢＦ４に比して、高い耐電圧性能（電極での反応電位が高いこと）を有する。

ここで、ＴＥＭＡ−ＢＦ４、ＳＢＰ−ＢＦ４は、ＥＤＭＩ−ＢＦ４に比して負極でのアルカリ化抑制効果が低いため、金属ケース５と端子板４との間を封止する封止ゴム７に電解液Ｌが触れることによって封止ゴム７が劣化する。封止ゴム７が劣化すると、液漏れに至るので、使用できなくなる。

このため、図１６に示すように、キャパシタが許容される最大傾斜角θのとき、電解液Ｌの液面と封止ゴム７との間が距離ｄ以上離隔するように、電解液Ｌをセル内に充填する。これによって、電解液Ｌが封止ゴム７に触れることがないため、封止ゴム７の劣化を抑えることができ、キャパシタ電圧を高く設定することができる。なお、最大傾斜角θは、水平面Ｈに垂直な鉛直軸Ｚに対する角である。なお、距離ｄは、搭載される車両などの振動環境や、素子１と金属ケース５との隙間寸法などを考慮して任意に決めることができる。本実施の形態のキャパシタは、例えば、ハイブリッド式建設機械の上部旋回体に配置される。

電解液Ｌを図１６に示した充填量とすることによって、アルカリ化抑制効果の低いＴＥＭＡ−ＢＦ４、ＳＢＰ−ＢＦ４であっても、高い耐電圧性能を得ることができる。特に、キャパシタが建設機械などの車両に搭載される場合、最大傾斜角θを車両に許容される最大傾斜角とすることが好ましい。

また、ＴＥＭＡ−ＢＦ４、ＳＢＰ−ＢＦ４は、劣化ΔＣのばらつきσが小さいため、複数のキャパシタを並列配置し、電気的に直列接続したキャパシタモジュールとする場合、キャパシタモジュールを構成するキャパシタ間で、劣化特性の大きいキャパシタが多くならないため、全体のキャパシタ電圧を安定して得ることができる。

なお、上述したキャパシタは、各種電子機器やハイブリッド車両の回生用、あるいは電力貯蔵用等に好適である。

１ 素子
１ａ 陽極
１ｂ 陰極
１ｃ 中空部
２ 陽極集電板
２ａ，３ａ 凸部
２ｂ，３ｂ，４ｂ，８ｂ，１１ａ，１３ａ 孔
３ 陰極集電板
４ａ，８ａ 鍔部
４ｃ 凹部
４ｄ 突起
５ 金属ケース
５ａ 接合部
５ｂ 横溝絞り加工部
５ｃ カーリング加工部
５ｄ 平面部
６ 圧力調整弁
７ 封口ゴム
７ａ，７ｂ，１１ｂ 壁部
８ キャップ
８ｃ 切り起こし部
９ 弁体
１０ パッキン
１１ ワッシャ
１２ 弁ユニット
１３ 押さえゴム
１４ ガス透過性シート
Ｌ 電解液

Claims (2)

1. イミダゾリウムであるカチオンを含むアミジン塩より加水分解性が低く、かつ、電極での反応電位が高い電解質塩を、溶媒及び電解液の抵抗を下げる副溶媒に溶解した電解液がセル内に充填され、
   前記電解質塩は、４級アンモニウム塩であるトリエチルメチルアンモニウムテトラフルオロボレートであり、
   前記溶媒はプロピレンカーボネートであり、
   前記副溶媒はジメチルカーボネートであり、
   使用期間中に気化する電解液分を余剰電解液として予め前記セル内に充填しておき、
   前記セルの内圧を調整する圧力調整機構を備え、
   前記余剰電解液は、セルの中心軸が鉛直軸から、水平面との間で、所定角度傾いた場合、前記電解液の液面がセルの封止部から所定距離以上離隔する量であり、
   前記所定角度は、車両に許容される最大傾斜角度であることを特徴とするキャパシタ。
2. 請求項１に記載のキャパシタを複数配置して電気的に接続したことを特徴とするキャパシタモジュール。

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