JP6780670B2 - 電気二重層キャパシタ - Google Patents

Description

本発明は、電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）などとして好ましく用いられる電気化学デバイスに関する。

たとえば下記の特許文献１にも示すように、ＩＣカード等の用途に合わせ、薄型の電気化学デバイスが注目されている。電気化学デバイスの内部には、一対の内部電極を有する素子本体が、塩（イオン性物質）と溶媒などを含む電解質溶液に浸漬された状態で収容されている。また、複数の素子本体を接続し、高容量化を目指したものも提案されている。

国際公開第２０１７／１３５４３７号

複数の素子本体を有する従来の電気化学デバイスでは、各内部電極に接続するリード端子が、電解質溶液を密封する収容部から、外装体の外表面へと引き出されている。しかしながら、シール部材などで封止される素子本体の封止構造では、リード端子に沿ってガスの移動が生じやすいため、外部に露出するリード端子の数が多くなると、素子本体を収容する収容部の密封性が不十分となる問題が生じていた。また、このような電気化学デバイスが高湿環境下で使用された場合には、外部の水分が収容部内へ侵入する速度が上昇し、電気化学デバイスの性能劣化を早めるおそれがある。

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、素子本体を収容する収容部の密封性が良好であり、長寿命化を達成し得る電気化学デバイスを提供する。

上記目的を達成するために、本発明に係る電気化学デバイスは、
セパレータシートを挟んで積層された一対の内部電極をそれぞれ有しており、並んで配置される第１素子本体及び第２素子本体と、
前記第１素子本体を電解質溶液に浸漬した状態で収容する第１収容部と、前記第２素子本体を電解質溶液に浸漬した状態で収容する第２収容部とを、内部に形成する外装シートと、
前記第１素子本体における前記一対の内部電極の一方に接続し、前記第１収容部から引き出されて前記外装シートから露出する第１露出部を有する第１引出側リード端子と、
前記第２素子本体における前記一対の内部電極の一方に接続し、前記第２収容部から引き出されて前記外装シートから露出する第２露出部を有する第２引出側リード端子と、
前記第１及び第２素子本体における前記一対の内部電極の他方を互いに接続しており、一部が前記第１及び第２収容部から引き出されるが、全体が前記外装シートに被覆されていて前記外装シートから露出しない接続部と、を有する。

このような電子化学デバイスは、複数の素子本体を有することにより高容量化を達成できるとともに、外装シートから電気化学デバイス表面に露出されるリード端子の数が内部電極の数より少ないため、第１及び第２素子本体を収容する収容部の密封性が良好である。また、第１素子本体の内部電極と第２素子本体の内部電極とを接続する接続部の全体が、外装シートに被覆されて露出しない構造となっているため、コンパクトでシンプルな構造でありながら、収容部の密封性を効果的に高めることができる。

また、例えば、 前記外装シートは、前記第１及び第２素子本体に対して前記一対の内部電極の積層方向の一方側に位置する表面外装と、前記第１及び第２素子本体に対して前記積層方向の他方側に位置する裏面外装と、を有してもよく、
前記接続部において前記第１及び第２収容部から引き出された部分は、樹脂で構成されるシール部を介して、前記表面外装と前記裏面外装の間に挟まれていてもよい。

接続部を、シール部を介して表面外装と裏面外装の間に挟むことにより、素子本体を収容する収容部の密封性を、効果的に高めることができる。

また、例えば、前記接続部において前記第１及び第２収容部から引き出された部分は、前記第１収容部と前記第２収容部との間を仕切っており樹脂で構成されるセンターシール部を介して、前記表面外装と裏面外装の間に挟まれていてもよい。

接続部において第１及び第２収容部から引き出された部分をセンターシール部に配置することで、この部分のサイズを小さくすることができる。また、接続部において第１及び第２収容部から引き出された部分を、センターシール部に配置することにより、電気化学デバイスに含まれるシール部の合計面積を縮小することができる。したがって、このような電気化学デバイスは、小型化に有利であるとともに、接続部周辺でのガスの透過を効果的に防止することができる。

また、例えば、前記表面外装と前記裏面外装とは、連続する１枚のシートを前記接続部に近接する端部で折り返して構成してあってもよい。これにより、電気化学デバイスに含まれるシール部の合計面積を縮小することができる。

表面外装と裏面外装とが、連続する１枚のシートを接続部に近接する端部で折り返して構成することにより、接続部において第１及び第２収容部から引き出された部分を小さくすることができる。

また、たとえば、前記一対の内部電極は、活性層と、前記活性層に対して前記セパレータシートから離間する側に積層される集電体層とを有し、
前記集電体層は、前記第１引出側リード端子、前記第２引出側リード端子又は前記接続部と一体であってもよい。
また、例えば、前記接続部は、前記第１素子本体に沿って延びる第１接続側リード端子と、前記第２素子本体に沿って前記第１接続側リード端子と平行に伸びる第２接続側リード端子と、前記第１接続側リード端子と前記第２接続側リード端子とを接続する接続片と、を有してもよく、
前記第１接続側リード端子と、前記第２接続側リード端子と、前記接続片とは、一体構造であってもよい。

集電体層とリード端子又は接続部を一体構造としたり、接続部を一体構造とすることにより、接続部分が生じてデバイスの厚みが増加する問題を解消できるため、このような電気化学デバイスは薄型化に対して有利であり、また接続のための製造工程を省略できるため、良好な生産性を有する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る電気二重層キャパシタの斜視図である。 図２は、図１のII-II線に沿う概略断面図である。 図３は、図１のIII−III線に沿う概略断面図である。 図４は、図１に示す電気二重層キャパシタの製造方法の第１段階を示す概念図である。 図５は、図１に示す電気二重層キャパシタの製造方法の第２段階を示す概念図である。 図６は、本発明の第２実施形態に係る電気二重層キャパシタの製造方法の第１段階を示す概念図である。 図７は、本発明の第２実施形態に係る電気二重層キャパシタの製造方法の第２段階を示す概念図である。 図８は、変形例にかかる電気二重層キャパシタの内部構造を表す概念図である。 図９は、参考例にかかる電気二重層キャパシタの斜視図である。 図１０は、試料１、２に係る電気二重層キャパシタの耐久試験の結果を表すグラフである。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。

第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態に係る電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）１０の斜視図である。ＥＤＬＣ１０は、素子本体（素子本体には、図４に示す第１素子本体３０と第２素子本体４０が含まれる。）を収容する外装シート２０を有する。図１において点線で示すように、外装シート２０の内部には、第１収容部２３と、第２収容部２４とが形成されている。

図４は、ＥＤＬＣ１０の外装シート２０を展開した状態を表している。図４に示すように、外装シート２０は、表面外装２１および裏面外装２２からなる２枚のシートを有している。裏面外装２２は、表面外装２１よりＸ軸方向の長さが長く、図１のように表面外装２１と裏面外装２２を重ねると、裏面外装２２のＸ軸負方向側の端部は、表面外装２１からはみ出す。また、裏面外装２２のＸ軸負方向端部は、第１収容部２３及び第２収容部２４より長くなっている。裏面外装２２のＸ軸負方向端部は、第１引出側リード端子５５及び第２引出側リード端子５７を支持するサポートタブ２７を構成する。

また、図１及び図４に示すように、表面外装２１及び裏面外装２２のＸ軸正方向端部は、いずれも第１収容部２３及び第２収容部２４より長くなっている。すなわち、表面外装２１において第１及び第２収容部２３、２４よりＸ軸正方向側に延長された部分はカバーシート２８を構成しており、裏面外装２２において第１及び第２収容部２３、２４よりＸ軸正方向側に延長された部分はサポートタブ２６を構成している。後述するように、表面外装２１のカバーシート２８と、裏面外装２２のサポートタブ２６とは、接続部５１を、積層方向（Ｚ軸方向）に挟んで収容している。

なお、外装シート２０は、独立した上下のシートである表面外装２１と裏面外装２２とを貼り合わせて形成してもよく、また、これとは異なり、一枚のシートを折り返して形成したものであってもよい。

図１に示すように、本実施形態では、ＥＤＬＣ１０は、Ｘ軸方向の長さＬ０がＹ軸方向の長さＷ０に比較して長い長方形状を有する。ただし、ＥＤＬＣ１０の形状はこれに限定されず、正方形でも、その他の多角形状、あるいは円形、楕円形、あるいはその他の形状でも良い。この実施形態では、外装シート２０の表面外装２１と裏面外装２２とが重なる方向を厚み方向（Ｚ軸方向）とし、それに相互に直交する方向をＸ軸方向およびＹ軸方向とする。

ＹＺ平面による断面図である図２に示すように、外装シート２０の内部には、２つの収容部である第１収容部２３と、第２収容部２４とが形成してある。それぞれの収容部２３、２４の内部には、図２及び図３に示す素子本体３０、４０に加えて、電解質溶液が注入されており、素子本体３０、４０は、電解質溶液に浸漬されている。

したがって、第１収容部２３には、第１素子本体３０が電解質溶液に浸漬した状態で収容してあり、第２収容部２４には、第２素子本体４０が電解質溶液に浸漬した状態で収容してある。第１素子本体３０及び第２素子本体４０は、電気二重層キャパシタの素子を構成しており、本実施形態に係るＥＤＬＣ１０は、２つのキャパシタ素子である素子本体３０、４０を有する。

図１において点線で示すように、外装シート２０の内部に形成される第１収容部２３と第２収容部２４とは、互いに同様の形状および大きさを有しており、外装シート２０の法線方向であるＺ軸方向からみて略矩形である。

図２及び図３に示すように、第１及び第２収容部２３、２４の上下方向（Ｚ軸正方向及び負方向）は、外装シート２０に覆われている。第１収容部２３の周縁２３ａおよび第２収容部２４の周縁２４ａ（各収容部２３、２４のＸＹ平面方向の境界）は、後述するシール部（第１〜第４シール部６１〜６３、６４ａ、６４ｂ）で封止されている。

ＸＺ平面による断面図である図３に示すように、第１素子本体３０は、セパレータシート３１を挟んで積層された、一対の内部電極である接続側内部電極３４と引出側内部電極３７とを有する。セパレータシート３１は空隙を有する多孔質体であり、セパレータシート３１が有する空隙には、電解質溶液が染み込んでいる。

接続側内部電極３４と引出側内部電極３７のうちの一方は、正極となり、他方は、負極となるが、構成は同じである。接続側内部電極３４は、活性層３５と集電体層３６とを有し、引出側内部電極３７は、接続側内部電極３４と同様に、活性層３８と集電体層３９とを有する。２つの活性層３５、３８は、それぞれセパレータシート３１の相互に反対面に接触するように積層されている。活性層３５は、セパレータシート３１の下面（Ｚ軸負方向側の面）に接触しており、活性層３８は、セパレータシート３１の上面（Ｚ軸正方向側の面）に接触している。

接続側内部電極３４の集電体層３６は、活性層３５に対してセパレータシート３１から離間する側（Ｚ軸負方向側）に積層されており、引出側内部電極３７の集電体層３９も、活性層３８に対してセパレータシート３１から離間する側（Ｚ軸正方向側）に積層されている。したがって、集電体層３６と集電体層３９との間には、活性層３５、３８と、セパレータシート３１とが挟まれている。

図２に示すセパレータシート３１は、接続側内部電極３４と引出側内部電極３７とを電気的に絶縁すると共に、電解質溶液が浸透可能であって、電解質溶液中のイオンが透過可能に構成してある。セパレータシート３１は、たとえば電気絶縁性の多孔質シートで構成される。セパレータシート３１として用いる電気絶縁性の多孔質シートとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン又はポリオレフィンからなるフィルムの単層体、積層体や、上記樹脂の混合物の延伸膜、あるいは、セルロース、ポリエステルおよびポリプロピレンからなる群より選択される少なくとも１種の構成材料からなる繊維不織布が挙げられる。

セパレータシート３１は、７０〜９０％の空隙率を有することが、電極間のイオンの移動を容易にして、第１素子本体３０の内部抵抗を下げる観点から好ましい。セパレータシート３１の厚さは、たとえば５〜５０μｍ程度である。

集電体層３６、３９としては、一般的に高い導電性を有する材料であれば特に限定されないが、低電気抵抗の金属材料が好ましく用いられ、たとえば、銅、アルミニウム、ニッケル等などのシートが用いられる。これらの集電体層３６、３９のそれぞれの厚みは、たとえば１０〜１００μｍ程度であるが、好ましくは８０μｍ以下、さらに好ましくは６０μｍ以下であり、さらにまた好ましくは１５〜８０μｍであり、特に好ましくは１５〜６０μｍである。

活性層３５、３８は、活物質およびバインダを含み、好ましくは導電助剤を含む。活性層３５は、集電体層３６の上面に設けてあり、活性層３８は、集電体層３９の下面に設けてある。

活物質としては、種々の電子伝導性を有する多孔体が挙げられ、たとえば、活性炭、天然黒鉛、人造黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ、メソカーボンファイバー（ＭＣＦ）、コークス類、ガラス状炭素、有機化合物焼成体等の炭素材料が挙げられる。バインダとしては、上記の活物質、好ましくは活物質および導電助剤を、集電体層３６、３９に固定することができれば特に限定されず、種々の結着剤を使用できる。バインダとしては、たとえば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂や、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）と水溶性高分子（カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸ナトリウム、デキストリン、グルテン等）との混合物等が挙げられる。

導電助剤は、電子伝導性を高めるために、活性層３５、３８に添加される材料である。導電助剤としては、例えば、カーボンブラック、アセチレンブラック等の炭素材料、銅、ニッケル、ステンレス、鉄等の金属微粉、炭素材料および金属微粉の混合物、ＩＴＯ等の導電性酸化物が挙げられる。

活性層３５、３８のそれぞれの厚さは、好ましくは、たとえば１〜１００μｍ程度である。活性層３５、３８は、各集電体層３６、３９の表面のうち、セパレータシート３１に向き合う表面部分の全体に形成されている。活性層３５、３８の面積は、セパレータシート３１の面積と同等以下である。活性層３５、３８は、公知の方法で作製することができる。

図４に示すように、接続側内部電極３４、及び引出側内部電極３７のＹ軸方向の幅は、接続側内部電極３４に接続する第１接続側リード端子５２及び引出側内部電極３７に接続する第１引出側リード端子５５のＹ軸方向の幅に等しく、好ましくは２〜１０ｍｍである。

なお、本実施形態において、「正極」とは、電気二重層キャパシタに電圧を印加した際に、電解質溶液中のアニオンが吸着する電極であり、「負極」とは、電気二重層キャパシタに電圧を印加した際に、電解質溶液中のカチオンが吸着する電極である。なお、電気二重層キャパシタに対して一度特定の正負の向きに電圧を印加して充電した後に再充電する際には、通常最初と同じ向きに充電を行い、逆向きに電圧を印加して充電することは少ない。

図４に示すように、第１素子本体３０と第２素子本体４０とは、後述するリード端子５２、５４、５５、５７による引き出し方向が、いずれもＸ軸方向となっており、互いの引き出し方向が平行になるように、並んで配置されている。図２に示すように、第２素子本体４０は、図３に示す第１素子本体３０と同様に、セパレータシート４１を挟んで積層された一対の内部電極である接続側内部電極４４と引出側内部電極４７とを有する。

図２に示すように、第２素子本体４０は、ＥＤＬＣ１０のＹ軸方向中央に設けられる第３シール部６３を基準として、第１素子本体３０と略対称に配置されているが、第２素子本体４０は、第１素子本体３０と同様の形状及び構造を有する。すなわち、第２素子本体４０の接続側内部電極４４は、活性層４５と集電体層４６とを有し、これらの活性層４５と集電体層４６は、第１素子本体３０の活性層３５及び集電体層３６と同様である。

また、第２素子本体４０の引出側内部電極４７は、活性層４８と集電体層４９とを有し、これらの活性層４８と集電体層４９は、第１素子本体３０の活性層３８及び集電体層３９と同様である。さらに、第２素子本体４０のセパレータシート４１は、第１素子本体３０のセパレータシート３１と同様である。したがって、第２素子本体４０の詳細については、説明を省略する。

図１に示す外装シート２０は、第１及び第２収容部２３、２４内の電解質溶液を透過させない材料からなる。また、図３に示すように、外装シート２０は、外装シート２０の内側層２０ｄ同士が、あるいは図４に示す封止用テープ６０ａ、６０ｂに対して、熱シールにより接合・一体化されるものであることが好ましい。また、第１シール部６１及び第２シール部６２などのシール部を形成する際に用いる封止用テープ６０ａ、６０ｂは、作業性から粘着テープなどのテープ状のものが好ましい。ただしテープに限らず塗布可能なシーラント樹脂であっても熱により溶融し接着可能なものであれば、どのような形態のものでも良い。

また、外装シート２０は、第１素子本体３０及び第２素子本体４０を密封する収容部２３、２４を形成し、収容部２３、２４の内部に、外部から空気や水分が進入するのを防止するもので構成してある。具体的には、外装シート２０は、単層シートでも良いが、図３における部分拡大図に示すように、金属シート２０ｃを、内側層２０ｄおよび外側層２０ｅで挟むように積層してある多層シートであることが好ましい。

図２に示すように、ＥＤＬＣ１０では、第１及び第２素子本体３０、４０に対して内部電極３４、３７、４４、４７の積層方向の一方側であるＺ軸正方向側に位置しており、引出側内部電極３７、４７に近接する外装シート２０が表面外装２１となっている。また、第１及び第２素子本体３０、４０に対してＺ軸負方向側に位置しており、接続側内部電極３４、４４に近接する外装シート２０が裏面外装２２となっている。ただし、ＥＤＬＣ１０における外装シート２０の配置はこれに限定されず、接続側内部電極３４、４４に近接する外装シートの部分が表面外装となっており、引出側内部電極３７、４７に近接する外装シートの部分が裏面外装となっていてもよい。

図３に示す金属シート２０ｃは、たとえばＡｌ、ステンレス等で構成してあることが好ましく、内側層２０ｄは、電気絶縁材で構成してあり、電解質溶液とは反応しにくく熱シール可能なポリプロピレンなどと同様な材質で構成してあることが好ましい。また、外側層２０ｅは、特に制限されず、たとえばＰＥＴ、ＰＣ、ＰＥＳ、ＰＥＮ、ＰＩ、フッ素樹脂、ＰＥ、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などで構成してあることが好ましい。外装シート２０の厚みは、好ましくは、５〜１５０μｍである。

本実施形態では、外装シート２０の耐力は、ＪＩＳ Ｚ２２４１において、３９０〜１２７５Ｎ／ｍｍ^２ 、好ましくは７８５〜９８０Ｎ／ｍｍ^２ である。また、外装シート２０の硬さは、ビッカース硬さ（Ｈｖ）（ＪＩＳ ２２４４）において、２３０〜４８０、好ましくは２８０〜３８０である。このような観点からは、外装シート２０の金属シート２０ｃは、ＪＩＳで規定するステンレス鋼ＳＵＳ３０４（ＢＡ）、ＳＵＳ３０４（１／２Ｈ）、ＳＵＳ３０４ Ｈ、ＳＵＳ３０１ ＢＡ、ＳＵＳ３０１（１／２Ｈ）、ＳＵＳ３０１（３／４Ｈ）が好ましい。

図３に示すように、第１引出側リード端子５５は、第１素子本体３０が有する一対の内部電極３４、３７の一方である引出側内部電極３７に接続している。すなわち、第１引出側リード端子５５は、引出側内部電極３７の集電体層３９に対して電流の入出力端子の役割を果たす導電部材である。第１引出側リード端子５５は、引出側内部電極３７の集電体層３９と継ぎ目のない一体構造であり、第１引出側リード端子５５は、図３に示す集電体層３９と同様に、断面が矩形の帯状である。

図４に示すように、第２引出側リード端子５７は、第２素子本体４０が有する一対の内部電極４４、４７の一方である引出側内部電極４７に接続している。第２引出側リード端子５７は、引出側内部電極４７の集電体層４９に対して電流の入出力端子の役割を果たす導電部材である。第２引出側リード端子５７は、第１引出側リード端子５５と同様の構造を有している。すなわち、第２引出側リード端子５７は、引出側内部電極４７の集電体層４９と継ぎ目のない一体構造であり、断面が矩形の帯状形状を有する。

図３及び図４に示すように、第１引出側リード端子５５は、第１収容部２３からＸ軸負方向側に引き出されて、外装シート２０から外部に露出する第１露出部５５ａを有する。また、第２引出側リード端子５７も、第１引出側リード端子５５と同様に、第２収容部２４からＸ軸負方向側に引き出されて、外装シート２０から外部に露出する第２露出部５７ａを有する。ＥＤＬＣ１０が電気回路等に実装される際、第１及び第２露出部５５ａ、５７ａに対して外部の配線が接続される。

図４に示すように、ＥＤＬＣ１０は、第１及び第２素子本体３０、４０における一対の内部電極の他方である接続側内部電極３４、４４を互いに接続する接続部５１を有する。接続部５１は、Ｚ軸方向から見てＵ字状の帯状形状を有する。接続部５１は、第１素子本体３０に沿ってＸ軸方向に延びる第１接続側リード端子５２と、第２素子本体４０に沿って、かつ第１接続側リード端子５２と並行に延びる第２接続側リード端子５４と、第１接続側リード端子５２と第２接続側リード端子５４とを接続しており、Ｙ軸方向に沿って伸びる接続片５３とを有する。第１接続側リード端子５２と、第２接続側リード端子５４と、接続片５３とは、継ぎ目のない一体構造である。

図３及び第４に示すように、第１及び第２接続側リード端子５２、５４は、第１及び第２素子本体３０、４０が有する接続側内部電極３４、４４の集電体層３６、４６に対して電流の入出力端子の役割を果たす導電部材である。第１及び第２接続側リード端子５２、５４及び接続片５３からなる接続部５１は、接続側内部電極３４、４４の集電体層３６、４６と継ぎ目のない一体構造となっており、同じ厚みを有する。

ただし、各リード端子５２、５４、５５、５７の構造としては集電体層３６、３９、４６、４９と一体構造であるものに限定されず、集電体層３６、３９、４６、４９とは別の導電性部材で形成してもよく、各集電体層３６、３９、４６、４９に対して、接合部材などを介して電気的に接続してあっても良い。その場合には、各リード端子５２、５４、５５、５７の厚みは、集電体層３６、３９、４６、４９の厚みと異ならせることも可能であり、たとえば１０〜１００μｍ程度、好ましくは６０μｍ以下、さらに好ましくは２０〜６０μｍである。

図４に示すように、接続部５１の一部は、第１及び第２収容部２３、２４から引き出されている。しかしながら、図１と図４の比較から理解できるように、接続部５１において、第１及び第２収容部２３、２４から引き出された部分は、樹脂で構成される第１シール部６１（図３参照）を介して、表面外装２１におけるカバーシート２８と裏面外装２２におけるサポートタブ２６との間に挟まれている。

したがって、接続部５１の全体は、外装シート２０に被覆されていて外装シート２０から露出せず、接続部５１は、第１及び第２引出側リード端子５５、５７のような露出部５５ａ、５７ａを有しない。なお、詳細は製造方法で説明するが、図４に示す封止用テープ６０ｂと外装シート２０の内側層２０ｄとが、製造工程で溶融・硬化することにより、第１シール部６１となる。

図４に示すように、第１及び第２接続側リード端子５２、５４は、各素子本体３０、４０からＸ軸正方向側へ引き出されている。一方、第１及び第２引出側リード端子５５、５７は、各素子本体３０、４０からＸ軸負方向側に引き出されている。すなわち、第１及び第２接続側リード端子５２、５４と第１及び第２引出側リード端子５５、５７とは、Ｘ軸方向の相互に反対側からサポートタブ２６、２７に沿って引き出されている。

図１及び図４に示すように、第１及び第２収容部２３、２４の周縁２３ａ、２４ａのうち、Ｘ軸正方向側の部分は、第１シール部６１によってシールされている。図３及び図４に示すように、第１シール部６１は、接続部５１のうち第１及び第２収容部２３、２４から引き出された部分を、全て覆っている。

図１及び図４に示すように、第１、及び第２収容部２３、２４の周縁２３ａ、２４ａのうち、Ｘ軸負方向側の部分は、第２シール部６２によってシールされている。また、図４に示すように、Ｘ軸負方向側に露出する露出部５５ａ、５７ａを有する第１及び第２引出側リード端子５５、５７は、第２シール部６２を通って、外装シート２０の表面へ引き出されている。

第１シール部６１および第２シール部６２は、図４に示す封止用テープ６０ａ、６０ｂと、図３に示す外装シート２０の内側層２０ｄとが、熱シール時の加熱により一体化されて形成される。すなわち、図３に示すように、外装シート２０の裏面に形成してある内側層（樹脂）２０ｄの一部が、封止用テープ６０ａと共に、リード端子５２、５４、５５、５７の外周表面に密着して熱溶着部となり、第１シール部６１および第２シール部６２での密封性を向上させる。なお、第１シール部６１及び第２シール部６２の一部であって、リード端子５２、５４、５５、５７を挟まない部分では、封止用テープ６０ａが配置されていなくてもよく、表面外装２１の内側層２０ｄと裏面外装２２の内側層２０ｄとが直接融着していてもよい。

また、図１に示すように、ＥＤＬＣ１０は、第１収容部２３及び第２収容部２４の周縁２３ａ、２４ａをシールするシール部として、第１及び第２シール部６１、６２の他に、リード端子５２、５４、５５、５７が引き出されない第３シール部６３及び第４シール部６４ａ、６４ｂを有する。これらの第３シール部６３及び第４シール部６４ａ、６４ｂは、第１及び第２収容部２３、２４のＸ軸方向の両側を、Ｙ軸方向に沿ってシールする。

図１〜図３に示すように、第３シール部６３は、第１収容部２３と第２収容部２４との間を、お互いの収容部２３、２４の間を電解質溶液が移動できないように隔てているセンターシール部である。第３シール部６３は、ＥＤＬＣ１０のＹ軸方向中央部分を、Ｘ軸方向に沿って熱シールし、表面外装２１の内側層２０ｄと裏面外装２２の内側層２０ｄとが融着して一体化することにより、形成される。

同様に、第１収容部２３の第４シール部６４ａと第２収容部２４の第４シール部６４ｂとは、ＥＤＬＣ１０のＹ軸方向両端部を、Ｘ軸方向に沿って熱シールし、表面外装２１の内側層２０ｄと裏面外装２２の内側層２０ｄとが融着して一体化することにより、形成される。

図５に示すように、第３シール部６３および第４シール部６４ａ、６４ｂのＸ軸正方向側の端部は、第１シール部６１に接続するように形成してあり、これらの第３シール部６３および第４シール部６４ａ、６４ｂのＸ軸負方向側の端部は、第２シール部６２に接続するように形成してある。Ｘ軸方向に沿って形成される第３シール部６３及び第４シール部６４ａ、６４ｂと、Ｙ軸方向に沿って形成される第１シール部６１及び第２シール部６２が、図５に示すように繋がっていることにより、外装シート２０の内部に形成される第１及び第２収容部２３、２４は、外部に対して良好に密封される。

なお、各収容部２３、２４の周縁２３ａ、２４ａは、図５に示すように、全てシール部６１、６２、６３及び６４ａ、６４ｂによってシールされていてもよいが、周縁２３ａ、２４ａの一部は、他の方法又は構造によりシールされていてもよい。たとえば、外装シート２０を折り返して用いる場合は、周縁２３ａ、２４ａの一部は、外装シート２０の折り返し部分で規定されていてもよい。

第１収容部２３及び第２収容部２４に、第１素子本体３０や第２素子本体４０と共に収容される電解質溶液としては、電解質を有機溶媒に溶解させたものが使用される。電解質としては、たとえば、テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレート（ＴＥＡ^＋ ＢＦ^{４ −} ）、トリエチルモノメチルアンモニウムテトラフルオロボレート（ＴＥＭＡ^＋ ＢＦ^{４ −} ）等の４級アンモニウム塩など、アンモニウム塩、アミン塩、或いはアミジン塩などを用いるのが好ましい。なお、これらの電解質は１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。

また、有機溶媒としては、公知の溶媒を使用することができる。有機溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、ジメチルホルムアミド、スルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリル、メトキシアセトニトリルなどが好ましく挙げられる。これらは単独で使用してもよく、２種以上を任意の割合で混合して使用してもよい。好ましくは、有機溶媒（溶剤）としては、カーボネート系の溶媒が好ましい。

次に、図４および図５を用いて、本実施形態のＥＤＬＣ１０の製造方法の一例について説明する。

図４に示すように、まず、第１及び第２素子本体３０、４０を製造する。第１及び第２素子本体３０、４０を製造するために、まず、接続側内部電極３４、４４と接続部５１とが一体となったＵ字状の帯状体を準備する。次に、接続部５１を覆うように、封止用テープ６０ｂを貼り付ける。また、一方で、引出側内部電極３７と第１引出側リード端子５５が一体となった帯状体と、引出側内部電極４７と第２引出側リード端子５７とが一体となった帯状体とを準備する。２つの帯状体を平行に並べ、引出側内部電極３７、４７とリード端子５５、５７との境界部分に、封止用テープ６０ａを貼り付ける。

封止用テープ６０ａ、６０ｂは、帯状体の表裏両面に貼り付けられてもよく、一方側にのみ貼り付けられてもよい。封止用テープ６０ａ、６０ｂのＹ軸方向幅は、帯状体を挟んで第１及び第２収容部２３、２４を封止できるように、適切な幅に設定される。さらに、封止用テープ６０ａを貼り付けた帯状体の間に、セパレータシート３１、４１を配置し、第１及び第２素子本体３０、４０を組み立てる。

次に、図４に示す第１及び第２素子本体３０、４０の全体を覆うように、外装シート２０の表面外装２１を、裏面外装２２に重ね合わせる。これにより、図５に示すように、第１及び第２素子本体３０、４０は、外装シート２０により上下方向を覆われる。なお、外装シート２０は、Ｙ軸方向に予め長く形成してある。

次に、図５に示すように、第１シール部６１と第２シール部６２とを形成する。第１シール部６１及び第２シール部６２の形成は、封止用テープ６０ａ、６０ｂを表面外装２１と裏面外装２２とで挟み込む位置で、これらの表面外装２１及び裏面外装２２のＺ軸方向の外側から熱融着治具で加熱加圧することにより行われる。その際に、封止用テープ６０ａ、６０ｂは、加圧および加熱により流動する接着用樹脂として、外装シート２０の内側層２０ｄ（図３参照）と密着して一体化され、固化後に第１及び第２シール部６１、６２となる。封止用テープ６０ａ、６０ｂの融着時に、封止用テープ６０ａを構成する樹脂がはみだし、表面外装２１のＸ軸負方向の先端部に位置する金属シート２０ｃの露出面を覆うことが好ましい（図３参照）。ショート不良などを防止するためである。

第１シール部６１が形成されることにより、図１に示す第１及び第２収容部２３、２４の周縁２３ａ、２４ａのうちＸ軸正方向側の部分が形成され、第２シール部６２が形成されることにより、第１及び第２収容部２３、２４の周縁２３ａ、２４ａのうちＸ軸負方向側の部分が形成される。

次に、図５に示すように、外装シート２０におけるＹ軸方向中央部分について、第１シール部６１と第２シール部６２の間の部分を、Ｘ軸方向に沿って加熱加圧し、第３シール部６３を熱シール部により形成する。Ｙ軸方向中央部分の第３シール部６３が形成されることにより、図１に示す第１収容部２３の周縁側辺２３ａｃと第２収容部２４の周辺側辺２４ａｃが形成される。なお、第３シール部６３の形成は、第１及び第２シール部６１、６２の形成より前に行ってもよい。

次に、第４シール部６４ａ、６４ｂが形成されていない外装シート２０の開口２０ｆから、形成中の第１収容部２３及び第２収容部２４へ、電解質溶液を注入する。開口２０ｆから電解質溶液を注入したのち、図５に示すように、外装シート２０のＹ軸方向両側部分について、第１シール部６１と第２シール部６２の間部分を、Ｘ軸方向に沿って加熱加圧し、Ｙ軸方向両側の第４シール部６４ａ、６４ｂを形成する。第４シール部６４ａ、６４ｂが形成されることにより、図１に示す第１収容部２３の周縁側辺２３ａｄと、第２収容部２４の周縁側辺２４ａｄが形成される。

その後に、図５に示すように、第４シール部６４ａ、６４ｂの外側の切断線７０に沿って外装シート２０を切断し、外装シート２０の余剰部分を除去することで、本実施形態のＥＤＬＣ１０が得られる。

本実施形態では、たとえばＥＤＬＣ１０の最大厚みを１ｍｍ以下、好ましくは０．９ｍｍ以下、さらに好ましくは０．５ｍｍ以下にすることができる。

ＥＤＬＣ１０は、図１に示すように、複数の素子本体３０、４０を有することにより高容量化を達成できるとともに、外装シート２０からＥＤＬＣ１０表面に露出されるリード端子５５、５７の数（２つ）が、ＥＤＬＣ１０に含まれる内部電極３４、３７、４４、４７の数（４つ）より少ないため、第１及び第２素子本体３０、４０を収容する第１及び第２収容部２３、２４の密封性が良好である。

また、第１素子本体３０の接続側内部電極３４と第２素子本体４０の接続側内部電極４４とを接続する接続部５１の全体が、外装シート２０に被覆されて露出しない構造となっているため、コンパクトでシンプルな構造でありながら、第１及び第２収容部２３、２４の密封性を効果的に高めることができる。

ＥＤＬＣ１０では、接続部５１のうち、収容部２３、２４から引き出される部分についてはすべて、第１シール部６１を介して表面外装２１と裏面外装２２との間に挟んでいる。これにより、ＥＤＬＣ１０は、リード端子に沿って収容部から外部まで続くガスの移動経路が形成されることを効果的に防止し、第１及び第２収容部２３、２４の密封性を効果的に高めることができる。

また、接続部５１が外装シート２０に覆われているため、別途絶縁シートなどを取り付けなくても、接続部５１は好適に絶縁されている。また、接続部５１が外装シート２０によって両側から保護されるため、ＥＤＬＣ１０は接続部５１の損傷を防ぎ、曲げ応力などの外力に対して良好な耐久性を奏する。

第２実施形態
図６は、本発明の第２実施形態に係るＥＤＬＣ１１０の製造方法の第１段階を表す概念図であり、図７は、ＥＤＬＣ１１０の製造方法の第２段階を表す概念図である。第２実施形態に係るＥＤＬＣ１１０は、外装シート１２０の形状、封止用テープ１６０ｂ、第１シール部１６１、第３シール部１６３などの形状が異なるが、第１及び第２素子本体３０、４０などその他の形状及び構造については、図４及び図５等に示すＥＤＬＣ１０と同様である。したがって、ＥＤＬＣ１１０の説明では、ＥＤＬＣ１０との相違点のみ説明し、ＥＤＬＣ１０との共通点については、説明を省略する。

図７に示すように、ＥＤＬＣ１１０の外装シート１２０は、１枚のシートを折り返して形成された表面外装１２１および裏面外装１２２を有している。外装シート１２０は、図３に示すＥＤＬＣ１０の外装シート２０と同様の３層構造を有しており、外装シート１２０の内部には、第１収容部１２３及び第２収容部１２４が形成されている。

図４と図６との比較から理解できるように、ＥＤＬＣ１１０の外装シート１２０は、ＥＤＬＣ１０の外装シート２０とは形状が異なっている。すなわち、ＥＤＬＣの外装シート１２０は、連続する１枚のシートを接続部５１に近接する端部１１５（Ｘ軸正方向側の端部、図７参照）で折り返して構成してある。なお、外装シート１２０は、図４に示す外装シート２０と同様に、独立した２枚のシートを貼り合わせて形成するものであってもよい。

また、図６に示すように、ＥＤＬＣ１１０の第１及び第２収容部１２３、１２４は、接続部５１の第１接続側リード端子５２及び第２接続側リード端子５４を収容するように、Ｘ軸正方向側へ延長されている。ＥＤＬＣ１１０では、接続部５１において第１及び第２収容部１２３、１２４から引き出される部分は接続片５３の一部のみであり、この部分に封止用テープ１６０ｂが配置される。

ＥＤＬＣ１１０の製造では、図６に示すように、外装シート１２０に第１素子本体３０、４０、接続部５１、第１及び第２引出側リード端子５５、５７、封止用テープ６０ａ、１６０ｂを配置した後、外装シート１２０の表面外装１２１を、裏面外装１２２に対して折り返す。これにより、図７に示すように、第１及び第２素子本体３０、４０は、外装シート２０により上下方向を覆われる。

次に、図７に示すように、第１シール部１６１と第２シール部６２とを形成する。第２シール部６２の形成については、図５に示すＥＤＬＣ１０と同様に、封止用テープ６０ａを表面外装２１と裏面外装２２とで挟み込み、熱融着治具で加熱加圧することにより行われる。一方、第１シール部１６１は、外装シート１２０における接続部５１に近接する端部１１５（Ｘ軸正方向側の端部、図７参照）を熱融着治具で加熱加圧し、外装シート１２０の内側層２０ｄ同士を融着させて形成する。

なお、第１シール部６１の形成は省略してもよい。この場合、第１及び第２収容部１２３、１２４のＸ軸正方向側の部分は、外装シート１２０の折り返し部分で構成される。次に、外装シート２０におけるＹ軸方向中央部分について、第１シール部６１と第２シール部６２の間の部分を、Ｘ軸方向に沿って加熱加圧し、収容部２３、２４の間を電解質溶液が移動できないように隔てるセンターシール部である第３シール部１６３を、熱シール部により形成する。第３シール部１６３の一部は、封止用テープ１６０ｂと接続片５３とを、表面外装２１と裏面外装２２とで挟み込み、これを熱融着することにより形成される。

次に、図７に示すように、外装シート１２０の開口２０ｆから電解質溶液を注入する。さらに、電解質溶液注入後に、外装シート１２０のＹ軸方向両側部分について、第１シール部１６１と第２シール部６２の間部分を、Ｘ軸方向に沿って加熱加圧し、Ｙ軸方向両側の第４シール部６４ａ、６４ｂを形成する。。

これにより、接続部５１の接続片５３において第１及び第２収容部１２３、１２４から引き出されている部分は、第１収容部１２３と第２収容部１２４とを仕切っており樹脂で構成される第３シール部１６３を介して、表面外装１２１と裏面外装１２２との間に挟まれる。

その後に、図７に示すように、第４シール部６４ａ、６４ｂの外側の切断線７０に沿って外装シート１２０を切断し、外装シート１２０の余剰部分を除去することで、本実施形態のＥＤＬＣ１１０が得られる。

第２実施形態に係るＥＤＬＣ１１０は、ＥＤＬＣ１０と同様に接続部５１を外装シート１２０で覆う構造を採用しつつ、外装シート１２０内に形成される第１及び第２収容部１２３、１２４を拡大することができるため、小型化の点で有利である。また、ＥＤＬＣ１１０は、第１シール部１６１の面積を狭くすることが可能であり、また、接続部５１がＥＤＬＣ１０の端部の第１シール部１６１ではなく、ＥＤＬＣ１０中央の第３シール部１６３で引き出されるため、第１及び第２収容部１２３、１２４の外環境に対する密封性が良好である。

上述のように、実施形態を挙げて本発明を説明してきたが、本発明は上述した実施形態のみに限定されず、他の実施形態及び変形例があることは言うまでもない。たとえば、上述の実施形態では、第１及び第２接続側リード端子５２、５４並びに第１及び第２引出側リード端子５５、５７と、引出側内部電極３７、４７及び接続側内部電極３４、４４のＹ軸方向の幅は同一であるが、リード端子５２、５４、５５、５７と内部電極３４、３７、４４、４７の形状はこれに限定されない。

図８に示すように、変形例に係るＥＤＬＣ２１０では、内部電極２３４、２４４のＹ軸方向幅を、接続側リード端子２５２、２５４及び引出側リード端子２５５、２５７のＹ軸方向幅より大きくして、各素子本体２３０、２４０における内部電極２３４、２４４の対向面積を拡大させている。

また、図１に示す接続側リード端子５２、５４は、引出側リード端子５５、５７とは反対側（Ｘ軸正方向）に引き出されているが、リード端子５２、５４、５５、５７の配置はこれに限定されない。図８に示すＥＤＬＣ２１０のように、接続側リード端子２５２、２５４は、引出側リード端子２５５、２５７と同じ方向（Ｘ軸負方向）に引き出されてもよい。また、ＥＤＬＣ２１０では、第２シール部となる封止テープ２６０ａが、接続側リード端子２５２、２５４と引出側リード端子２５５、２５７に貼り付けられてもよい。

以下、実施例と比較例を示して本発明をさらに具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定されない。

試料１
図１〜図５に示すＥＤＬＣ１０と同様の構造を有するＥＤＬＣを製造し、試料１とした。

試料２
図９に示すように、接続部３５１の一部が、外装シート３２０の表面に露出したＥＤＬＣ３１０を製造し、試料２とした。ＥＤＬＣ３１０は、外装シート３２０が、図１に示す外装シート２０におけるカバーシート２８に相当する部分を有さず、第１シール部３６１が第２シール部６２と対称な形状である点で試料１に相当するＥＤＬＣ１０とは異なるが、その他の点では試料１と同様である。

耐久試験
試料１、２に係るＥＤＬＣ１０、３１０を、温度８５℃、湿度８５％の環境に設置し、初期状態からのインピーダンスの変化を測定した。図１０は、試料１、２のＥＤＬＣ１０、３１０のインピーダンスの変化をプロットしたグラフであり、横軸は耐久時間であり、縦軸は各試料１、２のインピーダンスの測定結果である。

図１０に示すグラフからは、接続部５１が外装シート２０に覆われた試料１は、接続部３５１の一部が外装シート３２０から外部へ露出する試料２に比べて時間経過に伴うインピーダンスの変化（増加）が少なくなっていることが理解できる。特に、耐久時間が２５０時間以上になると、試料１と試料２とのインピーダンスの差が大きくなることが分かる。これにより、接続部５１が外装シート２０に覆われた試料１は、耐久性が向上することが確認された。

１０、１１０…ＥＤＬＣ
２０、１２０…外装シート
２０ｃ…金属シート
２０ｄ…内側層
２０ｅ…外側層
２０ｆ…開口
２１、１２１…表面外装
２２、１２２…裏面外装
２３、１２３…第１収容部
２４、１２４…第２収容部
２３ａ、２４ａ…周縁
２６、２７…サポートタブ
２８…カバーシート
３０…第１素子本体
３１、４１…セパレータシート
３４、４４…接続側内部電極
３５、３８、４５、４８…活性層
３６、３９、４６、４９…集電体層
３７、４７…引出側内部電極
４０…第２素子本体
５１…接続部
５２…第１接続側リード端子
５３…接続片
５４…第２接続側リード端子
５５…第１引出側リード端子
５５ａ…第１露出部
５７…第２引出側リード端子
５７ａ…第２露出部
６１、１６１…第１シール部
６２…第２シール部
６３、１６３…第３シール部
６４ｂ、６４ａ…第４シール部
６０ａ、６０ｂ、１６０ｂ…封止用テープ

Claims (4)

1. セパレータシートを挟んで積層された一対の内部電極をそれぞれ有しており、並んで配置される第１素子本体及び第２素子本体と、
   前記第１素子本体を電解質溶液に浸漬した状態で収容する第１収容部と、前記第２素子本体を電解質溶液に浸漬した状態で収容する第２収容部とを、内部に形成する外装シートと、
   前記第１素子本体における前記一対の内部電極の一方に接続し、前記第１収容部から引き出されて前記外装シートから露出する第１露出部を有する第１引出側リード端子と、
   前記第２素子本体における前記一対の内部電極の一方に接続し、前記第２収容部から引き出されて前記外装シートから露出する第２露出部を有する第２引出側リード端子と、
   前記第１及び第２素子本体における前記一対の内部電極の他方を互いに接続しており、一部が前記第１及び第２収容部から引き出されるが、全体が前記外装シートに被覆されていて前記外装シートから露出しない接続部と、を有し、
   前記外装シートは、前記第１及び第２素子本体に対して前記一対の内部電極の積層方向の一方側に位置する表面外装と、前記第１及び第２素子本体に対して前記積層方向の他方側に位置する裏面外装と、を有し、
   前記接続部において前記第１及び第２収容部から引き出された部分は、前記第１収容部と前記第２収容部との間を仕切っており樹脂で構成されるセンターシール部を介して、前記表面外装と前記裏面外装の間に挟まれており、
   前記センターシール部のうち前記接続部と前記外装シートに挟まれる部分の厚みは、前記センターシール部のうち前記第１素子本体と前記第２素子本体との間に配置される部分の厚みより厚いことを特徴とする電気二重層キャパシタ。
2. 前記表面外装と前記裏面外装とは、連続する１枚のシートを前記接続部に近接する端部で折り返して構成してあることを特徴とする請求項１に記載の電気二重層キャパシタ。
3. 前記一対の内部電極は、活性層と、前記活性層に対して前記セパレータシートから離間する側に積層される集電体層とを有し、
   前記集電体層は、前記第１引出側リード端子、前記第２引出側リード端子又は前記接続部と一体構造であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のいずれかに記載の電気二重層キャパシタ。
4. 前記接続部は、前記第１素子本体に沿って延びる第１接続側リード端子と、前記第２素子本体に沿って前記第１接続側リード端子と平行に伸びる第２接続側リード端子と、前記第１接続側リード端子と前記第２接続側リード端子とを接続する接続片と、を有し、
   前記第１接続側リード端子と、前記第２接続側リード端子と、前記接続片とは、一体構造であることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の電気二重層キャパシタ。

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