JPH04154106A - 電気二重層コンデンサ - Google Patents
電気二重層コンデンサInfo
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- JPH04154106A JPH04154106A JP2277903A JP27790390A JPH04154106A JP H04154106 A JPH04154106 A JP H04154106A JP 2277903 A JP2277903 A JP 2277903A JP 27790390 A JP27790390 A JP 27790390A JP H04154106 A JPH04154106 A JP H04154106A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は電気二重層コンデンサ、特に大型の電気二重層
コンデンサに関するものである。
コンデンサに関するものである。
［従来の技術〕
従来、大電流放電の用途に適する大型の電気二重層コン
デンサは、第６図に示すような円筒形構造が採用されて
いた。即ち、金属集電体１．１′の両面に活性炭を主成
分とする電極層を形成した帯状の正極２と、これと同じ
構成からなる帯状の負極３の間に帯状セパレータ４を挟
み込み、これらをうず巻き状に巻き回した後有底円筒状
の金属ケース５の中に納め、電解液を含浸させた後、正
極２及び負極３の金属集電体１．１′より引き出された
リード６．６′を電気絶縁性の蓋体８に設けられた外部
端子９．９′にそれぞれ接続し、蓋体８を金属ケース５
に嵌合し、蓋体８と金属ケース５の開口部を種畜に封口
している。
デンサは、第６図に示すような円筒形構造が採用されて
いた。即ち、金属集電体１．１′の両面に活性炭を主成
分とする電極層を形成した帯状の正極２と、これと同じ
構成からなる帯状の負極３の間に帯状セパレータ４を挟
み込み、これらをうず巻き状に巻き回した後有底円筒状
の金属ケース５の中に納め、電解液を含浸させた後、正
極２及び負極３の金属集電体１．１′より引き出された
リード６．６′を電気絶縁性の蓋体８に設けられた外部
端子９．９′にそれぞれ接続し、蓋体８を金属ケース５
に嵌合し、蓋体８と金属ケース５の開口部を種畜に封口
している。
［発明の解決しようとする課題］
しかしながら、このような従来型の２コンデンサにおい
ては、うす巻き状に巻回する必要があることから、金属
集電体の厚さは自ずと限定され、最大でも０．１５ｍｍ
程度であったため、大電流放電時のオーム損が大きく、
出力が低下してしまうという問題があった。また、帯状
の正極あるいは負極から効率よ（外部端子へ電流を取り
出すためには、電極の長平方向の数カ所からリードを引
き出す必要があり、リード数が少ない場合はオーム損が
大きく出力が低下し、リード数を増やした場合はオーム
損はある程度低減できるものの、電極の巻回作業と外部
端子へのリードの接続作業が大変困難であるという問題
があった。
ては、うす巻き状に巻回する必要があることから、金属
集電体の厚さは自ずと限定され、最大でも０．１５ｍｍ
程度であったため、大電流放電時のオーム損が大きく、
出力が低下してしまうという問題があった。また、帯状
の正極あるいは負極から効率よ（外部端子へ電流を取り
出すためには、電極の長平方向の数カ所からリードを引
き出す必要があり、リード数が少ない場合はオーム損が
大きく出力が低下し、リード数を増やした場合はオーム
損はある程度低減できるものの、電極の巻回作業と外部
端子へのリードの接続作業が大変困難であるという問題
があった。
また、電極を巻回するため、特に内側の曲率の小さな部
分で金属集電体から活性炭を含む電極層が剥離及び脱落
してしまうことがあり、コンデンサの信頼性も低下させ
る原因となっていた。
分で金属集電体から活性炭を含む電極層が剥離及び脱落
してしまうことがあり、コンデンサの信頼性も低下させ
る原因となっていた。
［課題を解決するための手段］
本発明は、前述の問題点を解決するべくなされたもので
あり、有機電解液と電極の界面に形成される電荷を蓄積
することを利用する電気二重層コンデンサにおいて、金
属集電体上に活性炭を主成分とする電極層を形成した平
板状の正極及び負極をセパレータ材料を間に介在させて
交互に積層し、複数枚の正極及び負極中の金属集電体よ
り引き出されたリードをそれぞれ正極外部端子及び負極
外部端子へ接続されたことを特徴とする電気二重層コン
デンサを提供するものである。
あり、有機電解液と電極の界面に形成される電荷を蓄積
することを利用する電気二重層コンデンサにおいて、金
属集電体上に活性炭を主成分とする電極層を形成した平
板状の正極及び負極をセパレータ材料を間に介在させて
交互に積層し、複数枚の正極及び負極中の金属集電体よ
り引き出されたリードをそれぞれ正極外部端子及び負極
外部端子へ接続されたことを特徴とする電気二重層コン
デンサを提供するものである。
第１図に本発明に係る大形電気二重層コンデンサの基本
構造を示す。ここで用いられる正極ｌＯ及び負極１１は
、第２図に示すように、金属集電体１２の両側に活性炭
を主成分とする電極層１３．１３′を形成した平板状電
極である。最外部に配置される電極では内側面のみ電極
層が形成される。ここで用いられる金属集電体Ｉ２とし
ては、電圧を印加した際に溶出などが起こらない電気化
学的に不活性な金属が望ましく、ステンレスなどの耐食
鋼、Ｎｉ、Ｃｕなどとベースとする耐食合金、Ａｌ、Ｔ
ｉなどの弁作用金属が好適に用いられる。また、これら
の金属集電体は表面が平滑な平板が用いられるが、電極
層との集電効率を上げるためにはパンチングメタル、エ
キスバンドメタル、金属網などの形状のものが好ましい
６金属集電体上に形成される電極層には、電気二重層を
形成し電荷蓄積を行う活性炭粒子が主成分として含まれ
、これに加えて導電性を付与するためのカーボンブラッ
クやグラファイト粒子などの導電性フィラーと、形状を
保持するためのバインダとしてポリテトラフルオロエチ
レンなどの高分子系化合物を添加することが好ましい。
構造を示す。ここで用いられる正極ｌＯ及び負極１１は
、第２図に示すように、金属集電体１２の両側に活性炭
を主成分とする電極層１３．１３′を形成した平板状電
極である。最外部に配置される電極では内側面のみ電極
層が形成される。ここで用いられる金属集電体Ｉ２とし
ては、電圧を印加した際に溶出などが起こらない電気化
学的に不活性な金属が望ましく、ステンレスなどの耐食
鋼、Ｎｉ、Ｃｕなどとベースとする耐食合金、Ａｌ、Ｔ
ｉなどの弁作用金属が好適に用いられる。また、これら
の金属集電体は表面が平滑な平板が用いられるが、電極
層との集電効率を上げるためにはパンチングメタル、エ
キスバンドメタル、金属網などの形状のものが好ましい
６金属集電体上に形成される電極層には、電気二重層を
形成し電荷蓄積を行う活性炭粒子が主成分として含まれ
、これに加えて導電性を付与するためのカーボンブラッ
クやグラファイト粒子などの導電性フィラーと、形状を
保持するためのバインダとしてポリテトラフルオロエチ
レンなどの高分子系化合物を添加することが好ましい。
電極層の形成方法としては、スプレー法、ドクターブレ
ード法、スクリーンプリント法、押出し法などいずれで
も可能である。この際、金属集電体表面にはあらかじめ
カーボンブラックあるいはグラファイトなどのカーボン
層を形成しておくほうが、電極層との接触抵抗を低下さ
せる上で好ましい。
ード法、スクリーンプリント法、押出し法などいずれで
も可能である。この際、金属集電体表面にはあらかじめ
カーボンブラックあるいはグラファイトなどのカーボン
層を形成しておくほうが、電極層との接触抵抗を低下さ
せる上で好ましい。
このような構造を基本する正極ｌＯ及び負極１１からは
外部端子へ電気的導通を取るためのリード部が金属集電
体の一部から引き出されている。第２図に示すように、
集電体の一部に突起部を設け、これをリード部１４とし
て作用させることが最も簡便で好ましい方法である。勿
論、他の金属線あるいは板状のものを溶接などによって
上記金属集電体に取付け、リード部として使用してもか
まわない。これらの正極１０、負極１１は第３図に示す
ようにセパレータ１５を間に介装して正極と負極と交互
に積層化される。正極側のリード部１４及び負極側のリ
ード部１４′は第４図に示すように電気溶接などによっ
て、１つに結合し、同時に外部端子１７．１７’へ接続
するためのリード体１６．１６′を結合する方法が好ま
しい。この結合はボルト締めあるいは、はとめ等の機械
的接合法にとっても可能である。作業が繁雑になるが、
各電極のリード部２．２′をそれぞれ直接外部端子１７
．１７′へ１つづつ接合しても構わないが、ここで用い
られるセパレータ材料１には、ガラス、ポリオレフィン
系、ポリエステル等の繊維からなる不織布や、ポリオレ
フィンを延伸した微孔性フィルム等が好適に用いられる
。
外部端子へ電気的導通を取るためのリード部が金属集電
体の一部から引き出されている。第２図に示すように、
集電体の一部に突起部を設け、これをリード部１４とし
て作用させることが最も簡便で好ましい方法である。勿
論、他の金属線あるいは板状のものを溶接などによって
上記金属集電体に取付け、リード部として使用してもか
まわない。これらの正極１０、負極１１は第３図に示す
ようにセパレータ１５を間に介装して正極と負極と交互
に積層化される。正極側のリード部１４及び負極側のリ
ード部１４′は第４図に示すように電気溶接などによっ
て、１つに結合し、同時に外部端子１７．１７’へ接続
するためのリード体１６．１６′を結合する方法が好ま
しい。この結合はボルト締めあるいは、はとめ等の機械
的接合法にとっても可能である。作業が繁雑になるが、
各電極のリード部２．２′をそれぞれ直接外部端子１７
．１７′へ１つづつ接合しても構わないが、ここで用い
られるセパレータ材料１には、ガラス、ポリオレフィン
系、ポリエステル等の繊維からなる不織布や、ポリオレ
フィンを延伸した微孔性フィルム等が好適に用いられる
。
第４図の積層体は第１図に示す角形ケース１８中に収納
され、この中に有機電解液を注入し、該電解液を電極層
中に十分浸透させた後、第１図に示す電気絶縁性の蓋体
４に配設された外部端子１７．１７゛とリード体１６．
１６′をそれぞれ接合した後、蓋体１９と角形ケース１
８とは機密に封止される。ここで用いられる電解液はリ
チウム、第４級ホスホニウム等のカチオンと、ＢＦ４Ｐ
Ｆ、−、ＣＩＤ４−、ＣＦ、ＳＯ，−などのアニオンか
らなる溶質と、プロピレンカーボネート、１−ブチレン
カーボネート、スルホラン、アセトニトリル、γ−ブチ
ルラクトン、ジメチルホルムアミドなどの非プロトン性
溶媒からなる有機系電解液が好適である。
され、この中に有機電解液を注入し、該電解液を電極層
中に十分浸透させた後、第１図に示す電気絶縁性の蓋体
４に配設された外部端子１７．１７゛とリード体１６．
１６′をそれぞれ接合した後、蓋体１９と角形ケース１
８とは機密に封止される。ここで用いられる電解液はリ
チウム、第４級ホスホニウム等のカチオンと、ＢＦ４Ｐ
Ｆ、−、ＣＩＤ４−、ＣＦ、ＳＯ，−などのアニオンか
らなる溶質と、プロピレンカーボネート、１−ブチレン
カーボネート、スルホラン、アセトニトリル、γ−ブチ
ルラクトン、ジメチルホルムアミドなどの非プロトン性
溶媒からなる有機系電解液が好適である。
角形ケース及び蓋体の材質としては、上記電解液に対す
る耐溶剤性が高（、透湿性の低い樹脂が好ましく、ポリ
オレフィン系が好適である。
る耐溶剤性が高（、透湿性の低い樹脂が好ましく、ポリ
オレフィン系が好適である。
［作用］
本発明において、金属集電体は大電流放電の際のオーム
を可能な限り低減できるようその厚みを十分厚（するこ
とが可能であり、電極からのリード引き出しを十分増や
すことが可能であるため、大電流放電での効率の高い高
出力のコンデンサ特性を達成しつるものである。
を可能な限り低減できるようその厚みを十分厚（するこ
とが可能であり、電極からのリード引き出しを十分増や
すことが可能であるため、大電流放電での効率の高い高
出力のコンデンサ特性を達成しつるものである。
［実施例］
第２図において、電解層を形成するための正方面 １０
０Ｘ １００ｍｍとリード部として２０Ｘ２０ｍｍの
正方形突部をもつ厚さ０．３ｍｍのステンレス製集電体
上に上記電極層形成面に活性炭粉末８０％とカーボンブ
ラック１０％とポリテトラフルオロエチレンｌＯ％を含
む混線物をロール圧延することにより、電極層の厚さが
０．５ｍｍとなるよう集電体の両面に電極層を形成した
正極４枚と片面のみ０．５ｍｍとなるよう電極層を形成
した正極１枚計５枚を作製し、これと同構成で同形状の
負極５枚とを第３図に示すようにポリプロピレン製不織
布をセパレータに用いて順次積層化し、正極側の５枚の
リード部と負極側の５枚のリード部をそれぞれまとめて
電気溶接により、接合し、更にこの接合部に幅２０ｍｍ
、長さ２０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのステンレス製リード
体をそれぞれ溶接した後、１モル／ρの（Ｃ，Ｈ，）４
ＰＢＦ、を含むプロピレンカーボネート溶液を電解液と
して積層体中に含浸させ、幅１１０１！ｌＩＩ＋、高さ
１４０ｍｍ 、厚さ３８ｍｍのポリエチレン製角形ケー
ス中に納め、ポリエチレン製蓋体に気密に配設された正
極、負極、ステンレス等外部端子へ正極、負極のリード
体を電気溶接により接合し、蓋体と角形ケースを熱溶接
して気密に封止し放電容量２２００ Ｆのコンデンサを
得た。
０Ｘ １００ｍｍとリード部として２０Ｘ２０ｍｍの
正方形突部をもつ厚さ０．３ｍｍのステンレス製集電体
上に上記電極層形成面に活性炭粉末８０％とカーボンブ
ラック１０％とポリテトラフルオロエチレンｌＯ％を含
む混線物をロール圧延することにより、電極層の厚さが
０．５ｍｍとなるよう集電体の両面に電極層を形成した
正極４枚と片面のみ０．５ｍｍとなるよう電極層を形成
した正極１枚計５枚を作製し、これと同構成で同形状の
負極５枚とを第３図に示すようにポリプロピレン製不織
布をセパレータに用いて順次積層化し、正極側の５枚の
リード部と負極側の５枚のリード部をそれぞれまとめて
電気溶接により、接合し、更にこの接合部に幅２０ｍｍ
、長さ２０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのステンレス製リード
体をそれぞれ溶接した後、１モル／ρの（Ｃ，Ｈ，）４
ＰＢＦ、を含むプロピレンカーボネート溶液を電解液と
して積層体中に含浸させ、幅１１０１！ｌＩＩ＋、高さ
１４０ｍｍ 、厚さ３８ｍｍのポリエチレン製角形ケー
ス中に納め、ポリエチレン製蓋体に気密に配設された正
極、負極、ステンレス等外部端子へ正極、負極のリード
体を電気溶接により接合し、蓋体と角形ケースを熱溶接
して気密に封止し放電容量２２００ Ｆのコンデンサを
得た。
［比較例］
第６図のごと（、長さ１０００＋ｍ、幅９０ＩｌｌＩ１
１、厚さ０．１５ｍｍのアルミニウム製集電体の端部か
ら約２５０ｍｍおきの３カ所に幅１０ｍｍ、長さ３０ｍ
ｍ、厚さ０．２ ｒｎｍのアルミニウム製リード体を電
気溶接により接合し、この両側に実施例と同様にして同
組成の電極層を０．３ｍｍの厚さで形成し、帯状の正極
および負極を得た。これら一対の正極、負極を実施例と
同じセパレータを用いてうず巻き状に着目し、１モル／
ρの（ＣＪｓ）−ＰＢＦ４／プロピレンカーボネート溶
液と含浸させた後、アルミニウム製の直径７７ｍｍ、高
さ１２５ｍｍの金属ケースに納め、樹脂製蓋体に設けら
れたアルミニウム製外部端子に正極側、負極側それぞれ
３枚づつリード体を溶接した後、蓋体と金属ケースの開
口部をかしめ封口し、直径７７ｍｍ、高さ１２０ｍ＋ｓ
で放電容量２２００Ｆの円筒形コンデンサを得た。
１、厚さ０．１５ｍｍのアルミニウム製集電体の端部か
ら約２５０ｍｍおきの３カ所に幅１０ｍｍ、長さ３０ｍ
ｍ、厚さ０．２ ｒｎｍのアルミニウム製リード体を電
気溶接により接合し、この両側に実施例と同様にして同
組成の電極層を０．３ｍｍの厚さで形成し、帯状の正極
および負極を得た。これら一対の正極、負極を実施例と
同じセパレータを用いてうず巻き状に着目し、１モル／
ρの（ＣＪｓ）−ＰＢＦ４／プロピレンカーボネート溶
液と含浸させた後、アルミニウム製の直径７７ｍｍ、高
さ１２５ｍｍの金属ケースに納め、樹脂製蓋体に設けら
れたアルミニウム製外部端子に正極側、負極側それぞれ
３枚づつリード体を溶接した後、蓋体と金属ケースの開
口部をかしめ封口し、直径７７ｍｍ、高さ１２０ｍ＋ｓ
で放電容量２２００Ｆの円筒形コンデンサを得た。
以上の実施例になるコンデンサと比較例になるコンデン
サにつき、大電流での出力特性を試験した。 ２．５
Ｖで１時間定電圧充電した後、１００Ａで定電流放電し
、その時の放電曲線を第５図に示す、同図かられかるよ
うに、本発明の実施例になるコンデンサは放電初期のオ
ーム損が小さ（、従来例のコンデンサに比べ、出力特性
において格段に優れていることがわかる。
サにつき、大電流での出力特性を試験した。 ２．５
Ｖで１時間定電圧充電した後、１００Ａで定電流放電し
、その時の放電曲線を第５図に示す、同図かられかるよ
うに、本発明の実施例になるコンデンサは放電初期のオ
ーム損が小さ（、従来例のコンデンサに比べ、出力特性
において格段に優れていることがわかる。
第１図は、本発明の一例による二重層コンデンサの一部
を破断した斜視図、第２図は本発明の一例による電極の
斜視図、第３図は本発明の−例による電極の積層体の説
明図。第４図は第３図の組立体を表す斜視図。第５図は
１００Ａで定電流放電したときの放電曲線である。第６
図は、従来の二重層コンデンサの展開図である。 ｌＯ：正 極 １１：負 極 工２：金属集電体 １３．１３′：電極層１４：リ
ード部 １５：セパレータ１６．１６′：リード
体 １７．１７′：外部端子１８：角形ケース １
９：蓋 体垢 ！ 区 拓 ？ 昭 第４ 図 拓 図 欣電蔚問 （５ｅＣ）
を破断した斜視図、第２図は本発明の一例による電極の
斜視図、第３図は本発明の−例による電極の積層体の説
明図。第４図は第３図の組立体を表す斜視図。第５図は
１００Ａで定電流放電したときの放電曲線である。第６
図は、従来の二重層コンデンサの展開図である。 ｌＯ：正 極 １１：負 極 工２：金属集電体 １３．１３′：電極層１４：リ
ード部 １５：セパレータ１６．１６′：リード
体 １７．１７′：外部端子１８：角形ケース １
９：蓋 体垢 ！ 区 拓 ？ 昭 第４ 図 拓 図 欣電蔚問 （５ｅＣ）
Claims (1)
- 有機電解液と電極との界面に形成される電気二重層に
電荷を蓄積することを利用する電気二重層コンデンサに
おいて、金属集電体上に活性炭を主成分とする電極層を
形成した平板状の正極及び負極をセパレータ材料を間に
介在させて交互に積層し、複数枚の正極及び負極中の金
属集電体より引き出されたリードをそれぞれ正極外部端
子及び負極外部端子へ接続したことを特徴とする電気二
重層コンデンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27790390A JP3244691B2 (ja) | 1990-10-18 | 1990-10-18 | 電気二重層コンデンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27790390A JP3244691B2 (ja) | 1990-10-18 | 1990-10-18 | 電気二重層コンデンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04154106A true JPH04154106A (ja) | 1992-05-27 |
| JP3244691B2 JP3244691B2 (ja) | 2002-01-07 |
Family
ID=17589901
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27790390A Expired - Lifetime JP3244691B2 (ja) | 1990-10-18 | 1990-10-18 | 電気二重層コンデンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3244691B2 (ja) |
Cited By (12)
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1990
- 1990-10-18 JP JP27790390A patent/JP3244691B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3244691B2 (ja) | 2002-01-07 |
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