JPH05299295A - 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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- JPH05299295A JPH05299295A JP4121037A JP12103792A JPH05299295A JP H05299295 A JPH05299295 A JP H05299295A JP 4121037 A JP4121037 A JP 4121037A JP 12103792 A JP12103792 A JP 12103792A JP H05299295 A JPH05299295 A JP H05299295A
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- 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
Abstract
(57)【要約】
【目的】 瞬時大電流供給用の大容量電気二重層コンデ
ンサにおいて、等価直列抵抗が低く耐衝撃性に優れかつ
量産性のよい構造を提供する。 【構成】 一端が開いたポリエチレン製の袋状絶縁性容
器４の一対の大面積面に開口部をそれぞれ形成し、耐硫
酸性の導電性ゴムシート（集電体）３を熱融着させたも
のを作製する。ポリエチレン製の多孔性セパレータ２を
２枚の固体状活性炭分極性電極１の間に挟みこれらを電
解液７に浸し、真空含浸したものを前記袋状絶縁性容器
４に入れ、その開いている一端を超音波融着することに
より密封し、電気二重層コンデンサ１セルを作製する。
さらに複数枚上記の電気二重層コンデンサセルを重ねた
ものでもよい。
ンサにおいて、等価直列抵抗が低く耐衝撃性に優れかつ
量産性のよい構造を提供する。 【構成】 一端が開いたポリエチレン製の袋状絶縁性容
器４の一対の大面積面に開口部をそれぞれ形成し、耐硫
酸性の導電性ゴムシート（集電体）３を熱融着させたも
のを作製する。ポリエチレン製の多孔性セパレータ２を
２枚の固体状活性炭分極性電極１の間に挟みこれらを電
解液７に浸し、真空含浸したものを前記袋状絶縁性容器
４に入れ、その開いている一端を超音波融着することに
より密封し、電気二重層コンデンサ１セルを作製する。
さらに複数枚上記の電気二重層コンデンサセルを重ねた
ものでもよい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電気二重層コンデンサに
関し、特に瞬時大電流供給用補助電源として最適な電気
二重層コンデンサに関するものである。
関し、特に瞬時大電流供給用補助電源として最適な電気
二重層コンデンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術およびその課題】図３は、分極性電極に固
体状の活性炭を用いた一般的な電気二重層コンデンサの
概略を示したものである。電解質溶液を含浸させた一対
の固体状活性炭分極性電極１にセパレータ２を挿入し電
気的に接触しないように相対させ、塩化ビニル製容器１
０において隔壁により区切られた一つのブロック内に固
定する（以下、セルと称す。）。固体状活性炭分極性電
極１としては、特願平３−８１２６２号に示すような活
性炭とフェノール系樹脂との混合物を熱処理することに
より得られる活性炭／ポリアセン系複合材料や活性炭／
炭素複合材料、活性炭をふっ素系樹脂や人造ラテックス
などの結着剤で固体化したものなどが用いられている。
セル１個当たりの使用電圧は電解質溶液の電気分解電圧
以下である。従って、コンデンサの使用電圧を高めるに
は接続導体８によりセルを複数個電気的に直列接続した
構造となる。端子は、電気的に直列接続したときの両端
に位置する固体状活性炭分極性電極よりそれぞれ取り出
している。接続導体８および端子は電気伝導性や耐薬品
性を有し機械的強度の高い材料を用いる必要がある。と
ころで、これまで電気二重層コンデンサはメモリのバッ
クアップ用などの小容量補助電源として用いられてきた
が、最近、モータ駆動等の瞬時大電流供給用補助電源と
しても期待されている。特に静電容量が１０Ｆ以上であ
るような大容量の電気二重層コンデンサは、瞬時大電流
供給用として使用される可能性が高い。そのため、この
ような電気二重層コンデンサにおいては大電流供給時の
電圧降下を小さくするため等価直列抵抗は極力小さくす
る必要がある。固体状の分極性電極を用いた電気二重層
コンデンサの等価直列抵抗は、電解液、固体状分極性電
極、集電体、接続導体、端子の固有抵抗とそれぞれの接
触抵抗とからなり、それぞれがほぼ均等の割合で占めて
いる。従来、集電体はセル内で電解液と接触するために
耐酸性で導電性のカーボン材料を用い、これを固体状活
性炭にネジなどを用い接続して電気的接続をとってい
る。ところが固体状活性炭と集電体のカーボンは両方と
も変形性に乏しい固体であるため大きな面積で両方を密
着させることは困難であり、接触面積が減少して電気抵
抗が増大し、電気二重層コンデンサとしての等価直列抵
抗が増大した。また、じん性に乏しい固体の部品同士を
ネジなどで機械的に接続するため、得られた電気二重層
コンデンサが振動や衝撃に弱く量産性が悪いという問題
点があった。
体状の活性炭を用いた一般的な電気二重層コンデンサの
概略を示したものである。電解質溶液を含浸させた一対
の固体状活性炭分極性電極１にセパレータ２を挿入し電
気的に接触しないように相対させ、塩化ビニル製容器１
０において隔壁により区切られた一つのブロック内に固
定する（以下、セルと称す。）。固体状活性炭分極性電
極１としては、特願平３−８１２６２号に示すような活
性炭とフェノール系樹脂との混合物を熱処理することに
より得られる活性炭／ポリアセン系複合材料や活性炭／
炭素複合材料、活性炭をふっ素系樹脂や人造ラテックス
などの結着剤で固体化したものなどが用いられている。
セル１個当たりの使用電圧は電解質溶液の電気分解電圧
以下である。従って、コンデンサの使用電圧を高めるに
は接続導体８によりセルを複数個電気的に直列接続した
構造となる。端子は、電気的に直列接続したときの両端
に位置する固体状活性炭分極性電極よりそれぞれ取り出
している。接続導体８および端子は電気伝導性や耐薬品
性を有し機械的強度の高い材料を用いる必要がある。と
ころで、これまで電気二重層コンデンサはメモリのバッ
クアップ用などの小容量補助電源として用いられてきた
が、最近、モータ駆動等の瞬時大電流供給用補助電源と
しても期待されている。特に静電容量が１０Ｆ以上であ
るような大容量の電気二重層コンデンサは、瞬時大電流
供給用として使用される可能性が高い。そのため、この
ような電気二重層コンデンサにおいては大電流供給時の
電圧降下を小さくするため等価直列抵抗は極力小さくす
る必要がある。固体状の分極性電極を用いた電気二重層
コンデンサの等価直列抵抗は、電解液、固体状分極性電
極、集電体、接続導体、端子の固有抵抗とそれぞれの接
触抵抗とからなり、それぞれがほぼ均等の割合で占めて
いる。従来、集電体はセル内で電解液と接触するために
耐酸性で導電性のカーボン材料を用い、これを固体状活
性炭にネジなどを用い接続して電気的接続をとってい
る。ところが固体状活性炭と集電体のカーボンは両方と
も変形性に乏しい固体であるため大きな面積で両方を密
着させることは困難であり、接触面積が減少して電気抵
抗が増大し、電気二重層コンデンサとしての等価直列抵
抗が増大した。また、じん性に乏しい固体の部品同士を
ネジなどで機械的に接続するため、得られた電気二重層
コンデンサが振動や衝撃に弱く量産性が悪いという問題
点があった。
【０００３】本発明の目的は、このような従来の問題点
を解決して、等価直列抵抗が低く、耐衝撃性に優れ、か
つ量産性のよい電気二重層コンデンサを提供することを
目的とする。
を解決して、等価直列抵抗が低く、耐衝撃性に優れ、か
つ量産性のよい電気二重層コンデンサを提供することを
目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも一
対の固体状活性炭と、該固体状活性炭間に挿入されたセ
パレータと、該セパレータおよび前記固体状活性炭を収
容する袋状絶縁性容器と、該絶縁性容器の一対の大面積
面に設けられた開口部に固着された導電性ゴム製集電体
とからなり、該導電性ゴム製集電体と前記固体状活性炭
とは電気的に接続され、前記袋状絶縁性容器内は電解液
で充填されていることを特徴とする電気二重層コンデン
サである。ここで、導電性ゴム製集電体は、袋状絶縁性
容器の開口部に熱融着または接着剤により接着されてい
ることを好適とし、袋状絶縁性容器はポリエチレン製ま
たはゴム製の袋状物からなるものであることを好適とす
る。
対の固体状活性炭と、該固体状活性炭間に挿入されたセ
パレータと、該セパレータおよび前記固体状活性炭を収
容する袋状絶縁性容器と、該絶縁性容器の一対の大面積
面に設けられた開口部に固着された導電性ゴム製集電体
とからなり、該導電性ゴム製集電体と前記固体状活性炭
とは電気的に接続され、前記袋状絶縁性容器内は電解液
で充填されていることを特徴とする電気二重層コンデン
サである。ここで、導電性ゴム製集電体は、袋状絶縁性
容器の開口部に熱融着または接着剤により接着されてい
ることを好適とし、袋状絶縁性容器はポリエチレン製ま
たはゴム製の袋状物からなるものであることを好適とす
る。
【０００５】
【作用】本発明によれば、導電性ゴムを集電体として用
い、これを封止が容易なポリエチレンなどの袋状絶縁性
容器の開口部に固着させた容器兼集電体として用いるこ
とで、電流の流れる経路の断面積が大幅に増大し、また
導電性ゴムを用いることによって接触抵抗が低下する結
果、等価直列抵抗を低く抑えることができる。
い、これを封止が容易なポリエチレンなどの袋状絶縁性
容器の開口部に固着させた容器兼集電体として用いるこ
とで、電流の流れる経路の断面積が大幅に増大し、また
導電性ゴムを用いることによって接触抵抗が低下する結
果、等価直列抵抗を低く抑えることができる。
【０００６】
【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。 実施例１ 粉末活性炭と粉末状のフェノール系樹脂を６：４（重量
比）の割合で秤量し、高速乾式ミキサーにより１２時間
混合した。この混合粉を１８０℃で１０分間熱プレスす
ることで１００ｍｍ×７０ｍｍ×６ｍｍの成形体を作
り、これを非酸化性雰囲気において８００℃で熱処理し
て、活性炭／ポリアセン系複合材料を得た。この活性炭
／ポリアセン系複合材料を固体状活性炭分極性電極とし
た。熱処理中に収縮し外形寸法は成形時より小さくなっ
た。
比）の割合で秤量し、高速乾式ミキサーにより１２時間
混合した。この混合粉を１８０℃で１０分間熱プレスす
ることで１００ｍｍ×７０ｍｍ×６ｍｍの成形体を作
り、これを非酸化性雰囲気において８００℃で熱処理し
て、活性炭／ポリアセン系複合材料を得た。この活性炭
／ポリアセン系複合材料を固体状活性炭分極性電極とし
た。熱処理中に収縮し外形寸法は成形時より小さくなっ
た。
【０００７】図１は、本実施例で得られる電気二重層コ
ンデンサ１セルの正面図（図１（ａ））およびこれをア
ルミ板５で固定した電気二重層コンデンサの断面図（図
１（ｂ））である。この電気二重層コンデンサの製造方
法について次に述べる。外形が１１５ｍｍ×８５ｍｍ
で、厚さ１００μｍの一端が開いたポリエチレン製の袋
状容器４の両側に９５ｍｍ×６５ｍｍの開口部をそれぞ
れ形成し、そこに１００ｍｍ×７０ｍｍ×０．５ｍｍの
耐硫酸性の導電性ゴムシート（集電体）３を熱融着させ
たものを作製した。次いで、ポリエチレンを材質とする
厚さ２５μｍの多孔性セパレータ２を固体状活性炭分極
性電極１の間に挟んだ。これらを電解液である３０ｗｔ
％の硫酸水溶液中に浸し、全体を真空に引くことで電解
液を固体状活性炭分極性電極１内に含浸した。電解液を
含浸しセパレータ２を挿入した固体状活性炭分極性電極
１を前記の導電性ゴム製集電体３を融着させたポリエチ
レン製の袋状容器４に入れ、さらに電解液を足して袋状
容器を電解液で満たすようにし、その開いている一端を
熱融着することにより密封し、図１に示す動作圧０．９
Ｖの本発明の電気二重層コンデンサ１セルを得た。端子
電極を兼ねたアルミ板５を２枚と絶縁性ボルト６でコン
デンサセルを挟み固定した。
ンデンサ１セルの正面図（図１（ａ））およびこれをア
ルミ板５で固定した電気二重層コンデンサの断面図（図
１（ｂ））である。この電気二重層コンデンサの製造方
法について次に述べる。外形が１１５ｍｍ×８５ｍｍ
で、厚さ１００μｍの一端が開いたポリエチレン製の袋
状容器４の両側に９５ｍｍ×６５ｍｍの開口部をそれぞ
れ形成し、そこに１００ｍｍ×７０ｍｍ×０．５ｍｍの
耐硫酸性の導電性ゴムシート（集電体）３を熱融着させ
たものを作製した。次いで、ポリエチレンを材質とする
厚さ２５μｍの多孔性セパレータ２を固体状活性炭分極
性電極１の間に挟んだ。これらを電解液である３０ｗｔ
％の硫酸水溶液中に浸し、全体を真空に引くことで電解
液を固体状活性炭分極性電極１内に含浸した。電解液を
含浸しセパレータ２を挿入した固体状活性炭分極性電極
１を前記の導電性ゴム製集電体３を融着させたポリエチ
レン製の袋状容器４に入れ、さらに電解液を足して袋状
容器を電解液で満たすようにし、その開いている一端を
熱融着することにより密封し、図１に示す動作圧０．９
Ｖの本発明の電気二重層コンデンサ１セルを得た。端子
電極を兼ねたアルミ板５を２枚と絶縁性ボルト６でコン
デンサセルを挟み固定した。
【０００８】なお、本実施例でポリエチレン製の袋状絶
縁性容器の代わりに耐硫酸性の絶縁性ゴム製袋状絶縁性
容器を用いても同様な結果が得られた。また、袋状絶縁
性容器の開口部に導電性ゴム製集電体を取り付けるの
に、熱融着の代わりに接着剤による接着を採用しても同
様な結果が得られた。
縁性容器の代わりに耐硫酸性の絶縁性ゴム製袋状絶縁性
容器を用いても同様な結果が得られた。また、袋状絶縁
性容器の開口部に導電性ゴム製集電体を取り付けるの
に、熱融着の代わりに接着剤による接着を採用しても同
様な結果が得られた。
【０００９】実施例２ 実施例１と同様のコンデンサセルを６枚重ね、これらを
端子電極を兼ねたアルミ板２枚と絶縁性ボルトで挟み固
定し動作電圧５Ｖの電気二重層コンデンサを得た。図２
は得られた動作電圧５Ｖの電気二重層コンデンサの断面
図である。
端子電極を兼ねたアルミ板２枚と絶縁性ボルトで挟み固
定し動作電圧５Ｖの電気二重層コンデンサを得た。図２
は得られた動作電圧５Ｖの電気二重層コンデンサの断面
図である。
【００１０】比較例 図３に示すように、固体状活性炭分極性電極１の端部に
カーボン製接続導体８をネジ９で接続したものを１２個
用意し、６つの電槽に分かれている塩化ビニル製容器１
０の各電槽に１対づつ挿入した。その際、１対の固体活
性炭分極性電極１の間に多孔質ポリエチレン製のセパレ
ータ２を挿入した。電解液として３０ｗｔ％の硫酸水溶
液を各電槽に満たし全体を真空に引くことで、電解液を
固体状活性炭分極性電極１内部に含浸した。塩化ビニル
製の蓋１１をかぶせ、接着剤により封止して動作電圧５
Ｖの電気二重層コンデンサを得た。
カーボン製接続導体８をネジ９で接続したものを１２個
用意し、６つの電槽に分かれている塩化ビニル製容器１
０の各電槽に１対づつ挿入した。その際、１対の固体活
性炭分極性電極１の間に多孔質ポリエチレン製のセパレ
ータ２を挿入した。電解液として３０ｗｔ％の硫酸水溶
液を各電槽に満たし全体を真空に引くことで、電解液を
固体状活性炭分極性電極１内部に含浸した。塩化ビニル
製の蓋１１をかぶせ、接着剤により封止して動作電圧５
Ｖの電気二重層コンデンサを得た。
【００１１】実施例および比較例で製造した電気二重層
コンデンサについて、コンデンサ特性である等価直列抵
抗と静電容量を測定した。等価直列抵抗は、電気二重層
コンデンサに交流１ｋＨｚで１０ｍＡの定電流を流し、
電気二重層コンデンサの端子電圧を測定することで求め
た。また、静電容量は、コンデンサを１００ｍＡで定電
流放電したとき、端子電圧が充電電圧の６０％から５０
％になるまでの時間Δｔを測定することにより求めた。
充電電圧が５Ｖの場合、静電容量Ｃは、
コンデンサについて、コンデンサ特性である等価直列抵
抗と静電容量を測定した。等価直列抵抗は、電気二重層
コンデンサに交流１ｋＨｚで１０ｍＡの定電流を流し、
電気二重層コンデンサの端子電圧を測定することで求め
た。また、静電容量は、コンデンサを１００ｍＡで定電
流放電したとき、端子電圧が充電電圧の６０％から５０
％になるまでの時間Δｔを測定することにより求めた。
充電電圧が５Ｖの場合、静電容量Ｃは、
【００１２】
【数１】 Ｃ＝Ｉ×Δｔ／ΔＶ＝０．１×Δｔ／（３．０−２．５）［Ｆ］
【００１３】となる。表１に各実施例と比較例の等価直
列抵抗と静電容量を示す。表１より明らかなように、本
発明の実施例により等価直列抵抗を従来の１／２以下に
することができる。これは分極性電極の最も大きな面を
通じて各セルを電気的に接続したことにより、電流の流
れる経路の断面積が大幅に増大した効果が大きい。ほか
に、導電性ゴムを用いたことにより接触抵抗が低下した
効果もあると考えられる。したがって、本発明の構造の
電気二重層コンデンサは等価直列抵抗を低減することに
非常に有効であることがわかる。
列抵抗と静電容量を示す。表１より明らかなように、本
発明の実施例により等価直列抵抗を従来の１／２以下に
することができる。これは分極性電極の最も大きな面を
通じて各セルを電気的に接続したことにより、電流の流
れる経路の断面積が大幅に増大した効果が大きい。ほか
に、導電性ゴムを用いたことにより接触抵抗が低下した
効果もあると考えられる。したがって、本発明の構造の
電気二重層コンデンサは等価直列抵抗を低減することに
非常に有効であることがわかる。
【００１４】
【表１】 ───────────────────────────── 等価直列抵抗／Ω 静電容量／Ｆ ───────────────────────────── 実施例１ ０．０３０ ４８０５ 実施例２ ０．２１０ ７５６ 比較例 ０．４５０ ７３０ ─────────────────────────────
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば等
価直列抵抗が非常に低く、耐衝撃性に優れ、かつ量産性
に優れた電気二重層コンデンサを得ることができる。
価直列抵抗が非常に低く、耐衝撃性に優れ、かつ量産性
に優れた電気二重層コンデンサを得ることができる。
【図１】本発明による電気二重層コンデンサ１セルの一
例の正面図およびこれをアルミ板で固定した電気二重層
コンデンサの断面図である。
例の正面図およびこれをアルミ板で固定した電気二重層
コンデンサの断面図である。
【図２】本発明による電気二重層コンデンサの一実施例
の断面図である。
の断面図である。
【図３】従来例による電気二重層コンデンサの一例の断
面図である。
面図である。
１ 固体活性炭分極性電極 ２ セパレータ ３ 導電性ゴム製集電体 ４ 袋状絶縁性容器 ５ アルミ板 ６ 絶縁性ボルト ７ 電解液 ８ 接続導体 ９ ネジ １０ 塩化ビニル製容
器 １１ 塩化ビニル製蓋
器 １１ 塩化ビニル製蓋
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉備 ゆかり 東京都港区芝５丁目７番１号 日本電気株 式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 少なくとも一対の固体状活性炭と、該固
体状活性炭間に挿入されたセパレータと、該セパレータ
および前記固体状活性炭を収容する袋状絶縁性容器と、
該絶縁性容器の一対の大面積面に設けられた開口部に固
着された導電性ゴム製集電体とからなり、該導電性ゴム
製集電体と前記固体状活性炭とは電気的に接続され、前
記袋状絶縁性容器内は電解液で充填されていることを特
徴とする電気二重層コンデンサ。 - 【請求項２】 導電性ゴム製集電体が袋状絶縁性容器の
開口部に熱融着または接着剤により接着されている請求
項１記載の電気二重層コンデンサ。 - 【請求項３】 袋状絶縁性容器がポリエチレン製または
ゴム製の袋状物からなるものである請求項１または２に
記載の電気二重層コンデンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4121037A JPH05299295A (ja) | 1992-04-16 | 1992-04-16 | 電気二重層コンデンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4121037A JPH05299295A (ja) | 1992-04-16 | 1992-04-16 | 電気二重層コンデンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05299295A true JPH05299295A (ja) | 1993-11-12 |
Family
ID=14801259
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4121037A Pending JPH05299295A (ja) | 1992-04-16 | 1992-04-16 | 電気二重層コンデンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05299295A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996011486A1 (en) * | 1994-10-07 | 1996-04-18 | Maxwell Laboratories, Inc. | High performance double layer capacitors including aluminum carbon composite electrodes |
| US5862035A (en) * | 1994-10-07 | 1999-01-19 | Maxwell Energy Products, Inc. | Multi-electrode double layer capacitor having single electrolyte seal and aluminum-impregnated carbon cloth electrodes |
| US6233135B1 (en) | 1994-10-07 | 2001-05-15 | Maxwell Energy Products, Inc. | Multi-electrode double layer capacitor having single electrolyte seal and aluminum-impregnated carbon cloth electrodes |
| US6392868B2 (en) | 2000-02-28 | 2002-05-21 | Nec Corporation | Electric double layer capacitor |
| US6449139B1 (en) | 1999-08-18 | 2002-09-10 | Maxwell Electronic Components Group, Inc. | Multi-electrode double layer capacitor having hermetic electrolyte seal |
| US6631074B2 (en) | 2000-05-12 | 2003-10-07 | Maxwell Technologies, Inc. | Electrochemical double layer capacitor having carbon powder electrodes |
-
1992
- 1992-04-16 JP JP4121037A patent/JPH05299295A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6451073B1 (en) | 1994-10-07 | 2002-09-17 | Maxwell Electronic Components Group, Inc. | Method of making a multi-electrode double layer capacitor having single electrolyte seal and aluminum-impregnated carbon cloth electrodes |
| US5777428A (en) * | 1994-10-07 | 1998-07-07 | Maxwell Energy Products, Inc. | Aluminum-carbon composite electrode |
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| US5907472A (en) * | 1994-10-07 | 1999-05-25 | Maxwell Laboratories, Inc. | Multi-electrode double layer capacitor having single electrolyte seal and aluminum-impregnated carbon cloth electrodes |
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