JPH06176970A - 電気二重層コンデンサ - Google Patents

電気二重層コンデンサ

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JPH06176970A
JPH06176970A JP32295592A JP32295592A JPH06176970A JP H06176970 A JPH06176970 A JP H06176970A JP 32295592 A JP32295592 A JP 32295592A JP 32295592 A JP32295592 A JP 32295592A JP H06176970 A JPH06176970 A JP H06176970A
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JP
Japan
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electric double
double layer
layer capacitor
separator
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Application number
JP32295592A
Other languages
English (en)
Inventor
Takayoshi Muranaka
孝義 村中
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13Energy storage using capacitors

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  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 比較的厚みばらつきの大きい分極性電極を使
用しても、初期値においてばらつきの少ない良好な電気
的特性(内部抵抗、漏れ電流)を得ることができるとと
もに、信頼性試験として実施している高温負荷試験後に
おいても、金属ケースと金属蓋からなる容器の膨れによ
る電気的特性の劣化を防止することができる電気二重層
コンデンサを提供することを目的とする。 【構成】 一対の分極性電極11a,11bの間に介在
されるセパレータ12を電解液の含浸によって膨潤する
膨潤紙で構成し、この膨潤紙の働きにより、比較的厚み
ばらつきの大きい分極性電極11a,11bを適度の厚
みに補正するとともに、容器の膨れが発生しても、金属
ケース14から一対の分極性電極11a,11bを経て
金属蓋16に至る導電経路の導通状態が保てるようにし
たものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は分極性電極と電解液
(質)との界面で形成される電気二重層を利用した静電
容量の大きい特性を有し、主に、揮発性半導体メモリー
(例えば、RAM……ランダムアクセスメモリー)の停
電時バックアップ用として使用される電気二重層コンデ
ンサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、この種の電気二重層コンデンサは
円盤型(コイン型、ボタン型)と称される構造でより小
形・軽量・低価格化が図られている。
【0003】以下に従来の電気二重層コンデンサについ
て説明する。図2は従来の電気二重層コンデンサの構造
を示したもので、すなわち、黒鉛、活性炭、カーボンブ
ラックおよび若干のバインダーなどからなる材料を成
型、または抄紙化(パルプなどをバインダーとして、紙
漉き技術で加工する)し、これらをアルミニウムやステ
ンレスのネットに担持させた電極、またはカーボン繊維
布、特に活性炭繊維布からなる一対の分極性電極1a,
1bの間に電解液2を含浸させたセパレータ3を介在さ
せ、そしてこれらを集電体と外装材を兼ねる金属ケース
4と金属蓋5内に収納し、かつガスケット6によって密
閉した構造となっていた。
【0004】さらにこの電気二重層コンデンサは、集電
体を上げるために、一対の分極性電極1a,1bにおけ
る金属ケース4および金属蓋5と接触する面に、プラズ
マ溶射などによってアルミニウム層7aを形成するか、
あるいは接着性および導電性が高い塗膜7bを塗布した
りしていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記した構成の電気二
重層コンデンサにおいては、通常、一対の分極性電極1
a,1bとしては、フェノール系繊維布を炭化・賦活し
た活性炭繊維布からなる電極が使用されている。この理
由は原料が化学製品で不純物の混入が少ないこと、高い
比表面積の活性炭が得られること、電極としての形状が
既にほぼ備わっていることなどである。しかしながら、
現在の炭化・賦活の技術では厚みや目付け(g/m2
のばらつきが比較的大きいことが欠点として上げられ
る。
【0006】また現出する静電容量は使用電極の重量
(径・厚み)で決まるため、所期の静電容量を得るため
には、使用電極と容器容積(径・厚み)の設計が必要と
なり、さらに、信頼性を含めた特性上では、活性炭繊維
布からなる一対の分極性電極1a,1b、その間のセパ
レータ3および電解液2からなる内部素子が集電体と外
装材を兼ねる金属ケース4、金属蓋5によって適度に圧
縮されていることが必要である。その理由は圧縮が弱け
れば内部抵抗が大きくなって不安定となり、逆に圧縮が
強ければ一対の分極性電極1a,1bの一部がセパレー
タ3を貫通しやすくなり、漏れ電流が大になる原因とな
ってしまうものである。
【0007】本発明はこのような点に鑑み、比較的厚み
ばらつきの大きい分極性電極を使用しても、初期値にお
いてばらつきの少ない良好な電気的特性(内部抵抗、漏
れ電流)を得ることができるとともに、信頼性試験とし
て実施している高温負荷試験後においても、金属ケース
と金属蓋からなる容器の膨れによる電気的特性の劣化を
防止することができる電気二重層コンデンサを提供する
ことを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の電気二重層コンデンサは、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
とセパレータに含浸された電解液と、前記一対の分極性
電極を収納し、かつ集電体と外装材を兼ねるプラス側の
皿状の金属ケースと、この皿状の金属ケースの開口部を
ガスケットを介して密封するとともに、集電体と外装材
を兼ねるマイナス側の金属蓋とを備え、前記セパレータ
を電解液の含浸によって膨潤する膨潤紙で構成したもの
である。
【0009】
【作用】上記構成の電気二重層コンデンサによれば、一
対の分極性電極の間に介在されるセパレータを電解液の
含浸によって膨潤する膨潤紙で構成しているため、比較
的厚みばらつきの大きい分極性電極を使用しても、初期
値においては前記膨潤紙の働きにより適度の厚みに補正
されることになり、これにより、ばらつきの少ない良好
な電気的特性(内部抵抗、漏れ電流)を得ることがで
き、また信頼性試験として実施している高温負荷試験時
に発生する分解ガスによる金属ケースと金属蓋からなる
容器内の圧力アップにより容器膨れが発生したとして
も、前記膨潤紙の働きにより集電体を兼ねる金属ケース
から一対の分極性電極を経て金属蓋に至る電気的導電経
路の導通状態を良好に保持することができるため、容器
膨れによる電気的特性の劣化も防止することができるも
のである。
【0010】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづ
いて説明する。図1は本発明の一実施例における電気二
重層コンデンサを示したもので、11a,11bは一対
の分極性電極で、この一対の分極性電極11a,11b
の間にはセパレータ12を介在させている。そしてこの
セパレータ12と一対の分極性電極11a,11bには
電解液13を含浸させている。
【0011】また前記一対の分極性電極11a,11b
は集電体と外装材を兼ねるプラス側の皿状の金属ケース
14内に収納し、かつこの金属ケース14の開口部はガ
スケット15を介して、集電体と外装材を兼ねるマイナ
ス側の金属蓋16で密封している。さらに前記一対の分
極性電極11a,11bにおける金属ケース14および
金属蓋16と接触する面には、集電性を上げるために、
プラズマ溶射などによってアルミニウム層17aを形成
するか、あるいは接着性および導電性が高い塗膜17b
を塗布しているものである。
【0012】そして前記プラス側の皿状の金属ケース1
4は、内面がアルミニウムで外側がステンレスであるア
ルミクラッド材により構成し、一方、マイナス側の金属
蓋16はステンレスにより構成している。
【0013】次に具体的な実施例について説明する。前
記一対の分極性電極11a,11bとしては、直径が1
3mm、目付けが215g/m2の活性炭繊維布を使用し
た。そして、この一対の分極性電極11a,11bを構
成する活性炭繊維布の片面には、0.05mm程度のアル
ミニウム層17aがプラズマ溶射によってそれぞれ形成
されており、その全体の厚みは平均0.60mmである。
また電位的にプラスとなる皿状の金属ケース14は、外
径が18mmであり、かつ内側がアルミニウムで外側がス
テンレス(SUS304)であるアルミクラッド材によ
り構成している。電位的にマイナスとなる金属蓋16
は、ステンレス(SUS304)により構成している。
【0014】そして前記一対の分極性電極11a,11
bと金属ケース14および金属蓋16はそれぞれ溶接に
よって接続されている。またセパレータ12はプロピレ
ンオキシドによってヒドロキシプロピル化してセルロー
ス繊維としたマニラ麻繊維70部、ガラス繊維30部の
膨潤紙で構成しているもので、それは厚みが0.35m
m、目付けが100g/m2である。そしてまたガスケッ
ト15はポリプロピレン樹脂で構成した成型品であり、
さらに電解液13はプロピレンカーボネートにテトラエ
チルアンモニウムテトラフルオロボレートを0.8モル
加えたものであり、これを150μl使用している。前
記セパレータ12を構成する膨潤紙のプロピレンカーボ
ネートによる厚み方向の膨潤度は38%である。また、
単セルの容器厚みは、すべて内厚み換算で1.35mmと
している。
【0015】このように構成された単セルの電気二重層
コンデンサは、3Vの耐電圧を有しているが、実際に使
用する場合には、半導体メモリーの駆動電圧に対処する
ために単セルの電気二重層コンデンサを2枚積層(直列
接続)し、5.5V定格品としている。
【0016】本発明の各実施例における電気二重層コン
デンサと従来の電気二重層コンデンサの比較は、(1)
初期性{静電容量C(F)、内部抵抗Z(Ω)、漏れ電
流LC(μA)}、(2)信頼性テストとして実施して
いる高温負荷試験後(85℃,5.5V印加の500時
間経過後および1000時間経過後)の電気的特性(静
電容量変化率、内部抵抗、漏れ電流)について行ったも
ので、その試験結果は、(表1)に示す通りとなった。
【0017】なお、この(表1)における本発明の実施
例1は、活性炭繊維布の片面に0.05mm程度のアルミ
ニウム層17aをプラズマ溶射によって形成した一対の
分極性電極11a,11bの間に本発明の膨潤紙で構成
したセパレータ12を介在させたものである。
【0018】従来例1は、活性炭繊維布の片面に0.0
5mm程度のアルミニウム層7aをプラズマ溶射によって
形成した一対の分極性電極1a,1bの間にマニラ麻繊
維70部、ガラス繊維30部からなる従来からのセパレ
ータ3を介在させたもので、その厚みは0.35mm、目
付けが100g/m2である。
【0019】従来例2は、一対の分極性電極1a,1b
として、ヤシガラ系の活性炭に導電剤としてカーボンブ
ラック、バインダーとしてポリフロンを混練して成型し
た直径13mm、平均厚み0.60mmのものを使用し、そ
してこの一対の分極性電極1a,1bにおける金属ケー
ス4および金属蓋5と接触する面に、接着性と導電性に
優れている主にグラファイトと合成樹脂からなる塗膜7
bを塗布したものであり、セパレータ3は、従来例1と
同様のものを使用している。
【0020】本発明の実施例2は、従来例2の構成にお
いて、本発明の実施例1と同様に、本発明の膨潤紙で構
成したセパレータ12を用いたものである。
【0021】
【表1】
【0022】この(表1)から明らかなように、分極性
電極の厚みを0.5mm,0.6mm,0.7mmという具合
に変えて、厚みにばらつきをもたせた場合、従来例1,
2においては、初期値における電気的特性(内部抵抗、
漏れ電流)および信頼性テストとして実施している高温
負荷試験後(70℃,1000時間経過後)の電気的特
性、すなわち、静電容量変化率ΔC(%)、内部抵抗Z
(Ω)、漏れ電流LC(μA)が大きくばらついていた
が、本発明の実施例1,2においては、初期値における
分極性電極の厚みにばらつきがあったり、また高温負荷
試験時に発生する分解ガスによる金属ケース14と金属
蓋16からなる容器内の圧力アップにより容器膨れが発
生したとしても、セパレータ12を電解液の含浸により
膨潤する膨潤紙で構成しているため、この膨潤紙の働き
により、初期値における分極性電極の厚みを適度の厚み
に補正することができるとともに、金属ケース14から
一対の分極性電極11a,11bを経て金属蓋16に至
る電気的導通経路の導通状態を良好に保持することがで
き、これにより、初期値における電気的特性(内部抵
抗、漏れ電流)もばらつきの少ないものを得ることがで
きるとともに、高温負荷試験後の電気的特性、すなわ
ち、静電容量変化率ΔC(%)、内部抵抗Z(Ω)、漏
れ電流LC(μA)もばらつきの小さなものを得ること
ができるものである。
【0023】なお、上記本発明の具体的な実施例におい
ては、セパレータ12を、プロピレンオキシドによって
ヒドロキシプロピル化してセルロース繊維としたマニラ
麻繊維70部、ガラス繊維30部の膨潤紙で構成したも
のについて説明したが、プロピレンオキシドによってヒ
ドロキシプロピル化してセルロース繊維とする水酸基置
換例としては、これ以外に、無水酢酸によるアセチル化
と、アクリロニトリルによるシアノエチル化がある。
【0024】また、前記セパレータ12を構成する膨潤
紙における膨潤原理の考え方は次の通りである。すなわ
ち、セルロース繊維の繊維内結合、繊維間結合は水素結
合に起因するため、使用する電解液の溶媒となじみの良
い物質をセルロース繊維に導入し、部分的に繊維内ある
いは繊維間の水素結合を解けば、水素結合部分へ溶媒が
侵入しやすくなって膨潤が可能になるという考え方であ
る。
【0025】
【発明の効果】以上のように本発明の電気二重層コンデ
ンサは、一対の分極性電極の間に介在されるセパレータ
を電解液の含浸によって膨潤する膨潤紙で構成している
ため、比較的厚みばらつきの大きい分極性電極を使用し
ても、初期値においては前記膨潤紙の働きにより適度の
厚みに補正されることになり、これにより、ばらつきの
少ない良好な電気的特性(内部抵抗、漏れ電流)を得る
ことができ、また信頼性試験として実施している高温負
荷試験時に発生する分解ガスによる金属ケースと金属蓋
からなる容器内の圧力アップにより容器膨れが発生した
としても、前記膨潤紙の働きにより集電体を兼ねる金属
ケースから一対の分極性電極を経て金属蓋に至る電気的
導通経路の導通状態を良好に保持することができるた
め、容器膨れによる電気的特性の劣化も防止することが
できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す電気二重層コンデンサ
の断面図
【図2】従来例を示す電気二重層コンデンサの断面図
【符号の説明】
11a,11b 一対の分極性電極 12 セパレータ 13 電解液 14 金属ケース 15 ガスケット 16 金属蓋

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】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とセパレータに含浸され
    た電解液と、前記一対の分極性電極を収納しかつ集電体
    と外装材を兼ねるプラス側の皿状の金属ケースと、この
    皿状の金属ケースの開口部をガスケットを介して密封す
    るとともに集電体と外装材を兼ねるマイナス側の金属蓋
    とを備え、前記セパレータを電解液の含浸によって膨潤
    する膨潤紙で構成した電気二重層コンデンサ。
JP32295592A 1992-12-02 1992-12-02 電気二重層コンデンサ Pending JPH06176970A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5742474A (en) * 1995-07-17 1998-04-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Electric double layer capacitor
KR100578158B1 (ko) * 2004-12-23 2006-05-10 비나텍주식회사 전기이중층 캐패시터

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5742474A (en) * 1995-07-17 1998-04-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Electric double layer capacitor
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