JPH11135369A - 電気二重層コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の電気二重層コンデンサであると、自己
放電特性の向上と、高温信頼性の確保とを、両立させる
ことが困難であった。 【解決手段】 多孔性セパレータを介して対向配置され
た一対の分極性電極１１、１１と、これら分極性電極１
１、１１の外面に当接して配置された集電体１２、１２
と、分極性電極１１の周囲を囲むように配置され内部の
電解質溶液を封止するためのガスケット１５と、を具備
して基本セル１６が構成されるとともに、この基本セル
１６が積層されてなる電気二重層コンデンサであって、
セパレータが、空孔率の異なるセパレータ１４ａ、１４
ｂを２枚積層して構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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】従来の電気二重層コンデンサについて、
図７および図８を参照して説明する。図７は、従来の電
気二重層コンデンサの一例を示す斜視図であり、図８
は、図７に示す電気二重層コンデンサの中の基本セルの
構造を示す断面図である。

【０００３】図８において、分極性電極１としては、例
えば、活性炭／ポリアセン系材料等の固体状活性炭が使
用される。集電体２は、導電性カーボン含有のゴムまた
はプラスチックであり、分極性電極１と圧着されてい
る。一対の分極性電極１は、多孔性セパレータ４を介し
て対向配置されており、図８に示すような枠状のガスケ
ット５と集電体２とで、電解質溶液３を封止している。
これら分極性電極１、集電体２、電解質溶液３、セパレ
ータ４、および、ガスケット５の集合体は、基本セル６
を構成している。

【０００４】電気二重層コンデンサは、耐電圧が電解質
溶液３の電気分解電圧によって制限されるため、要求さ
れる耐電圧に応じて、基本セル６を直列に複数接続す
る。さらに、接触抵抗を下げるために、基本セル６を端
子電極８どうしの間に圧力をかけ、図７に示すように、
加圧板７を付けて、一定の圧力で保持している。図にお
いて、符号９は、セル積層体を示している。

【０００５】ところで、このような電気二重層コンデン
サは、近年、分極性電極１を用いることによる大容量
化、および、等価直列抵抗（以下「ＥＳＲ」と称す）の
低減により、新しい用途が見いだされ、検討されてきて
いる。一例としては、鉛蓄電池との組合せにより自動車
のスタータモータ駆動用電源を構成する用途や、太陽電
池との組合せによる補助電源としての用途、などが挙げ
られる。

【０００６】どの用途においても、電気二重層コンデン
サは、高温環境下に設置される可能性が大きく、このよ
うな環境下における信頼性を確保する必要がある。これ
と同時に、自己放電現象を低く抑える必要がある。

【０００７】従来の電気二重層コンデンサにおいて、自
己放電特性（以下「ＳＤ特性」と称す）の向上を目的と
して、セパレータ４の空孔率を小さくすると、電解質溶
液３の保持量が少なくなってしまう。この状況で長時間
にわたって高温環境下におかれると、セパレータ４内に
保持されている電解質溶液３中の溶媒が蒸発してしまっ
て減少し（いわゆる「ドライアップ現象」が発生し）、
そのため、静電容量の減少やＥＳＲの増大を生じ信頼性
が低下するという問題が発生する。つまり、信頼性の確
保のためには、セパレータ４の空孔率をなるべき大きく
して、電解質溶液３の保持量を多くすることが望まし
い。

【０００８】そこで、信頼性の確保を目的として、セパ
レータ４の空孔率を大きくすると、保持している電解質
溶液の量が多くなるため、自己放電を起こしやすくな
り、ＳＤ特性が低下してしまうこととなる。つまり、Ｓ
Ｄ特性の向上のためには、セパレータ４の空孔率をなる
べく小さくして、電解質溶液３の保持量を少なくするこ
とが望ましい。

【０００９】結局のところ、高温環境下での信頼性の確
保と、ＳＤ特性の向上とは、相反する要求をなしてい
る。

【００１０】一方、特開平６−４５１９１号公報には、
図９に示すような電気二重層コンデンサが開示されてい
る。この公報記載の技術においては、多孔性セパレータ
４として、同一材質のセパレータ４を２枚積層してい
る。これにより、両端からの加圧に対する機械的強度の
向上を図っている。

【００１１】特開昭５７−９７６１３号公報において
も、上記公報と同様に、同一材質のセパレータを２枚積
層する技術が開示されている。また、特開平４−３３８
６２３号公報においては、メルトプレーン不織布製の同
一材質のセパレータを２枚積層する実施例が開示されて
いる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】同一材質のセパレータ
４を２枚積層するという従来の技術においては、セパレ
ータ４内に保持される電解質溶液量が増大することによ
って、高温信頼性は向上するものの、ＳＤ特性が悪くな
ってしまう。逆に、ＳＤ特性を向上させるために、空孔
率の小さな同一材質のセパレータ４を２枚積層した場合
には、高温信頼性が悪くなってしまう。結局、高温環境
下での信頼性の確保とＳＤ特性の向上という相反する要
求を満たすことはできない。

【００１３】

【従来の技術】また、特開平４−１５１８１６号公報に
は、図１０に示すような構造の基本セルを有する電気二
重層コンデンサが開示されている。この公報記載の技術
においては、セパレータ４は、図１１に示すように、多
孔性セパレータ本体４ｂの両面にアクリル樹脂をベース
とした高吸水性繊維４ａを、５ｍｍ間隔の熱圧着部４ｃ
において熱圧着してラミネートした構造とされている。
この構造においては、高吸水性繊維４ａを使用すること
で、電解質溶液の保水性を高め、高温信頼性を向上させ
得るという効果が期待される。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公
報記載の技術においては、熱圧着部４ｃにおける熱圧着
により高吸水性繊維４ａをラミネートしているために、
熱圧着時の温度コントロールや、圧着力のコントロール
といった製造条件を厳しく制御する必要がある。すなわ
ち、温度や圧着力が大きすぎると、セパレータ本体４ｂ
の空孔を潰してしまったり、破けてピンホールができた
りすることとなる。逆に、温度や圧着力が小さすぎる
と、熱圧着自体がうまくできなくなる。結局、信頼性良
く生産することが困難であった。また、熱圧着部４ｃに
おいては、高吸水性繊維４ａの空孔が確実に潰れてしま
い、その分、電解質溶液の保水性が低くなってしまい、
高温信頼性の向上効果が小さくなってしまうことが避け
られない。

【００１５】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、特性、特にＳＤ特性の向上を図り、かつ、高温信頼
性を確保し得る電気二重層コンデンサを提供することを
目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の電気二重
層コンデンサにおいては、電解質溶液を含浸させた多孔
性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、これら分極性電極の外面に当接して配置された集電
体と、前記分極性電極の周囲を囲むように配置され内部
の電解質溶液を封止するためのガスケットと、を具備し
て基本セルが構成されるとともに、該基本セルが前記分
極性電極の対向方向に単数または複数積層されてなる電
気二重層コンデンサであって、前記セパレータが、空孔
率の異なるセパレータを２枚以上積層して構成されてい
ることを特徴としている。請求項２記載の電気二重層コ
ンデンサにおいては、電解質溶液を含浸させた多孔性セ
パレータを介して対向配置された一対の分極性電極と、
これら分極性電極の外面に当接して配置された集電体
と、前記分極性電極の周囲を囲むように配置され内部の
電解質溶液を封止するためのガスケットと、を具備して
基本セルが構成されるとともに、該基本セルが前記分極
性電極の対向方向に単数または複数積層されてなる電気
二重層コンデンサであって、前記セパレータが、親水性
の異なるセパレータを２枚以上積層して構成されている
ことを特徴としている。請求項３記載の電気二重層コン
デンサにおいては、電解質溶液を含浸させた多孔性セパ
レータを介して対向配置された一対の分極性電極と、こ
れら分極性電極の外面に当接して配置された集電体と、
前記分極性電極の周囲を囲むように配置され内部の電解
質溶液を封止するためのガスケットと、を具備して基本
セルが構成されるとともに、該基本セルが前記分極性電
極の対向方向に単数または複数積層されてなる電気二重
層コンデンサであって、前記セパレータが、材質の異な
るセパレータを２枚以上積層して構成されていることを
特徴としている。請求項４記載の電気二重層コンデンサ
においては、片面に、アクリル樹脂、ポリプロピレン、
ガラス繊維、等の絶縁材料が１層以上取り付けられた第
１の分極性電極と、片面に、前記絶縁材料とは異なる材
質の絶縁材料が１層以上取り付けられるとともに、前記
第１の分極性電極に対して絶縁材料の取り付けられた面
どうしを互いに対向させて配置された第２の分極性電極
と、これら第１および第２の分極性電極の外面に当接し
て配置された集電体と、前記第１および第２の分極性電
極の周囲を囲むように配置され内部に充填された電解質
溶液を封止するためのガスケットと、を具備して基本セ
ルが構成されるとともに、該基本セルが前記分極性電極
の対向方向に単数または複数積層されてなることを特徴
としている。請求項５記載の電気二重層コンデンサにお
いては、片面に、アクリル樹脂、ポリプロピレン、ガラ
ス繊維、等の絶縁材料が１層以上取り付けられた第１の
分極性電極と、該第１の分極性電極に対して前記絶縁材
料の取り付けられた面に当接して配置されるとともに電
解質溶液が含浸された多孔性セパレータと、該セパレー
タに片面が当接するように配置され、これにより、前記
絶縁材料および前記セパレータを介装させた状態で前記
第１の分極性電極とともに一対の電極をなす第２の分極
性電極と、これら第１および第２の分極性電極の外面に
当接して配置された集電体と、前記第１および第２の分
極性電極の周囲を囲むように配置され内部に充填された
電解質溶液を封止するためのガスケットと、を具備して
基本セルが構成されるとともに、該基本セルが前記分極
性電極の対向方向に単数または複数積層されてなること
を特徴としている。請求項６記載の電気二重層コンデン
サにおいては、請求項１ないし５のいずれかに記載の電
気二重層コンデンサにおいて、前記分極性電極の内部に
孔が形成されていることを特徴としている。請求項７記
載の電気二重層コンデンサにおいては、請求項６記載の
電気二重層コンデンサにおいて、前記孔のサイズが１０
０μｍ以上であることを特徴としている。請求項８記載
の電気二重層コンデンサにおいては、請求項６記載の電
気二重層コンデンサにおいて、前記孔は、前記積層方向
に貫通していることを特徴としている。請求項９記載の
電気二重層コンデンサにおいては、請求項６記載の電気
二重層コンデンサにおいて、前記孔には、ゲル状の電解
質溶液や吸水性ポリマー等の補助電解液が充填されてい
ることを特徴としている。

【００１７】電気二重層コンデンサの場合、高温の環境
下では、主にセパレータの内部に含浸させた電解質溶液
がガスケットと集電体との密着部分を通り、蒸発し漏れ
出るために、ドライアップ現象が起こる。このため、基
本セル内に保持している電解質溶液量が少ないと信頼性
の確保が困難となる。また、電圧を一定時間、電気二重
層コンデンサに印加した後、オープン状態で放置してお
くと、セパレータの空孔部を通して二重層を形成してい
たイオンの移動が起こり、保持電圧が徐々に低下すると
いう現象（自己放電現象）が起こる。よって、ＳＤ特性
（自己放電特性）を向上させるためには、セパレータの
空孔率および親水性を下げる必要がある。このように、
高温環境下での信頼性を確保することと、ＳＤ特性を向
上させることとは、相反する関係にある。

【００１８】請求項１記載の発明によると、セパレータ
として、空孔率の異なるものが２枚以上積層される。よ
って、少なくとも１枚のセパレータを空孔率の小さなも
のとすることで、イオンの移動が抑制され、ＳＤ特性が
向上する。なおかつ、少なくとも１枚のセパレータを空
孔率の大きなものとすることで、電解質溶液の保有量が
高められ、高温環境下における信頼性が確保される。請
求項２記載の発明によると、セパレータとして、親水性
の異なるものが２枚以上積層される。よって、少なくと
も１枚のセパレータを親水性の小さなものとすること
で、イオンの移動が抑制され、ＳＤ特性が向上する。な
おかつ、少なくとも１枚のセパレータを親水性の大きな
ものとすることで、電解質溶液の保有量が高められ、高
温環境下における信頼性が確保される。請求項３記載の
発明によると、セパレータとして、材質の異なるものが
２枚以上積層される。よって、少なくとも１枚のセパレ
ータを電解質溶液保有性能の小さなものとすることで、
イオンの移動が抑制され、ＳＤ特性が向上する。なおか
つ、少なくとも１枚のセパレータを電解質溶液保有性能
の大きなものとすることで、電解質溶液の保有量が高め
られ、高温環境下における信頼性が確保される。請求項
４記載の発明によると、一対の分極性電極間には、各分
極性電極の各々に取り付けられた互いに異なる材質の絶
縁材料が介装されている。よって、一方の絶縁材料の空
孔率または親水性を小さくすることで、イオンの移動が
抑制され、ＳＤ特性が向上する。なおかつ、他方の絶縁
材料の空孔率または親水性を大きくすることで、電解質
溶液の保有量が高められ、高温環境下における信頼性が
確保される。請求項５記載の発明によると、一対の分極
性電極間には、一方の分極性電極に取り付けられた絶縁
材料とセパレータとが介装されている。よって、絶縁材
料およびセパレータのうちの一方の空孔率または親水性
を小さくすることで、イオンの移動が抑制され、ＳＤ特
性が向上する。なおかつ、絶縁材料およびセパレータの
うちの他方の空孔率または親水性を大きくすることで、
電解質溶液の保有量が高められ、高温環境下における信
頼性が確保される。請求項６記載の発明によると、分極
性電極の内部に孔が形成されているので、電解質溶液の
保有量が高められ、高温環境下における信頼性が確保さ
れる。請求項７記載の発明によると、分極性電極の内部
に孔が形成された孔のサイズが１００μｍ以上であるの
で、より一層電解質溶液の保有量が高められ、高温環境
下における信頼性が確保される。請求項８記載の発明に
よると、分極性電極の内部に形成された孔は、積層方向
に貫通している。これにより、孔がセパレータに対して
直接的に連通することとなり、セパレータに対して効果
的に電解質溶液が供給される。また、孔を積層方向に設
定することで、積層方向に加圧した際の分極性電極の機
械的強度をさほど低減させることがない。請求項９記載
の発明によると、分極性電極の内部に形成された孔に、
ゲル状の電解質溶液や吸水性ポリマー等の補助電解液が
充填されている。したがって、セパレータに対してなお
一層効果的に電解質溶液が供給される。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。

【００２０】〔第１実施形態〕図１は、本発明の電気二
重層コンデンサにおける基本セル１６の一実施形態を示
している。

【００２１】図において、分極性電極１１は、例えば粉
末活性炭にフェノール樹脂などのバインダ材を混ぜて焼
成したブロック状の活性炭である。本発明においては、
バインダの種類および製法は、これに限定するものでは
なく、任意のものが使用可能である。一対の分極性電極
１１は、電解質溶液１３を含浸させた多孔性セパレータ
１４ａ、１４ｂを介して対向配置されている。

【００２２】集電体１２は、例えば、カーボン粉末等を
練り込んだブチルゴムシートであって、分極性電極１１
の外面に当接して配置されている。集電体１２の材質
は、これに限定されるものではなく、種々の適切なもの
が使用可能である。

【００２３】電解質溶液１３は、例えば、硫酸等の水系
の電解質溶液を使用している。電解質溶液１３の材質
は、これに限定されるものではなく、種々の適切なもの
が使用可能である。

【００２４】セパレータ１４ａ、１４ｂは、非導電性か
つイオン透過性の膜であれば、材質を問わないので、こ
こでは、鉛蓄電池用のガラス繊維製セパレータを使用し
た。この場合、セパレータ１４ａ、１４ｂとしては、互
いに空孔率の異なるものを使用した。すなわち、空孔率
の比較的大きいものと、空孔率の比較的小さなものと
を、使用した。なお、本実施形態においては、セパレー
タを２枚使用しているだけであるが、本発明において
は、セパレータを３枚以上使用することも可能である。
この場合、例えば、１枚の空孔率の大きなセパレータを
２枚の空孔率の小さなセパレータで挟んで使用すること
もできる。

【００２５】ガスケット１５は、分極性電極１１、集電
体１２、多孔性セパレータ１４ａ、１４ｂ、および、電
解質溶液１３を収納して封止するものであるため、プラ
スチックなどの絶縁物からなり、ここでは、耐熱性のＡ
ＢＳ樹脂を使用した。ガスケット１５の材質は、これに
限定されるものではなく、種々の適切なものが使用可能
である。

【００２６】図１に示すように、一対の分極性電極１
１、１１をセパレータ１４ａ、１４ｂを介して対向配置
した後、ガスケット１５に収納し、分極性電極１１とセ
パレータ１４ａ、１４ｂの中に電解質溶液１３を注入
し、さらに、集電体１２、１２で覆って、電気二重層コ
ンデンサの基本セル１６を得た。

【００２７】さらに、基本セル１６を直列に所定数積層
した後、端子電極を介して左右のセル積層体を電気的に
並列接続し、加圧板を付けて電気二重層コンデンサを完
成させた。

【００２８】サンプルは、分極性電極１１の大きさが７
０（Ｌ）×５０（Ｗ）×１（ｔ）ｍｍ、ガスケット１５
の内周形状が７４（Ｌ）×５４（Ｗ）×２．２（ｔ）ｍ
ｍであり、セパレータ１４ａ、１４ｂの形状が、各々７
０（Ｌ）×５０（Ｗ）×０．１（ｔ）ｍｍである。空孔
率は、セパレータ１４ａが３５％、セパレータ１４ｂが
７０％である。

【００２９】このような形状の基本セル１６を１８個直
列に積層して、耐圧１５Ｖのセル積層体を作製した。こ
こで、電解質溶液１３としては、３０ｗｔ％の希硫酸を
使用し、分極性電極１１の各々は、フェノール系の粉末
活性炭と粉末状フェノール樹脂を重量比７０／３０で混
合、粉砕、造粒、焼成して作製したものである。

【００３０】また、上記第１実施形態においては、次の
ような変形が可能である。

【００３１】〔変形１〕セパレータ１４ａ、１４ｂとし
て、親水性が、互いに異なるものを使用する。セパレー
タ１４ａの保液性は、１５０％であり、セパレータ１４
ｂの保液性は、５０％である。

【００３２】〔変形２〕互いに親水性の異なる上記セパ
レータ１４ａ、１４ｂに代えて、互いに材質の異なるセ
パレータを使用する。すなわち、セパレータ１４ａとし
ては、ガラス繊維製セパレータを使用し、セパレータ１
４ｂとしては、ポリプロプレン系のセパレータを使用す
る。

【００３３】〔第２実施形態〕図２（ｂ）は、本発明の
電気二重層コンデンサの第２実施形態における基本セル
１６を示している。

【００３４】本実施形態においては、図２（ａ）に示す
ように、分極性電極１１ａの片面上に、絶縁層１４ｃを
塗布し焼き付ける。同様に、分極性電極１１ｂの片面上
に、絶縁層１４ｃとは材質の異なる絶縁層１４ｄを塗布
し焼き付ける。そして、絶縁層１４ｃ、１４ｄの焼き付
けられた面どうしを互いに対向させて、分極性電極１１
ａ、１１ｂを配置する。

【００３５】本実施形態においては、上記第１実施形態
と比較して、セパレータ１４ａ、１４ｂに代えて、絶縁
層１４ｃ、１４ｄを使用している点のみが相違してい
る。その他の電気二重層コンデンサの製造条件および製
造方法は、上記第１実施形態と同様である。

【００３６】サンプルは、分極性電極１１ａ、１１ｂの
各々の大きさが７０（Ｌ）×５０（Ｗ）×１（ｔ）ｍｍ
であり、絶縁層１４ｃが１００μｍの厚さで焼き付けら
れたポリプロピレンであり、絶縁層１４ｄが１００μｍ
の厚さで焼き付けられたガラス繊維である。ガスケット
１５の内周形状が７４（Ｌ）×５４（Ｗ）×２．２
（ｔ）ｍｍであり、このような形状の基本セル１６を、
第１実施形態と同様に、１８個直列に積層して、耐圧１
５Ｖのセル積層体を作製した。なお、電解質溶液１３、
分極性電極１１ａ、１１ｂの材質は、上記第１実施形態
と同じである。

【００３７】〔第３実施形態〕図３は、本発明の電気二
重層コンデンサの第３実施形態における基本セル１６を
示している。

【００３８】本実施形態においては、一対の分極性電極
１１ａ、１１ｂ間には、絶縁層１４ｅとセパレータ１４
ｆとが介在されている。ここで、絶縁層１４ｅは、分極
性電極１１ａ上に塗布し焼き付けて形成されたものであ
り、例えばポリプロピレンである。セパレータ１４ｆ
は、例えば、ガラス繊維製のセパレータである。

【００３９】電気二重層コンデンサの各材質、製造条件
および製造方法は、上記第１および第２実施形態と同様
である。

【００４０】サンプルは、分極性電極１１ａ、１１ｂの
各々の大きさが７０（Ｌ）×５０（Ｗ）×１（ｔ）ｍｍ
であり、絶縁層１４ｅの厚さは、１００μｍである。セ
パレータ１４ｆは、大きさが７０（Ｌ）×５０（Ｗ）×
０．１（ｔ）ｍｍである。なお、電解質溶液１３、ガス
ケット１５、集電体１２は、上記第１実施形態と同じで
ある。

【００４１】〔第４実施形態〕図４は、本発明の電気二
重層コンデンサの第４実施形態における基本セル１６を
示している。

【００４２】電気二重層コンデンサの各材質、製造条件
および製造方法は、上記第１〜第３実施形態と同様であ
る。

【００４３】サンプルは、分極性電極１１の大きさが７
０（Ｌ）×５０（Ｗ）×１（ｔ）ｍｍであり、本実施形
態においては、分極性電極１１の内部に、分極性電極の
対向方向（基本セル１６が積層される積層方向と同じ）
に貫通して、貫通孔１１ｃが５０個形成されている。サ
ンプルとしては、孔径の異なるもの、すなわち、大きさ
が、φ９５μｍ、φ１００μｍ、φ１０５μｍ、φ１１
０μｍ、あるいは、φ１２０μｍの各寸法のものを準備
した。

【００４４】なお、電解質溶液１３およびガスケット１
５は、上記第１〜第３実施形態と同じものを使用し、セ
パレータ１４としては、大きさが７０（Ｌ）×５０
（Ｗ）×０．１（ｔ）ｍｍのポリプロピレン製セパレー
タを使用した。

【００４５】また、本実施形態においては、次のような
変形が可能である。

【００４６】〔変形１〕セパレータ１４を使用すること
に代えて、一方の分極性電極１１ａ上にポリプロピレン
を塗布し焼き付けて絶縁層１４ｃとして使用した（図
５）。貫通孔１１ｃのサイズとして、孔径がφ１００μ
ｍのものを１種類だけ準備した。

【００４７】〔比較例〕図６は、本発明の電気二重層コ
ンデンサの比較例をなす形態における基本セル１６を示
している。

【００４８】本比較例においては、セパレータとして、
同一素材かつ同一性状（少なくとも空孔率、親水性が同
一）の、例えばガラス繊維製のセパレータ１４、１４を
２枚積層して使用した。他の材質、形状、製法、等は、
上記実施形態と同様である。

【００４９】また、本比較例においては、次のような変
形が可能である。

【００５０】〔変形１〕セパレータ１４、１４を同一性
状のガラス繊維製のセパレータとすることに代えて、同
一性状のポリプロピレン製のセパレータとすること。

【００５１】〔変形２〕セパレータ１４、１４に代え
て、ポリプロピレン製セパレータの両面にアクリル樹脂
を熱圧着により５ｍｍ間隔でラミネートしたもの（図示
せず）とすること。

【００５２】以下、上述のようにして作製された第１〜
第４実施形態の電気二重層コンデンサと、比較例の電気
二重層コンデンサとに関して、信頼性試験とＳＤ特性を
測定した結果について述べる。

【００５３】信頼性試験は、７０℃の高温下において１
５Ｖを印加した状態で、１０００時間放置した後、十分
に放電させてから静電容量を測定し、静電容量の変化量
のΔＣの初期値Ｃに対する変化割合ΔＣ／Ｃ（％）、お
よび、ＥＳＲの変化量のΔＥの初期値Ｅに対する変化割
合ΔＥ／Ｅ（％）を求めた。ＥＳＲの測定は、１ｋＨｚ
の試験信号周波数におけるインピーダンスを交流４端子
法により測定し、その実数部を算出することにより行っ
た。

【００５４】ＳＤ特性は、常温において１５Ｖを印加し
た状態で、１２時間放置した後、オープン状態として、
１２時間後の電圧減少率ΔＶ／Ｖ（％）を求めた。な
お、サンプル数は、各例について３０個ずつとし、その
平均を求めた。結果を以下の表１に示す。

【表１】

【００５５】表１に示すように、ガラス繊維性セパレー
タを２枚積層したもの（比較例）やアクリル樹脂を熱圧
着したもの（比較例−変形２）では、ＳＤ特性が悪くな
っている。また、空孔率の小さなポリプロピレン製セパ
レータをただ単に２枚積層しただけでは（比較例−変形
１）、ＳＤ特性は向上するものの、高温信頼性が悪くな
っている。

【００５６】これに対し、本実施形態による電気二重層
コンデンサでは、（１）静電容量の変化率は、−２．５
〜−２２．８を示しており、かつ、（２）ＥＳＲ変化が
無視できるほど小さく、高い安定性を示している。さら
に、電圧減少率においても、無視できるほど小さく、高
い安定性を示している。

【００５７】ただし、このような良好な結果は、第４実
施形態において孔径がφ９５μｍの場合には、得られて
いない。この理由については、孔径がφ９５μｍである
と、信頼性試験実施形態における電解質溶液の漏出量
が、孔内に保持されている電解質溶液量と同等あるいは
それ以上であるため、ΔＥ／Ｅが上がり、信頼性が低下
するものと考えられる。このように孔径が小さすぎて所
望の効果が得られない場合には、孔数を多くするという
対策を講じることができる。分極性電極の機械的強度と
いう観点から、孔径や孔数をあまり多くしたくない場合
には、孔内に、ゲル状の電解質溶液や吸水性ポリマー等
を充填して、各孔の電解質溶液保有性能を強化するとい
う対策を講じることができる。

【００５８】また、比較例の変形２においては、ΔＶ／
Ｖが大きかった。この原因を調べるため、実験後のセパ
レータを顕微鏡観察したところ、熱圧着部分において亀
裂が発生していることがわかった。この亀裂のために、
イオン移動が促進され、ΔＶ／Ｖが大きくなったものと
考えられる。このように、比較例の変形２は、製造が困
難であることがわかる。また、仮にうまく製造できたに
しても、熱圧着部が点在している構成であるため、機械
的応力が熱圧着部に集中しやすく、亀裂が発生しやすい
ものと推測される。

【００５９】

【発明の効果】本発明の電気二重層コンデンサによれ
ば、以下の効果を奏する。請求項１記載の電気二重層コ
ンデンサによれば、セパレータとして、空孔率の異なる
ものを２枚以上積層して使用する。よって、少なくとも
１枚のセパレータを空孔率の小さなものとすることで、
イオンの移動を抑制することができ、ＳＤ特性を向上さ
せることができる。なおかつ、少なくとも１枚のセパレ
ータを空孔率の大きなものとすることで、電解質溶液の
保有量を高めることができ、高温環境下におけるドライ
アップ現象を効果的に防止して信頼性を確保することが
できる。請求項２記載の電気二重層コンデンサによれ
ば、セパレータとして、親水性の異なるものを２枚以上
積層して使用する。よって、少なくとも１枚のセパレー
タを親水性の小さなものとすることで、イオンの移動を
抑制することができ、ＳＤ特性を向上させることができ
る。なおかつ、少なくとも１枚のセパレータを親水性の
大きなものとすることで、電解質溶液の保有量を高める
ことができ、高温環境下におけるドライアップ現象を効
果的に防止して信頼性を確保することができる。請求項
３記載の電気二重層コンデンサによれば、セパレータと
して、材質の異なるものを２枚以上積層して使用する。
よって、少なくとも１枚のセパレータを電解質溶液保有
性能の小さなものとすることで、イオンの移動を抑制す
ることができ、ＳＤ特性を向上させることができる。な
おかつ、少なくとも１枚のセパレータを電解質溶液保有
性能の大きなものとすることで、電解質溶液の保有量を
高めることができ、高温環境下におけるドライアップ現
象を効果的に防止して信頼性を確保することができる。
請求項４記載の電気二重層コンデンサによれば、一対の
分極性電極間には、各分極性電極の各々に取り付けられ
た互いに異なる材質の絶縁材料を介装している。よっ
て、一方の絶縁材料の空孔率または親水性を小さくする
ことで、イオンの移動を抑制することができ、ＳＤ特性
を向上させることができる。なおかつ、他方の絶縁材料
の空孔率または親水性を大きくすることで、電解質溶液
の保有量を高めることができ、高温環境下における信頼
性を確保することができる。請求項５記載の電気二重層
コンデンサによれば、一対の分極性電極間には、一方の
分極性電極に取り付けられた絶縁材料とセパレータとを
介装して使用している。よって、絶縁材料およびセパレ
ータのうちの一方の空孔率または親水性を小さくするこ
とで、イオンの移動を抑制することができ、ＳＤ特性が
向上する。なおかつ、絶縁材料およびセパレータのうち
の他方の空孔率または親水性を大きくすることで、電解
質溶液の保有量を高めることができ、高温環境下におけ
る信頼性を確保することができる。請求項６記載の電気
二重層コンデンサによれば、分極性電極の内部に孔を形
成しているので、この孔内に電解質溶液を保有すること
ができ、したがって、基本セル内部の電解質溶液の保有
量を高めることができる。よって、高温環境下における
信頼性を確保することができる。請求項７記載の電気二
重層コンデンサによれば、分極性電極の内部に孔が形成
された孔のサイズを１００μｍ以上としているので、よ
り一層電解質溶液の保有量を高めることができ、高温環
境下における信頼性を確保することができる。請求項８
記載の電気二重層コンデンサによれば、分極性電極の内
部に形成された孔は、積層方向に貫通している。これに
より、孔をセパレータに対して直接的に連通させること
ができ、セパレータに対する電解質溶液の供給を効果的
に行うことができる。また、孔を積層方向に設定するこ
とで、積層方向に加圧した際の分極性電極の機械的強度
をさほど低減させることがない。言い換えれば、孔を形
成したことによる機械的強度の減少を極力小さく抑える
ことができる。請求項９記載の電気二重層コンデンサに
よれば、分極性電極の内部に形成された孔に、ゲル状の
電解質溶液や吸水性ポリマー等の補助電解液を充填して
いるので、セパレータに対してなお一層効果的に電解質
溶液を供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の電気二重層コンデンサの第１実施形
態における基本セルの構造を示す断面図である。

【図２】 本発明の電気二重層コンデンサの第２実施形
態を示す図であって、（ａ）は絶縁層が焼き付けられた
分極性電極を示す図であり、（ｂ）は基本セルの構造を
示す断面図である。

【図３】 本発明の電気二重層コンデンサの第３実施形
態における基本セルの構造を示す断面図である。

【図４】 本発明の電気二重層コンデンサの第４実施形
態における基本セルの構造を示す断面図である。

【図５】 本発明の電気二重層コンデンサの第４実施形
態の変形例における基本セルの構造を示す断面図であ
る。

【図６】 本発明の電気二重層コンデンサに対する比較
例における基本セルの構造を示す断面図である。

【図７】 従来の電気二重層コンデンサの一例を示す斜
視図である。

【図８】 図７に示す電気二重層コンデンサの中の基本
セルの構造を示す断面図である。

【図９】 従来の電気二重層コンデンサの他の例におけ
る基本セルを示す断面図である。

【図１０】 従来の電気二重層コンデンサのまた別の例
における基本セルを示す断面図である。

【図１１】 図１０に示す基本セルの中のセパレータの
構造を拡大して示す断面図である。

【符号の説明】

１１ 分極性電極 １１ａ 分極性電極 １１ｂ 分極性電極 １１ｃ 孔 １２ 集電体 １３ 電解質溶液 １４ セパレータ １４ａ セパレータ １４ｂ セパレータ １４ｃ 絶縁層 １４ｄ 絶縁層 １４ｅ 絶縁層 １４ｆ セパレータ １５ ガスケット １６ 基本セル

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電解質溶液を含浸させた多孔性セパレー
   タを介して対向配置された一対の分極性電極と、これら
   分極性電極の外面に当接して配置された集電体と、前記
   分極性電極の周囲を囲むように配置され内部の電解質溶
   液を封止するためのガスケットと、を具備して基本セル
   が構成されるとともに、該基本セルが前記分極性電極の
   対向方向に単数または複数積層されてなる電気二重層コ
   ンデンサであって、 前記セパレータが、空孔率の異なるセパレータを２枚以
   上積層して構成されていることを特徴とする電気二重層
   コンデンサ。
2. 【請求項２】 電解質溶液を含浸させた多孔性セパレー
   タを介して対向配置された一対の分極性電極と、これら
   分極性電極の外面に当接して配置された集電体と、前記
   分極性電極の周囲を囲むように配置され内部の電解質溶
   液を封止するためのガスケットと、を具備して基本セル
   が構成されるとともに、該基本セルが前記分極性電極の
   対向方向に単数または複数積層されてなる電気二重層コ
   ンデンサであって、 前記セパレータが、親水性の異なるセパレータを２枚以
   上積層して構成されていることを特徴とする電気二重層
   コンデンサ。
3. 【請求項３】 電解質溶液を含浸させた多孔性セパレー
   タを介して対向配置された一対の分極性電極と、これら
   分極性電極の外面に当接して配置された集電体と、前記
   分極性電極の周囲を囲むように配置され内部の電解質溶
   液を封止するためのガスケットと、を具備して基本セル
   が構成されるとともに、該基本セルが前記分極性電極の
   対向方向に単数または複数積層されてなる電気二重層コ
   ンデンサであって、 前記セパレータが、材質の異なるセパレータを２枚以上
   積層して構成されていることを特徴とする電気二重層コ
   ンデンサ。
4. 【請求項４】 片面に、アクリル樹脂、ポリプロピレ
   ン、ガラス繊維、等の絶縁材料が１層以上取り付けられ
   た第１の分極性電極と、 片面に、前記絶縁材料とは異なる材質の絶縁材料が１層
   以上取り付けられるとともに、前記第１の分極性電極に
   対して絶縁材料の取り付けられた面どうしを互いに対向
   させて配置された第２の分極性電極と、 これら第１および第２の分極性電極の外面に当接して配
   置された集電体と、 前記第１および第２の分極性電極の周囲を囲むように配
   置され内部に充填された電解質溶液を封止するためのガ
   スケットと、を具備して基本セルが構成されるととも
   に、該基本セルが前記分極性電極の対向方向に単数また
   は複数積層されてなることを特徴とする電気二重層コン
   デンサ。
5. 【請求項５】 片面に、アクリル樹脂、ポリプロピレ
   ン、ガラス繊維、等の絶縁材料が１層以上取り付けられ
   た第１の分極性電極と、 該第１の分極性電極に対して前記絶縁材料の取り付けら
   れた面に当接して配置されるとともに電解質溶液が含浸
   された多孔性セパレータと、 該セパレータに片面が当接するように配置され、これに
   より、前記絶縁材料および前記セパレータを介装させた
   状態で前記第１の分極性電極とともに一対の電極をなす
   第２の分極性電極と、 これら第１および第２の分極性電極の外面に当接して配
   置された集電体と、 前記第１および第２の分極性電極の周囲を囲むように配
   置され内部に充填された電解質溶液を封止するためのガ
   スケットと、 を具備して基本セルが構成されるとともに、該基本セル
   が前記分極性電極の対向方向に単数または複数積層され
   てなることを特徴とする電気二重層コンデンサ。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかに記載の電
   気二重層コンデンサにおいて、 前記分極性電極の内部に孔が形成されていることを特徴
   とする電気二重層コンデンサ。
7. 【請求項７】 請求項６記載の電気二重層コンデンサに
   おいて、 前記孔のサイズが１００μｍ以上であることを特徴とす
   る電気二重層コンデンサ。
8. 【請求項８】 請求項６記載の電気二重層コンデンサに
   おいて、 前記孔は、前記積層方向に貫通していることを特徴とす
   る電気二重層コンデンサ。
9. 【請求項９】 請求項６記載の電気二重層コンデンサに
   おいて、 前記孔には、ゲル状の電解質溶液や吸水性ポリマー等の
   補助電解液が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。