JPH1140468A

JPH1140468A - 電気化学素子

Info

Publication number: JPH1140468A
Application number: JP9196622A
Authority: JP
Inventors: Hideko Nobeoka; 英子延岡; Masanori Nakanishi; 正典中西; Tatsuya Yamazaki; 龍也山崎
Original assignee: FDK Corp
Current assignee: FDK Corp
Priority date: 1997-07-23
Filing date: 1997-07-23
Publication date: 1999-02-12

Abstract

(57)【要約】【課題】電気二重層キャパシタや角形電池などの電気
化学素子において、製造コストを抑えつつ、内圧上昇に
伴う特性劣化を抑制する。【解決手段】箱体２内に蓄電要素を挿設し、箱体２の
開口部に蓋体９を溶着する。蓋体９にゴム製の透気弁１
５を嵌着し、透気弁１５の上方に保護カバー１６を冠着
する。これにより、外装ケース８内で発生したガスは透
気弁１５を通って外部に放出される。また、保護カバー
１６により、透気弁１５が内圧上昇以外の要因で破断せ
ず、信頼性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気二重層キャパ
シタや角形電池などの電気化学素子に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図８は従来の電気化学素子の安全機構の
一例を示す断面図、図９は従来の電気化学素子の安全機
構の別の例を示す断面図である。

【０００３】この種の電気化学素子においては、電気化
学反応によって酸素、水素あるいは炭酸ガスなどが発生
し、内圧が上昇することは避けられないことから、こう
した内圧上昇によって電気化学素子が破裂する事態を回
避するため、何らかの安全機構が設けられている。

【０００４】従来この安全機構としては、図８に示すよ
うに、箱体２の開口部を塞ぐ蓋体９に薄肉板２１を取り
付けておき、内圧が上昇して所定の作動圧に達すると薄
肉板２１が破断してガスを排出するものや、図９に示す
ように、箱体２の開口部を塞ぐ蓋体９に形成された注液
口４に、ブロック状のゴム弁１４と正極端子１２を装着
しておき、内圧が上昇するとゴム弁１４が弾性的に変形
してガスを逃がし、ガスが抜けて内圧が下がるとゴム弁
１４が復元して再び密閉状態となるものが用いられてい
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前者では、内
圧上昇によって薄肉板２１が破断しない限り、電気化学
素子が常に密閉された状態となり、内部で発生するガス
が抜けないため、内圧上昇に伴ってセルが膨張し、内部
抵抗上昇、容量低下を引き起こし、そのために電気化学
素子の寿命を縮めてしまう恐れがあった。

【０００６】また、後者ではゴム弁１４の弾性変形を伴
うため必然的に構造が複雑となるので、部品点数が増
え、組立工数がかかることから、製造コストが高騰する
という不都合があった。

【０００７】本発明は、上記事情に鑑み、簡単な構造を
採用して製造コストを抑えつつ、内圧上昇に伴う特性劣
化を抑制し、内圧上昇による破裂を未然に防止すること
ができる電気化学素子を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、外装
ケース（８）に蓄電要素（１７）を内設した電気化学素
子（１）において、前記外装ケースに透気弁（１５）を
設けて構成される。

【０００９】また本発明は、上記透気弁（１５）に、所
定の作動圧で破断する薄肉部（１５ｂ）を形設して構成
される。

【００１０】さらに本発明は、上記透気弁（１５）に保
護カバー（１６）を冠着して構成される。

【００１１】なお、括弧内の番号等は図面における対応
する要素を表わす便宜的なものであり、従って、本発明
は図面上の記載に限定拘束されるものではない。このこ
とは「特許請求の範囲」の欄についても同様である。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００１３】図１は本発明に係る電気二重層キャパシタ
の一実施形態を示す斜視図、図２は図１に示す電気二重
層キャパシタの断面図、図３は図１に示す電気二重層キ
ャパシタの透気弁付近の拡大断面図、図４は図３に示す
電気二重層キャパシタを構成する透気弁の詳細図であ
り、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその右側面図、図５
は電気二重層キャパシタの厚さの経時変化を表すグラ
フ、図６は電気二重層キャパシタの内部抵抗の経時変化
を表すグラフ、図７は電気二重層キャパシタの静電容量
の経時変化を表すグラフである。

【００１４】本発明に係る電気二重層キャパシタ１は、
図１および図２に示すように、直方体状の外装ケース８
を有しており、外装ケース８は箱体２と蓋体９とから構
成されている。

【００１５】この箱体２内には、正極体３、負極体５お
よびセパレータ６からなる蓄電要素１７が挿設されてお
り、負極体５と箱体２との隙間には板状のスプリング７
が介在している。そのため、このスプリング７の弾性力
によって負極体５が正極体３側に押圧されてセパレータ
６を介して互いに密着した状態となっている。

【００１６】また、箱体２の開口部には蓋体９が箱体２
の内外を遮断する形で溶着されており、蓋体９には正極
端子１２と負極端子１３が互いに所定の距離を置いて挿
着されている。正極端子１２はリード片１０を介して正
極体３に電気的に接続されており、負極端子１３はリー
ド片１１を介して負極体５に電気的に接続されている。

【００１７】さらに、外装ケース８内には電解液（図示
せず）が注液されている。

【００１８】ところで、蓋体９には、図１および図３に
示すように、ゴム製の透気弁１５が正極端子５と負極端
子６との間に位置する形で嵌合している。この透気弁１
５は、図４に示すように、円筒状に形成された透気性の
本体１５ａを有しており、本体１５ａの底面には十文字
形の薄肉部１５ｂが形成されている。

【００１９】ここで、透気弁１５の材質としては、天然
ゴム、合成天然ゴム、スチレンゴム、ブタジエンゴム、
クロロプレンゴム、ブチルゴム、エチレン・プロピレン
ゴム、シリコンゴム、フッ素ゴムが挙げられるが、成形
性、耐電解液性、寸法精度などを考慮すると、ブチルゴ
ムとシリコンゴムの２種類が好ましい。

【００２０】さらに、図１および図３に示すように、透
気弁１５の上方には円筒状の保護カバー１６が冠着され
ており、保護カバー１６には複数個のエア抜き孔１６ａ
が形成されている。

【００２１】本発明に係る電気二重層キャパシタ１は以
上のような構成を有するので、通常使用時において外装
ケース８内でガスが発生すると、そのガスは透気弁１５
および保護カバー１６のエア抜き孔１６ａを通って外部
に放出される。その結果、電気二重層キャパシタ１の内
圧が大幅に上昇することはなく、内圧上昇に伴う電気二
重層キャパシタ１の特性劣化を抑制することが可能とな
る。

【００２２】また、過充電などによって電気二重層キャ
パシタ１の内圧が急激に上昇した場合には、その内圧が
所定の作動圧に達したところで透気弁１５の薄肉部１５
ｂが破断し、そこからガスが一気に排出されるので、内
圧上昇に起因する電気二重層キャパシタ１の破裂を未然
に防止することができる。

【００２３】ここで、透気弁１５の上方には保護カバー
１６が冠着されているので、透気弁１５（特に、その薄
肉部１５ｂ）が内圧上昇以外の要因、例えば落下時の衝
撃や使用者の不注意などで破断してしまう事態を回避す
ることができる。

【００２４】なお、上述の実施形態では、本体１５ａに
十文字形の薄肉部１５ｂを形成した透気弁１５について
説明したが、透気弁１５の薄肉部１５ｂの形状はこれに
限るわけではなく、種々の形状を有する薄肉部１５ｂを
採用することができる。

【００２５】また、上述の実施形態ではゴム製の透気弁
１５を蓋体９に設けた場合について説明したが、この透
気弁１５を箱体２に設けるようにしてもよい。

【００２６】さらに、上述の実施形態では電気二重層キ
ャパシタ１について説明したが、これ以外の電気化学素
子（例えば、角形電池）に本発明を適用することも可能
である。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００２８】＜実施例１＞活性炭、アセチレンブラック
（以下、ＡＢと略記する）、ポリテトラフルオロエチレ
ン（以下、ＰＴＦＥと略記する）を所定の配合比で混合
して成形した正極体および負極体を使用し、ポリフェニ
レンサルファイド（以下、ＰＰＳと略記する）樹脂製の
箱体（耐圧１０kgf／cm²）を採用し、ブチルゴム製の透
気弁（内径２．０mm、厚さ０．２４mm）を用いて、本発
明に係る電気二重層キャパシタ（実施例１）を組み立て
た。なお、ブチルゴムのガス透過係数は表１に示すとお
りである。また、この透気弁の薄肉部が破れる内圧、す
なわち作動圧を測定したところ、６kgf／cm²であった。

【００２９】＜実施例２＞活性炭、ＡＢ、ＰＴＦＥを所
定の配合比で混合して成形した正極体および負極体を使
用し、ＰＰＳ樹脂製の箱体（耐圧１０kgf／cm²）を採用
し、シリコンゴム製の透気弁（内径２．０mm、厚さ０．
２４mm）を用いて、本発明に係る電気二重層キャパシタ
（実施例２）を組み立てた。なお、シリコンゴムのガス
透過係数は表１に示すとおりである。また、この透気弁
の作動圧を測定したところ、６kgf／cm²であった。

【００３０】＜比較例１＞透気弁を採用しないこと以外
は実施例１と同様にして電気二重層キャパシタ（比較例
１）を組み立てた。

【００３１】

【表１】

【００３２】＜厚さ変化の測定＞こうして組み立てた実
施例１、実施例２および比較例１について、それぞれ７
０℃で２．３Ｖの負荷を３０日間（７２０時間）連続し
て与え、箱体の厚さの経時変化を測定した。その結果を
図５に示す。図５において、実線のグラフは実施例１の
データ、一点鎖線のグラフは実施例２のデータ、破線の
グラフは比較例１のデータを表す。

【００３３】図５から明らかなように、比較例１では、
箱体の厚さが経時的に増加し、１００時間ほど経過した
時点で１５％厚くなったのに対して、実施例１、２では
最大で７％増にとどまった。

【００３４】＜内部抵抗変化の測定＞また、実施例１、
実施例２および比較例１について、それぞれ７０℃で
２．３Ｖの負荷を３０日間（７２０時間）連続して与
え、１kHz での内部抵抗の経時変化を測定した。その結
果を図６に示す。図６において、実線のグラフは実施例
１のデータ、一点鎖線のグラフは実施例２のデータ、破
線のグラフは比較例１のデータを表す。

【００３５】図６から明らかなように、比較例１では、
内部抵抗が経時的に増加し、最終的に６００％を越えた
のに対して、実施例１、２では、内部抵抗の増加勾配が
緩く、最終的な内部抵抗は４００％弱（実施例１）、４
５０％強（実施例２）にとどまった。

【００３６】＜静電容量変化の測定＞次に、実施例１、
実施例２および比較例１について、それぞれ７０℃で
２．３Ｖの負荷を３０日間（７２０時間）連続して与
え、静電容量の経時変化を測定した。その結果を図７に
示す。図７において、実線のグラフは実施例１のデー
タ、一点鎖線のグラフは実施例２のデータ、破線のグラ
フは比較例１のデータを表す。

【００３７】図７から明らかなように、比較例１では、
静電容量が経時的に急減して８０％以下になったのに対
して、実施例１、２では、静電容量が常に９０％を越え
ていた。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、外
装ケース８に蓄電要素１７を内設した電気二重層キャパ
シタ１等の電気化学素子において、前記外装ケース８に
透気弁１５を設けて構成したので、外装ケース８内で発
生したガスは透気弁１５を通って外部に放出されること
から、内圧上昇による特性劣化を抑制して電気化学素子
の寿命を延ばすことができると同時に、透気弁１５を設
けるだけで済むため、部品点数が少なく、製造コストを
抑えることが可能となる。

【００３９】また本発明によれば、上記透気弁１５に、
所定の作動圧で破断する薄肉部１５ｂを形設して構成し
たので、上述した効果に加えて、内圧が急激に上昇した
場合、透気弁１５の薄肉部１５ｂが破断してガスを排出
することから、内圧上昇による破裂を未然に防止するこ
とが可能となり、電気化学素子の安全性が高まる。

【００４０】さらに本発明によれば、上記透気弁１５に
保護カバー１６を冠着して構成したので、透気弁１５が
内圧上昇以外の要因で破断してしまう事態を回避できる
ことから、電気化学素子の信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電気二重層キャパシタの一実施形
態を示す斜視図である。

【図２】図１に示す電気二重層キャパシタの断面図であ
る。

【図３】図１に示す電気二重層キャパシタの透気弁付近
の拡大断面図である。

【図４】図３に示す電気二重層キャパシタを構成する透
気弁の詳細図であり、（ａ）はその正面図、（ｂ）はそ
の右側面図である。

【図５】電気二重層キャパシタの厚さの経時変化を表す
グラフである。

【図６】電気二重層キャパシタの内部抵抗の経時変化を
表すグラフである。

【図７】電気二重層キャパシタの静電容量の経時変化を
表すグラフである。

【図８】従来の電気化学素子の安全機構の一例を示す断
面図である。

【図９】従来の電気化学素子の安全機構の別の例を示す
断面図である。

【符号の説明】

１……電気化学素子（電気二重層キャパシタ）８……外装ケース１５……透気弁１５ｂ……薄肉部１６……保護カバー１７……蓄電要素

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外装ケース（８）に蓄電要素（１７）を
内設した電気化学素子（１）において、前記外装ケースに透気弁（１５）を設けたことを特徴と
する電気化学素子。
【請求項２】透気弁（１５）に、所定の作動圧で破断
する薄肉部（１５ｂ）を形設したことを特徴とする請求
項１に記載の電気化学素子。
【請求項３】透気弁（１５）に保護カバー（１６）を
冠着したことを特徴とする請求項１または請求項２に記
載の電気化学素子。