JPS6048088B2 - 電気二重層キャパシタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気二重層を利用した電気二重層キャパシタに
関し、特に複数個のキャパシタ素子が直列に接続された
電気二重層キャパシタを提供するものである。

一般に、電気二重層キャパシタは、第１図に示すように
活性炭、アセチレンブラック、若干のバインダーからな
る炭素電極１、１’をこの間に電解液を含浸させたセパ
レータ２を介在して対向させて素子を構成しており、従
来にない大きな静電容量を得ることができるという利点
を有している反面、耐電圧が数Ｖ以下であるというよう
に低いという欠点を有している。

従つて、耐電圧の高い製品を必要とする時には、複数個
のキャパシタを直列に接続する必要が生じてくるのであ
るが、従来の電気二重層キャパシタおいては、個々のキ
ャパシタからリード引出し、直列に接続しており、手間
がかかる問題があつた。本発明はこのような現状に鑑み
成されたものであり、従来の外部接続型から外装ケース
を１つとする内部接続型の直列接続構造の電気二重層キ
ャパシタを提供するものである。

第２図〜第１０図に本発明の実施例による電気二重層キ
ャパシタを示している。

図において、３は分極性の第１電極であり、この第１電
極３は、第２図に示すように活性炭、アセチレンブラッ
ク、若干のバイングーからなる炭素電極３ａをアルミネ
ット等の集電体３ｂに担持させ、そしてその集電体３ｂ
に外部端子３ｃを接続することにより構成されている。
４は分極性の第２電極であり、この第２電極４は第３図
に示すように活性炭、アセチレンブラック、若干のバイ
ンダーからなる２個の炭素電極４ａ、４ａ’をアルミネ
ット等の集電体４ｂに担持させることにより構成されて
おり、この第２電極４の集電体４ｂの炭素電極４ａ、４
ａ’を担持させる部分は接続部４ｃにより互いに電気的
に接続されＪている。

この場合、接続部４ｃを第３図のようにアルミネット等
の集電体を図のように切り取つて接続部を構成しても、
また第４図のように、炭素電極のみを削除して構成して
も、さらには第５図に示すように第２電極の一部（中央
部） ４ｃ’を接７続リードとして兼ねさせるようにし
たり、第６図のように新らたな接続リード４ｃ″を用い
てもよい。この第２電極４と前記第１電極３とを第７図
に示すように、電解液含浸性に優れた微孔性セパレータ
５を間に介在させて対向させることにより２つのキャパ
シタ素子６，６５が構成され、しかもこの２つのキャパ
シタ素子６，６″は、第２電極４の接続部４ｃにより直
列接続された構造となる。７は絶縁性のフィルムであり
、このフィルムによつて２つのキャパシタ素子６，６″
は、互いに隔離されたかたちで捲回され、１つの捲回素
子となる。

もし、イオン導電性のセパレータを使用すると、キャパ
シタ素子６，６″は接続部４ｃを通じた直列接続となら
ない。絶縁フィルムの場合には、捲回によつて素子を個
々に独立させることができる。この場合、セパレータ５
と接する第２電極４の接続部４ｃにワックス、接着剤な
どの絶縁性材料を塗布したり、全体を熱融着フィルムな
どで熱融着してキャパシタ素子６，６″間を絶縁してお
くのがよい。ここで、本発明の電気二重層キャパシタに
おいては、上記実施例のように２個の第１電極３と１個
の第２電極４とを組合せるだけではなく、第８図に示す
ように第２電極４を複数個用いれば、複数個のキャパシ
タ素子を直列に接続した電気二重層キャパシタを得るこ
とができる。

なお、第８図ａは巻回する前の状態を示し、第８図ｂは
巻回後の状態を示しており、両端の第１電極３の外部端
子３ｃがそのまま外部回路との接続用端子となる。また
、同様な考えのもとに第９図に示すように、個々の素子
（セパレータ５と２枚の第１電極３で構成される素子）
を絶縁フィルム７で隔離するように積層し、その後捲回
素子にすることもで．きる。なお、第９図ａは巻回する
前の状態を示し、第９図ｂは巻回後の状態を示しており
、この場合、セパレータ５を介して対向する２つの第１
電極３は、外部端子３ｃが接近して対向しないように配
置され、そしてフィルム７によつて融離さ；れて対向す
る２つの第１電極３は、外部端子３ｃが接近して対向す
るように配置される。そして、フィルム７を介して対向
する第１電極３の外部端子３ｃが互いに接続され、最上
端および最下端の第１電極３の外部端子３ｃがそのまま
外部回路と（の接続用端子となる。ところで、第１０図
に示すように捲回された素子１０は、電解液が含浸され
、アルミニウムなどのケース１１とゴムバッキング、あ
るいは端子板１２とによつて密封外装されるのであるが
、この場合、絶縁フィルムに付着した電解液は、゛ケー
ス１１の頂部、側面によつて直列接続された各素子１０
に対して短絡的な電気回路を構成する楊合があるので、
最もその恐れの高いケース１１の頂部（内面の最深部）
との間は、接着剤、ワックス、フィルムなどの絶縁物１
３により絶縁することが望ましい。

次に、本発明の要点について説明すると、本発′明の構
成によれば、各電極は電解液に対して、完全に電気的絶
縁ができないのに充分に使用に耐えることにある。それ
は電解液の電導度と電解液が構成する電気回路にある。
すなわち、各電極が対向している間の電解液抵抗はその
間隔が５０μ程度・であるため、単位ｃイ当り１００Ω
Ｃｍの比抵抗の電解液であつても、０．５Ωと小さいの
に対し、各電極間は、対向面積が非常に小さく（約０．
１ｃイ）、しかも間隔も１ｃｍ程度と考えられ、その計
算からも１０００Ω程度となり、１０■程度の耐電圧に
は充分使用に耐えるのである。また、従来、本発明の捲
取り方式をとつた場合、電極対向面積が、絶縁フィルム
により隔離され面積が半分となるため、静電容量が、従
来の半分となる既成概念が払拭されたことにある。

すなわち、本発明のような絶縁フィルム挿入による捲回
式素子と従来のような２枚とも微孔セパレータによる捲
回式素子との静電容量に差がないということである。そ
れは、ネット構成による集電体の採用や電極が容易に電
解液の侵入を許すという二つの効果によるものである。
次に、本発明の一具体例について説明する。

まず。第８図にように２ｃｍ×６ｃｍで厚み０．５薗の
炭素電極を２枚準備し、外部端子を接続する。次に、２
ｃｍ×１３ｃｍで厚み０．５？の炭素電極３枚を準備し
、微孔性セパレータおよび絶縁フィルムによつて捲回し
、素子（本発明品ａ）とした。また第９図のように、２
Ｃ７ｎ×６ＣＴ！Ｌで厚み０．５噸の炭素電極８枚を準
備し、この内２枚に外部端子を接続し、他の２枚ずつは
接続リードで接続し、微孔性セパレータおよび絶縁フィ
ルムによつて積層した後捲回し、素子（本発明品ｂ）と
した。なお、これらの素子の電極は、活性とアセチレン
ブラツツクと若干のバインダーとを混練した粘土状のも
のをアルミニウムのネットの集電体にローラーによつて
圧延して一体化したものである。また、本発明品Ａ，．
ｂ共に、いずれも、その後電解液を含浸して、アルミニ
ウムのケース内に収納し、端子板によつて密封外装した
。 ャ表１、表２に４個の製品を
直列接続した従来品と本発明品Ａ．ｂの外形寸法および
特性の結果を示している。この表１、表２の結果により
明らかのように、本発明の電気二重層キャパシタによれ
ば、従来、個々に製品とし、外部て直列接続していたの
に対して、従来のセパレータのうちの１枚を絶縁性のフ
ィルムに変えることにより、容易に内部直列接続型の高
耐電圧電気二重層キャパシタの実現が可能となり、その
外形寸法も実際上は２０〜５０％の小形化率となり、特
性的には若干内部抵抗の増大があるものの、他の特性に
は差がなく、従来の低耐電圧のイメージを払拭する価値
の大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的な電気層キャパシタの原理を示す構成図
、第２図〜第６図はそれぞれ本発明の電気二重層キャパ
シタにおける電極の具体例を示す斜視図、第７図はそれ
ぞれ同じく本発明の電気二重層キャパシタにおける電極
の配置構造の具体例を示す斜視図、第８図Ａ，ｂおよび
第９図Ａ，ｂはそれぞれ同じく電極の配置構造の他の具
体例を示す断面図および斜視図、第１０図は本発明の電
気二重層キャパシタをケース内に封入した際の一例を示
す断面図である。 ３・・・・・・第１電極、４・・・・・・第２電極、３
ａ，４ａ，４ａ″・・・・・炭素電極、３ｂ９４ｂ・・
・・・・集電体、５・・・・・・微孔性セパレータ、６
，６゛・・・・・・キャパシタ素子、７・・・・・フィ
ルム。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 活性炭、アセチレンブラック、若干のバインダーな
   どからなる炭素電極を集電体に担持させることにより構
   成した２枚の分極性電極を微孔性セパレータを介して対
   向させて素子とし、この素子を一定間隔で同一平面上に
   隣接する素子の分極性電極を直列接続して複数個並設し
   、これを絶縁性のフィルムとともに捲回して隔離したこ
   とを特徴とする電気二重層キャパシタ。