JPS62232113A - 電気二重層コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、分極性電極を収納する構造の改良された電
気二重層コンデンサに関する。

［従来の技術］ 電気二重層コンデンサにおいても、他の電子部品と同様
に小型化、薄型化が望まれている。電気二重層コンデン
サとしては巻回型および平板型の２種類が存在するが、
薄型化のためには後者の平板型のものが適している。

平板型の電気二重層コンデンサの一例を第２図に示す。

この電気二重層コンデンサ１では、ブチルゴムまたはエ
チレンプロピレンゴムなどからなるガスケット２内にセ
パレータ３を介して対向配置された１対の分極性電極４
．５が収納されている。セパレータ３は、上下の分極性
電極４，５間の電子伝導を妨げ、他方イオンを透過させ
る機能を果たすものであり、通常５０％硫酸などの電解
液を含浸してなるポリプロピレン微孔性フィルムや不織
布により構成されている。分極性電極４゜５は、固型状
炭素質成形体からなり、より具体的には活性炭粉末にク
ロロスルホン化ポリエチレンのディスパージョンなどを
バインダとして添加して加圧成形して得られる成形体や
、活性炭繊維の布を打抜いたもので構成される。

６．７は集電体を示し、分極性電極４，５を気密的に封
止する機能をも果たすものであり、導電性カーボンによ
り導電性を付与したブチルゴムやエチレンプロピレンゴ
ムあるいはポリイソブチレンなどのプラスチックシート
により構成されている。この集電体６．７は、ガスケッ
ト２の両面にたとえばゴム系接着剤を印刷法などにより
塗布した後、貼り合わせることによりガスケット２に接
着・固定される。素子内部を減圧状態で気密封止するこ
とが望ましいため、通常は、この接着作業は減圧雰囲気
下で行なわれる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記した電気二重層コンデンサ１では、
接着剤８．９を用いるものであるため、接着剤の塗布お
よび硬化処理等の煩雑かつ長時間の作業を実施しなけれ
ばならない。

また、接着剤８，９を塗布するに際し、ゴム材料の膨潤
により集電体６，７ならびにガスケット２の寸法変化が
生じるので作業性が極めて悪く、また接着部の気密性が
充分とはならず、したがって電解液の漏洩・揮散が生じ
がちであった。

よって、この発明の目的は、接希剤使用に起因する上記
問題点を解消することができ、したがって簡単な工程で
能率良く製造することができ、かつ気密性に優れた高信
頼性の電気二重層コンデンサを提供することにある。

［問題点を解決するための手段および作用］この発明の
電気二重層コンデンサは、電気絶縁性でイオン透過性の
セパレータと、このセパレータを挟んで対向配置された
１対の分極性電極と、各分極性電極の外側に配置された
１対の集電体と、分極性電極を１対の集電体間に収納す
るためのガスケットとを備える。

そして、ガスケットは加硫ゴムよりなる基体と、基体の
両面にポリオレフィン系樹脂を熱融着して形成された樹
脂層とからなり、かつ集電体がガスケットに熱融着され
ていることを特徴とするものである。

この発明では、ガスケットが加硫ゴムよりなる基体を用
いるものであり、基体の両面に上述のようにポリオレフ
ィン系樹脂が熱融管されている。

したがって、（イ）全体としてゴム弾性を有し、（ロ）
熱融管により集電体を貼り付は可能な表面を有し、かつ
（ハ）熱融告時に溶融軟化による変形が少ない。

電気二重層コンデンサでは、高耐圧化を図る場合、通常
、第３図に示すように慢数の素子１１を直列接続してケ
ース１２内に収納して１個の部品とする。この場合、各
素子１１は、単に積層するだけでなく、加圧気味に一体
化してケース１２に収納する。したがって、電気二重層
コンデンサのガスケットを中に収納される分極性電極よ
りも若干厚めのもので構成しておき、積層一体化する際
の加圧力により分極性電極部分と同等の厚みに変形する
ようにしておけば製造容易である。よって、上記（イ）
の特性すなわちゴム弾性を有することが好ましいことが
わかる。のみならず、等価直列抵抗の安定化および気密
性の改善のためにも、ガスケットが全体としてゴム弾性
を有することが好ましい。

また、この発明では、ガスケットが（ロ）熱融着により
接着可能な表面を有するものであるため、接着剤を用い
ずに集電体を熱融着することが可能とされている。

ところで、上記（イ）および（ロ）の２種の条件のみを
満足するものでよければ、成る種のホットメルト材やエ
ラストマーによりガスケットを構成することも可能であ
る。しかしながら、この種の材料では、熱融着時にガス
ケット全体が溶融軟化し、第４図に示すようにガスケッ
ト１３が変形し、製造困難となるだけでなく、たとえ製
造可能であったとしても設計どおりの寸法の素子を得る
ことができない。よって、ガスケットは（）１）の特性
をも有するものでなければならない。そこで、この発明
では、上記（イ）〜（ハ）の条件を満たすために、加硫
ゴムよりなる基体を用いてガスケットが構成されている
。

したがって、この発明では、ガスケットが加硫ゴムより
なる基体と、基体の両面にポリオレフィン系樹脂を熱融
着して形成された樹脂層とからなるため、接着剤を用い
ずに熱融着により集電体をガスケットに貼り付けること
ができ、また寸法安定性に優れた製品を得ることが可能
とされている。

［実施例の説明］ 第１図は、この発明の一実施例の断面図である。

この電気二重層コンデンサ２１では、電気絶縁性でイオ
ン透過性のセパレータ２３の両側に１対の分極性電極２
４．２５が対向配置されている。セパレータ２３および
分極性電極２４．２５は、第２図に示した従来の電気二
重層コンデンサの場合と同種の材料で構成することがで
きる。

ところで、この実施例ではガスケットは、ガスケット半
体２２ａ、２２ｂを相互に熱融着して一体化したもので
構成されている。この一体化のために、ガスケット半体
２２ａ、２２ｂは、ともに加硫ゴムからなる基体３１ａ
、３１ｂと、基体３１８．３１ｂの両面に形成された樹
脂層３２ａ。

３２ｂををする。また、セパレータ２３は、ガスケット
半体２２ａ、２２ｂの熱融着に際し、両ガスケット半体
２２ａ、２２ｂ間に挾持され、したがってガスケット半
休２２ａ、２２ｂと一体化されている。各ガスケット半
休２２ａ、２２ｂの外側には、集電体２６．２７が熱融
着されている。

第１図の電気二重層コンデンサの製造方法の一例を示す
と、第５図に示すように厚み０．　５ｍｍの未加硫エチ
レンプロピレンゴムシート３１の両面に、厚み５０μｍ
の低密度ポリエチレンフィルム３２を貼り付け、１〜５
ｋｇ／ｃｍ２程度の圧力をかけプレスした状態で加熱・
加硫する。このようにして得られた積層シートから打ち
抜き手段などを用いて各ガスケット半休２２ａ、２２ｂ
を得る。

なお、加熱・加硫初期にはゴムシート表面でポリエチレ
ンと未加硫のゴムが熱融着し、続いてゴムシート内部の
加硫が進行し、その結果加硫ゴムの表面にポリエチレン
フィルムが強固に接菅されて一体化した状態となる。

上述のようにして用意されたガスケット半体２２ａ、２
２ｂ間にセパレータ２３を挾持させて熱融着し、しかる
後分極性電極２４．２５をセパレータ２３の両面に配置
した状態で集電体２６，２７で閉成し、加熱することに
より集電体２６，２７をガスケットの両面に熱融着する
ことができる。

ところで、−！−記実施例では、基体表面に形成される
樹脂層としてポリエチレンを用いたものを示したが、ポ
リエチレンの場合には同種材料間のみの熱融着しか行な
うことができない。特に、非水溶液系電解液を用いた電
気二重層コンデンサの場合には、集電体してステンレス
やアルミニウムなどの金属を使用することができ、その
場合ガスケット表面がこれらの金属と熱Ｂａし得るもの
であることが望まれる。このような要望を満たすには、
上述した低分子量ポリエチレンフィルムに代えて、たと
えばアイオノマー、エチレン−アクリル酸共重合体また
はカルボキシル基を含む変性ポリエチレンもしくは変性
ポリプロピレンを用いることにより、全く同様の処理に
より目的を達することができる。

したがって、この発明において基体表面に形成される樹
脂層を構成するポリオレフィンとしては、低密度ポリエ
チレン、アイオノマー、エチレン−アクリル酸共重合体
、またはカルボキシル基を含む変性ポリエチレンもしく
は変性ポリプロピレンを例示することができる。

また、ガスケットの基体を構成するゴム材としても、エ
チレンプロピレン共重合体ゴムまたは工チレンプロピレ
ンターポリマのようなエチレンプロピレンゴムのほか、
ブチルゴムなど種々のものを用いることができ、同様に
ポリオレフィン系フィルムと熱融着することができる。

もっとも、熱融着力の点から、ゴムとポリオレフィン系
フィルムとの間にブライマ一層を介在させた方が望まし
い場合がある。基体を構成するゴム材の種類や配合なら
びにポリオレフィン樹脂の種類、グレードおよびブライ
マーのを無等については、それぞれの組合わせにおいて
接着力その他を考慮して最も望ましいものを選択すれば
よい。

第１図実施例では、ガスケット半休２２ａ、２２ｂを用
いてガスケットを構成したが、第６図に示すように、１
個の部材からなるガスケット４２を用いて電気二重層コ
ンデンサを構成してもよい。

第６図の実施例では、ガスケット４２は、基体４２ａと
、基体４２ａの両面に形成された樹脂層４２ｂとからな
る。そして、セパレータ４３は、ガスケット４２の一方
面と、一方の集電体４６との間に周縁を挟まれた状態で
集電体４６およびガスケット４２に熱融着されて一体化
されている。その他の構成については、第１図実施例と
同様である。

さらに、第６図実施例とは異なり、第７図に示すように
セパレータ６３をガスケット６２と一体化しなくともよ
い。第７図実施例では、セパレータ６３の周縁は、一方
の分極性電極６４を取り囲むように折曲げられている。

したがって、素子内部で分極性電極６４．６５が移動し
たとしても、両分極性電極６４．６５が接触し短絡する
おそれがないように構成されている。

次に、具体的な実験例につき説明する。

未加硫状態のエチレンプロピレンターポリマーゴム（Ｅ
ＰＤＭ）シート（厚み：０．５ｍｍ）の両面に低分子量
ポリエチレンフィルム（厚み：０゜０５ｍｍ）を積層し
、約３ｋｇ／ｃｍ２の圧力をかけてプレスし、その状態
で約１６０℃の温度に保ち加硫処理を行なった。得られ
た積層シートを゛内径？、Ｑｍｍ、外径１０．５ｍｍの
環状に打ち抜き、ガスケットとした。次に、カーボンを
用いて導電性を付与した厚み０．１ｍｍのポリエチレン
フィルムを直径１０．５ｍｍの円形に打ち抜き、集電体
とし、上記ガスケットの一方面にヒートシール法により
熱融着した。

粉末活性炭にクロロスルホン化ポリエチレンディスパー
ジョンをバインダとして添加し加圧成形して得られた１
対の固型炭素質形成体（直径６゜０ｍｍ、厚み０．３ｍ
ｍ）よりなる分極性電極を用意し、該分極性電極間にポ
リプロピレンからなる微孔性のフィルム（厚み２５μｍ
１直径７．　０ｍｍ）を挾持し、３０％硫酸を含浸させ
、これらを上述したガスケットおよび集電体で形成した
凹部内に収納し、さらに他方の集電体をその」二に載置
し、減圧雰囲気下において−Ｌに重ねられた他方の集電
体をガスケットに対し熱融着し、素子内を気密封止した
。得られた電気二重層コンデンサを６個積層し、第３図
に示したように加圧気味にケース内で一体化して、５．
５ｖ定格の電気二重層コンデンサを作製した。

比較のために、加硫されたエチレンプロピレンターポリ
マーゴムシート（厚み０．６５ｍｍ）を打ち抜いて、実
施例と同様の形状のガスケットを用いて電気二重層コン
デンサを製作した。ここでは、カーボンにより導電性を
付与したポリイソブチレンフィルム（厚み９．２ｍｍ）
を実施例と同一形状に打ち抜いて集電体とした。また、
ガスケットと集電体の接着は、架橋反応型のゴム系接若
剤を印刷法によりガスケット表面に塗布し、加熱により
を機構剤を揮散させた後貼り合わせ、加圧することによ
り行なった。接着後８５℃の温度で硬化処理を行なった
。他の構成については、すべて実施例と同一にして、同
様に電気二重層コンデンサ素子を６個積層してなる電気
二重層コンデンサを作製した。

上述した実施例および従来例の各電気二重層コンデンサ
の高温放置試験を行なった。条件は、８５℃の温度で１
０００時間である。この高温放置前後の特性およびｍｆ
ｆ１変化を、下記の表に示す。

上記表から、実施例の電気二重層コンデンサでは、高温
放置後であっても静電容量がほとんど低下しないことが
わかる。また、等価直接抵抗についても高くならず、さ
らに重量減少率も極めて小さいことがわかる。これに対
して、従来例では、高温放置後静電容二がかなり低下し
、等価直列抵抗が増大し、かつ重量もかなり減少するこ
とがわかる。

［発明の効果］ この発明では、ガスケットが加硫ゴムよりなる基体と、
基体の両面にポリオレフィン系樹脂を熱融告して形成さ
れた樹脂層とからなり、集電体がガスケットに熱融着さ
れている。よって、接着剤を用いずに簡単に電気二重層
コンデンサを製造し得るだけでなく、接着作業に伴う膨
潤等に起因する寸法変化がないため作業性も大幅に改善
される。

また、熱融告時にガスケットの変形がなく、したがって
＝Ｊ゛法安定性および外観に優れた製品を得ることがで
きる。のみならず、接着剤を用いるものでなく、熱融着
により分極性電極をガスケット内に封止するものである
ため、気密性も大幅に改善され、よって高温環境のよう
に苛酷な条件下で用いられたとしても、電解液の漏洩・
揮散があまり起こらず、したがって信頼性に優れた電気
二重層コンデンサを実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例の断面図である。 第２図は、従来の電気二重層コンデンサを示す断面図で
ある。第３図は、電気二重層コンデンサ素子を積層して
なる電気二重層コンデンサを示す略図的断面図である。 第４図は、エラストマーを用いてガスケットを構成した
場合の問題点を説明するための断面図である。第５図は
、第１図実施例のガスケットを構成するのに用いたゴム
シートおよび樹脂層を示す断面図である。第６図は、こ
の発明の第２の実施例を示す断面図であり、第７図は第
３の実施例を示す断面図である。 図において、２１は電気二重層コンデンサ、２２ａ、２
２ｂはガスケットを構成するガスケット半体、２３はセ
パレータ、２４．２５は分極性電極、２６．２７はセパ
レータ、３１ａ、３１ｂは基体、３２ａ、３２ｂは樹脂
層を示す。 （ほか２名）゛− 「 手続補正ｍ 昭和６２年２月２１日 １、事ｆｌの表示 昭和６１年特許願第　７５３３８　　号２、発明の名称 電気二重層コンデンサ ３、補正をづる者 事件との関係　特許出願人 住所　　京都府長岡京市天神二丁目２６番１０号名称　
　（６２３）株式会社村田製作所代表者　村　　　１ｎ
　　　　　昭 ４、代理人 Ｉ：ｌ冗細止 ６、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 ７、補正の内容 （１）　明細書第１０頁第７行の「低分子量」とあるの
を、「低密度」に補正する。 （２）　明細書第１２頁第１５行の「低分子量」とある
のを、「低密度」に補正する。 以上 こ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）電気絶縁性でイオン透過性のセパレータと、 セパレータを挟んで対向配置された１対の分極性電極と
   、 各分極性電極の外側に配置された１対の集電体と、 分極性電極を前記１対の集電体間に収納するためのガス
   ケットとを備え、 前記ガスケットは、加硫ゴムよりなる基体と、基体の両
   面にポリオレフィン系樹脂を熱融着して形成された樹脂
   層とからなり、かつ前記集電体は前記ガスケットに熱融
   着されていることを特徴とする、電気二重層コンデンサ
   。
2. （２）前記ポリオレフィン系樹脂は、低密度ポリエチレ
   ン、アイオノマー、エチレン−アクリル酸共重合体また
   はカルボキシル基を含む変性ポリエチレンもしくは変性
   ポリプロピレンからなる群から選択した樹脂である、特
   許請求の範囲第１項記載の電気二重層コンデンサ。
3. （３）前記加硫ゴムはエチレンプロピレンゴムであり、
   前記ポリオレフィン系樹脂は低密度ポリエチレンであり
   、前記集電体はカーボンにより導電性を付与したポリエ
   チレンまたはエチレン−プロピレン共重合体である、特
   許請求の範囲第１項記載の電気二重層コンデンサ。