JPS63213915A - 電気二重層コンデンサ素子の製造方法 - Google Patents

電気二重層コンデンサ素子の製造方法

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JPS63213915A
JPS63213915A JP62048007A JP4800787A JPS63213915A JP S63213915 A JPS63213915 A JP S63213915A JP 62048007 A JP62048007 A JP 62048007A JP 4800787 A JP4800787 A JP 4800787A JP S63213915 A JPS63213915 A JP S63213915A
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JP
Japan
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carbon paste
sheet
rubber sheet
layer capacitor
electric double
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JP62048007A
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眞田 莖
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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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】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〕 本発明は電気二重層コンデンサ素子の製造方法に関する
〔従来の技術〕
電気二重層コンデンサ素子(以下基本セルと記す)の耐
電圧は、これを構成する電解質溶液の分解電圧で決まる
。従って、基本セルの耐電圧以上の動作電圧を必要とす
る場合には、所定の動作電圧に応じて基本セルを直列積
層した電気二重層コンデンサ積層セル(以下、積層セル
と記す)として用いるのが一般的である。
第4図は従来の電気二重層コンデンサ素子の第1の例の
断面図である。
基本セル6は、電子伝導性で、がっ、イオン不浸透性の
導電性シート1および2と、活性炭粉末と電解質溶液を
主成分とするカーボンペースト電極3と、カーボンペー
スト電8i!3の間の導通を防止するために設けられた
イオン透過性で、がっ、非電子伝導性を有する多孔性の
セパレータ4と、カーボンペースト電極3を保持し、か
つ、密封し、カーボンペースト電極3を外界から遮断す
るために設けられた非導電性ガスゲットから構成されて
いる。
第5図は従来の電気二重層コンデンサの積層セルの断面
図である。
基本セル6の耐圧以上の動作電圧を必要とする場合には
、所定の電圧に応じて基本セル6を直列に積層して積層
セルフとして用いるのが一般的である。
また、基本セル6あるいは積層セルフは無加圧下では、
活性炭粉末同志、あるいは活性炭粉末と導電性シート1
.2間等の接触抵抗が大きく、実用上、電気二重層コン
デンサとして用いることかできない。従って、接触抵抗
を軽減するため基本せるあるいは積層セルに機械的圧力
を加え、これを保持した状態で使用するのか一般である
第6図は従来の電気二重層コンデンサの第2の例の断面
図である。
基本セル6あるいは積層セルフを金属製の外装ケース8
に収納し、これにそれぞれ金属製の電極リード端子を設
けた第1の電極板10と第2の電極板11とを、ひだ部
を有する絶縁板9を介して一体化した組立電極12を載
置した後、組立電極12を介して一定のストロークで基
本セル6あるいは積層セルフを機械的に収縮させ、これ
を保持した状態で外装ケース8の開孔端をかしめ、基本
セル6あるいは積層セルフを固定し、第6図に示した構
造を得る。しかる後、外装ケース8の側面に熱収縮チュ
ーブをかぶせ、これを熱収縮させ、製品外観、形状を完
成させ、所定の検査を経て電気二重層コンデンサを得て
いた。
第7図は従来の電気二重層コンデンサ素子の製造方法を
説明するための工程図である。
第6図に示した電気二重層コンデンサに用いる基本セル
6のカーボンペースト電!!f13は、第7図に示した
複合シートの形成工程からカーボンペースト過剰水分除
去工程を経て製造されていた。
第8図(a)〜(d)は従来の電気二重層コンデンサ素
子の製造方法を説明するための工程順に示した断面図で
ある。
まず、第8図(a)に示すように、未加硫、耐酸性の非
導電性ゴムシート14の片面に耐酸性の高分子フィルム
13を載置、圧着して複合シート 15を形成する。そ
して、あらかじめ設定されたパターンに従って多数個の
穴をあける。次に、高分子フィルムが貼付けられていな
い側に、導電性、耐酸性の導電シート16を載置、圧着
する。
これによって多数個の凹部が形成される。
次に、第8図(b)に示すように、これらの凹部のそれ
ぞれに活性炭粉末と希硫酸を主成分とするカーボンペー
ストをドクターナイフ工法等の工業的に既知の方法によ
って充てんする。
次に、第8図(C)に示すように、耐酸性の高分子フィ
ルム13を除去し、凹部にカーボンペーストを残す。
次に、第8図(d)に示すように、恒温恒温雰囲気内に
保持してカーボンペースト内の過剰の水分を除去し、カ
ーボンペースト電極形成済みゴムシートを製造する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述したように、従来の二重コンデンサ素子のカーボン
ペースト電極の形成法は、前述した凹部に活性炭粉末と
希硫酸を主成分とするカーボンペーストを一回で充てん
し高分子フィルム13を除去し、過剰の水分を除去する
という工程を経る。
この場合、カーホンペーストの物理的性質から、過剰の
水分を除去した後の凹部のカーボンペースト電極の形状
は、第8図(d)に示したように中央部にへこみ1つが
形成される。その結果として、活性炭粉末同志、あるい
は活性炭粉末と導電性シート16間等の接触抵抗を軽減
するために、基本セルあるいは積層セルにかなり大きな
機械的圧力を加えねばならないという問題点があった。
このことは、第6図に示した外装ケース8、組立電極1
2等の材質、厚み等に関しても制約条件となり、組立構
造の簡素化が困難になる等の問題点につながる。また、
副次的には、第8図のへこみ19に相当するカーボンペ
ーストの量が不足することになり、その分だけ静電容量
が小さくなるという問題点があった。
本発明の目的は、積層型二重層コンデンサの基本セルと
なり、かつ積層型二重層コンデンサの等価直列抵抗を小
さくし、かつ静電容量の低下を防ぐことのできる電気二
重層コンデンサ素子の製造方法を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の電気二重層コンデンサ素子の製造方法は、未加
硫非導電性ゴムシートの一方の面に高分子フィルムを圧
着し複合シートを形成する工程と、前記複合シートにあ
らかじめ設定されたパターンに従って多数筒の穴をあけ
る工程と、前記複合シートの他方の面に導電性シートを
圧着する工程と、前記導電性シートで前記穴の一方の開
口部を塞ぐことにより形成された凹部に活性炭粉末と希
硫酸を主成分とするカーボンペーストを充てんしては温
度25℃で相対湿度50%の雰囲気と平衡になるまで過
剰水分を除去する操作を繰返して前記凹部を完全にカー
ボンペーストで埋めてカーボンペースト電極を形成する
工程と、前記高分子フィルムを除去することによりカー
ボンペースト電極形成済みゴムシートを製造する工程と
、前記工程を繰返してもう一枚のカーボンペースト電極
形成済みゴムシートを製造する工程と、前記一方のカー
ボンペースト電極形成済みゴムシートの前記各々の凹部
とその周縁を非電子導電性多孔性シートから成るセパレ
ータで覆う工程と、前記セパレータが取付けられた一方
のカーボンペースト電極形成済みゴムシートに対して前
記他方のカーボンペースト電極形成済みゴムシートの各
々の凹部が向い合うように位置合せして重ね合せ密着さ
せる工程と、加圧、加熱して前記カーボンペースト電極
形成済みゴムシートのゴムを加硫させる工程と、前記セ
パレータを内側に含むように前記ゴムシートを打抜く工
程とを含んで構成されている。
〔実施例〕 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
第1図は本発明の一実施例を説明するための工程図であ
る。
まず、長さ320mm、幅2701m、厚さOjOmm
の非電子伝導性の未加硫ブチルゴムシートの一方にこれ
を覆うように厚さ約0.1m+1のポチエチレンフィル
ムを均一に圧着し、複合シートを形成する。
次に、この複合シートにあらかじめ設定されたパターン
に従って金型を用いて直径約5.5mmの多数個の穴を
あける。
次に、複合シートの未加硫ブチルゴムシートの他方の面
にカーボン配合の厚さ約50μmのポリプロピレン製の
導電性シートを圧着し、穴の一方の開口部を塞ぐことに
より凹部を形成する。
次に、この凹部に比表面積的1100m 2/ g (
BET法)、粒形300メツシユ以下の活性炭粉末と3
2%wt希硫酸と硫酸量に対して1wt%とポリ−4−
ビニルピリジンを溶解した硫酸溶液を1:2.6の割合
で混合したカーボンペーストをドクターナイフ工法で充
てんし、同じ方法で一対のカーボンペースト充てんシー
トを形成する。
次に、一対のカーボン充てんシートを25℃。
50%RHの恒温恒湿室に一書夜放置してこの雰囲気に
平衡になるまで過剰の水分を除去した後、過剰水分が除
去されることのより生じたへこみに前の工程と同じドク
ターナイフ工法でカーボンペーストを充てんする。この
カーボンペースト充てん工程と過剰水分除去工程とを繰
返して行い、過剰水分除去工程後に凹部にカーボンペー
ストが完全に埋まるまで繰返し、カーボンペースト電極
を形成する。
次に、ポリエチレンフィルムを除去することにより一対
のカーボンペースト電極形成済みゴムシートを得る。
次に、一方のカーボンペースト電極形成済みのゴムシー
トの各々の凹部とその周縁をシリカを充てんしたポリエ
チレン製の厚さ約100μm、直径7.3n+mの多孔
性セパレータで覆い、セパレータが取付けられた一方の
カーボンペースト電極形成済みゴムシートに対して他方
のカーボンペースト電極形成済みゴムシートの各々の凹
部が向い合うように位置合せして重ね密着する。
次に、カーボンペースト電極形成済みゴムシートを合体
し、これに両面から6kg/cm2の機械的圧力を加え
保持した状態で、温度125℃の恒温槽中に3時間放置
して未加硫ブチルゴムシートを加硫させると共に、カー
ボンペースト電極を外部雰囲気から密封遮断する。
次に、あらかじめ直径10.1mmに打抜き位置を設定
した打抜き金型を用い基本セルを得た。
このようにして得られた基本セルを6個直列に積層し更
に、機械的に補強するために厚さ0.1開、直径10.
1mmのポリプロピレン性の導電シートを積層した基本
セルの両端面にかぶせ、等個直列抵抗と積層セルの厚さ
の収縮率の関係を測定する試料を5個製作しな。また、
従来の方法〈第7図参照)による基本セルを6個を直列
に積層し、同様な方法で比較用の測定試料を5個製作し
た。
第2図は等個直列抵抗を測定するための回路図である。
上述のようにして得られた本発明による測定試料と従来
の方法による測定試料を各々5個宛第2図に示した測定
回路を用いて各々の測定試料のポリプロピレン製の導電
シートの両面から徐々に機械的圧力を加え等個直列抵抗
(Ω)と積層セルの厚さの収縮率(%)の関係を測定し
た。
第3図は電気二重層コンデンサ素子の等個直列抵抗と積
層セルの厚さの収縮率の関係を示す特性図である。
上述の測定により、第3図に示す関係が得られた。図中
曲線aは本発明による試料5個の測定値の平均価、曲線
すは従来の方法による試料5個の測定値の平均値を示す
尚、等個直列抵抗ESR(Ω)は下式より求めた。
ESR=Vc/10−”  (Ω) また、積層セルの厚さの収縮率R(%)は機械的圧力に
ほぼ比例するもので、基本セルあるいはMMセルの厚み
をlとし、これにある機械的圧力を加えることによって
11 (ffl <f)になったとすると、収縮率R(
%)は下式より求めることが出来る。
R−(<1−11)/ff ) Xi 00 (%)第
3図の曲線a、bより、本発明による基本セルから構成
される測定試料は、従来の方法による測定試料に比較し
、小さな収縮率で接触抵抗を軽減出来る。これは、小さ
な機械的圧力で所定の等個直列抵抗の値が得られること
を示している。
〔発明の効果゛〕
以上説明したように、本発明は、電気二重層コンデンサ
素子の製造方法において、カーボンペーストを充てんす
る工程と過剰水分除去工程とを繰返し実施することによ
り、小さな機械的圧力下で所定の等個直列抵抗の値が得
られ効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を説明するための工程図、第
2図は等個直列抵抗を測定するための回路図、第3図は
電気二重層コンデンサ素子の等個直列抵抗と積層セルの
厚さの収縮率の関係を示す特性図、第4図は従来の電気
二重層コンデンサ素子の第1の例の断面図、第5図は従
来の電気二重層コンデンサ積層セルの断面図、第6図は
従来の電気二重層コンデンサの第2の例の断面図、第7
図は従来の電気二重層コンデンサ素子の製造方法の一例
を説明するための工程図、第8図は従来の電気二重層コ
ンデンサ素子の製造方法を説明するための工程順に示し
た断面図である。 1,2・・・導電性シート、3・・・カーボンペースト
電極、4・・・セパレータ、5・・・非導電性ガスケッ
ト、6・・・基本セル、7・・・積層セル、8・・・外
装ケース、9・・・絶縁板、10・・・第1の電極板、
11・・・第2の電極板、12・・・組立て電極、13
・・・高分子フィルム、14・・・非導電性ゴムシート
、15・・・複合シート、16・・・導電性シート、1
7・・・カーボンペースト、18・・・カーボンペース
ト電極形成済みゴムシート、1つ・・・へこみ、20・
・・交流電源、21・・・電流計、22・・・電圧計。 第1図 第7図 4層たl〆瘍さの収縮率(7=9 第3図 第4図 諮5凶 第4区 第7図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  未加硫非導電性ゴムシートの一方の面に高分子フィル
    ムを圧着し複合シートを形成する工程と、前記複合シー
    トにあらかじめ設定されたパターンに従って多数箇の穴
    をあける工程と、前記複合シートの他方の面に導電性シ
    ートを圧着する工程と、前記導電性シートで前記穴の一
    方の開口部を塞ぐことにより形成された凹部に活性炭粉
    末と希硫酸を主成分とするカーボンペーストを充てんし
    ては温度25℃で相対湿度50%の雰囲気と平衡になる
    まで過剰水分を除去する操作を繰返して前記凹部を完全
    にカーボンペーストで埋めてカーボンペースト電極を形
    成する工程と、前記高分子フィルムを除去することによ
    りカーボンペースト電極形成済みゴムシートを製造する
    工程と、前記工程を繰返してもう一枚のカーボンペース
    ト電極形成済みゴムシートを製造する工程と、前記一方
    のカーボンペースト電極形成済みゴムシートの前記各々
    の凹部とその周縁を非電子導電性多孔性シートから成る
    セパレータで覆う工程と、前記セパレータが取付けられ
    た一方のカーボンペースト電極形成済みゴムシートに対
    して前記他方のカーボンペースト電極形成済みゴムシー
    トの各々の凹部が向い合うように位置合せして重ね合せ
    密着させる工程と、加圧、加熱して前記カーボンペース
    ト電極形成済みゴムシートのゴムを加硫させる工程と、
    前記セパレータを内側に含むように前記ゴムシートを打
    抜く工程とを含むことを特徴とする電気二重層コンデン
    サ素子の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6005765A (en) * 1996-01-12 1999-12-21 Nippon Zeon Co., Ltd. Collector and electric double layer capacitor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6005765A (en) * 1996-01-12 1999-12-21 Nippon Zeon Co., Ltd. Collector and electric double layer capacitor

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