WO2005052967A1

WO2005052967A1 - コンデンサ

Info

Publication number: WO2005052967A1
Application number: PCT/JP2004/017488
Authority: WO
Inventors: Yoshihiro Hozumi; Katsuji Ikeda
Original assignee: Asahi Glass Company, Limited
Priority date: 2003-11-25
Filing date: 2004-11-25
Publication date: 2005-06-09
Also published as: EP1688975A4; JPWO2005052967A1; US20060245144A1; EP1688975A1

Abstract

　外装容器の一方向側のみに端子を設けた場合でも素子体から端子への抵抗を低減させ、かつ、インダクタンスを低減させることができ、さらに素子体の製造時間を短縮させることのできるコンデンサを提供する。　素子体１０１は、電極体１０３Ａ、１０３Ｂの端部帯状部１０８Ａ、１０８Ｂが、セパレータ５Ａ、５Ｂの長手方向に沿って互いに反対側にセパレータ５Ａ、５Ｂより突出するように巻回されて形成されている。この素子体１０１の渦巻き様の両端面からは、電極体１０３Ａ、１０３Ｂの端部帯状部１０８Ａ、１０８Ｂが別々に露出されており、この端部帯状部１０８Ａ、１０８Ｂには、集電板１４１Ａ、１４１Ｂが接合されている。そして、集電板１４１Ａと端子３３Ａ間、集電板１４１Ｂと端子３３Ｂ間は、それぞれ短タブ部１５１Ａ、長タブ部１５１Ｂにより接続されている。

Description

明細書

コンデンサ

技術分野

[0001] 本発明は、コンデンサに係わり、特に、外装容器の一方向側のみに端子を設けた場合でも素子体から端子への抵抗を低減させ、かつ、インダクタンスを低減させることができ、さらに素子体の製造時間を短縮させることのできるコンデンサに関する。背景技術

[0002] 電気二重層キャパシタゃ電解コンデンサは、内部の素子体からの集電を行い、この素子体と外部接続用の端子間の電気的な接続を行うための集電構造を有している。従来の集電構造を有する電気二重層キャパシタの縦断面図を図 7に示す。また、従来の素子体の構成図を図 8に、図 8中の A矢視線図（セパレータを省略したもの）を図 9に示す。なお、このような集電構造を有するコンデンサとして、特許文献 1が知られている。

[0003] 図 7—図 9において、電気二重層キャパシタの単体セル 50では、図示しない電解液により含浸された柱状の素子体 1が、底部 21aを有する円筒状の外装容器 21に収容されており、この外装容器 21の開口部 21bが封口板 31により封口されている。

[0004] このとき、素子体 1は、電解液との界面に電気二重層を形成するための一対の長尺帯状の電極体 3A、 3Bと、この電極体 3A、 3B相互間に配置されたセパレータ 5A、 5 Bとが積層されて構成されており、これらの電極体 3A、 3B及びセパレータ 5A、 5Bを卷回することで素子体 1が形成されている。なお、電極体 3A、 3Bは、一方が正極を構成し、他方が負極を構成している。

[0005] また、電極体 3A、 3Bは、それぞれ長尺帯状の金属製の集電箔 7A、 7Bと、この集電箔 7A、 7Bの表面に形成された電極層 9 A、 9Bとを有している。この電極層 9A、 9 Bには、集電箔 7A、 7Bに電気二重層を形成し蓄電機能を果たすため、例えば活性炭等の高比表面積材料が用いられる。なお、図 9では、電極層 9A、 9Bは、それぞれ集電箔 7A、 7Bの片面のみに形成されている力両面に形成される場合もある。

[0006] さらに、電極体 3A、 3Bで電極層 9A、 9Bが形成された側の面の一部には、素子体 1の卷回の軸方向全長に沿って電極層 9A、 9Bが形成されていないタブ接合部 11A 、 11Bが形成されている。このタブ接合部 11 A、 11Bでは、帯状のタブ 13A、 13Bと集電箔 7A、 7Bと力それぞれタブ 13A、 13Bの一端である突端部 15A、 15Bを電極体 3A、 3Bの外に突出させた状態で、圧接あるいは振動溶接により接合されているなお、集電箔 7A、 7Bにタブ接合部 11A、 1 IBを設けるのは、電極層 9A、 9Bが形成された部分にタブ 13A、 13Bを接合すると、この電極層 9A、 9Bには活性炭等を用 Vヽて、るため、接合強度が十分に得られな、おそれがあるからである。

[0007] このとき、柱状の素子体 1が形成された状態で、対極の電極体 3A、 3Bに接続されたそれぞれの突端部 15A、 15B間が十分に隔離されるように、タブ 13A、 13Bと集電箔 7A、 7Bとの接合位置が決められている。

その結果、素子体 1が形成された状態では、素子体 1の渦巻き様の端面の一方 (外装容器 21の開口部 21b側）からタブ 13A、 13Bの突端部 15A、 15Bがそれぞれ離隔されつつ突出されるようになっており、それぞれが封口板 31を貫通する貫通穴 31 a、 3 lbに取り付けられた端子 33A、 33Bと接続されるようになっている。

[0008] カゝかる構成において、正極及び負極を構成する電極体 3A、 3Bからの集電は、それぞれタブ 13A、 13Bにより行われる。そのため、外装容器 21の内部に密閉収納された素子体 1から外部への電気エネルギーの入出力を行うことができる。

[0009] ところで、単体セル 50力電気二重層キャパシタゃ大型の電解コンデンサの大出力用途に用いられる場合には、自身の発熱を抑えるために、単体セル 50の抵抗を低減させる必要がある。

このために、素子体 1から端子 33A、 33Bへの抵抗を低減させることが重要であり、これに際して、図 8、図 9に示すように片極に 1個だけタブ 13A、 13Bを接合するのではなく、この個数を増カロさせることが考えられる。

[0010] しかしながら、この場合、タブ 13A、 13Bの個数を増やすと、素子体 1の開口部 21b 側の端面力も突出される突端部 15A、 15Bの数も増加するため、電極体 3Aに接合された突端部 15Aは、電極体 3Bに接続された対極の突端部 15Bに対しては十分に隔離されるように、かつ他の同極の突端部 15Aに対しては互いに略同位置に、配置する必要があった。そのため、電極体 3A、 3Bゃセパレータ 5A、 5Bを卷回する際に、電極体 3A、 3Bの厚さの均一性を高度に高める必要があるほ力、そのタブ 13A、 1 3Bの接合位置を決めることが難しぐかつタブ 13A、 13Bを接合する時に素子体 1の巻き取りを一時停止する必要があるので、素子体 1の製造時間が長期化するおそれかあつた。

[0011] このように、タブ 13A、 13Bを多数個接合するのは技術的に困難であり、片極には事実上 2— 3個のタブ 13A、 13Bしか接合することができなかった。従って、タブ 13A 、 13Bの個数を十分に増加させることができず、単体セル 50の抵抗が高くなるおそれがあった。

[0012] 一方で、素子体の両端面から、正極及び負極を構成する電極体の集電箔の一部を別々に露出させ、この露出部分を介して電極体力ゝらの集電を行う集電構造も知られて、る。この集電構造は特許文献 2に開示されて、る。

[0013] しカゝしながら、この特許文献 2の集電構造は、端子 33A、 33Bに対応するバスバーを、それぞれモジュールケースの両端面に配置することを前提として、る。

[0014] そのため、特許文献 2の集電構造を有する単体セルでは、特許文献 1のように外装容器 21の開口部 21b側の一方向側のみに端子 33A、 33Bが配置されておらず、単体セル同士を配線する場合や、単体セルと外部の回路とを配線する場合に、この配線が複雑になるおそれがあり、かつ省スペース化が困難になるおそれがあった。特許文献 1 :特開昭 51 - 649号公報 (第 1図）

特許文献 2：特開 2002-353078号公報 (第 4図）

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0015] 本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされたもので、外装容器の一方向側のみに端子を設けた場合でも素子体力ゝら端子への抵抗を低減させ、かつ、インダクタンスを低減させることができ、さらに素子体の製造時間を短縮させることのできるコンデンサを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0016] このため本発明は、電解液と、長尺状の集電箔を備えてなり、かつ該集電箔の長手方向の 1辺の全長に沿った端部帯状部を有し、互いに対向配置された電極体である正極及び負極と、該正極及び該負極を隔てるイオン透過性のセパレータとを有し、前記正極及び前記負極それぞれの前記端部帯状部の少なくとも一部分が互いに反対側に前記セパレータより突出するようにして、前記正極、前記負極及び前記セパレ一タが卷回された柱状の素子体と、該素子体及び前記電解液を収容し、一方に開口部を有する外装容器と、前記素子体の両端部にそれぞれ配置され、前記正極の端部帯状部と電気的に接続される正極集電板、及び前記負極の端部帯状部と電気的に接続される負極集電板と、前記外装容器の前記開口部を封口する封口板と、該封口板を貫通する貫通穴に取り付けられ、外部との間の電気エネルギーの入出力を行う正極端子及び負極端子と、前記正極集電板と前記正極端子との間、及び前記負極集電板と前記負極端子との間をそれぞれ電気的に接続する正極タブ部及び負極タブ部とを備えて構成した。

[0017] 正極及び負極は、それぞれの集電箔の端部帯状部が互いに素子体の反対の端部に配置されるように構成されている。また、正極集電板と正極端子との間、及び負極集電板と負極端子との間にはそれぞれ、正極タブ部及び負極タブ部が設けられ、かつ正極端子及び負極端子は!、ずれも、外装容器を封口する封口板を貫通する貫通穴に取り付けられるので、外装容器の一方向側のみで素子体力外部への電気エネルギ一の入出力を行うことができる。そのため、素子体を収容する外装容器 (単体セル）同士を接続する場合や、単体セルと外部の回路とを配線する場合に、この配線を簡易に接続することができ、かつ省スペース化を容易に行うことができる。

[0018] さらに、本発明の素子体では、従来の素子体で必要であったタブの接合位置を考慮する必要が無い。そのため、素子体の巻き取りを一時停止することも無いので、素子体の製造時間を短縮させることができる。さらに、本発明の素子体では、従来のタブの接合の代わりに、素子体の巻き取り工程後に正極集電板ゃ負極集電板の接続を行うだけで良いため、その製造が簡単である。従って、コンデンサの製造コストを下げることができる。

[0019] また、本発明では、前記正極集電板及び前記負極集電板が、前記素子体の卷回断面と平行な方向に配置されることが好ま、。 [0020] カゝかる構成により、電極体の端部帯状部の全長にわたって集電板が接触されるので、電極体と集電板との間の抵抗を下げることができ、かつインダクタンスも下げることもでき、コンデンサ全体の抵抗を低くすることができる。特に、 1秒以下の短時間に大電流の充電、放電を行う場合には、抵抗成分として、インダクタンスの影響が大きくなるため、本発明の構造の採用は、 1秒以下の短時間に大電流の充電、放電を行う際のコンデンサ全体の抵抗の低減に大きく寄与する。

[0021] さらに、本発明は、前記正極タブ部及び前記負極タブ部のうち、前記封口板と反対側に設けられた集電板に接続されたタブ部が、前記素子体の最外周部分と前記外装容器との間を通るように配設されることが好ま、。

[0022] 素子体の両端部のそれぞれに設けられた正極集電板及び負極集電板のうち、貫通穴に取り付けられた正極端子及び負極端子と近接していない側、すなわち、封口板と反対側に設けられた集電板に接続されたタブ部は、素子体の最外周部分と外装容器との間を通って正極端子又は負極端子と接続される。そのため、この正極タブ部又は負極タブ部の長さは、比較的長くなる。

[0023] し力しながら、正極タブ部又は負極タブ部は、素子体の最外周部分と外装容器との間に配設されるため、外装容器に収容可能な範囲であれば制約無くその断面積の設計を行うことができる。従って、これらの抵抗値が全体の抵抗値に対して無視できるように設計されるので、集電板と端子との間の抵抗を下げることができ、コンデンサ全体の抵抗を低くすることができる。

[0024] さらに、本発明は、前記正極及び前記負極の端部帯状部は、前記正極集電板及び前記負極集電板のそれぞれの中心部と、該中心部から放射状に溶接されることが好ましぐまた前記正極集電板及び前記負極集電板が点対称の形状を有し、前記正極及び前記負極のそれぞれの端部帯状部が、前記正極集電板及び前記負極集電板の中心部に対し対称に溶接されていることが好ましぐさらに前記正極集電板及び前記負極集電板のそれぞれの中心部と、前記正極タブ部及び前記負極タブ部のそれぞれの一端が溶接されて、ることが好ま、。

[0025] 放射状に溶接することにより、端部帯状部と集電板とを全面的に接触させることができ、接触抵抗を低減させることができる。また、対称に溶接することで、効果的に接触抵抗を低減させることができる。さら〖こ、正極集電板及び負極集電板のそれぞれの中心部から電気エネルギーを効率よく入出力できる。従って、電極体から均等に電気エネルギーの入出力を行うことができる。

[0026] さらに、本発明は、前記正極集電板と正極タブ部、及び前記負極集電板と負極タブ部は、それぞれ互いに一体化された部材とされてもよヽ。

[0027] このことにより、部材の点数を減らせると共に必要なカ卩ェ工数も減らすことができる。

[0028] さらに、本発明のコンデンサにおいて、前記正極又は負極が、前記集電箔の少なくとも一方の表面に、前記端部帯状部を残して高比表面積材料カゝらなる電極層が形成されたものである電気二重層キャパシタであることが好ましい。

[0029] 集電箔の少なくとも一方の表面に、高比表面積材料からなる電極層を形成することで、効率のょ、蓄電機能を有する電気二重層キャパシタを形成できる。

[0030] さらに、本発明のコンデンサにおいて、前記集電箔がアルミニウム又はアルミニウム合金からなり、前記正極は、前記集電箔に緻密な酸ィ匕皮膜が形成されたものであるアルミ電解コンデンサであることが好まし、。

発明の効果

[0031] 以上説明したように本発明によれば、容器の一方向側のみに正極端子及び負極端子を設けた場合でも素子体から正極端子及び負極端子への接続抵抗を低減させ、かつ、インダクタンスを低減させることができ、さらに素子体の製造時間を短縮させることができる。

図面の簡単な説明

[0032] [図 1]本発明の集電構造を有する電気二重層キャパシタの縦断面図。

[図 2]本発明の素子体の構成図。

[図 3]図 2中の B矢視線図。

[図 4]素子体と集電板との接合部分の拡大図。

[図 5]本発明の集電板の構成図。

[図 6]本発明の集電板の別構成図。

[図 7]従来の集電構造を有する電気二重層キャパシタの縦断面図。

[図 8]従来の素子体の構成図。 [図 9]図 8中の A矢視線図。

符号の説明

[0033] 1、 101 素子体

3A、 3B、 103A、 103B 電極体

5A、 5B セパレータ

7A、 7B、 107A、 107B 集電箔

9Aゝ 9B 電極層

21 外装容器

31 封口板

33A、 33B 端子

50、 100 単体セル

108A、 108B 端部帯状部

141A、 141B 集電板

145A、 145B 中心部

146A、 146B 溶接点

148Aゝ 148B 線溶接部

151A, 151B 短タブ部、長タブ部

発明を実施するための最良の形態

[0034] 以下、本発明の実施形態について説明する。

本発明の実施形態である集電構造を有する電気二重層キャパシタの縦断面図を図 1に示す。また、本発明の素子体の構成図を図 2に、図 2中の B矢視線図を図 3に示す。なお、図 7—図 9と同一要素のものについては同一符号を付して説明は省略する。

図 1一図 3において、本発明の電気二重層キャパシタの単体セル 100は、従来の単体セル 50と同様に、図示しない電解液により含浸された柱状の素子体 101が、外装容器 21及び封口板 31により密閉収容されて、る。

[0035] このとき、本発明の素子体 101の正極及び負極を構成する電極体 103A、 103Bは、長尺帯状の集電箔 107A、 107Bと、この集電箔 107A、 107Bの両面にその長手方向の 1辺の全長に沿った端部帯状部 108A、 108Bを残して形成された電極層 9A 、 9Bとを有している。

[0036] なお、電極層 9A、 9Bには、従来の電極体 3A、 3Bと同様に、集電箔 107A、 107B に電気二重層を形成し蓄電機能を果たすため、高比表面積材料が用いられる。電極層 9A、 9Bは、それぞれ集電箔 107A、 107Bの両面に形成されている。しかしながら、電極層 9A、 9Bは、それぞれ集電箔 107A、 107Bの片面のみに形成されてもよい。さらに、図 3では、電極体 103A、 103Bにおいて、その端部帯状部 108A、 10 8Bと逆側の 1辺にも帯部 108C、 108Dが僅かに残されている力この帯部 108C、 1 08Dは、電極体 103A、 103Bを製造する上で、集電箔 107A、 107Bと電極層 9A、 9Bとの間に必要な余裕を示したものに過ぎず、素子体 101のエネルギー密度の観点からは、設けない方が好ましい。

[0037] そして、この電極体 103A、 103Bは、それぞれの端部帯状部 108A、 108B力セパレータ 5A、 5Bの長手方向に沿って互いに反対側にセパレータ 5A、 5Bより突出するように卷回されており、これにより柱状の素子体 101が形成されるようになっている。なお、この素子体 101の最外周部分には、電極体 103Aあるいは電極体 103Bを覆うべぐ図示しない絶縁部材が配置されるようになっている。この絶縁部材は、セパレータ 5であると好ましい。電極体 103A、 103Bよりも長尺状のセパレータ 5を用いて卷回すれば、セパレータ 5により最外周部分が覆われた素子体 101が容易に得られるため好ましい。また、本発明の素子体 101には、従来の素子体 1のように、その電極体 103A、 103B〖こタブ接合部 11A、 1 IBが形成されておらず、また、タブ 13A、 13 Bも接合されていない。

[0038] そして、このように形成された素子体 101の渦巻き様の両端面からは、それぞれ電極体 103A、 103Bの端部帯状部 108A、 108Bが別々に露出されている。また、この端部帯状部 108A、 108Bには、集電板 141A、 141Bが接合されるようになっている。この素子体と集電板との接合部分の拡大図を図 4に、集電板の構成図を図 5に示す。

[0039] 図 4、図 5において、集電板 141A、 141Bは点対称の形状を有し、素子体 101の卷回断面と略同面積を有する円板状の板部 143A、 143Bを有し、卷回断面と平行な方向に配置されている。そして、この板部 143A、 143Bの一方の面には、電極体 1 03A、 103Bの端部帯状部 108A、 108Bが接合されている。このとき、端部帯状部 1 08A、 108Bと板部 143A、 143Bとの接合には、機械的押し付け、導電性接着剤等による導電接着があるが、機械的、電気的に信頼性の高い溶接接合が好ましい。また、この溶接法には、超音波溶接、 YAG等のレーザー溶接、電子ビーム溶接法が好適に用いられる。

[0040] そして、この溶接では、板部 143A、 143Bの中心部 145A、 145Bから各溶接点 14 6A、 146Bまでの距離が均等になるように、中心部力も外周に向力て放射状に溶接されることが望ましい。例えば、図 5に示すように、板部 143A、 143Bの中央部に 1 か所（中心部 145A、 145B)、この板部 143A、 143Bの最外周付近に等分に 6か所 (溶接点 146A、 146B)の合計 7か所の溶接点が設けられ、中心部 145A、 145B力ら溶接点 146A、 146Bへと放射線状に線溶接される (線溶接部分を図 5中線溶接部 148A、 148Bで示す）。この線溶接の本数が 4本以上であると、電極体 103A、 103 Bと集電板 141A、 141Bとを全面的に接触でき、接触抵抗を低減できるため好ましい。また、線溶接を点対称中心（中心部 145A、 145B)に対して対称になるような角度で行うと、効果的に接触抵抗を低減でき好まヽ。

[0041] 一方、板部 143A、 143Bにおいて、端部帯状部 108A、 108Bが接合されていない他方の面には、板部 143A、 143Bの中央部力も突出した小突起 147A、 147B力 S 設けられている。また、この板部 143A、 143Bには、素子体 101の端面からの電解液の含浸を阻害しな、ように、図示しな、穿孔や切欠部が形成されることが望ましヽ

[0042] さらに、素子体 101が外装容器 21に収容されたときに開口部 21b側に配置される端部帯状部 108Aに接合される集電板 141Aには、その小突起 147Aを覆うように一端が接続された帯状の短タブ部 151 Aが設けられて、る。この短タブ部 151 Aの長手方向の長さ LAは、素子体 101が外装容器 21に収容されたときに、端子 33Aへの接続のための余裕を有するように、小突起 147Aと端子 33Aとの間の距離よりも所定長長く形成されている。

[0043] 一方、素子体 101が外装容器 21に収容されたときに底部 21a側に配置される端部帯状部 108Bに接合される集電板 141Bには、その小突起 147Bの側部に一端が接続された帯状の長タブ部 151Bが設けられて!/、る。この長タブ部 151Bの長手方向の長さ LBは、短タブ部 151Aの長さ LAよりも長ぐかつ素子体 101が外装容器 21に収容されたときに、端子 33Bへの接続のための余裕を有するように、素子体 101の最外周部分と外装容器 21との間を通って端子 33Bに至るまでの距離よりも所定長長く形成されている。

[0044] そして、このような短タブ部 151A及び長タブ部 151Bは、それぞれの抵抗値が素子体 101の有する固有の抵抗値に対して十分小さくなるように、かつ完成された単体セル 100に要求される抵抗値を満たすように、その断面積が設計されている。

[0045] 加えて、図 1において、このような集電板 141A、 141 及び短タブ部151八、長タブ部 151Bを備えた素子体 101は、外装容器 21及び封口板 31により密閉収容され、その短タブ部 151Aの他端が貫通穴 31aに取り付けられた端子 33Aと接続され、長タブ部 151Bの他端が貫通穴 31bに取り付けられた端子 33Bと接続されている。

[0046] このとき、短タブ部 151Aは、短タブ部 151Aの長さ LAと、小突起 147Aと端子 33A との間の距離の違いに伴!、、弓なりの状態となって!/、る。

また、長タブ部 151Bには、集電板 141Bの小突起 147Bから素子体 101の最外周部分と外装容器 21との間を通って端子 33Bに接続されるように、小突起 147B力も順に 2か所の折曲部 153、 154が形成されている。そして、長タブ部 151Bは、その長手方向が小突起 147B力も折曲部 153までは板部 143Bの径方向に沿って、折曲部 1 53から折曲部 154までは素子体 101の卷回の軸方向に沿って配設され、さらに折曲部 154から端子 33Bまでは弓なりの状態となって、る。

[0047] なお、長タブ部 151Bは、折曲部 153から折曲部 154までの範囲で素子体 101の最外周部分と外装容器 21との間に配設されているが、素子体 101の最外周部分には図示しない絶縁部材が配置されているため、素子体 101内の電極体 103A、 103 B等との短絡が起こらないようになつている。また、長タブ部 151Bの折曲部 154付近において、対極の電極体 103Aに接続された集電板 141Aと接近している力この部分には図示しない絶縁部材が介設されており、両者の絶縁が行われるようになっている。なお、素子体 101の最外周部分がセパレータ 5により構成される場合、新たな絶縁部材を設ける必要はなヽ。

[0048] 力かる構成において、正極及び負極を構成する電極体 103A、 103Bからの集電は、それぞれ端部帯状部 108A、 108B、集電板 141A、 141B及び短タブ部 151A 、長タブ部 151Bにより行われる。

このとき、素子体 101の両端面には、電極体 103A、 103Bのそれぞれの端部帯状部 108A、 108B力外装容器 21の底部 21a側、開口部 21b側に向けて別々に露出されているので、この端部帯状部 108A、 108Bに対して集電板 141A、 141Bが接合される。

[0049] また、底部 21a側の端部帯状部 108Bに接合される集電板 141Bと端子 33Bとの間には長タブ部 151Bが設けられているので、外装容器 21の開口部 21b側の一方向側のみに、すなわち封口板 31のみに、端子 33A、 33Bが配置される。

[0050] さらに、この長タブ部 151Bは比較的長いが、この断面積は、素子体 101の有する固有の抵抗値に対して十分小さくなるように、かつ完成された単体セル 100に要求される抵抗値を満たすように設計される。特に、長タブ部 151Bは、素子体 101の最外周部分と外装容器 21との間を通って端子 33Bに接続されるため、外装容器 21に収容可能な範囲であれば制約無くその断面積の設計が行われる。そのため、長タブ部 151Bの抵抗値は、単体セル 100全体の抵抗値に対して無視できる。このことは、短タブ部 151 Aにつ、ても同様である。

[0051] 以上により、電極体 103A、 103Bの端部帯状部 108A、 108Bに対して集電板 141 A、 141Bが接触されるので、電極体 103A、 103Bと集電板 141A、 141Bとの間の抵抗を下げることができる。また、この溶接では、板部 143A、 143Bの中心部から外周に向力つて放射状に溶接されるので、電極体 103A、 103B力も均等に電気エネルギ一の入出力を行うことができる。

[0052] さらに、底部 21a側の集電板 141Bには長タブ部 151Bが設けられるので、外装容器 21の開口部 21b側の一方向側のみで、素子体 101から外部への電気エネルギーの入出力を行うことができる。そのため、単体セル 100同士を配線する場合や、単体セル 100と外部の回路とを配線する場合に、この配線を簡易に接続することができ、かつ容易に省スペース化できる。 [0053] さらに、短タブ部 151A及び長タブ部 151Bの断面積は、これらの抵抗値が単体セル 100全体の抵抗値に対して無視できるように設計されるので、集電板 141A、 141 Bと端子 33A、 33Bとの間の抵抗を下げることができる。

このことにより、外装容器 21の開口部 21b側の一方向側のみに端子 33A、 33Bを設けることができ、かつ素子体 101から端子 33A、 33Bへの抵抗を低減させることができる。

[0054] また、本発明の素子体 101では、従来の素子体 1で必要であったタブ 13A、 13Bの接合位置を考慮する必要が無い。そのため、素子体 101の巻き取りを一時停止することも無いので、素子体 101の製造時間を短縮させることができる。

[0055] さらに、本発明の素子体 101では、従来のタブ 13A、 13Bの接合の代わりに、素子体 101の工程後に分離して集電板 141A、 141Bの接合を行うだけで良いため、その製造が簡単である。従って、単体セル 100の製造コストを下げることができる。

[0056] なお、本発明では、短タブ部 151A及び長タブ部 151Bは、それぞれ集電板 141A 、 141Bの小突起 147A、 147Bに接続されるとして説明してきた力これに限られない。すなわち、集電板の板部 143A、 143Bと端子 33A、 33B (図 1参照）間が電気的に接続されていれば、短タブ部 151A及び長タブ部 151Bは、それぞれ集電板の板部 143A、 143Bと別部材とせずに、図 6に示すように互いに一体ィ匕されていても良い実施例

[0057] 以上のような本発明の集電構造を有する電気二重層キャパシタの最適例について説明する。

正極及び負極を構成する電極体 103A、 103Bに用いられる集電箔 107A、 107B の材質は、正極側の電気化学耐食性に優れるものであれば特に限定されないが、加ェ性、軽量ィ匕の点でアルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼の箔材が好適である。

[0058] また、電極層 9A、 9Bに用いられる高比表面積材料は、比表面積 100— 3000m² Zgの炭素質材料を主体として形成され、フエノール等の榭脂系、やしがら系、コークス系又はピッチ系の活性炭、及びカーボンナノチューブ、カーボンエア口ゲル、ポリアセン等が好ましく使用でき、導電助剤としてはカーボンブラック、炭素短繊維、金属フアイバが好適である。さらに、正極と負極に用いられる電極層 9A、 9Bは同じ材料で構成されても良、し、異なる材料で構成されても良、。

[0059] また、セパレータ 5A、 5Bの材質は、イオン透過性を有する部材であれば良ぐ電気絶縁性と電解液に対する化学的安定性、電解液の吸液量が多く保液性に優れる多孔質材料力もなることが好ましい。具体的には、ガラス繊維、シリカフアイノ^アルミナファイバ、アスベスト、及びこれらのウイスカ等の無機材料や、マニラ麻紙、セルロース紙、クラフト紙、レーヨン繊維とサイザル麻の混沙紙等の紙材料、ポリオレフイン、ポリエステル等の合成ポリマー繊維等の有機材料力もなることが好ましい。また、それらを抄造したシート、延伸操作によって微孔を設けたマイクロポーラスフイルム等が好ましい。

[0060] さらに、集電板 141A、 141Bの材質は、集電箔 107A、 107Bと同じ材質が望ましく、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼が最適である。また、短タブ部 151A 及び長タブ部 151Bの材質も、集電箔 107A、 107Bと同じ材質が望ましぐアルミ- ゥム、アルミニウム合金、ステンレス鋼が最適である。なお、設計時の加工性及び単体セル 100の低抵抗ィ匕を考慮すると、集電板 141A、 141B、短タブ部 151A、長タブ部 151Bの厚さは 0. 8mm以下であると好ましい。また、短タブ部 151A、長タブ部 151Bの長さは設計上可能な範囲で短くすることが好ましい。

[0061] さらに、端子 33A、 33Bの材質は、抵抗を低くするためと、短タブ部 151A及び長タブ部 151Bとの接合のために、電極体 103A、 103Bと同じ材質が望ましぐアルミ- ゥム、アルミニウム合金、ステンレス鋼が最適である力銅を使用することも可能であるここで、素子体がアルミ電解コンデンサの場合、集電箔 107A、 107Bの材質はともにアルミニウム又はアルミニウム合金であり、集電箔 107Aは陰極用エッチング箔、集電箔 107Bは陽極用エッチング箔であり、電極層 9A、 9Bを設ける必要はない。このとき、正極（陽極）は、集電箔 107Bに緻密な酸ィ匕皮膜が形成されたものである。さら〖こ、負極 (陰極)は、集電箔 107Aを拡面処理後、安定化処理されて薄膜が形成されたものであると好ましい。 [0062] そして、このような単体セル 100を用いた発明者の実験によれば、特許文献 1に示される従来構造の単体セル 50と比較して、その素子体 101から端子 33A、 33Bへの抵抗を 5分の 1以下に抑えることができた。

産業上の利用可能性

[0063] 本発明は、容器の一方向側のみに正極端子及び負極端子を設けた場合でも素子体から正極端子及び負極端子への接続抵抗を低減させ、かつ、インダクタンスを低減させることができ、さらに素子体の製造時間を短縮させることができるので、コンデンサ、電気二重層キャパシタ及びアルミ電解コンデンサに適用できる。

Claims

請求の範囲

[1] 電解液と、

長尺状の集電箔を備えてなり、かつ該集電箔の長手方向の 1辺の全長に沿った端部帯状部を有し、互いに対向配置された電極体である正極及び負極と、該正極及び該負極を隔てるイオン透過性のセパレータとを有し、前記正極及び前記負極それぞれの前記端部帯状部の少なくとも一部分が互いに反対側に前記セパレータより突出するようにして、前記正極、前記負極及び前記セパレータが卷回された柱状の素子体と該素子体及び前記電解液を収容し、一方に開口部を有する外装容器と、前記素子体の両端部にそれぞれ配置され、前記正極の端部帯状部と電気的に接続される正極集電板、及び前記負極の端部帯状部と電気的に接続される負極集電板と、

前記外装容器の前記開口部を封口する封口板と、

該封ロ板を貫通する貫通穴に取り付けられ、外部との間の電気エネルギーの入出力を行う正極端子及び負極端子と、

前記正極集電板と前記正極端子との間、及び前記負極集電板と前記負極端子との間をそれぞれ電気的に接続する正極タブ部及び負極タブ部とを備えたことを特徴とするコンデンサ。

[2] 前記正極集電板及び前記負極集電板が、前記素子体の卷回断面と平行な方向に配置される請求項 1記載のコンデンサ。

[3] 前記正極タブ部及び前記負極タブ部のうち、前記封口板と反対側に設けられた集電板に接続されたタブ部が、前記素子体の最外周部分と前記外装容器との間を通るように配設される請求項 1又は請求項 2記載のコンデンサ。

[4] 前記正極及び前記負極の端部帯状部は、前記正極集電板及び前記負極集電板のそれぞれの中心部と、該中心部から放射状に溶接された請求項 1、 2又は 3記載のコンデンサ。

[5] 前記正極集電板及び前記負極集電板のそれぞれの中心部と、前記正極タブ部及び前記負極タブ部のそれぞれの一端が溶接されている請求項 1一 4のいずれかに記載のコンデンサ。

[6] 前記正極集電板及び前記負極集電板が点対称の形状を有し、前記正極及び前記負極のそれぞれの端部帯状部が、前記正極集電板及び前記負極集電板の中心部に対し対称に溶接されている請求項 5に記載のコンデンサ。

[7] 前記正極集電板と正極タブ部、及び前記負極集電板と負極タブ部は、それぞれ互いに一体ィ匕された部材である請求項 1一 4のいずれかに記載のコンデンサ。

[8] 請求項 1一 7のいずれか 1項に記載のコンデンサにおいて、前記正極又は負極は、前記集電箔の少なくとも一方の表面に、前記端部帯状部を残して高比表面積材料力もなる電極層が形成されたものである電気二重層キャパシタ。

[9] 請求項 1一 7のいずれか 1項に記載のコンデンサにおいて、前記集電箔がアルミ- ゥム又はアルミニウム合金力なり、前記正極は、前記集電箔に緻密な酸化皮膜が形成されたものであるアルミ電解コンデンサ。