WO2006064837A1 - 電気二重層コンデンサ - Google Patents

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WO2006064837A1
WO2006064837A1 PCT/JP2005/022944 JP2005022944W WO2006064837A1 WO 2006064837 A1 WO2006064837 A1 WO 2006064837A1 JP 2005022944 W JP2005022944 W JP 2005022944W WO 2006064837 A1 WO2006064837 A1 WO 2006064837A1
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double layer
electric double
layer capacitor
unit cell
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PCT/JP2005/022944
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Inventor
Yong Wook Lee
Sung Hyun Yoon
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Kitagawa Seiki Kabushiki Kaisha
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    • Y02E60/13—Energy storage using capacitors

Definitions

  • the present invention relates to an electric double layer
  • An electrical double layer capacitor (Electric Double Layer Capacitor, EDLC) is a capacitor that stores electrical energy using an electrical double layer phenomenon formed at the interface between a solid and an electrolyte.
  • the electric double layer capacitor has high-density energy rapid charge and discharge characteristics, and is widely used as an auxiliary power source or main power source for mobile communication devices and portable electronic products such as notebook computers. There is.
  • An electric double layer capacitor has a structure in which a pair of electrodes are adjacent via an ion permeation separator.
  • FIG. 1 shows the configuration of a conventional laminated electric double layer capacitor.
  • the electric double layer capacitor 101 has a unit cell laminate structure 110 in which two unit senores 111 and 111 are directly laminated on IJ.
  • the unit cell 111 has a configuration in which the pair of electrodes 112a and 112b is sandwiched between the pair of current collector sheets 114a and 114b.
  • the electrodes 112a and 112b are both plate-shaped, and the current collector sheet 114a is in contact with the electrode 112a, and the current collector sheet 114b is in contact with the electrode 112b.
  • the electrodes 112a and 112b are in contact with each other via an ion permeable separator 113. That is, in the unit cell 111, the current collector sheet 114a, the electrode 112a, the sensor 113, the electrode 112b, and the current collector sheet 114b are stacked in this order.
  • the electrodes 112a and 112b are made of, for example, a porous conductive material such as activated carbon.
  • the electrodes 112a and 112b are impregnated with a liquid electrolyte, and ions of the electrolyte move between the electrodes 112a and 112b through the separator 113 to realize the storage and discharge functions.
  • the current collector sheets 114a and 114b are formed on a foil or mesh of a conductive material. It is a member. Further, the periphery of the electrodes 112 a and 112 b and the separator 113 is covered with a gasket 116.
  • the gasket 116 is an annular member, and the electrodes 112 a and 112 b and the separator 113 are disposed inside the ring of the gasket 116. As a result, electrolyte leakage from the sides of the electrodes 112a and 112b is prevented.
  • unit cell laminate structure 110 is sealed by packing coat 120.
  • the packing coat 120 prevents the leakage of the electrolyte and protects the current collector from the outside to prevent a short circuit between the current collectors.
  • a metal plate 118 b is bonded to the upper surface (that is, the surface of the upper current collector sheet 114 a of the upper unit cell 111 in contact with the electrode 112 a).
  • the edge force of the metal plate 118 b is also extended by the lead wire 119 b, and the tip of the lead wire 119 b is exposed to the outside of the packing coat 120.
  • a metal plate 118a is bonded to the lower surface of the lower current collector sheet 114b of the lower unit cell 111 (that is, the surface not in contact with the electrode 112b).
  • a lead wire 119a extends from the edge of the metal plate 118a, and the tip of the lead wire 119a is exposed to the outside of the packing coat 120. By connecting the ends of the lead wires 119a and 119b to the electronic circuit, the electric double layer capacitor 101 can be used in the electronic circuit.
  • the lower current collector sheet 114b of the upper unit cell 111 and the upper current collector sheet 114a of the lower unit cell 111 are brought into contact with each other, Are connected electrically.
  • the thrust pressure is applied to the unit cell laminated structure to bring the current collector sheet of the adjacent unit cell into close contact, thereby reducing the contact resistance between the two.
  • the processing accuracy of each element constituting the electric double layer capacitor and adjacent sets of current collector sheets It was not easy to apply uniform thrust pressure.
  • the current collector sheet Shear stress may be applied, which may cause the current collector sheet to be distorted or broken.
  • concentrated load may be applied to a specific portion of the current collector sheet, which may cause breakage of the current collector sheet and the electrode.
  • Adjacent current collector sheets slide against each other, which may cause breakage of the current collector sheet and the coating coat.
  • an object of the present invention is to provide an electrical double layer capacitor having high performance with respect to dimensions and excellent yield.
  • current collectors (14a, 14b) abutting each other in two adjacent unit cells (10) are formed by bending a single sheet.
  • An electric double layer capacitor is provided, characterized in that it is a current collector couple (14).
  • a linearly extending groove (14c) is formed in the sheet forming the current collector couple (14), and the sheet of the current collector cup (14) is formed at the position of the groove (14c). It may be configured to be bent. With such a configuration, the current-collector couple (14) can be easily bent without using a jig or the like, and the productivity of the electric double layer capacitor is improved.
  • a unit of three or more unit cells (11) and three or more current collector couples (14) is connected, and a unit of the two or more current collector couples (14)
  • the current collector force (14) which forms the current collector (14a) on one side of the cell (11) is a current collector cup (14) which forms the current collector (14b) on the other side of the unit cell (11). ) And in the opposite direction It is good.
  • the unit cells (11) are arranged in a straight line in a state where the current collector couple (14) is not bent. That is, according to this configuration, a plurality of unit cells (11) connected to each other by the current collectors (14) are manufactured, and unit cell lamination is performed only by bending the current collector couple (14) at the next position.
  • the formation of the structure (10) makes the manufacture of the electric double layer capacitor easier.
  • the current collectors (14a, 14b) in one unit cell (11) are joined together via a gasket (16) for preventing electrolyte leakage, and the current collectors (14a, 14b)
  • the surface (14d) in contact with the gasket (16) of 14b) may be rough finished.
  • the contact area between the gasket and the current collector is increased, so that the gasket (16) and the current collectors (14a, 14b) can be firmly fixed.
  • the gasket (16) is formed of a thermoplastic or thermosetting resin, and the current collectors (14a, 14b) and the gasket (16) are joined by thermocompression bonding. Also good.
  • first lead wire (19b) is joined to the current collector (14a) at one end of the unit cell multilayer structure (10), and the current collection at the other end of the unit cell multilayer structure (10).
  • One end of a second lead wire (19a) is joined to the body (14b), and the other end of the first and second lead wires (19b, 19a) is a packing coat covering the unit cell structure (10). It may be arranged on one plane (20a) forming the outer shell of 20). With such a configuration, lead wires (19b, 19a) are formed on the same surface. Therefore, the capacitor can be easily mounted on the substrate by bringing the electronic circuit substrate into contact with this surface and performing solder reflow or the like.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a conventional electric double layer capacitor.
  • FIG. 2 is a side sectional view of the electric double layer capacitor according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 It is an enlarged view of area
  • FIG. 4 is a top view of a current collector coupler of the electric double layer capacitor according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 shows the assembly procedure of the electric double layer capacitor according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a top view of a current collector cup of the electric double layer capacitor according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of an electric double layer capacitor according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a view showing an assembly procedure of the electric double layer capacitor according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the electric double layer capacitor according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an enlarged view of area A (area around the gasket 16) of FIG.
  • the electric double layer capacitor 1 of the present embodiment has a unit cell multilayer structure 10 in which two unit cells 11 are stacked in series.
  • the unit cell 11 has a configuration in which a pair of electrodes 12a and 12b are sandwiched between a pair of current collectors 14a and 14b.
  • the electrodes 12a and 12b are both plate-like members, and the current collector 14a is in contact with the electrode 12a, and the current collector 14b is in contact with the electrode 12b.
  • the electrodes 12a and 12b are in contact with each other via an ion permeable separator 13. That is, in the unit sensor 11, the current collector 14a, the electrode 12a, the separator 13, the electrode 12b, and the current collector 14b are stacked in this order.
  • the electrodes 12a and 12b are plate-like members made of, for example, a porous conductive material such as activated carbon.
  • the electrodes 12a and 12b are impregnated with a liquid electrolyte, and ions of the electrolyte move between the electrodes 12a and 12b through the separator 13 to realize storage and discharge functions as capacitors.
  • a liquid electrolyte preferably, a non-aqueous electrolytic solution in which tetraethylammonium, tetrafluoroborate or the like is dissolved in a non-aqueous polarized solvent such as propylene carbonate or jetyl carbonate; Diluted sulfuric acid or the like may be used, but other suitable materials may be used as the electrolyte.
  • the separator 13 is preferably a cloth made of glass fiber, or a porous resin film made of tetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF) or the like, but has a function of transmitting ions. And other materials that do not react chemically with the electrolyte.
  • PTFE tetrafluoroethylene
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • the current collectors 14a and 14b may be made of a conductive material (eg, conductive plastic or resin, or Is a sheet-like member made of metal and impermeable to the electrolyte. Further, the periphery of the electrodes 12 a and 12 b and the separator 13 is covered with a gasket 16.
  • the gasket 16 is an annular member, and the electrodes 12 a and 12 b and the separator 13 are disposed inside the ring of the gasket 16. The upper and lower end surfaces of the gasket 16 are respectively joined to the current collectors 14a and 14b. As a result, electrolyte leakage from the electrodes 12a, 12b is prevented.
  • the inner shape of the ring of the gasket 16 is substantially the same as the outer shape of the electrodes 12 a and 12 b and the separator 13. For this reason, the electrodes 12a and 12b and the separator 13 are accommodated inside the ring of the gasket 16 in a state of being positioned by the gasket 16.
  • the unit cell laminate structure 10 is sealed by a packing coat 20.
  • the packing coat 20 prevents the leakage of the electrolyte and protects the current collector from the outside to prevent a short circuit between the current collectors.
  • the packing coat 20 is preferably a resin such as epoxy, ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer), or PPS (polyphenylene sulfide).
  • a lead wire 19 b extends from the upper surface of the upper current collector 14 a of the upper unit cell 11 (that is, the surface not in contact with the electrode 12 a), and the tip of the lead wire 19 b is outside the packing coat 20.
  • Exposed to A metal plate 18a is bonded to the lower surface (that is, the surface not in contact with the electrode 12b) of the lower current collector 14b of the lower unit cell 11.
  • the metal plate and the lower current collector are joined by a known joining method such as soldering, spot welding, or adhesion using a conductive adhesive.
  • a lead 19a extends from the edge of the plate 18a, and the tip of the lead 19a is exposed to the outside of the packing coat 20.
  • the lead wires 19 a and 19 b are exposed on the upper surface 20 a of the outer shell of the packing coat 20.
  • the upper surface 20a has a planar shape, and the electric double layer capacitor 1 can be easily mounted on the circuit board by bringing the upper surface 20a into contact with the electronic circuit board and performing solder reflow or the like. it can.
  • the lower current collector 14b of the upper unit cell 11 and the upper current collector 14a of the lower unit cell 11 are formed by bending a single sheet-like member. ing.
  • the lower current collector 14 b of the upper unit cell 11 formed by bending the sheet-like member and the upper current collector 14 a of the lower unit cell 11 are hereinafter referred to as current collector couple 14. Called
  • the current-collector couple 14 is formed by bending a single sheet-like member, the lower current collector 14b of the upper unit cell 11 and the lower current-collector couple 14 are not required. Even if the upper current collector 14a of the unit cell 11 is in contact with the lower current collector 14a, both will be conducted with low resistance and electrical resistance. Therefore, in this embodiment, it is more reliable than the conventional configuration in which the lower current collector 14b of the upper unit cell 11 and the upper current collector 14a of the lower unit cell 11 are separate members. Both can be made conductive by electrical resistance.
  • FIG. 4 is a top view of the current collector couple 14 before bending.
  • a groove 14 c is formed substantially at the center of the current-collector couple 14, and the lower current collector 14 b of the upper unit cell 11 and the lower unit are formed by the groove 14 c.
  • the upper current collector 14a of the cell 11 is divided. That is, the current collector couple 14 is bent at the position of the groove 14c. At the position of the groove 14c, the thickness of the current-collector couple 14 is small. Therefore, when force is applied to the current-collector couple 14 in the bending direction, the current-collector couple 14 is surely held at the position of the groove 14c. It can be folded.
  • the edges of both the upper current collector 14 a side and the lower current collector side 14 b of the current collector cup are a rough finished rough surface 14 d.
  • a gasket 16 is in contact with the rough finish surface 14d.
  • the rough finished surface has a large surface area compared to the other surfaces, so when the gasket 16 and the rough finish surface 14d are brought into close contact and joined, the coefficient of friction acting between the two is increased, and the surface finish is strong. It is possible to connect the gasket 16 and the current collector S.
  • the upper current collector 14a of the upper unit cell 11 and the lower current collector 14b of the lower unit cell 11 are also roughened at their edges in contact with the gasket 16, and these are firmly It is joined to the gasket 16.
  • other current collectors 14a and 14b having a rectangular shape may be used as the current collectors 14a and 14b.
  • the current collectors 14a and 14b For example, as shown in FIG. It is good also as composition which uses electric conductors 14a and 14b.
  • FIG. 5 shows an assembly procedure of the electric double layer capacitor 1.
  • assembly of each unit cell 11 is performed.
  • gaskets 16 and 16 are placed on the current collectors 14a and 14b of the current collector couple 14, and then the electrolyte is impregnated in the gaskets.
  • the electrodes 12a and 12b and the separator 13 are housed.
  • the individual (i.e. not part of current collector couple 14) current collectors 14a, 14b are then placed on the gasket.
  • the individual current collectors 14a and the current collectors 14b of the current collector couples 14 and the individual current collectors 14b and the current collector couples 14a are heat pressed to thermally press the gasket 16 and the current collectors. .
  • the electrodes 12a, 12b and the separator 13 are enclosed in the space between the gasket 16 and the current collectors 14a, 14b, so that electrolyte does not leak from this space.
  • the gasket 16 is a thermoplastic or thermosetting resin, and is adapted to be thermocompression-bonded to the current collectors 14a and 14b by hot pressing.
  • the current-collector couple 14 is folded back at the position of the groove 14c so that the current collector 14a of the current-collector couple 14 and the current collector 14b abut. Then, the metal plate 18a is bonded to the surface of the individual current collector 14b.
  • the current collector 14b and the metal plate 18a are joined by known joining means such as spot welding, soldering, or adhesion with a conductive adhesive.
  • Lead wires 19 b extend from the individual upper current collectors 14 a (ie, the current collectors at the top of the unit cell stack structure). Also, lead wires 19a extend from the metal plate 18a.
  • the unit cell laminate structure 10 formed by the above-described procedure is enclosed in the noking coat 20. More specifically, as shown in FIG. 5C, the unit cell stack structure 10 is disposed in the space formed inside the mold M, and then the outside of the mold M and the internal space are The molten resin is injected into the mold through the connecting gate G and solidified in the mold M. After the resin injected into the mold is solidified, the mold M is disassembled to take out the unit cell laminate structure 10 together with the resin (ie, the packing coat 20). .
  • the resin Since the resin is injected into the mold M in a state where the end portions of the lead wires 19a and 19b are exposed to the outside of the mold M, the end portions of the lead wires 19a and 19b are exposed from the packing coat 20. It becomes a state. Finally, the lead wires 19a and 19b are bent so that the tip end portions of the lead wires 19a and 19b abut on the upper surface 20a (FIG. 2) of the packing coat 20.
  • the first embodiment of the present invention described above forms the unit cell stack structure 10 by stacking two unit cells 11 in series, but the present invention is limited to this configuration. It is not a thing.
  • the second embodiment of the present invention described below three or more unit cells 11 are stacked in series to form a unit cell stack structure 10.
  • FIG. 7 shows a cross-sectional view of the electric double layer capacitor 1 of the second embodiment of the present invention.
  • the members having the same or similar functions as or to those of the first embodiment of the present invention will be assigned the same reference numerals as those of the first embodiment, and detailed descriptions of these members will be omitted.
  • a unit cell stack structure 10 is formed by stacking three or more unit cells 11. There is.
  • the structure itself of the unit cell 11 is the same as that of the first embodiment.
  • the point that the unit cell laminate structure 10 is enclosed in the packing coat 20 is also the same as the first embodiment.
  • a metal plate 18a is joined to the lower current collector 14b of the lowermost unit cell 11 in the same manner as in the first embodiment by a known method.
  • Lead wires 19a extend from the metal plate 18a.
  • a lead wire 19 b extends from the upper current collector 14 a of the unit cell 11 in the uppermost stage.
  • the lead wires 19a and 19b are drawn out of the packing coat 20, and both are bent so as to abut on the upper surface 20a of the packing coat 20.
  • the upper surface 20a has a planar shape, and the electric double layer capacitor 1 can be easily mounted on the circuit board by making the upper surface 20a abut the electronic circuit board and performing solder reflow or the like. Can.
  • the current collectors other than the upper current collector 14 a of the uppermost unit cell 11 and the lower current collector 14 b of the lowermost unit cell 11 are a part of the current collector couple 14. It is. Specifically, the upper current collector 14a of a unit cell 11 of a certain stage, and the unit cell of the stage immediately above it The 11 lower current collectors 14 b and the force form one current collector couple 14.
  • the bending direction of the current collector couple 14 in a certain stage and the bending direction of the current collector couple 14 in the next higher stage are opposite to each other. That is, in FIG. 7, the current collector couple 14 provided between the unit cell 11 in the odd-numbered stage from the top and the unit cell 11 in the even-numbered stage from the top has a fold (groove 14c) on the left side in the figure. It is bent to Further, the current-collector couple 14 provided between the unit cell 11 in the even-numbered stage from the top and the unit cell 11 in the odd-numbered stage is bent so that a fold (groove 14c) is on the right side in the drawing.
  • FIG. 8 shows an assembly procedure of the unit cell stack structure 10 of the present embodiment.
  • the assembly of the unit cell 10 is first performed.
  • the gasket 16 and the electrodes 12a and 12b and the separator 13 are disposed between the current collectors 14a and 14b, and the current collectors 14a and 14b and the gasket 16 are It is formed by thermocompression bonding.
  • the current-collector cup is arranged such that the bending direction of the current-collector couple 14 in a certain stage is opposite to the bending direction of the current-collector couple 14 in the upper-stage thereof. Since the glue 14 is attached to the unit cell 11, before bending the current collector couple 14, as shown in FIG. 8 (a), a plurality of unit cells 11 are arranged in a row, and adjacent unit cells 11 are arranged. Nore 11 is in a state of being connected via current collector couple 14.
  • the current collector couple 14 is bent at a position of the groove 14c, and the unit cells 11 are stacked in series.
  • the unit cell multilayer structure 10 formed by the above procedure is enclosed in the knocking coat 20 by the same procedure as that of the first embodiment.

Landscapes

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Description

電気二重層コンデンサ
技術分野
[0001] 本発明は、電気二重層コ
発明の開示
[0002] 電気二重層コンデンサ（Electric Double Layer Capacitor、 EDLC)は、固体 と電解質間の界面に形成される電気二重層現象を利用して、電気エネルギーを蓄積 するコンデンサである。電気二重層コンデンサは、高密度エネルギーの急速充電、 及び、放電特性を有しており、移動通信機器やノートブックパソコン等の携帯用電子 製品の補助電源、又は、主電源として広範囲に利用されている。
[0003] 電気二重層コンデンサは、一対の電極を、イオン透過セパレータを介して隣接させ た構造を有する。また、この構造を単位セルとして、これを複数直列に積層させて、 所望の電圧又は電荷量が得られるようにしたものもある。
[0004] 図 1は、従来の積層型電気二重層コンデンサの構成を示したものである。図 1の構 成においては、電気二重層コンデンサ 101は、 2つの単位セノレ 111、 1 11を直歹 IJに 積層した単位セル積層構造 110が形成されてレ、る。単位セル 111は一対の集電体 シート 114a、 114bの間に一対の電極 112a、 112bカ挟み込まれた構成となってレヽ る。電極 112a、 112bは共に板状の咅 B材であり、集電体シート 114aは電極 112aと、 集電体シート 114bは電極 112bと、それぞれ当接してレ、る。また、電極 112aと 112b とは、イオン透過性のセパレータ 1 13を介して当接している。すなわち、単位セル 11 1は、集電体シート 114a、電極 112a、 セノ レータ 113、電極 112b、集電体シート 11 4bがこの順番で積層された構成となっている。
[0005] 電極 112a、 112bは、例えば、活性炭等の多孔質の導電材料から構成されている 。電極 112a、 112bには液状の電解質が含浸されており、この電解質のイオンがセ パレータ 113を通して電極 112aと 1 12bの間を移動することによって、蓄電および放 電機能が実現される。
[0006] 集電体シート 114a、 114bは、導電性の材料からなるフォイル上又はメッシュ状の 部材である。また、電極 112a、 112b及びセパレータ 113の周囲はガスケット 116に 覆われている。ガスケット 116は、環状の部材であり、ガスケット 116の環の内側に電 極 112a、 112b及びセパレータ 113が配置されるようになっている。この結果、電極 1 12a, 112bの側方からの電解質の漏出が防止されるようになってレ、る。
[0007] 図 1においては、単位セル積層構造 110はパッキングコート 120によって密封され ている。このパッキングコート 120は、電解質の漏出を防ぐと共に、集電体を外部から 保護して集電体同士のショートを防止するものである。ここで、上側の単位セル 111 の上部集電体シート 114aの上面（すなわち電極 112aと当接してレ、なレ、面）には、金 属プレート 118bが接合されてレ、る。金属プレート 118bの縁部力もはリード線 119bが 伸びており、このリード線 119bの先端はパッキングコート 120の外側に露出している 。また、下側の単位セル 111の下部集電体シート 114bの下面（すなわち電極 112b と当接していない面）には、金属プレート 118aが接合されている。金属プレート 118a の縁部からはリード線 119aが伸びており、このリード線 119aの先端はパッキングコー ト 120の外側に露出している。このリード線 119a及び 119bの先端を電子回路に接 続することによって、電子回路内で電気二重層コンデンサ 101を使用可能となる。
[0008] 以上概説した従来の電気二重層コンデンサ 101においては、上側の単位セル 111 の下部集電体シート 114bと、下側の単位セル 111の上部集電シート 114aとを接触 させて、両者間を電気的に接続している。ここで、電気二重層コンデンサ 101の効率 (寸法に対する電圧若しくは蓄電量)を高くする為には、集電体シート同士の接触抵 抗をより低くすることが重要である。このため、従来の電気二重層コンデンサ 101にお いては、単位セル 111同士を直列に積層した後、上下方向に圧力（スラスト圧力）を 加え、隣接する集電体シートを密着させ、接触抵抗を減らしている。
[0009] このように、従来の構成においては、単位セル積層構造にスラスト圧力をカ卩えて隣 接する単位セルの集電体シートを密着させ、両者間での接触抵抗を減少させてレ、る 。し力、しながら、特に多数の単位セルを積層して電気二重層コンデンサを作る場合に おいては、電気二重層コンデンサを構成する各要素の加工精度と隣接する複数組 の集電体シートに均一なスラスト圧力を加えるようにすることは容易ではなかった。
[0010] また、集電体シートに加わるスラスト圧力が不均一なものとなると、集電体シートに せん断応力が加わる可能性があり、このせん断応力によって、集電体シートのよじれ や破断が起きる可能性がある。また、集電体シートの特定の部分に集中荷重がかか り、それによつても集電体シートや電極の破損が発生する可能性があった。さらに、 パッキングコートを付加したあとに電気二重層コンデンサにスラスト応力を加える場合
、隣接する集電体シート同士が互いに滑って、これによつて、集電体シートゃパツキ ングコートの破損が発生しうる。
[0011] このように、従来の積層型電気二重層コンデンサにおいて、効率の高いコンデンサ を製造しょうとする場合は、スラスト応力の不均一性によってコンデンサが破損する可 能性があり、歩留りが低い状態であった。この傾向は、特に多数の単位セルを積層し た電気二重層コンデンサにおいて顕著である。
[0012] 上記の問題に鑑み、本発明は、寸法に対する性能が高ぐ且つ歩留りの優れた電 気二重層コンデンサを提供することを目的とする。
[0013] 上記の目的を達成する為、本発明によれば、隣接する 2つの単位セル（10)におい て互いに当接する集電体（14a、 14b)が単一のシートを折り曲げて形成されている 集電体カップル（14)であることを特徴とする電気二重層コンデンサが提供される。
[0014] このような構成とした場合、隣接する 2つの単位セル（11)において互いに当接する 集電体（14a、 14b)同士が密着していなくても、確実に導通している状態となる。従 つて、電気二重層コンデンサの破損を引き起こす可能性のあるスラスト圧力を電気二 重層コンデンサに加えなくとも、寸法 (電気二重層コンデンサの体積）に対するコンデ ンサの蓄電量や電圧の大きい電気二重層コンデンサが実現される。
[0015] また、集電体カップル（14)を形成するシートには直線状に延びる溝（14c)が形成 されており、この溝（14c)の位置で集電体カップノレ（14)のシートは折り曲げられる構 成としても良い。このような構成とすると、特に治具等を用いずに集電体カップル（14 )を容易に折り曲げることが可能となり、電気二重層コンデンサの生産性が向上する。
[0016] また、 3つ以上の単位セル（11)力 ¾つ以上の集電体カップル（14)によって連結さ れており、この 2つ以上の集電体カップル（14)のうち、ある単位セル（11)の一面の 集電体（ 14a)を形成する集電体力ップル（ 14)は、この単位セル（11)の他面の集電 体（14b)を形成する集電体カップノレ（14)とは反対方向に折り返されている構成とし ても良い。
[0017] このような構成とすると、集電体カップル（14)を折り曲げない状態では、単位セル（ 11)がー直線上に並んだ構成となる。すなわち、本構成によれば、互いに集電体カツ プノレ（14)で連結された複数の単位セル（11)を製造し、次レ、で集電体カップル（14) を折り曲げるだけで単位セル積層構造（10)が形成されるため、電気二重層コンデン サの製造がより容易なものとなる。
[0018] また、一つの単位セル（11)における集電体（14a、 14b)同士が電解質の漏出を防 止するためのガスケット（16)を介して接合されており、集電体（14a、 14b)の、ガスケ ット（16)と接触する面（14d)は、粗仕上げされている構成としても良い。このような構 成とすると、ガスケットと集電体との接触面積が大きくなるため、ガスケット（16)と集電 体（14a、 14b)とを強固に固着させることができる。ここで、例えば、ガスケット（16)は 、熱可塑性又は熱硬化性の樹脂から形成されており、集電体（14a、 14b)とガスケッ ト（16)とは、熱圧着によって接合される構成としても良い。
[0019] また、単位セル積層構造（10)の一端の集電体（14a)には第 1のリード線（19b)の 一端が接合され、単位セル積層構造（10)の他端の集電体（14b)には第 2のリード 線（19a)の一端が接合され、第 1及び第 2のリード線（19b、 19a)の他端は、単位セ ル構造（10)を覆うパッキングコート（20)の外殻を形成する一平面（20a)上に配置さ れている構成としても良い。このような構成とすると、同一面上にリード線（19b、 19a) が形成される。従ってこの面に電子回路基板を当接し、はんだリフロー等を行うことに よって、容易にコンデンサを基板上に実装することができる。
図面の簡単な説明
[0020] [図 1]従来の電気二重層コンデンサの断面図である。
[図 2]本発明の第 1の実施形態による電気二重層コンデンサの側断面図である。
[図 3]図 2の領域 Aの拡大図である。
[図 4]本発明の第 1の実施形態による電気二重層コンデンサの集電体カップノレの上 面図である。
[図 5]本発明の第 1の実施形態による電気二重層コンデンサの組立手順を示したもの である。 [図 6]本発明の第 1の実施形態による電気二重層コンデンサの集電体カップノレの上 面図である。
[図 7]本発明の第 2の実施形態による電気二重層コンデンサの断面図である。
[図 8]本発明の第 2の実施形態による電気二重層コンデンサの組立手順を示したもの である。
発明を実施するための最良の形態
[0021] 以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。図 2は、本発明の第 1 の実施形態による電気二重層コンデンサの断面図である。また、図 3は図 2の領域 A (ガスケット 16周囲の領域）の拡大図である。本実施形態の電気二重層コンデンサ 1 は、 2つの単位セル 11を直列に積層した、単位セル積層構造 10を有する。
[0022] まず、単位セル 11の構成に付き説明する。単位セル 11は一対の集電体 14a、 14b の間に一対の電極 12a、 12bが挟み込まれた構成となっている。電極 12a、 12bは共 に板状の部材であり、集電体 14aは電極 12aと、集電体 14bは電極 12bと、それぞれ 当接している。また、電極 12aと 12bとは、イオン透過性のセパレータ 13を介して当接 している。すなわち、単位セノレ 11は、集電体 14a、電極 12a、セパレータ 13、電極 12 b、集電体 14bがこの順番で積層された構成となっている。
[0023] 電極 12a、 12bは、例えば、活性炭等の多孔質の導電材料から構成されている板 状の部材である。電極 12a、 12bには液状の電解質が含浸されており、この電解質の イオンがセパレータ 13を通して電極 12aと 12bの間を移動することによって、コンデン サとしての蓄電および放電機能が実現される。ここで、電解質としては、好ましくは、 プロピレンカーボネートゃジェチルカーボネートのような非水溶性の分極溶媒にテト ラエチルアンモニゥムゃテトラフルォロボレート等が溶解された非水溶性電解液や、 希硫酸などが利用されうるが、他の適切な材料を電解質として使用しても良い。また 、セパレータ 13は、好ましくはガラス繊維で形成された布地、又はテトラフルォロェチ レン (PTFE)やポリフッ化ビニリデン (PVDF)等から成る多孔性の樹脂膜であるが、 イオンを透過する機能を有し、且つ電解質と化学反応を起こさなレ、ような他の材料で あっても _Rい。
[0024] 集電体 14a、 14bは、導電性の材料 (例えば、導電性のプラスチックや樹脂、或い は金属）からなる、電解質を透過しないシート状の部材である。また、電極 12a、 12b 及びセパレータ 13の周囲はガスケット 16に覆われている。ガスケット 16は、環状の部 材であり、ガスケット 16の環の内側に電極 12a、 12b及びセパレータ 13が配置される ようになつている。ガスケット 16の上下端面は、それぞれ集電体 14a、 14bと接合され ている。この結果、電極 12a、 12bからの電解質の漏出が防止されるようになっている
[0025] ここで、ガスケット 16の環の内側の形状は、電極 12a、 12b及びセパレータ 13の外 形とほぼ同じ形状となっている。このため、電極 12a、 12b及びセパレータ 13は、ガス ケット 16によって位置決めされた状態でガスケット 16の環内部に収容されることにな る。
[0026] 単位セル積層構造 10はパッキングコート 20によって密封されている。このパッキン グコート 20は、電解質の漏出を防ぐと共に、集電体を外部から保護して集電体同士 のショートを防止するものである。パッキングコート 20は、好ましくはエポキシ、 ABS ( アクリロニトリル一ブタジエン一スチレン共重合体）、又は PPS (ポリフエ二レンスルフィ ド)等の樹脂である。
[0027] 上側の単位セル 11の上部集電体 14aの上面（すなわち電極 12aと当接していない 面）からは、リード線 19bが伸びており、このリード線 19bの先端はパッキングコート 20 の外側に露出している。また、下側の単位セル 11の下部集電体 14bの下面（すなわ ち電極 12bと当接していない面）には、金属プレート 18aが接合されている。なお、金 属プレートと下部集電体とは、はんだ付け、スポット溶接、導電性接着剤による接着 等、既知の接合方法によって接合される。プレート 18aの縁部からはリード線 19aが 伸びており、このリード線 19aの先端はパッキングコート 20の外側に露出している。こ のリード線 19a及び 19bの先端を電子回路に接続することによって、電子回路内で電 気二重層コンデンサ 1を使用可能となる。
[0028] ここで、リード線 19a及び 19bは、パッキングコート 20の外殻の上面 20a上に露出し ている。上面 20aは平面形状となっており、この上面 20aと電子回路基板とを当接さ せて、はんだリフロー等を行うことによって、容易に電気二重層コンデンサ 1を回路基 板上に実装することができる。 [0029] 本実施形態においては、上側の単位セル 11の下部集電体 14bと、下側の単位セ ル 11の上部集電体 14aとが、一枚のシート状の部材を折り曲げて形成されている。こ のように、シート状の部材を折り曲げて形成された上側の単位セル 11の下部集電体 14bと、下側の単位セル 11の上部集電体 14aとを、以下、集電体カップル 14と称す
[0030] 本実施形態においては、集電体カップル 14は、一枚のシート状の部材を折り曲げ て形成したものである為、上側の単位セル 1 1の下部集電体 14bと、下側の単位セル 11の上部集電体 14aとが接触してレ、ないとしても、両者は低レ、電気抵抗で導通する ことになる。従って、本実施形態においては、上側の単位セル 11の下部集電体 14b と、下側の単位セル 11の上部集電体 14aとが別個の部材であるような従来の構成に 比べて、確実に両者を低レ、電気抵抗で導通させることができる。
[0031] 図 4は、折り曲げる前の集電体カップル 14の上面図である。図 4に示されているよう に、集電体カップル 14の略中央には溝 14cが形成されており、この溝 14cによって、 上側の単位セル 11の下部集電体 14bと、下側の単位セル 11の上部集電体 14aとが 分断されている。すなわち、集電体カップル 14はこの溝 14cの位置で折り曲げられる ようになっている。溝 14cの位置においては、集電体カップル 14の厚さが小さくなつ ているので、集電体カップル 14に折り曲げる方向の力を加えると、この溝 14cの位置 で確実に集電体カップル 14を折り曲げることができる。
[0032] 図示されているように、集電体カップノレの上部集電体 14a側、及び下部集電体側 1 4b双方の縁部は粗仕上げされた粗仕上げ面 14dとなっている。この粗仕上げ面 14d にはガスケット 16が当接するようになつている。粗仕上げされた面は他の面と比べて 表面積が大きくなつている為、ガスケット 16と粗仕上げ面 14dとを密着させて接合し た場合、両者の間に働く摩擦係数が大きくなり、強固にガスケット 16と集電体とを接 合すること力 Sできる。なお、上側の単位セル 11の上部集電体 14a、および下側の単 位セル 11の下部集電体 14bについても、ガスケット 16と当接する縁部は粗仕上げさ れており、これらは強固にガスケット 16に接合される。
[0033] なお、本実施形態においては、集電体 14a、 14bが長方形形状である力 他の形 状の集電体 14a、 14bを使用しても良い。例えば、図 6に示されるように略円形の集 電体 14a、 14bを使用する構成としても良い。
[0034] 以下、本実施形態の電気二重層コンデンサ 1の組立手順につき説明する。図 5は、 電気二重層コンデンサ 1の組立手順を示したものである。電気二重層コンデンサ 1を 組み立てるに当たって、最初に各単位セル 1 1の組立が行われる。
[0035] 図 5 (a)に示されるように、集電体カップル 14の集電体 14a、 14bの上にガスケット 1 6、 16が載置され、次いで、このガスケットの中に電解質が含浸された電極 12a、 12b 及びセパレータ 13が収納される。次いで、個別の（すなわち集電体カップル 14の一 部ではない)集電体 14a、 14bがガスケットの上に載置される。最後に個別の集電体 14aと集電体カップル 14の集電体 14b、及び個別の集電体 14bと集電体カップル 14 aを熱プレスし、ガスケット 16と集電体とを熱圧着させる。これによつて、電極 12a、 12 b及びセパレータ 13はガスケット 16と集電体 14a、 14bとの間の空間に封入され、電 解質はこの空間から漏出しないようになる。
[0036] ここで、ガスケット 16は、熱可塑性又は熱硬化性樹脂であり、熱プレスによって集電 体 14a、 14bと熱圧着されるようになっている。
[0037] 次いで、図 5 (b)のように、集電体カップル 14の集電体 14aと集電体 14bとが当接 するように集電体カップル 14は溝 14cの位置で折り返される。次いで、個別の集電体 14bの表面に金属プレート 18aが接合される。なお、集電体 14bと金属プレート 18aと は、スポット溶接、はんだ付け、又は導電性接着剤による接着など、既知の接合手段 によって接合される。
[0038] 個別の上部集電体 14a (すなわち単位セル積層構造において最上段にある集電 体）からは、リード線 19bが伸びている。また、金属プレート 18aからも、リード線 19aが 伸びている。
[0039] 次いで、上記の手順によって形成された単位セル積層構造 10を、ノ ノキングコート 20内に封入する。より具体的には、図 5 (c)に示されているように、モールド Mの内部 に形成された空間内に単位セル積層構造 10を配置し、次いで、モールド Mの外側と 内部空間とを連絡するゲート Gを介して溶融した樹脂をモールド内に注入し、これを モールド M内で固化させる。モールド内に注入された樹脂が固化した後、モールド M を分解して樹脂（すなわちパッキングコート 20)ごと単位セル積層構造 10を取り出す 。なお、リード線 19a、 19bの先端部がモールド Mの外側に露出している状態で樹脂 のモールド M内への注入が行われるため、リード線 19a、 19bの先端部はパッキング コート 20から露出した状態となる。最後に、パッキングコート 20の上面 20a (図 2)にリ ード線 19a、 19bの先端部が当接するように、リード線 19a、 19bを折り曲げる。
[0040] 以上説明した本発明の第 1の実施形態は、 2つの単位セル 11を直列に積層して単 位セル積層構造 10を形成するものであるが、本発明はこの構成に限定されるもので はない。以下に説明する本発明の第 2の実施形態は、 3つ以上の単位セル 11を直列 に積層して単位セル積層構造 10を形成するものである。
[0041] 図 7は、本発明の第 2の実施形態の電気二重層コンデンサ 1の断面図を示したもの である。なお、本発明の第 1の実施形態と同一または類似の機能を有する部材につ いては、第 1の実施形態と同一の符号を付与し、これらの部材についての詳細な説 明は省略する。
[0042] 図 7に示されているように、本実施形態の電気二重層コンデンサ 1は 3つ以上の単 位セル 11を積層することによって、単位セル積層構造 10が形成されるようになって いる。単位セル 11の構造そのものは第 1の実施形態のものと同一である。また、単位 セル積層構造 10がパッキングコート 20内に封入されている点もまた、第 1の実施形 態と同様である。最下段の単位セル 11の下部集電体 14bには、第 1の実施形態と同 様に金属プレート 18aが既知の方法にて接合されている。この金属プレート 18aから はリード線 19aが伸びている。また、最上段の単位セル 11の上部集電体 14aからは、 リード線 19bが伸びている。第 1の実施形態と同様に、リード線 19a、 19bはパッキン グコート 20の外側に引き出されており、共にパッキングコート 20の上面 20aに当接す るように折り曲げられてレ、る。
[0043] 上面 20aは平面形状となっており、この上面 20aと電子回路基板とを当接させて、 はんだリフロー等を行うことによって、容易に電気二重層コンデンサ 1を回路基板上 に実装することができる。
[0044] 本実施形態においては、最上段の単位セル 11の上部集電体 14aと、最下段の単 位セル 11の下部集電体 14b以外の集電体は、集電体カップル 14の一部分である。 具体的にはある段の単位セル 11の上部集電体 14aと、その一つ上の段の単位セル 11の下部集電体 14bと力 一つの集電体カップル 14を形成する。
[0045] 図 7に示されているように、ある段の集電体カップル 14の折り曲げ方向と、その一つ 上の段の集電体カップル 14の折り曲げ方向とは正反対となっている。すなわち、図 7 において、上から奇数段目の単位セル 11と偶数段目の単位セル 11との間に設けら れた集電体カップル 14は、図中左側に折り目（溝 14c)が来るように折り曲げられる。 また、上から偶数段目の単位セル 11と奇数段目の単位セル 11との間に設けられた 集電体カップル 14は、図中右側に折り目（溝 14c)が来るように折り曲げられる。
[0046] 以上のような形態の電気二重層コンデンサ 1の組立手順につき、以下説明する。図 8は、本実施形態の単位セル積層構造 10の組立手順を示したものである。単位セル 積層構造 10の組立に先立って、まず単位セル 10の組立が行わる。単位セル 10は、 第 1の実施形態と同様、集電体 14a、 14bの間にガスケット 16及び電極 12a、 12b, セパレータ 13を配置し、熱プレスによって集電体 14a、 14bとガスケット 16とを熱圧着 して形成される。
[0047] 本実施形態においては、ある段の集電体カップル 14の折り曲げ方向と、その一つ 上の段の集電体カップル 14の折り曲げ方向とが反対方向となるように、集電体カップ ノレ 14が単位セル 11に取り付けられるので、集電体カップル 14を折り曲げる前は、図 8 (a)に示されているように、複数の単位セル 11が 1列に並べられ、隣接する単位セ ノレ 11同士が集電体カップル 14を介して連結された状態となってレ、る。
[0048] 次いで、図 8 (b)に示されているように、溝 14cの位置で集電体カップル 14をつづら に折り曲げ、単位セル 11を直列に積層させる。以上の手順で形成された単位セル積 層構造 10は、第 1の実施形態と同様の手順にて、ノ ッキングコート 20内に封入され る。

Claims

請求の範囲
[1] 一対の集電体（14a、 14b)であって、集電体（14a、 14b)の一面同士が互いに対 向するように略平行に配置されているものと、
前記一対の集電体（14a、 14b)の一面にそれぞれ一面が接触する板状の分極 性電極（12)と、
前記分極性電極（12)に含浸されている電解質と、
前記一対の分極性電極（12)の他面間に配置されたイオン透過性セパレータ（13 )と、
を備えた単位セル（11)を、集電体（14a、 14b)の他面同士が当接するように複数 積層した単位セル積層構造（10)を有する電気二重層コンデンサであって、
隣接する 2つの単位セルにおいて、互いに当接する集電体（14a、 14b)は、単一の シートを折り曲げて形成されている集電体カップル（14)であること、を特徴とする電 気二重層コンデンサ。
[2] 前記集電体カップノレ（14)を形成するシートには直線状に延びる溝（14c)が形成さ れており、この溝（14c)の位置で前記集電体カップル（14)のシートは折り曲げられる こと、を特徴とする請求項 1に記載の電気二重層コンデンサ。
[3] 3つ以上の単位セル（11)が 2つ以上の集電体カップノレ（14)によって連結されてお り、
前記 2つ以上の集電体カップル（14)のうち、ある単位セル（1 1)の一面の集電体（ 14a)を形成する集電体力ップル（ 14)は、この単位セル（11)の他面の集電体（14b) を形成する集電体カップル（14)とは反対方向に折り返されていること、
を特徴とする請求項 1又は 2に記載の電気二重層コンデンサ。
[4] 一つの単位セル（11)における集電体（14a、 14b)同士は、電解質の漏出を防止 するためのガスケット（16)を介して接合されていること、を特徴とする請求項 1から 3 のレ、ずれかに記載の電気二重層コンデンサ。
[5] 前記集電体（14a、 14b)の、前記ガスケット（16)と接触する面（14d)は、粗仕上げ されていること、を特徴とする請求項 4に記載の電気二重層コンデンサ。
[6] 前記ガスケット（16)は、熱可塑性又は熱硬化性の樹脂から形成されており、 前記集電体（14a、 14b)と前記ガスケット（16)とは、熱圧着によって接合されること を特徴とする、請求項 4又は 5に記載の電気二重層コンデンサ。
前記複数の単位セル（11)は、パッキングコート（20)によって密封されていること、 を特徴とする請求項 1から 6のいずれかに記載の電気二重層コンデンサ。
前記単位セル積層構造（10)の一端の集電体（14a)には第 1のリード線（19b)の 一端が接合され、
前記単位セル積層構造（10)の他端の集電体（14b)には第 2のリード線（19a)の 一端が接合され、
前記第 1及び第 2のリード線（19b、 19a)の他端は、前記パッキングコート（20)の外 殻を形成する一平面（20a)上に配置されていること、
を特徴とする請求項 7に記載の電気二重層コンデンサ。
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