JP2000277393A - 電気二重層コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents
電気二重層コンデンサ及びその製造方法Info
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
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- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 内部抵抗の小さい電極体を用いた電気二重層
コンデンサとその製造方法を提供する。 【解決手段】 集電体54と分極性電極53の間に導電
層が形成された電極体50を用いてなる電気二重層コン
デンサである。導電層は有機接着剤と導電性フィラー5
1とからなり、導電性フィラー51の粒径をd、接着層
52の厚さをtとしたときに、少なくとも一部の導電性
フィラー51が0.2t≦d≦3tの関係を満たす。
コンデンサとその製造方法を提供する。 【解決手段】 集電体54と分極性電極53の間に導電
層が形成された電極体50を用いてなる電気二重層コン
デンサである。導電層は有機接着剤と導電性フィラー5
1とからなり、導電性フィラー51の粒径をd、接着層
52の厚さをtとしたときに、少なくとも一部の導電性
フィラー51が0.2t≦d≦3tの関係を満たす。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】 本発明は内部抵抗の小さい
電極体を用いた電気二重層コンデンサとその製造方法に
関する。
電極体を用いた電気二重層コンデンサとその製造方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】 現在、電気二重層コンデンサ、換言す
ればキャパシタの用途開発が、各種の分野において活発
に行われている。例えば、環境問題及び資源問題を背景
として、化石燃料の使用量の大幅な削減が求められてい
るが、ここで自動車産業界においては、かかる使用量削
減の方策の一つとして、化石燃料と電気のエネルギーを
併用したいわゆるハイブリッドカーの開発と市場導入に
積極的な姿勢が示されている。このような用途において
は、高出力密度型の電気二重層コンデンサのより一層の
高出力密度化が求められている。
ればキャパシタの用途開発が、各種の分野において活発
に行われている。例えば、環境問題及び資源問題を背景
として、化石燃料の使用量の大幅な削減が求められてい
るが、ここで自動車産業界においては、かかる使用量削
減の方策の一つとして、化石燃料と電気のエネルギーを
併用したいわゆるハイブリッドカーの開発と市場導入に
積極的な姿勢が示されている。このような用途において
は、高出力密度型の電気二重層コンデンサのより一層の
高出力密度化が求められている。
【0003】 また、パーソナルコンピュータや各種電
子機器のいわゆるバックアップ電源としての使用も増大
している。これらの分野においては、高エネルギー密度
型の電気二重層コンデンサが使用されているが、より一
層の高エネルギー密度化が求められている。
子機器のいわゆるバックアップ電源としての使用も増大
している。これらの分野においては、高エネルギー密度
型の電気二重層コンデンサが使用されているが、より一
層の高エネルギー密度化が求められている。
【0004】 このような電気二重層コンデンサの基本
構造の1つである単電極セル10は、図1に示されるよ
うに、一般的には金属材料からなる集電体20・22に
それぞれ正極側の分極性電極24と負極側の分極性電極
26が形成され、分極性電極24・26がセパレータ2
8によって隔離された構造を有しており、分極性電極2
4・26には、溶媒と電解質とからなる電解液が含浸さ
れる。
構造の1つである単電極セル10は、図1に示されるよ
うに、一般的には金属材料からなる集電体20・22に
それぞれ正極側の分極性電極24と負極側の分極性電極
26が形成され、分極性電極24・26がセパレータ2
8によって隔離された構造を有しており、分極性電極2
4・26には、溶媒と電解質とからなる電解液が含浸さ
れる。
【0005】 図2は単キャパシタセル12の構造を示
しており、複数の単電極セル10を、集電体20・22
に形成された電極取り出し部30・32をそれぞれ電気
的に並列接続した構造を有している。自動車用等に用い
られる比較的容量の大きな電気二重層コンデンサとして
は、このような単キャパシタセル12が好適に用いられ
る。これら単電極セル10や単キャパシタセル12は、
共に平板型であり、高充填、大面積化が容易である特徴
を有するが、内部抵抗は大きくなりがちである。
しており、複数の単電極セル10を、集電体20・22
に形成された電極取り出し部30・32をそれぞれ電気
的に並列接続した構造を有している。自動車用等に用い
られる比較的容量の大きな電気二重層コンデンサとして
は、このような単キャパシタセル12が好適に用いられ
る。これら単電極セル10や単キャパシタセル12は、
共に平板型であり、高充填、大面積化が容易である特徴
を有するが、内部抵抗は大きくなりがちである。
【0006】 このような平板型の電気二重層コンデン
サに対して、図3に示すような捲回型の電気二重層コン
デンサ70もあり、捲回型は単キャパシタセル12と同
様に、高容量化に適した構造である。捲回型電気二重層
コンデンサ70においては、集電体20に正極側の分極
性電極24が形成された正極シート72と、集電体22
に負極側の分極性電極26が形成された負極シート74
とを、セパレータ28を介して円筒状に捲回して作製さ
れた捲回体76が用いられ、例えば、この捲回体76を
ケース78に収容して電解液を充填し、各極シート72
・74と電極端子80の各々との導通を確保しながら、
電極端子80が形成された封口板82でケース78の開
口端面を封止することで作製される。
サに対して、図3に示すような捲回型の電気二重層コン
デンサ70もあり、捲回型は単キャパシタセル12と同
様に、高容量化に適した構造である。捲回型電気二重層
コンデンサ70においては、集電体20に正極側の分極
性電極24が形成された正極シート72と、集電体22
に負極側の分極性電極26が形成された負極シート74
とを、セパレータ28を介して円筒状に捲回して作製さ
れた捲回体76が用いられ、例えば、この捲回体76を
ケース78に収容して電解液を充填し、各極シート72
・74と電極端子80の各々との導通を確保しながら、
電極端子80が形成された封口板82でケース78の開
口端面を封止することで作製される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】 ところで、上述した
集電体と分極性電極からなる種々の形状の電極体、並び
にセパレータ及び電解液から構成される電気二重層コン
デンサにおいては、集電体と分極性電極間の接触抵抗を
低減させるために、2kg/cm2以上で加圧保持した
り、集電体と分極性電極間に導電層を設けて積層一体構
造の電極体とする等の手段が採られている。
集電体と分極性電極からなる種々の形状の電極体、並び
にセパレータ及び電解液から構成される電気二重層コン
デンサにおいては、集電体と分極性電極間の接触抵抗を
低減させるために、2kg/cm2以上で加圧保持した
り、集電体と分極性電極間に導電層を設けて積層一体構
造の電極体とする等の手段が採られている。
【0008】 しかしながら、加圧保持の場合、振動や
衝撃で押圧が変動し、特性が変化したり経時変化が大き
くなる、加圧面積が大きくなると均一に押すことが困難
になり特性バラツキが大きくなる等、種々の問題を生ず
る。
衝撃で押圧が変動し、特性が変化したり経時変化が大き
くなる、加圧面積が大きくなると均一に押すことが困難
になり特性バラツキが大きくなる等、種々の問題を生ず
る。
【0009】 また、集電体と分極性電極との間に導電
層を設けて積層構造の電極体とする場合、導電層用材料
としては、通常、導電性フィラーと有機接着剤の混合物
からなる導電性有機接着剤が多用されるが、導電性フィ
ラーどうしの接触を充分に行わせるために導電性フィラ
ーの添加量を多くすると接着力が弱くなる問題や、被接
着体(集電体及び分極性電極)と導電性フィラーの接触
を充分行わせるために、大きな加圧力で固定化しなけれ
ばならない問題等が生じる。
層を設けて積層構造の電極体とする場合、導電層用材料
としては、通常、導電性フィラーと有機接着剤の混合物
からなる導電性有機接着剤が多用されるが、導電性フィ
ラーどうしの接触を充分に行わせるために導電性フィラ
ーの添加量を多くすると接着力が弱くなる問題や、被接
着体(集電体及び分極性電極)と導電性フィラーの接触
を充分行わせるために、大きな加圧力で固定化しなけれ
ばならない問題等が生じる。
【0010】 以上のような理由から、製造作業性が良
好で、集電体と分極性電極間の接着性を低下させること
なく、確実な電気的接触を確保して接触抵抗の低減が図
られた長期信頼性に優れた電極体が求められている。
好で、集電体と分極性電極間の接着性を低下させること
なく、確実な電気的接触を確保して接触抵抗の低減が図
られた長期信頼性に優れた電極体が求められている。
【0011】
【課題を解決するための手段】 本発明は、上述した従
来技術の問題点に鑑みなされたものである。即ち、本発
明によれば、集電体と分極性電極の間に導電層が形成さ
れた電極体を用いてなる電気二重層コンデンサであっ
て、当該導電層は有機接着剤と導電性フィラーとからな
り、当該導電性フィラーの粒径をd、接着層厚さをtと
したときに、少なくとも一部の当該導電性フィラーが
0.2t≦d≦3tの関係を満たしていることを特徴と
する電気二重層コンデンサ、が提供される。
来技術の問題点に鑑みなされたものである。即ち、本発
明によれば、集電体と分極性電極の間に導電層が形成さ
れた電極体を用いてなる電気二重層コンデンサであっ
て、当該導電層は有機接着剤と導電性フィラーとからな
り、当該導電性フィラーの粒径をd、接着層厚さをtと
したときに、少なくとも一部の当該導電性フィラーが
0.2t≦d≦3tの関係を満たしていることを特徴と
する電気二重層コンデンサ、が提供される。
【0012】 ここで、少なくとも一部の導電性フィラ
ーの粒径dが、0.5t〜2tの範囲にあることが、よ
り好ましい。また、導電層の厚さは、1〜100μmの
範囲にあることが好ましく、5〜60μmの範囲である
と更に好ましい。なお、導電性フィラーとしては、炭素
系材料の粒子、例えば、黒鉛が好適に用いられる。
ーの粒径dが、0.5t〜2tの範囲にあることが、よ
り好ましい。また、導電層の厚さは、1〜100μmの
範囲にあることが好ましく、5〜60μmの範囲である
と更に好ましい。なお、導電性フィラーとしては、炭素
系材料の粒子、例えば、黒鉛が好適に用いられる。
【0013】 また、本発明によれば、集電体と分極性
電極の間に導電層が形成された電極体を用いてなる電気
二重層コンデンサの製造方法であって、当該集電体の表
面に、導電性フィラーと有機接着剤とから成る粘着層を
形成した後、当該粘着層を挟んで当該集電体と当該分極
性電極を加圧して、当該導電性フィラーの粒径をd、接
着層厚さをtとして、少なくとも一部の当該導電性フィ
ラーが0.2t≦d≦3tの関係を満たしている当該導
電層を形成して、当該電極体を製造する工程を含むこと
を特徴とする電気二重層コンデンサの製造方法、が提供
される。
電極の間に導電層が形成された電極体を用いてなる電気
二重層コンデンサの製造方法であって、当該集電体の表
面に、導電性フィラーと有機接着剤とから成る粘着層を
形成した後、当該粘着層を挟んで当該集電体と当該分極
性電極を加圧して、当該導電性フィラーの粒径をd、接
着層厚さをtとして、少なくとも一部の当該導電性フィ
ラーが0.2t≦d≦3tの関係を満たしている当該導
電層を形成して、当該電極体を製造する工程を含むこと
を特徴とする電気二重層コンデンサの製造方法、が提供
される。
【0014】 また、本発明により提供される別の電気
二重層コンデンサの製造方法は、集電体と分極性電極の
間に導電層が形成された電極体を用いてなる電気二重層
コンデンサの製造方法であって、当該集電体の表面に、
有機接着剤と、粒径d1が0.2t1以下である導電性フ
ィラーとからなる厚さt1の粘着層を形成した後、当該
粘着層上に、粒径dの別の導電性フィラーを付着させて
予備接着層を形成し、当該予備接着層を挟んで当該集電
体と当該分極性電極とを加圧して、少なくとも一部の当
該別の導電性フィラーが、接着層厚さをtとしたときに
0.2t≦d≦3tの関係を満たしている当該導電層を
形成することにより、当該電極体を製造する工程を含む
ことを特徴とする電気二重層コンデンサの製造方法、で
ある。
二重層コンデンサの製造方法は、集電体と分極性電極の
間に導電層が形成された電極体を用いてなる電気二重層
コンデンサの製造方法であって、当該集電体の表面に、
有機接着剤と、粒径d1が0.2t1以下である導電性フ
ィラーとからなる厚さt1の粘着層を形成した後、当該
粘着層上に、粒径dの別の導電性フィラーを付着させて
予備接着層を形成し、当該予備接着層を挟んで当該集電
体と当該分極性電極とを加圧して、少なくとも一部の当
該別の導電性フィラーが、接着層厚さをtとしたときに
0.2t≦d≦3tの関係を満たしている当該導電層を
形成することにより、当該電極体を製造する工程を含む
ことを特徴とする電気二重層コンデンサの製造方法、で
ある。
【0015】 このような電気二重層コンデンサの製造
方法においては、予備接着層を挟んで集電体と分極性電
極とを加圧する際に、同時に加熱を行うことも好まし
い。また、少なくとも一部の粒径dの導電性フィラー
は、0.5t≦d≦2tの関係を満足していることがよ
り好ましい。また、導電層の厚さは1〜100μmの範
囲とすることが好ましく、5〜60μmの範囲とするこ
とがより好ましい。
方法においては、予備接着層を挟んで集電体と分極性電
極とを加圧する際に、同時に加熱を行うことも好まし
い。また、少なくとも一部の粒径dの導電性フィラー
は、0.5t≦d≦2tの関係を満足していることがよ
り好ましい。また、導電層の厚さは1〜100μmの範
囲とすることが好ましく、5〜60μmの範囲とするこ
とがより好ましい。
【0016】
【発明の実施の形態】 本発明にかかる電気二重層コン
デンサには、集電体と分極性電極の間に導電層が形成さ
れた電極体を用いる。電極体の構造には限定はなく、前
述した単電極セル10、単キャパシタセル12及び捲回
型電気二重層コンデンサ70のいずれの電極体(捲回
体)にも用いることができる。ここで、集電体として
は、例えば厚さ10〜60μmの金属箔か穴開き金属箔
(パンチングメタルやエクスパンダーメタル)が好適に
用いられ、材質としてはアルミニウムを用いることが好
ましい。
デンサには、集電体と分極性電極の間に導電層が形成さ
れた電極体を用いる。電極体の構造には限定はなく、前
述した単電極セル10、単キャパシタセル12及び捲回
型電気二重層コンデンサ70のいずれの電極体(捲回
体)にも用いることができる。ここで、集電体として
は、例えば厚さ10〜60μmの金属箔か穴開き金属箔
(パンチングメタルやエクスパンダーメタル)が好適に
用いられ、材質としてはアルミニウムを用いることが好
ましい。
【0017】 また、分極性電極としては、主として静
電容量の発現に寄与する炭素材料を主成分として、その
他に導電性付与のための導電補助材と有機バインダーと
から成るシート状成形体が好適に用いられる。特に、炭
素材料が活性炭であって、炭素材料中の70%〜97%
が静電容量の発現に寄与する材料であることが好まし
い。主として静電容量の発現に寄与する炭素材料の量が
前記範囲外の場合には、充分な静電容量が得られず、好
ましくない。また、導電補助剤としてはカーボンブラッ
ク等の炭素微粉末が好適に用いられ、有機バインダとし
てはフッ素樹脂系のものが好適に使用される。
電容量の発現に寄与する炭素材料を主成分として、その
他に導電性付与のための導電補助材と有機バインダーと
から成るシート状成形体が好適に用いられる。特に、炭
素材料が活性炭であって、炭素材料中の70%〜97%
が静電容量の発現に寄与する材料であることが好まし
い。主として静電容量の発現に寄与する炭素材料の量が
前記範囲外の場合には、充分な静電容量が得られず、好
ましくない。また、導電補助剤としてはカーボンブラッ
ク等の炭素微粉末が好適に用いられ、有機バインダとし
てはフッ素樹脂系のものが好適に使用される。
【0018】 シート状成形体(分極性電極)は、例え
ば、特公平7−44127号公報記載の方法や特公平7
−105316号公報記載の方法をはじめとして、当業
者が、周知の方法を用いて製造したものが使用可能であ
る。また、本発明者らは、先に特願平10−33021
4号において開示した製造方法により製造されたシート
状成形体も、高密度、高強度の点から特に好適に使用さ
れる。
ば、特公平7−44127号公報記載の方法や特公平7
−105316号公報記載の方法をはじめとして、当業
者が、周知の方法を用いて製造したものが使用可能であ
る。また、本発明者らは、先に特願平10−33021
4号において開示した製造方法により製造されたシート
状成形体も、高密度、高強度の点から特に好適に使用さ
れる。
【0019】 集電体と分極性電極との間に形成される
導電層は、主に有機接着剤と導電性フィラーとから構成
される。ここで、有機接着剤としては、フッ素系樹脂、
シリコン系樹脂、アクリル系樹脂、ゴム系粘着剤、樹脂
系粘着剤等の種々の樹脂材料を用いることができ、これ
らの樹脂を溶解或いは分散させた溶液型やエマルジョン
型、ホットメルト型等の種々の形態のものを用いて接着
に供することが可能である。
導電層は、主に有機接着剤と導電性フィラーとから構成
される。ここで、有機接着剤としては、フッ素系樹脂、
シリコン系樹脂、アクリル系樹脂、ゴム系粘着剤、樹脂
系粘着剤等の種々の樹脂材料を用いることができ、これ
らの樹脂を溶解或いは分散させた溶液型やエマルジョン
型、ホットメルト型等の種々の形態のものを用いて接着
に供することが可能である。
【0020】 一方、導電性フィラーとしては、導電性
を有する炭素系材料、金属系材料、酸化物系材料のいず
れをも用いることができるが、分極性電極が、主として
静電容量の発現に寄与する炭素材料で構成されている場
合には、炭素系材料を用いることが好ましく、特に黒鉛
を用いることが好ましい。なお、その他の導電性フィラ
ーの形態としては、粒子状、造粒粒子状、偏平状、ファ
イバー状等が挙げられる。
を有する炭素系材料、金属系材料、酸化物系材料のいず
れをも用いることができるが、分極性電極が、主として
静電容量の発現に寄与する炭素材料で構成されている場
合には、炭素系材料を用いることが好ましく、特に黒鉛
を用いることが好ましい。なお、その他の導電性フィラ
ーの形態としては、粒子状、造粒粒子状、偏平状、ファ
イバー状等が挙げられる。
【0021】 さて、本発明においては、導電性フィラ
ーの粒径をd、接着層厚さをtとしたときに、少なくと
も一部の導電性フィラーが、0.2t≦d≦3tの関係
を満たしている導電層、より好ましくは0.5t≦d≦
2tの関係を満たしている導電層を形成する。図4は、
このような条件を満足する電極体の構造を模式的に示す
断面図である。ここで、接着層厚さtは、集電体54と
有機接着剤との平均的な境界線と、分極性電極53と有
機接着剤との平均的な境界線までの距離をいう。また、
導電性フィラーの粒径dとは平均粒径の値を指し、導電
性フィラーがファイバー状の場合には、ファイバー径が
この粒径dに相当する。
ーの粒径をd、接着層厚さをtとしたときに、少なくと
も一部の導電性フィラーが、0.2t≦d≦3tの関係
を満たしている導電層、より好ましくは0.5t≦d≦
2tの関係を満たしている導電層を形成する。図4は、
このような条件を満足する電極体の構造を模式的に示す
断面図である。ここで、接着層厚さtは、集電体54と
有機接着剤との平均的な境界線と、分極性電極53と有
機接着剤との平均的な境界線までの距離をいう。また、
導電性フィラーの粒径dとは平均粒径の値を指し、導電
性フィラーがファイバー状の場合には、ファイバー径が
この粒径dに相当する。
【0022】 電極体50においては、導電性フィラー
51の粒径dが0.2t〜3tの範囲内にあって大きい
ために、接着層52中での導電性フィラー51どうしの
接触回数が少なくなり、接着層52を貫通した導電性フ
ィラー51を介して、直接に分極性電極53と集電体5
4とが電気的に、また構造的に接触した構造を有する。
このような導電性フィラー51の存在によって、分極性
電極53と集電体54との間の導電性が向上するため
に、有機接着剤に添加する導電性フィラー51の量を低
減することができ、しかも接着性の向上も同時に図ら
れ、信頼性の確保が図られる。また、接着時に適度の加
圧で分極性電極53と集電体54を固定することができ
るため、作業性の向上も図られる。なお、有機接着剤に
は、導電性フィラー51とは別に、例えば0.2t以下
の小さい粒径を有する導電性フィラー(導電性添加物)
や分極性電極の構成材料である活性炭或いはカーボンブ
ラックを、接着性を低下させない範囲で添加することも
好ましい。
51の粒径dが0.2t〜3tの範囲内にあって大きい
ために、接着層52中での導電性フィラー51どうしの
接触回数が少なくなり、接着層52を貫通した導電性フ
ィラー51を介して、直接に分極性電極53と集電体5
4とが電気的に、また構造的に接触した構造を有する。
このような導電性フィラー51の存在によって、分極性
電極53と集電体54との間の導電性が向上するため
に、有機接着剤に添加する導電性フィラー51の量を低
減することができ、しかも接着性の向上も同時に図ら
れ、信頼性の確保が図られる。また、接着時に適度の加
圧で分極性電極53と集電体54を固定することができ
るため、作業性の向上も図られる。なお、有機接着剤に
は、導電性フィラー51とは別に、例えば0.2t以下
の小さい粒径を有する導電性フィラー(導電性添加物)
や分極性電極の構成材料である活性炭或いはカーボンブ
ラックを、接着性を低下させない範囲で添加することも
好ましい。
【0023】 ところで、図4に示したような導電性フ
ィラー51が接着層52を一部貫通するような構造を有
する導電層については、導電性フィラー51が分布する
幅(図4における上下方向の幅、即ち、分極性電極53
と集電体54との積層方向での分布幅)の概略の平均値
を導電層の厚さwと定義したとき、その厚さwを1〜1
00μmの範囲とすることが好ましい。導電層の厚さw
が1μmより薄いと接着力が弱くなり、一方、100μ
mより厚いと体積当たりの静電容量密度が低くなるため
に、好ましくないためである。このような観点から、接
着力と静電容量密度をバランス良く確保するには、導電
層の厚さwを、5〜60μmの範囲とすることが、より
好ましい。
ィラー51が接着層52を一部貫通するような構造を有
する導電層については、導電性フィラー51が分布する
幅(図4における上下方向の幅、即ち、分極性電極53
と集電体54との積層方向での分布幅)の概略の平均値
を導電層の厚さwと定義したとき、その厚さwを1〜1
00μmの範囲とすることが好ましい。導電層の厚さw
が1μmより薄いと接着力が弱くなり、一方、100μ
mより厚いと体積当たりの静電容量密度が低くなるため
に、好ましくないためである。このような観点から、接
着力と静電容量密度をバランス良く確保するには、導電
層の厚さwを、5〜60μmの範囲とすることが、より
好ましい。
【0024】 次に、上述した電極体の製造方法につい
て説明する。1つの製造方法は、集電体の表面に、導電
性フィラーと有機接着剤とから成る粘着層を種々の方法
によって形成し、形成した粘着層を挟んで集電体と分極
性電極とを加圧し、また必要に応じて加熱しながら貼着
することによって導電層を形成し、電極体を作製するも
のである。
て説明する。1つの製造方法は、集電体の表面に、導電
性フィラーと有機接着剤とから成る粘着層を種々の方法
によって形成し、形成した粘着層を挟んで集電体と分極
性電極とを加圧し、また必要に応じて加熱しながら貼着
することによって導電層を形成し、電極体を作製するも
のである。
【0025】 例えば、先ず、アルミ箔のような箔状の
集電体の片面或いは両面に、導電性フィラー並びに有機
接着剤と溶媒からなる溶液をスプレー塗布した後、溶媒
を蒸発等させて除去し、粘着層を形成する。次に、得ら
れた粘着層を挟み込むように集電体の片面或いは両面に
分極性電極を積層し、一軸プレスやロールプレスで貼着
・接合することで、前述した導電性フィラーの粒径dと
接着層厚さtとの関係を満足した導電層の形成された電
極体を得ることができる。
集電体の片面或いは両面に、導電性フィラー並びに有機
接着剤と溶媒からなる溶液をスプレー塗布した後、溶媒
を蒸発等させて除去し、粘着層を形成する。次に、得ら
れた粘着層を挟み込むように集電体の片面或いは両面に
分極性電極を積層し、一軸プレスやロールプレスで貼着
・接合することで、前述した導電性フィラーの粒径dと
接着層厚さtとの関係を満足した導電層の形成された電
極体を得ることができる。
【0026】 また、次のような方法を用いることも好
ましい。即ち、先ず、有機接着剤と溶媒並びに粒径d1
を有する導電性フィラーとからなるスラリーを作製し、
ドクターブレード法等を用いて、アルミ箔のような箔状
の集電体の片面或いは両面にスラリーをコーティング
し、厚さt1の粘着層を形成する。ここで、スラリーに
添加されている導電性フィラーの粒径d1は、粘着層の
厚さt1の0.2倍以下となるように、予め粘着層の成
形条件を定めておく。次に、粘着層上に、粒径dの別の
導電性フィラーを散布、付着させて予備接着層を形成
し、この予備接着層を挟み込むように、集電体の片面或
いは両面に分極性電極を積層して、一軸プレスやロール
プレスで貼着・接合する。こうして、粒径dの導電性フ
ィラーの少なくとも一部が、前述した導電性フィラーの
粒径dと接着層厚さtとの関係を満足した導電層の形成
された電極体を得ることもできる。
ましい。即ち、先ず、有機接着剤と溶媒並びに粒径d1
を有する導電性フィラーとからなるスラリーを作製し、
ドクターブレード法等を用いて、アルミ箔のような箔状
の集電体の片面或いは両面にスラリーをコーティング
し、厚さt1の粘着層を形成する。ここで、スラリーに
添加されている導電性フィラーの粒径d1は、粘着層の
厚さt1の0.2倍以下となるように、予め粘着層の成
形条件を定めておく。次に、粘着層上に、粒径dの別の
導電性フィラーを散布、付着させて予備接着層を形成
し、この予備接着層を挟み込むように、集電体の片面或
いは両面に分極性電極を積層して、一軸プレスやロール
プレスで貼着・接合する。こうして、粒径dの導電性フ
ィラーの少なくとも一部が、前述した導電性フィラーの
粒径dと接着層厚さtとの関係を満足した導電層の形成
された電極体を得ることもできる。
【0027】 更に、導電性フィラーを含むシート状成
形体を、ドクターブレード法や押出成形法等の種々の方
法で予め作製し、集電体、シート状成形体、分極性電極
の順で、加熱、加圧等の手段を用いて接合し、電極体を
作製することも可能である。この場合、形成された導電
層において、少なくとも一部の導電性フィラーの粒径d
と接着層厚さtとの間に所定の関係が満たされるよう
に、加熱条件や加圧条件を制御することが好ましい。
形体を、ドクターブレード法や押出成形法等の種々の方
法で予め作製し、集電体、シート状成形体、分極性電極
の順で、加熱、加圧等の手段を用いて接合し、電極体を
作製することも可能である。この場合、形成された導電
層において、少なくとも一部の導電性フィラーの粒径d
と接着層厚さtとの間に所定の関係が満たされるよう
に、加熱条件や加圧条件を制御することが好ましい。
【0028】 なお、有機接着剤の塗布方法、つまり粘
着層の形成方法は、上述したスプレー法、ドクターブレ
ード法に限定されず、スクリーン印刷法、ロールコータ
ー法、刷毛塗り等の他の方法を用いることもできる。
着層の形成方法は、上述したスプレー法、ドクターブレ
ード法に限定されず、スクリーン印刷法、ロールコータ
ー法、刷毛塗り等の他の方法を用いることもできる。
【0029】
【実施例】 以下、本発明を更に実施例により詳細に説
明するが、これらの実施例が本発明を限定するものでな
いことはいうまでもない。10gの活性炭と1.2gの
カーボンブラックとからなる炭素材料粉末に、0.5g
のポリテトラフルオロエチレンを、19℃で約1時間か
けて混和した後、40℃以上に加熱しつつ、剪断力を加
えながら乳鉢中で約20分程度混練し、得られた混練物
を厚さ約30μmのアルミニウムシート上にできるだけ
均一に広げ、更に同じ厚さのアルミニウムシートで覆っ
て挟み込み、ローラーを通すことにより厚さ約2mmの
分極性電極の一次成形体を得た。次いで、得られた一次
成形体をローラー等で5回ロールプレスすることによ
り、厚さ約0.5mmの分極性電極シート(以下、「電
極シート」という。)とした。この電極シートを所望の
大きさに裁断して、目的とする電気二重層コンデンサ用
分極性電極とした。
明するが、これらの実施例が本発明を限定するものでな
いことはいうまでもない。10gの活性炭と1.2gの
カーボンブラックとからなる炭素材料粉末に、0.5g
のポリテトラフルオロエチレンを、19℃で約1時間か
けて混和した後、40℃以上に加熱しつつ、剪断力を加
えながら乳鉢中で約20分程度混練し、得られた混練物
を厚さ約30μmのアルミニウムシート上にできるだけ
均一に広げ、更に同じ厚さのアルミニウムシートで覆っ
て挟み込み、ローラーを通すことにより厚さ約2mmの
分極性電極の一次成形体を得た。次いで、得られた一次
成形体をローラー等で5回ロールプレスすることによ
り、厚さ約0.5mmの分極性電極シート(以下、「電
極シート」という。)とした。この電極シートを所望の
大きさに裁断して、目的とする電気二重層コンデンサ用
分極性電極とした。
【0030】 次に、厚さ50μmのアルミ箔の片面
に、導電性フィラーとして粒径が3μmの黒鉛粉末並び
にシリコン樹脂と溶剤から成る導電性有機接着剤を塗布
し、120℃で乾燥させて、粘着層を形成した。乾燥後
の粘着層の厚さは約17μmであった。そして、表面に
導電性フィラーと同じ材質で平均粒径が20μmの黒鉛
粉末を、ほぼ一層となるように粘着層上に付着させ、予
備接着層を形成した。
に、導電性フィラーとして粒径が3μmの黒鉛粉末並び
にシリコン樹脂と溶剤から成る導電性有機接着剤を塗布
し、120℃で乾燥させて、粘着層を形成した。乾燥後
の粘着層の厚さは約17μmであった。そして、表面に
導電性フィラーと同じ材質で平均粒径が20μmの黒鉛
粉末を、ほぼ一層となるように粘着層上に付着させ、予
備接着層を形成した。
【0031】 このような予備接着層が形成された集電
体を2個用意し、予備接着層が分極性電極と接合される
ように、面積2.8cm2の分極性電極を挟み込み、面
圧2kg/cm2でプレスにより圧着させた後、150
℃で乾燥させ、抵抗測定試料(実施例1)を作製した。
なお、上述した電極体(抵抗測定試料)の製造方法は、
発明者らが先に、特願平10−330214号の製造例
1において開示した方法と同様である。
体を2個用意し、予備接着層が分極性電極と接合される
ように、面積2.8cm2の分極性電極を挟み込み、面
圧2kg/cm2でプレスにより圧着させた後、150
℃で乾燥させ、抵抗測定試料(実施例1)を作製した。
なお、上述した電極体(抵抗測定試料)の製造方法は、
発明者らが先に、特願平10−330214号の製造例
1において開示した方法と同様である。
【0032】 上述した実施例1の作製方法と同様にし
て、但し、粘着層上に平均粒径20μmの導電性フィラ
ーを付着させず、実施例1と同様の構造を有する抵抗測
定試料(比較例1)を作製した。そして、実施例1及び
比較例1の電気抵抗を、電極圧縮治具を用いて2kgf
/cm2の荷重下で測定した。また、電気抵抗測定後
に、試料の一部を切断して断面を観察し、接着層厚みを
調べた。その結果を表1に示す。粒径の大きい導電性フ
ィラーを用いた実施例1で、比較例1と比べて電気抵抗
が極めて小さくなっていることが確認された。
て、但し、粘着層上に平均粒径20μmの導電性フィラ
ーを付着させず、実施例1と同様の構造を有する抵抗測
定試料(比較例1)を作製した。そして、実施例1及び
比較例1の電気抵抗を、電極圧縮治具を用いて2kgf
/cm2の荷重下で測定した。また、電気抵抗測定後
に、試料の一部を切断して断面を観察し、接着層厚みを
調べた。その結果を表1に示す。粒径の大きい導電性フ
ィラーを用いた実施例1で、比較例1と比べて電気抵抗
が極めて小さくなっていることが確認された。
【0033】
【表1】
【0034】 次に、粘着層表面に付着させる導電性フ
ィラーの粒径を3μm、5μm、10μm、40μm、
60μm、100μmと種々に変えて、前記実施例1と
同様にして抵抗測定試料を作製し、電気抵抗の測定に供
した。また、抵抗測定後に、試料の一部を切断して断面
を観察し、接着層厚みを調べた。測定結果を表2に示
す。
ィラーの粒径を3μm、5μm、10μm、40μm、
60μm、100μmと種々に変えて、前記実施例1と
同様にして抵抗測定試料を作製し、電気抵抗の測定に供
した。また、抵抗測定後に、試料の一部を切断して断面
を観察し、接着層厚みを調べた。測定結果を表2に示
す。
【0035】
【表2】
【0036】 表2から、粘着層上に付着させた導電性
フィラーの粒径が3μm(比較例2)の場合並びに10
0μm(比較例3)の場合には、前述した比較例1とほ
ぼ同等か、或いは少し小さくなる程度の大きな電気抵抗
を有しており、導電性フィラー付着による電気抵抗の低
減効果が顕著には現れなかった。一方、粒径が5〜60
μmの導電性フィラーを含む試料(実施例2〜5)で
は、集電体間の電気抵抗が良好に低減されることが明ら
かとなった。なお、上記実施例1〜5及び比較例1〜3
について、粘着層上に付着させた導電性フィラーの粒径
と、得られた接着層厚さとの関係から電気抵抗値を比較
すると、接着層厚さの0.2倍〜3倍の範囲の粒径を有
するの導電性フィラーを用いることが好ましいことがわ
かる。
フィラーの粒径が3μm(比較例2)の場合並びに10
0μm(比較例3)の場合には、前述した比較例1とほ
ぼ同等か、或いは少し小さくなる程度の大きな電気抵抗
を有しており、導電性フィラー付着による電気抵抗の低
減効果が顕著には現れなかった。一方、粒径が5〜60
μmの導電性フィラーを含む試料(実施例2〜5)で
は、集電体間の電気抵抗が良好に低減されることが明ら
かとなった。なお、上記実施例1〜5及び比較例1〜3
について、粘着層上に付着させた導電性フィラーの粒径
と、得られた接着層厚さとの関係から電気抵抗値を比較
すると、接着層厚さの0.2倍〜3倍の範囲の粒径を有
するの導電性フィラーを用いることが好ましいことがわ
かる。
【0037】 次に、前述した実施例2〜5及び比較例
2・3と同様の作製条件により、図5の断面図に示すよ
うな、2枚の集電体54の余白部分を、左右反対方向に
形成した試料55を作製し、それぞれの集電体54の余
白部分を互いに反対方向に引っ張ることにより、接着層
52の接着性を、分極性電極53の部分で破壊される場
合を「良」とし、接着層52の部分で剥離する場合を
「不良」として、判定した。結果は表2に併記した通
り、実施例2〜5の試料で分極性電極53が破壊される
良好な接着性が得られたが、比較例2・3では接着層5
2での剥離が起こり、抵抗低減の効果のみならず、接着
性の向上もまた図られていないことが確認された。
2・3と同様の作製条件により、図5の断面図に示すよ
うな、2枚の集電体54の余白部分を、左右反対方向に
形成した試料55を作製し、それぞれの集電体54の余
白部分を互いに反対方向に引っ張ることにより、接着層
52の接着性を、分極性電極53の部分で破壊される場
合を「良」とし、接着層52の部分で剥離する場合を
「不良」として、判定した。結果は表2に併記した通
り、実施例2〜5の試料で分極性電極53が破壊される
良好な接着性が得られたが、比較例2・3では接着層5
2での剥離が起こり、抵抗低減の効果のみならず、接着
性の向上もまた図られていないことが確認された。
【0038】
【発明の効果】 上述の通り、本発明によれば、電極体
における集電体と分極性電極との間に形成される導電層
の接着性を低下させることなく、低抵抗化が図られるた
めに、充放電特性、信頼性に優れた電気二重層コンデン
サを作製することが可能となるという顕著な効果が得ら
れる。また、電極体の製造が容易であることから、生産
性の向上が図られ、個々の電気二重層コンデンサの特性
バラツキが抑えられて品質が安定するといった優れた効
果をも奏する。
における集電体と分極性電極との間に形成される導電層
の接着性を低下させることなく、低抵抗化が図られるた
めに、充放電特性、信頼性に優れた電気二重層コンデン
サを作製することが可能となるという顕著な効果が得ら
れる。また、電極体の製造が容易であることから、生産
性の向上が図られ、個々の電気二重層コンデンサの特性
バラツキが抑えられて品質が安定するといった優れた効
果をも奏する。
【図1】 単電極セルの構造の一例を示す斜視図であ
る。
る。
【図2】 単キャパシタセルの構造の一例を示す斜視図
である。
である。
【図3】 捲回型電気二重層コンデンサの構造の一例を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図4】 本発明の電気二重層コンデンサに好適に用い
られる電極体の構造を模式的に示す断面図である。
られる電極体の構造を模式的に示す断面図である。
【図5】 引張試験用試料の構成を示す断面図である。
10…単電極セル、12…単キャパシタセル、22・2
4…集電体、26…分極性電極、28…セパレータ、3
0・32…電極取り出し部、50…電極体、51…導電
性フィラー、52…接着層、53…分極性電極、54…
集電体、55…引張試験試料、70…捲回型電気二重層
コンデンサ、72…正極シート、74…負極シート、7
6…捲回体、78…ケース、80…電極端子、82…封
口板。
4…集電体、26…分極性電極、28…セパレータ、3
0・32…電極取り出し部、50…電極体、51…導電
性フィラー、52…接着層、53…分極性電極、54…
集電体、55…引張試験試料、70…捲回型電気二重層
コンデンサ、72…正極シート、74…負極シート、7
6…捲回体、78…ケース、80…電極端子、82…封
口板。
Claims (10)
- 【請求項1】 集電体と分極性電極の間に導電層が形成
された電極体を用いてなる電気二重層コンデンサであっ
て、 当該導電層は有機接着剤と導電性フィラーとからなり、
当該導電性フィラーの粒径をd、接着層厚さをtとした
ときに、少なくとも一部の当該導電性フィラーが0.2
t≦d≦3tの関係を満たしていることを特徴とする電
気二重層コンデンサ。 - 【請求項2】 少なくとも一部の当該導電性フィラーが
0.5t≦d≦2tの関係を満たしていることを特徴と
する請求項1記載の電気二重層コンデンサ。 - 【請求項3】 前記導電層の厚さが1〜100μmの範
囲にあることを特徴とする請求項1又は2記載の電気二
重層コンデンサ。 - 【請求項4】 前記導電層の厚さが5〜60μmの範囲
にあることを特徴とする請求項3記載の電気二重層コン
デンサ。 - 【請求項5】 前記導電性フィラーが炭素系材料である
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の
電気二重層コンデンサ。 - 【請求項6】 集電体と分極性電極の間に導電層が形成
された電極体を用いてなる電気二重層コンデンサの製造
方法であって、 当該集電体の表面に、導電性フィラーと有機接着剤とか
ら成る粘着層を形成した後、当該粘着層を挟んで当該集
電体と当該分極性電極を加圧して、当該導電性フィラー
の粒径をd、接着層厚さをtとして、少なくとも一部の
当該導電性フィラーが0.2t≦d≦3tの関係を満た
している当該導電層を形成して、当該電極体を製造する
工程を含むことを特徴とする電気二重層コンデンサの製
造方法。 - 【請求項7】 集電体と分極性電極の間に導電層が形成
された電極体を用いてなる電気二重層コンデンサの製造
方法であって、 当該集電体の表面に、有機接着剤と、粒径d1が0.2
t1以下である導電性フィラーとからなる厚さt1の粘着
層を形成した後、 当該粘着層上に、粒径dの別の導電性フィラーを付着さ
せて予備接着層を形成し、 当該予備接着層を挟んで当該集電体と当該分極性電極と
を加圧して、少なくとも一部の当該別の導電性フィラー
が、接着層厚さをtとしたときに0.2t≦d≦3tの
関係を満たしている当該導電層を形成することにより、
当該電極体を製造する工程を含むことを特徴とする電気
二重層コンデンサの製造方法。 - 【請求項8】 少なくとも一部の当該別の導電性フィラ
ーが0.5t≦d≦2tの関係を満たしていることを特
徴とする請求項6又は7記載の電気二重層コンデンサの
製造方法。 - 【請求項9】 前記導電層の厚さが1〜100μmの範
囲にあることを特徴とする請求項6〜8のいずれか一項
に記載の電気二重層コンデンサの製造方法。 - 【請求項10】 前記導電層の厚さが5〜60μmの範
囲にあることを特徴とする請求項9記載の電気二重層コ
ンデンサの製造方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11079435A JP2000277393A (ja) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | 電気二重層コンデンサ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP11079435A JP2000277393A (ja) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | 電気二重層コンデンサ及びその製造方法 |
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|---|---|
| JP2000277393A true JP2000277393A (ja) | 2000-10-06 |
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ID=13689814
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|---|---|---|---|
| JP11079435A Withdrawn JP2000277393A (ja) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | 電気二重層コンデンサ及びその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000277393A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 1999-03-24 JP JP11079435A patent/JP2000277393A/ja not_active Withdrawn
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