JP2003257802A - 電気二重層キャパシタの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高品質な電気二重層キャパシタを製造する方
法を提供する。 【解決手段】 活性炭電極１を片面に接着した２枚の集
電極２の間に、活性炭電極１を両面に接着した集電極２
とセパレータ３とを交互に重ね合わせて積層体とし、前
記集電極２は正極側、負極側を交互に引き出して束ね、
前記積層体の上面又は下面に集めるように曲げぐせ２ａ
を付けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気二重層キャパ
シタの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気二重層キャパシタ（以下、キャパシ
タと言う）は、活性炭電極、主にアルミを用いた集電
極、セパレータ又はゲル電解質、そして活性炭電極と集
電極を接着する導電性接着剤で構成される。セパレータ
とそれを挟んでなる一対の電極と集電極には、予めホウ
フッ化テトラエチルアンモニウムのような４級アンモニ
ウム塩などを電解質とし、プロピレンカーボネートなど
を溶媒とする有機系電解液が含浸されている。それを金
属製、又は金属箔を基材とするプラスチックフィルムを
用いた外装ケースに収めて封止を行うことでキャパシタ
としている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来技術では、キャパ
シタを小型軽量化するために、ポリオレフィン系樹脂を
ベースにしたアルミラミネートフィルムを外装ケースと
して用いた例がある（特開２０００−２００７４０号）
が、その場合は圧力をかけるため真空引きを行い、熱シ
ールを施している。キャパシタのエネルギ密度を向上さ
せるためには、キャパシタセルは単セル毎に封止せず、
幅のある袋状のラミネートフィルムに集電用アルミ箔、
活性炭電極、セパレータからなる積層体を収納すると体
積効率が上がり、体積エネルギ密度が向上するが、以下
の問題点〜がある。

【０００４】電極でセパレータを挟んでなる積層体か
ら引き出した集電極を束ねるための構造。 積層体を収納した後、電気を取り出す導体の接続。 導体と積層体間の絶縁。 アルミラミネートフィルム封止部からの導体引き出し
方法。 積層体と一体化した導体の引き出しにともなうアルミ
ラミネートフィルムの形状。 内部抵抗の低減。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の請求項１に係る電気二重層キャパシタの製造方法
は、活性炭電極を片面に接着した２枚の集電極の間に、
活性炭電極を両面に接着した集電極とセパレータとを交
互に重ね合わせて積層体とし、前記集電極は正極側、負
極側を交互に引き出して束ね、前記積層体の上面又は下
面に集めるように曲げぐせを付けたことを特徴とする。

【０００６】上記課題を解決する本発明の請求項２に係
る電気二重層キャパシタの製造方法は、請求項１におい
て、前記曲げぐせを付けた集電極に集電端子を超音波溶
接することを特徴とする。

【０００７】上記課題を解決する本発明の請求項３に係
る電気二重層キャパシタの製造方法は、請求項１におい
て、前記積層体を２枚のアルミラミネートフィルムに挟
んで封止すると共に少なくとも一方の前記アルミラミネ
ートフィルムには前記積層体を収納する絞りを入れたこ
とを特徴とする。

【０００８】上記課題を解決する本発明の請求項４に係
る電気二重層キャパシタの製造方法は、請求項２におい
て、前記集電端子と溶着性の高いアイオノマーフィルム
を、超音波溶接の前に前記集電端子の表面に配置するこ
とを特徴とする。

【０００９】上記課題を解決する本発明の請求項５に係
る電気二重層キャパシタの製造方法は、請求項３におい
て、前記アルミラミネートフィルムに前記積層体を封入
する際に、電解液を１／３ずつに分割して注入すると共
に真空引きすることを特徴とする。

【００１０】上記課題を解決する本発明の請求項６に係
る電気二重層キャパシタの製造方法は、請求項３におい
て、前記集電端子と積層体間及び前記ラミネートフィル
ムと前記積層体間に、ラミネートフィルム内面の溶着用
樹脂よりも融点の高い絶縁フィルムを配置したことを特
徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を図１〜図４に示
す。図１に示すように、活性炭電極１、集電極２及びセ
パレータ３より積層体が構成される。即ち、積層体は、
片面にのみ活性炭電極１を接着した２枚の集電極２の間
に、活性炭電極１を両面に接着した集電極２とセパレー
タ３とを交互に重ね合わせて積層したものである。集電
極２はアルミニウム箔であり、その表面に主成分がカー
ボンの導電性塗料を塗布して活性炭電極１が接着されて
いる。

【００１２】但し、上面及び下面に配置される集電極２
には、活性炭電極１が片面にのみ接着され、上面及び下
面以外に配置される集電極２には、活性炭電極１が両面
に接着されている。活性炭電極１は、フェノール樹脂を
水蒸気賦活して得た活性炭粉末と導電性助剤であるアセ
チレンブラック、そしてバインダとしてポリテトラフロ
ロエチレンを適量混練して、圧延装置でシート化してな
るシート電極である。また、セパレータ３はポリブチレ
ンテレフタレート繊維を圧縮してなる不織布である。

【００１３】本発明では、図１のように、集電極２を正
極側、負極側を交互に引き出し、更に、図２に示すよう
に、積層体の上面（又は下面）に集めるよう、曲げぐせ
２ａをつけた。このように複数個ある集電極２を一つに
まとめて曲げぐせ２ａをつけることで、集電極２を積層
体の上面（又は下面）に集めることが可能になった。

【００１４】更に、図３に示すように、束ねた集電極２
と集電端子となる厚さ１．０ｍｍのアルミ導体４を超音
波溶接機（超音波プローブ）５でダイセット６に押し付
けて溶接した。超音波溶接機５の先端は、集電極２の束
の上から溶接するようにした。超音波溶接を行うこと
で、集電極２とアルミ導体４とを良好に接合することが
でき、接触抵抗による内部抵抗の増大や異常発熱も認め
られなかった。

【００１５】ここで、アルミ導体４を積層体の上面（又
は下面）に配置すると、極性の異なる集電極２とアルミ
導体４が接触して短絡を生じることになる。また、後述
するようにラミネートフィルム８ａ，８ｂを熱溶着し封
止するときに、ラミネートフィルム８ａ，８ｂ内側の溶
着層が溶けて、アルミ箔である集電極２が接触して短絡
する恐れがある。

【００１６】そこで、図４に示すように、アルミ導体４
と集電極２の接合体と積層体間、積層体の周囲に絶縁用
フィルム７を配置した。絶縁用フィルム７としては、ラ
ミネートフィルム８ａ，８ｂの融点よりも３０〜５０℃
融点の高いポリオレフィン系用フィルムである厚さ０．
５ｍｍのポリプロピレンを用いた。これにより、集電極
２とアルミ導体４との短絡が防止され、また、キャパシ
タ内部の短絡を防ぐことが可能となった。

【００１７】アルミ導体４と一体化した積層体は積層体
上面（又は下面）にアルミ導体４が並ぶ形状を生かすた
め、図５に示すような、深い絞りを入れたアルミラミネ
ートフィルム８ｂを用いた。絞りの深さは積層体を収納
することが可能な程度のものとした。深い絞りを入れた
ラミネートフィルム８ｂ中に積層体を収納した後、電解
液を含浸させ、その後、平板状のミネートフィルム８ａ
を被せた。

【００１８】このとき、内部抵抗の改善を狙って電解液
を所定の液量の１／３ずつに分割して注入し、毎回−９
０ｋＰａ×５分の条件で真空引きを行った。電解液の注
入と真空引きは合計３回行った。このように、電解液を
分割注入して含浸を行うと、内部抵抗を分割せずに電解
液を含浸させたときの２０Ωｃｍ²から５Ωｃｍ²に減少
させることが可能となった。

【００１９】使用したアルミラミネートフィルム８ａ，
８ｂはアルミ箔４０μｍをベースとし、表面にナイロン
層２５μｍ、溶着層にリニア低密度ポリエチレン３５μ
ｍからなるフィルムを使用している。このように、アル
ミラミネートフィルムに深い絞りを入れることで積層体
の収納を可能にし、かつアルミ導体の引き出しが容易に
行うことが可能となった。

【００２０】尚、アルミ導体４とラミネートフィルム８
ａ，８ｂの間にアルミ導体４と溶着性の高い０．３ｍｍ
厚さのアイオノマーフィルムを配置し、１６０℃のヒー
タで２０秒間熱溶着した。アルミ導体４の熱容量が大き
く、またアルミ導体４から熱伝導と対流で逃げる熱が多
いため、超音波溶接の前に、熱溶着性のフィルムである
アイオノマーフィルムを熱溶着するのが望ましいためで
ある。

【００２１】このように、アルミ導体４に予め熱溶着性
のフィルムを熱溶着することで、封止構造をとったとき
に、アルミ導体４と熱溶着フィルム間の液漏れや水分浸
入が防止でき、温度６０℃、湿度９０％ＲＨ、時間１週
間の確認試験でも水分浸入がアルミラミネートフィルム
同士だけの場合とほぼ同等程度であった。

【００２２】

【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明によれば、複数個ある集電極を一つに
まとめて曲げぐせをつけることで集電極を積層体の上面
又は下面に集めることが可能になった。また、超音波溶
接を行うことで集電極とアルミ導体を良好に接合するこ
とができ、接触抵抗による内部抵抗の増大や異常発熱も
認められなかった。更に、アルミ導体・集電極接合体−
積層体間と積層体周囲に絶縁用フィルムを設けることで
キャパシタ内部の短絡を防ぐことが可能となった。

【００２３】しかも、アルミ導体に予め熱溶着性のフィ
ルムを熱溶着することで封止構造をとったときにアルミ
導体と熱溶着フィルム間の液漏れや水分浸入が防止でき
た。アルミラミネートフィルムに深い絞りを入れること
で積層体の収納を可能にし、かつアルミ導体の引き出し
が容易に行うことが可能となった。電解液を分割して真
空引きすることにより含浸を行うと、分割せずに電解液
を含浸させたときの内部抵抗を減少させることが可能と
なった。

【図面の簡単な説明】

【図１】活性炭電極、集電極及びセパレータよりなる積
層体の構成図である。

【図２】積層体の上面（又は下面）に集めるよう曲げぐ
せをつけた集電極の説明図である。

【図３】集電極と集電端子との超音波溶接の説明図であ
る。

【図４】積層体の周囲に配置した絶縁フィルムを説明図
である。

【図５】深絞りラミネートフィルムへの積層体の配置を
示す説明図である。

【図６】ラミネートフィルムへの積層体の封止を示す説
明図である。

【符号の説明】

１ 活性炭電極 ２ アルミ箔 ３ セパレータ ４ アルミ導体 ５ 超音波溶接機（超音波プローブ） ６ ダイセット ７ 絶縁フィルム ８ａ，８ｂ ラミネートフィルム ９ 熱溶着部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 活性炭電極を片面に接着した２枚の集電
   極の間に、活性炭電極を両面に接着した集電極とセパレ
   ータとを交互に重ね合わせて積層体とし、前記集電極は
   正極側、負極側を交互に引き出して束ね、前記積層体の
   上面又は下面に集めるように曲げぐせを付けたことを特
   徴とする電気二重層キャパシタの製造方法。
2. 【請求項２】 前記曲げぐせを付けた集電極に集電端子
   を超音波溶接することを特徴とする請求項１記載の電気
   二重層キャパシタの製造方法。
3. 【請求項３】 前記積層体を２枚のアルミラミネートフ
   ィルムに挟んで封止すると共に少なくとも一方の前記ア
   ルミラミネートフィルムには前記積層体を収納する絞り
   を入れたことを特徴とする請求項１記載の電気二重層キ
   ャパシタの製造方法。
4. 【請求項４】 前記集電端子と溶着性の高いアイオノマ
   ーフィルムを、超音波溶接前に前記集電端子の表面に配
   置することを特徴とする請求項２記載の電気二重層キャ
   パシタの製造方法。
5. 【請求項５】 前記アルミラミネートフィルムに前記積
   層体を封入する際に、電解液を１／３ずつに分割して注
   入すると共に真空引きすることを特徴とする請求項３記
   載の電気二重層キャパシタの製造方法。
6. 【請求項６】 前記集電端子と積層体間及び前記ラミネ
   ートフィルムと前記積層体間に、ラミネートフィルム内
   面の溶着用樹脂よりも融点の高い絶縁フィルムを配置し
   たことを特徴とする請求項３記載の電気二重層キャパシ
   タの製造方法。