JP2007288059A - 電気二重層キャパシタ - Google Patents
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Abstract
【課題】正電極、負電極を収容するケースの剛性を高められると共に、全体をコンパクトに形成することができる電気二重層キャパシタを提供する。
【解決手段】絶縁体１０を、ケース２の４面を横切るように一周して形成する。また、キャパシタ本体１１の各正電極２０にはそれぞれ正極側端子２１を溶着し、これら正極側端子２１を１つに束ねてケース２を構成する第１の側面部３の分割面部３Ａの内壁面に形成された接続部位２２に電気的に接続する。また、キャパシタ本体１１の各負電極３０にはそれぞれ負極側端子３１が溶着され、これら負極側端子３１を１つに束ねてケース２を構成する第１の側面部３の分割面部３Ｂの内壁面に形成された接続部位３２に電気的に接続する。
【選択図】図１
【解決手段】絶縁体１０を、ケース２の４面を横切るように一周して形成する。また、キャパシタ本体１１の各正電極２０にはそれぞれ正極側端子２１を溶着し、これら正極側端子２１を１つに束ねてケース２を構成する第１の側面部３の分割面部３Ａの内壁面に形成された接続部位２２に電気的に接続する。また、キャパシタ本体１１の各負電極３０にはそれぞれ負極側端子３１が溶着され、これら負極側端子３１を１つに束ねてケース２を構成する第１の側面部３の分割面部３Ｂの内壁面に形成された接続部位３２に電気的に接続する。
【選択図】図１
Description
本発明は、自動車用電源や電力貯蔵用電源として用いられる電気二重層キャパシタに関するものである。
電気二重層キャパシタは、正電極、負電極および陽・陰イオンを含む溶液（電解液）で構成され、正負各電極と電解液との界面にできる非常に薄い絶縁層、即ち、電気二重層を誘電体として利用して、正電極にマイナスイオン、負電極にプラスイオンを吸着・放出することにより電化を蓄電・放電できる電気化学デバイスである（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２８９４８６号公報
ところで、前記従来技術による電気二重層キャパシタは、正電極、負電極を例えばアルミラミネート等の剛性の低い薄肉な材料からなるケースに収納していた。このため、電気二重層キャパシタを長時間使用すると、ケースにピンホール等の損傷が形成される虞れがあるという問題がある。また、正電極の端子および負電極の端子をキャパシタ本体に突設し、この突設した端子にリード線を接続していた。このため、キャパシタ本体をケースに収納する際にキャパシタ本体に突設した各端子の部分だけケースを大型化して形成せざるを得ず、ケースを含めた電気二重層キャパシタ全体をコンパクトに形成するのが難しいという問題がある。
本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、その目的は、正電極、負電極を収容するケースの剛性を高められると共に、全体をコンパクトに形成することができる電気二重層キャパシタを提供することにある。
前記従来技術の問題点を解決するための本発明に係る電気二重層キャパシタは、少なくとも一方が分極性電極である一対の電極と隔離板と電解液とを含む電気二重層キャパシタであって、前記一対の電極と隔離板と電解液とを収納するケースが導電性材料によって形成され、該ケースは一方のケースと他方のケースとに二分割され、これら一方のケースと他方のケースとの境界部に沿って絶縁体を配設することにより前記絶縁体で前記一方のケースと他方のケースとを固定し、前記一方のケースには前記一対の電極のうち正電極が接続され、前記他方のケースには前記一対の電極のうち負電極が接続されたことを特徴としている。
また、本発明は、前記一対の電極と隔離板と電解液とを収納するケースが金属材料を用いて直方体状に形成され、前記一方のケースと他方のケースとの境界部に沿って導電率が１×１０−７Ｓｃｍ−１以下であることを特徴としている。
また、本発明は、正電極が接続される前記一方のケースがアルミニウムまたはアルミニウム合金からなることを特徴としている。
また、本発明は、絶縁体がケースの６面のうち３面または４面を横切るように前記ケースを取り囲んで形成されることを特徴としている。
さらに、本発明は、絶縁体がケースの１２辺のうち４辺を横切るかまたは６辺に沿って延びるように形成されることを特徴としている。
さらに、本発明は、絶縁体が熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、ゴム、フッ素含有樹脂、無機酸化物から選ばれるものからなることを特徴としている。
また、本発明は、ケースの金属材料が鉄、ニッケル、銅、クロム、アルミニウム、亜鉛、マグネシウム、マンガンのうちの１種類または２種類以上からなる合金であり、かつ導電率が１×１０-4Ｓｃｍ以上であることを特徴としている。
一方、本発明は、複数個の電気二重層キャパシタのうち、一方のキャパシタの正極部と他方のキャパシタの負極部が接するように並べたことを特徴としている。
また、複数個の電気二重層キャパシタのうち、一方のキャパシタの正極部と他方のキャパシタの正極部、かつ一方の負極部と他方のキャパシタの負極部が接するように並べたことを特徴としている。
本発明に係る電気二重層キャパシタによれば、正電極、負電極を収容するケースの剛性を高められ、電気二重層キャパシタの性能、信頼性等を高められると共に、全体をコンパクトに形成することができる。
本発明の第１の実施の形態に係る電気二重層キャパシタを図１ないし図４を参照して説明する。
図１および図２において、電気二重層キャパシタ１は、ケース２、絶縁体１０およびキャパシタ本体１１を含んで構成されている。
ケース２は、第１，第２，第３，第４の側面部３，４，５，６および蓋部７，８を備えている。また、第１〜第４の側面部３，４，５，６は、２分割されており、第１の側面部３は一対の分割面部３Ａ，３Ｂに分割され、第２の側面部４は一対の分割面部４Ａ，４Ｂに分割されている。また、第３の側面部５は一対の分割面部５Ａ，５Ｂに分割され、第４の側面部６は一対の分割面部６Ａ，６Ｂに分割されている。なお、分割面部３Ａ，４Ａ，５Ａ，６Ａおよび蓋部７は、特許請求の範囲にいう「一方のケース」に相当し、分割面部３Ｂ，４Ｂ，５Ｂ，６Ｂおよび蓋部８は、特許請求の範囲にいう「他方のケース」に相当する。
ここで、第１の側面部３の分割面部３Ａは、図３に示すように、上下方向に延び、その上端側が略Ｌ字状の切欠部３Ｅとなり、下端側は略Ｌ字状に４段階に屈曲した屈曲部３Ｃとなっている。第１の側面部３の分割面部３Ｂは、上下方向に延び、その上端側は略Ｌ字状に２段階に屈曲した屈曲部３Ｄとなっている。これら屈曲部３Ｃと屈曲部３Ｄ同士は、直接に接触せず、絶縁体１０を介して接合している。
上記屈曲部３Ｃは、第１の側面部３の分割面部３Ａの下端側からケース２の内側方向へと水平方向に略Ｌ字状に屈曲した第１屈曲部３Ｃ１と、第１屈曲部３Ｃ１から下向きに略Ｌ字状に屈曲した第２屈曲部３Ｃ２と、第２屈曲部３Ｃ２からケース２の外側方向へと水平方向に屈曲した第３屈曲部３Ｃ３と、第３屈曲部３Ｃ３から上向きに略Ｌ字状に屈曲した第４屈曲部３Ｃ４とによって構成されている。
また上記屈曲部３Ｄは、分割面部３Ｂの上端側からケース２の内側方向へと水平方向に第１屈曲部３Ｃ１と第４屈曲部３Ｃ４との間に向けて略Ｌ字状に屈曲した第１屈曲部３Ｄ１と、第１屈曲部３Ｄ１から下向きに第２屈曲部３Ｃ２と第４屈曲部３Ｃ４との間に向けて略Ｌ字状に屈曲した第２屈曲部３Ｄ２とによって構成されている。また、第２〜第４の側面部４,５,６についても第１の側面部３と同様に構成され、切欠部および屈曲部（いずれも図示せず）を有している。
なお、本実施の形態では、第１の側面部３の分割面部３Ａ，３Ｂに屈曲部３Ｃ，３Ｄを設け、第２〜第４の側面部４〜６についても第１の側面部３と同様に構成する場合を例に挙げて説明したが、これに替えてもよいその他の変形例として、以下のものを挙げることができる。
第１の変形例を図４に示す。第１の変形例は、第１〜第４の側面部３〜６を、一方向にストレートに延びる分割面部３００と、同じく他方向にストレートに延びる分割面部３０１とから構成し、これら分割面部３００，３０１を絶縁体１０によって接合する構成にするものである。
第２の変形例を図５に示す。第２の変形例は、第１〜第４の側面部３〜６を、一端側が略Ｌ字状に屈曲した屈曲部３１０Ａを有する分割面部３１０と、一方向にストレートに延びる分割面部３１１とから構成し、これら分割面部３１０の屈曲部３１０Ａと分割面部３１１を絶縁体１０によって接合する構成にするものである。
第３の変形例を図６に示す。第３の変形例は、第１〜第４の側面部３〜６を、一端側に略Ｌ字状に切り欠かれた切欠部３２０Ａを有する分割面部３２０と、一方向にストレートに延びる分割面部３２１とから構成し、これら分割面部３２０の切欠部３２０Ａと分割面部３２１を絶縁体１０によって接合する構成にするものである。
第４の変形例を図７に示す。第４の変形例は、第１〜第４の側面部３〜６を、一端側に略Ｌ字状に切り欠かれた切欠部３３０Ａを有する分割面部３３０と、一端側に略Ｌ字状に切り欠かれた切欠部３３１Ａを有する分割面部３３１とから構成し、これら分割面部３３０，３３１の切欠部３３０Ａ，３３１Ａを絶縁体１０によって接合する構成にするものである。
屈曲部３Ｃ，３Ｄの変形例として第１〜第４の変形例を以上に説明したが、屈曲部３Ｃ，３Ｄの変形例は、ケース２の一方のケースと他方のケースを電気的に絶縁した状態で、ケース２を形成できる構造であればよく、これらに限定されるものではない。
また、前記第１の変形例で述べた分割面部３００と分割面部３０１との対向面の形状においても以下の変形例を挙げることができる。
第５の変形例を図８に示す。第５の変形例は、分割面部３０１と対向する分割面部３００の対向面の少なくとも一部に断面略三角形状の突起３００Ｂを突設すると共に、分割面部３００と対向する分割面部３０１の対向面の少なくとも一部に断面略三角形状の突起３０１Ｂを突設するものである。
第６の変形例を図９に示す。第６の変形例は、分割面部３０１と対向する分割面部３００の対向面の少なくとも一部に断面のこぎり刃状をなしたのこぎり刃３００Ｃを形成すると共に、分割面部３００と対向する分割面部３０１の対向面の少なくとも一部に断面のこぎり刃状をなしたのごきり刃３０１Ｃを形成するものである。
第７の変形例を図１０に示す。第７の変形例は、分割面部３０１と対向する分割面部３００の対向面の少なくとも一部に断面略四角形状をなした複数の凸部３００Ｄを突設すると共に、分割面部３００と対向する分割面部３０１の対向面の少なくとも一部に断面略四角形状をなした複数の凸部３０１Ｄを突設するものである。
第８の変形例を図１１に示す。第８の変形例は、分割面部３０１と対向する分割面部３００の対向面の少なくとも一部に断面凹湾曲状をなした複数の円弧部３００Ｅを凹設すると共に、分割面部３００と対向する分割面部３０１の対向面の少なくとも一部に断面凹湾曲状をなした複数の円弧部３０１Ｅを凹設するものである。
第９の変形例を図１２に示す。第９の変形例は、分割面部３０１と対向する分割面部３００の対向面の少なくとも一部に貫通孔３００Ｆを穿設すると共に、分割面部３００と対向する分割面部３０１の対向面の少なくとも一部に貫通孔３０１Ｆを穿設するものである。この場合、絶縁体１０は貫通孔３０１Ｆ中の絶縁体１０と一体化することで、強力なアンカー効果を期待できる。
第１０の変形例を図１３に示す。第１０の変形例は、分割面部３０１と対向する分割面部３００の対向面の少なくとも一部を波形部３００Ｇとして形成すると共に、分割面部３００と対向する分割面部３０１の対向面の少なくとも一部を波形部３０１Ｇとして形成するものである。
分割面部３００と分割面部３０１との対向面の形状の変形例として第５〜第１０の変形例を以上に説明したが、対向面の形状の変形例は、ケース２の一方のケースと他方のケースを、電気的に絶縁した状態で絶縁体１０に対してアンカー効果を発現し、ケース２を形成できる構造であればよく、これらに限定されるものではない。
以上に述べた、これら第５〜第１０の変形例における分割面部３００，３０１の形状は、第２〜第４の変形例においても適用される。
そして、第１の側面部３の切欠部３Ｅおよび第２〜第４の側面部４,５,６の切欠部には蓋部７の外周側に形成された切欠部７Ａが溶接等により嵌合して取り付けられている。また、第１〜第４の側面部３,４,５,６の下端側には蓋部８が一体形成されている。
図１および図２に示すように略直方体状の箱体として形成されるケース２の材料としては、導電性材料である金属材料を用いる。ケース２の一方のケースがアルミニウムまたはアルミニウム合金からなることが好ましく、この一方のケースには正電極が接続されることがさらに好ましい。金属材料としてはその導電率が１×１０−４Ｓｃｍ−１以上の金属が好ましく、ケース２の他方のケースは鉄、ニッケル、銅、クロム、アルミニウム、亜鉛、マグネシウム、マンガンのうちの１種類の金属材料または２種類以上からなる合金であることが好ましい。
前記ケース２に用いるアルミニウム合金としては、アルミニウムの含有量が全重量の９９％以上で、鉄、銅、マンガン、亜鉛、マグネシウム、クロム、ニッケル、ビスマス、鉛などが含まれるものである。具体的には２０００系アルミニウム合金（Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系合金）、３０００系アルミニウム合金（Ａｌ−Ｍｎ系合金）、４０００系アルミニウム合金（Ａｌ−Ｓｉ系合金）、６０００系アルミニウム合金（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金）、７０００系アルミニウム合金（Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金）、８０００系アルミニウム合金（Ａｌ−Ｌｉ系合金など）が挙げられる。アルミニウム合金に含まれるアルミニウム以外の元素は、ＪＩＳ Ｈ １３０６に準じて原子吸光法などで測定できる。
また、本発明で使用できる金属材料の導電率は、ＪＩＳ Ｃ ２５２５に準じて測定される導体抵抗の逆数を求めることで特定できる。
絶縁体１０は、図１および図２に示すように、長方形状の枠状体として形成され、第１の側面部３の分割面部３Ａ，３Ｂの屈曲部３Ｃ，３Ｄ間に隙間なく溶着されている。また、この絶縁体１０は、第２の側面部４の分割面部４Ａ，４Ｂの屈曲部間、第３の側面部５の分割面部５Ａ，５Ｂの屈曲部間、第４の側面部６の分割面部６Ａ，６Ｂの屈曲部間にも隙間なく溶着されている。このため、分割面部３Ａ，４Ａ，５Ａ，６Ａと分割面部３Ｂ，４Ｂ，５Ｂ，６Ｂとは絶縁体１０によって強固に固定されている。
そして、絶縁体１０はケース２の６面のうち４面を横切ってケース２を取り囲むように形成されると共に、ケース２の１２辺のうち４辺を横切って形成されている。また、絶縁体１０は、その導電率が１×１０−７Ｓｃｍ−１以下であることが好ましい。具体的には、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、ゴム、フッ素含有樹脂、無機酸化物から選ばれるものによって形成されることが好ましい。
熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリイミドおよびこれらの混合物などが挙げられる。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリプロピレン、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリフェニレンサルファイドおよびこれらの混合物が挙げられる。ゴムとしてはエチレン−プロピレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムおよびこれらの混合物が挙げられる。フッ素含有樹脂としてはポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリフッ化ビニリデンおよびこれらの混合物が挙げられる。無機酸化物としては、石英ガラス、ソーダ石灰ガラスなどのガラスやセラミックが挙げられる。さらには、上記樹脂成分に上記無機酸化物からなる繊維状補強剤を混合した組成物を絶縁体としてもよい。
キャパシタ本体１１は、図１に示すように、分極性電極である正電極２０および分極性電極である負電極３０が隔離板（図示せず）を介して交互に積層されて構成され、ケース２内に収容されている。そして、これら正電極２０、負電極３０および隔離板は、電解液が含浸されている状態でケース２内に収容される。
各正電極２０にはそれぞれ正極側端子２１が溶着されており、これら正極側端子２１は１つに束ねられてケース２を構成する第１の側面部３の分割面部３Ａの内壁面に形成された接続部位２２（図１中の２点鎖線参照）に電気的に接続されている。このため、ケース２のうち、分割面部３Ａ，４Ａ，５Ａ，６Ａおよび蓋部７は正極部となっている。
各負電極３０にはそれぞれ負極側端子３１が溶着されており、これら負極側端子３１は１つに束ねられてケース２を構成する第１の側面部３の分割面部３Ｂの内壁面に形成された接続部位３２（図１中の２点鎖線参照）に電気的に接続されている。このため、分割面部３Ｂ，４Ｂ，５Ｂ，６Ｂおよび蓋部８は負極部となっている。
なお、図１の１つに束ねられた正極側端子２１を積層した電極の近傍まで曲げて、正極側端子２１とケース２の内面との距離を小さくして、ケース２内のデッドスペースを極力小さくするときには、端子の接合部以外の撓めた部分がケース２の極性が異なる部分の内面に触れないように、端子とケース２の内面との間に距離を保つ工夫をする。例えば、端子の接合部以外の適宜箇所を絶縁体でできたリング、端部が開口した中空の筒、テープなどのフィルムで覆うか、ケース２の内面の端子が触れる箇所に絶縁体のフィルムを貼ればよい。図１４に示す第１１の変形例は、束ねた正極側端子２１を絶縁体のリング３４０に通した例である。このようにすることで、端子とケース２の内面との間に距離を確実に保つことができる。図１５に示す第１２の変形例は、ケース２の内面の正極側端子２１が触れる虞れのある位置に絶縁フィルム３４１を貼着した例である。
正極側端子２１とケース２の内面との距離に、厚みのある溶接機などを差し込んで作業する余裕があるときは、束ねた正極側端子を、接合する側のケース２へ向けて屈曲させてケース２の内面に接合してもよい。このとき、２つの束ねた正極側端子２１、負極側端子３１の対向する面それぞれがケース２内に接合される。
また、電極をケース内面へ接合方法するそのほかの方法としては、図１６に示す第１３の変形例のように、積層する正電極２０の基板全てと負電極３０の基板全てを電極の積層方向と直交して１８０度逆向きとなる異なる方向へ延長し、延長した基板の縁をそれぞれ導電性の平板３５１，３５２に溶接し、この導電性の平板３５１，３５２からタブ３５１Ａ，３５２Ａを引き出してケース２の内面に接合する方法もある。なお、正電極２０と負電極３０を例えば９０度異なる方向へと延長してもよい。
ケース２に装着するその他の部材としては圧力調整弁４０を挙げることができる。この圧力調整弁４０は、ゴムなどの弾性体からなり、キャパシタ本体１１が充電される際に発生した気体によりケース２の内部の圧力が上昇して所定の圧力に到達したときに押し上げられて開弁することによってケース２の内部の気体をケース２の外部に逃がし、所定の圧力以下になったときにその弾性により形状が復元して閉弁するようになっている。
図２の圧力調整弁４０は、ケース２の外側に、ケース２の外表面から突出しないように、即ちケース２の外表面とほぼ面一となるように配置している装着の一例である。図２において、圧力調整弁４０はケース２の一方のケースに設けても、他方のケースに設けてもよい。
圧力調整弁４０の装着の他の具体例としては、図１７に示す第１４の変形例が挙げられる。第１４の変形例はケース２に中心部にケース２の内外を貫通する穴を穿設した凹み部３６０を設け、この凹み部３６０に上蓋３６１Ａと下蓋３６１Ｂで取り囲まれた弁体３６１Ｃからなる圧力調整弁３６１自体をケース２の凹み部３６０にねじ込んで配置するものである。上蓋３６１Ａの側方部あるいは上方部には、弁体３６１Ｃの側方と上蓋３６１Ａ内側の隙間に通じる穴が貫通している。この圧力調整弁３６１を設ける場合、圧力調整弁３６１の動作を妨げないよう穴を開けた蓋（図示せず）をケース２の外平面に溶接するか、穴を開けた平板状のねじ（図示せず）で圧力調整弁３６１をケース２の凹み部３６０に固定してもよい。
他の具体例として図１８に示す第１５の変形例も挙げることができる。第１５の変形例のように、圧力調整弁３７０のケース２への装着はケース２の内面側であってもよい。この場合、ケース２には、弁体３７０Ａの側方の隙間に通じる穴が貫通している。
さらにケース２には電解液をケース２内に供給するための供給口５０が穿設される。供給口５０は、図１においてはケース２の第１の側面部３の分割面部３Ｂに穿設される。この供給口５０は、電解液をケース２内に注入した後、電解液が外部に漏出しなければよく、分割面３Ａに穿設してもよいし、他の分割面に穿設してもよい。図１においては、電解液を注入後、この供給口５０に蓋板５２を溶接してケース２を密閉する。この蓋板５２は平板状のねじで、ケース２の表面とほぼ面一となるように、ケース２にねじ止めしてもよい。
この供給口５０は、例えば図１９に示す第１６の変形例のように、ケース２の外表面から突出しないように配置する弁体３７２の下部のケース２に穿設する穴と兼用していてもよい。このことは図１７に示す第１４の変形例でも同様である。
この第１６の変形例の場合、供給口５０から電解液を注入した後、供給口５０の上に合わせて弁体３７２を載置し、ケース２の外部にガスを逃がす穴３７３を穿設した蓋３７４をケース２の外表面に溶接して、蓋３７４とケース２の凹み部３６０との間に弁体３７２を固定する。蓋３７４に穿設する穴３７３は、図１８に示す第１５の変形例と同様に、圧力調整弁として作用する弁体３７２の動作を妨げないように、弁体３７２の側方の隙間に通じていればよい。穴３７３を穿設した蓋３７４は、ケース２の外表面に溶接する他に、穴を穿設した平板状のねじとして、ケース２の凹み部３６０の開口部に、ケース２の外表面とほぼ面一となるようにねじ込んで配置してもよい。
以上、本実施の形態のケース２を用いた電気二重層キャパシタ１の構成を説明したが、製造工程としては、以下の手順が好ましい。
図１７に示す圧力調整弁３６１を用いる場合、正極側端子２１が溶着された正電極２０および負極側端子３１が溶着された負電極３０を隔離板を介して交互に積層してキャパシタ本体１１を形成する。他方で、蓋部７を除いたケース２を形成しておく。次に、各正極側端子２１を１つに束ねて蓋部７を除いたケース２内部の接続部位２２に接続すると共に、各負極側端子３１も同様にして接続部位３２に接続しつつ、キャパシタ本体１１をケース２内に収容する。次に、蓋部７をケース２に取り付けた後、凹み部３６０の中心部に穿設した穴からケース２内に電解液を注入する。そして、最後に、圧力調整弁３６１をケース２の凹み部３６０に外側から装着する。
また、図１８または図１９に示す前記圧力調整弁３７０（弁体３７２）を用いる場合には、まず、圧力調整弁３７０（弁体３７２）をケース２の内側から装着する。そして、キャパシタ本体１１の各正極側端子２１を１つに束ねてケース２の接続部位２２に接続すると共に、各負極側端子３１を１つに束ねてケース２の接続部位３２に接続しつつ、キャパシタ本体１１をケース２内に収容し蓋部７をケース２に取り付ける。そして、最後に、供給口５０からケース２内に電解液を注入し、図１８の場合は供給口５０上に蓋板５２を取り付け、図１９の場合は、供給口５０上に弁体３７２を配置し、蓋３７４を取り付けて弁体３７２を固定する。
このように構成される電気二重層キャパシタ１によれば、ケース２を剛性の高い金属材料を用いて形成したので、電気二重層キャパシタ１を長時間使用した場合でも、従来技術のようなケース２におけるピンホール等の損傷が生じないようにする製造上の手間のかかる管理を行うこともなく、電気二重層キャパシタ１の寿命、耐久性等を高めることができる。
また、正電極２０の正極側端子２１および負電極３０の負極側端子３１をケース２の内壁面に接続する構成としたので、従来技術のようにこれら各端子をキャパシタ本体に突設させて形成する必要がなくなり、ケース２を含めた電気二重層キャパシタ１全体をコンパクトに形成することができる。
そして、本発明の電気二重層キャパシタは、直方体状に形成したので、これら複数個のキャパシタを用いて、一方のキャパシタの正極部と他方のキャパシタの負極部が接するように並べることで、直列型の電気二重層キャパシタ組立体（以下、キャパシタ組立体という）を構成することができる。あるいは、一方のキャパシタの正極部と他方のキャパシタの正極部、かつ一方のキャパシタの負極部と他方のキャパシタの負極部が接するように並べることで、並列型の電気二重層キャパシタ組立体を構成することができる。２つの電気二重層キャパシタ間の接合は、電気的に接続がなされるのであれば、溶接、圧接、導電性部材を介する接合など、その方法は限定されない。
一具体例として、本発明の第２の実施の形態に係る電気二重層キャパシタを図２０を用いて説明する。なお、本実施の形態では、第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
図２０において、１００は本実施の形態に係る電気二重層キャパシタ組立体を示し、このキャパシタ組立体１００は、電気二重層キャパシタ１（以下、キャパシタ１という）のうち、正極部である蓋部７と負極部である蓋部８とが衝合（面接触）するように複数個（４個）直列に並べられて構成されている。そして、これらキャパシタ１のうち互いに隣接する蓋部７の周辺部同士と蓋部８の周辺部同士（図２０中の×印参照）は、レーザ溶接またはシーム溶接を用いて溶接部４１によって溶接されている。
図２０において、１００は本実施の形態に係る電気二重層キャパシタ組立体を示し、このキャパシタ組立体１００は、電気二重層キャパシタ１（以下、キャパシタ１という）のうち、正極部である蓋部７と負極部である蓋部８とが衝合（面接触）するように複数個（４個）直列に並べられて構成されている。そして、これらキャパシタ１のうち互いに隣接する蓋部７の周辺部同士と蓋部８の周辺部同士（図２０中の×印参照）は、レーザ溶接またはシーム溶接を用いて溶接部４１によって溶接されている。
このように構成される本実施の形態では、複数個のキャパシタ１を複数個直列に並べて蓋部７の周辺部と蓋部８の周辺部を溶接部４１により接合するだけで、これら複数個のキャパシタ１を電気的に接続することができ、コンパクトでかつ大容量のキャパシタ組立体１００を構成することができる。
もうひとつの具体例として、本発明の第３の実施の形態に係る電気二重層キャパシタを図２１を用いて説明する。
図２１において、２００は本実施の形態に係る電気二重層キャパシタ組立体（以下、キャパシタ組立体という）を示し、このキャパシタ組立体２００は、複数個（４個）の電気二重層キャパシタ２０１（以下、キャパシタ２０１という）によって構成されている。
キャパシタ２０１はケース２０２を有し、このケース２０２は、第１，第２，第３，第４の側面部２０３，２０４，２０５，２０６、蓋部２０７，２０８および絶縁体２０９を備えている。そして、ケース２０２のうち、分割面部２０３Ａ，２０４Ａ，２０５Ａ，２０６Ａおよび蓋部２０７は正極部となっている。また、ケース２０２のうち、分割面部２０３Ｂ，２０４Ｂ，２０５Ｂ，２０６Ｂおよび蓋部２０８は負極部となっている。
そして、キャパシタ２０１は、一方のキャパシタ２０１の正極部である分割面部２０６Ａ、蓋部２０７と他方のキャパシタ２０１の正極部である分割面部２０６Ａ、蓋部２０７とがそれぞれ接し、かつ一方のキャパシタ２０１の負極部である分割面部２０６Ｂと他方のキャパシタ２０１の負極部である分割面部２０６Ｂとが接するように複数個並列に並べられている。そして、これらキャパシタ２０１のうち互いに隣接する分割面部２０６Ａの周辺部同士、分割面部２０６Ｂの周辺部同士、蓋部２０７の周辺部同士（図２１中の×印参照）は、レーザ溶接またはシーム溶接を用いて溶接部５１によって溶接されている。
このように構成される本実施の形態でも、複数個のキャパシタ２０１を複数個並列に並べてこれらキャパシタ２０１を溶接部５１により接合するだけで、複数個のキャパシタ２０１を電気的に接続することができ、コンパクトでかつ大容量のキャパシタ組立体２００を構成することができる。
なお、第１の実施の形態では、絶縁体１０がケース２の６面のうち４面を横切るように形成する場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、例えば図２２に示す本発明の第１７の変形例のように絶縁体６０を、ケース２の３面を横切るように配置してもよい。
また、第１の実施の形態では、絶縁体１０がケース２の１２辺のうち４辺を横切るように形成する場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、例えば図２３に示す本発明の第１８の変形例のように、絶縁体７０をケース２の６辺に沿って延びるように形成してもよい。
１，２０１ 電気二重層キャパシタ、２，２０２ ケース、１０，６０，７０，２０９ 絶縁体、２０ 正電極、３０ 負電極、１００，２００ 電気二重層キャパシタ組立体。
Claims (9)
- 少なくとも一方が分極性電極である一対の電極と隔離板と電解液とを含む電気二重層キャパシタであって、
前記一対の電極と隔離板と電解液とを収納するケースが導電性材料によって形成され、該ケースは一方のケースと他方のケースとに二分割され、これら一方のケースと他方のケースとの境界部に沿って絶縁体を配設することにより前記絶縁体で前記一方のケースと他方のケースとを固定し、前記一方のケースには前記一対の電極のうち正電極が接続され、前記他方のケースには前記一対の電極のうち負電極が接続されたことを特徴とする電気二重層キャパシタ。 - 前記一対の電極と隔離板と電解液とを収納するケースが金属材料を用いて直方体状に形成され、前記一方のケースと他方のケースとの境界部に沿って配設する絶縁体の導電率が１×１０−７Ｓｃｍ−１以下であることを特徴とする請求項１に記載の電気二重層キャパシタ。
- 正電極が接続される前記一方のケースがアルミニウムまたはアルミニウム合金からなることを特徴とする請求項１または２に記載の電気二重層キャパシタ。
- 前記絶縁体が前記ケースの６面のうち３面または４面を横切るように前記ケースを取り囲んで形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の電気二重層キャパシタ。
- 前記絶縁体が前記ケースの１２辺のうち４辺を横切るかまたは６辺に沿って延びるように形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の電気二重層キャパシタ。
- 前記絶縁体が熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、ゴム、フッ素含有樹脂、無機酸化物から選ばれるものからなることを特徴とする請求項２に記載の電気二重層キャパシタ。
- 前記他方のケースの金属材料が鉄、ニッケル、銅、クロム、アルミニウム、亜鉛、マグネシウム、マンガンのうちの１種類または２種類以上からなる合金であり、かつ導電率が
１×１０-4Sｃｍ−１以上であることを特徴とする請求項1または２に記載の電気二重層キャパシタ。 - 請求項２に記載の電気二重層キャパシタの複数個のうち、一方のキャパシタの正極部と他方のキャパシタの負極部が接するように並べたことを特徴とする直列型の電気二重層キャパシタ。
- 請求項２に記載の電気二重層キャパシタの複数個のうち、一方のキャパシタの正極部と他方のキャパシタの正極部、かつ一方のキャパシタの負極部と他方のキャパシタの負極部が接するように並べたことを特徴とする並列型の電気二重層キャパシタ。
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