JP2019201110A - 電気二重層キャパシタ - Google Patents

Abstract

【課題】電解液のアルカリ化を防ぐとともに、タブ端子と集電体との接触抵抗を増加させない電気二重層キャパシタを提供する。【解決手段】一対の電極体２３を有するキャパシタ素子と、前記キャパシタ素子を収納する有底筒状金属ケースと、前記金属ケースの開口部を封口する封口体と、前記一対の電極体２３のそれぞれと接合され、前記封口体の端子引出し孔を通って、封口体の外側に延伸するタブ端子１０と、を有し、前記タブ端子１０は、前記封口体を貫通する貫通部１２と、前記電極体２３との接合部１４を有する平坦部１３と、を備え、前記貫通部１２の表面、および前記電極体２３との接合部１４を除く前記平坦部１３の表面に絶縁層１５を形成することにより、負極タブ端子近傍の電解液のアルカリ化を防ぎ、タブ端子１０と電極体２３との接触抵抗を低減する。【選択図】図２

Description

本発明は、電気二重層キャパシタに関し、特にタブ端子と封口体の隙間から生じる液漏れを低減させる巻回型電気二重層キャパシタに関する。

電気二重層キャパシタは、電解液と電極体との界面に生じる電気二重層に電気を蓄える原理のキャパシタである。

電気二重層キャパシタは、一例として、キャパシタ素子と、キャパシタ素子に含浸された電解液と、キャパシタ素子を電解液とともに収容する有底筒状の金属ケースと、金属ケースの開口部を封止する弾性封口体とを備える。ここで、キャパシタ素子は、金属箔からなる集電体に炭素含有多孔質材料からなる分極性電極層が形成された一対の電極体の間にセパレータを介在させ巻回することにより構成されている。

各電極体には、平坦部、貫通部および引出し線を有するタブ端子が、平坦部の少なくとも１箇所の接合部位で接合されている。封口体には少なくとも２つの端子引出し孔が設けられており、各タブ端子の貫通部が封口体の端子引出し孔に挿通されて外部に導出されているとともに、各タブ端子の貫通部が封口体の端子引出し孔の内壁に密接した状態で密封性が保たれている。

電気二重層キャパシタではアルミ電解コンデンサと比較して水分の影響が顕著である。すなわち、電気二重層キャパシタ中に水分が浸入することにより、寿命特性の劣化やガス発生によるケース膨れ等の問題が発生する。特に、水分の電気分解による負極側タブ端子近傍での電解液のアルカリ化に起因する液漏れの問題がある。

特許文献１には、第四級アンモニウム塩の一つであるジエチルジメチルアンモニウムテトラフルオロボレートをプロピレンカーボネートに溶解した電解液を用いて、高いエネルギー密度を有し内部抵抗の小さい電気二重層キャパシタを提供することが開示されている。

特許文献２には、第四級アンモニウム塩系電解液を用いた電気二重層キャパシタにおいて、タブ端子と封口体の端子引出し孔との間に電気絶縁性樹脂であるポリアミド化合物を設けて、アルカリ化した電解液が封口体の端子引出し孔に接触するのを防止することが提案されている。

特開２００４−１９３５０８号公報 特許第３４０５００３号

電気二重層キャパシタでは、高温環境下や高湿環境下で電圧を印加した場合、例えばもともと電気二重層キャパシタ内に存在している微量の水分や、外部から封口体に浸透して電気二重層キャパシタの内部に浸入する水分や、外部からタブ端子と封口体の間を通って浸入する可能性がある水分などの電気分解により、負極側タブ端子近傍の電解液がアルカリ化して、封口体を劣化させたりタブ端子を浸食したりすることに起因する電解液の液漏れが発生するという問題がある。

特許文献２に記載されているように、封口体を貫通しているタブ端子の貫通部と、封口体の端子引き出し孔との間に電気絶縁性樹脂を形成することにより、液漏れを抑制することができる。しかし、電気二重層キャパシタの信頼性をさらに高めるために、封口体やタブ端子の劣化を防止する効果のさらなる向上が求められている。

一方、電気二重層キャパシタのタブ端子の平坦部の表面全体に電気絶縁性樹脂を形成した場合、タブ端子と電極体との接触抵抗が大きくなることにより電気二重層キャパシタの内部抵抗が大きくなってしまうという問題がある。

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、タブ端子と電解液との電気的な接触を最小限にすることにより、封口体の端子引出し孔やタブ端子の貫通部の近傍における、電解液のアルカリ化を防ぐとともに、タブ端子と電極体との接触抵抗を増加させない電気二重層キャパシタを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明では、各々が集電体と分極性電極層とからなる一対の電極体を、セパレータを介して巻回し、電解液を含浸させたキャパシタ素子と、前記キャパシタ素子を収納する有底筒状金属ケースと、前記金属ケースの開口部を封口する封口体と、前記一対の電極体のそれぞれと接合され、前記封口体の端子引出し孔を通って、封口体の外側に延伸するタブ端子と、を有する電気二重層キャパシタであって、前記タブ端子は、前記封口体を貫通する貫通部と、前記電極体との接合部を有する平坦部と、を備え、前記貫通部の表面、および前記電極体との接合部を除く前記平坦部の表面に、絶縁層が形成されている電気二重層キャパシタを提供する。

本発明によれば、電気二重層キャパシタに電圧を印加しても、タブ端子近傍の電解液のアルカリ化を防ぎ、電解液のアルカリ化に起因するタブ端子や封口体ゴムの劣化を防止し、信頼性の高い電気二重層キャパシタが提供される。

第１の実施形態に係る電気二重層キャパシタの構成を示す断面図である。 タブ端子および電極体を、タブ端子を接合している側から見た図（ａ）と、それとは反対側から見た図（ｂ）を示す。 タブ端子と電極体との接合部を示す断面図である。 タブ端子の表面で、絶縁層が形成されない除外部の例を示す図である。 第２の実施形態に係る電気二重層キャパシタの構成を示す図である。 第２の実施形態の変形例の電気二重層キャパシタの構成を示す図である。 液漏れ評価試験の結果を示すデータである。

本発明に係る電気二重層キャパシタの好適な実施の形態について、図１から図７までの図を参照して説明する。
（１）実施形態の概要

電気二重層キャパシタは、一対の電極体２３を有するキャパシタ素子と、前記キャパシタ素子を収納する有底筒状金属ケースと、前記金属ケースの開口部を封口する封口体と、前記一対の電極体２３のそれぞれと接合され、前記封口体の端子引出し孔を通って、封口体の外側に延伸するタブ端子１０と、を有し、前記タブ端子１０は、前記封口体を貫通する貫通部１２と、前記電極体２３との接合部１４を有する平坦部１３と、を備え、前記貫通部１２の表面、および前記電極体２３との接合部１４を除く前記平坦部１３の表面に絶縁層１５を形成することにより、負極タブ端子近傍の電解液のアルカリ化を防ぐとともに、タブ端子１０と電極体２３との接触抵抗を低減する。
（２）実施形態の詳細
（第１の実施形態）

図１は、第１の実施形態に係る電気二重層キャパシタ１の構成を示す断面図である。電気二重層キャパシタ１は、タブ端子１０ａ、１０ｂ、キャパシタ素子２０、封口体３０、および金属ケース４０などを備える。電解液を含浸されたキャパシタ素子２０は、アルミニウムからなる有底円筒状の金属ケース４０に収められている。金属ケース４０の開口部は、弾性ゴムからなる封口体３０を、横絞り部４１および上絞り部４２から押圧変形させることによって封止されている。

正極タブ端子１０ａおよび負極タブ端子１０ｂはそれぞれ、その一端がキャパシタ素子２０の正極および負極と接合している。端子引出し孔３１は、封口体３０に設けられた貫通孔である。タブ端子１０ａ、１０ｂは、端子引出し孔３１を通って、その他端が電気二重層キャパシタ１の外部に延伸している。タブ端子１０ａ、１０ｂは、キャパシタ素子２０の正極および負極を外部回路に接続する端子である。

絶縁層１５は、タブ端子１０ａ、１０ｂの一部である貫通部１２と端子引出し孔３１の内側面との間、および、キャパシタ素子２０と接合されたタブ端子１０ａ、１０ｂの表面、に形成された絶縁層１５を示す。キャパシタ素子２０と接合されたタブ端子１０ａ、１０ｂに形成される絶縁層１５について、図２〜４を用いて後程詳しく説明する。

これらの絶縁層１５は、例えば以下の目的のために形成される。即ち、タブ端子１０ａ、１０ｂと端子引出し孔３１との間の隙間を埋めて、タブ端子１０ａ、１０ｂと封口体３０との間の密着性を高めること、キャパシタ素子２０の製造過程において、キャパシタ素子２０に電解液を含浸させても、タブ端子１０ａ、１０ｂに電解液を付着しにくくすること、外部からの水分がタブ端子１０ａ、１０ｂを伝わって浸入するのを防ぐこと、などの目的である。

絶縁層１５は、電気二重層キャパシタ１に用いられる電解液に不溶であり、かつ、タブ端子１０と電解液とを電気的に絶縁する層である。タブ端子１０の表面を絶縁性樹脂で被覆して絶縁層１５を形成する場合には、絶縁性樹脂１５は、例えば、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、フッ素樹脂などを用いる。また、絶縁層１５は、絶縁性樹脂以外に、電解液に不溶であり、かつ、電気絶縁性を有するセラミック薄膜、電気絶縁性を有する酸化膜などから形成されていてもよい。

例えば絶縁層１５を絶縁性樹脂で形成した場合は、絶縁層１５の厚さは次のとおりであることが好ましい。絶縁層１５は、その厚さが薄いほど端子引出し孔３１への挿通が容易となる。一方、その厚さが薄すぎると、本発明の十分な効果が得られなくなってしまう場合がある。そこで、例えば、絶縁層１５の厚さを０．１μｍ以上にする。絶縁層１５の厚さは、好ましくは１μｍ以上であり、より好ましくは３μｍ以上である。
さらに、絶縁層１５は、その厚さが厚いほど強度が高くなる。一方、その厚さが厚すぎると、端子引出し孔３１への挿通の容易性が低下してしまうことがある。そこで、例えば、絶縁層１５の厚さを５００μｍ以下にする。絶縁層１５の厚さは、好ましくは１００μｍ以下であり、より好ましくは５０μｍ以下である。

封口体３０は、電解液に対する耐薬品性および電気絶縁性を有するとともに、所定の可撓性を有する物質から構成される。封口体３０は、例えば、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴムなどを材料にして構成される。

図２は、キャパシタ素子２０の電極体２３を、タブ端子１０を接合している側から見た図（ａ）と、それとは反対側から見た図（ｂ）を示す。電気二重層キャパシタ１におけるキャパシタ素子２０の電極体２３は、正極および負極の両方ともに、アルミニウム箔からなる集電体２１と、集電体２１のアルミニウム箔の表面に形成された炭素含有多孔質材料（活性炭材料）からなる分極性電極層２２とから構成される。キャパシタ素子２０は、正極側の分極性電極層２２と負極側の分極性電極層２２とをセパレータを介して対向させた状態で巻回したものに電解液を含浸させて形成する。

電解液は、例えば、第四級アンモニウム塩、アミジン塩などからなる電解質を、所定の溶媒に溶解させた電解液を用いる。第四級アンモニウム塩のカチオンは、例えば、トリエチルメチルアンモニウムカチオン、エチルトリメチルアンモニウムカチオン、ジエチルジメチルアンモニウムカチオン、テトラエチルアンモニウムカチオン、５−アゾニアスピロ［４．４］ノナンカチオンなどのうちのいずれか１つまたはこれら複数のカチオンの組み合わせを用いる。アミジン塩のカチオンは、例えば、１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリニウムカチオン、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリニウムカチオン、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムカチオン、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムカチオンなどのうちのいずれか１つまたはこれら複数のカチオンの組み合わせを用いる。

電解質中のアニオンは、例えば、テトラフルオロホウ酸アニオン、ヘキサフルオロリン酸アニオンなどのうちのいずれか１つまたはこれら複数のアニオンの組み合わせを用いる。電解質を溶解させる溶媒は、例えば、アセトニトリル、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、γ‐ブチロラクトン、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、スルホランなどのうちのいずれか１つまたはこれらの組み合わせを用いる。

キャパシタ素子２０の正極および負極は、ともに集電体２１と分極性電極層２２とから構成される電極体２３を有し、それぞれ略同じ形状を有するタブ端子１０ａ及び１０ｂに接合されている。以下の明細書では、正極側電極体２３と接合している正極タブ端子１０ａと、負極側電極体２３と接合している負極タブ端子１０ｂとを区別せずに、タブ端子１０として説明する。

タブ端子１０は、アルミニウムからなる貫通部１２と、貫通部１２に溶接された引出し線１１と、貫通部１２を扁平に加工した平坦部１３とから構成される。平坦部１３は、その一部がキャパシタ素子２０の電極体２３に接合される。貫通部１２は、封口体３０の端子引出し孔３１を貫通する部分である。引出し線１１は、例えば銅被覆鋼線のＣＰ線からなる導線である。引出し線１１の表面は、半田メッキや錫メッキが施されていても良い。

尚、図２において、引出し線１１と貫通部１２が溶接されている形態としたが、これに限定されるものではない。例えば、引出し線１１と貫通部１２が圧着されていてもよく、一体物として鋳造されていてもよく、一つの金属体より切削加工されていてもよい。また、引出し線１１は銅被覆鋼線のＣＰ線等からなる導線に限定されるものではない。例えば、引出し線１１がネジ端子形の金属端子であってもよい。また、図２において、平坦部１３は貫通部１２を扁平に加工した形態としたが、これに限定されるものではない。例えば、帯状の金属部材からなる平坦部１３が貫通部１２に溶接されていてもよい。

絶縁層１５は、タブ端子１０の貫通部１２だけでなく、平坦部１３の表面を覆うように形成される。但し、後に示すように、タブ端子１０と電極体２３との間の接触抵抗を下げて、両者の間に良好な導電性を得るために、平坦部１３の表面の一部には、絶縁層１５を形成しない。即ち、平坦部１３の表面であって、平坦部１３と電極体２３との接合部１４、または接合部１４を含む所定の範囲には、絶縁層１５を形成しない。図２の例は、平坦部１３において、貫通部１２に近い、図の上部側の、平坦部１３の長さの３分の１から２分の１までの部分には絶縁層１５を形成しているが、貫通部１２から遠い、図の下部側の、平坦部１３の長さの３分の２から２分の１までの部分には、絶縁層１５を形成しない例を示している。

平坦部１３の絶縁層１５を形成する範囲は、平坦部１３の表面を電解液に接触させないという目的のためには、平坦部１３の表面全体に絶縁層１５を形成することが最良であるが、平坦部１３と電極体２３との導電性を維持しながら絶縁層１５を形成する工程を効率化するために、ある程度の範囲で絶縁層１５の形成範囲を選択することが可能である。その場合、例えば、電極体２３との接合部１４だけを除いた平坦部１３の表面に絶縁層１５を形成する加工方法や、巻回されたキャパシタ素子２０の電極体２３から、平坦部１３が封口体３０方向に突き出ている範囲（即ち、図２（ａ）において、集電体２１の上辺２１２より貫通部１２側に平坦部１３が突き出ている範囲）の平坦部１３の表面に絶縁層１５を形成する加工方法でもよい。

タブ端子１０の平坦部１３とキャパシタ素子２０の電極体２３との接合部１４は、カシメやコールドウェルド法、超音波法などによって形成される。例えば、カシメの場合、接合部１４は、電極体２３を構成する集電体２１のアルミニウム箔に平坦部１３を重ねたあと、平坦部１３の表面側から（図２（ａ）の紙面表側から）針を突き刺して、平坦部１３と電極体２３のアルミニウム箔とを一緒に分極性電極層２２側（図２（ｂ）の紙面表側）に突き出して形成される。接合部１４は、分極性電極層２２側に突き出された先端部分を押し広げながら、平坦部１３および電極体２３のアルミニウム箔とともに、図２の紙面に垂直な方向から、挟んで押しつぶすように力を加えて接合される。図２は、３カ所に針孔が残るカシメによって接合されている例を示す。接合部１４は、平坦部１３と電極体２３とが固着され、両者の間の接触抵抗が十分に小さくなるように形成される。

以上のような構成を有する電気二重層キャパシタ１に電荷を蓄積するときには、正極側タブ端子１０ａと負極側タブ端子１０ｂとの間に、例えば略２．５Ｖの充電電圧を印加する。タブ端子１０に接続されたキャパシタ素子２０の正極側および負極側の電極体２３はそれぞれ、溶媒に溶解された電解質のアニオンおよびカチオンを引き寄せる。引き寄せられたこれら電解質イオンは、正極側および負極側ともに、多孔質の分極性電極層２２の表面のごく近傍に、分極向きを略一致させて集まる。分極性電極層２２と電解質イオンとの距離が近いこと、および、活性化炭素からなる分極性電極層２２の表面面積が大きいことなどによって、電気二重層キャパシタ１は、大きな静電容量を有するキャパシタとなる。

従来の電気二重層キャパシタは、電解液中の水分に係る以下の課題を有する。従来の電気二重層キャパシタに電圧が印加されて、タブ端子１０や電極体２３の電圧が水の電気分解電圧以上になると、電解液に含まれる水分が電気分解されて、水酸化物イオンＯＨ⁻が発生する。発生した水酸化物イオンＯＨ⁻は、負極側タブ端子１０の近傍の電解液をアルカリ化する。この電解液はタブ端子１０を構成するアルミニウムを浸食したり、封口体３０のゴムを劣化させたりする可能性があり、液漏れの原因となる。

一方、本実施形態の電気二重層キャパシタ１の場合、タブ端子１０は、貫通部１２だけでなく、貫通部１２に近い平坦部１３の範囲が、絶縁層１５で覆われている。表面が絶縁層１５で覆われているため、電気二重層キャパシタ１に電圧が印加されて、タブ端子１０の電圧が水の電気分解電圧以上になったとしても、貫通部１２および、貫通部１２に近い平坦部１３の近傍において水酸化物イオンＯＨ⁻の発生が抑制される。即ち、本実施形態は、電解液の漏出原因の一つである電解液のアルカリ化を防ぐことができる。

尚、電解液のアルカリ化に起因する端子引出し孔３１まわりのゴムの劣化やタブ端子１０への浸食を防ぐには、少なくとも、負極側タブ端子１０の貫通部１２および貫通部１２に近い平坦部１３の表面に絶縁層１５を形成すればよい。図２の場合、貫通部１２から離れた、例えば平坦部１３の下部３分の２程度の範囲の平坦部１３は、絶縁層１５で覆われていないため、この範囲の平坦部１３の近傍では電解液のアルカリ化は起こり得る。しかし、貫通部１２から離れた平坦部１３の近傍で電解液がアルカリ化しても、水酸化物イオンＯＨ⁻は、貫通部１２や封口体３０の端子引出し孔３１に達するまでには電解液中で拡散して、水酸化物イオンＯＨ⁻の濃度が低下する。そのため、貫通部１２から離れた平坦部１３の近傍で電解液のアルカリ化が起こっても、封口体３０の端子引出し孔３１まわりにおけるゴムの劣化や、タブ端子１０の貫通部１２に対する浸食は、ほとんど発生しない。

更に、従来から、封口体３０の端子引出し孔３１とタブ端子１０の貫通部１２との隙間に絶縁層１５を形成する技術が存在する。この従来技術は、電解液のアルカリ化そのものを防ぐのではなく、端子引出し孔３１の隙間に形成した絶縁層１５によって、アルカリ化した電解液が端子引出し孔３１や貫通部１２などに接触するのを抑制しようとするものである。これに対して本実施形態は、貫通部１２の表面だけでなく、平坦部１３の表面にも絶縁層１５を形成することにより、貫通部１２や端子引出し孔３１の近傍における電解液のアルカリ化そのものを抑制して、封口体３０の劣化や貫通部１２の腐食を防ぐものであり、電解液の漏出原因に対して、より根本的に対処するものである。

図３は、図２のＡＡ´断面を示し、タブ端子１０の平坦部１３とキャパシタ素子２０の電極体２３との接合部１４を示す断面図である。図２の構成要素と同じ部分には、同一の符号を付して、重複した説明を省略する。図３の接合部１４は、平坦部１３と、集電体２１および分極性電極層２２からなる電極体２３と、をカシメで接合している例を示す。

カシメは、例えば以下の方法で、平坦部１３と電極体２３とを接合する。電極体２３を構成する集電体２１のアルミニウム箔に平坦部１３を重ねたあと、平坦部１３の表面側から（図３の左側から）針を突き刺して、平坦部１３と電極体２３のアルミニウム箔とを一緒に、分極性電極層２２側（図３の右側）に突き出す。分極性電極層２２側に突き出された先端部分を押し広げながら、平坦部１３および電極体２３のアルミニウム箔に、図３の左右方向から押しつぶすような圧力を加えて、平坦部１３と電極体２３とを接合させる。

電極体２３を構成する集電体２１と対向する平坦部１３の表面で、接合部１４を含む所定の範囲には、絶縁層１５をあらかじめ形成しないようにする。図３の除外部１６は、絶縁層１５を形成していない部分を示している。絶縁層１５が付いていないため、接合したとき、平坦部１３の表面は、集電体２１のアルミニウム箔と直接接触する。接合部１４は、平坦部１３と電極体２３とを力学的に接合するだけでなく、平坦部１３と電極体２３との間で、低い接触抵抗と十分に高い導電性を有する接合を実現する。

図４は、図２と同じ接合部１４の配置に対して、集電体２１と対向するタブ端子１０の表面における、絶縁層１５を形成しない除外部１６の例を示す。図４（ａ）は、図２と同様な範囲に除外部１６が設けられている例を示す。図４（ｂ）は、接合部１４を含み、接合部１４全体を取り囲むように除外部１６が設けられている例を示す。図４（ｃ）は、３か所の針孔位置のそれぞれに対して、例えば縦横の幅が１．５ｍｍ程度の除外部１６が設けられている例を示す。除外部１６の形成方法は、例えば、絶縁層１５を樹脂の塗布によって形成する場合、平坦部１３の一部である除外部１６をあらかじめマスキングして樹脂を塗布し、その後マスキングを外すことによって、除外部１６を形成する。

図４（ａ）、図４（ｂ）および図４（ｃ）はともに、平坦部１３と電極体２３とを接合した後には、タブ端子１０と電極体２３との間で、低い接触抵抗と十分に高い導電性を得ることが可能であった。また、除外部１６は絶縁層１５で覆われていないため、この部分の近傍では電解液のアルカリ化は起こり得る。しかし、除外部１６の近傍で生成された水酸化物イオンＯＨ⁻は、貫通部１２や封口体３０の端子引出し孔３１に達するまでには拡散して濃度が下がるため、除外部１６の近傍の電解液のアルカリ化は、貫通部１２の浸食や端子引出し孔３１まわりのゴムの劣化をほとんど引き起こさない。

以上によって、本実施形態に係る電気二重層キャパシタ１は、タブ端子１０を構成する貫通部１２および平坦部１３の表面の所定範囲に絶縁層１５を形成することによって、電解液のアルカリ化を防ぎ、アルカリ化に起因する端子引出し孔３１まわりのゴムの劣化や、貫通部１２および平坦部１３の浸食を防ぐことができる。さらに、封口体３０に近い側の、例えば、平坦部１３の長さの３分の１程度の範囲に絶縁層１５を形成し、 その他の平坦部１３には絶縁層１５を形成しない除外部１６を設けることによって、平坦部１３と電極体２３との接触抵抗を十分に低い値に設定することができる。
（第２の実施形態）

図５は、第２の実施形態に係る電気二重層キャパシタの構成を示す。また、図６は、第２の実施形態の変形例の電気二重層キャパシタの構成を示す。図５および図６に示す電気二重層キャパシタのタブ端子１０は、第１の実施形態と同様に、貫通部１２だけではなく、平坦部１３の表面も絶縁層１５に覆われており、貫通部１２の浸食や封口体３０の劣化を引き起こす電解液のアルカリ化を防いでいる。

図５および図６に示す電気二重層キャパシタは、封口体３０の形状が第１の実施形態に係る電気二重層キャパシタ１とは異なっている。図５（ａ）は、第２の実施形態に係る電気二重層キャパシタの封口体３０を、金属ケース４０におさめられているキャパシタ素子２０側から見た図である（図１も参照）。封口体３０には、封口体３０の端子引出し孔３１の貫通方向と同じ方向であって、キャパシタ素子２０側に突き出た突出部３２が付加されている。図５（ｂ）は、突出部３２を含む、ＡＡ´断面を示す。図５（ｃ）は、突出部３２を含む、ＢＢ´断面を示す。突出部３２の高さ（端子引出し孔３１の貫通方向の突出部３２の長さ）は例えば０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下が望ましい。

突出部３２は、タブ端子１０の貫通部１２を挿通する、例えば、丸穴に重ねて、丸穴の直径方向に長手方向を有する細長矩形状の開口部３３を備えている（図５（ａ）参照）。図５（ａ）の面内方向の矩形開口部３３の長さと幅は、タブ端子１０の平坦部１３の横幅および厚さに対応している。これにより図５（ｂ）及び（ｃ）の断面図と、図５（ａ）の平面図とから分かるように、タブ端子１０を封口体３０に挿通すると、矩形開口部３３は、タブ端子１０の平坦部１３を平坦部の厚さ方向から挟み込むように固定する。

封口体３０の突出部３２が、このような開口部３３を有することによって、少なくとも以下の効果が期待できる。一つの効果は、タブ端子１０の平坦部１３が開口部３３で固定されることによって、貫通部１２が、端子引出し孔３１の中で中心軸まわりに回転したり、貫通方向に動いたりすることを防ぐ効果である。貫通部１２が端子引出し孔３１の中で動いてしまう場合、貫通部１２の表面に形成された絶縁層１５と端子引き出し孔３１との間に隙間が発生し、そこから電解液が漏出することがあり得る。貫通部１２が封口体３０に固定されれば、上記の要因による電解液の漏出を防止できる。

別な効果は、突出部３２が、キャパシタ素子２０と封口体３０との間に存在するため、電解液が含浸されたキャパシタ素子２０と封口体３０との間の間隔が拡大することによる効果である。この間隔が広がることによって、電解液のせり上がりによる電解液の漏出が発生しにくくなり、また電解液の漏出が発生するまでの時間を延伸させる効果がある。この効果をより確実に得るためには、端子引出し孔３１の貫通方向と同じ方向の突出部３２の高さは、０．２ｍｍ以上が好ましく、０．５ｍｍ以上とすることがより好ましい。但し、電気二重層キャパシタの製品サイズ（高さ）が大きくなり商品価値が損なわれることもあるので、突出部３２の高さは、１．５ｍｍ以下に抑えることが望ましく、１ｍｍ以下がより好ましい。

図６は、図５に示す第２の実施形態に係る電気二重層キャパシタの変形例を示す。図６（ａ）は、変形例の封口体３０を、キャパシタ素子２０側から見た図であり、図６（ｂ）は、突出部３２を含む、ＡＡ´断面を示し、図６（ｃ）はＢＢ´断面を示す。図６の突出部３２は開口部３３として、細長矩形状開口３３を備えている。矩形開口の長さと幅は、タブ端子１０の平坦部１３の幅および厚さと略同一である。

図６の場合、開口部３３は、タブ端子１０が貫通部１２から平坦部１３に移行する部分の外形に合わせて、貫通部１２および平坦部１３を挟み込む形状を有している。貫通部１２を有するタブ端子１０を突出部３２の開口部３３に挿通するには、突出部３２が可撓性の素材からできていることを利用して、開口部３３を押し広げて、例えば丸棒状の貫通部１２を通すことになる。

尚、図６の例では、図６（ａ）の面内方向における、開口部３３の開口長さおよび開口幅はそれぞれ、タブ端子１０の平坦部１３の横幅および厚さと略同一であるとしている。これに対して、タブ端子１０の貫通部１２を開口部３３に挿通しやすくするために、開口部３３の開口幅は、図６の例より少し大きくしてもよい。開口部３３の開口幅は、タブ端子１０の貫通部１２を挿通させるときに、貫通部１２が開口部３３を押し広げながら、容易に挿通できる程度の幅に設定してよい。また、開口部３３は、貫通部１２の挿通向きにテーパー加工を施したり、開口部を細長矩形以外の形状としたりすることによって、貫通部１２を通しやすくしてもよい。

タブ端子１０が封口体３０に挿通されると、図６の突出部３２は、タブ端子１０の貫通部１２から平坦部１３へ移行している部分の外形全体を挟みこむ状態になり、タブ端子１０は、封口体３０に強く固定されることになる。また、突出部３２は、電解液が含浸されたキャパシタ素子２０と封口体３０との間の間隔を広げるとともに、タブ端子１０の貫通部１２から平坦部１３への移行部分と突出部３２の開口部３３との間に絶縁層１５を有している（図６（ｂ）、（ｃ）参照）。これらにより、図６に示す変形例は、図５に関連して説明した、封口体３０に突出部３２を付加することによる効果を、より効果的に実現する。

以上によって、図５および図６に示す電気二重層キャパシタは、タブ端子１０の表面に絶縁層１５を形成することによって電解液のアルカリ化を防止することに加えて、タブ端子１０と封口体３０とを固定し、封口体３０とキャパシタ素子２０との間の間隔を拡大して、液漏れをより確実に低減させる電気二重層キャパシタを提供する。
（液漏れ評価試験）
・評価試験の概要

後述の個別仕様に準じて絶縁層が形成されたタブ端子をそれぞれ接合した一対の電極体を、セパレータを介して巻回し、後述の共通仕様に記載の電解液を含浸させたキャパシタ素子を用意する。電解液が含浸されたこのキャパシタ素子を、有底筒状のアルミニウムケースに収納するとともに、アルミニウムケースの開口部を後述の個別仕様に記載の封口体を用いて封止加工する。ここで、タブ端子は、それぞれ封口体の端子引出し孔を通って外側に延伸している。このようにして以下の４種類の電気二重層キャパシタの試料を実際に作製し、高温・高湿条件で使用した時の液漏れ数を評価する。
・試料の共通仕様

定格電圧２．５Ｖ、静電容量１Ｆの電気二重層キャパシタ
電解液；プロピレンカーボネート・・・・・・・・・・・・・・・・ ７５質量パーセント
トリエチルメチルアンモニウムテトラフルオロボレート・・ ２５質量パーセント
封口体材質；ブチルゴム
絶縁層１５を形成する樹脂材料；ポリプロピレン
絶縁層１５を形成する樹脂厚さ；１０ミクロン
・試料の個別仕様

試料１；タブ端子への樹脂塗布；タブ端子１０に、第１の実施形態（図２、３参照）に示す絶縁層１５を形成する。具体的には、カシメによる接合部１４を覆うように平坦部１３（両面）をマスキングした状態で、樹脂材料が分散された溶剤液に、平坦部１３側から貫通部１２までタブ端子１０を浸漬し引き上げる。引き上げた後マスキングを外す。その後熱処理により絶縁層１５を形成する。
封口体；突出部３２を有しない形状であり、封口体３０のタブ端子１０貫通方向の厚さは２．６ｍｍである。
試料２；タブ端子への樹脂塗布；試料１と同様に絶縁層１５を形成する。
封口体；図５に示す形状であり、高さ０．５ｍｍの突出部３２を設ける。突出部３２以外の封口体３０の厚さは２．６ｍｍである。
試料３；タブ端子への樹脂塗布；試料１と同様に絶縁層１５を形成する。
封口体；図６に示す形状であり、高さ０．５ｍｍの突出部３２を設ける。突出部３２以外の封口体３０の厚さは２．６ｍｍである。
試料４；タブ端子への樹脂塗布；タブ端子１０の貫通部１２のみに絶縁層１５を形成する。樹脂材料が分散された溶剤液を貫通部１２に塗布し、熱処理して絶縁層１５を形成する。
封口体；試料１と同様に突出部３２を有しない形状であり、封口体３０の厚さは２．６ｍｍである。
・評価試験の条件

試料１、試料２、試料３、および試料４のそれぞれ各２０個について、温度摂氏６０度、湿度９５パーセントの条件下で定格電圧２．５Ｖを印加し、３０００時間後の液漏れ発生数を確認する。
・評価試験の結果

図７は、評価試験の結果を示す。試料１、試料２、および試料３は、それぞれ２０個の試料中に、液漏れを発生したものはなかった。一方、比較例として評価した、貫通部１２のみ絶縁層１５を形成した試料４は、２０個中６個で液漏れを発生した。従って、貫通部１２だけでなく、平坦部１３にまで絶縁層１５を形成している試料１、試料２、および試料３の樹脂塗布（図２、図３に示す絶縁層１５の形成）は、電解液の漏出を抑える効果があることが分かった。

一方、試料２または試料３と、試料１との差は、この評価試験の結果からは検出されなかった。封口体３０に突出部３２を設けることは、原理的には、貫通部１２を封口体３０に強く固定し、電解液が含浸されたキャパシタ素子２０からの電解液のせり上がりを防止する効果があると考えられる。しかし、この効果に起因する差異は、今回の評価試験では検出されなかった。

１…電気二重層キャパシタ、１０…タブ端子、１０ａ…正極タブ端子、１０ｂ…負極タブ端子、１１…引出し線、１２…貫通部、１３…平坦部、１４…接合部、１５…絶縁層、１６…除外部、２０…キャパシタ素子、２１…集電体、２２…分極性電極層、２３…電極体、３０…封口体、３１…端子引出し孔、３２…突出部、３３…開口部、４０…金属ケース、４１…横絞り部、４２…上絞り部

Claims (5)

1. 各々が集電体と分極性電極層とからなる一対の電極体を、セパレータを介して巻回し、電解液を含浸させたキャパシタ素子と、前記キャパシタ素子を収納する有底筒状金属ケースと、前記金属ケースの開口部を封口する封口体と、前記一対の電極体のそれぞれと接合され、前記封口体の端子引出し孔を通って、封口体の外側に延伸するタブ端子と、を有する電気二重層キャパシタであって、前記タブ端子は、前記封口体を貫通する貫通部と、前記電極体との接合部を有する平坦部と、を備え、前記貫通部の表面、および前記電極体との接合部を除く前記平坦部の表面に、絶縁層が形成されている電気二重層キャパシタ。
2. 前記タブ端子は、前記封口体を貫通する前記貫通部の表面、および、少なくとも、巻回された前記キャパシタ素子の電極体から封口体方向に突き出ている範囲の前記平坦部の表面に、前記絶縁層が形成されている請求項１に記載の電気二重層キャパシタ。
3. 前記封口体は、前記端子引出し孔の貫通方向と同じ方向であって、キャパシタ素子側に突き出た突出部をさらに有し、前記突出部は、前記タブ端子の平坦部を、平坦部の厚さ方向から挟み込む開口部を備える請求項１または請求項２に記載の電気二重層キャパシタ。
4. 前記封口体の突出部は、前記タブ端子が貫通部から平坦部に移行する部分の外形に合わせて、前記タブ端子の貫通部および平坦部を挟み込む形状の開口部を有する請求項３に記載の電気二重層キャパシタ。
5. 前記絶縁層は、負極側の前記タブ端子の貫通部および平坦部に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ。