JPH02216808A - 電気二重層コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電気二重層コンデンサに係り、詳しくは集電
電極と絶縁性ガスケットとの間の接着剤層を改善したも
のに関する。

従来の技術 電気二重層コンデンサは、従来のコンデンサに比較して
単位体積当たり数千倍にも及ぶ静電容量を持っているた
め、コンデンサと電池の両方の機能を有することができ
、例えば後者よりの応用例としてバンクアップ用電源に
用いられている。

この電気二重層コンデンサは、例えば第４図に示すよう
に、非電子伝導性かつイオン透過性のポリプロピレン樹
脂等からなる多孔質セパレータ４を介して分極性電極１
．１′を重ねたものを両端開口のリング状絶縁性ガスケ
ット５内に配置し、集電電極２．２°　と絶縁性ガスケ
ットの両端をシールしたものである。

上記分極性電極は、活性炭、カーボンブランク、バイン
ダー（例えば４弗化エチレンデイスバージ四ン）及びエ
タノール等の有機溶媒からなる混線物を成形してシート
化したものに電解液が含浸されたものが使用され、また
、絶縁性ガスケットはブチルゴムあるいはエチレンプロ
ピレンゴムなどの成形体からなり、集電電極は導電性カ
ーボンブラックをブチルゴムあるいはエチレンプロピレ
ンゴムなどとともに混練したものをシート状に成形した
ものからなる。

上記集電電極２．２゛は絶縁性ガスケット５のそれぞれ
の端面に、例えばクロロブレンゴム等のゴム系接着剤３
．３゛を印刷等の手段により塗布した後、貼り合わせる
ことにより接着される。

また、第５図に示すように、集電電極２．２゜と絶縁性
ガスケット５を接着させる伯の方法として、例えば集電
電極を導電性カーボンブラックとポリエチレン樹脂の混
線物からなるシート体により構成するとともに、絶縁性
ガスケットをポリエチレン樹脂の成形体により構成し、
両者の間にポリエチレンフィルム６．６′を介在させ加
圧、加熱して融着させることも行なわれている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、第５図に示す構造のものは、その製造の
際、加圧、加熱するので、絶縁性ガスケットが図示する
ように外側に膨らみ、寸法変化を生じるため、所定の寸
法に作製できないという問題を生じる。

また、第４図に示す構造の電気二重層コンデンサは、集
電電極と絶縁性ガスケットの間に設ける接着剤層がゴム
系の材料であるため、分極性電極に含浸させた例えば過
塩素酸テトラエチルアンモニウムをプロピレンカーボネ
ートに溶解させた有機系の電解液に対しては部分的に溶
解したり、膨潤したりして集電電極と絶縁性ガスケント
間のシール性が経時的に悪くなる。このため、分極性電
極に含浸させた電解液が漏れることがあり、これが漏れ
るとコンデンサとしての内部抵抗が増大し、静電容量が
小さくなるという問題を生じる。

本発明の目的は、集電電極と絶縁性ガスケットとの接着
が有機系電解液に対しても安定であり、経時変化せず、
気密性の良い電気二重層コンデンサを提供するものであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記課題を解決するために、非電子伝導性か
つイオン透過性の多孔質セパレータと、該多孔質セパレ
ータの少なくとも一方の側に設けられる分極性電極とを
有する構成体を両端開口のリング状の絶縁性ガスケット
に収容し、導電性集電電極を上記絶縁性ガスケットの端
面にハロゲン化ポリオレフィン系樹脂層により接着させ
たことを特徴とする電気二重層コンデンサを提供するも
ので、この際、ハロゲン化ポリオレフィン小樹脂層はポ
リオレフィン系樹脂のハロゲン化物（但しハロゲンはＰ
、　（Ｊ、Ｂｒ、Ｉの少なくとも１種からなる）からな
る接着剤を絶縁性ガスケット及び／又は集電電極に塗布
し”ζからこれら絶縁性ガスケット及び集電電極を接着
することにより形成されることも好ましく、ポリオレフ
ィン系樹脂のハロゲン化物はそのハロゲン化率が１１．
５〜４１重量％であることが好ましい。

次に本発明の詳細な説明する。

本発明において、ハロゲン化ポリオレフィン系樹脂層は
、ポリオレフィン系樹脂のハロゲン化物を少なくとも含
有する。

ポリオレフィン系樹脂のハロゲン化物としては、ポリプ
ロピレン、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合
体等のポリオレフィン系樹脂をハロゲン化したものが挙
げられる。このハロゲンとしては、Ｆ、　ＣＩ、Ｂｒ、
１の少なくとも１種が挙げられる。ハロゲン化率、すな
わちハロゲンの樹脂全体に占める割合は１１．５〜４１
重量％が挙げられる。ハロゲン化率が１１．５重量％よ
り少ないと溶液化しに＜＜、４１重量％より多いと接着
性が弱くなる傾向にある。このようにポリオレフィンを
ハロゲン化すると、元の樹脂に比べ、熱軟化点を低くす
ることができ、集電電極と絶縁性ガスケットを熱融着に
より接着させるときに好ましいが、この軟化点を低くす
るには分子量を調節することもできる。

本発明のハロゲン化ポリオレフィン系樹脂層には、低温
可撓性を持たせるために、例えばゴム類、ウレタン樹脂
、ブタジェン樹脂、シリコーン樹脂等の添加剤を併用し
ても良い、このようにすると電気二重層コンデンサを低
温環境下等で使用するときに好ましい。

また、本発明で使用される集電電極としては、カーボン
ブラック、金属等の導電性物質とブチルゴム、エチレン
プロピレンゴム等のゴム類その他必要に応じて添加剤を
含有する混合物を成形した導電性ゴムからなるもの、ポ
リプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン、ポリ
塩化ビニル等のプラスチックを導電性ゴムと同様に導電
化した導電性プラスチック、金属板、不浸透処理をした
可撓性グラファイト等が使用できる。

また、絶縁性ガスケットとしては、フチルゴム、エチレ
ンプロピレンゴム等のゴム類、ポリプロピレン、ポリエ
チレン等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル等のプラス
チックスが使用できる。

これらの集電電極、絶縁性ガスケットの材質は電解液に
化学的に安定なものを選択使用することが好ましい。

ハロゲン化ポリオレフィン系樹脂層を集電電極と絶縁性
ガスケットの間に形成するには、ポリオレフィン系樹脂
のハロゲン化物を溶媒に溶解した溶液を集電電極、絶縁
性ガスケットの接着させようとする部分のいずれか一方
又は両方に塗布し、好ましくは室温〜９０℃で乾燥させ
るが完全に乾燥して固化する前の流動性を有する状態で
絶縁性ガスケットと集電電極を重ねて接着させてから完
全に乾燥させて接着剤層を形成しても良く、塗布層が固
化した状態で絶縁性ガスゲットに集電電極を重ね、好ま
しくは加圧して熱融着して接着剤層を形成してもよい。

熱融着の場合は接着剤層に流動性がないので作業性が良
い、このようにはじめに溶液型接着剤を塗布してから接
着剤層を形成すると、その塗布面に接着剤が良く濡れる
ので好ましいが、これに限らず、ポリオレフィン系樹脂
のハロゲン化物を無溶剤又は僅かな溶媒とともに混合し
たものを溶融してホントメルト接着剤のように塗布し、
冷却させて接着剤層を形成させても良い。

溶液型として塗布する場合には、ポリオレフィン系樹脂
のハロゲン化物１〜１５重量部、ｌ・シェフ１〜８０重
量部が好ましい。

本発明において、分極性電極は活性炭、電解液を少なく
とも含み、これに必要に応じて導電性物質、バインダー
を含有する。これらの活性炭、電解液、導電性物質、バ
インダー、さらには集電電極、多孔質セパレータについ
ては、特開昭６３−１９０３１８号公報、特願昭６２−
２０９２１６号明細書に記載されているものが例示でき
る。

本発明における電気二重層コンデンサには、多孔質セパ
レータの両側に分極性電極を有し、それぞれの分極性電
極に集電電極を有する構造のもののみならず、多孔質セ
パレータの片側に分極性電極を有し、この分極性電極と
多孔質セパレータのそれぞれに集電電極を設けたものも
含まれる。

〔作用〕

絶縁性ガスケットと集電電極の間に設けたハロゲン化ポ
リオレフィン系樹脂層は、その樹脂のポリオレフィン系
樹脂のハロゲン化物が水系のみならず、非水系の有機系
電解液に対しても安定であるので、長期にわたって電解
液に接触しても溶解、膨潤等のことがなく、絶縁性ガス
ケットと集電電極とのシール性をよく保ち、ガスケット
内部の電解液の漏液を防止することができる。

また、ハロゲン化ポリオレフィン樹脂は、ポリプロピレ
ンやポリエチレン樹脂に限らず、異種材料からなるガス
ケット、集電電極に対しても接着性が良く、加熱、加圧
した場合は特に両者を良く接着できる。

また、ハロゲン化ポリオレフィン樹脂は熱軟化点がポリ
オレフィン樹脂より低いので、これを集電電極と絶縁性
ガスケットとの間に介在させ両者を加圧、加熱して融着
させるときに、その圧力が小さく、温度が低くても良い
ので、絶縁性ガスケットの寸法変化を防止できる。

［実施例１ 次に本発明の実施例を第１図ないし第３図に基づいて説
明する。

実施例１ 活性炭１８重量部、カーボンブランク２Ｍ量部、４弗化
工チレン樹脂デイスバージヨン５重量部、エタノール６
０重量部加えて混練し、この混練物を成形機を用いてシ
ート状に成形し、２つの分極性電極１１．１１゛用の電
極素材を作製する。

次にポリプロピレンシート（厚さ０．４璽鳳）を外径１
５鶴、内径１１鰭の環状に打ち抜き、絶縁性ガスケット
１５を用意した。

また、カーボンブランクとポリプロピレン樹脂の混練物
をシート状に成形し、直径１５鶴、厚さｏ、ｉ　ｗの導
電性集電電極１２．１２°を作製した。

上記集電電極１２．１２°　と絶縁性ガスケット１５と
を接着させようとするそれぞれの部分に、塩素化ポリプ
ロピレン（山陽国策パルプ■製塩素化率２６重量％）１
．４重量部、トルエン５．０　！置部からなる接着剤を
スクリーン印刷法により塗布し、７０℃、２０分乾燥さ
せて接着剤層を形成した。

ついで上記２つの電極素材に電解液（過塩素酸テトラエ
チル７ンモニウムを０．５モル濃度含むプロピレンカー
ボネート溶液）を真空含浸（１０−”Ｌｏｒｒ下で２０
分）させて分極性電極１１．１１’　とし、これらで予
め上記と同様の電解液を含浸させである０、１鶴のポリ
プロピレン製多孔質セパレータ１４を挟持する。

これを上記絶縁性ガスケソ目５内に配置し、上記接着剤
層を形成した集電電極１２．１２゛　で絶縁性ガスケラ
１−１５の両端を閉じ、圧力２Ｋｇ／−を加えて１１０
℃で５秒加熱した。

このようにして多孔質セパレータ１４の両側に分極性電
極１１、ｌｌｏを有し、これら分極性電極１１．１１’
　の両側に集電電極１２．１２°を有し、かつ集電電極
１２．１２゛　と絶縁性ガスケット１５に接着剤層を介
在させ、ハロゲン化ポリオレフィン系樹脂層１３．１３
′で両者を接着させた基本セルができあがる。

図示省略したが、得られた基本セルを３個積層したもの
を金属ケースに納めて電気二重層コンデンサを作製した
。

この電気二重層コンデンサについて、充放電サイクル試
験を５００サイクル行い、その試験前と試験後の電気二
重層コンデンサの内部インピーダンス（Ω）と静電容量
を次のようして求めた。

すなわち、静電容量の測定は、第２図に示す測定回路の
供試料端子１７．１８にサンプルの電気二重層コンデン
サを接続する。この状態でスイッチＳ！１を端子１９側
に接続させ、５．５ｖに達した後から定電圧充電に切り
換え、３０分間充電させる。その後、スイッチＳ−を端
子２０側に切り換え、第３図に示すように５ＩＩＩＡで
定電流放電し、この充放電を１サイクルとして５００サ
イクル行った。

この後、上記と同様に充放電を行ない、第３図に示すよ
うに、定電流放電に°ζ電圧計２１で３．Ｏｖにな゛っ
た時刻Ｔ、と、２．５ｖになった時刻Ｔユとを測定する
。これらの測定値から次式により静電容量を求める。

ｉ：電流（八ｌｌ１ｐ） ＴいＴ２二時刻（分） このようにして求めた静電容量の充放電サイクル試験後
のその試験前に対する変化率（％）を求め、第１表に示
す。

また、内部インピーダンスの測定に当たっては、上記サ
ンプルの電気二重層コンデンサについて充放電サイクル
試験を５００サイクル行い、その試験の前後において、
市販のＬＣＲメータ（ＹＨＰ４２７４Ａ）を用い、ＩＫ
ＩＩＺ、　ｌ０ＩＩＡ、常温で測定し、その結果を第１
表に示す。

実施例２ 実施例１において、塩素化ポリプロピレンに代えて臭素
化ポリエチレン（重陽国策パルプ側製塩素化率３０重量
％）を用いた以外は同様にして電気二重層コンデンサを
作製し、実施例１と同様に測定した結果を第１表に示す
。

実施例３ 実施例１において、塩素化ポリプロピレン１．４重量部
用いる代わりにこの塩素化ポリプロピレン１．２重量部
と、エチレン−酢酸ビニル共重合体の塩素化物０．２重
量部用いた以外は同様にして電気二重層コンデンサを作
製し、実施例１と同様に測定した結果を第１表に示す。

実施例４ 実施例１において、塩素化率２６％の塩素化ポリプロピ
レンの代わりに、塩素化率４１．０％の塩素化ポリプロ
ピレンを用いた以外は同様にして電気二重層コンデンサ
を作製し、実施例１と同様に測定した結果を第１表に示
す。

比較例 実施例１において、塩素化ポリプロピレンの代わりに、
クロロブレンゴム接着剤を用いた以外は同様にし“Ｃ電
気二重層コンデンサを作製し、実施例１と同様に測定し
た結果を第１表に示す。

第１表 〔発明の効果〕 本発明によれば、絶縁性ガスケットと集電電極の間にこ
れらを接着させるハロゲン化ポリオレフィン系樹脂層を
形成したので、この樹脂のポリオレフィン系樹脂のハロ
ゲン化物が水系電解液のみならず、有機系電解液に長期
に接触しても熔解、膨潤することがなく、集電電極と絶
縁性ガスケットのシール性が良く保たれ、電解液の漏洩
がないので、内部インピーダンスの増加を少なくでき、
これにより静電容量の変化率を少なくして高い信頼性を
確保できる。

また、集電電極と絶縁性ガスケットを加圧、加熱して接
着させる場合、熱軟化点が集電電極や絶縁性ガスケット
の材料よりも低いポリオレフィンのハロゲン化物を用い
たハロゲン化ポリオレフィン系樹脂層により接着させる
ことにより、集電電極や絶縁性ガスケットを変形させる
ことがなく、寸法安定性及び外観の優れた製品を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の電気二重層コンテナの基本
セルの断面図、第２図その静電容量の測定回路図、第３
図はその動作説明図、第４図、第５図はそれぞれ従来の
電気二重層コンデンサの基本セルを示す断面図である。 図中、ＩＬ　１１′は分極性電極、１２．１２°は集電
電極、１３．１３“はハロゲン化ポリオレフィン系樹脂
層、１４は多孔質セパレータである。 第 図 平成１年２月１７日

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）非電子伝導性かつイオン透過性の多孔質セパレー
   タと、該多孔質セパレータの少なくとも一方の側に設け
   られる分極性電極とを有する構成体を両端開口のリング
   状の絶縁性ガスケットに収容し、導電性集電電極を上記
   絶縁性ガスケットの端面にハロゲン化ポリオレフィン系
   樹脂層により接着させたことを特徴とする電気二重層コ
   ンデンサ。
2. （２）ハロゲン化ポリオレフィン系樹脂層はポリオレフ
   ィン系樹脂のハロゲン化物（但しハロゲンはＦ，Ｃｌ，
   Ｂｒ，Ｉの少なくとも１種からなる）からなる接着剤を
   絶縁性ガスケット及び／又は集電電極に塗布してからこ
   れら絶縁性ガスケット及び集電電極を接着することによ
   り形成され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。
3. （３）ポリオレフィン系樹脂のハロゲン化物はそのハロ
   ゲン化率が１１．５〜４１重量％で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。