JPH0432529B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ この発明は、集電体として導電性の樹脂フイル
ムを使用した電気二重層コンデンサに関する。 ［従来の技術］ 従来の電気二重層コンデンサは、ガスケツトと
導電性との間を熱接着法により封止した構造を有
している。また、上記導電性として、カーボンブ
ラツクを主とする炭素材料により導電性を付与し
た低密度ポリエチレンまたは高密度ポリエチレン
をインフレーシヨン成形やＴダイ押出成形するこ
とによつて得られた導電フイルムを使用してい
る。 ［発明が解決しようとする問題点］ 低密度ポリエチレンを使用した上記従来の集電
体では、熱接着時にピンホールが発生しやすい。
しかも、長期間放置することにより徐々に電解液
が浸透し、極端な場合は集電体に接する金属材料
が腐食する。 一方、高密度ポリエチレンを使用した上記従来
の集電体では、等価直列抵抗が極端に高くなつて
しまう。しかも、構成部材の厚み変動やケース収
納時の加圧力の変動を避けることができないにも
かかわらず、高密度ポリエチレンよりなる導電フ
イルムは脆く破れやすいという欠点を有してい
る。 ［問題点を解決するための手段］ この発明に係る電気二重層コンデンサは、熱接
着法を用いてガスケツトと集電体との間を封止し
た電気二重層コンデンサにおいて、上記集電体
が、炭素材料により導電性を付与しかつ密度の異
なるポリエチレンにより多層構造とした導電性ポ
リエチレンシートからなることを特徴としてい
る。 なお、好ましくは上記導電性ポリエチレンシー
トが、少なくとも外表面に低密度ポリエチレン層
を有している。また、好ましくは上記導電性ポリ
エチレンシートは、高密度ポリエチレンを基体と
し、基体両面に低密度ポリエチレン、線状低密度
ポリエチレン、中密度ポリエチレンまたはこれら
の混合物からなる層を形成した３層構造である。 ［作用］ 本発明に係る電気二重層コンデンサでは、上記
集電体が密度の異なるポリエチレンからなる多層
構造であることから、密度に応じて異なる複数種
の特性を上記集電体が有することになる。このた
めたとえば、高密度ポリエチレンと低密度ポリエ
チレンとを使用した場合には、熱変形温度が高く
または充分な耐硫酸性を備えた高密度ポリエチレ
ンの性質と、熱接着性に優れかつ柔軟性に優れた
低密度ポリエチレンの性質とを併せて発揮するこ
とになる。 しかも、上記導電性ポリエチレンシートの表面
層に低密度ポリエチレンを使用した場合には、表
面層が柔軟な性質を有するため接触抵抗が低くな
る。また、高密度ポリエチレン層を上記導電性ポ
リエチレンシートが含む場合には、シート内部へ
の硫酸のの拡散が低くなる。 ［実施例］ 第２図に示すように、電気二重層コンデンサ１
の円板状の各素子２は６個が同心に積重ねられて
おり、カツプ状のケース３内に収納されている。
各素子２は、第１図に示すように、中心部に配置
された１対の分極性電極４と、その中間部を分離
するセパレータ５と、円環状のガスケツト６と、
ガスケツト６の上下に熱接着された１対の集電体
７とを有している。 上記ガスケツト６はエチレンプロピレン加硫ゴ
ム基体６ａの両面に低密度ポリエチレン層６ｂを
一体化して形成されている。上記分極性電極４
は、ガスケツト６内に置され、セパレータ５によ
つて分離されている。セパレータ５は、ポリオレ
フイン系の微孔性フイルムや不織布よりなり、周
縁部が皿状に形成されている。この皿状部分によ
つて一方の分極性電極４を包み、分極性電極４同
志周囲で短絡するのを防止するようになつてい
る。上記分極性電極４は、固型状炭素成形体から
なり、より具体的には活性炭粉末にクロロスルホ
ン化ポリエチレンをバインダとして添加して加圧
成形して得られる成形体や、活性炭繊維の布を打
ち抜いたもので構成されている。ここでセパレー
タ５および分極性電極４には、通常50wt％希硫
酸などの電解液が含浸されている。 上記集電体７は、分極性電極４を気密に封止す
る機能をも異たすものであり、炭素材料により導
電性を付与したポリエチレンフイルムから構成さ
れている。この集電体７は、カーボンブラツクに
より導電化した高密度ポリエチレンからなる基体
としての芯材８の両面に、カーボンブラツクによ
り導電化した低密度ポリエチレン層９を一体に形
成した３層構造の導電フイルムである。このため
集電体７の芯材８は、熱変形温度が高く、十分な
耐硫酸性を有しまた拡散性が低い。しかも、集電
体７の外表面を形成するポリエチレン層９は熱接
着性に優れた柔軟性に富んでいる。これにより集
電体７は熱接着時に良好な熱接着性を示すととも
に耐熱性が良好であり、熱接着作業が容易に行な
える。しかも熱接着による劣化が少なく、その後
の応力によるクラツク発生も激減する。また表面
層が柔軟な材質であるため接触抵抗も低い。さら
に全体がポリエチレンとカーボンで構成されてい
るため耐薬品性も良好であり、特に結晶化度の高
い高密度ポリエチレン層を含むのでシート内部の
拡散性が低い。 このように構成された素子２は、第２図に示す
ように、定格電圧に合わせて必要数（たとえば６
個）積層し、周囲を絶縁性の熱収縮チユーブ１０
により収縮一体化させた後、加圧状態で缶ケース
３内に収納される。なお、１１，１２はそれぞれ
突片説を端子として引き起こした金属板であり、
絶縁板１３を介して組合わせられている。 次に本実施例の作用を説明する。ガスケツト６
と集電体７との間の熱接着部近傍部分の拡大図を
示す第４図で明らかなように、集電体７のガスケ
ツト６に対する接着部分とそれより中心部との間
には部分Ａで示すように撓んだ部分が生じる。一
般に集電体７では上記部分Ａにおいて熱接着時に
微視的なクラツクが入り、これが加圧変形時に成
長して破損する場合が多い。しかし本実施例によ
る３層構造の導電フイルムでは、熱接着時に表面
の低密度ポリエチレン層９のみが溶着するため芯
材である高密度ポリエチレン層の劣化がなく、ま
た加圧変形時には柔軟性のある低密度ポリエチレ
ン層９が歪を緩和する作用を有するためにクラツ
クが発生しなくなる。導電体７とガスケツト６と
の熱接着時には、低密度ポリエチレン同士の接着
となるため熱接着性が良好であり、またこのとき
高密度ポリエチレン層は溶融軟化しないためピン
ホールが生じない。しかも、高密度ポリエチレン
はフイルムのように薄くても十分な耐硫酸性を有
しており、また結晶化度が高いため素子２内に電
解液として充填される硫酸の拡散が微小である。
これにより、高密度ポリエチレン層がブロツキン
グ層として作用し、素子２に接する金属部の変色
や錆が防止される。 次に、本実施例に係る電気二重層コンデンサの
作用を、従来例と比較した実験結果に基づいて説
明する。 「実験１」 まず本実施例および上記従来例に基づいて、カ
ーボンブラツクを添加することにより体積固有抵
抗を40〜60Ω・cmに調製した低密度ポリエチレン
および高密度ポリエチレンのフイルム（厚み80μ
ｍ）を集電体７とした第１図のような素子２を作
製した。この素子２と６個積層して第２図のよう
な定格電圧5.5V，0.1Fの電気二重層コンデンサ
１を作製し、両端子間の等価直列抵抗を測定し
た。 高密度ポリエチレンのみを使用した従来の電気
二重層コンデンサでは、上記抵抗は46Ωという異
常に高い値を示した。この原因は、素子２に接す
る缶ケース３や金属板１１，１２の表面を微視的
に見ると微細な凹凸面になつており、集電体７が
その表面に馴染みにくく接触面積が少なくなつて
接触抵抗が高くなることに起因していると思われ
る。一方、本実施例の場合には、等価直列抵抗は
12Ωであつた。これは集電体７の表層が柔軟性の
ある低密度ポリエチレンであるため缶ケース３や
金属板１１，１２の表面によく馴染むためである
と考えられる（第５図参照）。 「実験２」 高密度、中密度、低密度および線状低密度の各
種ポリエチレンにカーボンブラツクを充填して４
種のマスターバツチを作り、表１記載のような各
種構成の導電性ポリエチレンフイルムを作製し
た。ここで、HDは高密度ポリエチレン、MDは
中密度ポリエチレン、LDは低密度ポリエチレン、
Ｌ−LDは線状低密度ポリエチレンである。記載
順序は、素子外側面側からの積層順序に従つてい
る。フイルムの厚みはすべて80±4μｍ、体積固
有抵抗（SRIS−2301）は40〜60Ω・cmとした。
これららのフイルムを集電体７として第１図に示
すような電気二重層コンデンサの素子２を作り、
これを６個積層し、第２図に示すように缶ケース
３内に収納して定格電圧5.5V、0.1Fの電気二重
層コンデンサ１を作製した。 製造過程および製品について、下記４項目に関
し評価した結果を表１にまとめた。なお評価項目
のうち、(1)は接着不良またはピンホールの発生度
合を基準とする熱接着性であり、(2)は製品を85℃
で1000hr放置した後の集電体表面の劣化度合と、
缶ケース３及び金属板１１の変色度合を基準とし
た耐薬品性であり、(3)は製品の両端子間での等価
直列抵抗であり、(4)は製品を85℃で1000hr放置し
た後分解観察したときの集電体７のクラツク、ネ
ツキングの発生度合を基準とした破れ性である。

【表】

【表】 表１において、熱接着性(1)の◎な接着不良また
はピンホールの発生頻度が０／100、〇は１〜
５／100、△は６〜50／100、×は51以上／100を意
味している。耐薬品性(2)に関し、◎は「変色な
し」、〇は「やや変色（光沢あり）」、△は「さび
発生（光沢なし）」、×は「激しく錆びる」を意味
している。等価直列抵抗(3)に関し、◎は14Ω以
下、〇は15〜24、△は25〜50、×は51Ω以上であ
る。破れ性(4)に関し、◎は発生頻度が０／100、
〇は１／100、△は２〜50／100、×は51以上／100
を意味している。 なお、上記実施例では、３層構造の場合を説明
したが、それに限られることはなく、たとえば低
密度・中密度・高密度・中密度・低密度の５層構
造、中密度・低密度・高密度・低密度・中密度の
５層構造、低密度・高密度・中密度・高密度・低
密度の５層構造のような５層構造のほか種々の多
層構造を採用することができる。 また熱接着法については、ヒートシール法に限
定させるものではなく、そのほかにインパルスシ
ール法や超音波接着法を用いてもよい。さらに、
導電性付与剤として黒鉛を用いてもよい。 ［発明の効果］ 本発明によれば、炭素材料により導電性を付与
しかつ密度の異なるポリエチレンにより多層構造
とした導電性ポリエチレンシートを集電体として
採用したことから、密度に応じて異なる複数種の
特性を集電体が発揮するようになる。従つて、例
えば良好な熱接着性と良好な耐熱性とを発揮させ
ることができるようになる。しかも、熱接着によ
る劣化を少なくすることができ、またその後の応
力によるクラツク発生も激減させることができる
ようになる。また、集電体の表面層を柔軟な材質
とすることにより、接触抵抗を低減することがで
きるばかりでなく、集電体内部への電解液の拡散
を低く抑えることができるようになる。さらに、
ポリエチレンとカーボンとで集電体が構成されて
いるため、耐薬品性が良好となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電気二重層コンデンサの
素子の縦断面図、第２図は電気二重層コンデンサ
の全体の縦断面図、第３図は集電体の拡大縦断面
部分図、第４図は集電体とガスケツトとの間の接
着部近傍の拡大部分図、第５図は集電体と金属板
との接触部分近傍の拡大図である。 ６はガスケツト、７は集電体、８は基体、９は
低密度ポリエチレン層である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱接着法を用いてガスケツトと集電体との間
   を封止した電気二重層コンデンサにおいて、上記
   集電体が、炭素材料により導電性を付与しかつ密
   度の異なるポリエチレンにより多層構造とした導
   電性ポリエチレンシートからなることを特徴とす
   る電気二重層コンデンサ。 ２ 上記導電性ポリエチレンシートが、少なくと
   も外表面に低密度ポリエチレン層を有している特
   許請求の範囲第１項記載の電気二重層コンデン
   サ。 ３ 上記導電性ポリエチレンシートは、高密度ポ
   リエチレンを基体とし、基体両面に低密度ポリエ
   チレン、線状低密度ポリエチレン、中密度ポリエ
   チレンまたはこれらの混合物からなる層を形成し
   た３層構造である特許請求の範囲第１項記載の電
   気二重層コンデンサ。