JPH047582B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ この発明は、分極性電極を収納する構造の改良
された電気二重層コンデンサに関する。 ［従来の技術］ 前記二重層コンデンサにおいても、他の電子部
品と同様に小型化、薄型化が望まれている。電気
二重層コンデンサとしては巻回型および平板型の
２種類が存在するが、薄型化のためには後者の平
板型のものが適している。 平板型の電気二重層コンデンサの一例を第２図
に示す。この電気二重層コンデンサ１では、ブチ
ルゴムまたはエチレンプロピレンゴムなどからな
るガスケツト２内にセパレータ３を介して対向配
置された１対の分極性電極４，５が収納されてい
る。セパレータ３は、上下の分極性電極４，５間
の電子伝導を妨げ、他方イオンを透過させる機能
を果すものであり、通常50％硫酸などの電解液を
含浸してなるポリプロピレン微孔性フイルムや不
織布により構成されている。分極性電極４，５
は、固型状炭素質成形体からなり、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の
デイスパージヨンなど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
を打抜いたもので構成される。 ６，７は集電体を示し、分極性電極４，５を気
密的に封止する機能をも果たすものであり、導電
性カーボンによる導電性を付与したブチルゴムや
エチレンプロピレンゴムあるいはポリイソブチレ
ンなどのプラスチツクシートにより構成されてい
る。この集電体６，７は、ガスケツト２の両面に
たとえばゴム系接着剤を印刷法などにより塗布し
た後、貼り合わせることによりガスケツト２に接
着・固定される。素子内部を減圧状態で気密封止
することが望ましいため、通常は、この接着作業
は減圧雰囲気下で行なわれる。 ［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記した電気二重層コンデンサ
１では、接着剤８，９を用いるものであるため、
接着剤の塗布および硬化処理等の煩雑かつ長時間
の作業を実施しなければならない。 また、接着剤８，９を塗布するに際し、ゴム材
料の膨潤により集電体６，７ならびにガスケツト
２の寸法変化が生じるので作業性が極めて悪く、
また接着部の気密性が充分とはならず、したがつ
て電解液の漏洩・揮散が生じがちであつた。 よつて、この発明の目的は、接着剤使用に起因
する上記問題点を解消することができ、したがつ
て簡単な工程で能率良く製造することができ、か
つ気密性に優れた高信頼性の電気二重層コンデン
サを提供することにある。 ［問題点を解決するための手段および作用］ この発明の電気二重層コンデンサは、電気絶縁
性でイオン透過性のセパレータと、このセパレー
タを挟んで対向配置された１対の分極性電極と、
各分極性電極の外側に配置された１対の集電体
と、分極性電極を１対の集電体間に収納するため
のガスケツトとを備える。 そして、ガスケツトは加硫ゴムよりなる基体
と、基体の両面にポリオレフイン系樹脂を熱融着
して形成された樹脂層とからなり、かつ集電体が
ガスケツトに熱融着されていることを特徴とする
ものである。 この発明では、ガスケツトが加硫ゴムよりなる
基体を用いるものであり、基体の両面に上述のよ
うにポリオレフイン系樹脂が熱融着されている。
したがつて、(イ)全体としてゴム弾性を有し、(ロ)熱
融着により集電体を貼り付け可能な表面を有し、
かつ(ハ)熱融着時に溶融軟化による変形が少ない。 電気二重層コンデンサでは、高耐圧化を図る場
合、通常、第３図に示すように複数の素子１１を
直列接続してケース１２内に収納して１個の部品
とする。この場合、各素子１１は、単に積層する
だけでなく、加圧気味に一体化してケース１２に
収納する。したがつて、電気二重層コンデンサの
ガスケツトを中に収納される分極性電極よりも若
干厚めのもので構成しておき、積層一体化する際
の加圧力により分極性電極部分と同等の厚みに変
形するようにしておけば製造容易である。よつ
て、上記(イ)の特性すなわちゴム弾性を有すること
が好ましいことがわかる。のみならず、等価直列
抵抗の安定化および気密性の改善のためにも、ガ
スケツトが全体としてゴム弾性を有することが好
ましい。 また、この発明では、ガスケツトが(ロ)熱融着に
より接着可能な表面を有するものであるため、接
着剤を用いずに集電体を熱融着することが可能と
されでいる。 ところで、上記(イ)および(ロ)の２種の条件のみを
満足するものでよければ、或る種のホツトメルト
材やエラストマーによりガスケツトを構成するこ
とも可能である。しかしながら、この種の材料で
は、熱融着時にガスケツト全体が溶融軟化し、第
４図に示すようにガスケツト１３が変形し、製造
困難となるだけでなく、たとえ製造可能であつた
としても設計どおりの寸法の素子を得ることがで
きない。よつて、ガスケツトは(ハ)の特性をも有す
るものでなければならない。そこで、この発明で
は、上記(イ)〜(ハ)の条件を満たすために、加硫ゴム
よりなる基体を用いてガスケツトが構成されてい
る。 したがつて、この発明では、ガスケツトが加硫
ゴムよりなる基体と、基体の両面にポリオレフイ
ン系樹脂を熱融着して形成された樹脂層とからな
るため、接着剤を用いずに熱融着により集電体を
ガスケツトに貼り付けることができ、また寸法安
定性に優れた製品を得ることが可能とされてい
る。 ［実施例の説明］ 第１図は、この発明の一実施例の断面図であ
る。この電気二重層コンデンサ２１では、電気絶
縁性でイオン透過性のセパレータ２３の両側に１
対の分極性電極２４，２５が対向配置されてい
る。セパレータ２３および分極性電極２４，２５
は、第２図に示した従来の電気二重層コンデンサ
の場合と同種の材料で構成することができる。 ところで、この実施例ではガスケツトは、ガス
ケツト半体２２ａ，２２ｂを相互に熱融着して一
体化したもので構成されている。この一体化のた
めに、ガスケツト半体２２ａ，２２ｂは、ともに
加硫ゴムからなる基体３１ａ，３１ｂと、基体３
１ａ，３１ｂの両面に形成された樹脂層３２ａ，
３２ｂを有する。また、セパレータ２３は、ガス
ケツト半体２２ａ，２２ｂの熱融着に際し、両ガ
スケツト半体２２ａ，２２ｂ間に挾持され、した
がつてガスケツト半体２２ａ，２２ｂと一体化さ
れている。各ガスケツト半体２２ａ，２２ｂの外
側には、集電体２６，２７が熱融着されている。 第１図の電気二重層コンデンサの製造方法の一
例を示すと、第５図に示すように厚み0.5mmの未
加硫エチレンプロピレンゴムシート３１の両面
に、厚み50μｍの低密度ポリエチレンフイルム３
２を貼り付け、１〜５Kg／cm²程度の圧力をかけプ
レスした状態で加熱・加硫する。このようにして
得られた積層シートから打ち抜き手段などを用い
て各ガスケツト半体２２ａ，２２ｂを得る。 なお、加熱・加硫初期にはゴムシート表面でポ
リエチレンと未加硫のゴムが熱融着し、続いてゴ
ムシート内部を加硫が進行し、その結果加硫ゴム
の表面にポリエチレンフイルムが強固に接着され
て一体化した状態となる。 上述のようにして用意されたガスケツト半体２
２ａ，２２ｂ間にセパレータ２３を挾持させて熱
溶着し、しかる後分極性電極２４，２５をセパレ
ータ２３の両面に配置した状態で集電体２６，２
７で閉成し、加熱することにより集電体２６，２
７をガスケツトの両面に熱融着することができ
る。 ところで、上記実施例では、基体表面に形成さ
れる樹脂層としてポリエチレンを用いたものを示
したが、ポリエチレンの場合には同種材料間のみ
の熱融着しか行なうことができない。特に、非水
溶液系電解液を用いた電気二重層コンデンサの場
合には、集電体してステンレスやアルミニウムな
どの金属を使用することができ、その場合ガスケ
ツト表面がこれらの金属と熱融着し得るものであ
ることが望まれる。このような要望を満たすに
は、上述した低密度ポリエチレンフイルムに代え
て、たとえばアイオノマー、エチレン−アクリル
酸共重合体またはカルボキシル基を含む変性ポリ
エチレンもしくは変性ポリプロピレンを用いるこ
とにより、全く同様の処理により目的を達するこ
とができる。 したがつて、この発明において基体表面に形成
される樹脂層を構成するポリオレフインとして
は、低密度ポリエチレン、アイオノマー、エチレ
ン−アクリル酸共重合体、またはカルボキシル基
を含む変性ポリエチレンもしくは変性ポリプロピ
レンを例示することができる。 また、ガスケツトの基体を構成するゴム材とし
ても、エチレンプロピレン共重合体ゴムまたはエ
チレンプロピレンターポリマのようなエチレンプ
ロピレンゴムのほか、ブチルゴムなど種々のもの
を用いることができ、同様にポリオレフイン系フ
イルムと熱融着することができる。もつとも、熱
融着力の点から、ゴムとポリオレフイン系フイル
ムとの間にプライマー層を介在させた方が望まし
い場合がある。基体を構成するゴム材の種類や配
合ならびにポリオレフイン樹脂の種類、グレード
およびプライマーの有無等については、それぞれ
の組合わせにおいて接着力その他を考慮して最も
望ましいものを選択すればよい。 第１図実施例では、ガスケツト半体２２ａ，２
２ｂを用いてガスケツトを構成したが、第６図に
示すように、１個の部材からなるガスケツト４２
を用いて電気二重層コンデンサを構成してもよ
い。第６図の実施例では、ガスケツト４２は、基
体４２ａと、基体４２ａの両面に形成された樹脂
層４２ｂとからなる。そして、セパレータ４３
は、ガスケツト４２の一方面と、一方の集電体４
６との間に周縁を挟まれた状態で集電体４６およ
びガスケツト４２に熱融着されて一体化されてい
る。その他の構成については、第１図実施例と同
様である。 さらに、第６図実施例とは異なり、第７図に示
すようにセパレータ６３をガスケツト６２と一体
化しなくともよい。第７図実施例では、セパレー
タ６３の周縁は、一方の分極性電極６４を取り囲
むように折曲げられている。したがつて、素子内
部で分極性電極６４，６５が移動したとしても、
両分極性電極６４，６５が接触し短絡するおそれ
がないように構成されている。 次に、具体的な実験例につき説明する。 未加硫状態のエチレンプロピレンターポリマー
ゴム（EPDM）シート（厚み：0.5mm）の両面に
低密度ポリエチレンフイルム（厚み：0.05mm）を
積層し、約３Kg／cm²の圧力をかけてプレスし、そ
の状態で約160℃の温度に保ち加硫処理を行なつ
た。得られた積層シートを内径7.0mm、外径10.5
mmの環状に打ち抜き、ガスケツトとした。次に、
カーボンを用いて導電性を付与した厚み0.1mmの
ポリエチレンフイルムを直径10.5mmの円形に打ち
抜き、集電体とし、上記ガスケツトの一方面にヒ
ートシール法により熱融着した。 粉末活性炭にクロロスルホン化ポリエチレンデ
イスパージヨンをバインダとして添加し加圧成形
して得られた１対の固型炭素質形成体（直径6.0
mm、厚み0.3mm）よりなる分極性電極を用意し、
該分極性電極間にポリプロピレンからなる微孔性
のフイルム（厚み25μｍ、直径7.0mm）を挾持し、
30％硫酸を含浸させ、これらを上述したガスケツ
トおよび集電体で形成した凹部内に収納し、さら
に他方の集電体をその上に載置し、減圧雰囲気下
において上に重ねられた他方の集電体をガスケツ
トに対し熱融着し、素子内を気密封止した。得ら
れた電気二重層コンデンサを６個積層し、第３図
に示したように加圧気味にケース内で一体化し
て、5.5V定格の電気二重層コンデンサを作製し
た。 比較のために、加硫されたエチレンプロピレン
ターポリマーゴムシート（厚み0.65mm）を打ち抜
いて、実施例と同様の形状のガスケツトを用いて
電気二重層コンデンサを製作した。ここでは、カ
ーボンにより導電性を付与したポリイソブチレン
フイルム（厚み0.2mm）を実施例と同一形状に打
ち抜いて集電体とした。また、ガスケツトと集電
体の接着は、架橋反応型のゴム系接着剤を印刷法
によりガスケツト表面に塗布し、加熱により有機
溶剤を揮散させた後貼り合わせ、加圧することに
より行なつた。接着後85℃の温度で硬化処理を行
なつた。他の構成については、すべて実施例と同
一にして、同様に電気二重層コンデンサ素子を６
個積層してなる電気二重層コンデンサを作製し
た。 上述した実施例および従来例の各電気二重層コ
ンデンサの高温放置試験を行なつた。条件は、85
℃の温度で1000時間である。この高温放置前後の
特性および重量変化を、下記の表に示す。

【表】 上記表から、実施例の電気二重層コンデンサで
は、高温放置後であつても静電容量がほとんど低
下しないことがわかる。また、等価直接抵抗につ
いても高くならず、さらに重量減少率も極めて小
さいことがわかる。これに対して、従来例では、
高温放置後静電容量がかなり低下し、等価直列抵
抗が増大し、かつ重量もかなり減少することがわ
かる。 ［発明の効果］ この発明では、ガスケツトが加硫ゴムよりなる
基体と、基体の両面にポリオレフイン系樹脂を熱
融着して形成された樹脂層とからなり、集電体が
ガスケツトに熱融着されている。よつて、接着剤
を用いずに簡単に電気二重層コンデンサを製造し
得るだけでなく、接着作業に伴う膨潤等に起因す
る寸法変化がないため作業性も大幅に改善され
る。また、熱融着時にガスケツトの変形がなく、
したがつて寸法安定性および外観に優れた製品を
得ることができる。のみならず、接着剤を用いる
ものでなく、熱融着により分極性電極をガスケツ
ト内に封止するものであるため、気密性も大幅に
改善され、よつて高温環境のように苛酷な条件下
で用いられたとしても、電解液の漏洩・揮散があ
まり起こらず、したがつて信頼性に優れた電気二
重層コンデンサを実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例の断面図であ
る。第２図は、従来の電気二重層コンデンサを示
す断面図である。第３図は、電気二重層コンデン
サ素子を積層してなる電気二重層コンデンサを示
す略図的断面図である。第４図は、エラストマー
を用いてガスケツトを構成した場合の問題点を説
明するための断面図である。第５図は、第１図実
施例のガスケツトを構成するのに用いたゴムシー
トおよび樹脂層を示す断面図である。第６図は、
この発明の第２の実施例を示す断面図であり、第
７図は第３の実施例を示す断面図である。 図において、２１は電気二重層コンデンサ、２
２ａ，２２ｂはガスケツトを構成するガスケツト
半体、２３はセパレータ、２４，２５は分極性電
極、２６，２７はセパレータ、３１ａ，３１ｂは
基体、３２ａ，３２ｂは樹脂層を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電気絶縁性でイオン透過性のセパレータと、 セパレータを挟んで対向配置された１対の分極
   性電極と、 各分極性電極の外側に配置された１対の集電体
   と、 分極性電極を前記１対の集電体間に収納するた
   めのガスケツトとを備え、 前記ガスケツトは、加硫ゴムよりなる基体と、
   基体の両面にポリオレフイン系樹脂を熱融着して
   形成された樹脂層とからなり、かつ前記集電体は
   前記ガスケツトに熱融着されていることを特徴と
   する、電気二重層コンデンサ。 ２ 前記ポリオレフイン系樹脂は、低密度ポリエ
   チレン、アイオノマー、エチレン−アクリル酸共
   重合体またはカルボキシル基を含む変性ポリエチ
   レンもしくは変性ポリプロピレンからなる群から
   選択した樹脂である、特許請求の範囲第１項記載
   の電気二重層コンデンサ。 ３ 前記加硫ゴムはエチレンプロピレンゴムであ
   り、前記ポリオレフイン系樹脂は低密度ポリエチ
   レンであり、前記集電体はカーボンにより導電性
   を付与したポリエチレンまたはエチレン−プロピ
   レン共重合体である、特許請求の範囲第１項記載
   の電気二重層コンデンサ。