JPS63308308A - 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、所定数のコイン型電気二重層コンデンサユニ
ットセルを外装ケース内に収納した電気二重層コンデン
サに関するものである。

（従来の技術） 電気二重層コンデンサは、活性炭などよりなる表面積の
大きい分極性電極と電解液との界面で形成される電気二
重層に電荷を蓄積することを原理とするものであり、そ
の他のコンデンサよりも溝かに大きな静電容量が得られ
る点で注目されている。

第１図には電気二重層コンデンサのコイン型ユニットセ
ルの一般的な構造が示されている。第１図において、活
性炭粉末もしくは活性炭繊維を主成分とする分極性電極
ｌが、導電性接着層５によって金属ケース３に固着され
ており、同様に導電性接着層５゛によって金属ケース４
に固着された分極性電極２が、多孔性セパレータ６を介
して、分極性電極１と対向して配置されている。セパレ
ータ６および分極性電極１．２に電解液を含浸させ、バ
ッキング７を介して金属ケース３および４がカシメ加工
により封口されてユニットセル８が得られる。

このような電気二重層コンデンサの主な用途であるＲＡ
Ｍ−Ｉ　Ｃメモリなどのバックアップ電源としては、５
．５ｖの使用電圧が要求されるのに対して、前記コイン
型ユニットセルの耐電圧は水溶液系の電解液を用いた場
合は約Ｏ，ａ　Ｖ、非水溶媒系の電解液を用いた場合は
約１．８　Ｖであるため、通常はユニットセルを直列に
２〜７個積側稜て使用する必要がある。

このようなコイン型ユニットセル８を積層して用いる際
には従来、第８図に示すような積層構造が採用されてい
る。第８図において、有底円筒状の金属製外装ケース９
内にユニットセル８が直列に３側稜層して収納されてい
る。このセル積層体１０の側面と外装ケース９の内側面
との間には円筒状の、好ましくはポリプロピレン製の絶
縁スリーブ１］が介装されており、セル積層体１０の上
面には外部端子１２ａを有する一方側の電極の第１端子
板１２が配置され、この第１端子板１２の上面には電気
絶縁板１３を挟持するようにして外部端子１４ａを有す
る他方側の電極の第２端子板１４とからなる封口部材１
５が配置されている。

さらに、金属製外装ケース９の開口部９ａを内側にカシ
メ加工することによってセル積層体１０は外装ケース９
内に固定され、かつ金属製外装ケース９と第２端子板１
４との電気的接続が保持されるようになっている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、酵述の従来の積層構造においては、ユニ
ットセル８相互間またはセル積層体１０と端子板１２．
１４もしくは金属製外装ケース９はそれぞれ互いに機械
的に当接することによって電気的な接続を保持している
。したがって、このような積層構造においては、ユニッ
トセル８の一部に、所定の厚みよりも（Ｉかでも薄いも
のが含まれた場合には、当接部分にゆるみ、あるいは隙
間が生じるために電気的な接続が不良となったり、端子
板１２．１４が回転してしまったりする。一方、所定の
厚みよりも厚いものが含まれた場合には金属製外装ケー
ス９をカシメ加工する際に、ユニットセル８に過大な圧
力が加わるためにユニットセル８が変形するばかりか、
ときにはユニットセル８の封口性が損なわれて電解液が
漏れ出すことがあるという問題点があり、カシメ工程で
の不良品の発生率が高く、カシメ圧の調整にはかなりの
熟練が要求されていた。

なお、この点に関して例えば特願昭５８−１２２８４０
号（特開昭６０−１５９１］号）においては、端子板ま
たは外装ケースとセル積層体との間に金属緩衝材を配置
するようにしているが、これによると接点箇所の増加に
伴フて等個直列抵抗値が大きくなり、電気二重層コンデ
ンサの特性上好ましくない。

本発明は上述した従来の欠点を解決するもので、その目
的は接点箇所を増加することなく、ケースのカシメ時に
コンデンサユニットセルに加えられる機械的ストレスを
吸収し得る構造を備え、かつ電気的接続不良や電解液の
漏れのない信頼性の高い積層型の電気二重層コンデンサ
を提供することを目的としている。

（問題点を解決するための手段） このような目的を達成するために、本発明においては少
なくとも一方の第１端子板または第２端子板に金属緩衝
材を使用するものであって、その要旨とするところは、
有底円筒状の金属製外装ケース内に、一対の分極性電極
をセパレータを介して対向させて金属ケースに収容した
コイン型電気二屯層コンデンサユニットセルのセル積層
体を収納するとともに、セル積層体上に電気絶縁板を介
して第１端子板と第２端子板を対設してなる封［１部材
を第１端子板がセル積層体の一方の電極に接するように
配置し、外装ケースの開１］部を第２端子板に接するよ
うに内方にカシメ加工してなる電気二重層コンデンサに
おいて、少なくともいずれか一方の電極板を金属緩衝材
で形成したことを特徴とする電気二重層コンデンサを提
供するものである。

本発明で用いられる端子板を構成する金属緩衝材として
は、例えばベリリウム・銅合金、チタン・銅合金、リン
青銅などの銅合金のほか、各種のステンレス鋼などの金
属よりなるバネ部材が好適に使用されるが、導電性が優
れている点で前記の銅合金などが特に好適に使用される
。また、電気的接続を良好にするために、亜鉛、銅、錫
またはハンダなどによるメッキ処理などを施した金属材
料を用いることもできる。

このような材料を用いて、ユニットセルの積層方向に変
位可能な金属緩衝材、例えば金属性バネ部材が構成され
るが、このようなバネ部材などの形状は、特に限定され
るものではなく、積層体の構造に対応して、板バネ、コ
イルバネ、皿バネ、線状ハネなどの金属性バネ部材など
から適宜選定される。

本発明における端子板はこのような金属緩衝材よりなり
、封口部材に組み込まれ、外装ケース中においてユニッ
トセルの積層１方向に変位可能になっている。

本発明で用いる分極性電極の材質については、特に限定
されないが、電解液に対して電気化学的に不活性で、か
つ比表面積の大きい活性炭粉末あるいは活性炭繊維を使
用するのが好ましい。

特に、活性炭粉末にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴ
ＦＥ）などの結着剤を添加し、ロール成型してシート化
し、さらに必要に応じて延伸処理などを施した電極は、
単位体積当りの容量、強度および長期信頼性に優れてい
るので好適に使用される。

本発明で用いるセパレータとしては電気二重層コンデン
サ用の通常のセパレータ、例えばポリプロピレンｍ維不
織布またはガラス繊維混抄不織布よりなるセパレータを
使用することができる。

本発明で用いる電解液としては、特に限定されるもので
はなく、電気二重層コンデンサ用として通常に用いられ
るもの、すなわち電気化学的に安定な溶質（電解質）を
極性有機溶媒に溶解したものが適宜使用される。電解液
の溶媒としては、プロピレンカーボネート、ブチレンカ
ーボネート、γ−ブチロラクトン、アセトニトリル、ジ
メチルホルムアミド、１．２−ジメトキシエタン、スル
ホラン、ニトロメタンなどが好適に使用される。

電解液の溶質としては、例えば過塩素酸、６フツ化リン
酸、４フツ化ホウ酸、パーフルオロアルキルスルホン酸
などのアルカリ金属塩、テトラアルキルアンモニウム塩
、テトラアルキルホスホニウム塩などが挙げられ、これ
らの溶質を前記の溶媒に０．１〜３．０Ｍ／ｆｆｉ、好
ましくは０．５〜１．５Ｍ／４Ｚの濃度で溶解させた電
解液が好適に使用される。

（作用） 本発明による積層型の電気二重層コンデンサにおいては
、セル積層体に取付けられる端子板が、ユニットセルの
積層方向に変位可能な金属緩衝材、例えば金属製バネ部
材よりなるため、ユニットセルに厚みのバラツキがあっ
て、セル積層体としての厚みが所定の厚みから変動した
場合でも、前記金属緩衝材がユニットセルの積層方向に
変位することによって厚みのバラツキを有効に吸収する
ことができる。また、金属緩衝材の変位領域を適宜設定
することにより、外装ケースをカシメ加工したときに、
電気的な接続を好適に保持することができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。説明
するのに先立って、従来と同一部位には同一符号を付け
て説明する。

［第１の実施例］ 先ず、第２図に示す第１の実施例について説明すると、
コイン型の電気二重層コンデンサのユニットセル８が直
列に３側稜層されてなるセル積層体１０が有底円筒状の
金属製外装ケース９内に収納されている。セル積層体１
０の上面には一方側の電極の第１端子板１２Ａが取付け
られ、さらにこの第１端子板１２Ａの上面には電気絶縁
板１３を介して他方側の電極の第２端子板１４が配置さ
れている。これらの第１＃４子板１２Ａ、電気絶縁板！
３および第２端子板１４とで封口部材１５が構成され、
第１端子板１２Ａおよび第２端子板１４はそれぞれ一体
的に外部端子１２ａ、１４ａを任している。

特に、第１端子板１２Ａは、第３図乃至第５図に示す形
状の突起１２ｂを有するリン青銅製の板バネ部材（板厚
０．５　ｍｍ、直径１５ｍｍ）よりなるものであり、ユ
ニットセル８の積層方向に伸縮可能に介装されている。

次に、作用について説明する。第２図において、外装ケ
ース９の開口部９ａをカシメ加工する場合に、ユニット
セル８のセル積層体１０としての厚みが所定の厚みより
薄いときには、第１端子板１２Ａが積層方向に伸張し、
一方、セル積層体１０の厚みが所定の厚みよりも厚いと
きには第１端子板１２Ａが積層方向に収縮することによ
り、ユニットセル８の厚みのバラツキが効果的に吸収さ
れる。したがって、ユニットセル８の厚みのバラツキに
拘らず、ユニットセル８相互間およびセル積層体１０と
端子板１２Ａとの間、さらには端子板１４と外装ケース
９との間の電気的な接続を好適に保持することができる
。

なお、本実施例においては、一方側の電極の第１端子板
１２Ａが板バネ部材よりなるものである場合について説
明したが、他方側の電極の第２端子板１４が板バネ部材
よりなるものであっても同様の効果が得られる。また、
板バネ部材の代りにコイルバネ、１バネ、線状バネその
他のバネ部材を用いることができる。

餌述のようにして作製したユニットセル８は、電解液と
して、４フツ化ホウ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０．５　Ｍ／ｆｆの濃度で溶解し
たものを使用しており、耐電圧は！、８　Ｖである。

このユニットセル（厚みの範囲１．９８〜２．ｌｌｎｍ
、直径１８．４ｍ１］１）を使用し、積層型の電気二重
層コンデンサとして第２図に示す本発明による製品と、
第８図に示す従来品とをそれぞれ１０００個作製して電
気的な接続不良および漏液不良の発生数を比較した。

その結果、従来品については接続不良が１８個、漏液不
良が１］個発生したのに対して、本発明による製品につ
いては、接続不良および漏液不良の発生は全く認められ
なかった。

［第２の実施例］ 第６図に示した第２の実施例においても同様に、有底円
筒状の金属製外装ケース９を備え、この外装ケース９内
には３個のコイン型コンデンサユニットセル８を積層し
た状態で、その周囲を電気絶縁性の熱収縮性スリーブ１
６にて被覆してなるセル積層体１０が収納されている。

このセル積層体１０の上部には封口部材１５が配置され
ている。

この封口部材１５は例えば皿バネ状金属緩衝材からなる
緩衝部１２ｃと外部端子１２ａとからなる第１端子板１
２Ｂと、同様に例えば皿バネ状金属緩衝材からなる緩衝
部１４ｃと外部端子１４ａとからなる第２端子板１４Ｂ
とを電気絶縁板１３を挟んで対設したものからなり、こ
の場合第１端子板１２Ｂがセル積層体１０の一方の電極
面に接触するように配置される。金属Ｍ衝打はステンレ
ス、リン存銅、バネ鋼板などである。そして、外装ケー
ス９の開口部９ａが第２端子板１４Ｂの周縁に接触する
ようにカシメ加工される。

この実施例において、端子板１２Ｂ、１４Ｂのいずれか
一方は上述のカシメ加工時の機械的ストレスを吸収する
ように配置されているので、外装ケース９の開口部９ａ
のカシメ圧はいずれか一方の端子板１２Ｂ、１４Ｂまた
はその両方にて適度に緩衝される。よって、コンデンサ
ユニットセル８から電解液が漏れ出るおそれはない。ま
た、端子板１２Ｂ、１４Ｂが圧縮される際の反発力にて
第１端子板１２Ｂとセル積層体１０との間、および第２
端子板１４Ｂと外装ケース９の開口部９ａのカシメ部分
との間の圧接力が高められるので、封口部材１５が外装
ケース９の開口部９ａ内において不用意に回転するよう
なこともない。

［第３の実施例］ 上述した第２の実施例では第１端子板１２Ｂと第２端子
板１４Ｂとの間を電気絶縁板１３にて絶縁し、セル積層
体ｌＯの周囲と外装ケース９の内面との間をスリーブ１
６にて絶縁しているが、第７図に示す第３の実施例のよ
うな有底円筒状の絶縁筒１７にて上述した双方の絶縁を
行なうこともできる。この絶縁筒１７は第１端子板１２
Ｂと第２端子板１４Ｂとの間に介在される底壁１７ａと
、セル積層体１０の周面と外装ケース９の内面との間を
絶縁する筒状側壁１７ｂとを合成樹脂により一体成形し
たものからなり、その開口部を下向きにして外装ケース
９内に収納されるものである。

（発明の効果） 上記した各実施例の説明から明らかなように、本発明に
よれば、第１および第２端子板１２Ａ。

１２Ｂと１４．１４Ｂ間に電気絶縁板１３を挟んでなる
封［１部材１５内の少なくともいずれか一方の端子板１
２Ａ、１２Ｂ、１４．１４Ｂを金属緩衝材としたことに
より、コンデンサユニットセル８を過大なカシメ圧より
効果的に保護し得るとともに、外装ケース９の開口部９
ａ内における封口部材１５の回転をも防止することがで
きる。また、セル積層体１０と外装ケース９および端子
板１２Ａ、１２Ｂと１４．１４Ｂとの間における接点数
を特に増やす必要がないため、電気二重層コンデンサの
特性上好ましいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は電気二重層コンデンサのユニットセルの構造を
示す部分断面図、第２図は本発明に係る積層型の電気二
重層コンデンサの第１の実施例を示す断面図、第３図乃
至第５図は本発明に係る積層型の電気二重層コンデンサ
に用いる端子板の一実施態様を示す図であり、第３図は
その平面図、第４図は第３図におけるＡ−Ａ矢視断面図
、第５図は第３図におけるＢ−Ｂ矢視断面図、第６図は
本発明に係る積層型の電気二重層コンデンサの第２の実
施例を示す断面図、第７図は本発明に係る積層型の電気
二重層電解コンデンサの第３の実施例を示す断面図、第
８図は従来の積層型の電気二重層コンデンサを示す断面
図である。 １．２−分極性電極、 ３．５−金属ケース、 ５．５゛−導電性接着層、 ６−セパレータ、 ７−バッキング、 ８・・・ユニットセル、 ９・・・外装ケース、 １０−・・セル積層体、 １］．１６・−スリーブ、 １２．１２Ａ、１２Ｂ・−第１端子板、１３−・絶縁板
、 １４．１４Ｂ−一第２端子板、 １５−・・封口部材、 １７−・・絶縁筒。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ［１］有底円筒状の金属製外装ケース内に、一対の分極
   性電極をセパレータを介して対向させて金属ケースに収
   容したコイン型電気二重層コンデンサユニットセルのセ
   ル積層体を収納するとともに、セル積層体上に電気絶縁
   板を介して第１端子板と第２端子板を対設してなる封口
   部材を第１端子板がセル積層体の一方の電極に接するよ
   うに配置し、外装ケースの開口部を第２端子板に接する
   ように内方にカシメ加工してなる電気二重層コンデンサ
   において、少なくともいずれか一方の電極板を金属緩衝
   材で形成したことを特徴とする電気二重層コンデンサ。