JPH1187195A - 電気二重層コンデンサおよびその製造方法 - Google Patents
電気二重層コンデンサおよびその製造方法Info
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- JPH1187195A JPH1187195A JP9241261A JP24126197A JPH1187195A JP H1187195 A JPH1187195 A JP H1187195A JP 9241261 A JP9241261 A JP 9241261A JP 24126197 A JP24126197 A JP 24126197A JP H1187195 A JPH1187195 A JP H1187195A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
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- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 水分によって悪影響を受けない非水電解液を
用いた電気二重層を得る。 【解決手段】 分極性電極、集電体および電解液からな
るコンデンサ要素を、少なくとも一層の合成樹脂フィル
ムあるいは合成樹脂フィルムと金属フィルムとの積層フ
ィルムからなる袋状体に収容し、袋状体の内部を減圧し
て密封して袋状体とコンデンサ要素を密着した単位電気
二重層コンデンサの複数個を減圧した気密のコンデンサ
容器に収容されており、コンデンサ容器には、内外圧の
差によって変位する部材を設けられており、内外圧の差
によって変位した部材で圧力を与えた電気二重層コンデ
ンサ。
用いた電気二重層を得る。 【解決手段】 分極性電極、集電体および電解液からな
るコンデンサ要素を、少なくとも一層の合成樹脂フィル
ムあるいは合成樹脂フィルムと金属フィルムとの積層フ
ィルムからなる袋状体に収容し、袋状体の内部を減圧し
て密封して袋状体とコンデンサ要素を密着した単位電気
二重層コンデンサの複数個を減圧した気密のコンデンサ
容器に収容されており、コンデンサ容器には、内外圧の
差によって変位する部材を設けられており、内外圧の差
によって変位した部材で圧力を与えた電気二重層コンデ
ンサ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気二重層コンデ
ンサに関し、とくに非水電解液を用いた電気二重層コン
デンサに関し、高信頼性の品質の優れた電気二重層コン
デンサに関する。
ンサに関し、とくに非水電解液を用いた電気二重層コン
デンサに関し、高信頼性の品質の優れた電気二重層コン
デンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】電気二重層コンデンサには、電解液とし
て水性電解液を用いたものと非水電解液を用いたものが
ある。水性電解液を用いたものはコンデンサの耐電圧が
水の分解電圧によって制限を受けるのに対して、非水電
解液を用いたコンデンサでは、耐電圧の高いものを得る
ことができるので、単位体積当たりの蓄積エネルギを大
きくすることができる。非水電解液としては、一般に
は、テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレート
をその代表とするオニウムイオン系電解質を炭酸プロピ
レンなどの水素イオンを放出しない極性溶媒に溶かした
溶液を用いている。
て水性電解液を用いたものと非水電解液を用いたものが
ある。水性電解液を用いたものはコンデンサの耐電圧が
水の分解電圧によって制限を受けるのに対して、非水電
解液を用いたコンデンサでは、耐電圧の高いものを得る
ことができるので、単位体積当たりの蓄積エネルギを大
きくすることができる。非水電解液としては、一般に
は、テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレート
をその代表とするオニウムイオン系電解質を炭酸プロピ
レンなどの水素イオンを放出しない極性溶媒に溶かした
溶液を用いている。
【０００３】非水電解液中に、分解電圧の低い水が混入
すると非水電解液の分解が始まるより前に、水の電気分
解が起こり、非水電解液の特性を発揮できなくなるの
で、水の混入を極力避けなければならない。そのため、
構成部品から十分に脱水し、さらに組み立て作業は極め
て乾燥した雰囲気中で行わねばならず、また、製造した
コンデンサ中へ空気中の水分の侵入を避けるように密封
されねばならない。
すると非水電解液の分解が始まるより前に、水の電気分
解が起こり、非水電解液の特性を発揮できなくなるの
で、水の混入を極力避けなければならない。そのため、
構成部品から十分に脱水し、さらに組み立て作業は極め
て乾燥した雰囲気中で行わねばならず、また、製造した
コンデンサ中へ空気中の水分の侵入を避けるように密封
されねばならない。
【０００４】電気二重層コンデンサの製造は、活性炭、
カーボンブラック、フッ素樹脂結合剤等を混練して、ア
ルミニウム等からなる集電体上に塗布、または板状体を
重ね合わせ、セパレータを介して積層、あるいは積層体
を巻回して、コンデンサ要素を作製し、真空下で加熱し
て脱水した後に、非水電解液を注入し、コンデンサ容器
に入れて、端子等を接続した後に封孔処理を行ってい
る。
カーボンブラック、フッ素樹脂結合剤等を混練して、ア
ルミニウム等からなる集電体上に塗布、または板状体を
重ね合わせ、セパレータを介して積層、あるいは積層体
を巻回して、コンデンサ要素を作製し、真空下で加熱し
て脱水した後に、非水電解液を注入し、コンデンサ容器
に入れて、端子等を接続した後に封孔処理を行ってい
る。
【０００５】また、電気二重層コンデンサの構成材料で
ある活性炭は、吸着活性部位に残存官能基を保有すると
ともに、水分、有機物を吸着していることがあり、これ
らは電気二重層コンデンサとして動作させた場合に、脱
離したり、電気化学反応を起こして、二酸化炭素等を生
ずることもあった。そこで、電気二重層コンデンサに通
電して外部に放出する方法も提案されているが、構成材
料の層間に生じた液体、気体の反応生成物を完全に除去
することは困難であった。
ある活性炭は、吸着活性部位に残存官能基を保有すると
ともに、水分、有機物を吸着していることがあり、これ
らは電気二重層コンデンサとして動作させた場合に、脱
離したり、電気化学反応を起こして、二酸化炭素等を生
ずることもあった。そこで、電気二重層コンデンサに通
電して外部に放出する方法も提案されているが、構成材
料の層間に生じた液体、気体の反応生成物を完全に除去
することは困難であった。
【０００６】また、電気二重層コンデンサを剛体の容器
に入れることなく、ポリエチレン／アルミニウム／ポリ
エチレンからなる２枚の複合シートを加圧して融着し、
アセトニトリルを溶媒とした電気二重層コンデンサが
Ｘ． Ａｎｄｒｉｅｕ等によって提案されている（The
6th International Seminar on Double Layer Capacito
rs and Similar Energy Storage Devices, 'Design and
Performance of New High Energy Density Supercapac
itors', 1996）。しかしながら、Ｘ． Ａｎｄｒｉｅｕ
等は、可撓性のシートを電気二重層コンデンサの容器と
して用いるという方法を提案しているのみであった。
に入れることなく、ポリエチレン／アルミニウム／ポリ
エチレンからなる２枚の複合シートを加圧して融着し、
アセトニトリルを溶媒とした電気二重層コンデンサが
Ｘ． Ａｎｄｒｉｅｕ等によって提案されている（The
6th International Seminar on Double Layer Capacito
rs and Similar Energy Storage Devices, 'Design and
Performance of New High Energy Density Supercapac
itors', 1996）。しかしながら、Ｘ． Ａｎｄｒｉｅｕ
等は、可撓性のシートを電気二重層コンデンサの容器と
して用いるという方法を提案しているのみであった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、可撓性のシ
ートからなる袋状体にコンデンサ要素を収容した電気二
重層コンデンサにおいて、水分を除去しつつコンデンサ
要素を袋状体に封入した電気二重層コンデンサを提供す
ることを課題とするものである。また、本発明は、可撓
性のシートからなる袋状体にコンデンサ要素を収容した
電気二重層コンデンサにおいて、初期充放電に伴って発
生する気体を除去可能な電気二重層コンデンサを提供す
ることを課題とするものである。さらにまた、可撓性の
シートからなる袋状体にコンデンサ要素を収容した電気
二重層コンデンサにおいて、電気的特性の向上した電気
二重層コンデンサを提供することを課題とするものであ
る。
ートからなる袋状体にコンデンサ要素を収容した電気二
重層コンデンサにおいて、水分を除去しつつコンデンサ
要素を袋状体に封入した電気二重層コンデンサを提供す
ることを課題とするものである。また、本発明は、可撓
性のシートからなる袋状体にコンデンサ要素を収容した
電気二重層コンデンサにおいて、初期充放電に伴って発
生する気体を除去可能な電気二重層コンデンサを提供す
ることを課題とするものである。さらにまた、可撓性の
シートからなる袋状体にコンデンサ要素を収容した電気
二重層コンデンサにおいて、電気的特性の向上した電気
二重層コンデンサを提供することを課題とするものであ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、電気二重層コ
ンデンサにおいて、分極性電極、集電体および電解液か
らなるコンデンサ要素を、少なくとも一層の合成樹脂フ
ィルムあるいは合成樹脂フィルムと金属フィルムとの積
層フィルムからなる袋状体に収容し、袋状体の内部を減
圧して密封して袋状体とコンデンサ要素を密着した単位
電気二重層コンデンサからなる電気二重層コンデンサで
ある。また、コンデンサ要素の導電接続リードの袋状体
の密封融着部との会合部を、熱融着性の合成樹脂で被覆
した後に、袋状体と熱融着性の合成樹脂の部分を密封処
理したものである前記の電気二重層コンデンサである。
単位電気二重層コンデンサの複数個が減圧した気密のコ
ンデンサ容器に収容されており、コンデンサ容器には、
内外圧の差によって変位する部材を設けられており、内
外圧の差によって変位した部材で単位電気二重層コンデ
ンサに圧力を与えたものである前記の電気二重層コンデ
ンサである。
ンデンサにおいて、分極性電極、集電体および電解液か
らなるコンデンサ要素を、少なくとも一層の合成樹脂フ
ィルムあるいは合成樹脂フィルムと金属フィルムとの積
層フィルムからなる袋状体に収容し、袋状体の内部を減
圧して密封して袋状体とコンデンサ要素を密着した単位
電気二重層コンデンサからなる電気二重層コンデンサで
ある。また、コンデンサ要素の導電接続リードの袋状体
の密封融着部との会合部を、熱融着性の合成樹脂で被覆
した後に、袋状体と熱融着性の合成樹脂の部分を密封処
理したものである前記の電気二重層コンデンサである。
単位電気二重層コンデンサの複数個が減圧した気密のコ
ンデンサ容器に収容されており、コンデンサ容器には、
内外圧の差によって変位する部材を設けられており、内
外圧の差によって変位した部材で単位電気二重層コンデ
ンサに圧力を与えたものである前記の電気二重層コンデ
ンサである。
【０００９】電気二重層コンデンサの製造方法におい
て、分極性電極、集電体および電解液からなるコンデン
サ要素を、少なくとも一層の合成樹脂フィルム、あるい
は合成樹脂フィルムと金属フィルムとの積層フィルムか
らなり、コンデンサ要素収容室およびコンデンサ要素収
容室と連通したトラップを有する袋状体内に、コンデン
サ要素を収容し、袋状体内を減圧脱気した後に、袋状体
を封口した後にコンデンサ要素に通電を行って充放電を
行った後に、トラップ内部の圧力よりも圧力が低い減圧
室内においてトラップを冷却してトラップにコンデンサ
要素からの発生物質を集めた後に、トラップとコンデン
サ要素収容室の間を融着密封するとともにトラップを分
離して単位電気二重層コンデンサを製造する電気二重層
コンデンサの製造方法である。
て、分極性電極、集電体および電解液からなるコンデン
サ要素を、少なくとも一層の合成樹脂フィルム、あるい
は合成樹脂フィルムと金属フィルムとの積層フィルムか
らなり、コンデンサ要素収容室およびコンデンサ要素収
容室と連通したトラップを有する袋状体内に、コンデン
サ要素を収容し、袋状体内を減圧脱気した後に、袋状体
を封口した後にコンデンサ要素に通電を行って充放電を
行った後に、トラップ内部の圧力よりも圧力が低い減圧
室内においてトラップを冷却してトラップにコンデンサ
要素からの発生物質を集めた後に、トラップとコンデン
サ要素収容室の間を融着密封するとともにトラップを分
離して単位電気二重層コンデンサを製造する電気二重層
コンデンサの製造方法である。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明は、分極性電極と集電体を
セパレータを介して積層した単位コンデンサを、トラッ
プを結合した少なくとも一層の合成樹脂フィルム、合成
樹脂フィルムと金属フィルムとの積層フィルムからなる
可撓性フィルムの容器に入れて減圧して脱気した後に封
口処理し、封口処理後に初期充放電を行い、トラップ部
分の外周を減圧するとともに冷却して発生した物質をト
ラップに集めた後に、トラップと単位コンデンサの間を
融着密封した後に分離したので、電解液やその他の構成
材料中に含まれている水分を除去すると共に、充電初期
に発生する分解生成物等を除去することを可能としたも
のである。
セパレータを介して積層した単位コンデンサを、トラッ
プを結合した少なくとも一層の合成樹脂フィルム、合成
樹脂フィルムと金属フィルムとの積層フィルムからなる
可撓性フィルムの容器に入れて減圧して脱気した後に封
口処理し、封口処理後に初期充放電を行い、トラップ部
分の外周を減圧するとともに冷却して発生した物質をト
ラップに集めた後に、トラップと単位コンデンサの間を
融着密封した後に分離したので、電解液やその他の構成
材料中に含まれている水分を除去すると共に、充電初期
に発生する分解生成物等を除去することを可能としたも
のである。
【００１１】本発明の電気二重層コンデンサの単位電気
二重層コンデンサは、炭素からなる分極性電極と集電体
とをセパレータを介して積層することによって製造する
ことができる。分極性電極は、炭素粉末と結着剤、もし
くはこれらに導電性の大きなカーボンブラックを添加し
て混練してシート形状となし、集電体と重ね合わせて形
状保持のための厚板等を用いることなく製造することが
できる。炭素としては、ＢＥＴ比表面積が１０００ない
し２０００ｍ2／ｇ で、細孔径分布が１ｎｍにピークを
有するものを用いることが好ましい。導電性の改善で用
いることができるカーボンブラックとしては、導電性ア
セチレンブラックを挙げることができる。また、結合剤
としては、ポリテトラフルオロエチレン等からなる結合
剤を用いることができる。これらを混練して、真空下で
１６０ないし２４０℃に加熱して乾燥する。アルミニウ
ム箔には、炭素を含有する混練物との導電接触性を高め
るために、表面に微細な凹凸を形成したものを用いても
良い。分極性電極と集電体のアルミニウム箔を一体化し
た所定の長さのコンデンサ電極をセパレータを介して積
層して作製する。分極性電極と集電体のアルミニウム箔
とを一体化したコンデンサ要素は、平板状のもののみで
はなく、例えば巻き断面が横長型の巻回体としたもので
あっても良い。
二重層コンデンサは、炭素からなる分極性電極と集電体
とをセパレータを介して積層することによって製造する
ことができる。分極性電極は、炭素粉末と結着剤、もし
くはこれらに導電性の大きなカーボンブラックを添加し
て混練してシート形状となし、集電体と重ね合わせて形
状保持のための厚板等を用いることなく製造することが
できる。炭素としては、ＢＥＴ比表面積が１０００ない
し２０００ｍ2／ｇ で、細孔径分布が１ｎｍにピークを
有するものを用いることが好ましい。導電性の改善で用
いることができるカーボンブラックとしては、導電性ア
セチレンブラックを挙げることができる。また、結合剤
としては、ポリテトラフルオロエチレン等からなる結合
剤を用いることができる。これらを混練して、真空下で
１６０ないし２４０℃に加熱して乾燥する。アルミニウ
ム箔には、炭素を含有する混練物との導電接触性を高め
るために、表面に微細な凹凸を形成したものを用いても
良い。分極性電極と集電体のアルミニウム箔を一体化し
た所定の長さのコンデンサ電極をセパレータを介して積
層して作製する。分極性電極と集電体のアルミニウム箔
とを一体化したコンデンサ要素は、平板状のもののみで
はなく、例えば巻き断面が横長型の巻回体としたもので
あっても良い。
【００１２】セパレータには、ガラス繊維布、ポリプロ
ピレン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポ
リフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、テトラフルオロエチ
レン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、繊維布、紙等か
らなる多孔質フィルムを用いることができる。アルミニ
ウム箔には、導電接続を行うためのリード部材を設けて
袋状体の融着部の会合部のリード部材には、熱融着処理
において十分に封口処理が行われるように、熱可塑性の
合成樹脂フィルム等で被覆する。
ピレン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポ
リフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、テトラフルオロエチ
レン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、繊維布、紙等か
らなる多孔質フィルムを用いることができる。アルミニ
ウム箔には、導電接続を行うためのリード部材を設けて
袋状体の融着部の会合部のリード部材には、熱融着処理
において十分に封口処理が行われるように、熱可塑性の
合成樹脂フィルム等で被覆する。
【００１３】また、コンデンサ要素には、十分に脱水処
理を行った電解質を含有した非水電解液を含浸する。電
解液は、炭酸プロピレン、炭酸ジエチル、炭酸エチレ
ン、炭酸エチルメチル等の非水系極性溶媒に、テトラエ
チルアンモニウムテトラフルオロボレート、テトラエチ
ルアンモニウムテトラフルオロホスフェート等を溶解し
た電解液を用いることができる。本発明の電気二重層コ
ンデンサでは、コンデンサ要素を収容した袋状体の内部
を減圧しているので、揮発性の大きなアセトニトリル等
の有機溶媒を用いることは好ましくなく、蒸気圧の低い
非水系溶媒を用いることが好ましい。
理を行った電解質を含有した非水電解液を含浸する。電
解液は、炭酸プロピレン、炭酸ジエチル、炭酸エチレ
ン、炭酸エチルメチル等の非水系極性溶媒に、テトラエ
チルアンモニウムテトラフルオロボレート、テトラエチ
ルアンモニウムテトラフルオロホスフェート等を溶解し
た電解液を用いることができる。本発明の電気二重層コ
ンデンサでは、コンデンサ要素を収容した袋状体の内部
を減圧しているので、揮発性の大きなアセトニトリル等
の有機溶媒を用いることは好ましくなく、蒸気圧の低い
非水系溶媒を用いることが好ましい。
【００１４】次いで、電解液を含浸した積層物を可撓性
の被覆体で気密に密封する。被覆体は、ポリエチレン、
ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂製フイルム、
またはポリオレフィン系樹脂フィルムと、ポリアミドイ
ミド樹脂製フイルム、ポリエチレンテレフタレート等の
ポリエステル樹脂製フイルム等の合成樹脂製のフイルム
を多層に積層したり、あるいはアルミニウム箔等の金属
箔と積層したフイルムを用いることができる。多層に積
層したフィルムを用いる場合には、最内面には、加熱に
よって融着しやすい軟化温度の低いポリオレフィンフィ
ルムを用いることが必要である。袋状体のフィルムの全
厚は、０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍであることが好まし
い。可撓性の被覆体は、袋状に形成して、その内部にコ
ンデンサ要素を収容し、内部を減圧した後に封口処理す
る。
の被覆体で気密に密封する。被覆体は、ポリエチレン、
ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂製フイルム、
またはポリオレフィン系樹脂フィルムと、ポリアミドイ
ミド樹脂製フイルム、ポリエチレンテレフタレート等の
ポリエステル樹脂製フイルム等の合成樹脂製のフイルム
を多層に積層したり、あるいはアルミニウム箔等の金属
箔と積層したフイルムを用いることができる。多層に積
層したフィルムを用いる場合には、最内面には、加熱に
よって融着しやすい軟化温度の低いポリオレフィンフィ
ルムを用いることが必要である。袋状体のフィルムの全
厚は、０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍであることが好まし
い。可撓性の被覆体は、袋状に形成して、その内部にコ
ンデンサ要素を収容し、内部を減圧した後に封口処理す
る。
【００１５】以下に、図面を参照して本発明の電気二重
層コンデンサを製造する方法を説明する。図１は、袋状
体にコンデンサ要素を収容した図を示している。可撓性
の袋状体１は、コンデンサ要素２を収容する収容部３を
有し、収容部の一方には、減圧装置４に接続する接続部
５および減圧状態で熱融着することができる密封融着部
６を有している。コンデンサ要素３からは、密封融着部
６を越えてリード部材７が伸びている。また、収容部３
の他方には、連通部８によって結合したトラップ９を有
している。電解液を含浸したコンデンサ要素２を袋状体
１の収容部３に載置して袋状体１の内部を減圧装置４に
よって減圧した後に、密封融着部を熱融着して封口す
る。袋状体の内部を減圧する際に、内外の圧力差によっ
て袋状体が部分的に密着し、内部の気体が完全には吸引
除去されない場合には、以下の図２に示す装置を用いて
吸引除去することが好ましい。
層コンデンサを製造する方法を説明する。図１は、袋状
体にコンデンサ要素を収容した図を示している。可撓性
の袋状体１は、コンデンサ要素２を収容する収容部３を
有し、収容部の一方には、減圧装置４に接続する接続部
５および減圧状態で熱融着することができる密封融着部
６を有している。コンデンサ要素３からは、密封融着部
６を越えてリード部材７が伸びている。また、収容部３
の他方には、連通部８によって結合したトラップ９を有
している。電解液を含浸したコンデンサ要素２を袋状体
１の収容部３に載置して袋状体１の内部を減圧装置４に
よって減圧した後に、密封融着部を熱融着して封口す
る。袋状体の内部を減圧する際に、内外の圧力差によっ
て袋状体が部分的に密着し、内部の気体が完全には吸引
除去されない場合には、以下の図２に示す装置を用いて
吸引除去することが好ましい。
【００１６】すなわち、収容部３にコンデンサ要素２を
収容した袋状体１を、減圧装置４に接続すると共に、袋
状体全体を減圧装置４に結合した圧力調整容器１０に収
容し、袋状体の外部の圧力を調整して、袋状体を膨らま
せたり、しぼめることによって、袋状体の内部の減圧に
よって袋状体の上下が接触して部分的に脱気しない箇所
が残ることを防止することができる。また、袋状体と減
圧装置の接続部には、多孔性の部材を設けたり、収容部
の奥にまで達する管状体を設けて、減圧時に他の部分よ
りも先に通路がふさがり吸引が妨げられることを防止し
ても良い。また、減圧度は、少なくとも１０-1Ｔｏｒｒ
以下に減圧することが好ましい。
収容した袋状体１を、減圧装置４に接続すると共に、袋
状体全体を減圧装置４に結合した圧力調整容器１０に収
容し、袋状体の外部の圧力を調整して、袋状体を膨らま
せたり、しぼめることによって、袋状体の内部の減圧に
よって袋状体の上下が接触して部分的に脱気しない箇所
が残ることを防止することができる。また、袋状体と減
圧装置の接続部には、多孔性の部材を設けたり、収容部
の奥にまで達する管状体を設けて、減圧時に他の部分よ
りも先に通路がふさがり吸引が妨げられることを防止し
ても良い。また、減圧度は、少なくとも１０-1Ｔｏｒｒ
以下に減圧することが好ましい。
【００１７】袋状体の内部の気体を十分に脱気した後
に、密封融着部６を加熱加圧して袋状体を密封する。袋
状体内部の気体を充分に脱気したので、袋状体は大気圧
によってコンデンサ要素に押し付けられるので、コンデ
ンサ要素を構成する電極、集電体の導電接触をより充分
なものとすることができる。次に、密封した電気二重層
コンデンサの充放電を行うが、電解液中から充分に気体
等が生成するように、電解液が分解しない程度に高い使
用する定格電圧より少なくとも０．２Ｖ程度高い電圧を
印加して、少なくも１回満充電が達成されるまで充電を
行うことが好ましい。
に、密封融着部６を加熱加圧して袋状体を密封する。袋
状体内部の気体を充分に脱気したので、袋状体は大気圧
によってコンデンサ要素に押し付けられるので、コンデ
ンサ要素を構成する電極、集電体の導電接触をより充分
なものとすることができる。次に、密封した電気二重層
コンデンサの充放電を行うが、電解液中から充分に気体
等が生成するように、電解液が分解しない程度に高い使
用する定格電圧より少なくとも０．２Ｖ程度高い電圧を
印加して、少なくも１回満充電が達成されるまで充電を
行うことが好ましい。
【００１８】図３は、電気二重層コンデンサ内部の水
分、発生気体を必要十分に除去する工程を説明する図で
ある。本発明の電気二重層コンデンサでは、コンデンサ
要素に可撓性のフィルムが大気圧によって押し付けられ
ているので、充放電の結果、電気二重層コンデンサ内部
で多少の気体が発生してもトラップに直ちに移動するこ
とはない。そこで、コンデンサ要素を収容した袋状体１
を減圧室１１内の冷却装置１２に載置して、減圧装置４
によって減圧する。冷却装置１２には、コンデンサ要素
を収容した袋状体が減圧によって大きく膨張することを
防ぐとともに、冷却装置の下部が気密に保持されるよう
に、袋状体１をゴム、プラスチックス等からなる弾性体
１３で両面から保持している。そして、冷却装置の下部
を減圧装置４１によって減圧してトラップ９を膨張さ
せ、次いで、減圧装置４１との間の弁１４を閉じて、液
体窒素供給装置１５に通ずる弁１５を開放して、冷却装
置の下部に液体窒素を導入して、トラップ９を冷却する
とコンデンサ要素で発生した二酸化炭素等の生成物はト
ラップ９内で凝縮あるいは固化する。その後、冷却装置
の下部の液体窒素を排出し、連通部８を融着し、次いで
コンデンサ要素の収容部からトラップを分離する。
分、発生気体を必要十分に除去する工程を説明する図で
ある。本発明の電気二重層コンデンサでは、コンデンサ
要素に可撓性のフィルムが大気圧によって押し付けられ
ているので、充放電の結果、電気二重層コンデンサ内部
で多少の気体が発生してもトラップに直ちに移動するこ
とはない。そこで、コンデンサ要素を収容した袋状体１
を減圧室１１内の冷却装置１２に載置して、減圧装置４
によって減圧する。冷却装置１２には、コンデンサ要素
を収容した袋状体が減圧によって大きく膨張することを
防ぐとともに、冷却装置の下部が気密に保持されるよう
に、袋状体１をゴム、プラスチックス等からなる弾性体
１３で両面から保持している。そして、冷却装置の下部
を減圧装置４１によって減圧してトラップ９を膨張さ
せ、次いで、減圧装置４１との間の弁１４を閉じて、液
体窒素供給装置１５に通ずる弁１５を開放して、冷却装
置の下部に液体窒素を導入して、トラップ９を冷却する
とコンデンサ要素で発生した二酸化炭素等の生成物はト
ラップ９内で凝縮あるいは固化する。その後、冷却装置
の下部の液体窒素を排出し、連通部８を融着し、次いで
コンデンサ要素の収容部からトラップを分離する。
【００１９】減圧室を大気圧に戻すと袋状体がコンデン
サ要素に密着した分極性電極および集電体からなるコン
デンサ要素を固定する作用を果たす。また、分離したト
ラップ部から反応生成物の分離回収を容易に行うことが
可能であるので、分析機器による同定あるいは分析の試
料とすることができる。本発明の電気二重層コンデンサ
は、単一のコンデンサ要素が可撓性のフィルムで覆われ
ているのみであるので、不用意に取り扱われた場合、フ
ィルムが傷つきやすいため、金属あるいは合成樹脂から
なる硬質の保護容器に収納して使用することが必要とな
る。また、大容量のエネルギ蓄積に用いるためには、多
数の単位コンデンサを直並列に接続し、所定の耐電圧、
および静電容量を有するコンデンサが必要となる。
サ要素に密着した分極性電極および集電体からなるコン
デンサ要素を固定する作用を果たす。また、分離したト
ラップ部から反応生成物の分離回収を容易に行うことが
可能であるので、分析機器による同定あるいは分析の試
料とすることができる。本発明の電気二重層コンデンサ
は、単一のコンデンサ要素が可撓性のフィルムで覆われ
ているのみであるので、不用意に取り扱われた場合、フ
ィルムが傷つきやすいため、金属あるいは合成樹脂から
なる硬質の保護容器に収納して使用することが必要とな
る。また、大容量のエネルギ蓄積に用いるためには、多
数の単位コンデンサを直並列に接続し、所定の耐電圧、
および静電容量を有するコンデンサが必要となる。
【００２０】図４は、多数の単位電気二重層コンデンサ
を収容した電気二重層コンデンサの一例を説明する図で
ある。コンデンサ容器２１を減圧状態にしたものを示し
ている。コンデンサ容器２１には、本発明の多数の単位
電気二重層コンデンサ２２を収容しており、各単位電気
二重層コンデンサを直並列に電気的接続してコンデンサ
端子２３に結線されている。コンデンサ容器２１の一部
に容器内外の圧力差によって変位するベローズ２４を設
けている。単位電気二重層コンデンサ２２をコンデンサ
容器内に収容して電気的接続をした後に、容器をハーメ
ッチックシール、あるいはレーザ溶接等によって密封
し、減圧口２５から内部を減圧し、減圧の後に減圧口も
同様に封口する。その結果、コンデンサ容器の内外で圧
力差が生じるので、圧力差によって変位するベローズ２
４によって単位電気二重層コンデンサに対して押圧力を
印加することができる。その結果、単位電気二重層コン
デンサの分極性電極と集電体との接触をより充分なもの
とすることができる。また、コンデンサ容器内部には、
単位電気二重層コンデンサから漏洩で気体が発生した場
合に、漏洩気体の滞留空間２６を設けたり、あるいはさ
らに吸着剤２７を配置することによって、内部の圧力の
上昇を抑制することが可能となる。
を収容した電気二重層コンデンサの一例を説明する図で
ある。コンデンサ容器２１を減圧状態にしたものを示し
ている。コンデンサ容器２１には、本発明の多数の単位
電気二重層コンデンサ２２を収容しており、各単位電気
二重層コンデンサを直並列に電気的接続してコンデンサ
端子２３に結線されている。コンデンサ容器２１の一部
に容器内外の圧力差によって変位するベローズ２４を設
けている。単位電気二重層コンデンサ２２をコンデンサ
容器内に収容して電気的接続をした後に、容器をハーメ
ッチックシール、あるいはレーザ溶接等によって密封
し、減圧口２５から内部を減圧し、減圧の後に減圧口も
同様に封口する。その結果、コンデンサ容器の内外で圧
力差が生じるので、圧力差によって変位するベローズ２
４によって単位電気二重層コンデンサに対して押圧力を
印加することができる。その結果、単位電気二重層コン
デンサの分極性電極と集電体との接触をより充分なもの
とすることができる。また、コンデンサ容器内部には、
単位電気二重層コンデンサから漏洩で気体が発生した場
合に、漏洩気体の滞留空間２６を設けたり、あるいはさ
らに吸着剤２７を配置することによって、内部の圧力の
上昇を抑制することが可能となる。
【００２１】また、ベローズの外部に気密室２８を形成
し、気密室に２ないし３気圧の圧力の気体または液体を
封入すると、大気圧に比べてより大きな圧力で単位電気
二重層コンデンサを押圧することができる。例えば、ベ
ローズで大きさが１００ｍｍ×５５ｍｍの部材が電気二
重層コンデンサに押し付けられるとすると、ゲージ圧が
２ないし３気圧の圧力の気体または液体を封入すると、
１１０〜１６５ｋｇｆの力が加わることとなる。このよ
うな押圧力は、コンデンサ要素を板状体を介してベルト
等によって締め付けたり、弾性体を用いて押圧する方法
で得ることは困難である。
し、気密室に２ないし３気圧の圧力の気体または液体を
封入すると、大気圧に比べてより大きな圧力で単位電気
二重層コンデンサを押圧することができる。例えば、ベ
ローズで大きさが１００ｍｍ×５５ｍｍの部材が電気二
重層コンデンサに押し付けられるとすると、ゲージ圧が
２ないし３気圧の圧力の気体または液体を封入すると、
１１０〜１６５ｋｇｆの力が加わることとなる。このよ
うな押圧力は、コンデンサ要素を板状体を介してベルト
等によって締め付けたり、弾性体を用いて押圧する方法
で得ることは困難である。
【００２２】
【実施例】以下に、本発明の実施例を示し、本発明をさ
らに詳細に説明する。 実施例１ 比表面積が１０００ｍ2／ｇから２０００ｍ2／ｇの活性
炭粉末、カーボンブラック、およびポリテトラフルオロ
エチレンからなるバインダーを１０：１：０．５の重量
比で均質に混合し、ホットローラで幅４０ｍｍ、長さ１
００ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの炭素電極を作製した。炭素
電極間に、炭素電極よりも幅、長さがそれぞれ５ｍｍ大
きな親水性処理をしたポリテトラフルオロエチレン製の
多孔質シートを挟み、両炭素電極には、炭素電極と同じ
幅および長さであって、端部に長さ３０ｍｍのリード部
を設けた厚さ０．０５ｍｍの軟性アルミニウム箔を積層
し、濃度１Ｍのテトラエチルアンモニウムテトラフルオ
ロボレートの炭酸プロピレン溶液を含浸した。得られた
コンデンサ要素を、厚さ０．１ｍｍのポリエチレンとポ
リプロピレンの積層フィルムからなるトラップ部を有す
る袋に入れて、図２に示すように、内部を１０-2Ｔｏｒ
ｒに減圧しながらリード部を熱融着した。
らに詳細に説明する。 実施例１ 比表面積が１０００ｍ2／ｇから２０００ｍ2／ｇの活性
炭粉末、カーボンブラック、およびポリテトラフルオロ
エチレンからなるバインダーを１０：１：０．５の重量
比で均質に混合し、ホットローラで幅４０ｍｍ、長さ１
００ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの炭素電極を作製した。炭素
電極間に、炭素電極よりも幅、長さがそれぞれ５ｍｍ大
きな親水性処理をしたポリテトラフルオロエチレン製の
多孔質シートを挟み、両炭素電極には、炭素電極と同じ
幅および長さであって、端部に長さ３０ｍｍのリード部
を設けた厚さ０．０５ｍｍの軟性アルミニウム箔を積層
し、濃度１Ｍのテトラエチルアンモニウムテトラフルオ
ロボレートの炭酸プロピレン溶液を含浸した。得られた
コンデンサ要素を、厚さ０．１ｍｍのポリエチレンとポ
リプロピレンの積層フィルムからなるトラップ部を有す
る袋に入れて、図２に示すように、内部を１０-2Ｔｏｒ
ｒに減圧しながらリード部を熱融着した。
【００２３】封孔した電気二重層コンデンサを端子間電
圧が２．３Ｖとなるまで、０．１Ａで定電流充電を行っ
た後に、放電電流０．１Ａで定電流放電を行う充放電操
作を５回繰り返した後に、端子電圧が３Ｖとなるまで
０．１Ａで定電流充電を行った後に、放電電流０．１Ａ
で定電流放電を行う充放電操作を２０回繰り返し、２０
回目の充放電結果を図５に示す。横軸には、経過時間、
縦軸に電圧および電流を示す。
圧が２．３Ｖとなるまで、０．１Ａで定電流充電を行っ
た後に、放電電流０．１Ａで定電流放電を行う充放電操
作を５回繰り返した後に、端子電圧が３Ｖとなるまで
０．１Ａで定電流充電を行った後に、放電電流０．１Ａ
で定電流放電を行う充放電操作を２０回繰り返し、２０
回目の充放電結果を図５に示す。横軸には、経過時間、
縦軸に電圧および電流を示す。
【００２４】次いで、電気二重層コンデンサを図３に示
す装置によって、トラップ部の外側を１０-2Ｔｏｒｒに
減圧した後に、液体窒素でトラップ部を冷却した後に、
コンデンサ要素の収容部とトラップ部の間を熱融着させ
るとともにトラップ部を切り離した。以上のようにし
て、単位電気二重層コンデンサを５個作製したところ、
平均８０Ｆの容量の単位電気二重層コンデンサが得られ
た。
す装置によって、トラップ部の外側を１０-2Ｔｏｒｒに
減圧した後に、液体窒素でトラップ部を冷却した後に、
コンデンサ要素の収容部とトラップ部の間を熱融着させ
るとともにトラップ部を切り離した。以上のようにし
て、単位電気二重層コンデンサを５個作製したところ、
平均８０Ｆの容量の単位電気二重層コンデンサが得られ
た。
【００２５】本発明の方法によって、水分および初期充
放電による生成物を除去することができるので、非水電
解液を用いた電気二重層コンデンサとしては充分に耐電
圧の高い電気二重層コンデンサを得ることができる。ま
た、電気二重層コンデンサの内部抵抗が大きい場合に
は、放電を開始した直後に端子間電圧が大きく低下する
現象がみられるが、本発明の電気二重層コンデンサは、
図５に示すように、放電開始直後の電圧の低下が小さ
く、内部抵抗は０．４５Ω以下であった。
放電による生成物を除去することができるので、非水電
解液を用いた電気二重層コンデンサとしては充分に耐電
圧の高い電気二重層コンデンサを得ることができる。ま
た、電気二重層コンデンサの内部抵抗が大きい場合に
は、放電を開始した直後に端子間電圧が大きく低下する
現象がみられるが、本発明の電気二重層コンデンサは、
図５に示すように、放電開始直後の電圧の低下が小さ
く、内部抵抗は０．４５Ω以下であった。
【００２６】以上のように、本発明の電気二重層コンデ
ンサは、袋状体の内部を減圧した状態で封孔処理すると
ともに、初期充放電における生成物を除去することがで
きるので、袋状体を介して大気圧による押圧力を受け、
それによってコンデンサ要素を構成する電極、集電体の
導電接触を高めることができ内部抵抗の低減と耐電圧の
低下を防止することができたものと考えられる。
ンサは、袋状体の内部を減圧した状態で封孔処理すると
ともに、初期充放電における生成物を除去することがで
きるので、袋状体を介して大気圧による押圧力を受け、
それによってコンデンサ要素を構成する電極、集電体の
導電接触を高めることができ内部抵抗の低減と耐電圧の
低下を防止することができたものと考えられる。
【００２７】
【発明の効果】本発明の電気二重層コンデンサは、合成
樹脂の可撓性の被覆体によって、内部を減圧状態として
気密に封口したので、水分および充放電に伴って発生す
る気体を効果的に除去することができ、分極性電極と集
電体との密着性を高めることもできる。また、本発明の
電気二重層コンデンサは、単位電気二重層コンデンサを
合成樹脂の可撓性の被覆体によって、内部を減圧状態と
して気密に封口するとともに、複数個の単位電気二重層
コンデンサを導電接続してコンデンサ容器に収容したの
で、コンデンサ容器内に収容する単位電気二重層コンデ
ンサの個数等を使用目的等に応じて選択して用いること
ができるので要求に応じた特性のコンデンサを得ること
ができる。
樹脂の可撓性の被覆体によって、内部を減圧状態として
気密に封口したので、水分および充放電に伴って発生す
る気体を効果的に除去することができ、分極性電極と集
電体との密着性を高めることもできる。また、本発明の
電気二重層コンデンサは、単位電気二重層コンデンサを
合成樹脂の可撓性の被覆体によって、内部を減圧状態と
して気密に封口するとともに、複数個の単位電気二重層
コンデンサを導電接続してコンデンサ容器に収容したの
で、コンデンサ容器内に収容する単位電気二重層コンデ
ンサの個数等を使用目的等に応じて選択して用いること
ができるので要求に応じた特性のコンデンサを得ること
ができる。
【図１】図１は、袋状体にコンデンサ要素を収容した図
を示している。
を示している。
【図２】図２は、袋状体内の気体を減圧によって吸引除
去する方法を説明する図である。
去する方法を説明する図である。
【図３】図３は、電気二重層コンデンサ内部の水分、発
生気体を完全に除去する工程を説明する図である。
生気体を完全に除去する工程を説明する図である。
【図４】図４は、多数の単位電気二重層コンデンサを収
容した電気二重層コンデンサの一例を説明する図であ
る。
容した電気二重層コンデンサの一例を説明する図であ
る。
【図５】図５は、本発明の電気二重層コンデンサの充放
電特性を説明する図である。
電特性を説明する図である。
１…袋状体、２…コンデンサ要素、３…収容部、４、４
１…減圧装置、５…接続部、６…密封融着部、７…リー
ド部材、８…連通部、９…トラップ、１０…圧力調整容
器、１１…減圧室、１２…冷却装置、１３…弾性体、１
４、１５…弁、１６…液体窒素供給装置、２１…コンデ
ンサ容器、２２…電気二重層コンデンサ、２３…コンデ
ンサ端子、２４…ベローズ、２５…減圧口、２６…滞留
空間、２７…吸着剤、２８…気密室
１…減圧装置、５…接続部、６…密封融着部、７…リー
ド部材、８…連通部、９…トラップ、１０…圧力調整容
器、１１…減圧室、１２…冷却装置、１３…弾性体、１
４、１５…弁、１６…液体窒素供給装置、２１…コンデ
ンサ容器、２２…電気二重層コンデンサ、２３…コンデ
ンサ端子、２４…ベローズ、２５…減圧口、２６…滞留
空間、２７…吸着剤、２８…気密室
Claims (5)
- 【請求項１】 電気二重層コンデンサにおいて、分極性
電極、集電体および電解液からなるコンデンサ要素を、
少なくとも一層の合成樹脂フィルムあるいは合成樹脂フ
ィルムと金属フィルムとの積層フィルムからなる袋状体
に収容し、袋状体の内部を減圧して密封して袋状体とコ
ンデンサ要素を密着した単位電気二重層コンデンサから
なることを特徴とする電気二重層コンデンサ。 - 【請求項２】 コンデンサ要素の導電接続リードの袋状
体の密封融着部との会合部を、熱融着性の合成樹脂で被
覆した後に、袋状体と熱融着性の合成樹脂の部分を密封
処理したものであ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。 - 【請求項３】 複数個の単位電気二重層コンデンサを容
器に収容するとともに、容器に単位電気二重層コンデン
サに対して押圧力を与える手段を設けたことを特徴とす
る請求項１または２記載の電気二重層コンデンサ。 - 【請求項４】 単位電気二重層コンデンサの複数個が減
圧した気密のコンデンサ容器に収容されており、コンデ
ンサ容器には、内外圧の差によって変位する部材を設け
られており、内外圧の差によって変位した部材で単位電
気二重層コンデンサに圧力を与えたものであることを特
徴とする請求項１または２記載の電気二重層コンデン
サ。 - 【請求項５】 電気二重層コンデンサの製造方法におい
て、分極性電極、集電体および電解液からなるコンデン
サ要素を、少なくとも一層の合成樹脂フィルム、あるい
は合成樹脂フィルムと金属フィルムとの積層フィルムか
らなり、コンデンサ要素収容室およびコンデンサ要素収
容室と連通したトラップを有する袋状体内に、コンデン
サ要素を収容し、袋状体内を減圧脱気した後に、袋状体
を封口した後にコンデンサ要素に通電を行って充放電を
行った後に、トラップ内部の圧力よりも圧力が低い減圧
室内においてトラップを冷却してトラップにコンデンサ
要素からの発生物質を集めた後に、トラップとコンデン
サ要素収容室の間を融着密封すともにトラップを分離し
て単位電気二重層コンデンサを製造することを特徴とす
る電気二重層コンデンサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24126197A JP3716081B2 (ja) | 1997-09-05 | 1997-09-05 | 電気二重層コンデンサおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24126197A JP3716081B2 (ja) | 1997-09-05 | 1997-09-05 | 電気二重層コンデンサおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1187195A true JPH1187195A (ja) | 1999-03-30 |
| JP3716081B2 JP3716081B2 (ja) | 2005-11-16 |
Family
ID=17071626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24126197A Expired - Fee Related JP3716081B2 (ja) | 1997-09-05 | 1997-09-05 | 電気二重層コンデンサおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3716081B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000016354A1 (en) * | 1998-09-14 | 2000-03-23 | Asahi Glass Company Ltd. | Method for manufacturing large-capacity electric double-layer capacitor |
| JP2002246277A (ja) * | 2001-02-20 | 2002-08-30 | Kyocera Corp | 電気二重層コンデンサおよびその製造方法 |
| JP2007049029A (ja) * | 2005-08-11 | 2007-02-22 | Tdk Corp | 電気化学デバイスの製造方法 |
| JP2019507958A (ja) * | 2016-03-09 | 2019-03-22 | ザップゴー リミテッド | スーパーキャパシタのガス放出を低減する方法 |
-
1997
- 1997-09-05 JP JP24126197A patent/JP3716081B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000016354A1 (en) * | 1998-09-14 | 2000-03-23 | Asahi Glass Company Ltd. | Method for manufacturing large-capacity electric double-layer capacitor |
| US6379402B1 (en) * | 1998-09-14 | 2002-04-30 | Asahi Glass Company, Limited | Method for manufacturing large-capacity electric double-layer capacitor |
| JP2002246277A (ja) * | 2001-02-20 | 2002-08-30 | Kyocera Corp | 電気二重層コンデンサおよびその製造方法 |
| JP2007049029A (ja) * | 2005-08-11 | 2007-02-22 | Tdk Corp | 電気化学デバイスの製造方法 |
| JP2019507958A (ja) * | 2016-03-09 | 2019-03-22 | ザップゴー リミテッド | スーパーキャパシタのガス放出を低減する方法 |
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|---|---|
| JP3716081B2 (ja) | 2005-11-16 |
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