JP2947215B2 - 電気二重層コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents
電気二重層コンデンサ及びその製造方法Info
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- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
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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、特に電気二重層コンデンサの分極性電極と集
電体間の接触抵抗を低減した薄型の電気二重層コンデン
サ及びその製造方法に関する。
サに関し、特に電気二重層コンデンサの分極性電極と集
電体間の接触抵抗を低減した薄型の電気二重層コンデン
サ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電気二重層コンデンサ（electric
double layer capacitor）は、小型で大容量なコン
デンサとして、マイクロコンピュータ、メモリ、タイマ
ーのバックアップ用などに広く用いられており、性能向
上のために盛んに研究開発が行われている。
double layer capacitor）は、小型で大容量なコン
デンサとして、マイクロコンピュータ、メモリ、タイマ
ーのバックアップ用などに広く用いられており、性能向
上のために盛んに研究開発が行われている。
【０００３】この電気二重層コンデンサにおいて、例え
ば、内部抵抗を下げ、出力特性を向上させる研究に関し
て、次のような技術が開示されている。
ば、内部抵抗を下げ、出力特性を向上させる研究に関し
て、次のような技術が開示されている。
【０００４】（１）例えば特開平６−８４７０１号公報
には、集電体と分極性電極の界面で集電体材料と分極性
電極材料を相互拡散させて一体化し、内部抵抗を改善し
た多層構造電極体を有する電気二重層コンデンサが開示
されている。
には、集電体と分極性電極の界面で集電体材料と分極性
電極材料を相互拡散させて一体化し、内部抵抗を改善し
た多層構造電極体を有する電気二重層コンデンサが開示
されている。
【０００５】（２）また、例えば特開平３−２８３５１
８号公報及び特開平５−８２３９６号公報には、集電体
と分極性電極の界面に導電性を有する接着層を設け、熱
圧着して集電体、導電性を有する接着層及び分極性電極
を電気的且つ機械的に接続して内部抵抗を改善した電気
二重層コンデンサが開示されている。これらの公報に開
示されている導電性を有する接着層とは、熱硬化性樹脂
を含むものであり、熱圧着時に加熱硬化させて集電体と
分極性電極を接着させるものである。また、分極性電極
はカーボン微粒子を焼結して得たものである。
８号公報及び特開平５−８２３９６号公報には、集電体
と分極性電極の界面に導電性を有する接着層を設け、熱
圧着して集電体、導電性を有する接着層及び分極性電極
を電気的且つ機械的に接続して内部抵抗を改善した電気
二重層コンデンサが開示されている。これらの公報に開
示されている導電性を有する接着層とは、熱硬化性樹脂
を含むものであり、熱圧着時に加熱硬化させて集電体と
分極性電極を接着させるものである。また、分極性電極
はカーボン微粒子を焼結して得たものである。
【０００６】（３）さらに、例えば特開平３−２８３５
２１号公報には、分極性電極と集電体の結合を改善した
電気二重層コンデンサが開示されている。この公報に開
示されている電気二重層コンデンサは、加熱し軟化した
導電性樹脂を圧延して集電体を形成し、この集電体が軟
化状態にある時に熱プレスして分極性電極を集電体に所
定量埋設させている。
２１号公報には、分極性電極と集電体の結合を改善した
電気二重層コンデンサが開示されている。この公報に開
示されている電気二重層コンデンサは、加熱し軟化した
導電性樹脂を圧延して集電体を形成し、この集電体が軟
化状態にある時に熱プレスして分極性電極を集電体に所
定量埋設させている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電気二重層コンデンサにおいては、内部抵抗が小さく、
且つ薄型の電気二重層コンデンサは未だ実現されていな
い、というのが実状である。以下に詳細に説明する。
電気二重層コンデンサにおいては、内部抵抗が小さく、
且つ薄型の電気二重層コンデンサは未だ実現されていな
い、というのが実状である。以下に詳細に説明する。
【０００８】（１）すなわち、上記特開平６−８４７０
１号公報に開示されている電気二重層コンデンサは内部
抵抗は小さいが、薄型化の要求に応えられないという問
題点を有している。
１号公報に開示されている電気二重層コンデンサは内部
抵抗は小さいが、薄型化の要求に応えられないという問
題点を有している。
【０００９】内部抵抗が小さい理由は、集電体と分極性
電極の界面で集電体材料と分極性電極材料を相互拡散さ
せるために焼成し、一体化している、ことによる。一
方、薄型化の要求に応えられない理由としては、電気二
重層コンデンサの厚さが、素子の構成材料である集電
体、分極性電極及びセパレータの個々の厚さの総和にな
るので、これよりも薄型化を達成することができないた
めである。
電極の界面で集電体材料と分極性電極材料を相互拡散さ
せるために焼成し、一体化している、ことによる。一
方、薄型化の要求に応えられない理由としては、電気二
重層コンデンサの厚さが、素子の構成材料である集電
体、分極性電極及びセパレータの個々の厚さの総和にな
るので、これよりも薄型化を達成することができないた
めである。
【００１０】後に比較例として説明される図３を参照し
て、集電体及び分極性電極をセパレータを介して対向配
置して構成される電気二重層コンデンサは、集電体１、
分極性電極２、セパレータ３、分極性電極２、集電体１
の順に積層配置されており、セパレータと対峙する（相
対する）分極性電極面は集電体表面と異なる面に配置さ
れている（同一高さにない）。
て、集電体及び分極性電極をセパレータを介して対向配
置して構成される電気二重層コンデンサは、集電体１、
分極性電極２、セパレータ３、分極性電極２、集電体１
の順に積層配置されており、セパレータと対峙する（相
対する）分極性電極面は集電体表面と異なる面に配置さ
れている（同一高さにない）。
【００１１】（２）次に、上記特開平３−２８３５１８
号公報あるいは上記特開平５−８２３９６号公報に開示
されている電気二重層コンデンサは、内部抵抗低減と薄
型化の要求に応えられないという問題点を有している。
号公報あるいは上記特開平５−８２３９６号公報に開示
されている電気二重層コンデンサは、内部抵抗低減と薄
型化の要求に応えられないという問題点を有している。
【００１２】このうち、内部抵抗を十分に低減できない
ことの理由は、集電体と分極性電極の界面に樹脂を含む
層を形成している、ことによる。また、薄型化の要求に
応えられないことの理由は、上記（１）で説明した理由
と同様である。
ことの理由は、集電体と分極性電極の界面に樹脂を含む
層を形成している、ことによる。また、薄型化の要求に
応えられないことの理由は、上記（１）で説明した理由
と同様である。
【００１３】（３）そして、上記特開平３−２８３５２
１号公報に開示されている電気二重層コンデンサは、薄
型化が可能であるが、内部抵抗が大きいという問題点を
有している。
１号公報に開示されている電気二重層コンデンサは、薄
型化が可能であるが、内部抵抗が大きいという問題点を
有している。
【００１４】薄型化が可能である理由は、分極性電極を
集電体に埋設しているので、構成材料の厚さの総和以下
になるためである。一方、内部抵抗が大きい理由は、集
電体と分極性電極を圧着しただけで、一体化していない
ので、長期間使用していると、振動や、電解液の浸透に
よる分極性電極の膨張により、分極性電極が集電体から
剥離し、内部抵抗が大きくなる、ためである。
集電体に埋設しているので、構成材料の厚さの総和以下
になるためである。一方、内部抵抗が大きい理由は、集
電体と分極性電極を圧着しただけで、一体化していない
ので、長期間使用していると、振動や、電解液の浸透に
よる分極性電極の膨張により、分極性電極が集電体から
剥離し、内部抵抗が大きくなる、ためである。
【００１５】したがって、本発明は、上記問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的は上記問題点を解消
し、薄型で且つ抵抗値が低い電気二重層コンデンサ及び
その製造方法を提供することにある。
てなされたものであって、その目的は上記問題点を解消
し、薄型で且つ抵抗値が低い電気二重層コンデンサ及び
その製造方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の二重層コンデンサは、集電体及び分極性電
極をセパレータを介して対向配置して構成される電気二
重層コンデンサにおいて、前記集電体及び前記分極性電
極はいずれも、少なくとも熱可塑性バインダー樹脂とカ
ーボンを含み、前記熱可塑性バインダー樹脂の相溶化に
より前記集電体と前記分極性電極とが一体化されてお
り、且つ、前記セパレータと相対する前記分極性電極面
が前記集電体と同一平面上に配置されている、ことを特
徴とする。
め、本発明の二重層コンデンサは、集電体及び分極性電
極をセパレータを介して対向配置して構成される電気二
重層コンデンサにおいて、前記集電体及び前記分極性電
極はいずれも、少なくとも熱可塑性バインダー樹脂とカ
ーボンを含み、前記熱可塑性バインダー樹脂の相溶化に
より前記集電体と前記分極性電極とが一体化されてお
り、且つ、前記セパレータと相対する前記分極性電極面
が前記集電体と同一平面上に配置されている、ことを特
徴とする。
【００１７】本発明において、集電体に含まれる熱可塑
性バインダー樹脂は、ガラス転移温度が分極性電極に含
まれる熱可塑性バインダー樹脂のガラス転移温度より低
い。
性バインダー樹脂は、ガラス転移温度が分極性電極に含
まれる熱可塑性バインダー樹脂のガラス転移温度より低
い。
【００１８】この関係を有する熱可塑性バインダー樹脂
の組み合わせとしては、例えば、ポリエチレン（ガラス
転移温度Ｔｇ＝１４１度）とＡＢＳ樹脂（Ｔｇ＝９６
度）、ポリプロピレン（Ｔｇ＝１７０度）とポリ塩化ビ
ニル（Ｔｇ＝７５度）等がある。また、例えば、同一樹
脂で組成比が異なるポリビニルブチラート（組成比、Ｐ
ＶＡｃ：ＰＶＡ：ＰＶＢ＝２：２１：７７、ガラス転移
温度Ｔｇ＝７１℃、組成比、ＰＶＡｃ：ＰＶＡ：ＰＶＢ
＝２：１７：８１、Ｔｇ＝９３℃）やポリエチレン（Ｔ
ｇ＝１４１度）とＡＢＳ樹脂（Ｔｇ＝９６度）、ポリプ
ロピレン（Ｔｇ＝１７０度）とポリ塩化ビニル（Ｔｇ＝
７５度）がある。
の組み合わせとしては、例えば、ポリエチレン（ガラス
転移温度Ｔｇ＝１４１度）とＡＢＳ樹脂（Ｔｇ＝９６
度）、ポリプロピレン（Ｔｇ＝１７０度）とポリ塩化ビ
ニル（Ｔｇ＝７５度）等がある。また、例えば、同一樹
脂で組成比が異なるポリビニルブチラート（組成比、Ｐ
ＶＡｃ：ＰＶＡ：ＰＶＢ＝２：２１：７７、ガラス転移
温度Ｔｇ＝７１℃、組成比、ＰＶＡｃ：ＰＶＡ：ＰＶＢ
＝２：１７：８１、Ｔｇ＝９３℃）やポリエチレン（Ｔ
ｇ＝１４１度）とＡＢＳ樹脂（Ｔｇ＝９６度）、ポリプ
ロピレン（Ｔｇ＝１７０度）とポリ塩化ビニル（Ｔｇ＝
７５度）がある。
【００１９】また、本発明の製造方法は、集電体及び分
極性電極をセパレータを介して対向配置して構成される
電気二重層コンデンサの製造方法において、（ａ）熱可
塑性バインダー樹脂にカーボンが分散している集電体
と、熱可塑性バインダー樹脂にカーボンが分散している
分極性電極と、を積層し、その際、前記集電体に含まれ
る熱可塑性バインダー樹脂のガラス転移温度Ｔ1が前記
分極性電極に含まれる熱可塑性バインダー樹脂のガラス
転移温度Ｔ2よりも低い関係を満たす組み合わせの材料
構成とされ、（ｂ）次に、積層した前記集電体と前記分
極性電極をガラス転移温度Ｔ1以上Ｔ2よりも低い温度で
加熱し軟化させ、加圧して前記分極性電極の端面と前記
集電体の端面とが、略同一平となるような電極体を製作
し、（ｃ）その後、前記分極性電極のガラス転移温度Ｔ
2以上に加熱することにより前記集電体のバインダーと
前記分極性電極のバインダーが相溶化して一体化させ、
（ｄ）得られた集電体と分極性電極一体構造の電極体を
前記セパレータを介して対向配置して電気二重層コンデ
ンサの基本セルを完成する、上記各工程を含むことを特
徴とする。
極性電極をセパレータを介して対向配置して構成される
電気二重層コンデンサの製造方法において、（ａ）熱可
塑性バインダー樹脂にカーボンが分散している集電体
と、熱可塑性バインダー樹脂にカーボンが分散している
分極性電極と、を積層し、その際、前記集電体に含まれ
る熱可塑性バインダー樹脂のガラス転移温度Ｔ1が前記
分極性電極に含まれる熱可塑性バインダー樹脂のガラス
転移温度Ｔ2よりも低い関係を満たす組み合わせの材料
構成とされ、（ｂ）次に、積層した前記集電体と前記分
極性電極をガラス転移温度Ｔ1以上Ｔ2よりも低い温度で
加熱し軟化させ、加圧して前記分極性電極の端面と前記
集電体の端面とが、略同一平となるような電極体を製作
し、（ｃ）その後、前記分極性電極のガラス転移温度Ｔ
2以上に加熱することにより前記集電体のバインダーと
前記分極性電極のバインダーが相溶化して一体化させ、
（ｄ）得られた集電体と分極性電極一体構造の電極体を
前記セパレータを介して対向配置して電気二重層コンデ
ンサの基本セルを完成する、上記各工程を含むことを特
徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について説明
する。本発明の二重層コンデンサは、その好ましい実施
の形態において、集電体（図１の１）及び分極性電極
（図１の２）をセパレータ（図１の３）を介して対向配
置して構成される電気二重層コンデンサにおいて、集電
体及び分極性電極はそれぞれ少なくとも熱可塑性バイン
ダー樹脂とカーボンを含み、熱可塑性バインダー樹脂の
相溶化により集電体と分極性電極が一体化しており、且
つ、セパレータと対峙する（相対する）分極性電極面が
集電体と同一平面を構成するように配置されている。
する。本発明の二重層コンデンサは、その好ましい実施
の形態において、集電体（図１の１）及び分極性電極
（図１の２）をセパレータ（図１の３）を介して対向配
置して構成される電気二重層コンデンサにおいて、集電
体及び分極性電極はそれぞれ少なくとも熱可塑性バイン
ダー樹脂とカーボンを含み、熱可塑性バインダー樹脂の
相溶化により集電体と分極性電極が一体化しており、且
つ、セパレータと対峙する（相対する）分極性電極面が
集電体と同一平面を構成するように配置されている。
【００２１】本発明の電気二重層コンデンサを実現する
製造方法としては、公知技術である熱圧着法を用いるこ
とができる。すなわち、集電体と分極性電極を熱圧着し
て双方に含まれる熱可塑性バインダー樹脂の相溶化によ
り一体構造を形成する。
製造方法としては、公知技術である熱圧着法を用いるこ
とができる。すなわち、集電体と分極性電極を熱圧着し
て双方に含まれる熱可塑性バインダー樹脂の相溶化によ
り一体構造を形成する。
【００２２】本発明の特徴とするところは、熱可塑性バ
インダー樹脂のガラス転移温度が異なるものを用いて、
熱圧着法で分極性電極と集電体を同一平面上に形成する
ようにしたことである。すなわち、集電体（図１の１）
に含まれる熱可塑性バインダー樹脂のガラス転移温度
（Ｔ1）が、分極性電極（図１の２）に含まれる熱可塑
性バインダー樹脂のガラス転移温度（Ｔ2）よりも低い
関係（Ｔ1＜Ｔ2）の材料構成にして、加熱温度を、ガラ
ス転移温度とＴ1とＴ2の間にすることにより、ガラス転
移温度に達していない分極性電極はその形状を保持し、
ガラス転移温度を超えた集積体に含まれる熱可塑性バイ
ンダー樹脂は軟化して、加圧下で形状を保持した分極性
電極が集電体中に埋設される。その後、分極性電極のガ
ラス転移温度（Ｔ2）以上まで昇温して分極性電極及び
集電体に含まれる熱可塑性バインダー樹脂を相溶化させ
て一体構造を形成する。
インダー樹脂のガラス転移温度が異なるものを用いて、
熱圧着法で分極性電極と集電体を同一平面上に形成する
ようにしたことである。すなわち、集電体（図１の１）
に含まれる熱可塑性バインダー樹脂のガラス転移温度
（Ｔ1）が、分極性電極（図１の２）に含まれる熱可塑
性バインダー樹脂のガラス転移温度（Ｔ2）よりも低い
関係（Ｔ1＜Ｔ2）の材料構成にして、加熱温度を、ガラ
ス転移温度とＴ1とＴ2の間にすることにより、ガラス転
移温度に達していない分極性電極はその形状を保持し、
ガラス転移温度を超えた集積体に含まれる熱可塑性バイ
ンダー樹脂は軟化して、加圧下で形状を保持した分極性
電極が集電体中に埋設される。その後、分極性電極のガ
ラス転移温度（Ｔ2）以上まで昇温して分極性電極及び
集電体に含まれる熱可塑性バインダー樹脂を相溶化させ
て一体構造を形成する。
【００２３】なお、上記した特開平３−２８３５２１号
公報に開示されている電気二重層コンデンサは、集電体
が熱可塑性を有するが、分極性電極が焼結した固体であ
るので、熱圧着しても集電体と分極性電極は一体構造に
はならない。従って、本発明とは構造上、全く異なるも
のである。
公報に開示されている電気二重層コンデンサは、集電体
が熱可塑性を有するが、分極性電極が焼結した固体であ
るので、熱圧着しても集電体と分極性電極は一体構造に
はならない。従って、本発明とは構造上、全く異なるも
のである。
【００２４】
【実施例】上記した本発明の実施の形態について更に詳
細に説明すべく、本発明の実施例を図面を参照して以下
に説明する。本発明の電気二重層コンデンサは製造方法
の概要について説明すると、本発明は、公知の熱圧着法
を応用して製作することができる。すなわち、熱可塑性
バインダー樹脂にカーボンが分散している集電体と熱可
塑性バインダー樹脂に活性炭が分散している導電性多孔
質体からなる分極性電極を積層する。ここで、集電体及
び分極性電極に用いる熱可塑性バインダー樹脂は、前述
したように、それぞれのガラス転移温度（集電体に含ま
れる熱可塑性バインダー樹脂のガラス転移温度：Ｔ1、
分極性電極に含まれる熱可塑性バインダー樹脂のガラス
転移温度：Ｔ2）がＴ1＜Ｔ2なる関係を満たす組み合わ
せとする。
細に説明すべく、本発明の実施例を図面を参照して以下
に説明する。本発明の電気二重層コンデンサは製造方法
の概要について説明すると、本発明は、公知の熱圧着法
を応用して製作することができる。すなわち、熱可塑性
バインダー樹脂にカーボンが分散している集電体と熱可
塑性バインダー樹脂に活性炭が分散している導電性多孔
質体からなる分極性電極を積層する。ここで、集電体及
び分極性電極に用いる熱可塑性バインダー樹脂は、前述
したように、それぞれのガラス転移温度（集電体に含ま
れる熱可塑性バインダー樹脂のガラス転移温度：Ｔ1、
分極性電極に含まれる熱可塑性バインダー樹脂のガラス
転移温度：Ｔ2）がＴ1＜Ｔ2なる関係を満たす組み合わ
せとする。
【００２５】次に、積層した集電体と分極性電極をガラ
ス転移温度Ｔ1以上Ｔ2よりも低い温度で加熱し軟化さ
せ、加圧して分極性電極と集電体が同一平面上にある電
極体を製作する。
ス転移温度Ｔ1以上Ｔ2よりも低い温度で加熱し軟化さ
せ、加圧して分極性電極と集電体が同一平面上にある電
極体を製作する。
【００２６】その後、分極性電極のガラス転移温度（Ｔ
2）以上に加熱することにより集電体のバインダーと分
極性電極のバインダーが相溶化して一体化することがで
きる。
2）以上に加熱することにより集電体のバインダーと分
極性電極のバインダーが相溶化して一体化することがで
きる。
【００２７】以上のようにして得られた集電体と分極性
電極一体構造の電極体をセパレータを介して対向配置し
て電気二重層コンデンサの基本セルが完成する。
電極一体構造の電極体をセパレータを介して対向配置し
て電気二重層コンデンサの基本セルが完成する。
【００２８】一般的には、所要の耐圧を得るために、前
述した電気二重層コンデンサの基本セルを複数個積層し
た積層体を製作して完成品となる。
述した電気二重層コンデンサの基本セルを複数個積層し
た積層体を製作して完成品となる。
【００２９】以下に具体的な実施例を挙げて本発明をさ
らに詳細に説明する。
らに詳細に説明する。
【００３０】［実施例１］図１は、本発明の第１の実施
例に係る電気二重層コンデンサ素子の構成を示す断面図
であり、電気二重層コンデンサ素子は基本セルを２個積
層した構成を示したものである。
例に係る電気二重層コンデンサ素子の構成を示す断面図
であり、電気二重層コンデンサ素子は基本セルを２個積
層した構成を示したものである。
【００３１】図１を参照すると、集電体１（厚さ１００
μｍ）はカーボン微粒子が熱可塑性バインダー樹脂であ
るポリビニルブチラートに分散している。また、分極性
電極２（厚さ４０μｍ）は活性炭微粒子が熱可塑性バイ
ンダー樹脂であるポリビニルブチラートに分散してい
る。そして、これら集電体１と分極性電極３の界面では
熱可塑性バインダー樹脂が相溶化し、集電体１と分極性
電極２は一体化している。さらに、セパレータ３（厚さ
２５μｍ）と対峙する分極性電極面は集電体１と同一平
面上に配置されている。
μｍ）はカーボン微粒子が熱可塑性バインダー樹脂であ
るポリビニルブチラートに分散している。また、分極性
電極２（厚さ４０μｍ）は活性炭微粒子が熱可塑性バイ
ンダー樹脂であるポリビニルブチラートに分散してい
る。そして、これら集電体１と分極性電極３の界面では
熱可塑性バインダー樹脂が相溶化し、集電体１と分極性
電極２は一体化している。さらに、セパレータ３（厚さ
２５μｍ）と対峙する分極性電極面は集電体１と同一平
面上に配置されている。
【００３２】次に、本実施例の電気二重層コンデンサ素
子の製造方法について説明する。
子の製造方法について説明する。
【００３３】まず、集電体１として、粒径１０μｍのカ
ーボン微粒子に熱可塑性バインダー樹脂ポリビニルブチ
ラート（組成比、ＰＶＡｃ：ＰＶＡ：ＰＶＢ＝２：２
１：７７、平均重合度３００、ガラス転移温度７１℃）
を重量比で好ましくは略２０％加え、さらに可塑剤とし
てブチルフタリルブチルグリコレートと沸点調整材とし
て２−（２−ブトキシエトキシ）エタノールを加えて調
合した。
ーボン微粒子に熱可塑性バインダー樹脂ポリビニルブチ
ラート（組成比、ＰＶＡｃ：ＰＶＡ：ＰＶＢ＝２：２
１：７７、平均重合度３００、ガラス転移温度７１℃）
を重量比で好ましくは略２０％加え、さらに可塑剤とし
てブチルフタリルブチルグリコレートと沸点調整材とし
て２−（２−ブトキシエトキシ）エタノールを加えて調
合した。
【００３４】また、分極性電極として、粒径１７μｍ、
表面積１５００ｍ２／ｇの活性炭粉末に熱可塑性バイン
ダー樹脂ポリビニルブチラート（組成比、ＰＶＡｃ：Ｐ
ＶＡ：ＰＶＢ＝２：１７：８１、平均重合度２４００、
ガラス転移温度９３℃）を重量比で好ましくは略５．０
％加え、さらに可塑剤としてブチルフタリルブチルグリ
コレートを加えて調合した。
表面積１５００ｍ２／ｇの活性炭粉末に熱可塑性バイン
ダー樹脂ポリビニルブチラート（組成比、ＰＶＡｃ：Ｐ
ＶＡ：ＰＶＢ＝２：１７：８１、平均重合度２４００、
ガラス転移温度９３℃）を重量比で好ましくは略５．０
％加え、さらに可塑剤としてブチルフタリルブチルグリ
コレートを加えて調合した。
【００３５】次に、調合した集電体材料及び分極性電極
材料からドクタブレードを用いて集電体シート及び分極
性電極シートを成膜した。成膜したシート厚はそれぞれ
集電体シートが１００μｍ、分極性電極が４０μｍであ
った。その後、それぞれを所定の形状に切断し、集電体
１及び分極性電極２を得た。
材料からドクタブレードを用いて集電体シート及び分極
性電極シートを成膜した。成膜したシート厚はそれぞれ
集電体シートが１００μｍ、分極性電極が４０μｍであ
った。その後、それぞれを所定の形状に切断し、集電体
１及び分極性電極２を得た。
【００３６】その後、所定の形状に切断した集電体１上
に、分極性電極２を積層し、プレス圧３００ｋｇ／ｃｍ
2、プレス温度８０℃の条件下で１時間熱プレス成形
し、集電体と分極性電極を同一平面にした。ここで、プ
レス温度８０℃は、集電体に含まれる熱可塑性バインダ
ー樹脂のガラス転移温度より高く、分極性電極に含まれ
る熱可塑性バインダー樹脂のガラス転移温度より低い。
に、分極性電極２を積層し、プレス圧３００ｋｇ／ｃｍ
2、プレス温度８０℃の条件下で１時間熱プレス成形
し、集電体と分極性電極を同一平面にした。ここで、プ
レス温度８０℃は、集電体に含まれる熱可塑性バインダ
ー樹脂のガラス転移温度より高く、分極性電極に含まれ
る熱可塑性バインダー樹脂のガラス転移温度より低い。
【００３７】さらに、プレス圧３００ｋｇ／ｃｍ2、プ
レス温度１１０℃の条件下で１時間プレス成形して、集
電体及び分極性電極それぞれの熱可塑性バインダー樹脂
を相溶化させて集電体と分極性電極を一体化した。
レス温度１１０℃の条件下で１時間プレス成形して、集
電体及び分極性電極それぞれの熱可塑性バインダー樹脂
を相溶化させて集電体と分極性電極を一体化した。
【００３８】最後に、分極性電極に電解液として４０ｗ
ｔ％の硫酸水溶液を含浸し、セパレータを介して対向配
置し、電気二重層コンデンサの基本セルを得た。
ｔ％の硫酸水溶液を含浸し、セパレータを介して対向配
置し、電気二重層コンデンサの基本セルを得た。
【００３９】以上のようにして製作した電気二重層コン
デンサ基本セル２個を積層して電気二重層コンデンサ素
子を完成させた。
デンサ基本セル２個を積層して電気二重層コンデンサ素
子を完成させた。
【００４０】完成した電気二重層コンデンサ素子の厚さ
は、４１０μｍであった（表１参照）。これは、図１に
示したように特定の組み合わせの熱可塑性バインダー樹
脂を集電体と分極性電極の双方に用いることにより、分
極性電極を完全に集電体中に埋設して電気二重層コンデ
ンサ素子の厚さをその構成材料の厚さの総和以下におさ
えることができたためである。また、完成した電気二重
層コンデンサの内部抵抗は１０ｍΩであり、十分に小さ
い値であった。
は、４１０μｍであった（表１参照）。これは、図１に
示したように特定の組み合わせの熱可塑性バインダー樹
脂を集電体と分極性電極の双方に用いることにより、分
極性電極を完全に集電体中に埋設して電気二重層コンデ
ンサ素子の厚さをその構成材料の厚さの総和以下におさ
えることができたためである。また、完成した電気二重
層コンデンサの内部抵抗は１０ｍΩであり、十分に小さ
い値であった。
【００４１】なお、本実施例では、電解液として４０％
の硫酸水溶液を用いたが、これに限定されるものではな
く、有機系の電解液でも良い。
の硫酸水溶液を用いたが、これに限定されるものではな
く、有機系の電解液でも良い。
【００４２】また熱可塑性バインダー樹としてポリビニ
ルブチラートを用いたが集電体と分極性電極を熱圧着す
る際、分極性電極に用いるバインダー樹脂に比べて集電
体に用いるバインダー樹脂の方がガラス転移温度が低い
関係にある材料で熱可塑性を有するものであればこれに
限定されるものではない。
ルブチラートを用いたが集電体と分極性電極を熱圧着す
る際、分極性電極に用いるバインダー樹脂に比べて集電
体に用いるバインダー樹脂の方がガラス転移温度が低い
関係にある材料で熱可塑性を有するものであればこれに
限定されるものではない。
【００４３】［実施例２］図２は、本発明の第２の実施
例に係る電気二重層コンデンサ素子の構成の断面図であ
り、電気二重層コンデンサ素子は、前記実施例１と同様
に基本セルを２個積層した構成である。本実施例が、前
記実施例１と相違する点は、集電体１（厚さ１００μ
ｍ）の両面に分極性電極２（４０μｍ）が配置されてい
ることである。
例に係る電気二重層コンデンサ素子の構成の断面図であ
り、電気二重層コンデンサ素子は、前記実施例１と同様
に基本セルを２個積層した構成である。本実施例が、前
記実施例１と相違する点は、集電体１（厚さ１００μ
ｍ）の両面に分極性電極２（４０μｍ）が配置されてい
ることである。
【００４４】次に本実施例に係る電気二重層コンデンサ
素子の製造方法を説明する。
素子の製造方法を説明する。
【００４５】本実施例に係る電気二重層コンデンサ素子
の製造方法は、前記実施例１と同様にして、所定の形状
の集電体及び分極性電極を製作する。
の製造方法は、前記実施例１と同様にして、所定の形状
の集電体及び分極性電極を製作する。
【００４６】次に、準備した集電体（厚さ１００μｍ）
の両面に分極性電極（厚さ４０μｍ）を積層し、前記実
施例１と同様の条件、すなわちプレス圧３００ｋｇ／ｃ
ｍ2、プレス温度８０℃の条件下で１時間熱プレス成形
して集電体と分極性電極を同一平面にした。
の両面に分極性電極（厚さ４０μｍ）を積層し、前記実
施例１と同様の条件、すなわちプレス圧３００ｋｇ／ｃ
ｍ2、プレス温度８０℃の条件下で１時間熱プレス成形
して集電体と分極性電極を同一平面にした。
【００４７】その後、前記実施例１と同様に、プレス圧
３００ｋｇ／ｃｍ2、プレス温度１１０℃の条件下で１
時間プレス成形することにより熱可塑性バインダー樹脂
を相溶化させて集電体と分極性電極を一体化した。
３００ｋｇ／ｃｍ2、プレス温度１１０℃の条件下で１
時間プレス成形することにより熱可塑性バインダー樹脂
を相溶化させて集電体と分極性電極を一体化した。
【００４８】最後に、前記実施例１の方法で製作した集
電体の片面に分極性電極を埋設した電極体と本実施例の
前述した方法で製作した集電体の両面に分極性電極を埋
設した電極体をそれぞれ所要の数だけ準備し、分極性電
極に電解液として４０ｗｔ％の硫酸水溶液を含浸後、図
２のようにしてセパレータを介して対向配置させた電気
二重層コンデンサ基本セルを２個積層して電気二重層コ
ンデンサ素子を完成させた。
電体の片面に分極性電極を埋設した電極体と本実施例の
前述した方法で製作した集電体の両面に分極性電極を埋
設した電極体をそれぞれ所要の数だけ準備し、分極性電
極に電解液として４０ｗｔ％の硫酸水溶液を含浸後、図
２のようにしてセパレータを介して対向配置させた電気
二重層コンデンサ基本セルを２個積層して電気二重層コ
ンデンサ素子を完成させた。
【００４９】完成した電気二重層コンデンサ素子の厚さ
は、３２０μｍであった（表１参照）。本実施例の電気
二重層コンデンサ素子の厚さは、前記実施例１の電気二
重層コンデンサ素子に比べて小さい。その理由は、集電
体の両面に分極性電極を形成しているので集電体の数が
少なくて済むことによる。また、内部抵抗は、前記実施
例１とほぼ同じ１５ｍΩを示し、十分に小さい値であっ
た。
は、３２０μｍであった（表１参照）。本実施例の電気
二重層コンデンサ素子の厚さは、前記実施例１の電気二
重層コンデンサ素子に比べて小さい。その理由は、集電
体の両面に分極性電極を形成しているので集電体の数が
少なくて済むことによる。また、内部抵抗は、前記実施
例１とほぼ同じ１５ｍΩを示し、十分に小さい値であっ
た。
【００５０】［比較例］図３は、比較例として従来の電
気二重層コンデンサ素子の断面を示した図である。この
図３において、電気二重層コンデンサ素子は基本セルを
２個積層した構成である。
気二重層コンデンサ素子の断面を示した図である。この
図３において、電気二重層コンデンサ素子は基本セルを
２個積層した構成である。
【００５１】集電体１（厚さ１００μｍ）はカーボンを
含む導電性ゴムからなる。また、分極性電極２（厚さ５
０μｍ）は活性炭微粉末を焼結した多孔質焼結体であ
る。
含む導電性ゴムからなる。また、分極性電極２（厚さ５
０μｍ）は活性炭微粉末を焼結した多孔質焼結体であ
る。
【００５２】集電体１は分極性電極２上に積層配置され
ており、分極性電極２の外側にガスケット４が配置され
ている。このガスケット４は、集電体１及び分極性電極
２をセパレータ３（厚さ２５μｍ）を介して対向配置し
た時、分極性電極２の形状を保持するために設けてい
る。
ており、分極性電極２の外側にガスケット４が配置され
ている。このガスケット４は、集電体１及び分極性電極
２をセパレータ３（厚さ２５μｍ）を介して対向配置し
た時、分極性電極２の形状を保持するために設けてい
る。
【００５３】一方、前述した実施例１及び実施例２で
は、分極性電極２が集電体１中に完全に埋設されるの
で、分極性電極２の形状はそれを取り囲む集電体１によ
って保持されるので、ガスケット４は設ける必要がな
い。
は、分極性電極２が集電体１中に完全に埋設されるの
で、分極性電極２の形状はそれを取り囲む集電体１によ
って保持されるので、ガスケット４は設ける必要がな
い。
【００５４】次に、図３に示した比較例の電気二重層コ
ンデンサ素子の製造方法について説明する。
ンデンサ素子の製造方法について説明する。
【００５５】まず、集電体１はブチルゴムにカーボンを
添加し、攪拌混合後、シート状にカレンダーで成膜す
る。次に、分極性電極２は活性炭微粉末を高温で焼成し
て製作する。続いて、製作した集電体シート並びに分極
性電極を所定の形状に切断加工する。
添加し、攪拌混合後、シート状にカレンダーで成膜す
る。次に、分極性電極２は活性炭微粉末を高温で焼成し
て製作する。続いて、製作した集電体シート並びに分極
性電極を所定の形状に切断加工する。
【００５６】次に、分極性電極２に実施例１及び実施例
２と同量の４０％硫酸水溶液を含浸した後、所定の形状
に切断加工した集電体１、分極性電極２及びガスケット
４をセパレータ３を介して積層配置する。
２と同量の４０％硫酸水溶液を含浸した後、所定の形状
に切断加工した集電体１、分極性電極２及びガスケット
４をセパレータ３を介して積層配置する。
【００５７】さらに、１３０℃で３０分の熱処理を行っ
て、ブチルゴムからなる集電体１及びガスケット４を加
硫接着して電気二重層コンデンサ基本セルが完成する。
て、ブチルゴムからなる集電体１及びガスケット４を加
硫接着して電気二重層コンデンサ基本セルが完成する。
【００５８】以上のようにして製作した電気二重層コン
デンサ基本セル２個を積層して電気二重層コンデンサ素
子が完成する。
デンサ基本セル２個を積層して電気二重層コンデンサ素
子が完成する。
【００５９】完成した従来の電気二重層コンデンサ素子
の厚さは６５０μｍであった。また、内部抵抗は、２０
０ｍΩであった。
の厚さは６５０μｍであった。また、内部抵抗は、２０
０ｍΩであった。
【００６０】表１に、上記実施例１、２と比較例の素子
の厚さ及び内部抵抗をまとめて一覧として示す。上記実
施例１、２は、従来の電気二重層コンデンサよりも内部
抵抗が小さく、薄型化を達成している。
の厚さ及び内部抵抗をまとめて一覧として示す。上記実
施例１、２は、従来の電気二重層コンデンサよりも内部
抵抗が小さく、薄型化を達成している。
【００６１】
【表１】
【００６２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来の電気二重層コンデンサよりも内部抵抗の小さい電
気二重層コンデンサを実現できるという効果を奏する。
従来の電気二重層コンデンサよりも内部抵抗の小さい電
気二重層コンデンサを実現できるという効果を奏する。
【００６３】その理由は、本発明においては、集電体と
分極性電極の接触面積が増加し、バインダーである熱可
塑性樹脂が相互拡散することにより、集電体と分極性電
極が一体化することで、接触抵抗を低減させている、こ
とによる。
分極性電極の接触面積が増加し、バインダーである熱可
塑性樹脂が相互拡散することにより、集電体と分極性電
極が一体化することで、接触抵抗を低減させている、こ
とによる。
【００６４】また、本発明によれば、上記した内部抵抗
の低減効果に加えて、薄型化が可能である、という効果
を奏する。その理由は、本発明においては、集電体と分
極性電極を一体化させ同一平面上に配置するような構成
としたことによる。
の低減効果に加えて、薄型化が可能である、という効果
を奏する。その理由は、本発明においては、集電体と分
極性電極を一体化させ同一平面上に配置するような構成
としたことによる。
【図１】本発明の第１の実施例の電気二重層コンデンサ
素子の断面図である。
素子の断面図である。
【図２】本発明の第２の実施例の電気二重層コンデンサ
素子の断面図である。
素子の断面図である。
【図３】従来の電気二重層コンデンサ素子の断面図であ
る。
る。
１ 集電体 ２ 分極性電極 ３ セパレータ ４ ガスケット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−140285（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−283521（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−142724（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−151010（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01G 9/058 H01G 9/016
Claims (4)
- 【請求項１】集電体及び分極性電極をセパレータを介し
て対向配置して構成される電気二重層コンデンサにおい
て、 前記集電体及び前記分極性電極はいずれも、少なくとも
熱可塑性バインダー樹脂とカーボンを含み、 前記熱可塑性バインダー樹脂の相溶化により前記集電体
と前記分極性電極とが一体化されており、且つ、前記セ
パレータと相対する前記分極性電極面が前記集電体と同
一平面上に配置されている、ことを特徴とする電気二重
層コンデンサ。 - 【請求項２】前記請求項１記載の電気二重層コンデンサ
において、 前記集電体に含まれる熱可塑性バインダー樹脂のガラス
転移温度が分極性電極に含まれる熱可塑性バインダー樹
脂のガラス転移温度よりも低い、ことを特徴とする電気
二重層コンデンサ。 - 【請求項３】前記集電体の両面に前記分極性電極が配置
される、積層構造を有す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。 - 【請求項４】集電体及び分極性電極をセパレータを介し
て対向配置して構成される電気二重層コンデンサの製造
方法において、 （ａ）熱可塑性バインダー樹脂にカーボンが分散してい
る集電体と、熱可塑性バインダー樹脂にカーボンが分散
している分極性電極と、を積層し、この場合、前記集電
体に含まれる熱可塑性バインダー樹脂のガラス転移温度
Ｔ1が前記分極性電極に含まれる熱可塑性バインダー樹
脂のガラス転移温度Ｔ2よりも低い関係を満たす組み合
わせの材料構成とされ、 （ｂ）次に、積層した前記集電体と前記分極性電極をガ
ラス転移温度Ｔ1以上Ｔ2よりも低い温度で加熱し軟化さ
せ、加圧して前記分極性電極の端面と前記集電体の端面
とが、略同一平面となるような電極体を製作し、 （ｃ）その後、前記分極性電極のガラス転移温度Ｔ2以
上に加熱することにより前記集電体のバインダーと前記
分極性電極のバインダーが相溶化して一体化させ、 （ｄ）得られた集電体と分極性電極一体構造の電極体を
前記セパレータを介して対向配置して電気二重層コンデ
ンサの基本セルを完成する、 上記各工程を含むことを特徴とする電気二重層コンデン
サの製造方法。
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