JP3578632B2

JP3578632B2 - 電気二重層コンデンサ

Info

Publication number: JP3578632B2
Application number: JP17977198A
Authority: JP
Inventors: 直人岩野
Original assignee: Elna Co Ltd
Current assignee: Elna Co Ltd
Priority date: 1998-06-12
Filing date: 1998-06-12
Publication date: 2004-10-20
Anticipated expiration: 2018-06-12
Also published as: JP2000003838A

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する。
【０００２】
【従来の技術】
電気二重層コンデンサは、コンデンサ素子、即ち活性炭、カーボンおよびバインダーを混練してシート状とした分極性電極を、導電性接着剤を用いて、予め引出しリ−ドを固着した金属板状若しくは網目状の集電体に貼りつけて電極体となし、この電極体の一対を陽極側電極体と陰極側電極体としてセパレータを介して巻回したコンデンサ素子に電解液を含浸させた後、図８に示した電気二重層コンデンサＡのように、コンデンサ素子１を有底筒状の金属ケース２内に入れ、コンデンサ素子１の陽極側電極体に接続された引出しリ−ド３と陰極側電極体に接続された引出しリード４を、絶縁性の封口体５を貫通するように取り付けられた陽極端子６と陰極端子７の内方端にそれぞれ固着した後、金属ケース２の上方開口部を封口体５で密封している。なお図８中、８は巻回されているコンデンサ素子１が巻き戻るのを防ぐためコンデンサ素子の外周に巻かれているテープであり、９は防爆弁である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
電気二重層コンデンサ、殊に大電流用の電気二重層コンデンサでは、図８のように陽極側電極体および陰極側電極体からそれぞれ２本づつ引出しリード３、４が引き出され、金属ケース２の上方の封口体５に配置された陽極端子６と陰極端子７に接続されているが、等価直列抵抗（ＥＳＲ）が大きいという欠点がある。
【０００４】
等価直列抵抗を小さくするには、引出しリードの本数をさらに増せばよいが、１つの端子に多くの引出しリードを接続しようとした場合、接続の信頼性や発熱などの点から大電流に耐えるように接続するのが難しかった。また、端子の数を増やそうとしても封口体の面積が限られているので増やすのが困難であり、仮に増やしたとしても陽極端子と陰極端子とが互いに接近することになるため非常に危険である。
【０００５】
さらに電気二重層コンデンサは耐電圧が低いため、高耐圧を必要とする場合には直列接続にして使用する必要があるが、従来の電気二重層コンデンサでは直列接続がしにくかった。
【０００６】
本発明は、低ＥＳＲ化が図れ、大電流に耐え、直列接続がしやすい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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の電気二重層コンデンサは、上下端が開口し一方が陽極側、他方が陰極側となり、それぞれの開口部が絶縁性の封口体により密封されている筒状の金属ケース内に、陽極側の封口体に近い端から複数の陽極側の引出しリードが引き出されまた陰極側の封口体に近い端から複数の陰極側の引出しリードが引き出されているコンデンサ素子が収納され、各封口体の内側のコンデンサ素子に面する側に金属導通板がそれぞれ配置固定され、陽極側の封口体には複数個の陽極端子がまた陰極側の封口体には複数個の陰極端子がそれぞれ配置され、封口体に設けられた複数個の端子はそれぞれ封口体および金属導通板を貫通してその内方端が突出していると共に各端子が金属導通板に接続され、コンデンサ素子から引き出された複数の陽極側または陰極側の引出しリードが分散して複数個の陽極端子または陰極端子の内方端にそれぞれ接続されていることを特徴とする。
【０００８】
また少なくとも一方の金属導通板の中央にコンデンサ素子の中心部に部分的に挿入されコンデンサ素子を保持固定する丸棒状の素子固定棒が配置固定されていることを特徴とする。
【０００９】
さらに一方端が封口体の一方に固定された素子固定棒が金属導通板と接触しないように金属導通板を貫通し、コンデンサ素子の中心部を通って他方端が他方にある封口体に連結されているようにしてもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１において本発明の電気二重層コンデンサ１０は上下端が開口したアルミニウム製の筒状の金属ケース１１内にコンデンサ素子１２を収納してなり、金属ケース１１の上下端の開口部はベークライト製の絶縁性の封口体１３、１４により密封されている。金属ケース１１の上下の開口部の縁部１１ａと封口体１３、１４とが接する箇所には密封性を高めるためにゴムパッキン１３ａ、１４ａが配置されている。なお封口体としてベ−クライト製の封口体１３、１４を用いたが、これに代えて他の素材、例えば封口体全体がゴム製のものであってもよい。
【００１２】
上方の封口体１３には２つのネジ型の陽極端子１５（１５ａ、１５ｂ）が配置され、下方の封口体１４にも２つのネジ型陰極端子１６（１６ａ、１６ｂ）が配置され、陽極端子１５ａ、１５ｂおよび陰極端子１６ａ、１６ｂにはそれぞれ内ネジ（図示せず）が形成されている。上方の封口体１３には合成樹脂製の防爆弁１７が設けられ、下方の封口体１４にも同じような防爆弁１７（図２）が設けられている。
【００１３】
コンデンサ素子１２は、活性炭、カーボンおよびバインダーとしてのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を混練してシート状とした分極性電極（例えば厚さ４００〜８００μｍ）を、導電性接着剤を用いて、アルミニウム箔（例えば厚さ２０〜１００μｍ）からなる集電体の両面にそれぞれ貼りつけてなる一対の陽極側電極体と陰極側電極体を、紙やガラス混抄紙からなるセパレータを介して巻回し電解液を含浸させたものからなる。１２ａは巻き戻り防止用に巻いてあるテープである。
【００１４】
コンデンサ素子１２の陽極側電極体と陰極側電極体にはそれぞれ４本の引出しリード１８、１９が固着され、引き出された引出しリード１８、１９が２本づつ陽極端子１５ａ、１５ｂ、陰極端子１６ａ、１６ｂの内方端にそれぞれカシメや超音波溶接などにより固着されている。
【００１５】
封口体１３、１４のコンデンサ素子１２と対向する内側にはそれぞれアルミニウム製の金属導通板２０、２１が配置され、陰極側を例に挙げると金属導通板２１（金属導通板２０も同様な構造）においては図２のように陰極端子１６ａ、１６ｂの内方端が貫通し突出している。なお陰極端子１６ａ、１６ｂと金属導通板２１とは一体に形成されていてもよい。また金属導通板２１の中央には素子固定棒２２が金属導通板２１と一体に設けられている。
【００１６】
金属導通板２０、２１の形状は小判型に限らず、図３のように円形など任意の形状であることができる。図３の金属導通板２１では、素子固定棒２２および防爆弁１７に相応する箇所に孔２１ａ、２１ｂが設けられている。素子固定棒２２は、図３の場合のように封口体１４に固定され、金属導通板２１とは接触しないようにしてもよい。
【００１７】
素子固定棒２２は、コンデンサ素子１２の中心部にあるセパレ−タの巻回初めに一般に形成されるセパレ−タで囲まれた空隙部分に挿入されているが、素子固定棒が挿入しやすいように空洞部を特別に形成してもよい。
【００１８】
素子固定棒２２の形状は、丸棒状の他、図４の２２ａのようにコンデンサ素子１２を支持できる円錐状でも、図５の２２ｂのように丸棒の途中から円錐状になっていてもよい。また図６の２２ｃのように丸棒状で途中に支持用の横棒２２ｄがあるような形状であるなど種々の形状のものであることができる。
【００１９】
素子固定棒２２は、図１〜３では下方および上方の両方の封口板に短いものが設けられているが、下方または上方の一方の封口体または金属導通板だけに短い、または他方の金属導通板付近まで伸びている長い素子固定棒を設けてもよい。さらに図７のように例えば下方の封口板１４に素子固定棒２２ｆの下方を固定し、コンデンサ素子１２の中心部を通ってその上方端を封口体１３に連結するようにしてもよい。この場合、素子固定棒２２ｆは金属導通板２０、２１と接触しないようになされている。
【００２０】
なお本発明の電気二重層コンデンサでは、陽極側および陰極側の引出しリ−ドをそれぞれ３本または４本以上設けてもよく、また端子の数も１つの封口体について２個以上設けてもよい。複数の電気二重層コンデンサを直列に接続するためには、接続する一方のネジ端子それぞれにおねじ付ソケットをねじ込むなどして設け、他方のネジ端子それぞれに上記ソケットに嵌合するめねじ付ジャックをねじ込むなどして設けるのが好ましい。さらに端子もネジ型端子に限らずラグ端子、リ−ド端子など他の形式の端子を用いてもよい。
【００２１】
また防爆弁は、電気二重層コンデンサの用途が特定していない場合には両方の封口体に設けるのが好ましいが、いずれか一方にのみ設けてもよい。なお防爆弁を両方の封口体に設ける場合、同一の縦軸線上に設けてもずらして設けてもよい。
【００２２】
また本発明の電気二重層コンデンサは、上述の巻回型の電気二重層コンデンサのほか、短冊状の分極性電極とセパレ−タを多層に積層した積層型の電気二重層コンデンサにも適用できる。
【００２３】
【実施例】
＜実施例１＞
図１のような金属ケ−スの上下端の開口部を封口体で密封し、それぞれから引出しリ−ドを引き出した構造の電気二重層コンデンサ（２．３Ｖ４０００Ｆ、直径８９ｍｍ、高さ１５０ｍｍ）を作成した。金属ケ−ス、金属導通板および素子固定棒にはアルミニウムを使用した。コンデンサ素子には、活性炭、カーボンおよびポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を混練してシート状とした分極性電極（厚さ４００μｍ）を、市販の導電性接着剤を用いて、予め表面を電気的にエッチング処理し、アルミニウムからなる引出しリ−ドを固着したアルミニウム箔（厚さ５０μｍ）からなる集電体の両面にそれぞれ貼りつけてなる一対の陽極側電極体と陰極側電極体をマニラ紙からなるセパレータを介して巻回し、プロピレンカ−ボネイトにテトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレイトを溶解させた非水系の電解液を含浸させたものを使用した。引出しリ−ドは陽極側電極体および陰極側電極体からそれぞれ４本引き出した。
【００２４】
＜比較例＞
実施例１と同じコンデンサ素子と電解液を用いて、図８のような有底筒状のアルミニウムケ−スに入れた電気二重層コンデンサ（定格および大きさ同じ）を作成した。なお引出しリ−ドは陽極側電極体および陰極側電極体からそれぞれ２本引き出した。
【００２５】
実施例１および比較例の電気二重層コンデンサを用いて等価直列抵抗（１ＫＨｚ）を測定した。その結果、実施例１の電気二重層コンデンサの等価直列抵抗は５ｍΩであるのに対して比較例の電気二重層コンデンサの等価直列抵抗は１０ｍΩと、本発明による実施例１の電気二重層コンデンサでは従来の電気二重層コンデンサ（比較例）に比べて等価直列抵抗が１／２に低減していた。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の電気二重層コンデンサでは引出しリ−ドの本数が多く、分散して端子に接続されしかも、各端子間が金属導電板により接続されているので、低ＥＳＲ（等価直列抵抗）化が図れ、大電流に耐える電気二重層コンデンサが得られる。
【００２７】
また本発明の電気二重層コンデンサでは陽極端子および陰極端子が、上下に分かれて配置されているので縦方向に配列して直列接続が容易にでき高耐圧にすることができる。さらに引出しリ−ドや陽極端子および陰極端子が互いに反対側に完全に分離配置されているので、引出しリ−ドや外部の導線間の接触の危険性がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電気二重層コンデンサの断面図。
【図２】封口体の内側の金属導通板を示す図。
【図３】別の金属導通板を示す図。
【図４】素子固定棒を示す図。
【図５】別の素子固定棒を示す図。
【図６】別の素子固定棒を示す図。
【図７】別の素子固定棒を示す図。
【図８】従来の電気二重層コンデンサの断面図。
【符号の説明】
１０電気二重層コンデンサ
１１金属ケ−ス
１２コンデンサ素子
１３封口体
１４封口体
１５陽極端子
１６陰極端子
１７防爆弁
１８引出しリ−ド
１９引出しリ−ド
２０金属導通板
２１金属導通板
２２素子固定棒

Claims

上下端が開口し一方が陽極側、他方が陰極側となり、それぞれの開口部が絶縁性の封口体により密封されている筒状の金属ケース内に、陽極側の封口体に近い端から複数の陽極側の引出しリードが引き出されまた陰極側の封口体に近い端から複数の陰極側の引出しリードが引き出されているコンデンサ素子が収納され、各封口体の内側のコンデンサ素子に面する側に金属導通板がそれぞれ配置固定され、陽極側の封口体には複数個の陽極端子がまた陰極側の封口体には複数個の陰極端子がそれぞれ配置され、封口体に設けられた複数個の端子はそれぞれ封口体および金属導通板を貫通してその内方端が突出していると共に各端子が金属導通板に接続され、コンデンサ素子から引き出された複数の陽極側または陰極側の引出しリードが分散して複数個の陽極端子または陰極端子の内方端にそれぞれ接続されていることを特徴とする電気二重層コンデンサ。
少なくとも一方の金属導通板の中央にコンデンサ素子の中心部に部分的に挿入されコンデンサ素子を保持固定する丸棒状の素子固定棒が配置固定されている請求項１に記載の電気二重層コンデンサ。
一方端が封口体の一方に固定された素子固定棒が金属導通板と接触しないように金属導通板を貫通し、コンデンサ素子の中心部を通って他方端が他方にある封口体に連結されている請求項１に記載の電気二重層コンデンサ。