双电荷层电容器的制作方法

文档序号:6940129
专利名称:双电荷层电容器的制作方法
技术领域
本发明涉及使用于各种电子设备、电气设备、便携设备的双电荷层电容器。
背景技术
双电荷层电容器是利用在形成于可极化电极与电解液的界面的双电荷层蓄积的 电能的元件。双电荷层电容器能够小型化,并且能够进行大容量的充放电。因此,在微型计 算机、存储器、定时器的后备(backup)用、各种电源的辅助用等应用中被广泛使用。图18是以往的双电荷层电容器的剖视图。双电荷层电容器41具有多个电极板43、 隔离物42和集电部件44。在长形的隔离物42中含浸有电解液,每预定长度在不同的方向 上交替折回,成为波纹状。多个电极板43隔着隔离物42而层叠为不同的极彼此相对。可 挠性的集电部件44的宽度与电极板43大致相同,其连接于电极板43的端部,遍及电极板 43的全长地埋设。各电极板43被如上所述那样折回成波纹状的隔离物42包住其一方的端部,并且 没有被隔离物42包住的一方的端部在侧面露出。集电部件44在露出的一方的端部从隔离 物42之间引出。各电极板43的端部交替在相反侧的侧面露出,所以集电部件44按每个相 同的极而汇集,由剖视C字状的捆束部件45捆束。捆束部件45由导电性的材料构成。由捆束部件45形成的集电部件44的捆束部分46、47按每个相同的极而配置在电 极板43的层叠方向的不同的最外层侧。即,捆束部分46被配置在最上层侧,捆束部分47 被配置在最下层侧。这样构成的双电荷层电容器41在电极板43的层叠方向上层叠多个而 使用。如上所述,在双电荷层电容器41中,连接于各电极板43的端部的可挠性的集电部 件44被从隔离物42之间引出,集电部件44按每个相同的极而被捆束。由此,在将集电部件 44连接于各电极板43时没有损伤隔离物42的危险,能够容易地制造双电荷层电容器41。 另外,通过层叠多个双电荷层电容器41,能够容易地串联连接。然而在该构造中,含浸有电解液的双电荷层电容器41应当使用由作为绝缘性树 脂的聚四氟乙烯(PTFE)形成的壳体部件来进行密封。另外,不能在相同方向上取出一对电 极。因此,产品大型化,并且成本较高。

发明内容
本发明是能够通过简单的结构将一对电极在相同方向上取出、实现小型化和低成 本化的双电荷层电容器。本发明的双电荷层电容器包括元件;第一端子;第二端子;含浸 于元件的电解液;树脂制的壳体;树脂制的盖。元件具有第一电极、第二电极以及隔离物, 所述第一电极具有第一取出部,所述第二电极具有在与所述第一取出部相同的方向上突出 的第二取出部。隔离物夹在第一电极与第二电极之间。第一端子连接于第一取出部,第二端 子连接于第二取出部。收纳元件的壳体具有内底面、与内底面相对的第一面以及与第一面 邻接的侧面,第一面被开放。盖结合于壳体的第一面。第一端子具有第一接合部、从第一接合部延伸设置的第一中间导电部以及从第一中间导电部进一步延伸设置第一端子部,所述 第一接合部具有接合有第一取出部的第一接合面。第二端子具有第二接合部、从第二接合 部延伸设置的第二中间导电部以及从第二中间导电部进一步延伸设置的第二端子部,所述 第二接合部具有接合有第二取出部的第二接合面。第一接合部、第二接合部配设在壳体的 比内底面更接近第一面的位置。第一接合面、第二接合面朝向第一面而露出。第一接合部、 第二接合部的周缘和第一中间导电部、第二中间导电部埋设于壳体,第一端子部、第二端子 部从壳体的侧面导出至外部。在如上所述那样构成的双电荷层电容器中,在壳体内收纳有在相同方向上设置一 对电极的取出部的元件,这些取出部连接于设置于壳体的端子。通过这样的简单的结构,能 够削减部件个数和作业工时而实现低成本化,并且能够小型化、低电阻化。另外,将各接合部配置在比壳体内底面更靠第一面的一侧,朝向第一面而露出,由 此含浸于元件的电解液难以接触接合部。其结果,电解液难以从接合部侵入,从而能够抑制 漏液。进一步,通过由壳体的树脂埋设端子的接合部的周缘和中间导电部,从而壳体内部的 内压上升时的施加于壳体底面部以及盖的应力难以影响端子。其结果,能够制作泄漏较少 的长寿命的双电荷层电容器。


图1是本发明实施方式1的双电荷层电容器的分解立体图。图2A是表示本发明实施方式1的双电荷层电容器的结合盖之前的状态的立体图。图2B是表示图2A所示的双电荷层电容器的结合盖后的状态的立体图。图3A 图3D是用于说明图1所示的双电荷层电容器的元件的结构的各制造步骤 中的立体图。图4是图3D所示的元件的剖视图。图5是表示埋设在图1所示的双电荷层电容器的壳体中的端子的结构的主要部分 剖视图。图6是图1所示的双电荷层电容器的盖的侧视图。图7是本发明实施方式1的双电荷层电容器中使用的其他的元件的分解立体图。图8是图7所示的元件的剖视图。图9是本发明实施方式1的其他的双电荷层电容器的立体图。图10是从底面侧观察本发明实施方式1的另一双电荷层电容器的状态的立体图。图11是表示连结2个图2B所示的双电荷层电容器的状态的立体图。图12A、图12B是表示连结2个图2B所示的双电荷层电容器并通过外部电路进行 连接的结构的立体图。图13A是本发明实施方式2的双电荷层电容器的分解立体图。图13B是表示图13A所示的双电荷层电容器的结合盖之前的状态的立体图。图13C是表示图13B所示的双电荷层电容器的结合盖后的状态的立体图。图14是本发明实施方式2的其他的双电荷层电容器的立体图。图15是本发明实施方式2的另一双电荷层电容器的分解立体图。图16是表示图15所示的双电荷层电容器的结合盖后的状态的立体图。
图17是本发明实施方式2的又一双电荷层电容器的立体图。图18是以往的双电荷层电容器的剖视图。
具体实施例方式下面,参照附图对本发明的实施方式进行说明。需说明的是,在各实施方式中,对 于形成与在先的实施方式相同结构的部分赋予相同符号,有时省略详细的说明。(实施方式1)图1是本发明实施方式1的双电荷层电容器的分解立体图。图2A、图2B分别是表 示该双电荷层电容器的结合盖之前的状态的立体图和表示将结合盖后的状态的立体图。图 3A 图3D是用于说明该双电荷层电容器中使用的元件的结构的各制造步骤中的立体图, 图4是该元件的剖视图。需说明的是,在图1 图4中,为了容易理解元件1的结构,示出 了较少的层叠片数。实际上,交替层叠有数十片的阳极2和阴极3。这在后述的结构中也是 同样的。如图1所示,双电荷层电容器10具有元件1、第一端子7和第二端子8、未图示的电 解液、将上面62开放的树脂制的壳体6和树脂制的盖9。上面62为与内底面61相对的第一 面。如图1以及图3A 图3D所示,元件1具有作为第一电极的多个薄片状的阳极2、作为 第二电极的多个薄片状的阴极3和夹在阳极2与阴极3之间的带状的隔离物(separator, 隔板)4。阳极2具有第一取出部2B,阴极3具有第二取出部3B。阳极2和阴极3隔着隔离 物4而以第一取出部2B与第二取出部3B为相同方向的方式层叠。第一端子7连接于第一 取出部2B,第二端子8连接于第二取出部3B。第一端子7与第二端子8被埋设于壳体6。 电解液含浸于元件1。壳体6收纳元件1,盖9结合于壳体6的上面62,将壳体6的开放部 密封。壳体6和盖9例如由液晶聚合物形成。接下来参照图3A 图3D对元件1的制作顺序进行说明。首先如图3A所示,准备 薄片状的多个阳极2、阴极3和薄片状的隔离物4。阳极2如下所述那样进行制作。首先在 由铝箔形成的方形的集电体的一边的端部一体地设置突出的舌片状的第一取出部2B。然 后在集电体的除了第一取出部2B的两面形成可极化电极层2C。阴极3也与阳极2同样地 进行制作。即,在由铝箔形成的方形的集电体的一边的端部一体地设置突出的舌片状的第 二取出部3B。并且,在集电体的除了第二取出部3B的两面形成可极化电极层3C。在隔离 物4中,例如使用耐热性优异的纤维素系纤维的无纺布。隔离物4被弯折成羊肠状(。o 6折),形成连续的多个薄片而使用。接下来如图3B所示,将第一取出部2B和第二取出部3B分别配置在同一边的相反 的端部,这样在隔离物4的各薄片之间从相反的方向交替插入阳极2与阴极3。这样一来, 如图3C所示,元件1形成为层叠构造。即,元件1分别具有多个阳极2、阴极3,隔着隔离物 4而将各个阳极2和各个阴极3层叠。最后如图3D所示,在外周卷绕卷定带5。另外,设置在阳极2的第一取出部2B与设置在阴极3的第二取出部3B优选形成 为宽度不到设置有这些取出部的边的整个宽度的1/2。通过该尺寸设计,第一取出部2B与 第二取出部3B不会接触而短路。阳极2在集电体2A的两面具有可极化电极层2C。如图4所示,当为在层叠方向 的最上层与最下层配置阴极3的结构时,在配设于最上层与最下层的阴极3中,优选仅在集电体3A的除了第二取出部3B的一面(单面)形成可极化电极层3C。而且,可极化电极层 3C抵接于隔离物4的最上层的薄片和最下层的薄片。通过这样的结构,阴极3的面积变得 比阳极2的面积大。因此,能够抑制在阳极2的局部发生的腐蚀反应,元件1能够发挥稳定 的性能。另外如图1所示,优选在元件1的设置有第一取出部2B和第二取出部3B的边以 外的边上,卷绕薄片状的不锈钢5A。不锈钢5A在上下方向(层叠方向)上压缩了元件1的 状态下卷绕在元件1上,使得保持压缩状态。通过将不锈钢5A卷绕在元件1的外周,能够 进一步提高阳极2与隔离物4以及阴极3与隔离物4的接触。由此,ESR特性提高。另外, 能够抑制双电荷层电容器驱动时的元件1的膨胀。因此,能够抑制阳极2与阴极3的距离 因为膨胀而离开,抑制ESR特性下降。进一步,不锈钢5A包含铬和/或镍,所以相对于电解 液的耐腐蚀性较高,使元件1的特性变化的可能性也较低。需说明的是,如图1、图2所示,在元件1的外周卷绕有绝缘纸4A,在绝缘纸4A上 卷绕有卷定带5。绝缘纸4A的有无根据需要适当选择即可。在这样构成元件1时,由于元件1的简单的结构,作业性提高。另外,只要在弯折 成羊肠状的带状的隔离物4的各薄片之间从相反的方向交替插入阳极2和阴极3,就能够确 保较高的尺寸精度。另外,分别形成于阳极2与阴极3的可极化电极层2C、3C是将活性炭粉末、炭黑与 粘结剂(binder)混勻而制作的。作为活性炭粉末,可以使用将木粉系、椰壳系、酚醛树脂 (phenol resin)系、石油焦系、煤焦系、浙青系等原料活性化的材料。另外,作为粘结剂,可 以使用例如聚四氟乙烯、羧甲基纤维素(carboxymethylcellulose)的水溶性粘结剂的混 合物。另外,作为构成隔离物4的材料,可以使用纤维素系纤维、合成纤维。作为纤 维素系纤维,可以列举纤维素、人造纤维、牛皮纸、蕉麻(manilahemp)、大麻、细茎针茅 (esparto)等。作为合成纤维,可以列举聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚 碳酸酯、聚缩醛、改性聚苯醚、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚醚砜、聚砜、聚酰胺亚胺、聚醚亚胺、聚 酰亚胺、聚芳酯、聚芳醚腈、聚四氟乙烯等。接下来,主要参照图5对第一端子7和第二端子8的结构进行说明。图5是表示 嵌入(insert)成型于壳体6的第一端子7与第二端子8的结构的剖视图。第一端子7具有第一接合部7A、第一中间导电部7B以及第一端子部7C。第一接 合部7A具有接合元件1的第一取出部2B的第一接合面71A。第一中间导电部7B从第一接 合部7A延伸设置,第一端子部7C从第一中间导电部7B进一步延伸设置。同样,第二端子 8具有第二接合部8A、第二中间导电部8B与第二端子部8C。第二接合部8A具有接合元件 1的第二取出部3B的第二接合面81A。第二中间导电部8B从第二接合部8A延伸设置,第 二端子部8C从第二中间导电部8B进一步延伸设置。第一端子7和第二端子8通过嵌入成型贯通壳体6的侧面63。详细而言,第一接 合部7A、第二接合部8A配置于形成在比壳体6的内底面61高的位置的台阶部6A,向上方 露出。换言之,第一接合部7A、第二接合部8A被配设于相比于壳体6的内底面61而更接近 上面62的位置,第一接合面71A、第二接合面81A向上面62露出。第一接合面71A的周缘和第二接合面81A的周缘、第一中间导电部7B和第二中间导电部8B被埋设于壳体6。第一端子部7C、第二端子部8C从壳体6的侧面63导出至外部。 侧面63与上面62邻接。即,在壳体6的侧面63的内部形成有比壳体6的内底面61更高的台阶部6A。而 且,接合部7A、8A的周缘与中间导电部7B、8B由壳体6的树脂埋设。通过该构造,第一端子 7与第二端子8在壳体6的内压上升时难以受到在壳体6的内部施加的应力的影响。另外,通过将接合部7A、8A配设在比壳体6的内底面61高的位置、使其向上方露 出,从而含浸于元件1的电解液难以接触接合部7A、8A。因此,电解液难以侵入接合部7A、 8A与壳体6之间,能够抑制泄漏。进一步,电解液的漏液路径也比以往的结构长,电解液漏 出至外部的可能性变低。其结果,能够提高电容器的可靠性。需说明的是,台阶部6A的高度优选形成为收纳于壳体6内的元件1的高度的大致 1/2。 即,从内底面61到第一接合面71A、第二接合面81A的距离优选形成为从内底面61朝 向上面62的方向上的元件1的尺寸的大致1/2。在该尺寸设计中,挤压设置于元件1的第 一取出部2B和第二取出部3B来分别将其压到第一端子7和第二端子8上。而且,通过超 声波熔接等,将第一取出部2B与第一端子7、第二取出部3B与第二端子8分别接合。此时, 能够降低施加于第一取出部2B和第二取出部3B的负荷。另外,能够抑制含浸于元件1的 电解液从壳体6的内底面61引入到第一端子7和第二端子8。由此,能够防止在通过超声 波熔接等将盖9接合到壳体6上的作业时带来不良影响。端子部7C、8C优选沿着壳体6的外表面从侧面63向外底面64折弯。由此,双电 荷层电容器10在壳体6的外底面64具有第一端子7和第二端子8,能够进行面安装。中间导电部7B、8B是将端子7、8的一部分弯折而形成的。或者,也可以设置在设 置于壳体6内的台阶部6A内。这样,中间导电部7B、8B优选在形成壳体6的树脂内弯折。 由此,能够增长第一端子7和第二端子8的从壳体6的内部到外部的路径。因此,能够抑制 收纳在壳体6内部的电解液的泄漏、来自外部的水分的浸入。需说明的是,如图5所示,在第一端子7以及第二端子8上,也可以从与元件1的 电极接触的一侧的端部到从壳体6向外部露出的部分,分别设置由氟树脂的涂层7D、8D。第 一端子7、第二端子8为金属制的,壳体6用树脂形成。涂层7D、8D降低由于第一端子7和 第二端子8的热膨胀系数与壳体6的热膨胀系数的差而在第一端子7以及第二端子8与壳 体6之间产生间隙的可能性。因此,能够防止水分从外部向壳体6内部浸入,并且防止电解 液从壳体6内向外部泄漏。作为氟树脂特别优选液状氟系弹性体(elastomer)。液状氟系弹性体具有较高的 耐热性,另外为液状。因此,容易向第一端子7和第二端子8涂敷。进一步,当使用具有自 粘性的液状氟系弹性体时,能够提高与第一端子7以及第二端子8的贴紧性,能够进一步提 高作为双电荷层电容器的可靠性。需说明的是,也可以将涂层7D、8D延伸设置到第一端子7以及第二端子8的从壳 体6的侧面向底部弯折的部分。此时,涂层7D、8D起到作为第一端子7以及第二端子8的 表面保护层的作用。或者,涂层7D、8D也可以仅涂敷在第一端子7以及第二端子8与壳体6 的边界部分。即使为该结构,也发挥防止从第一端子7以及第二端子8与壳体6的间隙向 外部漏液、并且防止水分从外部浸入这样的效果。需说明的是,与以上说明的端子有关的各 种结构也能够应用于后述的实施方式2。
树脂制的盖9以堵塞壳体6的上面62的开口部的方式配设,通过超声波熔接等方 法与壳体6结合。通过将盖9与壳体6的上面62结合,完成本实施方式的双电荷层电容器。另外,如图6所示,优选在盖9以从盖9的背面(面向壳体6的一侧)的一部分朝 向内部的方式设有凸部9A。图6是盖9的侧视图。凸部9A在层叠方向上压缩收纳于壳体 6的内部的元件1。因此,能够使阳极2与隔离物4以及阴极3与隔离物4的接触更良好, 从而提高ESR特性。另外,凸部9A优选设置在元件1的除了阳极2的第一取出部2B以及阴极3的第 二取出部3B的面积的15%以上的面积上,并且具有元件1的层叠方向的压缩率为0. 5 20%的高度。通过设置这样的尺寸的凸部9A,能够防止元件1的膨胀,防止不需要的电阻的 增加,并且提高盖9的强度。需说明的是,该结构也能够应用于后述的实施方式2。作为用于电解液的溶剂,可以使用丙二醇碳酸酯、Y 丁内酯、乙醇碳酸酯、环丁砜、 乙腈、二甲醇碳酸酯、二乙醇碳酸酯或者甲基乙醇碳酸酯的任意1种或2种以上的混合物。 作为电解质的阳离子,可以使用季铵(quaternary ammonium,第四级铵)、季磷(quaternary phosphonium)、咪唑盐,作为电解质的阴离子,可以使用BF4_、PF6_、C104_、CF3S03_或者 N(CF3S02)”双电荷层电容器10具有如下那样的性质当水浸入内部时,由于水的电解而产生 气体,由此性能降低,最差情况下导致破坏。因此,对于构成壳体6和盖9的材料要求透水 性较低、并且将内部产生的气体向外部释放的性质。因此,壳体6和盖9相比于金属而优选 用树脂形成。作为树脂,可以使用液晶聚合物、PEEK(聚醚醚酮)、聚酰胺等,特别是液晶聚 合物的透水性比其他的树脂少2个数量级以上,所以是优选的。这样构成的本实施方式的双电荷层电容器10具有设于阳极2的第一取出部2B和 设于阴极3的第二取出部3B在相同方向上配设而层叠的元件1。而且,在上面62开放的壳 体6内收纳元件1,使盖9与壳体6结合。从元件1取出的第一取出部2B和第二取出部3B 分别连接于设在壳体6上的第一端子7和第二端子8。这样能够通过简单的结构来削减部 件个数和削减作业工时,从而实现低成本化。另外,能够在相同方向取出一对电极,进行小 型化、低电阻化。接下来,对元件的不同的结构进行说明。图7、图8分别是本实施方式的双电荷层 电容器中所使用的其他的元件的分解立体图与剖视图。元件11的结构的一部分与图1 图4中说明的双电荷层电容器10中所使用的元件1不同。元件11具有作为第一电极的薄片状的阳极2、作为第二电极的薄片状的阴极3和 夹在阳极2与阴极3之间的薄片状的隔离物12。阳极2、阴极3与图3A、图4相同,所以省 略说明。隔离物12与图3A、图4中的隔离物4同样地用纤维素系纤维构成。这样,该双电 荷层电容器分别具有多个阳极2、阴极3和隔离物12,隔着各个隔离物12而层叠各个阳极 2和各个阴极3。阳极2和阴极3以将第一取出部2B和第二取出部3B分别配置在同一边的相反的 端部的方式设置,在其间夹有隔离物12的状态下进行层叠。最后,在外周卷绕卷定带(未 图示),从而制作出元件11。阳极2在集电体2A的两面具有可极化电极层2C。如图8所示,在层叠方向的最 上层与最下层配置阴极3的结构中,在配设于最上层与最下层的阴极3中,优选仅在集电体3A的除了第二取出部3B的一面形成可极化电极层3C。其原因与上述相同。这样构成的元件11通过层叠阳极2、隔离物12以及阴极3就能够制作,所以与使 用元件1的情况相比,能够容易地制作元件11。另外,该结构也能够应用于后述的实施方式 2。在图4、图8所示的元件1、11中,夹着隔离物4或者隔离物12而层叠多个阳极2、 阴极3。然而,也可以夹着隔离物重叠长形的阳极、阴极之后,沿着长形方向卷绕而构成元 件。即使在该情况下,当构成为第一取出部和第二取出部在元件的同一卷绕端面突出时,也 能够将第一取出部连接于第一端子7,将第二取出部连接于第二端子8,构成双电荷层电容
o接下来,参照图9对壳体6的更优选的结构进行说明。图9是本实施方式的其他 的双电荷层电容器的立体图。在该结构中,在壳体6设有电解液注入用的孔(未图示),在 该孔嵌入有橡胶栓22。即,在经由设在壳体6的孔向壳体6内注入电解液之后,将橡胶栓嵌 入该孔,由此密封壳体6。在这样构成的双电荷层电容器中,能够在壳体6内收容元件1,在结合了盖9之后, 注入电解液。因此,能够在元件1中未含浸电解液的状态下,通过超声波熔接等将盖9结合 到壳体6。这样,作业性大幅度提高。需说明的是,也可以对每个元件1,在壳体6设置两处以上的电解液注入用孔,或 者在盖9设置孔。接着,参照示出从底面观察的状态的图10的立体图对端子的优选形状、结构进行 说明。在该结构中,在与第一端子7和第二端子8贯通的壳体6的侧面63相反的一侧的侧 面65设有虚设(dummy)端子26。虚设端子26与第一端子7、第二端子8同样地,嵌入成型为贯通壳体6的侧面65。 另外,与第一端子7、第二端子8同样地,沿着壳体6的外表面从与侧面63相对的侧面65向 外底面64弯折。在面安装该结构的双电荷层电容器时,能够相对于基板不倾斜地稳定地进行搭 载。另外,能够可靠地进行钎焊,所以连接可靠性提高。需说明的是,图10所示的虚设端子26为一个例子,只要在面安装时能够相对于基 板不倾斜地稳定地进行搭载,则虚设端子26的形状、个数等并不限定于此。另外,该结构也 能够应用于后述的实施方式2。接下来参照图11对连结了 2个双电荷层电容器110、210的结构进行说明。双电 荷层电容器110、210具有与图1所示的双电荷层电容器相同的构造。双电荷层电容器110、210的壳体通过超声波熔接、粘接等方法机械结合。另外,双 电荷层电容器110的第一端子107和双电荷层电容器210的第二端子208使用中间端子13 连接。即,中间端子13串联连接双电荷层电容器110、210。通过该结构,能够以简单的结构 实现高耐压化。另外,在图11中,以将双电荷层电容器110、210横置连结而串联连接的结构为例 进行了说明,但本发明并不限定于此。也可以将3个以上的双电荷层电容器横置或者重叠 连结,对于电连接,可以是串联连接也可以是并联连接。接下来参照图12A、图12B对连接2个双电荷层电容器的其他的方法进行说明。图12A、图12B是表示通过外部电路连接双电荷层电容器110、210的结构的立体图。在图11的 结构中,使用中间端子13来连接相邻的双电荷层电容器110、210的第一端子107和第二端 子208。与此相对,在图12A、图12B中,不使用中间端子13而通过外部电路将内置于双电 荷层电容器110、210的各元件电连接。需说明的是,与图11同样地,双电荷层电容器110、 210邻接配置,进而各自的壳体通过超声波熔接、粘接等方法机械结合。双电荷层电容器110、210安装在基板30上。在基板30如图12A所示那样,与双 电荷层电容器110、210的外底面的第一端子107、207和第二端子108、208的位置对应地设 有4个焊盘图案(land pattern) 31A 31D。特别是,位于更中央的焊盘图案31B、31C通过 直线状的结合图案32电连接。S卩,焊盘图案31B、31C和结合图案32形成俯视C字型的形 状。通过该结构,焊盘图案31B、31C被电连接。并且,双电荷层电容器110、210以箭头E所 示的朝向安装在基板30,变为图12B所示的状态。如图12B所示,第一端子107、207和第二端子108、208分别配设在对应的焊盘图 案31B、31D、31A、31C上。在此,如上所述那样,更中央的焊盘图案31B、31C通过结合图案32 电连接。因此,配设在焊盘图案31B、31C上的第一端子107和第二端子208被电连接。这 样设置于基板30的外部电路将分别收纳于双电荷层电容器110、210的元件彼此串联连接。即使在这样通过外部电路对元件彼此进行了连接的情况下,也能够通过简单的结 构进行高耐压化。进而,在本结构中,第一端子107和第二端子208不通过中间端子13连 接,成为独立的结构。因此,能够在将元件组装于壳体的状态下,在安装前单独测定、检查各 个元件的特性。需说明的是,在本实施方式中,在基板30将双电荷层电容器110、210的元件彼此 连接,但也可以通过该方法以外的外部电路将元件彼此连接。或者,也可以连结3个以上的 双电荷层电容器,或者将元件彼此并联连接。(实施方式2)图13A是本发明实施方式2的双电荷层电容器的分解立体图,图13B、图13C分别 是表示该双电荷层电容器的结合盖之前的状态、和结合盖之后状态的立体图。本实施方式 在1个壳体内收纳多个实施方式1中说明的双电荷层电容器中使用的元件,这一点是不同 的。元件101、201与实施方式1中说明的元件1同样地构成。元件101的第一取出部 102B与第二取出部103B以及元件201的第一取出部202B与第二取出部203B分别从相同
方向取出。上面开放的树脂制的壳体14将元件101、201与未图示的电解液一同收纳。壳体 14例如由液晶聚合物形成。为了在壳体14收纳元件101、201,独立地设有由分隔壁14C分 隔的元件收纳部14A、14B。分隔壁14C与盖18 —起防止元件收纳部14A、14B之间的漏液。 由此形成独立的2个双电荷层电容器。第一端子15和第二端子17嵌入成型为贯通壳体14的一侧面。中间端子16同样 地嵌入成型。第一端子15、第二端子17与中间端子16具有与图5所示的第一端子7、第二 端子8相同的结构。元件101的第一取出部102B连接于第一端子15的接合部,第二取出部103B连接 于中间端子16的接合部。元件201的第一取出部202B连接于中间端子16的接合部,第二取出部203B连接于第二端子17的接合部。通过该结构,将元件101、201串联连接。树脂制的盖18以堵塞壳体14的上面的开口部的方式配设,通过超声波熔接等方 法与壳体14结合。盖18例如用液晶聚合物形成。通过将盖18结合于壳体14的上面,从 而构成本实施方式的双电荷层电容器19。另外,虽然未图示,但与实施方式1中使用图6说明的盖9同样地,优选以从盖18 的背面的一部分朝向内部的方式在2个部位设有凸部。由此,优选分别在层叠方向上压缩 元件 101、201。在这样构成的双电荷层电容器19中,除了由实施方式1的双电荷层电容器10得 到的效果之外,还能够通过较少的部件个数和作业工时来进行高耐压化。另外,能够精度较 好地制造这样的双电荷层电容器19。需说明的是,在本实施方式中,使用在壳体14内收纳2个元件101、201而串联连 接的例子进行了说明,但本发明并不限定于此。也可以收纳3个以上的元件而串联连接或 并联连接。接下来,参照图14的立体图对壳体14的更优选的结构进行说明。与实施方式1 同样地,在该结构中,在壳体14设有电解液注入用的孔(未图示),在该孔上嵌入有橡胶栓 22。另外,在双电荷层电容器19设有用于收纳2个元件的2个独立的元件收纳部。因 此,在图的里侧也设有同样的电解液注入用的孔,并且在该孔嵌入橡胶栓22而进行密封。 即,对每个独立的元件收纳部,在壳体14设有电解液注入用的孔,通过橡胶栓22堵塞各孔。这样构成的本实施方式的双电荷层电容器19实现与实施方式1同样的效果,将盖 18结合于壳体14时的作业性大幅度提高。另外,也可以对每个元件在壳体14设置2处以上电解液注入用的孔,或者在盖18 设置孔。接下来,使用图15、图16对优选的封装构造进行说明。图15是本发明实施方式2 的另一双电荷层电容器的立体图。图16是表示图15所示的双电荷层电容器的结合盖之后 的状态的立体图。在该结构中,在邻接的元件收纳部14A、14B之间的分隔壁14C的上面设 置槽27,用盖28分别密封元件收纳部。槽27以将元件收纳部14A、14B之间的平面分开的方式设置于壳体14的上面。另 外,槽27从壳体14的一方的端部设置到与该端部相对的端部,将壳体14的位于槽27的两 端部的部分切掉。即,槽27的两端部变为朝向壳体14的俯视下的长边而开放的状态。另 外,槽27为直立棱柱状凹陷的形状。例如,槽27的宽度为0. 4mm,深度为0. 45mm。树脂制的盖28分别密封独立设置的元件收纳部14A、14B。盖28例如与盖18同样 地用液晶聚合物形成。盖28配设于壳体14的上面的开口部,使得分别独立密封元件收纳 部14A、14B,通过超声波熔接等方法与壳体14结合。另外,虽然未图示,但与图6所示的实施方式1的盖9同样地,优选以从盖28的背 面的一部分朝向内部的方式设有凸部,在与壳体14的结合后,盖28在层叠方向上压缩元件 101、201。在这样构成的双电荷层电容器中,通过盖28分别独立密封元件收纳部14A、14B, 所以元件收纳部14A、14B内的电解液的泄漏的可能性降低。即,与通过一块盖18统一密封元件收纳部14A、14B的情况相比,能够提高元件收纳部14A、14B内的密封性。其结果,能够 降低电解液从壳体14与盖28的结合部分泄漏的可能性。另外,在邻接的元件收纳部14A、14B之间设有槽27,所以能够降低元件101、201的 劣化。即,在由于某种原因而从壳体14与盖28的结合部分泄漏了元件收纳部14A内的电解 液的情况下,存在泄漏的电解液浸入元件收纳部14B内的可能性。然而,在本实施方式中, 在邻接的元件收纳部14A之间存在槽27。因此,在泄漏的电解液到达元件收纳部14B之前, 滴落到槽27,积存在槽27内。这样在该双电荷层电容器中,能够通过槽27阻碍电解液向邻接的元件收纳部内 浸入。因此,能够降低由漏液引起的电解液的液接的可能性。其结果,能够降低邻接的元件 的劣化。特别是,在将元件101和元件201串联连接的情况下,当电解液液接时,元件101 和元件201作为1个元件而发挥功能。因此,当施加通常那样的电压时,则在各个元件101 和元件201上施加过大的电压。其结果,会促进元件的劣化。因此,该双电荷层电容器尤其 在将元件101和元件201电串联连接的情况下是有效的。另外,槽27的形状并不限定于直 立棱柱状。例如,截面为圆弧状等的形状的槽也能够得到同等的效果。另外,也可以代替槽27而采用如下结构如图17的立体图所示,在邻接的元件收 纳部14A、14B之间设置比上面142突出的壁29。此时也与设置槽27时同样地,例如即使元 件收纳部14A内的电解液从壳体14与盖28的结合部分泄漏,壁29也防止该泄漏的电解液 向元件收纳部14B浸入。因此,在邻接的元件收纳部14A、14B之间引起液接的可能性降低。 其结果,电解液的液接的可能性降低,能够降低元件101、201的劣化。需说明的是,在实施方式1所说明的图12A、图12B的结构中,将双电荷层电容器 110、210连结,通过外部电路连接收纳于双电荷层电容器110、210的元件。该结构也能够应 用于本实施方式那样将多个元件收纳在1个壳体内的双电荷层电容器19。S卩,也可以不设 置中间端子16而通过外部电路连接这些多个元件。另外,也可以代替中间端子16,设置与 设置于1个壳体内、独立的元件收纳部相对应的一对第一端子、第二端子,构成将多个元件 收纳于各元件收纳部的双电荷层电容器,然后,如图11所示,通过中间端子13将端子间连 接。另外,在实施方式2中,使用了具有2个元件收纳部14A、14B的壳体14,但也可以 如实施方式1那样使用多个具有1个元件收纳部的壳体6来进行结合,作为壳体进行使用。 进而在这样的结构中,也可以在个别的壳体预先设置与槽27、壁29相当的部分,通过将这 些壳体组合而形成与图15 图17所示的壳体14同样的形状。需说明的是,在实施方式2中说明了使用实施方式1中的元件1的例子,但也可以 使用元件11,也可以混用两者。另外,也可以使用卷绕型的元件。如上所述,在本发明的双电荷层电容器中,能够通过简单的结构削减部件个数和 作业工时。其结果,能够低成本化,并且能够小型化和低电阻化。这些双电荷层电容器在各 种电源的辅助用领域等是有用的。
权利要求
一种双电荷层电容器,包括元件,其具有第一电极、第二电极以及夹在所述第一电极与所述第二电极之间的隔离物,所述第一电极具有第一取出部,所述第二电极具有在与所述第一取出部相同的方向上突出的第二取出部;连接于所述第一取出部的第一端子;连接于所述第二取出部的第二端子;含浸于所述元件的电解液;树脂制的壳体,其收纳所述元件,具有内底面、与所述内底面相对的第一面以及与所述第一面邻接的侧面,所述第一面被开放;以及树脂制的盖,其结合于所述壳体的所述第一面,所述第一端子具有第一接合部、从所述第一接合部延伸设置的第一中间导电部以及从所述第一中间导电部进一步延伸设置的第一端子部,所述第一接合部具有接合有所述第一取出部的第一接合面,所述第二端子具有第二接合部、从所述第二接合部延伸设置的第二中间导电部以及从所述第二中间导电部进一步延伸设置的第二端子部,所述第二接合部具有接合有所述第二取出部的第二接合面,所述第一接合部、第二接合部配设在所述壳体的比所述内底面更接近所述第一面的位置,所述第一接合面、第二接合面朝向所述第一面而露出,并且所述第一接合部、第二接合部的周缘和所述第一中间导电部、第二中间导电部埋设于所述壳体,所述第一端子部、第二端子部从所述壳体的所述侧面导出至外部。
2.如权利要求1所述的双电荷层电容器,其中,所述第一中间导电部、第二中间导电部在形成所述壳体的所述树脂内被折弯。
3.如权利要求1或2所述的双电荷层电容器,其中,在所述第一端子、第二端子的至少埋设于壳体的部分设有氟树脂的涂层。
4.如权利要求1所述的双电荷层电容器,其中,所述双电荷层电容器分别具有多个所述第一电极、第二电极,各个所述第一电极和各 个所述第二电极隔着所述隔离物而层叠,各个所述第一电极具有第一集电体和第一可极化电极层,所述第一集电体在方形的一 边的端部一体地设有舌片状的所述第一取出部、且用金属箔构成,所述第一可极化电极层 形成于所述第一集电体的除了所述第一取出部的部分,各个所述第二电极具有第二集电体和第二可极化电极层,所述第二集电体在方形的一 边的端部一体地设有舌片状的所述第二取出部、且用金属箔构成,所述第二可极化电极层 形成于所述第二集电体的除了所述第二取出部的部分,所述隔离物为带状并且被折弯成羊肠状而形成连续的多个薄片,所述第一电极与所述 第二电极从相反的方向交替地插入至所述隔离物的各薄片之间,并且所述第一取出部与所 述第二取出部分别配设于所述元件的同一边的相反的端部。
5.如权利要求1所述的双电荷层电容器,其中,所述双电荷层电容器分别具有多个所述第一电极、第二电极和所述隔离物,各个所述 第一电极和各个所述第二电极隔着各个所述隔离物而层叠,所述第一电极具有第一集电体和第一可极化电极层,所述第一集电体在方形的一边的 端部一体地设有舌片状的所述第一取出部、且用金属箔构成,所述第一可极化电极层形成 于所述第一集电体的除了所述第一取出部的部分,所述第二电极具有第二集电体和第二可极化电极层,所述第二集电体在方形的一边的 端部一体地设有舌片状的所述第二取出部、且用金属箔构成,所述第二可极化电极层形成 于所述第二集电体的除了所述第二取出部的部分,所述多个隔离物分别为薄片状,在所述第一电极与所述第二电极之间夹有各个所述隔 离物,所述第一取出部与所述第二取出部分别配设于所述元件的同一边的相反的端部。
6.如权利要求4或5所述的双电荷层电容器,其中,所述第一取出部、所述第二取出部的宽度小于设有所述第一取出部、第二取出部的所 述边的整个宽度的1/2。
7.如权利要求4或5所述的双电荷层电容器,其中,还具备卷绕于所述元件的周面的不锈钢。
8.如权利要求4所述的双电荷层电容器,其中,在所述多个第二电极中位于层叠方向的最上层和最下层的第二电极中,仅在所述集电 体的除了所述第二取出部的一面形成有所述可极化电极层,位于所述最上层和最下层的所 述第二电极的所述可极化电极层分别与位于所述元件的最上层和最下层的隔离物的薄片 接触。
9.如权利要求5所述的双电荷层电容器,其中,在所述多个第二电极中位于层叠方向的最上层和最下层的第二电极中,仅在所述集电 体的除了所述第二取出部的一面形成有所述可极化电极层,位于所述最上层和最下层的所 述第二电极的所述可极化电极层分别与位于所述元件的最上层和最下层的隔离物接触。
10.如权利要求1所述的双电荷层电容器,其中,具有多个所述元件,所述壳体内由分隔壁隔开,在所述壳体内设有独立的多个元件收纳部,在所述多个元 件收纳部的各个元件收纳部中收纳有所述多个元件的各个元件。
11.如权利要求10所述的双电荷层电容器,其中,具有多个所述盖,所述多个盖的各个盖将所述多个元件收纳部的各个元件收纳部密封。
12.如权利要求1或10所述的双电荷层电容器,其中,在所述壳体上设置孔,并且在所述孔中嵌入橡胶栓而密封。
13.如权利要求1或10所述的双电荷层电容器,其中,从所述内底面到所述第一接合面、第二接合面的距离为从所述内底面朝向所述第一面 的方向上的所述元件的尺寸的大致1/2。
14.如权利要求1或10所述的双电荷层电容器,其中,在与所述第一端子、第二端子相反的一侧,还具备沿着所述壳体的外表面折弯而引入 到所述壳体的外底面的虚设端子。
15.如权利要求10所述的双电荷层电容器,其中,在所述壳体的所述第一面,在邻接的元件收纳部之间,设置有槽和比所述第一面突出的壁中的任一方。
全文摘要
本发明提供一种双电荷层电容器,其具有层叠形的元件、第一端子、第二端子、树脂制的壳体以及盖。从元件在相同方向上取出一对电极。在第一端子、第二端子上分别连接有元件的一对电极。上面开放的壳体将元件与电解液一同收纳,盖与壳体的上面结合。第一端子、第二端子的接合部被配设在比壳体的内底面高的位置,朝向上方而露出。这些接合部的周缘和与其相连的中间导电部被埋设于壳体,与中间导电部相连的端子部从壳体的侧面导出至外部。通过这样的简单的结构,能够削减部件个数和作业工时而实现低成本化,并且能够小型化、低电阻化。
文档编号H01G9/058GK101859651SQ20101010439
公开日2010年10月13日 申请日期2010年1月27日 优先权日2009年1月27日
发明者伊藤靖幸, 佐藤诚介, 新保成生, 杉原之康, 芦崎政重 申请人:松下电器产业株式会社
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