专利名称：双电层电容器用电解液、使用该电解液的双电层电容器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种双电层电容器用电解液、使用该电解液的双电层电容器及其制造方法。
背景技术：
在由盖体和容器主体构成的密封的收纳容器内，双电层电容器具备一对可极化电极、夹在该一对可极化电极之间的隔板、和电解液，所述电解液浸渗到了所述一对可极化电极和隔板中。在移动电话、PDA、便携游戏机等各种小型电子产品中，这种双电层电容器被作为存储器的备用电源或钟表功能的备用电源等利用，作为这种双电层电容器，其多采用圆盘状的钮扣型。钮扣型的双电层电容器是将盖体嵌塞在容器主体来进行密封的结构。因此，不能说是完全气密的，水分等容易随着湿气等侵入至内部，侵入的水分会导致可极化电极或电解液劣化，因此难以长期保存、使用。除此之外，对双电层电容器提出了进一步的小型化、薄型化的要求。对于这种问题，提出了长方形的芯片型双电层电容器(例如，专利文献1)。一般来说，芯片型双电层电容器是如下制造的将可极化电极、隔板和电解液收纳于容器主体内，然后利用被称作封口板的盖体来盖住容器主体的开口部，并且通过加热使盖体和容器主体接合，从而制造芯片型双电层电容器，其中，所述容器主体在开口部边缘处设有金属圈。对于记载于专利文献1的双电层电容器来说，设置于容器主体的开口部边缘的金属圈和盖体是通过镍或银焊料等钎焊料来接合的，因此收纳容器的内部气密性优异。 该接合方法的加热温度为300°C以上。另外，作为盖体和容器主体的接合方法，可以举出例如使用经镀覆金属的盖体和金属圈，并利用盖体来盖住容器主体的开口部，然后加热到金属镀层熔融的温度的方法。当金属镀层为镍镀层时，该接合方法中的加热温度为800 1500°C。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开2001-216952号公报
发明内容
可是，为了良好地向可极化电极或隔板浸渗、并降低内部电阻，用于双电层电容器的电解液通常使用低熔点且低粘性的碳酸甲乙酯(EMC)或碳酸二甲酯(DMC)等对称或非对称的直链烷基的碳酸酯溶剂。由于EMC或DMC的沸点较低(小于200°C )，因此耐热性低， 在对芯片型双电层电容器的盖体和容器主体进行接合时，其容易蒸发从而使蒸汽压变高、 或发生突沸。因此，存在电解液的残留量的偏差变大、双电层电容器的放电容量等品质不稳定这样的问题。除此之外，对盖体和容器主体进行熔接时，由于溶剂的沸点低，因此电解液的蒸汽压上升，从而使内压上升，收纳容器有可能破损。另外，钮扣型和芯片型的双电层电容器是通过再流焊接组装至基板表面上的。由于在再流焊接中，以240 260°C左右对双电层电容器进行加热，因此由于蒸汽压的上升， 有可能使密封部脆化，从而导致电解液漏出，品质变得不稳定。除此之外，双电层电容器大多常在由主电源施加2. OV以上的电压或3. 0以上的高电压的状态下使用。若对电解液施加高电压，则会促进电解液的溶质或溶剂的分解，从而容易产生功能的降低。特别是，在施加电压的气氛温度高的情况下，功能降低明显。因此，对于施加了高电压的双电层电容器来说，需要增加电解液的量，但若增加电解液的量，则在盖体和容器主体的熔接或再流焊接时，存在电解液容易泄漏，品质不稳定这样的问题。因此，本发明的目的是实现可以得到品质稳定的双电层电容器的双电层电容器用电解液、使用该电解液的双电层电容器及其制造方法。用于解决问题的手段本发明的双电层电容器的电解液的特征在于，含有支持电解质、环丁砜和链状砜。本发明的双电层电容器用电解液优选含有有机氟化合物；并且优选所述支持电解质含有5-氮阳离子螺[4.4]壬烷四氟硼酸盐，且5-氮阳离子螺[4.4]壬烷四氟硼酸盐的含量为 1. 5 3. 6mo Vdm30本发明的双电层电容器的电解液的特征在于，在由盖体和容器主体构成的密封的收纳容器中，具备至少一对可极化电极和本发明的所述的电解液，所述可极化电极夹着隔板相对配置。所述收纳容器内的空隙率优选为10 30体积％，所述空隙率由[(收纳容器内的空隙的体积)/(收纳容器的容积)]X100表示；所述一对可极化电极优选负极侧电极的表面积比正极侧电极的表面积大。本发明的双电层电容器的制造方法是制造本发明的所述双电层电容器的方法，其特征在于，该制造方法具有以下工序电极配置工序，所述电极配置工序中，夹着隔板将一对可极化电极相对配置于所述容器主体内；注入工序，所述注入工序中，将所述电解液注入至所述容器主体内；密封工序，所述密封工序中，在所述注入工序后，使用所述盖体来密封所述容器主体。所述密封工序优选对所述盖体和所述容器主体进行熔接；优选在所述注入工序之后且所述密封工序之前具有预加热工序，所述预加热工序中，在200°C以上、且小于900°C 的温度，对所述电解液加热Imsec以上；所述预加热工序优选通过向所述盖体的通电来进行加热。发明效果本发明可以得到品质稳定的双电层电容器。
图1是本发明的一个实施方式的双电层电容器的截面图。图2是本发明的一个实施方式的双电层电容器的截面图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的一个实施方式的双电层电容器进行说明。图1所示的双电层电容器1是所谓的芯片型的双电层电容器，其是长度2 3mmX 宽度2 3mmX高度0. 2 Imm的近似长方体的双电层电容器。对于双电层电容器1来说，由负极侧电极42和正极侧电极44构成一对可极化电极40，在收纳容器2中，所述一对可极化电极40夹着隔板46对向配置，并且收纳有电解液50。而且，收纳在收纳容器2内的电解液50浸渗到了可极化电极40和隔板46中。收纳容器2具备有底四方筒状的容器主体20、盖体10和密封圈30，且盖体10和容器主体20被夹着密封圈30密封；所述盖体10是平板状的封口板，其塞住容器主体20的开口部；所述密封圈30设置在容器主体20的开口部边缘。对于收纳容器2的壁的厚度没有特别限定，例如为0. 15 0. 25mm。容器主体20具备底壁部21和四方筒状的侧壁部M，所述底壁部21具备俯视呈近似长方形的平板状基材22和设置于基材22的一侧的面的中间层沈，所述侧壁部M垂直设置于底壁部21的边缘。在中间层沈的中央附近，设置有贯穿中间层沈的保护层27。密封圈30由钎焊料32接合于容器主体20的开口部边缘，即侧壁部M的上端面 23。负极侧电极42与盖体10电连接即可，例如优选通过负极集电体43将负极侧电极 42粘合于盖体10，其中，所述负极集电体43由以无定形的碳或石墨作为导电性填料的导电性树脂粘合剂构成。正极侧电极44与正极集电体45电连接，所述正极集电体45与负极集电体43相同。在容器主体20的外部底面和外部侧面，设置有第一外部端子60和第二外部端子 70。第一外部端子60与第一金属层62相连接，其中，所述第一金属层62设置于钎焊料32 和侧壁部M之间，由此经第一金属层62、钎焊料32、密封圈30和负极集电体43，第一外部端子60与负极侧电极42电连接。第二外部端子70与第二金属层72连接，其中，所述第二金属层72与设置在基材22和中间层沈之间的保护层27连接，由此，经第二金属层72、保护层27和正极集电体45，第二外部端子70与正极侧电极44电连接。电解液50是支持电解质非水溶剂中溶解有支持电解质的电解液，非水溶剂含有环丁砜和链状砜。通过混合，常温(25°C )为固体的环丁砜(四氢噻吩1，1_ 二氧化物)和链状砜成为液体(离子液体)的非水溶剂，使用该非水溶剂的电解液50可以浸渗到可极化电极40和隔板46中。对于收纳容器2内的电解液50的量没有特别限定，例如可以按由下述⑴式表示的空隙率优选达到10 30体积％，更优选达到15 30体积％来决定。若小于10体积％， 则在制造中，电解液50的膨胀引起的内压的变化可能导致双电层电容器1的收纳容器2破损。若超过30体积％，则呈现出放电容量过快出现降低的趋向。本发明人认为这是由于以下的原因引起的。例如，在以超过3V的电压充电的情况下，电解液50的支持电解质或非水溶剂分解，从而使残留在负极侧电极42与正极侧电极44之间(电极间)的隔板46上的电解液50减少，并且在隔板46的表面附近，电解液50明显减少。若在隔板46的表面附近的电解液50明显减少，则在电极间形成的液界的截面积减少，从而随着充放电中的电流的集中，在电极间产生过电压。该过电压进一步促进支持电解质或非水溶剂的分解，从而使电解液50明显劣化。而且，认为随着电解液50的分解而生成的分解成分在隔板46的表面上形成被膜，从而促进了电阻的进一步增大和过电压的上升，由此导致放电容量在短时间内发生下降。对于空隙率来说，例如可以通过如下方法调整调节后述的注入工序中的电解液 50的注入量，或预先在电解液50中添加低沸点(小于200°C )的溶剂或水，并且在后述的预加热工序中使所述的低沸点溶剂蒸发掉，从而调整空隙率。空隙率(体积％ )=[(收纳容器的空隙的体积)/(收纳容器的容积)]X 100. · · ·⑴所述⑴式中，“收纳容器的容积”是由盖体10和容器主体20包围的空间的体积。 “收纳容器的空隙的体积”是在收纳容器2的内部产生的空隙3的体积。环丁砜是由下述(a)式表示的物质，其沸点(bp)为285 °C。
权利要求
1.一种双电层电容器用电解液，其特征在于，该双电层电容器用电解液含有支持电解质、环丁砜和链状砜。
2.如权利要求1所述的双电层电容器用电解液，其特征在于，该双电层电容器用电解液含有有机氟化合物。
3.如权利要求1或2所述的双电层电容器用电解液，其特征在于，所述支持电解质含有5-氮阳离子螺[4.4]壬烷四氟硼酸盐、且5-氮阳离子螺[4.4]壬烷四氟硼酸盐的含量为 1. 5 3. 6mol/dm3。
4.一种双电层电容器，其特征在于，在由盖体和容器主体密封起来的收纳容器内，具备至少一对夹着隔板相对配置的可极化电极和权利要求1 3任一项所述的电解液。
5.如权利要求4所述的双电层电容器，其特征在于，所述收纳容器内的空隙率为10 30体积％，所述空隙率由[(收纳容器内的空隙的体积)/(收纳容器的容积)]X 100表示。
6.如权利要求4或5所述的双电层电容器，其特征在于，所述一对可极化电极中，负极侧电极的表面积比正极侧电极的表面积大。
7.—种双电层电容器的制造方法，其是权利要求4 6任一项所述的双电层电容器的制造方法，其特征在于，该制造方法具有以下工序电极配置工序，其中，将一对可极化电极夹着隔板相对配置于所述容器主体内；注入工序，其中，将所述电解液注入至所述容器主体内；密封工序，其中，所述注入工序后，使用所述盖体将所述容器主体密封。
8.如权利要求7所述的双电层电容器的制造方法，其特征在于，所述密封工序中，将所述盖体和所述容器主体熔接。
9.如权利要求7或8所述的双电层电容器的制造方法，其特征在于，在所述注入工序之后且所述密封工序之前，具有预加热工序，其中，在200°C以上、且小于900°C的温度，将所述电解液加热Imsec以上。
10.如权利要求9所述的双电层电容器的制造方法，其特征在于，所述预加热工序中， 通过向所述盖体的通电来进行加热。
全文摘要
本发明提供一种双电层电容器用电解液、使用该电解液的双电层电容器及其制造方法，所述双电层电容器用电解液可以得到品质稳定的双电层电容器。本发明的双电层电容器用电解液是通过含有支持电解质、环丁砜和链状砜而构成的。优选进一步含有有机氟化合物；优选所述支持电解质含有5-氮阳离子螺[4.4]壬烷四氟硼酸盐、且5-氮阳离子螺[4.4]壬烷四氟硼酸盐的含量为1.5～3.6mol/dm3。
文档编号H01G9/155GK102376451SQ20111023431
公开日2012年3月14日 申请日期2011年8月16日 优先权日2010年8月18日
发明者佐藤凉, 及川智子, 本望知浩, 渡边俊二, 玉地恒昭, 篠田勇 申请人:精工电子有限公司