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JP2014063788A - Electric double layer capacitor - Google Patents

Electric double layer capacitor Download PDF

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JP2014063788A
JP2014063788A JP2012206521A JP2012206521A JP2014063788A JP 2014063788 A JP2014063788 A JP 2014063788A JP 2012206521 A JP2012206521 A JP 2012206521A JP 2012206521 A JP2012206521 A JP 2012206521A JP 2014063788 A JP2014063788 A JP 2014063788A
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Japan
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electric double
double layer
layer capacitor
lead portion
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Toyoki Mori
豊貴 森
Tadahiro Namikawa
忠洋 南川
Katsuhiko Morita
克彦 森田
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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    • Y02E60/13Energy storage using capacitors

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric double layer capacitor having a small ESL (Equivalent Series Inductance).SOLUTION: When a length along a first direction x of first and second opposite parts 11c, 12c is denoted by W and a distance along the first direction between a first lead-out part 11d and a second lead-out part 12d is denoted by P, P/W is less than 0.8.

Description

本発明は、電気二重層コンデンサに関する。   The present invention relates to an electric double layer capacitor.

従来、例えば携帯電話機などの種々の電子機器にコンデンサが広く用いられている。コンデンサとしては、例えば特許文献1に記載のような電気二重層コンデンサ(Electric double−layer capacitor:EDLC)が知られている。電気二重層コンデンサは、二次電池とは異なり、充放電に際して化学反応を伴わないため、長い製品寿命を有するというメリット、大電流で短時間のうちに充放電させることができるというメリットなどを有する。従って、長い製品寿命が求められる用途や、大電流が必要な用途などに電気二重層コンデンサを適用する試みがなされている。   Conventionally, capacitors have been widely used in various electronic devices such as mobile phones. As a capacitor, for example, an electric double-layer capacitor (EDLC) as described in Patent Document 1 is known. Unlike a secondary battery, an electric double layer capacitor does not involve a chemical reaction during charging and discharging, and thus has a merit of having a long product life, a merit of being able to charge and discharge in a short time with a large current, and the like. . Therefore, attempts have been made to apply the electric double layer capacitor to applications requiring a long product life or applications requiring a large current.

特開2012−23219号公報JP 2012-23219 A

電気二重層コンデンサの等価直列インダクタンス(ESL)を小さくしたいという要望がある。   There is a desire to reduce the equivalent series inductance (ESL) of electric double layer capacitors.

本発明の主な目的は、小さなESLを有する電気二重層コンデンサを提供することである。   The main object of the present invention is to provide an electric double layer capacitor having a small ESL.

本発明に係る電気二重層コンデンサは、第1の電極と、第2の電極と、外装体と、電解質とを備える。第2の電極は、第1の電極と対向している。外装体は、第1及び第2の電極を収納している。電解質は、外装体内に充填されている。第1の電極は、第1の対向部と、線状の第1の引き出し部とを有する。第1の対向部は、第2の電極と対向している。第1の対向部は、第1の方向に沿って延びる辺と第2の方向に沿って延びる辺とを有する矩形状である。第1の引き出し部は、第1の対向部の第2の方向における一方側端部から第2の方向に沿って延びている。第2の電極は、第2の対向部と、線状の第2の引き出し部とを有する。第2の対向部は、第1の対向部と対向している。第2の対向部は、第1の方向に沿って延びる辺と第2の方向に沿って延びる辺とを有する矩形状である。第2の引き出し部は、第2の対向部の第2の方向における一方側端部から第2の方向に沿って延びている。第1及び第2の対向部の第1の方向に沿った長さをWとし、第1の引き出し部と第2の引き出し部との間の第1の方向に沿った距離をPとしたときに、P/Wが0.8未満である。   The electric double layer capacitor according to the present invention includes a first electrode, a second electrode, an exterior body, and an electrolyte. The second electrode is opposed to the first electrode. The exterior body houses the first and second electrodes. The electrolyte is filled in the exterior body. The first electrode has a first facing portion and a linear first lead portion. The first facing portion faces the second electrode. The first facing portion has a rectangular shape having a side extending along the first direction and a side extending along the second direction. The 1st drawer | drawing-out part is extended along the 2nd direction from the one side edge part in the 2nd direction of a 1st opposing part. The second electrode has a second facing portion and a linear second lead portion. The second facing portion is opposed to the first facing portion. The second facing portion has a rectangular shape having a side extending along the first direction and a side extending along the second direction. The 2nd drawer | drawing-out part is extended along the 2nd direction from the one side edge part in the 2nd direction of a 2nd opposing part. When the length along the first direction of the first and second opposing portions is W and the distance along the first direction between the first lead portion and the second lead portion is P Furthermore, P / W is less than 0.8.

本発明に係る電気二重層コンデンサのある特定の局面では、Wが20mm以下である。   In a specific aspect of the electric double layer capacitor according to the present invention, W is 20 mm or less.

本発明に係る電気二重層コンデンサの他の特定の局面では、P/Wが0.6未満である。   In another specific aspect of the electric double layer capacitor according to the present invention, P / W is less than 0.6.

本発明によれば、小さなESLを有する電気二重層コンデンサを提供することができる。   According to the present invention, an electric double layer capacitor having a small ESL can be provided.

本発明の一実施形態に係る電気二重層コンデンサの略図的平面図である。1 is a schematic plan view of an electric double layer capacitor according to an embodiment of the present invention. 図1の線II−IIにおける略図的断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 1. 本発明の一実施形態における第1の電極と第2の電極との模式的斜視図である。It is a typical perspective view of the 1st electrode and 2nd electrode in one embodiment of the present invention. 実験例におけるWとESLとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between W and ESL in an experiment example. Wが20mmである場合のP/WとESLとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between P / W and ESL in case W is 20 mm.

以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。   Hereinafter, an example of the preferable form which implemented this invention is demonstrated. However, the following embodiment is merely an example. The present invention is not limited to the following embodiments.

また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものである。図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。   Moreover, in each drawing referred in embodiment etc., the member which has a substantially the same function shall be referred with the same code | symbol. The drawings referred to in the embodiments and the like are schematically described. A ratio of dimensions of an object drawn in a drawing may be different from a ratio of dimensions of an actual object. The dimensional ratio of the object may be different between the drawings. The specific dimensional ratio of the object should be determined in consideration of the following description.

図1は、本実施形態に係る電気二重層コンデンサの略図的平面図である。図2は、図1の線II−IIにおける略図的断面図である。図1及び図2に示されるように電気二重層コンデンサ1は、複数の第1の電極11と、複数の第2の電極12と、セパレータ13と、外装体10とを備える。   FIG. 1 is a schematic plan view of the electric double layer capacitor according to the present embodiment. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the electric double layer capacitor 1 includes a plurality of first electrodes 11, a plurality of second electrodes 12, a separator 13, and an exterior body 10.

第1の電極11は、集電極11aと、集電極11aの上に配された分極性電極11bとを備える。同様に、第2の電極12は、集電極12aと、集電極12aの上に配された分極性電極12bとを備える。集電極11a、12aは、それぞれ、例えば、アルミニウム箔等により構成することができる。分極性電極11b、12bは、それぞれ、多孔質体からなる。分極性電極11b、12bは、それぞれ、例えば、炭素材料、白金、金等を含むことが好ましく、炭素材料を含むことがより好ましい。好ましく用いられる炭素材料としては、活性炭が挙げられる。なお、集電極11a、12aの厚みは、例えば、5μm〜100μm程度とすることができる。分極性電極11b、12bの厚みは、例えば、5μm〜50μm程度とすることができる。   The first electrode 11 includes a collecting electrode 11a and a polarizable electrode 11b disposed on the collecting electrode 11a. Similarly, the second electrode 12 includes a collecting electrode 12a and a polarizable electrode 12b disposed on the collecting electrode 12a. The collector electrodes 11a and 12a can be made of, for example, an aluminum foil. Each of the polarizable electrodes 11b and 12b is made of a porous body. Each of the polarizable electrodes 11b and 12b preferably includes, for example, a carbon material, platinum, gold, or the like, and more preferably includes a carbon material. Activated carbon is mentioned as a carbon material used preferably. In addition, the thickness of the collector electrodes 11a and 12a can be about 5 micrometers-100 micrometers, for example. The thicknesses of the polarizable electrodes 11b and 12b can be set to about 5 μm to 50 μm, for example.

図1及び図3に示されるように、第1の電極11は、第1の対向部11cと、線状の第1の引き出し部11dとを有する。第1の対向部11cは、第2の電極12(詳細には、後述する第2の対向部12c)と対向している。第1の対向部11cは、x軸方向に沿って延びる辺とy軸方向に沿って延びる辺とを有する矩形状に設けられている。   As shown in FIGS. 1 and 3, the first electrode 11 includes a first facing portion 11c and a linear first lead portion 11d. The first facing portion 11c faces the second electrode 12 (specifically, a second facing portion 12c described later). The first opposing portion 11c is provided in a rectangular shape having a side extending along the x-axis direction and a side extending along the y-axis direction.

第1の引き出し部11dは、第1の対向部11cのy軸方向のy1側端部からy軸方向に沿って直線状に延びている。第1の引き出し部11dは、外装体10の外側にまで引き出されている。   The first lead portion 11d extends linearly along the y-axis direction from the y1-side end portion of the first opposing portion 11c in the y-axis direction. The first lead portion 11d is drawn to the outside of the exterior body 10.

第2の電極12は、第2の対向部12cと、線状の第2の引き出し部12dとを有する。第2の対向部12cは、第1の対向部11cと対向している。第2の対向部12cは、x軸方向に沿って延びる辺とy軸方向に沿って延びる辺とを有する矩形状に設けられている。   The second electrode 12 includes a second facing portion 12c and a linear second lead portion 12d. The second facing portion 12c is opposed to the first facing portion 11c. The second facing portion 12c is provided in a rectangular shape having sides extending along the x-axis direction and sides extending along the y-axis direction.

第2の引き出し部12dは、第2の対向部12cのy軸方向のy1側端部からy軸方向に沿って直線状に延びている。第2の引き出し部12dは、外装体10の外側にまで引き出されている。第2の引き出し部12dは、第1の引き出し部11dと平行に延びている。第1の引き出し部11dと第2の引き出し部12dとは、x軸方向において異なる位置に設けられている。第1の引き出し部11dと第2の引き出し部12dとは、z軸方向から視た際に重なっていない。第2の引き出し部12dは、第1の引き出し部11dに対して、x軸方向のx2側に配されている。   The second lead portion 12d extends linearly along the y-axis direction from the y1-side end portion of the second facing portion 12c in the y-axis direction. The second lead portion 12d is drawn to the outside of the exterior body 10. The second lead portion 12d extends in parallel with the first lead portion 11d. The first lead portion 11d and the second lead portion 12d are provided at different positions in the x-axis direction. The first lead portion 11d and the second lead portion 12d do not overlap when viewed from the z-axis direction. The second lead portion 12d is arranged on the x2 side in the x-axis direction with respect to the first lead portion 11d.

複数の第1の電極11と複数の第2の電極12とは、第1の電極11と第2の電極12とが互いに対向するように交互に設けられている。隣り合う第1の電極11と第2の電極12との間にはセパレータ13が設けられている。このセパレータ13によって第1の電極11と第2の電極12とが隔離されている。   The plurality of first electrodes 11 and the plurality of second electrodes 12 are alternately provided so that the first electrodes 11 and the second electrodes 12 face each other. A separator 13 is provided between the adjacent first electrode 11 and second electrode 12. The separator 13 separates the first electrode 11 and the second electrode 12.

第1の電極11と第2の電極12とセパレータ13とは、外装体10内に収納されている。本実施形態においては、外装体10は、樹脂フィルムのラミネート体により構成されている。   The first electrode 11, the second electrode 12, and the separator 13 are accommodated in the exterior body 10. In the present embodiment, the exterior body 10 is constituted by a laminate of resin films.

外装体10内には、電解質が充填されている。電解質は、陽イオンと、陰イオンと溶媒とを含む。好ましく用いられる陽イオンとしては、例えば、テトラエチルアンモニウム塩などが挙げられる。好ましく用いられる陰イオンとしては、例えば、四フッ化ホウ酸イオン(BF4−)や、ビストリフルオロメチルスルホニルイミド((CFSO)などが挙げられる。好ましく用いられる溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネートなどの非水系溶媒や、水などの水系溶媒などが挙げられる。 The exterior body 10 is filled with an electrolyte. The electrolyte includes a cation, an anion, and a solvent. Examples of the cation preferably used include tetraethylammonium salt. Examples of the anion preferably used include tetrafluoroborate ion (BF 4− ) and bistrifluoromethylsulfonylimide ((CF 3 SO 2 ) 2 N ). Examples of the solvent preferably used include non-aqueous solvents such as propylene carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate, and dimethyl carbonate, and aqueous solvents such as water.

電気二重層コンデンサ1では、
W:第1及び第2の対向部11c、12cのx軸方向に沿った長さ(mm)、
P:第1の引き出し部11dと第2の引き出し部12dとの間のx軸方向に沿った距離(mm)、
としたときに、P/W<0.8である。このため、等価直列インダクタンス(ESL)を小さくすることができる。また、P/W<0.8である場合は、Wを20mm以下の範囲で小さくしていくことにより、ESLをより小さくすることができる。
In the electric double layer capacitor 1,
W: length (mm) along the x-axis direction of the first and second facing portions 11c, 12c,
P: distance (mm) along the x-axis direction between the first lead portion 11d and the second lead portion 12d,
P / W <0.8. For this reason, the equivalent series inductance (ESL) can be reduced. Moreover, when P / W <0.8, ESL can be further reduced by decreasing W within a range of 20 mm or less.

ESLをより小さくする観点からは、P/W≦0.7であることが好ましく、P/W≦0.6であることがより好ましい。W≦20mmであることが好ましく、W≦15mmであることがより好ましく、W≦10mmであることがさらに好ましい。   From the viewpoint of making ESL smaller, P / W ≦ 0.7 is preferable, and P / W ≦ 0.6 is more preferable. W ≦ 20 mm is preferable, W ≦ 15 mm is more preferable, and W ≦ 10 mm is further preferable.

(実験例1〜15)
以下の条件で、上記実施形態に係る電気二重層コンデンサ1と実質的に同様の構成を有する電気二重層コンデンサを作製し、ESLを測定した。結果を表1及び図4,5に示す。
(Experimental Examples 1-15)
Under the following conditions, an electric double layer capacitor having a configuration substantially similar to that of the electric double layer capacitor 1 according to the above embodiment was produced, and ESL was measured. The results are shown in Table 1 and FIGS.

なお、表1において、
W:第1及び第2の対向部11c、12cのx軸方向に沿った長さ(mm)、
P:第1の引き出し部11dと第2の引き出し部12dとの間のx軸方向に沿った距離(mm)、
L:第1及び第2の対向部11c、12cのy軸方向に沿った長さ(mm)、
T:第1及び第2の引き出し部11d、12dのx軸方向に沿った幅(mm)、
M1:第1及び第2の対向部11c、12cのx1側端部と、第1の引き出し部11dのx1側端部との間のx軸方向に沿った距離(mm)、
M2:第1及び第2の対向部11c、12cのx2側端部と、第2の引き出し部12dのx2側端部との間のx軸方向に沿った距離(mm)、
である。
In Table 1,
W: length (mm) along the x-axis direction of the first and second facing portions 11c, 12c,
P: distance (mm) along the x-axis direction between the first lead portion 11d and the second lead portion 12d,
L: length (mm) along the y-axis direction of the first and second facing portions 11c, 12c,
T: width (mm) along the x-axis direction of the first and second lead portions 11d and 12d,
M1: distance (mm) along the x-axis direction between the x1 side end of the first and second facing portions 11c and 12c and the x1 side end of the first lead portion 11d;
M2: distance (mm) along the x-axis direction between the x2 side end of the first and second facing portions 11c, 12c and the x2 side end of the second lead portion 12d,
It is.

Figure 2014063788
Figure 2014063788

表1及び図4,5に示す結果から、P/Wを0.8未満と小さくすることによってESLを小さくできることが分かる。また、P/Wが0.8以上である場合は、Wを20mm以下と小さくしてもESLが小さくならないことが分かる。それに対して、P/Wが0.8未満である場合は、Wを20mm以下の範囲で小さくすることによって、ESLをさらに小さくできることが分かる。   From the results shown in Table 1 and FIGS. 4 and 5, it can be seen that ESL can be reduced by reducing P / W to less than 0.8. Moreover, when P / W is 0.8 or more, it turns out that ESL does not become small even if W is made 20 mm or less. On the other hand, when P / W is less than 0.8, it can be seen that ESL can be further reduced by reducing W within a range of 20 mm or less.

1…電気二重層コンデンサ
10…外装体
11…第1の電極
12…第2の電極
11a、12a…集電極
11b、12b…分極性電極
11c…第1の対向部
11d…第1の引き出し部
12c…第2の対向部
12d…第2の引き出し部
13…セパレータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric double layer capacitor 10 ... Exterior body 11 ... 1st electrode 12 ... 2nd electrode 11a, 12a ... Collector electrode 11b, 12b ... Polarizable electrode 11c ... 1st opposing part 11d ... 1st extraction part 12c ... 2nd opposing part 12d ... 2nd drawer | drawing-out part 13 ... Separator

Claims (3)

第1の電極と、
前記第1の電極と対向している第2の電極と、
前記第1及び第2の電極を収納している外装体と、
前記外装体内に充填された電解質と、
を備え、
前記第1の電極は、
前記第2の電極と対向しており、第1の方向に沿って延びる辺と第2の方向に沿って延びる辺とを有する矩形状の第1の対向部と、
前記第1の対向部の前記第2の方向における一方側端部から前記第2の方向に沿って延びる線状の第1の引き出し部と、
を有し、
前記第2の電極は、
前記第1の対向部と対向しており、前記第1の方向に沿って延びる辺と前記第2の方向に沿って延びる辺とを有する矩形状の第2の対向部と、
前記第2の対向部の前記第2の方向における一方側端部から前記第2の方向に沿って延びる線状の第2の引き出し部と、
を有し、
前記第1及び第2の対向部の前記第1の方向に沿った長さをWとし、前記第1の引き出し部と前記第2の引き出し部との間の前記第1の方向に沿った距離をPとしたときに、P/Wが0.8未満である、電気二重層コンデンサ。
A first electrode;
A second electrode facing the first electrode;
An exterior housing the first and second electrodes;
An electrolyte filled in the exterior body;
With
The first electrode is
A rectangular first opposing portion facing the second electrode and having a side extending along the first direction and a side extending along the second direction;
A linear first lead portion extending along the second direction from one side end portion in the second direction of the first facing portion;
Have
The second electrode is
A rectangular second opposing portion that faces the first opposing portion and has a side extending along the first direction and a side extending along the second direction;
A linear second lead portion extending along the second direction from one side end portion in the second direction of the second facing portion;
Have
The length along the first direction of the first and second opposing portions is W, and the distance along the first direction between the first lead portion and the second lead portion An electric double layer capacitor in which P / W is less than 0.8, where P is P.
前記Wが20mm以下である、請求項1に記載の電気二重層コンデンサ。   The electric double layer capacitor according to claim 1, wherein W is 20 mm or less. 前記P/Wが0.6未満である、請求項1または2に記載の電気二重層コンデンサ。   The electric double layer capacitor according to claim 1 or 2, wherein the P / W is less than 0.6.
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