JP7250391B1 - Sheet capacitor and battery - Google Patents
Sheet capacitor and battery Download PDFInfo
- Publication number
- JP7250391B1 JP7250391B1 JP2022177833A JP2022177833A JP7250391B1 JP 7250391 B1 JP7250391 B1 JP 7250391B1 JP 2022177833 A JP2022177833 A JP 2022177833A JP 2022177833 A JP2022177833 A JP 2022177833A JP 7250391 B1 JP7250391 B1 JP 7250391B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sheet
- capacitor
- electrode
- dielectric
- current
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 83
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims abstract description 58
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims abstract description 58
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 24
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 13
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims description 13
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 10
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 20
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 abstract description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 10
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 51
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 5
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 5
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 5
- 229910001111 Fine metal Inorganic materials 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
- Ceramic Capacitors (AREA)
Abstract
【課題】製造上の低コスト化を図ることが可能なシートキャパシタ及びバッテリー並びにシートキャパシタの製造方法を提供する。【解決手段】シートキャパシタAは、第1の電極シート10及び第2の電極シート20と誘電体シート30とが各々互いに重ね合わせて接着材により貼着されている。第1の電極シート10と第2の電極シート20の各面上には、電極の実効面積を大きくするための集電層11、21が各々作成されている。集電層11の集電層構成部材1111は、多孔質セラミック111に吸着された金属微粒子であり、多孔質セラミック111の粒子が導電性接着剤112とともに第1の電極シート10の面上に各々塗布して固着されている。集電層21についても同様である。【選択図】図2A sheet capacitor, a battery, and a method for manufacturing a sheet capacitor are provided, which can reduce manufacturing costs. A sheet capacitor (A) includes a first electrode sheet (10), a second electrode sheet (20), and a dielectric sheet (30), which are superimposed on each other and adhered with an adhesive. On each surface of the first electrode sheet 10 and the second electrode sheet 20, current collection layers 11 and 21 are formed, respectively, to increase the effective area of the electrodes. The current-collecting layer-constituting member 1111 of the current-collecting layer 11 is metal microparticles adsorbed to the porous ceramic 111, and the particles of the porous ceramic 111 are placed on the surface of the first electrode sheet 10 together with the conductive adhesive 112. It is applied and fixed. The same applies to the current collection layer 21 . [Selection drawing] Fig. 2
Description
本発明は電子機器等のバッテリーとして広く使用可能なシートキャパシタ及びバッテリーに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a sheet capacitor and a battery that can be widely used as a battery for electronic equipment and the like.
キャパシタはリチウムイオン電池等の化学反応を伴う二次電池に比べると電気容量が小さいと言えるが、急速な充放電が可能であることに加えて繰り返し使用による性能低下が非常に小さいという特徴を有している。このようなキャパシタの電気容量を大きくする技術の一つとして、キャパシタの電極表面上に電極実効面積を大きくするための集電層を形成するという提案がある(特許文献1~3参照)。
Capacitors can be said to have a smaller electrical capacity than secondary batteries that involve chemical reactions, such as lithium-ion batteries. are doing. As one technique for increasing the electric capacity of such a capacitor, there is a proposal to form a collection layer on the electrode surface of the capacitor to increase the electrode effective area (see
しかしながら、上記従来例による場合、キャパシタを製造するのに大掛かりな半導体製造装置の利用が必要であり、この点で製造上の低コスト化を図ることが困難である。電気容量の大きなキャパシタについては種々多様な技術の組み合わせにより開発されると予想されるものの、製造上の低コスト化を図ることは非常に困難であると言える。また、このような問題が解消されない限り、キャパシタがバッテリーとして広く利用されることはないと考えられる。 However, according to the above conventional example, it is necessary to use a large-scale semiconductor manufacturing apparatus to manufacture the capacitor, which makes it difficult to reduce manufacturing costs. Capacitors with large electric capacity are expected to be developed by combining various technologies, but it can be said that it is very difficult to reduce manufacturing costs. Also, unless such problems are solved, it is believed that capacitors will not be widely used as batteries.
本発明は上記背景の下で創作されたものであって、その目的とするところは、製造上の低コスト化を図ることが可能なシートキャパシタ及びバッテリーを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention was created under the above background, and an object of the present invention is to provide a sheet capacitor and a battery that can be manufactured at a low cost.
本発明に係るシートキャパシタは、第1,第2の電極と、第1,第2の電極の間に挟まれた誘電体とを有したキャパシタであって、第1の電極としての第1の電極シートと、前記誘電体としての誘電体シートと、第2の電極としての第2の電極シートとを互いに重ね合わせて接着材により貼着されており、第1,第2の電極シートの面上には、前記誘電体シートとの境界面に集電層が各々作成され、前記集電層は、集電層構成部材が導電性接着剤又は金属混入バインダーにより第1,第2の電極シートの面上に各々固着され、前記集電層構成部材は、多孔質絶縁体に吸着された金属微粒子であり、当該多孔質絶縁体の粒子が前記導電性接着剤又は金属混入バインダーとともに第1,第2の電極シートの面上に各々塗布して固着されている。 A sheet capacitor according to the present invention is a capacitor having first and second electrodes and a dielectric sandwiched between the first and second electrodes, wherein the first electrode as the first electrode An electrode sheet, a dielectric sheet as the dielectric, and a second electrode sheet as a second electrode are superimposed on each other and adhered with an adhesive. Collecting layers are respectively formed on the interface with the dielectric sheet, and the current collecting layers are formed by combining the first and second electrode sheets with a conductive adhesive or a metal-containing binder. The current-collecting layer-constituting member is a metal fine particle adsorbed to a porous insulator, and the particles of the porous insulator are combined with the conductive adhesive or the metal-containing binder together with the first, They are each applied and fixed on the surface of the second electrode sheet.
上記構成のシートキャパシタによる場合、電極シートと誘電体シートとが接着剤で貼り合わされた構成になっていることから、印刷機械技術を専ら利用して容易に製造することが可能になる。また、従来とは異なり大掛かりな半導体製造装置の利用が必要にならず、この点で製造上の低コスト化を図ることが可能になる。 In the case of the sheet capacitor having the above structure, since the electrode sheet and the dielectric sheet are bonded together with an adhesive, it is possible to manufacture easily by exclusively using the printing machine technology. In addition, unlike the prior art, it is not necessary to use a large-scale semiconductor manufacturing apparatus, and in this respect, it is possible to reduce manufacturing costs.
また、第1,第2の電極シートに集電層が作成された構成になっていることから、電極表面上の実効面積が大きくなり、これに伴って、電気容量が大きくなる。よって、キャパシタの高性能化及び低コスト化を図ることが可能になる。 In addition, since the current collecting layers are formed on the first and second electrode sheets, the effective area on the electrode surface is increased, and accordingly the electric capacity is increased. Therefore, it is possible to improve the performance and reduce the cost of the capacitor.
更に、印刷機械技術を専ら利用して集電層が作成可能になっていることから、この点で製造上の低コスト化を一層図ることが可能になる。よって、キャパシタの高性能化及び低コストを一層図ることが可能になり、ひいては、キャパシタがバッテリーとして広く利用されることになる。 Furthermore, since the current collection layer can be formed exclusively by using the printing machine technology, it is possible to further reduce the manufacturing cost in this respect. Therefore, it becomes possible to further improve the performance and reduce the cost of the capacitor, and eventually the capacitor will be widely used as a battery.
特に、多数の金属微粒子が三次元的に且つ間隔を空けて第1,第2の電極シートの面上にわたって広く配置されることから、電極表面上の実効面積が一層大きくなり、これに伴って、電気容量が一層大きくなる。しかも集電層の作成が依然として容易である。よって、キャパシタの高性能化及び低コストを一層図ることが可能になる。 In particular, since a large number of fine metal particles are three-dimensionally and spaced widely over the surfaces of the first and second electrode sheets, the effective area on the electrode surface is further increased. , the electric capacity becomes larger. Moreover, it is still easy to prepare the current collecting layer. Therefore, it is possible to further improve the performance and reduce the cost of the capacitor.
本発明に係るバッテリーは、上記シートキャパシタと、同キャパシタにおける第1,第2の電極シートに各々電気接続される第1,第2の外部端子とを備えている。 A battery according to the present invention includes the sheet capacitor described above, and first and second external terminals electrically connected to the first and second electrode sheets of the capacitor, respectively.
上記構成のバッテリーによる場合、上記シートキャパシタを用いた構成になっていることから、バッテリーの大容量化、低コスト化及び小型軽量化を図ることができ、これに伴って利用範囲が拡大される。 In the case of the battery with the above configuration, since it is configured using the above sheet capacitor, it is possible to increase the capacity of the battery, reduce the cost, and reduce the size and weight, thereby expanding the range of use. .
本発明に係る他のバッテリーは、第1,第2の電極と、第1,第2の電極の間に挟まれた誘電体とを有したキャパシタを備え、当該キャパシタに電力を充放電するバッテリーであって、第1,第2の電極の面上には、前記誘電体との境界面に集電層が各々作成されており、前記集電層は、集電層構成部材が導電性接着剤又は金属混入バインダーにより第1,第2の電極の表面上に各々固着されており、前記集電層構成部材は、多孔質絶縁体に吸着された金属微粒子であり、当該多孔質絶縁体の粒子が前記導電性接着剤又は金属混入バインダーとともに第1,第2の電極の表面上に各々塗布して固着されたものになっている。 Another battery according to the present invention comprises a capacitor having first and second electrodes and a dielectric sandwiched between the first and second electrodes, and charges and discharges power to and from the capacitor. On the surfaces of the first and second electrodes, current collecting layers are respectively formed on the interfaces with the dielectric, and the current collecting layers are formed by conductive adhesion of the current collecting layer-constituting members. It is fixed on the surface of each of the first and second electrodes by an agent or a metal-containing binder, and the current-collecting layer-constituting member is a metal fine particle adsorbed to a porous insulator, and the porous insulator Particles are coated and fixed on the surfaces of the first and second electrodes together with the conductive adhesive or metal-containing binder.
上記構成のバッテリーによる場合、集電層を有する構成になっていることから、電極表面上の実効面積が大きくなり、これに伴って、電気容量が大きくなる。しかも印刷機械技術を専ら利用して集電層が作成可能になっていることから、この点で製造上の低コスト化を図ることが可能になる。よって、バッテリーの高性能化及び低コストを図ることが可能になる。 In the case of the battery having the above configuration, since it has a current collecting layer, the effective area on the electrode surface is increased, and accordingly the electric capacity is increased. Moreover, since the current collecting layer can be formed by exclusively using the printing machine technology, it is possible to reduce the manufacturing cost in this respect. Therefore, it is possible to improve the performance of the battery and reduce the cost.
また、多数の導電性微粒子が三次元的に且つ間隔を開けて第1,第2の電極シートの面上にわたって広く配置されることから、電極表面上の実効面積が一層大きくなり、これに伴って、電気容量が一層大きくなる。しかも集電層の作成が依然として容易である。よって、バッテリーの高性能化及び低コストを一層図ることが可能になる。 In addition, since a large number of conductive fine particles are three-dimensionally and spaced widely over the surfaces of the first and second electrode sheets, the effective area on the electrode surface is further increased. , the electrical capacity is even greater. Moreover, it is still easy to prepare the current collecting layer. Therefore, it is possible to further improve the performance and reduce the cost of the battery.
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
本実施形態に係るシートキャパシタAは、図1及び図2に示されているように、第1の電極シート10(下記他の発明においては第1の電極と称する)と、第2の電極シート20(下記他の発明においては第2の電極と称する)と、第1,第2の電極シート10,20の間に挟まれた誘電体シート30(下記他の発明においては誘電体と称する。)とを有したフィルム状のキャパシタである。第1の電極シート10と、誘電体シート30と、第2の電極シート20とは互いに重ね合わせて接着材により貼着されている。また、第1,第2の電極シート10,20の面上には、第1,第2の外装フィルム40,50が各々重ね合わせて接着材により貼着されている。以下、各部を詳細に説明する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the sheet capacitor A according to this embodiment includes a first electrode sheet 10 (referred to as a first electrode in other inventions below) and a second electrode sheet. 20 (referred to as a second electrode in the other inventions below) and a dielectric sheet 30 (referred to as a dielectric in the other inventions below) sandwiched between the first and
なお、説明の都合上、シートキャパシタAのうち、第1,第2の外装フィルム40,50を除いた部分をキャパシタA1と称することにする。
For convenience of explanation, the portion of the sheet capacitor A excluding the first and second
第1の電極シート10については、キャパシタの容量に見合った厚みの金属泊箔(例えば、銅箔又はニッケル箔等)を用いている。第1の電極シート10の表面上には、誘電体シート30との境界面に図2に示されているように集電層11が作成されている。なお、図2中の第1、第2の電極シート10、20等の厚みは、図面作成上の都合により正確に示されていない。
For the
集電層11については、キャパシタの電極実効面積を大きくしてその電気容量を大きくするための周知技術(例えば、特許文献1~3参照)を利用して作成されたものである。本案例では、集電層構成部材1111は多孔質セラミック111に吸着された金属微粒子であって、導電性接着剤112により第1の電極シート10の面上に均一に塗布して固着されている。
The
図2(b),(c)には多孔質セラミック111の粒子を模式的に示している。多孔質セラミック111は、ナノオーダーの微細孔が外表面に多数有したシリカ(SiO2)を用いている(多孔質性シリカの製法については特許第5978479号公報等参照)。集電層構成部材1111は、第1の電極シート10と同一素材の金属微粒子であって、粒子径が200~2000nm程度になっている。本案例では周知の真空吸着法等により多孔質セラミック111の表面上に多数存在する微細孔に吸着されている。このような多孔質セラミック111の固体を粉砕して得られた粒子を導電性接着剤112に混入し、第1の電極シート10の表面上に均一に塗布して固着させる。その結果、多数の集電層構成部材1111が三次元的に且つ隣り合う微粒子同士の間隔が確保された状態で第1の電極シート10の面上にわたって広く配置されることになる。集電層11は上記した集電層構成部材1111等により構成されている。なお、集電層11における集電層構成部材1111の混入量、導電性接着剤112の材質等については、集電層11として要求される電気的特性等に応じたものにすると良い。
2B and 2C schematically show particles of the porous ceramic 111. FIG. The porous ceramic 111 uses silica (SiO 2 ) having a large number of nano-order micropores on its outer surface (see Japanese Patent No. 5978479, etc. for a method of manufacturing porous silica). The current collecting layer-constituting
導電性接着剤112については、集電層構成部材1111等の塗布及び固着を容易に行うためと、集電層構成部材1111と第1の電極シート10との間の電気的接続を行うために使用されている。このような用途に適することに加えて低価格なものを入手することは困難を共なうことが多い。その場合は導電性接着剤の代わりに金属混入バインダーを用いると良い。金属混入バインダーは、所定の導電性を得るために金属微粒子が必要量混入されたバインダーであって、ここでは柔軟・密着性を有し、雰囲気を選ばずに500℃程度の低温で分解するアクリル樹脂等を主成分としたバインダーに、第1の電極シート10と同一素材の金属微粒子を混入したものを用いることが考えられる。その場合、導電性接着剤とは異なり、バインダーに混入させる金属微粒子の材質を第1の電極シート10に合わせ込むことが容易になる。
The
このような集電層11の作成方法については、後述するシートキャパシタAの製造方法の中で説明する。
A method for forming such a
なお、第2の電極シート20及びその表面に作成された集電層21については、第1の電極シート10及び集電層11と同一構成であることから、その説明は省略するものとする。
The
誘電体シート30については、図2に示されているように、キャパシタの耐電圧に見合った厚みを有した誘電体のシートである。本実施例では、誘電体シート30と同一素材で且つ約半分の厚みである半シート31とこれと同一の半シート32とを重ね合わせて接着材により貼着されたものであり、具体的にはチタン酸バリウム等のシートである市販品を用いている。半シート同士を接着する接着材については、誘電体シート30の素材の誘電率に近い電気的特性を有するものを使用すると良い。また、半シート31と集電層11とを接着する接着材については、接着対象の材質に応じたものを使用すると良い。
As for the
第1の外装フィルム40については、使用用途等に見合った厚みを有した絶縁体のシートである。本実施例では、樹脂製のシートの市販品を用いている。第1の外装フィルム40と第1の電極シート10との面同士を貼着するための接着材については、接着対象の材質に応じたものを使用すると良い。
The first
なお、第2の外装フィルム50については、第1の外装フィルム40と同一構成であることから、その説明は省略するものとする。
Since the second
このような構成のシートキャパシタAを図3乃至図5に示されているシートキャパシタ製造装置を用いて製造している。以下、シートキャパシタAの製造方法について説明する。 The sheet capacitor A having such a structure is manufactured using the sheet capacitor manufacturing apparatus shown in FIGS. A method for manufacturing the sheet capacitor A will be described below.
図3中100は、所定長さでロール状に巻かれた第1の電極シート10の基材を示している。なお、電極シート20の基材を図中100’として示している。図中300は、所定長さでロール状に巻かれた半シート31の基材を示している。なお、半シート32の基材を図中300’として示している。
図3中αは多孔質セラミック111の粒子が均一に混入された導電性接着剤112であって硬化前のものを示しており、ロールコーター1に接着材αとして供給される。図中βは、第1の電極シート10(又は第2の電極シート20)と半シート31(又は半シート32)とを貼着するための接着材であって硬化前のものを示しており、粘着ロール3に接着材βとして供給される。
In FIG. 3, α indicates the
まず、図3に示すように、基材100の表面上に、ロールコーター1により接着剤αが均一に塗布され、この塗布面がヒーター等の加熱装置2により加熱される。すると、基材100の面上に多孔質セラミック111の粒子が導電性接着剤112とともに固着される。集電層11はこのようにして第1の電極シート10の面上に作成される。なお、加熱装置2については基材100の表面上に塗布された余分な導電性接着材112を飛ばして電気抵抗等を小さくするに適した加熱温度にすると良い。導電性接着剤の代わりに上記した金属混入バインダーを用いる場合についても上記と同様であって、加熱装置2の加熱によりバインダーを硬化させるとともに余分なバインダーを飛ばすと良い。
First, as shown in FIG. 3, the surface of a
その後、基材100の表面上に粘着ロール3により接着材βを均一に塗布し、圧着ローラ4により基材100の表面と基材300の表面とを重ね合わせて接着材βにより貼着させる。これをロール状に巻かれたものが基材400である。
Thereafter, the adhesive β is uniformly applied on the surface of the
即ち、基材400は、第1の電極シート10の面上に半シート31が貼着され、それが所定長さ有するものである。また、基材400’は、第2の電極シート20の面上に半シート32が貼着され、それが所定長さ有するものである。
That is, the
基材400’についても基材400と同様に作成される。即ち、基材400’は、基材100’の表面上に多孔質セラミック111の粒子が導電性接着剤112とともに固着され、その後、基材300’が貼着されて作成される(これにより第1,第2の電極シート10,20の面上に誘電体シート30の半シート31,32が各々重ね合わされて接着材βにより貼着されることになる。)。
なお、基材400,400’についてはアニール炉を使用して加熱し、半シート31,32の素材を結晶化してその誘電率を大きくする処理を行っている。
The
図4中γは、第1の電極シート10の面上の半シート31と第2の電極シート20の面上の半シート32とを貼着するための接着材であって粘着ロール5に接着剤γとして供給される。
In FIG. 4, γ is an adhesive for adhering the
上記のようにして作成された基材400及び基材400’を用いて基材500を作成する。即ち、図4に示すように、基材400’の表面上(半シート32の表面上に相当)に粘着ロール5により接着材γを均一に塗布し、圧着ローラ6により基材400’の表面(半シート32の表面に相当)と基材400の表面(半シート31の表面に相当)とを重ね合わせて接着材γにより貼着させる(これにより、第1の電極シート10と第2の電極シート20との間に誘電体シート30を配設されることになる。)。これがロール状に巻かれたものが基材500である。このようにして作成され、ロール状に巻かれたものがキャパシタA1の基材となる。
A
図5中600は、所定長さでロール状に巻かれた第1の外装フィルム40の基材を示している。図中700は、所定長さでロール状に巻かれた第2の外装フィルム50の基材を示している。
Reference numeral 600 in FIG. 5 indicates the base material of the first
図5中εは、キャパシタA1の一方面に第1の外装フィルム40を、キャパシタA1の他方面に第2の外装フィルム50を各々貼着するための接着材であって粘着ロール7,8に接着材εとして各々供給される。
In FIG. 5, ε is an adhesive for adhering the first
上記のようにして作成された基材500と、別に用意された基材600,700とを用いて基材800を作成する。即ち、図5に示すように、基材500の各面上に粘着ロール7,8により接着材εを各々均一に塗布し、圧着ローラ9により基材500の各面上と基材600,700の各面とを位置合わせしつつ各々重ね合わせて接着材εにより貼着させる。これをロール状に巻かれたものが基材800である。これは、所定長さでロール状に巻かれたシートキャパシタAの基材となる。
A base material 800 is produced using the
上記のような流れで作成された基材800を所定長さで図外の切断装置を用いて切断すると、図1に示されたシートキャパシタAが得られる。このようなシートキャパシタAを二次電池であるバッテリーとして利用する場合、第1,第2の電極シート10,20に正極用/負極用の外部端子を各々電気接続することが必要になる。ただ、第1,第2の電極シート10,20の表面が第1,第2の外装フィルム40,50に各々覆われていることから、外部端子に至るまでの電気接続の構成が複雑になり易い。この点を改良した変形例に係るシートキャパシタA’を図6を参照して説明する。
The sheet capacitor A shown in FIG. 1 is obtained by cutting the base material 800 produced in the above flow into a predetermined length using a cutting device (not shown). When such a sheet capacitor A is used as a battery, which is a secondary battery, it is necessary to electrically connect positive and negative external terminals to the first and
シートキャパシタA’は、シートキャパシタAと同様の構成であるが、第1,第2の外装フィルム40,50の面上に電極露出用の開口41,51が各々形成されている点のみ相違している。即ち、開口41,51を通じて第1,第2の電極シート10,20の表面の一部が露出するようになっている。
The sheet capacitor A' has the same structure as the sheet capacitor A, except that
このようなシートキャパシタA’に適したバッテリーBの実施形態を図7を参照して説明する。 An embodiment of a battery B suitable for such a sheet capacitor A' will be described with reference to FIG.
バッテリーBは、ケース内に配設されたシートキャパシタA’と、同ケース外表面に配設され且つシートキャパシタA’の第1、第2の電極シート10,20に各々電気接続される外部端子900,900とを備え、シートキャパシタA’に電力を充放電する構成になっている。シートキャパシタA’と外部端子900,900との間の電気接続は、シートキャパシタA’の第1、第2の電極シート10,20の表面上に付勢接触する弾性接触片910,910と図外のリード線を通じて行われる。
The battery B comprises a sheet capacitor A' arranged in a case, and external terminals arranged on the outer surface of the case and electrically connected to the first and
なお、シートキャパシタA’はキャパシタA1を多層にした形態についても適用可能である。この場合、キャパシタA1の複数が直列接続となり高電圧化が容易となる。一方、キャパシタA1の複数を並列接続して大容量化する場合、次のようなバッテリーB’を使用すると良い。 Note that the sheet capacitor A' can also be applied to a form in which the capacitor A1 is multi-layered. In this case, a plurality of capacitors A1 are connected in series, which makes it easy to increase the voltage. On the other hand, when a plurality of capacitors A1 are connected in parallel to increase the capacity, it is preferable to use the following battery B'.
変形例に係るバッテリーB’を図8を参照して説明する。 A battery B' according to a modification will be described with reference to FIG.
バッテリーB’は、複数重ね合せて配置されたシートキャパシタAと、一端面が開放された断面コ字状の絶縁性直方体であってシートキャパシタAの両端側に各々装着された樹脂製等のエンドキャップ1000,1000と、エンドキャップ1000の他端面の中央部に外向きに固着されたネジ状の外部端子1100,1100とを備える。エンドキャップ1000の内側には、シートキャパシタAの両端部が装着された状態で第1、第2の電極シート10,20の端部に各々接触可能な内部電極1200,1200が設けられている。各シートキャパシタAと外部端子1100との間の電気接続は、内部電極1200と図外の接続ラインを通じて行われる。
The battery B' consists of a plurality of sheet capacitors A arranged in an overlapping manner, and an insulating rectangular parallelepiped having a U-shaped cross section with one end open, and ends made of resin or the like attached to both ends of the sheet capacitor A. It comprises
上記した構成のシートキャパシタA(又はA’)による場合、集電層11,21を有することから電気容量が大きく、この点で高性能化を図ることが可能になる。また、集電層11,21を含めて、印刷機械技術を専ら利用して容易に製造することができる点で低コスト化を図ることが可能になる。更に、構成がシンプルであり薄型で小型軽量化を図ることが可能になる。よって、シートキャパシタA等をバッテリーとして使用した場合、上記と同様のメリットがある。その特徴から、例えば、パソコンのバックアップ電池、自動車,自転車、ドローン等のバッテリーの他、再生可能エネルギー発電によるバッテリー等に適用される。加えて、薄型小型軽量である点で新たな用途への適用も期待される。例えば、パソコンのカバーに入れ込んだり、電子機器等のケース又はソーラーパネルのハウジングの厚み部分にシートキャパシタ等を入れ込んだり、リュック、バッグ又は衣服等に入れ込む等の形態が考えられる。 In the case of the sheet capacitor A (or A') configured as described above, since the current collection layers 11 and 21 are provided, the electric capacity is large, and in this respect, it is possible to improve the performance. In addition, cost reduction can be achieved in that the current collecting layers 11 and 21 can be easily manufactured by exclusively using the printing machine technology. Furthermore, the configuration is simple, and it is possible to reduce the size and weight of the device by thinning it. Therefore, when the sheet capacitor A or the like is used as a battery, there are advantages similar to those described above. Due to its characteristics, it is applied to, for example, backup batteries for personal computers, batteries for automobiles, bicycles, drones, etc., as well as batteries powered by renewable energy. In addition, it is expected to be applied to new applications because it is thin, small, and light. For example, it can be put into the cover of a personal computer, put the sheet capacitor into the case of an electronic device or the thickness of a solar panel housing, or put it into a rucksack, a bag, clothes, or the like.
なお、バッテリーB(又はB’)においては、シートキャパシタA(又はA’)を備え、第1の電極シート10と、誘電体シート30と、第2の電極シート20とが重ね合わされ接着材により貼着されていたが、かかる特徴を有していないキャパシタを備えたバッテリーの形態であっても良い。このような他の発明に係るバッテリーを図1及び図2を借りて説明する。
The battery B (or B') is provided with a sheet capacitor A (or A'), and the
同バッテリーに備えられたキャパシタA”は、第1,第2の電極10,20と、第1,第2の電極10,20の間に挟まれた誘電体30とを有し、第1,第2の電極10,20の表面上には、誘電体30との境界面に集電層11,21が各々作成されている。集電層11は、集電層構成部材1111が導電性接着剤112により第1の電極10の表面上に固着されている。集電層構成部材1111は、多孔質絶縁体としての多孔質セラミック111に吸着された金属微粒子であり、多孔質セラミック111の粒子が導電性接着剤112とともに第1の電極10の表面上に塗布して固着されている。第1,第2の電極10,20の表面上への多孔質セラミック111及び導電性接着剤112の塗布方法については、シートキャパシタAの場合と同様にコーターロール等を用いて行うと良い。集電層21についても集電層11と同様の構成になっている。
A capacitor A″ provided in the same battery has first and
上記構成のバッテリーによる場合、第1,第2の電極10,20の表面上に集電層11,21が作成された構成になっていることから、電極表面上の実効面積が大きくなり、これに伴って電気容量が大きくなる。しかも印刷機械技術を専ら利用して集電層11,21が作成可能になっていることから、この点で製造上の低コスト化を図ることが可能になる。よって、バッテリーの高性能化及び低コストを図ることが可能になる。
In the case of the battery with the above configuration, since the current collection layers 11 and 21 are formed on the surfaces of the first and
なお、本発明に係るシートキャパシタ及びバッテリーは上記実施形態に限定されず、例えば、電極シートについては、材質等が問われることがなく、外面に金属がコーティングされた樹脂製フィルム等を用いても良い。誘電体シートについては、材質等が問われることがない。また、外装フィルムを省略した形態でも良い。第1,2の電極シートと誘電体シートとを互いに重ね合わせて接着材により貼着する方法については、シートの種類等に応じたものを採用すると良い。各シートを接着する接着材についても各シートの材質等に応じたものを用いると良い。シートキャパシタはバッテリーだけの利用に止まらずコンデンサとしての利用もあり、その場合には円筒状等の形状にしても良い。 The sheet capacitor and battery according to the present invention are not limited to the above embodiments. For example, the electrode sheet may be made of any material, and may be made of a resin film having a metal coating on the outer surface. good. Regarding the dielectric sheet, there is no question about the material and the like. Moreover, the form which abbreviate|omits the exterior film may be used. As for the method of superimposing the first and second electrode sheets and the dielectric sheet on each other and adhering them with an adhesive, it is preferable to adopt a method according to the type of sheet. As for the adhesive material for bonding each sheet, it is preferable to use an adhesive material corresponding to the material of each sheet. Sheet capacitors can be used not only as batteries but also as capacitors, in which case they may have a cylindrical shape or the like.
集電層については、集電層構成部材の材質や作成方法が問われない。例えば、多孔質樹脂等に金属微粒子を吸着させ導電性接着材等により第1,第2の電極シートの面上に固着させる形態の他、多孔質絶縁体の表面上の微細孔の内壁面に金属膜を集電層構成部材として形成する形態であっても良い。また、第1,第2の電極シートではなく誘電体シートの面上の境界面に作成しても良い。この場合についても集電層構成部材と第1,第2の電極シートとの間が導電性接着材等を通じて電気的に接続される。金属微粒子については材質が問われず同粒子表面のみを金属膜で覆う形態でも良く、第1,第2の電極シートの面上にスパッタリング等により各々形成する形態でも良い。 As for the current collecting layer, the material of the current collecting layer-constituting member and the preparation method are not limited. For example, in addition to a form in which metal fine particles are adsorbed on a porous resin or the like and fixed on the surfaces of the first and second electrode sheets with a conductive adhesive or the like, the inner wall surface of the micropores on the surface of the porous insulator may be used. A form in which a metal film is formed as a member constituting the current collecting layer may be used. Also, it may be formed on the boundary surface on the surface of the dielectric sheet instead of the first and second electrode sheets. Also in this case, the current-collecting layer-constituting member and the first and second electrode sheets are electrically connected through a conductive adhesive or the like. Regardless of the material, the fine metal particles may be coated with a metal film only on the surface of the fine particles, or may be formed on the surfaces of the first and second electrode sheets by sputtering or the like.
本発明に係るバッテリーは上記実施形態に限定されず、キャパシタの構成、その数及び接続方法、外装フィルムの有無、外部端子の形状等が問われることがない。第1、第2の電極、同電極等の面上に作成する集電層については上記シートキャパシタの場合と同様に設計変更しても良い。また、通常の乾電池の規格に沿った形状及び大きさにしても良い。 The battery according to the present invention is not limited to the above embodiments, and the configuration of capacitors, the number and connection method, the presence or absence of an exterior film, the shape of external terminals, and the like are not limited. The design of the first and second electrodes and the collecting layers formed on the surfaces of the electrodes may be changed in the same manner as in the case of the sheet capacitor. Also, the shape and size may be in accordance with the standard of ordinary dry batteries.
A シートキャパシタ
10:第1の電極シート
11:集電層
111 多孔質セラミック
1111 集電層構成部材
112 導電性接着材
20:第2の電極シート
21:集電層
30:誘電体シート
B バッテリー
A sheet capacitor 10: first electrode sheet 11:
1111 Current collection layer
20: Second electrode sheet 21: Current collecting layer
30: Dielectric sheet B Battery
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022177833A JP7250391B1 (en) | 2022-11-07 | 2022-11-07 | Sheet capacitor and battery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022177833A JP7250391B1 (en) | 2022-11-07 | 2022-11-07 | Sheet capacitor and battery |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP7250391B1 true JP7250391B1 (en) | 2023-04-03 |
JP2024067620A JP2024067620A (en) | 2024-05-17 |
Family
ID=85776326
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022177833A Active JP7250391B1 (en) | 2022-11-07 | 2022-11-07 | Sheet capacitor and battery |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7250391B1 (en) |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5823114A (en) * | 1981-07-31 | 1983-02-10 | 呉羽化学工業株式会社 | Composite film |
JPH01151218A (en) * | 1987-12-08 | 1989-06-14 | Murata Mfg Co Ltd | Formation of electrode for high-voltage ceramic capacitor |
JPH1097945A (en) * | 1996-09-20 | 1998-04-14 | Murata Mfg Co Ltd | Foil-like capacitor |
JP2006179925A (en) * | 2004-12-21 | 2006-07-06 | E I Du Pont De Nemours & Co | Capacitive devices, organic dielectric laminates, printed wiring boards incorporating such devices, and methods for their production |
JP2006179923A (en) * | 2004-12-21 | 2006-07-06 | E I Du Pont De Nemours & Co | Electric power core device and method for fabricating the same |
JP2007013105A (en) * | 2005-07-01 | 2007-01-18 | Alps Electric Co Ltd | Capacitor |
WO2010137522A1 (en) * | 2009-05-29 | 2010-12-02 | 三洋電機株式会社 | Multilayer structure and method for manufacturing same |
US20110006393A1 (en) * | 2009-07-11 | 2011-01-13 | Ji Cui | Multilayer electronic devices for imbedded capacitor |
JP2013545291A (en) * | 2010-10-12 | 2013-12-19 | アプリコット マテリアルズ テクノロジーズ,エル.エル.シー. | Ceramic capacitor and manufacturing method |
JP2021093410A (en) * | 2019-12-09 | 2021-06-17 | 清水 幹治 | Large-capacity capacitor device and secondary battery |
-
2022
- 2022-11-07 JP JP2022177833A patent/JP7250391B1/en active Active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5823114A (en) * | 1981-07-31 | 1983-02-10 | 呉羽化学工業株式会社 | Composite film |
JPH01151218A (en) * | 1987-12-08 | 1989-06-14 | Murata Mfg Co Ltd | Formation of electrode for high-voltage ceramic capacitor |
JPH1097945A (en) * | 1996-09-20 | 1998-04-14 | Murata Mfg Co Ltd | Foil-like capacitor |
JP2006179925A (en) * | 2004-12-21 | 2006-07-06 | E I Du Pont De Nemours & Co | Capacitive devices, organic dielectric laminates, printed wiring boards incorporating such devices, and methods for their production |
JP2006179923A (en) * | 2004-12-21 | 2006-07-06 | E I Du Pont De Nemours & Co | Electric power core device and method for fabricating the same |
JP2007013105A (en) * | 2005-07-01 | 2007-01-18 | Alps Electric Co Ltd | Capacitor |
WO2010137522A1 (en) * | 2009-05-29 | 2010-12-02 | 三洋電機株式会社 | Multilayer structure and method for manufacturing same |
US20110006393A1 (en) * | 2009-07-11 | 2011-01-13 | Ji Cui | Multilayer electronic devices for imbedded capacitor |
JP2013545291A (en) * | 2010-10-12 | 2013-12-19 | アプリコット マテリアルズ テクノロジーズ,エル.エル.シー. | Ceramic capacitor and manufacturing method |
JP2021093410A (en) * | 2019-12-09 | 2021-06-17 | 清水 幹治 | Large-capacity capacitor device and secondary battery |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2024067620A (en) | 2024-05-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101517808B (en) | Storage battery and manufacturing method | |
JP4825344B2 (en) | Battery / capacitor composite element | |
KR20010000061A (en) | Lithium secondary battery and accumulation method thereof | |
US9443663B2 (en) | Electric double-layer capacitor | |
CN108511763B (en) | Battery and battery manufacturing method | |
US6198621B1 (en) | Electric double layer capacitor using polarizable electrode of single particle layer | |
JP4864427B2 (en) | Manufacturing method of electric double layer capacitor | |
JP2002118036A (en) | Electricity storage electronic component and composite electrode body | |
CN111293315A (en) | Method for preventing electrode lug from being inserted reversely and reducing battery cell failure | |
US7623339B2 (en) | Electrochemical device | |
JP2012033907A (en) | Manufacturing method of power storage device | |
US20210020994A1 (en) | Battery and battery manufacturing method | |
JP7250391B1 (en) | Sheet capacitor and battery | |
CN111755658B (en) | Novel thin film battery | |
TWI287240B (en) | Separator sheet and method for manufacturing electric double layer capacitor using the same | |
JPH0329131B2 (en) | ||
JP3750490B2 (en) | battery | |
CN116868391A (en) | Electrode assembly and battery cell including the electrode assembly | |
WO2023123234A1 (en) | Battery cell, battery and electric device | |
JP2001244156A (en) | Electrochemical capacitor | |
US20110058307A1 (en) | Chip-type electric double layer capacitor and method for manufacturing the same | |
JP2000286171A (en) | Electric double-layer capacitor | |
JPH10177935A (en) | Electric double-layered capacitor and its manufacture | |
CN218274900U (en) | Battery with improved battery capacity | |
JP5653081B2 (en) | Electric double layer capacitor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20221107 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20221107 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20221206 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230201 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230228 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230314 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7250391 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |