CN100466123C - 电化学装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电化学装置，其特征在于：包括具有阳极(10)及阴极(20)的素体(60)、电解质、和以密闭的状态收容素体(60)及电解质的外装体(50)，外装体(50)具有上盖(52)、下盖(54)及垫圈(56)，在上盖(52)及下盖(54)中的至少一者中形成有向素体(60)侧突出的凸部，以便上盖(52)和阳极(10)电接触、且下盖(54)和阴极(20)电接触。

Description

电化学装置
技术领域
本发明涉及一种电化学装置，更详细地说涉及一种包括以双电荷层电容器为代表的电化学电容器及以锂离子二次电池为代表的电池的电化学装置。
背景技术
以双电荷层电容器为代表的电化学电容器及以锂离子二次电池为代表的电池是一种可以容易小型化(薄型化)、轻量化的电化学装置，所以被期望用作例如携带机器(小型电子机器)等的电源或备用电源、面向电动汽车或混合式车的辅助电源。
就这样的电化学装置之中的薄型装置而言，已知有通常被称为硬币型的形状的电池。但是，该硬币型电池具有通过铆接构成外装体的金属制的上盖及下盖的端部而密封的构造，所以需要要求外装体具有充分的强度且使外装体加厚。因此，在硬币型电化学装置中，难以实现更小型化(薄型化)。另外，就构成上述外装体的上盖及下盖而言，通常使用兼作外部输出端子的装置。
相对于此，例如特开2002-313679号公报中记载了一种双电荷层电容器，其中，构成外装体的部件(集电金属)是兼作集电体(及外部输出端子)的结构，通过用热粘接部进行粘接而不是铆接该集电金属的端部而成为密封的构造，由此实现小型化(薄型化)。
但是，在实现这样的小型化(薄型化)的电化学装置中，有以下所示的问题。即，在上述特开2002-313679号公报所记载的双电荷层电容器的构造中，当将素体密封在外装体中时，不能充分确保构成外装体的兼作集电体的相对向的两个集电金属和构成素体的电极的电接触，内部电阻增大而难以得到优异的充放电特性。
发明内容
本发明就是鉴于上述目前技术中所存在的课题而完成的，其目的在于提供一种电化学装置，其中，在至少具有成为外部输出端子的部件的外装体中，能够充分确保成为该外部输出端子的部件和构成收容于外装体内的素体的电极的电接触，可以得到优异的充放电特性。
本发明人等为了达成上述目的而进行了专心研究，结果发现：构成外装体的兼作外部输出端子的两个盖体(第一盖体及第二盖体)的至少一方，通过在素体侧形成突出的凸部可以达成上述目的，从而完成了本发明。
即，本发明提供一种电化学装置，其特征在于：至少包括具有第一电极及第二电极的素体、电解质、和以密闭的状态收容素体及电解质的外装体，外装体包括相互对向的金属制的第一盖体及金属制的第二盖体和配置于第一盖体及第二盖体之间的垫圈，第一盖体、第二盖体及垫圈以划分收容素体的空间的方式来配置，在第一盖体及第二盖体中的至少一方中，在素体侧形成突出的凸部，以便第一盖体和第一电极电接触且第二盖体和第二电极电接触。
在这样的电化学装置中，通过在兼作外部输出端子的上述第一盖体及上述第二盖体之中的至少一方上形成上述凸部，可以充分确保第一盖体和第一电极、第二盖体和第二电极的电接触。
而且，在本发明的电化学装置中，如上述那样，因为可以充分确保构成外装体的盖体和构成素体的电极的电接触，所以可以降低盖体和电极的接触电阻，可以充分降低电化学装置的内部电阻。因此，本发明的电化学装置可以得到优异的充放电特性。
另外，本发明的电化学装置，通过成为例如上述特开2002-313679号公报所记载的双电荷层电容器的构造，可以形成薄型、充分降低内部电阻且具有优异的充放电特性的双电荷层电容器。而且，本发明的电化学装置也包括上述的目前的硬币型的电化学装置，这时可以形成内部电阻充分降低、具有优异的充放电特性的电化学装置。
另外，在上述电化学装置中，优选为上述凸部以其前端部挤压第一电极和/或第二电极的状态而使它们电接触的方式来形成。
这样的电化学装置成为第一盖体挤压第一电极、第二盖体挤压第二电极的状态，更充分确保第一盖体和第一电极、第二盖体和第二电极的电接触。另外，因为该凸部是在构成电化学装置的外装体的金属制的盖体上形成的部件，所以利用其刚性在确保充分挤压第一电极和/或第二电极的状态的同时，在对素体施加过剩的压力之前，通过从素体施加到凸部的压力而向凸部产生变形，不会挤坏素体等而损伤素体，可以得到盖体和电极的良好电接触。
而且，在本发明的电化学装置中，因为可以如上述那样充分确保构成外装体的盖体和构成素体的电极的电接触，所以可以降低盖体和电极的接触电阻，可以充分降低电化学装置的内部电阻。因此，本发明的电化学装置可以得到优异的充放电特性。
另外，本发明的电化学装置经过在外装体内配置素体的配置工序来形成，在配置工序中使用的素体、垫圈、第一盖体及第二盖体，素体的厚度为T1、垫圈的厚度为T2、在第一盖体和/或第二盖体上形成的凸部的高度合计为T3，优选为同时满足用下述式(1)及(2)表示的条件。
T2>T1          …(1)
T3>(T2—T1)    …(2)
此处，所谓上述素体的厚度T1的意思是层叠构成素体的第一电极及第二电极的方向的厚度，所谓上述垫圈的厚度T2的意思是与上述素体的厚度方向同样的方向的厚度。
另外，所谓在上述第一盖体和/或上述第二盖体上形成的上述凸部的高度合计为T3的意思是：当只在第一盖体及第二盖体的任一者上形成上述凸部时、是该凸部的高度；当在第一盖体及第二盖体的两者上形成上述凸部时、是在第一盖体上形成的凸部的高度和在第二盖体上形成的凸部的高度的合计值。另外，所谓上述凸部的高度的意思是：从形成有该凸部的盖体表面到该凸部前端部的高度；当在一个盖体上形成两个以上的凸部时，是两个以上的凸部高度之中的最大值。
另外，从得到盖体和电极的良好电接触的观点出发，优选为在上述盖体上形成有成为与电极电接触的部位(前端部)具有充分面积的平坦部的一个凸部。另外，在形成两个以上的凸部时，这两个以上的凸部优选为高度一致且各自的前端部成为具有充分面积的平坦部。
另外，这些T1、T2及T3的单位全都是同一单位(例如μm)，T1、T2及T3表示形成电化学装置前的各部件(素体、垫圈、第一盖体及第二盖体)的数值。
根据经由使用满足这样条件的各部件的配置工序所形成的电化学装置，通过在第一盖体和/或第二盖体上所形成的凸部，就可以成为在其前端部确实挤压第一电极和/或第二电极的状态。因此，可以得到第一盖体和第一电极以及第二盖体和第二电极的良好电接触。这时，即使上述凸部只在第一盖体及第二盖体的任一者上形成时，该凸部的前端部通过挤压第一电极及第二电极的任一者，另一电极也在没有形成凸部的另一盖体上被充分挤压，可以得到盖体和电极的良好电接触。
另外，在本发明的电化学装置中，优选为在上述第一盖体及上述第二盖体的两者上形成上述凸部。
这时，因为通过在两个盖体的两者上所形成的上述凸部可以挤压第一电极和第二电极的两者，所以与只在第一盖体及第二盖体的任一者上形成上述凸部的情况相比，可以使盖体和电极更充分地电接触。然后，通过确保盖体和电极的充分电接触，可以更充分地降低电化学装置的内部电阻，可以得到更优异的充放电特性。
再者，本发明的电化学装置，其特征在于：在第一盖体和第一电极之间及第二盖体和第二电极之间配置有具有电子传导性的集电体，所谓上述凸部和上述第一电极和/或上述第二电极，是指通过上述集电体进行电接触。
这时，因为上述凸部的前端部通过集电体挤压电极，所以与没有通过集电体的情况相比，可以更确实地防止因上述前端部的挤压而造成的电极损伤。
另外还有，在本发明的电化学装置中，上述凸部优选为通过对上述第一盖体和/或上述第二盖体实施拉深加工形成。
此处，上述所谓“拉深加工”是指用于进行所谓深拉深成形的加工，是一种使用延伸机、在具有规定形状的一对模具之间配置盖体、利用模具一边加热盖体一边加压进行延伸成形来形成上述凸部、接着根据需要进行冷却的成形加工。
因为上述凸部是通过拉深加工而形成的部件，所以在将过剩的压力施加在素体上以前，通过从素体施加到凸部上的压力，上述凸部可以容易地变形，不会挤坏素体等造成损伤，可以确保盖体和电极的充分电接触。
另外，在本发明的电化学装置中，优选上述电解质的至少一部分含在上述第一电极及上述第二电极内。由此，电化学装置可以得到更优异的充放电特性。
另外，在本发明的电化学装置中，优选上述素体具有配置于上述第一电极和上述第二电极之间的绝缘性隔膜，优选上述电解质的至少一部分含在上述隔膜内。由此，电化学装置可以得到更优异的充放电特性。
附图说明
图1是表示本发明的电化学装置的优选的一个实施方式(双电荷层电容器)的示意剖面图。
图2是图1所示的电化学装置的分解立体图。
图3是图1所示的电化学装置的分解剖面图。
图4是表示热处理及加压处理的顺序的一例的说明图。
图5是用于说明在对盖体实施拉深加工时的顺序的说明图。
图6是表示本发明的电化学装置的另一个实施方式(双电荷层电容器)的示意剖面图。
具体实施方式
以下，结合优选实施方式，参照附图详细地说明本发明的电化学装置。另外，在附图说明中，对同一部分或相当部分标记同一符号，省略重复的说明。另外，附图的尺寸比例不限于图示的比率。
图1是表示本发明的电化学装置的优选的一个实施方式(双电荷层电容器)的示意剖面图，图2是图1所示的电化学装置的分解立体图，图3是图1所示的电化学装置的分解剖面图。
如图1所示，双电荷层电容器1由以阳极集电体12、阳极10(第一电极)、隔膜40、阴极20(第二电极)及阴极集电体14这样的顺序依次层叠的素体60、和在阳极10、阴极20及隔膜40内所含有的液状电解质(没有图示)、和以密闭的状态收容该素体60的外装体50构成。另外，外装体50由相互对向的金属制的上盖52(第一盖体)及金属制的下盖54(第二盖体)、和配置于上盖52与下盖54之间的电绝缘性的垫圈56构成，上盖52、下盖54及垫圈56，以将收容素体60的空间进行划分的方式来配置。然后，分别在上盖52及下盖54上形成向素体60一侧突出的凸部52a及凸部54a。另外，上盖52及下盖54分别成为兼作双电荷层电容器1的外部输出端子的部件。
这样的双电荷层电容器1，如图2及图3所示，通过将含有电解质的素体60收容在由上盖52、下盖54及垫圈56构成的外装体50内且分别粘接上盖52和下盖54和垫圈56并以成为密闭的状态形成。这时，上盖52和下盖54成为电绝缘的状态。
然后，在具有这样结构的双电荷层电容器1中，通过分别在上盖52上形成凸部52a、在下盖54上形成凸部54a，凸部52a的前端部52b通过阳极集电体12挤压阳极10，成为电接触于阳极10的状态，凸部54a的前端部54b通过阴极集电体14挤压阴极20，成为电接触于阴极20的状态。由此，通过阳极集电体12充分地确保上盖52和阳极10的电接触，并且，通过阴极集电体14充分地确保下盖54和阴极20的电接触。
这样，在上述双电荷层电容器1中，因为充分地确保上盖52及下盖54和阳极10及阴极20的电接触，所以可以充分地降低上盖52及下盖54和阳极10及阴极20的接触电阻，可以充分地降低双电荷层电容器1的内部电阻。其结果是，双电荷层电容器1可以得到优异的充放电特性。另外，在双电荷层电容器1中，因为上盖52及下盖54的凸部52a、54a分别成为挤压阳极10及阴极20的状态，所以稳定地确保上盖52及下盖54和阳极10及阴极20良好的电接触。因此，当在制造多个双电荷层电容器1时，可以充分地降低所制造的每个双电荷层电容器1的内部电阻的偏差，可以得到稳定品质的双电荷层电容器1。
这样的双电荷层电容器1优选为经过在外装体50内配置素体60的配置工序来形成，在该配置工序中所使用的各部件(素体60、垫圈56、上盖52及下盖54)，如图3所示，设定素体60的厚度为T1、垫圈56的厚度为T2、在上盖52上形成的凸部52a的高度T3a和在下盖54上形成的凸部54a的高度T3b的合计(T3a+T3b)为T3，则T1、T2及T3优选为同时满足用下述式(1)及(2)表示的条件。
T2>T1          …(1)
T3>(T2—T1)    …(2)
另外，上述凸部52a的高度T3a是从形成该凸部52a的上盖52的表面52c到该凸部52a的前端部52b的高度，上述凸部54a的高度T3b是从形成该凸部54a的下盖54的表面54c到该凸部54a的前端部54b的高度。
此处，可将T3适宜地调节在下述这样的范围内，即，在凸部52a、54a的前端部52b及54b处，充分地挤压阳极10及阴极20而使它们成为电接触的状态，而不会挤坏素体60等损伤素体60。只要在该范围内，T3的上限值没有特别限制。
另外，T1、T2及T3分别是在形成双电荷层电容器1以前的状态的各部件的数值，在形成双电荷层电容器1时，例如构成素体60的阳极集电体12及阴极集电体14受到凸部52a、54a的挤压而变形，在集电体12、14的表面形成凹部，相反，因凸部52a、54a受到素体60的挤压，凸部52a、54a产生变形，它们的高度(T3a、T3b)也可以变低。另外，当在形成双电荷层电容器1时进行压制时，例如垫圈56也可以因热及压力而被压缩。即，在形成双电荷层电容器1后，当设定素体60的厚度为T10、垫圈56的厚度为T20、在上盖52上所形成的凸部52a的高度T30a和在下盖54上所形成的凸部54a的高度T30b的合计为T30时，T1和T10、T2和T20及T3和T30也可以分别不同。
通过使用满足用上述式(1)及(2)表示的条件的各部件而形成双电荷层电容器1，在凸部52a、54a的前端部52b、54b处，可以成为确实地挤压阳极10及阴极20的状态。因此，可以得到上盖52和阳极10以及下盖54和阴极20的良好电接触，可以充分地降低双电荷层电容器1的内部电阻。由此，双电荷层电容器1可以得到优异的充放电特性。
接着，详细地说明构成上述双电荷层电容器1的各部件。
素体60具有以阳极集电体12、阳极10(第一电极)、隔膜40、阴极20(第二电极)及阴极集电体14这样的顺序依次层叠的结构。
另外，在双电荷层电容器1的说明中所使用的“阳极”及“阴极”，为了在说明上方便，是以双电荷层电容器1的放电时的极性为基准所决定的。
构成素体60的阳极10及阴极20由含有电子传导性的多孔体粒子的多孔体层构成。
就多孔体层的构成材料而言，没有特别限定，可以使用与在公知的双电荷层电容器中所使用的构成碳电极等分极性电极的多孔体层中所使用的物质同样的材料。例如，可以使用将通过对原料碳(例如通过将石油系重油的流动接触分解装置的底油或减压蒸馏装置的残油作为原料油的延迟焦化器制造的石油焦炭)进行活化处理而得到的碳材料(例如活性碳)作为构成材料的主成份的物质。其它条件(除粘合剂等碳材料以外的构成材料的种类及其含量)没有特别限定。也可以添加例如用于赋予碳粉末以导电性的导电助剂(碳黑等)和例如粘合剂(聚四氟乙烯(PTFE)等)。
此处，就上述导电助剂而言，除了碳黑以外，还可以使用粉末石墨等，就上述粘合剂而言，除了PTFE以外，还可以使用PVDF、PE、PP、氟橡胶等。
阳极集电体12及阴极集电体14，只要是能够充分地向阳极10及阴极20进行电荷移动的良导体，就没有特别限定，可以使用在公知的双电荷层电容器中所使用的集电体。例如，可以举出铝等金属箔等，就金属箔而言，可以使用进行了蚀刻加工的金属箔或压延加工的金属箔等，而没有特别限制。
该阳极集电体12及阴极集电体14的厚度，没有特别限制，但从实现双电荷层电容器1的小型化(薄型化)及轻量化的观点出发，优选为20～100μm，更优选为20～50μm。
配置于阳极10和阴极20之间的隔膜40，只要是由绝缘性的多孔体形成，就没有特别限定，可以使用在公知的双电荷层电容器中所使用的隔膜。例如，就绝缘性的多孔体而言，可以举出由选自聚乙烯、聚丙烯或聚烯烃构成的薄膜的层叠体或上述树脂的混合物的延伸膜、或、纤维素、聚酯及聚丙烯中的至少一种构成材料构成的纤维无纺布。
素体60是以上述的阳极集电体12、阳极10、隔膜40、阴极20及阴极集电体14这样的顺序依次层叠而成的元件，阳极集电体12、阳极10、阴极20及阴极集电体14各自的侧端面，优选为在同一垂直面上一致地形成。另外，优选为相对于该侧端面以隔膜40的侧端面向外侧突出的方式形成。
作为液状电解质的电解质溶液(没有图示)，含浸于阳极10、阴极20及隔膜40的内部，还可以填充于外装体50的内部空间。
对于电解质溶液没有特别限定，可以使用在公知的双电荷层电容器中所使用的电解质溶液(电解质水溶液、使用有机溶剂的电解质溶液)。但是，由于电解质水溶液的电化学分解电压较低，电容器的耐用电压较低而受到限制，所以优选为使用有机溶剂的电解质溶液(非水电解质溶液)。
另外，对于电解质溶液的种类没有特别限定，但通常考虑到溶质的溶解度、解离度、液的粘性来进行选择，优选为高导电率且高电位窗(分解开始电压较高))的电解质溶液。例如，就代表例而言，使用将四乙基铵四氟硼酸盐这样的季铵盐溶解于碳酸丙烯酯、碳酸二乙烯酯、乙腈等有机溶剂中的溶液。另外，这时，需要严格地管理混入水分。
此时，在本发明中，电解质溶液也可以是除液状的状态以外的通过添加凝胶化剂而得到的凝胶状电解质。另外，代替液状的电解质，也可以使用固态高分子电解质等固态电解质。
以密闭状态收容这些素体60及电解质溶液的外装体50由上盖52、下盖54及垫圈56构成。
上盖52及下盖54，只要是金属制的部件可以充分进行电荷的移动的良导体就没有特别限定，可以举出例如镍箔、铝箔、铝合金箔、不锈钢箔、铜箔等。
在该上盖52及下盖54上分别形成向素体60侧突出的凸部52a及凸部54a，该凸部52a、54a以其前端部52a、54a分别挤压阳极10及阴极20的状态而使这些阳极和阴极电接触的方式来形成。
在此，凸部52a及凸部54a的形状，只要是不会损伤素体60、可以充分地确保上盖52及下盖54和阳极10及阴极20的电接触的形状，就没有特别限定，但从更充分地降低双电荷层电容器1的内部电阻的观点考虑，如上述的那样，上述凸部52a、54a优选为各个前端部52b、54b是成为具有充分面积的平坦部的一个凸部。另外，当在上盖52及下盖54的表面上分别形成两个以上的凸部52a、54a时，这两个以上的凸部优选为高度一致且各个前端部成为具有充分面积的平坦部。而且，凸部52a、54a中的上述平坦部的面积，优选为与素体60中的该凸部52a、54a接触的面(阳极集电体12、阴极集电体14)的面积的5％以上。由此，可以更充分地降低双电荷层电容器1的内部电阻。
另外，凸部52a、54a的高度(T3a及T3b)根据上述素体60的厚度调节，只要是不损伤素体60、可以充分地确保上盖52及下盖54和阳极10及阴极20的电接触的高度，就没有特别限定，但优选将凸部52a、54a的高度(T3a及T3b)的合计T3调节为满足上述式(2)的条件。
垫圈56只要是由以电绝缘的状态可以粘接上盖52和下盖54的材料形成的部件，就没有特别限制，可以使用通过热与金属粘接的电绝缘性的树脂。就形成这样的垫圈56的树脂而言，可以举出例如聚丙烯、酸改性聚丙烯、酸改性聚乙烯、环氧树脂、PVdF、PVdC等电绝缘性的树脂等。
该垫圈56的厚度根据上述素体60的厚度调节，只要是可以形成双电荷层电容器1的厚度就没有特别限制，优选调节为满足上述式(1)及(2)的条件。
接着，说明上述双电荷层电容器1的制造方法的一例。
素体60的制造方法没有特别限定，可以使用在公知的双电荷层电容器1的制造中所采用的公知的薄膜制造技术。
具体地说，首先通过将活化处理完的活性碳等碳材料、用于赋予导电性的导电助剂(碳黑等)、粘接剂(PTFE等)等的用于形成作为阳极10及阴极20的多孔体层的构成材料投入到可以溶解或分散上述粘接剂的溶剂(MIBK等)中并混合，调制多孔体层形成用涂布液。
接着，将多孔体层形成用涂布液涂布在阳极集电体12上并使之干燥，形成阳极10。这时，可以使用压延辊压制阳极集电体12和干燥后的阳极10。另外，用同样的顺序，在阴极集电体14上形成阴极20。
接着，以接触的状态(非粘接状态)，将隔膜40配置于在阳极集电体12上形成的阳极10和在阴极集电体14上形成的阴极20之间，形成层叠体。
在此，就上述层叠体而言，当成为阳极10及阴极20的电极(多孔体层)是碳电极(分极性电极)时，例如，利用公知的方法，使用活化处理过的活性碳等碳材料也可以制作薄片状的电极(阳极10及阴极20)。这时，例如将碳材料粉碎成5～100μm左右并整理粒度后，添加例如用于赋予碳粉末以导电性的导电助剂(碳黑等)和例如粘接剂(PTFE等)并混炼，压延拉伸混炼物从而制造成形为薄片状。
于是，在阳极10和阴极20之间以接触的状态(非粘接状态)配置隔膜40的同时，阳极集电体12、阳极10、隔膜40、阴极20及阴极集电体14以这样的顺序配置，形成层叠体。
接着，通过对上述这样形成的层叠体实施以下的热处理及加压处理，完成素体60。关于该热处理及加压处理，基于图4进行说明。图4是表示使用进行热处理及加压处理的手段(热压制)进行热处理及加压处理的顺序的一例的说明图。
首先，如图4(a)所示，将上述层叠体61配置于作为一对加热部件的板状的模具91及板状的模具92之间。接触于模具91的层叠体61的面(加热的面)及接触于模具92的层叠体61的面(加热的面)都设定为层叠体61的大小以上。
接着，如图4(b)所示，用模具91和模具92夹住层叠体61，一边挤压层叠体61一边加热，进行热处理及加压处理。在此，热处理的温度为不软化隔膜的温度，例如优选为150～250℃。另外，压力优选为20～200kg/cm2。由此，如图4(c)所示，可以得到阳极集电体12、阳极10、隔膜40、阴极20及阴极集电体14被一体化的状态的层叠体即素体60。
另外，图4(a)是表示在进行热处理及加压处理前的层叠体61的图，图4(b)是表示对层叠体61进行热处理及加压处理的状态的图，图4(c)是表示对层叠体61进行热处理及加压处理而得到的素体60的图。
如上述那样形成素体60后，将该素体60浸渍在电解质溶液中，因减压而使阳极10、阴极20及隔膜40的空孔内含浸电解质溶液。
接着，将素体60和素体60内所含有的电解质溶液配置于由上盖52、下盖54及垫圈56构成的外装体50内，以密闭的状态将素体60收容于外装体50内。
此时，上盖52及下盖54中的凸部52a、54a，例如如以下那样通过对上盖52及下盖54实施拉深加工来形成。关于实施该拉深加工的顺序，基于图5进行说明。
首先，如图5(a)所示，准备形成根据素体60的大小决定的规定形成及规定大小的沟94A(凹部)的第一加热部件—模具94和具有考虑上盖52的厚度及沟94A的形状及大小的凸部95A的第二加热部件—模具95，将上盖52配置于它们之间。另外，在图5(a)及图5(b)中，沟94A的形状形成为近乎台形。
接着，如图5(b)所示，以模具94的形成沟94A的面和模具95的凸部95A啮合的方式，慢慢挤压形成上盖52的凸部52a的部位，使之变形。这时，可以将模具94及模具95之中的至少一者的部件温度加热到规定的温度(例如20～90℃)。由此，如图5(c)所示，得到形成凸部52a的上盖52。另外，关于下盖54也可以用同样的顺序实施拉深加工。
另外，图5(a)是表示实施拉深加工前的上盖52的图，图5(b)是表示对上盖52进行拉深加工的状态的图，图5(c)是表示通过拉深加工形成凸部52a的上盖52的图。
当将素体60收容在由这样形成凸部的上盖52及下盖54和垫圈56构成的外装体50内时，首先，以包围素体60的方式配置垫圈56，接着，以夹住素体60的方式配置上盖52及下盖54，形成密闭前的双电荷层电容器1的构造(以下称为“装置构造体”)。
接着，对所形成的装置构造体，实施使用图4说明的热处理及加压处理，热粘接上盖52和下盖54及垫圈56。此时，热处理的温度是可以热粘接垫圈56和上盖52及下盖54且是不会因热使素体60恶化的范围的温度，例如，优选为150～200℃。另外，压力在通过对素体60施加过剩的压力而素体60不产生损伤的范围内，优选为1～10kg/cm2。由此，可以形成以密闭状态将素体60收容于由上盖52、下盖54及垫圈56构成的外装体50内的双电荷层电容器1。
以上，详细地说明了本发明的优选实施方式，但本发明并不限定于上述实施方式。例如，在上述实施方式中，说明了含有阳极集电体12及阴极集电体14构成素体60的情况，但素体60也可以不含有集电体而由阳极10、阴极20及隔膜40构成。这时，上盖52及下盖54分别成为兼作阳极集电体12及阴极集电体14的结构。
另外，在上述实施方式中，说明了素体60成为分别各具有一个阳极集电体12、阳极10、隔膜40、阴极20及阴极集电体14的结构，但素体60具有两个以上由阳极10、隔膜40及阴极20构成的单位层叠体，也可以成为这两个以上的单位层叠体之间分别配置集电体的结构。
而且，在上述实施方式中说明的双电荷层电容器也可以是图6所示那样的硬币型双电荷层电容器2。这时，下盖54具有下端封闭上端开放的圆筒状的圆筒部和从该圆筒部的上端部向外侧突出地形成为圆环状的凸缘，上盖52的端部的结构是使绝缘性的垫圈56介于与下盖54的凸缘之间、以上下夹住下盖54的凸缘的方式铆接在凸缘上的结构。而且，除这样的结构以外，具有与上述实施方式所示的构成完全同样的构成。
另外，在上述实施方式的说明中，说明了电化学装置是双电荷层电容器的情况，但本发明的电化学装置并不限定于双电荷层电容器，例如可以是模拟容量电容器、假(pseudo)电容器、氧化还原电容器等电化学电容器及锂离子二次电池等二次电池或一次电池。
实施例
以下，基于实施例及比较例更具体地说明本发明，但本发明并不限定于以下的实施例。
(实施例1)
利用以下的顺序，制作具有与图1所示的双电荷层电容器1同样结构的双电荷层电容器。
(1)素体的制作
阳极(第一电极)及阴极(第二电极)利用以下的顺序制作。首先，将实施了活化处理的活性碳材料(活性碳)、作为粘合剂的热塑性树脂(氟橡胶)和导电助剂(碳黑)以其质量比是碳材料:导电助剂:粘合剂＝8:1:1的方式配合，将配合物投入到溶剂MIBK(甲基异丁基酮)中并混合，调制电极形成用涂布液(以下称为“涂布液L1”)。
接着，将该涂布液L1均匀地涂布在由铝箔构成的集电体(厚度：20μm)的一个面上。然后，通过干燥处理，从涂膜中除去MIBK，再使用压延辊压制由集电体和干燥后的涂膜构成的层叠体，制作了在由铝箔构成的集电体的一个面上形成有电子传导性的多孔体层(成为阳极或阴极的层，厚度：10μm)的层叠体。
接着，利用模具冲压该层叠体，制作两个切成大小为7.2mm×7.2mm的物件，用这两个层叠体夹住由再生纤维素无纺布构成的隔膜(7.4mm×7.4mm、厚度：50μm)，使用图4所示的进行热处理及加压处理的手段(热压)，热压着两个层叠体和隔膜。另外，热处理温度为230℃、压力为90kg/cm2，处理时间为40秒。由此，制作阳极集电体、阳极、隔膜、阴极及阴极集电体以该顺序被层叠的素体。
接着，在减压(2～10mmHg)下，将电解质溶液(1.2mol/L三乙基甲基铵四氟化硼盐的碳酸丙烯酯溶液)注入到所得到的素体内(阳极、阴极及隔膜内)后，回到大气压，擦去多余的电解质溶液，制作含有电解质溶液的素体。另外，素体的厚体T1为90μm。
(2)双电荷层电容器的制作
将外径尺寸为12mm×12mm、并且冲压中央部7.5mm×7.5mm范围的改性聚丙烯制的垫圈(厚度T2为150μm)以包围含有上述电解质溶液的素体的方式来配置，将其用外径尺寸为12mm×12mm、通过拉深加工在中央部7.4mm×7.4mm范围具有高度(T3a及T3b)为50μm的凸部而形成的镍箔制的上盖及下盖(厚度为20μm)夹住，形成装置构造体。
接着，使用进行图4所示的热处理及加压处理(热压)的手段，以夹住150μm厚的隔板(spacer)的状态压制上述装置构造体，热粘接上盖及下盖和垫圈。另外，热处理温度为200℃、压力为15kg/cm2，处理时间为5秒。由此，制作具有与图1所示的装置同样构成的全体厚度为150μm的双电荷层电容器。另外，实施例1的双电荷层电容器的结构是，在上盖形成的凸部以其前端部挤压阳极的状态电接触于阳极，在下盖形成的凸部以其前端部挤压阴极的状态电接触于阴极。
(比较例1)
除上盖及下盖分别使用没有凸部的平板状的盖体、垫圈的厚度为90μm、隔板的厚度为130μm而进行压制以外，其它与实施例1一样，制作全体厚度为130μm的双电荷层电容器。
(比较例2)
除上盖及下盖分别使用没有凸部的平板状的盖体、垫圈的厚度为90μm、不使用隔板而进行挤压以外，其它与实施例1一样，制作全体厚度为125μm的双电荷层电容器。
(比较例3)
除上盖及下盖分别使用没有凸部的平板状的盖体、在压制处理中不进行加压、维持使加热部件接触上盖及下盖的状态、只在减压下(2～10mmHg)进行加热、热粘接上盖及下盖和垫圈以外，其它与实施例1一样，制作全体厚度为190μm的双电荷层电容器。
[电化学装置的特性评价试验]
(1)等价串联电阻的测定
分别制作5个实施例1及比较例1～3的双电荷层电容器，关于各5个双电荷层电容器(No.1～5)，如下所示，测定等价串联电阻(ESR)。即，在测定环境温度25℃、相对湿度为60％的条件下，利用流过频率为1KHz、电流为10mA时的电压的变化量，算出ESR[Ω]。其结果如表1所示。
(2)充电试验
关于实施例1及比较例1～3的No.1～5的双电荷层电容器，进行额定电流充电后，比较例1的No.3及比较例2的No.1～5的双电荷层电容器不能进行充电。由此认为：比较例1的No.3及比较例2的No.1～5的的双电荷层电容器被挤坏而短路。
表1
Figure C200410102659D00181
由表1所示的结果及充电试验的结果可知确认了：实施例1的双电荷层电容器与各比较例相比，素体没有被挤坏而充分降低了内部电阻。另外，还确认了：即使在制造多个双电荷层电容器时，充分降低了每个双电荷层电容器的内部电阻的偏差。
由以上确认了：根据本发明的电化学装置，不会挤坏素体等而造成损伤，充分地确保了上盖及下盖和阳极及阴极的电接触，充分地降低了内部电阻。由此确认了：本发明的电化学装置得到了优异的充放电特性。
如以上说明的那样，根据本发明的电化学装置，就可以确保构成外装体的兼作外部输出端子的两个盖体和构成素体的电极的电接触，内部电阻被充分地降低，可以得到优异的充放电特性。

Claims (8)

1.一种电化学装置，其特征在于：
至少包括：具有第一电极及第二电极的素体；
电解质；和
以密闭状态收容所述素体及所述电解质的外装体，
所述外装体由相互对向的金属制的第一盖体及金属制的第二盖体、和配置于所述第一盖体及所述第二盖体之间的垫圈构成，
在所述第一盖体及所述第二盖体之中的至少一者中形成向所述素体侧突出的凸部，以便所述第一盖体与所述第一电极电接触、且所述第二盖体与所述第二电极电接触，
经由在所述外装体内配置所述素体的配置工序来形成所述电化学装置，
在所述配置工序中所使用的所述素体、所述垫圈、所述第一盖体及所述第二盖体，设定所述素体的厚度为T1、所述垫圈的厚度为T2、在所述第一盖体和/或所述第二盖体上所形成的所述凸部的高度合计为T3，它们同时满足用下述式(1)及(2)表示的条件，
T2>T1      …(1)
T3>(T2一T1)…(2)。
2.如权利要求1所述的电化学装置，其特征在于：所述凸部以其前端部挤压所述第一电极和/或第二电极的状态而使它们电接触的方式来形成。
3.如权利要求1所述的电化学装置，其特征在于：在所述第一盖体及所述第二盖体的两者上形成所述凸部。
4.如权利要求1所述的电化学装置，其特征在于：
将具有电子传导性的集电体配置于所述第一盖体和所述第一电极之间以及所述第二盖体和所述第二电极之间，
所述凸部与所述第一电极和/或所述第二电极，通过所述集电体进行电接触。
5.如权利要求1所述的电化学装置，其特征在于：所述电解质的至少一部分含浸于所述第一电极及所述第二电极内。
6.如权利要求1所述的电化学装置，其特征在于：所述第一盖体及所述第二盖体具有实质上相同的形状。
7.如权利要求1所述的电化学装置，其特征在于：所述素体具有配置于所述第一电极和所述第二电极之间的绝缘性隔膜。
8.如权利要求7所述的电化学装置，其特征在于：所述电解质的至少一部分含浸于所述隔膜内。
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