CN105556706A - 蓄电装置 - Google Patents

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collector
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上田光保
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Abstract

本发明涉及一种蓄电装置，所述蓄电装置包含以下：电极组，所述电极组包含多个第一电极、多个第二电极和使所述第一与第二电极彼此电绝缘的隔膜；电解质；壳，所述壳包含所述电极组和所述电解质且具有开口；密封所述开口的密封板；第一端子板，所述第一端子板位于所述密封板的第一主面侧上且具有第一外部端子；第一连接构件，所述第一连接构件将所述第一电极电连接至所述第一端子板；和第一垫片，所述第一垫片使所述第一端子和所述第一连接构件与所述密封板电绝缘。

Description

蓄电装置
技术领域
本发明涉及包含电极组的蓄电装置，所述电极组包含第一电极、第二电极和置于所述电极之间的隔膜，且特别涉及连接所述电极和外部端子的连接结构的改进。
本申请要求基于以下日本专利申请的优先权权益：2013年9月18日提交的2013-193565和2013年9月24日提交的2013-197132，通过参考并入它们的整个内容。
背景技术
近年来，已经开发了用于个人数字助理、电动车辆、家用电力存储装置等的蓄电装置。在所述蓄电装置中，已经对电容器和非水电解质二次电池进行了积极研究。特别地，高度期待例如锂离子电容器、双电层电容器、锂离子电池和钠离子电池的开发。
这种蓄电装置包含电解质和电极组，所述电极组包含第一电极、第二电极和置于所述电极之间的隔膜。所述电极各自包含集电器(电极芯)和负载在所述集电器上的活性材料。在现有技术中，集电器通常由金属箔形成。
当蓄电装置具有矩形壳时，通常利用包含至少一个电极用外部端子的密封板密封所述壳的开口(参考专利文献1～专利文献3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2012-109219号公报
专利文献2：日本专利特开2011-181485号公报
专利文献3：日本专利特开2011-204469号公报
发明内容
技术问题
例如，在专利文献1中公开的蓄电装置中，通过外部端子铆接连接至电极和密封板的引线从而将外部端子固定至密封板。在专利文献1中，这种引线被称为“集电器”。
当通过外部端子铆接连接至电极和密封板的引线时，在从例如密封板的外表面(附着至壳的密封板的外表面)将外部端子的轴向部插入在密封板中形成的通孔和在引线中形成的通孔时，将外部端子的轴向部的头部压扁。因此，将引线、密封板和外部端子彼此紧固。然而在这种情况下，需要在单独支撑密封板、外部端子和引线的同时进行它们的紧固操作。这增加了设置以上外部端子的难度。
技术方案
根据本发明的一方面，提供一种蓄电装置，所述蓄电装置包含：
电极组，所述电极组包含多个第一电极、多个第二电极和使所述多个第一电极与所述多个第二电极电绝缘的隔膜；
电解质；
壳，所述壳具有开口并容纳所述电极组和所述电解质；
密封板，其密封所述壳的所述开口；
第一端子板，所述第一端子板包含第一外部端子，且配置在所述密封板的第一主面侧上；
第一连接构件，所述第一连接构件使所述多个第一电极和所述第一端子板电连接；和
第一垫片，所述第一垫片使所述第一端子板和所述第一连接构件与所述密封板电绝缘，
其中所述第一电极各自包含片状第一集电器和负载在所述第一集电器上的第一活性材料，
所述第二电极各自包含片状第二集电器和负载在所述第二集电器上的第二活性材料，
在所述隔膜置于中间的状态下对所述第一电极和所述第二电极进行交替堆叠，
所述第一连接构件包含电连接至所述多个第一电极的第一引线和电连接至所述第一引线并固定至所述第一引线的第一铆钉，
所述密封板、所述第一端子板和所述第一垫片分别具有同轴布置且插入有所述第一铆钉的第一通孔、第二通孔和第三通孔，以及
通过插入到所述第一通孔、所述第二通孔和所述第三通孔中的所述第一铆钉，所述第一端子板和所述第一垫片被紧固到所述密封板。
有益效果
可以将外部端子容易地固定至密封蓄电装置的壳的开口的密封板，且可以将外部端子和对应的电极彼此电连接。因此，可以容易地制造蓄电装置。
附图说明
[图1]为示出根据本发明的实施方式的蓄电装置的外观的立体图。
[图2]为示出在从前面观察蓄电装置时的内部结构的部分截面图。
[图3A]为沿图2的线IIIA-IIIA取的截面图。
[图3B]为沿图2的线IIIB-IIIB取的截面图。
[图4]为示出袋状隔膜中的第一电极在袋状隔膜的一个表面被除去的状态下的正面图。
[图5]为示出第二电极的正面图。
[图6A]为示出第一电极和第一端子板的连接结构的部分截面图。
[图6B]为示出第二电极和第二端子板的连接结构的部分截面图。
[图7](a)、(b)和(c)分别为示出第一引线结构的正面图、俯视图和侧面图。
[图8]为示出壳的开口边缘和密封板的周边部的优选接合结构的截面图。
[图9]为示出壳的开口边缘和密封板的周边部的典型接合结构的截面图。
[图10]示意性示出第一集电器的一部分骨架的实例结构。
[图11]为示出其中第一集电器填充有电极混合物的状态的截面示意图。
[图12]为示出电极组的实例的截面图。
[图13]为示出其中将具有相同极性的电极组的实例的电极彼此电连接的状态的截面图。
[图14A]为电极组的放大的部分截面图，其示出根据本发明的另一个实施方式的蓄电装置的主要部分。
[图14B]为示出其它实施方式的变体的电极组的部分截面图。
具体实施方式
[发明实施方式的概述]
根据本发明的一方面的蓄电装置包含：电极组，所述电极组包含多个第一电极、多个第二电极和使所述多个第一电极与所述多个第二电极电绝缘的隔膜；电解质；壳，所述壳具有开口并容纳所述电极组和所述电解质；和密封板，所述密封板密封所述壳的所述开口。所述蓄电装置还包含：第一端子板，所述第一端子板包含第一外部端子，且配置在所述密封板的第一主面(附着至壳的密封板的外表面)侧上；第一连接构件，所述第一连接构件使所述多个第一电极和所述第一端子板电连接；和第一垫片，所述第一垫片使所述第一端子板和所述第一连接构件与所述密封板电绝缘。
所述第一电极各自包含片状第一集电器和负载在所述第一集电器上的第一活性材料。所述第二电极各自包含片状第二集电器和负载在所述第二集电器上的第二活性材料。在所述隔膜置于中间的状态下所述第一电极和所述第二电极进行交替堆叠。
所述第一连接构件包含电连接至所述多个第一电极的第一引线和电连接至所述第一引线的第一铆钉。所述密封板具有插入第一铆钉的第一通孔，所述第一端子板具有插入第一铆钉的第二通孔，且所述第一垫片具有插入第一铆钉的第三通孔。将所述第一通孔、所述第二通孔和所述第三通孔同轴布置。通过插入到所述第一通孔、所述第二通孔和所述第三通孔的所述第一铆钉，所述第一端子板和所述第一垫片被紧固到所述密封板。在此，将铆钉的一部分压扁到第一端子板上。
在根据该实施方式的蓄电装置中，如上所述，用于使例如多个第一电极的第一集电器和包含第一外部端子的第一端子板电连接的第一连接构件包含第一引线和电连接至第一引线并且固定至第一引线的第一铆钉。因此，从密封板的第二主面(附着至壳的密封板的内表面)将第一铆钉的尖端(第一头部)插入到在密封板、第一端子板等中形成的通孔(第一通孔、第二通孔和第三通孔)中，并且例如在密封板的外表面处将尖端压扁(使尖端压扁到第一端子板上)。仅通过该过程，可以将第一端子板固定至密封板。通过使第一引线和多个第一电极电连接，可以将第一电极和第一外部端子彼此电连接。因此，可以在第一连接构件置于中间的状态下将包含第一电极的电极组固定至密封板。通过进行例如焊接可以将第一铆钉固定至第一引线。
如下所述，通过与第一电极的连接结构相同的连接结构也可以将第二电极连接至第二外部端子。在这种情况下，利用两个连接构件(第一连接构件和第二连接构件)将电极组固定至密封板。可以在将各个连接构件附着至密封板之前，或在将各个连接构件附着至密封板之后，将电极(电极组)附着至连接构件。考虑到与密封板中形成的孔对准的容易性，优选在将各个连接构件附着至密封板之后将电极(电极组)附着至连接构件。
在以上的任一种情况下，优选地，将电极组固定至密封板，然后将电极组插入壳中。
当通过第一连接构件的第一铆钉将第一端子板固定至密封板时，可以通过例如将第一端子板粘贴在密封板上而将第一端子板暂时固定至密封板。因此，容易以堆叠的方式支撑第一端子板和密封板。可以预先将垫片附着至密封板和第一连接构件。因此，基本上仅通过独立地支撑两个构件(堆叠在密封板上的第一端子板和第一连接构件)就可以将第一端子板附着至密封板。因此，与其中需要将三个以上的构件相互对准的现有技术相比(例如专利文献1)，可以容易地紧固各个构件。
通过以上流程，可以以相当简单的操作将第一端子板(或第一外部端子)附着至密封板。因此，也容易使这种操作自动化，这使得容易制造蓄电装置。
如上所述，根据该实施方式的蓄电装置可以包含：第二端子板，所述第二端子板包含第二外部端子，且在第二端子板与第一端子板绝缘的同时配置在所述密封板的第一主面侧上；第二连接构件，所述第二连接构件使所述多个第二电极和所述第二端子板电连接；和第二垫片，所述第二垫片使所述第二端子板和所述密封板电绝缘。在此，如在第一连接构件中一样，所述第二连接构件也可以包含电连接至所述多个第二电极的第二引线和电连接至所述第二引线并固定至所述第二引线的第二铆钉。通过进行例如焊接也可以将第二铆钉固定至第二引线。
在密封板中可以形成插入第二铆钉的第四通孔，且在第二端子板中可以形成插入第二铆钉的第五通孔。在第二垫片中可以形成插入第二铆钉的第六通孔。将第四通孔、第五通孔和第六通孔同轴布置。通过插入到第四通孔、第五通孔和第六通孔的第二铆钉可以将第二端子板和第二垫片紧固至密封板。以上结构所产生的效果与关于第一连接构件所述的效果相同。在此，将第二铆钉的一部分压扁到第二端子板上。
第一铆钉包括位于密封板的第一主面侧(外侧)的第一头部和位于密封板的第二主面侧(内侧)的第一大直径部。密封板、第一端子板和第一垫片夹在第一头部和第一大直径部之间。第一铆钉可以包括在将构件彼此紧固时直径增大的第一扩大部，第一扩大部位于第一大直径部和第一头部之间。由于第一铆钉包含第一扩大部，所以在将构件紧固之前可以相对容易地将第一铆钉插入例如第一通孔(特别是第三通孔)。因此，可以实现第一铆钉组装的容易性。通过将例如第一大直径部焊接至第一引线可以将第一铆钉固定至第一引线。
在将第一铆钉插入第一通孔等中以紧固构件之后，通过增大第一扩大部的直径可以容易地提高第一铆钉对第一通孔等的附着性。特别地，通过提高第一垫片的第三通孔与第一铆钉之间的附着性可以容易地提高壳的密封性。
第二铆钉也可以包含位于密封板的外侧(第一主面侧)的第二头部和位于密封板的内侧(第二主面侧)的第二大直径部。密封板、第二端子板和第二垫片夹在第二头部和第二大直径部之间。第二铆钉也可以包含在将构件彼此紧固时直径增大的第二扩大部，第二扩大部位于第二大直径部和第二头部之间。由于第二铆钉包括第二扩大部，所以可以相对容易地将第二铆钉插入例如第四通孔(特别是第六通孔)中。因此，可以实现第二铆钉组装的容易性。通过将例如第二大直径部焊接至第二引线可以将第二铆钉固定至第二引线。如上所述，可以以与第一铆钉相同的方式设置第二铆钉，由此可以产生相同的效果。
第一集电器包含第一金属多孔体。例如，当第一电极为用于锂离子电容器或非水电解质二次电池的正极时，优选将包含铝的金属多孔体用作第一集电器。当第一电极为用于锂离子电容器或非水电解质二次电池的负极时，优选将包含铜的金属多孔体用作第一集电器。
为了增加蓄电装置的容量，期望尽可能多地增加每单位面积集电器负载的活性材料的量。然而，如果将大量活性材料负载在现有技术中的金属箔集电器上，则活性材料层的厚度增加，这增大了活性材料与集电器之间的平均距离。结果，电极的集电性劣化，且活性材料与电解质之间的接触受到限制，这使得容易损害充放电特性。
因此，优选将具有连通孔的有高孔隙率的金属多孔体用作集电器。通过例如如下制造金属多孔体：在具有连通孔的发泡树脂诸如发泡聚氨酯的骨架表面上形成金属层，使发泡聚氨酯热分解，然后将金属还原。
多个第一集电器优选各自包含用于与相邻的第一集电器实现电连接的耳片状第一连接部。优选地，配置多个第一集电器的第一连接部，使得在片状第一导电垫片置于所述第一连接部之间的状态下所述第一连接部在电极组的堆叠方向上相互重叠，且所述第一连接部通过第一紧固构件相互紧固。
第二集电器也可以包含第二金属多孔体。多个第二集电器也可以各自包含用于实现与相邻的第二集电器电连接的耳片状第二连接部。可以将第二连接部在片状第二导电垫片置于其间的条件下在电极组的堆叠方向以相互重叠的方式进行配置，且可以通过第二紧固构件相互紧固。
第一金属多孔体和第二金属多孔体可以具有这样的多孔结构，使得要负载活性材料的表面积(下文中也称为有效表面积)大于单纯金属箔等的表面积。从这一观点来看，第一金属多孔体和第二金属多孔体最优选为具有三维网络中空骨架的金属多孔体，如下面所述的Celmet(住友电气工业株式会社的注册商标)或铝-Celmet(住友电气工业株式会社的注册商标)，是因为可以显著增加每单位体积的有效表面积。另外，第一金属多孔体和第二金属多孔体可以为例如无纺布、穿孔金属或网形铁(expandedmetal)。在此，无纺布、Celmet和铝-Celmet为具有三维结构的多孔体，且穿孔金属和网形铁为具有二维结构的多孔体。
上述金属多孔体被认为适用于蓄电装置用电极，因为所述金属多孔体由于其大的表面积而可以负载大量的活性材料且可以容易地保持电解质。然而，当使用各自具有相同极性且包含金属多孔体作为集电器的多个电极时，需要将具有相同极性的集电器彼此并行连接。
例如，图12中示出的电极组100包含多个片状正极112和多个片状负极114，所述多个片状正极112和多个片状负极114在隔膜置于其间的状态下交替堆叠在彼此之上。
各个集电器包含耳片状连接部116。如在图13中所示，将多个连接部116彼此结合，使得具有相同极性的电极彼此电连接。为了减少部件数目和生产步骤数目，将连接部116与集电器的主体一体化形成。也就是说，连接部116由与集电器的材料相同的材料制成。
通常通过焊接连接金属。然而，很难通过焊接结合由金属多孔体形成的连接部。这是因为当对金属多孔体加热时，金属多孔体的结构和性质显著改变。此外，难以精确地控制焊接部分的形状，因此在焊接部分与周围部分之间容易形成不规则边界。结果，应力局部集中，这使得难以实现良好的导电性和足够的接合强度两者。
因此，在导电垫片等置于其间的条件下，通过紧固构件将例如与集电器的主体一体化形成的连接部结合或紧固至相邻的连接部。紧固构件可以为例如铆钉。当以这种方式通过紧固构件诸如铆钉将连接部机械地结合时，金属多孔体的结构和性质不像焊接的情况中一样显著地改变，这可以防止耐久性的劣化。此外，通过采用使用紧固构件诸如铆钉的机械接合方法获得的接合强度比通过采用冶金接合方法诸如焊接获得的接合强度高数倍。
如下所述，这种紧固构件(第一紧固构件或第二紧固构件)不限于铆钉。可以将能够机械地结合或紧固连接部的任何构件或工具用作紧固构件。然而，如下所述，这种紧固构件最优选为铆钉。
将使用实施例对使用紧固构件机械地结合连接部的具体方法进行说明。
在轴状紧固构件的情况下，以下是可能的。在连接部中形成要插入紧固构件的通孔，将所述紧固构件插入通孔，且将紧固构件的尖端压扁并与连接部的侧面结合以进行铆接。容易将通孔制成具有例如接近正圆的形状，且容易对所述形状的精度进行检查。因此，可以抑制应力的过度集中且可以容易地实现期望的耐久性。此外，可以防止发出具有差耐久性的次品。
此外，通过在具有相同极性的多个电极的连接部之间配置导电垫片，可以容易地实现大于或等于在焊接的情况下的接触面积。这可以降低电极之间的连接电阻。
为了增加容量，优选将具有大于或等于特定厚度的厚度(例如0.1～10mm)的金属多孔体用作集电器。同样在这种情况下，通过在多个电极的连接部之间配置导电垫片可以抑制连接部的变形。这可以提高电极组的耐久性。
更具体地，在具有上述堆叠结构的电极组中，在具有相同极性的多个电极的连接部之间的距离为例如1mm以上。在此，如果通过紧固构件将连接部彼此直接结合，则如图13中所示，连接部116的变形增加。结果，耐久性可能劣化。如果在多个电极的连接部之间配置导电垫片，则可以抑制在将相邻的连接部彼此结合时所引起的变形。这可以提高电极组的耐久性。
第一紧固构件优选包含与第一集电器相同的金属元素。这可以抑制由电解质等引起的第一紧固构件的腐蚀。因此，可以提高电极组的耐久性。例如，当第一电极为锂离子电容器或锂离子电池用正极时，优选地，第一集电器包含铝或铝合金且第一紧固构件也包含铝或铝合金。第二紧固构件也优选包含与第二集电器相同的金属元素。这可以抑制由电解质等引起的第二紧固构件的腐蚀。因此，可以提高电极组的耐久性。例如，当第二电极为锂离子电容器或锂离子电池用负极时，优选地，第二集电器包含铜或铜合金且第二紧固构件也包含铜或铜合金。
可以由具有足够导电性和就垫片而言足够刚性及韧性的材料形成导电垫片(第一导电垫片或第二导电垫片)。然而，导电垫片优选具有缓冲特性(应力松弛作用)。在这种情况下，通过向相邻连接部之间的垫片施加适当的紧固压力，可以提高导电垫片和各连接部之间的附着性。这可以降低电极之间的连接电阻。
从这一观点来看，导电垫片优选包含金属多孔体(第三金属多孔体或第四金属多孔体)。因此，可以由与第一金属多孔体或第二金属多孔体的材料相同的材料形成第三金属多孔体或第四金属多孔体。或者，第三金属多孔体或第四金属多孔体可以为通过向熔融金属添加发泡剂而获得的金属发泡体(参考专利文献1)。金属发泡体包含大比例的闭气孔，因此不适合用于集电器。然而，包含大比例闭气孔的金属发泡体有用于实现良好缓冲特性的垫片。
在连接部之间被压缩的导电垫片的压缩率(利用紧固构件紧固之后的最小厚度/紧固之前的平均厚度)优选为1/10～9/10，更优选为5/10～7/10。或者，施加在连接部之间的导电垫片上的应力平均优选为0.01～1MPa，更优选为0.1～0.3MPa。
导电垫片(第一导电垫片或第二导电垫片)优选在对应于与连接部接触的边中的至少一条边的角处具有倒角部。在倒角部的曲率半径R1(参照图3A和图3B)为例如优选1～10mm，更优选3～7mm。如果导电垫片在与连接部接触的边上具有尖角，则应力可能会在连接部的一部分上集中。相反，如果导电垫片在与连接部接触的边的角处具有倒角部，则施加在连接部的应力被分散。这提高连接部的耐久性且还提高蓄电装置的耐久性。
用于紧固连接部的紧固构件(第一紧固构件或第二紧固构件)优选为铆钉，特别优选为埋头铆钉。埋头铆钉的使用可以防止在将连接部彼此紧固时头部(在轴方向的一个端部的大直径部)从连接部和垫片的表面突出。在此，在连接部或垫片中形成具有与埋头铆钉的头部形状相对应的形状的埋头螺孔。
紧固构件可以为例如螺栓和螺母。然而，铆钉的使用可以容易地使紧固构件小型化。尽管螺栓和螺母的使用可能会导致“松动”，但铆钉的使用不会导致“松动”。结果，可以长时间维持期望的紧固状态。此外，铆钉的使用使得容易实现头部的小型化。
紧固构件不限于轴状紧固构件。例如，也可以将夹状构件(弹性构件)用作紧固构件。也就是说，通过夹状紧固构件可以将多个连接部彼此紧固，使得从外侧将连接部的堆叠体夹住。在这种情况下，可以将夹状紧固构件用作电极引线，且因此可以减少构件的数目。
蓄电装置的实例包括电容器诸如锂离子电容器和双电层电容器以及非水电解质二次电池诸如锂离子电池和钠离子电池。可以将金属罐或由层压膜形成的包装容器用于蓄电装置的壳。
在用作锂离子电容器的蓄电装置的实施方式中，电解质包含锂离子和阴离子的盐。第一活性材料和第二活性材料中的一种为吸藏和放出锂离子的第一材料(负极活性材料)，且另一种为吸附和脱附阴离子的第二材料(正极活性材料)。第一材料通过法拉第反应吸藏和放出锂离子。第一材料为例如碳材料诸如石墨或合金系活性材料诸如Si、SiO、Sn或SnO。第二材料通过非法拉第反应吸附和脱附阴离子。第二材料为例如碳材料诸如活性炭或碳纳米管。第二材料(正极活性材料)可以为引起法拉第反应的材料。材料的实例包括金属氧化物诸如氧化锰、氧化钌和氧化镍以及导电聚合物诸如多并苯、聚苯胺、聚硫醇和聚噻吩。其中在第一材料和第二材料中发生法拉第反应的电容器被称为氧化还原电容器。
在用作双电层电容器的蓄电装置的实施方式中，电解质包含有机阳离子和阴离子的盐。第一活性材料和第二活性材料中的一种包含吸附和脱附有机阳离子的第三材料，且另一种包含吸附和脱附阴离子的第四材料。第三材料和第四材料两者均通过非法拉第反应吸附和脱附有机阳离子或阴离子。第三材料和第四材料为例如碳材料诸如活性炭或碳纳米管。
在用作非水电解质二次电池的蓄电装置的实施方式中，电解质包含碱金属离子和阴离子的盐。第一活性材料和第二活性材料两者均包含吸藏和放出碱金属离子的材料。也就是说，在第一活性材料和第二活性材料中两者均发生法拉第反应。
密封板包含具有与壳的开口边缘的形状相对应的形状的周边部。周边部的至少一部分优选包含与密封板的外表面形成锐角θ1的第一斜面(参照图8)。密封板的外表面指的是当将壳的开口边缘密封时位于壳的外部的表面。
壳的开口边缘优选在面对第一斜面的部分包含与壳的外表面形成锐角θ2的第二斜面。在这种情况下，通过对第一斜面和第二斜面进行焊接可以将密封板的周边部和壳的开口边缘结合。在此，当密封板的外表面与壳的外表面相互垂直时，θ2＝(90-θ1)(度)。
如图8中所示，通过将所述斜面对接焊接而将密封板16的周边部和例如壳14的开口边缘的上端部结合，由此可以降低由于尺寸误差而造成的影响。此外，通过将所述斜面焊接，可以形成长度大于通常焊缝(参照图9)的长度的焊缝。尽管图9中的焊缝的长度为L12，但图8中的焊缝的长度大于L12。结果，可以防止因焊接时的溅射等生成的异物进入壳中。因此，可以更稳定地生产具有期望性能的蓄电装置。在此，锐角θ1优选在5～85度的范围内。可以根据密封板的厚度和壳的厚度将角θ1设定为以上范围内的最佳角度。角θ1更优选在10～45度的范围内。
当将角θ1设定为例如在5～85度的范围内时，容易将密封板的周边部和壳的开口边缘彼此焊接。也就是说，当角θ1在以上范围内时，如图8中所示，通过在垂直于密封板的外表面的方向施加激光可以将密封板的周边部和壳的开口边缘焊接。因此，如图9中所示的情况，仅通过二维地移动壳或激光头而不改变其姿势即可将密封板的整个周边部焊接到壳的开口边缘。当从斜上方或垂直于壳的外表面的方向(图8中的水平方向)施加激光时，需要旋转壳或激光头或者需要改变壳或激光头的姿势，这使得难以进行位置控制。
可以将壳的侧壁的与第二斜面14a相邻的部分的厚度L11设定为例如0.1～3mm。厚度L11可以与整个壳的平均厚度一致。或者，仅与第二斜面相邻的部分可具有在以上范围内的厚度L11。可以将密封板的与第一斜面16a相邻的部分的厚度L12设定为例如0.1～4mm。厚度L12也可以与整个密封板的平均厚度一致。或者，仅与第一斜面16a相邻的部分可具有在以上范围内的厚度L12。
[本发明实施方式的详细内容]
下文中，将参照附图对本发明的实施方式的详细内容进行说明。
图1为示出根据本实施方式的蓄电装置的外观的立体图。图2为示出在从前面观察蓄电装置时的内部结构的部分截面图。图3A和图3B分别为沿图2的线IIIA-IIIA取的截面图和沿图2的线IIIB-IIIB取的截面图。
在附图中示出的蓄电装置10为例如锂离子电容器且包含电极组12、容纳电极组12和电解质(未示出)的壳14和密封壳14的开口的密封板16。在图中，壳14具有矩形形状。根据本发明的实施方式的蓄电装置可以最适合应用于图中所示的这种矩形壳。
电极组12包含多个片状第一电极18和多个片状第二电极20。将第一电极18和第二电极20在片状隔膜21置于其间的条件下交替堆叠在彼此之上。第一电极18各自包含第一集电器22和第一活性材料。第二电极20各自包含第二集电器24和第二活性材料。
第一电极18和第二电极20中的一个为正极且另一个为负极。正极包含正极集电器和正极活性材料。负极包含负极集电器和负极活性材料。因此，第一集电器22和第二集电器24中的一个为正极集电器且另一个为负极集电器。在图3A和图3B中，第一电极18用作正极且第二电极20用作负极以便于理解本发明。也就是说，第一集电器22为正极集电器且第二集电器24为负极集电器。在图3A和图3B中，由于难以区分电极和集电器，所以由相同的元素表示电极和集电器。
第一集电器22(正极集电器)包含第一金属多孔体且第二集电器24(负极集电器)包含第二金属多孔体。在此，第一金属优选为铝或铝合金且第二金属优选为铜或铜合金。正极集电器优选具有0.1～10mm的厚度。负极集电器优选具有0.1～10mm的厚度。
第一集电器22(正极集电器)特别优选为铝-Celmet(住友电气工业株式会社的注册商标)，因为它具有高孔隙率(例如90％以上)，包含连续的孔且基本不包含闭气孔。出于相同的原因，第二集电器24(负极集电器)也特别优选为铜或镍的Celmet(住友电气工业株式会社的注册商标)。稍后将对Celmet或铝-Celmet进行详细说明。
第一集电器22包含耳片状第一连接部26。类似地，第二集电器24可以包含耳片状第二连接部28。各连接部优选由与集电器的主体的材料相同的材料制成且与主体一体化形成。在多个第一集电器22的第一连接部26之间配置第一导电垫片30。类似地，可以在多个第二集电器24的第二连接部28之间配置第二导电垫片32。
尽管没有特别限制，但第一连接部26的投影面积(在垂直于第一集电器的主面的方向观察时的第一连接部的面积)对整个第一集电器22的投影面积的比率可以为0.1％～10％。或者，可以根据蓄电装置的容量确定第一连接部26的投影面积或第一集电器的主体与第一连接部之间的边界线的长度。边界线为例如沿着与第一集电器的边的轴相同的轴延伸的直线，沿着所述边配置所述第一连接部。第一连接部26的形状没有特别限制，且可以为具有圆角的方形形状。
第一导电垫片30各自可以由包含导体(例如金属和碳材料)的板状构件形成。然而为了提高与第一连接部26的附着性，第一导电垫片30优选由金属多孔体(第三金属多孔体)形成，特别优选由与第一集电器22的材料相同的材料(例如铝-Celmet)形成。类似地，第二导电垫片各自也可以由包含导体(例如金属和碳材料)的板状构件形成。第二导电垫片32也优选由金属多孔体(第四金属多孔体)形成且特别优选由与第二集电器24的材料相同的材料(例如铜的Celmet)形成。
如图4中所示，隔膜21各自优选以袋状形状形成从而容纳第一电极18(正极)。通过例如沿纵向方向的中心线21c折叠矩形隔膜21且利用胶粘合除开口以外的边缘21b，可以形成隔膜21的袋。袋状隔膜21可以包含开口21a，连接部从所述开口21a突出。这可以防止在正极活性材料从第一集电器22脱落时引起的内部短路。
如图4中所示，在第一电极18的第一连接部26中可以形成其中要插入第一紧固构件34诸如铆钉的通孔36。可以适当选择形成的通孔36的数目(图中为两个)。在接近第一集电器22的边的一端的位置处配置第一连接部26，沿着所述边形成第一连接部26。在第一导电垫片30中也可以形成要插入第一紧固构件34的通孔37以与第一连接部26的通孔36重叠。在第二导电垫片32中也可以形成要插入第二紧固构件38的通孔37以与第二连接部28的通孔36重叠。
图5为示出在以与图4中第一电极18的方向相同的方向观察时的第二电极20的正面图。类似地，在第二电极20的第二连接部28中可以形成要插入第二紧固构件38诸如铆钉的通孔36。在接近第二集电器24的边的另一端的位置处配置第二连接部28，沿着所述边形成第二连接部28。因此，当第一电极18和第二电极20在彼此之上堆叠时，第一连接部26和第二连接部28在彼此基本上对称的位置处布置。在第二电极20为负极的情况下，第二电极20(第二集电器24)的主体的外部形状具有与袋状隔膜21基本上相同的尺寸。也就是说，负极的外部形状大于正极的外部形状。因此，可以在隔膜置于正极和负极之间的状态下使整个正极面向负极。
就实现高耐蚀性而言，第一紧固构件34优选由与第一集电器22的导电材料相同的导电材料形成。类似地，第二紧固构件38也优选由与第二集电器24的导电材料相同的导电材料形成。
布置多个第一电极18的第一连接部26，使得在电极组12的堆叠方向上彼此重叠，因此也将第一连接部26中的通孔36布置在一条直线上。同样布置第一导电垫片30使得通孔37与相应的通孔36在一条直线上。将第一紧固构件34插入布置在一条直线上的通孔36和37中，且将第一紧固构件34的尖端(头部)压扁到第一连接部26等上。因此，将多个第一连接部26彼此紧固。类似地，通过插入布置在一条直线上的通孔36和37中的第二紧固构件38也将多个第二连接部28彼此紧固。
密封板16包含电连接至多个第一电极18的第一外部端子40和电连接至多个第二电极20的第二外部端子42。在密封板16的中央配置安全阀44，且在密封板16上接近第一外部端子40的位置处(参照图6A)配置用于覆盖注液孔46的液栓48。
图6A为示出第一电极和第一外部端子(第一端子板)的连接结构的放大图。图6B为示出第二电极和第二外部端子(第二端子板)的连接结构的放大图。在接近由例如矩形板状导体制成的第一端子板50的一端的位置处配置第一外部端子40。在密封板16中形成通孔，且在接近第一端子板50的另一端的位置处形成通孔54以与所述通孔相对应。通过插入通孔54中的第三紧固构件(第一铆钉)52将第一端子板50固定至密封板16。第一端子板50和第三紧固构件52通过各自具有插入第三紧固构件52的通孔的板状垫片58和环状垫片60与密封板16电绝缘。板状垫片58和环状垫片60构成第一垫片。
将用于使第一电极18和第一外部端子40电连接的第一引线62结合至位于壳14内部的第三紧固构件52的端部(参照图3A)。第二电极20和第二外部端子42通过第二引线64彼此电连接(参照图3B)。
图7(a)为示出第一引线62的实例的正面图，图7(b)为示出第一引线62的实例的俯视图，且图7(c)为示出第一引线62的实例的侧面图。由于第二引线64的结构与第一引线62的结构相同，所以省略了其图和说明。
图中的第一引线62在横截面图中为L状构件，且包含相互垂直的板状第一部分62a和第二部分62b。第一部分62a为与密封板16平行设置的部分，且在其中心处包含其中将第一引线62结合至第三紧固构件52的接合区域62c。第一引线62包含在接合区域62c的内部形成的嵌合孔62d。将在壳14的内周边部处形成的突出部嵌合至嵌合孔62d。通过进行例如焊接将变形之前的第三紧固构件52和第一引线62的接合区域62c结合。这导致形成第一连接构件70，所述第一连接构件70包含变形之前的第三紧固构件52和第一引线62，且用于连接第一电极18和第一外部端子40。可以在与蓄电装置10的装配线不同的生产线中制造第一连接构件70，由此可以作为单个部件供应第一连接构件70。
第二部分62b为以与密封板16垂直的方式设置的部分。主要地，作为第二部分62b与第一连接部26接触的结果，第一引线62与第一电极18电连接。第二部分62b包含至少一个要插入第一紧固构件34的通孔62e。通过插入通孔62e中的第一紧固构件34将第二部分62b在与第一连接部26接触的同时固定至第一连接部26。因此，将第一引线62固定至多个第一电极18的第一连接部26。通孔62e的开口面积可以为例如0.005～4cm2。开口形状没有特别限制，且可以为圆形或多边形(例如正六边形)。在第二部分62b中形成的通孔62e的数目没有特别限制，且可以在1～10的范围内。可以将单个第一紧固构件34插入相应的单个通孔62e中以将第一引线62固定至第一连接部26。
第一引线62优选具有0.1～2mm的厚度。这可以赋予第一引线62相对高的刚性。第一连接部26具有缓冲特性(容易变形)。因此，容易确保第一连接部26与第一引线62的第二部分62b之间的附着性。
第三紧固构件(第一铆钉)52包含位于密封板16内部的第一大直径部52a、插入构件(密封板16、第一端子板50以及垫片58和60)的通孔中的第一扩大部52b和位于密封板16的外部的第一头部52c。第三紧固构件52在插入到上述通孔中的同时将密封板16、第一端子板50和第一垫片(垫片58和60)全部铆接在一起。由此，将第一端子板50固定在密封板16的外表面上。在使用第三紧固构件52铆接时，第一扩大部52b中的空穴扩大且第一扩大部52b的直径增加。在使用第三紧固构件52铆接时，例如将第一头部52c压扁且变形，使得第一头部52c和第一大直径部52a把第一端子板50、密封板16以及垫片58和60夹在中间。
如上所述，在图6A中示出的连接结构中，包含第三紧固构件52的第一连接构件70将第一电极18和第一外部端子40电连接。因此，通过仅在将第三紧固构件52插入构件(密封板16、第一端子板50以及垫片58和60)的通孔中时铆接所述构件(使第一扩大部52b和第一头部52c变形)，可以将第一端子板50在与密封板16电绝缘的同时固定至密封板16。同时，通过仅进行这种单个步骤，也可以将第一电极18和第一外部端子40彼此电连接。因此，通过非常简单的过程可以将第一电极18和第一外部端子40彼此电连接且可以将第一外部端子40配置在密封板16上。这可以使蓄电装置10的制造变得容易且还可以缩短制造时间。
以上过程是与其中将具有相同极性的电极的连接部彼此紧固的情况相同的机械接合方法。因此，在蓄电装置10的装配线中可以在完全不使用电阻焊接机的情况下组装蓄电装置10。这可以简化装配线。
在接近由例如矩形板状导体制成的第二端子板50A的一端的位置处配置第二外部端子42。在密封板16中形成通孔，且在接近第二端子板50A的另一端的位置处形成通孔54A以与所述通孔相对应。通过插入通孔54A的第四紧固构件(第二铆钉)80将第二端子板50A固定至密封板16。第二端子板50A和第四紧固构件80通过各自具有其中要插入第四紧固构件80的通孔的板状垫片58A和环状垫片60A与密封板16电绝缘。板状垫片58A和环状垫片60A构成第二垫片。
将用于使第二电极20和第二外部端子42电连接的第二引线64结合至位于壳14内部的第四紧固构件80的端部(参照图3B)。第二引线的厚度等于第一引线的厚度。
下文中，将对具有与第三紧固构件相同的结构的第四紧固构件进行详细说明。第四紧固构件(第二铆钉)80包含位于密封板16内部的第二大直径部80a、插入构件(密封板16、第二端子板50A以及垫片58A和60A)的通孔中的第二扩大部80b和位于密封板16的外部的第二头部80c。第四紧固构件80在插入上述通孔中的同时将密封板16、第二端子板50A和第二垫片(垫片58A和60A)全部铆接在一起。由此，将第二端子板50A固定在密封板16的外表面上。在使用第四紧固构件80铆接时，第二扩大部80b中的空穴扩大且第二扩大部80b的直径增加。在使用第四紧固构件80铆接时，例如将第二头部80c压扁且变形，使得第二头部80c和第二大直径部80a把第二端子板50A、密封板16以及垫片58A和60A夹在中间。产生的效果与关于第一连接构件所述的效果相同。
接下来，将对壳14的开口边缘和密封板16的更优选的接合结构进行说明。
图8为示出壳14的开口边缘的部分放大图。在图中的密封结构中，密封板16的端部(周边部)包括与密封板的外表面形成锐角θ1的斜面16a(第一斜面)。形成开口边缘的壳14的侧壁的上端部包括与壳14的外表面形成锐角θ2的斜面14a(第二斜面)。通过焊接所述斜面而将密封板16的周边部和壳14的开口边缘结合。在此，当密封板的外表面与壳的外表面相互垂直时，θ2＝(90-θ1)(度)。
如上所述，当通过焊接斜面14a和斜面16a而将壳14的开口边缘和密封板16的周边部结合时，可以在壳14的开口边缘和密封板16的周边部之间总是实现充分附着性的同时将它们焊接。例如，如果如图9中所示将包含垂直于外表面(或内表面)的侧面(周端面)的密封板16焊接至壳14的开口边缘的内表面，则密封板16的外部尺寸需要与壳14的开口边缘的尺寸精确匹配以提高它们之间的附着性。如果密封板16的外部尺寸与壳14的开口边缘的尺寸不精确匹配，则在密封板16的端部与壳14的开口边缘之间生成间隙或残留应力，这有时使耐久性劣化。
在图9中所示的接合结构中，如果密封板16的周边部与壳14的开口边缘之间的附着性差，则因在激光焊接时的溅射等生成的异物90可能会进入壳14中。在这种情况下，例如容易导致内部短路。难以通过目视检查发现异物90进入壳14中。相反，在图8中所示的接合结构中，可以将密封板16的端部与壳14的开口边缘彼此激光焊接，同时通过所述斜面之间的接触总是实现期望的附着性。这容易防止不合格产品的发货。在此，角θ1优选在5(度)≤θ1≤85(度)且更优选在10(度)≤θ1≤45(度)的范围内。
当角θ1在5(度)≤θ1≤85(度)的范围内时，可以通过从壳14的基本上垂直的上方(密封板16的外表面的法线方向)而不是从壳14的斜上方施加激光而将它们焊接。不容易以倾斜方向精确地向焊缝施加激光，因为难以确保图像识别的准确性以及壳与密封板的相对位置的精确度。当从垂直上方施加激光时，可以容易地识别端部且由此可以容易地进行焊接。此外，仅通过二维地移动壳或激光头就可以将密封板的整个周边部焊接到壳的开口边缘，这使得容易制造蓄电装置。
接下来，将对用作第一集电器22或第二集电器24的金属多孔体进行详细说明。
金属多孔体优选具有三维网络中空骨架。具有其中有空穴的骨架的金属多孔体具有大体积的三维结构，但却极轻。通过如下可以形成这种金属多孔体：利用构成集电器的金属镀敷具有连续空隙的树脂多孔体，然后通过进行热处理等将内部的树脂分解或溶解。作为镀敷处理的结果，形成三维网络骨架。作为树脂分解或溶解的结果，可以使骨架的内部中空。
可以使用任何树脂多孔体，只要它具有连续空隙即可。树脂多孔体的实例包括树脂发泡体和由树脂制成的无纺布。在热处理后，可以通过进行洗涤等将骨架中的残留成分(例如树脂、分解产物、未反应的单体和包含在树脂中的添加剂)除去。
构成树脂多孔体的树脂的实例包括热固性树脂诸如热固性聚氨酯和三聚氰胺树脂；和热塑性树脂诸如烯烃树脂(例如聚乙烯和聚丙烯)和热塑性聚氨酯。当使用树脂发泡体时，尽管取决于树脂的类型和发泡体的制造方法，但使得发泡体内部形成的各个孔具有蜂窝状。使所述单元彼此相通，由此形成连续的空隙。在这种发泡体中，蜂窝状孔的尺寸倾向于小且均一。特别地，当使用热固性聚氨酯等时，孔的尺寸和形状倾向于变得更均一。
可以采用任何镀敷处理，只要可以在树脂多孔体的表面(包括连续的空隙中的表面)上形成起集电器作用的金属层即可。可以采用公知的镀敷处理方法诸如电镀方法或熔融盐镀敷方法。作为镀敷处理的结果，形成具有与树脂多孔体的形状相对应形状的三维网络金属多孔体。当通过电镀方法进行镀敷处理时，期望在电镀之前形成导电层。通过例如在树脂多孔体的表面上进行无电镀、气相沉积、溅射等或施加导电剂可以形成导电层。或者，通过将树脂多孔体浸渍在包含导电剂的分散液中可以形成导电层。
在镀敷处理后，通过进行加热而将树脂多孔体除去，由此在金属多孔体的骨架内部形成空穴且由此形成中空骨架。骨架内部的空穴的宽度(稍后所述的图11中的空穴的宽度wf)平均为例如0.5～5μm，优选为1～4μm或2～3μm。如果必要的话，可以通过在向树脂多孔体适当施加电压的同时进行热处理将树脂多孔体除去。或者，将经受镀敷处理的多孔体浸渍在熔融盐镀浴中且可以在向多孔体施加电压的同时进行热处理。
金属多孔体具有三维网络结构，所述三维网络结构具有与树脂发泡体的形状相对应的形状。具体地，集电器包含通过连接包含在单个金属多孔体中的大量蜂窝状孔而形成的连续空隙。在相邻的蜂窝状孔之间形成开口(或窗口)。优选使所述孔通过该开口彼此相通。开口(或窗口)的形状没有特别限制，且为例如大致多边形形状(例如大致三角形形状、大致四边形形状、大致五边形形状和/或大致六边形形状)。术语“大致多边形形状”指的是多边形和与多边形相似的形状(例如角为圆形的多边形形状和边为曲线的多边形形状)。
图10示意性示出金属多孔体的骨架。金属多孔体包含由金属骨架102围绕的多个蜂窝状孔101，且在相邻的孔101之间形成具有大致多边形形状的开口(或窗口)103。相邻的孔101通过开口103彼此连通，因此集电器包含连续的空隙。金属骨架102限定各个蜂窝状孔的形状且以连接孔的方式三维地形成。由此，形成三维网络结构。
金属多孔体具有非常高的孔隙率和大的比表面积。也就是说，可以在包含空隙中的表面的面积的大面积中附着大量的活性材料。此外，由于在所述空隙填充有大量活性材料时可以增加金属多孔体与活性材料之间的接触面积和孔隙率，所以可以有效地使用活性材料。在锂离子电容器或非水电解质二次电池用正极中，通常通过添加导电助剂来增加导电性。当将上述金属多孔体用作正极集电器时，即使降低添加的导电助剂的量也容易实现高的导电性。因此，可以有效地提高电池的倍率性能和能量密度(和容量)。
金属多孔体的比表面积(BET比表面积)为例如100～700cm2/g，优选为150～650cm2/g，更优选为200～600cm2/g。
金属多孔体的孔隙率为例如40～99体积％，优选为60～98体积％，更优选为80～98体积％。三维网络结构中的平均孔径(彼此连通的蜂窝状孔的平均直径)为例如50～1000μm，优选为100～900μm，更优选为350～900μm。在此，平均孔径小于金属多孔体(或电极)的厚度。通过轧制使金属多孔体的骨架变形，且孔隙率和平均孔径改变。上述孔隙率和平均孔径为轧制前(在利用混合物填充前)的金属多孔体的孔隙率和平均孔径。
构成锂离子电容器或非水电解质二次电池用正极集电器的金属(用于镀敷的金属)为例如选自铝、铝合金、镍和镍合金中的至少一种。构成锂离子电容器或非水电解质二次电池用负极集电器的金属(用于镀敷的金属)为例如选自铜、铜合金、镍和镍合金中的至少一种。也可以将与上述相同的金属(例如铜和铜合金)用于双电层电容器用电极集电器。
图11为示出其中图10中的金属多孔体的空隙填充有电极混合物的状态的截面示意图。蜂窝状孔101填充有电极混合物104，且电极混合物104附着到金属骨架102的表面从而形成厚度为wm的电极混合物层。在金属多孔体的骨架102的内部形成宽度为wf的空穴102a。在利用电极混合物104填充后，在各个蜂窝状孔101中残留有空隙，使得所述空隙被电极混合物层围绕。在利用电极混合物填充金属多孔体后，可以任选地在厚度方向对金属多孔体进行轧制，由此形成电极。图11示出轧制之前的状态。在通过轧制获得的电极中，骨架102在厚度方向被轻微地压缩。孔101中被电极混合物层围绕的空隙和骨架102中的空穴被压缩。在金属多孔体的轧制之后，被电极混合物层围绕的空隙仍在某种程度上残留，因此可以提高电极的孔隙率。
通过例如利用电极混合物填充如上所述获得的金属多孔体的空隙且任选地在厚度方向压缩集电器而形成正极或负极。电极混合物包含作为必需成分的活性材料且可以包含作为任选成分的导电助剂和/或粘合剂。
通过利用混合物填充集电器的蜂窝状孔而形成的混合物层的厚度wm为例如10～500μm，优选为40～250μm，更优选为100～200μm。为了提供在蜂窝状孔中形成的被混合物层围绕的空隙，混合物层的厚度wm优选为蜂窝状孔的平均孔径的5％～40％，更优选为10％～30％。
可以将吸藏和放出碱金属离子的材料用作非水电解质二次电池用正极活性材料。这种材料的实例包括金属氧族元素化合物(例如硫化物和氧化物)、含碱金属的过渡金属氧化物(含锂的过渡金属氧化物和含钠的过渡金属氧化物)和含碱金属的过渡金属磷酸盐(例如具有橄榄石结构的磷酸铁)。这些正极活性材料可以单独使用或以两种以上的组合使用。
可以将吸藏和放出碱金属离子诸如锂离子的材料用作锂离子电容器或非水电解质二次电池用负极活性材料。这种材料的实例包括碳材料、尖晶石型的锂钛氧化物、尖晶石型的钠钛氧化物、氧化硅、硅合金、氧化锡和锡合金。碳材料的实例包括石墨、石墨化碳(软碳)和难石墨化碳(硬碳)。
可以将吸附和脱附阴离子的第一碳材料用作锂离子电容器用正极活性材料。可以将吸附和脱附有机阳离子的第二碳材料用作双电层电容器的一个电极的活性材料，且可以将吸附和脱附阴离子的第三碳材料用作另一个电极的活性材料。第一至第三碳材料的实例包括诸如活性炭、石墨、石墨化碳(软碳)和难石墨化碳(硬碳)的碳材料。
导电助剂的类型没有特别限制，且导电助剂的实例包括炭黑诸如乙炔黑和科琴黑；导电纤维诸如碳纤维和金属纤维；以及纳米碳诸如碳纳米管。导电助剂的量没有特别限制，且相对于100质量份的活性材料为例如0.1～15质量份，优选为0.5～10质量份。
粘合剂的类型没有特别限制，且粘合剂的实例包括氟树脂诸如聚偏二氟乙烯(PVDF)和聚四氟乙烯；含氯的乙烯基树脂诸如聚氯乙烯；聚烯烃树脂；橡胶聚合物诸如丁苯橡胶；聚乙烯基吡咯烷酮和聚乙烯醇；纤维素衍生物(例如纤维素醚)诸如羧甲基纤维素；和多糖诸如黄原胶。粘合剂的量没有特别限制，且相对于100质量份的活性材料为例如0.5～15质量份，优选为0.5～10质量份，更优选为0.7～8质量份。
第一电极18和第二电极20的厚度为0.2mm以上，优选为0.5mm以上，更优选为0.7mm以上。第一电极18和第二电极20的厚度为5mm以下，优选为4.5mm以下，更优选为4mm以下或3mm以下。可以将这些下限和上限自由组合。第一电极18和第二电极20的厚度可以为0.5～4.5mm或0.7～4mm。
隔膜21具有离子渗透性且被置于第一电极18和第二电极20之间以防止电极之间的短路。各个隔膜21具有多孔结构且在孔中保持电解质，由此离子透过隔膜21。隔膜21为例如微孔膜或无纺布(包括纸)。隔膜21由例如如下制成：聚烯烃诸如聚乙烯或聚丙烯；聚酯诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯；聚酰胺；聚酰亚胺；纤维素；或玻璃纤维。隔膜21的厚度为例如约10～100μm。
锂离子电容器用电解质包含锂离子和阴离子(第一阴离子)的盐。第一阴离子的实例包括含氟酸阴离子(例如PF6 -和BF4 -)、含氯酸阴离子(ClO4 -)、双(草酸)硼酸阴离子(BC4O8 -)、双(磺酰)胺阴离子和三氟甲基磺酸离子(CF3SO3 -)。
双电层电容器用电解质包含有机阳离子和阴离子(第二阴离子)的盐。有机阳离子的实例包括四乙基铵离子(TEA+)、三乙基单甲基铵离子(TEMA+)、1-乙基-3-甲基咪唑离子(EMI+)和N-甲基-N-丙基吡咯烷离子(MPPY+)。将与第一阴离子相同的阴离子用作第二阴离子。
非水电解质二次电池用电解质包含碱金属离子和阴离子(第三阴离子)的盐。例如，锂离子电池用电解质包含锂离子和阴离子(第三阴离子)的盐。钠离子电池用电解质包含钠离子和阴离子(第三阴离子)的盐。可以将与第一阴离子相同的阴离子用作第三阴离子。
电解质可以包含用于溶解以上盐的非离子性溶剂或水，或者可以为包含以上盐的熔融盐。非离子性溶剂的实例包括有机溶剂诸如有机碳酸酯和内酯。当电解质包含熔融盐时，考虑到提高耐热性，电解质中的盐(由阴离子和阳离子构成的离子性物质)的含量优选为90质量％以上。
构成熔融盐的阳离子优选为有机阳离子。有机阳离子的实例包括含氮的阳离子；含硫的阳离子；和含磷的阳离子。构成熔融盐的阴离子优选为双(磺酰)胺阴离子。在双(磺酰)胺阴离子中，例如优选双(氟磺酰)胺阴离子(N(SO2F)2 -)，FSA-)；双(三氟甲磺酰)胺阴离子(N(SO2CF3)2 -)，TFSA-)和(氟磺酰)(三氟甲磺酰)胺阴离子(N(SO2F)(SO2CF3)-)。
含氮的阳离子的实例包括季铵阳离子、吡咯烷阳离子、吡啶阳离子和咪唑阳离子。
季铵阳离子的实例包括四烷基铵阳离子(例如四C1-10烷基铵阳离子)诸如四甲基铵阳离子、乙基三甲基铵阳离子、己基三甲基铵阳离子、四乙基铵阳离子(TEA+)和甲基三乙基铵阳离子(TEMA+)。
吡咯烷阳离子的实例包括1,1-二甲基吡咯烷阳离子、1,1-二乙基吡咯烷阳离子、1-乙基-1-甲基吡咯烷阳离子、1-甲基-1-丙基吡咯烷阳离子(MPPY+)、1-丁基-1-甲基吡咯烷阳离子(MBPY+)和1-乙基-1-丙基吡咯烷阳离子。
吡啶阳离子的实例包括1-烷基吡啶阳离子诸如1-甲基吡啶阳离子、1-乙基吡啶阳离子和1-丙基吡啶阳离子。
咪唑阳离子的实例包括1,3-二甲基咪唑阳离子、1-乙基-3-甲基咪唑阳离子(EMI+)、1-甲基-3-丙基咪唑阳离子、1-丁基-3-甲基咪唑阳离子(BMI+)、1-乙基-3-丙基咪唑阳离子和1-丁基-3-乙基咪唑阳离子。
含硫的阳离子的实例包括叔锍阳离子，例如三烷基锍阳离子(例如三C1-10烷基锍阳离子)诸如三甲基锍阳离子、三己基锍阳离子和二丁基乙基锍阳离子。
含磷的阳离子的实例包括季阳离子，例如四烷基阳离子(例如，四C1-10烷基阳离子)诸如四甲基阳离子、四乙基阳离子和四辛基阳离子；和烷基(烷氧基烷基)阳离子(例如，三C1-10烷基(C1-5烷氧基C1-5烷基)阳离子)如三乙基(甲氧基甲基)阳离子，二乙基甲基(甲氧基甲基)阳离子，和三己基(甲氧基乙基)阳离子。
图14A为示出根据变体的紧固结构的主要部分的放大图，其中将多个第一电极的第一连接部彼此紧固。在图中的蓄电装置中，将埋头铆钉72用作第一紧固构件和第二紧固构件中的至少一者(图中为第一紧固构件)。在图14A中所示的实施例中，使用单个埋头铆钉72将电极组12的全部第一电极18的第一连接部26彼此紧固。
更具体地，埋头铆钉72包含插入第一连接部26的通孔36和第一导电垫片30的通孔37的轴部72a以及与多个堆叠的第一电极18中的最外侧的第一电极18的第一连接部26(图中右侧的第一连接部，暂时被称为右端连接部)结合的头部72b。头部72b的顶面(在轴向方向的头部侧的埋头铆钉的端面)为平面。在右端连接部的外表面(图中右侧的表面)上形成具有与头部72b的形状相对应的形状的埋头螺孔74。埋头铆钉72在整个头部72b埋入埋头螺孔74中时紧固第一连接部26。或者，通过进一步在右端连接部的外侧配置第一导电垫片且将埋头铆钉72的头部72b埋入第一导电垫片中，也可以将第一连接部26相互紧固。
如上所述，使用埋头铆钉72作为第一紧固构件34可以防止第一紧固构件的头部从位于电极组12的堆叠方向的端部的第一连接部的表面突出。这可以降低从电极组的堆叠方向的端面突出的突出物的数目。因此，可以容易地将电极组容纳在蓄电装置的壳中。这使得容易制造蓄电装置。突出物数目的降低还可以提高壳中的空间利用率。此外，通过使用埋头铆钉72作为第二紧固构件38将多个第二电极20的第二连接部28彼此紧固，可以降低从电极组12的端面突出的突出物的数目。这使得更容易制造蓄电装置且可以进一步提高壳中的空间利用率。
即使头部72b的直径相对增大，壳中的空间利用率也不降低。因此，可以使头部72b的直径增大使得可以以足够的强度将第一连接部彼此紧固。这可以提高电极组的耐久性。此外，可以使头部72b的直径增加至大于通常铆钉的直径，且头部72b和埋头螺孔74沿斜面彼此接触。因此，也可以增加第一紧固构件34和第一连接部26(或第一导电垫片30)之间的接触面积。这可以降低第一紧固构件和第一连接部之间的接触电阻。因此，可以提高第一电极和第一引线之间通过第一紧固构件的导电性。因此，还可以提高蓄电装置的放电特性。
图14B示出根据另一个变体的紧固结构。如图14A中一样，图14B也是放大图，其示出其中将多个第一电极的第一连接部彼此紧固的紧固结构的主要部分。然而，图14B集中于位于多个第一电极的堆叠方向的中央附近的第一电极的第一连接部。
在图中，使用用作第一紧固构件34的多个(图中为两个)埋头铆钉72将多个第一电极18的第一连接部26彼此紧固。在此，使用所述埋头铆钉中的一个将所述多个堆叠的第一电极(第一组)中的一些的第一连接部彼此紧固，且使用另一个埋头铆钉将剩下的第一电极(第二组)的第一连接部相互紧固。第一组为布置在位于电极组12的堆叠方向的中央附近的第一导电垫片30(暂时被称为中央垫片；在图14B的实施例中，为两个第一导电垫片30中的左侧的垫片)的左侧的第一电极的组。第二组为布置在中央垫片的右侧的第一电极的组。
在图中，使用埋头铆钉72x将第一组中的第一电极18的第一连接部26连同中央垫片一起彼此紧固。使用另一个埋头铆钉72y也将第二组中的第一电极18的第一连接部26连同中央垫片一起彼此紧固。使埋头铆钉的头部72b从中央垫片的相反面埋入中央垫片中。
如上所述，在该变体中，多个铆钉共用至少一个构件(在此为第一导电垫片30)且单个铆钉紧固在不同组中的多个第一电极18的第一连接部26。因此，在不使用特别长的铆钉的情况下可以将期望数目的第一电极18的第一连接部26彼此紧固。通过使用埋头铆钉72作为第一紧固构件34，可以将埋头铆钉72的头部72b埋入要紧固的构件中。所述多个铆钉的这种布置可以紧固电极组12的全部第一电极18的第一连接部26。
由多个铆钉共用的构件不限于图中所示的第一导电垫片。多个铆钉可以共用相同的第一电极的第一连接部，且单个铆钉可以紧固多个不同的第一电极的第一连接部。由多个铆钉共用的构件的数目不限于一个。图14B还示出由双点划线示出的埋头铆钉72x的另一个实例。多个铆钉可以共用多个构件(图中为三个)，且单个铆钉可以紧固多个不同的第一电极的第一连接部。
以上说明包括以下特征。
(附录1)
一种蓄电装置，所述蓄电装置包含：
电极组，所述电极组包含多个第一电极、多个第二电极和使所述多个第一电极与所述多个第二电极电绝缘的隔膜；
电解质；
壳，所述壳具有开口并容纳所述电极组和所述电解质；
密封板，其密封所述壳的所述开口；
第一端子板，所述第一端子板包含第一外部端子，且配置在所述密封板的外表面上；
第一连接构件，所述第一连接构件使所述多个第一电极和所述第一端子板电连接；和
第一垫片，所述第一垫片使所述第一外部端子与所述密封板电绝缘，
其中所述第一电极各自包含片状第一集电器和负载在所述第一集电器上的第一活性材料，
所述第二电极各自包含片状第二集电器和负载在所述第二集电器上的第二活性材料，
在所述隔膜置于中间的状态下所述第一电极和所述第二电极交替堆叠，
所述第一连接构件包含电连接至所述多个第一电极的第一引线和电连接至所述第一引线并固定至所述第一引线的第一铆钉，
所述密封板具有插入有所述第一铆钉的第一通孔，
所述第一端子板具有与所述第一通孔同轴且插入有所述第一铆钉的第二通孔，
所述第一垫片具有与所述第二通孔同轴且插入有所述第一铆钉的第三通孔，以及
在将所述第一铆钉插入所述第一通孔、所述第二通孔和所述第三通孔中时，所述第一铆钉将所述第一端子板、所述密封板和所述第一垫片铆接在一起。
(附录2)
根据附录1所述的蓄电装置，其中所述第一电极具有0.1～10mm的厚度。
(附录3)
根据附录1所述的蓄电装置，其中所述第一导电垫片在被压缩的状态下置于两个相邻的接合部之间，且所述第一导电垫片具有1/10～9/10的压缩率。
(附录4)
根据附录1所述的蓄电装置，其中所述第一导电垫片在被压缩的状态下置于两个相邻的接合部之间，且所述第一导电垫片具有0.01～1MPa的压缩应力。
(附录5)
根据附录1所述的蓄电装置，其中所述倒角部具有1～10mm的曲率半径。
(附录6)
根据附录1所述的蓄电装置，其中所述第一金属多孔体为具有三维网络结构的金属多孔体，且所述金属多孔体包含铝。
(附录7)
根据附录1所述的蓄电装置，其中所述第二集电器包含第二金属多孔体，所述第二金属多孔体为具有三维网络结构的金属多孔体，且所述金属多孔体包含铜。
(附录8)
根据附录1所述的蓄电装置，其中所述第一导电垫片包含第三金属多孔体，所述第三金属多孔体为具有三维网络结构的金属多孔体，且所述金属多孔体包含铝。
(附录9)
根据附录1所述的蓄电装置，其中所述第二导电垫片包含第四金属多孔体，所述第四金属多孔体为具有三维网络结构的金属多孔体，且所述金属多孔体包含铜。
工业实用性
本发明可被广泛应用于诸如锂离子电池、钠离子电池、锂离子电容器和双电层电容器的蓄电装置。
附图标记
10蓄电装置
100正极活性材料
101孔
102骨架
102a空穴
103开口
104正极混合物
12电极组
14壳
14a、16a斜面
16密封板
18第一电极
20第二电极
21隔膜
21a开口边缘
21b边缘
22第一集电器
24第二集电器
26第一连接部
28第二连接部
34第一紧固构件
38第二紧固构件
40第一外部端子
42第二外部端子
44安全阀
50第一端子板
50A第二端子板
52第三紧固构件
58、60(第一)垫片
58A、60A(第二)垫片
62第一引线
62A第二引线
64第二引线
70第一连接构件
70A第二连接构件
80第四紧固构件
90异物

Claims (7)

1.一种蓄电装置，所述蓄电装置包含：
电极组，其包含多个第一电极、多个第二电极和使所述多个第一电极与所述多个第二电极电绝缘的隔膜；
电解质；
壳，其具有开口并容纳所述电极组和所述电解质；
密封板，其密封所述壳的所述开口；
第一端子板，其包含第一外部端子，且配置在所述密封板的第一主面侧上；
第一连接构件，其使所述多个第一电极和所述第一端子板电连接；和
第一垫片，其使所述第一端子板和所述第一连接构件与所述密封板电绝缘，
其中所述第一电极各自包含片状第一集电器和负载在所述第一集电器上的第一活性材料，
所述第二电极各自包含片状第二集电器和负载在所述第二集电器上的第二活性材料，
在所述隔膜置于中间的状态下所述第一电极和所述第二电极交替堆叠，
所述第一连接构件包含电连接至所述多个第一电极的第一引线和电连接至所述第一引线并固定至所述第一引线的第一铆钉，
所述密封板、所述第一端子板和所述第一垫片分别具有同轴布置且插入有所述第一铆钉的第一通孔、第二通孔和第三通孔，以及
通过插入到所述第一通孔、所述第二通孔和所述第三通孔中的所述第一铆钉，所述第一端子板和所述第一垫片被紧固到所述密封板。
2.根据权利要求1所述的蓄电装置，所述蓄电装置包含：
第二端子板，其包含第二外部端子，且在与所述第一端子板绝缘的状态下配置在所述密封板的所述第一主面侧上；
第二连接构件，其使所述多个第二电极和所述第二端子板电连接；和
第二垫片，其使所述第二端子板和所述第二连接构件与所述密封板电绝缘，
其中所述第二连接构件包含电连接至所述多个第二电极的第二引线和电连接至所述第二引线并固定至所述第二引线的第二铆钉，
所述密封板、所述第二端子板和所述第二垫片分别具有同轴布置且插入有所述第二铆钉的第四通孔、第五通孔和第六通孔，以及
通过插入到所述第四通孔、所述第五通孔和所述第六通孔中的所述第二铆钉，所述第二端子板和所述第二垫片被紧固到所述密封板。
3.根据权利要求1或2所述的蓄电装置，
其中所述第一铆钉包含：
位于所述密封板的所述第一主面侧上的第一头部；和
位于所述密封板的第二主面侧上的第一大直径部，以及
所述密封板、所述第一端子板和所述第一垫片被夹在所述第一头部与所述第一大直径部之间。
4.根据权利要求2或3所述的蓄电装置，
其中所述第二铆钉包含：
位于所述密封板的所述第一主面侧上的第二头部；和
位于所述密封板的所述第二主面侧上的第二大直径部，以及
所述密封板、所述第二端子板和所述第二垫片被夹在所述第二头部与所述第二大直径部之间。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的蓄电装置，
其中所述电解质包含锂离子和阴离子的盐，以及
所述第一活性材料和所述第二活性材料中的一种为吸藏和放出所述锂离子的第一材料，且另一种为吸附和脱附所述阴离子的第二材料。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的蓄电装置，
其中所述电解质包含有机阳离子和阴离子的盐，以及
所述第一活性材料和所述第二活性材料中的一种为吸附和脱附所述有机阳离子的第三材料，且另一种为吸附和脱附所述阴离子的第四材料。
7.根据权利要求1～4中任一项所述的蓄电装置，
其中所述电解质包含碱金属离子和阴离子的盐，以及
所述第一活性材料和所述第二活性材料两者均为吸藏和放出所述碱金属离子的材料。
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