JP2000285896A - Electrode structure for battery and capacitor and manufacture thereof - Google Patents
Electrode structure for battery and capacitor and manufacture thereofInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は電池・キャパシタ用
電極構造体及びその製造方法に関し、詳しくは一対の電
極間に介装されたセパレータを介して生じる各電極間の
ショートの防止対策について改良を施した電池・キャパ
シタ用電極構造体及びその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrode structure for a battery / capacitor and a method for manufacturing the same, and more particularly to an improvement in measures for preventing short-circuit between electrodes caused by a separator interposed between a pair of electrodes. The present invention relates to an applied battery / capacitor electrode structure and a method of manufacturing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般的に、ニッケル−カドミウム蓄電
池、ニッケル−水素蓄電池やリチウムイオン二次電池等
の蓄電池又は電気二重層キャパシタ（コンデンサ）は、
一対の電極と、各電極間に介装されたセパレータとから
基本セルとしての電極構造体が構成されている。2. Description of the Related Art In general, a storage battery such as a nickel-cadmium storage battery, a nickel-hydrogen storage battery, a lithium ion secondary battery or the like or an electric double layer capacitor (capacitor) is
An electrode structure as a basic cell is constituted by a pair of electrodes and a separator interposed between the electrodes.
【０００３】ここに、電気二重層キャパシタは、マイク
ロコンピュータやＩＣメモリー等のバックアップ用電源
として、静電容量が比較的大きく、充放電サイクル特性
や急速充電性にも優れたものとして、近年注目されてい
る。これは、電極と電解液との界面で形成される電荷分
離層としての電気二重層に電荷を蓄積することを原理と
するもので、電解質イオンの液内移動とこの電解質イオ
ンの電極表面に対する吸脱着とを伴って充放電が行われ
る。[0003] Here, the electric double layer capacitor has attracted attention in recent years as a backup power source for a microcomputer, an IC memory, or the like, because of its relatively large capacitance and excellent charge / discharge cycle characteristics and rapid chargeability. ing. This is based on the principle that charges are accumulated in an electric double layer as a charge separation layer formed at an interface between an electrode and an electrolyte, and the movement of electrolyte ions in the liquid and the absorption of the electrolyte ions to the electrode surface. Charge / discharge is performed with desorption.
【０００４】このような蓄電池又は電気二重層キャパシ
タに用いられる電極は、基本的には、金属箔よりなる集
電体と、この集電体の表面に形成された活物質層とから
構成されている。例えば、キャパシタ用電極であれば、
アルミニウム箔等の集電体と、この集電体の表面に形成
され、分極性電極として機能する活物質層とから構成さ
れており、活物質として、一般的に数千ｍ2 ／ｇオーダ
ーの高比表面積材料たる活性炭が用いられている。な
お、集電体表面に対する活物質層の形成は、活物質と、
結着剤と、溶媒と、必要に応じて添加される黒鉛やカー
ボンブラック等の導電化材とを混合したペーストを集電
体表面に塗布し、その後乾燥させることにより行われ
る。An electrode used in such a storage battery or an electric double layer capacitor basically includes a current collector made of a metal foil and an active material layer formed on the surface of the current collector. I have. For example, if it is a capacitor electrode,
It is composed of a current collector such as an aluminum foil and an active material layer formed on the surface of the current collector and functioning as a polarizable electrode. The active material generally has a thickness of the order of several thousand m 2 / g. Activated carbon as a material having a high specific surface area is used. Note that the formation of the active material layer on the current collector surface is performed by using the active material and
This is performed by applying a paste obtained by mixing a binder, a solvent, and a conductive material such as graphite or carbon black, which is added as necessary, to the surface of the current collector, and then drying the paste.
【０００５】そして、上記構成を有する一対の電極間に
セパレータを介装して上記電極構造体を構成し、上記活
物質層及びセパレータに電解液を含浸させて、電池又は
キャパシタとして使用に供せられる。ここに、電極構造
体におけるセパレータは、各電極間での電解質イオンの
移動を許容しつつ、各電極の活物質層同士の接触による
短絡（ショート）を防止する。このため、セパレータと
しては、イオン透過性があり、かつ、電気的絶縁性を有
する微多孔性のものが用いられる。そして、各電極間で
のショートをより確実に防止すべく、セパレータは、各
電極よりも一回り大きくされて各電極の端縁から端縁部
がはみ出た状態で、各電極間に介装される。なお、セパ
レータ自体の構造は全面が同一構造であるため、各電極
間に挟持されている中央部分と各電極の端縁からはみ出
た端縁部とでは構造が異なるところがない。[0005] Then, a separator is interposed between a pair of electrodes having the above structure to constitute the electrode structure, and the active material layer and the separator are impregnated with an electrolytic solution to be used as a battery or a capacitor. Can be Here, the separator in the electrode structure prevents a short circuit (short circuit) due to contact between the active material layers of each electrode while allowing the movement of electrolyte ions between the electrodes. Therefore, a microporous separator having ion permeability and electrical insulation is used as the separator. Then, in order to more reliably prevent a short circuit between the electrodes, the separator is slightly larger than each electrode, and is interposed between the electrodes in a state where the edge protrudes from the edge of each electrode. You. Since the entire structure of the separator itself is the same, there is no difference in the structure between the central portion sandwiched between the electrodes and the edge protruding from the edge of each electrode.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電極よ
りも一回り大きく、かつ、全面が同一構造のセパレータ
を各電極間に介装させる上記従来の電極構造体では、以
下に示す理由により、各電極間でのショートを確実に防
止することができなかった。すなわち、上記従来の電極
構造体が電池又はキャパシタとして使用されると、振動
等の外部衝撃により電極周縁部の集電体表面から剥がれ
落ちた活性炭等の活物質が、電解液中を浮遊して、電極
の端縁からはみ出たセパレータの端縁部の気孔中に進入
して保持されてしまい、その結果セパレータの端縁部に
おける導電性が高くなってしまう。このため、導電性が
高くなったセパレータの端縁部を介して、各電極間のシ
ョートに至る可能性があった。However, in the above-mentioned conventional electrode structure in which a separator having a size slightly larger than the electrodes and having the same structure as the entire surface is interposed between the electrodes, each of the electrodes has the following reasons. The short circuit between them could not be prevented reliably. That is, when the above-mentioned conventional electrode structure is used as a battery or a capacitor, an active material such as activated carbon that has been peeled off from the surface of the current collector at the periphery of the electrode due to external impact such as vibration floats in the electrolytic solution. However, the separator penetrates from the edge of the electrode and penetrates and is held in the pores at the edge of the separator. As a result, the conductivity at the edge of the separator increases. For this reason, there is a possibility that a short circuit between the electrodes may occur through the edge of the separator having increased conductivity.
【０００７】本発明は上記実情に鑑みてなされたもので
あり、各電極の端縁からはみ出たセパレータの端縁部を
介する各電極間のショートの発生を抑制することのでき
る電池・キャパシタ用電極構造体を提供することを解決
すべき技術課題とするものである。The present invention has been made in view of the above circumstances, and has an electrode for a battery / capacitor capable of suppressing occurrence of a short circuit between electrodes through an edge of a separator protruding from an edge of each electrode. It is an object of the present invention to provide a structure.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の電池・キャパシタ用電極構造体は、集電体及び該集
電体表面に形成された活物質層からそれぞれがなる一対
の電極と、端縁部が各該電極の端縁よりもはみ出るよう
に各該電極間に介装されたセパレータとからなり、上記
セパレータの端縁部には、上記集電体表面から離脱した
活物質が該端縁部に保持されることを抑える保持抑制手
段が講じられていることを特徴とするものである。An electrode structure for a battery / capacitor according to the present invention, which solves the above problems, comprises a current collector and a pair of electrodes each comprising an active material layer formed on the surface of the current collector. A separator interposed between the electrodes so that the edge protrudes from the edge of each electrode, and the edge of the separator has an active material separated from the current collector surface. It is characterized in that a holding suppressing means for suppressing holding at the edge is taken.
【０００９】好適な態様において、前記保持抑制手段
は、前記セパレータの端縁部の気孔率を各前記電極間に
挟持されたセパレータの中央部の気孔率よりも相対的に
低く設定せしめるという手段である。この場合、好適に
は、前記セパレータの端縁部の気孔中に絶縁性充填材を
充填したり、あるいは前記セパレータの端縁部に加圧又
は加熱の作用を及ぼして該端縁部の気孔を潰すことによ
り、該端縁部の気孔率を前記中央部の気孔率よりも相対
的に低くすることができる。In a preferred aspect, the holding suppressing means is means for setting a porosity of an edge portion of the separator relatively lower than a porosity of a central portion of the separator sandwiched between the electrodes. is there. In this case, preferably, an insulating filler is filled in the pores at the edges of the separator, or a pressure or heat is applied to the edges of the separator to form pores at the edges. By crushing, the porosity of the edge portion can be made relatively lower than the porosity of the central portion.
【００１０】好適な態様において、前記保持抑制手段
は、前記セパレータの端縁部の表面に、前記集電体表面
から離脱した活物質が該端縁部の気孔中に進入すること
を抑える進入抑制膜を形成せしめるという手段である。
上記課題を解決する本発明の電池・キャパシタ用電極構
造体の製造方法は、集電体及び該集電体表面に形成され
た活物質層からそれぞれがなる一対の電極間に、端縁部
が各該電極の端縁よりもはみ出るようにセパレータを介
装する第１工程と、少なくとも上記セパレータの端縁部
を熱可塑性樹脂膜で被覆する第２工程と、上記熱可塑性
樹脂膜を溶融温度以上に加熱して得られた溶融樹脂を上
記セパレータの端縁部の気孔中に含浸させる第３工程と
を順に実施することを特徴とするものである。[0010] In a preferred aspect, the retention suppressing means suppresses entry of the active material detached from the surface of the current collector into the pores of the edge on the surface of the edge of the separator. This is a means of forming a film.
The method for manufacturing a battery / capacitor electrode structure according to the present invention that solves the above-mentioned problems has a method in which an edge portion is formed between a pair of electrodes each including a current collector and an active material layer formed on the current collector surface. A first step of interposing a separator so as to protrude from the edge of each of the electrodes, a second step of coating at least the edge of the separator with a thermoplastic resin film, and melting the thermoplastic resin film at a melting temperature or higher. And a third step of impregnating the pores at the edges of the separator with the molten resin obtained by heating the separator in the order described above.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】本発明の電池・キャパシタ用電極
構造体では、セパレータの端縁部に、集電体表面から離
脱した活物質が該端縁部に保持されることを抑える保持
抑制手段が講じられている。このため、この電極構造体
を電池又はキャパシタとして使用した場合、振動等の外
部衝撃により電極周縁部の集電体表面から活物質が剥が
れ落ちて電解液中を浮遊したとしても、この活物質が電
極の端縁からはみ出たセパレータの端縁部の気孔中に進
入して保持されること、ひいてはセパレータの端縁部に
おける導電性が高くなることを抑えることができる。し
たがって、セパレータの端縁部を介する各電極間のショ
ートの発生を抑制することが可能となる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the electrode structure for a battery / capacitor of the present invention, retention suppressing means for suppressing the active material released from the surface of the current collector from being retained at the edge of the separator. Has been taken. Therefore, when this electrode structure is used as a battery or a capacitor, even if the active material peels off from the surface of the current collector at the periphery of the electrode due to external impact such as vibration and floats in the electrolytic solution, the active material remains It is possible to prevent the separator from protruding from the edge of the electrode into the pores at the edge of the separator, and to prevent the separator from having higher conductivity at the edge. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of a short circuit between the electrodes via the edge of the separator.
【００１２】上記電極は、集電体と、この集電体表面に
形成された活物質層とから構成されている。上記集電体
としては、厚さ５〜１００μｍ程度の金属箔（アルミニ
ウム箔、ニッケル箔、銅箔等）を用いることができる。
集電体の形状は電池又は電気二重層キャパシタの形状に
応じて帯状や方形状等とすることができ、またその大き
さも容量等に応じて任意のものとすることができる。The above-mentioned electrode comprises a current collector and an active material layer formed on the surface of the current collector. As the current collector, a metal foil (aluminum foil, nickel foil, copper foil, or the like) having a thickness of about 5 to 100 μm can be used.
The shape of the current collector may be a band or a square depending on the shape of the battery or the electric double layer capacitor, and the size may be arbitrary depending on the capacity and the like.
【００１３】なお、集電体の表面には、集電体表面とこ
の集電体表面上に形成される活物質層との接合力等を高
めるべく、エッチング処理等により凹凸を形成すること
が望ましい。この凹凸の大きさは３μｍ程度以下とする
ことができる。上記活物質層は、例えば、活物質、結着
剤及び溶媒を混合してなるペーストを集電体表面に塗布
し、その後乾燥させることにより形成することができ
る。活物質、結着剤及び溶媒の種類としては、本発明に
係る電極構造体を適用する電池又はキャパシタの種類や
正・負の別等に応じて適宜選定可能である。例えば、本
発明に係る電極構造体をリチウムイオン二次電池に適用
する場合は、例えば、正極活物質としてＬｉＣｏＯ2 粉
末等を、負極活物質として炭素材料（ピッチコークス）
粉末等を、結着剤としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤ
Ｆ）を、溶媒としてＮ−メチルピロリドンを採用するこ
とができる。また、本発明に係る電極構造体を電気二重
層キャパシタに適用する場合は、例えば、正又は負極の
活物質として活性炭やカーボンブラック等を、結着剤と
してセルロース系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン
（ＰＴＦＥ）等の高分子を、溶媒として水やアルコール
等の有機系溶剤等を採用することができる。なお、上記
活物質層には、必要に応じて導電化材としてのカーボン
ブラックや黒鉛等を含ませることが可能である。また、
活物質として活性炭を採用した場合は、活性炭の粒径は
平均粒径で数μｍ〜数十μｍ程度とすることができる。The surface of the current collector may be provided with irregularities by etching or the like in order to increase the bonding strength between the current collector surface and the active material layer formed on the current collector surface. desirable. The size of the unevenness can be set to about 3 μm or less. The active material layer can be formed, for example, by applying a paste obtained by mixing an active material, a binder, and a solvent to the surface of the current collector and then drying the paste. The types of the active material, the binder, and the solvent can be appropriately selected according to the type of the battery or capacitor to which the electrode structure according to the present invention is applied, and whether the battery is positive or negative. For example, when the electrode structure according to the present invention is applied to a lithium ion secondary battery, for example, LiCoO 2 powder or the like is used as a positive electrode active material, and a carbon material (pitch coke) is used as a negative electrode active material.
Powder or the like is used as a binder, polyvinylidene fluoride (PVD)
F) may employ N-methylpyrrolidone as a solvent. When the electrode structure according to the present invention is applied to an electric double layer capacitor, for example, activated carbon or carbon black is used as a positive or negative electrode active material, and a cellulose resin, polytetrafluoroethylene (PTFE) is used as a binder. ) And organic solvents such as water and alcohol as the solvent. Note that the active material layer may contain carbon black, graphite, or the like as a conductive material as necessary. Also,
When activated carbon is used as the active material, the average particle size of the activated carbon can be about several μm to several tens μm.
【００１４】また、上記活物質層の厚さは数１０００μ
ｍ程度とすることができる。上記セパレータの材質とし
ては、イオン透過性があり、かつ、電気的絶縁性を有す
る微多孔性のものであれば特に限定されず、本発明に係
る電極構造体を適用する電池又はキャパシタの種類や正
・負の別等に応じて適宜選定可能である。本発明に係る
電極構造体を例えばリチウムイオン二次電池に適用する
場合は、例えば、厚さ１０〜３００μｍ程度のポリプロ
ピレンやポリエチレンセルロース等よりなる樹脂製薄膜
を採用することができる。また、本発明に係る電極構造
体を電気二重層キャパシタに適用する場合は、例えば厚
さ１０〜３００μｍ程度の和紙を採用することができ
る。The thickness of the active material layer is several thousand μm.
m. The material of the separator is not particularly limited as long as it is ion-permeable and has a microporous property having electrical insulation, and the type of a battery or a capacitor to which the electrode structure according to the present invention is applied, It can be selected as appropriate according to whether it is positive or negative. When the electrode structure according to the present invention is applied to, for example, a lithium ion secondary battery, a resin thin film made of, for example, polypropylene or polyethylene cellulose having a thickness of about 10 to 300 μm can be employed. When the electrode structure according to the present invention is applied to an electric double layer capacitor, for example, Japanese paper having a thickness of about 10 to 300 μm can be employed.
【００１５】上記保持抑制手段として、好適には、前記
セパレータの端縁部の表面に、前記集電体表面から離脱
した活物質が該端縁部の気孔中に進入することを抑える
進入抑制膜を形成せしめる手段を挙げることができる。
かかる進入抑制膜を端縁部の表面に形成すれば、進入抑
制膜により活物質が端縁部の気孔中に進入することを抑
制しうる分だけ、端縁部に保持される活物質の量を低減
させることができる。こうして導電材料たる活物質の保
持量が低減すれば、セパレータの端縁部における導電性
が高くなることを抑えることができるので、セパレータ
の端縁部を介する各電極間のショートの発生を効果的に
抑制することが可能となる。As the above-mentioned retention suppressing means, preferably, an entry suppressing film for suppressing the active material detached from the current collector surface from entering the pores of the edge on the surface of the edge of the separator. Can be mentioned.
If such an intrusion suppression film is formed on the surface of the edge portion, the amount of the active material held at the edge portion is reduced by the amount by which the active material can be prevented from entering the pores of the edge portion by the intrusion suppression film. Can be reduced. If the amount of the active material, which is a conductive material, is reduced in this manner, it is possible to prevent the conductivity at the edge of the separator from increasing, so that short-circuiting between the electrodes via the edge of the separator can be effectively prevented. Can be suppressed.
【００１６】上記進入抑制膜として、好適には、ブチル
ゴムのような電気絶縁性を有し、かつ、熱収縮性を有す
るフィルムを採用することができる。この場合、熱収縮
性フィルムでセパレータの端縁部を覆った後、このフィ
ルムを加熱収縮させることにより、進入抑制膜をセパレ
ータの端縁部の表面に形成することができる。また、セ
パレータの気孔中に進入しない程度に大きい粒径の絶縁
性粉末（ガラス粉末、セラミック粉末など）のスラリー
を塗布し、乾燥させることにより、絶縁性粉末よりなる
進入抑制膜をセパレータの端縁部の表面に形成すること
もできる。Preferably, a film having electrical insulation and heat shrinkage, such as butyl rubber, can be used as the above-mentioned penetration suppressing film. In this case, after covering the edge portion of the separator with the heat-shrinkable film, the film is heated and shrunk, whereby the intrusion suppression film can be formed on the surface of the edge portion of the separator. In addition, a slurry of insulating powder (glass powder, ceramic powder, etc.) having a particle size large enough not to enter the pores of the separator is applied and dried to form an intrusion suppressing film made of insulating powder on the edge of the separator. It can also be formed on the surface of the part.
【００１７】また、上記保持抑制手段として、好適に
は、各電極の端縁からはみ出たセパレータの端縁部にお
ける気孔率を、各電極間に挟持された中央部の気孔率よ
りも相対的に低く設定せしめる手段を挙げることができ
る。端縁部における気孔率を低くすれば、その低下分だ
け端縁部の気孔中に進入して保持される活物質の量を低
減させることができる。導電材料たる活物質の保持量が
低減すれば、セパレータの端縁部における導電性が高く
なることを抑えることができるので、セパレータの端縁
部を介する各電極間のショートの発生を効果的に抑制す
ることが可能となる。Preferably, the porosity at the edge portion of the separator protruding from the edge of each electrode is relatively smaller than the porosity of the central portion sandwiched between the electrodes. Means for lowering the setting can be given. If the porosity at the edge is reduced, the amount of the active material that enters the pores at the edge and is retained can be reduced by the reduced amount. If the holding amount of the active material, which is a conductive material, is reduced, the conductivity at the edge of the separator can be suppressed from increasing, so that short-circuiting between the electrodes through the edge of the separator can be effectively prevented. It becomes possible to suppress.
【００１８】ここに、気孔率とは、任意断面及び任意表
面における、一定面積中に占める空隙部面積全体の割合
を百分率で示した値をいう。セパレータの中央部の気孔
率は、１５〜５０％程度とすることができる。セパレー
タの端縁部の気孔率は、該端縁部における活物質の保持
量をなるべく少なくする観点より、できるだけ低くする
ことが望ましく、具体的には１０％以下とすることが好
ましく、４％以下とすることが特に好ましい。最適に
は、セパレータの端縁部の気孔率を０％とすること、す
なわちセパレータの端縁部に空隙部が全く存在しないよ
うにすることである。Here, the porosity is a value indicating the ratio of the entire void area to a certain area in an arbitrary cross section and an arbitrary surface as a percentage. The porosity at the center of the separator can be about 15 to 50%. The porosity of the edge portion of the separator is desirably as low as possible from the viewpoint of minimizing the amount of active material held at the edge portion, specifically, preferably 10% or less, and more preferably 4% or less. It is particularly preferred that Optimally, the porosity at the edge of the separator should be 0%, that is, there should be no void at the edge of the separator.
【００１９】セパレータの端縁部の気孔率を中央部の気
孔率よりも低くする手段としては、特に限定されない
が、好適には、セパレータの端縁部の気孔のみに絶縁性
充填材を充填する手段や、セパレータの端縁部のみを加
圧又は加熱することにより該端縁部の気孔に加圧又は加
熱の作用を及ぼして該気孔を潰す手段を採用することが
できる。The means for lowering the porosity at the edge of the separator than the porosity at the center is not particularly limited, but preferably, only the pores at the edge of the separator are filled with an insulating filler. It is possible to employ means or means for pressing or heating only the edge of the separator to exert a pressurizing or heating action on the pores at the edge to crush the pores.
【００２０】上記端縁部の気孔に充填させる絶縁性充填
材としては、電気的絶縁性を有し、かつ、電解液に溶解
しないものであればよく、ポリプロピレンやポリエチレ
ン等の熱可塑性樹脂やガラス等を採用することができ
る。上記絶縁性充填材の充填方法として、具体的には、
溶融樹脂中にセパレータの端縁部のみを所定時間浸漬し
て、該端縁部の気孔中に溶融樹脂を充填した後、該溶融
樹脂を冷却、固化させたり、あるいはガラス粉末等の絶
縁性微粉末を該端縁部にまぶす等することによりガラス
粉末等を該端縁部の気孔中に充填させたりすることがで
きる。The insulating filler to be filled in the pores at the edge portions may be any one which has electrical insulation and does not dissolve in an electrolytic solution, and may be a thermoplastic resin such as polypropylene or polyethylene or glass. Etc. can be adopted. As the filling method of the insulating filler, specifically,
After immersing only the edge portion of the separator in the molten resin for a predetermined time and filling the pores at the edge portion with the molten resin, the molten resin is cooled and solidified, or an insulating fine particle such as glass powder is formed. Spraying the powder on the edge or the like allows glass powder or the like to be filled in the pores of the edge.
【００２１】また、加圧の作用を及ぼして端縁部の気孔
を潰す場合は、セパレータの端縁部のみを一対の鉄板等
で両端面から挟持して圧縮加工し、該端縁部を高密化さ
せることができる。また、加熱の作用を及ぼして端縁部
の気孔を潰す場合は、上記鉄板等を予め加熱しておいた
り、あるいはセパレータの中央部を断熱材で覆いつつセ
パレータの端縁部のみをヒータ等で加熱したりして、該
端縁部のみを溶融又は半溶融状態として端縁部の気孔が
潰された状態で冷却、固化させることができる。なお、
加熱の作用を及ぼして端縁部の気孔を潰す手段は、セパ
レータとして樹脂製薄膜を用いた場合に採用することが
できる。In the case where the pores at the edges are crushed by applying pressure, only the edges of the separator are sandwiched between a pair of iron plates from both end surfaces and compressed to form the edges with high density. Can be changed. In addition, when the pores at the edges are crushed by exerting a heating effect, the iron plate or the like is heated in advance, or only the edges of the separator are covered with a heat insulator while covering the center of the separator with a heat insulating material. By heating or the like, only the edge portion can be melted or semi-molten to be cooled and solidified in a state where pores at the edge portion are crushed. In addition,
The means for exerting the action of heating to crush the pores at the edge can be adopted when a resin thin film is used as the separator.
【００２２】さらに、絶縁性充填材としての樹脂をセパ
レータの端縁部の気孔中に充填させる方法として、以下
の方法を採用することができる。すなわち、セパレータ
の端縁部の気孔中に絶縁性充填材としての樹脂を充填す
ることにより、該端縁部の気孔率を各電極間に挟持され
たセパレータの中央部の気孔率よりも相対的に低く設定
した電池・キャパシタ用電極構造体の製造方法として、
集電体及び該集電体表面に形成された活物質層からそれ
ぞれがなる一対の電極間に、端縁部が各該電極の端縁よ
りもはみ出るようにセパレータを介装する第１工程と、
少なくとも上記セパレータの端縁部を熱可塑性樹脂膜で
被覆する第２工程と、上記熱可塑性樹脂膜を溶融温度以
上に加熱して得られた溶融樹脂を上記セパレータの端縁
部の気孔中に含浸させる第３工程とを順に実施する方法
を、好適に採用することができる。Further, the following method can be employed as a method for filling the pores at the edges of the separator with the resin as the insulating filler. That is, by filling the resin as an insulating filler into the pores at the edges of the separator, the porosity of the edges is relatively higher than the porosity of the center of the separator sandwiched between the electrodes. As a method of manufacturing a battery / capacitor electrode structure set at a low level,
A first step of interposing a separator between a pair of electrodes, each comprising a current collector and an active material layer formed on the surface of the current collector, such that an edge protrudes from an edge of each of the electrodes; ,
A second step of coating at least the edge of the separator with a thermoplastic resin film, and impregnating pores at the edge of the separator with a molten resin obtained by heating the thermoplastic resin film to a melting temperature or higher. A method of sequentially performing the third step to be performed can be suitably adopted.
【００２３】上記熱可塑性樹脂膜の形状としては、セパ
レータの端縁部のみを被覆しうるように帯状とすること
もできるが、好適にはセパレータの端縁部及び該セパレ
ータの中央部を挟持する各電極の全体、言い換えれば電
極構造体の全体を被覆しうるように袋状とすることが好
ましい。帯状の熱可塑性樹脂膜でセパレータの端縁部の
みを被覆した場合は、上記第３工程で、溶融樹脂をセパ
レータの端縁部の気孔中に容易に含浸させることができ
る。一方、袋状の熱可塑性樹脂膜で電極構造体の全体を
被覆した場合は、上記第３工程で、溶融樹脂をセパレー
タの端縁部の気孔中に容易に含浸させることができると
ともに、電極構造体の全体を該溶融樹脂で覆うことがで
きる。このため、その後に溶融樹脂を冷却、固化させる
ことにより、電極構造体の全体を樹脂で被覆、固定させ
ることができる。したがって、電池又はキャパシタとし
ての使用中などにおける電極やセパレータの位置ずれを
効果的に防止することが可能となり、また電極構造体内
における電解液の保液性を向上させることが可能とな
る。さらに、電極構造体と電槽との間における絶縁性も
確保することができる。The shape of the thermoplastic resin film may be a belt shape so that only the edge of the separator can be covered, but it is preferable to sandwich the edge of the separator and the center of the separator. It is preferable to form a bag so as to cover the entirety of each electrode, in other words, the entirety of the electrode structure. When only the edge of the separator is covered with the belt-shaped thermoplastic resin film, the molten resin can be easily impregnated into the pores of the edge of the separator in the third step. On the other hand, when the entire electrode structure is covered with the bag-like thermoplastic resin film, the molten resin can be easily impregnated into the pores at the edges of the separator in the third step, and the electrode structure can be easily formed. The whole body can be covered with the molten resin. Therefore, by subsequently cooling and solidifying the molten resin, the entire electrode structure can be covered and fixed with the resin. Therefore, it is possible to effectively prevent displacement of the electrodes and the separator during use as a battery or a capacitor, and to improve the liquid retention of the electrolyte in the electrode structure. Further, insulation between the electrode structure and the battery case can be ensured.
【００２４】なお、本発明に係る電極構造体は、ニッケ
ル−カドミウム蓄電池、ニッケル−水素蓄電池やリチウ
ムイオン二次電池等の蓄電池又は電気二重層キャパシタ
に用いることができる。The electrode structure according to the present invention can be used for a storage battery such as a nickel-cadmium storage battery, a nickel-hydrogen storage battery, a lithium ion secondary battery, or an electric double layer capacitor.
【００２５】[0025]
【実施例】以下、本発明に係る電池・キャパシタ用電極
構造体の具体的な実施例について、図面を参照しつつ説
明する。 （実施例１）図１及び図２に示す本実施例は、請求項
１、２又は３記載の電池・キャパシタ用電極構造体を具
現化したものであって、電気二重層キャパシタ用に供す
るものである。すなわち、本実施例では、保持抑制手段
として、セパレータの端縁部の気孔中に絶縁性充填材を
充填することにより、該端縁部の気孔率を、各電極間に
挟持されたセパレータの中央部の気孔率よりも相対的に
低く設定せしめるという手段を採用している。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, specific embodiments of an electrode structure for a battery / capacitor according to the present invention will be described with reference to the drawings. (Embodiment 1) This embodiment shown in FIGS. 1 and 2 embodies the electrode structure for a battery / capacitor according to claim 1, 2 or 3, and is provided for an electric double layer capacitor. It is. That is, in this embodiment, as the retention suppressing means, the porosity of the edge portion is filled with the insulating filler in the pores of the edge portion of the separator so that the porosity of the edge portion of the separator is held at the center of the separator sandwiched between the electrodes. Means for setting the porosity relatively lower than the porosity of the part is adopted.
【００２６】この電極構造体は、正電極１０と、負電極
２０と、正、負電極１０、２０間に介装されたセパレー
タ３０とから構成されている。上記正電極１０は、正極
集電体１１と、この正極集電体１１の一面に形成された
正極活物質層１２とからなる。また、上記負電極２０
は、負極集電体２１と、この負極集電体２１の一面に形
成された負極活物質層２２とからなる。なお、正極集電
体１１及び負極集電体２１には、電極取り出し用タブ１
１ａ及び２１ａが一体的に設けられている（図２参
照）。This electrode structure comprises a positive electrode 10, a negative electrode 20, and a separator 30 interposed between the positive and negative electrodes 10,20. The positive electrode 10 includes a positive electrode current collector 11 and a positive electrode active material layer 12 formed on one surface of the positive electrode current collector 11. The negative electrode 20
Comprises a negative electrode current collector 21 and a negative electrode active material layer 22 formed on one surface of the negative electrode current collector 21. The positive electrode current collector 11 and the negative electrode current collector 21 have tabs 1 for taking out electrodes.
1a and 21a are provided integrally (see FIG. 2).
【００２７】上記正極集電体１１及び負極集電体２１
は、ともに厚さ１５μｍの方形状（６７ｍｍ×８２ｍ
ｍ）の金属箔（アルミニウム箔）よりなる。また、上記
正極活物質層１２及び負極活物質層２２は、ともに同様
の構成を有し、活物質としての活性炭粒子と、結着剤と
してのメチルセルロースと、溶媒としての水と、導電化
材としてのグラファイト粒子とを混合してなるペースト
を、正極集電体１１及び負極集電体２１の互いに対向す
る面に塗布し、その後乾燥させて形成したものである。
なお、正極活物質層１２の厚さは１６０μｍ、負極活物
質層２２の厚さは８０μｍである。また、活性炭粒子の
平均粒径は６μｍ程度であり、グラファイト粒子の平均
粒径は０．０７μｍ程度である。また、上記ペースト全
体を１００ｗｔ％としたとき、このペースト中における
各成分の配合割合は以下のとおりである。The above-mentioned positive electrode current collector 11 and negative electrode current collector 21
Are square (67 mm × 82 m
m) made of metal foil (aluminum foil). The positive electrode active material layer 12 and the negative electrode active material layer 22 have the same configuration, and include activated carbon particles as an active material, methylcellulose as a binder, water as a solvent, and a conductive material. Is formed by applying a paste obtained by mixing the above-mentioned graphite particles to the surfaces of the positive electrode current collector 11 and the negative electrode current collector 21 facing each other, and then drying.
Note that the thickness of the positive electrode active material layer 12 is 160 μm, and the thickness of the negative electrode active material layer 22 is 80 μm. The average particle size of the activated carbon particles is about 6 μm, and the average particle size of the graphite particles is about 0.07 μm. When the total amount of the paste is 100 wt%, the mixing ratio of each component in the paste is as follows.
【００２８】 活性炭 ：１３．６ｗｔ％ メチルセルロース ：１．７ｗｔ％ 水 ：８３ｗｔ％ グラファイト ：１．７ｗｔ％ 上記セパレータ３０は、厚さ５５μｍの方形状（７３ｍ
ｍ×８６ｍｍ）の和紙よりなる。このセパレータ３０
は、電解質イオンを透過させうる連続的な気孔３１を全
体で均一に有しており、その気孔率は４０％程度とされ
ている。また、セパレータ３０は、周縁の端縁部３０ａ
が正電極１０及び負電極２０の端縁１０ａ及び２０ａよ
りも所定長さはみ出た状態で、中央部３０ｂが正極活物
質層１２と負極活物質層２２との間で挟持されている。Activated carbon: 13.6 wt% Methylcellulose: 1.7 wt% Water: 83 wt% Graphite: 1.7 wt% The separator 30 has a square shape (73 m) having a thickness of 55 μm.
mx 86 mm). This separator 30
Has a uniform continuous pore 31 through which electrolyte ions can pass, and has a porosity of about 40%. Further, the separator 30 has a peripheral edge portion 30a.
Are protruded from the edges 10 a and 20 a of the positive electrode 10 and the negative electrode 20 by a predetermined length, and the central portion 30 b is sandwiched between the positive electrode active material layer 12 and the negative electrode active material layer 22.
【００２９】ここに、本実施例に係るセパレータ３０で
は、上記端縁部３０ａの気孔３１中に絶縁性充填材３２
がほぼ完全に充填されている。これにより、セパレータ
３０の端縁部３０ａにおける気孔率はほぼ０％とされて
いる。こうして、セパレータ３０ａの気孔率は、正極活
物質層１２と負極活物質層２２との間で挟持された中央
部３０ｂの気孔率（中央部３０ｂの気孔率は元のままの
４０％程度）よりも低く設定されている。Here, in the separator 30 according to the present embodiment, the insulating filler 32 is provided in the pores 31 of the edge portion 30a.
Is almost completely filled. As a result, the porosity at the edge 30a of the separator 30 is substantially 0%. Thus, the porosity of the separator 30a is larger than the porosity of the central portion 30b sandwiched between the positive electrode active material layer 12 and the negative electrode active material layer 22 (the porosity of the central portion 30b is about 40% as it is). Is also set low.
【００３０】上記絶縁性充填材３２は、熱可塑性樹脂た
るポリプロピレンよりなる。この絶縁性充填材３２の端
縁部３０ａへの充填は、セパレータ３０を正、負電極１
０、２０間に介装させた後に行った。すなわち、ポリプ
ロピレンを融点以上に加熱して溶融させ、この溶融樹脂
中に、正、負電極１０、２０間に介装させたセパレータ
３０の端縁部３０ａのみを所定時間浸漬して、端縁部３
０ａの気孔３１中に溶融樹脂を充填し、その後該溶融樹
脂を冷却、固化させた。なお、絶縁性充填材３２の充填
は、正、負電極１０、２０間に介装させる前のセパレー
タ３０に予め行っておいてもよい。The insulating filler 32 is made of polypropylene which is a thermoplastic resin. The filling of the insulating filler 32 into the edge 30a is performed by separating the separator 30 with the positive and negative electrodes 1.
The test was performed after interposing between 0 and 20. That is, the polypropylene is heated to a temperature equal to or higher than the melting point and melted, and only the edge 30a of the separator 30 interposed between the positive and negative electrodes 10 and 20 is immersed in the molten resin for a predetermined time. 3
The molten resin was filled in the pores 31 of 0a, and then the molten resin was cooled and solidified. The filling of the insulating filler 32 may be performed in advance on the separator 30 before being interposed between the positive and negative electrodes 10 and 20.
【００３１】こうして得られた本実施例に係る電極構造
体は、例えば、上記電極取り出し用タブ１１ａ及び２１
ａを取り出し電極に接続しつつ所定形状の電槽内に納め
るとともに、該電槽内に電解液（プロピレンカーボネー
ト等）を充填することにより、正極活物質層１２、負極
活物質層２２及びセパレータ３０に該電解液を含浸せし
めて、電気二重層キャパシタとして使用に供せられる。The thus obtained electrode structure according to the present embodiment is, for example, the above-mentioned electrode extraction tabs 11a and 21a.
a is taken out, connected to an electrode and placed in a battery case having a predetermined shape, and the battery case is filled with an electrolytic solution (such as propylene carbonate) to form a positive electrode active material layer 12, a negative electrode active material layer 22, and a separator 30. Impregnated with the electrolytic solution, and used as an electric double layer capacitor.
【００３２】したがって、本実施例に係る電極構造体で
は、セパレータ３０の端縁部３０ａにおける気孔３１中
に絶縁性充填材３２が充填されることにより、該端縁部
３０ａの気孔率がほぼ０％とされている。このため、キ
ャパシタとしての使用中などに、振動等の外部衝撃によ
り正、負電極１０、２０周縁部の正、負極集電体１１、
１２表面から活物質としての活性炭粒子や導電化材とし
てのグラファイト粒子が剥がれ落ちて電解液中を浮遊し
たとしても、この活物質等が正、負電極１０、２０の端
縁１０ａ、２０ａからはみ出たセパレータ３０の端縁部
３０ａに保持されること、ひいてはセパレータ３０の端
縁部３０ａにおける導電性が高くなることを確実に抑え
ることができる。したがって、セパレータ３０の端縁部
３０ａを介する各電極１０、２０間のショートの発生を
確実に抑制することが可能となる。Therefore, in the electrode structure according to the present embodiment, the pores 31 at the edge 30a of the separator 30 are filled with the insulating filler 32, so that the porosity of the edge 30a is substantially zero. %. For this reason, during use as a capacitor, the positive and negative electrodes 10, 20 around the positive and negative electrodes 10, 20 due to external shocks such as vibration,
Even if activated carbon particles as an active material and graphite particles as a conductive material are peeled off from the surface of 12 and suspended in the electrolytic solution, the active material or the like protrudes from the edges 10a, 20a of the positive and negative electrodes 10, 20. Thus, it is possible to reliably prevent the edge 30a of the separator 30 from being held by the edge 30a, and thereby increase the conductivity at the edge 30a of the separator 30. Therefore, it is possible to reliably suppress the occurrence of a short circuit between the electrodes 10 and 20 via the edge 30a of the separator 30.
【００３３】（実施例２）図３に示す本実施例は、請求
項１、２又は４記載の電池・キャパシタ用電極構造体を
具現化したものであって、電気二重層キャパシタ用に供
するものである。すなわち、本実施例では、保持抑制手
段として、セパレータの端縁部に加圧の作用を及ぼして
該端縁部の気孔を潰すことにより、該端縁部の気孔率
を、各電極間に挟持されたセパレータの中央部の気孔率
よりも相対的に低く設定せしめるという手段を採用して
いる。(Embodiment 2) The present embodiment shown in FIG. 3 embodies the electrode structure for a battery / capacitor according to the first, second or fourth aspect and is used for an electric double layer capacitor. It is. That is, in the present embodiment, as the holding suppressing means, the porosity of the edge portion is sandwiched between the electrodes by applying pressure to the edge portion of the separator to crush the pores of the edge portion. In this case, the separator is set to be relatively lower than the porosity at the center of the separator.
【００３４】この電極構造体におけるセパレータ３０
は、正、負電極１０、２０の端縁１０ａ、２０ａからは
み出た端縁部が薄肉端縁部３０ｃとされている。この薄
肉端縁部３０ｃは、セパレータ３０の端縁部のみを一対
の鉄板等で両端面から挟持して圧縮加工することによ
り、薄肉・高密化されたものである。これにより、薄肉
端縁部３０ｃにおいては、気孔がほぼ完全に潰されて、
気孔率がほぼ０％とされている。なお、薄肉端縁部３０
ｃの厚さは２０μｍ程度である。The separator 30 in this electrode structure
In the case of the positive and negative electrodes 10, 20, the edges protruding from the edges 10a, 20a of the positive and negative electrodes 10, 20 are thin edge portions 30c. The thin-walled edge portion 30c is made thinner and denser by compressing only the edge portion of the separator 30 from both end surfaces with a pair of iron plates or the like. Thereby, the pores are almost completely crushed in the thin end portion 30c,
The porosity is approximately 0%. In addition, the thin edge portion 30
The thickness of c is about 20 μm.
【００３５】その他の構成は、上記実施例１と同様であ
る。したがって、本実施例に係る電極構造体では、上記
実施例１と同様、セパレータ３０の薄肉端縁部３０ｃを
介する各電極１０、２０間のショートの発生を確実に抑
制することが可能となる。 （実施例３）図４に示す本実施例は、請求項１又は５記
載の電池・キャパシタ用電極構造体を具現化したもので
あって、電気二重層キャパシタ用に供するものである。
すなわち、本実施例では、保持抑制手段として、セパレ
ータの端縁部の表面に、集電体表面から離脱した活物質
が該端縁部の気孔中に進入することを抑える進入抑制膜
を形成せしめるという手段を採用している。Other configurations are the same as those in the first embodiment. Therefore, in the electrode structure according to the present embodiment, as in the first embodiment, it is possible to reliably suppress the occurrence of a short circuit between the electrodes 10 and 20 via the thin end portion 30c of the separator 30. (Embodiment 3) This embodiment shown in FIG. 4 embodies the battery / capacitor electrode structure according to claim 1 or 5 and is used for an electric double layer capacitor.
That is, in the present embodiment, as the retention suppressing means, an entry suppression film that suppresses the active material detached from the current collector surface from entering the pores at the edge is formed on the surface of the edge of the separator. That means is adopted.
【００３６】この電極構造体におけるセパレータ３０の
端縁部３０ａの表面には、電気絶縁性を有し、かつ、熱
収縮性を有するブチルゴムフィルムよりなる進入抑制膜
３３が全面に形成されている。この進入抑制膜３３は、
ブチルゴムフィルムでセパレータ３０の端縁部３０ａを
覆った後、加熱収縮させることにより形成した。なお、
進入抑制膜３３の膜厚は数百μｍである。On the entire surface of the edge 30a of the separator 30 in this electrode structure, an intrusion suppressing film 33 made of a butyl rubber film having electrical insulation and heat shrinkage is formed. This penetration suppression film 33 is
After covering the edge 30a of the separator 30 with a butyl rubber film, it was formed by heat shrinkage. In addition,
The thickness of the penetration suppressing film 33 is several hundred μm.
【００３７】この進入抑制膜３３によれば、活物質が透
過すること、ひいては活物質が端縁部３０ａの気孔中に
進入して保持されることを完全に阻止することができ
る。したがって、本実施例に係る電極構造体では、上記
実施例１と同様、セパレータ３０の端縁部３０ａを介す
る各電極１０、２０間のショートの発生を確実に抑制す
ることが可能となる。According to the penetration suppressing film 33, it is possible to completely prevent the active material from permeating, and furthermore, the active material from penetrating into and held in the pores of the edge portion 30a. Therefore, in the electrode structure according to the present embodiment, similarly to the first embodiment, it is possible to reliably suppress occurrence of a short circuit between the electrodes 10 and 20 via the edge 30a of the separator 30.
【００３８】なお、上記実施例１〜３においては、正、
負電極１０、２０間にセパレータ３０を介装せしめた電
極構造体の一つについて、すなわちキャパシタとしての
一つの基本セルについて説明したが、かかる基本セルを
複数組み合わせた複数セルよりなるキャパシタとするこ
とも勿論可能である。この場合は、正極集電体１１（負
極集電体２１）の両面に正極活物質層１２（負極活物質
層２２）を形成し、正極活物質層１２と負極活物質層２
２との間にそれぞれセパレータ３０が介装される。In the above Examples 1 to 3,
One of the electrode structures in which the separator 30 is interposed between the negative electrodes 10 and 20, that is, one basic cell as a capacitor has been described. However, a capacitor composed of a plurality of such basic cells may be used. Of course, it is also possible. In this case, a positive electrode active material layer 12 (a negative electrode active material layer 22) is formed on both surfaces of the positive electrode current collector 11 (a negative electrode current collector 21), and the positive electrode active material layer 12 and the negative electrode active material layer 2 are formed.
Separator 30 is interposed between the second and the third.
【００３９】（実施例４）図５及び図６に示す本実施例
は、請求項１、２、３又は６記載に係る電池・キャパシ
タ用電極構造体を具現化したものであって、電気二重層
キャパシタ用に供するものである。すなわち、本実施例
では、保持抑制手段として、セパレータの端縁部の気孔
中に絶縁性充填材を充填することにより、該端縁部の気
孔率を、各電極間に挟持されたセパレータの中央部の気
孔率よりも相対的に低く設定せしめるという手段を採用
するとともに、この絶縁性充填材として少なくともセパ
レータの端縁部を被覆する熱可塑性樹脂膜を利用してい
る。(Embodiment 4) This embodiment shown in FIGS. 5 and 6 embodies the electrode structure for a battery / capacitor according to the first, second, third or sixth aspect. It is used for a multilayer capacitor. That is, in this embodiment, as the retention suppressing means, the porosity of the edge portion is filled with the insulating filler in the pores of the edge portion of the separator so that the porosity of the edge portion of the separator is held at the center of the separator sandwiched between the electrodes. In addition to adopting means for setting the porosity relatively lower than the porosity of the portion, a thermoplastic resin film covering at least the edge of the separator is used as the insulating filler.
【００４０】上記実施例１と同様の正極集電体１１及び
負極集電体２１を準備した。そして、正極集電体１１の
両面に上記実施例１と同様の正極活物質層１２を形成し
て正電極１０とするとともに、負極集電体２１の両面に
上記実施例１と同様の負極活物質層２２を形成して負電
極２０とした。一方、端縁部３０ａに絶縁性充填材を充
填しておかないこと以外は、上記実施例１と同様のセパ
レータ３０を準備した。The same positive electrode current collector 11 and negative electrode current collector 21 as in Example 1 were prepared. Then, a positive electrode active material layer 12 similar to that of the first embodiment is formed on both surfaces of the positive electrode current collector 11 to form the positive electrode 10, and a negative electrode active material similar to that of the first embodiment is formed on both surfaces of the negative electrode current collector 21. A negative electrode 20 was formed by forming a material layer 22. On the other hand, a separator 30 similar to that of Example 1 was prepared except that the insulating material was not filled in the edge portion 30a.
【００４１】そして、上記正電極１０と上記負電極２０
とを上記セパレータ３０を介して交互に複数枚積層して
積層体４０を得た。なお、セパレータ３０は、周縁の端
縁部３０ａが各正、負電極１０、２０の端縁よりも所定
長さはみ出た状態で、中央部が正極活物質層１２と負極
活物質層２２との間で挟持されている。また、積層体４
０の積層方向の両端にはセパレータ３０が配設されてい
る。The positive electrode 10 and the negative electrode 20
Were alternately laminated via the separator 30 to obtain a laminate 40. The separator 30 has a peripheral edge 30a protruding from the edge of each of the positive and negative electrodes 10, 20 by a predetermined length, and a central portion between the positive electrode active material layer 12 and the negative electrode active material layer 22. Are sandwiched between. Also, the laminate 4
The separators 30 are disposed at both ends in the stacking direction 0.
【００４２】得られた積層体４０を袋状の熱可塑性樹脂
膜たるポリプロピレン袋５の中に入れて、積層体４０の
全体をポリプロピレン袋５で被覆した。その後、開口を
加熱溶着部５ａで封止するとともにポリプロピレン袋５
内を真空引きした。なお、この真空引きは、セパレータ
３０を圧縮するとともにセパレータ３０と正極、負極活
物質層１２、２２との間の隙間を無くして、積層体４０
全体の厚みを減らすことにより、後述する電槽内への組
み付け性を向上させるために行うものである。また、ポ
リプロピレン袋５の厚さは数十μｍである。加えて、後
述する樹脂膜５’の膜厚を厚くすべく、ポリプロピレン
袋５は複数枚重ねて用いてもよい。The obtained laminate 40 was placed in a polypropylene bag 5 serving as a bag-like thermoplastic resin film, and the entire laminate 40 was covered with the polypropylene bag 5. Thereafter, the opening is sealed with a heat welding portion 5a and the polypropylene bag 5 is sealed.
The inside was evacuated. In addition, this evacuation compresses the separator 30 and eliminates the gap between the separator 30 and the positive electrode and negative electrode active material layers 12 and 22, thereby forming the laminate 40.
This is performed in order to improve the assemblability into a battery case described later by reducing the overall thickness. The thickness of the polypropylene bag 5 is several tens μm. In addition, in order to increase the thickness of the resin film 5 ′ described later, a plurality of the polypropylene bags 5 may be used in layers.
【００４３】そして、積層体４０をポリプロピレン袋５
とともに金属又は樹脂筐体よりなる電槽６内に収容し、
加熱溶着部５ａによる封止を外してポリプロピレン袋５
内を開放した後、正、負の取り出し電極及び注入口付き
の蓋部材（図示せず）で電槽６を閉蓋するとともに、
正、負の電極取り出し用タブ１１ａ、２１ａをそれぞれ
正、負の取り出し電極に溶接した。なお、真空引きされ
たポリプロピレン袋５内を開放するのは、電解液の含浸
のためである。また、正、負電極１０、２０間にセパレ
ータ３０を介装せしめた各基本セル同士の電気的な接続
は並列接続とした。Then, the laminate 40 is placed in the polypropylene bag 5
Together with the battery case 6 made of a metal or resin housing,
The sealing by the heat welding portion 5a is removed and the polypropylene bag 5
After opening the inside, the battery case 6 is closed with a cover member (not shown) having positive and negative extraction electrodes and an inlet,
The positive and negative electrode extraction tabs 11a and 21a were welded to the positive and negative extraction electrodes, respectively. The interior of the evacuated polypropylene bag 5 is opened for impregnation with the electrolytic solution. The electrical connection between the basic cells with the separator 30 interposed between the positive and negative electrodes 10 and 20 was parallel connection.
【００４４】その後、電槽６を電気炉内に入れて、ポリ
プロピレンの融点以上、具体的には１５０℃に加熱して
ポリプロピレン袋５を溶融させた。これにより、積層体
４０の両端にある両セパレータ３０、３０の全体及び
正、負電極１０’、２０’間に配設された各セパレータ
３０の端縁部３０ａの気孔中に溶融樹脂を含浸させると
ともに、積層体４０の底面及び４つの側面とこれらの各
面に対向する電槽６内面との間、及び積層体４０の上面
並びに各セパレータ３０の端縁部３０ａ同士の間に該溶
融樹脂を配設した。そして、該溶融樹脂を冷却、固化さ
せた。これにより、両端にある両セパレータ３０、３０
の全体及び正、負電極１０’、２０’間に配設された各
セパレータ３０の端縁部３０ａの気孔中に絶縁性充填材
たるポリプロピレンを充填するとともに、積層体４０の
底面及び４つの側面とこれらの各面に対向する電槽６内
面との間、及び積層体４０の上面並びに各セパレータ３
０の端縁部３０ａ同士の間にポリプロピレンよりなる樹
脂膜５’を形成した。Thereafter, the battery case 6 was placed in an electric furnace and heated to a temperature equal to or higher than the melting point of polypropylene, specifically, 150 ° C. to melt the polypropylene bag 5. Thereby, the molten resin is impregnated into the entirety of the separators 30 at both ends of the laminated body 40 and the pores of the edge 30a of each separator 30 disposed between the positive and negative electrodes 10 ', 20'. At the same time, the molten resin is applied between the bottom surface and the four side surfaces of the laminate 40 and the inner surface of the battery case 6 facing these surfaces, and between the upper surface of the laminate 40 and the edge portions 30a of the separators 30. It was arranged. Then, the molten resin was cooled and solidified. Thereby, both separators 30, 30 at both ends are provided.
And the separator 30 disposed between the positive and negative electrodes 10 ′ and 20 ′ is filled with polypropylene as an insulating filler into the pores of the edge portion 30 a, and the bottom surface and four side surfaces of the laminate 40. And the inner surface of the battery case 6 facing each of these surfaces, and the upper surface of the laminate 40 and each separator 3
A resin film 5 ′ made of polypropylene was formed between the 0 edge portions 30a.
【００４５】最後に、蓋部材の注入口から大気圧で電解
液を注入した後、この注入口を封止して、積層型の電気
二重層キャパシタを完成した。なお、電解液を注入する
前に、上記注入口から針状部材（図示せず）を挿入して
積層体４０の上面に形成された樹脂膜５’に貫孔（貫
孔）を設けることにより、この貫孔を介して積層体４０
の内部に電解液が容易に進入可能となるようにしておい
た。Finally, an electrolyte was injected at atmospheric pressure from the inlet of the lid member, and the inlet was sealed to complete a laminated electric double layer capacitor. Before injecting the electrolytic solution, a needle-like member (not shown) is inserted from the above-described inlet to form a through-hole (through-hole) in the resin film 5 ′ formed on the upper surface of the laminate 40. , Through the through hole, the laminate 40
So that the electrolyte can easily enter the inside of the.
【００４６】したがって、本実施例によれば、溶融樹脂
をセパレータ３０の端縁部３０ａの気孔中に容易に含浸
させることができる。また、セパレータ３０の端縁部３
０ａ中に仮に気孔が存在していたとしても、各セパレー
タ３０の端縁部３０ａ同士の間に配設された樹脂膜５’
は、正、負極集電体１１、２１表面から離脱した活物質
が該端縁部３０ａの気孔中に進入することを抑える進入
抑制膜として機能しうることから、活物質が該気孔中に
進入することを確実に阻止することができる。よって、
上記実施例１及び実施例３と同様、セパレータ３０の端
縁部３０ａを介する各電極１０、２０間のショートの発
生を確実に抑制することが可能となる。Therefore, according to the present embodiment, the molten resin can be easily impregnated into the pores of the edge portion 30a of the separator 30. Further, the edge 3 of the separator 30
Even if pores exist in the separators 0a, the resin film 5 'disposed between the edge portions 30a of the separators 30 may be used.
Can function as a penetration suppressing film that suppresses the active material detached from the surfaces of the positive and negative electrode current collectors 11 and 21 from entering the pores of the edge portion 30a. Therefore, the active material enters the pores. Can be reliably prevented. Therefore,
As in the first and third embodiments, the occurrence of a short circuit between the electrodes 10 and 20 via the edge 30a of the separator 30 can be reliably suppressed.
【００４７】また、積層体４０の全体を樹脂膜５’で被
覆、固定させることができるので、キャパシタとしての
使用中などにおける正、負電極１０、２０やセパレータ
３０の位置ずれを効果的に防止することが可能となり、
また積層体４０内における電解液の保液性を向上させる
ことが可能となる。さらに、剛性面で有利な金属製の電
槽６とした場合であっても、積層体４０と電槽６との間
における絶縁性を樹脂膜７’により確保することができ
る。Further, since the entire laminate 40 can be covered and fixed with the resin film 5 ′, displacement of the positive and negative electrodes 10, 20 and the separator 30 can be effectively prevented during use as a capacitor. It is possible to
Further, it is possible to improve the liquid retaining property of the electrolytic solution in the laminate 40. Furthermore, even in the case where the metal battery case 6 is advantageous in terms of rigidity, the insulating property between the laminate 40 and the battery case 6 can be ensured by the resin film 7 ′.
【００４８】加えて、並列的に接続された各基本セルが
樹脂膜５’により独立したものとされ、各基本セル同士
で電解液の行き来がないため、相互に悪影響を及ぼすこ
とがない。なお、上記実施例４においては、各基本セル
同士の電気的な接続を直列接続とすることも可能であ
り、この場合は並列接続とする場合の比較して、キャパ
シタ内に蓄える電気エネルギーを増加させるのに有利と
なる。In addition, the basic cells connected in parallel are made independent by the resin film 5 ', and since there is no exchange of electrolyte between the basic cells, there is no adverse effect on each other. In the fourth embodiment, the electrical connection between the basic cells can be connected in series. In this case, the electric energy stored in the capacitor is increased as compared with the case of connecting in parallel. It is advantageous to make it.
【００４９】また、上記実施例１〜４においては、方形
状の電極を積層する積層型のキャパシタについて説明し
たが、帯状の電極を捲回する捲回型のキャパシタや、積
層又は捲回型の電池であっても本発明を適用しうること
は勿論である。Further, in the above-mentioned Examples 1 to 4, a laminated capacitor in which square electrodes are laminated has been described. However, a wound capacitor in which a strip-shaped electrode is wound, or a laminated or wound type capacitor is laminated. Needless to say, the present invention can be applied to a battery.
【００５０】[0050]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係る電池
・キャパシタ用電極構造体によれば、各電極の端縁から
はみ出たセパレータの端縁部を介する各電極間のショー
トの発生を抑制することが可能となる。したがって、か
かるショートに起因する発熱等により、電極や電解液が
劣化したり、異常ガスが発生したりすること等を効果的
に防止することができる。As described above in detail, according to the battery / capacitor electrode structure of the present invention, the occurrence of a short circuit between the electrodes through the edge of the separator protruding from the edge of each electrode. It becomes possible to suppress. Therefore, it is possible to effectively prevent the electrode and the electrolytic solution from deteriorating, generating an abnormal gas, and the like due to heat generation or the like caused by the short circuit.
【図１】 実施例１に係る電極構造体の構成を模式的に
示す部分断面図である。FIG. 1 is a partial cross-sectional view schematically illustrating a configuration of an electrode structure according to a first embodiment.
【図２】 実施例１に係る電極構造体の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the electrode structure according to the first embodiment.
【図３】 実施例２に係る電極構造体の構成を模式的に
示す部分断面図である。FIG. 3 is a partial cross-sectional view schematically illustrating a configuration of an electrode structure according to a second embodiment.
【図４】 実施例３に係る電極構造体の構成を模式的に
示す部分断面図である。FIG. 4 is a partial cross-sectional view schematically illustrating a configuration of an electrode structure according to a third embodiment.
【図５】 実施例４に係るキャパシタを製造する様子を
模式的に示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view schematically showing how to manufacture a capacitor according to a fourth embodiment.
【図６】 実施例４に係るキャパシタの構成を模式的に
示す部分断面図である。FIG. 6 is a partial cross-sectional view schematically illustrating a configuration of a capacitor according to a fourth embodiment.
１０…正電極 １１…正極集電体 １２
…正極活物質層 ２０…負電極 ２１…負極集電体 ２２
…負極活物質層 ３０…セパレータ ３０ａ…端縁部 ３０ｂ…中央部 ３０
ｃ…薄肉端縁部 ３１…気孔 ３２…絶縁性充填材 ３３
…進入抑制膜 ５…ポリプロピレン袋（熱可塑性樹脂膜）10 positive electrode 11 positive electrode current collector 12
... Positive electrode active material layer 20 ... Negative electrode 21 ... Negative electrode current collector 22
... negative electrode active material layer 30 ... separator 30a ... edge 30b ... center 30
c: Thin-walled edge 31: Pores 32: Insulating filler 33
… Penetration control film 5… Polypropylene bag (thermoplastic resin film)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丸山 宜之 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 茂木 一成 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 田中 浩之 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 犬塚 友哉 愛知県刈谷市豊田町１丁目１番地 豊田紡 織株式会社内 Ｆターム(参考） 5H021 AA06 BB01 BB02 BB12 CC05 EE02 EE11 EE28 EE30 HH02 HH10 5H028 AA01 AA05 BB03 BB04 BB05 CC01 FF05 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Yoshiyuki Maruyama 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (72) Inventor Kazunari Mogi 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation (72) Inventor Hiroyuki Tanaka 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Automobile Co., Ltd. (72) Inventor Tomoya 1-1-1 Toyota Town, Kariya City, Aichi Prefecture Toyota Boshoku Corporation F-term (reference) 5H021 AA06 BB01 BB02 BB12 CC05 EE02 EE11 EE28 EE30 HH02 HH10 5H028 AA01 AA05 BB03 BB04 BB05 CC01 FF05
Claims (6)
物質層からそれぞれがなる一対の電極と、端縁部が各該
電極の端縁よりもはみ出るように各該電極間に介装され
たセパレータとからなり、 上記セパレータの端縁部には、上記集電体表面から離脱
した活物質が該端縁部に保持されることを抑える保持抑
制手段が講じられていることを特徴とする電池・キャパ
シタ用電極構造体。1. A pair of electrodes, each comprising a current collector and an active material layer formed on the surface of the current collector, and between the electrodes such that the edges protrude beyond the edges of the electrodes. The separator has an interposed separator, and the edge of the separator has a retention suppressing means for suppressing the active material detached from the current collector surface from being retained at the edge. Characteristic electrode structure for batteries and capacitors.
端縁部の気孔率を各前記電極間に挟持されたセパレータ
の中央部の気孔率よりも相対的に低く設定せしめるとい
う手段であることを特徴とする請求項１記載の電池・キ
ャパシタ用電極構造体。2. The method according to claim 1, wherein the retention suppressing unit is configured to set the porosity of an edge portion of the separator relatively lower than a porosity of a central portion of the separator sandwiched between the electrodes. The electrode structure for a battery / capacitor according to claim 1.
性充填材を充填することにより、該端縁部の気孔率が前
記中央部の気孔率よりも相対的に低くされていることを
特徴とする請求項２記載の電池・キャパシタ用電極構造
体。3. An porosity at an edge portion of the separator is filled with an insulating filler so that a porosity at the edge portion is relatively lower than a porosity at the center portion. The electrode structure for a battery / capacitor according to claim 2.
の作用を及ぼして該端縁部の気孔を潰すことにより、該
端縁部の気孔率が前記中央部の気孔率よりも相対的に低
くされていることを特徴とする請求項２記載の電池・キ
ャパシタ用電極構造体。4. A porosity at the edge portion is relatively higher than a porosity at the center portion by applying pressure or heating to the edge portion of the separator to crush the pores at the edge portion. 3. The electrode structure for a battery / capacitor according to claim 2, wherein the height of the electrode structure is reduced.
端縁部の表面に、前記集電体表面から離脱した活物質が
該端縁部の気孔中に進入することを抑える進入抑制膜を
形成せしめるという手段であることを特徴とする請求項
１記載の電池・キャパシタ用電極構造体。5. The retention suppressing means forms an entry suppression film on a surface of an edge portion of the separator for suppressing an active material detached from a surface of the current collector from entering pores of the edge portion. 2. The battery / capacitor electrode structure according to claim 1, wherein the electrode structure is a means for squeezing.
物質層からそれぞれがなる一対の電極間に、端縁部が各
該電極の端縁よりもはみ出るようにセパレータを介装す
る第１工程と、 少なくとも上記セパレータの端縁部を熱可塑性樹脂膜で
被覆する第２工程と、 上記熱可塑性樹脂膜を溶融温度以上に加熱して得られた
溶融樹脂を上記セパレータの端縁部の気孔中に含浸させ
る第３工程とを順に実施することを特徴とする電池・キ
ャパシタ用電極構造体の製造方法。6. A separator is interposed between a pair of electrodes, each comprising a current collector and an active material layer formed on the surface of the current collector, such that an edge protrudes from an edge of each electrode. A second step of coating at least an edge portion of the separator with a thermoplastic resin film, and applying a molten resin obtained by heating the thermoplastic resin film to a melting temperature or higher at an edge of the separator. And a third step of impregnating the pores of the part with the electrode.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11092486A JP2000285896A (en) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | Electrode structure for battery and capacitor and manufacture thereof |
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|---|---|---|---|
| JP11092486A JP2000285896A (en) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | Electrode structure for battery and capacitor and manufacture thereof |
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|---|---|
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