JP2003257393A

JP2003257393A - 電気化学デバイス

Info

Publication number: JP2003257393A
Application number: JP2002055191A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Takahashi; 哲哉高橋
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2002-03-01
Filing date: 2002-03-01
Publication date: 2003-09-12
Anticipated expiration: 2022-03-01
Also published as: JP3999534B2

Abstract

(57)【要約】【課題】金属ラミネートを外装体に用いた電気化学デ
バイスを積層した複合体であっても、安全でかつ体積エ
ネルギー密度を向上することが可能となる電気化学デバ
イスを提供する。【解決手段】樹脂と金属からなるラミネートフィルム
の外装体に発電素子を収容した電気化学デバイスユニッ
トを複数有し、少なくとも２つ以上の電気化学デバイス
ユニットが、それぞれ異なった極性の出力端子同士が対
向するように積層され、かつ前記２つ以上の電気化学デ
バイスユニットの出力端子を導出する接着部により形成
された空間が前記電気化学デバイスユニットの厚みより
大きな厚みを有する空間を形成している構成の電気化学
デバイスとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ラミネートフィル
ムを外装体に用いた電気化学デバイスに関し、特にこの
電気化学デバイスをユニットとして２つ以上重ねて使用
する複合体の体積エネルギー密度の改良と、使用部品の
選択肢を広げることによるコストの削減効果を与える構
造に関する。

【０００２】

【従来の技術】携帯用電子機器の普及に伴い、軽量、小
型でなおかつ長時間の連続駆動が可能な二次電池等の電
気化学デバイスが求められている。例えば、従来の二次
電池は金属の外装缶を使用していたが、リチウムポリマ
ー電池に代表されるように、外装袋に薄くて軽いフィル
ムを用いることによって電池重量を減らすことが可能と
なった。

【０００３】外装体に使用されているフィルムは主に数
種の樹脂で金属箔をコーティングしたラミネートフィル
ムである。このラミネートフィルムは軽量であり、今ま
での金属の外装缶を用いた電池よりも軽くすることが可
能となり、重量エネルギー密度が高くなった。

【０００４】ここで、電池素体つまり発電素子は、この
ラミネートフィルムに収容される際に、フィルムの周縁
部分を接着することによって密封される。この接着、つ
まり熱融着部分は、使用する樹脂の種類や熱融着条件に
よって異なるが、電池の耐水性の面から少なくとも４mm
以上の幅が望ましい。

【０００５】ここで、ラミネートフィルムを外装材に用
いた場合、電池素体が入っている部分以外の熱融着部を
含めたものが電池の大きさとなる。そのため、金属缶を
用いた電池よりも体積エネルギー密度は低くなる場合が
多い。そこで、電池の平面方向からの投影面積を縮小す
るために、特開２０００−１３８０４０号公報や、特開
２０００−２００５８５号公報では、熱融着部を折り畳
むといったことが検討され、電池単体としての体積エネ
ルギー密度が高められている。また、折り畳まれた熱融
着部は、電気化学デバイス自体の占める占有面積を極力
少なくするため、電気化学素体収納部側に接するように
折り畳まれている。

【０００６】さらに、電池を実際に使用する場合には、
電池を保護するための回路や素子、また機器と接続する
ための端子も必要となり、これらの部品も搭載した状態
で電池の体積エネルギー密度を向上させることが要求さ
れている。

【０００７】このような要求に対して、特開２０００−
１５６２０８号公報では、発電素子が収容されていない
電極端子取り出し部分の熱融着部に保護回路を搭載する
ことが検討されている。

【０００８】電池は機器と接続する時には、容器に収容
されることが一般的である。この容器は樹脂や、樹脂と
金属の複合材料、または簡易的に樹脂フィルムで電池を
覆うだけのこともある。機器の小型化に対応するために
は電池、保護回路、保護素子、端子の入った容器全体
（以後電池パックと称する）で体積エネルギー密度を高
める必要がある。

【０００９】保護回路や端子を効率よく収容するために
特開２０００−１５６２０８号公報では熱融着部に保護
回路を搭載することが検討されている。しかしながら、
この文献では単に電池を単独で使用する場合についての
み検討されており、２つ以上の電池ユニットを組み合わ
せた複合体に対しては検討されていない。

【００１０】機器の多様化に伴い、並列や直列で電池を
２つ以上の複合体として使用する場合がある。体積エネ
ルギー密度や重量エネルギー密度の観点からは、外装体
に収容する発電素子の大きさを変えることによって放電
容量を大きくしたり、複数の発電素子を収容することに
よって電圧を上げることが望ましい。しかし、多様な要
求に応じて、その都度電池素体の設計を変更すること
は、製造時間やコストの上昇を招くことから好ましくな
い。このため、ある程度の容量の電気化学デバイスを複
数個使用し、希望する容量や電圧を得る方法が合理的で
ある。

【００１１】また、電池の小型軽量化に伴い使用する保
護回路や保護素子、接続端子も小型化が求められている
が、これらを小型化するには使用できる構成部品が限ら
れるため、コスト上昇を伴う。よって、できうる限り部
品点数を減少させ、可能ならばサイズが大きくても安価
な部品を使用することが望ましい。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ラミ
ネートフィルムを外装材に用いた電気化学デバイスをユ
ニットとして複数個使用した複合体において、この電気
化学デバイスを効率よく組み合わせることにより、保護
回路、保護素子、接続端子などを搭載するスペースを大
きく確保し、使用できる部品の選択の幅を広げる事を可
能とし、なおかつ体積エネルギー密度を向上させること
の可能な電気化学デバイスを提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】すなわち上記目的は、以
下の本発明の構成により達成される。（１）樹脂と金属からなるラミネートフィルムの外装
体に発電素子を収容した電気化学デバイスユニットを複
数有し、少なくとも２つ以上の電気化学デバイスユニッ
トが、それぞれ異なった極性の出力端子同士が対向する
ように積層され、かつ前記２つ以上の電気化学デバイス
ユニットの出力端子を導出する接着部により形成された
空間が前記電気化学デバイスユニットの厚みより大きな
厚みを有する空間を形成している電気化学デバイス。（２）前記接着部により形成された空間内に電気化学
デバイスの制御回路、保護素子、および電気化学デバイ
スを搭載する機器との接続端子の少なくともいずれか１
つが収納されている電気化学デバイス。（３）凹型コネクタを収納している上記（２）の電気
化学デバイス。（４）少なくとも１組の対向する電極同士が接続され
ている上記（１）〜（３）のいずれかの電気化学デバイ
ス。（５）前記出力端子が接着部側に折り返されている上
記（４）の電気化学デバイス。（６）少なくとも２つ以上の電気化学デバイスユニッ
トに接触するように配置されている保護素子を有する上
記（２）の電気化学デバイス。（７）さらに樹脂または金属の容器内に収納され一体
となっている上記（１）〜（６）のいずれかの電気化学
デバイス。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の電気化学デバイスは、樹
脂と金属からなるラミネートフィルムの外装体に発電素
子を収容した電気化学デバイスユニットを複数有し、少
なくとも２つ以上の電気化学デバイスユニットが、それ
ぞれ異なった極性の出力端子同士が対向するように積層
され、かつ２つ以上の前記電気化学デバイスユニットの
出力端子を導出する接着部により形成された空間が前記
電気化学デバイスユニットの厚みより大きな厚みを有す
る空間を形成しているものである。

【００１５】各ユニットは樹脂と金属箔からなるラミネ
ートフィルムを外装体として使用しており、接着、つま
り熱融着によって発電素子を収容しているものであれ
ば、発電素子に制限はない。好ましいユニットあたりの
容量としては、５００〜１０００mAh 程度である。ま
た、ユニットの厚みとしては、４mm以下、特に２〜３mm
程度が好ましい。

【００１６】このように、２つ以上の電気化学デバイス
ユニットの出力端子を導出する出力端接着部により形成
された空間が前記電気化学デバイスユニット単独の厚み
より大きな厚みを有する空間を形成するように、各電気
化学デバイスユニットを配置することで、前記出力端接
着部により形成された空間を大きくすることができ、余
剰空間を有効に活用することができる。

【００１７】本発明の電気化学デバイスユニットの構成
例を図２，３に示す。図示例の電気化学デバイスユニッ
ト１ａは、少なくとも樹脂と金属箔からなるラミネート
フィルムを外装体として有し、この外装体は、電気化学
デバイス本体である電気化学素体つまり発電素子が収納
される発電素子収納部２と、折り返し部を有する側部接
着部４と、導出端子３とを有する電極端接着部５とを有
する。

【００１８】接着部のうち、電極端接着部５は、導出端
子３を取り出す構造上、折り返すことができず、また封
止状態を保つための一定幅の接着部分を必要とする。一
方、側部接着部４は、封止状態を保つための一定幅の接
着部分を有するものの、折り畳むことができ、図２に示
すように通常１〜２回折り返され、電気化学デバイス自
体の占める占有面積を極力少なくするため、発電素子収
納部２側に接するように折り畳まれ図３のような状態と
なっている。

【００１９】図３に示すように、導出端子（リード）３
が設置されている辺の出力端接着部（熱融着部）と電気
化学デバイスの上面との距離Ｄは電池厚みＴｃに対し
て、Ｄ＞Ｔｃ／２、好ましくはＤ≒Ｔｃ（Ｔｃから接着に必要な厚みを除い
た厚み）を満たすように加工される。つまり、発電素子
（電気化学素体）を挟んで折り畳まれた外装材のラミネ
ートフィルムの片側を、もう一方に寄せるようにして接
着、熱融着すればよい。

【００２０】また、導出端子（出力端子）３を導出する
出力端接着部５は、その長さＬ（端子側の端辺から発電
素子側の端辺までの距離）が、好ましくは３〜１０mm、
特に４〜６mm程度である。なお、この接着部５は折り曲
げることができず、接着部５上の領域は、発電素子のな
い、体積エネルギー密度に寄与しない空間となる。

【００２１】このように作成された電気化学デバイスユ
ニットを並列、あるいは直列で重ねて１つの電気化学デ
バイスとして使用する場合、図１のようにそれぞれの出
力端接着部５によって形成される空間が最大になるよう
に重ねる。従って、それぞれのユニットの出力端接着部
５の間の間隔が２Ｄ以上になる部分を１箇所以上有する
こととなる。このため、１つの電気化学デバイスユニッ
ト以上の厚さの空間を形成することができ、従来搭載す
ることが困難であった素子、接続端子等をこの余剰空間
内に収納することができ、余剰空間を有効に活用するこ
とができると共に、体積エネルギー密度を向上させるこ
とができる。

【００２２】また、２つのユニット１ａの導出端子３
は、それぞれプラス対マイナスというように、極性の異
なる電極が対向するように配置される。このため、直列
接続にする場合には、いずれかの対向する電極を接続す
ればよく、配線が短くなると共に、配線構造が簡単にな
り、製造も容易になる。

【００２３】このようにしてできた空間には、好ましく
は保護回路、保護素子、接続端子（コネクター）、制御
素子などが収納、配置される。

【００２４】本発明の電気化学デバイスは、通常電子機
器等に搭載され、使用される。このため、搭載される電
子機器と、電気化学デバイスとを接続する手段が必要と
なる。電子機器と接続する手段としては、保護回路から
リード線を延ばしてコネクタを介して接続する方法や、
保護回路基板上に凹型コネクタが設置され機器と直接接
続する方法、ピン端子で適当な圧力を加えて端子と接触
する方法などが挙げられる。

【００２５】接続方法は特に限定されるものではない
が、好ましくは図４に示すような凹型コネクタ１２を用
いるとよい。この凹型コネクタ１２は、図５に示すよう
に、給電側であるジャックの接点１２ａがコネクタ本体
１２の凹部内に収納されている。そして、搭載機器側と
なる受電側のプラグ１８がこの凹部内に接点１８ａとと
もに進入し、前記接点１２ａと接触して導通する。この
ため、正負極の短絡が起きにくい構造であり、安全性に
優れている。なお、図５は図４のＡ−Ａ’断面矢視図に
相当するが、図４においてプラグ側は省略している。

【００２６】例えばリチウムイオンを利用するリチウム
二次電池ユニットを２つ直列に接続して使用する場合、
最大電圧は８Ｖ以上になり、単独では問題のないもので
も短絡すると発火に至る場合があり、極めて危険であ
る。よって短絡しにくい構造の凹型コネクタの使用が望
ましい。

【００２７】この凹型コネクタ１２は、強度的な問題か
らジャック側本体１２はある程度の厚みが必要であり、
大型になるため従来構造の電気化学デバイスでは設置場
所に制限があった。しかし、本発明により比較的大きな
部品も、体積エネルギー密度を低下させることなく搭載
することが可能となり、凹型コネクタ１２も容易に搭載
することができ、電池の安全設計上極めて有効である。

【００２８】このような凹型コネクタの大きさとして
は、特に規制されるものではないが、通常、幅：４〜１
５mm、特に６〜１０mm、厚さ：３〜８mm、特に３〜６m
m、高さ２〜６mm、特に３〜５mm程度である。従って、
上記余剰空間は、この程度の大きさのコネクタを収納で
きるものであることが望ましい。

【００２９】コネクタ、部品は少なくとも一部が接着部
の空間内に収納されていればよいが、好ましくはコネク
タ、部品の全体積の７０％以上、より好ましくは８０％
以上、さらには全部が収納されているとよい。

【００３０】このようなコネクタ１２は、例えば図４に
示すように、好ましくは基板１１上に搭載されて電気化
学デバイス１に収納される。また、この例では基板１１
上には、コネクタ１２の他、電気化学デバイスの充電を
制御したり、電圧を監視したり、保護素子からの信号を
処理するための制御回路（制御ＩＣ）１３や、電流制御
用の制御素子（トランジスタ）１５、抵抗やコンデンサ
などの回路素子１４等が搭載されている。

【００３１】電気化学デバイスの保護素子としては、具
体的には、温度ヒューズ、PTC素子等の感熱性保護素子
を挙げることができる。

【００３２】また、好ましくは感熱性保護素子２２は、
図６に示すように、発電素子（電気化学素体）の集電タ
ブのある辺に配置するとよい。このとき、感熱性保護素
子の平面部分（最大面積の面）が、電気化学素体の厚み
方向と平行になるように配置するとよい。これによって
デバイスの寸法を変えることなく、保護素子を内蔵する
ことができる。

【００３３】ここで、感熱性保護素子の厚みは、集電体
タブ、あるいは外装材の内側の電流導出リードの長さよ
りも短く、幅は電気化学素子の厚みよりも薄く、長さは
電極端接着部の長さより短くするとよい。感熱性保護素
子をこのような大きさとすることで、電池自体の大きさ
を変えることなく、感熱性保護素子を収容することがで
きる。

【００３４】また、感熱性保護素子２２は、図示例のよ
うに、導出端子３間の領域２１に配置し、かつ２つ以上
（図示例では２つ）の電気化学デバイスユニット１ａ間
に跨るように、つまり２つの電気化学デバイスに接する
ようにして配置するとよい。感熱性素子を導出端子３間
の領域２１に配置することにより、余剰空間を有効に活
用することができると共に、電気化学デバイス内の温度
変化にも感度よく応答することができる。また、２つ以
上のユニットに渡って配置させることで、感熱性保護素
子を共通化し、部品点数を減らし、コストを削減するこ
とができる。

【００３５】感熱性保護素子は、機械的手段により取り
付けることもできるが、好ましくは接着により取り付け
るとよい。また、特に熱伝導性の接着剤を用いること
で、さらに感度を向上させることができる。

【００３６】本発明の電気化学デバイスは、ユニットを
組み合わせて複合体とし、好ましくは上記基板、上記保
護素子等を搭載した後、ケース内に納められて一体とさ
れる。電気化学デバイスの収められるケースは、特に限
定されるものではないが、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネー
トなどの樹脂材や、アルミニウム、ＳＵＳ等の金属材料
が好ましく用いられる。また、ＰＥＴや塩化ビニールの
フィルムを用いて、所謂ソフトパックとしてもよい。

【００３７】〔電気化学デバイス〕本発明の電気化学デ
バイスは、発電素子を包含するユニットからなる。発電
素子としては、例えば、アルミニウム箔や銅箔等の金属
箔等で構成される正負両極の電極と、セパレータ、高分
子固体電解質等とが交互に積層された構造を有する。正
負両極の電極には、それぞれ引き出し電極（導出端子）
が接続されている。導出端子、つまり引き出し電極は、
アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス等の金属箔で
構成される。

【００３８】外装体は、例えばアルミニウム等の金属層
の片面に、熱接着性樹脂層としてのポリプロピレン、ポ
リエチレン等のポリオレフィン樹脂層を、もう一方の面
に耐熱性のポリエステル樹脂やナイロン層が積層された
ラミネートフィルムから構成されている。外装体は、予
め２枚のラミネートフィルムをそれらの３辺の端面の熱
接着性樹脂層相互を熱接着してシール部を形成し、１辺
が開口した袋状に形成される。あるいは、一枚のラミネ
ートフィルムを折り返して両辺の端面を熱接着してシー
ル部を形成して袋状としてもよい。

【００３９】金属−樹脂間接着剤としては、例えばカル
ボン酸等の酸変性ポリエチレン、酸変性ポリプロピレ
ン、エポキシ樹脂、変性イソシアネート等を例示でき
る。金属−樹脂間接着剤は、金属とポリオレフィン樹脂
との間に介在してこれらの密着性を良好にするためのも
のであるから、引き出し電極のシール部を覆う程度の大
きさで十分である。

【００４０】本発明の電気化学デバイスに用いられる素
子は、積層構造の二次電池に限定されるものではなく、
巻回された二次電池、あるいはこれらと同様な構造を有
するキャパシタなどを用いる。

【００４１】本発明の電気化学デバイスは、次のような
リチウム二次電池、電気二重層キャパシタとして用いる
ことができる。

【００４２】〔リチウム二次電池〕本発明におけるリチ
ウム二次電池の構造は特に限定されないが、通常、正
極、負極及び高分子固体電解質から構成され、積層型電
池や角型電池等に適用される。

【００４３】また、高分子固体電解質と組み合わせる電
極は、リチウム二次電池の電極として公知のものの中か
ら適宜選択して使用すればよく、好ましくは電極活物質
とゲル電解質、必要により導電助剤との組成物を用い
る。

【００４４】負極には、炭素材料、リチウム金属、リチ
ウム合金あるいは酸化物材料のような負極活物質を用
い、正極には、リチウムイオンがインターカレート・デ
インターカレート可能な酸化物または炭素材料のような
正極活物質を用いることが好ましい。このような電極を
用いることにより、良好な特性のリチウム二次電池を得
ることができる。

【００４５】電極活物質として用いる炭素材料は、例え
ば、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、天然あ
るいは人造の黒鉛、樹脂焼成炭素材料、カーボンブラッ
ク、炭素繊維などから適宜選択すればよい。これらは粉
末として用いられる。中でも黒鉛が好ましく、その平均
粒子径は１〜３０μm 、特に５〜２５μm であることが
好ましい。平均粒子径が小さすぎると、充放電サイクル
寿命が短くなり、また、容量のばらつき（個体差）が大
きくなる傾向にある。平均粒子径が大きすぎると、容量
のばらつきが著しく大きくなり、平均容量が小さくなっ
てしまう。平均粒子径が大きい場合に容量のばらつきが
生じるのは、黒鉛と集電体との接触や黒鉛同士の接触に
ばらつきが生じるためと考えられる。

【００４６】リチウムイオンがインターカレート・デイ
ンターカレート可能な酸化物としては、リチウムを含む
複合酸化物が好ましく、例えば、ＬｉＣｏＯ₂、ＬｉＭ
ｎ₂Ｏ ₄、ＬｉＮｉＯ₂、ＬｉＶ₂Ｏ₄などが挙げられる。
これらの酸化物の粉末の平均粒子径は１〜４０μm 程度
であることが好ましい。

【００４７】電極には、必要により導電助剤が添加され
る。導電助剤としては、好ましくは黒鉛、カーボンブラ
ック、炭素繊維、ニッケル、アルミニウム、銅、銀等の
金属が挙げられ、特に黒鉛、カーボンブラックが好まし
い。

【００４８】電極組成は、正極では、重量比で、活物
質：導電助剤：ゲル電解質＝３０〜９０：３〜１０：１
０〜７０の範囲が好ましく、負極では、重量比で、活物
質：導電助剤：ゲル電解質＝３０〜９０：０〜１０：１
０〜７０の範囲が好ましい。ゲル電解質は、特に限定さ
れず、通常用いられているものを用いればよい。また、
ゲル電解質を含まない電極も好適に用いられる。この場
合、バインダとしてはフッ素樹脂、フッ素ゴム等を用い
ることができ、バインダの量は３〜３０質量％程度とす
る。

【００４９】電極の製造は、まず、活物質と必要に応じ
て導電助剤を、ゲル電解質溶液またはバインダ溶液に分
散し、塗布液を調製する。

【００５０】そして、この電極塗布液を集電体に塗布す
る。塗布する手段は特に限定されず、集電体の材質や形
状などに応じて適宜決定すればよい。一般に、メタルマ
スク印刷法、静電塗装法、ディップコート法、スプレー
コート法、ロールコート法、ドクターブレード法、グラ
ビアコート法、スクリーン印刷法等が使用されている。
その後、必要に応じて、平板プレス、カレンダーロール
等により圧延処理を行う。

【００５１】集電体は、電池の使用するデバイスの形状
やケース内への集電体の配置方法などに応じて、適宜通
常の集電体から選択すればよい。一般に、正極にはアル
ミニウム等が、負極には銅、ニッケル等が使用される。
なお、集電体は金属箔、金属メッシュなどが、通常、使
用される。金属箔よりも金属メッシュの方が電極との接
触抵抗が小さくなるが、金属箔でも十分小さな接触抵抗
が得られる。

【００５２】そして、溶媒を蒸発させ、電極を作製す
る。塗布厚は、５０〜４００μm 程度とすることが好ま
しい。

【００５３】高分子膜は、例えば、ＰＥＯ（ポリエチレ
ンオキシド））系、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）
系、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）系等の高分子微
多孔膜を用いることができる。

【００５４】このような正極、高分子膜、負極をこの順
に積層し、圧着して電池素体とする。

【００５５】高分子膜に含浸させる電解液は一般に電解
質塩と溶媒よりなる。電解質塩としては、例えば、Ｌｉ
ＢＦ₄、ＬｉＰＦ₆、ＬｉＡｓＦ₆、ＬｉＳＯ₃Ｃ
Ｆ₃、ＬｉＣｌＯ₄、ＬｉＮ（ＳＯ₂ ＣＦ₃ ）₂ 等のリ
チウム塩が適用できる。

【００５６】電解液の溶媒としては、前述の高分子固体
電解質、電解質塩との相溶性が良好なものであれば特に
制限はされないが、リチウム電池等では高い動作電圧で
も分解の起こらない極性有機溶媒、例えば、エチレンカ
ーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（Ｐ
Ｃ）、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート
（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート、エチルメチルカー
ボネート等のカーボネート類、テトラヒドロフラン（Ｔ
ＨＦ）、２−メチルテトラヒドロフラン等の環式エーテ
ル、１，３−ジオキソラン、４−メチルジオキソラン等
の環式エーテル、γ−ブチロラクトン等のラクトン、ス
ルホラン等が好適に用いられる。３−メチルスルホラ
ン、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、エトキシメ
トキシエタン、エチルジグライム等を用いてもよい。

【００５７】溶媒と電解質塩とで電解液を構成すると考
えた場合の電解質塩の濃度は、好ましくは０．３〜５mo
l/lである。通常、１mol/l辺りで最も高いイオン伝導性
を示す。

【００５８】このような電解液に微多孔性の高分子膜を
浸漬すると、高分子膜が電解液を吸収してゲル化し、高
分子固体電解質となる。

【００５９】高分子固体電解質の組成を共重合体／電解
液で示した場合、膜の強度、イオン伝導度の点から、電
解液の比率は４０〜９０質量％が好ましい。

【００６０】〔電気二重層キャパシタ〕本発明における
電気二重層キャパシタの構造は特に限定されないが、通
常、一対の分極性電極が高分子固体電解質を介して配置
されており、分極性電極および高分子固体電解質の周辺
部には絶縁性ガスケットが配置されている。このような
電気二重層キャパシタはペーパー型、積層型等と称され
るいずれのものであってもよい。

【００６１】分極性電極としては、活性炭、活性炭素繊
維等を導電性活物質とし、これにバインダとしてフッ素
樹脂、フッ素ゴム等を加える。そして、この混合物をシ
ート状電極に形成したものを用いることが好ましい。バ
インダの量は５〜１５質量％程度とする。また、バイン
ダとしてゲル電解質を用いてもよい。

【００６２】分極性電極に用いられる集電体は、白金、
導電性ブチルゴム等の導電性ゴムなどであってよく、ま
たアルミニウム、ニッケル等の金属の溶射によって形成
してもよく、上記電極層の片面に金属メッシュを付設し
てもよい。

【００６３】電気二重層キャパシタには、上記のような
分極性電極と高分子固体電解質とを組み合わせる。

【００６４】高分子膜は、例えば、ＰＥＯ（ポリエチレ
ンオキシド）系、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）系、
ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）系等の高分子微多孔
膜を用いることができる。

【００６５】電解質塩としては、（Ｃ₂Ｈ₅）₄ＮＢ
Ｆ₄、（Ｃ₂Ｈ₅）₃ＣＨ₃ＮＢＦ₄、（Ｃ₂Ｈ₅）₄ＰＢ
Ｆ₄等が挙げられる。

【００６６】電解液に用いる非水溶媒は、公知の種々の
ものであってよく、電気化学的に安定な非水溶媒である
プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、γ−
ブチロラクトン、アセトニトリル、ジメチルホルムアミ
ド、１，２−ジメトキシエタン、スルホラン単独または
混合溶媒が好ましい。

【００６７】このような非水溶媒系の電解質溶液におけ
る電解質の濃度は、０．１〜３mol/lとすればよい。

【００６８】このような電解液に微多孔性の高分子膜を
浸漬すると、高分子膜が電解液を吸収してゲル化し、高
分子固体電解質となる。

【００６９】高分子固体電解質の組成を共重合体／電解
液で示した場合、膜の強度、イオン伝導度の点から、電
解液の比率は４０〜９０質量％が好ましい。

【００７０】絶縁性ガスケットとしては、ポリプロピレ
ン、ブチルゴム等の絶縁体を用いればよい。

【００７１】

【実施例】以下に実施例を用いて詳細に説明する。［実施例］図７に示すように、横幅：３５．０mm、長
さ：６２．０mm、厚さ：３．６mm、容量が６８０mAh の
ラミネートフィルムを外装体としたリチウムイオン電池
ユニット１ａを、２つ積層して直列にした。なお、電池
の電流導出リードのある辺の熱融着部の寸法は横：３４
mm、長さＬ：６mmであり、電池の上面との間隔Ｄは３．
０mmである。

【００７２】機器との接続用に図４のようにコネクタを
基板上に設置した保護回路と、保護素子としての温度ヒ
ューズを図６に示す位置に設置し、図８に示すように樹
脂容器に内蔵した。このため、２つのユニットに対し、
温度ヒューズは１つで済んだ。また、直列接続を行うた
めの配線も、対向する端子同士を接続するだけで済み、
簡単であった。

【００７３】図８に示す容器の寸法は、横幅：３６．０
mm、長さ：６３．５mm、厚さ：８．２mmとなった。この
電池パックの体積エネルギー密度は２６８Wh/lであっ
た。

【００７４】［比較例］実施例と同じ寸法のリチウムイ
オン電池ユニット１ａを、図９のように、同一の極性の
電極が対向するように積層した。実施例と同じコネクタ
１２付き基板１１を納めるため、実施例同様に横幅：３
６．０mm、長さ：６８．５mm、厚さ：８．２mmの樹脂容
器を作成して電池を収納した。この電池パックの体積エ
ネルギー密度は２４９Wh/lとなってしまった。また、直
列接続の配線を行うため、対角状に端子３同士を接続し
なければならず、作業が煩雑であった。さらに、感熱性
保護素子はそれぞれのユニット毎に配置しなければなら
ず、１つ余計に必要となった。

【００７５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、金属ラミ
ネートを外装体に用いた電気化学デバイスを積層した複
合体であっても、安全でかつ体積エネルギー密度を向上
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電気化学デバイスの基本構成を示す概
略斜視図である。

【図２】本発明の電気化学デバイスのユニットの基本構
成を示す概略斜視図である。

【図３】本発明の電気化学デバイスのユニットの基本構
成を示す概略斜視図である。

【図４】基板に搭載されたコネクタを示す外観斜視図で
ある。

【図５】コネクタの構造を示す概略断面図である。

【図６】感熱性保護素子の配置状態を示す外観斜視図で
ある。

【図７】実施例の電気化学デバイスに収納されたコネク
タ付き基板の状態を示す外観斜視図である。

【図８】実施例のケースに収められ、電池パックとなっ
た電気化学デバイスを示す外観斜視図である。

【図９】比較例の電気化学デバイスとコネクタ付き基板
の状態を示す外観斜視図である。

【符号の説明】

１電気化学デバイス（複合体）１ａ電気化学デバイスユニット２発電素子収納部３導出端子４側部接着部５電極端接着部１１基板１２凹型コネクタ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｈ０１Ｍ 10/40 Ｈ０１Ｇ 9/00 ３０１ＪＦターム(参考） 5H011 AA03 AA04 CC02 CC06 CC10 DD13 EE04 FF04 GG09 HH02 5H022 AA09 AA19 CC09 CC11 KK01 5H029 AJ03 AK02 AK06 AL06 AL12 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 AM16 BJ04 BJ12 BJ23 BJ27 DJ02 DJ03 DJ09 EJ01 EJ12 5H040 AA02 AA27 AS13 AT04 AY03 DD05 DD13 LL01 LL06 LL10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】樹脂と金属からなるラミネートフィルム
の外装体に発電素子を収容した電気化学デバイスユニッ
トを複数有し、少なくとも２つ以上の電気化学デバイスユニットが、そ
れぞれ異なった極性の出力端子同士が対向するように積
層され、かつ前記２つ以上の電気化学デバイスユニットの出力端
子を導出する接着部により形成された空間が前記電気化
学デバイスユニットの厚みより大きな厚みを有する空間
を形成している電気化学デバイス。
【請求項２】前記接着部により形成された空間内に電
気化学デバイスの制御回路、保護素子、および電気化学
デバイスを搭載する機器との接続端子の少なくともいず
れか１つが収納されている電気化学デバイス。
【請求項３】凹型コネクタを収納している請求項２の
電気化学デバイス。
【請求項４】少なくとも１組の対向する電極同士が接
続されている請求項１〜３のいずれかの電気化学デバイ
ス。
【請求項５】前記出力端子が接着部側に折り返されて
いる請求項４の電気化学デバイス。
【請求項６】少なくとも２つ以上の電気化学デバイス
ユニットに接触するように配置されている保護素子を有
する請求項２の電気化学デバイス。
【請求項７】さらに樹脂または金属の容器内に収納さ
れ一体となっている請求項１〜６のいずれかの電気化学
デバイス。