JP2005183806A - 電気化学キャパシタ - Google Patents

Abstract

【課題】 電気化学キャパシタにおいてアンダーコート層を介したショートを防止する。
【解決手段】 本発明による電気化学キャパシタは、集電体１１１，１２１、分極性電極層１１２，１２２集電体と分極性電極層とを接着するアンダーコート層１１３，１２３をそれぞれ含む第１及び第２の電極と、分極性電極層１１２，１２２同士が向き合うように、第１及び第２の電極間に挟まれたセパレータ１３０とを備え、アンダーコート層１１３，１２３の端部は、それぞれ対応する分極性電極層１１２，１２２の端部と同じか外側に位置しており、且つ、いずれもセパレータ１３０の端部よりも内側に位置している。これにより、分極性電極層が集電体から剥離する可能性が低くなり、しかも、アンダーコート層同士が接触したり、一方の電極のアンダーコート層と他方の電極の集電体とが接触することがなくなる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電気化学キャパシタに関し、特に、電極にアンダーコート層が設けられた電気化学キャパシタに関する。

電気二重層キャパシタをはじめとする電気化学キャパシタは、小型化、軽量化が容易に可能であるため、例えば、携帯機器（小型電子機器）等の電源のバックアップ用電源、電気自動車やハイブリッド車向けの補助電源等として期待されており、その性能向上のための様々な検討がなされている。特に、電気自動車用電源のように大容量が要求される場合には、セパレータを介して電極を多数積層した構造を採用すること一般的である（特許文献１、２参照）。

このような電気化学キャパシタに用いられている電極は、集電体と分極性電極層を含む積層構造を有しているが、集電体と分極性電極層との密着強度を高めるため、これらの間に接着層であるアンダーコート層が設けられる場合がある。このようなアンダーコート層は、抵抗値の増大を防止すべく、導電性の高い材料が用いられることが一般的である。

アンダーコート層は、集電体と分極性電極層を接着するための層であることから、アンダーコート層を設ける領域は分極性電極層を設ける領域と同じか、これにより広く設定する必要がある。
特開２００１−２５０７４２号公報 特開２００１−２８４１８４号公報

しかしながら、アンダーコート層にはある程度の厚みが存在することから、これを設ける領域が広すぎると、電極を積層した場合に隣り合う電極のアンダーコート層同士が接触したり、アンダーコート層と隣の集電体とが接触し、ショートを招くおそれがあった。このような問題は、セパレータを介して電極を多数積層した構造を採用する場合、特に重要な問題となる。

したがって、本発明の目的は、アンダーコート層を介したショートが防止された電気化学キャパシタを提供することである。

本発明の一側面による電気化学キャパシタは、集電体、分極性電極層及び前記集電体と前記分極性電極層とを接着するアンダーコート層をそれぞれ含む第１及び第２の電極と、前記分極性電極層同士が向き合うように、前記第１及び第２の電極間に挟まれたセパレータとを備え、前記アンダーコート層の端部は、それぞれ対応する分極性電極層の端部と同じか外側に位置しており、且つ、いずれも前記セパレータの端部よりも内側に位置していることを特徴とする。

本発明によれば、アンダーコート層の端部が分極性電極層の端部と同じか外側に位置していることから、分極性電極層と集電体との間には必ずアンダーコート層が存在することになる。これにより、分極性電極層が集電体から剥離する可能性が非常に低くなる。しかも、アンダーコート層の端部がセパレータの端部よりも内側に位置していることから、第１の電極に含まれるアンダーコート層と、第２の電極に含まれるアンダーコート層との間には、必ずセパレータが介在することになる。これにより、アンダーコート層同士が接触したり、一方の電極のアンダーコート層と他方の電極の集電体とが接触することもない。以上により、分極性電極層の剥離やショートの発生が効果的に防止されることから、高い信頼性を確保することが可能となる。上記の条件は、第１及び第２の電極の全ての端部（全外周）において満たされていることが好ましい。

また、前記集電体はいずれも引き出し電極を有しており、前記セパレータの端部は前記引き出し電極の端部よりも内側に位置していることが好ましい。これによれば、引き出し電極と外部回路との接続においてセパレータが障害となることがない。また、同電位となる複数の引き出し電極間にシムを介在させる場合にも、シムとアンダーコート層とが干渉しにくくなり、電気化学キャパシタ全体の形状を正しく保つことが可能となる。

また、前記アンダーコート層の端部と、対応する分極性電極層の端部との距離が０．５ｍｍ以下であることが好ましい。これは、上記の距離が０．５ｍｍを超えると分極性電極層の面積が必要以上に減少し、その結果、容量が減少するためである。

本発明の他の側面による電気化学キャパシタは、複数のセパレータと、前記セパレータを介して交互に配置された複数の第１及び第２の電極を備え、前記第１及び第２の電極は、引き出し電極を有する集電体、前記集電体の両面に設けられた分極性電極層及び前記集電体と前記分極性電極層とを接着するアンダーコート層をそれぞれ含み、前記アンダーコート層の端部は、それぞれ対応する分極性電極層の端部と同じか外側に位置しており、且つ、いずれも前記セパレータの端部よりも内側に位置していることを特徴とする。本発明によれば、大容量を実現しつつ、分極性電極層の剥離やショートの発生を効果的に防止することが可能となる。

また、前記第１の電極に含まれる複数の引き出し電極間、並びに、前記第２の電極に含まれる複数の引き出し電極間にそれぞれ配置されたシムをさらに備えていることが好ましい。このようなシムを備える場合であっても、本発明ではシムとアンダーコート層とが干渉しにくく、その結果、電気化学キャパシタ全体の形状を正しく保つことが可能となる。

このように、本発明によれば、分極性電極層の剥離やショートの発生が効果的に防止され、これにより、高い信頼性を確保することが可能となる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の好ましい実施形態による電気化学キャパシタ１００の組み立て前の状態を示す分解斜視図である。

図１に示すように、本実施形態による電気化学キャパシタ１００は、第１の電極１１０と、第２の電極１２０と、これら第１及び第２の電極１１０，１２０間に挟まれたセパレータ１３０とを主要素として含んでいる。第１の電極１１０は、集電体１１１と、分極性電極層１１２と、これらの間に設けられたアンダーコート層１１３によって構成され、集電体１１１には引き出し電極１１１ａが設けられている。同様に、第２の電極１２０は、集電体１２１と、分極性電極層１２２と、これらの間に設けられたアンダーコート層１２３によって構成され、集電体１２１には引き出し電極１２１ａが設けられている。セパレータ１３０は、図１に示すように、分極性電極層１１２と分極性電極層１２２が向き合うようにして、第１の電極１１０と第２の電極１２０によって挟まれる。

本実施形態による電気化学キャパシタ１００は、セパレータ１３０を第１及び第２の電極１１０，１２０によって挟んだ後、図示しないケースに収容し、ケース内に電解質溶液を充填することにより完成する。これにより、引き出し電極１１１ａを一方の端子とし、引き出し電極１２１ａを他方の端子としたキャパシタとして機能する。

集電体１１１，１２１は、それぞれ分極性電極層１１２，１２２への電荷の移動を十分に行うことができる良導体であればその材料としては特に制限されず、公知の電気化学キャパシタに用いられる集電体材料、例えばアルミニウム（Ａｌ）を用いることができる。集電体１１１，１２１の厚さについても特に限定されないが、電気化学キャパシタをより小型化するためには、機械的強度が十分に確保される限度においてできる限り薄く設定することが好ましい。具体的には、集電体１１１，１２１の材料としてアルミニウム（Ａｌ）を用いた場合、その厚さを２０μｍ以上、５０μｍ以下に設定することが好ましく、２０μｍ以上、３０μｍ以下に設定することがより好ましい。アルミニウム（Ａｌ）からなる集電体１１１，１２１の厚さをこの範囲に設定すれば、十分な機械的強度を確保しつつ、電気化学キャパシタの小型化を達成することが可能となる。

分極性電極層１１２，１２２は、それぞれ１１１，１２１上に形成される層であり、電荷の蓄電と放電に寄与する。分極性電極層１１２，１２２は、その構成材料として電子伝導性を有する多孔体粒子と、多孔体粒子を結着可能なバインダーとを少なくとも含有している。特に限定されるものではないが、分極性電極層１１２，１２２における多孔体粒子の含有量は、分極性電極層１１２，１２２全量を基準として８４〜９２質量％とすることが好ましく、バインダーの含有量は、分極性電極層１１２，１２２全量を基準として６．５〜１６質量％とすることが好ましい。特に、分極性電極層１１２，１２２全量を基準として、８４〜９２質量％の多孔体粒子、６．５〜１６質量％のバインダー及び０〜１．５質量％の電子伝導性を有する導電助剤からなることが好ましい。

分極性電極層１１２，１２２に含有される多孔体粒子は、電荷の蓄電と放電に寄与する電子伝導性を有する多孔体粒子であれば特に制限はなく、例えば、粒状又は繊維状の賦活処理済みの活性炭等が挙げられる。これら活性炭としては、フェノール系活性炭や、椰子ガラ活性炭等を用いることができる。この多孔体粒子の平均粒径は、好ましくは３〜２０μｍであり、窒素吸着等温線からＢＥＴ等温吸着式を用いて求められるＢＥＴ比表面積は、好ましくは１５００ｍ^２／ｇ以上、より好ましくは２０００〜２５００ｍ^２／ｇである。このような多孔体粒子を用いれば、高い体積容量を得ることが可能となる。

また、分極性電極層１１２，１２２に含有されるバインダーは、上記多孔体粒子を結着可能なバインダーであれば特に制限されず、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、フッ素ゴム等を用いることができる。これらの中でも、フッ素ゴムを用いることが特に好ましい。これは、フッ素ゴムを用いれば少ない含有量であっても多孔体粒子を十分に結着することが可能となり、これにより分極性電極層１１２，１２２の塗膜強度が向上するとともに、二重層界面の大きさが向上し、体積容量を向上させることができるからである。

フッ素ゴムとしては、例えば、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＨＦＰ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＨＦＰ−ＴＦＥ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−ペンタフルオロプロピレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＰＦＰ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−ペンタフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＰＦＰ−ＴＦＥ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−パーフルオロメチルビニルエーテル−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＰＦＭＶＥ−ＴＦＥ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−クロロトリフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＣＴＦＥ系フッ素ゴム）等が挙げられるが、ＶＤＦ、ＨＦＰ及びＴＦＥからなる群から選択される少なくとも二種が共重合してなるフッ素ゴムが好ましく、密着性や耐薬品性がより向上する傾向があることから、上記群の三種が共重合してなるＶＤＦ−ＨＦＰ−ＴＦＥ系フッ素ゴムが特に好ましい。

更に、分極性電極層１１２，１２２に必要に応じて含有される上記導電助剤は、集電体１１１，１２１と分極性電極層１１２，１２２との間での電荷の移動を十分に進行させることが可能な電子伝導性を有するものであれば特に制限はなく、例えば、カーボンブラック等が挙げられる。

上記カーボンブラックとしては、例えば、アセチレンブラック、ケッフェンブラック、ファーネスブラック等が挙げられるが、本発明においてはアセチレンブラックが好ましく用いられる。カーボンブラックの平均粒径としては、好ましくは２５〜５０ｎｍであり、ＢＥＴ比表面積としては、好ましくは５０ｍ^２／ｇ以上、より好ましくは５０〜１４０ｍ^２／ｇである。

また、分極性電極層１１２，１２２の厚さは、電気化学キャパシタ１００の小型化及び軽量化を図る観点から、５０〜２００μｍであることが好ましく、８０〜１５０μｍであることがより好ましい。なお、分極性電極層１１２，１２２の厚さが均一でない場合（例えば、表面にエンボスが形成されている場合）、上記厚さは最大膜厚を意味するものとする。分極性電極層１１２，１２２の厚さを上記範囲とすることにより、電気化学キャパシタの小型化及び軽量化が可能となる。

アンダーコート層１１３，１２３は、それぞれ対応する集電体１１１又は１２１と分極性電極層１１２又は１２２との間に設けられ、これらに物理的及び電気的な密着性を付与する役割を果たす。アンダーコート層１１３，１２３の材料としては、抵抗値の増大を防止すべく導電性の高い材料を用いることが好ましく、例えば、導電性粒子と、該導電性粒子を結着可能なバインダーによって構成することができる。この場合、特に限定されるものではないが、アンダーコート層１１３，１２３における導電性粒子の含有量は、アンダーコート層１１３，１２３全量を基準として５０〜７０質量％とすることが好ましく、バインダーの含有量は、アンダーコート層１１３，１２３全量を基準として３０〜５０質量％とすることが好ましい。

アンダーコート層１１３，１２３に含有される導電性粒子は、集電体１１１，１２１と分極性電極層１１２，１２２との間での電荷の移動が十分に進行可能な電子伝導性を有する粒子であれば特に制限はなく、例えば、電子伝導性を有する炭素材料等からなる粒子が挙げられ、具体的な炭素材料としては、カーボンブラックやグラファイト等が挙げられる。

カーボンブラックとしては、例えば、アセチレンブラック、ケッフェンブラック、ファーネスブラック等が挙げられ、中でも、アセチレンブラックが好ましく用いられる。カーボンブラックの平均粒径としては、好ましくは２５〜５０ｎｍであり、ＢＥＴ比表面積としては、好ましくは５０ｍ^２／ｇ以上、より好ましくは５０〜１４０ｍ^２／ｇである。

また、グラファイトとしては、例えば、天然グラファイト、人造グラファイト、膨張グラファイト等が挙げられ、特に人造グラファイトが好ましく用いられる。また、グラファイトの平均粒径としては、好ましくは４〜６μｍであり、ＢＥＴ比表面積としては、好ましくは１０ｍ²／ｇ以上、より好ましくは１５〜３０ｍ²／ｇである。このようなグラファイトを用いることによって、アンダーコート層１１３，１２３に優れた電子伝導性を付与することが可能となり、内部抵抗が十分に低減される傾向がある。

一方、バインダーとしては、分極性電極層１１２，１２２に含有されるバインダーと同様、導電性粒子を結着可能な材料であれば特に制限されず、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、フッ素ゴム等を用いることができる。これらの中でも、フッ素ゴムを用いることが特に好ましい。これは、フッ素ゴムを用いれば少ない含有量であっても導電性粒子を十分に結着することが可能となり、さらに、集電体１１１又は１２１と分極性電極層１１２又は１２２との物理的及び電気的な密着性が向上するからである。フッ素ゴムとしては、分極性電極層１１２，１２２に含有されるバインダーとして好ましく挙げた上記材料を用いることができる。

アンダーコート層１１３，１２３の厚さは、全体の厚みをできる限り薄くし且つ電極１１０，１２０の抵抗値の増大を防止する観点から、集電体１１１又は１２１と分極性電極層１１２又は１２２とを十分に接着可能である限度において、できる限り薄いことが望ましい。具体的には、０．２μｍ以上、１０μｍ以下とすることが好ましい。

セパレータ１３０は、分極性電極層１１２，１２２間における電解質溶液の移動を可能としつつ、これら分極性電極層１１２と分極性電極層１２２とを物理的に分離するための膜である。セパレータ１３０は絶縁性の多孔体から形成されていることが好ましく、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン又はポリオレフィンからなるフィルムの積層体や上記樹脂の混合物の延伸膜、或いは、セルロース、ポリエステル及びポリプロピレンからなる群より選択される少なくとも１種の構成材料からなる繊維不織布等を用いることができる。セパレータ１３０の厚さは、特に限定されるものではないが、１５μｍ以上、２００μｍ以下とすることが好ましく、３０μｍ以上、１００μｍ以下とすることがより好ましい。

また、電解質溶液としては、公知の電気二重層キャパシタ等の電気化学キャパシタに用いられている電解質溶液（電解質水溶液、有機溶媒を使用する電解質溶液）を使用することができる。ただし、電気化学キャパシタ１００が電気二重層キャパシタである場合、電解質水溶液は電気化学的に分解電圧が低いためキャパシタの耐用電圧が低く制限されるので、有機溶媒を使用する電解質溶液（非水電解質溶液）であることが好ましい。具体的な電解質溶液の種類は特に限定されないが、溶質の溶解度、解離度、液の粘性を考慮して選択することが好ましく、高導電率でかつ高電位窓（分解開始電圧が高い）の電解質溶液であることが特に望ましい。代表的な例としては、テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレイトのような４級アンモニウム塩を、プロピレンカーボネート、ジエチレンカーボネイト、アセトニトリル等の有機溶媒に溶解したものが使用される。なお、この場合、混入水分を厳重に管理する必要がある。

このような構成からなる電気化学キャパシタ１００は、全体としての厚さ（最大膜厚）が７０〜２５０μｍであることが好ましく、１００〜１８０μｍであることがより好ましい。このような厚さとすることによって、電気化学キャパシタ１００の小型化及び軽量化が可能となる。

図２は、電気化学キャパシタ１００の一部を拡大して示す部分断面図である。

図２に示すように、本実施形態による電気化学キャパシタ１００では、分極性電極層１１２の端部とアンダーコート層１１３の端部との距離を「ａ１」とし、分極性電極層１１２の端部とセパレータ１３０の端部との距離を「ａ２」とした場合、
０≦ａ１＜ａ２
に設定されており、同様に、分極性電極層１２２の端部とアンダーコート層１２３の端部との距離を「ｂ１」とし、分極性電極層１２２の端部とセパレータ１３０の端部との距離を「ｂ２」とした場合、
０≦ｂ１＜ｂ２
に設定されている。

ここで、ａ１の値はアンダーコート層１１３の端部が分極性電極層１１２の端部よりも外側に位置している場合（図２に示す状態）に正の値をとり、同様に、ｂ１の値はアンダーコート層１２３の端部が分極性電極層１２２の端部よりも外側に位置している場合（図２に示す状態）に正の値をとる。また、ａ２，ｂ２の値は、セパレータ１３０の端部が分極性電極層１１２，１２２の端部よりも外側に位置している場合（図２に示す状態）に正の値をとる。

したがって、アンダーコート層１１３，１２３の端部は、それぞれ対応する分極性電極層１１２，１２２の端部と同じか外側に位置し、且つ、いずれもセパレータ１３０の端部よりも内側に位置することになる。これにより、分極性電極層１１２，１２２の下部には必ずアンダーコート層１１３，１２３がそれぞれ存在することから、分極性電極層１１２，１２２に剥がれが生じることはない。しかも、アンダーコート層１１３とアンダーコート層１２３との間には必ずセパレータ１３０が介在することから、アンダーコート層同士が接触したり、一方の電極のアンダーコート層と他方の電極の集電体とが接触することもない。

また、図２に示すように、セパレータ１３０の端部は引き出し電極１１１ａ，１２１ａの端部よりも内側に位置していることから、引き出し電極１１１ａ，１２１ａと外部回路との接続においてセパレータ１３０が障害となることもない。

尚、図２は、電気化学キャパシタ１００のうち引き出し電極１１１ａ，１２１ａが設けられた部分を拡大して示しているが、他の部分は図１に示すように、集電体１１１（１２１）と分極性電極層１１２（１２２）とアンダーコート層１１３（１２３）の端部がいずれも実質的に一致した状態となっている。つまり、
ａ１＝ｂ１＝０
となっている。但し、セパレータ１３０との関係においては、ａ１＜ａ２、及び、ｂ１＜ｂ２が満たされており、これによってショートの発生が防止されている。

ここで、０≦ａ１（又は０≦ｂ１）が満たされていない場合の問題点、並びに、ａ１＜ａ２（又はｂ１＜ｂ２）が満たされていない場合の問題点について図面を用いて説明する。

図３は、０≦ａ１が満たされておらず、０＞ａ１となっている（つまり、分極性電極層１１２の端部よりもアンダーコート層１１３の端部が内側に位置している）場合における部分断面図である。０≦ａ１が満たされていない場合、図３に示すように、分極性電極層１１２の端部が集電体１１１から浮いた状態となってしまう。このため、分極性電極層１１２の端部において集電体１１１からの剥離が生じるおそれがあり、製品の信頼性を損なってしまう。図示しないが、このような問題は０≦ｂ１が満たされておらず、０＞ｂ１となっている場合も同様である。

一方、図４は、ａ１＜ａ２が満たされておらず、ａ１≧ａ２となっている（つまり、アンダーコート層１１３の端部よりもセパレータ１３０の端部が内側に位置している）場合の部分断面図である。ａ１＜ａ２が満たされていない場合、図４に示すように、セパレータ１３０を介することなくアンダーコート層１１３の端部が集電体１２１と直接対向する状態となってしまう。このため、アンダーコート層１１３と集電体１２１が接触してショートを引き起こす可能性があり、製品の信頼性を損なってしまう。図示しないが、このような問題はｂ１＜ｂ２が満たされておらず、ｂ１≧ｂ２となっている場合も同様である。また、ａ１＜ａ２及びｂ１＜ｂ２の両方が満たされておらず、ａ１≧ａ２、且つ、ｂ１≧ｂ２となっている場合には、これに加えてアンダーコート層１１３とアンダーコート層１２３が接触してショートを引き起こす可能性も生じる。アンダーコート層１１３，１２３には所定の厚みが存在することから、アンダーコート層同士の接触は、アンダーコート層と集電体の接触よりも容易に発生する。つまり、ａ１≧ａ２、且つ、ｂ１≧ｂ２となっている場合、製品の信頼性は特に低くなる。

尚、図示しないがセパレータ１３０の端部が分極性電極層１１２，１２２の端部より内側にあると分極性電極層１１２と分極性電極層１２２がショートするおそれがあり、セパレータ１３０の端部を分極性電極層１１２，１２２の端部より外側とする必要があることはいうまでもない。

これらに対し、本実施形態による電気化学キャパシタ１００では、図２に示したように、
０≦ａ１＜ａ２、且つ
０≦ｂ１＜ｂ２
に設定されていることから、図３や図４を用いて説明した問題が生じることがなく、高い信頼性を確保することが可能となる。ａ１及びｂ１の具体的な値については特に限定されないが、０〜０．５ｍｍの範囲内であることが好ましい。これは、０．５ｍｍを超えると、分極性電極層１１２，１２２の面積が必要以上に減少し、その結果、容量が減少するためである。これに対し、塗布精度を考慮すればａ１及びｂ１を０．５ｍｍ以下に設定することは十分に可能であり、これにより高い容量を確保することが可能となる。

次に、電気化学キャパシタ１００の製造方法について説明する。

まず、アンダーコート層１１３，１２３の材料となる塗布液、並びに、分極性電極層１１２，１２２の材料となる塗布液を調製する。

アンダーコート層１１３，１２３の材料となる塗布液は、上述した導電性粒子、バインダー、後述する液体を混合装置に投入し、撹拌する。同様に、分極性電極層１１２，１２２の材料となる塗布液は、上述した多孔体粒子、バインダー、後述する液体及び必要に応じて上記の導電助剤を混合装置に投入し、撹拌する。いずれの塗布液を調製する場合も、混練操作及び／又は希釈混合操作を含むことが好ましい。ここで「混練」とは、液が比較的高粘度の状態で撹拌することにより材料を練り合わせることを意味し、「希釈混合」とは混練された液にさらに溶剤等を添加して比較的低粘度の状態で混ぜ合わせることを意味する。これら操作の時間や操作時の温度としては特に制限されないが、均一な分散状態とする点で、混練時間は３０分〜２時間程度、混練時の温度は４０〜８０℃程度とすることが好ましく、希釈混合時間は１〜５時間程度、希釈混合時の温度は２０〜５０℃程度とすることが好ましい。これにより、アンダーコート層１１３，１２３の材料となる塗布液及び分極性電極層１１２，１２２の材料となる塗布液を調製することができる。

上記液体としては、バインダーを溶解又は分散可能なものであれば特に制限はなく、例えば、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）やメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）等のケトン系溶剤等を用いることができる。

塗布液における液体の配合量は、アンダーコート層１１３，１２３の材料となる塗布液においては、塗布液中の固形分全量１００質量部に対して６００〜２０００質量部とすることが好ましく、分極性電極層１１２，１２２の材料となる塗布液においては、塗布液中の固形分全量１００質量部に対して２００〜４００質量部とすることが好ましい。

アンダーコート層１１３，１２３の材料となる塗布液における導電性粒子及びバインダーの含有量は、アンダーコート層１１３，１２３を形成した後における導電性粒子及びバインダーの含有量が先に説明した範囲になるように設定することが好ましい。同様に、分極性電極層１１２，１２２の材料となる塗布液における多孔体粒子及びバインダーの含有量は、分極性電極層１１２，１２２を形成した後における多孔体粒子及びバインダーの含有量が先に説明した範囲となるように設定することが好ましい。

このようにして２つの塗布液を調製した後、図５に示すように、集電体シート１４０を一方向（図５では左方向から右方向）に搬送しながら、アンダーコート層用の塗布液をグラビアシリンダー１５０より供給し、分極性電極層用の塗布液をグラビアシリンダー１６０より供給する。このとき、図５に示すように、グラビアシリンダー１５０よりもグラビアシリンダー１６０の方が下流側に配置されていることから、集電体シート１４０の表面にはまずアンダーコート層１１３，１２３が形成され、その上に分極性電極層１１２，１２２が重ねて形成されることになる。塗布方法としては、公知である種々の塗布方法を特に制限なく使用することができる。例えば、エクストルージョンラミネーション法、ドクターブレード法、グラビアコート法、リバースコート法、アプリケーターコート法、スクリーン印刷法等の方法を採用することができる。

アンダーコート層１１３，１２３を形成するグラビアシリンダー１５０の幅Ｗ１と、分極性電極層１１２，１２２を形成するグラビアシリンダー１６０の幅Ｗ２は、
Ｗ１≧Ｗ２
である必要があり、また、塗布時における位置調整の精度を考慮すれば、
Ｗ１＞Ｗ２
とすることが好ましい。これは、Ｗ１＜Ｗ２であると、積層体の一方の端部１７１又は他方の端部１７２において必ず分極性電極層１１２，１２２がアンダーコート層１１３，１２３からはみ出してしまうからであり、また、Ｗ１＝Ｗ２であると、塗布位置に僅かなずれが生じただけで、いずれかの端部１７１，１７２において分極性電極層１１２，１２２がはみ出すからである。

但し、グラビアシリンダー１５０の幅Ｗ１とグラビアシリンダー１６０の幅Ｗ２との差は、
Ｗ１−Ｗ２≦１．０ｍｍ
であることが好ましく、
Ｗ１−Ｗ２≦０．５ｍｍ
であることがより好ましい。これは、Ｗ１−Ｗ２≦１．０ｍｍに設定すれば、アンダーコート層１１３，１２３の露出幅（ａ１又はｂ１に対応）を少なくとも一方の端部１７１，１７２について０．５ｍｍ以下とすることができるからである。特に、Ｗ１−Ｗ２≦０．５ｍｍに設定すれば、アンダーコート層１１３，１２３の露出幅を両方の端部１７１，１７２について０．５ｍｍ以下とすることが可能となる。

しかしながら、グラビアシリンダー１５０の幅Ｗ１とグラビアシリンダー１６０の幅Ｗ２との差が小さすぎると、塗布位置のずれによって分極性電極層１１２，１２２がはみ出すおそれが高くなることから、塗布精度を考慮すれば、
０．２ｍｍ≦Ｗ１−Ｗ２≦０．５ｍｍ
に設定することが特に好ましい。

このようにして、集電体シート１４０の表面にアンダーコート層１１３，１２３及び分極性電極層１１２，１２２を重ねて形成した後、図６に示す一点鎖線１８０に沿ってこれを切断すれば、図１に示した第１の電極１１０又は第２の電極１２０が完成する。そして、既に説明したように、第１及び第２の電極１１０，１２０によってセパレータ１３０を挟んだ後、図示しないケースに収容しケース内に電解質溶液を充填すれば、引き出し電極１１１ａを一方の端子とし、引き出し電極１２１ａを他方の端子とした電気化学キャパシタ１００が完成する。

尚、アンダーコート層１１３，１２３及び分極性電極層１１２，１２２が形成された集電体シート１４０を切断する前に、ロールプレス等により分極性電極層１１２，１２２を圧縮し、その密度を高めておけば、容量を低下させることなくいっそうの薄型化を達成することが可能となる。

以上、分極性電極層を一対しか持たない電気化学キャパシタ１００について説明したが、本発明の適用が可能な電気化学キャパシタがこれに限定されるものではなく、むしろ、多数の分極性電極層が積層された構造を採用する場合に本発明の効果は顕著となる。

図７は、本発明の好ましい他の実施形態による電気化学キャパシタ２００の分解断面図である。

図７に示すように、本実施形態による電気化学キャパシタ２００は、交互に配置された複数の第１及び第２の電極２１０，２２０と、それぞれ隣り合う電極間に配置された複数のセパレータ２３０によって構成される。したがって、第１の電極２１０をアノードとすれば第２の電極２２０はカソードであり、第１の電極２１０をカソードとすれば第２の電極２２０はアノードである。第１及び第２の電極２１０，２２０は、それぞれ集電体２１１，２２１と、集電体の一方の面に設けられた分極性電極層２１２，２２２と、集電体の他方の面に設けられた分極性電極層２１３，２２３と、集電体２１１，２２１と分極性電極層２１２，２２２をそれぞれ接着するアンダーコート層２１４，２２４と、集電体２１１，２２１と分極性電極層２１３，２２３をそれぞれ接着するアンダーコート層２１５，２２５によって構成される。集電体２１１，２２１にはそれぞれ引き出し電極２１１ａ，２２１ａが設けられており、複数の引き出し電極２１１ａは互いに同一方向を向くように配置され、複数の引き出し電極２２１ａは互いに上記方向とは異なる同一方向を向くように配置されている。

このような構成からなる電気化学キャパシタ２００は、隣り合う電極間にそれぞれセパレータ２３０を挟んだ後、図示しないケースに収容し、ケース内に電解質溶液を充填することによって完成し、キャパシタとして機能する。この場合、図８に示すように、複数の引き出し電極２１１ａ間には、これらを電気的に接続するとともに引き出し電極２１１ａを機械的に保持するシム２１１ｂが挿入され、同様に、複数の引き出し電極２２１ａ間には、これらを電気的に接続するとともに引き出し電極２２１ａを機械的に保持するシム２２１ｂが挿入される。シム２１１ｂ，２２１ｂは、引き出し電極間を導通（接続）させるとともに高さ調整の機能をもっている。シム２１１ｂ，２２１ｂの材料としては通電性があり、厚み精度があるものであればよく、アルミ、ステンレス等が好ましい。

本実施形態による電気化学キャパシタ２００でも、図８に示すように、分極性電極層２１２（又は２１３）の端部とアンダーコート層２１４（又は２１５）の端部との距離を「ａ１」とし、分極性電極層２１２（又は２１３）の端部とセパレータ２３０の端部との距離を「ａ２」とした場合、
０≦ａ１＜ａ２
に設定されており、同様に、分極性電極層２２２（又は２２３）の端部とアンダーコート層２２４（又は２２５）の端部との距離を「ｂ１」とし、分極性電極層２２２（又は２２３）の端部とセパレータ２３０の端部との距離を「ｂ２」とした場合、
０≦ｂ１＜ｂ２
に設定されている。

これにより、アンダーコート層２１４，２１５，２２４，２２５の端部は、それぞれ対応する分極性電極層２１２，２１３，２２２，２２３の端部と同じか外側に位置し、且つ、いずれもセパレータ２３０の端部よりも内側に位置することになる。したがって、積層構造によって短絡の可能性のある箇所が増えているにもかかわらず、上記実施形態と同様、ショートの発生を効果的に防止することが可能となる。

しかも、ａ１及びｂ１の値を０〜０．５ｍｍの範囲内に設定すれば、アンダーコート層２１４，２１５とシム２１１ｂが干渉したり、アンダーコート層２２４，２２５とシム２２１ｂが干渉することがないので、セパレータ２３０を介して例えば数百層の電極を積層した場合であっても、所望の形状を保つことが可能となる。これに対し、例えばａ１＞ａ２となっている場合には、図９に示すように、アンダーコート層２１４，２１５とシム２１１ｂが干渉する可能性があり、この場合、数百層の電極を積層するとアンダーコート層２１４，２１５の厚みの分、この領域において全体の厚みが増大し、所望の形状を保つことができなくなってしまう。

このように、本発明は、多数の分極性電極層が積層された構造を採用する場合において、より顕著な効果を得ることが可能となる。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、本発明により製造される電気化学キャパシタ用電極は、電気二重層キャパシタ用の電極として用いることができる他、擬似容量キャパシタ、シュードキャパシタ、レドックスキャパシタ等の種々の電気化学キャパシタ用の電極として利用することが可能である。

本発明の好ましい実施形態による電気化学キャパシタ１００の組み立て前の状態を示す分解斜視図である。 電気化学キャパシタ１００の一部を拡大して示す部分断面図である。 ０≦ａ１が満たされておらず、０＞ａ１となっている場合における部分断面図である。 ａ１＜ａ２が満たされておらず、ａ１≧ａ２となっている場合における部分断面図である。 集電体シート１４０の表面にアンダーコート層１１３，１２３及び分極性電極層１１２，１２２を形成する方法を説明するための図である。 集電体シート１４０から電極を取り出す方法を説明するための図である。 本発明の好ましい他の実施形態による電気化学キャパシタ２００の分解断面図である。 積層状態における電気化学キャパシタ２００の部分断面図である。 ａ１＞ａ２となっているためにアンダーコート層２１４，２１５とシム２１１ｂが干渉している状態を示す図である。

符号の説明

１００ 電気化学キャパシタ
１１０ 第１の電極
１２０ 第２の電極
１１１，１２１ 集電体
１１１ａ，１２１ａ 引き出し電極
１１２，１２２ 分極性電極層
１１３，１２３ アンダーコート層
１３０ セパレータ
１４０ 集電体シート
１５０，１６０ グラビアシリンダー
１７１ 積層体の一方の端部
１７２ 積層体の他方の端部
１８０ 切断すべき部分
２００ 電気化学キャパシタ
２１０ 第１の電極
２２０ 第２の電極
２１１，２２１ 集電体
２１１ａ，２２１ａ 引き出し電極
２１１ｂ，２２１ｂ シム
２１２，２１３，２２２，２２３ 分極性電極層
２１４，２１５，２２４，２２５ アンダーコート層
２３０ セパレータ

Claims (5)

1. 集電体、分極性電極層及び前記集電体と前記分極性電極層とを接着するアンダーコート層をそれぞれ含む第１及び第２の電極と、前記分極性電極層同士が向き合うように、前記第１及び第２の電極間に挟まれたセパレータとを備え、前記アンダーコート層の端部は、それぞれ対応する分極性電極層の端部と同じか外側に位置しており、且つ、いずれも前記セパレータの端部よりも内側に位置していることを特徴とする電気化学キャパシタ。
2. 前記集電体はいずれも引き出し電極を有しており、前記セパレータの端部は前記引き出し電極の端部よりも内側に位置していることを特徴とする請求項１に記載の電気化学キャパシタ。
3. 前記アンダーコート層の端部と、対応する分極性電極層の端部との距離が０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気化学キャパシタ。
4. 複数のセパレータと、前記セパレータを介して交互に配置された複数の第１及び第２の電極を備え、前記第１及び第２の電極は、引き出し電極を有する集電体、前記集電体の両面に設けられた分極性電極層及び前記集電体と前記分極性電極層とを接着するアンダーコート層をそれぞれ含み、前記アンダーコート層の端部は、それぞれ対応する分極性電極層の端部と同じか外側に位置しており、且つ、いずれも前記セパレータの端部よりも内側に位置していることを特徴とする電気化学キャパシタ。
5. 前記第１の電極に含まれる複数の引き出し電極間、並びに、前記第２の電極に含まれる複数の引き出し電極間にそれぞれ配置されたシムをさらに備えていることを特徴とする請求項４に記載の電気化学キャパシタ。
   

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