JP2005209819A - Electrochemical device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気二重層キャパシタやリチウム二次電池等の電気化学デバイス及びこれら電気化学デバイスの製造方法に関する。 The present invention relates to electrochemical devices such as electric double layer capacitors and lithium secondary batteries, and methods for producing these electrochemical devices.
従来、電気二重層キャパシタやリチウム二次電池等の電気化学デバイスが、携帯電話、PDA等に広く使用されている。 Conventionally, electrochemical devices such as electric double layer capacitors and lithium secondary batteries have been widely used in mobile phones, PDAs and the like.
このような電気化学デバイスとして、一対の電極及び電解質を有する発電要素を、この発電要素よりも大きな一対の集電体で挟み、集電体の周縁部間に配置した熱可塑性の封口材を集電体と熱融着させた密封構造の電気化学デバイスが考案されている。 As such an electrochemical device, a power generation element having a pair of electrodes and an electrolyte is sandwiched between a pair of current collectors larger than the power generation element, and a thermoplastic sealing material disposed between the peripheral portions of the current collector is collected. An electrochemical device having a hermetically sealed structure fused with an electric body has been devised.
このような電気化学デバイスの封口材としては、例えば、高密度ポリエチレンシートの両面に、高密度ポリエチレンシートよりも低融点でかつ不飽和カルボン酸等で変性されたエチレン共重合体シートを積層したポリオレフィン製の封口材が知られている(特許文献1参照)。 As a sealing material for such an electrochemical device, for example, a polyolefin in which an ethylene copolymer sheet having a melting point lower than that of a high-density polyethylene sheet and modified with an unsaturated carboxylic acid or the like is laminated on both surfaces of the high-density polyethylene sheet. The sealing material made from manufacturing is known (refer patent document 1).
また、これ以外にも、ポリイソブチレン変性ポリエチレン(特許文献2参照)、変性ポリプロピレン、変性ポリエチレン(特許文献3)、微粒子フィラーを含有する酸変性ポリオレフィン(特許文献4)等からなるポリオレフィン製の封口材が知られている。 In addition to this, a polyolefin sealing material comprising polyisobutylene-modified polyethylene (see Patent Document 2), modified polypropylene, modified polyethylene (Patent Document 3), acid-modified polyolefin containing fine particle filler (Patent Document 4), and the like. It has been known.
一方、ガスバリア性に優れた液晶性高分子製の封口材も知られている(特許文献5)。
しかしながら、ポリオレフィン製の封口材を用いた電気化学デバイスでは、水蒸気バリア性、ガスバリア性が十分でない場合があった。一方、液晶性高分子製の封口材を用いた電気化学デバイスでは、封口材の溶融温度が高くなるため、熱融着時の熱によって発電要素に悪影響を与える場合があった。 However, electrochemical devices using a sealing material made of polyolefin sometimes have insufficient water vapor barrier properties and gas barrier properties. On the other hand, in an electrochemical device using a sealing material made of a liquid crystalline polymer, since the melting temperature of the sealing material is high, the power generation element may be adversely affected by heat at the time of thermal fusion.
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、水蒸気バリア性、ガスバリア性が高く、かつ、封口材の熱融着時に発電要素に対して熱による悪影響を与えにくい電気化学デバイス及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and has an excellent water vapor barrier property and gas barrier property, and an electrochemical device that hardly causes an adverse effect due to heat on a power generation element when heat sealing a sealing material, and a method for producing the same The purpose is to provide.
本発明に係る電気化学デバイスは、互いに対向する一対の板状の集電体と、第一電極、第二電極及びこれらの電極間に設けられた電解質を有し、第一電極が一方の集電体と接し第二電極が他方の集電体と接するように集電体間に挟まれた発電要素と、一方の集電体の周縁部と他方の集電体の周縁部との隙間を塞いで発電要素を集電体間に密封するための枠状の封口材と、を備える。この封口材は、発電要素を取り囲むと共に一方の集電体の周縁部と他方の集電体の周縁部とにそれぞれ熱融着された熱可塑性高分子製の内側部と、この内側部を外側から取り囲むと共に一方の集電体の周縁部と他方の集電体の周縁部とにそれぞれ熱融着された液晶性高分子製の外側部と、を有し、熱可塑性高分子は液晶性高分子よりも溶融温度が低い。 An electrochemical device according to the present invention includes a pair of plate-like current collectors facing each other, a first electrode, a second electrode, and an electrolyte provided between the electrodes, and the first electrode is one of the current collectors. A power generation element sandwiched between the current collectors so that the second electrode is in contact with the other current collector and a gap between the peripheral edge of one current collector and the peripheral edge of the other current collector And a frame-shaped sealing material for sealing and sealing the power generation element between the current collectors. The sealing material surrounds the power generation element and is thermally fused to the peripheral part of one current collector and the peripheral part of the other current collector, and the inner part is outside An outer portion made of a liquid crystalline polymer that is thermally fused to the peripheral portion of one current collector and the peripheral portion of the other current collector. Melting temperature is lower than molecules.
ここで、「液晶性高分子」とは、強い高分子鎖間相互作用によって溶融状態で液晶性、すなわち、高分子鎖が配向する特性を示すサーモトロピック性の高分子である。このような液晶性高分子の層は、一般的な熱可塑性高分子と比べて高耐熱性、低線膨張率、高絶縁性、低吸湿性および高ガスバリア性を示す。 Here, the “liquid crystalline polymer” is a thermotropic polymer that exhibits liquid crystallinity in a molten state, that is, a property in which the polymer chain is oriented, by strong interaction between polymer chains. Such a liquid crystalline polymer layer exhibits high heat resistance, low linear expansion coefficient, high insulation, low hygroscopicity, and high gas barrier properties as compared with a general thermoplastic polymer.
本発明によれば、液晶性高分子製の外側部を有しており、液晶高分子は水蒸気透過率や酸素透過率が他の熱可塑性高分子よりも高いので、封口材のガスバリア性が高まり電気化学デバイスの信頼性を向上できる。また、外側部の内側には外側部よりも溶融温度の低い内側部が設けられている。このため、封口材のうち外側部よりも発電要素に近い内側部を外側部と比較して低温で集電体と熱融着できる。これにより、液晶性高分子のみからなる封口材を用いる場合に比べて熱融着時に発電要素に対して熱による悪影響を与えにくい。 According to the present invention, the liquid crystal polymer has an outer portion, and the liquid crystal polymer has higher water vapor transmission rate and oxygen transmission rate than other thermoplastic polymers, so that the gas barrier property of the sealing material is increased. The reliability of electrochemical devices can be improved. Moreover, the inner side part whose melting temperature is lower than an outer side part is provided inside the outer side part. For this reason, the inner part closer to the power generation element than the outer part of the sealing material can be thermally fused to the current collector at a lower temperature than the outer part. Thereby, compared with the case where the sealing material which consists only of a liquid crystalline polymer is used, it is hard to give the bad influence by a heat | fever with respect to an electric power generation element at the time of heat fusion.
ここで、外側部の液晶性高分子としては、溶融温度が180〜350℃程度のものを用いると、熱融着が容易であると共に内側部によって発電要素への熱による悪影響を十分に抑止できる。 Here, as the liquid crystalline polymer on the outer side, when a polymer having a melting temperature of about 180 to 350 ° C. is used, heat fusion can be easily performed, and the adverse effect of heat on the power generation element can be sufficiently suppressed by the inner side. .
また、外側部の液晶性高分子の水蒸気透過率が1g/(m2・24hr・100μm)以下であり、酸素透過率が10mL/(m2・24hr・100μm)であると、十分なガスバリア性が得られて、電気化学素子の信頼性が十分に向上する。 In addition, when the water vapor permeability of the liquid crystalline polymer on the outer side is 1 g / (m 2 · 24 hr · 100 µm) or less and the oxygen permeability is 10 mL / (m 2 · 24 hr · 100 µm), sufficient gas barrier properties are obtained. And the reliability of the electrochemical device is sufficiently improved.
ここで、液晶性高分子としては、液晶ポリエステルを含むことが好ましい。 Here, the liquid crystalline polymer preferably contains liquid crystalline polyester.
一方、内側部の熱可塑性高分子の溶融温度が90〜200℃であると、内側部の熱融着時の熱による発電要素に対するダメージの低減に優れ、また、十分な耐熱性を有することとなる。 On the other hand, when the melting temperature of the thermoplastic polymer in the inner part is 90 to 200 ° C., it is excellent in reducing damage to the power generation element due to heat at the time of heat-sealing the inner part, and has sufficient heat resistance. Become.
特に、外側部の液晶性高分子の溶融温度が180〜350℃であり、内側部の熱可塑性高分子の溶融温度が90〜200℃であると、封口材の熱融着時の熱による発電要素に対するダメージの低減を高いレベルで実現できる。 In particular, when the melting temperature of the liquid crystalline polymer on the outer side is 180 to 350 ° C. and the melting temperature of the thermoplastic polymer on the inner side is 90 to 200 ° C., power generation by heat at the time of heat sealing the sealing material Reduces damage to elements at a high level.
また、内側部及び外側部が0.65N/mm(1/15kg/mm)以上の接着強度で集電体と接着していると、シール性を十分に発揮すると共に、電気化学デバイスの機械的強度が高くなる。ここで、本特許請求の範囲及び本明細書における接着強度とは、JIS K6848で定められる接着強度である。 Moreover, when the inner part and the outer part are bonded to the current collector with an adhesive strength of 0.65 N / mm (1/15 kg / mm) or more, the sealing performance is sufficiently exhibited, and the mechanical properties of the electrochemical device are increased. Strength increases. Here, the adhesive strength in the claims and the specification is an adhesive strength defined by JIS K6848.
ここで、熱可塑性高分子としては、ポリオレフィンを含むことが好ましい。 Here, the thermoplastic polymer preferably contains polyolefin.
また、内側部と外側部とは、接着剤により接着されていることができる。また、内側部と外側部とは互いに熱融着されていてもよい。この場合、電気化学デバイスの機械的強度を高くできる。 Moreover, the inner side part and the outer side part can be adhere | attached with the adhesive agent. Moreover, the inner side part and the outer side part may be heat-sealed with each other. In this case, the mechanical strength of the electrochemical device can be increased.
また、内側部は、溶融温度の互いに異なる複数のサブ層を発電要素に近づく方向に複数積層した積層体であり、このとき積層体において各サブ層の溶融温度は発電要素に近づくにつれて低くなるようにされてもよい。 Further, the inner part is a laminated body in which a plurality of sub-layers having different melting temperatures are laminated in a direction approaching the power generation element, and at this time, the melting temperature of each sub-layer in the laminated body becomes lower as the power generation element is approached. May be.
この場合には、内側部における発電要素に近い部分を、内側部における発電要素に遠い部分よりも低い温度で集電体と熱融着できる。したがって、集電体を封口材と熱融着する際の発電要素の熱ダメージをさらに十分に抑えつつ、封口材と集電体とを十分接着することができる。 In this case, the part near the power generation element in the inner part can be heat-sealed with the current collector at a lower temperature than the part far from the power generation element in the inner part. Therefore, it is possible to sufficiently bond the sealing material and the current collector while further sufficiently suppressing the heat damage of the power generation element when the current collector is heat-sealed with the sealing material.
また、封口材の外側部は、さらに集電体の端面に熱融着されて集電体の端面を取り囲むことが好ましい。 Moreover, it is preferable that the outer part of the sealing material is further heat-sealed to the end face of the current collector to surround the end face of the current collector.
この場合、さらに集電体の端面を利用して封口材を接着するので、ガスバリア性をさらに向上させることができると共に電気二重層キャパシタの機械的強度を十分に高めることができる。 In this case, since the sealing material is further bonded using the end face of the current collector, the gas barrier property can be further improved and the mechanical strength of the electric double layer capacitor can be sufficiently increased.
本発明に係る電気化学デバイスの製造方法は、第一電極、第二電極及びこれらの電極間に設けられた電解質を有する発電要素と、一対の板状の集電体と、熱可塑性高分子製であり前記発電要素を取り囲むことが可能な内側部及び液晶性高分子製であり内側部を取り囲むことが可能な外側部を有し熱可塑性高分子の溶融温度は液晶性高分子の溶融温度よりも低い封口材と、を用意する用意工程と、一方の集電体が発電要素の第一電極と接し、他方の集電体が発電要素の第二電極と接し、内側部が発電要素を取り囲み外側部が内側部を取り囲むような配置で、一対の板状の集電体の間に発電要素及び封口材を挟む配置工程と、封口材の内側部を第一の温度に加熱して内側部を集電体と熱融着させ、封口材の外側部を第一の温度よりも高い第二の温度に加熱して外側部を集電体と熱融着させる加熱工程と、を備える。 A method for producing an electrochemical device according to the present invention includes a first electrode, a second electrode, a power generation element having an electrolyte provided between these electrodes, a pair of plate-like current collectors, and a thermoplastic polymer The thermoplastic polymer has an inner part that can surround the power generation element and an outer part that is made of a liquid crystalline polymer and can surround the inner part, and the melting temperature of the thermoplastic polymer is higher than the melting temperature of the liquid crystalline polymer. A lower sealing material, one current collector is in contact with the first electrode of the power generation element, the other current collector is in contact with the second electrode of the power generation element, and the inner part surrounds the power generation element An arrangement process in which the outer part surrounds the inner part, and the power generation element and the sealing material are sandwiched between a pair of plate-like current collectors, and the inner part of the sealing material is heated to the first temperature and the inner part Is heat-sealed with the current collector, and the outer part of the sealing material is heated to a second temperature higher than the first temperature. And a heating step of the current collector and heat-sealing the outer portion is heated to.
本発明によれば、上述の電気化学デバイスを好適に製造できる。 According to the present invention, the above-described electrochemical device can be suitably manufactured.
ここで、加熱工程において、加熱手段を集電体に接触させることにより封口材を加熱し、加熱手段のうち集電体を挟んで外側部と対向する部分の温度を、加熱手段のうち集電体を挟んで内側部と対向する部分の温度よりも高くしてもよい。これによれば、封口材の内側部及び外側部を一度に効率よく集電体と熱融着させられる。 Here, in the heating step, the sealing material is heated by bringing the heating means into contact with the current collector, and the temperature of the portion of the heating means that faces the outer side across the current collector is set to the current collector of the heating means. You may make it higher than the temperature of the part which opposes an inner part on both sides of a body. According to this, the inner part and the outer part of the sealing material can be efficiently heat-sealed with the current collector at once.
また、加熱工程において、加熱手段を集電体に接触させることにより封口材を加熱し、この加熱手段を集電体のうち封口材と対向する部分に接触させる一方、集電体のうち発電要素と対向する部分に接触させないことが好ましい。これにより、発電要素の熱ダメージを十分低減できる。 In the heating step, the sealing member is heated by bringing the heating means into contact with the current collector, and the heating means is brought into contact with the portion of the current collector facing the sealing material, while the power generating element of the current collector It is preferable not to contact the portion facing the. Thereby, the heat damage of the power generation element can be sufficiently reduced.
さらに、加熱工程において、集電体における発電要素と対向する部分を冷却すると、加熱工程において集電体を介して発電要素に熱が伝わりにくくされ、熱による悪影響を十分に低減できる。 Further, when the portion of the current collector that faces the power generation element is cooled in the heating step, heat is hardly transmitted to the power generation element via the current collector in the heating step, and the adverse effects of heat can be sufficiently reduced.
本発明によれば、ガスバリア性が高く、かつ、封口材の熱融着時において発電要素に対して熱による悪影響を与えにくい電気化学デバイス及びその製造方法が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electrochemical device which has high gas barrier property, and is hard to give the bad influence by a heat | fever with respect to an electric power generation element at the time of the heat sealing | fusion of a sealing material is provided, and its manufacturing method.
以下、図面を参照しながら本発明に係る電気化学デバイスの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of an electrochemical device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
(第一実施形態)
まず、図1及び図2を参照して、本発明に係る第一実施形態の電気化学デバイスとしての電気二重層キャパシタ1について説明する。
(First embodiment)
First, with reference to FIG.1 and FIG.2, the electric
この電気二重層キャパシタ1は、主として、発電要素10と、この発電要素10を挟んで対向し外部電極及び外装体として機能する一対の板状の集電体20,21と、集電体20の周縁部20aと集電体21の周縁部21aとの隙間を塞いで発電要素10を集電体20,21間に密封する枠状の封口材30とを有する。
The electric
発電要素10は、互いに対向する正極としての第一電極12及び負極としての第二電極13と、これら第一電極12及び第二電極13の間に隣接して配置されるセパレータ14と、第一電極12、第二電極13及びセパレータ14中に含有され電解質を含む電解質溶液(図示せず)と、を有している。
The
第一電極12、第二電極13は、電子伝導性の多孔体である。第一電極12、第二電極13の構成材料は、特に限定されず、公知の電気二重層キャパシタに用いられている炭素電極等の分極性電極を構成する多孔体層として使用されているものと同様の材料を使用することができる。例えば、原料炭(例えば、石油系重質油の流動接触分解装置のボトム油や減圧蒸留装置の残さ油を原料油とするディレードコーカーより製造された石油コークス等)を賦活処理することにより得られる炭素材料(例えば、活性炭)を構成材料の主成分としているものを使用することができる。その他の条件(バインダー等の炭素材料以外の構成材料の種類とその含有量)も特に限定されるものではない。例えば、炭素粉末に導電性を付与するための導電性補助剤(カーボンブラック等)や、バインダー(ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等)が添加されていてもよい。
The
第一電極12及び第二電極13の間に配置されるセパレータ14は、電気絶縁性の多孔体から形成されていれば特に限定されず、公知の電気二重層キャパシタに用いられているセパレータを使用することができる。例えば、電気絶縁性の多孔体としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等の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が挙げられる。
The
ここで、第一電極12と第二電極13とのショートを抑制すべく、セパレータ14
の大きさを電極12,13の主表面の面積よりも大きくし、セパレータ14の端部を電極12,13の端面から突出させることが好ましい。このとき、セパレータ14の端面は、封口材30から離間されていることが好ましい。
Here, in order to suppress a short circuit between the
Is larger than the area of the main surface of the
電解質溶液は、第一電極12、第二電極13、及び、セパレータ14の孔の内部に含有されている。電解質溶液は、特に限定されず、公知の電気二重層キャパシタに用いられている電解質溶液(電解質塩の水溶液、有機溶媒を使用した電解質塩の溶液)を使用することができる。ただし、電解質塩の水溶液は電気化学的に分解電圧が低く、電気二重層キャパシタ1の耐用電圧が低く制限されてしまうので、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。
The electrolyte solution is contained in the holes of the
なお、本実施形態において、電解質溶液は液状の状態以外にゲル化剤を添加することにより得られるゲル状電解質であってもよい。また、電解質溶液に代えて、固体電解質(固体高分子電解質又はイオン伝導性無機材料からなる電解質)が含有されていてもよい。 In the present embodiment, the electrolyte solution may be a gel electrolyte obtained by adding a gelling agent in addition to the liquid state. Further, instead of the electrolyte solution, a solid electrolyte (a solid polymer electrolyte or an electrolyte made of an ion conductive inorganic material) may be contained.
集電体20,21は、発電要素10の第一電極12、第二電極13の主表面の面積よりも大きな面積を有する矩形板状の導電材料である。これらの集電体20,21は、下側の集電体21が第二電極13と面接触し、上側の集電体20が第一電極12と面接触するように、上下から発電要素10を挟んでいる。集電体20,21の材料は、電荷の移動を充分に行うことができる良導体であれば特に限定されず、公知の電気二重層キャパシタに用いられている集電体を使用することができる。
The
非水電解質の場合の集電体の材料としては、耐食性に富む導電性の材料が使用でき、例えば、アルミニウム、チタン等の金属箔が利用できる。金属箔の厚みは、例えば、10〜100μm程度である。 As a material for the current collector in the case of a non-aqueous electrolyte, a conductive material rich in corrosion resistance can be used. For example, a metal foil such as aluminum or titanium can be used. The thickness of the metal foil is, for example, about 10 to 100 μm.
封口材30は、発電要素10の周囲を取り囲む枠状形状を呈し、集電体20,21の周縁部20a,21a間の隙間を塞ぐように配されている。この封口材30は、集電体20,21間に発電要素10を密封するものである。この封口材30は、内側部32と外側部34とを有している。内側部32は外側部34よりも発電要素10に近い位置で発電要素10を取り囲み矩形枠状をなす。外側部34はこの内側部32を外側から取り囲む矩形枠状をなす。
The sealing
内側部32及び外側部34の厚み方向の両端は、集電体20の周縁部20aにおける内側面(集電体21に近い側の面)20c上、及び、集電体21の周縁部21aにおける内側面(集電体20に近い側の面)21c上に、それぞれ熱融着されている。
Both ends of the
内側部32及び外側部34と、集電体20,21との接着強度は、特に限定されないが、0.65N/mm((1/15)kg/mm)以上であることが、電気二重層キャパシタ2の機械的強度を高める点やシール性の面から好ましい。
The adhesive strength between the
また、この枠状の封口材30の外側部34の外側周面は、図1及び図2に示すように、集電体20,21の端面20b、21bと同一面を形成している。さらに、集電体20の主面に対して垂直な方向から見た時の内側部32の幅W32及び外側部34の幅W34(図1及び図2参照)は、それぞれ0.2〜20mm程度、好ましくは、1〜10mm程度とされている。
The outer peripheral surface of the
また、封口材30の厚みは、発電要素10の厚みにあわせるのが好ましい。
The thickness of the sealing
ここで、内側部32は熱可塑性高分子から形成されている。この熱可塑性高分子は、外側部34(詳しくは後述)よりも溶融温度が低い熱可塑性高分子であれば特に限定されず、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリフッ化ビニリデンおよびその共重合体等のフッ素樹脂等が挙げられる。特に、内側部32の熱可塑性高分子として、経済性、ヒートシール性、化学的安定性、水分透過性等の観点からポリオレフィンが好ましい。ポリオレフィンとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、酸変性ポリエチレン、およびこれらを含む共重合体等が挙げられる。これらの熱可塑性高分子は、単独または二種以上組合わせて使用することができる。また、この熱可塑性高分子には、さらにその性能を高めるため、必要に応じて公知の添加剤を含有させることもできる。
Here, the
また、内側部32の溶融温度が90〜200℃であると、発電要素10に与える熱の影響を十分少なくし、かつ、十分な耐熱性を有することができるので好ましい。
Further, it is preferable that the melting temperature of the
一方、外側部34は、液晶性高分子から形成されている。液晶性高分子は、強い高分子間相互作用によって溶融状態で液晶性、すなわち、高分子が配向する特性を示すサーモトロピック性の高分子である。このような液晶性高分子としては、例えば、全芳香族系や半芳香族系等の液晶ポリエステルが挙げられる。
On the other hand, the
全芳香系ポリエステルとしては、芳香族ジカルボン酸と芳香族ジオールと芳香族ヒドロキシカルボン酸との組合せからなるもの、異種の芳香族ヒドロキシカルボン酸の組合せからなるもの、芳香族ジカルボン酸と核置換芳香族ジオールとの組合せからなるものが挙げられる。また、半芳香族系ポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステルに芳香族ヒドロキシカルボン酸を反応させて得られるもの等が挙げられる。ここで、例えば上述の芳香族ジカルボン酸、芳香族ジオール、及び、芳香族ヒドロキシカルボン酸の代わりに、それらのエステル形成性誘導体を使用しても良い。 The wholly aromatic polyester includes a combination of an aromatic dicarboxylic acid, an aromatic diol and an aromatic hydroxycarboxylic acid, a combination of different types of aromatic hydroxycarboxylic acids, an aromatic dicarboxylic acid and a nucleus-substituted aromatic. The thing which consists of a combination with diol is mentioned. Examples of the semi-aromatic polyester include those obtained by reacting an aromatic hydroxycarboxylic acid with a polyester such as polyethylene terephthalate. Here, for example, instead of the above-described aromatic dicarboxylic acid, aromatic diol, and aromatic hydroxycarboxylic acid, their ester-forming derivatives may be used.
このような液晶性高分子は、低吸湿性であり、耐薬品性が良好であり、さらに、耐熱性が高く、また、概ね400℃以下の温度で異方性溶融体を形成する。 Such a liquid crystalline polymer has low hygroscopicity, good chemical resistance, high heat resistance, and forms an anisotropic melt at a temperature of approximately 400 ° C. or lower.
また、液晶性高分子の耐熱性は、主として分子鎖中の芳香環の割合に依存する。例えば、主鎖がフェニレン基で構成されている液晶性高分子の溶融温度は概ね260〜350℃であり、主鎖にナフタレン骨格を導入した液晶性高分子の溶融温度は概ね190〜270℃であり、主鎖にエチレン基が導入された液晶性高分子の溶融温度は概ね60〜230℃程度となる。本実施形態では、特に、溶融温度が180℃〜350℃程度の液晶性高分子を用いることが好ましい。 In addition, the heat resistance of the liquid crystalline polymer mainly depends on the ratio of the aromatic ring in the molecular chain. For example, the melting temperature of a liquid crystalline polymer whose main chain is composed of a phenylene group is approximately 260 to 350 ° C., and the melting temperature of a liquid crystalline polymer having a naphthalene skeleton introduced into the main chain is approximately 190 to 270 ° C. The melting temperature of the liquid crystalline polymer having an ethylene group introduced into the main chain is about 60 to 230 ° C. In the present embodiment, it is particularly preferable to use a liquid crystalline polymer having a melting temperature of about 180 ° C. to 350 ° C.
外側部34は、液晶性高分子のみからなっても良いが、液晶性高分子に加えて、他の高分子材料等を含む液晶性高分子組成物からなってもよい。他の樹脂としては、例えば、エポキシ器含有エチレン共重合体等の熱可塑性樹脂が挙げられる。混合比率は、例えば、液晶性高分子56〜99重量%に対して、他の高分子材料44〜1重量%である。また、この液晶性高分子には、さらにその性能を高めるため、必要に応じて公知の添加剤を含有させることもできる。
The
ここで、このような液晶性高分子のガスバリア性について説明する。 Here, the gas barrier property of such a liquid crystalline polymer will be described.
例えば、図3に液晶性高分子の一例としての液晶ポリエステル高分子組成物の層の水蒸気透過率及び酸素透過率の一例(特開1997−77960号公報)を、図4に、液晶性高分子以外の熱可塑性高分子の層の水蒸気透過率及び酸素透過率の一例(瓜生俊之、堀江一之、白石振作共著、ポリマー材料(材料テクノロジー16)、東京大学出版会、1984年11月発行)を示す。 For example, FIG. 3 shows an example of a water vapor transmission rate and an oxygen transmission rate of a layer of a liquid crystal polyester polymer composition as an example of a liquid crystalline polymer (Japanese Patent Laid-Open No. 1997-77960), and FIG. An example of water vapor permeability and oxygen permeability of other thermoplastic polymer layers (Toshiyuki Mibu, Kazuyuki Horie, Hansaku Shiraishi, Polymer Materials (Material Technology 16), The University of Tokyo Press, published in November 1984) Show.
ここで、液晶ポリエステル組成物G−1は、(a)以下の(1)式に示すような構造単位を有し溶融温度が324℃である粒子状の全芳香族ポリエステルを77重量%、及び(b)住友化学工業(株)製ボンドファースト 7Mを23重量%含む液晶性高分子組成物である。また、液晶ポリエステル組成物G−4は、(a)以下の(2)式に示す構造単位を有し溶融温度が270℃の粒子状の全芳香族ポリエステルを87重量%、(b)住友化学工業(株)製ボンドファースト 20Bを13重量%含む液晶性高分子組成物である。
本実施形態では、外側部34の液晶性高分子として、水蒸気透過率が1g/(m2・24hr・100μm)以下であり、酸素透過率が10mL/(m2・24hr・100μm)であるものを用いると、十分なガスバリア性が得られて、電気化学デバイスの信頼性が十分に向上する。
In the present embodiment, the liquid crystal polymer of the
ここで、内側部32と外側部34とは、接触していても良いが、所定の隙間を有して互いに離間されていても良い。接触している場合には、互いに熱融着されていると、電気二重層キャパシタ2の強度の向上が可能である。なお、内側部32と外側部34とが接触している場合、この内側部32と外側部34とを集電体20,21に熱融着させる際に多かれ少なかれ熱融着されることとなる。
Here, the
(電気二重層キャパシタの製造方法)
次に、図5(a)、図5(b)及び図6を参照して、上述した電気二重層キャパシタ1の製造方法の一例について説明する。
(Method for manufacturing electric double layer capacitor)
Next, an example of a method for manufacturing the electric
まず、図5(a)に示す一対の集電体20,21を用意する。これらの集電体20,21は、例えば、アルミニウム等の導電性の金属箔を所定の大きさの矩形状に切断することにより形成できる。
First, a pair of
次に、各集電体20,21の主表面の中央部分に、シート状の第一電極12、第二電極13をそれぞれ形成する。これら第一電極12、第二電極13の形成方法は、特に限定されず、公知の電気二重層キャパシタ1の製造に採用されている公知の薄膜製造技術を用いることができる。
Next, the sheet-like
例えば、第一電極12、第二電極13が炭素電極(分極性電極)の場合、公知の方法により賦活処理済みの活性炭等の炭素材料を用いてシート状の電極を作製することができる。具体的には、例えば、炭素材料を5〜100μm程度に粉砕し粒度を整えた後、例えば炭素粉末に導電性を付与するための導電性補助剤(カーボンブラック等)と、例えば結着剤と、例えば、MIBK等の有機溶媒とを添加し混練してペーストを得、このペーストを各集電体20,21上に塗布し乾燥すればよい。塗布は、メタルマスク印刷、ドクターブレード法、ロールプレス法などを利用できる。
For example, when the
ここで、上記の導電性補助剤としては、カーボンブラックの他、アセチレンブラック、粉末グラファイトなどを用いることができ、また、結着剤としては、ポリテトラフルオロエチレンの他、ポリフッ化ビニリデン、フッ素ゴムなどを使用することができる。 Here, as the conductive auxiliary agent, acetylene black, powdered graphite, etc. can be used in addition to carbon black, and as the binder, in addition to polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, fluororubber Etc. can be used.
なお、集電体20,21上にペーストを塗布することにより第一電極12、第二電極13を形成する代わりに、シート状の電極を形成しこれを集電体20,21上に積層してもよい。
Instead of forming the
次に、セパレータ14を準備する。このセパレータ14は、紙等の多孔質性の絶縁材料を所定の大きさに切ることにより形成できる。ここで、セパレータ14の主表面の面積を、第一電極12、第二電極13よりも大きくすることが好ましい。
Next, the
続いて、枠状の封口材30を用意する。ここでは、まず、同じ厚みの熱可塑性高分子シート及び液晶性高分子シートをそれぞれ用意する。そして、熱可塑性高分子シートを所定の枠状に切り抜いて内側部32とし、液晶性高分子シートを内側部32よりも大きな枠状に切り抜いて外側部34とし、封口材30を得る。
Subsequently, a frame-shaped
続いて、図5(b)に示すように、このようにして得た枠状の封口材30を、集電体21の周縁部21aに載置する。このとき、封口材30の内側部32が第二電極13を取り囲み、外側部34が内側部32を取り囲むように封口材30を配置する。そして、この封口材30を加熱して封口材30を集電体21に固定する。具体的には、封口材30と集電体21とを定盤91及びヒータ付の定盤92で挟み熱融着する。ここで、ヒータ付の定盤92は、集電体21を挟んで内側部32と対向する環状の低温ヒータ92a及び集電体21を挟んで外側部34と対向する環状の高温ヒータ92bを有している。そして、高温ヒータ92bにより外側部34の液晶性高分子を加熱し溶融させる一方、低温ヒータ92aにより内側部32の熱可塑性高分子を加熱し溶融させ、内側部32及び外側部34を集電体21に熱融着する。
Subsequently, as shown in FIG. 5B, the frame-shaped
続いて、集電体21に形成された第二電極13に前述の電解質溶液を滴下し、他方の集電体20に形成された第一電極12にも電解質溶液を滴下する。
Subsequently, the above-described electrolyte solution is dropped on the
さらに続いて、図6に示すように、第二電極13上にセパレータ14を積層し、セパレータ14上にも電解質溶液を滴下する。
Subsequently, as shown in FIG. 6, the
次に、他方の集電体20を集電体21に積層して積層構造体とする。このとき、第一電極12が上述のセパレータ14と接すると共に、集電体20の周縁部20aが枠状の封口材30と接するように集電体20を集電体21に積層する。
Next, the other
その後、真空容器内で真空に引きながら、定盤93上に載置した積層構造体を上から熱プレス器100で挟んで熱融着する。ここで、熱プレス器100は、集電体20を挟んで封口材30の内側部32と対向する環状の低温ヒータ(加熱手段)102と、集電体20を挟んで封口材の外側部34と対向する環状の高温ヒータ(加熱手段)104と、集電体20を挟んで発電要素10と対向する冷却部108と、低温ヒータ102、高温ヒータ104及び冷却部108を下方、すなわち、集電体20に向けて押圧するためのプレスヘッド106と、を備えている。
Thereafter, the laminated structure placed on the
低温ヒータ102は、集電体20と接触して集電体20を押圧するとともに、この集電体20を介して内側部32を加熱し溶融させて集電体20の周縁部20aと内側部32とを熱融着する。ここでは、低温ヒータ102により内側部32を例えば130〜160℃程度に加熱する。
The low-
高温ヒータ104は、集電体20と接触して集電体20を押圧するとともに、この集電体20を介して外側部34を加熱し溶融させて集電体20の周縁部20aと外側部34とを熱融着する。高温ヒータ104の温度は低温ヒータ102よりも高くする。ここでは、高温ヒータ104により外側部34を例えば、250〜300℃程度に加熱する。すなわち、封口材30を集電体20に熱融着する際に、発電要素10に近い側と遠い側とで加熱手段の温度を変えている。
The
このような低温ヒータ102や高温ヒータ104としては、たとえば、タングステン、タンタル等の高融点金属、SiC等の高抵抗のセラミック材料からなる公知のヒータを適宜用いることができる。例えば、線状のヒータを環状に配置しても良いし、板状あるいはリボン状のヒータを環状に加工しても良い。ヒータ102,104の温度を各ヒータの内部で均一にするためには、封口材30の内側部32、外側部34の形状は、比較的単純な、円環状、正方形枠状、矩形枠状であることが好ましい。
As such a
冷却部108は、内部に空洞108aを有し金属等の熱伝導の良い材料からなる。この空洞108aには、ライン109aを介して冷却水が供給されると共に、この空洞108a内の冷却水はライン109bを介して外部に排出される。これによって、冷却部108はこの冷却部108と接する集電体20の中央部分を冷却することができ、熱融着時の熱によって発電要素10が悪影響を受けないようにする。ここでは、例えば、冷却部108により発電要素10が60℃以下に維持されるように、集電体20の中央部を冷却することができる。なお、内側部32や外側部34の溶融温度が低い場合や、発電要素10の耐熱性が高い場合には、冷却部108が水冷されなくてもよく、さらに、冷却部108を設けない熱プレス器でも発電要素10への熱の影響を低減した熱融着は可能である。この場合、ヒータが集電体20の中央部分に接触しないことが好ましい。
The
プレスヘッド106は、低温ヒータ102、高温ヒータ104及び冷却部108を定盤93に向けて押圧するための金属製等の部材である。プレス圧力は、溶融状態の封口材30を集電体20と密着させることができる程度の圧力でよい。
The
このような熱プレス器100による封口材30と集電体20との熱融着の工程を経て、図1に示す電気二重層キャパシタ1を得る。
The electric
なお、図6に示すような熱プレス器100に変えて、例えば、図7に示すような熱プレス器150を用いても良い。
Instead of the
このような熱プレス器150においては、低温ヒータ102と集電体20との間、及び高温ヒータ104と集電体20との間にそれぞれ熱伝導性の良い熱伝導部材112,114を有している。この場合は、熱伝導部材112,114の形状を内側部32、外側部34の表面形状にそれぞれ対応させて環状とすればよく、これらの熱伝導部材112,114に接触して熱を与える低温ヒータ102、高温ヒータ104の形状が比較的自由である。熱伝導部材112,114の材料としては、プレス時の圧力に耐えられかつ良好な熱伝導度を有する材料であればよく、ステンレスやタングステン等の金属材料を好適に利用できる。ここでは、熱伝導部材112及び熱伝導部材114が加熱手段を構成している。また、熱伝導部材112の温度は熱伝導部材114の温度よりも低くされており、このような温度制御は低温ヒータ102、高温ヒータ104によりなされる。
Such a
さらに、図6に示すような熱プレス器100に代えて、高温ヒータ104を有さずに低温ヒータ102を備える熱プレス器と、低温ヒータ102を有さずに高温ヒータ104を有する熱プレス器とを順次用いても、発電要素10への熱の影響を低減した封口材30の熱融着は可能である。
Further, instead of the
以上により、本実施形態に係る電気二重層キャパシタ1の製造工程が終了する。
Thus, the manufacturing process of the electric
これによれば、封口材30において、内側には熱可塑性高分子製の内側部32が、外側には熱可塑性高分子製の内側部32に比して溶融温度が高い液晶性高分子製の外側部34が存在する。ここで、外側部34の液晶性高分子は内側部32の熱可塑性高分子に比して水蒸気透過率や酸素透過率が高い。したがって、ガスバリア性が高く、水蒸気や酸素の進入による発電要素10の劣化や、高温にさらされた場合の電解質溶液の蒸発等が抑制されるので、信頼性の高い電気二重層キャパシタ1が提供される。
According to this, in the sealing
また、内側部32は外側部34よりも溶融温度が低いため、封口材30のうち発電要素10に近い内側部32を外側部よりも低温で集電体20と熱融着できる。したがって、封口材30の熱融着時に発電要素10に対して熱による悪影響を与えにくい。
Further, since the
これらにより、電気二重層キャパシタ1の信頼性の向上や長寿命化が可能となる。なお、ヒータを用いずに超音波溶接等により封口してもよく、同様の作用効果を生じる。
As a result, it is possible to improve the reliability and extend the life of the electric
(第二実施形態)
続いて、図8を参照して、第二実施形態に係る電気二重層キャパシタ2について説明する。本実施形態に係る電気二重層キャパシタ2が、第一実施形態に係る電気二重層キャパシタ1と異なる点は封口材30に代えて封口材40を備えている点であり、この封口材40が封口材30と異なる点は、内側部32と外側部34とが接着剤36により接着されている点である。
(Second embodiment)
Next, the electric
接着剤36を用いることにより、内側部32と外側部34とを十分強固に接着できる。この場合、封口材30の強度が高まり、電気二重層キャパシタ2の強度が高まる。
By using the adhesive 36, the
接着剤36の材料としては、内側部32と外側部34とを十分に接着できるものなら特に限定されないが、例えば、ウレタン系、エポキシ系、エステル系、エーテル系、アクリル系、オレフィン系の接着剤や、ウレタン化ポリエーテル、ウレタン化ポリエステル等の複合系接着剤等の硬化性樹脂の硬化物、すなわち、塗布後に化学反応により硬化して内側部32と外側部34とを結合させるものを好適に使用できる。
The material of the adhesive 36 is not particularly limited as long as the
ここで、接着剤36の厚みはなるべく薄いほうが好ましく、例えば、0.5〜3μmが好ましい。 Here, the thickness of the adhesive 36 is preferably as thin as possible, and is preferably 0.5 to 3 μm, for example.
(第三実施形態)
続いて、図9を参照して、第三実施形態に係る電気二重層キャパシタ3について説明する。本実施形態に係る電気二重層キャパシタ3が第一実施形態に係る電気二重層キャパシタ1と異なる点は、封口材30に代えて封口材50を備えている点である。封口材50が封口材30と異なる点は、内側部32が積層体である点である。内側部32は、溶融温度のそれぞれ異なる熱可塑性高分子製のサブ層32a、32bを発電要素10に向かって複数積層してなる。
(Third embodiment)
Subsequently, the electric
各サブ層32a、32bの材料としては、外側部34の材料よりも溶融温度が低くければ特に限定されない。例えば、サブ層32bに酸変性されていないポリオレフィンを、サブ層32aに酸変性ポリオレフィンを用いると、発電要素10に向かって溶融温度が低くなる積層体を好適に形成できる。
The material of each of the
このような封口材50は、例えば、外側から順に、外側部34の加熱用の高温ヒータ、サブ層32aの加熱用の中温ヒータ、及び、サブ層32bの加熱用の低温ヒータを有する熱プレス装置でシールできる。
Such a sealing
このような電気二重層キャパシタ3によっても、第一実施形態と同様の作用効果を示す。加えて、封口材50の内側部32における発電要素10に最も近いサブ層32bを、内側部32のサブ層32aよりもさらに低い温度で集電体20,21と熱融着できるので、集電体20を封口材30と熱融着する際の発電要素10の熱ダメージを十分に抑えつつ、封口材50と集電体20,21との接着性を十分に高めることができる。
Such an electric
(第四実施形態)
続いて、図10を参照して、第三実施形態に係る電気二重層キャパシタ4について説明する。本実施形態に係る電気二重層キャパシタ4が第一実施形態に係る電気二重層キャパシタ1と異なる点は、封口材30に代えて封口材60を備えている点であり、封口材60が封口材30と異なる点は、外側部34がさらに集電体20,21の端面に熱融着されて集電体20,21の端面を取り囲んでいる点である。
(Fourth embodiment)
Next, the electric double layer capacitor 4 according to the third embodiment will be described with reference to FIG. The electric double layer capacitor 4 according to the present embodiment is different from the electric
このような電気二重層キャパシタ4は、集電体20,21の端面に接触する外側部34を用意し、前述の如き熱プレス器100等によりさらに集電体20,21の端面と外側部34とを熱融着させることにより形成できる。
Such an electric double layer capacitor 4 is provided with an
このような電気二重層キャパシタ4でも上述と同様の作用効果を奏する。また、この場合、さらに集電体20,21の端面を利用して封口材60を接着するので、ガスバリア性をさらに向上させることができると共に電気二重層キャパシタ4の機械的強度を十分に高めることができる。
Such an electric double layer capacitor 4 has the same effects as described above. Further, in this case, since the sealing
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。 The preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, but the present invention is not limited to the above embodiment.
例えば、第三〜第四実施形態において、内側部32と外側部34とが接着剤によって接着されていいことは言うまでも無い。
For example, in the third to fourth embodiments, it goes without saying that the
また、上記実施形態においては、本発明を電気二重層キャパシタに適用した場合に好適な構成について説明したが、本発明は電気二重層キャパシタに限定されるものではなく、例えば、シュードキャパシタ、レドックスキャパシタ等の他の電気化学キャパシタに適用可能である。 Further, in the above-described embodiment, a configuration suitable for the case where the present invention is applied to an electric double layer capacitor has been described. However, the present invention is not limited to an electric double layer capacitor, for example, a pseudo capacitor, a redox capacitor. It is applicable to other electrochemical capacitors.
更に、上記実施形態の説明においては、本発明を電気化学キャパシタ(特に電気二重層キャパシタ)に適用した場合に好適な構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、リチウムイオン二次電池等をはじめとする各種二次電池にも適用可能である。この場合には、第一電極(正極)12となる多孔体層には、リチウムイオン二次電池等の二次電池の正極に使用可能な電極活物質が含有される。また、第二電極(負極)13となる多孔体層には、リチウムイオン二次電池等の二次電池の負極に使用可能な電極活物質が含有される。この場合、第一電極12に接触する集電体には、耐食性の点からアルミニウム、チタン等を用いることが好ましく、第二電極13に接触する集電体には、リチウムと合金を形成しない観点から、銅、ニッケル等を用いることが好ましい。
Furthermore, in the description of the above-described embodiment, a configuration suitable for the case where the present invention is applied to an electrochemical capacitor (particularly an electric double layer capacitor) has been described. However, the present invention is not limited to this, and lithium ion The present invention can also be applied to various secondary batteries including secondary batteries. In this case, the porous layer that becomes the first electrode (positive electrode) 12 contains an electrode active material that can be used for the positive electrode of a secondary battery such as a lithium ion secondary battery. Moreover, the porous body layer used as the 2nd electrode (negative electrode) 13 contains the electrode active material which can be used for the negative electrodes of secondary batteries, such as a lithium ion secondary battery. In this case, it is preferable to use aluminum, titanium or the like for the current collector in contact with the
次に、実施例に基づいて、本発明の効果をより具体的に説明する。 Next, based on an Example, the effect of this invention is demonstrated more concretely.
(実施例1)
以下の手順により、図1に示した電気二重層キャパシタ1と同様の構成を有する実施例1の電気二重層キャパシタを作製した。
(Example 1)
The electric double layer capacitor of Example 1 having the same configuration as the electric
まず、電極を有する集電体を一対作製した。 First, a pair of current collectors having electrodes was prepared.
集電体としては、アルミニウム箔(厚み50μm)を所定の矩形状に切断したものを採用し、これら集電体上に電極を形成した。具体的には、賦活処理した活性炭(比表面積2000m2/g、クラレケミカル製BP−20)を80重量%、バインダーとしてのフッ素ゴム(デュポン社製、Viton−GF)を10重量%、導電助剤としてのアセチレンブラック(電気化学工業製、DENKABLACK)を10重量%を、所定量のメチルイソブチルケトンに混合・混練してペースト化し、メタルマスク法で集電体の主面の中央部に塗布し、乾燥して電極とした。電極の乾燥後の厚みは50μmであった。この電極を2枚作成した。
As the current collector, an aluminum foil (thickness: 50 μm) cut into a predetermined rectangular shape was adopted, and electrodes were formed on these current collectors. Specifically, activated carbon (specific surface area 2000 m 2 / g, BP-20 manufactured by Kuraray Chemical Co., Ltd.) 80% by weight, fluororubber (DuPont, Viton-GF) 10% by weight,
次に、セパレータを用意した。このセパレータは、厚み50μmの紙(ニッポン高度紙工業製、TF4050)を、電極の主表面の面積よりも大きく切り出すことにより形成した。 Next, a separator was prepared. This separator was formed by cutting a paper having a thickness of 50 μm (manufactured by Nippon Kogyo Paper Industries, TF4050) larger than the area of the main surface of the electrode.
続いて、第一実施形態(図1参照)の封口材30のような矩形枠状の封口材を用意した。まず、液晶性高分子シート(住友化学製、エコノール、厚み140μm)を用意し、この液晶性高分子シートを集電体の外形に沿って切り抜き、さらにその中央部を矩形に切り抜いて、矩形枠状の外側部を形成した。続いて、熱可塑性高分子シートとしての酸変性高密度ポリエチレンシート(厚み140μm)を用意し、作成した外側部の内側に入るように切り抜いて外側形状を定めると共にその中央部を発電要素の大きさに対応するように切り抜いて矩形枠状の内側部を作成した。
Then, the rectangular frame-shaped sealing material like the sealing
続いて、一方の集電体における電極が形成された面の周縁部上に、電極を取り囲むように枠状の内側部を載置し、この内側部を取り囲むように外側部を載置した。そして、集電体側からこれらの封口材を加熱して内側部と一方の集電体とを130℃で、外側部と一方の集電体を300℃で熱融着した。続いて、この一方の集電体の電極に適当量の電解質溶液を滴下し、この電極の上にセパレータを積層し、さらに、セパレータ上に適当量の電解質溶液を滴下した。電解質溶液としては、4フッ化トリエチルメチルアンモニウム塩のプロピレンカーボネート溶液に1.8mol/Lの濃度に溶解させたものを用いた。 Subsequently, a frame-shaped inner side portion was placed so as to surround the electrode, and an outer side portion was placed so as to surround the inner side portion, on the peripheral portion of the surface on which the electrode of one current collector was formed. Then, these sealing materials were heated from the current collector side, and the inner part and one current collector were heat-sealed at 130 ° C., and the outer part and one current collector were heat-sealed at 300 ° C. Subsequently, an appropriate amount of the electrolyte solution was dropped on the electrode of the one current collector, a separator was laminated on the electrode, and an appropriate amount of the electrolyte solution was further dropped on the separator. As the electrolyte solution, a solution of triethylmethylammonium tetrafluoride salt dissolved in propylene carbonate at a concentration of 1.8 mol / L was used.
続いて、他方の集電体の電極上にも適当量の電解質溶液を滴下した。そして、他方の集電体を、一方の集電体と重ね合わせた。このとき、他方の集電体の電極がセパレータと接触し、また、他方の集電体の周縁部が、枠状の封口材と重なるようにした。 Subsequently, an appropriate amount of the electrolyte solution was also dropped on the electrode of the other current collector. Then, the other current collector was superposed on one current collector. At this time, the electrode of the other current collector was in contact with the separator, and the peripheral portion of the other current collector was overlapped with the frame-shaped sealing material.
続いて、真空雰囲気下で、第一実施形態の熱プレス器100の如き熱プレス器を集電体に対して押し当てて、封口材の内側部を130℃で溶融し、外側部を300℃で溶融して熱融着し電気二重層キャパシタを完成させた。ここでは、このような電気二重層キャパシタを10個得た。
Subsequently, in a vacuum atmosphere, a heat press such as the
これらの電気二重層キャパシタの抵抗を測定したところ、10個ともショートしておらず、内部抵抗は5.5〜6.0Ω、放電容量は60mFですべて良品であった。 When the resistances of these electric double layer capacitors were measured, none of them were short-circuited, the internal resistance was 5.5 to 6.0Ω, the discharge capacity was 60 mF, and all were good products.
さらに、温度25℃、湿度90%の恒湿槽に1000h保存し、放電容量を測定したところ、すべて58〜60mFであり、容量保持率は96%以上であった。 Furthermore, when it stored for 1000 hours in the constant humidity tank of temperature 25 degreeC and humidity 90%, and measured the discharge capacity, they were all 58-60 mF and the capacity | capacitance retention rate was 96% or more.
(実施例2)
実施例2では、第一実施形態の熱プレス器150の如き熱伝導部材を有する熱プレス器を用いる以外は実施例1と同様にして、電気二重層キャパシタを10個作製した。
(Example 2)
In Example 2, ten electric double layer capacitors were produced in the same manner as in Example 1 except that a heat press having a heat conductive member such as the
これらの電気二重層キャパシタの抵抗を測定したところ、10個ともショートしておらず、内部抵抗は5.5〜6.0Ω、放電容量は60mFですべて良品であった。 When the resistances of these electric double layer capacitors were measured, none of them were short-circuited, the internal resistance was 5.5 to 6.0Ω, the discharge capacity was 60 mF, and all were good products.
さらに、温度25℃、湿度90%の恒湿槽に1000h保存し、放電容量を測定したところ、すべて58〜60mFであり、容量保持率は96%以上であった。 Furthermore, when it stored for 1000 hours in the constant humidity tank of temperature 25 degreeC and humidity 90%, and measured the discharge capacity, they were all 58-60 mF and the capacity | capacitance retention rate was 96% or more.
(比較例1)
比較例1では、液晶高分子製の外側部のみからなる封口材を用い、外側部を300℃で溶融させる以外は実施例1と同様にして電気二重層キャパシタを10個得た。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, ten electric double layer capacitors were obtained in the same manner as in Example 1 except that a sealing material made only of an outer portion made of liquid crystal polymer was used and the outer portion was melted at 300 ° C.
これらの電気二重層キャパシタの抵抗を測定したところ、10個中10個ともショートしていた。 When the resistance of these electric double layer capacitors was measured, 10 out of 10 capacitors were short-circuited.
これらの電気二重層キャパシタを解析したところ、発電要素に熱負荷がかかりすぎて発電要素が短絡していることが判明した。 When these electric double layer capacitors were analyzed, it was found that the power generation element was short-circuited due to excessive heat load on the power generation element.
1,2,3,4…電気二重層キャパシタ(電気化学デバイス)、10…発電要素、12…第一電極、13…第二電極、20,21…集電体、20a,21a…周縁部、20b,21b…端面、20c,21c…内側面、30,40,50,60…封口材、32…内側部、34…外側部、36…接着剤、38…付加部、104…高温ヒータ(加熱手段)、102…低温ヒータ(加熱手段)、112…熱伝導部材(加熱手段)、114…熱伝導部材(加熱手段)、100,150…熱プレス器。 1, 2, 3, 4 ... electric double layer capacitor (electrochemical device), 10 ... power generation element, 12 ... first electrode, 13 ... second electrode, 20, 21 ... current collector, 20a, 21a ... peripheral portion, 20b, 21b ... end face, 20c, 21c ... inner surface, 30, 40, 50, 60 ... sealing material, 32 ... inner part, 34 ... outer part, 36 ... adhesive, 38 ... additional part, 104 ... high temperature heater (heating) Means), 102 ... Low temperature heater (heating means), 112 ... Heat conduction member (heating means), 114 ... Heat conduction member (heating means), 100, 150 ... Heat press.
Claims (15)
第一電極、第二電極及びこれらの電極間に設けられた電解質を有し、前記第一電極が一方の前記集電体と接し前記第二電極が他方の前記集電体と接するように前記集電体間に挟まれた発電要素と、
一方の前記集電体の周縁部と他方の前記集電体の周縁部との隙間を塞いで前記発電要素を前記集電体間に密封するための封口材と、を備え、
前記封口材は、
前記発電要素を取り囲むと共に一方の前記集電体の周縁部と他方の前記集電体の周縁部とにそれぞれ熱融着された熱可塑性高分子製の内側部と、
前記内側部を外側から取り囲むと共に一方の前記集電体の周縁部と他方の前記集電体の周縁部とにそれぞれ熱融着された液晶性高分子製の外側部と、を有し、
前記熱可塑性高分子は前記液晶性高分子よりも溶融温度が低い電気化学デバイス。 A pair of plate-like current collectors facing each other;
A first electrode, a second electrode, and an electrolyte provided between the electrodes, wherein the first electrode is in contact with one of the current collectors and the second electrode is in contact with the other current collector. A power generation element sandwiched between current collectors;
A sealing material for closing a gap between a peripheral portion of one of the current collectors and a peripheral portion of the other current collector to seal the power generating element between the current collectors,
The sealing material is
An inner portion made of a thermoplastic polymer that surrounds the power generation element and is thermally fused to the peripheral edge of one of the current collectors and the peripheral edge of the other current collector;
An outer part made of a liquid crystalline polymer that surrounds the inner part from the outside and is thermally fused to the peripheral part of one of the current collectors and the peripheral part of the other current collector,
The thermoplastic polymer is an electrochemical device having a melting temperature lower than that of the liquid crystalline polymer.
一方の前記集電体が前記発電要素の前記第一電極と接し、他方の前記集電体が前記発電要素の前記第二電極と接し、前記内側部が前記発電要素を取り囲み前記外側部が前記内側部を取り囲むような配置で、前記一対の板状の集電体の間に前記発電要素及び前記封口材を挟む配置工程と、
前記封口材の内側部を第一の温度に加熱して前記内側部を前記集電体と熱融着させ、前記封口材の外側部を前記第一の温度よりも高い第二の温度に加熱して前記外側部を前記集電体と熱融着させる加熱工程と、を備える電気化学デバイスの製造方法。 A power generation element having a first electrode, a second electrode and an electrolyte provided between these electrodes, a pair of plate-like current collectors, and an inner side made of a thermoplastic polymer and capable of surrounding the power generation element And a sealing material made of a liquid crystalline polymer and having an outer portion that can surround the inner portion, and a melting temperature of the thermoplastic polymer is lower than a melting temperature of the liquid crystalline polymer. A preparation process;
One current collector is in contact with the first electrode of the power generation element, the other current collector is in contact with the second electrode of the power generation element, the inner portion surrounds the power generation element, and the outer portion is the An arrangement step of sandwiching the power generation element and the sealing material between the pair of plate-like current collectors in an arrangement so as to surround the inner part,
The inner part of the sealing material is heated to a first temperature to thermally fuse the inner part with the current collector, and the outer part of the sealing material is heated to a second temperature higher than the first temperature. And a heating step of heat-sealing the outer portion with the current collector.
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