JP2008016580A - Active material for accumulator device and manufacturing method therefor, electrode for the accumulator device and manufacturing method thereof, and the accumulator device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電気二重層キャパシタのような蓄電デバイスに関する。ならびに、そのような蓄電デバイスにおいて、正極体や負極体を構成する蓄電デバイス用電極、およびその蓄電デバイス用電極の製造方法に関する。ならびに、蓄電デバイス用電極を構成する蓄電デバイス用活物質、およびその蓄電デバイス用活物質の製造方法に関する。 The present invention relates to an electricity storage device such as an electric double layer capacitor. In addition, in such an electricity storage device, the present invention relates to an electrode for an electricity storage device constituting a positive electrode body and a negative electrode body, and a method for producing the electrode for the electricity storage device. The present invention also relates to an active material for an electricity storage device that constitutes an electrode for an electricity storage device, and a method for producing the active material for the electricity storage device.
近年、携帯型電子機器やハイブリッド自動車などの高性能化が著しく、それらに用いる電池等の蓄電デバイスの高性能化に対する要求が強くなっている。アルカリ乾電池やオキシライド乾電池などの一次電池、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの二次電池など、従来の電池の高性能化に加え、燃料電池などの次世代電池や電気二重層キャパシタなどの次世代蓄電デバイスなど、新しい技術分野においても実用化に向けた開発が進められている。 2. Description of the Related Art In recent years, the performance of portable electronic devices and hybrid automobiles has been remarkably improved, and the demand for higher performance of power storage devices such as batteries used therefor has increased. In addition to improving the performance of conventional batteries such as primary batteries such as alkaline batteries and oxyride batteries, secondary batteries such as nickel metal hydride batteries and lithium ion batteries, next generation batteries such as fuel cells and next generation batteries such as electric double layer capacitors Development for practical use is also being promoted in new technical fields such as power storage devices.
中でも、特に電気二重層キャパシタが注目されており、サイクル寿命が長く、大電流出力が得られ、急速な充放電が可能であり、広い温度範囲を有し、小型化・薄型化・軽量化が可能であり、人体に安全であり、環境に優しいなどの数々の利点を有することから、電池に代わる蓄電デバイスとして開発が盛んに行われている。 In particular, electric double layer capacitors are attracting attention, with a long cycle life, high current output, rapid charge / discharge, a wide temperature range, miniaturization, thickness reduction, and weight reduction. Since it has many advantages such as being possible, safe for the human body, and environmentally friendly, it has been actively developed as an electricity storage device to replace batteries.
電気エネルギの発生手段は異なるものの、従来の電池と電気二重層キャパシタとでは、基本的な構成に変わりはない。つまり、集電体とその集電体の表面に形成された活物質層よりなる二対の蓄電デバイス用電極、それらの二対の蓄電デバイス間に挿入されたセパレータ、そして電解液から構成されている。従来の電池が活物質での電気化学反応により電気エネルギを発生するのに対して、電気二重層キャパシタは活物質層に生じる電気二重層により電気エネルギを発生する。 Although the means for generating electric energy is different, the basic configuration of the conventional battery and the electric double layer capacitor is not changed. In other words, it is composed of two pairs of electrodes for an electricity storage device consisting of a current collector and an active material layer formed on the surface of the current collector, a separator inserted between the two pairs of electricity storage devices, and an electrolyte. Yes. Whereas a conventional battery generates electric energy by an electrochemical reaction in an active material, an electric double layer capacitor generates electric energy by an electric double layer generated in the active material layer.
今日、蓄電デバイスの高性能化の要求に対しては、電気エネルギ発生の高効率化、内部エネルギの低減などを目指して、材料の改善、構成の改善などの面から様々なアプローチが取られている。 Today, various approaches have been taken to improve the performance of electrical storage devices with the aim of improving the efficiency of electrical energy generation and reducing internal energy, in terms of material improvements and configuration improvements. Yes.
電気二重層キャパシタでは、例えば下記の特許文献1に記載されるように、活物質層となる金属箔の表面に活性炭主体の混練物を一体化し、スタンピングやカッティングで混練物層に微小幅の溝を刻み付け、この溝に電解液を保持することにより、活物質層に電解液を効率よく含浸させ、また活物質層を構成する活性炭の細孔の利用効率を上げ、静電容量の増大と内部抵抗の低減を可能としていた。
In the electric double layer capacitor, for example, as described in
または、下記の特許文献2に記載されるように、少なくとも多孔体粒子とバインダが含まれている活物質層の表面に円柱状のローラをプレスして、活物質層の表面に凹凸パターンを形成することにより、電極活物質と導電補助材の密着性を高めて内部抵抗を低減させていた。
Alternatively, as described in
さらには、下記の特許文献3に記載されるように、活物質層の外側表面に先端角90度以下の鋭角または円弧状の先端を有する凸部を形成することにより、活物質層と集電体の接触抵抗を低減し、内部抵抗を低減させていた。
Furthermore, as described in
しかしながら、上記特許文献1や特許文献2に記載されるものでは、活物質層の表面に形成された凹凸パターンの内部抵抗を低減する効果はあっても、活物質層と集電体の接触はオーミックなものであり、電極の内部抵抗は十分に低いものではなかった。また、上記特許文献3に記載されるものでは、活物質層と集電体の電気的接続は良好でも、活物質層の内部抵抗は十分に低くはなかった。
However, in what is described in
そこで、この発明の第1の目的は、活物質層自体の内部抵抗が低く、活物質層と集電体の電気的接続も良好であり、高出力の特性を有する蓄電デバイスを得ることにある。 Therefore, a first object of the present invention is to obtain an electricity storage device having a high output characteristic in which the internal resistance of the active material layer itself is low, the electrical connection between the active material layer and the current collector is good. .
また、上記特許文献1や特許文献2に記載される方法では、圧延によりシート状とした活物質層に対して、スタンピング、カッティング、ローラプレスにより凹凸パターンを形成しているため、形成することができる凹凸パターンの平面形状や断面形状、大きさが限定され、また再現性よく凹凸パターンを形成することができず、内部抵抗の低減は不十分であった。
Further, in the methods described in
この発明の第2の目的は、活物質層の表裏両面に再現性よく凹凸パターンを形成して内部抵抗を十分に低減することにある。 A second object of the present invention is to form an uneven pattern with good reproducibility on both the front and back surfaces of an active material layer to sufficiently reduce internal resistance.
この発明の第3の目的は、活物質層に対する集電体の固着を容易として蓄電デバイス用電極の製造を簡単とすることにある。 A third object of the present invention is to facilitate the fixation of the current collector to the active material layer and to simplify the production of the electrode for the electricity storage device.
この発明の第4の目的は、活物質層自体の内部抵抗が低く、活物質層と集電体の電気的接続も良好であり、高出力の特性を有する電気二重層キャパシタを得ることにある。 A fourth object of the present invention is to obtain an electric double layer capacitor having a high output characteristic in which the internal resistance of the active material layer itself is low, the electrical connection between the active material layer and the current collector is also good. .
そこで、請求項1に記載の発明は、上記第1の目的を達成すべく、蓄電デバイス用活物質であって、少なくとも電極活物質とバインダが含まれている活物質形成材料を用い、その表裏両面に凹凸パターンが形成されていることを特徴とする。
Therefore, in order to achieve the first object, the invention described in
請求項2に記載の発明は、同じく上記第1の目的を達成すべく、蓄電デバイス用活物質の製造方法であって、互いに形成された凹凸パターンが対向して配置される下型と上型との間に、少なくとも電極活物質とバインダが含まれている活物質形成材料が供給され、その活物質形成材料が前記下型と前記上型とで加圧されて後、それら下型と上型とが剥離されることにより製造されることを特徴とする。
The invention according to
請求項3に記載の発明は、同じく上記第1の目的を達成すべく、蓄電デバイス用活物質であって、請求項2に記載の製造方法で製造されることを特徴とする。
The invention described in
請求項4に記載の発明は、同じく上記第1の目的を達成すべく、蓄電デバイス用活物質の製造方法であって、下型に形成された凹凸パターンに、少なくとも電極活物質とバインダが含まれている活物質形成材料が供給され、その活物質形成材料が、上型に形成された凹凸パターンに入り込むまで前記上型が前記活物質形成材料に押し当てられて後、それら上型と下型とが剥離されることにより製造されることを特徴とする。
The invention described in
請求項5に記載の発明は、同じく上記第1の目的を達成すべく、蓄電デバイス用活物質であって、請求項4に記載の製造方法で製造されることを特徴とする。
The invention described in
請求項6に記載の発明は、上記第2の目的を達成すべく、蓄電デバイス用電極の製造方法であって、請求項3に記載の蓄電デバイス用活物質を活物質層としてその片面に集電体が固着されて製造されることを特徴とする。
The invention described in
請求項7に記載の発明は、同じく上記第2の目的を達成すべく、蓄電デバイス用電極の製造方法であって、請求項5に記載の蓄電デバイス用活物質を活物質層としてその片面に集電体が固着されて製造されることを特徴とする。
The invention according to
請求項8に記載の発明は、上記第2および第3の目的を達成すべく、蓄電デバイス用電極の製造方法であって、下型と上型のどちらか一方が集電体を兼ね、その集電体を兼ねる一方の金型に形成された凹凸パターンの表面積が他方の金型に形成された凹凸パターンの表面積よりも大きくされ、少なくとも電極活物質とバインダが含まれている活物質形成材料が前記下型と前記上型とで加圧されて後、前記他方の金型が剥離されることにより製造されることを特徴とする。
The invention according to
請求項9に記載の発明は、同じく上記第2および第3の目的を達成すべく、蓄電デバイス用電極の製造方法であって、下型と上型のどちらか一方が集電体を兼ね、その集電体を兼ねる一方の金型に形成された凹凸パターンの側面傾斜角度が他方の金型に形成された凹凸パターンの側面傾斜角度よりも大きくされ、少なくとも電極活物質とバインダが含まれている活物質形成材料が前記下型と前記上型とで加圧されて後、前記他方の金型が剥離されることにより製造されることを特徴とする。
The invention according to
請求項10に記載の発明は、上記第2の目的を達成すべく、蓄電デバイス用電極であって、請求項6ないし9のいずれか1に記載の製造方法で製造されることを特徴とする。
The invention described in
請求項11に記載の発明は、上記第1の目的を達成すべく、蓄電デバイスであって、請求項10に記載の蓄電デバイス用電極を用いて形成されることを特徴とする。
The invention described in
請求項12に記載の発明は、上記第4の目的を達成すべく、請求項11に記載の蓄電デバイスが、電気二重層キャパシタであることを特徴とする。 According to a twelfth aspect of the present invention, in order to achieve the fourth object, the electric storage device according to the eleventh aspect is an electric double layer capacitor.
そして、請求項1に記載の発明によれば、活物質形成材料の表裏両面に凹凸パターンが形成されているので、活物質層自体の内部抵抗が低く、活物質層と集電体の電気的接続も良好であり、高出力の特性を有する蓄電デバイスを得ることができる。 According to the first aspect of the present invention, since the concave and convex patterns are formed on the front and back surfaces of the active material forming material, the internal resistance of the active material layer itself is low, and the electrical current between the active material layer and the current collector is low. An electrical storage device having good connection and high output characteristics can be obtained.
請求項2に記載の発明によれば、互いに形成された凹凸パターンが対向して配置される下型と上型との間に活物質形成材料が供給され、その活物質形成材料が下型と上型とで加圧されて後、それら下型と上型とが剥離されることにより蓄電デバイス用活物質が製造されるので、活物質層自体の内部抵抗が低く、活物質層と集電体の電気的接続も良好であり、高出力の特性を有する蓄電デバイスを得ることができる。
According to the invention described in
請求項3に記載の発明によれば、請求項2に記載の製造方法で蓄電デバイス用活物質が製造されるので、活物質層自体の内部抵抗が低く、活物質層と集電体の電気的接続も良好であり、高出力の特性を有する蓄電デバイスを得ることができる。
According to the invention described in
請求項4に記載の発明によれば、下型に形成された凹凸パターンに活物質形成材料が供給され、その活物質形成材料が、上型に形成された凹凸パターンに入り込むまで上型が活物質形成材料に押し当てられて後、それら上型と下型とが剥離されることにより蓄電デバイス用活物質が製造されるので、活物質層自体の内部抵抗が低く、活物質層と集電体の電気的接続も良好であり、高出力の特性を有する蓄電デバイスを得ることができる。
According to the invention of
請求項5に記載の発明によれば、請求項4に記載の製造方法で製造される蓄電デバイス用活物質であるので、活物質層自体の内部抵抗が低く、活物質層と集電体の電気的接続も良好であり、高出力の特性を有する蓄電デバイスを得ることができる。
According to the invention described in
請求項6に記載の発明によれば、請求項3に記載の蓄電デバイス用活物質を活物質層としてその片面に集電体が固着されて蓄電デバイス用電極が製造されるので、活物質層の表裏両面に、大きさがμm、サブμmと非常に微細で任意の形状を備える凹凸パターンを再現性よく形成して内部抵抗を十分に低減することができる。
According to the invention described in
請求項7に記載の発明によれば、請求項5に記載の蓄電デバイス用活物質を活物質層としてその片面に集電体が固着されて蓄電デバイス用電極が製造されるので、活物質層の表裏両面に、大きさがμm、サブμmと非常に微細で任意の形状を備える凹凸パターンを再現性よく形成して内部抵抗を十分に低減することができる。
According to the invention described in
請求項8に記載の発明によれば、下型と上型のどちらか一方が集電体を兼ね、その集電体を兼ねる一方の金型に形成された凹凸パターンの表面積が他方の金型に形成された凹凸パターンの表面積よりも大きくされ、活物質形成材料が下型と上型とで加圧されて後、他方の金型が剥離されることにより蓄電デバイス用電極が製造されるので、活物質層の表裏両面に、大きさがμm、サブμmと非常に微細で任意の形状を備える凹凸パターンを再現性よく形成して内部抵抗を十分に低減することができる。また、集電体を兼ねる一方の金型を活物質層から剥離することなく、そのまま残すことが可能となり、別に接着剤などを介して活物質層を集電体に固着する手間を省き、活物質層に対する集電体の固着を容易として蓄電デバイス用電極の製造を簡単とすることができる。
According to the invention described in
請求項9に記載の発明によれば、下型と上型のどちらか一方が集電体を兼ね、その集電体を兼ねる一方の金型に形成された凹凸パターンの側面傾斜角度が他方の金型に形成された凹凸パターンの側面傾斜角度よりも大きくされ、活物質形成材料が下型と上型とで加圧されて後、他方の金型が剥離されることにより蓄電デバイス用電極が製造されるので、活物質層の表裏両面に、大きさがμm、サブμmと非常に微細で任意の形状を備える凹凸パターンを再現性よく形成して内部抵抗を十分に低減することができる。また、集電体を兼ねる一方の金型を活物質層から剥離することなく、そのまま残すことが可能となり、別に接着剤などを介して活物質層を集電体に固着する手間を省き、活物質層に対する集電体の固着を容易として蓄電デバイス用電極の製造を簡単とすることができる。 According to the ninth aspect of the present invention, one of the lower mold and the upper mold also serves as a current collector, and the side surface inclination angle of the concave-convex pattern formed on one mold serving as the current collector is the other. The electrode for the electricity storage device is made larger than the inclination angle of the side surface of the concavo-convex pattern formed on the mold, the active material forming material is pressed by the lower mold and the upper mold, and then the other mold is peeled off. Since it is manufactured, it is possible to form an uneven pattern having a very fine size of μm and sub-μm and having an arbitrary shape on both the front and back surfaces of the active material layer with good reproducibility, thereby sufficiently reducing the internal resistance. In addition, it is possible to leave one mold that also serves as a current collector without being peeled from the active material layer, and to save the trouble of fixing the active material layer to the current collector through an adhesive or the like. It is possible to easily fix the current collector to the material layer and to simplify the production of the electrode for the electricity storage device.
請求項10に記載の発明によれば、請求項6ないし9のいずれか1に記載の製造方法で製造される蓄電デバイス用電極であるので、活物質層の表裏両面に、大きさがμm、サブμmと非常に微細で任意の形状を備える凹凸パターンを再現性よく形成して、内部抵抗を十分に低減することができる。
According to the invention described in
請求項11に記載の発明によれば、請求項10に記載の蓄電デバイス用電極を用いて形成される蓄電デバイスであるので、活物質層自体の内部抵抗が低く、活物質層と集電体の電気的接続も良好であり、高出力の特性を有する蓄電デバイスを得ることができる。 According to the eleventh aspect of the invention, since the electric storage device is formed using the electric storage device electrode according to the tenth aspect, the internal resistance of the active material layer itself is low, and the active material layer and the current collector Thus, an electrical storage device having a high output characteristic can be obtained.
請求項12に記載の発明によれば、請求項11に記載の蓄電デバイスが、電気二重層キャパシタであるので、活物質層自体の内部抵抗が低く、活物質層と集電体の電気的接続も良好であり、高出力の特性を有する電気二重層キャパシタを得ることができる。
According to the invention of
以下、図面を参照しつつ、この発明を実施するための最良の形態につき説明する。
図1ないし4には、それぞれこの発明による蓄電デバイス用電極の製造方法を示す。各図においては、発明内容を判りやすくするため、各構成部材の縮尺は考慮していない。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
1 to 4 show a method for manufacturing an electrode for an electricity storage device according to the present invention. In each figure, the scale of each component is not considered in order to make the contents of the invention easy to understand.
まず、図1に示す製造方法においては、(A)に示すように、下型2と上型3を用意する。下型2および上型3は、金属、セラミックス、ガラスなどの材料を使用し、フォトリソグラフィ技術、X線リソグラフィ技術、エッチング技術、電鋳技術、機械加工技術などの既知の型加工技術を用い、またはこれらの型加工技術を組み合わせて用いてつくる。図示例では、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術とを用いて加工したSi製マスター金型に電鋳を施して製作したニッケル基合金製のものを使用している。
First, in the manufacturing method shown in FIG. 1, a
下型2および上型3には、各々任意の大きさで任意の形状の凹凸パターン4、5が任意の位置に形成されている。この例では、凸部の上面が0.5μm角で、基部が1μm角であり、高さが0.5μmであって、テーパー側面を有するパターンが多数形成されている。そして、下型2および上型3は、互いに形成された凹凸パターン4、5を対向して配置される。
The
次に、(B)に示すように、下型2と上型3との間に活物質形成材料1が供給される。活物質形成材料1は、少なくとも電極活物質とバインダが含まれていればよく、ここでは電極活物質とバインダと導電補助材とで構成し、電極活物質としては粒状の活性炭粒子、バインダとしてはフッ素系高分子、導電補助材としてはカーボンブラックを使用し、これらの材料を混練しているが、特にこのようなものに限定されない。
Next, as shown in (B), the active
それから、(C)に示すように、活物質形成材料1が下型2と上型3とで加圧されることにより凹凸パターン4、5に充填されながら乾燥される。凹凸パターン4、5に活物質形成材料1を充填する方法としては、この他にも、スピンコーティングやスプレーなどにより塗布する方法、ディッピングする方法、ドクターブレード法、ローラ等により圧延する方法などがある。
Then, as shown in (C), the active
つまり、この例では、下型2と上型3の各々に形成された互いの凹凸パターン4、5が対向するように下型2と上型3とが配置され、それら下型2と上型3との間に、少なくとも電極活物質とバインダが含まれている活物質材料1が供給され、不図示のプレス機構などを用いることにより下型2と上型3とでその活物質形成材料1が加圧されるようになっている。
That is, in this example, the
その後、(D)に示すように、活物質形成材料1から下型2と上型3とが剥離されることにより、表裏両面に任意の大きさで任意の形状を有する凹凸パターン9、8が形成される蓄電デバイス用活物質6が製造される。なお、下型2の凹凸パターン4が形成される面および上型3の凹凸パターン5が形成される面には、活物質形成材料1が容易に剥離できるように、各々表面処理を施しておくとよい。
Thereafter, as shown in (D), when the
次いで、(E)に示すように、蓄電デバイス用活物質6を活物質層としてその片面に集電体7が固着されて蓄電デバイス用電極10が製造される。
Next, as shown in (E), the power storage device
次に、図2に示す製造方法においては、(A)に示すように、下型12と上型13を用意する。下型12および上型13は、図1に示す蓄電デバイス用電極10の製造方法で用いたと同様な材料を使用し、同様な既知の型加工技術を用いてつくる。図示例では、同じく、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術とを用いて加工したSi製マスター金型に電鋳を施して製作したニッケル基合金製のものを使用している。
Next, in the manufacturing method shown in FIG. 2, as shown to (A), the lower mold |
下型12および上型13には、同様に、各々任意の大きさで任意の形状の凹凸パターン14、15が任意の位置に形成されており、この例では、凸部の上面が0.5μm角で、基部が1μm角であり、高さが0.5μmのテーパー側面を有するパターンが多数形成されている。そして、下型12および上型13は、互いに形成された凹凸パターン14、15を対向して配置される。
Similarly, the
それから、(B)に示すように、例えばスピンコーティング法により活物質形成材料11が、下型12に形成された凹凸パターン14に充填される。活物質形成材料11は、少なくとも電極活物質とバインダが含まれていればよく、ここでは電極活物質として粒状の活性炭粒子、バインダとしてフッ素系高分子、導電補助材としてカーボンブラックを用い、それらを溶液中に分散したものが使用されている。
Then, as shown in (B), the active
次に、(C)に示すように、活物質形成材料11が、上型13に形成された凹凸パターン15の凹部に入り込むまで、上型13が下型12上の活物質形成材料11に押し当てられながら乾燥される。
Next, as shown in (C), the
その後、(D)に示すように、活物質形成材料11から下型12と上型13とが剥離されることにより、表裏両面に任意の大きさで任意の形状を有する凹凸パターン19、18が形成される蓄電デバイス用活物質16が製造される。この例では、蓄電デバイス用活物質16の密度を高めるために、活物質形成材料11を乾燥する際、活物質形成材料11に圧縮荷重を加えてなる。なお、この場合も、下型12の凹凸パターン14が形成される面および上型13の凹凸パターン15が形成される面には、活物質形成材料11が容易に剥離できるように、各々表面処理を施しておくとよい。
Thereafter, as shown in (D), when the
次いで、(E)に示すように、蓄電デバイス用活物質16を活物質層としてその片面に集電体17が固着されて蓄電デバイス用電極20が製造される。
Next, as shown in (E), the power storage device
また、図3に示す製造方法においては、(A)に示すように、下型22と上型23を用意する。そして、下型22と上型23のいずれでもよいが、どちらか一方が集電体を兼ねるようにする。この例では、上型23が集電体を兼ねる。集電体を兼ねていない下型22および集電体を兼ねている上型23には、各々任意の大きさで任意の形状の凹凸パターン24、25が任意の位置に形成されている。
Moreover, in the manufacturing method shown in FIG. 3, as shown to (A), the lower mold |
この例では、集電体を兼ねていない下型22には、凸部の周囲が上面から基部までストレートに1μm角であり、凸部高さが0.5μmのパターンが多数形成されているのに対し、集電体を兼ねている上型23には、凸部周囲が0.3μm角であり、凸部高さが0.5μmのパターンが多数形成されている。すなわち、集電体を兼ねる上型23に形成された凹凸パターン25の表面積が、集電体を兼ねていない下型22に形成された凹凸パターン24の表面積よりも大きくなっている。そして、下型22および上型23は、互いに形成された凹凸パターン24、25を対向して配置される。
In this example, the
それから、図1(B)に示すと同様に下型22と上型23との間に、少なくとも電極活物質とバインダが含まれている活物質形成材料が供給され、(C)に示すと同様に活物質形成材料が下型22と上型23とで加圧されることにより凹凸パターン24、25に充填されながら乾燥される。または、図2(B)に示すと同様に少なくとも電極活物質とバインダが含まれている活物質形成材料が、下型22に形成された凹凸パターン24に供給され、(C)に示すと同様に活物質形成材料が、上型23に形成された凹凸パターン25の凹部に入り込むまで、上型23が下型22上の活物質形成材料に押し当てられて活物質形成材料が下型22と上型23とで加圧されながら乾燥される。
Then, as shown in FIG. 1B, an active material forming material containing at least an electrode active material and a binder is supplied between the
その後、図3(B)に示すように、集電体を兼ねていない下型22が剥離される。このとき、下型22と蓄電デバイス用活物質26の接触面積よりも、上型23と蓄電デバイス用活物質26の接触面積の方が大きくなるので、下型22と蓄電デバイス用活物質26の固着力よりも、上型23と蓄電デバイス用活物質26の固着力の方が強くなり、上型23が蓄電デバイス用活物質26から剥離することなく、集電体を兼ねる上型23に、蓄電デバイス用活物質26よりなる活物質層が固着された蓄電デバイス用電極30が製造されることとなる。
Thereafter, as shown in FIG. 3B, the
これにより、集電体を兼ねる上型23を、蓄電デバイス用活物質26よりなる活物質層から剥離することなく、そのまま残すことが可能となり、別に接着剤などを介して活物質層を集電体に固着する手間を省き、活物質層に対する集電体の固着を容易として蓄電デバイス用電極の製造を簡単とすることができる。
As a result, the
また、図4に示す製造方法においては、(A)に示すように、下型32と上型33を用意する。そして、下型32と上型33のいずれでもよいが、どちらか一方が集電体を兼ねるようにする。この例では、図3の場合と同様に、上型33が集電体を兼ねる。集電体を兼ねていない下型32および集電体を兼ねている上型33には、各々任意の大きさで任意の形状の凹凸パターン34、35が任意の位置に形成されている。
Moreover, in the manufacturing method shown in FIG. 4, as shown to (A), the lower mold |
この例では、図5(A)に示すとおり、集電体を兼ねていない下型32には、凸部34aの上面が0.5μm角で、基部が1μm角であり、高さが0.5μmのテーパー状の側面傾斜角度θを有するパターンが多数形成されているのに対し、図5(B)に示すとおり、集電体を兼ねている上型33には、凸部35aの周囲が上面から基部までストレートに0.3μm角であり、凸部高さが0.5μmの側面傾斜角度が0であるパターンが多数形成されている。すなわち、集電体を兼ねる上型33に形成された凹凸パターン35の側面傾斜角度θが、集電体を兼ねていない下型32に形成された凹凸パターン34の側面傾斜角度よりも大きくなっている。そして、下型32および上型33は、互いに形成された凹凸パターン34、35を対向して配置される。
In this example, as shown in FIG. 5A, the
それから、図3の場合と同様に、図1(B)に示すと同様に下型32と上型33との間に、少なくとも電極活物質とバインダが含まれている活物質形成材料が供給され、(C)に示すと同様に活物質形成材料が下型32と上型33とで加圧されることにより凹凸パターン34、35に充填されながら乾燥される。または、図2(B)に示すと同様に少なくとも電極活物質とバインダが含まれている活物質形成材料が、下型32に形成された凹凸パターン34に供給され、(C)に示すと同様に活物質形成材料が、上型33に形成された凹凸パターン35の凹部に入り込むまで、上型33が下型32上の活物質形成材料に押し当てられて活物質形成材料が下型32と上型33とで加圧されながら乾燥される。
Then, as in the case of FIG. 3, an active material forming material containing at least an electrode active material and a binder is supplied between the
その後、図4(B)に示すように、集電体を兼ねていない下型32が剥離される。このとき、下型32の凹凸パターン34の凸部34aが抜き勾配となるので、下型32と蓄電デバイス用活物質36の固着力よりも、上型33と蓄電デバイス用活物質36の固着力の方が強くなり、上型33が蓄電デバイス用活物質36から剥離することなく、集電体を兼ねる上型33に、蓄電デバイス用活物質36よりなる活物質層が固着された蓄電デバイス用電極40が製造されることとなる。
Thereafter, as shown in FIG. 4B, the
これにより、図3の場合と同様に、集電体を兼ねる上型33を、蓄電デバイス用活物質36よりなる活物質層から剥離することなく、そのまま残すことが可能となり、別に接着剤などを介して活物質層を集電体に固着する手間を省き、活物質層に対する集電体の固着を容易として蓄電デバイス用電極の製造を簡単とすることができる。
Thus, as in FIG. 3, the
以上のとおり、図1ないし4に示す製造方法を用いて製造された蓄電デバイス用電極10、20、30、40は、蓄電デバイス用活物質6、16、26、36を活物質層としてその片面に集電体7、17、23、33が固着されて製造されるので、活物質層の表裏両面に、大きさがμm、サブμmと非常に微細で任意の形状を備える凹凸パターンを再現性よく形成して内部抵抗を十分に低減することができる。
As described above, the electricity
そして、以上のように図1ないし4に示す製造方法を用いて製造された蓄電デバイス用電極10、20、30、40を使用して蓄電デバイスを製造するときは、例えば図6に示すように、1つの蓄電デバイス用電極を、電気を外部とやり取りするための集電体101と活物質層102とから構成される正極体103とし、別の1つの蓄電デバイス用電極を、同じく集電体101と活物質層102とから構成される負極体104とする。そして、それらの正極体103と負極体104との接触を防止するためにそれらの間にセパレータ105を設け、正極体103と負極体104とセパレータ105に電解液が含浸されてケース106内に密封される。
And when manufacturing an electrical storage device using the electrical
これにより、活物質形成材料の表裏両面に凹凸パターンが形成されているので、活物質層自体の内部抵抗が低く、活物質層と集電体の電気的接続も良好であり、高出力の特性を有する電気二重層キャパシタのような蓄電デバイスを得ることができる。 As a result, uneven patterns are formed on both the front and back surfaces of the active material forming material, so that the internal resistance of the active material layer itself is low, the electrical connection between the active material layer and the current collector is good, and high output characteristics Thus, an electric storage device such as an electric double layer capacitor can be obtained.
1 活物質形成材料
2 下型
3 上型
4 下型の凹凸パターン
5 上型の凹凸パターン
6 蓄電デバイス用活物質
7 集電体
8 蓄電デバイス用活物質の裏面の凹凸パターン
9 蓄電デバイス用活物質の表面の凹凸パターン
10 蓄電デバイス用電極
11 活物質形成材料
12 下型
13 上型
14 下型の凹凸パターン
15 上型の凹凸パターン
16 蓄電デバイス用活物質
17 集電体
18 蓄電デバイス用活物質の裏面の凹凸パターン
19 蓄電デバイス用活物質の表面の凹凸パターン
20 蓄電デバイス用電極
22 下型
23 集電体を兼ねる上型
24 下型の凹凸パターン
25 上型の凹凸パターン
26 蓄電デバイス用活物質
30 蓄電デバイス用電極
32 下型
33 集電体を兼ねる上型
34 下型の凹凸パターン
35 上型の凹凸パターン
36 蓄電デバイス用活物質
40 蓄電デバイス用電極
101 集電体
102 活物質層
103 正極体
104 負極体
105 セパレータ
106 ケース
θ 側面傾斜角度
DESCRIPTION OF
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JP2006185117A JP2008016580A (en) | 2006-07-05 | 2006-07-05 | Active material for accumulator device and manufacturing method therefor, electrode for the accumulator device and manufacturing method thereof, and the accumulator device |
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---|---|---|---|---|
JP2008017592A (en) * | 2006-07-05 | 2008-01-24 | Ricoh Elemex Corp | Information display system device |
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- 2006-07-05 JP JP2006185117A patent/JP2008016580A/en active Pending
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