JP2010080312A - 蓄電素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】面積の小さい電極の端子用リードタブと面積の大きい電極との間に発生する短絡の発生率が少なく、体積容量密度の高い蓄電素子を提供する。
【解決手段】正極形成面６ａの側辺部６ｃ，６ｄのうち耳部６ｂが形成された側辺部６ｃと該側辺部に平行な負極形成面７ａの側辺部７ｃ，７ｄのうち側辺部６ｃと正極端子用リードタブ８との間に位置する側辺部７ｃとのずれ量αを０ｍｍ以上３ｍｍ以下、正極端子用リードタブ８の一端部から耳部６ｂが形成された正極形成面６ａの側辺部６ｃと正極端子用リードタブ８との間に位置する負極形成面７ａの側辺部７ｃまでの最短距離Ｘを０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下、負極端子用リードタブ９の一端部から耳部７ｂが形成された負極形成面７ａの側辺部７ｃと負極端子用リードタブ９との間に位置する正極形成面６ａの側辺部６ｃまでの最短距離Ｙを０．５＋αｍｍ以上５．０＋αｍｍ以下とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば深夜電力貯蔵システムや分散型蓄電システム、電気自動車用蓄電システムなどに用いられる蓄電素子とその製造方法に関するものである。

近年、地球環境の保全および省資源を目指したエネルギーの有効利用の観点から、深夜電力貯蔵システム、太陽光や風力などの自然エネルギー発電技術に基づく分散型蓄電システム、電気自動車用蓄電システムなどが注目を集めており、これらの蓄電システムには、蓄電素子として、ニッケル水素二次電池やリチウムイオン二次電池に代表される高エネルギー密度を特徴とする電池、あるいは電気二重層キャパシタに代表される高出力密度、高耐久性を特徴とするキャパシタが使用されている。

ハイブリッド電気自動車に使用されているニッケル水素二次電池は電気二重層キャパシタと同等の高出力が得られ、１６０Ｗｈ／ｌ程度のエネルギー密度を有しているが、そのエネルギー密度や出力をより一層高め、かつ高温での安定性をさらに改善して耐久性を高めるための研究が現在も精力的に進められている。
また、リチウムイオン二次電池についても高出力化に向けての研究が進められている。例えば、放電深度（素子の放電容量の何％を放電した状態かを表わす値）５０％の出力が３ｋＷ／ｌを超えるリチウムイオン二次電池が開発されているが、リチウムイオン二次電池のエネルギー密度は１００Ｗｈ／ｌ以下であり、リチウムイオン二次電池の最大の特徴である高エネルギー密度を敢えて抑制した設計となっているため、電気二重層キャパシタに比べて耐久性（サイクル特性、高温保存特性）が劣り、実用的な耐久性を持たせるためには、放電深度が０〜１００％の範囲よりも狭い範囲でしか使用できないため、実際に使用できる容量はさらに小さくなる。このため、リチウムイオン二次電池の耐久性をより一層向上させるための研究が精力的に進められている。

一方、高出力の蓄電デバイスとしては、電極に活性炭を用いた電気二重層キャパシタが開発されている。この電気二重層キャパシタは耐久性（サイクル性、高温保存特性）が高く、０．５〜１ｋＷ／ｌ程度の出力特性を有していることから、高出力が要求される分野で最適のデバイスとして考えられていたが、そのエネルギー密度は１〜５ｋＷ／ｌ程度に過ぎないため、イオン性液体を電解液に使用するなどの工夫により耐電性を向上させてエネルギー密度を増加させる研究が行われている。

上記のように、ニッケル水素二次電池やリチウムイオン二次電池などの電池では出力密度、耐久性の向上を目指した研究が行われ、電気二重層キャパシタなどのキャパシタではエネルギー密度の向上を目指した研究が行われているが、近年では、電気二重層キャパシタと同等の耐久性を持ちながらエネルギー密度および出力密度が電気二重層キャパシタよりも高い蓄電素子として、電解液にリチウム塩を含む非水系電解液を用いて高耐電圧を向上させた非水系リチウム型蓄電素子も提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

これらの蓄電素子は金属箔からなる集電体に活物質を塗布した複数の正極と負極を、金属箔と樹脂フィルムを積層してなるラミネートフィルムまたは金属缶からなる外装体内に収容し、さらに外装体の中に電解液を注入して製造され、上記外装体が金属缶からなるものとしては、電極の対向面積を増やし、高容量かつ高出力を得るために、正極と負極及びこれらの電極間に介在するセパレータを捲回して形成された電極捲回体を電解液と共に外装体内に収容した構造のものが提案されている。

一方、外装体がラミネートフィルムからなる薄型パッケージの蓄電素子としては、正極と負極および該電極を分離するセパレータを積層して形成された電極積層体を電解液と共に外装体内に収容し、電極積層体の正極に接続された正極端子用リードタブと電極積層体の負極に接続された負極端子用リードタブとを外装体のヒートシール封口部から外装体外部に引き出した構造のものが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
特開２００１−２２９９２６号公報 特開２００３−３４６８０１号公報 特開２００６−２５２８０２号公報

本発明者は、外装体が上述のラミネートフィルムからなる蓄電素子を試作し、短絡が発生する各種の原因を検討した。その結果、正極と負極の面積が異なる電極積層体内において、面積の大きい電極の端子用リードタブ側辺と面積の小さい電極の端子用リードタブ側辺間の短絡が一因となっていることを見出した。
本発明の目的は、外装体が上述のラミネートフィルムからなる蓄電素子において、面積の小さい電極の端子用リードタブと面積の大きい電極との間に発生する短絡の発生率が少なく、体積容量密度の高い蓄電素子とその製造方法を提供することにある。

本発明者は、前記課題を解決するために検討した結果、端子用リードタブと電極積層体内の電極との最短距離を規定することで前記課題を解決できることを見出し、本発明をなすに至った。
すなわち、本発明に係る蓄電素子は、ラミネートフィルムからなる外装体と、該外装体内に電解液と共に収容された電極積層体とを備え、前記電極積層体が前記外装体のヒートシール封口部から外装体外部に引き出された第１の電極端子用リードタブと第２の電極端子用リードタブとを有し、前記電極積層体の一方の電極が方形状に形成された第１の電極形成面と該第１の電極形成面の一側辺部に形成された耳部とを有する第１の電極形成板から形成されているとともに、前記電極積層体の他方の電極が前記第１の電極形成面より大きい面積で方形状に形成された第２の電極形成面と該第２の電極形成面の一側辺部に形成された耳部とを有する第２の電極形成板から形成され、前記第１の電極端子用リードタブの一端部が前記第１の電極形成板の耳部に接続されているとともに、前記第２の電極端子用リードタブの一端部が前記第２の電極形成板の耳部に接続されている蓄電素子であって、前記第１の電極形成面の互いに平行な二つの側辺部のうち前記耳部が形成された側辺部と該側辺部に平行な第２の電極形成面の二つの側辺部のうち前記耳部が形成された第１の電極形成面の側辺部と前記第１の電極端子用リードタブとの間に位置する側辺部とのずれ量をα、前記第１の電極形成板の耳部に接続された第１の電極端子用リードタブの一端部から前記第２の電極形成面の互いに平行な二つの側辺部のうち前記耳部が形成された第１の電極形成面の側辺部と前記第１の電極端子用リードタブとの間に位置する第２の電極形成面の側辺部までの最短距離をＸ、前記第２の電極形成板の耳部に接続された第２の電極端子用リードタブの一端部から前記第１の電極形成面の互いに平行な二つの側辺部のうち前記耳部が形成された第２の電極形成面の側辺部と前記第２の電極端子用リードタブとの間に位置する第１の電極形成面の側辺部までの最短距離をＹとしたとき、αが０ｍｍ以上３ｍｍ以下、Ｘが０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下、Ｙが０．５＋αｍｍ以上５．０＋αｍｍ以下であることを特徴とするものである。

また、本発明に係る蓄電素子の製造方法は、ラミネートフィルムからなる外装体と、該外装体内に電解液と共に収容された電極積層体とを備え、前記電極積層体が前記外装体のヒートシール封口部から外装体外部に引き出された第１の電極端子用リードタブと第２の電極端子用リードタブとを有し、前記電極積層体の一方の電極が方形状に形成された第１の電極形成面と該第１の電極形成面の一側辺部に形成された耳部とを有する第１の電極形成板から形成されているとともに、前記電極積層体の他方の電極が前記第１の電極形成面より大きい面積で方形状に形成された第２の電極形成面と該第２の電極形成面の一側辺部に形成された耳部とを有する第２の電極形成板から形成され、前記第１の電極端子用リードタブの一端部が前記第１の電極形成板の耳部に接続されているとともに、前記第２の電極端子用リードタブの一端部が前記第２の電極形成板の耳部に接続されている蓄電素子を製造する方法であって、前記第１の電極形成面の互いに平行な二つの側辺部のうち前記耳部が形成された側辺部と該側辺部に平行な第２の電極形成面の二つの側辺部のうち前記耳部が形成された第１の電極形成面の側辺部と前記第１の電極端子用リードタブとの間に位置する側辺部とのずれ量をαとしたとき、αが０ｍｍ以上３ｍｍ以下となるように前記電極積層体を形成する電極積層体形成工程と、前記第１の電極形成板の耳部に接続される第１の電極端子用リードタブの一端部から前記第２の電極形成面の互いに平行な二つの側辺部のうち前記耳部が形成された第１の電極形成面の側辺部と前記第１の電極端子用リードタブとの間に位置する第２の電極形成面の側辺部までの最短距離をＸ、前記第２の電極形成板の耳部に接続される第２の電極端子用リードタブの一端部から前記第１の電極形成面の互いに平行な二つの側辺部のうち前記耳部が形成された第２の電極形成面の側辺部と前記第２の電極端子用リードタブとの間に位置する第１の電極形成面の側辺部までの最短距離をＹとしたとき、Ｘが０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下となるように前記第１の電極端子用リードタブの一端部を前記第１の電極形成板の耳部に接続すると共にＹが０．５＋αｍｍ以上５．０＋αｍｍ以下となるように前記第２の電極端子用リードタブの一端部を前記第２の電極形成板の耳部に接続するリードタブ接続工程と、を含むことを特徴とするものである。

本発明によると、第１の電極形成板の耳部に接続された第１の電極端子用リードタブの一端部から第２の電極形成面の互いに平行な二つの側辺部のうち耳部が形成された第１の電極形成面の側辺部と第１の電極端子用リードタブとの間に位置する第２の電極形成面の側辺部までの最短距離ＸがＸ＜０．５ｍｍのものと比較して、第１の電極形成板により形成される電極と第２の電極端子用リードタブとの間に発生する短絡の発生率を低減することができる。
また、第１の電極形成板の耳部に接続された第１の電極端子用リードタブの一端部から第２の電極形成面の互いに平行な二つの側辺部のうち耳部が形成された第１の電極形成面の側辺部と第１の電極端子用リードタブとの間に位置する第２の電極形成面の側辺部までの最短距離ＸがＸ＞５．０ｍｍのものと比較して、体積容量密度の向上を図ることができる。

図１は本発明の第１の実施形態に係る蓄電素子を模式的に示す図であり、図１に示される蓄電素子１は、外装体２と、この外装体２内に電解液（図示せず）と共に収容された電極積層体３とを備えている。
外装体２はラミネートフィルムからなり、ラミネートフィルムとしては、金属箔と樹脂フィルムを積層して形成されたものを用いることができ、特に、金属箔の外側と内側に樹脂フィルムを有する三層構造のものを用いることが好ましい。ここで、金属箔は水分やガスの透過を防ぐためのものであり、銅、アルミニウム、ステンレス等などからなるものを好適に用いることができる。

一方、金属箔の外側に形成される樹脂フィルムは接触などにより金属箔が損傷を受けることを防止するためのものであり、ナイロンやポリエステル等からなるものを好適に用いることができる。また、金属箔の内側に形成される樹脂フィルムは外装体内に注入される電解液から金属箔を保護すると共にヒートシール時に溶融して外装体を封口させるためのものであり、ポリオレフィンや酸変成ポリオレフィン等からなるものを好適に用いることができる。

電極積層体３は、複数の正極４と負極５とを有している。これらの電極４，５は間にセパレータ（図示せず）を介在させて積層されており、正極４は方形状に形成された正極形成面６ａと、この正極形成面６ａの一側辺部に形成された耳部６ｂとを有する第１の電極形成板６から形成されている。
一方、負極５は第２の電極形成板７から形成され、この第２の電極形成板７は第１の電極形成板６の正極形成面６ａより大きい面積で方形状に形成された負極形成面７ａと、この負極形成面７ａの一側辺部に形成された耳部７ｂとを有している。

電極積層体３のセパレータ（図示せず）としては、リチウムイオン二次電池に用いられるポリエチレン製もしくはポリプロピレン製の微多孔膜、または電気二重層コンデンサで用いられるセルロース製の不繊紙などを用いることができる。また、内部のマイクロショートによる自己放電を小さくするという観点から厚みが１０μｍ以上のセパレータを用いることが好ましく、蓄電素子のエネルギー密度の減少を抑えながら出力特性の低下も抑えるという観点からは５０μｍ以下の厚みを持つセパレータを用いることが好ましい。

第１の電極形成板６としては、耳部６ｂを除いた部分に導電性炭素材からなる結着剤が塗布され、かつ結着剤の上に正極活物質層が形成された厚さ５〜１００μｍ程度の金属箔（例えば、アルミニウム箔）を好適に用いることができる。
また、第２の電極形成板７としては、耳部７ｂを除いた部分に導電性炭素材からなる結着剤が塗布され、かつ結着剤の上に負極活物質層が形成された厚さ５〜１００μｍ程度の金属箔（例えば、銅箔）を好適に用いることができる。

ここで、上記正極活物質層を形成する正極活物質としては、活性炭などの多孔質炭素材料を好適に用いることができ、正極活物質として活性炭を用いる場合は、直径２０〜５００Åの細孔に由来するメソ孔量をＶ１（ｃｃ／ｇ）、直径２０Å未満の細孔に由来するマイクロ孔量をＶ２（ｃｃ／ｇ）としたとき、０．３＜Ｖ１≦０．８、０．５≦Ｖ２≦１．０を満たす活性炭を正極活物質として用いることが蓄電素子のエネルギー密度、出力密度の観点から好ましい。

また、平均細孔径（細孔径に対して該細孔径を有する全細孔の容積の和を細孔径の小さいものから順に積算したときに積算値が直径２０Å未満のマイクロ孔、及び直径２０Å以上５００Å以下のメソ孔をあわせた合計細孔面積の５０％となるときの細孔径）が２０Å以上の活性炭を正極活物質として用いることが蓄電素子の出力を大きくする点から好ましく、揚力を大きくする点からは平均細孔径が２５Å以下の活性炭を正極活物質として用いることが好ましい。さらに、ＢＥＴ比表面積に関しては、１５００ｍ²／ｇ以上、２５００ｍ²／ｇ以下の活性炭を用いることが好ましい。

一方、上記負極活物質層を形成する負極活物質としては、特許文献２に開示されているような複合多孔性材料、具体的には、活性炭の表面に炭素質材料を被着させた複合多孔性材料を好適に用いることができ、複合多孔性材料を負極活物質として用いる場合は、直径２０〜５００Åの細孔に由来するメソ孔量をＶｍｌ（ｃｃ／ｇ）、直径２０Å未満の細孔に由来するマイクロ孔量をＶｍ２（ｃｃ／ｇ）としたとき、０．０１≦Ｖｍ１≦０．２０、０．０１≦Ｖｍ２≦０．４０を満たすものを用いることが好ましい。

ここで、複合多孔性材料は活性炭と炭素質材料前駆体とを共存させた状態で熱処理することにより得ることができ、この場合の活性炭としては、平均粒径が１〜５００μｍ程度（より好ましくは１〜５０μｍ）の活性炭粉末を用いることが好ましい。
また、得られる複合多孔性材料が所望の特性を発揮する限り、炭素質材料前駆体と共に熱処理される活性炭の原材料などに特に制限はなく、石油系、石炭系、植物系、高分子系などの各種の原材料から得られた市販の活性炭を使用することができる。

炭素質材料前駆体としては、活性炭の表面に炭素質材料を被着させることができる液体または溶剤に溶解可能な有機質材料、例えばピッチ、メソカーボンマイクロビーズ、コークスあるいはフェノール樹脂などの合成樹脂などを用いることができ、これらの中でもピッチを用いることが製造コストの点から好ましい。
ピッチは大別して石油系ピッチと石炭系ピッチに分けられ、石油系ピッチとしては、例えば、原油の蒸留残渣、デカントオイルなどの流動性接触分解残渣、サークルクラッカーからのボトム油、ナフサクラッキングの際に得られるエチレンタールなどを挙げることができる。

炭素質材料前駆体として上記ピッチを用いる場合は、ピッチを活性炭の表面で揮発もしくは熱分解させ、活性炭の表面で揮発もしくは熱分解したピッチ成分が活性炭の細孔内に入り込んで被着することにより複合多孔性材料が得られるが、この場合、ピッチを活性炭の表面で２００〜５００℃程度、好ましくは４００℃以上の温度で熱分解させることにより、活性炭の細孔内に入り込んで被着したピッチ成分が炭素質材料となる反応が進行する。

炭素質材料前駆体を活性炭と共存させた状態で熱処理するときのピーク温度は得られる複合多孔性材料の特性、熱反応パターン、熱反応雰囲気などにより適宜決定されるものであるが、４００℃以上であることが好ましく、更に好ましくは４５０〜１０００℃であり、特に５００〜８００℃程度のピーク温度であることが好ましい。
また、熱処理時のピーク温度を維持する時間は３０分から１０時間であればよく、好ましくは１時間から７時間、更に好ましくは２時間から５時間である。５００〜８００℃程度のピーク温度で２時間から５時間熱処理する場合、活性炭表面に被着している炭素質材料は多環芳香族系炭化水素になっているものと考えられる。

電極積層体３と共に外装体２内に収容される電解液としては、電解質と溶媒を含む電解液を用いることができ、電解液のかわりに固体電解質を使用することも可能である。
電解液の溶媒としては、炭酸エチレン（ＥＣ）、炭酸プロピレン（ＰＣ）に代表される環状炭酸エステル、炭酸ジエチル（ＤＥＣ）、炭酸ジメチル（ＤＭＣ）、炭酸エチルメチル（ＭＥＣ）に代表される鎖状炭酸エステル、γ−プチロラクトン（γＢＬ）などのラクトン類や、これらの非水系溶媒を混合したものを用いることができる。

上記非水系溶媒に溶解する電解質としては、ＬｉＢＦ₄、ＬｉＰＦ₆、ＬｉＮ（ＳＯ₂Ｃ₂Ｆ₅）₂、ＬｉＮ（ＳＯ₂ＣＦ₃）（ＳＯ₂Ｃ₂Ｆ₅）などのリチウム塩や、これらのリチウム塩を混合した混合塩を用いることができる。
電解液中の電解質濃度は、陰イオンの不足を避け、蓄電素子の容量を最大にする点から、０．５ｍｏｌ／ｌ以上であることが好ましい。また、未溶解の塩が電解液中に析出することを抑え、電解液の粘度が高くなりすぎたりしないようにし、伝導度を上げて出力特性を上げるという点から電解液中の電解質濃度を２．０ｍｏｌ／ｌ以下にすることが好ましい。

電極積層体３は、外装体２のヒートシール封口部（図示せず）から外装体外部に引き出された正極端子用リードタブ８と負極端子用リードタブ９とを有している。これらのリードタブ８，９のうち正極端子用リードタブ８は例えばアルミニウムから形成されており、この正極端子用リードタブ８の一端部は前述した第１の電極形成板６の耳部６ｂに超音波溶接、抵抗溶接、半田付け、銀ロウ接続などの方法によって接続されている。
一方、負極端子用リードタブ９は例えば銅またはニッケルから形成されており、この負極端子用リードタブ９の一端部は前述した第２の電極形成板７の耳部７ｂに超音波溶接、抵抗溶接、半田付け、銀ロウ接続などの方法によって接続されている。

ここで、正極形成面６ａの互いに平行な二つの側辺部６ｃ，６ｄのうち耳部６ｂが形成された側辺部（例えば、側辺部６ｃ）と該側辺部に平行な負極形成面７ａの二つの側辺部７ｃ，７ｄのうち耳部６ｂが形成された正極形成面６ａの側辺部６ｃと正極端子用リードタブ８との間に位置する側辺部（例えば、側辺部７ｃ）とのずれ量をα、第１の電極形成板６の耳部６ｂに接続された正極端子用リードタブ８の一端部から負極形成面７ａの互いに平行な二つの側辺部７ｃ，７ｄのうち耳部６ｂが形成された正極形成面６ａの側辺部と正極端子用リードタブ８との間に位置する側辺部（例えば、側辺部７ｃ）までの最短距離をＸ、第２の電極形成板７の耳部７ｂに接続された負極端子用リードタブ９の一端部から正極形成面６ａの互いに平行な二つの側辺部６ｃ，６ｄのうち耳部７ｂが形成された負極形成面７ａの側辺部と負極端子用リードタブ９との間に位置する側辺部（例えば、側辺部６ｃ）までの最短距離をＹとすると、ずれ量αが０ｍｍ以上３ｍｍ以下、最短距離Ｘが０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下（好ましくは０．７ｍｍ以上４．０ｍｍ以下、より好ましくは０．９ｍｍ以上３．０ｍｍ以下）、最短距離Ｙが０．５＋αｍｍ以上５．０＋αｍｍ以下（好ましくは０．７＋αｍｍ以上４．０＋αｍｍ以下、より好ましくは０．９＋αｍｍ以上３．０＋αｍｍ以下）となっている。

図２は本発明の第２の実施形態に係る蓄電素子を模式的に示す図であり、図２に示される蓄電素子１が第１の実施形態に係る蓄電素子と異なる点は、外装体２が二つのヒートシール封口部を有し、これらのヒートシール封口部のうち一方のヒートシール封口部から正極端子用リードタブ８を外装体外部に引き出し、他方のヒートシール封口部から負極端子用リードタブ９を外装体外部に引き出した点である。

次に、図１及び図２に示した蓄電素子１の製造方法について説明する。
蓄電素子１の電極積層体３は、以下の工程を含んで作製される。すなわち、表面に導電性炭素材が結着された集電体の両面または片面に活物質層を塗布して電極を形成する塗布工程と、電極を定められた寸法形状に切断する加工工程と、電極をセパレータを介して複数積層して電極積層体とする積層工程とを含む。

これらの工程のうち上記塗布工程は、まず、正極活物質または負極活物質を、必要に応じて、微粒子黒鉛、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、気相成長炭素繊維などの導電材と混合し、結着剤である樹脂の有機溶剤溶液と混合することでペーストを得る。次に、得られたペーストを集電体上に塗布し、乾燥させることによって活物質層を形成する。ここで、活物質層は必要に応じて集電体の片面または両面に形成することができ、活物質層の片面分の乾燥後の厚みは１０〜２００μｍの範囲であることが好ましい。電極の厚みを均一にするため、必要に応じてプレスしても良い。得られた電極は乾燥後、定められた寸法に打ち抜く加工を行う。
打ち抜かれた電極は、耳部のついた略四辺形形状を有し、耳部以外には活物質が塗布されている。耳部は前述したリードタブを接続するための接続部分に該当し、活物質は塗布されていない。

次に、積層工程について説明する。
正極４と負極５との間にセパレータを挟み、位置合せをしながら必要に応じた層数の正極４と負極５を積層する。ここで、セパレータは、リチウムイオン二次電池に用いられるポリエチレン製の微多孔膜、もしくはポリプロピレン製の微多孔膜、または電気二重層コンデンサで用いられるセルロース製の不繊紙などを用いることができる。セパレータの厚みは、内部のマイクロショートによる自己放電を小さくさせる点から１０μｍ以上が好ましく、また蓄電素子のエネルギー密度の減少を抑えながら、かつ出力特性の低下も抑えるという点から、５０μｍ以下が好ましい。

本発明の製造方法により得られる蓄電素子に用いる負極中には、あらかじめリチウムをドープしておくことができる。リチウムをドープしておくことにより、素子の容量および作動電圧を制御することが可能である。リチウムのドープ法は、例えば、電極部以外に設置されたリチウム源と負極を短絡することによって、正極貫通孔、負極貫通孔を経由して積層または捲廻積層された負極郡の活物質層にドープする方法や、負極にリチウム箔を圧着することによって電気化学的に負極の活物質層にドープする方法を挙げることができる。

間にセパレータを介在させて正極４と負極５を積層するときには、上記ずれ量αが０ｍｍ以上３ｍｍ以下となるように、正極４と負極５を積層して電極積層体３を作製する。次に、作製された電極積層体３の正極４に正極端子用リードタブ８を、上記Ｘが０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下（好ましくは０．７ｍｍ以上４．０ｍｍ以下、より好ましくは０．９ｍｍ以上３．０ｍｍ以下）になるように接続する。同様にして、負極５に負極端子用リードタブ９を、上記Ｙが０．５＋αｍｍ以上５．０＋αｍｍ以下（好ましくは０．７＋αｍｍ以上４．０＋αｍｍ以下、より好ましくは０．９＋αｍｍ以上３．０＋αｍｍ以下）になるように接続する。
上記Ｘが０．５ｍｍ以上であれば蓄電素子を製造したときの短絡の発生率が低く、５．０ｍｍ以内であれば体積容量密度が高い。

例示した非水系リチウム型蓄電素子の場合は、負極にリチウム箔を貼り付けて活物質に吸収させるために面積が大きいことが好ましいため、第１の電極形成板６により形成される電極は正極であることが好ましい。
上述の工程を経て製造された電極積層体中の、積層された全ての正極の耳部をまとめて正極リードタブに接続し、積層された全ての負極の耳部をまとめて負極リードタブに接続することでタブ付き積層体を得る。接続方法は超音波溶接、抵抗溶接または半田付けや銀ロウ接続が好ましい。

正極リードタブの材料はアルミニウムが好ましく、負極リードタブの材料は銅またはニッケルが好ましい。また、リードタブのラミネートフィルム外装体のヒートシール封口部位に位置する部分には該ヒートシール封口部の樹脂と相溶する樹脂からなる接合部を設けてもよい。
タブ付き積層体は、ラミネートフィルムからなる外装体内に、正極に接続した正極リードタブの一端と負極に接続した負極リードタブの一端とを外装体の外側に引き出した状態で収容し、正極リードタブと負極リードタブとをヒートシールにより外装体に固定する。
次に、正極端子用リードタブと負極端子用リードタブとを接続した電極積層体をラミネートフィルムからなる外装体内に、正極端子用リードタブの他端と負極端子用リードタブの他端とが外装体外部に引き出された状態で収容する。

ここで、ラミネートフィルムとしては、金属箔と樹脂フィルムを積層したフィルムが好ましく、外層樹脂フィルム／金属箔／内層樹脂フィルムからなる三層構成のものが例示される。外層樹脂フィルムは接触などにより金属箔が損傷を受けることを防止するためのものであり、ナイロンやポリエステル等の樹脂を好適に使用できる。金属箔は水分やガスの透過を防ぐためのものであり、銅、アルミニウム、ステンレス鋼などからなるものを好適に使用できる。内層樹脂フィルムは内部に収容する電解液から金属箔を保護すると共にヒートシール時に溶融封口させるためのものであり、ポリオレフィン、酸変成ポリオレフィンが好適に使用できる。
次に、外装体内に電解液を注液し、外装体をヒートシールすることによって蓄電素子を製造することができる。

以下、本発明の実施例及び比較例を表１に基づいて説明する。

＜実施例１＞
＜電極の作製＞
市販のピッチ系活性炭（ＢＥＴ比表面積１９５５ｍ²／ｇ）１５０ｇをステンレススティールメッシュ製の籠に入れ、石炭系ピッチ３００ｇを入れたステンレス製バットの上に置き、電気炉（炉内有効寸法３００ｍｍ×３００ｍｍ×３００ｍｍ）内に設置して、熱処理を行った。熱処理は窒素雰囲気下で、６７０℃まで４時間で昇温し、同温度で４時間保持し、続いて自然冷却により６０℃まで冷却した後、炉から取り出した。得られた複合多孔性材料はＢＥＴ比表面積２４５ｍ²／ｇであった。

次いで、上記で得た複合多孔性材料８３．４重量部、アセチレンブラック８．３重量部およびＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）８．３重量部とＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）を混合して、スラリーを得た。次いで、得られたスラリーを厚さ１５μｍの銅箔の両面に塗布し、乾燥し、プレスして、厚さ約１３５μｍの負極５（第２の電極形成板７）を得た。
また、負極５の複合多孔性材料の原料と同一の市販のピッチ系活性炭８１．６重量部、ケッチェンブラック６．１重量部およびＰＶｄＦ１２．３重量部とＮＭＰを混合したものを、厚さ３０μｍのアルミニウム箔の両面に塗布し、乾燥し、厚さ約２７０μｍの正極４（第１の電極形成板６）を得た。

＜電極積層体の作製＞
上記で得られた負極及び正極を用いて、タブ付き積層体の長辺、短辺それぞれの長さが１２０ｍｍ、７０ｍｍである電極積層体３を作製した。なお、この長辺、短辺の長さは負極由来のものであり、正極の長辺、短辺は１１８ｍｍ、６８ｍｍと負極の長辺、短辺よりも２ｍｍずつ小さい。積層に少なく負極の中心と正極の中心が一致するように積層した。すなわち、正極の端子用リードタブ側辺と負極の端子用リードタブ側辺とのずれ量αはα＝１．０ｍｍである。
まず、負極の複合多孔性材料に接するように同面積で厚み２０μｍのリチウム金属を圧着し、正極と負極の間にポリエチレン製のセパレータ（厚み３０μｍ）を挟み込んで正極７枚負極６枚を積層し、厚さ３．０ｍｍの電極積層体３を作製した。

＜端子用リードタブの溶接＞
上記の電極積層体において、図１に示すように、正極端子用リードタブ８の一端と負極５の最短距離（Ｘ）が０．５ｍｍ、負極端子用リードタブ９の一端と正極４の最短距離（Ｙ）が１．５ｍｍになるように端子用リードタブの溶接を行い、タブ付き積層体を作製した。
＜非水電解液＞
この電極積層体３をラミネートフィルム（外側より２５μｍ厚のナイロンフィルム、４０μｍ厚のアルミニウム箔、４０μｍ厚のマレイン酸変成ポリプロピレンフィルムの三層構成）からなる外装体２内に入れ、ＥＣ（炭酸エチレン）とＥＭＣ（炭酸エチルメチル）を１：４の体積比率で混合した非水溶媒に１ｍｏｌ／Ｌの濃度でＬｉＮ（ＳＯ₂Ｃ₂Ｆ₅）₂を溶解した非水電解液を注入して、ヒートシールにより密閉し、蓄電素子を作製した。

＜体積容量密度の算出＞
作製した蓄電素子を、４Ｖまで最大電流５Ａで１０分充電し、ついで５０Ａの電流で２Ｖまで放電を行い、体積容量密度を算出した。５Ａはこの素子の１０Ｃ相当、５０Ａは１００Ｃ相当の電流に相当する。なお、蓄電素子の外装体において、電極積層体やリードタブが入らずにヒートシールされている部分については、折り曲げることが可能であるので体積容量密度の算出時にはその影響を考える必要はない。
作製した蓄電素子の体積容量密度は１６．０Ｗｈ／Ｌであった。
また、作製した蓄電素子を市販のテスターで抵抗値や電圧を測定し短絡を判断した。作製した３００セル中の短絡した蓄電素子は９個であり、短絡発生率は３％であった。

＜実施例２＞
正極端子用リードタブ８の一端と負極５の最短距離（Ｘ）が０．７ｍｍ、負極端子用リードタブ９の一端と正極４の最短距離（Ｙ）が１．７ｍｍである以外は実施例１と同様にして蓄電素子を作製し、短絡の割合と体積容量密度を算出した。
作製した蓄電素子の体積容量密度は１６．０Ｗｈ／Ｌであった。作製した３００セル中の短絡した蓄電素子は４個であり、短絡発生率は１．３％であった。

＜実施例３＞
正極端子用リードタブ８の一端と負極５の最短距離（Ｘ）が０．９ｍｍ、負極端子用リードタブ９の一端と正極４の最短距離（Ｙ）が１．９ｍｍである以外は実施例１と同様にして蓄電素子を作製し、短絡の割合と体積容量密度を算出した。
作製した蓄電素子の体積容量密度は１５．９Ｗｈ／Ｌであった。作製した３００セル中の短絡した蓄電素子は０個であり、短絡発生率は０％であった。

＜実施例４＞
正極端子用リードタブ８の一端と負極５の最短距離（Ｘ）が３．５ｍｍ、負極端子用リードタブ９の一端と正極４の最短距離（Ｙ）が４．５ｍｍである以外は実施例１と同様にして蓄電素子を作製し、短絡の割合と体積容量密度を算出した。
作製した蓄電素子の体積容量密度は１５．３Ｗｈ／Ｌであった。作製した３００セル中の短絡した蓄電素子は０個であり、短絡発生率は０％であった。

＜実施例５＞
正極端子用リードタブ８の一端と負極５の最短距離（Ｘ）が４．０ｍｍ、負極端子用リードタブ９の一端と正極４の最短距離（Ｙ）が５．０ｍｍである以外は実施例１と同様にして蓄電素子を作製し、短絡の割合と体積容量密度を算出した。
作製した蓄電素子の体積容量密度は１５．２Ｗｈ／Ｌであった。作製した３００セル中の短絡した蓄電素子は０個であり、短絡発生率は０％であった。

＜実施例６＞
正極端子用リードタブ８の一端と負極５の最短距離（Ｘ）が５．０ｍｍ、負極端子用リードタブ９の一端と正極４の最短距離（Ｙ）が６．０ｍｍである以外は実施例１と同様にして蓄電素子を作製し、短絡の割合と体積容量密度を算出した。
作製した蓄電素子の体積容量密度は１５．０Ｗｈ／Ｌであった。作製した３００セル中の短絡した蓄電素子は０個であり、短絡発生率は０％であった。

＜比較例１＞
正極端子用リードタブの一端と負極の最短距離（Ｘ）が０．４ｍｍ、負極端子用リードタブの一端と正極の最短距離（Ｙ）が１．４ｍｍである以外は実施例１と同様にして蓄電素子を作製し、短絡の割合と体積容量密度を算出した。
作製した蓄電素子の体積容量密度は１６．０Ｗｈ／Ｌであった。作製した３００セル中の短絡した蓄電素子は２２８個であり、短絡発生率は７６％であった。

＜比較例２＞
正極端子用リードタブの一端と負極の最短距離（Ｘ）が６．０ｍｍ、負極端子用リードタブの一端と正極の最短距離（Ｙ）が７．０ｍｍである以外は実施例１と同様にして蓄電素子を作製し、短絡の割合と体積容量密度を算出した。
作製した蓄電素子の体積容量密度は１４．８Ｗｈ／Ｌであった。作製した３００セル中の短絡した蓄電素子は０個であり、短絡発生率は０％であった。

本発明の蓄電素子は、自動車において、内燃機関または燃料電池、モーター、及び蓄電素子を組み合せたハイブリット駆動システムの分野、ＯＡ機器、瞬時電圧降下対策、さらには瞬間電力ピークのアシスト用途などで好適に利用できる。

本発明に係る蓄電素子の第１の実施形態を模式的に示す図である。 本発明に係る蓄電素子の第２の実施形態を模式的に示す図である。

符号の説明

１ 蓄電素子
２ 外装体
３ 電極積層体
４ 正極
５ 負極
６ 第１の電極形成板
６ａ 正極形成面（第１の電極形成面）
６ｂ 耳部
６ｃ，６ｄ 正極形成面の側辺部
７ 第２の電極形成板
７ａ 負極形成面（第２の電極形成面）
７ｂ 耳部
７ｃ，７ｄ 負極形成面の側辺部
８ 正極端子用リードタブ
９ 負極端子用リードタブ

Claims (3)

1. ラミネートフィルムからなる外装体と、該外装体内に電解液と共に収容された電極積層体とを備え、
   前記電極積層体が前記外装体のヒートシール封口部から外装体外部に引き出された第１の電極端子用リードタブと第２の電極端子用リードタブとを有し、
   前記電極積層体の一方の電極が方形状に形成された第１の電極形成面と該第１の電極形成面の一側辺部に形成された耳部とを有する第１の電極形成板から形成されているとともに、前記電極積層体の他方の電極が前記第１の電極形成面より大きい面積で方形状に形成された第２の電極形成面と該第２の電極形成面の一側辺部に形成された耳部とを有する第２の電極形成板から形成され、
   前記第１の電極端子用リードタブの一端部が前記第１の電極形成板の耳部に接続されているとともに、前記第２の電極端子用リードタブの一端部が前記第２の電極形成板の耳部に接続されている蓄電素子であって、
   前記第１の電極形成面の互いに平行な二つの側辺部のうち前記耳部が形成された側辺部と該側辺部に平行な第２の電極形成面の二つの側辺部のうち前記耳部が形成された第１の電極形成面の側辺部と前記第１の電極端子用リードタブとの間に位置する側辺部とのずれ量をα、前記第１の電極形成板の耳部に接続された第１の電極端子用リードタブの一端部から前記第２の電極形成面の互いに平行な二つの側辺部のうち前記耳部が形成された第１の電極形成面の側辺部と前記第１の電極端子用リードタブとの間に位置する第２の電極形成面の側辺部までの最短距離をＸ、前記第２の電極形成板の耳部に接続された第２の電極端子用リードタブの一端部から前記第１の電極形成面の互いに平行な二つの側辺部のうち前記耳部が形成された第２の電極形成面の側辺部と前記第２の電極端子用リードタブとの間に位置する第１の電極形成面の側辺部までの最短距離をＹとしたとき、αが０ｍｍ以上３ｍｍ以下、Ｘが０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下、Ｙが０．５＋αｍｍ以上５．０＋αｍｍ以下であることを特徴とする蓄電素子。
2. 前記電極積層体の一方の電極が正極、前記電極積層体の他方の電極が負極、前記第１の電極端子用リードタブが正極端子用リードタブ、前記第２の電極端子用リードタブが負極端子用リードタブ、前記第１の電極形成面が正極形成面、前記第２の電極形成面が負極形成面であることを特徴とする請求項１記載の蓄電素子。
3. ラミネートフィルムからなる外装体と、該外装体内に電解液と共に収容された電極積層体とを備え、前記電極積層体が前記外装体のヒートシール封口部から外装体外部に引き出された第１の電極端子用リードタブと第２の電極端子用リードタブとを有し、前記電極積層体の一方の電極が方形状に形成された第１の電極形成面と該第１の電極形成面の一側辺部に形成された耳部とを有する第１の電極形成板から形成されているとともに、前記電極積層体の他方の電極が前記第１の電極形成面より大きい面積で方形状に形成された第２の電極形成面と該第２の電極形成面の一側辺部に形成された耳部とを有する第２の電極形成板から形成され、前記第１の電極端子用リードタブの一端部が前記第１の電極形成板の耳部に接続されているとともに、前記第２の電極端子用リードタブの一端部が前記第２の電極形成板の耳部に接続されている蓄電素子を製造する方法であって、
   前記第１の電極形成面の互いに平行な二つの側辺部のうち前記耳部が形成された側辺部と該側辺部に平行な第２の電極形成面の二つの側辺部のうち前記耳部が形成された第１の電極形成面の側辺部と前記第１の電極端子用リードタブとの間に位置する側辺部とのずれ量をαとしたとき、αが０ｍｍ以上３ｍｍ以下となるように前記電極積層体を形成する電極積層体形成工程と、
   前記第１の電極形成板の耳部に接続される第１の電極端子用リードタブの一端部から前記第２の電極形成面の互いに平行な二つの側辺部のうち前記耳部が形成された第１の電極形成面の側辺部と前記第１の電極端子用リードタブとの間に位置する第２の電極形成面の側辺部までの最短距離をＸ、前記第２の電極形成板の耳部に接続される第２の電極端子用リードタブの一端部から前記第１の電極形成面の互いに平行な二つの側辺部のうち前記耳部が形成された第２の電極形成面の側辺部と前記第２の電極端子用リードタブとの間に位置する第１の電極形成面の側辺部までの最短距離をＹとしたとき、Ｘが０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下となるように前記第１の電極端子用リードタブの一端部を前記第１の電極形成板の耳部に接続すると共にＹが０．５＋αｍｍ以上５．０＋αｍｍ以下となるように前記第２の電極端子用リードタブの一端部を前記第２の電極形成板の耳部に接続するリードタブ接続工程と、
   を含むことを特徴とする蓄電素子の製造方法。

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