JP2012028365A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は低抵抗化に優れた蓄電装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明における蓄電装置は、シート状の正極２および負極３の間にセパレータを介在させて積層され、正極２と負極３のそれぞれ対向する２箇所に形成された電極を引き出すリード部２ｃ、３ｃをそれぞれ備えた素子１と、この素子１の内部に含浸された電解質と、一対のリード部３ｃに夫々接合された一対の接続部５ａを有した第１フレーム５と、一対のリード部２ｃに夫々接合された一対の接続部６ａを有した第２フレーム６とを少なくとも備え、これにより、素子１から第１フレーム５および第２フレーム６によって、それぞれ２箇所から引き出された電極が集約されて引き出されるため、素子１と第１フレーム５および第２フレーム６との間における接触接続抵抗を低減させることができ、蓄電装置として出力特性を高めることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は各種電子機器、ハイブリッド自動車や燃料電池車のバックアップ電源用や回生用、あるいは電力貯蔵用等に使用される蓄電装置に関するものである。

従来から、機器の動作時には、使用されるエネルギーの一部が熱エネルギー等としてその機器から不必要に消費されるエネルギーとなっている。この消費されるエネルギーを、電気エネルギーとして一旦、蓄電素子に貯蔵して必要な際に再利用することにより、消費されるエネルギーを低減し、効率化することが考えられている。

この際に、機器の動作に必要なエネルギーを必要な出力で取り出すことが出来る蓄電素子が必須となる。その蓄電素子の候補には、大別してキャパシタと二次電池の２種類がある。

図９は従来のキャパシタの一例として示した電気二重層キャパシタの各電極の取出し方法を示した正面断面図である。

素子２００は互いに対向した帯状の正極および負極と、これら正極と負極との間に介在するセパレータからなる。

これら正極と負極は夫々、一端辺に電極部が形成されていない引き出し電極部２０１、２０２が形成されており、これら引き出し電極部２０１、２０２は互いに突出するようにずれて対向している。そして、これら引き出し電極部２０１、２０２が夫々、巻回軸方向両端部を形成するように前記正極、負極、ならびにセパレータを巻回して素子２００を形成している。

この正極の引き出し電極部２０１は、金属製の端子板２０３と溶接などにより接合され、この端子板２０３から外部回路へと正極が引き出されていく。

また、負極の引き出し電極部２０２は、有底筒状の金属ケース２０４の内底面と外底面などからの溶接により接合され、金属ケース２０４の外表面から負極が外部回路へと引き出されていく。

そして、この端子板２０３の表面と金属ケース２０４は内面とが接触しないように、この間に絶縁テープ（図示なし）などを介在させている。

このように夫々の電極を取り出すことによって、端子板２０３や金属ケース２０４のような引き出し端子の役割をする部材と素子２００との接続面積を増やすことができるため、キャパシタ内部における低抵抗化を図ることができる。

なお、この出願に関する先行技術文献情報として、例えば特許文献１が知られている。

特開２００７−２５８４１４号公報

確かに、上記電気二重層キャパシタのように従来の蓄電装置は、上記引き出し電極部２０１、２０２のような電極未形成部からそれぞれの電極を引き出すことにより、電極の集電抵抗を減少させるとともに、この電極未形成部を端子板の底面または外装ケースの内底面へ直接接合させることにより、素子と端子板および外装ケースとの接続面積を増やし低抵抗化を図ってきた。

しかしながら、瞬時により多くのエネルギーを要する電子機器に搭載される蓄電装置については、上記電気二重層キャパシタの構成による低抵抗化に留まらず、更なる低抵抗化による出力密度の向上が求められている。

そこで、本発明は低抵抗化によって出力特性が向上した蓄電装置を提供することを目的とする。

上記課題に対して本発明における蓄電装置は、シート状の一対の電極の間にセパレータを介在させて積層され、外周面の対向する２箇所に形成されて一方の電極から電極を引き出す第１引出部と、この第１電極引出部を除いた外周面の対向する２箇所に形成されて他方の電極から電極を引き出す第２電極引出部を備えた素子と、この素子の内部に含まれた電解質と、前記素子に形成された一対の第１電極引出部に夫々接合された一対の接続部を有した第１フレームと、前記素子に形成された一対の第２電極引出部に夫々接合された一対の接続部を有した第２フレームとを少なくとも備えたことを特徴としている。

この構成により本発明の蓄電装置は、帯状である電極体の一端辺から電流を取り出す従来の方法と比べて、電極の集電抵抗を半減させることができる。

さらに、立方体である同じ空間に素子を可能な限り納める場合では、約２．５５倍の接続面積を設けることができる。従って、各フレームと素子との間の接続抵抗を大幅に低減させることができ、より低抵抗な製品特性の発現が可能となり蓄電装置として出力特性を高めることができるものである。

本発明の実施例１における電気二重層キャパシタを示した分解斜視図 本発明の実施例１における電気二重層キャパシタを示した上面断面図 本発明の実施例１における電気二重層キャパシタを抜粋して示した正面断面図 本発明の実施例１における電気二重層キャパシタを示した斜視図 本発明の実施例１における電気二重層キャパシタに用いられる一方の電極の集電の様子を示した分解図 本発明の実施例２における電気二重層キャパシタに用いられる負極と第１フレームが当接する様子を抜粋して示したイメージ図 本発明の実施例３における電気二重層キャパシタに用いられる素子を積層する様子を示した分解斜視図 （ａ）本発明の実施例３における電気二重層キャパシタに用いられる素子と第１フレームと第２フレームを示した上面断面図、（ｂ）同実施例１における電気二重層キャパシタに用いられる素子を示した上面断面図 従来の蓄電装置の一例である電気二重層キャパシタを示した正面断面図 （ａ）従来の蓄電装置に用いられる素子を示した斜視図、（ｂ）同素子を分解して一方の電極箔の一部を抜粋して示した分解図

以下に図面を用いて本発明の実施例１および請求項１〜３、５〜１２に記載の発明について説明を行うが、下記の内容に限定されない。

また、以下の本発明における蓄電装置の説明において、蓄電装置の一例として電気二重層キャパシタを用いて説明を行うが、本発明における蓄電装置は上記電気二重層キャパシタに限定されない。

図１は本発明の実施例１における電気二重層キャパシタの分解斜視図である。

図１において、本実施例の電気二重層キャパシタは矩形箔状である正極２および負極３を一対の電極として対向させ、この一対の電極の間にセパレータ４を介在させて積層した積層体を形成するために、一対の電極である、正極２および負極３を複数枚用意し、これらを交互に積層して正極２と負極３との間にはセパレータ４を介在させた素子１と、この素子１に含浸される電解液（図示なし）と、これら素子１および電解液を収容すると共に、素子１と電気的に接続されるコの字状の第１フレーム５および第２フレーム６から構成されている。

正極２および負極３は、例えばアルミニウム箔から成る矩形状の集電体２ａ、３ａの表裏面上に活性炭を主成分とする電極層２ｂ、３ｂを形成したものである。この電極層２ｂ、３ｂを集電体２ａ、３ａへ夫々形成する際、矩形状である集電体２ａ、３ａの対向する一対の両端辺上には、上記電極層２ｂ、３ｂを形成しない集電体表出部であるリード部２ｃ、３ｃを設けるように形成する。

そして矩形状である正極２および負極３それぞれ一対のリード部２ｃ、３ｃが直交するように、正極２および負極３を対向させ、その間にセパレータ４を介在させて複数の正極２および負極３、セパレータ４を積層し、素子１を構成する。その際、正極２および負極３はそれぞれのリード部２ｃ、３ｃが直交関係となるように配置されているため、リード部２ｃ、３ｃは互いに直交関係となるように表出している。

つまり、積層された素子１の積層距離を素子１の高さとすると、本実施例の電気二重層キャパシタに用いられる素子１は略十字状の柱体を形成し、四方の突出した端部はそれぞれ正極２または負極３のリード部２ｃ、３ｃの集合体により構成される。

この素子１を構成するために、上記矩形状などの集電体２ａ、３ａが方形状のものを用いた正極２および負極３を用いる場合、それぞれの電極に形成される電極層２ｂ、３ｂの形状は互いに合同な正方形状とすることが好ましく、かつ、正極２の電極層２ｂが負極３の電極層３ｂとズレ少なく対向していることが望ましい。さらには、本実施例において、各電極を積層する際のズレを考慮すると、電極層３ｂが電極層２ｂの面積より大となる構成が好ましい。これは、充電において電極層２ｂの近傍に電解質アニオンが寄っていくが、電極層３ｂが対向していない場合は特に、電極層２ｂの近傍が酸性となり、これにより電極層２ｂのバインダ材料や、セパレータ４の電極層２ｂと対向した箇所が劣化してしまう可能性があるためである。

なお、素子１を構成するセパレータ４は例えばセルロースなどの紙製のものなど正極２および負極３を絶縁するものであれば特に限定されない。

第１フレーム５は例えばコの字状のアルミニウム板から構成され、対向する一対の接続部５ａとこの一対の接続部５ａを中継する底面部５ｂから構成されている。第１フレーム５は上記素子１の一部を覆うように素子１の下側に位置し、第１フレーム５の一対の接続部５ａの内面が、負極３に設けられたリード部３ｃにより構成された一対の集合体と当接すると共に、接合されている。つまり、リード部３ｃが上記第１電極引出部に該当する。

第２フレーム６は第１フレーム５と同様に例えばコの字状のアルミニウム板から構成され、対向する平板状の一対の接続部６ａとこの一対の接続部６ａを中継する上面部６ｂから構成されている。上記素子１に対してこの第２フレーム６は上記素子１の一部を覆うように、素子１の上側に位置し、第２フレーム６の一対の接続部６ａの内面が、正極２に設けられたリード部２ｃにより構成された一対の集合体と当接すると共に、接合されている。つまり、リード部２ｃが上記第２電極引出部に該当する。

なお、第１フレーム５および第２フレーム６はアルミニウムの他にニッケルや鉄、銅などによって構成されていても良い。

そして、第１フレーム５および第２フレーム６の接合および絶縁については、絶縁部材（図示なし）として例えば変性ポリプロピレンなどを当接する第１フレーム５端辺および第２フレーム６の端辺の間に介在させ、この絶縁部材へ熱を加えて融着させる、もしくは、上記変性ポリプロピレンに代えて、エポキシ系接着剤を塗布し固化させるなどが考えられるが、当接する第１フレーム５および第２フレーム６間の絶縁、封止および固定を行える手段であれば特に限定されない。

図２は、本発明の実施例１における電気二重層キャパシタを示した上面断面図である。

図２のように、第１フレーム５および第２フレーム６を接合する際、さらに本実施例では、充放電時のガス発生による内圧上昇に対して機械的強度を向上させるために、第１フレーム５および第２フレーム６の接続部５ａ、６ａにおいて、接続部６ａの内面上の接続部５ａの周端辺部分が当接する箇所にガイド溝６ｃが形成され、このガイド溝６ｃ内面に接続部５ａの周端辺部分が当接しながら第１フレーム５がガイド溝６ｃ形成方向に沿ってスライド移動し、第２フレーム６と当接し、ガイド溝６ｃ内部に接続部５ａの周端辺部分を埋没した状態で固定されている。

そして、図１のように、接続部５ａの内面には同様に、接続部６ａの周端辺部分が当接する箇所にガイド溝５ｃを形成し、ガイド溝５ｃ内部に埋没した状態で接続部６ａの周端辺部分を固定している。

この構成により、単に絶縁部材が介在して第１フレーム５および第２フレーム６を固定した構成に比べて、金属により構成された溝によって接続部５ａ、６ａが固定されるため、格別に機械的強度が向上する。

図３は、本実施例における電気二重層キャパシタを抜粋して示した正面断面図である。

加えて、図３のように本実施例では、第２フレーム６の上面部６ｂ上において、接続部５ａが当接する箇所に貫通孔６ｄを形成し、この接続部５ａの端辺部分において貫通孔６ｄと対応する箇所に、貫通孔６ｄ内に嵌合させるための突起部５ｄを形成し、この突起部５ｄを貫通孔６ｄへ挿入して嵌合させることにより、第１フレーム５および第２フレーム６を接合する上でさらに機械的強度を高めることができる。

なお、上記ガイド溝５ｃ、６ｃおよび貫通孔６ｄと接続部５ａ、６ａを当接させるために、その間に上記のような絶縁部材を介在させることが当然ながら必要である。上記絶縁を行うために、ガイド溝５ｃ、６ｃや貫通孔６ｄへ絶縁部材としてゴムなどの絶縁性を有した弾性体を予め配設し、接続部５ａ、６ａにより、圧着させる構成であってもよい。

図４は、本実施例における電気二重層キャパシタの斜視図である。

また、図４のように素子１と第１フレーム５または第２フレーム６を接合する際、接続部５ａ、６ａの外表面へ素子１を構成するリード部２ｃ、３ｃの箔の端辺方向に対して垂直方向に溶接痕５ｅ、６ｅがそれぞれ形成されることが好ましい。これは一度の溶接で略全ての集電体２ａまたは集電体３ａと接合箇所を形成することができ、本発明の蓄電装置を作製する上で生産性が高まるためである。そして、本実施例では素子１内部で電解液が分解されるなどによって生じるガスを抜くために、第２フレーム６上に自己復帰型の調圧弁７を設けた。この調圧弁７は、本実施例のように電解液を用いる場合、第１フレーム５および第２フレーム６が接合された後に第１フレーム５および第２フレーム６によって形成される素子１を収容した収容室（図示なし）の内部へ注入される電解液の注入孔（図示なし）を第１フレーム５または第２フレーム６に形成する必要があり、この注入孔を封止するように設けられていることが、部品点数などを減らせることなどから好ましい。

また、この注入孔も電解液が上記収容室内部を流れていくことを考慮すると、第１フレーム５および第２フレーム６において、素子１が対向していない箇所、あるいは素子１が当接していない箇所に形成されていることが好ましい。

これは、上記収容室において上記注入孔の近傍の空間を意図的に空けることにより、電解液の注入をよりスムーズに行うことができるためである。

この構成により、より早く素子１内部の奥深くまで電解液を含浸させることができ生産性を向上させることができる。

このように、正極２および負極３から引き出される電極を夫々の集電体２ａ、３ａにおいて対向する端辺部分にあたるリード部２ｃ、３ｃから引き出すとともに、短絡しないようにリード部２ｃ、３ｃの表出方向を直交させて素子１を形成し、それぞれのリード部２ｃ、３ｃと接続する接続部５ａ、６ａを備えた第１フレーム５および第２フレーム６によって、各電極を引き出すことによって、限られた容積の中で素子１と外部端子の役割を担う第１フレーム５および第２フレーム６の接触面積を増加させることができ、蓄電装置として素子１と第１フレーム５および第２フレーム６との間における低抵抗化を図ることができる。これは、仮に、一辺の長さをｒとした立方体形状を有した同じ容積の空間に内接するように素子を収容した場合、上記一端辺から電流を取り出す従来の巻回状の素子（概算接続面積：π×ｒ²／４）と比べて、本発明の素子１（概算接続面積：ｒ²×２）は、一方の電極において約２．５５倍の接続面積を得ることができるためである。

さらに、上記従来の素子と比べて、本発明の素子１は各電極の集電抵抗を半減させることができる。その理由を以下に詳しく述べる。

図５は本発明の蓄電装置に用いられる素子１を分解して一方の電極における接合箇所および電極内の集電方向を示した分解図である。

図１０（ａ）は従来の蓄電装置に用いられる素子２００を表した斜視図であり、（ｂ）は同素子を分解して一方の電極における接合箇所および電極内の集電方向を示した分解図である。

図１０（ａ）において、従来の素子２００は、巻回方向両端から電流を取り出していくため、この両端部に位置する上記引き出し電極部２０１、２０２において、上記電極引き出し部材（図示なし）と接合される。その際、図１０（ａ）に示される矢印方向へ伸びるようにレーザー溶接などによって接合される。そして、図１０（ｂ）ように、溶接により形成された接合箇所２１０が形成される。この接合箇所２１０は、素子２００が巻回状であるため、巻回軸（図示なし）により近い部分は各溶接箇所２１０の間隔が小さい。しかし、巻回軸から遠い部分は、同時に、集電体端部により構成される略円環の径が大きくなるため、溶接箇所２１０の間隔が広くなってしまう。この際、図１０（ｂ）に示される矢印のように、電極内を流れる電流は、溶接箇所２１０へ到達するために移動する経路が、少なくとも集電体箔の幅の距離Ｗの分だけ要し、加えて、接合箇所２１０の間隔が広い部分はその間隔の距離Ｄだけ移動することを要する。また、特に巻回状の素子２００の最外周近傍に該当する部分は、いくら巻回軸を中心にして放射線状に溶接箇所を増やしても、素子２００最外周近傍に位置する接合箇所２１０の間隔を狭めることは難しい。

上記構成に比べ、図５のように、本発明に用いられる正極２あるいは負極３は、リード部２ｃ、３ｃの一対の端部に溶接箇所１０を有する構成となる。これにより、例えば、図１０（ｂ）の電極の集電体箔の幅と同じ大きさに形成したとしても、各電極の両端に形成された接合箇所１０へ移動しようと電極内部を流れる電流の集電経路は、矢印のように約半分になる。また、上記巻回状の素子２００と異なり、本実施例における素子１は積層される各電極において、接合箇所どうしの間隔が広がることは少ないため、間隔方向に集電経路が増加することを抑えることができると共に、溶接箇所増加によって各接合箇所の間隔を狭めることが容易である。このように本発明の蓄電装置は、素子１内部における集電抵抗を大幅に低減させることができる。

上記のことから、蓄電装置として、出力特性を高めることができる。

加えて、低抵抗化が図れることにより、素子１と第１フレーム５および第２フレーム６との接合箇所における発熱が抑制され、セパレータの炭化や電解液の分解などの性能劣化を抑制させることができる。

なお、本実施例に用いる電解液には、溶媒として、プロピレンカーボネート（ＰＣ）やエチレンカーボネート（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）などのうち少なくとも一つを用いた溶媒に、電解質として例えばテトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレート（ＴＥＡＢＦ₄）や、トリエチルメチルアンモニウムテトラフルオロボレート（ＴＥＭＡＢＦ₄）、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート（ＥＭＩＢＦ₄）、１−エチル−２、３−ジメチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート（ＥＤＭＩＢＦ₄）、１、２、３−トリメチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート（ＴＭＩＢＦ₄）及び１、３−ジメチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート（ＤＭＩＢＦ₄）などのうち少なくとも一つを用いることができるが、特に溶媒、電解質を限定するものではない。

上記のように電解液として用いることに限らず、溶媒中にバインダを含ませ、ゲル状のものを用いた構成や、固体状の電解質を用いた構成であってもよい。

また、集電体２ａ、３ａに用いられる材料は、上記のようにアルミニウムに限定されず、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、珪素、鉄、銀、鉛、ニッケル、銅、白金、金や、これらの合金を用いてもよい。

また、電極層２ｂ、３ｂには上記のように活性炭のような炭素材料の他に、カルボキシメチルセルロースのアンモニウム塩やポリテトラフルオロエチレンなどのバインダやアセチレンブラックなどの導電剤が含まれた方が活性炭どうしの距離の短縮や導電性を向上させることができるため、素子１としてより低抵抗化を図ることができる。

本実施例では、第１フレーム５が負極と接続し、素子１の下側に位置し、第２フレーム６が正極と接続し、素子１の上側に位置する構成を説明したが、これに限定されず、接続する電極やフレームの位置が逆であってもよい。

以下に、図面を用いながら本発明の実施例２および請求項４に記載の発明の説明を行うが、本発明は下記の内容に限定されない。また、上記実施例１と同じ構成要素については実施例１と同じ符号を付与して説明を行う。

図６は本実施例における電気二重層キャパシタに用いられる第１フレーム５と負極１３が当接する様子を示したイメージ図である。

本実施例では、図６のように負極１３の集電体１３ａの両端のリード部１３ｃの距離が第１フレーム５の一対の接続部５ａの距離より長くしている。

この構成により、接続部５ａの内面とリード部１３ｃを当接させる時に、本実施例における集電体１３ａは、リード部１３ｃが収まらないため、接続部５ａの内面に圧接されたリード部１３ｃどうしが折曲がって重なり合った状態（スウェージ部１３ｄ）で接続部５ａの内面と当接する構成となる。

この構成により本実施例における電気二重層キャパシタは、リード部３ｃの端部のみが当接し接合される実施例１と比べ、リード部１３ｃの端部を押圧しながら当接するようにスウェージ部１３ｄを形成することにより、リード部１３ｃの端部付近の集電体１３ａは重なるように押し倒され、この結果第１フレーム５の接続部５ａとリード部１３ｃとの接触面積が大となり、前記スウェージ部１３ｄにおいては集電体１３ａが密集した（集電体１３ａどうしの隙間が狭まり密度が大きい）状態となるため、レーザー溶接による集電体１３ａの溶断の防止や、第１フレーム５の接続部５ａに孔が開くことを防止することができ、ものつくりの信頼性を向上させることができるものである。

また、リード部１３ｃにおいてより容易にスウェージ部１３ｄを形成するために、予めリード部１３ｃ上に屈曲部分（図示なし）、もしくは切り込み（図示なし）などを入れ、第２フレーム６、もしくは第１フレーム５にスライド挿入することにより得てもよいし、もしくは、上記屈曲部分、切り込みからリード部１３ｃの端までを優先的に折り曲げるなど行ってもよい。

なお、リード部１３ｃに上記屈曲部分を形成する方法として、例えば、リード部１３ｃの所望の位置にローラー（図示なし）などを押し当てることにより、リード部１３ｃ側の電極層１３ｂの端辺と平行方向に形成する方法などがある。

また、リード部１３ｃに上記切り込みを形成する方法として、例えば、リード部１３ｃの端辺を形成するスリット加工と同時にカットローラー（図示なし）などを押し当てることでリード部１３ｃ側の電極層１３ｂの端辺に対して平行方向にリード部１３ｃ上に形成する方法などがある。

なお、本実施例では負極１３および接続部５ａを用いて説明を行ったが、実施例１における正極２と接続部６ａとの間においても同様の構成を用いて、同様にものつくりの信頼性を向上させることができるものである。

以下に、図面を用いて実施例３と請求項１３に記載の発明について説明を行うが、以下の内容に限定されない。

図７は本実施例における電気二重層キャパシタに用いられる素子２１を形成する様子を示した分解斜視図である。

図８（ａ）は本実施例における電気二重層キャパシタに用いられる素子２１と第１フレーム２５と第２フレーム２６の上面断面図であり、図８（ｂ）は実施例１における電気二重層キャパシタに用いられる素子１の上面断面図である。

図７のように、本実施例における電気二重層キャパシタは、実施例１において方形箔状であった正極２および負極３のリード部２ｃ、３ｃに対して、接続部５ａ、６ａと当接する端辺が円弧状となるようにリード部２２ｃ、２３ｃを形成したものである。

これにより、接続部５ａ、６ａが平板状だった実施例１に対して、本実施例の正極２２および負極２３に形成されたリード部２２ｃ、２３ｃの形状に即して曲面を形成する構成となる。そして、第１フレーム５および第２フレーム６によりブロック体を形成した実施例１に対して、本実施例は、電気二重層キャパシタの側面に該当する第１フレーム２５、第２フレーム２６の接続部２５ａ、２６ａの少なくとも一部に曲面が形成された蓄電装置を形成することができる。

これは、これら曲面の内表面には接続部２５ａ、２６ａとしてリード部２２ｃ、２３ｃと電気的に接続した接合箇所が形成されている。この接合箇所は、本発明の蓄電装置を使用して充放電した場合、蓄電装置内部で発生した熱が内部から外部へ伝わる際に、熱の伝達経路となる。そして、蓄電装置の外表面の中で特に温度が高くなるこの接合箇所を積極的に冷却して、冷却効率を高めることができるためである。

このように接続部２５ａ、２６ａに曲面が形成された本実施例における電気二重層キャパシタは、複数個並列に配置してユニットを形成し、接続部２５ａ、２６ａを側面として冷媒を用いて冷却など行う場合、各本実施例の電気二重層キャパシタの並列方向に上記冷媒を流すと、冷媒は各本実施例の電気二重層キャパシタの有する接続部２５ａ、２６ａの曲面に従って、この曲面の外周を覆うように通過していく。

図８（ｂ）のように、実施例１などの様にブロック体の電気二重層キャパシタを構成すると、このブロック体の電気二重層キャパシタを複数個並列させてユニットを構成する場合、容積効率を考慮して平面である各接続部５ａ、６ａが対向し、近接するように並列させることが一般的である。このようにブロック体の電気二重層キャパシタによってユニットを構成すると、他の接続部５ａ、６ａと対向していない接続部５ａ、６ａの外表面が、冷媒によって優先的に冷却されることになる。これに対して、本実施例のように素子２１との接合箇所が曲面である電気二重層キャパシタは、図８（ａ）のように、実施例１のようなブロック体の電気二重層キャパシタに比べて、側面が曲面であるため表面積が拡大し、かつ、冷媒が通過するスペースの確保が容易となるため電気二重層キャパシタの冷却性能を高めることができ、これにより、電気二重層キャパシタの信頼性を高めることができる。

なお、上記実施例１〜３において構成要素として説明された第１フレーム５および第２フレーム６は一対の接続部５ａ、６ａを備えた略コの字状の金属部材であったが、この構成に限定されず、素子１の２方向の両端から各電極がそれぞれ引き出される構成に対して少なくとも一対の接続部を備え、２箇所から引き出される電極を一括して外部回路へ引き出す構成を有していれば、蓄電装置の低抵抗化という本発明の格別の効果を奏するものである。

従って、上記第１フレーム５または第２フレーム６の一方が有底状のケース状の金属部材であってもよく、また、第１フレーム５および第２フレーム６を外部端子としてだけ用い、素子１および電解質を収容する樹脂または金属部材などの外装体を、別途設けてもよい。

しかし、これらの構成をとる場合、第１フレーム５および第２フレーム６が直接当接しないように絶縁を十分に行う必要がある。

なお、本発明は電気二重層キャパシタに限定されることはなく、電解質のカチオンとしてリチウムイオンを用い、負極の電極層に含まれる炭素材料、あるいはカチオンと合金化が可能である金属にリチウムを吸蔵させ、かつ、正極は電気二重層キャパシタの正極を用いて充放電を行う電気化学キャパシタや、同様に、リチウム二次電池を始めとする夫々の電極層の集電部材として金属部材を主に用いた蓄電池に応用しても上記のような蓄電装置として低抵抗化の実現という格別な効果を奏することができる。

以上のように、本発明における蓄電装置は、シート状の正極および負極がセパレータを介在させた状態で積層された素子であるとともに、正極および負極が対向する両端から表出された電極引出部をそれぞれ備え、それぞれの一対である一方の電極引出部から電極を引き出す一対の第１の接続部を有した第１フレームおよび一対である他方の電極引出部から電極を引き出す一対の第２の接続部を有した第２フレームを少なくとも備えた構成であり、この一対の接続部を備えた第１フレームおよび第２フレームによって、従来それぞれの電極箔において一方から引き出された電極を、２箇所から引き出すことによって、限られた空間の中で素子の各一対の電極引出部と外部端子の役割を担う第１フレームおよび第２フレームの接触面積を増やし、蓄電装置として低抵抗化を図ることができる。

本発明における蓄電装置は、シート状である各電極の対向する両端からそれぞれの電極を引き出す素子と、このシート状の電極から電極を引き出す一対の接続部を備えた第１フレームおよび第２フレームを少なくとも備え、これにより、素子から第１フレームおよび第２フレームを用いて電極を引き出す際の接触面積を増やし、低抵抗化が達成されたものである。

従って、本発明における蓄電装置は、短時間でより多くの電力を取り出すことを要する電子機器や電気自動車などの移動体での利用が期待される。

１、２１ 素子
２、２２ 正極
２ａ、３ａ、１３ａ 集電体
２ｂ、３ｂ、１３ｂ 電極層
２ｃ、３ｃ、１３ｃ、２２ｃ、２３ｃ リード部
３、１３、２３ 負極
１３ｄ スウェージ部
４ セパレータ
５、２５ 第１フレーム
５ａ、６ａ、２５ａ、２６ａ 接続部
５ｂ 底面部
５ｃ、６ｃ ガイド溝
５ｄ 突起部
５ｅ、６ｅ 溶接痕
６、２６ 第２フレーム
６ｂ 上面部
６ｄ 貫通孔
７ 調圧弁
１０ 接合箇所

Claims (13)

1. シート状の一対の電極の間にセパレータを介在させて積層され、外周面の対向する２箇所に形成されて一方の電極から電極を引き出す第１電極引出部と、この第１電極引出部を除いた外周面の対向する２箇所に形成されて他方の電極から電極を引き出す第２電極引出部を備えた素子と、この素子の内部に含まれた電解質と、前記素子に形成された一対の第１電極引出部に夫々接合された一対の接続部を有した第１フレームと、前記素子に形成された第２電極引出部に夫々接合された一対の接続部を有した第２フレームとを少なくとも備えた蓄電装置。
2. 前記第１、２フレームがそれぞれ、平面部の両端をそれぞれ折り曲げて対向した一対の接続部が形成されたコの字型の金属材料から成り、これら第１、２フレームが有する夫々の接続部の位置が９０度転回した状態で、かつ、互いの接続部を繋ぐ前記平面部の内面が対向するように配設され、前記第１フレームの一対の接続部が前記第１電極引出部に夫々接合されると共に、前記第２フレームの一対の接続部が前記素子の第２電極引出部に夫々接合された請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記素子と接合された第１、２フレームの周端辺部が互いに当接して前記素子を収容する収容室が形成され、これら第１、２フレームの当接する箇所へ絶縁部が形成され、この絶縁部を介して第１、２フレームが互いに当接した請求項２に記載の蓄電装置。
4. 前記第１、２フレームが互いに当接した箇所において、一方のフレームに凸部が形成されると共に、他方のフレームに凹部が形成され、前記凸部が前記凹部に挿入されて前記第１、２フレームが互いに当接した請求項３に記載の蓄電装置。
5. 前記他方のフレームに形成された凹部がガイド溝であると共に、前記一方のフレームに形成された凸部が前記接続部の端辺であり、前記ガイド溝の内部に前記端辺の一部が埋没して当接した請求項４に記載の蓄電装置。
6. 前記第１、２フレームが互いに当接した箇所において、一方のフレームに凸部が形成されると共に、他方のフレームに貫通孔が形成され、前記凸部が前記貫通孔に嵌合されて前記第１フレームならびに第２フレームが互いに当接した請求項３に記載の蓄電装置。
7. 前記素子は複数枚の前記一対の電極がその間に前記セパレータを介在させた状態で交互に積層されて構成された請求項１に記載の蓄電装置。
8. 前記一対の電極が夫々、シート状の金属から成る集電体と、この集電体の表面に形成された電極部から成り、前記正極および前記負極夫々に備えられた集電体の対向する端辺に前記電極部が形成されない一対の集電体表出部が形成され、これら一対の集電体表出部がそれぞれ、前記第１電極引出部または前記第２電極引出部である請求項１〜７いずれか一つに記載の蓄電装置。
9. 前記第１、２フレームに夫々形成された一対の接続部の対向距離が、前記一対の電極が有する集電体の電極引き出し方向両端の距離より小さい請求項８に記載の蓄電装置。
10. 前記一対の電極に形成された電極部に活性炭が含まれた請求項８に記載の蓄電装置。
11. 前記一対の電極のうち負極に形成された電極部にはカチオンが吸蔵された炭素材料が含まれ、前記正極に形成された電極部にはアニオンを吸脱着する活性炭が含まれ、前記カチオンと前記アニオンからなる電解質が有機溶媒とともに電解液を構成した請求項８に記載の蓄電装置。
12. 前記電解質は溶媒に含まれて電解液を構成すると共に、前記第１フレームまたは第２フレームの前記平面部において、前記素子と当接していない箇所に貫通孔が形成された請求項２に記載の蓄電装置。
13. 前記一対の電極それぞれに形成された集電体表出部の前記接続部と当接する端辺が円弧状である請求項８に記載の蓄電装置。

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