JP2012182468A - 電気化学デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電素子全体としての耐電圧特性が低下したり寿命が低下したりする等の不具合を生じることを確実に抑制できる電気化学デバイスを提供する。
【解決手段】蓄電素子１０は、下からの順に第１電極シート１１、セパレートシート１４、第２電極シート１２、セパレートシート１４、第３電極シート１３となるように重ね合わせた積層体を基準線ＶＳＬに沿って折り曲げて重ね合わせた形態を有しており、該形態にあって第１電極シート１１の集電極層１１ａ及び分極性電極層１１ｂと、第２電極シート１２の集電極層１２ａ及び分極性電極層１２ｂと、第３電極シート１３の集電極層１３ａ及び分極性電極層１３ｂと、２枚のセパレートシート１４は、それぞれ折り曲げ箇所を通じて連続している。
【選択図】図９

Description

本発明は、蓄電素子をパッケージ内に封入した構造を備える電気化学デバイスに関する。

この種の電気化学デバイスとして代表的な電気二重層キャパシタの蓄電素子は、一般に、集電極層、分極性電極層、セパレートシート、分極性電極層、集電極層………集電極層、分極性電極層、セパレートシート、分極性電極層、集電極層が順に重なった層構造を有している（特許文献１を参照）。即ち、集電極層、分極性電極層、セパレートシート、分極性電極層及び集電極層によって１つの充放電セルが構成されていると考えると、蓄電素子は１対のリードに対して複数の充放電セルが電気的に並列接続された等価回路で表すことができる。

このような電気二重層キャパシタにあっては、蓄電素子に電圧を印加すると該電圧に応じた電界が生じ、該電界に準じた電気力線が発生する。この電気力線は各分極性電極層のエッジに密集するため、該エッジの電気力線密度はこれ以外の部位に比べて高くなる。また、電気力線は正極側から負極側に向かうものであるため、例えば最も外側に正極側の分極性電極層が位置しその内側に負極側の分極性電極層が位置するときには、これら分極性電極層のエッジに最も高い電気力線密度が現れる。

要するに、前記層構造を有する蓄電素子にあっては、各分極性電極層のエッジにおける電気力線密度が高くなることを原因として損傷等のダメージが生じ易く、該ダメージを原因として蓄電素子全体としての耐電圧特性が低下したり寿命が低下する等の不具合を生じる恐れがある。

特許文献２には電気二重層キャパシタ用の蓄電素子としてＵ字形に折り曲げた集電極層を用いたものが開示されているが、該集電極層に形成された２つの分極性電極層は分離していることから、該蓄電素子をもってしても前記不具合を避けることは難しい。

具体的な説明は省略するが、前述の電気二重層キャパシタの蓄電素子と略同構造の蓄電素子を有するリチウムイオンキャパシタやレドックスキャパシタやリチウムイオン電池等の他の電気化学デバイスにおいても前記同様の不具合を生じる恐れがあることは言うまでもない。

特開２００２−０１５９５４号公報 特開平０８−０６４４７９号公報

本発明の目的は、蓄電素子全体としての耐電圧特性が低下したり寿命が低下したりする等の不具合を生じることを確実に抑制できる電気化学デバイスを提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、蓄電素子をパッケージ内に封入した構造を備える電気化学デバイスであって、前記蓄電素子は、集電極層と該集電極層の少なくとも一面に形成された分極性電極層を有する２以上の電極シートが分極性電極層間にセパレートシートを介在して積み重ねられた物を基準線に沿って折り曲げて重ね合わせた形態を有し、該形態にあって各電極シートの集電極層及び分極性電極層とセパレートシートはそれぞれ折り曲げ箇所を通じて連続しており、前記２以上の電極シートのうち、一方極性として用いられる電極シートの集電極層の両端には前記形態において互いに向き合うリード接続部が設けられていて、且つ、該リード接続部は前記セパレートシートを介して相互に結合され、他方極性として用いられる電極シートの集電極層の両端には前記形態において前記電極シートのリード接続部と非接触位置で互いに向き合うリード接続部が設けられていて、且つ、該リード接続部は前記セパレートシートを介して相互に結合されている、ことをその特徴とする。

この電気化学デバイスによれば、蓄電素子は積み重ねられた物を基準線に沿って折り曲げて重ね合わせた形態を有していて、各電極シートの集電極層及び分極性電極層とセパレートシートはそれぞれ折り曲げ箇所を通じて連続しているため、従前の蓄電素子と断面上の層構造は同じであっても、各分極性電極層におけるエッジ領域を従前の蓄電素子に比べて減らすことができる。

要するに、従前の蓄電素子にあっては該蓄電素子に電圧を印加したときに各分極性電極層のエッジにおける電気力線密度が高くなることを原因として損傷等のダメージが生じ易く、該該ダメージを原因として蓄電素子全体としての耐電圧特性が低下したり寿命が低下する等の不具合を生じる恐れがあるが、前記蓄電素子にあっては各分極性電極層におけるエッジ領域を従前の蓄電素子に比べて減らすことができるため、前記ダメージが生じることを効果的に抑制し、該ダメージを原因として蓄電素子全体としての耐電圧特性が低下したり寿命が低下したりする等の不具合を生じることを確実に抑制することができる。

本発明によれば、蓄電素子全体としての耐電圧特性が低下したり寿命が低下したりする等の不具合を抑制できる電気化学デバイスを提供することができる。

本発明の前記目的とそれ以外の目的と、構成特徴と、作用効果は、以下の説明と添付図面によって明らかとなる。

図１（Ａ）は本発明を適用した電気二重層キャパシタの上面図、図１（Ｂ）は同左面図、図１（Ｃ）は同前面図である。 図２（Ａ）は第１電極シートの上面図、図２（Ｂ）は同左面図である。 図３（Ａ）は第２電極シートの上面図、図２（Ｂ）は同左面図である。 図４（Ａ）は第３電極シートの上面図、図４（Ｂ）は同左面図である。 図５（Ａ）はセパレートシートの上面図、図４（Ｂ）は同左面図である。 図６（Ａ）〜図６（Ｄ）は第１電極シート、第２電極シート、第３電極シート及びセパレートシートの作成方法を示す図である。 図７（Ａ）は第１電極シート、第２電極シート、第３電極シート及びセパレートシートを積み重ねた状態を示す上面図、図７（Ｂ）は同左面図である。 図８（Ａ）は図７（Ａ）に示した積み重ね物を折り曲げて重ね合わせた状態を示す上面図、図８（Ｂ）は同拡大左面図である。 図９（Ａ）は図８（Ａ）に示した折り曲げ物のリード接続部を相互結合した状態を示す上面図、図９（Ｂ）は同拡大左面図、図９（Ｃ）は図９（Ｂ）のＳ１−Ｓ１線に沿う拡大断面図である。 図１０（Ａ）は図９（Ａ）に示した蓄電素子にリードを結合した状態を示す上面図、図１０（Ｂ）は同左面図である。 図１１（Ａ）はパッケージシートの上面図、図１１（Ｂ）は同左面図、図１１（Ｃ）は図１１（Ｂ）のＸ１部分の拡大断面図である。 図１２はパッケージシートの凹部に蓄電素子を挿入した状態を示す上面図である。 図１３はパッケージシートを折り曲げて重ね合わせた状態を示す上面図である。 図１４は図１３に示したパッケージ中間品の左側部分及び右側部分をヒートシールした状態を示す上面図である。 図１５は図１４に示したパッケージ中間品の前側部分をヒートシールした状態を示す上面図である。 図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）は電極シートの集電極層に位置ずれ防止突起を設けた例を示す図９（Ｃ）対応の拡大断面図である。 図１７（Ａ）は本発明を適用したリチウムイオンキャパシタの上面図、図１７（Ｂ）は同左面図、図１７（Ｃ）は同前面図である。 図１８（Ａ）は第１電極シートの上面図、図１８（Ｂ）は同左面図である。 図１９（Ａ）は第２電極シートの上面図、図１９（Ｂ）は同左面図である。 図２０（Ａ）はセパレートシートの上面図、図２０（Ｂ）は同左面図である。 図２１（Ａ）〜図２１（Ｃ）は第１電極シート、第２電極シート及びセパレートシートの作成方法を示す図である。 図２２（Ａ）は第１電極シート、第２電極シート及びセパレートシートを積み重ねた状態を示す上面図、図２２（Ｂ）は同左面図である。 図２３（Ａ）は図２２（Ａ）に示した積み重ね物を折り曲げて重ね合わせた状態を示す上面図、図２３（Ｂ）は同拡大左面図である。 図２４（Ａ）は図２３（Ａ）に示した折り曲げ物のリード接続部を相互結合した状態を示す上面図、図２４（Ｂ）は同拡大左面図、図２４（Ｃ）は図２４（Ｂ）のＳ２−Ｓ２線に沿う拡大断面図である。 図２５（Ａ）は図２４（Ａ）に示した蓄電素子にリードを結合した状態を示す上面図、図２５（Ｂ）は同左面図である。 図２６（Ａ）はパッケージシートの上面図、図２６（Ｂ）は同左面図、図２６（Ｃ）は図２６（Ｂ）のＸ２部分の拡大断面図である。 図２７はパッケージシートの凹部に蓄電素子を挿入した状態を示す上面図である。 図２８はパッケージシートを折り曲げて重ね合わせた状態を示す上面図である。 図２９は図２８に示したパッケージ中間品の右側部分及び前側部分をヒートシールした状態を示す上面図である。 図３０は図２９に示したパッケージ中間品の左側部分をヒートシールした状態を示す上面図である。

［第１実施形態］
図１〜図１５は本発明を電気二重層キャパシタに適用した実施形態を示す。この電気二重層キャパシタは、蓄電素子１０と、該蓄電素子１０に接続された一対のリード２０と、該一対のリード２０の一部が露出するように蓄電素子１０を封入したパッケージ３０と、を備えている。

尚、以下の説明では、説明の便宜上、図１（Ａ）の手前、奥、右、左、下、及び上をそれぞれ上、下、前、後、左、及び右と称すると共に、他の図のこれらに相当する向きをそれぞれ上、下、前、後、左、及び右と称する。

先ず、図２〜図９を引用して、蓄電素子１０の構成並びに作成方法について説明する。

蓄電素子１０の作成に際しては、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示す第１電極シート１１と、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示す第２電極シート１２と、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示す第３電極シート１３と、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すセパレートシート１４と、を用意する。

第１電極シート１１は、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、所定の前後寸法Ｌ１１及び左右寸法Ｗ１１を有する長方形状の集電極層１１ａと、該集電極層１１ａの上面全域に塗工等の手法によって形成された分極性電極層１１ｂを有する（尚、図面には分極性電極層１１ｂの前端及び後端が各リード接続部１１ａ１に多少入り込んだものを示してある）。集電極層１１ａはアルミニウムや白金等の導電材から成り、その厚さは５〜５０μｍである。分極性電極層１１ｂはＰＡＳ（ポリアセン系有機半導体）や活性炭等の活物質から成り、その厚さは１０〜５０μｍである。また、集電極層１１ａの前後方向両端の右側には、長方形状のリード接続部１１ａ１が、該集電極層１１ａと同じ厚さで一体に設けられている。

第２電極シート１２は、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、前記前後寸法Ｌ１１と同じ前後寸法Ｌ１２と前記左右寸法Ｗ１１と同じ左右寸法Ｗ１２とを有する長方形状の集電極層１２ａと、該集電極層１２ａの上面全域及び下面全域に塗工等の手法によって形成された分極性電極層１２ｂを有する（尚、図面には分極性電極層１２ｂの前端及び後端が各リード接続部１２ａ１に多少入り込んだものを示してある）。集電極層１２ａの材質及び厚さは前記集電極層１１ａと同じであり、各分極性電極層１２ｂの材質及び厚さは前記分極性電極層１１ｂと同じである。また、集電極層１２ａの前後方向両端の左側には、前記リード接続部１１ａ１と同一形状のリード接続部１２ａ１が、該集電極層１２ａと同じ厚さで一体に設けられている。

第３電極シート１３は、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、前記前後寸法Ｌ１１と同じ前後寸法Ｌ１３と前記左右寸法Ｗ１１と同じ左右寸法Ｗ１３とを有する長方形状の集電極層１３ａと、該集電極層１３ａの下面全域に塗工等の手法によって形成された分極性電極層１３ｂを有する（尚、図面には分極性電極層１３ｂの前端及び後端がリード接続部各１３ａ１に多少入り込んだものを示してある）。集電極層１３ａの材質及び厚さは前記集電極層１１ａと同じであり、分極性電極層１３ｂの材質及び厚さは前記分極性電極層１１ａと同じである。また、集電極層１３ａの前後方向両端の右側には、前記リード接続部１１ａ１と同一形状のリード接続部１３ａ１が、前記リード接続部１１ａ１と同一位置に、且つ、該集電極層１３ａと同じ厚さで一体に設けられている。

つまり、第１電極シート１１の集電極層１１ａ（リード接続部１１ａ１を除く）の上面視形状と、第２電極シート１２の集電極層１２ａ（リード接続部１２ａ１を除く）の上面視形状と、第３電極シート１３の集電極層１３ａ（リード接続部１３ａ１を除く）の上面視形状は、互いに同じである。

また、第１電極シート１１の分極性電極層１１ｂの上面視形状と、第２電極シート１２の下面側の分極性電極層１２ｂの下面視形状は、互いに同じである。第２電極シート１２の上面側の分極性電極層１２ｂの上面視形状は、第３電極シート１３の分極性電極層１３ｂの下面視形状は、互いに同じである。図から分かるように、第２電極シート１２の上面側の分極性電極層１２ｂと第３電極シート１３の分極性電極層１３ｂは、第１電極シート１１の分極性電極層１１ｂを左右方向或いは前後方向に１８０度反転させた形状となっている。

さらに、第１電極シート１１の集電極層１１ａ（リード接続部１１ａ１を含む）と分極性電極層１１ｂは、図２（Ａ）に示した前後方向中央の基準線ＶＳＬを境として線対称形を成している。第２電極シート１２の集電極層１２ａ（リード接続部１２ａ１を含む）と各分極性電極層１２ｂは、図３（Ａ）示した前後方向中央の基準線ＶＳＬを境として線対称形を成している。第３電極シート１３の集電極層１３ａ（リード接続部１３ａ１を含む）と分極性電極層１３ｂは、図４（Ａ）に示した前後方向中央の基準線ＶＳＬを境として線対称形を成している。

セパレートシート１４は、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、前記前後寸法Ｌ１１よりも僅かに大きな前後寸法Ｌ１４と前記左右寸法Ｗ１１よりも僅かに大きな左右寸法Ｗ１４とを有する長方形状を成す。セパレートシート１４はセルロース系シートやプラスチック系シート等のイオン透過シートから成り、その厚さは１０〜５０μｍ前後である。

先に述べた第１電極シート１１、第２電極シート１２、第３電極シート１３及びセパレートシート１４のそれぞれは、図６（Ａ）〜図６（Ｄ）に示すように、材料シートＢＳ１〜ＢＳ４を仮想線ＰＬ１〜ＰＬ４に沿って切断してその内側部分を抜き取る方法によって簡単に得ることができる。図から分かるように、第１電極シート１１用の材料シートＢＳ１は帯状集電極層の上面に帯状分極性電極層が形成されたものであり、第２電極シート１２用の材料シートＢＳ２は帯状集電極層の上面及び下面に帯状分極性電極層が形成されたものであり、第３電極シート１３用の材料シートＢＳ３は帯状集電極層の下面に帯状分極性電極層が形成されたものである。

蓄電素子１０（図９（Ａ）及び図１（Ａ）を参照）を作成するときには、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように、先に用意された第１電極シート１１、第２電極シート１２、第３電極シート１３及び２枚のセパレートシート１４を、下からの順序が、第１電極シート１１、セパレートシート１４、第２電極シート１２、セパレートシート１４、第３電極シート１３となるように積み重ねる。

この積み重ね時には、第１電極シート１１、第２電極シート１２及び第３電極シート１３の集電極層１１ａ、１２ａ及び１３ａの外縁が積み重ね方向で一致し、且つ、第１電極シート１１及び第３電極シート１３のリード接続部１１ａ１及び１３ａ１の外縁が積み重ね方向で一致するようにする。また、２枚のセパレートシート１４の外縁が各集電極層１１ａ、１２ａ及び１３ａの外縁から外側に突出し、且つ、各セパレートシート１４の外縁が積み重ね方向で一致するようにする。さらに、第１電極シート１１、第２電極シート１２及び第３電極シート１３の各リード接続部１１ａ１、１２ａ１及び１３ａ１の各セパレートシート１４からの突出長さが同じになるようにする。

これにより、第１電極シート１１の分極性電極層１１ｂと第２電極シート１２の下側の分極性電極層１２ｂが下側のセパレートシート１４に密着し、第２電極シート１２の上側の分極性電極層１２ｂと第３電極シート１３の分極性電極層１３ｂが上側のセパレートシート１４に密着した積み重ね物（符号無し）が得られる。

続いて、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示すように、図７（Ａ）に示した積み重ね物の前後方向中央よりも左側部分を同図の基準線ＶＳＬに沿って上側に折り曲げ、該左側部分を右側部分に重ね合わせる。

この重ね合わせ時には、第１電極シート１１及び第３電極シート１３の各リード接続部１１ａ１及び１３ａ１の外縁が重ね合わせ方向で一致するようにすると共に、第２電極シート１２の各リード接続部１２ａ１の外縁が重ね合わせ方向で一致するようにする。

これにより、第１電極シート１１、第２電極シート１２、第３電極シート１３及び２枚のセパレートシート１４が基準線ＶＳＬを境として約１８０度の角度で２つ折りされていて、第１電極シート１１の各リード接続部１１ａ１と第３電極シート１３の各リード接続部１３ａ１とが向き合い、且つ、第２電極シート１２の各リード接続部１２ａ１が向き合った形態を有する折り曲げ物（符号無し）が得られる。

続いて、図９（Ａ）〜図９（Ｃ）に示すように、図８（Ａ）に示した折り曲げ物にあって、互いに向き合う第１電極シート１１の各リード接続部１１ａ１と第３電極シート１３の各リード接続部１３ａ１とを重ね合わせ、その左右方向両側の２箇所をスポット溶接や超音波溶接やカシメ等の手法によって直接的に接合して、各リード接続部１１ａ１及び１３ａ１を相互結合する（接合箇所ＷＰ１を参照）。また、各リード接続部１１ａ１及び１３ａ１と非接触位置において互いに向き合う第２電極シート１２の各リード接続部１２ａ１を重ね合わせ、その左右方向両側の２箇所をスポット溶接や超音波溶接やカシメ等の手法によって直接的に接合して、各リード接続部１２ａ１を相互結合する（接合箇所ＷＰ１を参照）。

これにより、第１電極シート１１、第２電極シート１２、第３電極シート１３及び２枚のセパレートシート１４が基準線ＶＳＬを境として約１８０度の角度で２つ折りされていて、第１電極シート１１の各リード接続部１１ａ１と第３電極シート１３の各リード接続部１３ａ１とが相互結合され、且つ、第２電極シート１２の各リード接続部１２ａ１が相互結合された形態を有する蓄電素子１０が得られる。

ところで、図２〜図９（図１０も同様）にあっては、図示の便宜上、第１電極シート１１の集電極層１１ａ及び分極性電極層１１ｂの厚さと、第２電極シート１２の集電極層１２ａ及び各分極性電極層１２ｂの厚さと、第３電極シート１３の集電極層１３ａ及び分極性電極層１３ｂの厚さと、セパレートシート１４の厚さを、それぞれ実際のものよりも厚く示した関係から、図７（Ｂ）、図８（Ｂ）、図９（Ｂ）及び図９（Ｃ）の上下寸法（全体厚さ）も実際のものよりも厚くなっている。

しかしながら、第１電極シート１１の集電極層１１ａ及び分極性電極層１１ｂの厚さと、第２電極シート１２の集電極層１２ａ及び各分極性電極層１２ｂの厚さと、第３電極シート１３の集電極層１３ａ及び分極性電極層１３ｂの厚さと、各セパレートシート１４の厚さは５〜５０μｍの範囲内にあるため、例えば各層全ての平均値を３０μｍと仮定した場合でも、実際上の図７（Ｂ）の上下寸法（全体厚さ）は２７０μｍとなり、図８（Ｂ）、図９（Ｂ）及び図９（Ｃ）の上下寸法（全体厚さ）は５４０μｍとなる。

要するに、図９（Ａ）に示した蓄電素子１０の実際上の上下寸法（全体厚さ）は１０００μｍにも満たないため、図９（Ｂ）に示した折り曲げ形態にあっては、折り曲げ箇所の外面曲率半径は図示したものよりもかなり小さく、折り曲げたときに各リード接続部１１ａ１、１２ａ１及び１３ａ１に前後方向の位置ずれも殆ど生じない。また、積み重ね物を折り曲げるときに、各集電極層１１ａ、１２ａ及び１３ａから各分極性電極層１１ｂ、１２ｂ及び１３ｂが剥離することも無いし、各分極性電極層１１ｂ、１２ｂ及び１３ｂと各セパレートシート１４との密着が解かれることも無い。さらに、各集電極層１１ａ、１２ａ及び１３ａと各分極性電極層１１ｂ、１２ｂ及び１３ｂと各セパレートシート１４は折り曲げを許容する可撓性を有するため、これらが折り曲げ箇所で割れることも無い。

また、図９（Ｂ）にあっては、図示の便宜上、折り曲げ形態における各リード接続部１１ａ１及び１３ａ１の結合と各リード接続部１２ａ１の結合とを説明するために、一部のリード接続部を引き延ばして示してあるが、先の説明から理解できるように、実際上はこのような引き延ばし無しにリード接続部の結合を行える。

次に、図１０を引用して、リード２０の構成及び蓄電素子１０への接続方法について説明する。

リード２０を蓄電素子１０に接続するに際しては、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示すリード２０を用意する。このリード２０は、アルミニウムや白金や銅等の導電材から短冊状に形成されており、その厚さは５０〜１００μｍである。因みに、リード２０の端部表面には、該リード２０の電極パッド等への接続を容易とするための金属膜を電解メッキ等の手法によって形成しておいても良い。また、リード２０の表面の後記パッケージシート３１のシール領域３１ｃの前側部分に対応する箇所には、後記シール層ＬＡ３と同じ材料から成るシール補強材２１が該箇所を囲むように設けられている。このシール補強材２１は、リード２０を２枚のシート状物で挟み込む方法や、リード２０を１枚のシート状物で囲む方法や、リード２０の表面に液状物を塗布する方法等によって形成されている。

続いて、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示すように、先に結合された各リード接続部１１ａ１及び１３ａ１の上に一方のリード２０の一端を置き、該一端をスポット溶接や超音波溶接やカシメ等の手法によって直接的に接合して、先に結合された各リード接続部１１ａ１及び１３ａ１にリード２０を結合する（接合箇所ＷＰ２を参照）。また、先に結合された各リード接続部１２ａ１の上に他方のリード２０の一端を置き、該一端をスポット溶接や超音波溶接やカシメ等の手法によって直接的に接合して、先に結合された各リード接続部１２ａ１にリード２０を結合する（接合箇所ＷＰ２を参照）。

図１０（Ａ）に示したように、各リード２０としてリード接続部１１ａ１、１２ａ１及び１３ａ１よりも左右寸法が小さいものを用い、左右の接合箇所ＷＰ１の内側に接合箇所ＷＰ２が位置し、且つ、これら接合箇所ＷＰ１及びＷＰ２が一直線に並ぶようにすれば、接合領域が重なることによる結合不良の不具合を抑制して個々の結合を的確に行えるし、左右の接合箇所ＷＰ１と接合箇所ＷＰ２との間の電気的抵抗、即ち、一方のリード２０と集電極層１１ａ及び１３ａとの間の電気抵抗と、他方のリード２０と集電極層１２ａとの間の電気抵抗を、それぞれ低減することができる。

次に、図１１〜図１５を引用して、パッケージ３０の構成及び作成方法について説明する。

パッケージ３０の作成に際しては、図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）に示すパッケージシート３１を用意する。このパッケージシート３１は、図１１（Ｃ）に示すように、保護層ＬＡ１、バリア層ＬＡ２及びシール層ＬＡ３が順にラミネートされた３層のラミネートフィルムから成る。保護層ＬＡ１はナイロンやポリエチレンフタレート等の耐熱性プラスチックから成り、その厚さは１０〜５０μｍである。バリア層ＬＡ２はアルミニウム等の金属或いは金属酸化物から成り、その厚さは１０〜５０μｍである。シール層ＬＡ３はポリプロピレンや変性ポリプロピレン等の熱可塑性プラスチックから成り、その厚さは３０〜５０μｍである。

このパッケージシート３１は、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示すように、所定の前後寸法Ｌ３１及び左右寸法Ｗ３１を有する長方形状を成し、前後方向中央よりも右側部分に直方体形状の張出部３１ａを有し、その内側に相似形状の凹部３１ｂを有する。凹部３１ｂの深さは前記蓄電素子１０の上下寸法（全体厚さ）よりも僅かに大きく、その上面視輪郭は該蓄電素子１０の上面視輪郭よりも僅かに大きい。パッケージシート３１の前後方向中央よりも右側部分において凹部３１ｂが存しない部分はシール領域３１ｃであり、該パッケージシート３１にあってはその上面側にシール層ＬＡ３が位置する。

パッケージ３０（図１（Ａ）〜図１（Ｃ）を参照）を作成するときには、図１２に示すように、図１０（Ａ）に示したリード２０付き蓄電素子１０の蓄電素子１０を凹部３１ｂ内に挿入すると共に、各リード２０のシール補強材２１をシール領域３１ｃの前側部分の上に置く。各シール補強材２１の前後寸法はシール領域３１ｃの前側部分の前後寸法よりも多少大きく形成されているため、蓄電素子１０を凹部３１ｂ内に挿入するときには、各シール補強材２１の前端がシール領域３１ｃの前側部分の前端よりも僅かに外側に突出するようにする。

続いて、図１３に示すように、図１２に示したパッケージシート３１の前後方向中央よりも左側部分を同図の基準線ＶＳＬに沿って上側に折り曲げ、該左側部分を右側部分に重ね合わせる。

これにより、パッケージシート３１の左側部分のシール層ＬＡ３が右側部分のシール領域３１ｃのシール層ＬＡ３と向き合った形態を有するパッケージ中間品（符号無し）が得られる。

続いて、図１４に示すように、図１３に示したパッケージ中間品を上下反転させてからその左側部分及び右側部分に熱を加えて互いに向き合うシール層ＬＡ３をヒートシールし、そして、ヒートシールされた左側部分及び右側部分を上側に折り曲げてから該折り曲げ部分３１ｄに再度熱を加えてヒートシールの確実性を高める（ヒートシール箇所ＨＳを参照）。

続いて、図１５に示すように、図１４に示したパッケージ中間品のヒートシールされていない前側部分を通じ、適当な注入器具を用いて電解液ＥＳ（例えば、プロピレンカーボネイト（溶媒）に硼弗化トリエチルメチルアンモニウム（溶質）を加えたもの）を凹部３１ｂ内に注入する。そして、注入後にパッケージ中間品の前側部分に熱を加えて互いに向き合うシール層ＬＡ３を各シール補強材２１を挟んでヒートシールする（ヒートシール箇所ＨＳを参照）。

これにより、蓄電素子１０が電解液ＥＳと共にパッケージ３０内に封入された構造を備える電気二重層キャパシタ（図１（Ａ）〜図１（Ｃ）を参照）が得られる。

ところで、パッケージシート３１のシール層ＬＡ３はそれ自体の厚さがさほど大きいものではないため、パッケージ中間品の前側部分をヒートシールするときの溶融状態如何では、リード２０とバリア層ＬＡ２とが接触してしまう恐れがある。

しかしながら、パッケージ中間品の前側部分を各シール補強材２１を挟んでヒートシールすれば、各シール補強材２１の厚さ分だけシール層ＬＡ３の実質的厚さを増加できるため、ヒートシールするときに各リード２０とバリア層ＬＡ２とが接触することを確実に回避できる。

前述の電気二重層キャパシタの蓄電素子１０は、図７（Ａ）に示した積み重ね物を基準線ＶＳＬに沿って折り曲げて重ねあわせた形態（図９（Ｂ）を参照）を有していて、第１電極シート１１の集電極層１１ａ及び分極性電極層１１ｂと、第２電極シート１２の集電極層１２ａ及び各分極性電極層１２ｂと、第３電極シート１３の集電極層１３ａ及び分極性電極層１３ｂと、２枚のセパレートシート１４は、それぞれ折り曲げ箇所を通じて連続している。そのため、従前の蓄電素子と断面上の層構造は同じであっても、各分極性電極層１１ｂ、１２ｂ及び１３ｂにおけるエッジ領域を従前の蓄電素子に比べて減少することができる。

要するに、従前の蓄電素子にあっては該蓄電素子に電圧を印加したときに各分極性電極層のエッジにおける電気力線密度が高くなることを原因として損傷等のダメージが生じ易く、該該ダメージを原因として蓄電素子全体としての耐電圧特性が低下したり寿命が低下する等の不具合を生じる恐れがある。しかしながら、前記蓄電素子１０にあっては各分極性電極層１１ｂ、１２ｂ及び１３ｂにおけるエッジ領域を従前の蓄電素子に比べて減らすことができるため、前記ダメージが生じることを効果的に抑制し、該ダメージを原因として蓄電素子１０全体としての耐電圧特性が低下したり寿命が低下したりする等の不具合を生じることを確実に抑制することができる。

また、前述の電気二重層キャパシタの蓄電素子１０は、集電極層、分極性電極層、セパレートシート、分極性電極層及び集電極層によって１つの充放電セルが構成されていると考えた場合、図９（Ｃ）に示した層構造からすれば該蓄電素子１０は４つの充放電セルを有するようにも見える。しかしながら、蓄電素子１０は図９（Ｂ）に示した折り曲げ形態を有していて、第１電極シート１１の集電極層１１ａ及び分極性電極層１１ｂと、第２電極シート１２の集電極層１２ａ及び各分極性電極層１２ｂと、第３電極シート１３の集電極層１３ａ及び分極性電極層１３ｂと、２枚のセパレートシート１４は、それぞれ折り曲げ箇所を通じて連続しているため、蓄電素子１０は１対のリード２０に対して２つの充放電セルが並列に電気的に接続された等価回路で表すことができる。

要するに、従前の蓄電素子と断面上の層構造は同じであっても充放電セルの数を１／２に減らすことができるので、充放電セルの数を減らして充放電特性のバラツキ範囲を制限することができる。依って、充放電特性のバラツキによる弊害、具体的には充放電特性が良好な充放電セルに充放電が偏って該充放電セルに物理化学的ダメージが蓄積し、該ダメージによって蓄電素子全体としての充放電特性が低下したり寿命が低下したりする等の不具合を生じることを確実に抑制することができる。

さらに、前述の電気二重層キャパシタの蓄電素子１０は、図９（Ｂ）に示した折り曲げ形態を有することに加え、第１電極シート１１の各リード接続部１１ａ１と第３電極シート１３の各リード接続部１３ａ１を相互結合され、第２電極シート１２の各リード接続部１２ａ１を相互結合されている。

つまり、蓄電素子１０の最も外側に位置する第１電極シート１１の分極性電極層１１ｂはその内側のセパレートシート１４に密着し、該セパレートシート１４は第２電極シート１２の一方の分極性電極層１２ｂに密着し、該第２電極シート１２の他方の分極性電極層１２ｂはその内側のセパレートシート１４に密着し、該セパレートシート１４は第３電極シート１３の分極性電極層１３ｂに密着していることも相俟って、第１電極シート１１の各リード接続部１１ａ１と第３電極シート１３の各リード接続部１３ａ１とを相互結合し、且つ、第２電極シート１２の各リード接続部１２ａ１を相互結合することによって、該蓄電素子１０を構成する第１電極シート１１、第２電極シート１２、第３電極シート１３及び各セパレートシート１４の前後方向及び左右方向の相対位置を的確に定めることができる。

要するに、蓄電素子１０を構成する第１電極シート１１、第２電極シート１２、第３電極シート１３及び２枚のセパレートシート１４は相互に位置ずれが生じ難くなっているため、電気二重層キャパシタを製造する過程や、製造後の電気二重層キャパシタを使用する過程等において、前記位置ずれを原因として蓄電素子１０の形が崩れたりその充放電特性が劣化することを確実に抑制することができる。

図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）は第１電極シート１１及び第３電極シート１３の少なくとも一方と第２電極シート１２に位置ずれ防止突起を設けた例をそれぞれ示す。

図１６（Ａ）に示した蓄電素子１０-1にあっては、第１電極シート１１の集電極層１１ａの外縁に分極性電極層１１ｂの厚さよりも高さが大きな位置ずれ防止突起１１ａ２が設けられ、第２電極シート１２の集電極層１２ａの外縁に分極性電極層１２ｂの厚さよりも高さが大きな位置ずれ防止突起１２ａ２が設けられ、第３電極シート１３の集電極層１３ａの外縁に分極性電極層１３ｂの厚さよりも高さが大きな位置ずれ防止突起１３ａ２が設けられている。これら位置ずれ防止突起１１ａ２、１２ａ２及び１３ａ２は外縁に沿って連続した形状でも外縁に沿って連続しない形状でも良いが、２次元的な位置ずれを防止するには外縁の少なくとも２箇所に設けられていることが望ましい。

同図から分かるように、第１電極シート１１の位置ずれ防止突起１１ａ２は隣接するセパレートシート１４に非貫通状態で食い込んでおり、第２電極シート１２の位置ずれ防止突起１２ａ２は隣接するセパレートシート１４に非貫通状態で食い込んでおり、第３電極シート１３の位置ずれ防止突起１３ａ２は隣接するセパレートシート１４に非貫通状態で食い込んでいる。図面には、上から２層目と３層目に現れるセパレートシート１４に上下方向で向き合うように位置ずれ防止突起１２ａ２及び１３ａ２が食い込んでいるが、食い込み深さを調整することによって位置ずれ防止突起１２ａ２及び１３ａ２が相互に接触することを回避している。

図１６（Ｂ）に示した蓄電素子１０-2にあっては、第１電極シート１１の集電極層１１ａの外縁に分極性電極層１１ｂの厚さよりも高さが大きな位置ずれ防止突起１１ａ２が設けられ、第２電極シート１２の集電極層１２ａの外縁に分極性電極層１２ｂの厚さよりも高さが大きな位置ずれ防止突起１２ａ２が設けられており、第３電極シート１３の集電極層１３ａには位置ずれ防止突起は設けられていない。これら位置ずれ防止突起１１ａ２及び１２ａ２は外縁に沿って連続した形状でも外縁に沿って連続しない形状でも良いが、２次元的な位置ずれを防止するには外縁の少なくとも２箇所に設けられていることが望ましい。

同図から分かるように、第１電極シート１１の位置ずれ防止突起１１ａ２は隣接するセパレートシート１４に非貫通状態で食い込んでおり、第２電極シート１２の位置ずれ防止突起１２ａ２は隣接するセパレートシート１４に非貫通状態で食い込んでおり、第３電極シート１３の位置ずれ防止突起１３ａ２は隣接するセパレートシート１４に非貫通状態で食い込んでいる。第３電極シート１３の集電極層１３ａに位置ずれ防止突起を設けていない理由は、先に述べたように第１電極シート１１の集電極層１１ａと第３電極シート１３の集電極層１３ａの前後方向及び左右方向の相対位置が各々のリード接続部１１ａ１及び１３ａ１を相互に結合することによって定められていることにある。

前記の位置ずれ防止突起１１ａ２、１２ａ２及び１３ａ２の形成には、集電極層１１ａ、１２ａ及び１３ａの外縁に適当な加工治具を押し当てて該外縁を変形させる手法の他、図６（Ａ）〜図６（Ｃ）で説明した作成方法において仮想線ＰＬ１〜ＰＬ３に沿う切断に押し切り刃を用い、集電極層１１ａ、１２ａ及び１３ａの外縁に押し切りに伴うダレを生じさせる手法等が採用できる。

図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）に示した突起食い込み構造を採用すれば、蓄電素子１０-1及び１０-2を構成する第１電極シート１１、第２電極シート１２、第３電極シート１３及び２枚のセパレートシート１４の相互位置ずれをより確実に防止することができるので、電気二重層キャパシタを製造する過程や、製造後の電気二重層キャパシタを使用する過程等において、前記位置ずれを原因として蓄電素子１０-1及び１０-2の形が崩れたりその充放電特性が劣化することをより確実に防止することができる。

前記位置ずれ防止突起の向きは図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）に限定されるものではなく、例えば、第２電極シート１２の集電極層１２ａの左右方向一方の位置ずれ防止突起１２ａ２を下向きとし左右方向他方を上向きにしても良く、また、第３電極シート１３の集電極層１３ａの左右方向一方の位置ずれ防止突起１３ａ２を下向きとし左右方向他方を上向きにして下向きの位置ずれ防止突起１３ａ２を対向する集電極層１３ａに食い込ませるようにしても良い。

［第２実施形態］
図１７〜図３０は本発明をリチウムイオンキャパシタに適用した実施形態を示す。このリチウムイオンキャパシタは、蓄電素子４０と、該蓄電素子４０に接続された一対のリード２０と、該一対のリード２０の一部が露出するように蓄電素子１０を封入したパッケージ５０と、を備えている。

尚、以下の説明では、説明の便宜上、図１７（Ａ）の手前、奥、右、左、下、及び上をそれぞれ上、下、前、後、左、及び右と称すると共に、他の図のこれらに相当する向きをそれぞれ上、下、前、後、左、及び右と称する。また、リード２０及びシール補強材２１の構成は第１実施形態で述べたものを同じであるため、同一符号を用いて説明する。

先ず、図１８〜図２５を引用して、蓄電素子４０の構成並びに作成方法について説明する。

蓄電素子４０の作成に際しては、図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）に示す第１電極シート４１と、図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）に示す第２電極シート４２と、図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）に示すセパレートシート４３と、を用意する。

第１電極シート４１は、図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）に示すように、所定の前後寸法Ｌ４１及び左右寸法Ｗ４１を有する長方形状の集電極層４１ａと、該集電極層４１ａの上面の前後方向の両端部分を除く領域に塗工等の手法によって形成された分極性電極層４１ｂを有する。この分極性電極層４１ｂの前後寸法Ｌ４１ｂは前記前後寸法Ｌ４１よりも僅かに小さい。集電極層４１ａは銅等の導電材から成り、その厚さは５〜５０μｍである。分極性電極層４１ｂはグラファイト等のリチウムイオンを可逆的に担持可能な物質から成り、その厚さは５０〜１００μｍである。また、集電極層４１ａの前後方向両端の右側には、長方形状のリード接続部４１ａ１が、該集電極層４１ａと同じ厚さで一体に設けられている。

第２電極シート４２は、図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）に示すように、前記前後寸法Ｌ４１ｂよりも僅かに小さい前後寸法Ｌ４２と前記左右寸法Ｗ４１よりも僅かに小さい左右寸法Ｗ４２とを有する長方形状の集電極層４２ａと、該集電極層４２ａの下面全域に塗工等の手法によって形成された分極性電極層４２ｂを有する。因みに、集電極層４２ａの前後寸法Ｌ４２と前記前後寸法Ｌ４１ｂとの差と、左右寸法Ｗ４２と前記左右寸法Ｗ４１との差は、実寸において０．３〜２．０ｍｍ程度である。集電極層４２ａはアルミニウム等の導電材から成り、その厚さは５〜１００μｍである。分極性電極層４２ｂは活性炭等のリチウムイオンを可逆的に担持可能な物質から成り、その厚さは５〜２００μｍである。また、集電極層４２ａの前後方向両端の左側には、前記リード接続部４１ａ１よりも左右寸法（幅）が狭く、且つ、前後寸法が大きい長方形状のリード接続部４２ａ１が、該集電極層４２ａと同じ厚さで一体に設けられている。前側のリード接続部４２ａ１の前端と後側のリード接続部４２ａ１の後端との距離は、前記第１電極シート４１における前側のリード接続部４１ａ１の前端と後側のリード接続部４１ａ１の後端との距離と同じである。

つまり、第１電極シート４１の集電極層４１ａ（リード接続部４１ａ１を除く）の上面視形状は、第２電極シート４２の集電極層４２ａ（リード接続部４２ａ１を除く）の上面視形状よりも大きい。また、第１電極シート４１の分極性電極層４１ｂの上面視形状は、第２電極シート４２の分極性電極層４２ｂの下面視形状よりも大きい。

さらに、第１電極シート４１の集電極層４１ａ（リード接続部４１ａ１を含む）と分極性電極層４１ｂは、図１８（Ａ）に示した前後方向中央の基準線ＶＳＬを境として線対称形を成している。第２電極シート４２の集電極層４２ａ（リード接続部４２ａ１を含む）と分極性電極層４２ｂは、図１９（Ａ）示した前後方向中央の基準線ＶＳＬを境として線対称形を成している。

セパレートシート４３は、図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）に示すように、前記前後寸法Ｌ４１よりも僅かに大きな前後寸法Ｌ４３と前記左右寸法Ｗ４１よりも僅かに大きな左右寸法Ｗ４３とを有する長方形状を成す。セパレートシート４３はセルロース系シートやプラスチック系シート等のイオン透過シートから成り、その厚さは１０〜５０μｍ前後である。

先に述べた第１電極シート４１、第２電極シート４２及びセパレートシート４３のそれぞれは、図２１（Ａ）〜図２１（Ｃ）に示すように、材料シートＢＳ１１〜ＢＳ１３を仮想線ＰＬ１１〜ＰＬ１３に沿って切断してその内側部分を抜き取る方法によって簡単に得ることができる。図から分かるように、第１電極シート４１用の材料シートＢＳ１１は帯状集電極層の上面に帯状分極性電極層が形成されたものであり、第２電極シート４２用の材料シートＢＳ１２は帯状集電極層の上面に帯状分極性電極層が形成されたものである。

蓄電素子４０（図２４（Ａ）及び図１７（Ａ）を参照）を作成するときには、図２２（Ａ）及び図２２（Ｂ）に示すように、先に用意された第１電極シート４１、第２電極シート４２及びセパレートシート４３を、下からの順序が、第１電極シート４１、セパレートシート４３、第２電極シート４２となるように積み重ねる。

この積み重ね時には、第１電極シート４１の分極性電極層４１ｂの外縁が第２電極シート４２の分極性電極層４２ｂの外縁よりも外側に突出するようにすると共に、セパレートシート４３の外縁が第１電極シート４１の集電極層４１ａの外縁から外側に突出するようにする。また、第１電極シート４１及び第２電極シート４２の各リード接続部４１ａ１及び４２ａ１のセパレートシート４３からの突出長さが同じになるようにする。

これにより、第１電極シート４１の分極性電極層４１ｂと第２電極シート４２の分極性電極層４２ｂがセパレートシート４３に密着した積み重ね物（符号無し）が得られる。

続いて、図２３（Ａ）及び図２３（Ｂ）に示すように、図２２（Ａ）に示した積み重ね物の前後方向中央よりも左側部分を同図の基準線ＶＳＬに沿って上側に折り曲げ、該左側部分を右側部分に重ね合わせる。

この重ね合わせ時には、第１電極シート４１の各リード接続部４１ａ１の外縁が重ね合わせ方向で一致するようにすると共に、第２電極シート４２の各リード接続部４２ａ１の外縁が重ね合わせ方向で一致するようにする。

これにより、第１電極シート４１、第２電極シート４２及びセパレートシート４３が基準線ＶＳＬを境として約１８０度の角度で２つ折りされていて、第１電極シート１１の各リード接続部１１ａ１が向き合い、且つ、第２電極シート１２の各リード接続部１２ａ１が向き合った形態を有する折り曲げ物（符号無し）が得られる。

続いて、図２４（Ａ）〜図２４（Ｃ）に示すように、図２３（Ａ）示した折り曲げ物にあって、互いに向き合う第１電極シート４１の各リード接続部４１ａ１を重ね合わせ、その左右方向両側の２箇所をセパレートシート４３を介在させたままスポット溶接や超音波溶接やカシメ等の手法によって直接的に接合して、各リード接続部４１ａ１を相互結合する（接合箇所ＷＰ１１を参照）。また、各リード接続部４１ａ１と非接触位置において互いに向き合う第２電極シート４２の各リード接続部４２ａ１を重ね合わせ、その左右方向両側の２箇所をセパレートシート４３を介在させたままスポット溶接や超音波溶接やカシメ等の手法によって直接的に接合して、各リード接続部４２ａ１を相互結合する（接合箇所ＷＰ１１を参照）。

続いて、図２４（Ａ）に示すように、第１電極シート４１の集電極層４１ａの上面に、リチウムドープ用のリチウムシート４４を圧着等の手法によって貼り付ける。

これにより、第１電極シート４１、第２電極シート４２及びセパレートシート４３が基準線ＶＳＬを境として約１８０度の角度で２つ折りされていて、第１電極シート４１の各リード接続部４１ａ１が相互結合され、且つ、第２電極シート１２の各リード接続部１２ａ１が相互結合された形態を有する蓄電素子４０が得られる。

ところで、図１８〜図２４（図２５も同様）にあっては、図示の便宜上、第１電極シート４１の集電極層４１ａ及び分極性電極層４１ｂの厚さと、第２電極シート４２の集電極層４２ａ及び各分極性電極層４２ｂの厚さと、セパレートシート４３の厚さを、それぞれ実際のものよりも厚く示した関係から、図２２（Ｂ）、図２３（Ｂ）、図２４（Ｂ）及び図２４（Ｃ）の上下寸法（全体厚さ）も実際のものよりも厚くなっている。

しかしながら、第１電極シート４１の集電極層４１ａ及び分極性電極層４１ｂの厚さと、第２電極シート４２の集電極層４２ａ及び分極性電極層４２ｂの厚さと、セパレートシート４３の厚さは５〜２００μｍの範囲内にあるため、例えば各層全ての平均値を６０μｍと仮定した場合でも、実際上の図２２（Ｂ）の上下寸法（全体厚さ）は３００μｍとなり、図２３（Ｂ）、図２４（Ｂ）及び図２４（Ｃ）の上下寸法（全体厚さ）は６００μｍとなる。

要するに、図２４（Ａ）に示した蓄電素子４０の実際上の上下寸法（全体厚さ）は１０００μｍにも満たないため、図２４（Ｂ）に示した折り曲げ形態にあっては、折り曲げ箇所の外面曲率半径は図示したものよりもかなり小さく、折り曲げたときに各リード接続部４１ａ１及び４２ａ１に前後方向の位置ずれも殆ど生じない。また、積み重ね物を折り曲げるときに、各集電極層４１ａ及び４２ａから各分極性電極層４１及び４２ｂが剥離することも無いし、各分極性電極層４１ｂ及び４２ｂとセパレートシート４３との密着が解かれることも無い。さらに、各集電極層４１ａ及び４２ａと各分極性電極層４１ｂ及び４２ｂとセパレートシート４３は折り曲げを許容する可撓性を有するため、これらが折り曲げ箇所で割れることも無い。

また、図２４（Ｂ）にあっては、図示の便宜上、折り曲げ形態における各リード接続部４１ａ１の結合と各リード接続部４２ａ１の結合とを説明するために、一部のリード接続部を引き延ばして示してあるが、先の説明から理解できるように、実際上はこのような引き延ばし無しにリード接続部の結合を行える。

次に、図２５を引用して、リード２０の構成及び蓄電素子４０への接続方法について説明する。

リード２０を蓄電素子４０に接続するに際しては、図２５（Ａ）及び図２５（Ｂ）に示すリード２０を用意する。このリード２０は、アルミニウムや白金や銅等の導電材から短冊状に形成されており、その厚さは５０〜１００μｍである。因みに、リード２０の端部表面には、該リード２０の電極パッド等への接続を容易とするための金属膜を電解メッキ等の手法によって形成しておいても良い。また、リード２０の表面の後記パッケージシート５１のシール領域５１ｃの前側部分に対応する箇所には、後記シール層ＬＡ３と同じ材料から成るシール補強材２１が該箇所を囲むように設けられている。このシール補強材２１は、リード２０を２枚のシート状物で挟み込む方法や、リード２０を１枚のシート状物で囲む方法や、リード２０の表面に液状物を塗布する方法等によって形成されている。

続いて、図２５（Ａ）及び図２５（Ｂ）に示すように、先に結合された各リード接続部４１ａ１のセパレートシート４３から突出する部分の上に一方のリード２０の一端を置き、該一端をスポット溶接や超音波溶接やカシメ等の手法によって直接的に接合して、先に結合された各リード接続部４１ａ１にリード２０を結合する（接合箇所ＷＰ１２を参照）。また、先に結合された各リード接続部４２ａ１のセパレートシート４３から突出した部分の上に他方のリード２０の一端を置き、該一端をスポット溶接や超音波溶接やカシメ等の手法によって直接的に接合して、先に結合された各リード接続部４２ａ１にリード２０を結合する（接合箇所ＷＰ１２を参照）。

次に、図２６〜図３０を引用して、パッケージ５０の構成及び作成方法について説明する。

パッケージ５０の作成に際しては、図２６（Ａ）〜図２６（Ｃ）に示すパッケージシート５１を用意する。このパッケージシート５１は、図２６（Ｃ）に示すように、保護層ＬＡ１、バリア層ＬＡ２及びシール層ＬＡ３が順にラミネートされた３層のラミネートフィルムから成る。保護層ＬＡ１はナイロンやポリエチレンフタレート等の耐熱性プラスチックから成り、その厚さは１０〜５０μｍである。バリア層ＬＡ２はアルミニウム等の金属或いは金属酸化物から成り、その厚さは１０〜５０μｍである。シール層ＬＡ３はポリプロピレンや変性ポリプロピレン等の熱可塑性プラスチックから成り、その厚さは３０〜５０μｍである。

このパッケージシート５１は、図２６（Ａ）及び図２６（Ｂ）に示すように、所定の前後寸法Ｌ５１及び左右寸法Ｗ５１を有する長方形状を成し、前後方向中央よりも右側部分に直方体形状の張出部５１ａを有し、その内側に相似形状の凹部５１ｂを有する。凹部５１ｂの深さは前記蓄電素子４０の上下寸法（全体厚さ）よりも僅かに大きく、その上面視輪郭は該蓄電素子４０の上面視輪郭よりも僅かに大きい。パッケージシート５１の前後方向中央よりも右側部分において凹部５１ｂが存しない部分はシール領域５１ｃであり、該パッケージシート５１にあってはその上面側にシール層ＬＡ３が位置する。

パッケージ５０（図１７（Ａ）〜図１７（Ｃ）を参照）を作成するときには、図２７に示すように、図２５（Ａ）に示したリード２０付き蓄電素子４０の蓄電素子４０を凹部５１ｂ内に挿入すると共に、各リード２０のシール補強材２１をシール領域５１ｃの前側部分の上に置く。各シール補強材２１の前後寸法はシール領域５１ｃの前側部分の前後寸法よりも多少大きく形成されているため、蓄電素子４０を凹部５１ｂ内に挿入するときには、各シール補強材２１の前端がシール領域５１ｃの前側部分の前端よりも僅かに外側に突出するようにする。

続いて、図２８に示すように、図２７に示したパッケージシート５１の前後方向中央よりも左側部分を同図の基準線ＶＳＬに沿って上側に折り曲げ、該左側部分を右側部分に重ね合わせる。

これにより、パッケージシート５１の左側部分のシール層ＬＡ３が右側部分のシール領域５１ｃのシール層ＬＡ３と向き合った形態を有するパッケージ中間品（符号無し）が得られる。

続いて、図２９に示すように、図２８に示したパッケージ中間品を上下反転させてからその右側部分に熱を加えて互いに向き合うシール層ＬＡ３をヒートシールすると共に、該前側部分に熱を加えて互いに向き合うシール層ＬＡ３を各シール補強材２１を挟んでヒートシールする（ヒートシール箇所ＨＳを参照）。

続いて、図３０に示すように、図２９に示したパッケージ中間品のヒートシールされていない左側部分を通じ、適当な注入器具を用いて電解液ＥＳ（例えば、プロピレンカーボネイト（溶媒）に六弗化リン酸リチウム（溶質）を加えたもの）を凹部５１ｂ内に注入する。そして、注入後にシール領域５１ｃの左側部分に熱を加えて互いに向き合うシール層ＬＡ３をヒートシールする（ヒートシール箇所ＨＳを参照）。

これにより、蓄電素子４０が電解液ＥＳと共にパッケージ５０内に封入された構造を備えるリチウムイオンキャパシタ（図１７（Ａ）〜図１７（Ｃ）を参照）が得られる。

ところで、パッケージシート５１のシール層ＬＡ３はそれ自体の厚さがさほど大きいものではないため、パッケージ中間品の前側部分をヒートシールするときの溶融状態如何では、リード２０とバリア層ＬＡ２とが接触してしまう恐れがある。

しかしながら、パッケージ中間品の前側部分を各シール補強材２１を挟んでヒートシールすれば、各シール補強材２１の厚さ分だけシール層ＬＡ３の実質的厚さを増加できるため、ヒートシールするときに各リード２０とバリア層ＬＡ２とが接触することを確実に回避できる。

前述のリチウムイオンキャパシタの蓄電素子４０は、図２２（Ａ）に示した積み重ね物を基準線ＶＳＬに沿って折り曲げて重ねあわせた形態（図２４（Ｂ）を参照）を有していて、第１電極シート４１の集電極層４１ａ及び分極性電極層４１ｂと、第２電極シート４２の集電極層４２ａ及び分極性電極層４２ｂと、セパレートシート４３は、それぞれ折り曲げ箇所を通じて連続している。そのため、従前の蓄電素子と断面上の層構造は同じであっても、各分極性電極層４１ｂ及び４２ｂにおけるエッジ領域を従前の蓄電素子に比べて減らすことができる。

要するに、従前の蓄電素子にあっては該蓄電素子に電圧を印加したときに各分極性電極層のエッジにおける電気力線密度が高くなることを原因として損傷等のダメージが生じ易く、該該ダメージを原因として蓄電素子全体としての耐電圧特性が低下したり寿命が低下する等の不具合を生じる恐れがある。しかしながら、前記蓄電素子４０にあっては各分極性電極層４１ｂ及び４２ｂにおけるエッジ領域を従前の蓄電素子に比べて減らすことができるため、前記ダメージが生じることを効果的に抑制し、該ダメージを原因として蓄電素子４０全体としての耐電圧特性が低下したり寿命が低下したりする等の不具合を生じることを確実に抑制することができる。

また、前述のリチウムイオンキャパシタの蓄電素子４０は、集電極層、分極性電極層、セパレートシート、分極性電極層及び集電極層によって１つの充放電セルが構成されていると考えた場合、図２４（Ｃ）に示した層構造からすれば該蓄電素子４０は２つの充放電セルを有するようにも見える。しかしながら、蓄電素子４０は図２４（Ｂ）に示した折り曲げ形態を有していて、第１電極シート４１の集電極層４１ａ及び分極性電極層４１ｂと、第２電極シート４２の集電極層４２ａ及び各分極性電極層４２ｂと、セパレートシート４３は、それぞれ折り曲げ箇所を通じて連続しているため、蓄電素子４０は１対のリード２０に対して１つの充放電セルが電気的に接続された等価回路で表すことができる。

要するに、従前の蓄電素子と断面上の層構造は同じであっても充放電セルの数を１／２に減らすことができるので、充放電セルの数を減らして充放電特性のバラツキ範囲を制限することができる。依って、充放電特性のバラツキによる弊害、具体的には充放電特性が良好な充放電セルに充放電が偏って該充放電セルに物理化学的ダメージが蓄積し、該ダメージによって蓄電素子全体としての充放電特性が低下したり寿命が低下したりする等の不具合を生じることを確実に抑制することができる。

さらに、前述のリチウムイオンキャパシタの蓄電素子４０は、図２４（Ｂ）に示した折り曲げ形態を有することに加え、第１電極シート４１の各リード接続部４１ａ１をセパレートシート４３を介して相互結合され、第２電極シート４２の各リード接続部４２ａ１がセパレートシート４３を介して相互結合されている。

つまり、蓄電素子４０の最も外側に位置する第１電極シート４１の分極性電極層４１ｂはその内側のセパレートシート４３に密着し、該セパレートシート４３は第２電極シート４２の分極性電極層４２ｂに密着していることも相俟って、第１電極シート４１の各リード接続部４１ａ１をセパレートシート４３を介して相互結合し、且つ、第２電極シート４２の各リード接続部４２ａ１をセパレートシート４３を介して相互結合することによって、該蓄電素子４０を構成する第１電極シート４１、第２電極シート４２及びセパレートシート４３の前後方向及び左右方向の相対位置を的確に定めることができる。

要するに、蓄電素子４０を構成する第１電極シート４１、第２電極シート４２及びセパレートシート４３は相互に位置ずれが生じ難くなっているため、リチウムイオンキャパシタを製造する過程や、製造後のリチウムイオンキャパシタを使用する過程等において、前記位置ずれを原因として蓄電素子４０の形が崩れたりその充放電特性が劣化することを確実に抑制することができる。

尚、図示を省略したが、図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）に示した位置ずれ防止突起１１ａ２、１２ａ２及び１３ａ２と同様の位置ずれ防止突起を第１電極シート３１の集電極層３１ａの外縁と第２電極シート４２の集電極層４２ａの外縁の両方、或いは、第１電極シート３１の集電極層３１ａの外縁のみに設ければ、第１電極シート４１、第２電極シート４２及びセパレートシート４３の相互位置ずれをより確実に防止することができるので、リチウムイオンキャパシタを製造する過程や、製造後のリチウムイオンキャパシタを使用する過程等において、前記位置ずれを原因として蓄電素子の形が崩れたりその充放電特性が劣化することをより確実に防止することができる。

［他の実施形態］
（１）第１実施形態では、第１電極シート１１、セパレートシート１４、第２電極シート１２、セパレートシート１４、第３電極シート１３の順に重ね合わせて得た積層体を折り曲げて重ね合わせることで蓄電素子１０を構成したものを示し、第２実施形態では、第１電極シート４１、セパレートシート４３、第２電極シート４２の順に重ね合わせて得た積層体を折り曲げて重ね合わせることで蓄電素子１０を構成したものを示したが、折り曲げる前の積層体のシート数は第１実施形態に示した積層体（図７（Ｂ）を参照）よりも増加しても良い。

例えば、第１電極シート１１、セパレートシート１４、第２電極シート１２、セパレートシート１４、第２電極シート１２のリード接続部１２ａ１の位置を第１電極シート１１のリード接続部１１ａ１の位置に変更した電極シート、セパレートシート１４、第３電極シート１３のリード接続部１３ａ１の位置を第２電極シート１２のリード接続部１２ａ１の位置に変更した電極シートの順に重ね合わせたものを折り曲げて重ね合わせれば、充放電セルが３つの蓄電素子を構成することができ、且つ、前記同様の作用、効果を得ることができる。

（２）本発明を電気二重層キャパシタに適用したものを第１実施形態として示し、本発明をリチウムイオンキャパシタに適用したものを第２実施形態として示したが、略同構造の蓄電素子を有する他の電気化学デバイス、例えばレドックスキャパシタやリチウムイオン電池等にも本発明は適用可能で、該適用により前記同様の作用及び効果を得ることができる。

１０，１０-1，１０-2…蓄電素子、１１…第１電極シート、１１ａ…集電極層、１１ａ１…リード接続部、１１ａ２…位置ずれ防止突起、１１ｂ…分極性電極層、１２…第２電極シート、１２ａ…集電極層、１２ａ１…リード接続部、１２ａ２…位置ずれ防止突起、１２ｂ…分極性電極層、１３…第３電極シート、１３ａ…集電極層、１３ａ１…リード接続部、１３ａ２…位置ずれ防止突起、１３ｂ…分極性電極層、１４…セパレートシート、ＷＰ１…接合箇所、２０…リード、２１…シール補強材、ＷＰ２…接合箇所、３１…パッケージシート、３１ａ…張出部、３１ｂ…凹部、３１ｃ…シール領域、３１ｄ…折り曲げ部分、ＨＳ…ヒートシール箇所、ＥＳ…電解液、４０…蓄電素子、４１…第１電極シート、４１ａ…集電極層、４１ａ１…リード接続部、４１ｂ…分極性電極層、４２…第２電極シート、４２ａ…集電極層、４２ａ１…リード接続部、４２ｂ…分極性電極層、４３…セパレートシート、ＷＰ１１…接合箇所、ＷＰ１２…接合箇所、５１…パッケージシート、５１ａ…張出部、５１ｂ…凹部、５１ｃ…シール領域。

Claims (3)

1. 蓄電素子をパッケージ内に封入した構造を備える電気化学デバイスであって、
   前記蓄電素子は、集電極層と該集電極層の少なくとも一面に形成された分極性電極層を有する２以上の電極シートが分極性電極層間にセパレートシートを介在して積み重ねられた物を基準線に沿って折り曲げて重ね合わせた形態を有し、該形態にあって各電極シートの集電極層及び分極性電極層とセパレートシートはそれぞれ折り曲げ箇所を通じて連続しており、
   前記２以上の電極シートのうち、一方極性として用いられる電極シートの集電極層の両端には前記形態において互いに向き合うリード接続部が設けられていて、且つ、該リード接続部は前記セパレートシートを介して相互に結合され、他方極性として用いられる電極シートの集電極層の両端には前記形態において前記電極シートのリード接続部と非接触位置で互いに向き合うリード接続部が設けられていて、且つ、該リード接続部は前記セパレートシートを介して相互に結合されている、
   ことを特徴とする電気化学デバイス。
2. 前記積み重ねられた物は、集電極層と該集電極層の一面に形成された分極性電極層を有する第１電極シートと、集電極層と該集電極層の両面に形成された分極性電極層を有する第２電極シートと、集電極層と該集電極層の他面に形成された分極性電極層を有する第３電極シートと、２枚のセパレートシートとを備えており、
   前記２枚のセパレートシートの一方のセパレートシートは前記第１電極シートの分極性電極層と前記第２電極シートの一方の分極性電極層との間に介在し、他方のセパレートシートは前記第２電極シートの他方の分極性電極層と前記第３電極シートの分極性電極層との間に介在する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電気化学デバイス。
3. 前記積み重ねられた物は、集電極層と該集電極層の一面に形成された分極性電極層を有する第１電極シートと、集電極層と該集電極層の他面に形成された分極性電極層を有する第２電極シートと、セパレートシートとを備えており、
   前記セパレートシートは前記第１電極シートの分極性電極層と前記第２電極シートの分極性電極層との間に介在する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電気化学デバイス。

Images