JP2014041853A - ラミネート型エネルギーデバイスおよびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】絶縁性および気密性を向上させて、耐久性を高めることのできるラミネート型エネルギーデバイスを提供する。
【解決手段】集電極を構成する正負極の活物質電極に、電解液とイオンが通過するセパレータ３０を介在させながら、正負極の引き出し電極３７ａ、３７ｂが露出するように、かつ正電極と負電極とが交互になるように積層した少なくとも２層以上の積層体を有する複数の単セル１３０を備え、引き出し電極には、電気を外部に取り出すためのタブ電極３４ａ、３４ｂが接合部１５０を介して接合され、接合部を少なくとも覆う密封材２００ａ、２００ｂを介し、さらにセルの端部には封止材３６ａ、３６ｂが設けられ、単セルの全体が外装用のラミネートシート４０によって封止され、ラミネートシート内には電解液Ｐが注入されている。
【選択図】図１３

Description

本発明は、ラミネート型エネルギーデバイスおよびその製造方法に係り、特に絶縁性および気密性を向上させて、耐久性を高めることのできるラミネート型エネルギーデバイスおよびその製造方法に関する。
従来、ラミネート型エネルギーデバイスとしては、ラミネート型の蓄電デバイスや電気二重層キャパシタなどが知られている。例えば、ラミネート型の蓄電デバイスは、電極とセパレータとを積層し電解液を含浸させてなる積層体と、積層体を内部に封止するラミネートシート（アルミニウムラミネートパッケージ）と、積層体を外部と電気的に接続可能とするために積層体からラミネートシートの外部に引き出されるタブ電極とを有している。
電気二重層キャパシタは、内部抵抗が低く短時間で充放電を行うことができる、充放電による劣化が少ないので製品寿命が長いなどの特徴を有する。
電気二重層キャパシタに関する技術は種々提案されている。
例えば、特開２００１−３３８８４８号公報（特許文献１）には、帯状の金属箔の表面に分極性電極層を設けた所要枚数の集電極と所要枚数の帯状セパレータとを交互に重ね、これを屏風状に折畳み、セパレータに電解液を含浸することによって、電気二重層コンデンサ素子を形成させ、これを適当なパッケージに封入し、各集電極には金属薄板製のリードタブを機械的かつ電気的に結合し、これらのリードタブをパッケージの封止口を通して外部へ導出することにより、薄型で高容量のコンデンサを提供する技術が開示されている。
特開２００１−３３８８４８号公報
ところで、従来のラミネート型エネルギーデバイスでは、集電極の引き出し電極とタブ電極を溶接して、正負電極を形成している。また、タブ電極の端部には熱可塑性樹脂の一種として例えばＣＰＰ（Cast PolyPolypropylene(無軸延伸ポリプロピレン)）で形成された封止材（シーラント）が巻きつけられている。そして、ＣＰＰが内側にコーティングされた外装用のラミネートシートを用いて、縁部の加熱により蓄電デバイスの全体を封止する際には、封止材も一緒に溶融され、この封止材によりタブ電極の厚みを吸収した状態で封止されるようになっている。
ところが、上記のような構造では、集電極の引き出し電極とタブ電極の溶接部の段差については、外装用のラミネートシートの内側にコーティングされたＣＰＰによる絶縁のみとなるため、タブ電極と外装用のラミネートシートとの間でショートが発生し易いという問題があった。
また、上記のような構造では、タブ電極と外装用のラミネートシート等との間に隙間を生じる虞があり気密性にも劣るため、電解液が漏れる可能性もあった。
本発明の目的は、絶縁性および気密性を向上させて、耐久性を高めることのできるラミネート型エネルギーデバイスおよびその製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するための本発明の一態様によれば、集電極を構成する正負極の活物質電極に、電解液とイオンが通過するセパレータを介在させながら、正負極の引き出し電極が露出するように、かつ正電極と負電極とが交互になるように積層した少なくとも２層以上の積層体を有する複数の単セルを備え、前記引き出し電極には、電気を外部に取り出すためのタブ電極が接合部を介して接合され、前記接合部を少なくとも覆う密封材を介して、前記単セルの全体が外装用のラミネートシートによって封止され、前記外装用のラミネートシート内には、電解液が注入されているラミネート型エネルギーデバイスが提供される。
本発明の他の態様によれば、集電極を構成する正負極の活物質電極に、電解液とイオンが通過するセパレータを介在させながら、正負極の引き出し電極が露出するように、かつ正電極と負電極とが交互になるように積層した少なくとも２層以上の積層体を備える複数の単セルを重ね合わせる工程と、前記引き出し電極には、電気を外部に取り出すためのタブ電極を溶接して接合する工程と、前記タブ電極の単セル側の端部に、熱可塑性樹脂から成る封止材を設ける工程と、密封材を構成する板状またはシート状の熱可塑性樹脂を、前記溶接した接合部の表裏に配置する工程と、外装用のラミネートシートによって、接続された前記単セルを覆う工程と、前記封止材および前記密封材を熱溶融させると共に、一部に開口部を形成した状態で前記外装用のラミネートシートの縁部を融着する工程と、前記開口部を介して、前記外装用のラミネートシート内に電解液を注入する工程と、前記開口部を融着して封止する工程とを有するラミネート型エネルギーデバイスの製造方法が提供される。
本発明によれば、絶縁性および気密性を向上させて、耐久性を高めることのできるラミネート型エネルギーデバイスおよびその製造方法を提供することができる。
第１の実施形態により作製されるラミネート型蓄電デバイスを実装したモジュール基板を例示する斜視図。 （ａ）第１の実施形態に係る蓄電デバイスを示す斜視図、（ｂ）第１の実施形態に係る蓄電デバイスを実装したモジュール基板例を示す斜視図。 第１の実施形態により作製されるラミネート型蓄電デバイスにおける電極とセパレータとを積層した積層体を例示する上面図。 第１の実施形態において（ａ）図３に示した積層体で用いる封止材付きタブ電極（加工前）を例示する上面図、（ｂ）図３に示した積層体で用いる封止材付きタブ電極（加工後）を例示する上面図。 第１の実施形態において、図３の積層体のアルミニウム引き出し電極に、図４（ｂ）に示した封止材付きタブ電極を接合した蓄電デバイスを例示する上面図。 第１の実施形態において、図３の積層体のＩ−Ｉ線に沿った断面図。 第１の実施形態において、図３の積層体のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図。 第１の実施形態において、（ａ）集電極を構成する正負極にタブ電極を接合した状態を示す正面図、（ｂ）集電極を構成する正負極にタブ電極を溶接により接合する状態を示す側面図。 第１の実施形態において用いられる板状またはシート状の熱可塑性樹脂で構成される密封材を示す平面図。 第１の実施形態において、正負極にタブ電極を接合した蓄電デバイスを外装用のラミネートシート上に載置し、図８に示した密封材を正負極とタブ電極の溶接部が覆われるようにラミネートシート上に配置した状態を示す平面図。 第１の実施形態において、（ａ）図１０のＡ部の拡大図、（ｂ）その側面図。 第１の実施形態において、図１０に示す状態において、図８に示した密封材を正負極とタブ電極の溶接部が覆われるように載置した状態を示す平面図。 第１の実施形態において、（ａ）図１２のＢ部の拡大図、（ｂ）その側面図。 第１の実施形態において、一部に開口部を形成した状態で、外装用のラミネートシートの縁部を融着した状態を示す概略図。 第１の実施形態において、開口部を介して、外装用のラミネートシート内に電解液を注入する状態を示す斜視図。 第１の実施形態において、開口部が存在する側の縁部を融着した状態を示す概略図。 第２の実施形態について、（ａ）第１セルにおいて集電極を構成する正負極にタブ電極を接合した状態を示す正面図、（ｂ）集電極を構成する正負極にタブ電極を溶接により接合する状態を示す側面図。 第２の実施形態について、（ａ）第２セルにおいて集電極を構成する正負極にタブ電極を接合した状態を示す正面図、（ｂ）集電極を構成する正負極にタブ電極を溶接により接合する状態を示す側面図。 第２の実施形態について、（ａ）中間ラミネートを挟んで第１セルと第２セルを重ね合わせて接合した状態を示す正面図、（ｂ）中央電極タブを溶接した状態を示す側面図。 第２の実施形態において用いられる板状またはシート状の熱可塑性樹脂で構成される密封材を示す平面図。 第２の実施形態において、正負極にタブ電極を接合した蓄電デバイスを外装用のラミネートシート上に載置し、図２０に示した密封材を正負極とタブ電極の溶接部が覆われるように配置した状態を示す平面図。 第２の実施形態において、（ａ）図２１のＣ部の拡大図、（ｂ）その側面図。 第２の実施形態において、図２１に示す状態において、図２０に示した密封材を正負極とタブ電極の溶接部が覆われるように載置した状態を示す平面図。 第２の実施形態において、（ａ）図２３のＤ部の拡大図、（ｂ）その側面図。 第２の実施形態において、一部に開口部を形成した状態で、外装用のラミネートシートの縁部を融着した状態を示す概略図。 第２の実施形態において、開口部を介して、外装用のラミネートシート内に電解液を注入する状態を示す斜視図。 第２の実施形態において、開口部が存在する側の縁部を融着した状態を示す概略図。 第１および第２の実施形態に係るラミネート型蓄電デバイスを応用したＬＥＤフラッシュの発光回路の構成例を示す回路図。 電気二重層キャパシタ内部電極を例示する正面図。 リチウムイオンキャパシタ内部電極を例示する正面図。 リチウムイオン電池内部電極を例示する正面図。
次に、図面を参照して、実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
又、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施の形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
[実施の形態]
［第１の実施の形態］
（ラミネート型エネルギーデバイスの基本構造）
図１〜図１０を参照して、第１の実施の形態に係るラミネート型蓄電デバイスに適用される基本構造について説明する。
ラミネート型蓄電デバイス１８は、例えば図６、図７に示すように、正負極の引き出し電極３２ａ，３２ｂが露出するように、かつ正電極と負電極とが交互になるように積層した少なくとも２層以上の積層体８０とを備え、積層体８０は、ラミネートシートを積層体８０の前面及び後面から重ねて圧縮封止している。
ラミネート型蓄電デバイス１８は、図１に例示するように、モジュール基板１００にラミネート型蓄電デバイス１８をスポット接合するためのコンタクトホール（接合孔）２０ａ，２０ｂを備えている。ラミネート型蓄電デバイス１８は、例えば、基本モジュールとして用いられプリント基板に実装されるものを想定しており、一般にモジュール基板１００には、ラミネート型蓄電デバイス１８以外にも、例えば、ＩＣチップ１６０，１７０、トランス１２０、その他デバイス部品１４０などが多数搭載されている。
従って、ラミネート型蓄電デバイス１８内に、コンタクトホール２０ａ，２０ｂを備えることにより、限られたスペースでのラミネート型蓄電デバイス１８の搭載に寄与する。また、モジュール実装時に、コンタクトホール（接合孔）２０ａ，２０ｂでのスポット接合を実現しているので、ラミネート型蓄電デバイス１８内部の積層体８０に含浸させた電解液への熱負荷を抑え、コイル成分の寄与も小さくなり、高周波特性が良好になる。
具体的には、図３〜図７に例示するように、アルミニウムで構成される引き出し電極３２ａ，３２ｂに用いるアルミニウムで構成されるタブ電極３４（３４ａ，３４ｂ）の封止材（シーラント）３６の両面の一部をタブ電極３４（３４ａ，３４ｂ）のアルミニウム材が露出するまで削ってタブ電極取り出し用孔２０ａ，２０ｂを形成し、アルミニウムラミネートについてもタブ電極取り出し用孔２０ａ，２０ｂと同じ位置に合わせて孔を予め空けておく。
内部電極の積層体８０を封止する際には、ラミネートシートを積層体８０の前面及び後面からタブ電極取り出し用孔２０ａ，２０ｂと孔との位置を合わせて圧縮し封止する。なお、タブ電極取り出し用孔２０ａ，２０ｂ及び孔は、円形の孔である必要はなく、所望の形状の孔を採用することもできる。
ラミネート型蓄電デバイス１８における内部電極構造体（例えば蓄電素子）は、図６、図７に例示するように、少なくとも２層以上の活物質電極１０，１２に、電解液のイオンのみが通過するセパレータ３０を介在させながら、引き出し電極３２（３２ａ，３２ｂ）が露出するように、かつ正電極１０と負電極１２とが交互になるように積層した多層構造の積層体８０で構成される。
セパレータ３０は、エネルギーデバイスの種類には原理的に依存しないが、特にリフロー対応が必要とされる場合には、耐熱性が要求される。耐熱性が必要ない場合にはポリプロピレン等を、耐熱性が必要な場合にはセルロース系のものを用いることができる。
（ラミネート型エネルギーデバイスの構成例）
図８〜図１３を参照して第１の実施の形態に係るラミネート型エネルギーデバイスの構成例について説明する。
第１の実施の形態に係るラミネート型エネルギーデバイスは、集電極を構成する正負極の活物質電極１０，１２，１３に、電解液とイオンが通過するセパレータ３０を介在させながら、正負極の引き出し電極３７ａ、３７ｂが露出するように、かつ正電極と負電極とが交互になるように積層した少なくとも２層以上の積層体を有する複数の単セル１３０を備え、引き出し電極３７ａ、３７ｂには、電気を外部に取り出すためのタブ電極３４ａ、３４ｂが接合部１５０を介して接合され、接合部１５０を少なくとも覆う密封材２００（２００ａ、２００ｂ）を介して、単セル１３０の全体が外装用のラミネートシート４０によって封止され、外装用のラミネートシート４０内には、電解液Ｐが注入されている。
ここで、図８（ａ）は、集電極を構成する正負極３７ａ、３７ｂにタブ電極３４ａ、３４ｂを接合した状態を示す正面図である。
タブ電極３４ａ、３４ｂの端部には、熱可塑性樹脂から成る封止材（シーラント）３６ａ、３６ｂが設けられている。なお、熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレン（例えば、ＣＰＰ（Cast PolyPolypropylene(無軸延伸ポリプロピレン)））などを用いることができる。
図８（ｂ）に示すように、引き出し電極３７ａ、３７ｂと、タブ電極３４ａ、３４ｂとの接合部１５０は、超音波溶接機（図示せず）の溶接ホーン５００等によって溶接した溶接部とすることができる。
図９は、本実施形態において用いられる板状またはシート状の熱可塑性樹脂で構成される密封材２００（２００ａ、２００ｂ）を示す平面図である。
なお、熱可塑性樹脂としては、上述のＣＰＰなどを用いることができる。
また、密封材２００（２００ａ、２００ｂ）のサイズは、載置した際に、接合部（溶接部）１５０を覆う大きさであれば足り、特には限定されないが、例えば、縦寸法Ｌ１＝約３ｍｍ、横寸法Ｌ２＝約１２ｍｍ程度とすることができる。また、密封材２００（２００ａ、２００ｂ）の厚さも特には限定されないが、例えば、５０μｍ程度とすることができる。
板状またはシート状の熱可塑性樹脂から成る密封材２００（２００ａ、２００ｂ）は、後述するように、接合部（溶接部）１５０の表裏に配置され、その状態で熱溶融された後、固化される。
即ち、図１０に示すように、正負極３７ａ、３７ｂにタブ電極３４ａ、３４ｂを接合した蓄電デバイス１３０を外装用のラミネートシート４０上に載置し、図８に示した密封材２００ａを正負極３７ａ、３７ｂとタブ電極３４ａ、３４ｂの接合部（溶接部）１５０が覆われるようにラミネートシート４０上に配置する。
なお、図１１（ａ）は、図１０のＡ部の拡大図、図１１（ｂ）は、その側面図である。
また、外装用のラミネートシート４０は、例えば、熱可塑性樹脂のフィルムと高融点樹脂のフィルムとによって、金属箔を挟んだ構成を有し、高融点樹脂のフィルム側が外側となるようにして、接続された単セル４０を覆うようにできる。
次いで、図１２に示すように、図１０に示す状態において、図８に示した密封材２００ｂを正負極３７ａ、３７ｂとタブ電極３４ａ、３４ｂの接合部（溶接部）１５０が覆われるように載置する。
なお、図１３（ａ）は、図１２のＢ部の拡大図、図１３（ｂ）その側面図である。
これにより、正負極３７ａ、３７ｂとタブ電極３４ａ、３４ｂの接合部（溶接部）１５０は、裏面側の密封材２００ａと表面側の密封材２００ｂとの間に挟まれた状態となる（図１３（ｂ）参照）。
図１４は、一部に開口部４０ｅを形成した状態で、外装用のラミネートシート４０の縁部４０ａ、４０ｂ、４０ｃを融着した状態を示す概略図である。
ここで、外装用のラミネートシート４０の縁部４０ａを融着する際に、封止材（シーラント）３６ａ、３６ｂは、密封材２００ａ、２００ｂが熱溶融される際に同時に溶融され、封止材（シーラント）３６ａ、３６ｂと密封材２００ａ、２００ｂとが一体となって外装用のラミネートシート４０、引き出し電極３７ａ、３７ｂ、タブ電極３４ａ、３４ｂおよび接合部（溶接部）１５０の間の隙間を密封する。
加熱温度は、例えば約２００℃程度とすることができる。また、加熱する幅（ラミネートする幅）は、例えば、約５〜６ｍｍ程度とすることができる。
そして、図１５に示すように、開口部４０ｅを介して、外装用のラミネートシート４０内に電解液を注入し、さらに、図１６に示すように、開口部４０ｅが存在する側の縁部４０ｆを融着して、本実施の形態に係るラミネート型エネルギーデバイスが完成される。
以上のような構成を備える本実施の形態に係るラミネート型エネルギーデバイスは、引き出し電極３７ａ、３７ｂとタブ電極３４ａ、３４ｂの接合部（溶接部）１５０の段差については、密封材２００ａ、２００ｂが溶融した後、固化する段階で吸収されて完全に絶縁されるので、タブ電極３４ａ、３４ｂと外装用のラミネートシート４０との間でショートが発生する事態が回避される。
また、タブ電極３４ａ、３４ｂと外装用のラミネートシート４０等との間の隙間が封止材（シーラント）３６ａ、３６ｂおよび密封材２００ａ、２００ｂが溶融した後、固化する段階で完全に塞がれるので、気密性が向上し、後述する電解液Ｐが漏れる事態が回避される。
このように、本実施の形態によれば、ラミネート型エネルギーデバイスの耐久性を向上させることができる。
なお、本実施の形態において、各単セル３０の引き出し電極３７ａ、３７ｂは、互いの正極と負極が接続されて複数の単セル３０の全体が直列接続されるようにしても良い。
また、本実施の形態において、各単セル３０の引き出し電極３７ａ、３７ｂは、正極同士および負極同士が接続されて複数の単セル３０の全体が並列接続されるようにしても良い。
（ラミネート型エネルギーデバイスの製造方法）
第１の実施の形態に係るラミネート型エネルギーデバイスは、次の工程によって製造することができる。
即ち、
（ａ）集電極を構成する正負極の活物質電極１０，１２，１３に、電解液とイオンが通過するセパレータ３０を介在させながら、正負極の引き出し電極３７ａ、３７ｂが露出するように、かつ正電極と負電極とが交互になるように積層した少なくとも２層以上の積層体を備える複数の単セル１３０を重ね合わせる工程と、
（ｂ）引き出し電極３７ａ、３７ｂに、電気を外部に取り出すためのタブ電極を溶接して接合する工程（図８（ｂ）参照）と、
（ｃ）タブ電極３４ａ、３４ｂの単セル３０側の端部に、熱可塑性樹脂から成る封止材３６ａ、３６ｂを設ける工程（図８（ａ）等参照）と、
（ｄ）密封材２００ａ、２００ｂを構成する板状またはシート状の熱可塑性樹脂を、溶接した接合部１５０の表裏に配置する工程（図９〜図１３参照）と、
（ｅ）外装用のラミネートシート４０によって、接続された単セル３０を覆う工程（図１４参照）と、
（ｆ）封止材３６ａ、３６ｂおよび密封材２００ａ、２００ｂを熱溶融させると共に、一部に開口部４０ｅを形成した状態で外装用のラミネートシート４０の縁部４０ａ、４０ｂ、４０ｃを融着する工程（図１４参照）と、
（ｇ）開口部４０ｅを介して、外装用のラミネートシート４０内に電解液Ｐを注入する工程（図１５参照）と、
（ｈ）開口部４０ｅを融着して封止する工程（図１６参照）と、
を有する。
なお、開口部４０ｅを融着して封止する工程は、真空中で行われるようにしても良い。開口部４０ｅを融着して封止する工程を真空中で行った場合には、封止後、大気圧に押されてセル内の密着性が向上される。
また、並列接続する単セル３０の数は２個以上の単セル３０を並列接続する場合にも適用することができる。
［第２の実施の形態］
（ラミネート型エネルギーデバイスの構成例）
図１７〜図２５を参照して第２の実施の形態に係るラミネート型エネルギーデバイスの構成例について説明する。
なお、本実施の形態に係るラミネート型蓄電デバイスに適用される基本構造については、第１の実施の形態に係るラミネート型エネルギーデバイスと同様であるので、説明は省略する。
第２の実施の形態に係るラミネート型エネルギーデバイスは、集電極を構成する正負極の活物質電極１０，１２，１３に、電解液とイオンが通過するセパレータ３０を介在させながら、正負極の引き出し電極３７ａ、３７ｂ、３７ｃが露出するように、かつ正電極と負電極とが交互になるように積層した少なくとも２層以上の積層体を有する複数の単セル１３０を備え、引き出し電極３７ａ、３７ｂ、３７ｃには、電気を外部に取り出すためのタブ電極３４ａ、３４ｂ、３４ｃが接合部１５０を介して接合され、接合部１５０を少なくとも覆う密封材３００（３００ａ、３００ｂ）を介して、単セル１３０の全体が外装用のラミネートシート４０によって封止され、外装用のラミネートシート４０内には、電解液Ｐが注入されている。
ここで、図１７（ａ）は、第１セルにおいて集電極を構成する正負極３７ｃにタブ電極３４ｂを接合した状態を示す正面図である。
タブ電極３４ｂの端部には、熱可塑性樹脂から成る封止材（シーラント）３６ｂが設けられている。なお、熱可塑性樹脂としては、第１の実施の形態と同様に、ＣＰＰなどを用いることができる。
図１７（ｂ）に示すように、引き出し電極３７ｂと、タブ電極３４ｂとの接合部１５０は、超音波溶接機（図示せず）の溶接ホーン５００等によって溶接した溶接部とすることができる。
ここで、図１８（ａ）は、第２セルにおいて集電極を構成する正負極３７ａにタブ電極３４ａを接合した状態を示す正面図である。
タブ電極３４ａの端部には、熱可塑性樹脂から成る封止材（シーラント）３６ａが設けられている。なお、熱可塑性樹脂としては、第１の実施の形態と同様に、ＣＰＰなどを用いることができる。
図１８（ｂ）に示すように、引き出し電極３７ａと、タブ電極３４ａとの接合部１５０は、超音波溶接機（図示せず）の溶接ホーン５００等によって溶接した溶接部とすることができる。
図１９（ａ）は、中間ラミネート５０を挟んで図１７に示す第１セルと図１８に示す第２セルを重ね合わせて接合した状態を示す正面図、図１９（ｂ）は、中央電極タブ３４ｃを溶接した状態を示す側面図である。
中間ラミネート５０としては、絶縁性のフィルム等を用いることができる。
図２０は、本実施形態において用いられる板状またはシート状の熱可塑性樹脂で構成される密封材３００（３００ａ、３００ｂ）を示す平面図である。
なお、熱可塑性樹脂としては、上述のＣＰＰなどを用いることができる。
また、密封材３００（３００ａ、３００ｂ）のサイズは、載置した際に、接合部（溶接部）１５０を覆う大きさであれば足り、特には限定されないが、例えば、縦寸法Ｌ１＝約３ｍｍ、横寸法Ｌ３＝約１８ｍｍ程度とすることができる。また、密封材３００（３００ａ、３００ｂ）の厚さも特には限定されないが、例えば、５０μｍ程度とすることができる。
板状またはシート状の熱可塑性樹脂から成る密封材３００（３００ａ、３００ｂ）は、後述するように、接合部（溶接部）１５０の表裏に配置され、その状態で熱溶融された後、固化される。
即ち、図２１および図２２に示すように、正負極３７ｂ、３７ｃにタブ電極３４ｂ、３４ｃを接合した蓄電デバイス１３０を外装用のラミネートシート４０上に載置し、図２０に示した密封材３００ａを正負極３７ｂ、３７ｃとタブ電極３４ｂ、３４ｃの接合部（溶接部）１５０が覆われるようにラミネートシート４０上に配置する。
なお、図２２（ａ）は、図２１のＣ部の拡大図、図２２（ｂ）は、その側面図である。
また、外装用のラミネートシート４０は、例えば、熱可塑性樹脂のフィルムと高融点樹脂のフィルムとによって、金属箔を挟んだ構成を有し、高融点樹脂のフィルム側が外側となるようにして、接続された単セル４０を覆うようにできる。
次いで、図２３および図２４に示すように、図２１に示す状態において、図２０に示した密封材３００ｂを正負極３７ａ、３７ｃとタブ電極３４ａ、３４ｃの接合部（溶接部）１５０が覆われるように載置する。
なお、図２４（ａ）は、図２３のＤ部の拡大図、図２４（ｂ）その側面図である。
これにより、正負極３７ａ、３７ｃとタブ電極３４ａ、３４ｃの接合部（溶接部）１５０は、裏面側の密封材３００ａと表面側の密封材３００ｂとの間にそれぞれ挟まれた状態となる（図２４（ｂ）参照）。
図２５は、一部に開口部４０ｅを形成した状態で、外装用のラミネートシート４０の縁部４０ａ、４０ｂ、４０ｃを融着した状態を示す概略図である。
ここで、外装用のラミネートシート４０の縁部４０ａを融着する際に、封止材（シーラント）３６ａ、３６ｂ、３６ｃは、密封材３００ａ、３００ｂが熱溶融される際に同時に溶融され、封止材（シーラント）３６ａ、３６ｂ、３６ｃと密封材３００ａ、３００ｂとが一体となって外装用のラミネートシート４０、引き出し電極３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、タブ電極３４ａ、３４ｂ、３４ｃおよび接合部（溶接部）１５０の間の隙間を密封する。
加熱温度は、例えば約２００℃程度とすることができる。また、加熱する幅（ラミネートする幅）は、例えば、約５〜６ｍｍ程度とすることができる。
そして、図２６に示すように、開口部４０ｅを介して、外装用のラミネートシート４０内に電解液を注入し、さらに、図２７に示すように、開口部４０ｅが存在する側の縁部４０ｆを融着して、本実施の形態に係るラミネート型エネルギーデバイスが完成される。
以上のような構成を備える本実施の形態に係るラミネート型エネルギーデバイスは、引き出し電極３７ａ、３７ｂ、３７ｃとタブ電極３４ａ、３４ｂ、３４ｃの接合部（溶接部）１５０の段差については、密封材３００ａ、３００ｂが溶融した後、固化する段階で吸収されて完全に絶縁されるので、タブ電極３４ａ、３４ｂ、３４ｃと外装用のラミネートシート４０との間でショートが発生する事態が回避される。
また、タブ電極３４ａ、３４ｂ、３４ｃと外装用のラミネートシート４０等との間の隙間が封止材（シーラント）３６ａ、３６ｂ、３６ｃおよび密封材３００ａ、３００ｂが溶融した後、固化する段階で完全に塞がれるので、気密性が向上し、後述する電解液Ｐが漏れる事態が回避される。
このように、本実施の形態によれば、ラミネート型エネルギーデバイスの耐久性を向上させることができる。
なお、本実施の形態において、各単セル３０の引き出し電極３７ａ、３７ｂ、３７ｃは、互いの正極と負極が接続されて複数の単セル３０の全体が直列接続されるようにしても良い。
また、本実施の形態において、各単セル３０の引き出し電極３７ａ、３７ｂ、３７ｃは、正極同士および負極同士が接続されて複数の単セル３０の全体が並列接続されるようにしても良い。
（ラミネート型エネルギーデバイスの製造方法）
第２の実施の形態に係るラミネート型エネルギーデバイスは、次の工程によって製造することができる。
即ち、
（ａ）集電極を構成する正負極の活物質電極１０，１２，１３に、電解液とイオンが通過するセパレータ３０を介在させながら、正負極の引き出し電極３７ａ、３７ｂ、３７ｃが露出するように、かつ正電極と負電極とが交互になるように積層した少なくとも２層以上の積層体を備える複数の単セル１３０を重ね合わせる工程と、
（ｂ）引き出し電極３７ａ、３７ｂ、３７ｃに、電気を外部に取り出すためのタブ電極を溶接して接合する工程（図１７（ｂ）等参照）と、
（ｃ）タブ電極３４ａ、３４ｂ、３４ｃの単セル３０側の端部に、熱可塑性樹脂から成る封止材３６ａ、３６ｂ、３６ｃを設ける工程（図１７（ａ）等参照）と、
（ｄ）密封材３００ａ、３００ｂを構成する板状またはシート状の熱可塑性樹脂を、溶接した接合部１５０の表裏に配置する工程（図２０〜図２４参照）と、
（ｅ）外装用のラミネートシート４０によって、接続された単セル３０を覆う工程（図２５参照）と、
（ｆ）封止材３６ａ、３６ｂ、３６ｃおよび密封材３００ａ、３００ｂを熱溶融させると共に、一部に開口部４０ｅを形成した状態で外装用のラミネートシート４０の縁部４０ａ、４０ｂ、４０ｃを融着する工程（図２５参照）と、
（ｇ）開口部４０ｅを介して、外装用のラミネートシート４０内に電解液Ｐを注入する工程（図２６参照）と、
（ｈ）開口部４０ｅを融着して封止する工程（図２７参照）と、
を有する。
なお、開口部４０ｅを融着して封止する工程は、真空中で行われるようにしても良い。開口部４０ｅを融着して封止する工程を真空中で行った場合には、封止後、大気圧に押されてセル内の密着性が向上される。
また、並列接続する単セル３０の数は３個以上の単セル３０を並列接続する場合にも適用することができる。
（応用例）
図２８に示す回路図は、第１および第２の実施形態に係るラミネート型蓄電デバイスを応用したＬＥＤフラッシュの発光回路の構成例を示す。
この発光回路において、キャパシタＣ１１、Ｃ１２、Ｃ１３として、第１および第２の実施形態に係るラミネート型蓄電デバイスを適用して例えば３つの単セルを直列接続したラミネート型蓄電デバイスが適用され、Ｖ３として例えば２．５Ｖ、Ｖ２として５Ｖ、Ｖ１として７．５Ｖの電圧が得られるようになっている。
また、チャージャーＩＣ６００を介して、充電用のバッテリーがスイッチングトランジスタ（ＭＯＳトランジスタ）Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３に接続されている。
また、スイッチＳを介して、発光ダイオード（ＬＥＤ）と抵抗器Ｒｓが接続されている。
そして、スイッチングトランジスタＱ３が作動された場合には、キャパシタＣ３がチャージャーＩＣ６００によって充電され、スイッチＳが閉じられると電圧Ｖ３でＬＥＤが発光される。
また、スイッチングトランジスタＱ２が操作された場合には、キャパシタＣ３およびＣ２がチャージャーＩＣ６００によって充電され、スイッチＳが閉じられると電圧Ｖ２でＬＥＤが発光される。
さらに、スイッチングトランジスタＱ１が操作された場合には、キャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３がチャージャーＩＣ６００によって充電され、スイッチＳが閉じられると電圧Ｖ１でＬＥＤが発光される。
このように、小型化を図ることができると共に、第１および第２の実施形態に係るラミネート型エネルギーデバイスの耐久性が高いという特性を活かして、ＬＥＤフラッシュの発光装置の耐久性の向上や長寿命化に資することができる。
なお、開口部を融着して封止する工程を真空中で行った場合には、封止後、大気圧に押されてセル内の密着性が向上される。
また、並列接続する単セルの数は上述のように２個の場合に限られず、３個以上の単セルを並列接続する場合にも適用することができる。
[その他の実施の形態]
上記のように、実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。
例えば、電気二重層キャパシタにおいて、本発明における第１の実施の形態または第２の実施の形態に係る構成や製造方法を適用して、絶縁性や気密性の向上により耐久性を高めることができる。
図２９は、電気二重層キャパシタ内部電極の基本構造を例示している。電気二重層キャパシタ内部電極は、少なくとも１層の活物質電極１０，１２に、電解液のイオンのみが通過するセパレータ３０を介在させ、引き出し電極３２ａ，３２ｂが活物質電極１０，１２から露出するように構成され、引き出し電極３２ａ，３２ｂは電源電圧に接続されている。引き出し電極３２ａ，３２ｂは、例えば、アルミ箔から形成され、活物質電極１０，１２は、例えば、活性炭から形成される。セパレータ３０は、活物質電極１０，１２全体を覆うように、活物質電極１０，１２よりも大きいもの（面積の広いもの）を用いる。セパレータ３０は、エネルギーデバイスの種類には原理的に依存しないが、特にリフロー対応が必要とされる場合には、耐熱性が要求される。耐熱性が必要ない場合にはポリプロピレン等を、耐熱性が必要な場合にはセルロース系のものを用いることができる。電気二重層キャパシタ内部電極には、電解液が含浸されており、セパレータ３０を通して、電解液のイオンのみが充放電時に移動する。
また、例えば、リチウムイオンキャパシタにおいて、本発明における第１の実施の形態または第２の実施の形態に係る構成や製造方法を適用して、絶縁性や気密性の向上により耐久性を高めることができる。
図３０は、リチウムイオンキャパシタ内部電極の基本構造を例示している。リチウムイオンキャパシタ内部電極は、少なくとも１層の活物質電極１１，１２に、電解液のイオンのみが通過するセパレータ３０を介在させ、引き出し電極３３ａ，３２ｂが活物質電極１０，１２から露出するように構成され、引き出し電極３３ａ，３２ｂは電源電圧に接続されている。正極側の活物質電極１２は、例えば、活性炭から形成され、負極側の活物質電極１１は、例えば、Ｌｉドープカーボンから形成される。正極側の引き出し電極３２ｂは、例えば、アルミ箔から形成され、負極側の引き出し電極３３ａは、例えば、銅箔から形成される。セパレータ３０は、活物質電極１１，１２全体を覆うように、活物質電極１１，１２よりも大きいもの（面積の広いもの）を用いる。リチウムイオンキャパシタ内部電極には、電解液が含浸されており、セパレータ３０を通して、電解液のイオンのみが充放電時に移動する。
また、例えば、リチウムイオン電池において、本発明における第１の実施の形態または第２の実施の形態に係る構成や製造方法を適用して、絶縁性や気密性の向上により耐久性を高めることができる。
図３１は、リチウムイオン電池内部電極の基本構造を例示している。リチウムイオン電池内部電極は、少なくとも１層の活物質電極１１，１３に、電解液のイオンのみが通過するセパレータ３０を介在させ、引き出し電極３３ａ，３２ｂが活物質電極１１，１３から露出するように構成され、引き出し電極３３ａ，３２ｂは電源電圧に接続されている。正極側の活物質電極１３は、例えば、ＬｉＣｏＯ２から形成され、負極側の活物質電極１１は、例えば、Ｌｉドープカーボンから形成される。正極側の引き出し電極３２ｂは、例えば、アルミ箔から形成され、負極側の引き出し電極３３ａは、例えば、銅箔から形成される。セパレータ３０は、活物質電極１１，１３全体を覆うように、活物質電極１１，１３よりも大きいもの（面積の広いもの）を用いる。リチウムイオン電池内部電極には、電解液が含浸されており、セパレータ３０を通して、電解液のイオンのみが充放電時に移動する。
本発明のラミネート型エネルギーデバイスは、ＬＥＤ−Ｆｌａｓｈモジュール、通信（高出力）モジュール、太陽電池モジュール、電源モジュール、玩具等のバックアップ用電源、エネルギーハーベスティング用蓄電素子、センサーネットワーク用蓄電素子などとして適用可能である。また、ラミネート型蓄電デバイスとしては、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ、リチウムイオン電池などに適用できる。
また、電気二重層キャパシタ内部電極としては、ＬＥＤ−Ｆｌａｓｈ、モータ駆動用パワー電源（例えば、玩具向け）、電気自動車用蓄電素子（例えば、回生、スタータ用として）、太陽電池や振動発電からのエネルギー蓄電素子、高出力通信向けパワー蓄電素子、耐環境性蓄電素子（例えば、道路鋲、自転車用ライトの蓄電素子）などに適用できる。リチウムイオンキャパシタ内部電極としては、太陽電池や風力発電からのエネルギー蓄電素子、モータ駆動用パワー電源などに適用できる。リチウムイオン電池キャパシタ内部電極としては、携帯機器用のバッテリー、電気自動車用蓄電素子（定常運転時）、大規模蓄電素子（一般家庭向け）などに適用できる。
１０，１２，１３…活物質電極
１８…ラミネート型蓄電デバイス
２０ａ，２０ｂ…コンタクトホール
３０…セパレータ
３４（３４ａ，３４ｂ，３４ｃ）…（アルミニウム）タブ電極
３６（３６ａ，３６ｂ，３６ｃ）…封止材
３７（３７ａ，３７ｂ，３７ｃ）…正負極
４０…外装用のラミネートシート
４０ａ〜４０ｃ…縁部
５０…中間ラミネート
８０…積層体
１００…モジュール基板
１２０…トランス
１３０…単セル（蓄電デバイス）
１４０…他デバイス部品
１６０，１７０…ＩＣチップ
２００（２００ａ、２００ｂ），３００（３００ａ、３００ｂ）…密封材
５００…溶接ホーン
６００…チャージャーＩＣ
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３…単セル
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３…スイッチングトランジスタ
Ｒｓ…抵抗器
Ｓ…スイッチ

Claims (12)

  1. 集電極を構成する正負極の活物質電極に、電解液とイオンが通過するセパレータを介在させながら、正負極の引き出し電極が露出するように、かつ正電極と負電極とが交互になるように積層した少なくとも２層以上の積層体を有する複数の単セルを備え、
    前記引き出し電極には、電気を外部に取り出すためのタブ電極が接合部を介して接合され、
    前記接合部を少なくとも覆う密封材を介して、前記単セルの全体が外装用のラミネートシートによって封止され、
    前記外装用のラミネートシート内には、電解液が注入されていることを特徴とするラミネート型エネルギーデバイス。
  2. 前記密封材は、板状またはシート状の熱可塑性樹脂で構成されることを特徴とする請求項１に記載のラミネート型エネルギーデバイス。
  3. 前記板状またはシート状の熱可塑性樹脂は、前記接合部の表裏に配置され、その状態で熱溶融された後、固化されていることを特徴とする請求項２に記載のラミネート型エネルギーデバイス。
  4. 前記接合部は、前記引き出し電極の露出部と前記タブ電極との溶接部であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のラミネート型エネルギーデバイス。
  5. 前記タブ電極の単セル側の端部には、熱可塑性樹脂から成る封止材が設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のラミネート型エネルギーデバイス。
  6. 前記封止材は、前記密封材が熱溶融される際に同時に溶融され、前記封止材と前記密封材とが一体となって前記外装用のラミネートシート、前記引き出し電極、前記タブ電極および前記接合部の間の隙間を密封することを特徴とする請求項２〜５の何れか１項に記載のラミネート型エネルギーデバイス。
  7. 前記熱可塑性樹脂は、ポリプロピレンであることを特徴とする請求項２〜６の何れか１項に記載のラミネート型エネルギーデバイス。
  8. 各単セルの前記引き出し電極は、互いの正極と負極が接続されて複数の前記単セルの全体が直列接続されていることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載のラミネート型エネルギーデバイス。
  9. 各単セルの前記引き出し電極は、正極同士および負極同士が接続されて複数の前記単セルの全体が並列接続されていることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載のラミネート型エネルギーデバイス。
  10. 前記外装用のラミネートシートは、熱可塑性樹脂のフィルムと高融点樹脂のフィルムとによって、金属箔を挟んだ構成を有し、
    前記高融点樹脂のフィルム側が外側となるようにして、接続された前記単セルを覆うことを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載のラミネート型エネルギーデバイス。
  11. 集電極を構成する正負極の活物質電極に、電解液とイオンが通過するセパレータを介在させながら、正負極の引き出し電極が露出するように、かつ正電極と負電極とが交互になるように積層した少なくとも２層以上の積層体を備える複数の単セルを重ね合わせる工程と、
    前記引き出し電極に、電気を外部に取り出すためのタブ電極を溶接して接合する工程と、
    前記タブ電極の単セル側の端部に、熱可塑性樹脂から成る封止材を設ける工程と、
    密封材を構成する板状またはシート状の熱可塑性樹脂を、前記溶接した接合部の表裏に配置する工程と、
    外装用のラミネートシートによって、接続された前記単セルを覆う工程と、
    前記封止材および前記密封材を熱溶融させると共に、一部に開口部を形成した状態で前記外装用のラミネートシートの縁部を融着する工程と、
    前記開口部を介して、前記外装用のラミネートシート内に電解液を注入する工程と、
    前記開口部を融着して封止する工程と、
    を有することを特徴とするラミネート型エネルギーデバイスの製造方法。
  12. 前記開口部を融着して封止する工程は、真空中で行われることを特徴とする請求項１１に記載のラミネート型エネルギーデバイスの製造方法。
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