JP2016143736A - 蓄電デバイスの電極体 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電性能の向上のための加圧時に、電極ずれの発生を抑制しつつ、均等な面圧を受けることができる、電極体を提供する。【解決手段】電極体は、正極１１と負極１２とをそれらの間にセパレータ１３を挟んで積層した積層構造を有している。セパレータ１３は、平面視において、正極１１および負極１２の所定方向の両側に、正極１１および負極１２からはみ出る部分１６を有している。当該部分１６は、互いに重なり合い、正極１１および負極１２を挟まずに互いに対向する対向部分となっている。この対向部分１６に接着剤層１７が設けられており、その接着剤層１７により、互いに重なり合う対向部分１６が接合されている。【選択図】図３

Description

本発明は、キャパシタなどの蓄電デバイスに備えられる電極体に関する。

自動車などの車両には、メインバッテリとして搭載されている鉛電池に加え、回生電力を蓄えておくためのサブバッテリ（補助電源）として、大電力を充放電可能なキャパシタが搭載され始めている。

たとえば、ラミネート型のキャパシタ（ラミネートセル）は、１対のラミネートシート間に、セパレータを挟んで正極および負極が交互に積層された構造の電極体を備えている。ラミネートシートの周縁部は、全周にわたって溶着されており、電極体は、ラミネートシート間に、電解液に浸漬した状態で封入されている。

かかる構成のキャパシタでは、電極体を均等な面圧で積層方向に加圧（拘束）することにより、その蓄電性能を高めることができる。電極体を加圧するため、たとえば、２枚の拘束板が用いられる。２枚の拘束板により、キャパシタが電極体の積層方向の両側から挟まれる。そして、一方または両方の拘束板がキャパシタに向けて押圧され、各拘束板の互いに対向する面からキャパシタが圧力を受ける。

実開平４−１２４７４８号公報

ところが、図４に示されるように、電極体９１が正極９２、負極９３およびセパレータ９４を積層した構造を有しているので、キャパシタが拘束板から受ける圧力の向きがその積層方向に対して傾斜していると、正極９２と負極９３とに相対的なずれ（電極ずれ）が発生するおそれがある。

そこで、積層構造を有する電極体９１を細長い帯状のシールテープ９５で止めておくことが考えられる。たとえば、電極体９１の所定方向の各側面における２箇所で、シールテープ９４の一端部を電極体９１の積層方向の一方面９６に回り込ませて貼着し、その他端部を他方面９７に回り込ませて貼着する。これにより、電極ずれの発生を抑制することができる。

しかしながら、電極体９１の積層方向の一方面９６および他方面９７に、それぞれシールテープ９４の端部による突起９８，９９が生じる。そのため、キャパシタが各拘束板の互いに対向する面から圧を受けるときに、突起９８，９９が生じている部分に局所的に高い圧を受ける。その結果、電極体９１が均等な面圧で加圧されず、キャパシタの蓄電性能（品質）にばらつきが発生する。

本発明の目的は、蓄電性能の向上のための加圧時に、電極ずれの発生を抑制しつつ、均等な面圧を受けることができる、蓄電デバイスの電極体を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係る蓄電デバイスの電極体は、正極と負極とがセパレータを挟んで交互に積層される積層構造を有し、セパレータには、正極および負極を挟まずに互いに対向する対向部分が設けられており、当該対向部分は、接着剤層を介して接合されている。

この構成によれば、セパレータに接着剤層が設けられており、その接着剤層により、互いに重なり合うセパレータが接合されている。

そのため、蓄電性能の向上のための加圧時に、正極と負極とが相対的にずれること（電極ずれの発生）を抑制できる。したがって、電極体をシールテープで止めておく必要をなくすことができ、電極体の積層方向の一方面および他方面にシールテープの端部による突起が生じることをなくすことができる。その結果、蓄電性能の向上のための加圧時に、電極体が均等な面圧を受けることができ、その加圧により、蓄電性能を向上させることができる。

また、正極、負極およびセパレータによる積層構造を作成した後に、その積層構造物にシールテープを貼着する工程が不要であるので、電極体を簡素な工程で製造することができる。その結果、工業化に適した電極体を提供することができる。

本発明によれば、蓄電性能の向上のための加圧時に、電極ずれの発生を抑制しつつ、均等な面圧を受けることができる。また、正極、負極およびセパレータによる積層構造を作成した後に、その積層構造物にシールテープを貼着する工程が不要であるので、電極体を簡素な工程で製造することができる。

本発明の一実施形態に係るキャパシタの構成を図解的に示す断面図である。 電極体の図解的な側面図である。 電極体の図解的な平面図である。 従来の電極体の構成を図解的に示す断面図である。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るキャパシタ１の構成を図解的に示す断面図である。

キャパシタ１は、ラミネート型のキャパシタであり、たとえば、ラミネート型のリチウムイオンキャパシタである。キャパシタ１は、１対のラミネートシート２間に、電極体３を備えている。ラミネートシート２は、アルミニウム基材の表面を絶縁性の樹脂で被覆してなるシートである。ラミネートシート２の周縁部４は、全周にわたって溶着されており、電極体３は、ラミネートシート２間に、電解液に浸漬した状態で封入されている。

図２は、電極体３の図解的な側面図である。図３は、電極体３の図解的な平面図である。

電極体３は、正極１１と負極１２とをそれらの間にセパレータ１３を挟んで積層した積層構造を有している。電極体３は、正極１１および負極１２ならびにそれらの間のセパレータ１３を１組として、たとえば、２０〜５０組の正極１１、負極１２およびセパレータ１３を備えている。電極体３の最上層および最下層は、セパレータ１３からなる。

正極１１は、長辺および短辺を有する矩形シート状に形成されており、集電体（集電泊）の両面にその長手方向（長辺に沿う方向）の一端部１４を除いて活物質層を設けた構成を有している。各正極１１の一端部１４は、長手方向の一方側で重なり合い、ラミネートシート２の外部に引き出された正極タブ５（図１参照）と電気的に接続されている。

負極１２は、正極１１と略同形状を有するシート状に形成されている。負極１２は、正極１１と同様に、集電体の両面にその長手方向の一端部１５を除いて活物質層を設けた構成を有している。負極１２の活物質層は、正極１１の活物質層とほぼ同じ寸法に形成されている。負極１２は、その活物質層が正極１１の活物質層と重なり合い、活物質層が形成されていない一端部１５が正極１１における活物質層が形成されていない一端部１４と反対側に位置するように配置されている。そして、各負極１２の一端部１５は、重なり合って、ラミネートシート２の外部に引き出された負極タブ６（図１参照）と電気的に接続されている。

セパレータ１３は、矩形シート状に形成され、正極１１および負極１２の長手方向において、正極１１および負極１２の各活物質層とほぼ同じ寸法を有し、正極１１および負極１２の短辺に沿う方向（短手方向）において、正極１１および負極１２の短辺よりも長い寸法を有している。セパレータ１３は、正極１１および負極１２の各活物質層と重なり合うように配置され、正極１１および負極１２の各活物質層が接触し合わないように、各活物質層を分離している。

これにより、セパレータ１３は、平面視において、正極１１および負極１２の短手方向の両側に、正極１１および負極１２からはみ出る部分１６を有している。当該部分１６は、互いに重なり合い、正極１１および負極１２を挟まずに互いに対向する対向部分となっている。

セパレータ１３の各対向部分１６には、接着剤層１７が設けられている。接着剤層１７は、対向部分１６の一方面に接着剤を塗布することにより形成されている。接着剤には、加熱により溶融して接着剤として機能する材料、たとえば、ポリエチレンまたはポリプロピレンが使用される。接着剤層１７の厚みは、１５μｍ〜５０μｍであり、正極１１および負極１２の厚みより小さい。

正極１１、負極１２およびセパレータ１３を積層する際には、正極１１、負極１２およびセパレータ１３を位置決め可能な治具が使用される。正極１１、負極１２およびセパレータ１３が積層された後、加熱プレス機により、その積層構造物が積層方向から加熱および加圧される。これにより、接着剤層１７に使用されている接着剤が溶融して、互いに重なり合うセパレータ１３の対向部分１６が接合される。

正極１１および負極１２の厚みは、接着剤層１７の厚みより大きい。そのため、蓄電性能の向上のためにキャパシタ１が加圧される際に、正極１１および負極１２への加圧を接着剤層１７が阻害することを抑制できる。

加熱温度は、正極１１および負極１２に使用されているバインダ樹脂が溶融しない温度であって、接着剤層１７に使用されている接着剤が溶融する温度が好ましい。接着剤層１７に、ポリエチレンまたはポリプロピレンが使用され、正極１１および負極１２に使用されているバインダ樹脂にポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）が使用されている場合、１００℃〜１２０℃が好ましい。

以上のように、セパレータ１３の対向部分１６に接着剤層１７が設けられており、その接着剤層１７により、互いに重なり合う対向部分１６が接合されている。

そのため、蓄電性能の向上のための加圧時に、正極１１と負極１２とが相対的にずれること（電極ずれの発生）を抑制できる。したがって、電極体３をシールテープで止めておく必要をなくすことができ、電極体３の積層方向の一方面および他方面にシールテープの端部による突起が生じることをなくすことができる。その結果、蓄電性能の向上のための加圧時に、電極体３が均等な面圧を受けることができ、その加圧により、蓄電性能を向上させることができる。

また、正極１１、負極１２およびセパレータ１３による積層構造を作成した後に、その積層構造物にシールテープを貼着する工程が不要であるので、電極体３を簡素な工程で製造することができる。その結果、工業化に適した電極体３を提供することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、本発明は、リチウムイオンキャパシタに限らず、電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ：Electric Double-Layer Capacitor）など他の種類のキャパシタに適用することも可能であり、また、ニッケル水素（Ｎｉ−ＭＨ：Nickel Ｍetal Hydride）電池、リチウムイオン電池などの電池に適用することも可能である。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１ キャパシタ
３ 電極体
１１ 正極
１２ 負極
１３ セパレータ
１６ 対向部分
１７ 接着剤層

Claims (1)

1. 正極と負極とがセパレータを挟んで交互に積層される積層構造を有し、
   前記セパレータには、前記正極および前記負極を挟まずに互いに対向する対向部分が設けられており、
   当該対向部分は、接着剤層を介して接合されている、蓄電デバイスの電極体。

Images