JP2017118017A - 電気化学デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】ＩＣカードなどの薄型電子機器内にも内蔵することが可能なレベルにまで薄型が可能な電気化学デバイスを提供すること。【解決手段】セパレータ層を挟むように一対の内部電極１６，２６が積層してある素子本体１０と、素子本体１０を覆う外装シート４と、素子本体１０が電解質溶液で浸漬されるように、外装シート４の周縁部を密封するシール部４０，４２と、いずれかの内部電極１６，２６に電気的に接続してあり、外装シート４のシール部４０，４２から外側に引き出されるリード端子１８，２８と、を有する電気化学デバイスである。外装シート４のシール部４０，４２から外側に引き出されるリード端子１８，２８の一方の面が、シール部４０，４２に位置して外装シート４の内面に形成してある樹脂製の内側層４Ｂに直接に接触している。【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）などとして好ましく用いられる電気化学デバイスに関する。

昨今、ＩＣチップを搭載するＩＣカードの普及には目を見張るものがある。特に金銭のやり取りを行うことも可能なＩＣカードもあり、社員証や会員証など、さまざまな用途に使われ、今後さらにＩＣカードの高機能化の対応が求められている。

高機能化に伴い、従来ＩＣカードに使われる蓄電池は、出来るだけ高容量の一次電池を用いることが検討されている。しかしながら、１次電池では、蓄積容量がなくなるとカードを交換しなくてはならない。そこで、充電可能な２次電池を用いたＩＣカードの開発が進んでいる。

ＩＣカード用の２次電池の特性として、カード厚み以下の薄型、カード内蔵可能な小型、折り曲げに対応したフレキシブル性が求められている。一方で、ＩＣカード内部に蓄電システムを持たず、カードリーダーを通しての比接触で得られる電力を用いて通信を行うシステムの開発も進んでいる。

しかしながら、非接触充電で得られた電力は僅かであることから、高機能な製品では十分な電力を得ることができない。そこで、充電ロスが少なく、短時間で充電でき、かつ回路の動作電圧まで充電できる二次電池が必要となってきている。

従来の電気化学デバイスでは、蓄電容量が大きいために、カードリーダーにて十分な電圧を送ることができない。そこで低容量で的確な抵抗を持つＥＤＬＣが必要となってきている。このときＩＣカード内での電池製品の厚みは、たとえば１．０ｍｍ以下、好ましくは０．９ｍｍ以下、さらに好ましくは０．５ｍｍ以下と、非常に薄いことを要求される。また、カード内への収容面積サイズも限られている。

しかしながら、たとえば特許文献１などに示す従来のＥＤＬＣの構造で単純に薄くしていった場合には、リード端子の取り出し部分のシール部の密封性を確保すると共に、短絡のおそれを回避するために、シール部の厚みがネックと成り、必要とされる水準までに十分に薄くすることは困難である。

特開２００６−４９６７０号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、ＩＣカードなどの薄型電子機器内にも内蔵することが可能なレベルにまで薄型が可能な電気化学デバイスを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係る電気化学デバイスは、
セパレータ層を挟むように一対の内部電極が積層してある素子本体と、
前記素子本体を覆う外装シートと、
前記素子本体が電解質溶液で浸漬されるように、前記外装シートの周縁部を密封するシール部と、
いずれかの前記内部電極に電気的に接続してあり、前記外装シートの前記シール部から外側に引き出されるリード端子と、を有する電気化学デバイスであって、
前記外装シートの前記シール部から外側に引き出される前記リード端子の一方の面が、前記シール部に位置して前記外装シートの内面に形成してある樹脂製の内側層に直接に接触していることを特徴とする。

従来では、密封性を確保すると共に短絡を回避するためには、リード端子の両面に、シール部を構成するための絶縁テープを貼り付けて接着用樹脂を両面に具備させる必要があると考えられていた。しかしながら、本発明者等の鋭意研究の結果、リード端子の片側の面のみにシール部を構成するための絶縁テープを貼り接着用樹脂として機能させ、他の面は、外装シートの内面に形成してある樹脂製の内側層に直接に接触させて融着することにより、密封性を確保すると共に短絡を回避することができることが初めて見出された。その結果、密封性を確保すると共に短絡を回避しながら、最も厚みが厚くなる部分であるシール部の厚みを極限にまで薄くすることに成功した。

すなわち、本発明に係る電気化学デバイスでは、内部の密封性を確保すると共に短絡を回避しながら、デバイスの厚みを１ｍｍ以下、好ましくは０．９ｍｍ以下、さらに好ましくは０．５ｍｍ以下にすることができる。その結果、たとえばＩＣカードなどの薄型電子機器内にも内蔵することが可能なレベルにまで電気化学デバイスの薄型化が可能である。

好ましくは、前記外装シートの前記シール部から外側に引き出される前記リード端子の他方の面には、前記外装シートの内面に形成してある樹脂製の内側層と接触する接着用樹脂を介して前記外装シートの周縁部が接着してあり、
前記接着用樹脂の一部は、前記外装シートの周縁部から外側にはみ出して、当該外装シートの周縁部の縁端を覆っている。

外装シートとしては、金属シートの両面が絶縁層で覆われたシートが好ましく用いられる。外装シートの周縁部の縁端では、金属シートの端部が露出するおそれがあり、その露出した金属シートが、リード端子と接触すると、短絡の原因になる。本発明の好ましい態様では、シール部を構成する接着用樹脂の一部は、外装シートの周縁部から外側にはみ出して、当該外装シートの周縁部の縁端を覆っている。そのため、外装シートの周縁部の縁端では、外装シートを構成する金属シートの端が露出するおそれが無くなり、リード端子と金属シートとの短絡などを有効に防止することができる。

前記外装シートの端部には、前記シール部から外側に引き出された前記リード端子に対応する位置に、補助シートが接続されていても良い。このように構成することで、シール部から引き出されたリード端子をサポートすることができる。

好ましくは、前記補助シートは、前記シール部に位置する前記外装シートの周縁部の一部が外側に延長して構成されている。このように構成することで、補助シートの形成が容易になる。

前記補助シートの突出長さは、前記リード端子の突出長さよりも長くてもよい。このように構成することで、シール部から引き出されたリード端子のサポート効果が向上する。

シール部から飛び出している前記リード端子と接触する前記補助シートの面には、耐熱絶縁層が積層してあってもよい。このように構成することで、リード端子と外部接続端子との電気接続時に熱が加わっても、外装シートの内部に存在する金属シートと、リード端子との短絡を、有効に防止することができる。

図１は本発明の一実施形態に係る電気二重層キャパシタの斜視図である。 図２Ａは図１ＡのII−II線に沿う概略断面図である。 図２Ｂは本発明の他の実施形態に係る電気二重層キャパシタの概略断面図である。 図３は図１に示す電気二重層キャパシタの製造方法例を示す概略斜視図である。 図４Ａは図３の続きの工程を示す斜視図である。 図４Ｂは図４ＡのIVB−IVB線に沿う概略断面図である。 図５は図４Ｂの続きの工程を示す斜視図である。 図６は図５の続きの工程を示す斜視図である。 図７は本発明の他の実施形態に係る電気二重層キャパシタの斜視図である。 図８は図７のVIII−VIII線に沿う要部断面図である。 図９は図７に示す電気二重層キャパシタの製造方法例を示す概略斜視図である。 図１０は図９の続きの工程を示す斜視図である。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。

第１実施形態
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る電気化学デバイスとしての電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）２は、外装シート４を有する。外装シート４には、一枚のシート４を折り返し周縁部４ｃで折り曲げて表面４ａおよび裏面４ｂが形成してある。なお、一枚のシートを折り曲げて表面４ａと裏面４ｂとを形成するのではなく、別々の外装シートを重ねてシールすることで外装シート４を構成しても良い。

本実施形態では、外装シート４は、Ｘ軸方向の長さＬ０がＹ軸方向の長さＷ０に比較して長い長方形状を有するが、これに限定されず、正方形でも、その他の多角形状、あるいは円形、楕円形、あるいはその他の形状でも良い。この実施形態では、外装シート４の表面４ａと裏面４ｂとが重なる方向を厚み方向（Ｚ軸方向）とし、それに相互に直交する方向をＸ軸およびＹ軸とする。

外装シート４には、図２Ａを用いて後述するように、素子本体１０が内蔵してある。素子本体１０から引き出される一対のリード端子１８，２８が、外装シート４の外部で、補助シート４ｆ１および４ｆ２の上に引き出されている。

図１に示すように、本実施形態では、長方形状の外装シート４の内部は、外装シート４の四辺に沿って形成してある第１シール部４０、第２シール部４２、第３シール部４４および第４シール部４６とに囲まれて密封してある。

この実施形態では、リード端子１８がＸ軸方向の外側に引き出される外装シート４の周縁部４ｄ１を密封する部分を第１シール部４０とする。また、リード端子２８がＸ軸方向の外側に引き出される外装シート４の周縁部４ｄ２を密封する部分を第２シール部４２とする。第１シール部４０と第２シール部４２とは、外装シート４のＸ軸方向の反対側に位置する。また、外装シート４を折り返してなる周縁部４ｃを密封する部分を第３シール部４４とし、そのＹ軸方向の反対側に位置する外装シート４のサイド周縁部４ｅを密封している部分を第４シール部とする。

図２Ａに示すように、外装シート４の内部には、素子本体１０が内蔵してある。素子本体１０は、電気二重層キャパシタの素子を構成しており、本実施形態では、単一のキャパシタ素子が外装シート４の内部に収容してある。

素子１０では、セパレータ層１１を挟むように一対の第１内部電極１６と第２内部電極２６とが積層してある。セパレータ層１１および一対の第１内部電極１６と第２内部電極２６には、電解質溶液が染み込んでいる。第１内部電極１６と第２内部電極２６のうちの一方は、正極となり、他方は、負極となるが、構成は同じである。これらの第１内部電極１６および第２内部電極２６は、それぞれセパレータ層１１の相互に反対面に接触するように積層される第１活性層１２および第２活性層２２を有する。また、第１内部電極１６および第２内部電極２６は、各活性層１２，２２にそれぞれ接触するように積層される第１集電体層１４および第２集電体層２４を有する。

セパレータ層１１は、それぞれ内部電極１６および１８を電気的に絶縁すると共に、電解質溶液が浸透可能に構成してあり、たとえば電気絶縁性の多孔質シートで構成される。電気絶縁性の多孔質シートとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン又はポリオレフィンからなるフィルムの単層体、積層体や、上記樹脂の混合物の延伸膜、あるいは、セルロース、ポリエステル及びポリプロピレンからなる群より選択される少なくとも１種の構成材料からなる繊維不織布が挙げられる。セパレータ層１１の厚さは、たとえば５〜５０μｍ程度である。

集電体層１４，２４としては、一般的に高い導電性を有する材料であれば特に限定されないが、低電気抵抗の金属材料が好ましく用いられ、たとえば、銅、アルミニウム、ニッケル等などのシートが用いられ、好ましくはアルミニウムが用いられる。これらの集電体層１４，２４のそれぞれの厚みは、たとえば１５〜１００μｍ程度である。

活性層１２，２２は、活物質およびバインダを含み、好ましくは導電助剤を含む。活性層１２，２２は、それぞれの集電体層１４，２４を構成するシートの表面に積層して形成される。

活物質としては、種々の電子伝導性を有する多孔体が挙げられ、例えば、活性炭、天然黒鉛、人造黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ、メソカーボンファイバー（ＭＣＦ）、コークス類、ガラス状炭素、有機化合物焼成体等の炭素材料が挙げられる。バインダとしては、上記の活物質、好ましくは導電助剤を集電体層を構成するシートに固定することができれば特に限定されず、種々の結着剤を使用できる。バインダとしては、たとえば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂や、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）と水溶性高分子（カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸ナトリウム、デキストリン、グルテン等）との混合物等が挙げられる。

導電助剤は、活性層１２，２２の電子伝導性を高めるために添加される材料である。導電助剤としては、例えば、カーボンブラック、アセチレンブラック等の炭素材料、銅、ニッケル、ステンレス、鉄等の金属微粉、炭素材料及び金属微粉の混合物、ＩＴＯ等の導電性酸化物が挙げられる。

活性層１２，２２のそれぞれの厚さは、好ましくは、たとえば１〜１００μｍ程度である。活性層１２，２２は、各集電体層１４，２４の表面に、セパレート層１１と同等以下の面積で、集電体層１４，２４の表面に形成されている。活性層１２，２２は、公知の方法で作製することができる。

本実施形態において、「正極」とは、電気二重層キャパシタに電圧を印加した際に、電解質溶液中のアニオンが吸着する電極であり、「負極」とは、電気二重層キャパシタに電圧を印加した際に、電解質溶液中のカチオンが吸着する電極である。なお、電気二重層キャパシタに対して一度特定の正負の向きに電圧を印加して充電した後に再充電する際には、通常最初と同じ向きに充電を行い、逆向きに電圧を印加して充電することは少ない。

外装シート４は、後述の電解質溶液を透過させない材料からなり、しかも、外装シート４の周縁部同士、あるいは図５に示す密封用テープ４０ａ（以下同様に、４２ａを含む場合あり）と熱シールにより一体化されるものであることが好ましい。この密封用テープ４０ａは、熱可塑性樹脂から成るテープ状のものが好ましい。ただしテープに限らず塗布可能なシーラント樹脂であっても熱により溶融し接着可能なものであればどのような形態のものでも良い。

また、外装シート４は、素子本体１０を密封し、シート４の内部に、空気や水分が進入するのを防止するもので構成してある。具体的には、外装シート４は、単層シートでも良いが、図２Ａに示すように、金属シート４Ａを、内側層４Ｂおよび外側層４Ｃとで挟むように積層してある多層シートであることが好ましい。

金属シート４Ａは、たとえばアルミニウム、ステンレス等で構成してあることが好ましく、内側層４Ｂは、電気絶縁材で構成してあり、電解質溶液とは反応しにくく熱シール可能なポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂で構成してあることが好ましい。また、外側層４Ｃは、特に制限されず、たとえばナイロン、ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＥＳ、ＰＥＮ、ＰＩ、フッ素樹脂、ＰＥ、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などで構成してあることが好ましい。外装シート４の厚みは、好ましくは、５〜８０μｍである。

本実施形態では、外装シート４の耐力は、ＪＩＳ Ｚ２２４１において、３９０〜１２７５Ｎ／ｍｍ^２ 、好ましくは７８５〜９８０Ｎ／ｍｍ^２ である。また、外装シートの硬さは、ピッカース硬さ（Ｈｖ）（ＪＩＳ ２２４４）において、２３０〜４８０、好ましくは２８０〜３８０である。このような観点からは、外装シート４の金属シート４Ａは、ＪＩＳで規定するステンレス鋼ＳＵＳ３０４（ＢＡ）、ＳＵＳ３０４（１／２Ｈ）、ＳＵＳ３０４（１／２Ｈ）、ＳＵＳ３０４ Ｈ、ＳＵＳ３０１ ＢＡ、ＳＵＳ３０１（１／２Ｈ）、ＳＵＳ３０１（３／４Ｈ）が好ましい。

リード端子１８，２８は、集電体層１４，２４に対して電流の入出力端子の役割を果たす導電性部材であり、矩形板形状をなしている。本実施形態では、各リード端子１８，２８は、集電体層１４，２４をそれぞれ構成する導電性シートと一体化されたシートにより形成してあり、集電体層１４，２４と同じ厚みであっても良い。ただし、各リード端子１８，２８は、集電体層１４，２４とは別の導電性部材で形成し、各集電体層１４，２４と電気的に接続させても良い。その場合には、各リード端子１８，２８の厚みは、集電体層１４，２４の厚みと異ならせることも可能であり、たとえば２０〜１００μｍ程度である。

外装シート４で挟まれ、シール部４０，４２，４４および４６により素子本体１０を密封するための空間には、電解質溶液（図示せず）が充填され、その一部は、活性層１２，２２およびセパレータ層１１の内部に含浸されている。

電解質溶液としては、電解質を有機溶媒に溶解させたものが使用される。電解質としては、たとえば、テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレート（ＴＥＡ^＋ ＢＦ４ ⁻ ）、トリエチルモノメチルアンモニウムテトラフルオロボレート（ＴＥＭＡ^＋ ＢＦ４ ⁻ ）等の４級アンモニウム塩など、アンモニウム塩、アミン塩、或いはアミジン塩などを用いるのが好ましい。なお、これらの電解質は１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。

また、有機溶媒としては、公知の溶媒を使用することができる。有機溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、ジメチルホルムアミド、スルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリル、メトキシアセトニトリルなどが好ましく挙げられる。これらは単独で使用してもよく、２種以上を任意の割合で混合して使用してもよい。

各リード端子１８，２８の先端は、図２Ａに示すように、それぞれ第１シール部４０および第２シール部４２を通り、第１シール部４０および第２シール部４２の外部に引き出される。第１シール部４０および第２シール部４２は、各リード端子１８，２８が外部に引き出される部分であり、第３シール部４３および第４シール部４４に比較して、特に密封性が要求される。

図３および図４に示すリード端子１８，２８のそれぞれのＹ軸方向の幅は、同じでも異なっていても良い。また、これらのリード端子１８，２８が、それぞれ集電体層１４，２４と一体成形される場合には、リード端子１８，２８のＹ軸方向の幅は、集電体層１４，２４のＹ軸方向幅Ｗ１（図４参照）と略同じで良いが、幅Ｗ１よりも小さく、または大きくしても良い。

集電体層１４，２４のＹ軸方向幅Ｗ１は、好ましくは２ｍｍ以上であり、セパレータ層１１のＹ軸方向幅Ｗ３よりも小さいことが好ましく、Ｗ３−Ｗ１は、好ましくは０．２ｍｍ以上である。集電体層１４，２４は、セパレータ層１１のＹ軸方向の中央に配置されることが好ましい。

また、図１に示すＥＤＬＣ２のＹ軸方向の幅Ｗ０は、ＩＣカード内に収容する場合には、好ましくは、１０〜５０ｍｍであり、リード端子１８，２８を除くＥＤＬＣ２のＸ軸方向の長さＬ０は、好ましくは、１０〜５０ｍｍである。

本実施形態では、第１シール部４０および第２シール部４２は、後述する図５および図６に示すように、密封用テープ４０ａ，４２ａと、外装シート４の周縁部４ｄ１，４ｄ２とが、熱シール時の加熱により一体化されて形成される。その際に、図２Ａに示すように、外装シート４の内周面に形成してある内側層（樹脂）４Ｂの一部が、リード端子１８，２８の片側表面に密着して接触し、熱溶着部４Ｂａとなり、第１シール部４０および第２シール部４２での密封性を向上させる。

また、図１に示す第３シール部４４では、外装シート４の折り返し周縁部４ｃで折り曲げられて、熱シール時の加熱により、外装シート４の内側層４Ｂが融着して一体化される。第４シール部４６では、外装シート４の表面４ａおよび裏面４ｂにおける各サイド周縁部４ｅの内側層４Ｂが、熱シール時の加熱により融着して一体化される。なお、一枚のシートを折り曲げて表面４ａと裏面４ｂとを形成するのではなく、別々の外装シートを重ねてシールすることで外装シート４を構成しても良い。

第１シール部４０のＹ軸方向の両端には、それぞれ第３シール部４４および第４シール部４６の一端が接続するように連続して形成してあり、これらの第３シール部４４および第４シール部４６の他端を接続するように、第２シール部４２が連続して形成してある。そのため、外装シート４の内部は、外装シート４の外部に対して良好に密封される。

本実施形態のＥＤＬＣ２では、素子本体１０の第１リード端子１８と第２リード端子２８とが、ＥＤＬＣ２の長手（Ｘ軸方向）方向に沿って反対側に引き出されている。このため、Ｘ軸方向の片側のみにＹ軸方向に沿って２つリード端子が配置される構造に比較して、ＥＤＬＣ２のＹ軸方向幅を小さくすることができる。

本実施形態のＥＤＬＣでは、たとえば第１リード端子１８を正極とし、第２リード端子２８を負極とし、電解質溶液で浸漬された素子本体１０に接続してある。ＥＬＤＣでは、単一の素子での耐電圧が最大で約２．８５Ｖ程度と決まっており、用途に合わせて耐電圧を向上させるために、素子を直列に接続してもよい。本実施形態のＥＤＬＣは、きわめて薄く、しかも十分な耐電圧を有することから、ＩＣカードなどの薄型電子部品に内蔵するための電池として好適に用いることができる。

次に、図３〜図６を用いて、本実施形態のＥＤＬＣ２の製造方法の一例について説明する。

図３，図４Ａおよび図４Ｂに示すように、まず、素子本体１０を製造する。素子本体１０を製造するために、図３に示すように、セパレータ層１１の表面および裏面に、第１内部電極１６および第２内部電極２６を配置する。セパレータ層１１の両側には、それぞれ活性層１２，２２が接触するように、内部電極１６，２６を積層する。

各リード端子１８，２８には、前述した第１シール部４０および第２シール部４２となるＸ軸方向位置に、それぞれ密封用テープ４０ａおよび４２ａが、各端子１８，２８の片側表面のみに接着してある（図４Ｂ参照）。テープ４０ａおよび４２ａのＹ軸方向の幅Ｗ２は、リード端子１８，２８のＹ軸方向幅よりも、好ましくは０．５〜３ｍｍ程度に長い。テープ４０ａ，４２ａのＹ軸方向の幅は、図１に示すＥＤＬＣ２の第１シール部４０および第２シール部４２のＹ軸方向の幅に対応し、しかもＥＤＬＣ２のＹ軸方向幅Ｗ０を規定する。

図４Ａに示すテープ４０ａおよび４２ａのＹ軸方向の幅Ｗ２が狭すぎると、図１に示す第１シール部４０および第２シール部４２におけるシール性が十分でなくなる可能性があり、幅が広すぎると、ＥＤＬＣ２のＹ軸方向幅Ｗ０が必要以上に大きくなる。テープ４０ａおよび４２ａのＸ軸方向の幅は、図２に示す第１シール部４０および第２シール部４２のＸ軸方向の長さＬ１に対応し、好ましくは、２〜４ｍｍである。

次に、図５に示すように、素子本体１０の全体を覆うように、外装シート４を折り返し周縁部４ｃで折り曲げて、シートの表面４ａおよび裏面４ｂで素子本体１０を覆う。なお、外装シート４は、Ｙ軸方向に予め長く形成してある。外装シート４の表面４ａにおけるＸ軸方向の幅は、外装シート４の第１シール部側の周縁部４ｄ１がテープ４０ａと重複し、外装シート４の第２シール部側の周縁部４ｄ２がテープ４２ａと重複するように調整されている。なお、一枚のシートを折り曲げて表面４ａと裏面４ｂとを形成するのではなく、別々の外装シートを重ねてシールすることで外装シート４を構成しても良い。

次に、図６に示すように、素子本体１０の全体を覆う外装シート４を、図示省略してある治具にセットし、外装シート４の折り返し周縁部４ｃを加圧加熱し、第３シール部４４を形成する。次に、外装シートの第１シール部側の周縁部４ｄ１と、第２シール部側の周縁部４ｄ２とを加圧加熱し、第１シール部４０および第２シール部４２を形成する。

そのときに、図２Ａに示すように、下側の外装シート４の内周面に形成してある内側層（樹脂）４Ｂの一部が、リード端子１８，２８の片側表面（下側表面）に密着して接触し、熱溶着部４Ｂａとなる。また、リード端子１８，２８のその他の片側表面（上側表面）に貼着してある密封用テープ４０ａ，４２ａは、加圧および加熱により流動する接着用樹脂として、外装シート４の内側層４Ｂと密着して一体化され、固化後にシール部４０および４２となる。また、同時に、密封用テープ４０ａ，４２ａは、加圧および加熱により流動する接着用樹脂として、その一部４０ｂ，４２ｂが、上側に位置する外装シート４の周縁部から外側にはみ出して、当該外装シート４の周縁部の縁端を覆うことになる。

次に、図６に示すように、第４シール部４６が形成されていない外装シート４の開口端５２から電解質溶液を注入し、その後に、最後の第４シール部４６を、前述と同様な熱シールにより形成する。その後に、第４シール部４６の外側の切断線５４に沿って外装シート４を切断し、余分な外装シート４’を除去することで、本実施形態のＥＤＬＣ２が得られる。

本実施形態では、第１シール部４０は、第１リード端子１８の片側表面に貼着してある密封用テープ４０ａが、上側の外装シート４の第１シール部側の周縁部４ｄ１で、熱シール（加熱圧着）されて形成される。なお、第１シール部４０は、下側の外装シート４の内面に形成してある樹脂製の内側層４Ｂの一部に形成される熱圧着部４Ｂａを含んでいる。また、同様に、第２シール部４２は、第２リード端子２８の片側表面に貼着してある密封用テープ４２ａが、上側の外装シート４の第２シール部側の周縁部４ｄ２で、熱シール（加熱圧着）されて形成される。なお、第２シール部４２は、下側の外装シート４の内面に形成してある樹脂製の内側層４Ｂの一部に形成される熱圧着部４Ｂａを含んでいる。

本実施形態では、リード端子１８，２８の片側表面（上側表面）のみにシール部を構成するための絶縁テープ４０ａ，４２ａを貼り接着用樹脂として機能させ、他の面（下側表面）は、外装シート４の内面に形成してある樹脂製の内側層４Ｂに直接に接触させて熱融着部４Ｂａを形成している。これにより、デバイス内部の密封性を良好に確保することができると共に短絡を有効に回避することができることができる。その結果、密封性を確保すると共に短絡を回避しながら、最も厚みが厚くなる部分であるシール部４０，４２の厚みを極限にまで薄くすることができる。

すなわち、本実施形態に係るＥＤＬＣ２では、内部の密封性を確保すると共に短絡を回避しながら、ＥＤＬＣ２の最大厚みを１ｍｍ以下、好ましくは０．９ｍｍ以下、さらに好ましくは０．５ｍｍ以下にすることができる。その結果、たとえばＩＣカードなどの薄型電子機器内にも内蔵することが可能なレベルにまで電気化学デバイスの薄型化が可能である。

また、本実施形態では、シール部４０，４２を構成する接着用樹脂の一部は、上側の外装シート４の周縁部から外側にはみ出して、当該外装シート４の周縁部の縁端を覆っている。そのため、外装シート４の周縁部の縁端では、外装シート４を構成する金属シート４Ａの端が露出するおそれが無くなり、リード端子１８，２８と金属シート４Ａとの短絡などを有効に防止することができる。

さらに本実施形態のデバイス２は、シール部４０，４２から引き出されたリード端子１８，２８のサポートを行う補助シート４ｆ１，４ｆ２を有しているため、シール部４０，４２から引き出されたリード端子１８，２８が補助シート４ｆ１，４ｆ２の方向に折れ曲がることを有効に防止することができる。また、補助シート４ｆ１，４ｆ２は、シール部４０，４２に位置する下側の外装シート４の周縁部の一部が外側に延長して構成されているため、補助シート４ｆ１，４ｆ２の形成が容易になる。

また、補助シート４ｆ１，４ｆ２の突出長さは、リード端子１８，２８の突出長さよりも長いため、シール部４０，４２から引き出されたリード端子１８，２８のサポート効果が向上する。

第２実施形態
図２Ｂに示すように、本実施形態のＥＤＬＣ２ａでは、シール部４０，４２から飛び出しているリード端子１８，２８と接触する補助シート４ｆ１，４ｆ２の面には、耐熱絶縁層５０が積層してある。このように構成することで、リード端子１８，２８と外部接続端子（図示省略）との電気接続時に熱が加わっても、外装シート４の内部に存在する金属シート４Ａと、リード端子１８，２８との短絡を、有効に防止することができる。

耐熱絶縁層５０を構成する樹脂としては、たとえばポリエレンテレフタレート（ＰＥＴ）が好ましく用いられるが、ナイロン、ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＥＳ、ＰＥＮ、ＰＩ、フッ素樹脂などでも良い。

本実施形態のその他の構成および作用効果は、第１実施形態と同様なので、図面では共通する部材には共通する符号を付し、共通する部分の説明は省略する。

第３実施形態
図７に示すように、本実施形態のＥＤＬＣ２ｂでは、外装シート４の内部に、Ｙ軸方向に並んで２つの素子本体１０ａ，１０ｂが内蔵してある。その他は、第１実施形態と同様なので、図面では共通する部材には共通する符号を付し、以下の説明では、共通する部分の説明は一部省略し、相違する部分について詳細に説明する。

本実施形態では、図７に示すように、外装シート４が、表面シート４ａ１と裏面シート４ｂ１とから成り、図１に示す外装シート４に比較して、Ｙ軸方向に略２倍の大きさを有する。外装シート４の内部には、図８に示すように、２つの素子本体１０ａ，１０ｂが内蔵してあり、それぞれの素子本体１０ａ，１０ｂは、それぞれ第１実施形態の素子本体１０と同様な構造を有している。

本実施形態では、各素子本体１０ａ，１０ｂの第１リード端子１８，１８は、別々に形成してあるが、各素子本体１０ａ，１０ｂの各第２リード端子２８ａは、連結部２８ｂに一体成形してあり、相互に連続している。すなわち、各素子本体１０ａ，１０ｂは、図９に示すように、各素子本体１０ａ，１０ｂの各第２集電体層２４と連続して一体的に形成してある第２リード端子２８ａおよび連結部２８ｂを介して、直列に接続してある。

外装シート４の軸方向の中央部には、第３シール部４４ａがＸ軸方向に沿って形成してあり、素子本体１０ａ，１０ｂ間で、電解質溶液の流通が遮断されるようになっている。素子本体１０ａが収容される空間は、外装シート４に連続して形成される第１シール部４０、第２シール部４２、第３シール部４４ａおよび第４シール部４６ａにより密封され、電解質溶液が貯留される。同様に、素子本体１０ｂが収容される空間は、外装シート４に連続して形成される第１シール部４０、第２シール部４２、第３シール部４４ａおよび第４シール部４６ｂにより密封され、電解質溶液が貯留される。

次に、図９〜図１０を用いて、本実施形態のＥＤＬＣ２ｂの製造方法の一例について説明する。

図９に示すように、まず、一対のセパレータ層１１の上に、Ｙ軸方向に並んで、２つの素子本体１０ａ，１０ｂを形成する。なお、単一のセパレータ層１１を用いて、２つの素子本体１０ａ，１０ｂを形成してもよい。素子本体１０ａ，１０ｂの製造方法は、第１実施形態の場合と同様である。

素子本体１０ａ，１０ｂにおける各リード端子１８，２８ａには、前述した実施形態と同様にして、密封用テープ４０ａおよび４２ａが、各端子１８，２８ａの片側表面に接着する。

次に、素子本体１０ａ，１０ｂの全体を覆うように、外装シート４を構成する表面シート４ａ１と裏面シート４ｂ１とを合わせて、これらで素子本体１０ａ，１０ｂを覆う。なお、外装シート４は、Ｙ軸方向に予め長く形成してある。外装シート４のＸ軸方向の幅は、外装シート４の第１シール部側の周縁部４ｄ１がテープ４０ａと重複し、外装シート４の第２シートル部側の周縁部４ｄ２がテープ４２ａと重複するように調整されている。

次に、図１０に示すように、素子本体１０の全体を覆う外装シート４を、図示省略してある治具にセットし、外装シート４のＹ軸方向の中央部をＸ軸方向に沿って加圧加熱し、第３シール部４４ａを形成する。次に、外装シートの第１シール部側の周縁部４ｄ１と、第２シール部側の周縁部４ｄ２とを加圧加熱し、第１シール部４０と第２シール部４２を形成する。

次に、第４シール部４６ａ，４６ｂが形成されていない外装シート４の開口端５２から電解質溶液をそれぞれ注入し、その後に、最後の第４シール部４６ａ，４６ｂを、前述と同様な熱シールにより形成する。その後に、第４シール部４６ａ，４６ｂの外側の切断線５４に沿って外装シート４を切断し、余分な外装シート４’を除去することで、図７に示す本実施形態のＥＤＬＣ２ｂが得られる。

なお、上述した実施形態では、外装シート４のＸ軸方向の一方から引き出しているリード端子２８ａを連結部２８ｂで予め一体的に接続してあるが、連結部２８ｂを有さないリード端子２８ａを、それぞれ第２シール部４２から引き出していても良い。２つのリード端子２８ａは、後から別の導電性接続端子２８ｂで接続しても良い。

本実施形態では、Ｘ軸方向の同じ側に引き出されるリード端子相互を、接続片などで直列または並列に接続することで、電池の容量を増やしたり、耐電圧を高めることが可能である。また、本実施形態においても、図１に示すような補助シート４ｆ１および４ｆ２を具備させているため、リード端子１８，２８ａおよび連結部２８ｂが補助シート４ｆ１および４ｆ２の方向に折れ曲ることを有効に防止することができる。本実施形態のその他の構造および作用効果は、前述した実施形態と同様である。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。

たとえば、本発明が適用されるラミネート型の電気化学デバイスとしては、ＥＤＬＣに限らず、リチウム電池やリチウム電池キャパシタなどにも適用することができる。

２，２ａ，２ｂ… 電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）
４… 外装シート
４ａ… 表面
４ａ１… 表面シート
４ｂ… 裏面
４ｂ１… 裏面シート
４ｃ… 折り返し周縁部
４ｄ１… 第１シール部側の周縁部
４ｄ２… 第２シール部側の周縁部
４ｅ… サイド周縁部
４ｆ１，４ｆ２… 補助シート
４Ａ… 金属シート
４Ｂ… 内側層
４Ｂａ… 熱融着部
４Ｃ… 外側層
１０… 素子本体
１１… セパレータ層
１２… 第１活性層
１４… 第１集電体層
１６… 第１内部電極
１８… 第１リード端子
２２… 第２活性層
２４… 第２集電体層
２６… 第２内部電極
２８，２８ａ… 第２リード端子
４０… 第１シール部
４２… 第２シール部
４４… 第３シール部
４６… 第４シール部
５０… 耐熱絶縁層

Claims (6)

1. セパレータ層を挟むように一対の内部電極が積層してある素子本体と、
   前記素子本体を覆う外装シートと、
   前記素子本体が電解質溶液で浸漬されるように、前記外装シートの周縁部を密封するシール部と、
   いずれかの前記内部電極に電気的に接続してあり、前記外装シートの前記シール部から外側に引き出されるリード端子と、を有する電気化学デバイスであって、
   前記外装シートの前記シール部から外側に引き出される前記リード端子の一方の面が、前記シール部に位置して前記外装シートの内面に形成してある樹脂製の内側層に直接に接触していることを特徴とする電気化学デバイス。
2. 前記外装シートの前記シール部から外側に引き出される前記リード端子の他方の面には、前記外装シートの内面に形成してある樹脂製の内側層と接触する接着用樹脂を介して前記外装シートの周縁部が接着してあり、
   前記接着用樹脂の一部は、前記外装シートの周縁部から外側にはみ出して、当該外装シートの周縁部の縁端を覆っている請求項１に記載の電気化学デバイス。
3. 前記外装シートの端部には、前記シール部から外側に引き出された前記リード端子に対応する位置に、補助シートが接続されている請求項１または２に記載の電気化学デバイス。
4. 前記補助シートは、前記シール部に位置する前記外装シートの周縁部の一部が外側に延長して構成されている請求項３に記載の電気化学デバイス。
5. 前記補助シートの突出長さが、前記リード端子の突出長さよりも長い請求項３または４に記載の電気化学デバイス。
6. 前記シール部から飛び出している前記リード端子と接触する前記補助シートの面には、耐熱絶縁層が積層してある請求項３〜５のいずれかに記載の電気化学デバイス。

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