JP2019096777A - 電気化学デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】製造が容易で、ショート不良の発生を抑制すること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、外装シートの周縁部を密封するシール部４０，４２と、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が金属シート４Ａを含み、リード端子１８，２８が引き出される位置で、外装シート４の先端部４ｄ１，４ｄ２が、リード端子１８，２８の引出方向に沿ってリード端子１８，２８から離れる方向に外側に開いている。【選択図】図３

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。

たとえばＩＣカード等の用途に合わせ、超薄型の電気化学デバイスが注目されている。それに伴って各部材は薄層化が進み、従来よりも薄い部材を使用する試みがなされている。また、各部材は、外部からの応力や、曲げに対しての強度が求められている。

また、電気化学デバイスの各層が薄ければ薄いほど、導体同士の接触によるショートの問題も発生しやすい状況となっている。特に、外装シートは、金属シートを樹脂層で挟み込む積層構造を有しているが、外装シートの先端部では、金属シートの端部が露出し、その部分が、シール部から飛び出しているリード端子と接触すると、ショート不良が生じる。特に、外装シートの先端部のシート切断面では、金属シートの端部にバリが生じることがあり、ショート不良が生じやすい場合がある。

そこで、下記の特許文献１にも示すように、シール部を外装シートの先端部からはみ出すように形成して、金属シートの端部とリード端子との接触を防止する構造が提案されている。しかしながら、シール部を外装シートの先端部からはみ出すように形成する場合には、はみ出したシール部がリード端子の表面も覆い、リード端子の露出接続面積を狭めるおそれがある。そのため、シール部を形成する際に、シール部のはみ出し量の制御が問題になる。

特開２０１３−２１５６３７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、製造が容易で、ショート不良の発生を抑制すること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、
セパレータシート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、
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、
前記外装シートが、金属シートを含む表面シートと裏面シートとを有し、
前記リード端子が引き出される位置で、前記表面シートおよび前記裏面シートの少なくともいずれか一方の先端部が、前記リード端子の引出方向に沿って前記リード端子から離れる方向に外側に開いていることを特徴とする。

本発明に係る電気化学デバイスでは、リード端子が引き出される位置で、前記表面シートおよび前記裏面シートの少なくともいずれか一方の先端部が、前記リード端子の引出方向に沿って前記リード端子から離れる方向に外側に開いている。このため、前記表面シートおよび前記裏面シートの少なくともいずれか一方の先端部において、リード端子と金属シートの露出先端との先端隙間距離（Ｚ１）を、大きくすることが可能になる。そのため、金属シートの先端が露出していたとしても、リード端子と金属シートの露出先端との間でのショート不良を効果的に防止することができる。

また、本発明に係る電気化学デバイスでは、その製造に際して、外装シート（表面シートまたは裏面シート）の先端部からのシール部材のはみ出し量を制御する必要がなくなる。外装シートの先端部からシール部材が多少はみ出してもよい。したがって、本発明に係る電気化学デバイスの製造が容易である。外装シートの先端部を、リード端子の引出方向に沿ってリード端子から離れる方向に外側に開かせるための手段としては、特に限定されない。たとえばシール部材による外装シートの熱融着後に、外装シートの先端部を外側に開かせてもよいし、熱融着と同時に、外側に開かせてもよい。

好ましくは、前記シール部に対応する位置での前記リード端子と前記金属シートとの間の最小隙間距離（Ｚ０）に比較して、前記シール部よりも外側に飛び出している前記リード端子と前記外装シートの先端部における金属シートとの先端隙間距離（Ｚ１）が大きい。このように構成することで、ショート不良を効果的に防止することができる。

好ましくは、前記リード端子に対する前記外装シートの先端部の開き角度が５度以上で６０度以下である。このように構成することで、ショート不良を効果的に防止することができると共に、クラックが抑制され、電気化学デバイスの繰り返し曲げ耐性が向上する。

前記シール部を挟んでいる前記表面シートおよび前記裏面シートの少なくとも一方の先端部が、前記リード端子の引出方向に沿って前記リード端子から離れる方向に外側に開いていればよい。このように構成することで、ショート不良を効果的に防止することができる。

前記裏面シートの先端部が、前記リード端子の引出方向に沿って前記リード端子の先端部よりも外側に位置し、サポートタブを兼ねていてもよく、
前記表面シートの先端部が、前記リード端子の引出方向に沿って前記リード端子の先端部よりも内側に位置していてもよい。サポートタブが具備されることで、その上に配置されるリード端子を有効に保護することができる。

好ましくは、前記リード端子が引き出される位置で、前記外装シートの先端部が、前記リード端子の引出方向に沿って前記リード端子から離れる方向に外側に開いている開き部分の長さ（Ｌ１）が、１００μｍ以上２０００μｍ以下である。このように構成することで、ショート不良を効果的に防止することができる。

好ましくは、前記最小隙間距離（Ｚ０）が、１５μｍ以上で２００μｍ以下である。このように構成することで、デバイスの内部の密封を確保しながら、デバイスの薄層化を図ることができる。最小隙間距離（Ｚ０）が小さすぎると、シール性が低下する傾向にあり、大きすぎると、特性劣化が大きくなる傾向にある。

好ましくは、前記先端隙間距離（Ｚ１）が、２４μｍ以上で１７４８μｍ以下である。このように構成することで、ショート不良を効果的に防止することができる。先端隙間距離（Ｚ１）が大きすぎると、デバイスの厚みが厚くなる傾向にある。

図１Ａ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１Ｂ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２Ａは図１ＡのIIＡ−IIＡ線に沿う概略断面図である。 図２Ｂは図１Ｂに対応する電気二重層キャパシタの概略断面図である。 図２Ｃは本発明のさらに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２Ａに示す電気二重層キャパシタの要部拡大断面図である。 図４Ａは図１Ａに示す電気二重層キャパシタの製造方法例を示す概略断面図である。 図４Ｂは図４Ａの続きの工程を示す断面図である。 図５Ａは図４Ａに示す工程に対応する斜視図である。 図５Ｂは図４Ｂに示す工程に対応する斜視図である。 図６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７は図６のVII−VII線に沿う要部断面図である。

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１Ａ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。本実施形態では、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、表面４ａと裏面４ｂとは折り返さず、独立した上下のシートを貼り合わせて外装シート４を構成してもよい。

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の表面シート４ａと裏面シート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。

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。

素子本体１０では、電解質溶液が染み込んであるセパレータシート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。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シート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。

セパレータシート１１は、内部電極１６および２６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、ポリエステルおよ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。セパレータシート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。集電体層１４，２４のＹ軸方向幅は、好ましくは２〜１０ｍｍであり、セパレータシート１１のＹ軸方向幅よりも小さいことが好ましい。集電体層１４，２４は、セパレータシート１１のＹ軸方向の中央に配置されることが好ましい。

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、たとえば、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、炭素材料およ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５Ａ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、作業性から粘着テープなどの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Ａｌ、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材質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、５〜１５０μｍ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 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。

図２Ａに示すように、各リード端子１８，２８は、素子本体１０のＸ軸方向の相互に反対側からサポートタブ４ｆ１，４ｆ２に沿って引き出され、素子本体１０の内部は、第１シール部４０および第２シール部４２によりシールされている。第１シール部４０および第２シール部４２は、後述する図５Ａおよび図５Ｂに示す密封用テープ４０ａ，４２ａと、図２Ａに示す外装シート４の内側層４Ｂとが、熱シール時の加熱により一体化されて形成される。すなわち、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の両側表面に密着して接触して熱溶着部となり、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１Ａ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。

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。

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、図２Ａに示す活性層１２，２２およびセパレータシート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^＋ ＢＦ^{４ −} ）、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^＋ ＢＦ^{４ −} ）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４４および第４シール部４６に比較して、特に密封性が要求される。

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、ＥＤＬＣ２のＹ軸方向幅を小さくすることができると共に、第１シール部４０および第２シール部４２の厚みを必要最小限にすることができ、ＥＤＬＣ２全体の厚みも小さくすることができる。このため、ＥＤＬＣ２の小型化および薄型化を実現することができる。

また、本実施形態のＥＤＬＣ２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。ＥＤＬＣ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ＥＤＬＣ２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。

特に本実施形態では、図２Ａに示すように、それぞれのリード端子１８，２８が引き出される位置で、外装シート４の表面シート４ａの先端部４ｄ１，４ｄ２が、リード端子１８，２８の引出方向であるＸ軸に沿ってリード端子１８，２８から離れる方向に外側に開いている。

このため、図３に示すように、表面シート４ａの先端部４ｄ１，４ｄ２において、リード端子１８，２８と金属シート４Ａの露出先端４Ａａとの先端隙間距離Ｚ１を、大きくすることが可能になる。そのため、金属シート４Ａの先端が露出していたとしても、リード端子１８，２８と金属シート４Ａの露出先端４Ａａとの間でのショート不良を効果的に防止することができる。なお、表面シート４ａの先端部４ｄ１，４ｄ２は、リード端子１８，２８の引出方向に沿ってリード端子１８，２８の先端部よりもＸ軸方向の内側に位置する。このため、リード端子１８，２８を外部回路と接続する作業も容易である。

すなわち本実施形態では、シール部４０，４２に対応する位置でのリード端子１８，２８と金属シート４Ａとの間の最小隙間距離Ｚ０に比較して、シール部４０よりもＸ軸方向外側に飛び出しているリード端子１８，２８と金属シート４Ａの露出先端４Ａａとの先端隙間距離Ｚ１が大きい。このように構成することで、ショート不良を効果的に防止することができる。

また本実施形態では、リード端子１８，２８に対する外装シート４の先端部４ｄ１，４ｄ２の開き角度θが、好ましくは５度以上で７０度以下、さらに好ましくは５〜６０度である。このように構成することで、ショート不良をさらに効果的に防止することができると共に、クラックが抑制され、ＥＤＬＣ２の繰り返し曲げ耐性が向上する。

さらに本実施形態では、図１Ａに示すように、外装シート４は、表面シート４ａと裏面シート４ｂとを有しており、裏面シート４ｂの先端部４ｄ３，４ｄ４が、リード端子１８，２８の引出方向（Ｘ軸方向）に沿ってリード端子１８，２８のＸ軸方向先端部よりも外側に位置し、サポートタブ４ｆ１，４ｆ２をそれぞれ兼ねている。表面シート４ａの先端部４ｄ１，４ｄ２は、リード端子１８，２８の引出方向に沿ってリード端子１８，２８のＸ軸先端部よりも内側に位置している。

サポートタブ４ｆ１，４ｆ２が具備されることで、その上に配置されるリード端子１８，２８を有効に保護することができる。サポートタブ４ｆ１，４ｆ２は、リード端子１８，２８の引出方向（Ｘ軸方向）に沿って平行であることが好ましい。ただし、表面シート４ａの先端部４ｄ１，４ｄ２と同様に、サポートタブ４ｆ１，４ｆ２も、リード端子１８，２８の引出方向であるＸ軸に沿ってリード端子１８，２８から離れる方向に外側に開いていてもよい。

本実施形態では、リード端子１８，２８がそれぞれ引き出される位置で、図３に示すように、表面シート４ａの先端部４ｄ１，４ｄ２がリード端子１８，２８の引出方向に沿ってリード端子１８，２８から離れる方向に外側に開いている開き部分４ｄ１１，４ｄ２２の長さＬ１が、好ましくは、１００μｍ以上２０００μｍ以下である。このように構成することで、ショート不良を効果的に防止することができる。

なお、開き部分４ｄ１１，４ｄ２２とは、シール部４０，４２に対応する位置でのリード端子１８，２８と金属シート４Ａとの間の最小隙間距離Ｚ０よりも大きな距離で金属シート４ＡがＺ軸方向に離れる表面シート４ａ（外装シート４）の先端部分である。この開き部分４ｄ１１，４ｄ２２は、図３に示す断面において直線状であってもよく、曲線状であってもよい。

開き部分４ｄ１１，４ｄ２２の長さＬ１は、シート４ａの表面に沿った長さであり、曲線の場合には、直線に引き延ばした場合の長さである。また、開き部分４ｄ１１，４ｄ２２が曲線の場合には、開き角度θは、先端隙間距離Ｚ１となるシート４ａの先端部４ｄ１，４ｄ２と、最小隙間距離Ｚ０となる開き部分４ｄ１１，４ｄ２２の始点位置とを仮想直線で結び、その仮想直線とリード端子１８，２８の引出方向との間の角度として定義することができる。

本実施形態では、好ましくは、最小隙間距離Ｚ０が、１５μｍ以上で２００μｍ以下である。このように構成することで、デバイスの内部の密封を確保しながら、デバイスの薄層化を図ることができる。

また好ましくは、前記先端隙間距離Ｚ１が、２４μｍ以上で１８３２μｍ以下、さらに好ましくは２４μｍ以上で４８５μｍ以下である。このように構成することで、ショート不良を効果的に防止することができる。

本実施形態では、たとえば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。

次に、図４Ａ〜図５Ｂ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４Ａおよび図５Ａ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、一方の電極１６を準備し、電極１６とリード端子１８との境界部分に、テープ４０ａを貼り付ける。また、他方の電極２６を準備し、電極２６とリード端子２８との境界部分に、テープ４２ａを貼り付ける。そして、電極１６と電極１８との間にセパレータ１１を配置する。

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の片側表面または両側に接着してある。テープ４０ａおよび４２ａのＹ軸方向の幅は、リード端子１８，２８のＹ軸方向幅よりも長い。

次に、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４の表面シート４ａおよび裏面シート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の表面シート４ａにおけるＸ軸方向の幅は、表面シート４ａのＸ軸方向の先端部４ｄ１，４ｄ２がそれぞれテープ４０ａ，４２ａからＸ軸方向の外側に飛び出すように調整されている。また、表面シート４ａと裏面シート４ｂとは折り返さず、独立した上下のシートを貼り合わせて外装シート４を構成してもよい。

次に、図４Ｂおよび図５Ｂに示すように、第１シール部４０と第２シール部４２とを形成するために、テープ４０ａ，４２ａを表面シート４ａと裏面シート４ｂとで挟み込む位置で、これらのシート４ａ，４ｂのＺ軸方向の外側から熱融着治具５０で加熱加圧する。その際に、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、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。

また本実施形態では、熱融着治具５０のＸ軸方向の外側には、それぞれ開き部形成治具５２が配置され、各開き部形成治具５２のテーパ状先細先端部５２ａが、表面シート４ａの先端部４ｄ１，４ｄ２とリード端子１８，２８との間に差し込まれる。各開き部形成治具５２のテーパ状先細先端部５２ａは、テープ４０ａ，４２ａよりもＸ軸方向の外側に配置された状態で、シート４ａ，４ｂのＺ軸方向の外側から熱融着治具５０で加熱加圧する。

その結果、図３に示すように、シール部４０，４２が表面シート４ａと裏面シート４ｂとの間に形成され、そのシール部４０，４２からリード端子１８，２８がＸ軸方向の外側に引き出され、表面シート４ａの先端部４ｄ１，４ｄ２の開き部４ｄ１１，４ｄ２２が成形される。開き部４ｄ１１，４ｄ２２の角度θは、治具５２の先端部５２ａの角度を調整することで制御することができる。

なお、その前後に、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。第３シール部４４の形成に際しては、熱融着治具５０と同様な治具を用い、開き部形成治具５２は用いない。次に、図５Ｂ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６２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、第３シール部４４を形成するための治具と同様な治具を用いて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６４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に貼着してある密封用テープ４０ａが、外装シート４の内側層４Ｂと熱シール（加熱圧着）されて形成される。また、同様に、第２シール部４２は、第２リード端子２８に貼着してある密封用テープ４２ａが、外装シート４の内側層４Ｂと熱シール（加熱圧着）されて形成される。

特に本実施形態に係る電気化学デバイス２では、その製造に際して、表面シート４ａの先端部４ｄ１，４ｄ２からのシール部４０，４２のはみ出し量を制御する必要がなくなる。表面シート４ａの先端部４ｄ１，４ｄ２からシール部４０，４２が多少はみ出してもよい。したがって、本実施形態に係る電気化学デバイス２の製造が容易である。

なお、外装シート４を構成する表面シート４ａの先端部４ｄ１，４ｄ２に開き部４ｄ１１，４ｄ２２を形成するための手段としては、開き部形成治具５２による方法には限定されない。たとえば通常の方法でシール部４０，４２を形成した後に、外装シート４の先端部４ｄ１，４ｄ２が外側に開くように加工してもよい。

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、図３に示す表面シート４ａの先端部４ｄ１，４ｄ２とリード端子１８，２８との間の隙間の少なくとも一部を埋めるように広がっていてもよい。あるいはシール部４０，４２を構成する接着用樹脂とは別の接着剤または樹脂が、図３に示す表面シート４ａの先端部４ｄ１，４ｄ２とリード端子１８，２８との間の隙間の少なくとも一部を埋めていてもよい。

第２実施形態
図１Ｂおよび図２Ｂに示すように、本実施形態のＥＤＬＣ２ａは、図１Ａに示すサポートタブ４ｆ１および４ｆ２を有さず、裏面シート４ｂの先端部４ｄ３，４ｄ４にも、開き部分４ｄ３３，４ｄ４４を形成している以外は、第１実施形態のＥＤＬＣ２と同様である。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。開き部分４ｄ３３，４ｄ４４は、図３に示す開き部分４ｄ１１，４ｄ２２と同様な構成を有し、同様な作用効果を奏する。

なお、本実施形態では、表面シート４ａと裏面シート４ｂとは、Ｘ軸方向の長さが略同一であり、同じ一枚の外装シート４を折り曲げて成形してもよいし、別々のシートで構成してもよい。また、図２Ｂに示すシール部４０，４２を挟んでいる表面シート４ａおよび裏面シート４ｂの先端部４ｄ１，４ｄ２，４ｄ３，４ｄ４の少なくともいずれかが、リード端子１８，２８の引出方向に沿ってリード端子１８，２８から離れる方向に外側に開いていればよい。このように構成することで、ショート不良を効果的に防止することができる。

図２Ｃに示すＥＤＬＣ２ｂは、図２Ｂに示すＥＤＬＣ２ａの変形例であり、裏面シート４ｂの先端部４ｄ３，４ｄ４には開き部分４ｄ３３，４ｄ４４が形成されていない以外は、第２実施形態のＥＤＬＣ２ａと同様であり、共通する部分の説明は省略する。

第３実施形態
図６および図７に示すように、本実施形態のＥＤＬＣ２ｃ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、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１Ａ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７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２リード端子２８，２８は、別々に形成してあるが、各素子本体１０ａ，１０ｂの各第１リード端子１８ａは、連結部１８ｂ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６に示すように、第１リード端子１８ａおよび連結部１８ｂを介して、直列に接続してある。なお、図示する例では、連結部１８ｂを介して一対の第１リード端子１８ａ，１８ａが直列に接続してあるが、連結部１８ｂを具備させることなく、一対の第１リード端子１８ａ，１８ａが、そのまま別々にサポートタブ４ｆ１の上に引き出されていてもよい。

外装シート４のＹ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。

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１Ａに示すようなサポートタブ４ｆ１および４ｆ２を具備させているため、リード端子２８，１８ａおよび連結部１８ｂの折れ曲りなどを有効に防止することができる。

本実施形態では、Ｘ軸方向の同じ側に引き出される複数のリード端子１８ａ，１８ａにわたり表面シート４ａ１のＸ軸方向の先端部４ｄ１に、図３に示す開き部４ｄ１１と同様な開き部４ｄ１１が形成してある。また、Ｘ軸方向の同じ側に引き出される複数のリード端子２８，２８にわたり表面シート４ａ１のＸ軸方向の先端部４ｄ２に、図３に示す開き部４ｄ２２と同様な開き部４ｄ２２が形成してある。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。また、電気化学デバイスの具体的な形状や構造は、図示する例に限定されない。

以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。

実施例１
図１Ａに示すＥＤＬＣ２の試料を製造した。ＥＤＬＣ２における外装シート４における金属シート４Ａの材質は、ＳＵＳ３０４であった。図３に示す開き角度θは、５度であり、開き部分４ｄ１１，４ｄ２２の長さＬ１は１００μｍであり、先端隙間距離Ｚ１は、２４μｍであった。また、最小隙間距離Ｚ０は、１６μｍであった。

各試料のリード端子にＦＰＣ基板を接続し、これをカード形状にするために、ＰＥＴＧフィルムで挟み込み、１３０°Ｃにてプレス成形し、カードサンプル（縦８５ｍｍ×横５５ｍｍ）を得た。同様にして作製した１００個のカードサンプルについて、ＩＳＯ７８１６−１に準拠した屈曲試験を行い、その後、各ＥＤＬＣについて、ショート発生率を測定した。さらに、各ＥＤＬＣの外装シートについて、クラックの発生状態を、断面観察で確認した。

結果を表１に示す。ショート発生率は、１００個のサンプルについて、それぞれ最大２０ｍｍのたわみ量で縦方向に５００サイクルの曲げ試験と、最大１０ｍｍのたわみ量で横方向に５００サイクルの曲げ試験（合計１０００サイクル）を行った後でのショート発生率を求めた。

また、クラック発生状態の評価では、合計１０００サイクル後の観察と、合計３０００サイクル後の観察の双方共に、１００個のサンプルについて、クラックが観察されなかった場合を○とした。また、合計１０００サイクル後の観察では１００個のサンプルについてクラックが観察されなかったが、合計３０００サイクル後の観察では、１〜１０個のサンプルに関してクラックが観察された場合を△とした。

実施例２〜１０および比較例１
表１に示すように、開き角度θ、開き部分の長さＬ1および先端隙間距離Ｚ1の少なくともいずれかを変化させた以外は、実施例１と同様にして、ＥＤＬＣ２の試料を製造し、実施例１と同様な評価を行った。結果を表１に示す。

評価
表１に示すように、ショート発生率を抑制し、クラックの発生を抑制するためには、開き角度θが、好ましくは５度以上で７０度以下、さらに好ましくは５〜６０度がよいことが確認できた。さらに、開き部分４ｄ１１，４ｄ２２の長さＬ１は、好ましくは、１００μｍ以上２０００μｍ以下であることが確認できた。さらに、先端隙間距離Ｚ１は、好ましくは、２４μｍ以上で１７４８μｍ以下、さらに好ましくは２４μｍ以上で４８５μｍ以下であることが確認できた。

また、先端隙間距離Ｚ１と最小隙間距離Ｚ０との比率（Ｚ１／Ｚ０）は、好ましくは１．５以上１０９．３、さらに好ましくは１．５〜６３．５であることが確認できた。

２，２ａ，２ｂ，２ｃ… 電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）
４… 外装シート
４ａ，４ａ１… 表面シート
４ｂ，４ｂ１… 裏面シート
４ｃ… 折り返し周縁部
４ｄ１〜４ｄ４… 先端部
４ｄ１１，４ｄ２２，４ｄ３３，４ｄ４４… 開き部分
４ｅ… サイド周縁部
４ｆ１，４ｆ２… サポートタブ
４Ａ… 金属シート
４Ａａ… 露出先端
４Ｂ… 内側層
４Ｃ… 外側層
１０… 素子本体
１１… セパレータシート
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… 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… 熱融着治具
５２… 開き部形成治具

Claims (8)

1. セパレータシート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、
   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、
   前記外装シートが、金属シートを含む表面シートと裏面シートとを有し、
   前記リード端子が引き出される位置で、前記表面シートおよび前記裏面シートの少なくともいずれか一方の先端部が、前記リード端子の引出方向に沿って前記リード端子から離れる方向に外側に開いていることを特徴とする電気化学デバイス。
2. 前記シール部に対応する位置での前記リード端子と前記金属シートとの間の最小隙間距離（Ｚ０）に比較して、前記シール部よりも外側に飛び出している前記リード端子と前記外装シートの先端部における金属シートとの先端隙間距離（Ｚ１）が大きい請求項１に記載の電気化学デバイス。
3. 前記最小隙間距離（Ｚ０）が、１５μｍ以上で２００μｍ以下である請求項２に記載の電気化学デバイス。
4. 前記先端隙間距離（Ｚ１）が、２４μｍ以上で１８３２μｍ以下である請求項２または３に記載の電気化学デバイス。
5. 前記リード端子に対する前記外装シートの先端部の開き角度が５度以上で７０度以下である請求項１〜４のいずれかに記載の電気化学デバイス。
6. 前記シール部を挟んでいる前記表面シートおよび前記裏面シートが、前記リード端子の引出方向に沿って前記リード端子から離れる方向に外側に開いている請求項１〜５のいずれかに記載の電気化学デバイス。
7. 前記裏面シートの先端部が、前記リード端子の引出方向に沿って前記リード端子の先端部よりも外側に位置し、サポートタブを兼ねており、
   前記表面シートの先端部が、前記リード端子の引出方向に沿って前記リード端子の先端部よりも内側に位置する請求項１〜６のいずれかに記載の電気化学デバイス。
8. 前記リード端子が引き出される位置で、前記外装シートの先端部が、前記リード端子の引出方向に沿って前記リード端子から離れる方向に外側に開いている開き部分の長さ（Ｌ１）が、１００μｍ以上２０００μｍ以下である請求項１〜７のいずれかに記載の電気化学デバイス。

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