JP2019145757A - 電気化学デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】電気特性に優れた電気化学デバイスを提供すること。【解決手段】ＥＤＬＣ２は、第１素子本体１０ａと、第１素子本体１０ａとは離間して配置してある第２素子本体１０ｂと、第１素子本体１０ａと第２素子本体１０ｂとを覆う外装シート４と、外装シート４の周縁部を密封する周辺シール部４０と、第１素子本体１０ａと第２素子本体１０ｂとが、それぞれ電解質溶液で浸漬されるように、第１素子本体１０ａと第２素子本体１０ｂとの間を密封するセンターシール部４４と、を有する。センターシール部４４の長手方向に垂直な方向のセンターシール幅Ｌ１は、０．４〜１．２ｍｍである。【選択図】図２Ｅ

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。

たとえば下記の特許文献１にも示すように、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。この種の電気化学デバイスでは、外装シートの内部に、２つの素子本体を内蔵し、これらのリード端子相互を直列または並列に接続することにより、電池の容量を増やしたり、耐電圧を高めたりする場合がある。しかしながら、各素子本体間で電解質溶液が流通すると、デバイスの電気特性が低下するおそれがある。

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、電気特性に優れた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、
第１素子本体と、
前記第１素子本体とは離間して配置してある第２素子本体と、
前記第１素子本体と前記第２素子本体とを覆う外装シートと、
前記外装シートの周縁部を密封する周辺シール部と、
前記第１素子本体と前記第２素子本体とが、それぞれ電解質溶液で浸漬されるように、前記第１素子本体と前記第２素子本体との間を密封するセンターシール部と、を有する電気化学デバイスであって、
前記センターシール部の長手方向に垂直な方向のセンターシール幅が、０．４〜１．２ｍｍであ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、外装シートの内部がセンターシール部を介して２つの空間に分割され、各空間に第１素子本体および第２素子本体の各々を収容することが可能となっている。センターシール幅を０．４〜１．２ｍｍとすることにより、センターシール部には適度な強度（たとえば、引張強度や接着強度）が具備され、センターシール部の反りなどの不具合を防止し、外装シートの内部を２つの空間に確実に分割することが可能となる。また、センターシール部でセパレータシートを噛み込むおそれがなく、第１素子本体と第２素子本体との間に、密封性に優れたセンターシール部を形成することが可能である。したがって、各素子本体間で電解質溶液の流通を防止し、電気化学デバイスの電気特性を向上させることができる。

また、外装シートの内側に形成してある樹脂層が、外装シートの内部空間にはみ出しにくくなる。そのため、はみ出した内側層による押圧力で、セパレータが変形することを防止することが可能となる。また、はみ出した内側層で、外装シートの内部空間が占有されることがなく、各空間内に電解質溶液を十分に行き渡らせ、各素子本体を電解質溶液に十分に浸漬させることが可能となる。さらに、はみ出した内側層をセパレータが吸収することを防止し、セパレータが目詰まりを起こすことを回避することが可能となる。したがって、この点においても、電気化学デバイスの電気特性を向上させることができる。

好ましくは、前記センターシール幅は、０．５〜１．０ｍｍである。このような構成とすることにより、上述した効果を効果的に得ることができる。

前記外装シートは複数層からなり、前記第１素子本体と前記第２素子本体とに面する前記外装シートの内側には、熱可塑性樹脂層が形成してあってもよい。このような構成とすることにより、対向する上下の外装シートの内側に形成された熱可塑性樹脂層が互いに接合しやすくなり、センターシール部の強度（たとえば、引張強度や接着強度）や密封性を高めることできる。

好ましくは、前記熱可塑性樹脂層の厚みが、２０〜５０μｍである。このような構成とすることにより、センターシール部に適度な厚みが具備され、センターシール部の強度や密封性を効果的に高めることができる。

好ましくは、前記周辺シール部は、前記センターシール部に略平行に延びるサイドシール部を有し、前記サイドシール部の長手方向に垂直な方向のサイドシール幅は、前記センターシール幅よりも広い。このような構成とすることにより、サイドシール部に適度な幅（サイドシール幅）が具備され、電解質溶液のドライアップを防止することができる。

前記第１素子本体に設けられた一対の内部電極と、前記第２素子本体に設けられた一対の内部電極との間の電極間距離が２〜５ｍｍであってもよい。このような構成とすることにより、電気化学デバイスの小型化を図ることができる。

図１Ａは本発明の第１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は本発明の第２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２Ａに示すシール部の要部拡大断面図である。 図２Ｃは図１ＡのIIC−IIC線に沿う要部拡大断面図である。 図２Ｄは図１ＡのIID−IID線に沿う要部拡大断面図である。 図２Ｅは図１ＡのIIE−IIE線に沿う要部拡大断面図である。 図３は図２Ａに示す電気二重層キャパシタの製造方法例を示す断面図である。 図４Ａは図３に対応する製造方法例を示す概略斜視図である。 図４Ｂは図４Ａの続きの工程を示す斜視図である。 図５は本発明の第３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６は引張試験の方法を示す概略図である。 図７は外装シートの反りを示す断面図である。 図８はセンターシール幅と接続抵抗との関係を示す図である。

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、本発明の第１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は、二枚の独立したシート（表面シート４ａと裏面シート４ｂ）を上下に貼り合わせることにより構成される。なお、一枚のシートを折り返して、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、同一構造からなる２つの素子本体１０ａ，１０ｂがＹ軸方向に並んで内蔵してある。素子本体１０ａ，１０ｂは、それぞれ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、２つ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１０ａ，１０ｂの各々には、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１０〜１００μｍ程度であるが、好ましくは６０μｍ以下であり、さらに好ましくは１５〜６０μｍ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、セパレータシート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４Ａに示す密封用テープ４１ａ（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４１ａ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１０ａ，１０ｂ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、複数層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い。内側層４Ｂは、素子本体１０ａ，１０ｂに面する外装シート４の内側に形成してある。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材質で構成してあることが好ましい。本実施形態では、内側層４Ｂは、熱可塑性樹脂層で構成してある。熱可塑性樹脂層としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアセタールなどが挙げられる。好ましくは、図２Ｅに示す熱可塑性樹脂層の厚みＴは２０〜５０μｍであり、さらに好ましくは、３０〜５０μｍである。

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１８ａ，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る。本実施形態では、各リード端子１８ａ，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。このような構成とすることにより、リード端子の厚みを薄くすることが容易になる。

ただし、各リード端子１８ａ，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１８ａ，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１０〜１００μｍ程度、好ましくは６０μｍ以下、さらに好ましくは２０〜６０μｍである。このような構成とすることにより、デバイスの薄型化を効果的に図ることができる。好ましくは、リード端子１８ａ，２８は、アルミニウムまたはアルミニウム合金で構成される。

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、矩形板形状をなし、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１Ａに示すように、各素子本体１０ａ，１０ｂの各第１集電体層１４と連続して一体的に形成してある第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、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。

図２Ｅに示すように、内部電極１０ａ，１０ｂのＹ軸方向幅Ｌ４は、好ましくは２〜４ｍｍである。また、本実施形態では、第１素子本体１０ａに設けられた一対の内部電極１６，２６と、第２素子本体１０ｂに設けられた一対の内部電極１６，２６との間の電極間距離Ｌ３は、好ましくは２〜５ｍｍ、さらに好ましくは２〜３ｍｍである。

また、素子本体１０ａに設けられたセパレータ１１のＹ軸一方側の端部と、素子本体１０ａに設けられた一対の内部電極１６，２６とのＹ軸一方側の端部との間の距離Ｌ５は、好ましくは０．２〜０．８ｍｍである。素子本体１０ｂに設けられたセパレータ１１のＹ軸他方側の端部と、素子本体１０ｂに設けられた一対の内部電極１６，２６とのＹ軸他方側の端部との間の距離についても同様である。

図２Ａに示すように、各リード端子１８ａ，２８は、素子本体１０ａ，１０ｂ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１０ａ，１０ｂの内部は、図１Ａに示すセンターシール部４４と、外装シート４の周縁部を密封する周辺シール部４０とによりシールされている。周辺シール部４０は、第１シール部４１と、第２シール部４２と、センターシール部４４に略平行に延びる第１サイドシール部４６ａおよび第２サイドシール部４６ｂとからなる。

第１シール部４１および第２シール部４２は、後述する図４Ａおよび図４Ｂに示す密封用テープ４１ａ，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、図２Ｄ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、密封用テープ４１ａ，４２ａと共に、リード端子１８ａ，２８のＹ軸方向の両側表面に密着して熱溶着部となり、第１シール部４１および第２シール部４２での密封性を向上させる。

図１Ａに示すように、センターシール部４４は、外装シート４のＹ軸方向の略中央部に、Ｘ軸方向に沿って形成してある。センターシール部４４では、外装シート４の表面シート４ａおよび裏面シート４ｂにおける略中央部の内側層４Ｂが、熱シール時の加熱により融着して一体化される。センターシール部４４のＸ軸方向の両端は、第１シール部４１および第２シール部４２に接続されている。

外装シート４の内部は、センターシール部４４を介して２つの空間に分割されており、一方の空間には第１素子本体１０ａが収容され、他方の空間には第２素子本体１０ｂが収容されている。

センターシール部４４は、素子本体１０ａ，１０ｂが、それぞれ各空間の内部で、別々の電解質溶液で浸漬されるように、第１素子本体１０ａと第２素子本体１０ｂとの間をシールする。これにより、素子本体１０ａ，１０ｂ間で、電解質溶液の流通を遮断することが可能となっている。

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４１、第２シール部４２、センターシール部４４およびサイドシール部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４１、第２シール部４２、センターシール部４４およびサイドシール部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、センターシール部４４の長手方向に垂直な方向のセンターシール幅Ｌ１が、好ましくは０．４〜１．２ｍｍ、さらに好ましくは０．５〜１．０ｍｍ、特に好ましくは０．５〜０．６ｍｍである。

センターシール幅Ｌ１は、図２Ｅに示すように、外装シート４の表面シート４ａおよび裏面シート４ｂにおける略中央部の内側層４Ｂが互いに接着（融着）した領域のＹ軸方向幅に対応する。センターシール幅Ｌ１は、外装シート４のＸ軸方向に沿った任意の位置における上記Ｙ軸方向幅の値である。好ましくは、センターシール部４４は、外装シート４のＸ軸方向に沿って均一なセンターシール幅Ｌ１を有する。

図１Ａに示すように、リード端子１８ａ，２８が引き出されていないサイドシール部４６ａでは、図２Ｃに示すように、外装シート４の表面シート４ａおよび裏面シート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。同様にリード端子１８ａ，２８が引き出されていないサイドシール部４６ｂでは、外装シート４の周縁部４ｃで、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。

図２Ｅに示すように、本実施形態では、サイドシール部４６ａ，４６ｂの長手方向に垂直な方向のサイドシール幅Ｌ２は、センターシール幅Ｌ１よりも広い。サイドシール幅Ｌ２は、図２Ｅに示すように、外装シート４の表面シート４ａおよび裏面シート４ｂにおけるＹ軸方向端部の内側層４Ｂが互いに接着（融着）した領域のＹ軸方向幅に対応する。サイドシール幅Ｌ２は、外装シート４のＸ軸方向に沿った任意の位置における上記Ｙ軸方向幅の値である。好ましくは、サイドシール部４６ａ，４６ｂは、外装シート４のＸ軸方向に沿って均一なサイドシール幅Ｌ２を有する。サイドシール幅Ｌ２は、好ましくは２ｍｍ以上である。

また、第１素子本体１０ａに設けられた一対の内部電極１０ａ，１０ｂと、サイドシール部４６ａとの間の距離Ｌ６は、好ましくは０．５〜３ｍｍである。第２素子本体１０ｂに設けられた一対の内部電極１０ａ，１０ｂと、サイドシール部４６ｂとの間の距離についても同様である。

図１Ａに示すように、第１シール部４１のＹ軸方向の両端には、それぞれ第１サイドシール部４６ａおよび第２サイドシール部４６ｂ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１サイドシール部４６ａおよび第２サイドシール部４６ｂ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。

また、第１シール部４１の略中央部と第２シール部４２の略中央部とを接続するように、センターシール部４４がＸ軸方向に沿って、外装シート４のＸ軸方向の一端から他端にわたって形成してある。そのため、センターシール部４４を挟んでＹ軸両側に形成された外装シート４の内部の２つの空間は、互いに良好に密封される。

サポートタブ４ｆ１，４ｆ２は、シール部４１，４２に位置する外装シート４の周縁部の一部を外側に延長して形成してなる。換言すれば、外装シート４の先端部が、リード端子１８ａ，２８の引出方向に沿ってリード端子１８ａ，２８の先端部よりも外側に位置し、サポートタブ４ｆ１，４ｆ２を兼ねている。

外装シート４で挟まれ、シール部４１，４２，４４および４６ａ，４６ｂにより素子本体１０を密封するための各空間には、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１８ａ，２８の先端は、図２Ａに示すように、それぞれ第１シール部４１および第２シール部４２を通り、第１シール部４１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４１および第２シール部４２は、各リード端子１８ａ，２８が外部に引き出される部分であり、センターシール部４４およびサイドシール部４６ａ，４６ｂに比較して、特に密封性が要求される。

図２Ｂに示すように、リード端子１８ａ，２８が引き出されるシール部４１，４２の位置で、リード端子１８ａ，２８の表面から表面側の金属シート４Ａまでのシール部４１，４２の第１厚みをＺ１とし、リード端子１８ａ，２８の裏面から裏面側の金属シート４Ａまでのシール部４１，４２の第２厚みをＺ２とし、リード端子１８ａ，２８の厚みをＺ３とした場合に、以下の式が成り立つ。すなわち、Ｚ１＋Ｚ２が６０μｍ以下、好ましくは１５〜６０μｍであり、（Ｚ１＋Ｚ２）／Ｚ３が０．５以上で６．０以下である。

第１厚みＺ１と第２厚みＺ２とは、本実施形態では、略同一であるが、必ずしも同一である必要はない。たとえば第１厚みＺ１は、図３に示す密封用テープ４１ａと内側層４Ｂに対応する厚みで構成され、第２厚みＺ２は、図３に示す内側層４Ｂに対応する厚みで構成され、その逆でもよい。

本実施形態に係るＥＤＬＣ２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、センターシール幅Ｌ１を０．４〜１．２ｍｍとすることにより、センターシール部４４には適度な強度（たとえば、引張強度や接着強度）が具備され、センターシール部４４の反りなどの不具合を防止し、外装シート４の内部を２つの空間に確実に分割することが可能となる。また、センターシール部４４でセパレータシート１１を噛み込むおそれがなく、第１素子本体１０ａと第２素子本体１０ｂとの間に、密封性に優れたセンターシール部４４を形成することが可能である。したがって、各素子本体１０ａ，１０ｂ間で電解質溶液の流通を防止し、ＥＤＬＣ２の電気特性を向上させることができる。

また、外装シート４の内側に形成してある樹脂層（内側層４Ｂ）が、外装シート４の内部空間にはみ出しにくくなる。そのため、はみ出した内側層４Ｂによる押圧力で、セパレータ１１が変形することを防止することが可能となる。また、はみ出した内側層４Ｂで、外装シート４の内部空間が占有されることがなく、各空間内に電解質溶液を十分に行き渡らせ、各素子本体１０ａ，１０ｂを電解質溶液に十分に浸漬させることが可能となる。さらに、はみ出した内側層４Ｂをセパレータ１１が吸収することを防止し、セパレータ１１が目詰まりを起こすことを回避することが可能となる。したがって、この点においても、ＥＤＬＣ２の電気特性を向上させることができる。

なお、センターシール幅Ｌ１を０．５〜１．０ｍｍとすることにより、上述した効果を効果的に得ることができる。

また、本実施形態では、第１素子本体１０ａと第２素子本体１０ｂとに面する外装シート４の内側には、熱可塑性樹脂層が形成してある。このような構成とすることにより、対向する上下の外装シート４の内側に形成された熱可塑性樹脂層（内側層４Ｂ）が互いに接合しやすくなり、センターシール部４４の強度（たとえば、引張強度や接着強度）や密封性を高めることできる。

また、本実施形態では、熱可塑性樹脂層（内側層４Ｂ）の厚みが、２０〜５０μｍである。このような構成とすることにより、センターシール部４４に適度な厚みが具備され、センターシール部４４の強度や密封性を効果的に高めることができる。

また、本実施形態では、サイドシール部４６ａ，４６ｂのサイドシール幅Ｌ２は、センターシール幅Ｌ１よりも広い。このような構成とすることにより、サイドシール部４６ａ，４６ｂに適度な幅（サイドシール幅Ｌ２）が具備され、電解質溶液のドライアップを防止することができる。

また、本実施形態のＥＤＬＣ２では、素子本体１０ａ，１０ｂ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４１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、ＥＤＬＣでは、単一の素子本体１０ａまたは１０ｂでの耐電圧が最大で約２．８５Ｖ程度と決まっており、本実施形態のＥＤＬＣ２では、連結部１８ｂを通じて、素子本体１０ａ，１０ｂを直列に接続することにより耐電圧が２倍となる。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。

また本実施形態では、リード端子１８ａ，２８の厚みＺ３が６０μｍ以下、好ましくは４０μｍ以下である。厚みＺ３を薄くすることで、デバイスの寿命を長くすることができる。ただし、リード端子の強度を維持するためには、リード端子の厚みＺ３は、好ましくは２０μｍ以上である。

図２Ｃに示すように、リード端子が引き出されないサイドシール部４６ａ，４６ｂ（センターシール部４４も同様）の位置で、表面側の金属シート４Ａから裏面側の金属シート４Ａまでのシール部４６の厚みＺ４が、好ましくは５０μｍ以下である。このように構成することで、リード端子が引き出されないシール部４６からの電解液の拡散も抑制することが可能になり、ＥＤＬＣ２の寿命をさらに向上させることができる。なお、シール部の厚みは、シール性能を向上させる観点からは、好ましくは１０μｍ以上である。

本実施形態では、図２Ｂに示すように、裏面シート４ｂの先端部４ｄ３，４ｄ４が、リード端子１８ａ，２８の引出方向（Ｘ軸方向）に沿ってリード端子１８ａ，２８の先端部よりも外側に位置し、サポートタブ４ｆ１，４ｆ２を兼ねている。表面シート４ａの先端部は、リード端子１８ａ，２８の引出方向に沿ってリード端子１８ａ，２８の先端部よりも内側に位置する。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１８ａ，２８を有効に保護することができる。

次に、図３〜図４Ｂを用いて、ＥＤＬＣ２の製造方法の一例について説明する。

図３および図４Ａに示すように、まず、２つの素子本体１０ａ，１０ｂを製造する。素子本体１０ａ，１０ｂの各々を製造するために、一方の一対の集電体層１４およびリード端子１８ａと連結部１８ｂとを構成する金属箔（略Ｕ字型に加工された金属箔）と、他方の一対の集電体層２４およびリード端子２８を構成する金属箔（一対の長尺片）とを準備し、金属箔の集電体層１４，２４に対応する位置で、活性層１２，２２を積層して電極１６，２６を作製する。金属箔のうち、集電体層１４，２４が形成されていない部分がリード端子１８ａ，２８および連結部１８ｂとなる。

次に、Ｙ軸方向に並べて配置した素子本体１０ａ，１０ｂの各々について、一方の電極１６とリード端子１８ａとの境界部分に、テープ４１ａを貼り付ける。また、他方の電極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２６との間にセパレータ１１を配置する。

素子本体１０ａ，１０ｂの各リード端子１８ａ，２８には、前述した第１シール部４１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４１ａおよび４２ａが、各端子１８ａ，２８の片側表面または両側に接着してある。テープ４１ａおよび４２ａのＹ軸方向の幅は、リード端子１８ａ，２８のＹ軸方向幅よりも長い。

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４１ａ，４２ａのＸ軸方向の内側に位置するように調整されている。なお、独立した上下のシートを貼り合わせるのではなく、一枚のシートを折り曲げて、外装シート４を構成してもよい。

次に、第１シール部４１と第２シール部４２とを形成するために、テープ４１ａ，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で加熱加圧する。その際に、密封用テープ４１ａ，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４１および４２となる。テープ４１ａ，４２ａの融着時に、テープ４１ａ，４２ａを構成する樹脂がはみだし、表面シート４ａのＸ軸方向の先端部４ｄ１，４ｄ２に位置する金属シート４Ａの露出面を覆うことが好ましい。ショート不良などを防止するためである。

本実施形態では、第１シール部４１は、第１リード端子１８に貼着してある密封用テープ４１ａ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。

なお、第１シール部４１と第２シール部４２とを形成する前後に、外装シート４の略中央部を加圧加熱し、図２Ｅに示す表面シート４ａおよび裏面シート４ｂの内側層４Ｂ同士を熱融着させて、センターシール部４４を形成する。次に、サイドシール部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、外装シート４のサイド周縁部４ｅおよび４ｃを加圧加熱し、最後のサイドシール部４６ａ，４６ｂを、センターシール部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、サイドシール部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、本実施形態のＥＤＬＣ２が得られる。

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。

第２実施形態
図１Ｂ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を有さない以外は、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。

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る。外装シート４は、これら二枚の独立したシート４ａ，４ｂを上下に貼り合わせることにより構成されるが、一枚のシートを折り返して構成してもよい。

本実施形態でも、センターシール幅Ｌ１が０．４〜１．２ｍｍであるため、各素子本体１０ａ，１０ｂ間で電解質溶液の流通を防止し、しかもセパレータ１１の変形や目詰まり等を防止し、ＥＤＬＣ２ａの電気特性を向上させることができる。

第３実施形態
図５に示すように、本実施形態のＥＤＬＣ２ｂでは、それぞれのリード端子１８ａ，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１８ａ，２８の引出方向であるＸ軸に沿ってリード端子１８ａ，２８から離れる方向に外側に開いている。それ以外は、本実施形態のＥＤＬＣ２ｂ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。

図５に示すように、本実施形態では、表面シート４ａの先端部４ｄ１，４ｄ２において、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１８ａ，２８と金属シート４Ａの露出先端４Ａａとの先端隙間距離Ｚ５を、大きくすることが可能になる。そのため、リード端子１８ａ，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１８ａ，２８の引出方向に沿ってリード端子１８ａ，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１８ａ，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４１，４２に対応する位置でのリード端子１８ａ，２８と金属シート４Ａとの間の最小隙間距離Ｚ０（第１実施形態のＺ１またはＺ２に対応する）に比較して、シール部４１よりもＸ軸方向外側に飛び出しているリード端子１８ａ，２８と金属シート４Ａの露出先端４Ａａとの先端隙間距離Ｚ５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１８ａ，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、ＥＤＬＣ２ｂの繰り返し曲げ耐性が向上する。

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、図４Ａなどに示す密封用テープ４１ａ，４２ａは、単一層の樹脂テープに限らず多層構造の樹脂テープであってもよい。たとえば積層方向の中心部に高融点樹脂（たとえばＰＰ）層があり、その両面に低融点樹脂（たとえばＰＰ）層がある三層積層構造のテープを用いてもよい。このような構成のテープ４１ａ，４２ａを用いることにより、シール部４１，４２でのシール性がさらに向上すると共に、リード端子１８ａ，２８にバリが生じていたとしても、そのバリが高融点樹脂層により突抜が防止される。したがって、シール部４１，４２での短絡不良を防止できると共に、熱圧着時でのリード端子の破断などを有効に防止することができる。

また、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。

リード端子１８ａ，２８とサポートタブ４ｆ１，４ｆ２との間に絶縁台座シートを介在させてもよい。絶縁台座シートは、単一層で構成されてもよいが、二層または三層以上の多層で構成されていてもよい。いずれにしても、絶縁台座シートとしては、プラスチックフィルム、合成紙などの絶縁材料であれば特に問わないが、印加される熱および負荷がかかる圧力によっても所定の厚みが維持され、結果として絶縁が保たれる材料であれば良い。

絶縁台座シートがリード端子１８ａ，２８とサポートタブ４ｆ１，４ｆ２との間に具備されることで、リード端子１８ａ，２８と外部接続端子（図示せず）とをＡＣＦ（異方導電性フィルム）接続またはＡＣＰ（異方導電性ペースト）接続する際に、外装シート４の金属シート４Ａとリード端子１８ａ，２８との短絡不良などを効果的に防止することができる。

また、リード端子１８ａ，２８にＡＣＦまたはＡＣＰを配置し、加熱・加圧して、リード１８ａ，２８を回路基板のパッド（図示略）に接続するときに、リード端子１８ａ，２８にかかる負荷を低減し、リード端子１８ａ，２８の破損を防止することができる。

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に示すように、内部電極１６，２６の集電体層１４，２４が、リード端子１８ａ，２８に連続して一体に成形してあるＥＤＬＣ２の試料を製造した。リード端子１８ａ，２８（集電体層１４，２４）および連結部１８ｂとしては、アルミニウム箔を用いた。センターシール部４４のＹ軸方向幅は０．４ｍｍ、Ｘ軸方向に沿った長さは１８ｍｍとした。

同じ試料を１００個作製し、外装シート４の引張試験を行って、外装シート４の引張強度を測定した。図６に示すように、引張試験では、センターシール部４４を中心として、表面シート４ａおよび裏面シート４ｂをそれぞれＺ軸方向反対側に向けて略直角に折り曲げた。そして、これを引張試験機（オートグラフ ＡＧＳ−Ｇ 株式会社島津製作所製）にセットし、裏面シート４ｂの端部を固定チャック５０に固定するとともに、表面シート４ａの端部を引張チャック６０に固定し、引張チャック６０をＺ軸上方に向けて移動させた。その際に、センターシール部４４が剥がれたときの負荷の大きさを測定し、これを評価した。負荷の大きさが、２５．０Ｎ以上であれば○、１５．０Ｎ以上２５．０Ｎ未満であれば△、１５．０Ｎ未満であれば×として評価した。結果を表１に示す。

また、図７に示すように、センターシール部４４を中心としてＹ軸両側に発生する外装シート４の反りの高さを測定した。その際には、外装シート４（裏面シート４ｂ）のうち、センターシール部４４を挟んでＹ軸一方側を水平面上に固定しておき、そのときのＹ軸他方側の端部の水平面からの高さＺ６を反りの高さとして測定した。結果を表１に示す。

また、センターシール部４４のＹ軸方向端部がセパレータ１１と接触しているか否かを目視で評価した。接触している場合は×、接触していない場合は○として評価した。結果を表１に示す。

また、製造したＥＤＬＣ２の試料の一対の第２リード端子２８，２８と回路基板との間に、ＡＣＦ材を配置し、１５０℃の温度で３ＭＰａの圧力をかけて、１０秒間熱加圧して、一対のリード端子２８を回路基板に接続した。そして、常温環境下において、一対のリード端子２８と回路基板との接続抵抗を測定した。接続抵抗の測定結果を表１および図８に示す。なお、図８では、実施例１〜９を「実１」〜「実９」として記載してある。

実施例２〜９、比較例１〜４
実施例１とはセンターシール幅を変えた以外は、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および図８に示す。なお、比較例２〜４については、センターシール部４４のＹ軸方向端部がセパレータ１１に接触しており、接続抵抗の測定は行うことができなかった。

評価
表１に示すように、センターシール部４４の長手方向に垂直な方向のセンターシール幅が０．４〜１．２ｍｍである場合に、センターシール部４４のＹ軸端部とセパレータ１１との接触がなく、かつ、反りの高さ、接続抵抗および外装シート４の引張強度が良好となることが確認できた。また、センターシール部４４の長手方向に垂直な方向のセンターシール幅が０．５〜１．０ｍｍである場合には、反りの高さ、接続抵抗および外装シート４の引張強度が更に良好となることが確認できた。また、センターシール部４４の長手方向に垂直な方向のセンターシール幅が０．５〜０．６ｍｍである場合には、接続抵抗が特に良好となることが確認できた。

２，２ａ，２ｂ… 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… サイド周縁部
４ｄ１〜４ｄ４… 先端部
４ｄ１１，４ｄ２２… 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
１８，１８ａ… 第１リード端子
１８ｂ… 連結部
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… 周辺シール部
４１… 第１シール部
４２… 第２シール部
４４… センターシール部
４６ａ，４６ｂ… サイドシール部
５０… 固定チャック
６０… 引張チャック

Claims (6)

1. 第１素子本体と、
   前記第１素子本体とは離間して配置してある第２素子本体と、
   前記第１素子本体と前記第２素子本体とを覆う外装シートと、
   前記外装シートの周縁部を密封する周辺シール部と、
   前記第１素子本体と前記第２素子本体とが、それぞれ電解質溶液で浸漬されるように、前記第１素子本体と前記第２素子本体との間を密封するセンターシール部と、を有する電気化学デバイスであって、
   前記センターシール部の長手方向に垂直な方向のセンターシール幅が、０．４〜１．２ｍｍであることを特徴とする電気化学デバイス。
2. 前記センターシール幅は、０．５〜１．０ｍｍであ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. 前記外装シートは複数層からなり、
   前記第１素子本体と前記第２素子本体とに面する前記外装シートの内側には、熱可塑性樹脂層が形成してあることを特徴とする請求項１または２に記載の電気化学デバイス。
4. 前記熱可塑性樹脂層の厚みが、２０〜５０μｍであることを特徴とする請求項３に記載の電気化学デバイス。
5. 前記周辺シール部は、前記センターシール部に略平行に延びるサイドシール部を有し、
   前記サイドシール部の長手方向に垂直な方向のサイドシール幅は、前記センターシール幅よりも広いことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電気化学デバイス。
6. 前記第１素子本体に設けられた一対の内部電極と、前記第２素子本体に設けられた一対の内部電極との間の電極間距離が２〜５ｍｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電気化学デバイス。

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