JP4974856B2 - 電力貯蔵デバイスおよびその製造方法 - Google Patents

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Description

この発明は、電力を貯蔵するための電力貯蔵デバイスおよびその製造方法に関する。
電力貯蔵デバイスとしては、キャパシタや二次電池等が挙げられる。
キャパシタの1つとして知られる積層型の電気二重層キャパシタは、例えば、収納容器内に収納された複数個のセルを備えている。複数個のセルは、互いに並列接続されて積層されている。各セルは、正極電流端子部を有する正極側電極と、負極電流端子部を有する負極側電極と、電解液が含浸された多孔質のセパレータとを有している。
正極側電極と負極側電極とは、セパレータを介して対向配置され、正極電流端子部と負極電流端子部とは、平面的に重ならないように配置されている。電気二重層キャパシタは、正極側電極または負極側電極と、電解液との界面に形成される電気二重層に電荷を蓄積している。
正極側電極および負極側電極は、アルミニウム等の導体からなり端部に電流端子部が形成された正極集電箔および負極集電箔と、活性炭等のカーボン材料からなり集電箔上に形成された正極電極層および負極電極層とをそれぞれ含み、シート状に形成されている。また、正極側電極および負極側電極は、それぞれ分極性を有している。セパレータは、絶縁材料で形成されている。なお、正極電極層および負極電極層は、互いに同一の形状および面積を有しており、セルの積層方向と直交している。
電気二重層キャパシタは、一般的なアルミ電解コンデンサと比較して、非常に大きな静電容量を有している。また、電気二重層キャパシタは、充放電に際して化学反応を伴わず、正極側電極および負極側電極に直接電荷を蓄積するので、大電流を瞬時に充放電することができ、高い充放電効率を得ることができる。さらに、電気二重層キャパシタは、通常環境下において、約10万回以上の充放電回数、および約10年以上の寿命を実現することができ、高い信頼性を備えている。
そこで、電気二重層キャパシタは、家電機器やハイブリッド自動車の電源等、省エネルギーや炭酸ガスの排出量削減を実現するためのキーデバイスとして注目されている。
電気二重層キャパシタの正極側電極および負極側電極を製造する方法としては、送り出されたロール状の集電箔の所定位置に電極層材料のペーストを塗布して乾燥させた後、打ち抜き加工により、電極層が形成された集電箔を電流端子部とともに打ち抜く方法がある(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、集電箔の幅方向へのずれや塗布後のペーストの液だれ等が発生することを考慮すると、ロール状の集電箔に塗布されるペーストの位置を上記所定位置に精密に制御することは、非常に困難である。集電箔のずれやペーストの液だれ等が発生すると、電極層が電流端子部上にはみ出して形成される可能性がある。
このとき、セパレータを介して対向する正極側電極および負極側電極において、正極電流端子部と負極電流端子部とは、平面的に重ならないように配置されているので、正極電流端子部上にはみ出して形成された正極電極層には、対向する負極電極層が存在しない。すなわち、正極電流端子部上に形成された正極電極層は、負極電極層によって覆われていない。
負極電極層に覆われていない正極電極層が存在する場合に、正極側電極と負極側電極との間に電圧が印加されると、正極電極層の負極電極層に覆われていない部分で電圧が異常に高くなり、この部分が局部的に腐食することが知られている。
また、腐食に起因して発生するガスの気泡が正極電極層に付着すると、電気二重層キャパシタの充放電特性が劣化することが知られている。
そのため、正極電極層が正極電流端子部上にはみ出して形成された正極側電極は、使用することができず、歩留まりが悪くなってコストが高くなるという問題点があった。
そこで、上記の問題点を解決するために、従来の電気二重層キャパシタは、互いに対向する正極側電極および負極側電極において、負極電極層の面積を正極電極層の面積よりも大きくすることにより、正極電極層の全面が負極電極層に覆われるようにしている(例えば、特許文献2参照)。
従来の電気二重層キャパシタでは、負極電極層の面積を正極電極層の面積よりも大きくすることにより、正極電流端子部上に形成された正極電極層を含めて、負極電極層に覆われていない正極電極層が存在しないようにしている。
このとき、正極電極層と対向しない負極電極層、すなわち、正極電極層の外周部分に相当する負極電極層は、電荷を蓄積することができず、電気二重層キャパシタとしての機能を果たさない。
そのため、電気二重層キャパシタとして機能しない負極電極層と、この部分の負極電極層が形成された負極集電箔との分だけ電気二重層キャパシタの重量が増すとともに、大きさが大きくなる。
特開2006−324284号公報 特開2002−75802号公報
しかしながら、電気二重層キャパシタには、高い重量エネルギー密度および体積エネルギー密度が求められている。
上記特許文献2に記載の電気二重層キャパシタでは、余分な負極集電箔および負極電極層によって重量が増すとともに、大きさが大きくなるので、重量エネルギー密度および体積エネルギー密度が低下するという問題点があった。
なお、このような問題点は、電気二重層キャパシタに限られず、電極層が塗布形成された正極側電極と負極側電極とが対向配置され、正極電流端子部と負極電流端子部とが平面的に重ならないように配置された構造を有する電力貯蔵デバイスに共通の問題点である。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、正極電流端子部上に形成された正極電極層の腐食を防止するとともに、高い重量エネルギー密度および体積エネルギー密度を実現することができる電力貯蔵デバイスを提供することにある。
この発明に係る電力貯蔵デバイスは、正極電流端子部を有する正極側電極と負極電流端子部を有する負極側電極とがセパレータを介して対向配置され、正極電流端子部と負極電流端子部とが平面的に重ならないように配置された電力貯蔵デバイスであって、正極側電極は、導体で形成された正極集電箔と、正極集電箔から延びて形成された正極電流端子部と、正極集電箔上に形成された正極電極層と、正極電極層から延びて正極電流端子部上に形成された正極電極層突出部とを含み、負極側電極は、導体で形成された負極集電箔と、負極集電箔から延びて形成された負極電流端子部と、負極集電箔上に形成された負極電極層と、正極電流端子部と対向するように、負極集電箔から延びて形成された負極集電箔張り出し部と、負極電極層から延びて負極集電箔張り出し部上に形成された負極電極層延長部とを含み、正極電極層および負極電極層は、互いに同一の形状および面積を有し、負極電極層延長部は、正極電極層突出部の全面を覆うように形成されているものである。
この発明の電力貯蔵デバイスによれば、正極電極層および負極電極層は、互いに同一の形状および面積を有している。また、負極側電極は、正極電流端子部と対向するように形成された負極集電箔張り出し部と、負極集電箔張り出し部上に、正極電極層突出部の全面を覆うように形成された負極電極層延長部とを含んでいる。
そのため、正極電流端子部上に形成された正極電極層(正極電極層突出部)の腐食を防止するとともに、高い重量エネルギー密度および体積エネルギー密度を実現することができる。
以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において同一、または相当する部材、部位については、同一符号を付して説明する。
なお、以下の実施の形態では、電力貯蔵デバイスのうち、電気二重層キャパシタを例に挙げて説明する。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係る電気二重層キャパシタの積層体1を概略的に示す斜視図である。
図1において、電気二重層キャパシタは、複数個のセルが互いに並列接続されて積層された積層体1を有している。積層体1の各セルは、正極側の分極性電極2(以下、「正極側電極2」と称する)と負極側の分極性電極3(以下、「負極側電極3」と称する)とが、セパレータ4を介して対向配置された構成を有している。
正極側電極2および負極側電極3は、正極電流端子部5および負極電流端子部6をそれぞれ有している。各セルの正極電流端子部5どうし、および負極電流端子部6どうしは、それぞれセルの積層方向に重なり合っている。また、正極電流端子部5と負極電流端子部6とは、平面的に重ならないように配置されている。
図2は、この発明の実施の形態1に係る電気二重層キャパシタを模式的に示す断面図である。また、図3は、この発明の実施の形態1に係る電気二重層キャパシタを示す正面図である。
図2および図3において、積層体1は、収納容器11に収納されている。
正極側電極2は、端部に正極電流端子部5が形成された正極集電箔12と、正極集電箔12の両面に塗布形成された正極電極層13とを含んでいる。また、負極側電極3は、端部に負極電流端子部6が形成された負極集電箔14と、負極集電箔14の片面または両面に塗布形成された負極電極層15とを含んでいる。
収納容器11には、収納容器11の外部と電気的な接続をするための正極電流端子16および負極電流端子17がそれぞれ貫通固定されている。
各セルの正極電流端子部5は、それぞれ正極電流端子16側に曲げられて、スポット溶接により正極電流端子16と接続されている。また、各セルの負極電流端子部6は、それぞれ負極電流端子17側に曲げられて、スポット溶接により負極電流端子17と接続されている。
セパレータ4は、電解液が含浸された多孔質フィルムで形成されており、長方形のシートを長手方向の中間部で二つ折りにした形状を有している。セパレータ4は、正極側電極2の正極電流端子部5と反対側から、正極側電極2を包むように、かつセパレータ4の厚さ方向と正極側電極2の厚さ方向とが一致するように配置されている。
また、セパレータ4は、短絡を防止するために、正極電極層13および後述する正極電極層突出部の全面を覆う大きさを有している。すなわち、セパレータ4の互いに対向する2面は、正極電極層13および正極電極層突出部を内包するように配置されている。
続いて、電気二重層キャパシタの正極側電極2および負極側電極3の詳細な構造について、図4および図5を参照しながら説明する。
図4は、この発明の実施の形態1に係る電気二重層キャパシタの正極側電極2を示す正面図である。
図4において、正極側電極2は、正極集電箔12と、正極電流端子部5と、正極電極層13と、正極電極層突出部21とを含んでいる。
正極集電箔12は、例えばアルミニウムで形成されている。正極電流端子部5は、正極集電箔12から延びて形成されている。
正極電極層13は、正極集電箔12の片面または両面に、後述する電極層材料のペースト(以下、「電極層ペースト」と略称する)が塗布されて形成されている。正極電極層突出部21は、正極集電箔12に電極層ペーストを塗布する際に、正極電流端子部5上に正極電極層13とともに形成される。
図5は、この発明の実施の形態1に係る電気二重層キャパシタの負極側電極3を示す正面図である。
図5において、負極側電極3は、負極集電箔14と、負極電流端子部6と、負極電極層15と、負極電極層突出部22と、負極集電箔張り出し部23と、負極電極層延長部24とを含んでいる。
負極集電箔14は、例えばアルミニウムで形成されている。負極電流端子部6は、負極集電箔14から延びて形成されている。
負極電極層15は、負極集電箔14の片面または両面に、電極層ペーストが塗布されて形成されている。負極電極層突出部22は、負極集電箔14に電極層ペーストを塗布する際に、負極電流端子部6上に負極電極層15とともに形成される。
また、負極集電箔張り出し部23は、セパレータ4を介して正極電流端子部5と対向するように、負極集電箔14から延びて形成されている。
負極電極層延長部24は、負極集電箔14に電極層ペーストを塗布する際に、負極集電箔張り出し部23上に負極電極層15および負極電極層突出部22とともに形成される。
ここで、図4および図5において、正極電極層13および負極電極層15は、互いに同一の形状および面積を有している。
また、負極集電箔張り出し部23に形成された負極電極層延長部24と、正極電流端子部5に形成された正極電極層突出部21とは、セパレータ4を介して互いに対向している。また、負極電極層延長部24は、正極電極層突出部21よりも面積が大きく、正極電極層突出部21の全面を覆うように形成されている。
次に、電気二重層キャパシタの製造方法について説明する。なお、この実施の形態では、正極電極層13および負極電極層15の大きさは、それぞれ縦が100mmで横が100mmであるとする。
まず、図6および図7を参照しながら、正極側電極2および負極側電極3の製造方法について説明する。
図6は、この発明の実施の形態1に係る電気二重層キャパシタの正極側電極2の製造方法を示す説明図である。また、図7は、この発明の実施の形態1に係る電気二重層キャパシタの負極側電極3の製造方法を示す説明図である。
図6において、ロール送り出し機31には、正極集電箔12および正極電流端子部5となるアルミ箔ロール32(第1集電箔ロール)が設置されている。アルミ箔ロール32の片面または両面には、正極電極層13および正極電極層突出部21となる電極層ペーストが塗工装置(図示せず)により塗布されて電極層が形成されている。アルミ箔ロール32に塗布される電極層ペーストは、アルミ箔ロール32の幅方向の中心を基準として塗布されている。
正極側電極2は、送り出されたアルミ箔ロール32に切断用の金型(図示せず)をプレス機(図示せず)で押し付けて、正極集電箔12、正極電流端子部5、正極電極層13および正極電極層突出部21を一体的に打ち抜くことにより製造される。
また、図7において、ロール送り出し機31には、負極集電箔14、負極電流端子部6および負極集電箔張り出し部23となるアルミ箔ロール33(第2集電箔ロール)が設置されている。アルミ箔ロール33の片面または両面には、負極電極層15、負極電極層突出部22および負極電極層延長部24となる電極層ペーストが塗工装置により塗布されて電極層が形成されている。アルミ箔ロール33に塗布される電極層ペーストは、アルミ箔ロール33の幅方向の中心を基準として塗布されている。
負極側電極3は、送り出されたアルミ箔ロール33に金型をプレス機で押し付けて、負極集電箔14、負極電流端子部6、負極集電箔張り出し部23、負極電極層15、負極電極層突出部22および負極電極層延長部24を一体的に打ち抜くことにより製造される。
ここで、アルミ箔ロール32、33は、幅300mm、厚さ50μm、長さ200mであるとする。正極集電箔12や負極集電箔14等の集電箔の一般的な厚さは、20μm〜50μmであり、これらの厚さは、電気二重層キャパシタを充放電する際の充放電電流に応じて選択される。
充放電電流が大電流の場合には、内部抵抗を少なくするために、厚い集電箔が選択される。また、充放電電流が小さな場合、すなわち充放電時間が長くてもよい場合には、電気二重層キャパシタを小型化するために、薄い集電箔が選択される。
なお、集電箔の材料としては、アルミニウム以外にも、銅、ステンレスまたはニッケル等、他の導電性材料を用いてもよい。
また、アルミ箔ロール32、33に塗布される電極層ペーストは、例えば直径10μm程度の粒子状に賦活処理された活性炭等のカーボン材料と、粒子を結着するためのバインダとから構成されている。カーボン材料としては、水蒸気賦活活性炭、アルカリ活性炭またはナノゲートカーボン等が用いられる。また、バインダとしては、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等のフッ素樹脂、またはSBR(スチレンブタジエンラバー)系やアクリル系の合成ゴム等が用いられる。
アルミ箔ロール32、33の片面または両面に塗布された電極層ペーストは、カーボン材料がバインダによって正極集電箔12や負極集電箔14等の全面に結着されて、正極電極層13や負極電極層15等の電極層を形成する。
すなわち、正極電極層13および負極電極層15の外形形状は、正極集電箔12および負極集電箔14と同一の形状となる。
また、正極電極層13や負極電極層15等の電極層の一般的な厚さは、50μm〜150μmであり、正極電極層13と負極電極層15とで使用するカーボン材料の種類により、それぞれ最適な厚さが異なっている。ここでは、例えば正極電極層13を100μmとし、負極電極層15を150μmとする。
なお、電極層の形成方法としては、塗布する方法の他に、圧延法やモールド成形法等がある。
ところで、一般的に、アルミ箔ロールに塗布される電極層ペーストが貯蔵された塗工装置の塗工ペーストダムは、あらかじめ設定された塗工幅(電極層ペーストを塗布する幅)に応じて位置決めされている。
しかしながら、前述したように、アルミ箔ロールの幅方向へのずれや塗布後の電極層ペーストの液だれ等が発生することを考慮すると、アルミ箔ロールの全長にわたって塗工幅を一定の幅に保つことは困難である。また、塗工ペーストダムの位置ずれや塗工ペーストダムとアルミ箔ロールとの接触面からの電極層ペーストの浸みだし等の発生により、塗工幅を一定の幅に保つことがさらに困難になる。
このような傾向は、量産化および低コスト化のために塗工速度を増せば増すほど顕著になり、塗工幅のムラが大きくなる。
すなわち、塗工幅を200mmに設定した場合には、正極電流端子部上または負極電流端子部上に電極層がはみ出して形成されたり、正極電極層または負極電極層の面積が不足したりする恐れがある。
正極電流端子部上に電極層が形成された場合、および負極電極層の面積が不足した場合には、負極電極層に覆われていない正極電極層が存在することとなり、前述したように、この部分で正極電極層の腐食が発生する。また、正極電極層の面積が不足した場合には、電気二重層キャパシタとして機能する正極電極層の面積が減少するので、電気二重層キャパシタとしての性能を損なうこととなる。
そこで、この実施の形態では、アルミ箔ロール32に電極層ペーストを塗布したときに、正極電極層13とともに正極電極層突出部21が形成されるように、アルミ箔ロール32に対する塗工幅が210mm(第1の塗工幅)に設定されている。
そのため、アルミ箔ロール32の幅方向へのずれ等が発生した場合であっても、正極電極層13の面積が不足する可能性が低減される。
また、この実施の形態では、アルミ箔ロール33に電極層ペーストを塗布したときに、負極電極層15とともに負極電極層延長部24が形成されるように、アルミ箔ロール33に対する塗工幅が220mm(第2の塗工幅)に設定されている。
そのため、アルミ箔ロール33の幅方向へのずれ等が発生した場合であっても、負極電極層15の面積が不足する可能性が低減される。
また、アルミ箔ロール33に対する塗工幅がアルミ箔ロール32に対する塗工幅よりも10mm広く設定されている。
そのため、アルミ箔ロール32が幅方向に最大で5mm程度左右にずれた場合であっても、負極電極層延長部24によって正極電極層突出部21の全面を覆うことができ、負極電極層15に覆われていない正極電極層13をなくすことができる。
続いて、上記のようにして製造された正極側電極2をセパレータ4で包み、負極側電極3と対向させてセルを形成する。
なお、セパレータ4の材料としては、天然パルプ、天然セルロースおよび溶剤紡糸セルロース等のセルロース系、ガラス繊維、不織布の他に、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)またはシリカ混合ポリエチレン等のフィブリル化フィルムまたは多孔質フィルムが用いられる。ここでは、例えばポリプロピレン製で厚さが25μmの多孔質フィルムを用いる。
また、セパレータ4には、電解液が含浸されている。セパレータ4に含浸された電解液は、セパレータ4の厚さ方向に形成された孔を介して、セパレータ4の厚さ方向に透過可能となっている。
電解液は、電解質を溶媒に溶かしたものや、イオン液体(イオン性液体)等である。
電解質としては、例えばカチオンとアニオンとの組み合わせが用いられる。このとき、カチオンとして、ピロリジニウム化合物、スピロビピロリジニウム、ジメチルピロリジニウム、ジエチルピロリジニウム、エチルメチルピロロジウム、4級アンモニウム、1,3−ジアルキルイミダゾリウム、または1,2,3−トリアルキルイミダゾリウム等が用いられる。また、アニオンとして、BF4 -、PF6 -、ClO4 -、またはCF3SO3 -の塩や、1−エチル−3−メチルイミダゾリウム(EMI)、1,2−ジメチル−3−プロピルイミダゾリウム(DMPI)のAlCl4 -やBF4 -などの塩等が用いられる。
また、溶媒としては、炭酸プロピレン、炭酸エチレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、ジメトキシメタン、ジエトキシエタン、γ−ブチルラクトン、アセトニトリル、プロピオニトリルから選ばれる一種類の溶媒、または二種類以上の溶媒を混合した混合溶媒等が用いられる。
次に、上記のようにして形成されたセルを複数個積層して積層体1を形成する。
ここで、積層体1を形成する際に、複数の正極側電極2および負極側電極3が互いに平面的にずれて積層された場合には、負極電極層15に覆われていない正極電極層13が存在することとなる。
しかしながら、正極電極層13および負極電極層15は、互いに同一の形状を有しているので、正極電流端子部5および負極電流端子部6をそれぞれ基準にして位置合わせをすることにより、正極側電極2および負極側電極3を容易に揃えることができる。また、このとき、負極集電箔張り出し部23を位置合わせに用いることにより、より容易に正極側電極2および負極側電極3を揃えることができる。
続いて、上記のようにして形成された積層体1を収納容器11に収納し、各セルの正極電流端子部5および負極電流端子部6を、正極電流端子16および負極電流端子17にそれぞれスポット溶接して、電気二重層キャパシタを製造する。
なお、収納容器11は、アルミラミネートフィルム、プラスチック、または各種金属等で形成されている。
この発明の実施の形態1に係る電気二重層キャパシタによれば、正極電極層13および負極電極層15は、互いに同一の形状および面積を有している。また、負極電極層延長部24は、正極電極層突出部21よりも面積が大きく、正極電極層突出部21の全面を覆うように形成されている。
これにより、正極電極層13および正極電極層突出部21の全面は、負極電極層15、負極電極層突出部22および負極電極層延長部24によって覆われる。
そのため、正極電流端子部5上に形成された正極電極層突出部21における電圧の異常上昇を防止して、正極電極層突出部21の腐食を防止することができる。
また、負極集電箔張り出し部23に形成された負極電極層延長部24と、正極電流端子部5に形成された正極電極層突出部21とが、セパレータ4を介して互いに対向している。
これにより、正極電極層突出部21に電荷を蓄積することができ、正極電極層突出部21を電気二重層キャパシタの有効面積として活用することができる。
そのため、例えば負極電極層の面積を正極電極層の面積よりも大きくする場合と比較して、高い重量エネルギー密度および体積エネルギー密度を実現することができる。
また、アルミ箔ロール33に対する塗工幅が、アルミ箔ロール32に対する塗工幅よりも広く設定されている。
これにより、アルミ箔ロール32の幅方向のずれによって正極電極層突出部21がずれて形成された場合であっても、負極電極層延長部24によって正極電極層突出部21の全面を覆うことができる。
そのため、正極電極層突出部21がずれて形成された正極側電極2を廃棄する必要がないので、歩留まりを向上させてコストダウンを実現することができる。
実施の形態2.
上記実施の形態1では、負極電流端子部6に負極電極層突出部22が形成されている。負極電極層突出部22は、存在していても腐食に繋がることはない。しかしながら、負極電極層突出部22には、電荷を蓄積することができないので、電気二重層キャパシタとしての機能を果たさない。
そこで、負極電極層突出部22を電気二重層キャパシタの有効面積として活用することを考える。
図8は、この発明の実施の形態2に係る電気二重層キャパシタの正極側電極2Aを示す正面図である。
図8において、正極側電極2Aは、正極集電箔張り出し部41と、正極電極層延長部42とを含んでいる。
正極集電箔張り出し部41は、セパレータ4を介して負極電流端子部6と対向するように、正極集電箔12から延びて形成されている。
正極電極層延長部42は、正極集電箔12に電極層ペーストを塗布する際に、正極集電箔張り出し部41上に正極電極層13および正極電極層突出部21とともに形成される。
ここで、正極集電箔張り出し部41に形成された正極電極層延長部42と、負極電流端子部6に形成された負極電極層突出部22とは、セパレータ4を介して互いに対向している。また、正極電極層延長部42は、負極電極層突出部22よりも面積が小さく、負極電極層突出部22によって全面が覆われるように形成されている。
その他の構成については、前述の実施の形態1と同様であり、その説明を省略する。
続いて、図9を参照しながら、正極側電極2Aの製造方法について説明する。なお、前述の実施の形態1と同様の製造方法については、その説明を省略する。
図9は、この発明の実施の形態2に係る電気二重層キャパシタの正極側電極2Aの製造方法を示す説明図である。
図9において、ロール送り出し機31には、正極集電箔12、正極電流端子部5および正極集電箔張り出し部41となるアルミ箔ロール32が設置されている。アルミ箔ロール32の片面または両面には、正極電極層13、正極電極層突出部21および正極電極層延長部42となる電極層ペーストが塗工装置により塗布されて電極層が形成されている。アルミ箔ロール32に塗布される電極層ペーストは、アルミ箔ロール32の幅方向の中心を基準として塗布されている。
正極側電極2Aは、送り出されたアルミ箔ロール32に金型をプレス機で押し付けて、正極集電箔12、正極電流端子部5、正極集電箔張り出し部41、正極電極層13、正極電極層突出部21および正極電極層延長部42を一体的に打ち抜くことにより製造される。
この発明の実施の形態2に係る電気二重層キャパシタによれば、正極集電箔張り出し部41に形成された正極電極層延長部42と、負極電流端子部6に形成された負極電極層突出部22とが、セパレータ4を介して互いに対向している。また、正極電極層延長部42は、負極電極層突出部22よりも面積が小さく、負極電極層突出部22によって全面が覆われるように形成されている。
これにより、負極電極層15に覆われていない正極電極層13を存在させることなく、負極電極層突出部22に電荷を蓄積することができ、負極電極層突出部22を電気二重層キャパシタの有効面積として活用することができる。
そのため、より高い重量エネルギー密度および体積エネルギー密度を実現することができる。
実施の形態3.
上記実施の形態1、2では、正極集電箔12および負極集電箔14について、それぞれ同一の辺に正極電流端子部5および負極電流端子部6が形成されていた。しかしながら、これに限定されず、正極集電箔および負極集電箔について、互いに相対する辺に正極電流端子部および負極電流端子部が形成されてもよい。
以下、正極電流端子部および負極電流端子部を、正極集電箔および負極集電箔の互いに相対する辺に形成した場合について説明する。
図10は、この発明の実施の形態3に係る電気二重層キャパシタの正極側電極2Bを示す正面図である。
図10において、正極側電極2Bは、図4に示した正極電流端子部5および正極電極層突出部21に代えて、正極電流端子部5Bおよび正極電極層突出部21Bを含んでいる。
正極電流端子部5Bは、正極集電箔12から延びて形成されている。また、正極電極層突出部21Bは、正極集電箔12に電極層ペーストを塗布する際に、正極電流端子部5B上に正極電極層13とともに形成される。
図11は、この発明の実施の形態3に係る電気二重層キャパシタの負極側電極3Bを示す正面図である。
図11おいて、負極側電極3Bは、図5に示した負極電流端子部6、負極電極層突出部22、負極集電箔張り出し部23および負極電極層延長部24に代えて、負極電流端子部6B、負極電極層突出部22B、負極集電箔張り出し部23Bおよび負極電極層延長部24Bを含んでいる。
負極電流端子部6Bは、正極電流端子部5Bと相対する負極集電箔14の辺から延びて形成されている。また、負極電極層突出部22Bは、負極集電箔14に電極層ペーストを塗布する際に、負極電流端子部6B上に負極電極層15とともに形成される。
また、負極集電箔張り出し部23Bは、セパレータ4を介して正極電流端子部5Bと対向するように、負極集電箔14から延びて形成されている。
負極電極層延長部24Bは、負極集電箔14に電極層ペーストを塗布する際に、負極集電箔張り出し部23B上に負極電極層15および負極電極層突出部22Bとともに形成される。
その他の構成については、前述の実施の形態1と同様であり、その説明を省略する。
続いて、図12を参照しながら、負極側電極3Bの製造方法について説明する。なお、前述の実施の形態1と同様の製造方法については、その説明を省略する。
図12は、この発明の実施の形態3に係る電気二重層キャパシタの負極側電極3Bの製造方法を示す説明図である。
図12において、ロール送り出し機31には、負極集電箔14、負極電流端子部6Bおよび負極集電箔張り出し部23Bとなるアルミ箔ロール33が設置されている。アルミ箔ロール33の片面または両面には、正極電極層13、負極電極層突出部22Bおよび負極電極層延長部24Bとなる電極層ペーストが塗工装置により塗布されて電極層が形成されている。アルミ箔ロール33に塗布される電極層ペーストは、アルミ箔ロール33の幅方向の中心を基準として塗布されている。
負極側電極3Bは、送り出されたアルミ箔ロール33に金型をプレス機で押し付けて、負極集電箔14、負極電流端子部6B、負極集電箔張り出し部23B、正極電極層13、負極電極層突出部22Bおよび負極電極層延長部24Bを一体的に打ち抜くことにより製造される。
このとき、負極集電箔張り出し部23Bおよび負極電極層突出部22Bは、アルミ箔ロール33の幅方向の中心付近に位置することになる。
この発明の実施の形態3に係る電気二重層キャパシタによれば、負極側電極3Bを製造する際、負極集電箔張り出し部23Bは、アルミ箔ロール33の幅方向の中心付近に位置することになる。
そのため、負極電極層突出部22Bを容易に形成することができる。
なお、負極側電極3B対向する正極側電極は、図10に示したものの他に、前述した実施の形態2に示したもののように、負極電流端子部と対向するように形成された正極集電箔張り出し部と、正極集電箔張り出し部上に形成された正極電極層延長部とを含むものであってもよい。
この場合も、上記実施の形態1〜3と同様の効果を奏することができる。
なお、上記実施の形態1〜3では、電力貯蔵デバイスとして電気二重層キャパシタを例に挙げて説明したが、これに限定されない。
この発明は、電流端子部が正極側と負極側とで分けられた積層型の電力貯蔵デバイスに適用することができる。電力貯蔵デバイスとして、例えば、ハイブリッドキャパシタ、リチウムイオンキャパシタ、ナノストレージキャパシタ、およびナノゲートキャパシタ等のキャパシタや、リチウムイオン電池等の二次電池が挙げられる。
これらの電力貯蔵デバイスに適用した場合であっても、上記実施の形態1〜3と同様の効果を奏することができる。
この発明の実施の形態1に係る電気二重層キャパシタの積層体を概略的に示す斜視図である。 この発明の実施の形態1に係る電気二重層キャパシタを模式的に示す断面図である。 この発明の実施の形態1に係る電気二重層キャパシタを示す正面図である。 この発明の実施の形態1に係る電気二重層キャパシタの正極側電極を示す正面図である。 この発明の実施の形態1に係る電気二重層キャパシタの負極側電極を示す正面図である。 この発明の実施の形態1に係る電気二重層キャパシタの正極側電極の製造方法を示す説明図である。 この発明の実施の形態1に係る電気二重層キャパシタの負極側電極の製造方法を示す説明図である。 この発明の実施の形態2に係る電気二重層キャパシタの正極側電極を示す正面図である。 この発明の実施の形態2に係る電気二重層キャパシタの正極側電極の製造方法を示す説明図である。 この発明の実施の形態3に係る電気二重層キャパシタの正極側電極を示す正面図である。 この発明の実施の形態3に係る電気二重層キャパシタの負極側電極を示す正面図である。 この発明の実施の形態3に係る電気二重層キャパシタの負極側電極の製造方法を示す説明図である。
符号の説明
2、2A、2B 正極側電極、3、3B 負極側電極、4 セパレータ、5、5B 正極電流端子部、6、6B 負極電流端子部、12 正極集電箔、13 正極電極層、14 負極集電箔、15 負極電極層、21、21B 正極電極層突出部、22、22B 負極電極層突出部、23 負極集電箔張り出し部、24、24B 負極電極層延長部、32 アルミ箔ロール(第1集電箔ロール)、33 アルミ箔ロール(第2集電箔ロール)、41 正極集電箔張り出し部、42 正極電極層延長部。

Claims (3)

  1. 正極電流端子部を有する正極側電極と負極電流端子部を有する負極側電極とがセパレータを介して対向配置され、前記正極電流端子部と前記負極電流端子部とが平面的に重ならないように配置された電力貯蔵デバイスであって、
    前記正極側電極は、
    導体で形成された正極集電箔と、
    前記正極集電箔から延びて形成された前記正極電流端子部と、
    前記正極集電箔上に形成された正極電極層と、
    前記正極電極層から延びて前記正極電流端子部上に形成された正極電極層突出部とを含み、
    前記負極側電極は、
    導体で形成された負極集電箔と、
    前記負極集電箔から延びて形成された前記負極電流端子部と、
    前記負極集電箔上に形成された負極電極層と、
    前記正極電流端子部と対向するように、前記負極集電箔から延びて形成された負極集電箔張り出し部と、
    前記負極電極層から延びて前記負極集電箔張り出し部上に形成された負極電極層延長部とを含み、
    前記正極電極層および前記負極電極層は、互いに同一の形状および面積を有し、前記負極電極層延長部は、前記正極電極層突出部の全面を覆うように形成されていることを特徴とする電力貯蔵デバイス。
  2. 前記正極側電極は、
    前記負極電流端子部と対向するように、前記正極集電箔から延びて形成された正極集電箔張り出し部と、
    前記正極電極層から延びて前記正極集電箔張り出し部上に形成された正極電極層延長部とを含み、
    前記負極側電極は、前記負極電極層から延びて前記負極電流端子部上に形成された負極電極層突出部を含み、
    前記負極電極層突出部は、前記正極電極層延長部の全面を覆うように形成されていることを特徴とする請求項1に記載の電力貯蔵デバイス。
  3. 正極電流端子部を有する正極側電極と負極電流端子部を有する負極側電極とがセパレータを介して対向配置され、前記正極電流端子部と前記負極電流端子部とが平面的に重ならないように配置され
    前記正極側電極は、
    導体で形成された正極集電箔と、
    前記正極集電箔から延びて形成された前記正極電流端子部と、
    前記正極集電箔上に形成された正極電極層と、
    前記正極電極層から延びて前記正極電流端子部上に形成された正極電極層突出部とを含み、
    前記負極側電極は、
    導体で形成された負極集電箔と、
    前記負極集電箔から延びて形成された前記負極電流端子部と、
    前記負極集電箔上に形成された負極電極層と、
    前記正極電流端子部と対向するように、前記負極集電箔から延びて形成された負極集電箔張り出し部と、
    前記負極電極層から延びて前記負極集電箔張り出し部上に形成された負極電極層延長部とを含み、
    前記正極電極層および前記負極電極層は、互いに同一の形状および面積を有し、前記負極電極層延長部は、前記正極電極層突出部の全面を覆うように形成されている電力貯蔵デバイスの製造方法であって、
    導体製の第1集電箔ロールに、第1の塗工幅で前記正極側電極の電極層材料を塗布するステップと、
    導体製の第2集電箔ロールに、前記第1の塗工幅よりも広い第2の塗工幅で前記負極側電極の電極層材料を塗布するステップと、
    前記電極層材料が塗布された前記第1集電箔ロールから前記正極側電極を打ち抜くステップと、
    前記電極層材料が塗布された前記第2集電箔ロールから前記負極側電極を打ち抜くステップと、
    打ち抜かれた前記正極側電極と打ち抜かれた前記負極側電極とを対向配置させるステップと
    を備えたことを特徴とする電力貯蔵デバイスの製造方法。
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