JP5297132B2 - 非水系リチウム型蓄電素子及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、非水系リチウム型蓄電素子及びその製造方法に係り、特に、例えば自動車において、内燃機関または燃料電池、モーター、及び蓄電素子を組み合わせたハイブリット駆動システムの分野や、ＯＡ機器、瞬時電圧降下対策、さらには瞬間電力ピークのアシスト用途などに好適に用い得る非水系リチウム型蓄電素子に関する。

近年、地球環境の保全および省資源を目指したエネルギーの有効利用の観点から、深夜電力貯蔵システム、太陽光、風力など自然エネルギー発電技術に基づく分散型蓄電システム、電気自動車用の蓄電システムなどが注目を集めている。
これらの蓄電システム向けの蓄電素子としては、ニッケル水素二次電池やリチウムイオン二次電池に代表される高エネルギー密度を特徴とした電池や、電気二重層キャパシタに代表される高出力密度、高耐久性を特徴としたキャパシタが注目されている。

現在、ハイブリッド電気自動車で採用されているニッケル水素二次電池は、電気二重層キャパシタと同等の高出力を実現し、かつ１６０Ｗｈ／ｌ程度のエネルギー密度を有している。 しかしながら、そのエネルギー密度、出力をより一層高めるとともに、高温での安定性をさらに改善し、耐久性を高めるための研究が精力的に進められている。
また、リチウムイオン二次電池においても、高出力化に向けての研究が進められている。 例えば、放電深度（素子の放電容量の何％を放電した状態かをあらわす値）５０％において３ｋＷ／ｌを超える高出力が得られるリチウムイオン二次電池が開発されている。しかし、そのエネルギー密度は、１００Ｗｈ／ｌ以下であり、リチウムイオン二次電池の最大の特徴である高エネルギー密度を敢えて抑制した設計となっている。また、その耐久性（サイクル特性、高温保存特性）については電気二重層キャパシタに比べ劣る。そのため、実用的な耐久性を持たせるためには放電深度が０〜１００％の範囲よりも狭い範囲でしか使用することができない。したがって、実際に使用できる容量はさらに小さくなり、耐久性をより一層向上させるための研究が精力的に進められている。

一方、高出力蓄電デバイスとしては、電極に活性炭を用いた電気二重層キャパシタが開発されており、耐久性（サイクル特性、高温保存特性）が高く、０．５〜１ｋＷ／ｌ程度の出力特性を有する。これら電気二重層キャパシタは、上記高出力が要求される分野で最適のデバイスと考えられてきたものの、そのエネルギー密度は、１〜５Ｗｈ／ｌ程度に過ぎず、イオン性液体を電解液に使用するなどの工夫により、耐電圧を向上させ、エネルギー密度を増加させる研究も行われている。

上記の様に、電池では出力密度や、耐久性の向上を目指し、また、キャパシタではエネルギー密度の向上を目指した研究が精力的に行われているが、近年では、電気二重層キャパシタと同等の耐久性を有しながらエネルギー密度、出力密度とも電気二重層キャパシタよりも高い蓄電素子として、電解液にリチウム塩を含む非水系電解液を用い、耐電圧を向上させた非水系リチウム型蓄電素子も提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

これらの非水系リチウム型蓄電素子は、金属箔からなる集電体に活物質を塗布した正極及び負極を、金属缶または金属箔ラミネートフィルム包装材等の外装体に入れ、電解液を注入した上で密閉して製造される。金属缶を用いたリチウムイオン二次電池においては、電極の対向面積を増やし高容量かつ高出力を得るために、正極と負極をセパレータを介して捲回した電極捲回体が採用されている。

一方、金属箔ラミネートフィルム包装材を用いた薄型パッケージの蓄電素子においては、正極と負極（以下、区別する必要のない場合は総称して単に「電極」ともいう。）をセパレータを介して複数積層した電極積層体が採用されている（例えば、特許文献３、特許文献４参照）。
特開２００１−２２９９２６号公報 特開２００３−３４６８０１号公報 特開平１１−２３３１３３号公報 特開２００６−２５２８０２号公報

しかしながら、上述の電極積層体を金属箔ラミネートフィルム包装材からなる外装体に収納した非水系リチウム型蓄電素子においては、外装体に収納された電極体から電気を取り出す、または該電極体に電気を蓄えるために、正極、負極にリードタブの一端を接続して他端を該外装体の外部に取り出す必要がある。
ここで、この電極とリードタブを接続するために要する部分（以下「接続部分」ともいう。）は出来る限り小さくすることが好ましいが、その配置によっては蓄電素子の容量密度が低下してしまう。また、このときリードタブを固定した金属箔ラミネートフィルム包装材のヒートシール部分は、リードタブのないヒートシール部分に比較して、電解液のリークが発生しやすいという問題がある。

そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、リークが発生しにくく、体積容量密度の高い非水系リチウム型蓄電素子及びその製造方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するための、本発明のうち第一の態様は、長方形の形状を有するラミネートフィルムを封口してなる外装体と、該外装体内に設けられて、正極、負極及びセパレータを有する電極積層体と、リチウム塩及び非水溶媒を含んでなる非水電解液とを備え、前記正極が正極集電体と活性炭を含む正極活物質層とを有してなる電極であり、前記負極が負極集電体と炭素質材料を含む負極活物質層とを有してなる電極である非水系リチウム型蓄電素子であって、前記電極積層体は、その積層された正極および負極ごとにそれぞれまとめられて前記外装体の一つの長辺側に形成された耳部を有するとともに、前記正極に接続した正極リードタブの一端と前記負極に接続した負極リードタブの一端とを、前記外装体の一つの長辺から外側に引き出した状態で、前記非水電解液とともに収納されており、前記電極積層体、前記正極リードタブの接続部分及び前記負極リードタブの接続部分を有してなるタブ付き積層体は、その長辺の長さが短辺の長さの１．１倍以上２倍以下であることを特徴としている。

また、本発明のうち第二の態様は、第一の態様に係る非水系リチウム型蓄電素子を製造する方法であって、ラミネートフィルムからなる外装体内に、正極、負極及びセパレータを有する電極積層体を、前記正極に接続した正極リードタブの一端と前記負極に接続した負極リードタブの一端とを前記外装体の外側に引き出した状態で収納する収納工程と、該収納工程で収納された前記正極リードタブと前記負極リードタブとをヒートシールによって前記外装体に固定する固定工程と、前記外装体内に非水電解液を注液する注液工程と、前記外装体の開口部を封口する封口工程とをこの順に含むことを特徴としている。

本発明に係る非水系リチウム型蓄電素子及びその製造方法よれば、リークが発生しにくく、体積容量密度が高いという効果を奏する。

以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。
最初に、本発明に係る非水系リチウム型蓄電素子（以下、単に「蓄電素子」ともいう）の一構成例について説明する。
図１に示すように、この蓄電素子１０は、電極積層体１、および電解液、並びにそれらを収納する外装体２を有し、電極積層体１の耳部３ａ，４ａには、リードタブ３，４がそれぞれ接続され、電極積層体１およびリードタブ３，４によってタブ付き積層体５が構成されている。

電極積層体１は、正極、負極、およびセパレータを有して構成されている。ここで、正極は、正極集電体および正極活物質層を有し、同様に、負極は、負極集電体および負極活物質層を有する。なお、各電極の集電体の表面には、活物質の接着力を向上させるために、導電性炭素材を結着させることが好ましい。さらに、正極活物質層は正極活物質を含み、負極活物質層は負極活物質を含んで構成されている。また、電解液には、電解質および溶媒を含み、特に、本実施形態においては、リチウム塩及び非水溶媒を含んでなる非水電解液を用いている。なおまた、電解液として固体電解質を使用することも可能である。

正極活物質は、多孔質炭素材料であり、具体的には活性炭が好ましい。また、この活性炭としては市販の活性炭を使用することも可能であるが、好ましくは、直径２０−５００Åの細孔に由来するメソ孔量をＶ１（ｃｃ／ｇ）、直径２０Å未満の細孔に由来するマイクロ孔量をＶ２（ｃｃ／ｇ）とした時、０．３＜Ｖ１≦０．８かつ０．５≦Ｖ２≦１．０を満たす活性炭が、蓄電素子のエネルギー密度、出力密度の観点から好ましい。また、活性炭は、出力を大きくする点から、その平均細孔径が２０Å以上であることが好ましく、また、容量を大きくする点から２５Å以下であることが好ましい。さらに、活性炭のＢＥＴ比表面積は、１５００ｍ²／ｇ以上、２５００ｍ²／ｇ以下が好ましい。なお、本発明で言うところの平均細孔径とは、細孔径に対して該細孔径を有する全細孔の容積の和を細孔径の小さいものから順に積算したときに、積算値が直径２０Å未満のマイクロ孔、及び直径２０Å以上５００Å以下のメソ孔をあわせた合計細孔容積の５０％となるときの細孔径である。

負極活物質は、特許文献２に開示されている複合多孔性材料のような炭素質材料をあげることができ、具体的には、活性炭の表面に炭素質材料を被着させた複合多孔性材料が好ましい。この複合多孔性材料として好ましいものは、直径２０−５００Åの細孔に由来するメソ孔量をＶｍ１（ｃｃ／ｇ）、直径２０Å未満の細孔に由来するマイクロ孔量をＶｍ２（ｃｃ／ｇ）とした時、０．０１≦Ｖｍ１≦０．２０かつ０．０１≦Ｖｍ２≦０．４０である複合多孔性材料である。

上記複合多孔性材料は、活性炭と炭素質材料前駆体とを共存させた状態で熱処理することにより得ることができる。原料に用いる活性炭は、得られる複合多孔性材料が所望の特性を発揮する限り、活性炭とする前の原材料などに特に制限はなく、石油系、石炭系、植物系、高分子系などの各種の原材料から得られた市販品を使用することができ、平均粒径１〜５００μｍ程度（より好ましくは１〜５０μｍ）の活性炭粉末を用いることが好ましい。

炭素質材料前駆体とは、熱処理することにより、活性炭に炭素質材料を被着させることができる液体又は溶剤に溶解可能な有機質材料で、例えばピッチ、メソカーボンマイクロビーズ、コークスあるいはフェノール樹脂などの合成樹脂などを挙げることができる。これらの炭素質材料前駆体の中でも、安価なピッチを用いることが製造コスト上好ましい。ピッチは、大別して石油系ピッチと石炭系ピッチに分けられる。例えば、石油系ピッチとしては、原油の蒸留残渣、流動性接触分解残渣（デカントオイルなど）、サークルクラッカーからのボトム油、ナフサクラッキングの際に得られるエチレンタールなどが例示される。

上記ピッチを用いる場合、複合多孔性材料は、活性炭の表面でピッチの揮発成分あるいは熱分解成分を熱反応させることにより、活性炭に炭素質材料を被着させることにより得られる。この場合、２００〜５００℃程度の温度において、ピッチの揮発成分、あるいは、熱分解成分の活性炭細孔内への被着が進行し、４００℃以上で該被着成分が炭素質材料となる反応が進行する。熱処理時のピーク温度は得られる複合多孔性材料の特性、熱反応パターン、熱反応雰囲気などにより適宜決定されるものであるが、４００℃以上であることが好ましく、更に好ましくは４５０〜１０００℃であり、特に５００〜８００℃程度のピーク温度であることが好ましい。また、熱処理時のピーク温度を維持する時間は３０分間から１０時間であればよく、好ましくは１時間から７時間、更に好ましくは２時間から５時間である。５００〜８００℃程度のピーク温度で２時間から５時間熱処理する場合、活性炭表面に被着している炭素質材料は多環芳香族系炭化水素になっているものと考えられる。

正極集電体については、厚さ５〜１００μｍの金属箔、例えばアルミニウム箔が好ましい。また、負極集電体は、厚さ５〜１００μｍの金属箔、例えば銅箔が好ましい。集電体の表面（両面または片面で、活物質層を設ける側）に導電性炭素材を結着させることにより活物質層と集電体の接着力を向上させてもよい。
電解液の溶媒としては、非水系溶媒、例えば、炭酸エチレン（ＥＣ）、炭酸プロピレン（ＰＣ）に代表される環状炭酸エステル、炭酸ジエチル（ＤＥＣ）、炭酸ジメチル（ＤＭＣ）、炭酸エチルメチル（ＭＥＣ）に代表される鎖状炭酸エステル、γ−ブチロラクトン（γＢＬ）などのラクトン類、およびこれらの混合溶媒、を用いることができる。

これら非水系溶媒に溶解する電解質はリチウム塩である必要があり、好ましいリチウム塩を例示すれば、ＬｉＢＦ₄、ＬｉＰＦ₆、ＬｉＮ（ＳＯ₂Ｃ₂Ｆ₅）₂、ＬｉＮ（ＳＯ₂ＣＦ₃）（ＳＯ₂Ｃ₂Ｆ₅）およびこれらの混合塩をあげることができる。電解液中の電解質濃度は、陰イオンの不足を避け、蓄電素子の容量を最大にする点から、０．５ｍｏｌ／ｌ以上であることが好ましく、また、未溶解の塩が該電解液中に析出することを抑え、該電解液の粘度が高くなりすぎたりしないようにし、伝導度を上げて出力特性を上げるという点から２．０ｍｏｌ／ｌ以下であることが好ましい。

次に、上記電極積層体１の製造方法について説明する。
この電極積層体１の製造方法は、以下の工程を含む。すなわち、表面に導電性炭素材が結着された集電体の両面または片面に活物質層を塗布して電極を形成する塗布工程、及び電極をセパレータを介して複数積層して電極積層体１とする積層工程である。
塗布工程について説明する。なお、以下においては、正極活物質層と負極活物質層とを総称する場合は、単に「活物質層」という。

塗布工程では、まず、正極活物質または負極活物質を、必要に応じて、微粒子黒鉛、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、気相成長炭素繊維などの導電剤と混合し、結着剤である樹脂の有機溶剤溶液と混合することでペーストを得る。次に、集電体上にペーストを塗布し、これを乾燥することによって活物質層を形成する。この活物質層は、必要に応じて集電体の片面、または両面に形成することができる。ここで、この活物質層の片面分の乾燥後の厚みは１０〜２００μｍの範囲であることが好ましい。電極の厚みを均一にするため、必要に応じてプレスしても良い。得られた電極は乾燥後、定められた寸法に打ち抜く加工を行う。打ち抜かれた電極は、上記耳部３ａ，４ａのついた略四辺形形状を有し、これら耳部３ａ，４ａ以外には活物質が塗布されている。なお、この耳部３ａ，４ａは、前述したリードタブ３，４を接続するための接続部分に該当し、活物質は塗布されていない。

次に、積層工程について説明する。
積層工程では、正極と負極の間にセパレータをはさみ、位置合わせをしながら必要に応じた層数の正極と負極を積層する。セパレータは、リチウムイオン二次電池に用いられるポリエチレン製の微多孔膜、もしくはポリプロピレン製の微多孔膜、または電気二重層コンデンサで用いられるセルロース製の不織紙などを用いることができる。なお、セパレータの厚みは、内部のマイクロショートによる自己放電を小さくさせる点から１０μｍ以上が好ましく、また蓄電素子のエネルギー密度の減少を抑えながら、かつ出力特性の低下も抑えるという点から、５０μｍ以下が好ましい。

ここで、本発明の非水系リチウム型蓄電素子の製造方法により得られる蓄電素子１０に用いる負極中には、あらかじめリチウムをドープしておくことができる。リチウムをドープしておくことにより、蓄電素子１０の容量および作動電圧を制御することが可能である。リチウムのドープ方法は、電極以外に設置されたリチウム源と負極を短絡することによって、正極貫通孔、負極貫通孔を経由して積層または捲廻積層された負極の活物質層にドープする方法や、負極にリチウム箔を圧着することによって電気化学的に負極の活物質層にドープする手法をあげることができる。

そして、上述の工程を経て製造された電極積層体１中の、積層された全ての正極の耳部３ａをまとめて正極リードタブ３を接続し、積層された全ての負極の耳部４ａをまとめて負極リードタブ４を接続することでタブ付き積層体５を得る。なお、接続方法は、超音波溶接、抵抗溶接またははんだや銀ロウ接続が好ましい。なおまた、正極リードタブ３の材料はアルミニウムが好ましく、負極リードタブ４の材料は銅またはニッケルが好ましい。また、リードタブ３，４の、ラミネートフィルムからなる外装体２のヒートシール部に位置する部分には、該ヒートシール部の樹脂と相溶する樹脂からなる接合部を設けてもよい。

タブ付き積層体５は、ラミネートフィルムからなる外装体２内に、正極の耳部３ａに接続した正極リードタブ３の一端と負極の耳部４ａに接続した負極リードタブ４の一端とを、外装体２の外側に引き出した状態で収納し（収納工程）、次いで、正極リードタブ３と負極リードタブ４とをヒートシールによって外装体２に固定する（固定工程）。そして、外装体２内に上述した非水電解液を注液し（注液工程）、その後に、外装体２の開口部を封口する（封口工程）。

外装体２となるラミネートフィルムは、金属箔と樹脂フィルムを積層したフィルムが好ましく、外層樹脂フィルム／金属箔／内装樹脂フィルムからなる３層構成のものが例示される。外層樹脂フィルムは接触等により金属箔が損傷を受けることを防止するためのものであり、ナイロンやポリエステル等の樹脂が好適に使用できる。金属箔は水分やガスの透過を防ぐためのものであり、銅、アルミニウム、ステンレス等の箔が好適に使用できる。また、内装樹脂フィルムは、内部に収納する電解液から金属箔を保護するとともに、ヒートシール時に溶融封口させるためのものであり、ポリオレフィン、酸変成ポリオレフィンが好適に使用できる。

ここで、本発明の非水系リチウム型蓄電素子の製造方法により得られる蓄電素子１０は、図１に示す平面図のような外観を有するものであり、正極リードタブ３と負極リードタブ４の両方が外装体２の長辺の１辺から外部に取り出されている構造を有する。なお、図１において、符号ａは、素子の長辺（長辺の全長からヒートシール部分を除いた長さ）、符号ｂは、素子の短辺（短辺の全長からヒートシール部分を除いた長さ）、符号ｃは、正極および負極の各リードタブの接続距離であり、また、ａ×ｂ（二点鎖線の範囲）は素子面積である。

詳しくは、外装体２の面積からヒートシールに要する封口面積を除いたセルの面積は、電極の活物質が塗布された部分の面積のみならず、耳部３ａ，４ａによる接続部分の面積を考慮する必要がある。例えば、電極積層体１とリードタブ３，４の接続に要する接続部分の面積の合計は、図１ではａ×ｃの面積となり、図２では２×ｂ×ｃの面積となる。そこで、タブ付き積層体５の長さとして、接続部分が占める面積を考慮して、電極の耳部３ａ，４ａの長さ（図１、図２で符号ｃで示される接続距離）を加えた上での長辺の長さをａ、短辺の長さをｂで規定する。

ここで、正極リードタブ３と負極リードタブ４の両方が外装体２の短辺の一辺から外部に取り出されている構造（図３参照）も考えられるが、短辺よりも長辺から導出する構造の方が、リチウムイオン二次電池に比較して瞬時の高出力を発生することを目的とする本発明の非水系リチウム型蓄電素子には好ましい。
これは、正極リードタブ３と負極リードタブ４間の電流経路長が影響するためである。また、正極リードタブ３と負極リードタブ４が外装体２の対向する一組の短辺からそれぞれ外部に取り出されている構造（図２参照）も考えられるものの、後述する実施例ないし比較例にて示すように、特にタブ付き積層体５の長辺の長さが短辺の長さの１．１倍以上２倍以下の場合は、体積容量密度が低下するので、短辺から外部に取り出す構造は好ましくない。なお、蓄電素子１０の外装体２において、電極積層体１やリードタブ３，４が入っておらずヒートシールされている部分については、折り曲げることが可能であるので体積容量密度の算出時にはその影響を考える必要はない。

以下、本発明を実施例によって詳細に説明する。
（電極の作成）
市販のピッチ系活性炭（ＢＥＴ比表面積１９５５ｍ²／ｇ）１５０ｇをステンレススチールメッシュ製の籠に入れ、石炭系ピッチ３００ｇを入れたステンレス製バットの上に置き、電気炉（炉内有効寸法３００ｍｍ×３００ｍｍ×３００ｍｍ）内に設置して、熱処理を行った。熱処理は窒素雰囲気下で、６７０℃まで４時間で昇温し、同温度で４時間保持し、続いて自然冷却により６０℃まで冷却した後、炉から取り出した。得られた生成物はＢＥＴ比表面積２４５ｍ²／ｇであった。

次いで、上記熱処理で得た複合多孔性材料８３．４重量部、アセチレンブラック８．３重量部およびＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）８．３重量部とＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）を混合して、スラリーを得た。次いで、得られたスラリーを厚さ１５μｍの銅箔の両面に塗布し、これを乾燥後にプレスして、厚さ約１３５μｍの負極を得た。
また、負極の複合多孔性材料の原料と同一の市販のピッチ系活性炭８１．６重量部、ケッチェンブラック６．１重量部およびＰＶｄＦ１２．３重量部とＮＭＰを混合したものを、厚さ３０μｍのＡｌ箔の両面に塗布し、これを乾燥後にプレスして、厚さ約２７０μｍの正極を得た。

＜実施例１＞
上記で得られた負極及び正極を用いて、以下のようにして、タブ付き積層体５の長辺、短辺それぞれの長さが１２０ｍｍ、７０ｍｍであり、長辺のうちの一辺から、正極、負極のリードタブ３，４を導出した非水系リチウム蓄電素子１０を作製した。
まず、負極の複合多孔性材料に接するように同面積で厚み２０μｍのリチウム金属を圧着し、正極と負極の間にポリエチレン製のセパレータ（厚み３０μｍ）をはさみ込んで正極７枚、負極６枚を積層したのち、正極、負極の耳部３ａ，４ａにリードタブ３，４を溶接し、厚さ３ｍｍのタブ付き積層体５を作成した。正極、負極と各リードタブの溶接には、いずれも１０ｍｍの接続距離を要した。

このタブ付き積層体５をラミネートフィルム（外側より２５μｍ厚のナイロンフィルム、４０μｍ厚のアルミニウム箔、４０μｍ厚のマレイン酸変成ポリプロピレンフィルムの３層構成）からなる外装体２内に入れ、ＥＣ（炭酸エチレン）とＥＭＣ（炭酸エチルメチル）を１：４の体積比率で混合した非水溶媒に１ｍｏｌ／Ｌの濃度でＬｉＮ（ＳＯ₂Ｃ₂Ｆ₅）₂を溶解した非水電解液を注入して密閉し、蓄電素子１０を作成した。

作成した蓄電素子１０を、４Ｖまで最大電流５Ａで１０分充電し、ついで５０Ａの電流で２Ｖまで放電を行い、その体積容量密度を算出した。５Ａはこの蓄電素子１０の１０Ｃ相当、５０Ａは１００Ｃ相当の電流に相当する。その後、この蓄電素子１０のリークの程度を調べるため、６０℃で１０００時間保存し、保存前後の重量減少率を測定した。

＜比較例１＞
図２に例示するように、外装体２の対向する二つの短辺のそれぞれから、正極リードタブ３と負極リードタブ４を互いに反対向きに導出する以外は、上記実施例１と同様にして非水系リチウム蓄電素子を作成し、その体積容量密度を算出した。その後、この蓄電素子のリークの程度を調べるため、６０℃で１０００時間保存し、保存前後の重量減少率を測定した。

表１に示すように、実施例１では、体積容量密度が１７．１（Ｗｈ／Ｌ）、重量減少率が２．０（％）であるのに対し、比較例１では、体積容量密度が１６．７（Ｗｈ／Ｌ）、重量減少率が４．５（％）であり、これにより、本発明に係る実施例１の蓄電素子の方が、リークが発生しにくく、また、体積容量密度が高いことが確認された。

＜実施例２〜５＞
タブ付き積層体５の長辺、短辺それぞれの長さを表２に示すように変更した以外は、上記実施例１と同様に、長辺のうちの一辺から、正極、負極のリードタブ３，４を導出した非水系リチウム蓄電素子１０を作成した。作成した蓄電素子１０を、４Ｖまで最大電流１０Ｃ相当で１０分充電、ついで１００Ｃ相当の電流で２Ｖまで放電を行い、その体積容量密度を算出した。その後、この蓄電素子１０のリークの程度を調べるため、６０℃で１０００時間保存し、保存前後の重量減少率を測定した。

＜比較例２〜５＞
タブ付き積層体の長辺、短辺それぞれの長さを表２に示すように変更し、図２に例示するように、外装体２の対向する二つの短辺のそれぞれから、正極リードタブ３と負極リードタブ４を互いに反対の向きに導出する以外は、上記実施例１と同様にして非水系リチウム蓄電素子を作成した。作成した蓄電素子を、４Ｖまで最大電流１０Ｃ相当で１０分充電し、次いで、１００Ｃ相当の電流で２Ｖまで放電を行い、その体積容量密度を算出した。その後、この蓄電素子のリークの程度を調べるため、６０℃で１０００時間保存し、保存前後の重量減少率を測定した。

表２に示すように、実施例２〜５は、対応する比較例２〜５に対し、体積容量密度および、重量減少率の測定結果が全ての例において上回っており、本発明に係る実施例２〜５の蓄電素子の方が、リークが発生しにくく、また、体積容量密度が高いことが確認された。なお、表１および２において、タブ付き積層体は、その長辺の長さが短辺の長さの１．１倍以上２倍以下である。

＜実施例６＞
タブ付き積層体５の長辺、短辺それぞれの長さを表３に示すように変更した以外は、上記実施例１と同様に、長辺のうちの一辺から、正極リードタブ３と負極リードタブ４を導出した非水系リチウム蓄電素子１０を作成した。作成した蓄電素子１０を、４Ｖまで最大電流１０Ｃ相当で１０分充電、次いで、１００Ｃ相当の電流で２Ｖまで放電を行い、その体積容量密度を算出した。その後、この蓄電素子のリークの程度を調べるため、６０℃で１０００時間保存し、保存前後の重量減少率を測定した。

＜比較例６＞
タブ付き積層体の長辺、短辺それぞれの長さを表３に示すように変更し、図２に例示するように、二つの短辺の両方から、正極、負極のリードタブ３，４を互いに反対の向きに導出する以外は、上記実施例１と同様にして非水系リチウム蓄電素子を作成した。作成した蓄電素子を、４Ｖまで最大電流１０Ｃ相当で１０分充電、次いで、１００Ｃ相当の電流で２Ｖまで放電を行い、その体積容量密度を算出した。その後、この蓄電素子のリークの程度を調べるため、６０℃で１０００時間保存し、保存前後の重量減少率を測定した。

表３に示すように、実施例６は、対応する比較例６に対し、体積容量密度は小さいが、重量減少率が少なく、本発明に係る実施例６の蓄電素子の方が、リークが発生しにくいことが確認された。

本発明の蓄電素子は、自動車において、内燃機関または燃料電池、モーター、及び蓄電素子を組み合せたハイブリット駆動システムの分野、ＯＡ機器、瞬時電圧降下対策、さらには瞬間電力ピークのアシスト用途などで好適に利用できる。

一つの長辺からリードタブを取り出した、本発明の一実施例の蓄電素子の平面模式図である。 対向する２短辺からそれぞれリードタブを取り出した比較例の蓄電素子の平面模式図である。 一つの短辺からリードタブを取り出した蓄電素子の平面模式図である。

符号の説明

１ 電極積層体
２ 外装体
３ 正極リードタブ
４ 負極リードタブ
５ タブ付き積層体
１０ 非水系リチウム型蓄電素子

Claims (2)

1. 長方形の形状を有するラミネートフィルムを封口してなる外装体と、該外装体内に設けられて、正極、負極及びセパレータを有する電極積層体と、リチウム塩及び非水溶媒を含んでなる非水電解液とを備え、前記正極が正極集電体と活性炭を含む正極活物質層とを有してなる電極であり、前記負極が負極集電体と炭素質材料を含む負極活物質層とを有してなる電極である非水系リチウム型蓄電素子であって、
   前記電極積層体は、その積層された正極および負極ごとにそれぞれまとめられて前記外装体の一つの長辺側に形成された耳部を有するとともに、前記正極の耳部に接続した正極リードタブの一端と前記負極の耳部に接続した負極リードタブの一端とを、前記外装体の一つの長辺から外側に引き出した状態で、前記非水電解液とともに収納されており、
   前記電極積層体、前記正極リードタブの接続部分及び前記負極リードタブの接続部分を有してなるタブ付き積層体は、その長辺の長さが短辺の長さの１．１倍以上２倍以下であることを特徴とする非水系リチウム型蓄電素子。
2. 請求項１に記載の非水系リチウム型蓄電素子を製造する方法であって、
   ラミネートフィルムからなる外装体内に、正極、負極及びセパレータを有してなる電極積層体を、前記正極に接続した正極リードタブの一端と前記負極に接続した負極リードタブの一端とを前記外装体の外側に引き出した状態で収納する収納工程と、該収納工程で収納された前記正極リードタブと前記負極リードタブとをヒートシールによって前記外装体に固定する固定工程と、前記外装体内に非水電解液を注液する注液工程と、前記外装体の開口部を封口する封口工程とをこの順に含むことを特徴とする非水系リチウム型蓄電素子の製造方法。

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