JP6780668B2 - 電気化学デバイス - Google Patents

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、薄型の電気化学デバイスが注目されている。電気化学デバイスの内部には、一対の内部電極を有する素子本体が、塩（イオン性物質）と溶媒などを含む電解質溶液に浸漬された状態で収容されている。また、複数の素子本体を接続し、高容量化を目指したものも提案されている。

国際公開第２０１７／１３５４３７号

複数の素子本体を有する従来の電気化学デバイスでは、各内部電極に接続するリード端子が、電解質溶液を密封する収容部から引き出され、２つの内部電極を互いに接続する。発明者らは、２つの内部電極を接続する接続部分の形状が、電気化学デバイスの特性（インピーダンス）に大きな影響を与えることを見出した。

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、良好なインピーダンス特性を有する電気化学デバイスを提供する。

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んで積層された一対の内部電極をそれぞれ有しており、前記内部電極の積層方向に対して垂直である第１方向に所定の間隔を空けて、並んで配置される第１素子本体及び第２素子本体と、
前記第１及び第２素子本体を電解質溶液に浸漬した状態で個別に収容する収容部を有する外装シートと、
前記第１及び第２素子本体における前記一対の内部電極の一方にそれぞれ接続し、前記収容部から引き出される第１引出側リード端子及び第２引出側リード端子と、
前記第１及び第２素子本体における前記一対の内部電極の他方にそれぞれ接続し、前記収容部から、前記積層方向及び前記第１方向に対して垂直である第２方向に引き出される第１接続側リード端子及び第２接続側リード端子と、
前記第１接続側リード端子と前記第２接続側リード端子とを前記第１方向に沿って接続する接続片と、を有しており、
前記接続片における前記第２方向の長さである接続片幅は、前記内部電極の前記第１方向の長さである内部電極幅の８０〜１２０％である。
また、前記接続片幅は、前記内部電極幅の９０〜１１０％であることが特に好ましい。

接続片幅が、内部電極幅に対して上記の範囲内である電気化学デバイスは、この範囲外である電気化学デバイスに対してインピーダンス特性が良好であり、しかも、上記の範囲内では、特性の良化傾向が、顕著である。

また、例えば、前記第１素子本体が有する前記内部電極と前記第２素子本体が有する前記内部電極との間に設けられる隙間の前記第１方向に沿う長さである電極間隔は、前記内部電極幅より小さくてもよい。

電極間隔を内部電極幅より小さくすることにより、電気化学デバイスを小型化することが可能であり、また、内部電極幅を大きくすることができる。

また、例えば、前記内部電極、前記第１接続側リード端子、前記第２接続側リード端子及び前記接続片は、アルミニウム製のシート材を含んでもよい。

内部電極及び内部電極に接続するリード端子並びに接続片がアルミニウム製のシート材を含み、かつ、接続片幅を内部電極幅に対して所定の範囲とすることにより、このような電気化学デバイスは、良好な特性を得られる。

また、例えば、前記第１接続側リード端子と、前記第２接続側リード端子と、前記接続片とは、一体構造であってもよい。

第１及び第２接続側リード端子と接続片とを一体構造とすることにより、接続部分が生じてデバイスの厚みが増加する問題を解消できるため、このような電気化学デバイスは薄型化に対して有利であり、また接続のための製造工程を省略できるため、良好な生産性を有する。

また、前記第１及び第２接続側リード端子と前記接続片は、前記外装シートに対して、樹脂製の保護部材を挟んで配置されていてもよい。

接続片及び接続側リード端子を外装シートに配置する際、樹脂製の保護部材を挟んでおくことにより、接続片及び接続側リード端子を、より確実に絶縁保護できる。なお、第１及び第２引出側リード端子についても同様に、外装シートに対して、樹脂製の保護部材を挟んで配置されていてもよい。

図１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２は、図１のII-II線に沿う概略断面図である。 図３は、図１のIII−III線に沿う概略断面図である。 図４は、図１に示す電気二重層キャパシタの製造方法の第１段階を示す概念図である。 図５は、図１に示す電気二重層キャパシタの製造方法の第２段階を示す概念図である。 図６は、図１に示す電気二重層キャパシタに含まれる素子本体、リード端子及び接続片の形状を表す概念図である。 図７は、電気二重層キャパシタの接続片幅とインピーダンス特性との関係を評価した結果を表すグラフである。

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は、本発明の第１実施形態に係る電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）１０の斜視図である。ＥＤＬＣ１０は、素子本体（素子本体には、図４に示す第１素子本体３０と第２素子本体４０が含まれる。）を収容する外装シート２０を有する。図１において点線で示すように、外装シート２０の内部には、第１収容部２３と、第２収容部２４とが形成されている。

図４は、ＥＤＬＣ１０の外装シート２０を展開した状態を表している。図４に示すように、外装シート２０は、表面外装２１および裏面外装２２からなる２枚のシートを有している。裏面外装２２は、表面外装２１よりＸ軸方向の長さが長く、図１のように表面外装２１と裏面外装２２を重ねると、裏面外装２２のＸ軸方向両側の端部は、表面外装２１からはみ出す。また、裏面外装２２のＸ軸方向両側は、第１収容部２３及び第２収容部２４より長くなっている。裏面外装２２のＸ軸負方向端部は、第１引出側リード端子５５及び第２引出側リード端子５７を支持するサポートタブ２７を構成し、裏面外装２２のＸ正方向端部は、接続部５１を支持するサポートタブ２６を構成する。

なお、外装シート２０は、独立した上下のシートである表面外装２１と裏面外装２２とを貼り合わせて形成してもよく、また、これとは異なり、一枚のシートを折り返して形成したものであってもよい。

図１に示すように、本実施形態では、ＥＤＬＣ１０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。ただし、ＥＤＬＣ１０の形状はこれに限定されず、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２０の表面外装２１と裏面外装２２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軸方向およびＹ軸方向とする。

ＹＺ平面による断面図である図２に示すように、外装シート２０の内部には、第１収容部２３と第２収容部２４とが、略対称に形成してある。それぞれの収容部２３、２４の内部には、図２及び図３に示す素子本体３０、４０に加えて、電解質溶液が注入されている。このように、外装シート２０は、第１収容部２３及び第２収容部２４からなる収容部を有しており、これらの収容部２３、２４は、第１及び第２素子本体３０、４０を、電解質溶液に浸漬した状態で個別に収容する。

第１収容部２３には、第１素子本体３０が電解質溶液に浸漬した状態で収容してあり、第２収容部２４には、第２素子本体４０が電解質溶液に浸漬した状態で収容してある。第１素子本体３０及び第２素子本体４０は、電気二重層キャパシタの素子を構成しており、本実施形態に係るＥＤＬＣ１０は、２つのキャパシタ素子である素子本体３０、４０を有する。

図１において点線で示すように、外装シート２０の内部に形成される第１収容部２３と第２収容部２４とは、互いに同様の形状および大きさを有しており、外装シート２０の法線方向であるＺ軸方向からみて略矩形である。

図２及び図３に示すように、第１及び第２収容部２３、２４の上下方向（Ｚ軸正方向及び負方向）は、外装シート２０に覆われている。第１収容部２３の周縁２３ａおよび第２収容部２４の周縁２４ａ（各収容部２３、２４のＸＹ平面方向の境界）は、後述するシール部（第１〜第４シール部６１〜６３、６４ａ、６４ｂ）で封止されている。

ＸＺ平面による断面図である図３に示すように、第１素子本体３０は、セパレータシート３１を挟んで積層された、一対の内部電極である接続側内部電極３４と引出側内部電極３７とを有する。

接続側内部電極３４と引出側内部電極３７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。接続側内部電極３４は、活性層３５と集電体層３６とを有し、引出側内部電極３７は、接続側内部電極３４と同様に、活性層３８と集電体層３９とを有する。２つの活性層３５、３８は、それぞれセパレータシート３１の相互に反対面に接触するように積層されている。活性層３５は、セパレータシート３１の下面（Ｚ軸負方向側の面）に接触しており、活性層３８は、セパレータシート３１の上面（Ｚ軸正方向側の面）に接触している。

接続側内部電極３４の集電体層３６は、活性層３５に対してセパレータシート３１から離間する側（Ｚ軸負方向側）に積層されており、引出側内部電極３７の集電体層３９も、活性層３８に対してセパレータシート３１から離間する側（Ｚ軸正方向側）に積層されている。したがって、集電体層３６と集電体層３９との間には、活性層３５、３８と、セパレータシート３１とが挟まれている。

図２に示すセパレータシート３１は、接続側内部電極３４と引出側内部電極３７とを電気的に絶縁すると共に、電解質溶液が浸透可能であって、電解質溶液中のイオンが透過可能に構成してある。セパレータシート３１は、たとえば電気絶縁性の多孔質シートで構成される。セパレータシート３１として用い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３１は、７０〜９０％の空隙率を有することが、電極間のイオンの移動を容易にして、第１素子本体３０の内部抵抗を下げる観点から好ましい。セパレータシート３１の厚さは、たとえば５〜５０μｍ程度である。

集電体層３６、３９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３６、３９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８０μｍ以下、さらに好ましくは６０μｍ以下であり、さらにまた好ましくは１５〜８０μｍであり、特に好ましくは１５〜６０μｍである。

活性層３５、３８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３５は、集電体層３６の上面に設けてあり、活性層３８は、集電体層３９の下面に設けてある。

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、好ましくは活物質および導電助剤を、集電体層３６、３９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、電子伝導性を高めるために、活性層３５、３８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３５、３８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３５、３８は、各集電体層３６、３９の表面のうち、セパレータシート３１に向き合う表面部分の全体に形成されている。活性層３５、３８の面積は、セパレータシート３１の面積と同等以下である。活性層３５、３８は、公知の方法で作製することができる。

図４に示すように、接続側内部電極３４、及び引出側内部電極３７のＹ軸方向の幅は、接続側内部電極３４に接続する第１接続側リード端子５２及び引出側内部電極３７に接続する第１引出側リード端子５５のＹ軸方向の幅に等しく、好ましくは２〜１０ｍｍである。

なお、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。

図２に示すように、第２素子本体４０は、ＥＤＬＣ１０のＹ軸方向中央に設けられる第３シール部６３を基準として、第１素子本体３０と略対称に配置されているが、第２素子本体４０は、第１素子本体３０と同様の形状及び構造を有する。

第２素子本体４０は、図３に示す第１素子本体３０と同様に、セパレータシート４１を挟んで積層された一対の内部電極である接続側内部電極４４と引出側内部電極４７とを有する。第２素子本体４０の接続側内部電極４４は、活性層４５と集電体層４６とを有し、これらの活性層４５と集電体層４６は、第１素子本体３０の活性層３５及び集電体層３６と同様である。

また、第２素子本体４０の引出側内部電極４７は、活性層４８と集電体層４９とを有し、これらの活性層４８と集電体層４９は、第１素子本体３０の活性層３８及び集電体層３９と同様である。さらに、第２素子本体４０のセパレータシート４１は、第１素子本体３０のセパレータシート３１と同様である。したがって、第２素子本体４０の詳細については、説明を省略する。

図４に示すように、一対の内部電極３４、３７、４４、４７をそれぞれ有する第１素子本体３０と第２素子本体４０とは、内部電極３４、３７、４４、４７の積層方向（Ｚ軸方向）に対して垂直である第１方向（Ｙ軸方向）に所定の間隔を空けて、並んで配置される。また、第１素子本体３０と第２素子本体４０とは、リード端子５２、５４、５５、５７による引き出し方向が、いずれもＸ軸方向となっており、互いの引き出し方向が平行になるように配置されている。

図１に示す外装シート２０は、第１及び第２収容部２３、２４内の電解質溶液を透過させない材料からなる。また、図３に示すように、外装シート２０は、外装シート２０の内側層２０ｄ同士が、あるいは図４に示す封止用テープ６０ａに対して、熱シールにより接合・一体化されるものであることが好ましい。また、第１シール部６１及び第２シール部６２などのシール部を形成する際に用いる封止用テープ６０ａ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２０は、第１素子本体３０及び第２素子本体４０を密封する収容部２３、２４を形成し、収容部２３、２４の内部に、外部から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２０は、単層シートでも良いが、図３における部分拡大図に示すように、金属シート２０ｃを、内側層２０ｄおよび外側層２０ｅ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。

図２に示すように、ＥＤＬＣ１０では、第１及び第２素子本体３０、４０に対して内部電極３４、３７、４４、４７の積層方向の一方側であるＺ軸正方向側に位置しており、引出側内部電極３７、４７に近接する外装シート２０が、表面外装２１となっている。また、第１及び第２素子本体３０、４０に対してＺ軸負方向側に位置しており、接続側内部電極３４、４４に近接する外装シート２０が、裏面外装２２となっている。ただし、ＥＤＬＣ１０における外装シート２０の配置はこれに限定されず、接続側内部電極３４、４４に近接する外装シートの部分が表面外装となっており、引出側内部電極３７、４７に近接する外装シートの部分が裏面外装となっていてもよい。

図３に示す金属シート２０ｃ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２０ｄ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と同様な材質で構成してあることが好ましい。また、外側層２０ｅ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２０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２０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２０の硬さは、ビッカース硬さ（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２０の金属シート２０ｃ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。

図３及び図４に示すように、ＥＤＬＣ１０は、第１引出側リード端子５５と、第２引出側リード端子５７とを有する。図４に示すように、第１及び第２引出側リード端子５５、５７は、第１及び第２素子本体３０、４０における一対の内部電極３４、３７、４４、４７の一方である引出側内部電極３７、４７に、それぞれ接続している。すなわち、第１及び第２引出側リード端子５５、５７は、引出側内部電極３７、４７の集電体層３９、４９（図２参照）に対して電流の入出力端子の役割を果たす導電部材である。

第１引出側リード端子５５は、引出側内部電極３７の集電体層３９と継ぎ目のない一体構造であり、第１引出側リード端子５５は、図３に示す集電体層３９と同様に、断面が矩形の帯状である。第２引出側リード端子５７も、第１引出側リード端子５５と同様に、引出側内部電極４７の集電体層４９と継ぎ目のない一体構造であり、断面が矩形の帯状である。

図３及び図４に示すように、第１引出側リード端子５５は、第１収容部２３から引き出されて、その一部が外装シート２０の外に露出する。また、第２引出側リード端子５７も、第１引出側リード端子５５と同様に、第２収容部２４から引き出されて、その一部が外装シート２０の外に露出する。ＥＤＬＣ１０が電気回路等に実装される際、第１及び第２リード端子５５、５７の露出部分に対して、外部の配線が接続される。第１及び第２引出側リード端子５５、５７の引出方向は、積層方向（Ｚ軸方向）及び第１方向（Ｙ軸方向）に対して垂直である第２方向（Ｘ軸方向）の負方向側である。

図３及び図４に示すように、ＥＤＬＣ１０は、第１接続側リード端子５２と、第２接続側リード端子５４とを有する。図４に示すように、第１及び第２接続側リード端子５２、５４は、第１及び第２素子本体３０、４０における一対の内部電極３４、３７、４４、４７の他方である接続側内部電極３４、４４に、それぞれ接続している。すなわち、第１及び第２接続側リード端子５２、５４は、接続側内部電極３４、４４の集電体層３６、４６（図２参照）に対して電流の入出力端子の役割を果たす導電部材である。

図３及び図４に示すように、第１接続側リード端子５２は、第１収容部２３から引き出されて、その一部が外装シート２０の外に露出する。また、図４に示すように、第２接続側リード端子５４も、第１接続側リード端子５２と同様に、第２収容部２４から引き出されて、その一部が外装シート２０の外に露出する。収容部から露出された第１接続側リード端子５２と第２接続側リード端子５４とは、接続片５３によって接続されている。

図１及び図４に示すように、第１及び第２接続側リード端子５２、５４の引出方向は、積層方向（Ｚ軸方向）及び第１方向（Ｙ軸方向）に対して垂直である第２方向（Ｘ軸方向）の正方向側である。接続片５３は、第１接続側リード端子５２と第２接続側リード端子５４とを、第１方向（Ｙ軸方向）に沿って接続する。

図４に示すように、第１及び第２接続側リード端子５２、５４と接続片５３とは、第１及び第２素子本体３０、４０における一対の内部電極の他方である接続側内部電極３４、４４を互いに接続する接続部５１を構成する。接続部５１は、Ｚ軸方向から見てＵ字状の帯状形状を有する。第１接続側リード端子５２と、第２接続側リード端子５４と、接続片５３とからなる接続部５１は、継ぎ目のない一体構造である。さらに、接続部５１は、接続側内部電極３４、４４の集電体層３６、４６と継ぎ目のない一体構造となっており、同じ厚みを有する。

第１接続側リード端子５２、第２接続側リード端子５４及び接続片５３としては、接続側内部電極３４、４４の集電体層３６、４６と同様に、低電気抵抗の金属材料などが用いられる。接続側内部電極３４、４４、第１接続側リード端子５２、第２接続側リード端子５４及び接続片５３としては、たとえば、銅、アルミニウム、ニッケルなどのシート材を用いることができ、これらがアルミニウムのシート材を含むことにより、特に好ましい電気的特性を得ることができる。

ただし、各リード端子５２、５４、５５、５７の構造としては集電体層３６、３９、４６、４９と一体構造であるものに限定されず、集電体層３６、３９、４６、４９とは別の導電性部材で形成してもよく、各集電体層３６、３９、４６、４９に対して、接合部材などを介して電気的に接続してあっても良い。その場合には、各リード端子５２、５４、５５、５７の厚みは、集電体層３６、３９、４６、４９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。

図１及び図４に示すように、第１及び第２接続側リード端子５２、５４と接続片５３が構成する接続部５１は、外装シート２０から露出する露出部５１ａを有する。図１及び図３に示すように、第１及び第２接続側リード端子５２、５４と接続片５３は、外装シート２０に対して、樹脂製の保護部材６７を挟んで配置されている。保護部材６７は、外装シート２０の内側層２０ｄ（図３参照）に比べて溶融しにくく耐熱性を有することが好ましく、このような保護部材６７を挟んでおくことにより、接続片５３及び接続側リード端子５２、５４を、より確実に絶縁保護できる。また、第１及び第２引出側リード端子５５、５７についても、接続部５１と同様に、外装シート２０に対して、樹脂製の保護部材６７を挟んで配置されている。

図１及び図４に示すように、第１及び第２接続側リード端子５２、５４と第１及び第２引出側リード端子５５、５７とは、Ｘ軸方向の相互に反対側からサポートタブ２６、２７に沿って引き出されている。

図６は、図１に示すＥＤＬＣ１０に含まれる第１及び第２素子本体３０、４０、第１及び第２引出側リード端子５７、５５、第１及び第２接続側リード端子５２、５４及び接続片５３の形状を、模式的に示したものである。接続片５３における第２方向（Ｘ軸方向）の長さである接続片幅Ｗ２は、引出側又は接続側内部電極３４、３７、４４、４７の第１方向（Ｙ軸方向）の長さである内部電極幅Ｗ１の８０〜１２０％であることが、ＥＤＬＣ１０が好適な電気特性を得るために好ましい。また、接続片幅Ｗ２は、内部電極幅Ｗ１の９０〜１１０％であることがさらに好ましい。

なお、このような範囲により好適な電気特性が得られる理由としては、接続片幅Ｗ２を内部電極幅Ｗ１に対して上記の範囲内とすることにより、接続側内部電極３４、４４及び接続部５１で構成されるバランス端子内の電流密度が一定となることが一因であると考えられる。引出側又は接続側内部電極３４、３７、４４、４７の内部電極幅Ｗ１が異なる場合は、少なくとも１つの内部電極３４、３７、４４、４７の内部電極幅Ｗ１に対して、接続片幅Ｗ２が上述の数値範囲となればよい。ただし、ＥＤＬＣ１０では、すべての接続側内部電極３４、３７、４４、４７の内部電極幅Ｗ１は略同一であり、接続片幅Ｗ２は、いずれの接続側内部電極３４、３７、４４、４７の内部電極幅Ｗ１に対しても、上述の数値範囲となっている。

また、図２及び図６に示すように、第１素子本体３０が有する接続側及び引出側内部電極３４、３７と、第２素子本体４０が有する接続側及び引出側内部電極４４、４７との間に設けられる隙間の第１方向（Ｙ軸方向）に沿う長さである電極間隔Ｗ４は、内部電極幅Ｗ１より小さいことが好ましい。電極間隔Ｗ４を内部電極幅Ｗ１より小さくすることにより、ＥＤＬＣ１０を小型化することが可能であり、また、限られた寸法内で内部電極幅Ｗ１を大きくして容量を増加させることができる。

図１及び図４に示すように、第１及び第２収容部２３、２４の周縁２３ａ、２４ａのうち、Ｘ軸正方向側の部分は、第１シール部６１によってシールされている。図４に示すように、第１及び第２接続側リード端子５２、５４は、第１シール部６１を通って、外装シート２０の表面へ引き出されている。

図１及び図４に示すように、第１、及び第２収容部２３、２４の周縁２３ａ、２４ａのうち、Ｘ軸負方向側の部分は、第２シール部６２によってシールされている。図４に示すように、第１及び第２引出側リード端子５５、５７は、第２シール部６２を通って、外装シート２０の表面へ引き出されている。

第１シール部６１及び第２シール部６２は、図４に示す封止用テープ６０ａと、図３に示す外装シート２０の内側層２０ｄ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３に示すように、外装シート２０の裏面に形成してある内側層（樹脂）２０ｄの一部が、封止用テープ６０ａと共に、リード端子５２、５４、５５、５７の外周表面に密着して熱溶着部となり、第１シール部６１及び第２シール部６２での密封性を向上させる。なお、第１シール部６１及び第２シール部６２の一部であって、リード端子５２、５４、５５、５７を挟まない部分では、封止用テープ６０ａが配置されていなくてもよく、表面外装２１の内側層２０ｄと裏面外装２２の内側層２０ｄとが、直接融着していてもよい。

また、図１に示すように、ＥＤＬＣ１０は、第１収容部２３及び第２収容部２４の周縁２３ａ、２４ａをシールするシール部として、第１及び第２シール部６１、６２の他に、リード端子５２、５４、５５、５７が引き出されない第３シール部６３及び第４シール部６４ａ、６４ｂを有する。これらの第３シール部６３及び第４シール部６４ａ、６４ｂは、第１及び第２収容部２３、２４のＸ軸方向の両側を、Ｙ軸方向に沿ってシールする。

図１〜図３に示すように、第３シール部６３は、第１収容部２３と第２収容部２４との間を、お互いの収容部２３、２４の間を電解質溶液が移動できないように隔てているセンターシール部である。第３シール部６３は、ＥＤＬＣ１０のＹ軸方向中央部分を、Ｘ軸方向に沿って熱シールし、表面外装２１の内側層２０ｄと裏面外装２２の内側層２０ｄとが融着して一体化することにより、形成される。

同様に、第１収容部２３の第４シール部６４ａと第２収容部２４の第４シール部６４ｂとは、ＥＤＬＣ１０のＹ軸方向両端部を、Ｘ軸方向に沿って熱シールし、表面外装２１の内側層２０ｄと裏面外装２２の内側層２０ｄとが融着して一体化することにより、形成される。

図５に示すように、第３シール部６３および第４シール部６４ａ、６４ｂのＸ軸正方向側の端部は、第１シール部６１に接続するように形成してあり、これらの第３シール部６３および第４シール部６４ａ、６４ｂのＸ軸負方向側の端部は、第２シール部６２に接続するように形成してある。Ｘ軸方向に沿って形成される第３シール部６３及び第４シール部６４ａ、６４ｂと、Ｙ軸方向に沿って形成される第１シール部６１及び第２シール部６２とが、図５に示すように繋がっていることにより、外装シート２０の内部に形成される第１及び第２収容部２３、２４は、外部に対して良好に密封される。

なお、各収容部２３、２４の周縁２３ａ、２４ａは、図５に示すように、全てシール部６１、６２、６３及び６４ａ、６４ｂによってシールされていてもよいが、周縁２３ａ、２４ａの一部は、他の方法又は構造によりシールされていてもよい。たとえば、外装シート２０を折り返して用いる場合は、周縁２３ａ、２４の一部は、外装シート２０の折り返し部分で規定されていてもよい。

第１収容部２３及び第２収容部２４に、第１素子本体３０や第２素子本体４０と共に収容され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。好ましくは、有機溶媒（溶剤）としては、カーボネート系の溶媒が好ましい。

次に、図４および図５を用いて、本実施形態のＥＤＬＣ１０の製造方法の一例について説明する。

図４に示すように、まず、第１及び第２素子本体３０、４０を製造する。第１及び第２素子本体３０、４０を製造するために、まず、接続側内部電極３４、４４と接続部５１とが一体となったＵ字状の帯状体を準備する。次に、接続部５１における接続側リード端子５２、５４と接続側内部電極３４、４４との境界部分に、封止用テープ６０ａを貼り付ける。また、一方で、引出側内部電極３７と第１引出側リード端子５５が一体となった帯状体と、引出側内部電極４７と第２引出側リード端子５７とが一体となった帯状体とを準備する。２つの帯状体を平行に並べ、引出側内部電極３７、４７とリード端子５５、５７との境界部分に、封止用テープ６０ａを貼り付ける。

封止用テープ６０ａは、帯状体の表裏両面に貼り付けられてもよく、一方側にのみ貼り付けられてもよい。封止用テープ６０ａのＹ軸方向幅は、帯状体を挟んで第１及び第２収容部２３、２４を封止できるように、適切な幅に設定される。さらに、封止用テープ６０ａを貼り付けた帯状体の間に、セパレータシート３１、４１を配置し、第１及び第２素子本体３０、４０を組み立てる。

次に、図４に示す第１及び第２素子本体３０、４０の全体を覆うように、外装シート２０の表面外装２１を、裏面外装２２に対して重ね合わせる。これにより、図５に示すように、第１及び第２素子本体３０、４０は、外装シート２０により上下方向を覆われる。なお、外装シート２０は、Ｙ軸方向に予め長く形成してある。また、裏面外装２２には、所定部分に保護部材６７（図５参照）を配置しておく。

次に、図５に示すように、第１シール部６１と第２シール部６２とを形成する。第１シール部６１及び第２シール部６２の形成は、封止用テープ６０ａを表面外装２１と裏面外装２２とで挟み込む位置で、これらの表面外装２１及び裏面外装２２のＺ軸方向の外側から熱融着治具で加熱加圧することにより行われる。その際に、封止用テープ６０ａ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２０の内側層２０ｄ（図３参照）と密着して一体化され、固化後に第１及び第２シール部６１、６２となる。封止用テープ６０ａ、６０ｂの融着時に、封止用テープ６０ａを構成する樹脂がはみだし、表面外装２１のＸ軸負方向の先端部に位置する金属シート２０ｃの露出面を覆うことが好ましい（図３参照）。ショート不良などを防止するためである。

第１シール部６１が形成されることにより、図１に示す第１及び第２収容部２３、２４の周縁２３ａ、２４ａのうちＸ軸正方向側の部分が形成され、第２シール部６２が形成されることにより、第１及び第２収容部２３、２４の周縁２３ａ、２４ａのうちＸ軸負方向側の部分が形成される。

次に、図５に示すように、外装シート２０におけるＹ軸方向中央部分について、第１シール部６１と第２シール部６２の間の部分を、Ｘ軸方向に沿って加熱加圧し、第３シール部６３を熱シールにより形成する。Ｙ軸方向中央部分の第３シール部６３が形成されることにより、図１に示す第１収容部２３のＹ軸負方向側の部分と、第２収容部２４のＹ軸正方向側の部分とが形成される。なお、第３シール部６３の形成は、第１及び第２シール部６１、６２の形成より前に行ってもよい。

次に、第４シール部６４ａ、６４ｂが形成されていない外装シート２０の開口２０ｆから、形成中の第１収容部２３及び第２収容部２４へ、電解質溶液を注入する。開口２０ｆから電解質溶液を注入したのち、図５に示すように、外装シート２０のＹ軸方向両側部分について、第１シール部６１と第２シール部６２の間部分を、Ｘ軸方向に沿って加熱加圧し、Ｙ軸方向両側の第４シール部６４ａ、６４ｂを形成する。第４シール部６４ａ、６４ｂが形成されることにより、図１に示す第１収容部２３のＹ軸正方向側の部分と、第２収容部２４のＹ軸負方向側の部分とが形成される。

その後に、図５に示すように、第４シール部６４ａ、６４ｂの外側の切断線７０に沿って外装シート２０を切断し、外装シート２０の余剰部分を除去する。

本実施形態では、たとえばＥＤＬＣ１０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。

上述のように、実施形態を挙げて本発明を説明してきたが、本発明は上述した実施形態のみに限定されず、他の実施形態及び変形例があることは言うまでもない。たとえば、上述の実施形態では、図１に示す接続側リード端子５２、５４は、引出側リード端子５５、５７とは反対側（Ｘ軸正方向）に引き出されているが、リード端子５２、５４、５５、５７の配置はこれに限定されない。接続側リード端子５２、５４と引出側リード端子５５、５７とが、互いに直交する方向に引き出されていてもよく、互いに接触しないよう間隔を空けた状態で同じ側に引き出されていてもよい。

以下、実施例と比較例を示して本発明をさらに具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定されない。

試料１〜１３（第１グループ）
図６に示す接続片幅Ｗ２を変化させた１３試料（試料１〜１３）のＥＤＬＣを準備して第１グループとし、各試料についてインピーダンスの値を測定した。接続片幅Ｗ２を変化させたことを除き、試料１〜試料１３は、実施形態として説明したＥＤＬＣ１０と同様の構造である。内部電極幅Ｗ１は３ｍｍとし、接続片幅Ｗ２は内部電極幅Ｗ１に対して７０％である試料１（Ｗ２は２．１ｍｍ）から、内部電極幅Ｗ１に対して１３０％である試料１３（Ｗ２は３．９ｍｍ）まで、５％刻みで変化させた。
また、試料１〜１３における他の条件は、以下のとおりである。
電極間隔Ｗ４：２．５ｍｍ
セパレータシート：ポリエチレン（空隙率７１％）

試料１４〜２６（第２グループ）
電極間隔Ｗ４を３．５ｍｍに変更したことを除き、第１グループの試料１〜１３と同様の試料１４〜２６を準備して第２グループとし、各試料についてインピーダンスの値を測定した。

試料２７〜３９（第３グループ）
電極間隔Ｗ４を４．５ｍｍに変更したことを除き、第１グループの試料１〜１３と同様の試料２７〜３９を準備して第３グループとし、各試料についてインピーダンスの値を測定した。

評価
図７は、各試料１〜試料３９のインピーダンスの測定結果を、グループ毎の折れ線グラフで表したものである。横軸は、接続片幅Ｗ２を内部電極幅Ｗ１に対する割合であるＷ２／Ｗ１で示したものであり、縦軸はインピーダンスである。図７からは、いずれのグループの試料においても、横軸であるＷ２／Ｗ１が８０〜１２０％の範囲では、８０％未満または１２０％を超える範囲よりもインピーダンスの値が小さく、この範囲のＷ２／Ｗ１を有するＥＤＬＣで好適な電気特性が得られることが確認された。また、Ｗ２／Ｗ１が９０〜１１０％の範囲では、インピーダンスの良化傾向が顕著であった。

また、各グループ同士の比較では、電極間隔Ｗ４が内部電極幅Ｗ１より小さいグループ１のインピーダンス特性が、電極間隔Ｗ４が内部電極幅Ｗ１より大きいグループ２、３のインピーダンス特性より良いことが確認された。

１０…ＥＤＬＣ
２０…外装シート
２０ｃ…金属シート
２０ｄ…内側層
２０ｅ…外側層
２０ｆ…開口
２１…表面外装
２２…裏面外装
２３…第１収容部
２４…第２収容部
２３ａ、２４ａ…周縁
２６、２７…サポートタブ
３０…第１素子本体
３１、４１…セパレータシート
３４、４４…接続側内部電極
３５、３８、４５、４８…活性層
３６、３９、４６、４９…集電体層
３７、４７…引出側内部電極
４０…第２素子本体
５１…接続部
５１ａ…露出部
５２…第１接続側リード端子
５３…接続片
５４…第２接続側リード端子
５５…第１引出側リード端子
５７…第２引出側リード端子
６１…第１シール部
６２…第２シール部
６３…第３シール部
６４ｂ、６４ａ…第４シール部
６７…保護部材
６０ａ…封止用テープ
Ｗ１…内部電極幅
Ｗ２…接続片幅
Ｗ４…電極間隔

Claims (4)

1. セパレータシートを挟んで積層された一対の内部電極をそれぞれ有しており、前記内部電極の積層方向に対して垂直である第１方向に所定の間隔を空けて、並んで配置される第１素子本体及び第２素子本体と、
   前記第１及び第２素子本体を電解質溶液に浸漬した状態で個別に収容する収容部を有する外装シートと、
   前記第１及び第２素子本体における前記一対の内部電極の一方にそれぞれ接続し、前記収容部から引き出される第１引出側リード端子及び第２引出側リード端子と、
   前記第１及び第２素子本体における前記一対の内部電極の他方にそれぞれ接続し、前記収容部から、前記積層方向及び前記第１方向に対して垂直である第２方向に引き出される第１接続側リード端子及び第２接続側リード端子と、
   前記第１接続側リード端子と前記第２接続側リード端子とを前記第１方向に沿って接続する接続片と、を有しており、
   前記接続片における前記第２方向の長さである接続片幅は、前記内部電極の前記第１方向の長さである内部電極幅の９０〜１１０％であり、
   前記第１素子本体が有する前記内部電極と前記第２素子本体が有する前記内部電極との間に設けられる隙間の前記第１方向に沿う長さである電極間隔は、前記内部電極幅より小さいことを特徴とする電気化学デバイス。
2. 前記内部電極、前記第１接続側リード端子、前記第２接続側リード端子及び前記接続片は、アルミニウム製のシート材を含む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. 前記第１接続側リード端子と、前記第２接続側リード端子と、前記接続片とは、一体構造である請求項１または請求項２に記載の電気化学デバイス。
4. 前記第１及び第２接続側リード端子と前記接続片は、前記外装シートに対して、樹脂製の保護部材を挟んで配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の電気化学デバイス。

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