KR20040098546A - 전기 화학 셀 적층체 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 시트상 세퍼레이터와, 상기 세퍼레이터를 개재하여 대향 배치되고, 전해액이 함침된 양극 음극 한 쌍의 시트상 전극과, 상기 양극 음극 한 쌍의 전극을 전극을 개재하여 각각 배치된 양극 음극 한 쌍의 집전체와, 상기 한 쌍의 전극을 봉지하기 위한 당해 전극의 외주를 둘러싼 개스킷을 가지는 전기 화학 셀의 유니트가 복수개 적층된 전기 화학 셀 적층체이며, 상기 적층체의 유니트 사이에, 시트상 도통재를 가지고, 상기 시트상 도통재는 상기 유니트와의 접촉면의 외주가 당해 유니트의 개스킷의 내주와 거의 겹치도록 배치되어 있는 전기 화학 셀 적층체에 관한다. 본 발명에 의하면, 신뢰성이 향상한 전기 화학 셀 적층체를 제공할 수 있다.
Description
본 발명은, 세퍼레이터와 전극과 집전체와 개스을과 가지는 전기화학셀의 유니트를 직렬에 적층한, 전기 화학 셀 적층체에 관한 것이다
전기 이중층 커패시터나 2차 전지에는, 세퍼레이터를 개입시켜 배치된 양극 음극 한 쌍의 전극을 포함한 구조의 전기 화학 셀이 이용되고 있다. 이러한 전기화학셀는, 코인형이라고 불리우는 소형의 것과, 비교적 대용량을 얻을 수 있는 권회형(卷回型)이 있다.
도 5 는, 코인형 전기 이중층 커패시터의 기본적인 구조 단위를 이루는, 전기화학셀의 유니트의 단면을 나타낸 것이다. 도 5 에 있어서, 2 는 양극측의 분극성(分極性)전극, 3 은 음극(負極)측의 분극성 전극, 4 는 양극측의 집전체, 5 는 음극측의 집전체, 6 은 환상의 개스킷, 7 은 세퍼레이터이다.
도 5 에 나타낸 것처럼, 전기 이중층 커패시터에 있어서는, 다공질(多孔質)의 고분자 시트로부터 이루어지는 세퍼레이터(7)를 개재하여, 탄소질재료의 분말등을 결합재에 의해 형성한 양극 음극의 분극성전극 (2), (3)과, 도전성의 시트로부터 이루어진 양극 음극의 집전체 (4), (5) 의 순으로 적층하여, 양극 음극의 분극성전극 (2), (3) 에 전해액을 함침한 후, 고무계 등의 재료로부터 이루어지는 개스킷 (6)으로 봉지되어 유니트 (1)를 구성한다.
이러한 유니트는, 그대로 전기 화학 셀로서 사용되는 경우도 있지만, 소요의 출력을 얻기 때문에, 복수개의 유니트를 적층하여 전기적으로 직렬로 접속하고, 전기화학 셀 적층체로서 이용하는 경우가 있다. 그리고, 복수의 유니트를 적층하여 사용하는 경우의 과제로서, 유니트 사이에 접촉저항의 저감과, 유니트 내의 내부저항 저감과, 전극에 있어서 전기화학반응의 유니트 사이의 흐트러짐 억제가 있다.
복수의 유니트를 적층해서 사용하는 예가 특개평 6-215794호공보(특허문헌1)에 기재되어 있다. 특허 문헌 1 에는, 각 유니트에 있어서 전해액의 감소의 차를 적게 하는 것으로, 장수명화가능한 박형밀폐형 연축전지를 얻는 기술이 개시되어 있다. 구체적으로는 적층체의 인접한 유니트간에, 각각 그 유니트의 적층면보다도 면적이 큰 금속판을 개재(介在)시켜, 당해 적층체를 수납하는 케이스에 따라, 그 적층면을 가압하는 것이다.
도 7은, 특허문헌 1에 개시되어 있는 기술에 관련되는 전기화학 셀 접층체의 예를 모식적으로 나타낸 단면도이다. 도 7 에 있어서, 1 은 전기화학셀의 유니트, 8c는 도통재, 9 는 가압판이다. 도 7 에 나타내었듯이, 도통재 (8c)는 유니트 (1)의 적층면보다 큰 면적을 가진다.
특허 문헌 1 에는, 이러한 구성으로 하는 것으로, 금속판 (도 7 중의 도통재 8c 에 해당)과 유니트를 양호하게 밀착시킬 수 있어, 투습에 의한 전해액의 감소의 차가 적게 되는 것이 기재되어 있다.
그렇지만, 특허 문헌 1 에 개시되고 있는 기술에서는, 유니트간에 개재시킨 금속판이, 유니트의 적층면보다도 큰 면적이기 때문에, 개스킷이 주로 압력을 받는 것으로 되어, 전극부분에는 충분히 압력이 더해지지 않는다. 상기의 과제 가운데, 유니트내의 내부 저항 저감이나, 전극에 있어서의 전기 화학 반응의 유니트 간의 흐트러짐 억제의 관점에서는 전극부분을 충분히 가압하는 것에 의해, 전극과 전해액의 접촉이 보다 균일 또한 충분히 행해져, 개선 효과를 얻을 수 있는 경우가 있다.
이 때문에, 특허 문헌 1 의 기술에서는, 유니트에 포함되는 전해액 감소의 흐트러짐을 억제하는 점에서는 어느 정도의 효과는 얻을 수 있지만, 유니트 내의 내부저항저감이나 전극에 있어서의 전기화학반응의 유니트간의 흐트러짐 억제의 점에서는, 거의 효과를 기대할 수 없다.
한편, 특개평 10-189056 호 공보 (특허문헌 2)에는, 각형금속제 케이스에 수용된 전극 적층체의 중앙에, 내부에 기체(氣體)등의 유체를 충전할 수 있는 구조의 가공 매트를 설치해, 전극 적층체의 전전극(全電極)의 전영역에 대해서 균등한 압력을 가하는 것으로, 전극 간격을 일정하게 보지(保持)하여, 전기 화학 반응의 균등화를 도모하는 기술이 개시되고 있다. 그러나, 이 기술은, 전기화학 셀의 내부로부터 전극의 적층체를 가압하는 것이며, 도 5 에 표시한 구조의 개스킷으로 봉지된 전기 화학 셀의 유니트에는 적용할 수 없다.
본 발명의 목적은, 세퍼레이터와 전극과 집전체와 개스킷을 가지는 전기 화학 셀의 유니트를 적층해서 이루어지는, 신뢰성이 향상한 전기 화학 셀 적층체를 제공하는 것에 있다.
도 1 은 본 발명의 전기 화학 셀 적층체의 예를, 모식적으로 나다탠 단면도.
도 2 는 본 발명의 전기 화학 셀 적층체의 예를, 모식적으로 나타낸 단면도.
도 3 은 본 발명에 있어서 돌기를 가지는 도통재(導通材)의 예를 나타내는 도.
도 4 는 본 발명의 전기 화학 셀 적층체에 있어서, 돌기를 가지는 도통재를 적층하는 상태를 나타내는 도.
도 5 는 종래의 코인형 전기 2중층 커패시터의 기본 구조 단위을 이루는 전기화학 셀의 유니트의 단면도.
도 6 은 종래의 도통재를 이용하지 않는 전기 화학 셀 적층체의 일례의 단면도.
도 7 은 특허 문헌 1 에 관련되는 종래의 전기 화학 셀 적층체의 예를 모식적으로 나타낸 단면도.
본 발명은, 상기의 목적을 달성하기 위해서, 전기 화학 셀의 유니트를 적층시킬 때의 구성을 검토한 결과 이루어진 것이다.
본 발명은, 이하의 1항 ~ 7항에 각각 기재된 태양이 포함된다.
(1) 시트상 세퍼레이터와, 상기 세퍼레이터를 개재하여 대향 배치시켜, 전해액이 함침시킨 양극 음극 한 쌍의 시트상 전극과, 상기 양극 음극 한 쌍의 전극을 개재하여 각각 배치시킨 양극 음극 한 쌍의 집전체와, 상기 한 쌍의 전극을 봉지하기 위한 당해 전극의 외주를 둘러싸는 개스킷을 가지는 전기 화학 셀의 유니트가 복수개 적층된 전기 화학 셀 적층체이며,
상기 적층체의 유니트 사이에, 시트상 도통재가 있고,
상기 시트상 도통재는, 전기 유니트와의 접촉면의 외주(外周)가, 당해 유니트의 개스킷의 내주(內周)와 거의 겹치듯이 배치되어 있는 전기 화학 셀 적층체.
(2) 시트상 세퍼레이터와, 상기 세퍼레이터를 개재하여 대향 배치되고, 전해액이 함침된 양극 음극 한 쌍의 시트상 전극과, 상기 양극 음극 한 쌍의 전극을 끼워 각각 배치된 양극 음극 한 쌍의 집전체와, 상기 한 쌍의 전극을 봉지하기 위한 당해 전극의 외주를 둘러싼 개스킷를 가지는 전기 화학 셀의 유니트가 복수개 적층된 전기화학 셀 적층체이며,
상기 적층체의 유니트 사이에, 시트상 도통재를 가지고,
상기 시트상 도통재는, 상기 유니트와의 접촉면의 외주가 당해 유니트의 개스킷의 내주에 따라 평면형상을 가지고, 당해 외주가 당해 유니트의 개스킷내주의 내측에 위치하도록 배치되어 있는 전기 화학 셀 적층체.
(3) 상기 개스킷은 환형(環形)상을 가지고, 상기 시트상 도통재는 당해 개스킷의 내주에 따라 원형상을 가지는 1 항 또는 2 항에 기재된 전기 화학 셀 적층체.
(4) 전기 시트상 도통재는, 두께 방향의 중앙부에, 상기 개스킷의 외주부까지 연재(延在)하는 돌기부를 가지는 1 항, 2 항 또는 3 항에 기재한 전기 화학 셀적층체.
(5) 상기 전기 화학 셀의 유니트는, 전극 활물질로서 프로톤 전도형 화합물을 함유하는 양극과, 전극 활물질로서 프로톤 전도형 화합물을 함유하는 음극과, 프로톤 원(原)을 포함하는 전해질을 함유하는 것이다. 1 항 ~ 4 항의 어느 한 항에 기재된 전기 화학 셀 적층체.
(6) 상기 전기 화학 셀의 유니트는, 전극과 집전체가 따로 따로 형성 되어 적층되어 있는 1 항 ~ 5 항의 어느 한 항에 기재된 전기 화학 셀 적층체.
(7) 1 항 ~6 항의 어느 한 항에 기재된 전기 화학 셀 적층체를 사용한 축전장치.
<발명의 실시의 형태>
다음에, 본 발명의 실시의 형태에 대해서, 2차 전지를 예를 들어 설명 한다.
본 발명에 사용하는 전기 화학 셀의 유니트는, 기본적으로 종래 구조를 가지는 것이 가능하여, 이 부분에 대해서는, 도 5 를 참조하여 설명한다. 도 5 에 나다낸 유니트 (1)는,양극 전극 활성물질, 도전보조제, 및 결착제로 구성되는 양극측 전극 (2), 음극 전극 활물질, 도전성 보조제, 및 결착제로 구성되는 음극측 전극 (3), 양극측 전극 (2)과 음극측 전극 (3)과의 사이에 배치되어, 이온투과성에 있어 절연성을 가지는 세퍼레이터 (7), 도 5 에 있어서 상하면에 배치된 양극측의 집전체 (4), 음극측의 집전체 (5), 이것들의 전극 및 세퍼레이터의 주위에 배치된 개스킷 (6)으로 이루어진다. 반응에 수반하는 전극의 체적 변화를 고려하면, 전극과 집전체는 따로따로 형성되어 적층하는 것이 가능하다.
도 1 은, 본 발명의 전기 화학 셀 적층체의 예를, 모식적으로 나타낸 단면도이다.
여기에서는, 도 1 에 나타낸 것처럼, 도통재 8a 를 개재하여 복수개의 유니트 (1)이 적층되어, 적층방향의 양단에 가압판 (9)이 배치되어 있다. 유니트 사이에 개재하는 도통재로서는, 금속판, 그래프 오일 등의 흑연 시트 등의 도전체를 사용하는 것이 가능하다. 도 1 에 나타낸 것처럼, 도통재 8a 는, 그 외주형상이 개스킷 (6)의 내주에 대응하여, 전형적으로는 같은 형상을 가지고, 집전체에 있어서의 양극 음극의 전극의 배치영역만으로 당접되기 때문에, 가압판 (9)으로부터의 압력에 의해 전극을 균일, 또는 충분히 가압할 수 있다. 동일한 관점으로부터, 적층체의 내측에 배치되는 가압판 (9)에 대해서도, 그 외주형상이 개스킷 (6)의 내주에 대응해, 전형적으로는 같은 형상을 가지는 것이 바람직하다.
도통재 혹은 더욱이 가압판은, 유니트와 접촉하는 면의 면적이, 당해 유니트의 개스킷의 적층 평면에 있어서의 내주 내측의 면적과 같거나 또는 작은 것이 바람직하고, 개스킷 내주 내측의 면적에 대해서 90 % 이상인 것이 바람직하며, 95% 이상이 보다 바람직하다.
도통재 혹은 더욱이 가압판은, 개스킷이 환상 구조를 가지는 경우, 개스킷의 내경과 같거나 또는 작은 외경을 가지는 원형의 플레이트를 이용할 수 있다.
또, 이 원형 플레이트의 외경은, 개스킷의 내측에 배치된 전극의 배치영역전체를 가압 할 수 있는 것처럼, 당해 전극의 외경과 실질적으로 같은 것이 바람직하다.
이 환상 개스킷과 원형 플레이트는, 각각의 중심이 동축상에 위치하도록 위치를 맞추어 배치하는 것이 가능하다.
도 2 는, 본 발명의 전기 화학 셀 적층체의 다른 예를, 모식적으로 나타낸 단면도이다. 여기에서는, 도통재 (8b)로서, 두께 방향의 중앙부에 상기 개스킷의 외주부까지 연장시킨 돌기부를 가지는 형상의 것을 사용하고 있다. 도통재에 이러한 돌기를 부여하는 것으로, 유니트와 도통재의 위치 맞춤이 극히 용이하게 되어, 조립의 작업 효율을 향상시킬 수 있다.
도 3 은, 돌기를 가지는 도통재의 예를 나타내어, 도 3(a) 및 도 3(c)는 사시도, 도 3(b)는 단면도이다. 도 3 에 있어서, 10a 는 도통재의 외주 전체에 설치한 돌기, 10b 는 도통재의 외주의 일부에 설치한 돌기이다. 상기와 같이 돌기는, 조립 작업에 있어서 위치 맞춤에 사용하고 있으므로, 도3(a)에 나타나듯이, 도통재의 외주부 전체에 설치해도 좋고, 도 3(c)에 나타나듯이 도통재 외주(外周)에 부분적으로 설치해도 좋다.
또, 도 4 는, 도통재의 돌기 (10a)를 이용하고, 유니트 (1)와 도통재 (8b)를 적층하는 상태를 나타낸 도이다. 도 4 에 나타낸 것처럼, 유니트 (1)와 도통재 (8a)의 돌기 (10a)는, 거의 같은 외경의 외형 형상을 가지기 때문에, 외주 부분의 적어도 3점에 당접하는 위치 결정 부재(도시하지 않음)를 이용하는 것으로, 위치 결정이 용이하게 된다.
본 발명에 의한 효과가 보다 현저하게 얻을 수 있는 전기 화학 셀로서는, 충방전(充放電)에 수반하는 양극에 있어서의 산화 환원 반응에 대해 전하캐리어로서 프로톤만이 작용하도록 동작 할 수 있는 것, 보다 구체적으로는, 프로톤원을 포함하는 전해액을 함유하고, 충방전에 수반하는 양극에 있어서의 산화 환원 반응에 수반하는 전자 수수에 있어서, 전극활물질인 프로톤의 흡탈착만이 관여하도록 동작 할 수 있게 전해질의 플로톤 농도와 동작 전압이 제어되고 있는 것이 바람직하다.
하기 반응식은, 프로톤 전도형 화합물의 하나인 포리인돌의 반응을 나타낸다. 1단계의 반응은, 도핑에 의한 반응을 나타낸다. 식 중의 X -는 도펀트 이온을 나타내고, 예를 들면 황산이온, 할로겐화물 이온등이며, 플로톤 전도형 화합물에 도프하여 전기화학적 활성을 부여하는 것이다. 2단계의 반응은 도핑된 화학물에 프로톤의 흡탈착을 수반하는 전기화학 반응(전극반응)을 나타낸다. 이러한 전극반응을 일으키는 전기화학 셀은, 산화 환원 반응에 수반하는 전기수수에 있어서 프로톤의 흡탈착만이 관여하기 때문에, 충방전 시의 이동 물질은 프로톤만이고, 그 결과, 반응에 수반하는 전극의 체적 변화가 적고 사이클 특성이 뛰어나고 또, 프로톤의 이동도(移動度)가 높고 반응이 빠르기 때문에, 하이레이트 특성이 뛰어나다. 즉, 급속 충방전 특성이 뛰어나다.
본 발명에 있어서의 전극 활물질에는 상술과 같이 프로톤 전도형 화합물이 사용되어져, 이 프로톤 전도형 화합물은, 전해질의 이온과의 산화 환원 반응에 의해 전기화학 에너지를 축적할 수 있는 유기 화합물(고분자를 포함한다)이다.
이러한 프로톤 전도형 화합물로서는, 종래 공지의 것을 사용 할 수 있어, 예를 들면, 포리아닐린, 폴리티오펜, 폴리피롤, 폴리아세틸렌, 폴리 -p- 페닐렌, 폴리페닐렌-비닐렌, 포리페리나푸탈린, 폴리퓨란, 폴리풀루란, 폴리티에닐렌, 폴리피리딘디일, 폴리이소티아나프텐, 폴리퀴녹살린, 폴리피리딘, 폴리피리미딘, 폴리인돌, 폴리아미노안트라퀴논, 폴리이미더졸 및 이것들의 유도체 등의 π 공역계 고분자, 인돌 삼중체 화합물 등의 인돌계 π 공역 화합물, 벤조퀴논, 나프토퀴논, 안트라퀴논 등의 퀴논계 화합물, 폴리안트라퀴논, 폴리나프토퀴논, 포리벤조퀴논 등의 퀴논계 고분자 (퀴논산소가 공역에 의해 히드록실기로 될 수 있는 것), 상기 고분자를 부여하는 모노머의 2종 이상의 공중합으로 얻을 수 있는 프로톤 전도형 고분자 등을 들 수 있다. 이것들의 화합물에 도핑을 시행하는 것에 의해 레독스 쌍이 형성되어, 도전성이 발현한다. 이들 화합물은 그 산화환원전위의 차를 적의(適宜)조정하는 것에 의해 양극 및 음극 활물질로서 선택 사용된다.
프로톤 전도형 화합물로서는, 질소원자를 가지는 π 공역계 화합물 또는 π공역계 고분자, 퀴논계 화합물 또는 퀴논계 고분자를 적합한 것으로서 사용하는 것이 가능하다.
프로톤원을 포함한 (프로톤을 가할 수 있다 ) 전해질의 프로톤원으로서는, 무기산 또는 유기산을 사용하는 것이 가능하고, 예를 들면, 무기산으로서 황산, 초산, 염산, 인산, 테트라플르오로붕산, 육(六)불화인산, 육불화규산 등을 들 수 있고, 유기산으로서, 포화모노카르본산, 지방족카르본산, 옥시카르본산, p-톨루엔술폰산, 폴리비닐술폰산, 라우린산 등을 들 수있다. 이들 프로톤원을 포함하는 전해질 중에서도 산 함유 수용액이 바람직하고, 황산수용액이 특히 바람직하다.
프로톤원을 포함하는 전해액 중의 프로톤 농도는, 전극재료의 반응성의 점으로부터 10-3㏖/l 이상이 바람직하고, 10-1㏖/l 이상이 보다 바람직하고, 한편, 전극 재료의 활성저하나 용출의 방지의 점에서 18㏖/l 이하가 바람직하며, 7㏖/l 이하가 보다 바람직하다.
<실시예>
다음에, 구체적인 실시예에 근거하여, 본 발명을 한층 더 상세하게 설명한다. 또한 전기 화학 셀의 유니트는, 기본적으로 종래 구조를 가지는 것을 이용하는 것이 가능하기 때문에, 유니트의 구성에 대해서는, 도 5 를 참조해 설명한다.
(실시예 1)
정극측의 전극활물질인 하기식에서 나타낸 단위로부터 이루어지는 폴리인돌에 도전보조제로서 기상 성장법에 의한 카본을 전극 활물질에 대해서 20중량%, 결착제로서 평균 분자량이 1100의 폴리불화비닐리덴을 전극활물질에대해서 8중량% 가하여, 브렌다를 이용해 교반(攪拌), 혼합하였다. 얻은 혼합물을 열프레스 성형하고, 정극측전극 (2)(외경 :13.2㎜)를 얻었다.
다음에, 음극측의 전극 활물질인 하기식에서 나타나는 포리페닐퀴녹살린에 대해서, 도전 보조제로서 기상 성장법에 의한 카본을 전극활물질에 대하여 25중량% 를 더해, 브렌다를 이용하여 교반, 혼합했다. 얻은 혼합물을 열프레스 성형하여, 음극측 전극 (3)(외경:13.2㎜)를 얻었다.
다음에, 양과 음의 전극에 전해액을 함침하였다. 여기에서는 전해액으로서 농도가 20중량% 의 황산 수용액을 이용하였다. 세퍼레이터에는, 두께가 150㎛ 의 다공질 폴리프로필렌을 이용하여, 이것을 개재시킨 상태에서 양극 음극의 전극을 적층하였다.
다음에, 얻은 적층체와 도전성고무로부터 이루어지는 양극 음극의 집전체 (4), (5)와 고무계재료로부터 이루어지는 개스킷 (6)을 조합하여, 집전체와 환상 개스킷 (외경 : 16.2㎜, 내경 : 14.2㎜)를 가황 접착하고, 전기 화학 셀의 유니트 (1)를 제작하였다. 여기에서는, 가황 접착을 이용하였지만, 안전한 접착 상태를 얻을 수 있다면, 특별히 이 방법에는 한정되지 않는다.
이 유니트 (1)를, 평면형상이 개스킷의 내주형상과 거의 같고, 두께가200㎛의 원형 스텐레스판 (외경 : 14.0㎜)를 개재시키고, 6개 적층하였다. 그 위에, 이 적층체의 양측에 각각 원형 가압판을 배치하고, 유니트의 적층개수 이외에는 도 1 에 나타낸 단면 구조와 같은 구조를 가지는 전기 화학 셀 적층체를 얻었다.
(실시예 2)
도통재로서 두께가 100㎛의 스텐레스판을 이용한 외에는, 실시예 1과 같이 하여, 전기 화학 셀 적층체를 제작하였다.
(실시예 3)
두께가 200㎛이고, 두께 방향의 중앙부에 돌기를 가지는 전통재를 사용한 외에는, 실시예 1 과 같이 하여, 전기 화학 셀 적층체를 제작하였다. 이 전기 화학 셀 적층제 의 단면형상은, 유니트의 적층 개수 이외에는, 도 2 에 나타낸 것과를 같다.
(실시예 4)
유니트 (1)의 적층 개수를 3개로 한 이외에는, 실시예 1 과 같이 하여 전기 화학 셀 적층체를 제작하였다.
(비교예 1)
도통재를 개재시키지 않은 외에는, 실시예 1 과 같이 하여, 전기 화학 셀 적층체를 제작하였다. 이 전기 화학 셀 적층체의 단면형상은, 유니트의 적층개수 이외에는, 도 6 에 나타낸 것과 같다.
(비교예 2)
유니트수를 3 개로 한 이외에는, 비교예 1 과 같이 하여 전기 화학 셀 적층체를 제작하였다.
(비교예 3)
개스킷보다도 외경이 크고, 두께가 200㎛ 의 스텐레스판으로부터 이루어지는 도통재를 개재시킨 상태에서 유니트를 6 개 적층한 이외에는, 실시예 1 과 같이하여전기 화학 셀 적층체를 제작하였다. 이 전기 화학 셀 적층체의 단면형상은, 유니트의 적층 개수 이외에는, 도 7 에 나타낸 것과 같다. 즉, 이 전기 화학 셀 적층체는, 특허 문헌 1 의 적층체에 대응한다.
이상으로 설명한 전기 화학 셀 적층체에 대해서, 45℃에서 정전압 인가 시험을 실시하였다. 측정항목은, 등가 직렬 저항 (Equivalent Series Resistance : 이하, ESR 이라고 적는다)이다. 표 1 은, 그 결과를 정리해 나타낸 것이다. 표 1 에 있어서의 ESR 의 수치는, 비교예 1 의 정전압 인가 시험을 실시하기 전의 ESR 을 100 으로 산출한 상대치이다.
표 1 의 결과에 의하면, 실시예 1~4 의 어느 전기 화학 셀 적층체도, 정전압 인가 시험 전후의 ESR 변화가, 비교예 1 보다 극히 적어지고 있는 것이 명백하다. 즉, 두께나 돌기의 유무, 유니트의 적층수에 관계없이, 도통재를 개재시키는 것이,접촉 저항의 흐트러짐 저감이나, 각 유니트에 인가되는 압력의 균등화에 기여했기 때문이라고 해석된다.
이것에 대해, 비교예 1 과 비교예 2 에 있어서, 정전압 인가 시험 전후의 ESR 변화율은, 각각, 약 2.6 배, 약 1.7배이며, 각 유니트 간의 접촉저항의 흐트러짐에 의해, 각 유니트에 인가되는 전압의 밸런스가 저하하여, ESR 변화의 증가에 이어진 것이라고 해석된다. 또, 비교예 2 의 쪽이, ESR 변화율이 작았던 것은, 유니트의 적층수가 적기 때문에, 각 유니트 사이의, 접촉 저항의 흐트러짐 등의 영향력이 작았기 때문이라고 생각된다.
또, 비교예 3 에서는, 도통재를 개재 시켰음에도 불구하고, ESR 변화율이, 어느 실시예보다 큰 결과가 되었지만, 이것은, 도통재의 외경이 개스킷보다도 크기 때문에, 압력을 개스킷 부분에서 받는 결과가 되어, 가압이 필요한 전극 부분에, 충분한 압력이 더해지지 않았기 때문에 라고 해석된다.
이상의 설명에 있어서는, 2차 전지를 예로 들어 설명하였지만, 전기 2중층 커퍼시터 등의 다른 축전 장치에 적용해도, 같은 효과를 기대할 수 있다.
본 발명에 의하면, 유니트 사이에 개재시키는 시트상 도통재의 평면형상이, 개스킷 내주에 따른 형상이기 때문에, 이 시트상 도통재에 의해 당해 유니트의 전극에 균등 또는 충분히 압력을 가하는 것이 가능하다. 이것에 의해, 제 1의 작용으로서 각 유니트 사이의 접촉 저항과 접촉 저항의 흐트러짐이 저감되어, 이것에 수반하여 각 유니트에 인가되는 전압을 균등하게 하는 것이 가능하다. 또, 제2의작용으로서, 전극과 전해액의 접촉 또는 전극과 집전체의 접촉이 보다 균일 또는 충분히 행해져, 유니트 내부 저항이 저감되는 것과 함께, 유니트 내의 있어서 전기 화학 반응의 유니트간의 흐트러짐도 저감될 수 있다. 그리고, 이것들의 작용의 상승효과에 의해, 전압 밸런스가 우수하고, 신뢰성이 향상한 전기화학 셀 적층체를 제공하는 것이 가능하다.
또, 시트상 도통재에 개스킷 외주부까지 연재하는 돌기부를 설치하는 것으로, 유니트와 시트상 도통재를 적층할 때의, 위치 맞춤이 용이하게 되어, 생산성이 향상한다.
Claims (7)
- 시트 상 세퍼레이터와, 상기 세퍼레이터를 개재하여 대향 배치되고, 전해액이 함침되는 양극 음극 한 쌍의 시트상 전극과, 상기 양극 음극 한 쌍의 전극을 개재하여 각각 배치시켜 양극 음극 한 쌍의 집전체와, 상기 한 쌍의 전극을 봉지하기 위한 당해 전극의 외주를 둘러싼 개스킷을 가지는 전기 화학 셀의 유니트가 복수개 적층된 전기 화학 셀 적층체이며.상기 적층체의 유니트 사이에, 시트상 도통재를 가지고,상기 시트상 도통재는, 상기 유니트와의 접촉면의 외주가 당해 유니트의 개스킷의 내주와 거의 겹쳐지도록 배치되어 있는 전기 화학 셀 적층체.
- 시트상 세퍼레이터와, 상기 세퍼레이터를 개재하여 대향 배치되고, 전해질액이 함침된 양극 음극 한 쌍의 시트상 전극과, 상기 양극 음극 한 쌍의 전극을 개재하여 각각 배치된 양극 음극 한 쌍의 집전체와, 상기 한 쌍의 전극을 봉지하기 위한 당해 전극의 외주를 둘러싼 개스킷을 가지는 전기 화학 셀의 유니트가 복수개 적층된 전기 화학 셀 적층체이며.상기 적층체의 유니트 사이에, 시트상 도통재를 가지고,상기 시트상 도통재는, 상기 유니트와의 접촉면의 외주가 당해 유니트의 개스킷의 내주에 따라 평면형상을 가지고, 당해 외주가 당해 유니트의 개스킷 내주의 내측에 위치하도록 배치되어 있는 전기 화학 셀 적층체.
- 제 1 항 에 있어서, 상기 개스킷은 환형상을 가지고, 상기 시트상 도통재는, 당해 개스킷의 내주에 따른 원형상을 가지는 전기화학 셀 적층체.
- 제 1항에 있어서, 상기 시트상 도통재는, 두께 방향의 중앙부에, 전기 개스킷의 외주부까지 연재(延在)하는 돌기부를 가지는 전기화학 셀 적층체.
- 제 1항에 있어서, 상기 전기 화학 셀의 유니트는, 전극 활물질로서 프로톤 전도형 화합물을 함유하는 양극과, 전극 활물질로서 플로톤 전도형 화합물을 함유하는 음극과, 프로톤원을 포함한 전해질을 함유하는 전기화학 셀 적층체.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전기 화학셀의 유니트는, 전극과 집전체가 따로 따로 형성되어, 적층되고 있는 전기 화학 셀 적층체.
- 청구항 1에 기재된 전기 화학 셀 적층체를 사용한 축전장치.
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