KR20130115263A - 축전 디바이스 및 축전 디바이스의 제조 방법 - Google Patents

축전 디바이스 및 축전 디바이스의 제조 방법 Download PDF

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KR20130115263A
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요시끼 하마
유끼오 이이다
요시미 와까마쯔
하루끼 호시
아쯔시 사꾸라이
아끼오 다까하시
히데아끼 우에하라
미까 오야마
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신코베덴키 가부시키가이샤
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Abstract

진동에 강한 전기 화학 캐패시터를 제공한다. 정극 집전 부재(39)는 권회 극판군(5)에 포함되는 정극판(9)의 미도포 시공부(25)에 용접된다. 정극 집전 부재(39)의 외주 부분(40)은 환상 볼록부(3a)의 정상부(3c)를 초과하는 위치까지 연장하는 형상 치수를 갖고, 정극 집전 부재(39)와 환상 볼록부(3a) 및 상기 환상 볼록부에 연속하는 주위벽부의 환상 벽 부분(3d)의 사이에는, 절연 링 부재(63)가 압축 상태로 배치된다. 이 구성에 의해, 용기(3) 내에서, 단락을 방지하면서, 확실하게 극판군 유닛을 고정한다.

Description

축전 디바이스 및 축전 디바이스의 제조 방법{ENERGY STORAGE DEVICE AND ENERGY STORAGE DEVICE PRODUCTION METHOD}
본 발명은 축전 디바이스에 관한 것으로, 특히 대용량을 갖는 리튬 이온 캐패시터 및 리튬 이온 전지 등의 비수 전해액 축전 디바이스에 관한 것이다.
리튬 이온 캐패시터 및 리튬 이온 전지 등의 비수 전해액 축전 디바이스는, 에너지 밀도가 높고, 또한 자기 방전이 적어서 사이클 성능이 좋다는 이점이 있다. 그 때문에 최근에는, 비수 전해액 축전 디바이스를 대형 또는 대용량화함으로써, 하이브리드 자동차나 전기 자동차 등의 자동차의 전원으로서 사용하는 것이 기대되고 있다. 자동차의 전원으로서 사용되는 비수 전해액 축전 디바이스 중에는, 바닥이 있는 통 형상의 용기 내에, 축심을 중심으로 정부 극판이 세퍼레이터를 개재하여 권회된 권회 극판군을 전해액과 함께 수용한 권회 타입의 축전 디바이스가 있다. 종래의 이러한 종류의 축전 디바이스에서는, 권회 극판군을 구성하는 정극판 및 부극판으로 연장해 나온 탭(집전 리드편)의 선단부를 예를 들어 알루미늄(정극)제나 구리(부극)제의 집전 부재에 접합한다.
이러한 구조의 비수 전해액 축전 디바이스에 강한 진동 또는 충격이 가해지면, 용기 내에 수용된 극판군이 용기에 대하여 변위하는 경우가 있다. 특히, 자동차의 전원으로서 자동차에 탑재된 비수 전해액 축전 디바이스에서는, 자동차 본체에 가해지는 또는 자동차 본체가 발하는 강한 진동 및 충격이 축전 디바이스에 장시간에 걸쳐 가해지게 된다. 그로 인해, 상술한 탭을 집전 부재에 접합하는 타입의 비수 전해액 축전 디바이스에서는, 탭과 집전 부재와의 접합이 끊어져서, 접속부의 저항이 커지고, 그 결과, 비수 전해액 축전 디바이스의 축전 성능이 떨어지는 문제가 발생한다. 또한 종래의 비수 전해액 축전 디바이스 중에는, 일본 특허 공개 제2010-141217호 공보(특허 문헌 1)에 개시된 바와 같이, 용기의 저면 측에 위치하는 집전 부재를 덮도록, 용기의 저면에 에폭시 수지를 주입한 것이 있다.
일본 특허 공개 제2010-141217호 공보
그러나, 종래의 구조에서는, 탭을 이용하여 극판과 집전 부재를 접속하면, 탭은 고정되어 있는 것에 반해, 극판을 포함하는 권회 극판군이 집전 부재에 대하여 고정되지 않은 상태로 되어 있다. 그로 인해, 축전 디바이스에 외부로부터 강한 진동이 계속적으로 가해졌을 경우에, 용기 내의 권회 극판군이 진동하고, 탭이 절단되는 문제가 있었다. 탭이 부분적으로 절단되어 버리면, 극판군과 집전 부재와의 사이의 저항이 증가하기 때문에, 축전 디바이스의 성능을 충분히 발휘할 수 없게 된다.
또한 특허 문헌 1에 개시된 구조에서는, 전기적인 절연을 목적으로 해서 에폭시 수지를 용기의 저부 측에 충전한다. 언뜻 보면 용기의 저면에 대하여 극판군이 고정되어 있도록 보이는데, 에폭시 수지는, 비수 전해액과 반응하여 분해되고, 비수 전해액의 반응성을 저하시키는 문제를 발생시키는 것이 알려졌다. 그로 인해 특허 문헌 1에 개시된 에폭시 수지에서는, 극판군의 용기 내에 있어서의 극판군의 변위를 저지할 수는 없다.
본 발명의 목적은, 극판과 집전 부재를 확실하게 고정하고, 외부로부터의 진동에 강한 축전 디바이스를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 목적은, 내진동성 또는 내충격성을 높여도, 축전 디바이스로서의 특성이 저하하지 않는 비수 전해액 축전 디바이스를 제공하는 데에 있다.
본 발명은 제1 금속박에 정극 활물질 합제가 도포된 정극판과, 제2 금속박에 부극 활물질 합제가 도포된 부극판을, 세퍼레이터를 개재하여 적층한 적층체를 권회하여 이루어지는 권회 극판군과, 권회 극판군의 한쪽 단부에 있어서 정극판과 접속된 정극 집전 부재와, 권회 극판군의 다른 쪽 단부에 있어서 부극판과 접속된 부극 집전 부재를 구비하여 이루어지는 극판군 유닛이, 한쪽의 극성의 단자를 구성하는 바닥이 있는 통 형상의 용기 내에 권회 극판군 내에 침윤되는 비수 전해액과 함께 수납되는 축전 디바이스를 개량의 대상으로 한다. 본 발명에서는, 권회 극판군을 비수 전해액과는 반응하지 않는 고정 수단에 의해 용기에 고정한다. 비수 전해액과 반응하지 않는 고정 수단을 사용하면, 권회 극판군을 용기 내에서 고정하여 내진동성 또는 내충격성을 높이고, 게다가 축전 디바이스로서의 특성이 저하하지 않는 축전 디바이스를 제공할 수 있다.
본 발명의 축전 디바이스는, 극판군 유닛을 구성하는 권회 극판군, 정극 집전 부재 및 부극 집전 부재와, 바닥이 있는 통 형상의 용기를 구비한다. 권회 극판군은, 제1 금속박에 정극 활물질 합제가 도포되어 형성된 도포층 및 상기 도포층을 따라 남은 제1 금속박의 미도포 시공부를 갖는 정극판과, 제2 금속박에 부극 활물질 합제가 도포되어 형성된 도포층 및 상기 도포층을 따라 남은 제2 금속박의 미도포 시공부를 갖는 부극판이, 정극판의 미도포 시공부와 부극판의 미도포 시공부가 각각 역방향으로 돌출되도록 세퍼레이터를 개재하여 적층한 적층체를 권회하여 구성한 것으로 할 수 있다. 그리고, 권회 극판군의 한쪽의 단부에 있어서 세퍼레이터를 초과하여 돌출된 정극판의 미도포 시공부에 정극 집전 부재가 용접되고, 권회 극판군의 다른 쪽의 단부에 있어서 세퍼레이터를 초과하여 돌출된 부극판의 미도포 시공부에 부극 집전 부재가 용접되어, 극판군 유닛이 형성된다.
용기는, 한쪽의 극성의 단자를 구성하는 것이며, 용기 내에 극판군 유닛이 수납된다. 용기의 개구부로부터 저부 측에 소정의 거리 이격된 위치에는, 용기의 전체 둘레에 걸쳐 용기의 내부를 향하여 볼록하게 되는 환상 볼록부가 형성된다. 그리고 용기의 개구부에 인접하는 환상 벽 부분이 직경 방향 내측에 코킹되어 형성된 환상의 빠짐 방지부와 환상 볼록부와의 사이에, 다른 쪽의 극성의 단자를 구성하는 덮개 부재가 용기와 전기적으로 절연된 상태로 배치된다.
본 발명의 축전 디바이스에서는, 정극 집전 부재 및 부극 집전 부재 중 덮개 부재와 전기적으로 접속되는 한쪽의 집전 부재가, 환상 볼록부의 정상부보다 용기의 주위벽부 측에 외주 부분이 위치하는 형상 치수를 갖고 또한 환상 볼록부 가까이 배치된다. 그리고 환상 볼록부 및 상기 환상 볼록부에 연속하는 주위벽부의 환상 벽 부분과 한쪽의 집전 부재의 외주 부분과의 사이에는, 한쪽의 집전 부재와 용기를 전기적으로 절연하는 전기 절연 부재가, 압축 상태로 배치된다.
예를 들어, 덮개 부재를 정극으로 할 경우, 덮개 부재와 전기적으로 접속되는 집전 부재는 정극 집전 부재가 된다. 이 경우에는, 정극 집전 부재가 환상 볼록부의 정상부보다 용기의 주위벽부 측에 외주 부분이 위치하는 형상 치수를 갖고, 환상 볼록부 가까이 배치되게 된다. 전기 절연 부재는, 부극을 구성하는 용기와 정극 집전 부재를 전기적으로 절연하기 위해서, 환상 볼록부 및 상기 환상 볼록부에 연속하는 주위벽부의 환상 벽 부분과 정극 집전 부재의 외주 부분과의 사이에 압축 상태로 배치된다.
이렇게 구성함으로써, 우선, 덮개 부재와 전기적으로 접속되는 한쪽의 집전 부재의 면적을 넓게 할 수 있다. 그 때문에 탭을 사용하지 않고 집전 부재와 권회 극판군의 미도포 시공부를 반도체 레이저 용접 등에 의해 직접 용접할 수 있고, 극판군 유닛을 실질적으로 일체의 것으로 하여 취급하는 것이 가능하게 된다. 그리고, 전기 절연 부재가 압축 상태로 배치됨으로써, 집전 부재가 용기에 대하여 고정되고, 그 결과, 용기 내에서 극판군 유닛이 확실하게 고정되게 된다. 따라서, 본 발명에 따르면, 외부로부터의 진동이 가해졌다고 하더라도, 용기 내의 극판군 유닛이 크게 진동하는 일이 없어져, 진동에 강한 축전 디바이스를 얻을 수 있다.
용기의 저부 측의 구성은 임의이다. 단, 용기의 강도를 올리기 위하여 용기의 저부에, 용기의 주위벽부에 연속하는 환상 저벽 부분과, 상기 환상 저벽 부분과 연속하고 또한 덮개 부재로부터 이격되는 방향으로 팽출하는 팽출부를 구비하도록 했을 경우에는, 정극 집전 부재 및 부극 집전 부재 중 저벽부와 전기적으로 접속되는 다른 쪽의 집전 부재를, 환상 저벽 부분의 내측 테두리부보다 용기의 주위벽부 측에 외주 부분이 위치하는 형상 치수를 갖도록 정하는 것이 바람직하다. 이렇게 구성하면, 극판군 유닛은, 전술한 환상 볼록부와 용기의 환상 저벽 부분 사이에서 끼움 지지된 상태로 된다. 그 때문에 외부 진동에 대한 내성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 극판군 유닛과, 바닥이 있는 통 형상의 용기와, 덮개 부재와, 비수 전해액을 구비한 축전 디바이스를 개량의 대상으로 한다. 극판군 유닛은, 복수의 탭 첨부의 정극판과, 세퍼레이터와, 복수의 탭 첨부의 부극판을 적층하여 이루어지는 적층체가 권회되어 구성된 권회 극판군과, 정극 집전 부재와, 부극 집전 부재로 구성된다. 정극 집전 부재는, 권회 극판군의 일단부 측에 배치되고, 권회 극판군에 포함되는 정극판의 복수의 탭과 접속된다. 부극 집전 부재는, 권회 극판군의 타단부 측에 배치되고, 권회 극판군에 포함되는 부극판의 복수의 탭과 접속된다. 용기는, 한쪽의 단부에 개구부를 갖고 있으며, 내부에 극판군 유닛이 수납된다. 용기의 개구부는, 덮개 부재에 의해 막아진다. 용기 내에 수납된 권회 극판군에는, 비수 전해액이 침윤한다. 본 발명에서는, 비수 전해액과는 반응하지 않는 수지 재료로, 적어도 권회 극판군의 외주면과 용기의 내벽면을 접합한다. 권회 극판군의 외주면과 용기의 내벽면은, 비수 전해액과는 반응하지 않는 수지 재료에 의해, 부분적으로 접합해도 되고, 전면적으로 접합해도 된다. 이렇게 구성하면, 권회 극판군의 외주면과 용기의 내벽면과의 사이의 수지 재료가 접착제로서 기능하고, 용기에 대하여 권회 극판군이 변위하는 것을 방지할 수 있다. 그로 인해, 용기에 대하여 고정되어 있는 집전 부재와, 정극판의 탭 또는 부극판의 탭과의 접속이 끊어지는 일이 없어진다. 또한 사용하는 수지 재료는 비수 전해액과는 반응하지 않기 때문에, 수지 재료로 이루어지는 접합부의 접합 강도가 저하하는 일은 없다. 또한 비수 전해액의 반응성이 저하하는 일도 없고, 축전 디바이스의 특성이 저하할 우려도 없다. 따라서, 본 발명에 따르면, 내진동성 또는 내충격성을 높여도, 특성이 저하하지 않는 축전 디바이스를 제공할 수 있다. 또한 비수 전해액과는 반응하지 않는 수지 재료로, 적어도 권회 극판군의 외주면과 용기의 내벽면을 접합하는 것은, 집전 부재와 권회 극판군의 미도포 시공부를 직접 용접한 탭을 갖고 있지 않은 권회 극군을 사용하는 축전 디바이스에도 적용할 수 있다.
극판군 유닛의 일부분과 용기의 저부 등을 비수 전해액과는 반응하지 않는 수지 재료로 또한 접합하도록 해도 된다. 이 경우에는, 용기의 저부 측에 위치하는 극판군 유닛의 일부분과, 용기의 저부 및 용기의 저부에 연결되는 용기의 내벽면의 일부와의 사이에, 비수 전해액과는 반응하지 않는 수지 재료를 저류한다. 그리고, 용기의 저부 및 용기의 저부에 연결되는 용기의 내벽면의 일부와의 사이의 수지 재료를 경화한다. 이렇게 하면, 권회 극판군과 용기가 수지 재료에 의해 접합되는 면적이 많아진다. 또한 수지 재료가 경화하므로, 권회 극판군은 경화한 수지에 의해 고정된다. 따라서, 용기에 대한 권회 극판군의 변위를 보다 작게 할 수 있다.
수지 재료는, 극판군 유닛의 일부분과 용기의 개구부 등을 접합해도 된다. 이 경우에는, 용기의 개구부 측에 위치하는 극판군 유닛의 일부분과 개구부 및 상기 개구부에 연결되는 용기의 내벽면의 일부와의 사이에 수지 재료를 저류하고, 수지 재료를 경화시키면 된다.
비수 전해액과는 반응하지 않는 수지 재료로서는, 불소계 수지 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 여기서 불소계 수지란, 불소를 포함하는 올레핀을 중합하여 얻어지는 합성 수지(불소 수지) 및 이것과 마찬가지의 성질을 갖는 불소를 갖는 수지이다. 발명자의 연구에 의해, 불소계 수지는, 특히 비수 전해액과는 반응하지 않는 재료이며, 게다가 경화 후에 비수 전해액에 침지되어 있어도 내구성이 저하하지 않는 것을 알았다. 불소계 수지는, 비수 전해액과는 반응하지 않기 때문에, 축전 디바이스의 특성에 영향을 주는 일이 없다. 그로 인해, 불소계 수지를 사용하여 접합을 실시하면, 높은 내진동성과 내충격성을 얻을 수 있고, 게다가 축전 디바이스의 특성을 유지하는 것이 가능하게 된다. 또한, 비수 전해액과는 반응하지 않는 수지 재료로서는, 이외에 예를 들어, 폴리프로필렌계 수지 재료, 폴리에틸렌계 수지 재료나 폴리페닐렌술피드를 사용할 수 있다.
본 발명의 축전 디바이스를 제조하는 경우에는 예를 들어, 복수의 탭 첨부의 정극판과, 세퍼레이터와, 복수의 탭 첨부의 부극판을 적층하여 이루어지는 적층체가 권회되어 구성된 권회 극판군과, 권회 극판군의 일단부 측에 배치되어 권회 극판군에 포함되는 정극판의 복수의 탭과 접속된 정극 집전 부재와, 권회 극판군의 타단부 측에 배치되어 권회 극판군에 포함되는 부극판의 복수의 탭과 접속된 부극 집전 부재로 이루어지는 극판군 유닛을 미리 준비한다. 또한, 한쪽의 단부에 개구부를 갖고 내부에 극판군 유닛이 수납되는 바닥이 있는 통 형상의 용기 및 용기의 개구부를 막는 덮개 부재를 미리 준비한다. 그리고 우선 용기의 내벽면 상에 비수 전해액과는 반응하지 않는 수지 재료를 부분적으로 도포한다. 그 후 극판군 유닛을 용기의 개구부로부터 삽입하고, 수지 재료를 경화시킨다. 그리고, 정극 집전 부재 및 부극 집전 부재의 한쪽과 용기를 전기적으로 접속하고, 정극 집전 부재 및 부극 집전 부재의 다른 쪽과 덮개 부재를 전기적으로 접속한다. 전기적인 접속이 완료하면, 덮개 부재로 개구부를 밀봉하고, 그 후 주액구로부터 비수 전해액을 주입한다. 이렇게 제조하면, 극판군 유닛을 용기의 개구부로부터 삽입할 때, 용기의 내벽면 상에 도포된 수지 재료가 극판군 유닛의 외주면과 접촉하고, 용기의 내벽면과 극판군 유닛의 외주면과의 사이에 수지 재료가 연장되어 퍼진 상태가 된다. 용기의 내벽면 상에 도포하는 수지 재료의 양을 많게 한 경우에는, 용기의 저부 측에 위치하는 극판군 유닛의 일부분의 주위까지 수지 재료가 긁혀 떨어진다. 그리고 긁혀 떨어진 수지 재료는, 용기의 저부 및 용기의 저부에 연결되는 용기의 내벽면의 일부와의 사이에 저류되게 된다. 그 결과, 용기의 내벽면과 극판군 유닛의 외주면과의 사이 및 용기의 저부 및 용기의 저부에 연결되는 용기의 내벽면의 일부와의 사이를, 비수 전해액과는 반응하지 않는 수지 재료로 확실하게 접합할 수 있다.
극판군과 용기를 비수 전해액과는 반응하지 않는 수지 재료로 접합하는 대신, 집전 부재의 일부와 권회 극판군의 일부에 걸친 부분을, 비수 전해액과 반응하지 않는 재료로 형성한 수축 튜브에 의해 체결된 상태로 둘러싸도록 구성해도 된다. 구체적으로는, 정극 집전 부재의 일부와 권회 극판군의 일부에 걸친 부분을, 비수 전해액과 반응하지 않는 재료로 형성한 제1 수축 튜브에 의해 체결된 상태로 둘러싸고, 부극 집전 부재의 일부와 권회 극판군의 일부에 걸친 부분을, 비수 전해액과 반응하지 않는 재료로 형성된 제2 수축 튜브에 의해 체결된 상태로 둘러싼다. 이렇게 구성하면, 집전 부재의 일부와 권회 극판군의 일부에 걸친 부분이, 수축 튜브에 의해 체결되므로, 권회 극판군의 단부에 있는 탭이, 집전 부재로부터 이격되지 않는 상태가 된다. 따라서, 집전 부재와, 정극판 또는 부극판의 탭과의 접속이 끊어지기 어려워진다. 특히, 권회 극판군 중에, 사용 전 처리에 의해 정극판 또는 부극판에 흡장되는 금속의 층을 배치하는 경우에는, 흡장된 금속이 존재하고 있던 권회 극판군 중의 부분에는 간극이 발생하게 된다. 권회 극판군 중에 간극이 발생하면 극판군의 권회가 느슨해지기 때문에, 극판군을 구성하는 적층체의 각 턴이 어긋나기 쉬워져, 각 턴이 용기에 대하여 변위하기 쉬워진다. 그러나, 집전 부재의 일부와 권회 극판군의 일부에 걸친 부분을, 비수 전해액과 반응하지 않는 재료로 형성한 수축 튜브에 의해 체결하면, 권회 극판군을 구성하는 적층체의 각 턴이 수축 튜브에 의해 압박되므로, 권회 극판군 안에 발생한 간극이 없어진다. 따라서, 권회 극판군을 구성하는 적층체의 각 턴이 용기에 대하여 변위하는 것을 방지할 수 있고, 집전 부재와, 정극판의 탭 또는 부극판의 탭과의 접속이 끊어지기 어려워진다.
또한 정극 집전 부재의 일부와 권회 극판군의 일부에 걸친 부분을, 비수 전해액과 반응하지 않는 재료로 형성한 제1 수축 튜브에 의해 체결된 상태로 둘러싸고, 부극 집전 부재의 일부와 권회 극판군의 일부에 걸친 부분을, 비수 전해액과 반응하지 않는 재료로 형성된 제2 수축 튜브에 의해 체결된 상태로 둘러싸는 것은, 집전 부재와 권회 극판군의 미도포 시공부를 직접 용접한 탭을 갖고 있지 않은 축전 디바이스에도 적용할 수 있다.
비수 전해액과는 반응하지 않는 수지 재료로서, 열가소성 수지를 사용해도 된다. 열가소성 수지를 사용하면, 용제계나 2액성의 수지 재료를 사용하는 경우에 비하여, 가열과 냉각에 의해 재빠르게 연화 및 고화할 수 있기 때문에, 축전 디바이스를 용이하게 제조할 수 있기 때문에, 생산성이 우수하다.
열가소성이고 비수 전해액과는 반응하지 않는 수지 재료로서는, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 그들의 함유율이 높은 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 발명자의 연구에 의해, 오일이나 왁스 등의 첨가제는 비수 전해액과 반응하고, 용출하거나, 내구성이 저하하는 것을 알았다. 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 그들의 함유율이 높은 수지는, 비수 전해액과는 반응하지 않기 때문에, 축전 디바이스의 특성에 영향을 주는 일이 없다. 그로 인해, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 그들의 함유율이 높은 수지를 사용하여 접합을 실시하면, 생산성이 우수하고, 높은 내진동성과 내충격성을 얻을 수 있고, 게다가 축전 디바이스의 특성을 유지하는 것이 가능하게 된다. 또한, 비수 전해액과는 반응하지 않는 수지 재료로서는, 이외에 예를 들어, 폴리페닐렌술피드를 사용할 수 있다.
정극판 및 부극판이 각각 복수의 탭을 갖고 있는 경우에는, 정극판의 탭끼리를 접합 또는 정극판의 탭과 정극 집전 부재를 비수 전해액과는 반응하지 않는 열가소성 수지 재료로 또한 접합하도록 해도 된다. 또는 부극판의 탭끼리를 접합 또는 부극판의 탭과 부극 집전 부재를 비수 전해액과는 반응하지 않는 열가소성 수지 재료로 또한 접합하도록 해도 된다. 이 경우에는, 권회 군의 탭으로 수지 재료를 연화시킨 후, 수지 재료를 고화함으로써 탭끼리 또는 탭과 집전 부재를 간단하게 접합할 수 있다. 이렇게 하면, 탭이 수지 재료로 싸여진 형상으로 고정되기 때문에, 탭이 끊어지는 것을 방지할 수 있다.
이러한 축전 디바이스를 제조하는 경우에는, 복수의 탭 첨부의 정극판과, 세퍼레이터와, 복수의 탭 첨부의 부극판을 적층하여 이루어지는 적층체가 권회되어 구성된 권회 극판군과, 권회 극판군의 일단부 측에 배치되어 권회 극판군에 포함되는 정극판의 복수의 탭과 접속된 정극 집전 부재와, 권회 극판군의 타단부 측에 배치되어 권회 극판군에 포함되는 부극판의 복수의 탭과 접속된 부극 집전 부재로 이루어지는 극판군 유닛을 미리 준비한다. 또한, 한쪽의 단부에 개구부를 갖고 내부에 극판군 유닛이 수납되는 바닥이 있는 통 형상의 용기와, 용기의 개구부를 막는 덮개 부재를 미리 준비한다.
그리고 우선, 극판군 유닛을 용기의 개구부로부터 삽입한다. 다음으로 정극 집전 부재 및 부극 집전 부재의 한쪽과 용기를 전기적으로 접속하고, 정극 집전 부재 및 부극 집전 부재의 다른 쪽과 덮개 부재를 전기적으로 접속한다. 그리고 용기의 내벽면 상과 권회 극판군의 일부 및 탭 부분에 비수 전해액과는 반응하지 않는 열가소성 수지 재료를 용기의 개구부 측에서 용기 내에 배치한다. 그 후 열가소성 수지 재료에 열을 가해 연화시키고, 열가소성 수지 재료를 상온으로 복귀시켜서 고화시킨다. 마지막으로 덮개 부재로 개구부를 밀봉하고, 그 후 주액구로부터 비수 전해액을 주입한다. 이렇게 제조하면, 열가소성 수지의 가열 및 방열만으로, 용기의 내벽면과 극판군 유닛 사이 및 탭 간을, 비수 전해액과는 반응하지 않는 수지 재료로 확실하게 접합할 수 있다.
또한 본 발명의 축전 디바이스를 제조하는 경우에는, 우선 비수 전해액과는 반응하지 않는 열가소성 수지 재료를 용기의 저부 측에 배치해도 된다. 이 경우에는, 극판군 유닛을 용기의 개구부로부터 용기 내에 삽입하고, 용기의 저부 측에 열을 첨가하여 열가소성 수지 재료를 연화시킨다. 그리고, 정극 집전 부재 및 부극 집전 부재의 한쪽과 용기를 전기적으로 접속하고, 비수 전해액과는 반응하지 않는 열가소성 수지 재료를 상온으로 복귀시켜서 고화시킨다. 그 후 정극 집전 부재 및 부극 집전 부재의 다른 쪽과 덮개 부재를 전기적으로 접속하고, 마지막으로 덮개 부재로 개구부를 밀봉하고, 그 후 주액구로부터 비수 전해액을 주입한다.
비수 전해액과는 반응하지 않는 열가소성 수지 재료를 용기의 저부 측에 배치해도 된다. 이 경우에는, 극판군 유닛을 용기의 개구부로부터 삽입하고, 정극 집전 부재 및 부극 집전 부재의 한쪽과 용기를 전기적으로 접속한다. 그리고, 용기의 저부 측에 열을 가하여 비수 전해액과는 반응하지 않는 열가소성 수지 재료를 연화시키고, 비수 전해액과는 반응하지 않는 열가소성 수지 재료를 상온으로 복귀시켜서 고화시킨다. 다음으로 정극 집전 부재 및 부극 집전 부재체의 다른 쪽과 덮개 부재를 전기적으로 접속하고, 마지막으로 덮개 부재로 개구부를 밀봉하고, 그 후 주액구로부터 비수 전해액을 주입한다.
도 1의 (a)는 본 발명을 리튬 이온 캐패시터에 적용한 제1 실시 형태의 평면도이며, (b)는 도 1의 (a)의 IB-IB선 단면도이다.
도 2는 본 발명의 권회 극판군의 전개도를 도시하는 도면이다.
도 3의 (a) 및 (b)는 제1 실시 형태에서 사용하는 정극판 및 부극판의 예를 나타내는 도면이다.
도 4의 (a) 및 (b)는 제1 실시 형태에서 사용하는 금속 리튬 지지 부재의 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 제1 실시 형태에서 사용하는 정극 집전 부재의 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 부극 집전 부재의 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 제1 실시 형태의 권회 극판군과, 정극 집전 부재 및 부극 집전 부재의 조합을 도시하는 도면이다.
도 8의 (a) 및 (b)는 제1 실시 형태에 있어서 집전 부재와 극판의 용접 모습을 도시하는 도면이다.
도 9의 (a)는 도 1의 (b)의 부호 A를 붙인 영역을 확대하여 나타낸 단면도이며, (b)는 도 1의 (b)의 부호 B를 붙인 영역을 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 10은 도 1의 (b)의 부호 C를 붙인 영역을 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 11은 극판군 유닛을 용기에 수납하고, 용기 덮개로 밀봉하는 모습을 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명을 리튬 이온 캐패시터에 적용한 경우의 제2 실시 형태의 부분 단면도이다.
도 13은 권회 극판군을 권회하기 전의 상태를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 14의 (A) 및 (B)는 본 발명을 리튬 이온 캐패시터에 적용한 경우의 제3 실시 형태의 부분 단면도이다.
도 15는 진동 시험의 조건을 도시하는 도면이다.
도 16은 진동 시험의 결과를 도시하는 도면이다.
도 17은 진동 시험의 결과를 도시하는 도면이다.
도 18은 진동 시험의 진동 방향을 도시하는 도면이다.
도 19는 본 발명을 리튬 이온 캐패시터에 적용한 경우의 제4 실시 형태의 부분 단면도이다.
도 20은 권회 극판군을 권회하기 전의 상태를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 21은 본 발명을 리튬 이온 캐패시터에 적용한 경우의 제5 실시 형태의 부분 단면도이다.
도 22는 진동 시험의 조건을 도시하는 도면이다.
도 23은 진동 시험의 결과를 도시하는 도면이다.
도 24는 진동 시험의 결과를 도시하는 도면이다.
도 25는 진동 시험의 진동 방향을 도시하는 도면이다.
도 26은 본 발명을 리튬 이온 캐패시터에 적용한 경우의 제6 실시 형태의 부분 단면도이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명을 원통 형상 리튬 이온 캐패시터에 적용한 제1 실시 형태에 대하여 설명한다.
(제1 실시 형태 구성)
<전체 구성>
도 1의 (a)는 정극을 위로 한 상태의 제1 실시 형태의 리튬 이온 캐패시터(1)(이하, 캐패시터(1)로 약칭함)의 평면도이며, (b)는 도 1의 (a)의 IB-IB선 단면도이다. 또한 도 1의 (b)에는, 권회 극판군(5)의 단면 형상은 도시를 생략하고 있고, 또한 단면 부분을 나타내는 해칭도 생략하고 있다. 캐패시터(1)는 니켈 도금이 실시된 스틸제의 바닥이 있는 원통 형상의 용기(캔)(3)을 갖는다. 용기(3) 내에는, 권회 극판군(5)과 정극 집전 부재(39) 및 부극 집전 부재(45)의 조합으로 이루어지는 극판군 유닛(2)이 수납된다. 도 1의 (b) 및 도 2에 도시한 바와 같이, 권회 극판군(5)은 중공 원통형의 폴리프로필렌제 축심(7)에 띠 형상의 정극판(9) 및 부극판(11)이 제1 세퍼레이터(13) 및 제2 세퍼레이터(15)를 개재하여 권회되어 구성된다. 도핑 전의 권회 극판군(5) 내에는, 도 2에 도시한 바와 같이 금속 리튬을 포함하는 금속 리튬 지지 부재(17)가 배치된다. 정극판(9)은 2매의 분할 정극판(9A, 9B)으로 구성된다. 제1 및 제2 세퍼레이터(13, 15)로서는, 크라프트지 등의 다공질 기재를 사용할 수 있다.
또한, 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이, 정극 집전 부재(39)의 외주 부분(40)은 환상 볼록부(3a)의 정상부(3c)를 초과하는 위치까지 연장하는 형상 치수를 갖는다. 정극 집전 부재(39)와 환상 볼록부(3a) 및 상기 환상 볼록부에 연속하는 주위벽부의 환상 벽 부분(3d) 사이에는, 절연 링 부재(63)가 압축 상태로 배치된다. 본 실시 형태에서는, 정극 집전 부재(39) 및 절연 링 부재(63)에 의해 고정 수단이 구성된다.
또한, 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이, 용기(3)의 저부는, 용기(3)의 강도를 높이기 위해서, 환상 저벽 부분(71)과 팽출부(73)를 구비한다. 그리고 부극 집전 부재(45)는 환상 저벽 부분(71)의 내측 테두리부보다 용기(3)의 주위벽부 측에 외주 부분(46)이 위치하는 형상 치수를 갖는다. 따라서, 부극 집전 부재(45)는 오목부(47)뿐만 아니라, 외주 부분(46)도 용기(3)와 접하게 되고, 극판군 유닛(2)을 밸런스 좋고, 확실하게 고정할 수 있다. 또한, 오목부(47)를 용기의 저부(팽출부(73))와 전기적으로 접속시키기 위한 스팟 용접 공정에서 통전시킬 때, 환상 저벽 부분(71)과 부극 집전 부재(45)의 외주 부분(46)으로 분류를 일으키지 않도록 하기 위해서, 본 실시 형태에서는, 부극 집전 부재(45)는 절연 부재(75)를 개재하여 환상 저벽 부분(71)과 접한다. 또한, 절연 부재(75)를 개재함으로써 용기(3)의 니켈 도금이 박리되는 것을 방지할 수도 있다.
<정극판>
정극판(9)을 구성하는 분할 정극판(9A, 9B)은, 길이 치수를 제외하고 동일한 구조를 갖는다. 도 3의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 분할 정극판(9A, 9B)은, 예를 들어 알루미늄박(정극 집전체)(19)의 양면에, 정극 활물질 합제(21)가 도착되어 구성된다. 또한 본원 명세서에 있어서, 알루미늄박은 알루미늄 합금박을 포함하는 것이다. 정극 활물질 합제(21)로서는, 예를 들어 활성탄과, 아크릴계 바인더로 되는 결착제와, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC)로 이루어지는 분산제와의 혼합물을 사용할 수 있다. 알루미늄박(19)은 다수의 관통 구멍이 형성되어 정극 활물질 합제가 도포되는 도포 시공부(23)와, 도포 시공부(23)의 길이 방향을 따라 형성되어 관통 구멍이 형성되어 있지 않은 미도포 시공부(25)를 갖는다. 도포 시공부(23)에 상기 도포 시공부의 폭 방향의 길이에 미치지 않는 길이로 정극 활물질 합제(21)가 도착된다. 즉, 정극 활물질 합제(21)의 도포층에 따라 알루미늄박의 미도포 시공부(25)가 노출된 상태로 남겨져 있다.
<부극판>
부극판(11)도 도 3의 (a) 및 (b)에 도시되는 분할 정극판(9A 및 9B)과 마찬가지의 구조를 갖는다. 즉, 부극판(11)은 동박(부극 집전체)(27)의 양면에 부극 활물질 합제(29)가 도착된 구조를 갖는다. 또한 본원 명세서에 있어서, 동박은, 순 동박뿐만 아니라 구리 합금박도 포함하는 것이다. 부극 활물질 합제(29)로서는, 예를 들어 리튬 이온을 흡장·방출 가능한 비정질 탄소와, 폴리불화비닐리덴(PVDF)으로 이루어지는 결착제와, 아세틸렌 블랙 등의 도전 조재와의 혼합물을 사용할 수 있다. 동박(27)은 다수의 관통 구멍이 형성된 도포 시공부(31)와, 도포 시공부(31)의 길이 방향을 따라서 형성되어 관통 구멍이 형성되어 있지 않은 미도포 시공부(33)를 갖는다. 도포 시공부(31)에는, 상기 도포 시공부(31)의 폭 방향의 길이에 미치지 않는 길이로 부극 활물질 합제(29)가 도착된다. 즉, 부극 활물질 합제(29)의 도포층을 따라 동박의 미도포 시공부(33)가 노출된 상태로 남겨져 있다.
<금속 리튬 지지 부재>
금속 리튬 지지 부재(17)는 부극판(11)의 부극 활물질(본 예에서는 비정질 탄소)에 리튬 이온을 흡장(도프)시키기 위한 것이다. 도 4의 (a), (b)에 도시한 바와 같이, 금속 리튬 지지 부재(17)는 박판 형상의 금속 리튬(35)과, 2매의 동박(지지체)(37, 37)으로 구성된다. 동박(37, 37)은, 부극판(11)을 구성하는 동박(27)과 동일한 것을 소정 치수로 절단하여 사용할 수 있다. 동박(37, 37)에는, 다수의 관통 구멍이 형성되고(도시하지 않음), 금속 리튬(35)은 2매의 동박(37)의 다수의 관통 구멍이 형성된 부분에 접촉하도록 해서 2매의 동박(37, 37) 사이에 끼움 지지된다.
<권회 극판군>
도 2에 도시한 바와 같이, 권회 극판군(5)은 정극판(9)(분할 정극판(9A, 9B))과 부극판(11)이 직접 접촉하지 않도록, 2매의 세퍼레이터(13, 15)를 개재하고, 축심(7)을 중심으로 하여 단면 소용돌이 형상으로 권회되어 구성된다. 그리고, 권회 극판군(5)의 직경 방향의 중앙 영역에는, 금속 리튬 지지 부재(17)의 권회층이 위치하도록 금속 리튬 지지 부재(17)가 부극판(11) 상에 배치된다. 정극판(9)과 부극판(11)은 각각의 미도포 시공부(미도포 시공부(25와 33))가 역방향으로 세퍼레이터(13, 15)보다 외측으로 돌출되게 배치된다. 또한, 권회 극판군(5)의 권회 종단부는, 말리고 풀리는 것을 방지하기 위해서, 점착 테이프를 권회 종단부와 권회 극판군의 외주면에 걸쳐 접착하여 고정된다.
<정극 집전 부재>
정극 집전 부재(39)는 알루미늄(알루미늄 합금을 포함함)으로 이루어지고, 도 5에 도시하는 대로, 중심 부분에 원형의 구멍(41)이 형성된 링 형상을 갖는다. 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이, 구멍(41)은 정극 집전 부재(39)가 권회 극판군(5)의 중심으로부터 어긋나지 않도록 하기 위해서, 축심(7)의 상단부에 꼭 맞는 직경을 갖는다. 정극 집전 부재(39)는 권회 극판군(5)에 포함되는 정극판(9)의 미도포 시공부(25)에 용접된다. 그래서 도 7에 도시한 바와 같이, 권회 극판군(5)의 정극판(9)의 미도포 시공부(25)가 위치하는 측의 상방으로부터 정극 집전 부재(39)를 권회 극판군(5)을 향하여 가까이 하고, 정극판(9)의 알루미늄박(19)의 미도포 시공부(25) 상에 정극 집전 부재(39)를 싣는다. 그리고 후술하는 레이저 용접에 의해, 미도포 시공부(25)와 정극 집전 부재(39)를 용접한다. 레이저 용접을 위해서, 정극 집전 부재(39)에는, 권회 극판군(5)과 접하는 방향을 향하여 볼록해지고, 권회 극판군(5)으로부터 이격되는 방향을 향하여 개방하도록 용접용 오목부를 구성하는 홈(43)이 4개 설치된다. 이들의 홈(43)은 프레스 가공에 의해 형성되고, 정극 집전 부재(39)의 가상 중심점을 중심으로 하고, 방사상으로 직선적으로 연장한다. 또한, 도 7에 있어서 정극 집전 부재(39)에 용접된 정극 단자부(44A)는, 도 1의 (b)에 나타낸 용기 덮개(55)에 용접되는 것이다. 또한 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이, 조립 시에는, 정극 집전 부재(39)의 외주연부에는, 용기(3)와 전기적으로 절연하기 위한 고무제의 절연 링 부재가 장착된다.
<부극 집전 부재>
부극 집전 부재(45)는 니켈 또는 구리에 니켈 도금을 실시한 금속 재료 중 어느 하나로 형성된다. 본 실시 형태에서는, 구리에 니켈 도금을 실시한 금속 재료로 부극 집전 부재(45)를 형성하였다. 도 6에 나타내는 대로, 부극 집전 부재(45)는 중심 부분에 원형의 오목부(47)가 형성된 원반 형상을 갖는다. 오목부(47)는 축심(7)의 하단부를 수납하도록 형성된다. 도 7에 도시된 대로, 부극 집전 부재(45)는 권회 극판군(5)의 부극판(11)의 동박의 미도포 시공부(33)가 위치 하는 측으로부터, 권회 극판군(5)에 가까이 할 수 있어서, 동박(27)의 미도포 시공부(33) 상에 적재된다. 그리고 부극 집전 부재(45)와 동박(27)의 미도포 시공부(33)는 레이저 용접된다. 부극 집전 부재(45)에도, 정극 집전 부재(39)와 마찬가지로, 권회 극판군(5)을 향하여 볼록해져 권회 극판군(5)으로부터 이격되는 방향을 향하여 개방하도록 용접용 오목부를 구성하는 홈(49)이 4개 설치된다. 이들의 홈(49)은 프레스 가공에 의해 형성되고, 부극 집전 부재(45)의 가상 중심점을 중심으로 하여 방사상으로 직선적으로 연장한다.
<권회 극판군과 집전 부재의 용접>
권회 극판군(5)의 미도포 시공부(25 및 33)와 집전 부재(정극 집전 부재(39) 및 부극 집전 부재(45))의 용접에는, 레이저광을 사용한다. 본 실시 형태에서는, 레이저 용접 장치로서, 레이저광을 연속적으로 발생하는 직접 집광형 반도체 레이저 장치(DLL·도시하지 않음)를 사용하였다. 부극 집전 부재(45)를 용접할 경우를 예로 하여 설명하면 직접 집광형 반도체 레이저 장치를 사용하여, 레이저광을 부극 집전 부재(45)의 홈부(49)를 따라 부극 집전 부재(45)의 외주 측으로부터 중심부를 향하여 연속 조사하여 부극 집전 부재(45)를 국부적으로 용융하고, 용융 금속에 의해 부극판의 동박의 미도포 시공부(33) 및 지지체(37)의 단부와 부극 집전 부재(45)를 용접한다. 본 실시 형태와 같이, 직접 집광형 반도체 레이저 장치를 사용하여 레이저 용접을 행하면, 부극 집전 부재를 효율적으로 용융시킬 수 있고, 확실하게 용접을 행하는 것이 가능하게 되고, 용접부의 저항이 커지는 것을 확실하게 방지할 수 있다. 또한, 직접 집광형 반도체 레이저 장치 대신에 화이버 도광형 반도체 레이저 장치를 사용해도 마찬가지로 양호한 용접 결과를 얻을 수 있다.
도 8의 (a) 및 (b)는 홈(43)과 직행하는 방향으로, 정극 집전 부재(39) 및 정극판(9)의 알루미늄박의 미도포 시공부(25)를 단면으로 하여 나타낸 용접 전의 단면도와 용접 후의 단면도이다. 도 8의 (a)에 나타내는 용접을 행하기 전의 상태에서는, 정극 집전 부재(39)의 홈(43)을 형성했기 때문에 형성된 산형의 긴 돌기의 선단부에 의해, 알루미늄박으로 이루어지는 정극 집전판이 변형되어 있다. 그리고 도 8의 (b)에 나타내는 용접이 완료한 상태에서는, 정극 집전 부재(39)의 홈(43)의 저부의 부분이 용융하고, 용융 금속에 의해 정극판(9)의 알루미늄박의 미도포 시공부(25)와 정극 집전 부재(39)가 용접된다.
부극 집전 부재(45)와 부극판(11)의 미도포 시공부(33)의 용접도 마찬가지로 행해진다. 즉, 부극 집전 부재(45)가 용융하고, 용융 금속에 의해 부극판(11)의 미도포 시공부(33)와 부극 집전 부재(45)가 용접된다. 또한, 후술하는 바와 같이, 부극 집전 부재(45)에는, 금속 리튬 지지 부재(17)를 구성하는 지지체(37, 37)의 단부도 마찬가지로 하여 용접된다.
도 9의 (a)는 도 1에 부호 A를 붙인 영역을 확대하여 나타낸 단면도이다. 도 9의 (a)는 축심(7) 부근에 용융 금속이 연장되도록, 정극 집전 부재(39)와 정극 미도포 시공부(25)가 용접되어 있는 모습을 나타낸다. 도 9의 (b)는 도 1에 부호 B를 붙인 영역을 확대하여 나타낸다. 이 도면은, 용기(3)의 벽면 부근에 있어서, 정극 집전 부재(39)와 알루미늄박의 미도포 시공부(25)가 용접되어 있는 상태를 나타낸다. 양 도면에 있어서, 일부의 부재는 도시를 생략하고 있고, 또한, 권회 극판군의 층의 수는 실제의 것과는 상이하게 도시되어 있다. 본 실시 형태에서는, 용기(3) 측으로부터 중심을 향하는 방향으로 레이저광을 이동시켜서 용접을 행한다. 그 결과, 도 9의 (b)에 나타낸 바와 같이, 용융 금속(51)이 경화하여 형성되는 용접 비드는, 축심 측에 연장되도록 형성된다. 그 때문에 권회 극판군(5)의 최외주면을 초과하여 용기 측을 향하여 용융 금속(51)이 연장하는 일이 없다. 그 결과, 용기(3)의 벽면에 경화한 용융 금속(51)이 접촉하고, 단락이 발생하는 일은 없다.
도 10은, 도 1에 부호 C를 붙인 영역을 확대하여 나타낸 단면도이다. 도 10은, 부극 집전 부재(45)와 동박의 미도포 시공부(33)가 용접되어 있는 모습을 나타낸다. 도 10에는, 축심(7)이나 용융 금속(53) 등의 일부의 부재에 대해서는, 도시를 생략하고 있고, 또한, 권회 극판군의 층의 수도 실제와는 상이하게 도시하고 있다. 도 10으로부터 명백해진 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 동박의 미도포 시공부(33)뿐만 아니라, 금속 리튬 지지 부재(17)를 구성하는 지지체(37, 37)도 부극 집전 부재(45)에 용접된다. 지지체(37, 37)의 단부의 세퍼레이터로부터의 돌출 길이는, 미도포 시공부(33)가 세퍼레이터(13, 15)로부터 돌출된 길이보다 길어지도록 지지체(37, 37)의 단부가 구성된다. 이렇게 구성함으로써, 부극 집전 부재(45)와 지지체(37, 37)의 용접이 보다 확실해지고, 용접부의 저항값을 올리는 일 없이 금속 리튬(35)의 흡장을 확실하게 행할 수 있다. 또한, 지지체(37, 37)도 용접되어 있기 때문에, 금속 리튬(35)이 흡장된 후에, 잔존하는 지지체(37, 37)가 낙하하는 것을 방지할 수도 있다.
<권회 극판군의 용기에의 수납>
도 11에 도시한 바와 같이, 집전 부재를 용접한 권회 극판군(5), 즉, 극판군 유닛(2)은 용기(3)에 수납된다. 극판군 유닛(2)을 수납한 상태로, 부극 집전 부재(45)의 오목부(47)와, 용기의 저부(팽출부(73))는 스폿 용접에 의해 용접되어, 전기적으로 접속된다.
정극 집전 부재(39)의 외주연부에는, 정극 집전 부재와 용기(3)를 전기적으로 절연하기 위한 절연 링 부재(63)가 설치된다. 용기(3)에는, 개구부 근방에 있어서, 드로잉 가공이 실시되고, 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이, 극판군 유닛(2)은 용기(3) 내에 고정된다.
정극 집전 부재(39)의 상방에는, 정극 단자를 구성하는 용기 덮개(55)가 배치된다. 용기 덮개(55)는 정극 집전 부재(39) 상에 배치된 덮개 본체(57)와, 이 덮개 본체(57)와 조합되는 덮개 캡(59)으로 구성된다. 덮개 본체(57)는 알루미늄에 의해 형성되고, 덮개 캡(59)은 용기(3)와 마찬가지로 니켈 도금이 실시된 스틸에 의해 형성된다. 덮개 캡(59)은 환상의 평탄부(59a)와, 평탄부(59a)의 중앙부로부터 돌출하는 볼록부(59b)를 갖는다. 용기 덮개(55)는 덮개 캡(59)의 평탄부(59a)의 외주부가 덮개 본체(57)의 테두리부에 컬링 가공이 실시되어(코킹되어) 구성된다. 덮개 캡(59)의 볼록부(59b)와 덮개 본체(57)와의 사이에는, 공극부(61)가 형성된다.
정극 집전 부재(39)의 상면에는, 리본 형상의 알루미늄박을 적층한 2개의 정극 단자부 중 1개의 정극 단자부(44A)의 일단부가 접합된다. 정극 단자부의 추가로 1개의 정극 단자부(44B)는, 용기 덮개(55)를 구성하는 덮개 본체(57)의 외저면에 용접된다. 또한, 2개의 정극 단자부(44A, 44B)의 타단부끼리도 접합된다. 이에 의해, 덮개 본체(57)는 권회 극판군(5)의 한쪽의 극판(정극판(9))과 전기적으로 접속된다.
상술한 바와 같이, 드로잉 가공이 실시된 용기에는, 환상 볼록부(3a)가 형성되고, 용기 덮개(55)는, 그 위에, 용기 덮개(55)와 용기(3)를 전기적으로 절연하기 위한 절연 부재(65)를 개재하여 배치된다. 그리고, 환상 벽 부분(3b)은 용기 덮개(55)에 근접하도록 컬링 가공(코킹 가공)되어 있다. 그 결과, 컬링 가공된 환상 벽 부분(3b)과 환상 볼록부(3a)와의 사이에, 용기 덮개(55)가 절연 부재(65)를 개재하여 끼워진 상태로 고정된다. 이에 의해, 캐패시터(1)의 내부는 밀봉된다. 또한, 절연 링 부재(63)와 절연 부재(65)는 일체화되는 것을 이용하여 부품 개수를 저감시킬 수도 있다.
용기(3) 내에는, 극판군 유닛(2) 전체를 침윤가능한 양의 비수 전해액(도시하지 않음)이 주액된다. 비수 전해액에는, 예를 들어 에틸렌카보네이트(EC)와 디메틸카보네이트(DMC)와 디에틸카보네이트(DEC)를 체적비 30:50:20의 비율로 혼합한 용매 중에 리튬염으로서 6불화 인산리튬(LiPF6)을 용해한 용액을 사용할 수 있다.
도 12는, 본 발명을 원통형 리튬 이온 캐패시터에 적용한 제2 실시 형태를 그 길이 방향을 따라서 절단한 상태를 도시하는 단면도이다. 또한 도 12에 있어서는, 리튬 이온 캐패시터의 구성 부재의 일부의 도시를 생략하고 있다. 본 실시 형태의 원통형 리튬 이온 캐패시터(101)는 용기(103)와, 용기 덮개(155)와, 극판군 유닛(102)을 구비한다. 용기(103)는 니켈 도금이 실시된 스틸 재료에 의해 한쪽의 단부가 개구한 바닥을 구비하는 원통 형상을 갖는다. 용기(103)의 개구부(104)는 용기 덮개(155)에 의해 막아져 있다. 본 실시 형태의 용기 덮개(155)는 절연성 및 내열성을 갖는 수지제 가스킷(191)을 개재하여 용기(103)의 상부에 코킹되어 있다. 이로 인해, 원통형 리튬 이온 캐패시터(101)의 내부는 밀봉된다. 또한, 용기(103) 내에는, 극판군 유닛(102)의 권회 극판군(105) 전체를 침윤가능한 양의 비수 전해액(도시하지 않음)이 주액된다. 본 실시 형태에서는, 비수 전해액으로서 에틸렌카보네이트와 디메틸카보네이트와 디에틸카보네이트와의 혼합 용매 중에 6불화 인산리튬(LiPF6)을 전해질로 하여 용해한 용액을 사용한다. 극판군 유닛(102)은 권회 극판군(105)과, 정극 집전 부재(제1 집전 부재)(139)와, 부극 집전 부재(제2 집전 부재)(145)를 구비한다. 또한, 도 11에 있어서는 이해를 용이하게 하기 위해서, 리튬 이온 캐패시터의 일부의 치수를 과장하여 나타낸다.
도 13은, 권회 극판군(105)을 권회하기 전의 상태를 모식적으로 도시하는 도면이다. 권회 극판군(105)은 띠 형상의 정극판(109)과 띠 형상의 부극판(111)을 2매의 세퍼레이터(113 및 115)를 개재하여 중공 원통형의 축심(107)을 중심으로 하여 소용돌이 형상으로 권회함으로써 구성된다. 본 실시 형태의 정극판(109)은 정극 집전판으로서의 알루미늄박의 양면에, 활성탄을 포함하는 정극 합제를 대략 균질하게 도포한 2개의 분할 정극판(109A 및 109B)으로 구성된다. 분할 정극판(109A 및 109B)은, 권회 방향으로 소정의 간격을 두어 배열하고, 권회 방향의 길이 치수를 제외하고 동일한 구조를 갖는다. 알루미늄박의 길이 방향의 한쪽 변 측에는, 정극 합제가 도장되어 있지 않은 미도포 시공부(125)가 형성된다. 미도포 시공부(125)는 빗살 모양으로 절결되어 있고, 절결된 잔량부에 의해, 정극 리드편 즉 탭(126)이 형성된다. 부극판(111)은 부극 집전판으로서의 압연 동박의 양면에, 부극 활물질로서 리튬 이온을 흡장 또는 방출 가능한 탄소 분말을 포함하는 부극 합제를 대략 균질하게 도포한 구성으로 되어 있다. 동박의 길이 방향의 한쪽 변 측에는, 부극 합제가 도장되어 있지 않은 미도포 시공부가 형성된다. 미도포 시공부는, 빗살 모양으로 절결되어 있고, 절결된 잔량부에 의해, 부극 리드편 즉 탭(130)이 형성된다. 부극 측의 탭(130)은 정극 측의 탭(126)이 형성된 변 측과는 반대 측의 변에 형성된다. 도 12에 있어서는, 용기 덮개(155) 측에 복수의 정극 측의 탭(126)이 위치하고, 용기(103)의 저부 측에 복수의 부극 측의 탭(130)이 위치한다. 또한 도 13에는, 부극 측의 탭(130)은 도시되어 있지 않다. 본 실시 형태의 부극판(111)에는, 분할 정극판(109A 및 109B) 사이에 대응하는 위치에, 금속 리튬판(금속 리튬)(135)이 배치된다. 금속 리튬판(135)은 권회 극판군(105)을 권회할 때, 분할 정극판(109A 및 109B)과 세퍼레이터를 개재하여 대향하지 않는 위치에 배치된다. 또한 금속 리튬판(135)이 배치되는 위치는, 권회 극판군(105)을 권회할 때, 권회 극판군(105)의 직경 방향의 중앙 영역에, 금속 리튬판(135)의 권회층이 위치하도록 정해져 있다. 또한, 금속 리튬판(135)은 압력을 가하면 점성을 갖기 때문에, 부극판(111)에 미리 압접에 의해 고정할 수도 있다.
세퍼레이터(113 및 115)에는, 크라프트지 등의 셀룰로오스계의 다공질 기재가 사용된다. 본 실시 형태에 있어서는, 권회 극판군(105)의 외주면은, 세퍼레이터(113 또는 115)의 단부에 의해 덮여 있고, 그 단부는, 말리고 풀리는 것을 방지하기 위하여 도시하지 않은 점착 테이프에 의해 고정된다. 축심(107)은 폴리프로필렌 수지에 의해 형성된다. 또한, 정극판(109), 부극판(111) 및 세퍼레이터(113 또는 115)의 상세한 구성에 대해서는, 본 발명의 요지와는 관계하지 않으므로, 설명을 생략한다.
용기 덮개(155)와 권회 극판군(105)의 단부와의 사이에는, 정극판(109)으로부터의 전위를 집전하기 위한 복수의 정극 측의 탭(126)이 접속된 알루미늄제의 링 형상의 정극 집전 부재(139)가 권회 극판군(105)의 단부에 인접하여 배치된다. 정극 집전 부재(139)는 축심(107)의 상단부에 끼워 부착되어 있다. 정극 집전 부재(139)의 주위로부터 일체로 돌출되어 있는 환상부의 외주면에는, 분할 정극판(109A 및 109B)의 탭(126)의 선단부가 초음파 용접으로 접합된다. 또한, 용기(103)의 저부와 권회 극판군(105)의 단부와의 사이에는, 복수의 부극 측의 탭(130)이 접속된 구리제의 링 형상의 부극 집전 부재(145)가 권회 극판군(105)의 단부에 인접하도록 배치된다. 부극 집전 부재(145)의 내주면에는 축심(107)의 하단부가 끼워 부착된다. 부극 집전 부재(145)의 환상부의 외주면에는, 부극판(111)의 탭(130)의 선단부가 초음파 용접으로 접합된다. 또한, 정극 집전 부재(139) 및 부극 집전 부재(145)의 상세한 구성에 대해서는, 본 발명의 요지와는 관계하지 않으므로, 설명을 생략한다.
도 12에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 리튬 이온 캐패시터에서는, 권회 극판군(105)의 외주면과 용기(103)의 내벽면이 불소계 수지(F)에 의해 접합된다. 본 실시 형태에서 사용한 불소계 수지는, 신에쯔 가가꾸 고교 가부시끼가이샤가 SIFEL660의 제품명으로 판매하는 것을 사용하였다. 이 불소계 수지는, 비수 전해액과는 반응하지 않는다. 또한 이 불소계 수지(F)는, 비수 전해액과는 반응하지 않기 때문에, 리튬 이온 캐패시터의 특성에 영향을 주지 않는다. 그리고 용기(103)와 권회 극판군(105)을 접합하기에 충분한 접착 능력을 갖는다. 따라서, 권회 극판군(105)의 외주면과 용기(103)의 내벽면과의 사이를 접합하는 불소계 수지(F)가, 용기(103)에 대하여 권회 극판군(105)이 크게 변위하는 것을 방지한다. 또한, 용기(103) 내의 불소계 수지(F)는, 가열함으로써 비교적 짧은 시간에 경화하고, 게다가 경화 후에 비수 전해액에 침지되어 있어도 내구성이 저하하지 않는다. 이렇게 접합하면, 용기(103)에 대하여 권회 극판군(105)이 변위하지 않는 상태가 되므로, 정극 집전 부재(139)와 정극 측의 탭(126)과의 접합 및 부극 집전 부재(145)와 부극 측의 탭(130)과의 접합이 끊어지는 일이 없어진다.
특히 본 실시 형태에 있어서는, 금속 리튬판(135)을 권회 극판군(105) 중에 배치한다. 이 금속 리튬판(135)은 사용 전 처리에서 이온화하여 부극판(111)의 부극 활물질에 흡장된다. 그 때문에 본 실시 형태의 리튬 이온 캐패시터에서는, 권회된 권회 극판군(105) 중의 금속 리튬판(135)이 배치되어 있던 부분에 간극이 발생한다. 권회 극판군(105) 중에 간극이 발생하면 권회 극판군(105)의 권회가 느슨해지기 때문에, 권회 극판군(105)을 구성하는 적층체의 각 턴이 어긋나기 쉬워져, 각 턴이 용기(103)에 대하여 변위하기 쉬워진다. 권회 극판군(105)을 구성하는 적층체의 각 턴 중, 축심(107)에 가까운 내측의 턴에 대해서는, 축심(107)이 용기(103)에 고정되어 있기 때문에, 용기(103)에 대하여 크게 변위하는 일은 없다. 따라서 축심(107)에 가까운 내측의 턴은, 용기(103)에 고정되어 있는 정극 집전 부재(139) 및 부극 집전 부재(145)에 대하여 크게 변위하는 일이 없으므로, 축심(107)에 가까운 내측의 턴의 정극 측의 탭(126)과 정극 집전 부재(139)와의 접합 및 축심(107)에 가까운 내측의 턴의 부극 측의 탭(130)과 부극 집전 부재(145)와의 접합은, 끊어지기 어려운 상태가 된다. 그러나, 축심(107)으로부터 먼 외측의 턴은, 용기(103)에 대하여 크게 변위하게 되기 때문에, 축심(107)으로부터 가까운 내측의 턴보다, 정극 측의 탭(126)과 정극 집전 부재(139)와의 접합 및 부극 측의 탭(130)과 부극 집전 부재(145)와의 접합이 끊어지기 쉽다. 본 실시 형태의 리튬 이온 캐패시터에서는, 용기(103)의 저부 측에 위치하는 극판군 유닛(102)의 일부분, 즉 부극 집전 부재(145) 및 권회 극판군(105)의 일부와, 용기(103)의 저부 및 이 저부에 연결되는 용기(103)의 내벽면의 일부와의 사이에, 불소계 수지(F)가 저류되어 경화한다. 따라서, 용기(103)에 대하여 변위하기 쉬운 외측의 턴의 적층체가 불소계 수지(F)에 의해 용기(103)에 또한 고정되어 있으므로, 용기(103)에 고정되어 있는 정극 집전 부재(139)와 외측의 턴의 정극 측의 탭(126)과의 접합 및 용기(103)에 고정되어 있는 부극 집전 부재(145)와 외측의 턴의 부극 측의 탭(130)과의 접합이 끊어지는 일이 없다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 권회 극판군(105)의 외주면과 용기(103)의 내벽면을 불소계 수지(F)에 의해 전면적으로 접합하고 있지만, 용기(103) 내에서의 권회 극판군(105)의 변위를 충분히 규제할 수 있는 것이라면, 권회 극판군(105)의 외주면과 용기(103)의 내벽면을, 불소계 수지(F)에 의해 부분적으로 접합하도록 해도 된다. 또한, 권회 극판군(105)의 외주면과 용기(103)의 내벽면과의 접합만으로, 용기(103) 내에서의 권회 극판군(105)의 변위를 충분히 규제할 수 있는 것이라면, 부극 집전 부재(145) 및 권회 극판군(105)의 일부와, 용기(103)의 저부 및 이 저부에 연결되는 용기(103)의 내벽면의 일부와의 사이에, 불소계 수지(F)를 존재시키지 않아도 된다.
본 실시 형태의 리튬 이온 캐패시터를 제조하기 위해서는, 극판군 유닛(102)과, 용기(103)와, 용기 덮개(155)를 미리 준비해 둔다. 극판군 유닛(102), 용기(103) 및 용기 덮개(155)의 제조 방법에서는, 일본 특허 공개 제2010-141217호 공보 등에 기재된 공지된 제조 방법을 채용할 수 있지만, 본 발명의 요지와는 관계 없으므로 설명을 생략한다. 우선, 용기(103)의 내벽면 상에 비수 전해액과는 반응하지 않는 불소계 수지(F)를 개구부(104) 부근에 부분적으로 도포한다. 그 후, 극판군 유닛(102)을 용기(103)의 개구부(104)로부터 삽입한다. 극판군 유닛(102)을 용기(103)의 개구부(104)로부터 삽입할 때, 용기(103)의 개구부(104) 부근의 내벽면 상에 도포된 불소계 수지(F)는, 극판군 유닛(102)의 권회 극판군(105)의 외주면과 접촉하고, 용기(103)의 내벽면과 권회 극판군(105)의 외주면과의 사이에 불소계 수지(F)가 연장되어 넓어져 간다. 또한, 용기(103)의 개구부(104) 부근의 내벽면 상에 도포하는 불소계 수지(F)의 양을 많게 한 경우에는, 용기(103)의 저부 측에 위치하는 극판군 유닛(102)의 일부분, 즉 부극 집전 부재(145) 및 권회 극판군(105)의 저부 측의 단부에까지 불소계 수지(F)가 긁혀 떨어진다. 다음으로 불소계 수지(F)를 경화시킨다. 그리고, 극판군 유닛(102)의 부극 집전 부재(145)와 용기(103)를 전기적으로 접속하고, 정극 집전 부재(139)와 용기 덮개(155)를 전기적으로 접속한다. 마지막으로, 용기 덮개(155)로 개구부(104)를 밀봉하고, 주액구로부터 비수 전해액을 주입한다.
상기 실시 형태에서는, 불소계 수지를 사용했지만, 비수 전해액과 반응하지 않는 수지 재료로서는, 폴리프로필렌계 수지, 폴리에틸렌계 수지, 폴리페닐렌술피드 등을 사용할 수도 있다.
도 14의 (A)는 본 발명의 제3 실시 형태의 원통형 리튬 이온 캐패시터(201)를 길이 방향을 따라서 절단한 단면의 부분 단면도이며, (B)는 극판군 유닛(202)의 주요부를 나타내는 외관도이다. 또한 도 14에는, 도 12에 나타낸 실시 형태와 마찬가지인 부분에, 도 12에 붙인 부호에 100의 수를 더한 수의 부호를 붙여서 상세한 설명을 생략한다.
도 14의 (A)에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 원통형 리튬 이온 캐패시터(201)에 있어서는, 권회 극판군(205)의 외주면과 용기(203)의 내벽면과의 사이 및 권회 극판군(205)의 단부와 용기(203)의 저부와의 사이는, 불소계 수지(F)에 의해 접합되지 않는다. 본 실시 형태의 원통형 리튬 이온 캐패시터(201)에서는, 도 14의 (B)에 도시한 바와 같이, 극판군 유닛(202)의 양단이, 폴리올레핀제의 수축 튜브(T1 및 T2)에 의해 체결된 상태로 둘러 싸져 있다. 또한, 도 14의 (A)에 있어서는, 신축 튜브가 존재하는 영역을 사선으로 나타낸다. 구체적으로는, 극판군 유닛(202)의 정극 측의 일단부는, 폴리올레핀제의 정극 측 수축 튜브(T1)에 의해 체결된 상태로 둘러 싸져 있다. 정극 측 수축 튜브(T1)는, 정극 집전 부재(239)의 일부와 권회 극판군(205)의 정극 측의 일부에 걸쳐 구성된다. 또한, 극판군 유닛(202)의 부극 측의 일단부는, 폴리올레핀제의 부극 측 수축 튜브(T2)에 의해 체결된 상태로 둘러 싸져 있다. 부극 측 수축 튜브(T2)는, 부극 집전 부재(245)의 일부와 권회 극판군(205)의 부극 측의 일부에 걸쳐 구성된다. 따라서, 권회 극판군(205)을 구성하는 적층체의 각 턴은, 정극 측의 단부 및 부극 측의 단부가 각각 수축 튜브(T1 및 T2)에 의해 압박되게 된다. 따라서, 정극 측의 탭(226) 및 부극 측의 탭(230)은 각각 정극 집전 부재(239) 및 부극 집전 부재(245)로부터 이격되지 않는 상태가 된다. 따라서, 정극 측의 탭(226)과 정극 집전 부재(239)와의 접합 및 부극 측의 탭(230)과 부극 집전 부재(245)와의 접합이 끊어지기 어려워진다. 특히 본 실시 형태와 같이, 권회된 권회 극판군(205) 중에, 사용 전 처리에 의해 부극판에 흡장되는 금속 리튬판의 층을 갖는 리튬 이온 캐패시터에 있어서는, 금속 리튬판은, 사용 전 처리에서 이온화하여 부극판(211)의 부극 활물질에 흡장된다. 그로 인해, 권회된 권회 극판군(205) 중에 간극이 발생한다. 그러나, 정극 집전 부재(239)의 일부와 권회 극판군(205)의 일부에 걸친 부분을, 폴리올레핀제의 정극 측 수축 튜브(T1)에 의해 체결, 부극 집전 부재(245)의 일부와 권회 극판군(205)의 일부에 걸친 부분을, 폴리올레핀제의 부극 측 수축 튜브(T2)에 의해 체결하고 있으므로, 권회 극판군(205)을 구성하는 적층체의 각 턴은, 정극 집전 부재(239) 및 부극 집전 부재(245)의 부근에서 압박되어, 권회 극판군(205) 안에 발생한 간극이 없어진다. 따라서, 권회 극판군(205)을 구성하는 적층체의 각 턴이 용기(203)에 대하여 변위하는 것을 방지할 수 있으므로, 정극 집전 부재(239)와 정극 측의 탭(226)과의 접합 및 부극 집전 부재(245)와 부극 측의 탭(230)과의 접합이 끊어지기 어려워진다.
발명자는, 본 발명의 내진동 효과 및 내충격 효과에 대하여 검증하기 위해, 도 12 및 도 14의 실시 형태의 리튬 이온 캐패시터와, 내진동 대책을 실시하지 않은 리튬 이온 캐패시터에 대해서, 진동 시험을 행하였다. 또한, 상기 실시 형태의 리튬 이온 캐패시터와 같이, 리튬이 권회체의 중간에 위치하는 것의 영향을 검증하기 위해서, 리튬을 권회체의 외측에 배치한 다른 권회 리튬 이온 캐패시터에 대해서도 맞춰서 실험을 행하였다.
도 15는, 이 진동 시험의 시험 조건을 도시하는 도면이다. 또한, 도 16 및 도 17은, 이 진동 실험의 시험 결과를 나타내는 표이다. 도 15 내의 「진동 방향」의 「3 방향」이란, 도 18의 (1), (2), (3)으로 나타내는 방향이다. 이 실험에서는 우선 도 18의 (1)의 방향으로 각 리튬 이온 캐패시터를 진동시켰다. 각 리튬 이온 캐패시터는, 도 15의 「주파수·가속도」에 도시한 바와 같이, 우선 10 내지 55Hz의 주파수에서는 3G(중력가속도)의 가속도로 진동시킨다. 계속해서 55 내지 60Hz의 주파수에서는 3G로부터 18G로 가속도를 증대시키면서 진동시킨다. 마지막으로 60 내지 200Hz의 주파수에서는 18G의 가속도로 진동시킨다. 200Hz로부터 10Hz까지 주파수를 내릴 때도 마찬가지인 가속도로 진동시킨다. 이상에서, (1) 방향의 1왕복의 진동이 종료한다. 따라서, (1) 방향으로의 진동은, 이것을 반복하여 「진동시간」에 나타낸 바와 같이 합계로 30시간이 된다. (1) 방향의 진동이 종료하면, (2)의 방향으로 진동시키고, 계속해서 (3) 방향으로 진동시킨다. (2) 방향 및 (3) 방향으로의 진동 방법은, (1) 방향의 진동 방법과 같다. (2) 방향 및 (3) 방향으로의 진동도, 「진동시간」에 나타낸 바와 같이 합계로 각각 30시간이 된다. 또한, 이들의 진동은, 소인 속도를 1왕복당 10분이 되는 조건으로 행하였다. 여기서, 소인 속도란, 사인파에서 10Hz로부터 200Hz의 주파수를 소인하여 왕복하는 속도이다.
이 실험에서는 도 16 및 도 17에 결과가 나타내고 있는 바와 같이, 등가 직렬 저항(ESR: 단위 [mΩ]), 개회로 전압(OCV: 무부하 전압: 단위 [V]), 캐패시터의 용량(단위 [F]), 직류 저항(DCR: 단위 [mΩ]), 누설 전류(단위 [mA])의 각 항목에 대해서, 실험 전의 수치와 실험 후의 수치를 측정하였다. 또한, OCV에 대해서는, 각 방향으로의 진동 후에 대해서도 측정을 행하였다. 도 16 내의 「(1)후」, 「(2)후」, 「(3)후 」란, 도 18에 나타내는 각 방향으로 진동시킨 후에 측정한 것을 나타낸다. 또한, 도 16 내 및 도 17 내의 「불소계 수지」는 불소계 수지에 의해 용기와 권회 극판군을 고정한 리튬 이온 캐패시터를, 「수축 튜브」는 극판군 유닛의 단부를 수축 튜브로 체결된 상태로 둘러싼 리튬 이온 캐패시터를, 「통상품」은 내진동 대책 또는 내충격 대책을 실시하지 않은 리튬 이온 캐패시터를, 「외감김 리튬」은 리튬을 권회 극판군의 외측으로 배치한 리튬 이온 캐패시터를 각각 나타낸다.
도 16에 나타내는 결과로 알 수 있는 바와 같이, 불소계 수지에 의해 용기와 권회 극판군을 고정했을 경우에는, ESR 및 OCV의 시험 전의 측정값과 시험 후의 측정값과의 변화는 거의 없다. 또한, 수축 튜브에 의해, 극판군 유닛의 단부를 체결된 상태로 둘러쌌을 경우에는, 「통상품」 및 「외감김 리튬」의 경우에 비하여, ESR 및 OCV의 시험 전과 시험 후의 변화는 작아진다. 「통상품」 및 「외감김 리튬」의 경우에는, 시험 전의 측정값과 시험 후의 측정값은 크게 변화하고 있다.
또한, 도 17에 나타내는 결과로 알 수 있는 바와 같이, 불소계 수지에 의해 용기와 권회 극판군을 고정했을 경우에는, 용량, DCR 및 누설 전류의 시험 전의 측정값과 시험 후의 측정값의 변화는 거의 없다. 또한, 수축 튜브에 의해, 극판군 유닛의 단부를 체결된 상태로 둘러쌌을 경우에는, 약간의 변화는 있지만, 측정하는 것이 가능하다. 또한, 「통상품」 및 「외감김 리튬」의 경우에는, 용량, DCR 및 누설 전류의 수치를 측정할 수는 없었다. 이것은, 탭과 집전 부재와의 접합이 대부분 끊긴 것에 의한 것이라고 생각된다.
도 16 및 도 17에 나타내는 결과에 의하면, 불소계 수지에 의해 용기와 권회 극판군을 고정했을 경우에는, 리튬 이온 캐패시터의 특성은 대부분 손상되지 않고, 내진동성 및 내충격성을 높일 수 있었다고 생각된다. 또한, 수축 튜브에 의해, 극판군 유닛의 단부를 체결된 상태로 둘러쌌을 경우에는, 측정값에 약간의 변화는 있지만, 리튬 이온 캐패시터로서 기능하는 것만큼의 내진동성 및 내충격성을 높일 수 있었다고 생각된다.
또한, 진동 시험 후에 시험에 사용한 리튬 이온 캐패시터의 밀폐를 풀고, 정극 집전 부재와 정극 측의 탭과의 접합 상황 및 부극 집전 부재와 부극 측의 탭과의 접합 상황에 대하여 확인한 바, 불소계 수지를 사용한 리튬 이온 캐패시터에서는, 접합이 대부분 끊어져 있지 않았다. 또한, 수축 튜브를 사용한 리튬 이온 캐패시터에서는, 4할 미만의 접속이 끊어지지 않고 남아있었다. 또한, 내진동 대책을 실시하지 않은 리튬 이온 캐패시터 및 외감김 리튬 이온 캐패시터에 대해서는, 접속이 대부분 끊어져 있었다.
본 실시 형태의 리튬 이온 캐패시터에 있어서는, 비수 전해액으로서, 에틸렌카보네이트와 디메틸카보네이트와 디에틸카보네이트와의 혼합 용매 중에 6불화 인산리튬(LiPF6)을 전해질로 하여 용해한 용액을 사용하고 있지만, 일반적인 리튬염을 전해질로 하여 유기 용제에 용해한 것이면 다른 비수 전해액을 사용할 수 있는 것은 물론이다. 예를 들어, 전해질로서는, LiClO4, LiAsF6, LiBF4, LiB(C6H5)4, CH3SO3Li, CF3SO3Li 등이나 이들의 혼합물을 사용해도 된다. 또한, 유기 용매로서는, 예를 들어 프로필렌카보네이트, 디에틸카보네이트, 1, 2-디메톡시에탄, 1, 2-디에톡시에탄, γ-부티로락톤, 테트라히드로푸란, 1, 3-디옥솔란, 4-메틸-1, 3-디옥솔란, 디에틸에테르, 술포란, 메틸술포란, 아세토니트릴, 프로피오니트릴 등, 또는 이들 2종 이상의 혼합 용매를 사용해도 된다. 혼합 배합비에 대해서도 제한되는 것이 아니다.
또한 상기 실시 형태에 있어서는, 원통형의 리튬 이온 캐패시터에 대하여 설명을 했지만, 본 발명은 각형의 리튬 이온 캐패시터나, 리튬 이온 전지 등의 다른 비수 전해액 축전 디바이스에 적용할 수 있는 것은 물론이다.
도 19는, 본 발명을 원통형 리튬 이온 캐패시터에 적용한 제4 실시 형태를 그 길이 방향을 따라서 절단한 상태를 도시하는 단면도이다. 또한 도 19에 있어서는, 리튬 이온 캐패시터의 구성 부재의 일부의 도시를 생략하고 있다. 본 실시 형태의 원통형 리튬 이온 캐패시터(301)는 용기(303)와, 용기 덮개(355)와, 극판군 유닛(302)을 구비한다. 용기(303)는 니켈 도금이 실시된 스틸 재료에 의해 한쪽의 단부가 개구한 바닥을 구비하는 원통 형상을 갖는다. 용기(303)의 개구부(304)는 용기 덮개(355)에 의해 막아져 있다. 본 실시 형태의 용기 덮개(355)는 절연성 및 내열성을 갖는 수지제 가스킷(391)을 개재하여 용기(303)의 상부에 코킹되어 있다. 이로 인해, 원통형 리튬 이온 캐패시터(301)의 내부는 밀봉된다. 또한, 용기(303) 내에는, 극판군 유닛(302)의 권회 극판군(305) 전체를 침윤가능한 양의 비수 전해액(도시하지 않음)이 주액된다. 본 실시 형태에서는, 비수 전해액으로서 에틸렌카보네이트와 디메틸카보네이트와 디에틸카보네이트와의 혼합 용매 중에 6불화 인산리튬(LiPF6)을 전해질로 하여 용해한 용액을 사용한다. 극판군 유닛(302)은 권회 극판군(305)과, 정극 집전 부재(제1 집전 부재)(339)와, 부극 집전 부재(제2 집전 부재)(345)를 구비한다. 또한, 도 19에 있어서는 이해를 용이하게 하기 위해서, 리튬 이온 캐패시터의 일부의 치수를 과장하여 나타낸다.
도 20은, 권회 극판군(305)을 권회하기 전의 상태를 모식적으로 도시하는 도이다. 권회 극판군(305)은 띠 형상의 정극판(309)과 띠 형상의 부극판(311)을 2매의 세퍼레이터(313 및 315)를 개재하여 중공 원통형의 축심(307)을 중심으로 하여 소용돌이 형상으로 권회함으로써 구성된다. 본 실시 형태의 정극판(309)은 정극 집전판으로서의 알루미늄박의 양면에, 활성탄을 포함하는 정극 합제를 대략 균질하게 도포한 2개의 분할 정극판(309A 및 309B)으로 구성된다. 분할 정극판(309A 및 309B)은, 권회 방향으로 소정의 간격을 두어 배열하고, 권회 방향의 길이 치수를 제외하고 동일한 구조를 갖는다. 알루미늄박의 길이 방향의 한쪽 변 측에는, 정극 합제가 도장되어 있지 않은 미도포 시공부(325)가 형성된다. 미도포 시공부(325)는 빗살 모양으로 절결되어 있고, 절결된 잔량부에 의해, 정극 리드편 즉 탭(326)이 형성된다. 부극판(311)은 부극 집전판으로서의 압연 동박의 양면에, 부극 활물질로서 리튬 이온을 흡장 또는 방출 가능한 탄소 분말을 포함하는 부극 합제를 대략 균질하게 도포한 구성으로 되어 있다. 동박의 길이 방향의 한쪽 변 측에는, 부극 합제가 도장되어 있지 않은 미도포 시공부가 형성된다. 미도포 시공부는, 빗살 모양으로 절결되어 있고, 절결된 잔량부에 의해, 부극 리드편 즉 탭(330)이 형성된다. 부극 측의 탭(330)은 정극 측의 탭(326)이 형성된 변 측과는 반대 측의 변에 형성된다. 도 19에 있어서는, 용기 덮개(355) 측에 복수의 정극 측의 탭(326)이 위치하고, 용기(303)의 저부 측에 복수의 부극 측의 탭(330)이 위치한다. 또한 도 20에는, 부극 측의 탭(330)은 도시되어 있지 않다. 본 실시 형태의 부극판(311)에는, 분할 정극판(309A 및 309B)의 사이에 대응하는 위치에, 금속 리튬판(금속 리튬)(335)이 배치된다. 금속 리튬판(335)은 권회 극판군(305)을 권회했을 때, 분할 정극판(309A 및 309B)과 세퍼레이터를 개재하여 대향하지 않는 위치에 배치된다. 또한 금속 리튬판(335)이 배치되는 위치는, 권회 극판군(305)을 권회했을 때, 권회 극판군(305)의 직경 방향의 중앙 영역에, 금속 리튬판(335)의 권회층이 위치하도록 정해져 있다. 또한, 금속 리튬판(335)은 압력을 가하면 점성을 갖기 때문에, 부극판(311)에 미리 압접에 의해 고정할 수도 있다.
세퍼레이터(313 및 315)에는, 크라프트지 등의 셀룰로오스계의 다공질 기재가 사용된다. 본 실시 형태에 있어서는, 권회 극판군(305)의 외주면은, 세퍼레이터(313 또는 315)의 단부에 의해 덮여 있고, 그 단부는, 말리고 풀리는 것을 방지하기 위하여 도시하지 않은 점착 테이프에 의해 고정된다. 축심(307)은 폴리프로필렌 수지에 의해 형성된다. 또한, 정극판(309), 부극판(311) 및 세퍼레이터(313 또는 315)의 상세한 구성에 대해서는, 본 발명의 요지와는 관계하지 않으므로, 설명을 생략한다.
용기 덮개(355)와 권회 극판군(305)의 단부와의 사이에는, 정극판(309)으로부터의 전위를 집전하기 위한 복수의 정극 측의 탭(326)이 접속된 알루미늄제의 링 형상의 정극 집전 부재(339)가 권회 극판군(305)의 단부에 인접하여 배치된다. 정극 집전 부재(339)는 축심(307)의 상단부에 끼워 부착된다. 정극 집전 부재(339)의 주위로부터 일체로 돌출되어 있는 환상부의 외주면에는, 분할 정극판(309A 및 309B)의 탭(326)의 선단부가 초음파 용접으로 접합된다. 또한, 용기(303)의 저부와 권회 극판군(305)의 단부와의 사이에는, 복수의 부극 측의 탭(330)이 접속된 구리제의 링 형상의 부극 집전 부재(345)가 권회 극판군(305)의 단부에 인접하도록 배치된다. 부극 집전 부재(345)의 내주면에는 축심(307)의 하단부가 끼워 부착된다. 부극 집전 부재(345)의 환상부의 외주면에는, 부극판(311)의 탭(330)의 선단부가 초음파 용접으로 접합된다. 또한, 정극 집전 부재(339) 및 부극 집전 부재(345)의 상세한 구성에 대해서는, 본 발명의 요지와는 관계하지 않으므로, 설명을 생략한다.
도 19에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 리튬 이온 캐패시터에서는, 권회 극판군(305)의 외주면과 용기(303)의 내벽면이 열가소성 수지(R)에 의해 접합된다. 본 실시 형태에서 사용한 열가소성 수지는, 폴리프로필렌 80중량％와 폴리에틸렌 20중량％를 혼합한 수지를 사용하였다. 이 열가소성 수지(R)는, 비수 전해액과는 반응하지 않는다. 또한 이 열가소성 수지(R)는, 비수 전해액과는 반응하지 않기 때문에, 리튬 이온 캐패시터의 특성에 영향을 주지 않는다. 그리고 용기(303)와 권회 극판군(305)을 접합하기에 충분한 접착 능력을 갖는다. 따라서, 권회 극판군(305)의 외주면과 용기(303)의 내벽면과의 사이를 접합하는 열가소성 수지(R)가, 용기(303)에 대하여 권회 극판군(305)이 크게 변위하는 것을 방지한다. 또한, 용기(303) 내의 열가소성 수지(R)는, 가열함으로써 비교적 짧은 시간에 경화하고, 게다가 경화 후에 비수 전해액에 침지되어도 내구성이 저하하지 않는다. 이렇게 접합하면, 용기(303)에 대하여 권회 극판군(305)이 변위하지 않는 상태가 되므로, 정극 집전 부재(339)와 정극 측의 탭(326)과의 접합 및 부극 집전 부재(345)와 부극 측의 탭(330)과의 접합이 끊어지는 일이 없어진다.
특히 본 실시 형태에 있어서는, 금속 리튬판(335)을 권회 극판군(305) 중에 배치한다. 이 금속 리튬판(335)은 사용 전 처리에서 이온화하여 부극판(311)의 부극 활물질에 흡장된다. 그 때문에 본 실시 형태의 리튬 이온 캐패시터에서는, 권회된 권회 극판군(305) 중의 금속 리튬판(335)이 배치되어 있던 부분에 간극이 발생한다. 권회 극판군(305) 중에 간극이 발생하면 권회 극판군(305)의 권회가 느슨해지기 때문에, 권회 극판군(305)을 구성하는 적층체의 각 턴이 어긋나기 쉬워져, 각 턴이 용기(303)에 대하여 변위하기 쉬워진다. 권회 극판군(305)을 구성하는 적층체의 각 턴 중, 축심(307)에 가까운 내측의 턴에 대해서는, 축심(307)이 용기(303)에 고정되어 있기 때문에, 용기(303)에 대하여 크게 변위하는 일은 없다. 따라서 축심(307)에 가까운 내측의 턴은, 용기(303)에 고정되어 있는 정극 집전 부재(339) 및 부극 집전 부재(345)에 대하여 크게 변위하는 일이 없으므로, 축심(307)에 가까운 내측의 턴의 정극 측의 탭(326)과 정극 집전 부재(339)과의 접합 및 축심(307)에 가까운 내측의 턴의 부극 측의 탭(330)과 부극 집전 부재(345)와의 접합은, 끊어지기 어려운 상태가 된다. 그러나, 축심(307)으로부터 먼 외측의 턴은, 용기(303)에 대하여 크게 변위하게 되기 때문에, 축심(307)으로부터 가까운 내측의 턴보다, 정극 측의 탭(326)과 정극 집전 부재(339)과의 접합 및 부극 측의 탭(330)과 부극 집전 부재(345)와의 접합이 끊어지기 쉽다. 본 실시 형태의 리튬 이온 캐패시터에서는, 용기(303)의 용기 덮개(355) 측에 위치하는 극판군 유닛(302)의 일부분, 즉 정극 집전 부재(339) 및 권회 극판군(305)의 일부와, 용기(303)의 내벽면의 일부와의 사이에, 열가소성 수지(R)가 저류되어 경화한다. 따라서, 용기(303)에 대하여 변위하기 쉬운 외측의 턴의 적층체가 열가소성 수지(R)에 의해 용기(303)에 또한 고정되어 있으므로, 용기(303)에 고정되어 있는 정극 집전 부재(339)와 외측의 턴의 정극 측의 탭(326)과의 접합 및 용기(303)에 고정되어 있는 부극 집전 부재(345)와 외측의 턴의 부극 측의 탭(330)과의 접합이 끊어지는 일이 없다. 이 열가소성 수지(R)는, 복수의 정극판의 탭(326)끼리를 접합 또는 복수의 정극판의 탭(326)과 정극 집전 부재(339)를 접합하도록 설치된다. 그로 인해, 복수의 정극판의 탭(326)끼리 또는 복수의 정극판의 탭(326)과 정극 집전 부재(339)가 열가소성 수지 재료에 의해 싸여진 형상으로 고정되므로, 정극 측의 탭(326)이 끊어지는 것을 방지할 수 있다.
본 실시 형태의 리튬 이온 캐패시터를 제조하기 위해서는, 예를 들어 극판군 유닛(302)과, 용기(303)와, 용기 덮개(355)를 미리 준비해 둔다. 극판군 유닛(302), 용기(303) 및 용기 덮개(355)의 제조 방법으로서는, 일본 특허 공개 제2010-141217호 공보 등에 기재된 공지된 제조 방법을 채용할 수 있지만, 본 발명의 요지와는 관계가 없기 때문에 설명을 생략한다. 우선, 극판군 유닛(302)을 용기(303)의 개구부(304)로부터 삽입하고, 극판군 유닛(302)의 부극 집전 부재(345)와 용기(303)를 전기적으로 접속하고, 정극 집전 부재(339)와 용기 덮개(355)를 전기적으로 접속한다. 그리고, 용기(303)의 내벽면 상과, 극판군 유닛(302)의 일부 및 정극판의 탭(326)에, 미리 적당량으로 준비한 열가소성 수지(R)를 용기(303)의 개구부(304) 측으로부터 배치한다. 그 후, 열가소성 수지(R)를 가열하여 연화시킨다. 연화된 열가소성 수지(R)는, 복수의 정극판의 탭(326)끼리의 사이 및 복수의 정극판의 탭(326)과 정극 집전 부재(339)와의 사이에 일부가 인입한다. 그 후 열가소성 수지(R)의 가열을 멈추고, 열가소성 수지(R)를 상온으로 복귀시켜서 고화시킨다. 마지막으로, 용기 덮개(355)로 개구부(304)를 밀봉하고, 주액구로부터 비수 전해액을 주입한다.
상기 실시 형태에서는, 폴리프로필렌 80중량％, 폴리에틸렌 20중량％의 수지를 사용했지만, 비수 전해액과 반응하지 않는 수지 재료로서는, 폴리프로필렌과 폴리에틸렌의 함유율이 다른 수지 및 각 단체나 폴리페닐렌술피드 등을 사용할 수도 있다.
상기 실시 형태에 있어서는, 정극 집전 부재(339)와 정극 측의 탭(326) 및 권회 극판군(305)의 일부와, 용기(303)의 내벽면의 일부와의 사이를, 열가소성 수지(F)에 의해 접합하고 있지만, 도 21에 나타내는 본 발명의 제5 실시 형태와 같이, 용기(403)의 저부 측의 내벽면의 일부와 부극 측의 탭(430) 및 부극 집전 부재(445)를 열가소성 수지(R)에 의해 접합해도 된다. 도 21은, 본 발명을 원통형 리튬 이온 캐패시터에 적용한 제5 실시 형태를 그 길이 방향을 따라서 절단한 상태를 도시하는 단면도이다. 본 실시 형태에서는, 부극 집전 부재(445)와 부극 측의 탭(430) 및 권회 극판군(405)의 일부와, 용기(403)의 내벽면의 일부와의 사이에, 열가소성 수지(R)가 저류되어 경화한다. 따라서, 용기(403)에 대하여 변위하기 쉬운 외측의 턴의 적층체가 열가소성 수지(R)에 의해 용기(403)에 또한 고정되어 있으므로, 용기(403)에 고정되어 있는 정극 집전 부재(439)와 외측의 턴의 정극 측의 탭(426)과의 접합 및 용기(403)에 고정되어 있는 부극 집전 부재(445)와 외측의 턴의 부극 측의 탭(430)과의 접합이 끊어지는 일이 없다. 본 실시 형태에서는, 열가소성 수지(R)는, 복수의 부극판의 탭(430)끼리를 접합 또는 복수의 부극판의 탭(430)과 부극 집전 부재(445)를 접합하도록 설치된다. 그로 인해, 복수의 부극판의 탭(430)끼리 또는 복수의 부극판의 탭(430)과 부극 집전 부재(445)가 열가소성 수지 재료에 의해 싸여진 형상으로 고정되므로, 부극 측의 탭(430)이 끊어지는 것을 보다 방지할 수 있다.
본 실시 형태의 리튬 이온 캐패시터를 제조하기 위해서는, 예를 들어 극판군 유닛(402)과, 용기(403)와, 용기 덮개(455)를 미리 준비해 둔다. 극판군 유닛(402), 용기(403) 및 용기 덮개(455)의 제조 방법으로서는, 일본 특허 공개 제2010-141217호 공보 등에 기재된 공지된 제조 방법을 채용할 수 있지만, 본 발명의 요지와는 관계가 없으므로 설명을 생략한다. 우선, 적당량으로 준비한 열가소성 수지(R)를 용기(403)의 저부 측에 배치하고, 그 후 극판군 유닛(402)을 용기(403)에 삽입한다. 그 후, 열가소성 수지(R)를 가열하여 연화시킨다. 연화된 열가소성 수지(R)는, 복수의 부극판의 탭(430)끼리의 사이 및 복수의 부극판의 탭(430)과 부극 집전 부재(445)와의 사이에 일부가 인입한다. 그 후 열가소성 수지(R)의 가열을 멈추고, 열가소성 수지(R)를 상온으로 복귀시켜서 고화시킨다. 그리고 용기(403)의 저부 측의 부극 집전 부재(445)와 용기(403)를 전기적으로 접속한다. 또한, 용기(403)의 저부 측의 부극 집전 부재(445)와 용기(403)를 전기적으로 접속하는 공정은, 열가소성 수지(R)를 연화 및 고화하는 공정 전에서도 된다. 그 후 정극 집전 부재(439)와 용기 덮개(455)를 전기적으로 접속한다. 마지막으로 용기 덮개(455)로 개구부(404)를 밀봉하고, 주액구로부터 비수 전해액을 주입한다.
제2 내지 제5 실시 형태에서는, 탭 첨부의 정극판 및 부극판을 갖는 권회 극판군을 구비하는 축전 디바이스에 대하여 설명했지만, 제2 내지 제5 실시 형태의 발명은, 탭이 없는 정극판 및 부극판을 갖는 권회 극판군을 구비하는 축전 디바이스에도 당연히 적용할 수 있다.
발명자는, 본 발명의 내진동 효과 및 내충격 효과에 대하여 검증하기 위해, 도 19 및 도 21의 실시 형태의 리튬 이온 캐패시터와, 내진동 대책을 실시하지 않은 리튬 이온 캐패시터에 대해서, 진동 시험을 행하였다. 또한, 집전판에 탭을 형성하지 않고, 집전 부재와 권회 극판군의 미도포 시공부를 반도체 레이저 용접 등에 의해 직접 용접함으로써 정극판의 집전판 및 부극판의 집전판과 정극 측의 집전 부재 및 부극 측의 집전 부재를 접속하고 있는 구성의 리튬 이온 캐패시터와, 이것과 마찬가지인 탭을 형성하지 않은 구성의 리튬 이온 캐패시터에 대하여 도 19 및 도 21과 마찬가지로 열가소성 수지를 사용하여 대진동 대책을 실시한 리튬 이온 캐패시터에 대해서도, 진동 시험을 행하였다.
도 22는, 이 진동 시험의 시험 조건을 도시하는 도면이다. 또한, 도 23 및 도 24는, 이 진동 실험의 시험 결과를 나타내는 표이다. 도 22 내의 「진동 방향」의 「3 방향」이란, 도 25의 (1), (2), (3)으로 나타내는 방향이다. 이 실험에서는 우선 도 25의 (1)의 방향으로 각 리튬 이온 캐패시터를 진동시켰다. 각 리튬 이온 캐패시터는, 도 22의 「주파수·가속도」에 도시한 바와 같이, 우선 10 내지 55Hz의 주파수에서는 3G(중력가속도)의 가속도로 진동시킨다. 계속해서 55 내지 60Hz의 주파수에서는 3G로부터 18G로 가속도를 증대시키면서 진동시킨다. 마지막으로 60 내지 200Hz의 주파수에서는 18G의 가속도로 진동시킨다. 200Hz로부터 10Hz까지 주파수를 내릴 때도 마찬가지의 가속도로 진동시킨다. 이상으로, (1) 방향의 1왕복의 진동이 종료한다. 따라서, (1) 방향으로의 진동은, 이것을 반복하여 「진동시간」에 나타낸 바와 같이 합계로 30시간이 된다. (1) 방향의 진동이 종료하면, (2) 방향으로 진동시키고, 계속해서 (3) 방향으로 진동시킨다. (2) 방향 및 (3) 방향으로의 진동 방법은, (1) 방향의 진동 방법과 같다. (2) 방향 및 (3) 방향으로의 진동도, 「진동시간」에 나타낸 바와 같이 합계로 각각 30시간이 된다. 또한, 이들의 진동은, 소인 속도를 1왕복당 10분이 되는 조건으로 행하였다. 여기서, 소인 속도란, 사인파에서 10Hz로부터 200Hz의 주파수를 소인하여 왕복하는 속도이다.
이 실험에서는 도 23 및 도 24에 결과가 나타나 있는 바와 같이, 등가 직렬 저항(ESR: 단위 [mΩ]), 개회로 전압(OCV: 무부하 전압: 단위 [V]), 캐패시터의 용량(단위 [F]), 직류 저항(DCR: 단위 [mΩ]), 누설 전류(단위 [mA])의 각 항목에 대해서, 실험 전의 수치와 실험 후의 수치를 측정하였다. 또한, OCV에 대해서는, 각 방향으로의 진동 후에 대해서도 측정을 행하였다. 도 23 내의 「(1)후」, 「(2)후」, 「(3)후 」란, 도 25에 나타내는 각 방향으로 진동시킨 후에 측정한 것을 나타낸다. 또한, 도 23 내 및 도 24 내의 「통상품」은 내진동 대책 또는 내충격 대책을 실시하지 않은 리튬 이온 캐패시터를, 「정극 측 고정」은 열가소성 수지에 의해 용기와 권회 극판군을 정극 측 즉 덮개 부재 측에서 고정한 리튬 이온 캐패시터를, 「부극 측 고정」은 열가소성 수지에 의해 용기와 권회 극판군을 부극 측 즉 용기의 저부 측에서 고정한 리튬 이온 캐패시터를 각각 나타낸다. 또한, 「탭 없는 통상품」은 탭을 사용하지 않은 구성 또한 내진동 대책 또는 내충격 대책을 실시하지 않은 리튬 이온 캐패시터를, 「탭 없음·정극 측 고정」은 탭을 사용하지 않은 구성 또한 열가소성 수지에 의해 용기와 권회 극판군을 정극 측 즉 덮개 부재 측에서 고정한 리튬 이온 캐패시터를, 「탭 없음·부극 측 고정」은 탭을 사용하지 않은 구성 또한 열가소성 수지에 의해 용기와 극판군을 부극 측 즉 용기의 저부 측에서 고정한 리튬 이온 캐패시터를 각각 나타낸다.
도 23에 나타내는 결과로 알 수 있는 바와 같이, 열가소성 수지에 의해 용기와 권회 극판군을 고정했을 경우에는, ESR 및 OCV의 시험 전의 측정값과 시험 후의 측정값과의 변화는 거의 없다. 「통상품」의 경우에는, 시험 전의 측정값과 시험 후의 측정값은 크게 변화하고 있다. 「탭 없는 통상품」의 경우에는, 「통상품」보다는 변화의 폭은 작지만, 시험 전후에서 측정값이 변화하고 있다.
또한, 도 24에 나타내는 결과로 알 수 있는 바와 같이, 열가소성 수지에 의해 용기와 권회 극판군을 고정했을 경우에는, 용량, DCR 및 누설 전류의 시험 전의 측정값과 시험 후의 측정값의 변화는 거의 없다. 「통상품」의 경우에는, 용량, DCR 및 누설 전류의 수치를 측정할 수는 없었다. 이것은, 탭과 집전 부재와의 접합이 대부분 끊긴 것에 의한 것이라고 생각된다. 「탭 없는 통상품」의 경우에는, 시험 전의 측정값과 비교해, 시험 후의 측정값은 용량은 작고, DCR 및 누설 전류는 커지고 있다. 탭을 사용하지 않은 구성 때문에, 접합이 끊어지는 일은 없었지만, 극판군이 고정되어 있지 않음으로써, 집전판에 도포된 합제가 일부 박리된 것에 의한 것이라고 생각된다.
도 23 및 도 24에 나타내는 결과에 의하면, 열가소성 수지에 의해 용기와 권회 극판군을 고정했을 경우에는, 리튬 이온 캐패시터의 특성은 대부분 손상되지 않고, 내진동성 및 내충격성을 높일 수 있었던 것으로 생각된다. 또한, 탭을 사용한 구성의 리튬 이온 캐패시터 및 탭을 사용하지 않은 구성의 리튬 이온 캐패시터의 어느 쪽의 구성에 있어서도 내진동성 및 내충격성을 높이는 효과가 얻어졌다.
또한, 진동 시험 후에 시험에 사용한 리튬 이온 캐패시터의 밀폐를 풀고, 정극 집전 부재와 정극 측의 탭과의 접합 상황 및 부극 집전 부재와 부극 측의 탭과의 접합 상황에 대하여 확인한 바, 열가소성 수지를 사용한 리튬 이온 캐패시터에서는, 접합이 대부분 끊어지지 않았다. 내진동 대책을 실시하지 않은 리튬 이온 캐패시터에 대해서는, 접속이 대부분 끊어졌다. 또한, 탭을 사용하지 않은 구성의 리튬 이온 캐패시터에 있어서는, 접합에는 영향은 없었지만, 내진동 대책을 실시하지 않은 리튬 이온 캐패시터는, 집전판에 도포된 합제가 일부 박리되어 떨어졌다.
상기 실시 형태의 리튬 이온 캐패시터에 있어서는, 비수 전해액으로서, 에틸렌카보네이트와 디메틸카보네이트와 디에틸카보네이트와의 혼합 용매 중에 6불화 인산리튬(LiPF6)을 전해질로 하여 용해한 용액을 사용하고 있지만, 일반적인 리튬염을 전해질로 하여 유기 용제에 용해한 것이면 다른 비수 전해액을 사용할 수 있는 것은 물론이다. 예를 들어, 전해질로서는, LiClO4, LiAsF6, LiBF4, LiB(C6H5)4, CH3SO3Li, CF3SO3Li 등이나 이들의 혼합물을 사용해도 된다. 또한, 유기 용매로서는, 예를 들어 프로필렌카보네이트, 디에틸카보네이트, 1, 2-디메톡시에탄, 1, 2-디에톡시에탄, γ-부티로락톤, 테트라히드로푸란, 1, 3-디옥솔란, 4-메틸-1, 3-디옥솔란, 디에틸에테르, 술포란, 메틸술포란, 아세토니트릴, 프로피오니트릴 등, 또는 이들 2종 이상의 혼합 용매를 사용해도 된다. 혼합 배합비에 대해서도 제한되는 것이 아니다.
도 26은, 본 발명을 원통형 리튬 이온 캐패시터에 적용한 제6 실시 형태를 그 길이 방향을 따라서 절단한 상태를 도시하는 단면도이다. 또한 도 26에 있어서는, 리튬 이온 캐패시터의 구성 부재의 일부의 도시를 생략하고 있다. 본 실시 형태의 리튬 이온 캐패시터는, 도 1에 도시하는 제1 실시 형태의 리튬 이온 캐패시터와 마찬가지로, 권회 극판군(505)의 미도포 시공부(525 및 533)와 집전 부재(정극 집전 부재(539) 및 부극 집전 부재(545))가 레이저에 의해 용접된 탭이 없는 리튬 이온 캐패시터이다. 도 26에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 리튬 이온 캐패시터에서는, 권회 극판군(505)의 외주면과 용기(503)의 내벽면이, 폴리프로필렌 80중량％와 폴리에틸렌 20중량％를 혼합한 열가소성 수지(R)에 의해 접합된다. 또한, 용기(503)의 용기 덮개(555) 측에 위치하는 극판군 유닛(502)의 일부분, 즉 정극 집전 부재(539) 및 권회 극판군(505)의 일부와, 용기(503)의 내벽면의 일부와의 사이에, 열가소성 수지(R)가 저류되어 경화한다. 부극 집전 부재(545) 및 권회 극판군(505)의 일부와, 용기(503)의 내벽면의 일부와의 사이에, 열가소성 수지(R)가 저류되어 경화한다. 또한, 극판군 유닛(502)의 양단이, 폴리올레핀제의 수축 튜브(T501 및 T502)에 의해 체결된 상태로 둘러 싸져 있다. 이렇게 구성하면, 복수의 고정 수단에 의해 권회 극판군을 용기에 고정할 수 있으므로, 극판과 집전 부재를 보다 확실하게 고정할 수 있고, 축전 디바이스의 내진동성을 보다 높일 수 있다.
상기 실시 형태에 있어서는, 덮개 부재에 정극 집전 부재를 접속하고, 용기의 저부에 부극 집전 부재를 접속한 예에 대하여 설명했지만, 덮개 부재에 부극 집전 부재를 접속하고, 용기의 저부에 정극 집전 부재를 접속해도 되는 것은 물론이다.
또한 상기 실시 형태에 있어서는, 원통형의 리튬 이온 캐패시터에 대하여 설명을 했지만, 본 발명은 각형의 리튬 이온 캐패시터나, 리튬 이온 전지 등의 다른 비수 전해액 축전 디바이스에 적용할 수 있는 것은 물론이다.
<산업상 이용가능성>
본 발명에 따르면, 내진동성 및 내충격성을 높여도, 전지로서의 특성이 저하하지 않는 축전 디바이스를 제공할 수 있다.
1 캐패시터
2 극판군 유닛
3 용기
3a 환상 볼록부
3b 환상 벽 부분
3c 정상부
3d 환상 벽 부분
5 권회 극판군
7 축심
9 정극판
9A 분할 정극판
9B 분할 정극판
11 부극판
13 세퍼레이터
15 세퍼레이터
17 금속 리튬 지지 부재
19 알루미늄박
21 정극 활물질 합제
23 도포 시공부
25 미도포 시공부
27 동박
29 부극 활물질 합제
31 도포 시공부
33 미도포 시공부
35 금속 리튬
37 동박
37 지지체
39 정극 집전 부재
40 외주 부분
41 구멍
43 홈
44A 정극 단자부
44B 정극 단자부
45 부극 집전 부재
46 외주 부분
49 홈
51 용융 금속
53 용융 금속
55 용기 덮개
57 덮개 본체
59 덮개 캡
59a 평탄부
59b 볼록부
61 공극부
63 절연 링 부재
65 절연 부재
71 환상 저벽 부분
73 팽출부
75 절연 부재

Claims (22)

  1. 제1 금속박에 정극 활물질 합제가 도포되어 형성된 도포층 및 상기 도포층을 따라 남은 상기 제1 금속박의 미도포 시공부를 갖는 정극판과, 제2 금속박에 부극 활물질 합제가 도포되어 형성된 도포층 및 상기 도포층을 따라 남은 상기 제2 금속박의 미도포 시공부를 갖는 부극판이, 상기 정극판의 상기 미도포 시공부와 상기 부극판의 상기 미도포 시공부가 각각 역방향으로 돌출되도록 세퍼레이터를 개재하여 적층한 적층체를 권회하여 이루어지는 권회 극판군과, 상기 권회 극판군의 한쪽의 단부에 있어서 상기 세퍼레이터를 초과하여 돌출된 상기 정극판의 상기 미도포 시공부에 용접된 정극 집전 부재와, 상기 권회 극판군의 다른 쪽의 단부에 있어서 상기 세퍼레이터를 초과하여 돌출된 상기 부극판의 상기 미도포 시공부에 용접된 부극 집전 부재를 구비하여 이루어지는 극판군 유닛이, 한쪽의 극성의 단자를 구성하는 바닥이 있는 통 형상의 용기 내에 비수 전해액과 함께 수납되고,
    상기 용기의 개구부로부터 저부 측에 소정의 거리 이격된 위치에, 상기 용기의 전체 둘레에 걸쳐 상기 용기의 내부를 향하여 볼록하게 되는 환상 볼록부가 형성되고,
    상기 개구부에 인접하는 환상 벽 부분이 직경 방향 내측에 코킹되어 형성된 환상의 빠짐 방지부와 상기 환상 볼록부와의 사이에 다른 쪽의 극성의 단자를 구성하는 덮개 부재가 상기 용기와 전기적으로 절연된 상태로 배치되고,
    상기 정극 집전 부재 및 상기 부극 집전 부재 중 상기 덮개 부재와 전기적으로 접속되는 한쪽의 집전 부재가, 상기 환상 볼록부의 정상부보다 상기 용기의 주위벽부 측에 외주 부분이 위치하는 형상 치수를 갖고 또한 상기 환상 볼록부 가까이 배치되고,
    상기 환상 볼록부 및 상기 환상 볼록부에 연속하는 상기 주위벽부의 환상 벽 부분과 상기 한쪽의 집전 부재의 상기 외주 부분과의 사이에는, 상기 한쪽의 집전 부재와 상기 용기를 전기적으로 절연하는 전기 절연 부재가, 압축 상태로 배치되고,
    상기 용기의 저부는, 상기 용기의 상기 주위벽부에 연속하는 환상 저벽 부분과, 상기 환상 저벽 부분과 연속하고 또한 상기 덮개 부재로부터 이격되는 방향으로 팽출하는 팽출부를 구비하고,
    상기 정극 집전 부재 및 상기 부극 집전 부재 중 상기 저부와 전기적으로 접속되는 다른 쪽의 집전 부재는, 상기 환상 저벽 부분의 내측 테두리부보다 상기 용기의 상기 주위벽부 측에 외주 부분이 위치하는 형상 치수를 갖고,
    적어도 상기 권회 극판군의 외주면과 상기 용기의 내벽면이 상기 비수 전해액과는 반응하지 않는 수지 재료에 의해 부분적으로 또는 전체적으로 접합되어 있고,
    상기 용기의 개구부 측에 위치하는 상기 극판군 유닛의 일부분과 상기 개구부 및 상기 개구부에 연결되는 상기 용기의 상기 내벽면의 일부와의 사이에 상기 수지 재료가 저류되어 경화하고,
    상기 정극 집전 부재의 일부와 상기 권회 극판군의 일부에 걸치도록 상기 극판군 유닛의 일단부가, 상기 비수 전해액과 반응하지 않는 재료로 형성된 제1 수축 튜브에 의해 체결된 상태로 둘러 싸져 있고,
    상기 부극 집전 부재의 일부와 상기 권회 극판군의 일부에 걸치도록 상기 극판군 유닛의 타단부가, 상기 비수 전해액과 반응하지 않는 재료로 형성된 제2 수축 튜브에 의해 체결된 상태로 둘러 싸져 있는 것을 특징으로 하는 축전 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비수 전해액과 반응하지 않는 수지 재료는, 폴리프로필렌계 수지 재료, 폴리에틸렌계 수지 재료 또는 불소계 수지 재료인 축전 디바이스.
  3. 제1 금속박에 정극 활물질 합제가 도포된 정극판과, 제2 금속박에 부극 활물질 합제가 도포된 부극판이, 세퍼레이터를 개재하여 적층한 적층체를 권회하여 이루어지는 권회 극판군과, 상기 권회 극판군의 한쪽의 단부에 있어서 상기 정극판과 접속된 정극 집전 부재와, 상기 권회 극판군의 다른 쪽의 단부에 있어서 상기 부극판과 접속된 부극 집전 부재를 구비하여 이루어지는 극판군 유닛이, 한쪽의 극성의 단자를 구성하는 바닥이 있는 통 형상의 용기 내에 상기 권회 극판군 내에 침윤되는 비수 전해액과 함께 수납되고,
    상기 권회 극판군은 상기 비수 전해액과는 반응하지 않는 고정 수단에 의해 용기에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 축전 디바이스.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 정극판은 상기 정극 활물질 합제가 도포되어 형성된 도포층 및 상기 도포층을 따라 남은 상기 제1 금속박의 미도포 시공부를 갖고,
    상기 부극판은 상기 부극 활물질 합제가 도포되어 형성된 도포층 및 상기 도포층을 따라 남은 상기 제2 금속박의 미도포 시공부를 갖고,
    상기 정극판의 상기 미도포 시공부와 상기 부극판의 상기 미도포 시공부가 각각 역방향으로 돌출되도록 적층되고,
    상기 정극 집전 부재는 상기 세퍼레이터를 초과하여 돌출된 상기 정극판의 상기 미도포 시공부에 용접되고,
    상기 부극 집전 부재는 상기 세퍼레이터를 초과하여 돌출된 상기 부극판의 상기 미도포 시공부에 용접되고,
    상기 용기의 개구부로부터 저부 측에 소정의 거리 이격된 위치에, 상기 용기의 전체 둘레에 걸쳐 상기 용기의 내부를 향하여 볼록하게 되는 환상 볼록부가 형성되고,
    상기 개구부에 인접하는 환상 벽 부분이 직경 방향 내측에 코킹되어 형성된 환상의 빠짐 방지부와 상기 환상 볼록부와의 사이에 다른 쪽의 극성의 단자를 구성하는 덮개 부재가 상기 용기와 전기적으로 절연된 상태로 배치되고,
    상기 고정 수단은,
    상기 환상 볼록부의 정상부보다 상기 용기의 주위벽부 측에 외주 부분이 위치하는 형상 치수를 갖고 또한 상기 환상 볼록부 가까이 배치되는 상기 정극 집전 부재 및 상기 부극 집전 부재 중 상기 덮개 부재와 전기적으로 접속되는 한쪽의 집전 부재와,
    상기 환상 볼록부 및 상기 환상 볼록부에 연속하는 상기 주위벽부의 환상 벽 부분과 상기 한쪽의 집전 부재의 상기 외주 부분과의 사이에 압축 상태로 배치된 상기 한쪽의 집전 부재와 상기 용기를 전기적으로 절연하는 전기 절연 부재에 의해 구성되는 축전 디바이스.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 용기의 저부는, 상기 용기의 상기 주위벽부에 연속하는 환상 저벽 부분과, 상기 환상 저벽 부분과 연속하고 또한 상기 덮개 부재로부터 이격되는 방향으로 팽출하는 팽출부를 구비하고,
    상기 정극 집전 부재 및 상기 부극 집전 부재 중 상기 저부와 전기적으로 접속되는 다른 쪽의 집전 부재는, 상기 환상 저벽 부분의 내측 테두리부보다 상기 용기의 상기 주위벽부 측에 외주 부분이 위치하는 형상 치수를 갖는 축전 디바이스.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 고정 수단은, 적어도 상기 권회 극판군의 외주면과 상기 용기의 내벽면을 부분적으로 또는 전체적으로 접합하는 상기 비수 전해액과는 반응하지 않는 수지 재료인 축전 디바이스.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 정극판은 상기 정극 활물질 합제가 도포되어 형성된 도포층 및 상기 도포층을 따라 남은 상기 제1 금속박의 미도포 시공부를 갖고,
    상기 부극판은 상기 부극 활물질 합제가 도포되어 형성된 도포층 및 상기 도포층을 따라 남은 상기 제2 금속박의 미도포 시공부를 갖고,
    상기 정극판의 상기 미도포 시공부와 상기 부극판의 상기 미도포 시공부가 각각 역방향으로 돌출되도록 적층되고,
    상기 정극 집전 부재는 상기 세퍼레이터를 초과하여 돌출된 상기 정극판의 상기 미도포 시공부에 용접되고,
    상기 부극 집전 부재는 상기 세퍼레이터를 초과하여 돌출된 상기 부극판의 상기 미도포 시공부에 용접되는 축전 디바이스.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 정극판은 복수의 탭 첨부의 정극판이며,
    상기 부극판은 복수의 탭 첨부의 부극판이며,
    상기 정극 집전 부재는 상기 정극판의 상기 복수의 탭과 접속되고,
    상기 부극 집전 부재는 상기 부극판의 상기 복수의 탭과 접속되는 축전 디바이스.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용기의 저부 측에 위치하는 상기 극판군 유닛의 일부분과 상기 저부 및 상기 저부에 연결되는 상기 용기의 상기 내벽면의 일부와의 사이에 상기 수지 재료가 저류되어 경화하는 축전 디바이스.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 수지 재료는 열가소성 수지 재료이며,
    상기 용기의 저부 측에 위치하는 상기 극판군 유닛의 일부분과 상기 저부 및 상기 저부에 연결되는 상기 용기의 상기 내벽면의 일부와의 사이에 상기 열가소성 수지 재료가 저류되어 경화하고,
    상기 열가소성 수지 재료에 의해, 상기 정극판의 상기 복수의 탭끼리가 접합되어 있거나 또는 상기 정극판의 상기 복수의 탭과 상기 정극 집전 부재가 또한 접합되는 축전 디바이스.
  11. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용기의 개구부 측에 위치하는 상기 극판군 유닛의 일부분과 상기 개구부 및 상기 개구부에 연결되는 상기 용기의 상기 내벽면의 일부와의 사이에 상기 수지 재료가 저류되어 경화하는 축전 디바이스.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 수지 재료는 열가소성 수지 재료이며,
    상기 용기의 개구부 측에 위치하는 상기 극판군 유닛의 일부분과 상기 개구부 및 상기 개구부에 연결되는 상기 용기의 상기 내벽면의 일부와의 사이에 상기 수지 재료가 저류되어 경화하고,
    상기 열가소성 수지 재료에 의해, 상기 부극판의 상기 복수의 탭끼리가 접합 또는 상기 부극판의 상기 복수의 탭과 상기 부극 집전 부재가 또한 접합되는 축전 디바이스.
  13. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수지 재료는 불소계 수지인 축전 디바이스.
  14. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수지 재료는 열가소성 수지 재료인 축전 디바이스.
  15. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수지 재료는 폴리프로필렌계 수지 재료 또는 폴리에틸렌계 수지 재료인 축전 디바이스.
  16. 제3항에 있어서,
    상기 고정 수단은,
    상기 정극 집전 부재의 일부와 상기 권회 극판군의 일부에 걸쳐 상기 극판군 유닛의 일단부를 체결된 상태로 둘러싸는 제1 수축 튜브와, 상기 부극 집전 부재의 일부와 상기 극판군의 일부에 걸치도록 상기 극판군 유닛의 타단부를 체결된 상태로 둘러싸는 제2 수축 튜브인 축전 디바이스.
  17. 제3항에 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 축전 디바이스는, 리튬 이온 캐패시터인 것을 특징으로 하는 축전 디바이스.
  18. 제3항에 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 축전 디바이스는, 리튬 이온 전지인 것을 특징으로 하는 축전 디바이스.
  19. 복수의 탭 첨부의 정극판과, 세퍼레이터와, 복수의 탭 첨부의 부극판을 적층하여 이루어지는 적층체가 권회되어 구성된 권회 극판군과, 상기 권회 극판군의 일단부 측에 배치되어 상기 권회 극판군에 포함되는 상기 정극판의 상기 복수의 탭과 접속된 정극 집전 부재와, 상기 권회 극판군의 타단부 측에 배치되어 상기 권회 극판군에 포함되는 상기 부극판의 상기 복수의 탭과 접속된 부극 집전 부재로 이루어지는 극판군 유닛과,
    한쪽의 단부에 개구부를 갖고 내부에 상기 극판군 유닛이 수납되는 바닥이 있는 통 형상의 용기와,
    상기 용기의 상기 개구부를 막는 덮개 부재를 준비하고,
    상기 용기의 내벽면 상에 비수 전해액과는 반응하지 않는 수지 재료를 부분적으로 도포하고,
    그 후 상기 극판군 유닛을 상기 용기의 상기 개구부로부터 삽입하고,
    상기 수지 재료를 경화시키고,
    상기 정극 집전 부재 및 상기 부극 집전 부재의 한쪽과 상기 용기를 전기적으로 접속하고,
    상기 정극 집전 부재 및 상기 부극 집전 부재의 다른 쪽과 상기 덮개 부재를 전기적으로 접속한 후 상기 덮개 부재로 상기 개구부를 밀봉하고,
    그 후 주액구로부터 상기 비수 전해액을 주입하는 축전 디바이스의 제조 방법.
  20. 복수의 탭 첨부의 정극판과, 세퍼레이터와, 복수의 탭 첨부의 부극판을 적층하여 이루어지는 적층체가 권회되어 구성된 권회 극판군과, 상기 권회 극판군의 일단부 측에 배치되어 상기 권회 극판군에 포함되는 상기 정극판의 상기 복수의 탭과 접속된 정극 집전 부재와, 상기 권회 극판군의 타단부 측에 배치되어 상기 권회 극판군에 포함되는 상기 부극판의 상기 복수의 탭과 접속된 부극 집전 부재로 이루어지는 극판군 유닛과,
    한쪽의 단부에 개구부를 갖고 내부에 상기 극판군 유닛이 수납되는 바닥이 있는 통 형상의 용기와,
    상기 용기의 개구부를 막는 덮개 부재를 준비하고,
    상기 극판군 유닛을 용기의 개구부로부터 삽입하고,
    상기 정극 집전 부재 및 상기 부극 집전 부재의 한쪽과 상기 용기를 전기적으로 접속하고,
    상기 정극 집전 부재 및 상기 부극 집전 부재의 다른 쪽과 상기 덮개 부재를 전기적으로 접속하고,
    상기 용기의 내벽면 상과 상기 권회 극판군의 일부 및 상기 탭 부분에 비수 전해액과는 반응하지 않는 열가소성 수지 재료를 상기 용기의 상기 개구부 측으로부터 배치하고,
    상기 열가소성 수지 재료에 열을 가하여 연화시키고,
    그 후 상기 열가소성 수지 재료를 상온으로 복귀시켜서 고화시키고,
    상기 덮개 부재로 상기 개구부를 밀봉하고, 그 후 주액구로부터 상기 비수 전해액을 주입하는 축전 디바이스의 제조 방법.
  21. 복수의 탭 첨부의 정극판과, 세퍼레이터와, 복수의 탭 첨부의 부극판을 적층하여 이루어지는 적층체가 권회되어 구성된 권회 극판군과, 상기 권회 극판군의 일단부 측에 배치되어 상기 권회 극판군에 포함되는 상기 정극판의 상기 복수의 탭과 접속된 정극 집전 부재와, 상기 권회 극판군의 타단부 측에 배치되어 상기 권회 극판군에 포함되는 상기 부극판의 상기 복수의 탭과 접속된 부극 집전 부재로 이루어지는 극판군 유닛과,
    한쪽의 단부에 개구부를 갖고 내부에 상기 극판군 유닛이 수납되는 바닥이 있는 통 형상의 용기와,
    상기 용기의 개구부를 막는 덮개 부재를 준비하고,
    비수 전해액과는 반응하지 않는 열가소성 수지 재료를 용기의 저부 측에 배치하고,
    상기 극판군 유닛을 상기 용기의 상기 개구부로부터 삽입하고,
    상기 용기의 저부 측에 열을 가하여 상기 열가소성 수지 재료를 연화시키고,
    상기 정극 집전 부재 및 상기 부극 집전 부재의 한쪽과 상기 용기를 전기적으로 접속하고,
    상기 열가소성 수지 재료를 상온으로 복귀시켜서 고화시키고,
    상기 정극 집전 부재 및 상기 부극 집전 부재의 다른 쪽과 상기 덮개 부재를 전기적으로 접속하고,
    상기 덮개 부재로 상기 개구부를 밀봉하고, 그 후 주액구로부터 상기 비수 전해액을 주입하는 축전 디바이스의 제조 방법.
  22. 복수의 탭 첨부의 정극판과, 세퍼레이터와, 복수의 탭 첨부의 부극판을 적층하여 이루어지는 적층체가 권회되어 구성된 권회 극판군과, 상기 권회 극판군의 일단부 측에 배치되어 상기 권회 극판군에 포함되는 상기 정극판의 상기 복수의 탭과 접속된 정극 집전 부재와, 상기 권회 극판군의 타단부 측에 배치되어 상기 권회 극판군에 포함되는 상기 부극판의 상기 복수의 탭과 접속된 부극 집전 부재로 이루어지는 극판군 유닛과,
    한쪽의 단부에 개구부를 갖고 내부에 상기 극판군 유닛이 수납되는 바닥이 있는 통 형상의 용기와,
    상기 용기의 개구부를 막는 덮개 부재를 준비하고,
    비수 전해액과는 반응하지 않는 열가소성 수지 재료를 용기의 저부 측에 배치하고,
    상기 극판군 유닛을 상기 용기의 상기 개구부로부터 삽입하고,
    상기 정극 집전 부재 및 상기 부극 집전 부재의 한쪽과 상기 용기를 전기적으로 접속하고,
    상기 용기의 저부 측에 열을 가하여 상기 열가소성 수지 재료를 연화시키고,
    그 후 상기 열가소성 수지 재료를 상온으로 복귀시켜서 고화시키고,
    상기 정극 집전 부재 및 상기 부극 집전 부재체의 다른 쪽과 상기 덮개 부재를 전기적으로 접속하고,
    상기 덮개 부재로 상기 개구부를 밀봉하고, 그 후 주액구로부터 상기 비수 전해액을 주입하는 축전 디바이스의 제조 방법.
KR1020137010451A 2010-09-24 2011-09-26 축전 디바이스 및 축전 디바이스의 제조 방법 KR20130115263A (ko)

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