WO2012039497A1

WO2012039497A1 - 蓄電デバイス及び蓄電デバイスの製造方法

Info

Publication number: WO2012039497A1
Application number: PCT/JP2011/071907
Authority: WO
Inventors: 良樹濱; 幸雄飯田; 若松　喜美; 晴紀星; 櫻井　淳; 高橋　昭夫; 秀秋上原; 美花大山
Original assignee: 新神戸電機株式会社
Priority date: 2010-09-24
Filing date: 2011-09-26
Publication date: 2012-03-29
Also published as: JPWO2012039497A1; EP2620964A1; US20130224546A1; EP2620964A4; KR20130115263A; CN103119675A; CN103119675B; JP5958340B2

Abstract

　振動に強い電気化学キャパシタを提供する。正極集電部材３９は、捲回極板群５に含まれる正極板９の未塗工部２５に溶接される。正極集電部材３９の外周部分４０は、環状凸部３ａの頂部３ｃを越える位置まで延びる形状寸法を有しており、正極集電部材３９と環状凸部３ａ及び該環状凸部に連続する周壁部の環状壁部分３ｄの間には、絶縁リング部材６３が圧縮状態で配置されている。この構成により、容器３内において、短絡を防止しながら、確実に極板群ユニットを固定している。

Description

蓄電デバイス及び蓄電デバイスの製造方法

　本発明は、蓄電デバイスに関し、特に大容量を有するリチウムイオンキャパシタ及びリチウムイオン電池等の非水電解液蓄電デバイスに関するものである。

　リチウムイオンキャパシタ及びリチウムイオン電池等の非水電解液蓄電デバイスは、エネルギー密度が高く、かつ自己放電が少なくてサイクル性能が良いという利点がある。そのため近年では、非水電解液蓄電デバイスを大型または大容量化することにより、ハイブリッド自動車や電気自動車等の自動車の電源として使用することが期待されている。自動車の電源として使用される非水電解液蓄電デバイスの中には、有底筒状の容器内に、軸芯を中心に正負極板がセパレータを介して捲回された捲回極板群を電解液とともに収容した捲回タイプの蓄電デバイスがある。従来のこの種の蓄電デバイスでは、捲回極板群を構成する正極板及び負極板から延び出たタブ（集電リード片）の先端部を例えばアルミニウム（正極）製や銅（負極）製の集電部材に接合している。

　このような構造の非水電解液蓄電デバイスに強い振動または衝撃が加わると、容器内に収容された極板群が容器に対して変位することがある。特に、自動車の電源として自動車に搭載された非水電解液蓄電デバイスでは、自動車本体に加わるまたは自動車本体が発する強い振動及び衝撃が蓄電デバイスに長時間にわたって加わることになる。そのため、上述したタブを集電部材に接合するタイプの非水電解液蓄電デバイスでは、タブと集電部材との接合が切れて、接続部の抵抗が大きくなり、その結果、非水電解液蓄電デバイスの蓄電性能が落ちる問題が生じる。なお従来の非水電解液蓄電デバイスの中には、特開２０１０－１４１２１７号公報（特許文献１）に示されるように、容器の底面側に位置する集電部材を覆うように、容器の底面にエポキシ樹脂を注入したものがある。

特開２０１０－１４１２１７号公報

　しかしながら、従来の構造では、タブを利用して極板と集電部材とを接続すると、タブは固定されているのに対して、極板を含む捲回極板群が集電部材に対して固定されない状態となっている。そのため、蓄電デバイスに外部から強い振動が継続的に加えられた場合に、容器内の捲回極板群が振動し、タブが切断される問題があった。タブが部分的に切断されてしまうと、極板群と集電部材との間の抵抗が増加するため、蓄電デバイスの性能を十分に発揮することができなくなる。

　また特許文献１に示された構造では、電気的な絶縁を目的としてエポキシ樹脂を容器の底部側に充填している。一見すると容器の底面に対して極板群が固定しているように見えるが、エポキシ樹脂は、非水電解液と反応して分解され、非水電解液の反応性を低下させる問題を生じさせることが判ってきた。そのため特許文献１に示されたエポキシ樹脂では、極板群の容器内における極板群の変位を阻止することはできない。

　本発明の目的は、極板と集電部材とを確実に固定し、外部からの振動に強い蓄電デバイスを提供することにある。

　本発明の目的は、耐震動性または耐衝撃性を高めても、蓄電デバイスとしての特性が低下しない非水電解液蓄電デバイスを提供することにある。

　本発明は、第１の金属箔に正極活物質合剤が塗布された正極板と、第２の金属箔に負極活物質合剤が塗布された負極板とを、セパレータを介して積層した積層体を捲回してなる捲回極板群と、捲回極板群の一方の端部において正極板と接続された正極集電部材と、捲回極板群の他方の端部において負極板と接続された負極集電部材とを具備してなる極板群ユニットが、一方の極性の端子を構成する有底筒状の容器内に捲回極板群内に浸潤される非水電解液とともに収納される蓄電デバイスを改良の対象とする。本発明では、捲回極板群を非水電解液とは反応しない固定手段により容器に固定する。非水電解液と反応しない固定手段を用いると、巻回極板群を容器内で固定して耐震動性または耐衝撃性を高め、しかも蓄電デバイスとしての特性が低下しない蓄電デバイスを提供することができる。

　本発明の蓄電デバイスは、極板群ユニットを構成する捲回極板群、正極集電部材及び負極集電部材と、有底筒状の容器とを備えている。捲回極板群は、第１の金属箔に正極活物質合剤が塗布されて形成された塗布層及び該塗布層に沿って残る第１の金属箔の未塗工部を有する正極板と、第２の金属箔に負極活物質合剤が塗布されて形成された塗布層及び該塗布層に沿って残る第２の金属箔の未塗工部を有する負極板とが、正極板の未塗工部と負極板の未塗工部がそれぞれ逆方向に突出するようにセパレータを介して積層した積層体を捲回して構成したものとすることができる。そして、捲回極板群の一方の端部においてセパレータを越えて突出する正極板の未塗工部に正極集電部材が溶接され、捲回極板群の他方の端部においてセパレータを越えて突出する負極板の未塗工部に負極集電部材が溶接されて、極板群ユニットが形成されている。

　容器は、一方の極性の端子を構成するものであり、容器内に極板群ユニットが収納されている。容器の開口部から底部側に所定の距離離れた位置には、容器の全周にわたって容器の内部に向かって凸になる環状凸部が形成されている。そして容器の開口部に隣接する環状壁部分が径方向内側にかしめられて形成された環状の抜け止め部と環状凸部との間に、他方の極性の端子を構成する蓋部材が容器と電気的に絶縁された状態で配置されている。

　本発明の蓄電デバイスでは、正極集電部材及び負極集電部材のうち蓋部材と電気的に接続される一方の集電部材が、環状凸部の頂部よりも容器の周壁部側に外周部分が位置する形状寸法を有し且つ環状凸部の近くに配置されている。そして環状凸部及び該環状凸部に連続する周壁部の環状壁部分と一方の集電部材の外周部分との間には、一方の集電部材と容器とを電気的に絶縁する電気絶縁部材が、圧縮状態で配置されている。

　例えば、蓋部材を正極にする場合、蓋部材と電気的に接続される集電部材は正極集電部材となる。この場合には、正極集電部材が環状凸部の頂部よりも容器の周壁部側に外周部分が位置する形状寸法を有して、環状凸部の近くに配置されることになる。電気絶縁部材は、負極を構成する容器と正極集電部材とを電気的に絶縁するため、環状凸部及び該環状凸部に連続する周壁部の環状壁部分と正極集電部材の外周部分との間に圧縮状態で配置される。

　このように構成することで、まず、蓋部材と電気的に接続される一方の集電部材の面積を広くすることができる。そのためタブを用いることなく集電部材と捲回極板群の未塗工部とを半導体レーザ溶接等により直接溶接することができ、極板群ユニットを実質的に一体のものとして扱うことが可能になる。そして、電気絶縁部材が圧縮状態で配置されることで、集電部材が容器に対して固定され、その結果、容器内で極板群ユニットが確実に固定されることになる。したがって、本発明によれば、外部からの振動が加わったとしても、容器内の極板群ユニットが大きく振動することがなくなり、振動に強い蓄電デバイスを得ることができる。

　容器の底部側の構成は任意である。ただし、容器の強度を上げるために容器の底部に、容器の周壁部に連続する環状底壁部分と、該環状底壁部分と連続し且つ蓋部材から離れる方向に膨出する膨出部とを備えるようにした場合には、正極集電部材及び負極集電部材のうち底壁部と電気的に接続される他方の集電部材を、環状底壁部分の内縁部よりも容器の周壁部側に外周部分が位置する形状寸法を有するように定めるのが好ましい。このように構成すれば、極板群ユニットは、前述の環状凸部と容器の環状底壁部分との間で挟持された状態となる。そのため外部振動に対する耐性を向上させることができる。

　本発明は、極板群ユニットと、有底筒状の容器と、蓋部材と、非水電解液とを備えた蓄電デバイスを改良の対象とする。極板群ユニットは、複数のタブ付きの正極板と、セパレータと、複数のタブ付きの負極板とを積層してなる積層体が捲回されて構成された捲回極板群と、正極集電部材と、負極集電部材とから構成されている。正極集電部材は、捲回極板群の一端側に配置されており、捲回極板群に含まれる正極板の複数のタブと接続されている。負極集電部材は、捲回極板群の他端側に配置されており、捲回極板群に含まれる負極板の複数のタブと接続されている。容器は、一方の端部に開口部を有しており、内部に極板群ユニットが収納される。容器の開口部は、蓋部材により塞がれる。容器内に収納された捲回極板群には、非水電解液が浸潤している。本発明では、非水電解液とは反応しない樹脂材料で、少なくとも捲回極板群の外周面と容器の内壁面とを接合する。捲回極板群の外周面と容器の内壁面とは、非水電解液とは反応しない樹脂材料によって、部分的に接合してもよいし、全面的に接合してもよい。このように構成すると、捲回極板群の外周面と容器の内壁面との間の樹脂材料が接着剤として機能して、容器に対して捲回極板群が変位することを防止することができる。そのため、容器に対して固定されている集電部材と、正極板のタブまたは負極板のタブとの接続が切れることがなくなる。また使用する樹脂材料は非水電解液とは反応しないため、樹脂材料からなる接合部の接合強度が低下することはない。また非水電解液の反応性が低下することも無く、蓄電デバイスの特性が低下するおそれもない。従って、本発明によれば、耐振動性または耐衝撃性を高めても、特性が低下しない蓄電デバイスを提供することができる。なお非水電解液とは反応しない樹脂材料で、少なくとも捲回極板群の外周面と容器の内壁面とを接合することは、集電部材と捲回極板群の未塗工部とを直接溶接したタブを有していない巻回極群を用いる蓄電デバイスにも適用できる。

　極板群ユニットの一部分と容器の底部等とを非水電解液とは反応しない樹脂材料でさらに接合するようにしてもよい。この場合には、容器の底部側に位置する極板群ユニットの一部分と、容器の底部及び容器の底部に繋がる容器の内壁面の一部との間に、非水電解液とは反応しない樹脂材料を溜める。そして、容器の底部及び容器の底部に繋がる容器の内壁面の一部との間の樹脂材料を硬化する。このようにすると、捲回極板群と容器とが樹脂材料により接合される面積が多くなる。また樹脂材料が硬化しているので、捲回極板群は硬化した樹脂により固定される。従って、容器に対する捲回極板群の変位をより小さくすることができる。

　樹脂材料は、極板群ユニットの一部分と容器の開口部等とを接合してもよい。この場合には、容器の開口部側に位置する極板群ユニットの一部分と開口部及び該開口部に繋がる容器の内壁面の一部との間に樹脂材料を溜めて、樹脂材料を硬化させればよい。

　非水電解液とは反応しない樹脂材料としては、フッ素系樹脂材料を用いることが好ましい。ここでフッ素系樹脂とは、フッ素を含むオレフィンを重合して得られる合成樹脂（フッ素樹脂）及びこれと同様の性質を有するフッ素を有する樹脂のことである。発明者の研究により、フッ素系樹脂は、特に非水電解液とは反応しない材料であり、しかも硬化後に非水電解液に浸漬されていても耐久性が低下しないことが判った。フッ素系樹脂は、非水電解液とは反応しないため、蓄電デバイスの特性に影響を与えることがない。そのため、フッ素系樹脂を用いて接合を実施すれば、高い耐震動性と耐衝撃性を得ることができて、しかも蓄電デバイスの特性を維持することが可能となる。また、非水電解液とは反応しない樹脂材料としては、他に例えば、ポリプロピレン系樹脂材料、ポリエチレン系樹脂材料やポリフェニレンスルファイドを用いることができる。

　本発明の蓄電デバイスを製造する場合には例えば、複数のタブ付きの正極板と、セパレータと、複数のタブ付きの負極板とを積層してなる積層体が捲回されて構成された捲回極板群と、捲回極板群の一端側に配置されて捲回極板群に含まれる正極板の複数のタブと接続された正極集電部材と、捲回極板群の他端側に配置されて捲回極板群に含まれる負極板の複数のタブと接続された負極集電部材とからなる極板群ユニットを予め用意する。また、一方の端部に開口部を有して内部に極板群ユニットが収納される有底筒状の容器及び容器の開口部を塞ぐ蓋部材を予め用意する。そしてまず容器の内壁面上に非水電解液とは反応しない樹脂材料を部分的に塗布する。その後極板群ユニットを容器の開口部から挿入して、樹脂材料を硬化させる。そして、正極集電部材及び負極集電部材の一方と容器とを電気的に接続し、正極集電部材及び負極集電部材の他方と蓋部材とを電気的に接続する。電気的な接続が完了したら、蓋部材で開口部を封止し、その後注液口から非水電解液を注入する。このように製造すると、極板群ユニットを容器の開口部から挿入するときに、容器の内壁面上に塗布された樹脂材料が極板群ユニットの外周面と接触して、容器の内壁面と極板群ユニットの外周面との間に樹脂材料が引き延ばされて広がった状態になる。容器の内壁面上に塗布する樹脂材料の量を多くした場合には、容器の底部側に位置する極板群ユニットの一部分の周囲まで樹脂材料が掻き落とされる。そして掻き落とされた樹脂材料は、容器の底部及び容器の底部に繋がる容器の内壁面の一部との間に溜まることとなる。その結果、容器の内壁面と極板群ユニットの外周面との間及び容器の底部及び容器の底部に繋がる容器の内壁面の一部との間を、非水電解液とは反応しない樹脂材料で確実に接合することができる。

　極板群と容器とを非水電解液とは反応しない樹脂材料で接合する代わりに、集電部材の一部と捲回極板群の一部とに跨がる部分を、非水電解液と反応しない材料で形成した収縮チューブにより締め付けられた状態で囲繞するように構成してもよい。具体的には、正極集電部材の一部と捲回極板群の一部とに跨がる部分を、非水電解液と反応しない材料で形成した第１の収縮チューブにより締め付けられた状態で囲繞し、負極集電部材の一部と捲回極板群の一部とに跨がる部分を、非水電解液と反応しない材料で形成された第２の収縮チューブにより締め付けられた状態で囲繞する。このように構成すると、集電部材の一部と捲回極板群の一部とに跨がる部分が、収縮チューブにより締め付けられるので、捲回極板群の端部にあるタブが、集電部材から離れない状態となる。従って、集電部材と、正極板または負極板のタブとの接続が切れにくくなる。特に、捲回極板群の中に、使用前処理により正極板または負極板に吸蔵される金属の層を配置する場合には、吸蔵された金属が存在していた捲回極板群中の部分には隙間が生じることになる。捲回極板群の中に隙間が生じると極板群の捲回が緩くなるため、極板群を構成する積層体の各ターンがずれやすくなり、各ターンが容器に対して変位しやすくなる。しかしながら、集電部材の一部と捲回極板群の一部とに跨がる部分を、非水電解液と反応しない材料で形成した収縮チューブにより締め付けると、捲回極板群を構成する積層体の各ターンが収縮チューブにより圧迫されるので、捲回極板群の中に生じた隙間がなくなる。従って、捲回極板群を構成する積層体の各ターンが容器に対して変位することを防止することができ、集電部材と、正極板のタブまたは負極板のタブとの接続が切れにくくなる。

　なお正極集電部材の一部と捲回極板群の一部とに跨がる部分を、非水電解液と反応しない材料で形成した第１の収縮チューブにより締め付けられた状態で囲繞し、負極集電部材の一部と捲回極板群の一部とに跨がる部分を、非水電解液と反応しない材料で形成された第２の収縮チューブにより締め付けられた状態で囲繞することは、集電部材と捲回極板群の未塗工部とを直接溶接したタブを有していない蓄電デバイスにも適用できる。

　非水電解液とは反応しない樹脂材料として、熱可塑性樹脂を用いてもよい。熱可塑性樹脂を用いると、溶剤系や２液性の樹脂材料を用いる場合に比べて、加熱と冷却によりすばやく軟化および固化できるため、蓄電デバイスを容易に製造することができるため、生産性に優れる。

　熱可塑性で非水電解液とは反応しない樹脂材料としては、ポリプロピレン、ポリエチレンおよびそれらの含有率が高い樹脂を用いることが好ましい。発明者の研究により、オイルやワックスなどの添加剤は非水電解液と反応し、溶出したり、耐久性が低下することが判った。ポリプロピレン、ポリエチレンおよびそれらの含有率が高い樹脂は、非水電解液とは反応しないため、蓄電デバイスの特性に影響を与えることがない。そのため、ポリプロピレン、ポリエチレンおよびそれらの含有率が高い樹脂を用いて接合を実施すれば、生産性に優れ、高い耐震動性と耐衝撃性を得ることができて、しかも蓄電デバイスの特性を維持することが可能となる。なお、非水電解液とは反応しない樹脂材料としては、他に例えば、ポリフェニレンスルファイドを用いることができる。

　正極板及び負極板がそれぞれ複数のタブを有している場合には、正極板のタブ同士を接合または正極板のタブと正極集電部材とを非水電解液とは反応しない熱可塑性樹脂材料でさらに接合するようにしてもよい。あるいは負極板のタブ同士を接合または負極板のタブと負極集電部材とを非水電解液とは反応しない熱可塑性樹脂材料でさらに接合するようにしてもよい。この場合には、捲回群のタブで樹脂材料を軟化させた後、樹脂材料を固化することで、タブ同士またはタブと集電部材とを簡単に接合することができる。このようにすると、タブが樹脂材料に包まれた形状で固定されるため、タブが切れるのを防ぐことができる。

　このような蓄電デバイスを製造する場合には、複数のタブ付きの正極板と、セパレータと、複数のタブ付きの負極板とを積層してなる積層体が捲回されて構成された捲回極板群と、捲回極板群の一端側に配置されて捲回極板群に含まれる正極板の複数のタブと接続された正極集電部材と、捲回極板群の他端側に配置されて捲回極板群に含まれる負極板の複数のタブと接続された負極集電部材とからなる極板群ユニットを予め用意する。また、一方の端部に開口部を有して内部に極板群ユニットが収納される有底筒状の容器と、容器の開口部を塞ぐ蓋部材を予め用意する。

　そしてまず、極板群ユニットを容器の開口部から挿入する。次に正極集電部材及び負極集電部材の一方と容器とを電気的に接続し、正極集電部材及び負極集電部材の他方と蓋部材とを電気的に接続する。そして容器の内壁面上と捲回極板群の一部およびタブ部分とに非水電解液とは反応しない熱可塑性樹脂材料を容器の開口部側から容器内に配置する。その後熱可塑性樹脂材料に熱をかけ軟化させ、熱可塑性樹脂材料を常温に戻して固化させる。最後に蓋部材で開口部を封止し、その後注液口から非水電解液を注入する。このように製造すると、熱可塑性樹脂の加熱及び放熱だけで、容器の内壁面と極板群ユニットの間およびタブ間を、非水電解液とは反応しない樹脂材料で確実に接合することができる。

　また本発明の蓄電デバイスを製造する場合には、まず非水電解液とは反応しない熱可塑性樹脂材料を容器の底部側に配置してもよい。この場合には、極板群ユニットを容器の開口部から容器内に挿入し、容器の底部側に熱を加えて熱可塑性樹脂材料を軟化させる。そして、正極集電部材及び負極集電部材の一方と容器とを電気的に接続し、非水電解液とは反応しない熱可塑性樹脂材料を常温に戻して固化させる。その後正極集電部材及び負極集電部材の他方と蓋部材とを電気的に接続し、最後に蓋部材で開口部を封止し、その後注液口から非水電解液を注入する。

　非水電解液とは反応しない熱可塑性樹脂材料を容器の底部側に配置してもよい。この場合には、極板群ユニットを容器の開口部から挿入し、正極集電部材及び負極集電部材の一方と容器とを電気的に接続する。そして、容器の底部側に熱をかけて非水電解液とは反応しない熱可塑性樹脂材料を軟化させ、非水電解液とは反応しない熱可塑性樹脂材料を常温に戻して固化させる。次に正極集電部材及び負極集電部材体の他方と蓋部材とを電気的に接続し、最後に蓋部材で開口部を封止し、その後注液口から非水電解液を注入する。

（ａ）は本発明をリチウムイオンキャパシタに適用した第１の実施の形態の平面図であり、（ｂ）は図１（ａ）のＩＢ－ＩＢ線断面図である。本発明の捲回極板群の展開図を示す図である。（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施の形態で使用する正極板及び負極板の例を示す図である。（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施の形態で使用する金属リチウム支持部材の例を示す図である。第１の実施の形態で使用する正極集電部材の例を示す図である。本発明の負極集電部材の例を示す図である。第１の実施の形態の捲回極板群と、正極集電部材及び負極集電部材の組み合わせを示す図である。（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施の形態において集電部材と極板の溶接の様子を示す図である。（ａ）は、図１（ｂ）の符号Ａを付した領域を拡大して示した断面図であり、（ｂ）は、図１（ｂ）の符号Ｂを付した領域を拡大して示した断面図である。図１（ｂ）の符号Ｃを付した領域を拡大して示した断面図である。極板群ユニットを容器に収納し、容器蓋で密封する様子を示した図である。本発明をリチウムイオンキャパシタに適用した場合の第２の実施の形態の部分断面図である。捲回極板群を捲回する前の状態を模式的に示す図である。（Ａ）及び（Ｂ）は本発明をリチウムイオンキャパシタに適用した場合の第３の実施の形態の部分断面図である。振動試験の条件を示す図である。振動試験の結果を示す図である。振動試験の結果を示す図である。振動試験の振動方向を示す図である。本発明をリチウムイオンキャパシタに適用した場合の第４の実施の形態の部分断面図である。捲回極板群を捲回する前の状態を模式的に示す図である。本発明をリチウムイオンキャパシタに適用した場合の第５の実施の形態の部分断面図である。振動試験の条件を示す図である。振動試験の結果を示す図である。振動試験の結果を示す図である。振動試験の振動方向を示す図である。本発明をリチウムイオンキャパシタに適用した場合の第６の実施の形態の部分断面図である。

　以下、図面を参照して、本発明を円筒状リチウムイオンキャパシタに適用した第１の実施の形態について説明する。

（第１の実施の形態構成）
＜全体構成＞
　図１（ａ）は正極を上にした状態の第１の実施の形態のリチウムイオンキャパシタ１（以下、キャパシタ１と略称する。）の平面図であり、（ｂ）は図１（ａ）のＩＢ－ＩＢ線断面図である。なお図１（ｂ）には、捲回極板群５の断面形状は図示を省略してあり、また断面部分を示すハッチングも省略してある。キャパシタ１は、ニッケルメッキが施されたスチール製の有底円筒状の容器（缶）３を有している。容器３内には、捲回極板群５と正極集電部材３９及び負極集電部材４５の組み合わせからなる極板群ユニット２が収納されている。図１（ｂ）及び図２に示すように、捲回極板群５は、中空円筒状のポリプロピレン製軸芯７に帯状の正極板９および負極板１１が第１のセパレータ１３及び第２のセパレータ１５を介して捲回されて構成されている。ドーピング前の捲回極板群５内には、図２に示すように金属リチウムを含む金属リチウム支持部材１７が配置されている。正極板９は、２枚の分割正極板９Ａ,９Ｂから構成されている。第１及び第２のセパレータ１３，１５としては、クラフト紙等の多孔質基材を用いることができる。

　また、図１（ｂ）に示すように、正極集電部材３９の外周部分４０は、環状凸部３ａの頂部３ｃを越える位置まで延びる形状寸法を有している。正極集電部材３９と環状凸部３ａ及び該環状凸部に連続する周壁部の環状壁部分３ｄの間には、絶縁リング部材６３が圧縮状態で配置されている。本実施の形態では、正極集電部材３９及び絶縁リング部材６３により固定手段が構成されている。

　また、図１（ｂ）に示すように、容器３の底部は、容器３の強度を高めるために、環状底壁部分７１と膨出部７３とを備えている。そして負極集電部材４５は、環状底壁部分７１の内縁部よりも容器３の周壁部側に外周部分４６が位置する形状寸法を有している。したがって、負極集電部材４５は、窪み４７だけでなく、外周部分４６も容器３と接することになり、極板群ユニット２をバランス良く、確実に固定することができる。なお、窪み４７を容器の底部（膨出部７３）と電気的に接続させるためのスポット溶接工程で通電させる際に、環状底壁部分７１と負極集電部材４５の外周部分４６で分流を起こさないようにするために、本実施の形態では、負極集電部材４５は、絶縁部材７５を介して環状底壁部分７１と接している。また、絶縁部材７５を介することで、容器３のニッケルメッキが剥がれることを防止することもできる。

＜正極板＞
　正極板９を構成する分割正極板９Ａ，９Ｂは、長さ寸法を除いて同じ構造を有している。図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、分割正極板９Ａ，９Ｂは、例えば、アルミニウム箔（正極集電体）１９の両面に、正極活物質合剤２１が塗着されて構成されている。なお本願明細書において、アルミニウム箔はアルミニウム合金箔を含むものである。正極活物質合剤２１としては、例えば、活性炭と、アクリル系バインダからなる結着剤と、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）からなる分散剤との混合物を用いることができる。アルミニウム箔１９は、多数の貫通孔が形成されて正極活物質合剤が塗布される塗工部２３と、塗工部２３の長手方向に沿って形成されて貫通孔が形成されていない未塗工部２５を有している。塗工部２３に該塗工部の幅方向の長さに満たない長さで正極活物質合剤２１が塗着されている。すなわち、正極活物質合剤２１の塗布層に沿ってアルミニウム箔の未塗工部２５が露出した状態で残されている。

＜負極板＞
　負極板１１も図３（ａ）及び（ｂ）に示す分割正極板９Ａ及び９Ｂと同様の構造を有している。すなわち、負極板１１は、銅箔（負極集電体）２７の両面に負極活物質合剤２９が塗着された構造を有している。なお本願明細書において、銅箔は、純銅箔だけでなく銅合金箔も含むものである。負極活物質合剤２９としては、例えば、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な非晶質炭素と、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）からなる結着剤と、アセチレンブラック等の導電助材との混合物を用いることができる。銅箔２７は、多数の貫通孔が形成された塗工部３１と、塗工部３１の長手方向に沿って形成されて貫通孔が形成されていない未塗工部３３を有している。塗工部３１には、該塗工部３１の幅方向の長さに満たない長さで負極活物質合剤２９が塗着されている。すなわち、負極活物質合剤２９の塗布層に沿って銅箔の未塗工部３３が露出した状態で残されている。

＜金属リチウム支持部材＞
　金属リチウム支持部材１７は、負極板１１の負極活物質（本例では非晶質炭素）にリチウムイオンを吸蔵（ドープ）させるためのものである。図４（ａ）、（ｂ）に示すように、金属リチウム支持部材１７は、薄板状の金属リチウム３５と、２枚の銅箔（支持体）３７，３７とで構成されている。銅箔３７，３７は、負極板１１を構成する銅箔２７と同じものを所定寸法に切断して用いることができる。銅箔３７，３７には、多数の貫通孔が形成されており（図示せず）、金属リチウム３５は、２枚の銅箔３７の多数の貫通孔が形成された部分に接触するようにして２枚の銅箔３７，３７間に挟持されている。

＜捲回極板群＞
　図２に示すように、捲回極板群５は、正極板９（分割正極板９Ａ，９Ｂ）と負極板１１とが、直接接触しないように、２枚のセパレータ１３，１５を介して、軸芯７を中心として断面渦巻き状に捲回されて構成されている。そして、捲回極板群５の径方向の中央領域には、金属リチウム支持部材１７の捲回層が位置するように金属リチウム支持部材１７が負極板１１上に配置されている。正極板９と負極板１１は、それぞれの未塗工部（未塗工部２５と３３）が逆方向にセパレータ１３，１５よりも外側に突出するように配置されている。なお、捲回極板群５の捲回終端部は、捲き解けを防止するために、粘着テープを捲回終端部と捲回極板群の外周面とに跨がって貼り付けることで固定されている。

＜正極集電部材＞
　正極集電部材３９は、アルミニウム（アルミニウム合金を含む）からなり、図５に示す通り、中心部分に円形の孔４１が形成されたリング形状を有している。図１（ｂ）に示すように、孔４１は、正極集電部材３９が捲回極板群５の中心からずれないようにするために、軸芯７の上端に嵌る直径を有している。正極集電部材３９は、捲回極板群５に含まれる正極板９の未塗工部２５に溶接される。そこで図７に示すように、捲回極板群５の正極板９の未塗工部２５が位置する側の上方から正極集電部材３９を捲回極板群５に向かって近付け、正極板９のアルミニウム箔１９の未塗工部２５の上に、正極集電部材３９を載せる。そして後述するレーザ溶接により、未塗工部２５と正極集電部材３９とを溶接する。レーザ溶接のために、正極集電部材３９には、捲回極板群５と接する方向に向かって凸となり、捲回極板群５から離れる方向に向かって開くよう溶接用凹部を構成する溝４３が４本設けられている。これらの溝４３は、プレス加工によって形成されており、正極集電部材３９の仮想中心点を中心として、放射状に直線的に延びている。なお、図７において正極集電部材３９に溶接された正極端子部４４Ａは、図１（ｂ）に示した容器蓋５５に溶接されるものである。なお図１（ｂ）に示すように、組立の際には、正極集電部材３９の外周縁部には、容器３と電気的に絶縁するためのゴム製の絶縁リング部材が装着される。

＜負極集電部材＞
　負極集電部材４５は、ニッケルまたは銅にニッケルメッキを施した金属材料のいずれかで形成されている。本実施の形態では、銅にニッケルメッキを施した金属材料で負極集電部材４５を形成した。図６に示す通り、負極集電部材４５は、中心部分に円形の窪み４７が形成された円盤形状を有している。窪み４７は、軸芯７の下端を収納するように形成されている。図７に示す通り、負極集電部材４５は、捲回極板群５の負極板１１の銅箔の未塗工部３３が位置する側から、捲回極板群５に近付けられて、銅箔２７の未塗工部３３上に載せられる。そして負極集電部材４５と銅箔２７の未塗工部３３とはレーザ溶接される。負極集電部材４５にも、正極集電部材３９と同様に、捲回極板群５に向かって凸となり捲回極板群５から離れる方向に向かって開くように溶接用凹部を構成する溝４９が４本設けられている。これらの溝４９は、プレス加工によって形成されており、負極集電部材４５の仮想中心点を中心として放射状に直線的に延びている。

＜捲回極板群と集電部材の溶接＞
　捲回極板群５の未塗工部２５及び３３と集電部材（正極集電部材３９及び負極集電部材４５）の溶接には、レーザ光を用いる。本実施の形態では、レーザ溶接装置として、レーザ光を連続的に発生する直接集光型半導体レーザ装置（ＤＬＬ・図示せず）を用いた。負極集電部材４５を溶接する場合を例にして説明すると、直接集光型半導体レーザ装置を用いて、レーザ光を負極集電部材４５の溝部４９に沿って負極集電部材４５の外周側から中心部に向かって連続照射して負極集電部材４５を局部的に溶融し、溶融金属により負極板の銅箔の未塗工部３３及び支持体３７の端部と負極集電部材４５とを溶接する。本実施の形態のように、直接集光型半導体レーザ装置を用いてレーザ溶接を行うと、負極集電部材を効率的に溶融させることができて、確実に溶接を行うことが可能になり、溶接部の抵抗が大きくなることを確実に防止できる。なお、直接集光型半導体レーザ装置の代わりに、ファイバ導光型半導体レーザ装置を用いても同様に良好な溶接結果を得ることができる。

　図８（ａ）及び（ｂ）は、溝４３と直行する方向に、正極集電部材３９及び正極板９のアルミニウム箔の未塗工部２５を断面にして示した溶接前の断面図と溶接後の断面図である。図８（ａ）に示す溶接を行う前の状態では、正極集電部材３９の溝４３を形成したために形成された山形の凸条の先端部によって、アルミニウム箔からなる正極集電板が変形している。そして図８（ｂ）に示す溶接が完了した状態では、正極集電部材３９の溝４３の底部の部分が溶融し、溶融金属により正極板９のアルミニウム箔の未塗工部２５と正極集電部材３９とが溶接されている。

　負極集電部材４５と負極板１１の未塗工部３３の溶接も同様に行われる。すなわち、負極集電部材４５が溶融し、溶融金属により負極板１１の未塗工部３３と負極集電部材４５とが溶接される。なお、後述するように、負極集電部材４５には、金属リチウム支持部材１７を構成する支持体３７，３７の端部も同様にして溶接されている。

　図９（ａ）は、図１に符号Ａを付した領域を拡大して示した断面図である。図９（ａ）は、軸芯７付近に溶融金属が延びるように、正極集電部材３９と正極未塗工部２５とが溶接されている様子を示している。図９（ｂ）は、図１に符号Ｂを付した領域を拡大して示している。この図は、容器３の壁面付近において、正極集電部材３９とアルミニウム箔の未塗工部２５が溶接されている状態を示している。両図において、一部の部材は図示を省略してあり、また、捲回極板群の層の数は実際のものとは異なるように示してある。本実施の形態では、容器３側から中心に向かう方向にレーザ光を移動させて溶接を行っている。その結果、図９（ｂ）に示した通り、溶融金属５１が硬化して形成される溶接ビードは、軸芯側に延びるように形成される。そのため捲回極板群５の最外周面を越えて容器側に向かって溶融金属５１が延びることがない。その結果、容器３の壁面に硬化した溶融金属５１が接触して、短絡が発生することはない。

　図１０は、図１に符号Ｃを付した領域を拡大して示した断面図である。図１０は、負極集電部材４５と銅箔の未塗工部３３が溶接されている様子を示している。図１０には、軸芯７や溶融金属５３などの一部の部材については、図示を省略してあり、また、捲回極板群の層の数も実際とは異なって示してある。図１０から明らかなように、本実施の形態では、銅箔の未塗工部３３だけでなく、金属リチウム支持部材１７を構成する支持体３７，３７も負極集電部材４５に溶接されている。支持体３７，３７の端部のセパレータからの突出長さは、未塗工部３３がセパレータ１３，１５から突出する長さよりも長くなるように支持体３７，３７の端部が構成されている。このように構成することにより、負極集電部材４５と支持体３７，３７の溶接がより確実になり、溶接部の抵抗値を上げることなく金属リチウム３５の吸蔵を確実に行うことができる。また、支持体３７，３７も溶接されているため、金属リチウム３５が吸蔵された後に、残存する支持体３７，３７が落下することを防ぐこともできる。

＜捲回極板群の容器への収納＞
　図１１に示すように、集電部材を溶接した捲回極板群５、すなわち、極板群ユニット２は、容器３へ収納される。極板群ユニット２を収納した状態で、負極集電部材４５の窪み４７と、容器の底部（膨出部７３）はスポット溶接により溶接され、電気的に接続されている。

　正極集電部材３９の外周縁部には、正極集電部材と容器３とを電気的に絶縁するための絶縁リング部材６３が取り付けられている。容器３には、開口部近傍において、絞り加工が施され、図１（ｂ）に示すように、極板群ユニット２は容器３内で固定される。

　正極集電部材３９の上方には、正極端子を構成する容器蓋５５が配置される。容器蓋５５は、正極集電部材３９の上に配置された蓋本体５７と、この蓋本体５７と組み合わされる蓋キャップ５９とから構成されている。蓋本体５７は、アルミニウムにより形成されており、蓋キャップ５９は、容器３と同様にニッケルメッキが施されたスチールにより形成されている。蓋キャップ５９は、環状の平坦部５９ａと、平坦部５９ａの中央部から突出する凸部５９ｂとを有している。容器蓋５５は、蓋キャップ５９の平坦部５９ａの外周部が蓋本体５７の縁部にカーリング加工が施されて（かしめられて）構成されている。蓋キャップ５９の凸部５９ｂと蓋本体５７との間には、空隙部６１が形成されている。

　正極集電部材３９の上面には、リボン状のアルミニウム箔を積層した２本の正極端子部のうち１本の正極端子部４４Ａの一端が接合されている。正極端子部のもう１本の正極端子部４４Ｂは、容器蓋５５を構成する蓋本体５７の外底面に溶接されている。また、２本の正極端子部４４Ａ，４４Ｂの他端同士も接合される。これにより、蓋本体５７は、捲回極板群５の一方の極板（正極板９）と電気的に接続される。

　上述のように、絞り加工が施された容器には、環状凸部３ａが形成されており、容器蓋５５は、その上に、容器蓋５５と容器３を電気的に絶縁するための絶縁部材６５を介して配置される。そして、環状壁部分３ｂは、容器蓋５５に近づくようにカーリング加工（かしめ加工）されている。その結果、カーリング加工された環状壁部分３ｂと環状凸部３ａとの間に、容器蓋５５が絶縁部材６５を介して挟まれた状態で固定される。これにより、キャパシタ１の内部は密封される。なお、絶縁リング部材６３と絶縁部材６５は一体化されているものを使用して部品点数を減らすこともできる。

　容器３内には、極板群ユニット２全体を浸潤可能な量の非水電解液（不図示）が注液されている。非水電解液には、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）とを体積比３０：５０：２０の割合で混合した溶媒中にリチウム塩として６フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）を溶解した溶液を用いることができる。

　図１２は、本発明を円筒型リチウムイオンキャパシタに適用した第２の実施の形態をその長手方向に沿って切断した状態を示す断面図である。なお図１２においては、リチウムイオンキャパシタの構成部材の一部の図示を省略してある。本実施の形態の円筒型リチウムイオンキャパシタ１０１は、容器１０３と、容器蓋１５５と、極板群ユニット１０２とを備えている。容器１０３は、ニッケルメッキが施されたスチール材料により一方の端部が開口した有底円筒形状を有している。容器１０３の開口部１０４は、容器蓋１５５により塞がれている。本実施の形態の容器蓋１５５は、絶縁性および耐熱性を有する樹脂製ガスケット１９１を介して容器１０３の上部にかしめられている。このため、円筒型リチウムイオンキャパシタ１０１の内部は密封されている。また、容器１０３内には、極板群ユニット１０２の捲回極板群１０５全体を浸潤可能な量の非水電解液（図示せず）が注液されている。本実施の形態では、非水電解液としてエチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネートとの混合溶媒中に６フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ₆）を電解質として溶解した溶液を用いている。極板群ユニット１０２は、捲回極板群１０５と、正極集電部材（第１の集電部材）１３９と、負極集電部材（第２の集電部材）１４５とを備えている。なお、図１１においては理解を容易にするため、リチウムイオンキャパシタの一部の寸法を誇張して示している。

　図１３は、捲回極板群１０５を捲回する前の状態を模式的に示す図である。捲回極板群１０５は、帯状の正極板１０９と帯状の負極板１１１とを、２枚のセパレータ１１３及び１１５を介して中空円筒状の軸芯１０７を中心として渦巻き状に捲回することにより構成されている。本実施の形態の正極板１０９は、正極集電板としてのアルミニウム箔の両面に、活性炭を含む正極合剤を略均質に塗布した２つの分割正極板１０９Ａ及び１０９Ｂとから構成されている。分割正極板１０９Ａ及び１０９Ｂは、捲回方向に所定の間隔をあけて並んでおり、捲回方向の長さ寸法を除いて同じ構造を有している。アルミニウム箔の長手方向の一方の辺側には、正極合剤が塗装されていない未塗工部１２５が形成されている。未塗工部１２５は、櫛歯状に切り欠かれており、切り欠かれた残部により、正極リード片すなわちタブ１２６が形成されている。負極板１１１は、負極集電板としての圧延銅箔の両面に、負極活物質としてリチウムイオンを吸蔵または放出可能な炭素粉末を含む負極合剤を略均質に塗布した構成となっている。銅箔の長手方向の一方の辺側には、負極合剤が塗装されていない未塗工部が形成されている。未塗工部は、櫛歯状に切り欠かれており、切り欠かれた残部により、負極リード片すなわちタブ１３０が形成されている。負極側のタブ１３０は、正極側のタブ１２６が形成された辺側とは反対側の辺に形成されている。図１２においては、容器蓋１５５側に複数の正極側のタブ１２６が位置し、容器１０３の底部側に複数の負極側のタブ１３０が位置している。なお図１３には、負極側のタブ１３０は示されていない。本実施の形態の負極板１１１には、分割正極板１０９Ａ及び１０９Ｂの間に対応する位置に、金属リチウム板（金属リチウム）１３５が配置されている。金属リチウム板１３５は、捲回極板群１０５を捲回したときに、分割正極板１０９Ａ及び１０９Ｂとセパレータを介して対向しない位置に配置されている。なお金属リチウム板１３５が配置される位置は、捲回極板群１０５を捲回したときに、捲回極板群１０５の径方向の中央領域に、金属リチウム板１３５の捲回層が位置するように定められている。なお、金属リチウム板１３５は圧力を加えると粘性を持つため、負極板１１１に予め圧接により固定することもできる。

　セパレータ１１３及び１１５には、クラフト紙等のセルロース系の多孔質基材が用いられている。本実施の形態においては、捲回極板群１０５の外周面は、セパレータ１１３または１１５の端部により覆われており、その端部は、巻解けを防止するために図示しない粘着テープにより固定されている。軸芯１０７はポリプロピレン樹脂により形成されている。なお、正極板１０９、負極板１１１及びセパレータ１１３または１１５の詳細な構成については、本発明の要旨とは関係しないので、説明を省略する。

　容器蓋１５５と捲回極板群１０５の端部との間には、正極板１０９からの電位を集電するための複数の正極側のタブ１２６が接続されたアルミニウム製のリング状の正極集電部材１３９が捲回極板群１０５の端部に隣接して配置されている。正極集電部材１３９は軸芯１０７の上端部に嵌着されている。正極集電部材１３９の周囲から一体に張り出している環状部の外周面には、分割正極板１０９Ａ及び１０９Ｂのタブ１２６の先端部が超音波溶接で接合されている。また、容器１０３の底部と捲回極板群１０５の端部との間には、複数の負極側のタブ１３０が接続された銅製のリング状の負極集電部材１４５が、捲回極板群１０５の端部に隣接するように配置されている。負極集電部材１４５の内周面には軸芯１０７の下端部が嵌着されている。負極集電部材１４５の環状部の外周面には、負極板１１１のタブ１３０の先端部が超音波溶接で接合されている。なお、正極集電部材１３９及び負極集電部材１４５の詳細な構成については、本発明の要旨とは関係しないので、説明を省略する。

　図１２に示すように、本実施の形態のリチウムイオンキャパシタでは、捲回極板群１０５の外周面と容器１０３の内壁面とがフッ素系樹脂Ｆにより接合されている。本実施の形態で使用したフッ素系樹脂は、信越化学工業株式会社がＳＩＦＥＬ６６０の製品名で販売するものを用いた。このフッ素系樹脂は、非水電解液とは反応しない。またこのフッ素系樹脂Ｆは、非水電解液とは反応しないため、リチウムイオンキャパシタの特性に影響を与えない。そして容器１０３と捲回極板群１０５とを接合するのに十分な接着能力を有している。従って、捲回極板群１０５の外周面と容器１０３の内壁面との間を接合するフッ素系樹脂Ｆが、容器１０３に対して捲回極板群１０５が大きく変位することを防止する。なお、容器１０３内のフッ素系樹脂Ｆは、加熱することにより比較的短い時間で硬化し、しかも硬化後に非水電解液に浸漬されていても耐久性が低下しない。このように接合すると、容器１０３に対して捲回極板群１０５が変位しない状態になるので、正極集電部材１３９と正極側のタブ１２６との接合及び負極集電部材１４５と負極側のタブ１３０との接合が切れることがなくなる。

　特に本実施の形態においては、金属リチウム板１３５を捲回極板群１０５中に配置している。この金属リチウム板１３５は、使用前処理においてイオン化して負極板１１１の負極活物質に吸蔵される。そのため本実施の形態のリチウムイオンキャパシタでは、捲回された捲回極板群１０５中の金属リチウム板１３５が配置されていた部分に隙間が生じる。捲回極板群１０５の中に隙間が生じると捲回極板群１０５の捲回が緩くなるため、捲回極板群１０５を構成する積層体の各ターンがずれやすくなり、各ターンが容器１０３に対して変位しやすくなる。捲回極板群１０５を構成する積層体の各ターンのうち、軸芯１０７に近い内側のターンについては、軸芯１０７が容器１０３に固定されているため、容器１０３に対して大きく変位することはない。従って軸芯１０７に近い内側のターンは、容器１０３に固定されている正極集電部材１３９及び負極集電部材１４５に対して大きく変位することがないので、軸芯１０７に近い内側のターンの正極側のタブ１２６と正極集電部材１３９との接合及び軸芯１０７に近い内側のターンの負極側のタブ１３０と負極集電部材１４５との接合は、切れ難い状態になっている。しかしながら、軸芯１０７から遠い外側のターンは、容器１０３に対して大きく変位することとなるため、軸芯１０７から近い内側のターンよりも、正極側のタブ１２６と正極集電部材１３９との接合及び負極側のタブ１３０と負極集電部材１４５との接合が切れやすい。本実施の形態のリチウムイオンキャパシタでは、容器１０３の底部側に位置する極板群ユニット１０２の一部分、即ち負極集電部材１４５及び捲回極板群１０５の一部と、容器１０３の底部及びこの底部に繋がる容器１０３の内壁面の一部との間に、フッ素系樹脂Ｆが溜まって硬化している。従って、容器１０３に対して変位しやすい外側のターンの積層体がフッ素系樹脂Ｆにより容器１０３にさらに固定されているので、容器１０３に固定されている正極集電部材１３９と外側のターンの正極側のタブ１２６との接合及び容器１０３に固定されている負極集電部材１４５と外側のターンの負極側のタブ１３０との接合が切れることがない。

　なお、本実施の形態においては、捲回極板群１０５の外周面と容器１０３の内壁面とをフッ素系樹脂Ｆにより全面的に接合しているが、容器１０３内での捲回極板群１０５の変位を十分に規制することができるのであれば、捲回極板群１０５の外周面と容器１０３の内壁面とを、フッ素系樹脂Ｆにより部分的に接合するようにしてもよい。また、捲回極板群１０５の外周面と容器１０３の内壁面との接合のみで、容器１０３内での捲回極板群１０５の変位を十分に規制することができるのであれば、負極集電部材１４５及び捲回極板群１０５の一部と、容器１０３の底部及びこの底部に繋がる容器１０３の内壁面の一部との間に、フッ素系樹脂Ｆを存在させなくてもよい。

　本実施の形態のリチウムイオンキャパシタを製造するには、極板群ユニット１０２と、容器１０３と、容器蓋１５５とを予め用意しておく。極板群ユニット１０２、容器１０３及び容器蓋１５５の製造方法としては、特開２０１０－１４１２１７号公報等に記載の公知の製造方法を採用することができるが、本発明の要旨とは関係ないので説明を省略する。まず、容器１０３の内壁面上に非水電解液とは反応しないフッ素系樹脂Ｆを開口部１０４付近に部分的に塗布する。その後、極板群ユニット１０２を容器１０３の開口部１０４から挿入する。極板群ユニット１０２を容器１０３の開口部１０４から挿入するときに、容器１０３の開口部１０４付近の内壁面上に塗布されたフッ素系樹脂Ｆは、極板群ユニット１０２の捲回極板群１０５の外周面と接触して、容器１０３の内壁面と捲回極板群１０５の外周面との間にフッ素系樹脂Ｆが引き延ばされて広がっていく。また、容器１０３の開口部１０４付近の内壁面上に塗布するフッ素系樹脂Ｆの量を多くした場合には、容器１０３の底部側に位置する極板群ユニット１０２の一部分、即ち負極集電部材１４５及び捲回極板群１０５の底部側の端部にまでフッ素系樹脂Ｆが掻き落とされる。次にフッ素系樹脂Ｆを硬化させる。そして、極板群ユニット１０２の負極集電部材１４５と容器１０３とを電気的に接続し、正極集電部材１３９と容器蓋１５５とを電気的に接続する。最後に、容器蓋１５５で開口部１０４を封止し、注液口から非水電解液を注入する。

　上記実施の形態では、フッ素系樹脂を用いたが、非水電解液と反応しない樹脂材料としては、ポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリフェニレンスルファイド等を用いることもできる。

　図１４（Ａ）は、本発明の第３の実施の形態の円筒型リチウムイオンキャパシタ２０１を長手方向に沿って切断した断面の部分断面図であり、（Ｂ）は極板群ユニット２０２の主要部を示す外観図である。なお図１４には、図１２に示した実施の形態と同様の部分に、図１２に付した符号に１００の数を加えた数の符号を付して詳細な説明を省略する。

　図１４（Ａ）に示すように、本実施の形態の円筒型リチウムイオンキャパシタ２０１においては、捲回極板群２０５の外周面と容器２０３の内壁面との間及び捲回極板群２０５の端部と容器２０３の底部との間は、フッ素系樹脂Ｆにより接合されていない。本実施の形態の円筒型リチウムイオンキャパシタ２０１では、図１４（Ｂ）に示すように、極板群ユニット２０２の両端が、ポリオレフィン製の収縮チューブＴ１及びＴ２により締め付けられた状態で囲繞されている。なお、図１４（Ａ）においては、伸縮チューブが存在する領域を斜線で示している。具体的には、極板群ユニット２０２の正極側の一端は、ポリオレフィン製の正極側収縮チューブＴ１により締め付けられた状態で囲繞されている。正極側収縮チューブＴ１は、正極集電部材２３９の一部と捲回極板群２０５の正極側の一部とに跨がるように構成されている。また、極板群ユニット２０２の負極側の一端は、ポリオレフィン製の負極側収縮チューブＴ２により締め付けられた状態で囲繞されている。負極側収縮チューブＴ２は、負極集電部材２４５の一部と捲回極板群２０５の負極側の一部とに跨がるように構成されている。従って、捲回極板群２０５を構成する積層体の各ターンは、正極側の端部及び負極側の端部がそれぞれ収縮チューブＴ１及びＴ２により圧迫されることとなる。従って、正極側のタブ２２６及び負極側のタブ２３０は、それぞれ正極集電部材２３９及び負極集電部材２４５から離れない状態となる。従って、正極側のタブ２２６と正極集電部材２３９との接合及び負極側のタブ２３０と負極集電部材２４５との接合が切れにくくなる。特に本実施の形態のように、捲回された捲回極板群２０５の中に、使用前処理により負極板に吸蔵される金属リチウム板の層を有するリチウムイオンキャパシタにおいては、金属リチウム板は、使用前処理においてイオン化して負極板２１１の負極活物質に吸蔵される。そのため、捲回された捲回極板群２０５の中に隙間が生じる。しかしながら、正極集電部材２３９の一部と捲回極板群２０５の一部とに跨がる部分を、ポリオレフィン製の正極側収縮チューブＴ１により締め付け、負極集電部材２４５の一部と捲回極板群２０５の一部とに跨がる部分を、ポリオレフィン製の負極側収縮チューブＴ２により締め付けているので、捲回極板群２０５を構成する積層体の各ターンは、正極集電部材２３９及び負極集電部材２４５の付近で圧迫されて、捲回極板群２０５の中に生じた隙間がなくなる。従って、捲回極板群２０５を構成する積層体の各ターンが容器２０３に対して変位することを防止することができるので、正極集電部材２３９と正極側のタブ２２６との接合及び負極集電部材２４５と負極側のタブ２３０との接合が切れにくくなる。

　発明者は、本発明の耐振動効果及び耐衝撃効果について検証すべく、図１２及び図１４の実施の形態のリチウムイオンキャパシタと、耐振動対策を施していないリチウムイオンキャパシタについて、振動試験を行った。また、上記実施の形態のリチウムイオンキャパシタのように、リチウムが捲回体の中間に位置することの影響を検証するために、リチウムを捲回体の外側に配置した外巻きリチウムイオンキャパシタについても併せて実験を行った。

　図１５は、この振動試験の試験条件を示す図である。また、図１６及び図１７は、この振動実験の試験結果を示す表である。図１５中の「振動方向」の「３方向」とは、図１８の（１）、（２）、（３）で示す方向である。この実験ではまず図１８の（１）の方向に各リチウムイオンキャパシタを振動させた。各リチウムイオンキャパシタは、図１５の「周波数・加速度」に示すように、まず１０～５５Ｈｚの周波数では３Ｇ（重力加速度）の加速度で振動させる。次いで５５～６０Ｈｚの周波数では３Ｇから１８Ｇに加速度を増大させながら振動させる。最後に６０～２００Ｈｚの周波数では１８Ｇの加速度で振動させる。２００Ｈｚから１０Ｈｚまで周波数を下げるときも同様の加速度で振動させる。以上で、（１）方向の１往復の振動が終了する。従って、（１）方向への振動は、これを繰り返して「振動時間」に示すように合計で３０時間となる。（１）方向の振動が終了したら、（２）の方向に振動させ、次いで（３）方向に振動させる。（２）方向及び（３）方向への振動のさせ方は、（１）方向の振動のさせ方と同じである。（２）方向及び（３）方向への振動も、「振動時間」に示すように合計でそれぞれ３０時間となる。なお、これらの振動は、掃引速度を１往復当たり１０分となる条件で行った。ここで、掃引速度とは、サイン波で１０Ｈｚから２００Ｈｚの周波数を掃引して往復する速度のことである。

　この実験では図１６及び図１７に結果が示されているように、等価直列抵抗（ＥＳＲ：単位［ｍΩ］）、開回路電圧（ＯＣＶ：無負荷電圧：単位［Ｖ］）、キャパシタの容量（単位［Ｆ］）、直流抵抗（ＤＣＲ：単位［ｍΩ］）、漏れ電流（単位［ｍＡ］）の各項目について、実験前の数値と実験後の数値を測定した。また、ＯＣＶについては、各方向への振動後についても測定を行った。図１６中の「（１）後」、「（２）後」、「（３）後」とは、図１８に示す各方向に振動させた後に測定したことを示す。また、図１６中及び図１７中の「フッ素系樹脂」はフッ素系樹脂により容器と捲回極板群を固定したリチウムイオンキャパシタを、「収縮チューブ」は極板群ユニットの端部を収縮チューブで締め付けられた状態で囲繞したリチウムイオンキャパシタを、「通常品」は耐震動対策または耐衝撃対策を施していないリチウムイオンキャパシタを、「外巻きリチウム」はリチウムを捲回極板群の外側に配置したリチウムイオンキャパシタをそれぞれ示している。

　図１６に示す結果からわかるように、フッ素系樹脂により容器と捲回極板群を固定した場合には、ＥＳＲ及びＯＣＶの試験前の測定値と試験後の測定値との変化はほとんどない。また、収縮チューブにより、極板群ユニットの端部を締め付けられた状態で囲繞した場合には、「通常品」及び「外巻きリチウム」の場合に比べて、ＥＳＲ及びＯＣＶの試験前と試験後の変化は小さくなる。「通常品」及び「外巻きリチウム」の場合には、試験前の測定値と試験後の測定値は大きく変化している。

　また、図１７に示す結果からわかるように、フッ素系樹脂により容器と捲回極板群を固定した場合には、容量、ＤＣＲ及び漏れ電流の試験前の測定値と試験後の測定値の変化はほとんどない。また、収縮チューブにより、極板群ユニットの端部を締め付けられた状態で囲繞した場合には、若干の変化はあるものの、測定することが可能である。なお、「通常品」及び「外巻きリチウム」の場合には、容量、ＤＣＲ及び漏れ電流の数値を測定することはできなかった。このことは、タブと集電部材との接合がほとんど切れたことによると考えられる。

　図１６及び図１７に示す結果によれば、フッ素系樹脂により容器と捲回極板群を固定した場合には、リチウムイオンキャパシタの特性はほとんど損なわれておらず、耐振動性及び耐衝撃性を高めることができたと考えられる。また、収縮チューブにより、極板群ユニットの端部を締め付けられた状態で囲繞した場合には、測定値に若干の変化はあるものの、リチウムイオンキャパシタとして機能するだけの耐振動性及び耐衝撃性を高めることができたと考えられる。

　なお、振動試験後に試験に使用したリチウムイオンキャパシタの密閉を解いて、正極集電部材と正極側のタブとの接合状況及び負極集電部材と負極側のタブとの接合状況について確認したところ、フッ素系樹脂を使用したリチウムイオンキャパシタでは、接合がほとんど切れていなかった。また、収縮チューブを使用したリチウムイオンキャパシタでは、４割弱の接続が切れずに残っていた。なお、耐振動対策を施していないリチウムイオンキャパシタ及び外巻きリチウムイオンキャパシタについては、接続がほとんど切れてしまっていた。

　本実施の形態のリチウムイオンキャパシタにおいては、非水電解液として、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネートとの混合溶媒中に６フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ₆）を電解質として溶解した溶液を用いているが、一般的なリチウム塩を電解質として有機溶剤に溶解したものであれば他の非水電解液を用いることができるのは勿論である。例えば、電解質としては、ＬｉＣｌＯ₄、ＬｉＡｓＦ₆、ＬｉＢＦ₄、ＬｉＢ（Ｃ₆Ｈ₅）₄、ＣＨ₃ＳＯ₃Ｌｉ、ＣＦ₃ＳＯ₃Ｌｉ等やこれらの混合物を用いてもよい。また、有機溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート、１，２－ジメトキシエタン、１，２－ジエトキシエタン、γ－ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、１，３－ジオキソラン、４－メチル－１，３－ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリル等、又はこれら２種以上の混合溶媒を用いてもよい。混合配合比についても制限されるものではない。

　また上記実施の形態においては、円筒形のリチウムイオンキャパシタについて説明をしたが、本発明は、角形のリチウムイオンキャパシタや、リチウムイオン電池等の他の非水電解液蓄電デバイスに適用することができるのは勿論である。

　図１９は、本発明を円筒型リチウムイオンキャパシタに適用した第４の実施の形態をその長手方向に沿って切断した状態を示す断面図である。なお図１９においては、リチウムイオンキャパシタの構成部材の一部の図示を省略してある。本実施の形態の円筒型リチウムイオンキャパシタ３０１は、容器３０３と、容器蓋３５５と、極板群ユニット３０２とを備えている。容器３０３は、ニッケルメッキが施されたスチール材料により一方の端部が開口した有底円筒形状を有している。容器３０３の開口部３０４は、容器蓋３５５により塞がれている。本実施の形態の容器蓋３５５は、絶縁性および耐熱性を有する樹脂製ガスケット３９１を介して容器３０３の上部にかしめられている。このため、円筒型リチウムイオンキャパシタ３０１の内部は密封されている。また、容器３０３内には、極板群ユニット３０２の捲回極板群３０５全体を浸潤可能な量の非水電解液（図示せず）が注液されている。本実施の形態では、非水電解液としてエチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネートとの混合溶媒中に６フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ₆）を電解質として溶解した溶液を用いている。極板群ユニット３０２は、捲回極板群３０５と、正極集電部材（第１の集電部材）３３９と、負極集電部材（第２の集電部材）３４５とを備えている。なお、図１９においては理解を容易にするため、リチウムイオンキャパシタの一部の寸法を誇張して示している。

　図２０は、捲回極板群３０５を捲回する前の状態を模式的に示す図である。捲回極板群３０５は、帯状の正極板３０９と帯状の負極板３１１とを、２枚のセパレータ３１３及び３１５を介して中空円筒状の軸芯３０７を中心として渦巻き状に捲回することにより構成されている。本実施の形態の正極板３０９は、正極集電板としてのアルミニウム箔の両面に、活性炭を含む正極合剤を略均質に塗布した２つの分割正極板３０９Ａ及び３０９Ｂとから構成されている。分割正極板３０９Ａ及び３０９Ｂは、捲回方向に所定の間隔をあけて並んでおり、捲回方向の長さ寸法を除いて同じ構造を有している。アルミニウム箔の長手方向の一方の辺側には、正極合剤が塗装されていない未塗工部３２５が形成されている。未塗工部３２５は、櫛歯状に切り欠かれており、切り欠かれた残部により、正極リード片すなわちタブ３２６が形成されている。負極板３１１は、負極集電板としての圧延銅箔の両面に、負極活物質としてリチウムイオンを吸蔵または放出可能な炭素粉末を含む負極合剤を略均質に塗布した構成となっている。銅箔の長手方向の一方の辺側には、負極合剤が塗装されていない未塗工部が形成されている。未塗工部は、櫛歯状に切り欠かれており、切り欠かれた残部により、負極リード片すなわちタブ３３０が形成されている。負極側のタブ３３０は、正極側のタブ３２６が形成された辺側とは反対側の辺に形成されている。図１９においては、容器蓋３５５側に複数の正極側のタブ３２６が位置し、容器３０３の底部側に複数の負極側のタブ３３０が位置している。なお図２０には、負極側のタブ３３０は示されていない。本実施の形態の負極板３１１には、分割正極板３０９Ａ及び３０９Ｂの間に対応する位置に、金属リチウム板（金属リチウム）３３５が配置されている。金属リチウム板３３５は、捲回極板群３０５を捲回したときに、分割正極板３０９Ａ及び３０９Ｂとセパレータを介して対向しない位置に配置されている。なお金属リチウム板３３５が配置される位置は、捲回極板群３０５を捲回したときに、捲回極板群３０５の径方向の中央領域に、金属リチウム板３３５の捲回層が位置するように定められている。なお、金属リチウム板３３５は圧力を加えると粘性を持つため、負極板３１１に予め圧接により固定することもできる。

　セパレータ３１３及び３１５には、クラフト紙等のセルロース系の多孔質基材が用いられている。本実施の形態においては、捲回極板群３０５の外周面は、セパレータ３１３または３１５の端部により覆われており、その端部は、巻解けを防止するために図示しない粘着テープにより固定されている。軸芯３０７はポリプロピレン樹脂により形成されている。なお、正極板３０９、負極板３１１及びセパレータ３１３または３１５の詳細な構成については、本発明の要旨とは関係しないので、説明を省略する。

　容器蓋３５５と捲回極板群３０５の端部との間には、正極板３０９からの電位を集電するための複数の正極側のタブ３２６が接続されたアルミニウム製のリング状の正極集電部材３３９が捲回極板群３０５の端部に隣接して配置されている。正極集電部材３３９は軸芯３０７の上端部に嵌着されている。正極集電部材３３９の周囲から一体に張り出している環状部の外周面には、分割正極板３０９Ａ及び３０９Ｂのタブ３２６の先端部が超音波溶接で接合されている。また、容器３０３の底部と捲回極板群３０５の端部との間には、複数の負極側のタブ３３０が接続された銅製のリング状の負極集電部材３４５が、捲回極板群３０５の端部に隣接するように配置されている。負極集電部材３４５の内周面には軸芯３０７の下端部が嵌着されている。負極集電部材３４５の環状部の外周面には、負極板３１１のタブ３３０の先端部が超音波溶接で接合されている。なお、正極集電部材３３９及び負極集電部材３４５の詳細な構成については、本発明の要旨とは関係しないので、説明を省略する。

　図１９に示すように、本実施の形態のリチウムイオンキャパシタでは、捲回極板群３０５の外周面と容器３０３の内壁面とが熱可塑性樹脂Ｒにより接合されている。本実施の形態で使用した熱可塑性樹脂は、ポリプロピレン８０重量％とポリエチレン２０重量％とを混合した樹脂を用いた。この熱可塑性樹脂Ｒは、非水電解液とは反応しない。またこの熱可塑性樹脂Ｒは、非水電解液とは反応しないため、リチウムイオンキャパシタの特性に影響を与えない。そして容器３０３と捲回極板群３０５とを接合するのに十分な接着能力を有している。従って、捲回極板群３０５の外周面と容器３０３の内壁面との間を接合する熱可塑性樹脂Ｒが、容器３０３に対して捲回極板群３０５が大きく変位することを防止する。なお、容器３０３内の熱可塑性樹脂Ｒは、加熱することにより比較的短い時間で硬化し、しかも硬化後に非水電解液に浸漬されていても耐久性が低下しない。このように接合すると、容器３０３に対して捲回極板群３０５が変位しない状態になるので、正極集電部材３３９と正極側のタブ３２６との接合及び負極集電部材３４５と負極側のタブ３３０との接合が切れることがなくなる。

　特に本実施の形態においては、金属リチウム板３３５を捲回極板群３０５中に配置している。この金属リチウム板３３５は、使用前処理においてイオン化して負極板３１１の負極活物質に吸蔵される。そのため本実施の形態のリチウムイオンキャパシタでは、捲回された捲回極板群３０５中の金属リチウム板３３５が配置されていた部分に隙間が生じる。捲回極板群３０５の中に隙間が生じると捲回極板群３０５の捲回が緩くなるため、捲回極板群３０５を構成する積層体の各ターンがずれやすくなり、各ターンが容器３０３に対して変位しやすくなる。捲回極板群３０５を構成する積層体の各ターンのうち、軸芯３０７に近い内側のターンについては、軸芯３０７が容器３０３に固定されているため、容器３０３に対して大きく変位することはない。従って軸芯３０７に近い内側のターンは、容器３０３に固定されている正極集電部材３３９及び負極集電部材３４５に対して大きく変位することがないので、軸芯３０７に近い内側のターンの正極側のタブ３２６と正極集電部材３３９との接合及び軸芯３０７に近い内側のターンの負極側のタブ３３０と負極集電部材３４５との接合は、切れ難い状態になっている。しかしながら、軸芯３０７から遠い外側のターンは、容器３０３に対して大きく変位することとなるため、軸芯３０７から近い内側のターンよりも、正極側のタブ３２６と正極集電部材３３９との接合及び負極側のタブ３３０と負極集電部材３４５との接合が切れやすい。本実施の形態のリチウムイオンキャパシタでは、容器３０３の容器蓋３５５側に位置する極板群ユニット３０２の一部分、即ち正極集電部材３３９及び捲回極板群３０５の一部と、容器３０３の内壁面の一部との間に、熱可塑性樹脂Ｒが溜まって硬化している。従って、容器３０３に対して変位しやすい外側のターンの積層体が熱可塑性樹脂Ｒにより容器３０３にさらに固定されているので、容器３０３に固定されている正極集電部材３３９と外側のターンの正極側のタブ３２６との接合及び容器３０３に固定されている負極集電部材３４５と外側のターンの負極側のタブ３３０との接合が切れることがない。この熱可塑性樹脂Ｒは、複数の正極板のタブ３２６同士を接合または複数の正極板のタブ３２６と正極集電部材３３９とを接合するように設けられている。そのため、複数の正極板のタブ３２６同士または複数の正極板のタブ３２６と正極集電部材３３９とが熱可塑性樹脂材料により包まれた形状で固定されるので、正極側のタブ３２６が切れることを防止することができる。

　本実施の形態のリチウムイオンキャパシタを製造するには、例えば極板群ユニット３０２と、容器３０３と、容器蓋３５５とを予め用意しておく。極板群ユニット３０２、容器３０３及び容器蓋３５５の製造方法としては、特開２０１０－１４１２１７号公報等に記載の公知の製造方法を採用することができるが、本発明の要旨とは関係がないので説明を省略する。まず、極板群ユニット３０２を容器３０３の開口部３０４から挿入して、極板群ユニット３０２の負極集電部材３４５と容器３０３とを電気的に接続し、正極集電部材３３９と容器蓋３５５とを電気的に接続する。そして、容器３０３の内壁面上と、極板群ユニット３０２の一部及び正極板のタブ３２６に、予め適量に用意した熱可塑性樹脂Ｒを容器３０３の開口部３０４側から配置する。その後、熱可塑性樹脂Ｒを加熱して軟化させる。軟化した熱可塑性樹脂Ｒは、複数の正極板のタブ３２６同士の間及び複数の正極板のタブ３２６と正極集電部材３３９との間に一部が入り込む。その後熱可塑性樹脂Ｒの加熱を止めて、熱可塑性樹脂Ｒを常温に戻して固化させる。最後に、容器蓋３５５で開口部３０４を封止し、注液口から非水電解液を注入する。

　上記実施の形態では、ポリプロピレン80重量％、ポリエチレン20重量％の樹脂を用いたが、非水電解液と反応しない樹脂材料としては、ポリプロピレンとポリエチレンの含有率が異なる樹脂および各単体やポリフェニレンスルファイド等を用いることもできる。

　上記実施の形態においては、正極集電部材３３９と正極側のタブ３２６及び捲回極板群３０５の一部と、容器３０３の内壁面の一部との間を、熱可塑性樹脂Ｆによって接合しているが、図２１に示す本発明の第５の実施の形態のように、容器４０３の底部側の内壁面の一部と負極側のタブ４３０および負極集電部材４４５とを、熱可塑性樹脂Ｒによって接合してもよい。図２１は、本発明を円筒型リチウムイオンキャパシタに適用した第５の実施の形態をその長手方向に沿って切断した状態を示す断面図である。本実施の形態では、負極集電部材４４５と負極側のタブ４３０及び捲回極板群４０５の一部と、容器４０３の内壁面の一部との間に、熱可塑性樹脂Ｒが溜まって硬化している。従って、容器４０３に対して変位しやすい外側のターンの積層体が熱可塑性樹脂Ｒにより容器４０３にさらに固定されているので、容器４０３に固定されている正極集電部材４３９と外側のターンの正極側のタブ４２６との接合及び容器４０３に固定されている負極集電部材４４５と外側のターンの負極側のタブ４３０との接合が切れることがない。本実施の形態では、熱可塑性樹脂Ｒは、複数の負極板のタブ４３０同士を接合または複数の負極板のタブ４３０と負極集電部材４４５とを接合するように設けられている。そのため、複数の負極板のタブ４３０同士または複数の負極板のタブ４３０と負極集電部材４４５とが熱可塑性樹脂材料により包まれた形状で固定されるので、負極側のタブ４３０が切れることをより防止することができる。

　本実施の形態のリチウムイオンキャパシタを製造するには、例えば極板群ユニット４０２と、容器４０３と、容器蓋４５５とを予め用意しておく。極板群ユニット４０２、容器４０３及び容器蓋４５５の製造方法としては、特開２０１０－１４１２１７号公報等に記載の公知の製造方法を採用することができるが、本発明の要旨とは関係ないので説明を省略する。まず、適量に用意した熱可塑性樹脂Ｒを容器４０３の底部側に配置し、その後極板群ユニット４０２を容器４０３に挿入する。その後、熱可塑性樹脂Ｒを加熱して軟化させる。軟化した熱可塑性樹脂Ｒは、複数の負極板のタブ４３０同士の間及び複数の負極板のタブ４３０と負極集電部材４４５との間に一部が入り込む。その後熱可塑性樹脂Ｒの加熱を止めて、熱可塑性樹脂Ｒを常温に戻して固化させる。そして容器４０３の底部側の負極集電部材４４５と容器４０３とを電気的に接続する。なお、容器４０３の底部側の負極集電部材４４５と容器４０３とを電気的に接続する工程は、熱可塑性樹脂Ｒを軟化および固化する工程の前でもよい。その後正極集電部材４３９と容器蓋４５５とを電気的に接続する。最後に容器蓋４５５で開口部４０４を封止し、注液口から非水電解液を注入する。

　第２乃至第５の実施形態では、タブ付きの正極板及び負極板を有する捲回極板群を備える蓄電デバイスについて説明したが、第２乃至第５の実施形態の発明は、タブなしの正極板及び負極板を有する捲回極板群を備える蓄電デバイスにも当然に適用することができる。

　発明者は、本発明の耐振動効果及び耐衝撃効果について検証すべく、図１９及び図２１の実施の形態のリチウムイオンキャパシタと、耐振動対策を施していないリチウムイオンキャパシタについて、振動試験を行った。また、集電板にタブを形成せずに、集電部材と捲回極板群の未塗工部とを半導体レーザ溶接等により直接溶接することで、正極板の集電板及び負極板の集電板と正極側の集電部材及び負極側の集電部材とを接続している構成のリチウムイオンキャパシタと、これと同様のタブを形成しない構成のリチウムイオンキャパシタに対して、図１９及び図２１と同様に熱可塑性樹脂を用いて対振動対策を施したリチウムイオンキャパシタについても、振動試験を行った。

　図２２は、この振動試験の試験条件を示す図である。また、図２３及び図２４は、この振動実験の試験結果を示す表である。図２２中の「振動方向」の「３方向」とは、図２５の（１）、（２）、（３）で示す方向である。この実験ではまず図２５の（１）の方向に各リチウムイオンキャパシタを振動させた。各リチウムイオンキャパシタは、図２２の「周波数・加速度」に示すように、まず１０～５５Ｈｚの周波数では３Ｇ（重力加速度）の加速度で振動させる。次いで５５～６０Ｈｚの周波数では３Ｇから１８Ｇに加速度を増大させながら振動させる。最後に６０～２００Ｈｚの周波数では１８Ｇの加速度で振動させる。２００Ｈｚから１０Ｈｚまで周波数を下げるときも同様の加速度で振動させる。以上で、（１）方向の１往復の振動が終了する。従って、（１）方向への振動は、これを繰り返して「振動時間」に示すように合計で３０時間となる。（１）方向の振動が終了したら、（２）の方向に振動させ、次いで（３）方向に振動させる。（２）方向及び（３）方向への振動のさせ方は、（１）方向の振動のさせ方と同じである。（２）方向及び（３）方向への振動も、「振動時間」に示すように合計でそれぞれ３０時間となる。なお、これらの振動は、掃引速度を１往復当たり１０分となる条件で行った。ここで、掃引速度とは、サイン波で１０Ｈｚから２００Ｈｚの周波数を掃引して往復する速度のことである。

　この実験では図２３及び図２４に結果が示されているように、等価直列抵抗（ＥＳＲ：単位［ｍΩ］）、開回路電圧（ＯＣＶ：無負荷電圧：単位［Ｖ］）、キャパシタの容量（単位［Ｆ］）、直流抵抗（ＤＣＲ：単位［ｍΩ］）、漏れ電流（単位［ｍＡ］）の各項目について、実験前の数値と実験後の数値を測定した。また、ＯＣＶについては、各方向への振動後についても測定を行った。図２３中の「（１）後」、「（２）後」、「（３）後」とは、図２５に示す各方向に振動させた後に測定したことを示す。また、図２３中及び図２４中の「通常品」は耐震動対策または耐衝撃対策を施していないリチウムイオンキャパシタを、「正極側固定」は熱可塑性樹脂により容器と捲回極板群を正極側即ち蓋部材側で固定したリチウムイオンキャパシタを、「負極側固定」は熱可塑性樹脂により容器と捲回極板群を負極側即ち容器の底部側で固定したリチウムイオンキャパシタをそれぞれ示している。さらに、「タブ無通常品」はタブを用いない構成かつ耐震動対策または耐衝撃対策を施していないリチウムイオンキャパシタを、「タブ無・正極側固定」はタブを用いない構成かつ熱可塑性樹脂により容器と捲回極板群を正極側即ち蓋部材側で固定したリチウムイオンキャパシタを、「タブ無・負極側固定」はタブを用いない構成かつ熱可塑性樹脂により容器と極板群を負極側即ち容器の底部側で固定したリチウムイオンキャパシタをそれぞれ示している。

　図２３に示す結果からわかるように、熱可塑性樹脂により容器と捲回極板群を固定した場合には、ＥＳＲ及びＯＣＶの試験前の測定値と試験後の測定値との変化はほとんどない。「通常品」の場合には、試験前の測定値と試験後の測定値は大きく変化している。「タブ無通常品」の場合には、「通常品」よりは変化の幅は小さいが、試験前後で測定値が変化している。

　また、図２４に示す結果からわかるように、熱可塑性樹脂により容器と捲回極板群を固定した場合には、容量、ＤＣＲ及び漏れ電流の試験前の測定値と試験後の測定値の変化はほとんどない。「通常品」の場合には、容量、ＤＣＲ及び漏れ電流の数値を測定することはできなかった。このことは、タブと集電部材との接合がほとんど切れたことによると考えられる。「タブ無通常品」の場合には、試験前の測定値と比較し、試験後の測定値は容量は小さく、ＤＣＲ及び漏れ電流は大きくなっていた。タブを用いない構成のため、接合がきれることはなかったが、極板群が固定されていないことで、集電板に塗布された合剤が一部剥がれたことによると考えられる。

　図２３及び図２４に示す結果によれば、熱可塑性樹脂により容器と捲回極板群を固定した場合には、リチウムイオンキャパシタの特性はほとんど損なわれておらず、耐振動性及び耐衝撃性を高めることができたと考えられる。また、タブを用いた構成のリチウムイオンキャパシタ及びタブを用いない構成のリチウムイオンキャパシタのどちらの構成においても耐振動性及び耐衝撃性を高める効果が得られた。

　なお、振動試験後に試験に使用したリチウムイオンキャパシタの密閉を解いて、正極集電部材と正極側のタブとの接合状況及び負極集電部材と負極側のタブとの接合状況について確認したところ、熱可塑性樹脂を使用したリチウムイオンキャパシタでは、接合がほとんど切れていなかった。耐振動対策を施していないリチウムイオンキャパシタについては、接続がほとんど切れてしまっていた。また、タブを用いない構成のリチウムイオンキャパシタにおいては、接合には影響はなかったが、耐振動対策を施していないリチウムイオンキャパシタは、集電板に塗布された合剤が一部剥がれ落ちていた。

　上記実施の形態のリチウムイオンキャパシタにおいては、非水電解液として、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネートとの混合溶媒中に６フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ₆）を電解質として溶解した溶液を用いているが、一般的なリチウム塩を電解質として有機溶剤に溶解したものであれば他の非水電解液を用いることができるのは勿論である。例えば、電解質としては、ＬｉＣｌＯ₄、ＬｉＡｓＦ₆、ＬｉＢＦ₄、ＬｉＢ（Ｃ₆Ｈ₅）₄、ＣＨ₃ＳＯ₃Ｌｉ、ＣＦ₃ＳＯ₃Ｌｉ等やこれらの混合物を用いてもよい。また、有機溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート、１、２－ジメトキシエタン、１、２－ジエトキシエタン、γ－ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、１、３－ジオキソラン、４－メチル－１、３－ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリル等、又はこれら２種以上の混合溶媒を用いてもよい。混合配合比についても制限されるものではない。

　図２６は、本発明を円筒型リチウムイオンキャパシタに適用した第６の実施の形態をその長手方向に沿って切断した状態を示す断面図である。なお図２６においては、リチウムイオンキャパシタの構成部材の一部の図示を省略してある。本実施の形態のリチウムイオンキャパシタは、図１に示す第１の実施の形態のリチウムイオンキャパシタと同様に、捲回極板群５０５の未塗工部５２５及び５３３と集電部材（正極集電部材５３９及び負極集電部材５４５）とがレーザにより溶接されたタブのないリチウムイオンキャパシタである。図２６に示すように、本実施の形態のリチウムイオンキャパシタでは、捲回極板群５０５の外周面と容器５０３の内壁面とが、ポリプロピレン８０重量％とポリエチレン２０重量％とを混合した熱可塑性樹脂Ｒにより接合されている。また、容器５０３の容器蓋５５５側に位置する極板群ユニット５０２の一部分、即ち正極集電部材５３９及び捲回極板群５０５の一部と、容器５０３の内壁面の一部との間に、熱可塑性樹脂Ｒが溜まって硬化している。負極集電部材５４５及び捲回極板群５０５の一部と、容器５０３の内壁面の一部との間に、熱可塑性樹脂Ｒが溜まって硬化している。さらに、極板群ユニット５０２の両端が、ポリオレフィン製の収縮チューブＴ５０１及びＴ５０２により締め付けられた状態で囲繞されている。このように構成すると、複数の固定手段により捲回極板群を容器に固定することができるので、極板と集電部材とをより確実に固定することができ、蓄電デバイスの耐震動性をより高めることができる。

　上記実施の形態においては、蓋部材に正極集電部材を接続し、容器の底部に負極集電部材を接続した例について説明したが、蓋部材に負極集電部材を接続し、容器の底部に正極集電部材を接続してもよいのは勿論である。

　本発明によれば、耐振動性及び耐衝撃性を高めても、電池としての特性が低下しない蓄電デバイスを提供することができる。

　１　キャパシタ
　２　極板群ユニット
　３　容器
　３ａ　環状凸部
　３ｂ　環状壁部分
　３ｃ　頂部
　３ｄ　環状壁部分
　５　捲回極板群
　７　軸芯
　９　正極板
　９Ａ　分割正極板
　９Ｂ　分割正極板
　１１　負極板
　１３　セパレータ
　１５　セパレータ
　１７　金属リチウム支持部材
　１９　アルミニウム箔
　２１　正極活物質合剤
　２３　塗工部
　２５　未塗工部
　２７　銅箔
　２９　負極活物質合剤
　３１　塗工部
　３３　未塗工部
　３５　金属リチウム
　３７　銅箔
　３７　支持体
　３９　正極集電部材
　４０　外周部分
　４１　孔
　４３　溝
　４４Ａ　正極端子部
　４４Ｂ　正極端子部
　４５　負極集電部材
　４６　外周部分
　４９　溝
　５１　溶融金属
　５３　溶融金属
　５５　容器蓋
　５７　蓋本体
　５９　蓋キャップ
　５９ａ　平坦部
　５９ｂ　凸部
　６１　空隙部
　６３　絶縁リング部材
　６５　絶縁部材
　７１　環状底壁部分
　７３　膨出部
　７５　絶縁部材

Claims

　第１の金属箔に正極活物質合剤が塗布されて形成された塗布層及び該塗布層に沿って残る前記第１の金属箔の未塗工部を有する正極板と、第２の金属箔に負極活物質合剤が塗布されて形成された塗布層及び該塗布層に沿って残る前記第２の金属箔の未塗工部を有する負極板とが、前記正極板の前記未塗工部と前記負極板の前記未塗工部がそれぞれ逆方向に突出するようにセパレータを介して積層した積層体を捲回してなる捲回極板群と、前記捲回極板群の一方の端部において前記セパレータを越えて突出する前記正極板の前記未塗工部に溶接された正極集電部材と、前記捲回極板群の他方の端部において前記セパレータを越えて突出する前記負極板の前記未塗工部に溶接された負極集電部材とを具備してなる極板群ユニットが、一方の極性の端子を構成する有底筒状の容器内に非水電解液と共に収納され、
　前記容器の開口部から底部側に所定の距離離れた位置に、前記容器の全周にわたって前記容器の内部に向かって凸になる環状凸部が形成され、
　前記開口部に隣接する環状壁部分が径方向内側にかしめられて形成された環状の抜け止め部と前記環状凸部との間に他方の極性の端子を構成する蓋部材が前記容器と電気的に絶縁された状態で配置され、
　前記正極集電部材及び前記負極集電部材のうち前記蓋部材と電気的に接続される一方の集電部材が、前記環状凸部の頂部よりも前記容器の周壁部側に外周部分が位置する形状寸法を有し且つ前記環状凸部の近くに配置されており、
　前記環状凸部及び該環状凸部に連続する前記周壁部の環状壁部分と前記一方の集電部材の前記外周部分との間には、前記一方の集電部材と前記容器とを電気的に絶縁する電気絶縁部材が、圧縮状態で配置されており、
　前記容器の底部は、前記容器の前記周壁部に連続する環状底壁部分と、前記環状底壁部分と連続し且つ前記蓋部材から離れる方向に膨出する膨出部とを備えており、
　前記正極集電部材及び前記負極集電部材のうち前記底部と電気的に接続される他方の集電部材は、前記環状底壁部分の内縁部よりも前記容器の前記周壁部側に外周部分が位置する形状寸法を有しており、
　少なくとも前記捲回極板群の外周面と前記容器の内壁面とが前記非水電解液とは反応しない樹脂材料によって部分的にまたは全体的に接合されており、
　前記容器の開口部側に位置する前記極板群ユニットの一部分と前記開口部及び該開口部に繋がる前記容器の前記内壁面の一部との間に前記樹脂材料が溜まって硬化しており、
　前記正極集電部材の一部と前記捲回極板群の一部とに跨がるように前記極板群ユニットの一端が、前記非水電解液と反応しない材料で形成された第１の収縮チューブにより締め付けられた状態で囲繞され、
　前記負極集電部材の一部と前記捲回極板群の一部とに跨がるように前記極板群ユニットの他端が、前記非水電解液と反応しない材料で形成された第２の収縮チューブにより締め付けられた状態で囲繞されていることを特徴とする蓄電デバイス。
　前記非水電解液と反応しない樹脂材料は、ポリプロピレン系樹脂材料、ポリエチレン系樹脂材料またはフッ素系樹脂材料である請求項１に記載の蓄電デバイス。
　第１の金属箔に正極活物質合剤が塗布された正極板と、第２の金属箔に負極活物質合剤が塗布された負極板とが、セパレータを介して積層した積層体を捲回してなる捲回極板群と、前記捲回極板群の一方の端部において前記正極板と接続された正極集電部材と、前記捲回極板群の他方の端部において前記負極板と接続された負極集電部材とを具備してなる極板群ユニットが、一方の極性の端子を構成する有底筒状の容器内に前記捲回極板群内に浸潤される非水電解液とともに収納され、
　前記捲回極板群は前記非水電解液とは反応しない固定手段により容器に固定されていることを特徴とする蓄電デバイス。
　前記正極板は前記正極活物質合剤が塗布されて形成された塗布層及び該塗布層に沿って残る前記第１の金属箔の未塗工部を有し、
　前記負極板は前記負極活物質合剤が塗布されて形成された塗布層及び該塗布層に沿って残る前記第２の金属箔の未塗工部を有し、
　前記正極板の前記未塗工部と前記負極板の前記未塗工部がそれぞれ逆方向に突出するように積層されており、
　前記正極集電部材は前記セパレータを越えて突出する前記正極板の前記未塗工部に溶接されており、
　前記負極集電部材は前記セパレータを越えて突出する前記負極板の前記未塗工部に溶接されており、
　前記容器の開口部から底部側に所定の距離離れた位置に、前記容器の全周にわたって前記容器の内部に向かって凸になる環状凸部が形成され、
　前記開口部に隣接する環状壁部分が径方向内側にかしめられて形成された環状の抜け止め部と前記環状凸部との間に他方の極性の端子を構成する蓋部材が前記容器と電気的に絶縁された状態で配置されており、
　前記固定手段は、
　前記環状凸部の頂部よりも前記容器の周壁部側に外周部分が位置する形状寸法を有し且つ前記環状凸部の近くに配置される前記正極集電部材及び前記負極集電部材のうち前記蓋部材と電気的に接続される一方の集電部材と、
　前記環状凸部及び該環状凸部に連続する前記周壁部の環状壁部分と前記一方の集電部材の前記外周部分との間に圧縮状態で配置された前記一方の集電部材と前記容器とを電気的に絶縁する電気絶縁部材とにより構成されている請求項３に記載の蓄電デバイス。
　前記容器の底部は、前記容器の前記周壁部に連続する環状底壁部分と、前記環状底壁部分と連続し且つ前記蓋部材から離れる方向に膨出する膨出部とを備えており、
　前記正極集電部材及び前記負極集電部材のうち前記底部と電気的に接続される他方の集電部材は、前記環状底壁部分の内縁部よりも前記容器の前記周壁部側に外周部分が位置する形状寸法を有している請求項４に記載の蓄電デバイス。
　前記固定手段は、少なくとも前記捲回極板群の外周面と前記容器の内壁面とを部分的にまたは全体的に接合する前記非水電解液とは反応しない樹脂材料である請求項３の記載の蓄電デバイス。
　前記正極板は前記正極活物質合剤が塗布されて形成された塗布層及び該塗布層に沿って残る前記第１の金属箔の未塗工部を有し、
　前記負極板は前記負極活物質合剤が塗布されて形成された塗布層及び該塗布層に沿って残る前記第２の金属箔の未塗工部を有し、
　前記正極板の前記未塗工部と前記負極板の前記未塗工部がそれぞれ逆方向に突出するように積層されており、
　前記正極集電部材は前記セパレータを越えて突出する前記正極板の前記未塗工部に溶接されており、
　前記負極集電部材は前記セパレータを越えて突出する前記負極板の前記未塗工部に溶接されている請求項６に記載の蓄電デバイス。
　前記正極板は複数のタブ付きの正極板であり、
　前記負極板は複数のタブ付きの負極板であり、
　前記正極集電部材は前記正極板の前記複数のタブと接続されており、
　前記負極集電部材は前記負極板の前記複数のタブと接続されている請求項６に記載の蓄電デバイス。
　前記容器の底部側に位置する前記極板群ユニットの一部分と前記底部及び該底部に繋がる前記容器の前記内壁面の一部との間に前記樹脂材料が溜まって硬化している請求項６，７または８に記載の蓄電デバイス。
　前記樹脂材料は熱可塑性樹脂材料であり、
　前記容器の底部側に位置する前記極板群ユニットの一部分と前記底部及び該底部に繋がる前記容器の前記内壁面の一部との間に前記熱可塑性樹脂材料が溜まって硬化しており、
　前記熱可塑性樹脂材料により、前記正極板の前記複数のタブ同士が接合されているかまたは前記正極板の前記複数のタブと前記正極集電部材とがさらに接合されている請求項８に記載の蓄電デバイス。
　前記容器の開口部側に位置する前記極板群ユニットの一部分と前記開口部及び該開口部に繋がる前記容器の前記内壁面の一部との間に前記樹脂材料が溜まって硬化している請求項６，７または８に記載の蓄電デバイス。
　前記樹脂材料は熱可塑性樹脂材料であり、
　前記容器の開口部側に位置する前記極板群ユニットの一部分と前記開口部及び該開口部に繋がる前記容器の前記内壁面の一部との間に前記樹脂材料が溜まって硬化しており、
　前記熱可塑性樹脂材料により、前記負極板の前記複数のタブ同士が接合または前記負極板の前記複数のタブと前記負極集電部材とがさらに接合されている請求項８に記載の蓄電デバイス。
　前記樹脂材料はフッ素系樹脂である請求項６，７または８に記載の蓄電デバイス。
　前記樹脂材料は熱可塑性樹脂材料である請求項６，７または８に記載の蓄電デバイス。
　前記樹脂材料はポリプロピレン系樹脂材料またはポリエチレン系樹脂材料である請求項６，７または８に記載の蓄電デバイス。
　前記固定手段は、
　前記正極集電部材の一部と前記捲回極板群の一部とに跨がるように前記極板群ユニットの一端を締め付けられた状態で囲繞する第１の収縮チューブと、前記負極集電部材の一部と前記極板群の一部とに跨がるように前記極板群ユニットの他端を締め付けられた状態で囲繞する第２の収縮チューブである請求項３に記載の蓄電デバイス。
　前記蓄電デバイスは、リチウムイオンキャパシタであることを特徴とする請求項３乃至８のいずれか１項に記載の蓄電デバイス。
　前記蓄電デバイスは、リチウムイオン電池であることを特徴とする請求項３乃至８のいずれか１項に記載の蓄電デバイス。
　複数のタブ付きの正極板と、セパレータと、複数のタブ付きの負極板とを積層してなる積層体が捲回されて構成された捲回極板群と、前記捲回極板群の一端側に配置されて前記捲回極板群に含まれる前記正極板の前記複数のタブと接続された正極集電部材と、前記捲回極板群の他端側に配置されて前記捲回極板群に含まれる前記負極板の前記複数のタブと接続された負極集電部材とからなる極板群ユニットと、
　一方の端部に開口部を有して内部に前記極板群ユニットが収納される有底筒状の容器と、
　前記容器の前記開口部を塞ぐ蓋部材とを用意し、
　前記容器の内壁面上に非水電解液とは反応しない樹脂材料を部分的に塗布し、
　その後前記極板群ユニットを前記容器の前記開口部から挿入し、
　前記樹脂材料を硬化させ、
　前記正極集電部材及び前記負極集電部材の一方と前記容器とを電気的に接続し、
　前記正極集電部材及び前記負極集電部材の他方と前記蓋部材とを電気的に接続した後前記蓋部材で前記開口部を封止し、
　その後注液口から前記非水電解液を注入する蓄電デバイスの製造方法。
　複数のタブ付きの正極板と、セパレータと、複数のタブ付きの負極板とを積層してなる積層体が捲回されて構成された捲回極板群と、前記捲回極板群の一端側に配置されて前記捲回極板群に含まれる前記正極板の前記複数のタブと接続された正極集電部材と、前記捲回極板群の他端側に配置されて前記捲回極板群に含まれる前記負極板の前記複数のタブと接続された負極集電部材とからなる極板群ユニットと、
　一方の端部に開口部を有して内部に前記極板群ユニットが収納される有底筒状の容器と、
　前記容器の開口部を塞ぐ蓋部材とを用意し、
　前記極板群ユニットを容器の開口部から挿入し、
　前記正極集電部材及び前記負極集電部材の一方と前記容器とを電気的に接続し、
　前記正極集電部材及び前記負極集電部材の他方と前記蓋部材とを電気的に接続し、
　前記容器の内壁面上と前記捲回極板群の一部および前記タブ部分とに非水電解液とは反応しない熱可塑性樹脂材料を前記容器の前記開口部側から配置し、
　前記熱可塑性樹脂材料に熱を加えて軟化させ、
　その後前記熱可塑性樹脂材料を常温に戻して固化させ、
　前記蓋部材で前記開口部を封止し、その後注液口から前記非水電解液を注入する蓄電デバイスの製造方法。
　複数のタブ付きの正極板と、セパレータと、複数のタブ付きの負極板とを積層してなる積層体が捲回されて構成された捲回極板群と、前記捲回極板群の一端側に配置されて前記捲回極板群に含まれる前記正極板の前記複数のタブと接続された正極集電部材と、前記捲回極板群の他端側に配置されて前記捲回極板群に含まれる前記負極板の前記複数のタブと接続された負極集電部材とからなる極板群ユニットと、
　一方の端部に開口部を有して内部に前記極板群ユニットが収納される有底筒状の容器と、
　前記容器の開口部を塞ぐ蓋部材とを用意し、
　非水電解液とは反応しない熱可塑性樹脂材料を容器の底部側に配置し、
　前記極板群ユニットを前記容器の前記開口部から挿入し、
　前記容器の底部側に熱を加えて前記熱可塑性樹脂材料を軟化させ、
　前記正極集電部材及び前記負極集電部材の一方と前記容器とを電気的に接続し、
　前記熱可塑性樹脂材料を常温に戻して固化させ、
　前記正極集電部材及び前記負極集電部材の他方と前記蓋部材とを電気的に接続し、
　前記蓋部材で前記開口部を封止し、その後注液口から前記非水電解液を注入する蓄電デバイスの製造方法。
　複数のタブ付きの正極板と、セパレータと、複数のタブ付きの負極板とを積層してなる積層体が捲回されて構成された捲回極板群と、前記捲回極板群の一端側に配置されて前記捲回極板群に含まれる前記正極板の前記複数のタブと接続された正極集電部材と、前記捲回極板群の他端側に配置されて前記捲回極板群に含まれる前記負極板の前記複数のタブと接続された負極集電部材とからなる極板群ユニットと、
　一方の端部に開口部を有して内部に前記極板群ユニットが収納される有底筒状の容器と、
　前記容器の開口部を塞ぐ蓋部材とを用意し、
　非水電解液とは反応しない熱可塑性樹脂材料を容器の底部側に配置し、
　前記極板群ユニットを前記容器の前記開口部から挿入し、
　前記正極集電部材及び前記負極集電部材の一方と前記容器とを電気的に接続し、
　前記容器の底部側に熱を加えて前記熱可塑性樹脂材料を軟化させ、
　その後前記熱可塑性樹脂材料を常温に戻して固化させ、
　前記正極集電部材及び前記負極集電部材体の他方と前記蓋部材とを電気的に接続し、
　前記蓋部材で前記開口部を封止し、その後注液口から前記非水電解液を注入する蓄電デバイスの製造方法。