WO2012042871A1 - 電気二重層、非水電解質二次電池、およびコンデンサ - Google Patents

電気二重層、非水電解質二次電池、およびコンデンサ Download PDF

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negative electrode
positive electrode
electric double
double layer
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PCT/JP2011/005471
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康裕 貝崎
山本　哲也
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三洋電機株式会社
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    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to an electric double layer, and a nonaqueous electrolyte secondary battery and a capacitor provided with the electric double layer.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose nonaqueous electrolyte secondary batteries equipped with an electric double layer having such a structure.
  • Non-aqueous electrolyte secondary batteries have been put into practical use as power sources for portable devices such as mobile phones and laptop computers, and are widely used. In recent years, with the further miniaturization and higher functionality of these portable devices, the load on nonaqueous electrolyte secondary batteries has increased, and the demand for higher energy density of nonaqueous electrolyte secondary batteries has increased. .
  • One method for achieving high energy density of the battery is to pack as many positive electrode active materials and negative electrode active materials as possible in a battery container of a predetermined size. Specifically, as described above, by winding the positive electrode plate and the negative electrode plate spirally to form a flat or cylindrical electrode body, the electrode body is housed in a rectangular or cylindrical container, High energy density can be achieved.
  • the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are arranged to be shifted in the longitudinal direction of the electrode plate in order to prevent the positive electrode terminal and the negative electrode terminal from coming into contact with each other and causing a short circuit. Yes.
  • the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are thus displaced in the longitudinal direction of the electrode plate, the current flows in each of the positive electrode plate and the negative electrode plate are in the same direction in regions facing each other. Therefore, when a magnetic field is generated around the current of each electrode plate, the magnetic fields of each electrode plate act so as to strengthen each other.
  • the magnetic field changes periodically.
  • noise may be generated due to the periodic change of the magnetic field.
  • the present invention has been made in view of such problems, and the object thereof is a magnetic field generated in an electric double layer in which a positive electrode plate having a positive electrode terminal and a negative electrode plate having a negative electrode terminal are wound in a spiral shape. It is in providing the technique which can reduce the intensity
  • An embodiment of the present invention is an electric double layer.
  • the electric double layer includes a positive electrode plate to which a positive electrode terminal is connected and a negative electrode plate to which a negative electrode terminal is connected, and these electrode plates are wound in a spiral shape with an intermediate member interposed therebetween.
  • the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are shifted in the longitudinal direction of the electrode plate, and at least one of the positive electrode plate and the negative electrode plate is at least partially viewed in the longitudinal direction of the electrode plate.
  • a slit that extends in the longitudinal direction between the terminals and whose both ends are located inside the electrode plate, and a notch that is connected to one end of the slit and opens the one end to the outside of the electrode plate
  • the electrode plate having the slit and the cut portion at least one of the first end portion and the second end portion is adjacent to the cut portion and folded back on the other end side of the slit by the slit and the cut portion.
  • a path is formed, a terminal is connected to the first end or the second end, a current flows from the first end to the second end, or from the second end to the first end, and a current path And the terminal, at least a part of the direction in which the current flows in the current passage and the direction in which the current flows in the electrode plate facing the electrode plate in which the current passage is formed are opposite to each other. It is arranged so that it may be arranged.
  • the strength of the generated magnetic field can be reduced in the electric double layer in which the positive electrode plate having the positive electrode terminal and the negative electrode plate having the negative electrode terminal are wound in a spiral shape.
  • the positive electrode plate and the negative electrode plate may have slits and cut portions. Moreover, the slit which the positive electrode plate has and the slit which the negative electrode plate have may overlap when viewed in the stacking direction of the electrode plate in a state where the positive electrode plate and the negative electrode plate are stacked. Further, one of the positive electrode terminal and the negative electrode terminal may be disposed on the center side of the spiral of the electrode plate, and the other may be disposed outside the spiral of the electrode plate. Moreover, both the positive electrode terminal and the negative electrode terminal may be disposed on the center side or outside of the spiral of the electrode plate.
  • the non-aqueous electrolyte secondary battery includes the electric double layer having the above-described configuration.
  • Still another aspect of the present invention is a capacitor.
  • the capacitor includes an electric double layer having the above-described configuration.
  • the strength of the generated magnetic field can be reduced in an electric double layer in which a positive electrode plate having a positive electrode terminal and a negative electrode plate having a negative electrode terminal are wound in a spiral shape.
  • FIG. 1A is a schematic plan view of a nonaqueous electrolyte secondary battery including an electric double layer according to Embodiment 1, and FIG. 1B is taken along line AA in FIG.
  • FIG. 2A is a schematic perspective view of the electric double layer according to Embodiment 1
  • FIG. 3B is a schematic plan view of the negative electrode plate in a developed state.
  • FIG. 4A is a schematic plan view of the positive electrode plate in a state of being developed in the electric double layer according to the modification 1
  • FIG. 4B is a view of being developed in the electric double layer according to the modification 1.
  • FIG. 5 (A) is a schematic plan view of the positive electrode plate in a developed state in the electric double layer according to the comparative example
  • FIG. 5 (B) is a developed state in the electric double layer according to the comparative example. It is a plane schematic diagram of a negative electrode plate.
  • FIG. 1A is a schematic plan view of a nonaqueous electrolyte secondary battery including an electric double layer according to Embodiment 1, and FIG. 1B is taken along line AA in FIG.
  • FIG. 2A is a schematic perspective view of the electric double layer according to Embodiment 1
  • FIG. 2B is an enlarged schematic cross-sectional view of a region B in FIG.
  • a part of the battery outer package 2 is notched for easy understanding of the connection between the electrode body and the external terminal.
  • the nonaqueous electrolyte secondary battery 1 includes a battery outer package 2, a positive electrode current collecting tab 3 (positive electrode terminal), a negative electrode current collecting tab 4 (negative electrode terminal), and an electrode body as main components. Electric double layer 10.
  • the battery outer package 2 is a prismatic battery can made of aluminum having a thickness of about 4.5 mm, a width of 35 mm, and a height of about 42 mm, for example.
  • the electric double layer 10 is accommodated in the battery outer package 2 and impregnated with a nonaqueous electrolyte.
  • the positive electrode current collecting tab 3 has one end connected to the electric double layer 10 and the other end connected to the lid portion 2 a of the battery outer package 2. Therefore, the battery outer package 2 including the lid 2a also serves as a positive external terminal.
  • An opening 2b is formed in the lid 2a, and a negative external terminal 6 is inserted through the opening 2b via an insulating gasket 5.
  • the negative electrode current collecting tab 4 has one end connected to the electric double layer 10 and the other end connected to the negative electrode external terminal 6 via the connection electrode 7.
  • the positive electrode current collecting tab 3 is made of, for example, aluminum, and the negative electrode current collecting tab 4 is made of, for example, nickel.
  • An insulating spacer 8 is provided between the lid portion 2a and the electric double layer 10 in order to prevent a short circuit therebetween.
  • the electric double layer 10 has a shape in which a positive electrode plate 12 and a negative electrode plate 14 are spirally wound with a separator 16 (intermediate member) interposed therebetween.
  • a separator 16 is further laminated on one main surface of the laminate composed of the positive electrode plate 12, the negative electrode plate 14 and the separator 16, here on the main surface of the negative electrode plate 14 opposite to the positive electrode plate 12.
  • the positive electrode current collecting tab 3 is connected to the positive electrode plate 12 by welding or the like
  • the negative electrode current collecting tab 4 is connected to the negative electrode plate 14 by welding or the like (see FIGS. 3A and 3B).
  • the positive electrode plate 12 has a positive electrode current collector 12a and a positive electrode active material layer 12b provided on the main surfaces on both sides of the positive electrode current collector 12a. Further, the positive electrode plate 12 has a current collector exposed region in which the positive electrode active material layer 12b is not provided on the main surface of the positive electrode current collector 12a. In the current collector exposed region, the positive electrode current collector tab 3 is connected to the positive electrode current collector 12a (see FIG. 3A).
  • the positive electrode current collector 12a is a band-shaped member made of, for example, a conductive metal foil.
  • any conductive foil can be used without limitation as long as it does not dissolve in the nonaqueous electrolyte at the potential applied to the positive electrode plate 12 during charging and discharging, and an aluminum foil, for example, can be used. .
  • the positive electrode active material layer 12b includes positive electrode active material particles and a positive electrode binder.
  • the positive electrode active material particles include lithium such as LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , LiMnO 2 , LiCo 0.5 Ni 0.5 O 2 , and LiNi 0.7 Co 0.2 Mn 0.1 O 2.
  • a contained transition metal oxide can be used.
  • any substance that electrochemically inserts and desorbs lithium can be used without limitation.
  • the positive electrode binder any of various known binders that do not dissolve in a nonaqueous electrolyte solvent can be used without limitation.
  • fluorine resins such as polyvinylidene fluoride, polyimide resins, polyacrylonitrile, and the like are used. be able to.
  • the positive electrode active material layer 12b may contain a positive electrode conductive agent.
  • a positive electrode conductive agent Various known conductive agents can be used as the positive electrode conductive agent.
  • a conductive carbon material particularly acetylene black or ketjen black can be used.
  • the length in the longitudinal direction, the length in the short direction, and the thickness of the positive electrode plate 12 are, for example, about 700 mm, about 55 mm, and about 100 ⁇ m, respectively.
  • the thicknesses of the positive electrode current collector 12a and the positive electrode active material layer 12b are, for example, about 10 to 20 ⁇ m and about 40 ⁇ m, respectively.
  • the negative electrode plate 14 has a negative electrode current collector 14a and negative electrode active material layers 14b provided on the main surfaces on both sides of the negative electrode current collector 14a. Further, the negative electrode plate 14 has a current collector exposed region in which the negative electrode active material layer 14b is not provided on the main surface of the negative electrode current collector 14a. In the current collector exposed region, the negative electrode current collector tab 4 is connected to the negative electrode current collector 14a (see FIG. 3B).
  • the negative electrode current collector 14a is a band-shaped member made of, for example, a conductive metal foil.
  • a metal foil such as copper, nickel, iron, titanium, cobalt, magnesium, zinc, aluminum, germanium, indium, and an alloy foil made of a combination thereof can be used.
  • the negative electrode active material layer 14b includes negative electrode active material particles and a negative electrode binder.
  • the negative electrode active material particles are particles that can occlude and release lithium, and are made of, for example, a material alloyed with lithium.
  • materials that can be alloyed with lithium include silicon (silicon), germanium, tin, lead, zinc, magnesium, sodium, aluminum, gallium, indium, and alloys thereof. From the viewpoint of large charge / discharge capacity, silicon particles are particularly preferable.
  • the silicon particles are particles containing silicon as a main component, and examples of such particles include silicon simple particles, silicon alloy particles, and silicon oxide particles.
  • silicon alloy particles alloy particles containing 50 atomic% or more of silicon are preferably used.
  • the silicon alloy examples include Si—Co alloy, Si—Fe alloy, Si—Zn alloy, Si—Zr alloy, Si—Ti alloy, Si—Ni alloy, Si—W alloy, and Si—Cr alloy.
  • the material of the negative electrode active material layer 14b graphite is also applicable.
  • the surface of the negative electrode active material particles may be coated with a metal or the like. Examples of the coating method include an electroless plating method, an electrolytic plating method, a chemical reduction method, a vapor deposition method, a sputtering method, and a chemical vapor deposition method.
  • any of various known binders that do not dissolve in a nonaqueous electrolyte solvent can be used without limitation, but a binder having excellent mechanical strength and elasticity can be preferably used. Since the negative electrode binder has excellent mechanical strength and elasticity, it can be avoided that the negative electrode binder breaks due to the volume change of the negative electrode active material particles during occlusion and release of lithium, and follows the volume change of the negative electrode active material particles. The negative electrode active material layer 14b can be deformed. Thereby, the excellent charge / discharge cycle characteristics of the nonaqueous electrolyte secondary battery 1 can be obtained.
  • the binder having high mechanical strength include a polyimide resin.
  • the length in the longitudinal direction, the length in the short direction, and the thickness of the negative electrode plate 14 are, for example, about 750 mm, about 57 mm, and about 75 ⁇ m, respectively.
  • the thicknesses of the negative electrode current collector 14a and the negative electrode active material layer 14b are, for example, about 10 to 20 ⁇ m and about 30 ⁇ m, respectively.
  • the separator 16 is, for example, a polyethylene microporous film.
  • the thickness of the separator 16 is, for example, about 20 ⁇ m.
  • nonaqueous electrolyte solvent impregnated in the battery outer package 2 examples include cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and vinylene carbonate, and chain chains such as dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, and diethyl carbonate.
  • Esters such as carbonate, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, ⁇ -butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, tetrahydrofuran, 1,2-dioxane, Ethers such as 2-methyltetrahydrofuran, nitriles such as acetonitrile, amides such as dimethylformamide and the like can be used alone or in combination.
  • solute of the non-aqueous electrolyte examples include LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2), LiC (CF 3 SO 2) 3, LiC ( such as C 2 F 5 SO 2) 3 , LiAsF 6, LiClO 4, Li 2 B 10 Cl 10, Li 2 B 12 Cl 12, and their Can be used.
  • LiXF y (wherein X is P, As, Sb, B, Bi, Al, Ga, or In, and when X is P, As, or Sb, y is 6, and X is B, Bi, al, Ga or y is and those represented by a 4) when the in, lithium perfluoroalkyl sulfonic acid imide LiN (C m F 2m + 1 SO 2) (C n F 2n + 1 SO 2) (wherein, m and, n are each independently an integer of 1 to 4), lithium perfluoroalkyl sulfonic acid methide LiC (C p F 2p + 1 SO 2) (C q F 2q + 1 SO 2) (C r F 2r + 1 SO 2) ( wherein, Solutes such as p, q and r are each independently an integer of 1 to 4 are preferably used.
  • LiPF 6 is particularly preferably used.
  • nonaqueous electrolyte a gel polymer electrolyte obtained by impregnating a polymer electrolyte such as polyethylene oxide or polyacrylonitrile with an electrolytic solution, or an inorganic solid electrolyte such as LiI or Li 3 N can be used.
  • the nonaqueous electrolyte secondary battery 1 is manufactured as follows, for example. First, positive electrode active material particles, a positive electrode binder, and a positive electrode conductive agent are charged into a solvent at a predetermined mass ratio and kneaded to prepare a positive electrode active material slurry. The positive electrode active material slurry is applied to both surfaces of the positive electrode current collector 12a and then dried to form the positive electrode active material layers 12b on both surfaces of the positive electrode current collector 12a. Thereafter, the obtained positive electrode current collector 12a and positive electrode active material layer 12b laminate is compressed by a compression roller to produce the positive electrode plate 12.
  • the negative electrode active material particles and the negative electrode binder are dispersed in a solvent, and a thickener is added as necessary to prepare a negative electrode active material slurry.
  • This negative electrode active material slurry is applied to both surfaces of the negative electrode current collector 14a and then dried to form negative electrode active material layers 14b on both surfaces of the negative electrode current collector 14a. Thereafter, the obtained negative electrode current collector 14a and negative electrode active material layer 14b laminate is compressed by a compression roller to produce the negative electrode plate 14.
  • each of the positive electrode current collecting tab 3 and the negative electrode current collecting tab 4 is connected to the positive electrode plate 12 and the negative electrode plate 14 by welding. Then, the positive electrode plate 12 and the negative electrode plate 14 are superposed in a state of being insulated from each other with the separator 16 interposed therebetween, so that a laminate of the positive electrode plate 12, the negative electrode plate 14, and the separator 16 is formed. At this time, the positive electrode current collecting tab 3 and the negative electrode current collecting tab 4 are arranged on the same side when viewed in the short direction of the electrode plate and on the opposite sides when viewed in the longitudinal direction of the electrode plate (FIG. 3 ( A) and FIG. 3B). Moreover, the separator 16 is laminated
  • This laminated body is bent at a predetermined folding position and wound into a spiral shape.
  • the laminated body is wound, for example, such that the positive electrode current collecting tab 3 is located on the winding end side of the laminated body and the negative electrode current collecting tab 4 is located on the winding start side of the laminated body.
  • the outermost peripheral portion of the laminate is stopped with an insulating tape (not shown) so that the wound state is maintained. In this way, the flat electric double layer 10 wound in a spiral shape is produced.
  • connection is performed, and the nonaqueous electrolyte secondary battery 1 is manufactured.
  • the direction perpendicular to the winding direction coincides with the short direction of each electrode plate.
  • FIG. 3A is a schematic plan view of the positive electrode plate in a developed state
  • FIG. 3B is a schematic plan view of the negative electrode plate in a developed state
  • 3A and 3B are schematic views, and the scales of the electrode plate and the current collecting tab are different from actual ones.
  • the vertical and horizontal directions of the positive electrode plate 12 shown in FIG. 3A and the negative electrode plate 14 shown in FIG. 3B coincide with the vertical and horizontal directions in the laminated state. Yes. That is, the positive electrode plate 12 and the negative electrode plate 14 are overlapped with each other with their respective vertical and horizontal directions as shown in the drawings, and face each other.
  • the positive electrode current collecting tab 3 and the negative electrode current collecting tab 4 are displaced in the longitudinal direction of the electrode plate (the direction of the arrow X in FIGS. 3A and 3B). ing.
  • the positive current collecting tab 3 and the negative current collecting tab 4 are arranged such that when the positive electrode plate 12 and the negative electrode plate 14 are wound, the positive current collecting tab 3 is disposed outside the spiral. Are positioned relative to each other so that they are arranged on the center side of the spiral.
  • the positive electrode current collecting tab 3 and the negative electrode current collecting tab 4 may be configured such that the positive electrode current collecting tab 3 is disposed on the center side of the spiral and the negative electrode current collecting tab 4 is disposed outside the spiral.
  • the positive electrode plate 12 and the negative electrode plate 14 are at least partially extended in the longitudinal direction between the positive electrode current collecting tab 3 and the negative electrode current collecting tab 4 when viewed in the longitudinal direction of the electrode plate, and both ends 20a, 20b.
  • the positive electrode plate 12 has a cut portion 22 that is connected to one end portion 20 b of the slit 20 and opens the end portion 20 b to the outside of the positive electrode plate 12.
  • the cut portion 22 extends in the longitudinal direction of the positive electrode plate 12 from the end portion 20b.
  • the boundary between the slit 20 and the cut portion 22 is indicated by a virtual broken line C.
  • the negative electrode plate 14 has a notch 22 that is connected to one end 20 a of the slit 20 and opens the end 20 a to the outside of the negative electrode plate 14.
  • the cut portion 22 extends from the end portion 20a in the short direction of the negative electrode plate 14.
  • the slit 20 provided in the positive electrode plate 12 and the slit 20 provided in the negative electrode plate 14 overlap with each other when viewed in the stacking direction of the electrode plates in a state where the positive electrode plate 12 and the negative electrode plate 14 are stacked. Is arranged. Further, the cut portions 22 provided in the positive electrode plate 12 and the negative electrode plate 14 are connected to the opposite end portions of the slit 20. A non-aqueous electrolyte enters the slit 20 and the cut portion 22.
  • the slit 20 and the cut portion 22 are formed by a cut blade or the like installed in a winder before the positive electrode plate 12 and the negative electrode plate 14 formed as described above are stacked on the separator 16.
  • the widths of the slit 20 and the cut portion 22 are each about 0.01 to 0.05 ⁇ m, for example.
  • a current passage 30 is formed in the electrode plate by a slit 20 and a notch 22.
  • the current passage 30 has at least one of the first end and the second end adjacent to the notch 22 and is opposite to the other end of the slit 20, that is, the end to which the notch 22 is connected. It is folded at the end side.
  • the positive electrode plate 12 includes a current passage 30 having a first end portion 32 and a second end portion 33 adjacent to the cut portion 22 and having a folded portion 34 on the end portion 20a side of the slit 20. Has been.
  • the first end portion 32 and the second end portion 33 are arranged side by side in the lateral direction of the positive electrode plate 12 with the notch 22 interposed therebetween.
  • the positive electrode current collecting tab 3 is connected to the first end portion 32.
  • a current passage 30 having a first end portion 32 and a second end portion 33 adjacent to the notch portion 22 and having a folded portion 34 on the end portion 20 b side of the slit 20 is formed.
  • the first end portion 32 and the second end portion 33 are arranged side by side in the longitudinal direction of the negative electrode plate 14 with the notch 22 interposed therebetween.
  • the negative electrode current collecting tab 4 is connected to the second end portion 33.
  • the cut portion 22 is formed in the electrode plate so that a loop-shaped passage is not formed around the slit 20.
  • the negative electrode current collecting tab 4 is the starting point of the current flow. Therefore, the second end portion 33 of the current passage 30 connected to the negative electrode current collecting tab 4 is the upstream side of the current flow, and the opposite first end portion 32 is the downstream side. Therefore, the current flows from the second end portion 33 toward the folded portion 34, is folded at the folded portion 34, and flows from the folded portion 34 toward the first end portion 32 (indicated by an arrow D in FIG. 3B). direction). The direction of current flow in the current passage 30 is the opposite direction across the slit 20.
  • the direction in which the current flows at 30 is opposite to the direction opposite to each other. For example, when looking at the region from the first end portion 32 to the turn-up portion 34 in both electrode plates, in the positive electrode plate 12, the current flows from the spiral side of the electric double layer 10 to the side where the positive electrode current collecting tab 3 is located. That is, it flows outside the spiral (from the left side to the right side in FIG. 3A).
  • the current flows from the outside of the spiral of the electric double layer 10 to the side where the negative electrode current collecting tab 4 is located, that is, the center side of the spiral (from the right side to the left side in FIG. 3B). .
  • the current flows from the outer side of the spiral of the electric double layer 10 to the center side of the spiral (FIG. 3A). From right to left).
  • the negative electrode plate 14 current flows from the spiral side of the electric double layer 10 to the outside of the spiral (from the left side to the right side in FIG. 3B).
  • the positive electrode current collecting tab 3 and the negative electrode current collecting tab 4 are displaced in the longitudinal direction of the electrode plate.
  • the positive electrode plate 12 and the negative electrode plate 14 extend in the longitudinal direction of the electrode plate, and both end portions 20a and 20b are connected to the slit 20 located inside the electrode plate and one end portion of the slit 20.
  • a cut portion 22 is formed.
  • the positive electrode plate 12 and the negative electrode plate 14 have at least one of the first end portion 32 and the second end portion 33 adjacent to the cut portion 22 by the slit 20 and the cut portion 22 and the other end portion of the slit 20.
  • a current passage 30 that is folded back is formed.
  • the positive electrode current collecting tab 3 is connected to the first end portion 32, and current flows from the second end portion 33 toward the first end portion 32, and in the negative electrode plate 14, the second end portion.
  • the negative electrode current collecting tab 4 is connected to 33, and a current flows from the second end 33 to the first end 32.
  • the current passage 30, the positive current collecting tab 3, and the negative current collecting tab 4 are opposite to each other in the direction of current flow in the current passage 30 of the positive electrode plate 12 and the current passage 30 of the negative electrode plate 14. It arrange
  • FIG. 5 (A) is a schematic plan view of the positive electrode plate in a developed state in the electric double layer according to the comparative example
  • FIG. 5 (B) is a developed state in the electric double layer according to the comparative example.
  • It is a plane schematic diagram of a negative electrode plate. That is, the positive electrode plate 12 and the negative electrode plate 14 of the comparative example are not provided with slits and cut portions. Therefore, in the positive electrode plate 12, current flows from the end opposite to the side where the positive current collecting tab 3 is connected to the end where the positive current collecting tab 3 is connected.
  • the magnetic fields generated around the currents are Can be countered. Therefore, the strength of the magnetic field generated in the wound electric double layer 10 can be reduced. As a result, even when there is a load variation, it is possible to suppress the occurrence of noise due to a low frequency magnetic field.
  • the slit 20 and the cut portion 22 are formed in both the positive electrode plate 12 and the negative electrode plate 14. Therefore, compared with the case where the slit 20 and the cut portion 22 are formed in one of the positive electrode plate 12 and the negative electrode plate 14, it is possible to increase the region where the current flows in the reverse direction. Therefore, the strength of the magnetic field generated in the wound electric double layer 10 can be more reliably reduced.
  • the positive electrode plate 12 and the negative electrode plate 14 are stacked, and the slit 20 and the negative electrode plate 14 of the positive electrode plate 12 are viewed in the stacking direction of the electrode plates. The slit 20 overlaps.
  • the non-aqueous electrolyte secondary battery 1 is mounted by using the electric double layer 10 in which the strength of the magnetic field is reduced and the generation of noise is thereby suppressed in the non-aqueous electrolyte secondary battery 1.
  • the operational reliability of portable devices can be improved. The same effect can be obtained in a lithium ion secondary battery.
  • FIG. 4A is a schematic plan view of the positive electrode plate in a state of being developed in the electric double layer according to the modification 1
  • FIG. 4B is a view of being developed in the electric double layer according to the modification 1. It is a plane schematic diagram of the negative electrode plate in a state.
  • the positive electrode current collecting tab 3 and the negative electrode current collecting tab 4 are both arranged on the spiral side of the electrode plate. Note that both the positive electrode current collecting tab 3 and the negative electrode current collecting tab 4 may be arranged outside the spiral. That is, the distance in the longitudinal direction of the electrode plate between the positive electrode current collecting tab 3 and the negative electrode current collecting tab 4 is shorter than that in the first embodiment.
  • the positive electrode plate 12 is provided with a slit 20 and a notch 22 that is connected to the end 20 b of the slit 20 and extends in the short direction of the positive electrode plate 12.
  • the negative electrode plate 14 is provided with a slit 20 and a notch 22 connected to the end 20 a of the slit 20 and extending in the short direction of the negative electrode plate 14.
  • a current passage 30 having a first end portion 32 adjacent to the cut portion 22 and having a folded portion 34 on the end portion 20 a side of the slit 20 is formed.
  • the second end portion 33 coincides with the end portion of the positive electrode plate 12 outside the spiral.
  • the positive electrode current collecting tab 3 is connected to the first end portion 32.
  • a current passage 30 having a first end portion 32 and a second end portion 33 adjacent to the notch portion 22 and having a folded portion 34 on the end portion 20 b side of the slit 20 is formed.
  • the first end portion 32 and the second end portion 33 are arranged side by side in the longitudinal direction of the negative electrode plate 14 with the notch 22 interposed therebetween.
  • the negative electrode current collecting tab 4 is connected to the second end portion 33.
  • the positive electrode plate 12 and the negative electrode plate 14 current flows as follows. That is, in the positive electrode plate 12, the current flows from the second end portion 33, which is the starting point of the current flow, toward the folded portion 34, is folded by the folded portion 34, and is connected to the positive current collecting tab 3. It flows toward one end 32 (the direction of arrow D in FIG. 4A). In the negative electrode plate 14, the current flows from the second end 33 to which the negative electrode current collecting tab 4 is connected toward the folded portion 34, and is folded by the folded portion 34, so that the first end that becomes the end point of the current flow It flows toward the part 32 (direction of arrow D in FIG. 4B). Further, in the current passage 30 formed in the negative electrode plate 14, a current flows from the second end portion 33 of the negative electrode plate 14 toward the end portion 35 outside the spiral. The direction of current flow in each current passage 30 is the opposite direction across the slit 20.
  • each current passage 30 is opposite in the areas facing each other. Therefore, since the magnetic fields generated around the currents flowing in the respective current passages 30 can be canceled each other, the strength of the magnetic field generated in the wound electric double layer 10 can be reduced. Generation of noise due to a low frequency magnetic field can be suppressed.
  • the electric double layer 10 is used for the nonaqueous electrolyte secondary battery 1, it is not limited to this in particular, The electric double layer 10 may be used for a capacitor
  • the capacitor has a conventionally known general structure.
  • the electric double layer 10 has a configuration in which a positive electrode plate 12 connected to a positive electrode terminal and a negative electrode plate 14 connected to a negative electrode terminal are opposed to each other with a dielectric layer (intermediate member) interposed therebetween.
  • the electric double layer 10 according to the first embodiment is used for a capacitor, the magnetic fields generated around the currents flowing through the current passages 30 can be canceled with each other, so that the strength of the magnetic field can be reduced. As a result, the inductor component inside the capacitor can be reduced.
  • the positive electrode plate 12 and the negative electrode plate 14 have the slits 20 and the cut portions 22, but at least one of the positive electrode plate 12 and the negative electrode plate 14 has the slits 20 and the cut portions 22. If so, the direction of current flow in each electrode plate can be reversed in at least some of the regions facing each other. Therefore, the effect of reducing the strength of the magnetic field can be obtained to some extent. In this case, the rigidity of the electrode plate that does not have the slit 20 and the cut portion 22 can be maintained.
  • 1 non-aqueous electrolyte secondary battery 3 positive current collecting tab, 4 negative current collecting tab, 10 electric double layer, 12 positive electrode plate, 14 negative electrode plate, 16 separator, 20 slit, 20a, 20b end, 22 cut portion , 30 current passage, 32 first end, 33 second end.
  • the present invention can be used for an electric double layer, a nonaqueous electrolyte secondary battery and a capacitor provided with the electric double layer.

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Abstract

　本発明は、正極端子を有する正極電極板と負極端子を有する負極電極板とが渦巻状に巻回された電気二重層において、発生する磁界の強さを低減することができる技術を提供することにある。　本発明において、電気二重層は、正極集電タブ３が接続された正極電極板１２と、負極集電タブ４が接続された負極電極板１４とが渦巻状に巻回された電気二重層である。正極集電タブ３と負極集電タブ４とは、電極板の長手方向にずれている。各電極板には、スリット２０および切り込み部２２により電流用通路３０が形成され、電流用通路３０の第１端部３２または第２端部３３に端子が接続されて、第１端部３２から第２端部３３あるいは第２端部３３から第１端部３２に向けて電流が流れる。電流用通路３０および端子は、各電流用通路３０における電流の流れる方向が、互いに対向する領域において少なくとも一部が逆方向となるよう配置されている。

Description

電気二重層、非水電解質二次電池、およびコンデンサ
　本発明は、電気二重層と、この電気二重層を備えた非水電解質二次電池およびコンデンサに関する。
　従来、正極端子を有する正極電極板と負極端子を有する負極電極板とがセパレータなどの中間部材を挟んで積層され、この積層体が渦巻き状に巻回された電気二重層が知られている。例えば特許文献１および２には、このような構造を有する電気二重層を搭載した非水電解質二次電池が開示されている。
　非水電解質二次電池は、携帯電話やノート型パソコンなどの携帯機器の電源として実用化され、広く普及している。近年、これらの携帯機器のさらなる小型化、高機能化にともなって非水電解質二次電池への負荷が大きくなっており、非水電解質二次電池の高エネルギー密度化への要求は高まっている。電池の高エネルギー密度化を達成する１つの方法としては、決められた大きさの電池容器内で、できる限り多くの正極活物質および負極活物質を詰め込むことが挙げられる。具体的には、上述のように正極電極板と負極電極板とを渦巻き状に巻回して扁平型や円筒型に成形した電極体を、角型や円筒型の容器内に収納することにより、高エネルギー密度化を達成することができる。
特開２００９－１４０９０４号公報 特開２０１０－３６９７号公報
　一般に上述の構造を有する電気二重層では、正極端子と負極端子とが互いに接触してショートしてしまうことを避けるために、正極端子と負極端子とが電極板の長手方向にずれて配置されている。このように正極端子と負極端子とが電極板の長手方向にずれて配置された場合、正極電極板と負極電極板のそれぞれにおける電流の流れは、互いに対向する領域において同じ方向になる。そのため、各電極板の電流の周りに磁界が発生したときに、各電極板の磁界同士は互いに強め合うように作用する。
　ところで、周期的な負荷変動に応じて各電極板における電流量が変化すると、磁界は周期的に変化する。上述のように互いに強め合った磁界が周期的に変化すると、この磁界の周期的変化によってノイズが発生するおそれがあった。
　本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、正極端子を有する正極電極板と負極端子を有する負極電極板とが渦巻状に巻回された電気二重層において、発生する磁界の強さを低減することができる技術を提供することにある。
　本発明のある態様は、電気二重層である。当該電気二重層は、正極端子が接続された正極電極板と、負極端子が接続された負極電極板とを備え、これらの電極板が中間部材を挟んで渦巻状に巻回された電気二重層であって、正極端子と負極端子とは、電極板の長手方向にずれており、正極電極板および負極電極板の少なくとも一方は、電極板の長手方向に見て少なくとも一部が正極端子と負極端子との間で長手方向に延び、両端部が電極板の内側に位置するスリットと、スリットの一方の端部に連結されて当該一方の端部を電極板の外側に開放するための切り込み部とを有し、スリットおよび切り込み部を有する電極板には、スリットおよび切り込み部により、第１端部および第２端部の少なくとも一方が切り込み部に隣接するとともにスリットの他方の端部側で折り返された電流用通路が形成され、第１端部または第２端部に端子が接続されて、第１端部から第２端部あるいは第２端部から第１端部に向けて電流が流れ、電流用通路および端子は、当該電流用通路における電流が流れる方向と、電流用通路が形成された電極板と対向する電極板における電流が流れる方向とが、互いに対向する領域において少なくとも一部が逆方向となるように配置されていることを特徴とする。
　この態様によれば、正極端子を有する正極電極板と負極端子を有する負極電極板とが渦巻状に巻回された電気二重層において、発生する磁界の強さを低減することができる。
　上記態様において、正極電極板および負極電極板がスリットおよび切り込み部を有してもよい。また、正極電極板の有するスリットと負極電極板の有するスリットとは、正極電極板と負極電極板とが積層された状態で電極板の積層方向に見て重なってもよい。また、正極端子および負極端子は、一方が電極板の渦巻きの中心側に配置され、他方が電極板の渦巻きの外側に配置されてもよい。また、正極端子および負極端子は、ともに電極板の渦巻きの中心側または外側に配置されてもよい。
　本発明の他の態様は、非水電解質二次電池である。当該非水電解質二次電池は、上述した構成の電気二重層を備えたことを特徴とする。
　本発明のさらに他の態様は、コンデンサである。当該コンデンサは、上述した構成の電気二重層を備えたことを特徴とする。
　本発明によれば、正極端子を有する正極電極板と負極端子を有する負極電極板とが渦巻状に巻回された電気二重層において、発生する磁界の強さを低減することができる。
図１（Ａ）は、実施形態１に係る電気二重層を備えた非水電解質二次電池の概略平面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡ－Ａ線に沿った概略断面図である。 図２（Ａ）は、実施形態１に係る電気二重層の概略斜視図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）における領域Ｂの拡大概略断面図である。 図３（Ａ）は、展開された状態の正極電極板の平面模式図であり、図３（Ｂ）は、展開された状態の負極電極板の平面模式図である。 図４（Ａ）は、変形例１に係る電気二重層における展開された状態の正極電極板の平面模式図であり、図４（Ｂ）は、変形例１に係る電気二重層における展開された状態の負極電極板の平面模式図である。 図５（Ａ）は、比較例に係る電気二重層における展開された状態の正極電極板の平面模式図であり、図５（Ｂ）は、比較例に係る電気二重層における展開された状態の負極電極板の平面模式図である。
　以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
　（実施形態１）
　図１（Ａ）は、実施形態１に係る電気二重層を備えた非水電解質二次電池の概略平面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡ－Ａ線に沿った概略断面図である。図２（Ａ）は、実施形態１に係る電気二重層の概略斜視図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）における領域Ｂの拡大概略断面図である。図１（Ａ）では、電極体と外部端子との接続をわかりやすくするため電池外装体２の一部を切り欠いてある。
　本実施形態に係る非水電解質二次電池１は、主な構成として電池外装体２と、正極集電タブ３（正極端子）と、負極集電タブ４（負極端子）と、電極体である電気二重層１０とを備える。
　電池外装体２は、例えば厚さが約４．５ｍｍ、幅が３５ｍｍ、高さが約４２ｍｍであるアルミニウム製の角形電池缶である。電池外装体２の内部には、電気二重層１０が収容され、非水電解質が含浸されている。正極集電タブ３は、一端が電気二重層１０に接続され、他端が電池外装体２の蓋部２ａに接続されている。したがって、蓋部２ａを含む電池外装体２は正極外部端子を兼ねている。蓋部２ａには開口部２ｂが形成されており、開口部２ｂには絶縁ガスケット５を介して負極外部端子６が挿通されている。負極集電タブ４は、一端が電気二重層１０に接続され、他端が接続電極７を介して負極外部端子６に接続されている。正極集電タブ３は、例えばアルミニウム製であり、負極集電タブ４は、例えばニッケル製である。蓋部２ａと電気二重層１０との間には、両者間のショートを防ぐために、絶縁スペーサ８が設けられている。
　電気二重層１０は、正極電極板１２と、負極電極板１４とがセパレータ１６（中間部材）を挟んで渦巻状に巻回された形状を有する。正極電極板１２、負極電極板１４、およびセパレータ１６で構成される積層体の一方の主表面、ここでは正極電極板１２と反対側の負極電極板１４の主表面には、さらにセパレータ１６が積層されている。これにより、積層体が渦巻き状に巻回されたときに、内側に位置する積層体の一方の電極板と外側に位置する積層体の他方の電極板との接触を防ぐことができる。正極電極板１２には正極集電タブ３が溶接等により接続され、負極電極板１４には負極集電タブ４が溶接等により接続されている（図３（Ａ）および図３（Ｂ）参照）。
　正極電極板１２は、正極集電体１２ａと、正極集電体１２ａの両側の主表面に設けられた正極活物質層１２ｂとを有する。また、正極電極板１２は、正極集電体１２ａの主表面に正極活物質層１２ｂが設けられていない集電体露出領域を有する。当該集電体露出領域において、正極集電タブ３が正極集電体１２ａに接続されている（図３（Ａ）参照）。正極集電体１２ａは、例えば導電性金属箔で構成された帯状の部材である。この導電性金属箔としては、充放電時に正極電極板１２に加わる電位において、非水電解質に溶解せず安定に存在するものであれば制限なく用いることができ、例えばアルミニウム箔を用いることができる。
　正極活物質層１２ｂは、正極活物質粒子と正極バインダーとを含む。正極活物質粒子としては、例えばＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＭｎＯ２、ＬｉＣｏ０．５Ｎｉ０．５Ｏ２、ＬｉＮｉ０．７Ｃｏ０．２Ｍｎ０．１Ｏ２などのリチウム含有遷移金属酸化物を用いることができる。また、この他にも、リチウムを電気化学的に挿入脱離する物質であれば制限なく用いることができる。正極バインダーとしては、公知の様々なバインダーにおいて非水電解質の溶媒に溶解しないものであれば制限なく用いることができ、例えば、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアクリロニトリルなどを用いることができる。
　正極活物質層１２ｂは、正極導電剤を含んでいてもよい。正極導電剤としては、公知の様々な導電剤を用いることができ、例えば、導電性の炭素材料、特にはアセチレンブラックやケッチェンブラックを用いることができる。
　正極電極板１２の長手方向長さ、短手方向長さ、および厚さは、それぞれ例えば約７００ｍｍ、約５５ｍｍ、約１００μｍである。正極集電体１２ａおよび正極活物質層１２ｂの厚さは、それぞれ例えば約１０～２０μｍ、約４０μｍである。
　負極電極板１４は、負極集電体１４ａと、負極集電体１４ａの両側の主表面に設けられた負極活物質層１４ｂとを有する。また、負極電極板１４は、負極集電体１４ａの主表面に負極活物質層１４ｂが設けられていない集電体露出領域を有する。当該集電体露出領域において、負極集電タブ４が負極集電体１４ａに接続されている（図３（Ｂ）参照）。負極集電体１４ａは、例えば導電性金属箔で構成された帯状の部材である。この導電性金属箔としては、例えば銅、ニッケル、鉄、チタン、コバルト、マグネシウム、亜鉛、アルミニウム、ゲルマニウム、インジウム等の金属、およびこれらの組み合わせからなる合金の箔を用いることができる。
　負極活物質層１４ｂは、負極活物質粒子と負極バインダーとを含む。負極活物質粒子は、リチウムを吸蔵、放出することができる粒子であり、例えばリチウムと合金化する材料からなる。リチウムと合金化する材料としては、シリコン（ケイ素）、ゲルマニウム、スズ、鉛、亜鉛、マグネシウム、ナトリウム、アルミニウム、ガリウム、インジウムおよびこれらの合金などが挙げられる。充放電容量が大きいという観点からは、シリコン粒子が特に好ましい。ここで、シリコン粒子はシリコンを主成分として含む粒子であり、このような粒子としては、シリコン単体粒子、シリコン合金粒子、シリコン酸化物粒子などが挙げられる。シリコン合金粒子としては、シリコンを５０原子％以上含む合金粒子などが好ましく用いられる。シリコン合金としては、Ｓｉ－Ｃｏ合金、Ｓｉ－Ｆｅ合金、Ｓｉ－Ｚｎ合金、Ｓｉ－Ｚｒ合金、Ｓｉ－Ｔｉ合金、Ｓｉ－Ｎｉ合金、Ｓｉ－Ｗ合金、Ｓｉ－Ｃｒ合金などが挙げられる。また、負極活物質層１４ｂの材料としては、グラファイトも適用可能である。負極活物質粒子は、その表面が金属等で被覆されていてもよい。被覆方法としては、無電解めっき法、電解めっき法、化学還元法、蒸着法、スパッタリング法、化学気相成長法などが挙げられる。
　負極バインダーとしては、公知の様々なバインダーにおいて非水電解質の溶媒に溶解しないものであれば制限なく用いることができるが、優れた機械的強度と弾性を有するバインダーを好ましく用いることができる。負極バインダーが優れた機械的強度と弾性を有することで、リチウムの吸蔵、放出時における負極活物質粒子の体積変化によって負極バインダーが破損することを回避でき、負極活物質粒子の体積変化に追随した負極活物質層１４ｂの変形が可能となる。これにより、非水電解質二次電池１の優れた充放電サイクル特性を得ることができる。高い機械的強度を有するバインダーとしては、例えばポリイミド樹脂を挙げることができる。
　負極電極板１４の長手方向長さ、短手方向長さ、および厚さは、それぞれ例えば約７５０ｍｍ、約５７ｍｍ、約７５μｍである。負極集電体１４ａおよび負極活物質層１４ｂの厚さは、それぞれ例えば約１０～２０μｍ、約３０μｍである。
　セパレータ１６は、例えばポリエチレン微多孔膜である。セパレータ１６の厚さは、例えば約２０μｍである。
　電池外装体２の内部に含浸される非水電解質の溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネートなどの環状カーボネートや、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネートなどの鎖状カーボネート、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、γ－ブチロラクトンなどのエステル類、１，２－ジメトキシエタン、１，２－ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、１，２－ジオキサン、２－メチルテトラヒドロフランなどのエーテル類、アセトニトリル等のニトリル類、ジメチルホルムアミド等のアミド類などを、単独でまたは複数組み合わせて使用することができる。
　非水電解質の溶質としては、例えば、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）、ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３、ＬｉＣ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）３、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣｌＯ４、Ｌｉ２Ｂ１０Ｃｌ１０、Ｌｉ２Ｂ１２Ｃｌ１２など、およびそれらの混合物を用いることができる。特に、ＬｉＸＦｙ（式中、ＸはＰ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂ、Ｂｉ、Ａｌ、Ｇａ、またはＩｎであり、ＸがＰ、ＡｓまたはＳｂのときｙは６であり、ＸがＢ、Ｂｉ、Ａｌ、Ｇａ、またはＩｎのときｙは４である）で表されるものや、リチウムペルフルオロアルキルスルホン酸イミドＬｉＮ（ＣｍＦ２ｍ＋１ＳＯ２）（ＣｎＦ２ｎ＋１ＳＯ２）（式中、ｍ及びｎはそれぞれ独立して１～４の整数である）、リチウムペルフルオロアルキルスルホン酸メチドＬｉＣ（ＣｐＦ２ｐ＋１ＳＯ２）（ＣｑＦ２ｑ＋１ＳＯ２）（ＣｒＦ２ｒ＋１ＳＯ２）（式中、ｐ、ｑ及びｒはそれぞれ独立して１～４の整数である）などの溶質が好ましく用いられる。これらの中でも、ＬｉＰＦ６が特に好ましく用いられる。
　さらに非水電解質としては、ポリエチレンオキシド、ポリアクリロニトリルなどのポリマー電解質に電解液を含浸したゲル状ポリマー電解質や、ＬｉＩ、Ｌｉ３Ｎなどの無機固体電解質を用いることができる。
　非水電解質二次電池１は、例えば次のようにして作製される。まず、正極活物質粒子、正極バインダー、および正極導電剤が所定の質量比で溶媒に投入、混練されて正極活物質スラリーが調製される。この正極活物質スラリーが正極集電体１２ａの両面に塗布された後、乾燥されて、正極集電体１２ａの両面に正極活物質層１２ｂが形成される。その後、得られた正極集電体１２ａと正極活物質層１２ｂの積層体が圧縮ローラで圧縮されて正極電極板１２が作製される。また、負極活物質粒子および負極バインダーが溶媒に分散され、さらに必要に応じて増粘剤が添加されて負極活物質スラリーが調製される。この負極活物質スラリーが負極集電体１４ａの両面に塗布された後、乾燥されて、負極集電体１４ａの両面に負極活物質層１４ｂが形成される。その後、得られた負極集電体１４ａと負極活物質層１４ｂの積層体が圧縮ローラで圧縮されて負極電極板１４が作製される。
　正極電極板１２および負極電極板１４には、それぞれ正極集電タブ３あるいは負極集電タブ４の一端が溶接により接続される。そして、正極電極板１２と負極電極板１４とが、セパレータ１６を挟んで互いに絶縁した状態で重ね合わせられ、正極電極板１２、負極電極板１４、およびセパレータ１６の積層体が形成される。このとき、正極集電タブ３および負極集電タブ４は、電極板の短手方向に見て同じ側であって、電極板の長手方向に見て互いに反対側に配置される（図３（Ａ）および図３（Ｂ）参照）。また、積層体の一方の主表面にセパレータ１６が積層される。
　この積層体が所定の折り曲げ位置で折り曲げられて渦巻き状に巻回される。積層体は、例えば正極集電タブ３が積層体の巻き終わり側に位置し、負極集電タブ４が積層体の巻き始め側に位置するようにして巻回される。積層体が渦巻状に巻回された後、巻回された状態が維持されるように積層体の最外周部が絶縁テープ（図示せず）によって止められる。このようにして、渦巻状に巻回された扁平状の電気二重層１０が作製される。その後、巻回された電気二重層１０と非水電解質との電池外装体２への挿入、正極集電タブ３と蓋部２ａとの接続、および負極集電タブ４と負極外部端子６との接続が実施され、非水電解質二次電池１が作製される。なお、巻回し方向と垂直な方向は、各電極板の短手方向と一致する。
　続いて、正極電極板１２および負極電極板１４の構造を詳細に説明する。図３（Ａ）は、展開された状態の正極電極板の平面模式図であり、図３（Ｂ）は、展開された状態の負極電極板の平面模式図である。なお、図３（Ａ）および図３（Ｂ）は模式図であり、電極板および集電タブの縮尺は実際のものと異なる。図３（Ａ）に図示された正極電極板１２と図３（Ｂ）に図示された負極電極板１４の上下左右方向は、積層体となった状態でのそれぞれの上下左右方向と一致している。すなわち、正極電極板１２および負極電極板１４は、それぞれの上下左右方向が各図に示された状態のままで重ね合わされて互いに対向する。
　本実施形態に係る電気二重層１０において、正極集電タブ３と負極集電タブ４とは、電極板の長手方向（図３（Ａ）および図３（Ｂ）における矢印Ｘの方向）にずれている。また、正極集電タブ３および負極集電タブ４は、正極電極板１２および負極電極板１４が巻回された際に、正極集電タブ３が渦巻きの外側に配置され、負極集電タブ４が渦巻きの中心側に配置されるように、互いに位置決めされている。なお、正極集電タブ３および負極集電タブ４は、正極集電タブ３が渦巻きの中心側に配置され、負極集電タブ４が渦巻きの外側に配置されるようにしてもよい。
　そして、正極電極板１２および負極電極板１４は、電極板の長手方向に見て少なくとも一部が正極集電タブ３と負極集電タブ４との間で長手方向に延び、両端部２０ａ，２０ｂが電極板の内側に位置するスリット２０を有する。また、正極電極板１２は、スリット２０の一方の端部２０ｂに連結されて当該端部２０ｂを正極電極板１２の外側に開放するための切り込み部２２を有する。切り込み部２２は、端部２０ｂから正極電極板１２の長手方向に延びている。図３（Ａ）では、スリット２０と切り込み部２２の境界を仮想破線Ｃで示している。負極電極板１４は、スリット２０の一方の端部２０ａに連結されて当該端部２０ａを負極電極板１４の外側に開放するための切り込み部２２を有する。切り込み部２２は、端部２０ａから負極電極板１４の短手方向に延びている。
　正極電極板１２に設けられたスリット２０と負極電極板１４に設けられたスリット２０とは、正極電極板１２と負極電極板１４とが積層された状態で電極板の積層方向に見て重なるように配置されている。また、正極電極板１２および負極電極板１４に設けられた切り込み部２２は、互いにスリット２０の反対側の端部に連結されている。スリット２０および切り込み部２２には、非水電解質が進入している。スリット２０および切り込み部２２は、上述のようにして形成された正極電極板１２および負極電極板１４がセパレータ１６に積層される前に、巻き取り機に設置した切り込み刃などにより形成される。スリット２０および切り込み部２２の幅は、それぞれ例えば約０．０１～０．０５μｍである。
　正極電極板１２および負極電極板１４には、スリット２０および切り込み部２２によって電極板内に電流用通路３０が形成されている。電流用通路３０は、第１端部および第２端部のうち少なくとも一方が切り込み部２２に隣接するとともにスリット２０の他方の端部側、すなわち切り込み部２２が連結された端部とは反対の端部側で折り返されている。具体的には、正極電極板１２には、第１端部３２および第２端部３３が切り込み部２２に隣接し、スリット２０の端部２０ａ側に折り返し部３４を有する電流用通路３０が形成されている。第１端部３２と第２端部３３とは、切り込み部２２を挟んで正極電極板１２の短手方向に並んで配置されている。また、第１端部３２に正極集電タブ３が接続されている。負極電極板１４には、第１端部３２および第２端部３３が切り込み部２２に隣接し、スリット２０の端部２０ｂ側に折り返し部３４を有する電流用通路３０が形成されている。第１端部３２と第２端部３３とは、切り込み部２２を挟んで負極電極板１４の長手方向に並んで配置されている。また、第２端部３３に負極集電タブ４が接続されている。切り込み部２２は、スリット２０の周りにループ状の通路が形成されないように電極板に形成されている。
　各電極板において電流は次のように流れる。すなわち、正極電極板１２では正極集電タブ３が電流の流れの終点となる。そのため、正極集電タブ３に接続された電流用通路３０の第１端部３２が電流流れの下流側となり、反対側の第２端部３３が上流側となる。したがって、電流は、第２端部３３から折り返し部３４に向けて流れ、折り返し部３４で折り返されて、折り返し部３４から第１端部３２に向けて流れる（図３（Ａ）における矢印Ｄの方向）。電流用通路３０において電流の流れる方向は、スリット２０を挟んで逆方向となる。
　負極電極板１４では、負極集電タブ４が電流の流れの始点となる。そのため、負極集電タブ４に接続された電流用通路３０の第２端部３３が電流流れの上流側となり、反対側の第１端部３２が下流側となる。したがって、電流は、第２端部３３から折り返し部３４に向けて流れ、折り返し部３４で折り返されて、折り返し部３４から第１端部３２に向けて流れる（図３（Ｂ）における矢印Ｄの方向）。電流用通路３０において電流の流れる方向は、スリット２０を挟んで逆方向となる。
　このように電流用通路３０と正極集電タブ３および負極集電タブ４が配置されることで、正極電極板１２の電流用通路３０における電流が流れる方向と、負極電極板１４の電流用通路３０における電流が流れる方向とは、互いに対向する領域において逆方向となっている。例えば、両電極板における第１端部３２から折り返し部３４までの領域を見ると、正極電極板１２では、電流は電気二重層１０の渦巻きの中心側から、正極集電タブ３の位置する側、すなわち渦巻きの外側（図３（Ａ）の左側から右側）に流れている。一方、負極電極板１４では、電流は電気二重層１０の渦巻きの外側から、負極集電タブ４の位置する側、すなわち渦巻きの中心側（図３（Ｂ）の右側から左側）に流れている。また、両電極板における折り返し部３４から第２端部３３までの領域を見ると、正極電極板１２では、電流は電気二重層１０の渦巻きの外側から、渦巻きの中心側（図３（Ａ）の右側から左側）に流れている。一方、負極電極板１４では、電流は電気二重層１０の渦巻きの中心側から、渦巻きの外側（図３（Ｂ）の左側から右側）に流れている。
　以上説明したように、本実施形態に係る電気二重層１０では、正極集電タブ３と負極集電タブ４とが電極板の長手方向にずれている。また、正極電極板１２および負極電極板１４には、電極板の長手方向に延び、両端部２０ａ，２０ｂが電極板の内側に位置するスリット２０と、スリット２０の一方の端部に連結された切り込み部２２とが形成されている。また、正極電極板１２および負極電極板１４には、スリット２０および切り込み部２２によって第１端部３２および第２端部３３の少なくとも一方が切り込み部２２に隣接するとともにスリット２０の他方の端部側で折り返された電流用通路３０が形成されている。そして、正極電極板１２では第１端部３２に正極集電タブ３が接続されて、第２端部３３から第１端部３２に向けて電流が流れ、負極電極板１４では第２端部３３に負極集電タブ４が接続されて、第２端部３３から第１端部３２に電流が流れる。また、電流用通路３０と正極集電タブ３および負極集電タブ４は、正極電極板１２の電流用通路３０と負極電極板１４の電流用通路３０とで、電流の流れる方向が互いに対向する領域において逆方向になるように配置されている。
　ここで、比較例に係る電気二重層は、図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示す構造を有する。図５（Ａ）は、比較例に係る電気二重層における展開された状態の正極電極板の平面模式図であり、図５（Ｂ）は、比較例に係る電気二重層における展開された状態の負極電極板の平面模式図である。すなわち、比較例の正極電極板１２および負極電極板１４には、スリットおよび切り込み部が設けられていない。そのため、正極電極板１２では、正極集電タブ３が接続された側と反対側の端部から正極集電タブ３が接続された側の端部に向けて電流が流れ、負極電極板１４では、負極集電タブ４が接続された側の端部から負極集電タブ４が接続された側と反対側の端部に向けて電流が流れる。したがって、正極電極板１２と負極電極板１４とで、電流の流れる方向が互いに対向する領域において同じ方向になっている。その結果、各電極板の周りに磁界が発生したときに磁界同士が互いに強め合い、この強め合った磁界の周期的変化によってノイズが発生するおそれがある。
　これに対し、本実施形態のように正極電極板１２と負極電極板１４のそれぞれにおける電流の流れる方向を互いに対向する領域において逆方向とすることで、それぞれの電流の周りに発生する磁界を互いに打ち消すことができる。そのため、巻回された状態の電気二重層１０において発生する磁界の強さを低減することができる。その結果、負荷変動がある場合であっても、低周波の磁界に起因したノイズの発生を抑えることができる。
　また、本実施形態に係る電気二重層１０では、正極電極板１２および負極電極板１４の両方にスリット２０および切り込み部２２が形成されている。そのため、正極電極板１２および負極電極板１４のいずれか一方にスリット２０および切り込み部２２が形成される場合に比べて、電流が逆方向に流れる領域を増やすことができる。したがって、巻回された電気二重層１０に発生する磁界の強さをより確実に低減することができる。また、本実施形態に係る電気二重層１０では、正極電極板１２と負極電極板１４とが積層された状態で、電極板の積層方向に見て正極電極板１２のスリット２０と負極電極板１４のスリット２０とが重なっている。そのため、正極電極板１２および負極電極板１４のスリット２０がずれている場合に比べて、電流が逆方向に流れる領域を増やすことができる。したがって、巻回された電気二重層１０に発生する磁界の強さをより確実に低減することができる。
　また、このように磁界の強さが低減され、それによりノイズの発生が抑えられた電気二重層１０が非水電解質二次電池１に用いられることで、非水電解質二次電池１が搭載される携帯機器の動作信頼性を向上させることができる。なお、リチウムイオン二次電池においても同様の効果が得られる。
　本発明は、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうるものである。
　（変形例１）
　上述した実施形態１に係る電気二重層１０では、正極集電タブ３が電気二重層１０の渦巻きの外側に配置され、負極集電タブ４が渦巻きの中心側に配置されているが、正極集電タブ３および負極集電タブ４の配置は次のようにしてもよい。図４（Ａ）は、変形例１に係る電気二重層における展開された状態の正極電極板の平面模式図であり、図４（Ｂ）は、変形例１に係る電気二重層における展開された状態の負極電極板の平面模式図である。
　変形例１に係る電気二重層１０では、正極集電タブ３および負極集電タブ４が、ともに電極板の渦巻きの中心側に配置されている。なお、正極集電タブ３および負極集電タブ４は、ともに渦巻きの外側に配置されていてもよい。すなわち、正極集電タブ３と負極集電タブ４との電極板の長手方向の距離は、実施形態１の場合と比べて短い。正極電極板１２には、スリット２０と、スリット２０の端部２０ｂに連結されて正極電極板１２の短手方向に延びる切り込み部２２とが設けられている。負極電極板１４には、スリット２０と、スリット２０の端部２０ａに連結されて負極電極板１４の短手方向に延びる切り込み部２２とが設けられている。
　正極電極板１２には、第１端部３２が切り込み部２２に隣接し、スリット２０の端部２０ａ側に折り返し部３４を有する電流用通路３０が形成されている。第２端部３３は、正極電極板１２の渦巻き外側の端部と一致している。また、第１端部３２に正極集電タブ３が接続されている。負極電極板１４には、第１端部３２および第２端部３３が切り込み部２２に隣接し、スリット２０の端部２０ｂ側に折り返し部３４を有する電流用通路３０が形成されている。第１端部３２と第２端部３３とは、切り込み部２２を挟んで負極電極板１４の長手方向に並んで配置されている。また、第２端部３３に負極集電タブ４が接続されている。
　正極電極板１２および負極電極板１４において電流は次のように流れる。すなわち、正極電極板１２では、電流は、電流の流れの始点となる第２端部３３から折り返し部３４に向けて流れ、折り返し部３４で折り返されて、正極集電タブ３が接続された第１端部３２に向けて流れる（図４（Ａ）における矢印Ｄの方向）。負極電極板１４では、電流は、負極集電タブ４が接続された第２端部３３から折り返し部３４に向けて流れ、折り返し部３４で折り返されて、電流の流れの終点となる第１端部３２に向けて流れる（図４（Ｂ）における矢印Ｄの方向）。また、負極電極板１４に形成された電流用通路３０では、負極電極板１４の第２端部３３から渦巻き外側の端部３５に向けて電流が流れる。各電流用通路３０において電流の流れる方向は、スリット２０を挟んで逆方向となる。
　そして、各電流用通路３０における電流の流れる方向は、互いに対向する領域において逆方向となっている。これにより、各電流用通路３０に流れる電流の周りに発生する磁界を互いに打ち消すことができるため、巻回された電気二重層１０に発生する磁界の強さを低減することができ、その結果、低周波の磁界に起因したノイズの発生を抑えることができる。
　（他の変形例）
　上述した実施形態１において、電気二重層１０は非水電解質二次電池１に用いられているが、特にこれに限定されず、電気二重層１０はコンデンサに用いられてもよい。コンデンサは従来公知の一般的な構造を有する。また、電気二重層１０は、誘電体層（中間部材）を挟んで正極端子が接続された正極電極板１２と負極端子が接続された負極電極板１４とが対向する構成を有する。実施形態１に係る電気二重層１０をコンデンサに用いた場合には、各電流用通路３０に流れる電流の周りに発生する磁界を互いに打ち消すことができるため、磁界の強さを低減することができ、その結果、コンデンサ内部のインダクタ成分を低減することができる。
　上述した実施形態１では、正極電極板１２および負極電極板１４がスリット２０および切り込み部２２を有しているが、正極電極板１２および負極電極板１４の少なくとも一方がスリット２０および切り込み部２２を有していれば、各電極板における電流の流れる方向を、互いに対向する領域の少なくとも一部において逆方向にすることができる。そのため、磁界の強さを低減する効果をある程度得ることができる。また、この場合は、スリット２０および切り込み部２２を有さない電極板の剛性を保つことができる。
　１　非水電解質二次電池、　３　正極集電タブ、　４　負極集電タブ、　１０　電気二重層、　１２　正極電極板、　１４　負極電極板、　１６　セパレータ、　２０　スリット、　２０ａ，２０ｂ　端部、　２２　切り込み部、　３０　電流用通路、　３２　第１端部、　３３　第２端部。
　本発明は、電気二重層と、この電気二重層を備えた非水電解質二次電池およびコンデンサに利用できる。

Claims (7)

  1. 　正極端子が接続された正極電極板と、負極端子が接続された負極電極板とを備え、これらの電極板が中間部材を挟んで渦巻状に巻回された電気二重層であって、
    　前記正極端子と前記負極端子とは、電極板の長手方向にずれており、
    　前記正極電極板および前記負極電極板の少なくとも一方は、電極板の長手方向に見て少なくとも一部が前記正極端子と前記負極端子との間で前記長手方向に延び、両端部が電極板の内側に位置するスリットと、スリットの一方の端部に連結されて当該一方の端部を電極板の外側に開放するための切り込み部とを有し、
    　前記スリットおよび前記切り込み部を有する電極板には、前記スリットおよび前記切り込み部により、第１端部および第２端部の少なくとも一方が前記切り込み部に隣接するとともに前記スリットの他方の端部側で折り返された電流用通路が形成され、前記第１端部または前記第２端部に端子が接続されて、前記第１端部から前記第２端部あるいは前記第２端部から前記第１端部に向けて電流が流れ、
    　前記電流用通路および前記端子は、当該電流用通路における電流が流れる方向と、電流用通路が形成された電極板と対向する電極板における電流が流れる方向とが、互いに対向する領域において少なくとも一部が逆方向となるように配置されていることを特徴とする電気二重層。
  2. 　前記正極電極板および前記負極電極板が前記スリットおよび前記切り込み部を有する請求項１に記載の電気二重層。
  3. 　前記正極電極板の有する前記スリットと前記負極電極板の有する前記スリットとは、前記正極電極板と前記負極電極板とが積層された状態で電極板の積層方向に見て重なっている請求項２に記載の電気二重層。
  4. 　前記正極端子および前記負極端子は、一方が電極板の渦巻きの中心側に配置され、他方が電極板の渦巻きの外側に配置されている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電気二重層。
  5. 　前記正極端子および前記負極端子は、ともに電極板の渦巻きの中心側または外側に配置されている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電気二重層。
  6. 　請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電気二重層を備えたことを特徴とする非水電解質二次電池。
  7. 　請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電気二重層を備えたことを特徴とするコンデンサ。
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