WO2018235407A1 - 蓄電デバイス - Google Patents

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WO2018235407A1
WO2018235407A1 PCT/JP2018/015493 JP2018015493W WO2018235407A1 WO 2018235407 A1 WO2018235407 A1 WO 2018235407A1 JP 2018015493 W JP2018015493 W JP 2018015493W WO 2018235407 A1 WO2018235407 A1 WO 2018235407A1
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active material
storage device
layer
material layer
current collector
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French (fr)
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翔太 池邉
恭丈 福田
響太郎 真野
袖岡　毅志
法久 青木
上田　安彦
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株式会社村田製作所
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    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/10—Multiple hybrid or EDL capacitors, e.g. arrays or modules
    • H01G11/12—Stacked hybrid or EDL capacitors
    • H—ELECTRICITY
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    • H01G11/80—Gaskets; Sealings
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    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
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    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a power storage device.
  • Patent Document 1 describes an example thereof.
  • a first sealing portion provided to surround the periphery of the positive electrode portion of the positive electrode sheet and a second sealing portion provided to surround the periphery of the negative electrode portion of the negative electrode sheet An electricity storage device is described.
  • the storage device may be reflow-mounted and incorporated in an electronic device. For this reason, the storage device is required to be resistant to breakage when the temperature of the storage device rises during reflow or the like.
  • the main object of the present invention is to provide an electricity storage device which is not easily damaged when the temperature rises during reflow or the like.
  • An electricity storage device includes a functional unit.
  • the functional portion has first and second main surfaces, first and second side surfaces, and first and second end surfaces.
  • the first and second major surfaces extend in the longitudinal direction and the width direction.
  • the first and second side surfaces extend in the longitudinal direction and the thickness direction.
  • the first and second end surfaces extend in the width direction and the thickness direction.
  • the functional portion has a laminate including a first inner electrode, a first insulating layer, a second inner electrode, a second insulating layer, and an electrolyte layer.
  • the first inner electrode extends along the length direction and the width direction.
  • the first inner electrode has a first current collector and a first active material layer.
  • the first active material layer is provided on the first current collector.
  • the first insulating layer covers both sides in the width direction and both sides in the length direction of the first active material layer.
  • the second inner electrode is stacked in the thickness direction with respect to the first inner electrode.
  • the second inner electrode has a second current collector and a second active material layer.
  • the second active material layer is provided on the second current collector.
  • the second insulating layer covers both sides in the width direction and both sides in the length direction of the second active material layer.
  • the electrolyte layer is disposed between the first active material layer and the second active material layer.
  • the first and second insulating layers contain an inorganic filler. Therefore, even when the temperature of the storage device rises during reflow or the like, the internal pressure of the storage device does not easily rise. Therefore, even when the temperature of the storage device rises during reflow or the like, the storage device according to the present invention is less likely to be damaged. That is, the electricity storage device according to the present invention has excellent temperature durability.
  • each of the first and second active material layers may contain an active material.
  • the oil absorption of the inorganic filler is lower than the oil absorption of the active material.
  • the inorganic filler includes aluminum oxide, silicon oxide, titanium oxide, magnesium oxide, zirconium oxide, zircon, silicon carbide, aluminum phosphate, aluminum nitride, silicon nitride, steatite, cordierite, mullite and the like It may contain at least one selected from the group consisting of sialon.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a power storage device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along line III-III of FIG.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a power storage device according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along line III-III of FIG.
  • the power storage device 1 shown in FIGS. 1 to 3 is, for example, a device that constitutes an electric double layer capacitor or a secondary battery.
  • the storage device 1 includes a device body 10. As shown in FIGS. 2 and 3, the device body 10 includes a functional unit 10A and an exterior body 10B.
  • the functional unit 10A is a portion at least a part of which exhibits a function as a power storage device.
  • the functional unit 10A is provided in a rectangular shape.
  • the functional unit 10A has first and second main surfaces 10a and 10b, first and second side surfaces 10c and 10d (see FIG. 3), and first and second end surfaces 10e and 10f (FIG. 2). See)).
  • the first and second major surfaces 10 a and 10 b extend along the length direction L and the width direction W.
  • the first major surface 10 a and the second major surface 10 b are opposed in the thickness direction T.
  • the first and second side surfaces 10 c and 10 d extend along the length direction L and the thickness direction T.
  • the first side surface 10 c and the second side surface 10 d face each other in the width direction W.
  • the first and second end faces 10 e and 10 f extend in the width direction W and the thickness direction T.
  • the first end face 10 e and the second end face 10 f are opposed in the length direction L.
  • the “cuboid shape” includes a rectangular shape having a chamfered shape or a rounded shape at a corner portion or a ridge portion.
  • the functional unit 10 ⁇ / b> A includes a first inner electrode 11, a second inner electrode 12, and an electrolyte layer 13.
  • the first inner electrode 11 extends along the length direction L and the width direction W.
  • the first inner electrode 11 is provided in parallel to the first and second main surfaces 10a and 10b.
  • the first inner electrode 11 is drawn to the first end face 10e, but is not drawn to the first and second side faces 10c and 10d and the second end face 10f.
  • the first inner electrode 11 has a first current collector 11a and a first active material layer 11b.
  • the first current collector 11a can be made of, for example, a metal foil made of at least one metal such as aluminum and copper.
  • metal includes alloys.
  • a first active material layer 11 b is provided on the surface on one side of the first current collector 11 a.
  • the first active material layer 11 b contains an active material.
  • the first active material layer 11 b constitutes a polarizable electrode.
  • the first active material layer 11b as the polarizable electrode contains, for example, a carbon material such as activated carbon as an active material.
  • the second inner electrode 12 extends along the length direction L and the width direction W.
  • the second inner electrode 12 is provided in parallel to the first and second main surfaces 10a and 10b.
  • the second inner electrode 12 is drawn to the second end face 10f, but is not drawn to the first and second side faces 10c and 10d and the first end face 10e.
  • the second inner electrode 12 is stacked in the thickness direction T with respect to the first inner electrode 11.
  • the portion excluding the second end face 10 f side end portion of the second inner electrode 12 is opposed in the thickness direction T to the portion excluding the first end face 10 e side end portion of the first inner electrode 11.
  • the second inner electrode 12 includes a second current collector 12a and a second active material layer 12b.
  • the second current collector 12a can be made of, for example, a metal foil made of at least one metal such as aluminum and copper.
  • the second active material layer 12 b is provided on the surface of the second current collector 12 a on the first inner electrode 11 side. Therefore, a part of the second active material layer 12 b is opposed to a part of the first active material layer 11 b in the thickness direction T.
  • the second active material layer 12 b contains an active material.
  • the second active material layer 12 b constitutes a polarizable electrode.
  • the second active material layer 12 b as the polarizable electrode contains, for example, a carbon material such as activated carbon as an active material.
  • An electrolyte layer 13 is provided between the first active material layer 11 b of the first inner electrode 11 and the second active material layer 12 b of the second inner electrode 12.
  • the electrolyte layer 13 is a layer containing an electrolyte.
  • the electrolyte layer 13 may be constituted by a gel electrolyte which is a gel electrolyte, or may be constituted by a porous body such as a separator impregnated with an electrolytic solution.
  • a gel electrolyte high molecular polyethylene oxide containing an electrolyte etc. are mentioned, for example.
  • electrolyte examples include, for example, ionic liquids such as EMITFSI (1-ethyl-3-methylimidazolium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide), EMIBF4 (1-ethyl-3-methylimidazolium borofluoride), or And those obtained by dissolving the ionic liquid in an organic solvent such as propylene carbonate and acetonitrile. Only one of these electrolytes may be used, or a plurality of types may be mixed and used.
  • ionic liquids such as EMITFSI (1-ethyl-3-methylimidazolium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide), EMIBF4 (1-ethyl-3-methylimidazolium borofluoride), or And those obtained by dissolving the ionic liquid in an organic solvent such as propylene carbonate and acetonitrile. Only one of these electrolytes may be used, or a plurality of types may be
  • the electrolyte layer 13 has a first electrolyte layer 13a and a second electrolyte layer 13b.
  • the first electrolyte layer 13a is provided on the first active material layer 11b.
  • the second electrolyte layer 13 b is provided on the second active material layer 12 b.
  • the first electrolyte layer 13a and the second electrolyte layer 13b are in contact with each other so that the electrolytes can move relative to each other.
  • the present embodiment as shown in FIG. 2, only the first current collector 11a of the first inner electrode 11 is exposed at the first end face 10e. Of the second inner electrode 12, only the second current collector 12a is exposed at the second end face 10f.
  • the first active material layer 11b of the first inner electrode 11, the second active material layer 12b of the second inner electrode 12, and the electrolyte layer 13 are not exposed to the first and second end faces 10e and 10f. .
  • An insulating layer 15 is provided between the first and second active material layers 11 b and 12 b and the electrolyte layer 13 and the first end face 10 e.
  • the insulating layer 15 has a first insulating layer 15a and a second insulating layer 15b.
  • the first active material layer 11 b and the first electrolyte layer 13 a are separated from the first end face 10 e by the first insulating layer 15 a.
  • the second active material layer 12 b and the second electrolyte layer 13 b are separated from the second end face 10 f by the second insulating layer 15 b.
  • the insulating layer 15 includes the first and second active material layers 11b and 12b, the first and second electrolyte layers 13a and 13b, and the first side surface 10c and the second side surface 10d. It is provided to be isolated from each other. Specifically, the first active material layer 11 b and the first electrolyte layer 13 a are separated from the first and second side surfaces 10 d by the first insulating layer 15 a. That is, the first insulating layer 15a covers the first and second end faces 10e and 10f of the first active material layer 11b and the first electrolyte layer 13a and the first and second side surfaces 10c and 10d. It is provided as.
  • the second insulating layer 15b isolates the second active material layer 11b and the second electrolyte layer 13b from the first and second side surfaces 10c and 10d. That is, the second insulating layer 15b covers the first and second end faces 10e and 10f of the second active material layer 11b and the second electrolyte layer 13b and the first and second side surfaces 10c and 10d. It is provided as.
  • the insulating layer 15 can be made of, for example, a urethane resin, an acrylic resin, an epoxy resin, a polyimide resin, a silicone resin, or the like.
  • the storage device 1 includes first to fourth conductive layers 14a, 14b, 14c and 14d.
  • the first conductive layer 14a has a portion provided on the outer side in the length direction L of the first insulating layer 15a and at the same position as the first active material layer 11b in the stacking direction T.
  • the first conductive layer 14a is exposed at the first end face 10e.
  • the second conductive layer 14 b has a portion provided on the outer side in the length direction L of the first insulating layer 15 a and at the same position as the first active material layer 11 b in the stacking direction T.
  • the second conductive layer 14 b is exposed to the second end face 10 f.
  • the first and second conductive layers 14a and 14b can be made of, for example, the same material as the first active material layer 11b.
  • the first and second conductive layers 14a and 14b are made of the same material as the first active material layer 11b, the first and second conductive layers 14a and 14b, and the first active material layer 11b and Can be formed in the same step.
  • the third conductive layer 14c has a portion provided on the outer side in the length direction L of the second insulating layer 15b and at the same position as the second active material layer 12b in the stacking direction T.
  • the third conductive layer 14c is exposed at the first end face 10e.
  • the fourth conductive layer 14d has a portion provided on the outer side in the length direction L of the second insulating layer 15b and at the same position as the second active material layer 12b in the stacking direction T.
  • the fourth conductive layer 14d is exposed to the second end face 10f.
  • the third and fourth conductive layers 14c and 14d can be made of, for example, the same material as the second active material layer 12b. For example, when the third and fourth conductive layers 14c and 14d are made of the same material as the second active material layer 12b, the third and fourth conductive layers 14c and 14d, and the second active material layer 12b and Can be formed in the same step.
  • the first electrode film 18a made of, for example, a sprayed film or the like and the functional portion 10A, which will be described in detail later Adhesion is improved.
  • a second electrode film 19a made of, for example, a sprayed film or the like and a functional portion 10A described in detail later will be described in detail. Adhesion is improved.
  • the pair of first and second inner electrodes 11 and 12, the electrolyte layer 13, the insulating layer 15, and the first to fourth conductive layers 14a to 14d constitute one storage unit 17. doing.
  • a plurality of storage units 17 are stacked, and the stack of the plurality of storage units 17 constitutes the functional unit 10A.
  • the storage units 17 adjacent in the stacking direction T are bonded by the adhesive layer 16. Further, the storage units 17 located in the uppermost layer and the lowermost layer in the stacking direction T are bonded to the inner surface of the exterior body 10B by the adhesive layer 16.
  • the present invention is not limited to the above configuration.
  • the power storage device according to the present invention may have only one power storage unit.
  • the storage unit may be formed of a laminate of a plurality of pairs of first and second inner electrodes 11 and 12 sandwiching the electrolyte layer.
  • An exterior body 10B is provided outside the functional unit 10A.
  • the exterior body 10B has a function of suppressing the intrusion of water or the like into the functional unit 10A, and a function of suppressing the leakage of the electrolytic solution from the functional unit 10A.
  • the exterior body 10B can be made of, for example, an epoxy resin such as a naphthalene epoxy resin or a liquid crystal polymer.
  • the exterior body 10B is provided to cover the first and second main surfaces 10a and 10b and the first and second side surfaces 10c and 10d of the functional unit 10A.
  • the first and second end faces 10e and 10f of the functional unit 10A are exposed from the exterior body 10B.
  • a first external electrode 18 electrically connected to the first internal electrode 11 is provided on the first end face 10 e.
  • the first external electrode 18 has a first electrode film 18a, a first conductive adhesive layer 18b, and a first metal cap 18c.
  • a first electrode film 18a is provided on the first end face 10e. Substantially the entire first end face 10 e is covered by the first electrode film 18 a.
  • the first metal cap 18 c covers a portion on the first end face 10 e side of the device body 10. Specifically, the first metal cap 18c includes the first end face 10e, the first and second main faces 10a and 10b, and the first and second side faces 10c and 10d, respectively. Cover the side part.
  • a first conductive adhesive layer 18 b is provided between the first metal cap 18 c and the first electrode film 18 a. The first metal cap 18c and the first electrode film 18a are electrically connected and bonded together by the first conductive adhesive layer 18b.
  • a second outer electrode 19 electrically connected to the second inner electrode 12 is provided on the second end face 10 f.
  • the exposed portion from the exterior body 10B of the functional portion 10A is covered by the second external electrode 19 and the first external electrode 18.
  • the second external electrode 19 has a second electrode film 19a, a second conductive adhesive layer 19b, and a second metal cap 19c.
  • a second electrode film 19a is provided on the second end face 10f.
  • the second electrode film 19a covers substantially the entire second end face 10f.
  • the second metal cap 19 c covers a portion on the second end face 10 f side of the device body 10.
  • the second metal cap 19c includes the second end face 10f, the first and second main faces 10a and 10b, and the first and second side faces 10c and 10d, respectively. Cover the side part.
  • a second conductive adhesive layer 19b is provided between the second metal cap 19c and the second electrode film 19a. The second metal cap 19c and the second electrode film 19a are electrically connected and bonded together by the second conductive adhesive layer 19b.
  • Each of the first and second electrode films 18a and 19a is formed of a sprayed film.
  • the first and second electrode films 18a and 19a can be made of, for example, at least one metal selected from the group consisting of Al, Cu, and Al-Si.
  • the first and second metal caps 18c and 19c are, for example, a base material containing an alloy (Fe-42Ni alloy), a base material made of aluminum or an aluminum alloy, a base material made of copper or a copper alloy, and a base material It can be constituted by Ni / Ag plating or Ni / Au plating covering the outer surface.
  • a base material containing an alloy Fe-42Ni alloy
  • a base material made of aluminum or an aluminum alloy a base material made of copper or a copper alloy
  • a base material It can be constituted by Ni / Ag plating or Ni / Au plating covering the outer surface.
  • the internal pressure in the electric storage device 1 increases.
  • the internal pressure of the storage device 1 depends on the amount of gasification of impurities and water present inside the storage device 1. Then, as the internal stress of the storage device 1 becomes higher, the amount of deformation of the storage device 1 (in particular, the amount of deformation of the exterior body 10B) becomes larger. Therefore, the higher the internal stress of the storage device 1, the easier it is to be damaged when the temperature of the storage device 1 rises.
  • the first insulating layer 15 a covers both sides in the length direction L of the first electrolyte layer 13 a and both sides in the width direction W.
  • the second insulating layer 15 b covers both sides in the length direction L of the second electrolyte layer 13 b and both sides in the width direction W.
  • the first and second insulating layers 15a and 15b contain an inorganic filler. For this reason, the first and second active material layers 11b and 12b covered with the first and second insulating layers 15a and 15b on both sides in the length direction L and on the both sides in the width direction W receive moisture and the like from the outside. Impurities and the like hardly penetrate. Thus, the amount of water in the storage device 1 is difficult to increase.
  • the entry of moisture, impurities and the like into the storage device 1 is more effectively suppressed. Therefore, when the temperature of the storage device 1 rises, damage to the storage device 1 caused by the increase in the internal pressure of the storage device 1 is more effectively suppressed. In other words, the storage device 1 is unlikely to be damaged even when the temperature of the storage device rises. That is, the storage device 1 has excellent temperature durability.
  • the inorganic filler contained in the first and second insulating layers 15a, 15b has a refueling amount lower than the oil absorption of the active material (active material particles) contained in the active material layers 11b, 12b. Have. Therefore, the penetration of moisture, impurities and the like into the storage device 1 is more effectively suppressed. Therefore, it is more effectively suppressed that the storage device 1 is damaged when the temperature of the storage device 1 rises.
  • the oil absorption can be measured in accordance with the test method defined in JIS 5101-13-2.
  • the oil absorption of the inorganic filler is preferably 5% by mass or less, and 4% by mass or less It is more preferable to do.
  • each of the first and second insulating layers 15a and 15b is preferably 20 ⁇ m or more and 25 ⁇ m or less.
  • the strength of the first and second insulating layers 15a and 15b can be improved.
  • the strength of the power storage device 1 is improved. Therefore, breakage of the storage device 1 is more effectively suppressed in the manufacturing process, mounting process, and the like of the storage device 1.
  • the moisture permeability of the first and second insulating layers 15a and 15b is reduced by containing the inorganic filler in the first and second insulating layers 15a and 15b as in the storage device 1. Therefore, it can also be suppressed that the electrolytic solution leaks from the storage device 1.
  • the inorganic filler preferably used for the first and second insulating layers 15a and 15b include, for example, aluminum oxide, silicon oxide, titanium oxide, titanium oxide, magnesium oxide, zirconium oxide, zircon, silicon carbide, aluminum phosphate, nitrided Aluminum, silicon nitride, steatite, cordierite, mullite, sialon and the like can be mentioned. Only one type of these inorganic fillers may be used, or a plurality of types may be used.
  • the preferable content of the inorganic filler in the first and second insulating layers 15a and 15b is 10% by volume to 80% by volume, and more preferably 20% by volume to 40% by volume.
  • the preferable average particle diameter of the inorganic filler in the first and second insulating layers 15a and 15b is preferably 0.1 ⁇ m to 15 ⁇ m, and more preferably 0.2 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • the average particle size of the inorganic filler can be determined by measuring the particle size distribution using LA-960 (laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring device) manufactured by Horiba, Ltd.
  • first storage device 10 device body 10A: functional unit 10B: exterior body 10a: first main surface 10b: second main surface 10c: first side 10d: second side 10e: first end 10f: Second end face 11: first inner electrode 11a: first current collector 11b: first active material layer 12: second inner electrode 12a: second current collector 12b: second active material layer 13: electrolyte layer 13a: first electrolyte layer 13b: second electrolyte layer 14: conductive layer 14a: first conductive layer 14b: second conductive layer 14c: third conductive layer 14d: fourth conductive layer 15a: first insulating layer 15b: second insulating layer 16: adhesive layer 17: storage unit 18: first external electrode 18a: first electrode film 18b: first conductive adhesive layer 18c: first Metal cap 19: second external electrode 19a: second Electrode film 19b: second conductive adhesive layer 19c: second metal cap

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Abstract

リフロー時等において温度が上昇した際に破損しにくい蓄電デバイスを提供する。　蓄電デバイス１は、機能部１０Ａを備える。機能部１０Ａは、第１の集電体１１ａと第１の活物質層１１ｂとを有する第１の内部電極１１と、第１の絶縁層１５ａと、第２の集電体１２ａと第２の活物質層１２ｂとを有する第２の内部電極１２と、第２の絶縁層１５ｂと、電解質層１３との積層体を含む。第１の絶縁層１５ａは、第１の内部電極１１の幅方向Ｗの両側及び長さ方向Ｌの両側を覆っている。第２の絶縁層１５ｂは、第２の内部電極１２の幅方向Ｗの両側及び長さ方向Ｌの両側を覆っている。電解質層１３は、第１の活物質層１１ｂと第２の活物質層１２ｂとの間に配されている。第１及び第２の絶縁層１５ａ、１５ｂは、無機フィラーを含む。

Description

蓄電デバイス
　本発明は、蓄電デバイスに関する。
　従来、電気二重層コンデンサや二次電池などの蓄電デバイスが種々知られている。例えば特許文献１には、その一例が記載されている。特許文献１には、正極シートの正極部の周囲を囲むように設けられた第１の封止部と、負極シートの負極部の周囲を囲むように設けられた第２の封止部とを有する蓄電装置が記載されている。
特開２０１４－２３２７６５号公報
　蓄電デバイスは、例えば、リフロー実装されて電子装置に組み込まれて使用されることがある。このため、蓄電デバイスには、リフロー時等において蓄電デバイスの温度が上昇したときに破損しにくいことが求められる。
　本発明の主な目的は、リフロー時等において温度が上昇した際に破損しにくい蓄電デバイスを提供することにある。
　本発明に係る蓄電デバイスは、機能部を備えている。機能部は、第１及び第２の主面と、第１及び第２の側面と、第１及び第２の端面とを有する。第１及び第２の主面は、長さ方向及び幅方向に沿って延びている。第１及び第２の側面は、長さ方向及び厚み方向に沿って延びている。第１及び第２の端面は、幅方向及び厚み方向に沿って延びている。機能部は、第１の内部電極と、第１の絶縁層と、第２の内部電極と、第２の絶縁層と、電解質層とを含む積層体を有する。第１の内部電極は、長さ方向及び幅方向に沿って延びている。第１の内部電極は、第１の集電体と、第１の活物質層とを有する。第１の活物質層は、第１の集電体の上に設けられている。第１の絶縁層は、第１の活物質層の幅方向の両側及び長さ方向の両側を覆っている。第２の内部電極は、第１の内部電極に対して厚み方向に積層されている。第２の内部電極は、第２の集電体と、第２の活物質層とを有する。第２の活物質層は、第２の集電体の上に設けられている。第２の絶縁層は、第２の活物質層の幅方向の両側及び長さ方向の両側を覆っている。電解質層は、第１の活物質層と第２の活物質層との間に配されている。第１及び第２の絶縁層は、無機フィラーを含む。このため、リフロー時等において蓄電デバイスの温度が上昇した際においても蓄電デバイスの内圧が上昇しにくい。従って、リフロー時等において蓄電デバイスの温度が上昇した際においても本発明に係る蓄電デバイスは破損しにくい。すなわち、本発明に係る蓄電デバイスは、優れた温度耐久性を有している。
　本発明に係る蓄電デバイスでは、第１及び第２の活物質層が、それぞれ、活物質を含んでいてもよい。その場合、無機フィラーの吸油量が活物質の吸油量よりも低いことが好ましい。
　本発明に係る蓄電デバイスでは、無機フィラーが、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、ジルコン、炭化ケイ素、リン酸アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、ステアタイト、コージライト、ムライト及びサイアロンからなる群から選ばれた少なくとも一種を含んでいてもよい。
　本発明によれば、リフロー時等において温度が上昇した際に破損しにくい蓄電デバイスを提供することができる。
図１は、本発明の一実施形態に係る蓄電デバイスの模式的斜視図である。 図２は、図１の線ＩＩ－ＩＩにおける模式的断面図である。 図３は、図２の線ＩＩＩ－ＩＩＩにおける模式的断面図である。
　以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
　また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものである。図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
　図１は、本実施形態に係る蓄電デバイスの模式的斜視図である。図２は、図１の線ＩＩ－ＩＩにおける模式的断面図である。図３は、図２の線ＩＩＩ－ＩＩＩにおける模式的断面図である。
　図１～図３に示す蓄電デバイス１は、例えば、電気二重層コンデンサや、二次電池を構成するデバイスである。
　蓄電デバイス１は、デバイス本体１０を備えている。図２及び図３に示すように、デバイス本体１０は、機能部１０Ａと、外装体１０Ｂとを有する。
　機能部１０Ａは、少なくとも一部が蓄電デバイスとしての機能を発現する部分である。機能部１０Ａは、直方体状に設けられている。機能部１０Ａは、第１及び第２の主面１０ａ、１０ｂと、第１及び第２の側面１０ｃ、１０ｄ（図３を参照。）と、第１及び第２の端面１０ｅ、１０ｆ（図２を参照。）とを有する。第１及び第２の主面１０ａ、１０ｂは、長さ方向Ｌ及び幅方向Ｗに沿って延びている。第１の主面１０ａと第２の主面１０ｂとは、厚み方向Ｔにおいて対向している。図３に示すように、第１及び第２の側面１０ｃ、１０ｄは、長さ方向Ｌ及び厚み方向Ｔに沿って延びている。第１の側面１０ｃと第２の側面１０ｄとは、幅方向Ｗにおいて対向している。図２に示すように、第１及び第２の端面１０ｅ、１０ｆは、幅方向Ｗ及び厚み方向Ｔに沿って延びている。第１の端面１０ｅと第２の端面１０ｆとは、長さ方向Ｌにおいて対向している。
　なお、本発明において、「直方体状」には、角部や稜線部が、面取り状や丸められた形状を有する直方体状が含まれるものとする。
　機能部１０Ａは、第１の内部電極１１と、第２の内部電極１２と、電解質層１３とを有する。
　第１の内部電極１１は、長さ方向Ｌ及び幅方向Ｗに沿って延びている。第１の内部電極１１は、第１及び第２の主面１０ａ、１０ｂと平行に設けられている。第１の内部電極１１は、第１の端面１０ｅに引き出されている一方、第１及び第２の側面１０ｃ、１０ｄ並びに第２の端面１０ｆには引き出されていない。
　第１の内部電極１１は、第１の集電体１１ａと、第１の活物質層１１ｂとを有する。
　第１の集電体１１ａは、例えば、アルミニウム、銅等の少なくとも一種の金属からなる金属箔等により構成することができる。
　なお、本発明において、「金属」には、合金が含まれるものとする。
　第１の集電体１１ａの一方側の表面の上には、第１の活物質層１１ｂが設けられている。第１の活物質層１１ｂは、活物質を含む。蓄電デバイス１が電気二重層コンデンサを構成している場合には、第１の活物質層１１ｂは、分極性電極を構成している。蓄電デバイス１が電気二重層コンデンサを構成している場合は、分極性電極としての第１の活物質層１１ｂは、例えば、活性炭などの炭素材料を活物質として含んでいることが好ましい。
　第２の内部電極１２は、長さ方向Ｌ及び幅方向Ｗに沿って延びている。第２の内部電極１２は、第１及び第２の主面１０ａ、１０ｂと平行に設けられている。第２の内部電極１２は、第２の端面１０ｆに引き出されている一方、第１及び第２の側面１０ｃ、１０ｄ並びに第１の端面１０ｅには引き出されていない。第２の内部電極１２は、第１の内部電極１１に対して厚み方向Ｔに積層されている。第２の内部電極１２の第２の端面１０ｆ側端部を除いた部分は、第１の内部電極１１の第１の端面１０ｅ側端部を除いた部分と厚み方向Ｔにおいて対向している。
　第２の内部電極１２は、第２の集電体１２ａと、第２の活物質層１２ｂとを有する。
　第２の集電体１２ａは、例えば、アルミニウム、銅等の少なくとも一種の金属からなる金属箔により構成することができる。
　第２の活物質層１２ｂは、第２の集電体１２ａの第１の内部電極１１側表面上に設けられている。従って、第２の活物質層１２ｂの一部は、第１の活物質層１１ｂの一部と厚み方向Ｔにおいて対向している。第２の活物質層１２ｂは、活物質を含む。蓄電デバイス１が電気二重層コンデンサを構成している場合には、第２の活物質層１２ｂは、分極性電極を構成している。蓄電デバイス１が電気二重層コンデンサを構成している場合は、分極性電極としての第２の活物質層１２ｂは、例えば、活性炭などの炭素材料を活物質として含んでいることが好ましい。
　第１の内部電極１１の第１の活物質層１１ｂと、第２の内部電極１２の第２の活物質層１２ｂとの間には、電解質層１３が設けられている。電解質層１３は、電解質を含む層である。電解質層１３は、ゲル状の電解質であるゲル電解質により構成されていてもよいし、電解液が含浸したセパレータ等の多孔質体により構成されていてもよい。ゲル電解質の具体例としては、例えば、電解質を含む高分子ポリエチレンオキサイド等が挙げられる。
　電解質の具体例としては、例えば、ＥＭＩＴＦＳＩ（１－エチル－３－メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド）、ＥＭＩＢＦ４（ホウフッ化１－エチル－３－メチルイミダゾリウム）等のイオン性液体、又は、そのイオン性液体をプロピレンカーボネート、アセトニトリル等の有機溶媒に溶解させたものが挙げられる。これらの電解質のうちの１種のみを用いてもよいし、複数種類を混合して用いてもよい。
　具体的には、本実施形態では、電解質層１３は、第１の電解質層１３ａと、第２の電解質層１３ｂとを有する。第１の電解質層１３ａは、第１の活物質層１１ｂの上に設けられている。一方、第２の電解質層１３ｂは、第２の活物質層１２ｂの上に設けられている。第１の電解質層１３ａと第２の電解質層１３ｂとは、電解質が相互に移動可能なように接触している。
　具体的には、本実施形態では、図２に示すように、第１の内部電極１１のうち、第１の集電体１１ａのみが第１の端面１０ｅに露出している。第２の内部電極１２のうち、第２の集電体１２ａのみが第２の端面１０ｆに露出している。第１の内部電極１１の第１の活物質層１１ｂ、第２の内部電極１２の第２の活物質層１２ｂ及び電解質層１３は、第１及び第２の端面１０ｅ、１０ｆに露出していない。
　第１及び第２の活物質層１１ｂ、１２ｂ並びに電解質層１３と第１の端面１０ｅとの間には、絶縁層１５が設けられている。具体的には、絶縁層１５は、第１の絶縁層１５ａと、第２の絶縁層１５ｂとを有する。第１の絶縁層１５ａにより、第１の活物質層１１ｂ及び第１の電解質層１３ａとが第１の端面１０ｅから隔離されている。第２の絶縁層１５ｂにより、第２の活物質層１２ｂ及び第２の電解質層１３ｂと第２の端面１０ｆとが隔離されている。
　図３に示すように、絶縁層１５は、第１及び第２の活物質層１１ｂ、１２ｂ並びに第１及び第２の電解質層１３ａ、１３ｂと、第１の側面１０ｃ及び第２の側面１０ｄのそれぞれとを隔離するように設けられている。具体的には、第１の絶縁層１５ａにより、第１の活物質層１１ｂ及び第１の電解質層１３ａと第１及び第２の側面１０ｄのそれぞれとが隔離されている。すなわち、第１の絶縁層１５ａは、第１の活物質層１１ｂ及び第１の電解質層１３ａの第１及び第２の端面１０ｅ、１０ｆ側並びに第１及び第２の側面１０ｃ、１０ｄ側を覆うように設けられている。一方、第２の絶縁層１５ｂは、第２の活物質層１１ｂ及び第２の電解質層１３ｂと第１及び第２の側面１０ｃ、１０ｄのそれぞれとを隔離している。すなわち、第２の絶縁層１５ｂは、第２の活物質層１１ｂ及び第２の電解質層１３ｂの第１及び第２の端面１０ｅ、１０ｆ側並びに第１及び第２の側面１０ｃ、１０ｄ側を覆うように設けられている。
　なお、絶縁層１５は、例えば、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂等により構成することができる。
　図２に示すように、蓄電デバイス１は、第１～第４の導電層１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを有する。第１の導電層１４ａは、第１の絶縁層１５ａの長さ方向Ｌにおける外側であって、積層方向Ｔにおいて第１の活物質層１１ｂと同位置に設けられている部分を有する。第１の導電層１４ａは、第１の端面１０ｅに露出している。第２の導電層１４ｂは、第１の絶縁層１５ａの長さ方向Ｌにおける外側であって、積層方向Ｔにおいて第１の活物質層１１ｂと同位置に設けられている部分を有する。第２の導電層１４ｂは、第２の端面１０ｆに露出している。第１及び第２の導電層１４ａ、１４ｂは、例えば、第１の活物質層１１ｂと同材料により構成することができる。例えば、第１及び第２の導電層１４ａ、１４ｂを第１の活物質層１１ｂと同材料により構成する場合、第１及び第２の導電層１４ａ、１４ｂと、第１の活物質層１１ｂとを同一工程で形成し得る。
　第３の導電層１４ｃは、第２の絶縁層１５ｂの長さ方向Ｌにおける外側であって、積層方向Ｔにおいて第２の活物質層１２ｂと同位置に設けられている部分を有する。第３の導電層１４ｃは、第１の端面１０ｅに露出している。第４の導電層１４ｄは、第２の絶縁層１５ｂの長さ方向Ｌにおける外側であって、積層方向Ｔにおいて第２の活物質層１２ｂと同位置に設けられている部分を有する。第４の導電層１４ｄは、第２の端面１０ｆに露出している。第３及び第４の導電層１４ｃ、１４ｄは、例えば、第２の活物質層１２ｂと同材料により構成することができる。例えば、第３及び第４の導電層１４ｃ、１４ｄを第２の活物質層１２ｂと同材料により構成する場合、第３及び第４の導電層１４ｃ、１４ｄと、第２の活物質層１２ｂとを同一工程で形成し得る。
　第１の端面１０ｅに露出している第１及び第３の導電層１４ａ、１４ｃを設けることにより、後に詳述する、例えば溶射膜等により構成された第１の電極膜１８ａと機能部１０Ａとの密着性が向上されている。
　第２の端面１０ｆに露出している第２及び第４の導電層１４ｂ、１４ｄを設けることにより、後に詳述する、例えば溶射膜等により構成された第２の電極膜１９ａと機能部１０Ａとの密着性が向上されている。
　本実施形態の蓄電デバイス１では、一対の第１及び第２の内部電極１１，１２、電解質層１３、絶縁層１５並びに第１～第４の導電層１４ａ～１４ｄがひとつの蓄電ユニット１７を構成している。蓄電デバイス１では、蓄電ユニット１７が複数積層されており、この複数の蓄電ユニット１７の積層体が機能部１０Ａを構成している。なお、積層方向Ｔにおいて隣り合う蓄電ユニット１７は、接着層１６により接着されている。また、積層方向Ｔにおける最上層及び最下層のそれぞれに位置する蓄電ユニット１７は、外装体１０Ｂの内面に対して、接着層１６により接着されている。
　もっとも、本発明は、上記構成に限定されない。例えば、本発明に係る蓄電デバイスは、蓄電ユニットをひとつのみ有していてもよい。蓄電ユニットは、電解質層を挟持する複数対の第１及び第２の内部電極１１，１２の積層体により構成されていてもよい。
　機能部１０Ａの外側には、外装体１０Ｂが設けられている。この外装体１０Ｂは、機能部１０Ａへの水分等の侵入を抑制する機能や、機能部１０Ａからの電解液の漏洩を抑制する機能を有している。外装体１０Ｂは、例えば、ナフタレン系エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂、又は液晶ポリマーなどにより構成することができる。
　外装体１０Ｂは、機能部１０Ａの第１及び第２の主面１０ａ、１０ｂ並びに第１及び第２の側面１０ｃ、１０ｄを覆うように設けられている。機能部１０Ａの第１及び第２の端面１０ｅ、１０ｆは、外装体１０Ｂから露出している。
　図２に示すように、第１の端面１０ｅの上には、第１の内部電極１１に電気的に接続された第１の外部電極１８が設けられている。第１の外部電極１８は、第１の電極膜１８ａと、第１の導電性接着層１８ｂと、第１の金属キャップ１８ｃとを有する。
　第１の端面１０ｅの上には、第１の電極膜１８ａが設けられている。この第１の電極膜１８ａにより、第１の端面１０ｅの実質的に全体が覆われている。
　第１の金属キャップ１８ｃは、デバイス本体１０の第１の端面１０ｅ側の部分を覆っている。具体的には、第１の金属キャップ１８ｃは、第１の端面１０ｅと、第１及び第２の主面１０ａ、１０ｂ並びに第１及び第２の側面１０ｃ、１０ｄのそれぞれの第１の端面１０ｅ側の部分を覆っている。第１の金属キャップ１８ｃと第１の電極膜１８ａとの間には、第１の導電性接着層１８ｂが設けられている。この第１の導電性接着層１８ｂにより、第１の金属キャップ１８ｃと第１の電極膜１８ａとが電気的に接続されていると共に、接着されている。
　第２の端面１０ｆの上には、第２の内部電極１２に電気的に接続された第２の外部電極１９が設けられている。この第２の外部電極１９と上記第１の外部電極１８とにより機能部１０Ａの外装体１０Ｂからの露出部が覆われている。第２の外部電極１９は、第２の電極膜１９ａと、第２の導電性接着層１９ｂと、第２の金属キャップ１９ｃとを有する。第２の端面１０ｆの上には、第２の電極膜１９ａが設けられている。この第２の電極膜１９ａにより、第２の端面１０ｆの実質的に全体が覆われている。
　第２の金属キャップ１９ｃは、デバイス本体１０の第２の端面１０ｆ側の部分を覆っている。具体的には、第２の金属キャップ１９ｃは、第２の端面１０ｆと、第１及び第２の主面１０ａ、１０ｂ並びに第１及び第２の側面１０ｃ、１０ｄのそれぞれの第２の端面１０ｆ側の部分を覆っている。第２の金属キャップ１９ｃと第２の電極膜１９ａとの間には、第２の導電性接着層１９ｂが設けられている。この第２の導電性接着層１９ｂにより、第２の金属キャップ１９ｃと第２の電極膜１９ａとが電気的に接続されていると共に、接着されている。
　第１及び第２の電極膜１８ａ、１９ａは、それぞれ、溶射膜により構成されている。第１及び第２の電極膜１８ａ、１９ａは、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｌ－Ｓｉからなる群から選ばれた少なくとも一種の金属により構成することができる。
　第１及び第２の金属キャップ１８ｃ、１９ｃは、例えば、アロイ（Ｆｅ－４２Ｎｉ合金）を含む母材やアルミニウム又はアルミニウム合金からなる母材や、銅又は銅合金からなる母材と、母材の外表面を覆うＮｉ／Ａｇめっき又はＮｉ／Ａｕめっきとにより構成することができる。
　ところで、例えば、蓄電デバイス１をリフロー実装する際などに蓄電デバイス１に熱が加わり、温度が上昇すると、蓄電デバイス１内の内圧が上昇する。蓄電デバイス１の内圧は、蓄電デバイス１の内部に存在する不純物及び水分のガス化量に依存する。そして、蓄電デバイス１の内部応力が高くなるほど、蓄電デバイス１の変形量（特に外装体１０Ｂの変形量）が大きくなる。従って、蓄電デバイス１の内部応力が高くなるほど、蓄電デバイス１の温度が上昇したときに破損しやすくなる。
　蓄電デバイス１では、第１の絶縁層１５ａが第１の電解質層１３ａの長さ方向Ｌにおける両側及び幅方向Ｗにおける両側を覆っている。かつ、第２の絶縁層１５ｂが、第２の電解質層１３ｂの長さ方向Ｌにおける両側及び幅方向Ｗにおける両側を覆っている。そして、第１及び第２の絶縁層１５ａ、１５ｂが無機フィラーを含んでいる。このため、第１及び第２の絶縁層１５ａ、１５ｂに長さ方向Ｌにおける両側と、幅方向Ｗにおける両側とを覆われた第１及び第２の活物質層１１ｂ、１２ｂに外部から水分や不純物等が浸入しにくい。よって、蓄電デバイス１の内部の水分量が増加しにくい。従って、蓄電デバイス１内への水分や不純物等の侵入がより効果的に抑制されている。よって、蓄電デバイス１の温度が上昇した際に蓄電デバイス１の内圧が上昇することに伴う蓄電デバイス１の破損がより効果的に抑制されている。換言すれば、蓄電デバイス１は、蓄電デバイスの温度が上昇した際にも破損しにくい。すなわち、蓄電デバイス１は、優れた温度耐久性を有している。
　さらに、蓄電デバイス１では、第１及び第２の絶縁層１５ａ、１５ｂに含まれる無機フィラーが、活物質層１１ｂ、１２ｂに含まれる活物質（活物質粒子）の吸油量よりも低い給油量を有している。よって、蓄電デバイス１内への水分や不純物等の侵入がより効果的に抑制されている。従って、蓄電デバイス１の温度が上昇した際に蓄電デバイス１が破損することがより効果的に抑制されている。
　なお、吸油量は、ＪＩＳ５１０１－１３－２に規定された試験方法に準拠して測定することができる。
　蓄電デバイス１の温度が上昇した際に蓄電デバイス１が破損することをより効果的に抑制する観点からは、無機フィラーの吸油量を、５質量％以下とすることが好ましく、４質量％以下とすることがより好ましい。
　同様の観点から、第１及び第２の絶縁層１５ａ、１５ｂの厚みは、それぞれ、２０μｍ以上２５μｍ以下であることが好ましい。
　蓄電デバイス１のように、第１及び第２の絶縁層１５ａ、１５ｂに無機フィラーを含有させることにより、第１及び第２の絶縁層１５ａ、１５ｂの強度を向上することができる。よって、蓄電デバイス１の強度が向上する。従って、蓄電デバイス１の製造工程や実装工程等において、蓄電デバイス１が破損することがより効果的に抑制されている。
　さらに、蓄電デバイス１のように、第１及び第２の絶縁層１５ａ、１５ｂに無機フィラーを含有させることにより、第１及び第２の絶縁層１５ａ、１５ｂの水分透過性が低下する。よって、電解液が蓄電デバイス１から漏洩することも抑制することができる。
　第１及び第２の絶縁層１５ａ、１５ｂに好ましく用いられる無機フィラーの具体例としては、例えば、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、ジルコン、炭化ケイ素、リン酸アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、ステアタイト、コージライト、ムライト及びサイアロン等が挙げられる。これらの無機フィラーの１種のみを用いてもよいし、複数種類を用いてもよい。
　第１及び第２の絶縁層１５ａ、１５ｂにおける無機フィラーの好ましい含有量は、１０体積％以上８０体積％以下であり、２０体積％以上４０体積％以下であることがより好ましい。第１及び第２の絶縁層１５ａ、１５ｂにおける無機フィラーの含有量をこのような範囲とすることで、全体の吸油量を制限し且つ絶縁層の構造維持に必要な強度を得ることができる。
　第１及び第２の絶縁層１５ａ、１５ｂにおける無機フィラーの好ましい平均粒子径は、０．１μｍ以上１５μｍ以下であることが好ましく、０．２μｍ以上１０μｍ以下であることがより好ましい。第１及び第２の絶縁層１５ａ、１５ｂにおける無機フィラーの平均粒子径をこのような範囲とすることで、全体の吸油量を制限し且つ絶縁層の構造維持に必要な強度を得ることができる。
　なお、無機フィラーの平均粒子径は、堀場製作所製ＬＡ－９６０（レーザ回折／散乱式粒子径分布測定装置）を用いて、粒度分布を測定することにより求めることができる。
　１　　：蓄電デバイス
１０　　：デバイス本体
１０Ａ　：機能部
１０Ｂ　：外装体
１０ａ　：第１の主面
１０ｂ　：第２の主面
１０ｃ　：第１の側面
１０ｄ　：第２の側面
１０ｅ　：第１の端面
１０ｆ　：第２の端面
１１　　：第１の内部電極
１１ａ　：第１の集電体
１１ｂ　：第１の活物質層
１２　　：第２の内部電極
１２ａ　：第２の集電体
１２ｂ　：第２の活物質層
１３　　：電解質層
１３ａ　：第１の電解質層
１３ｂ　：第２の電解質層
１４　　：導電層
１４ａ　：第１の導電層
１４ｂ　：第２の導電層
１４ｃ　：第３の導電層
１４ｄ　：第４の導電層
１５ａ　：第１の絶縁層
１５ｂ　：第２の絶縁層
１６　　：接着層
１７　　：蓄電ユニット
１８　　：第１の外部電極
１８ａ　：第１の電極膜
１８ｂ　：第１の導電性接着層
１８ｃ　：第１の金属キャップ
１９　　：第２の外部電極
１９ａ　：第２の電極膜
１９ｂ　：第２の導電性接着層
１９ｃ　：第２の金属キャップ

Claims (3)

  1. 　長さ方向及び幅方向に沿って延びる第１及び第２の主面と、長さ方向及び厚み方向に沿って延びる第１及び第２の側面と、幅方向及び厚み方向に沿って延びる第１及び第２の端面とを有する機能部を備え、
    　前記機能部は、
    　長さ方向及び幅方向に沿って延び、第１の集電体と、前記第１の集電体の上に設けられた第１の活物質層とを有する第１の内部電極と、
    　前記第１の活物質層の幅方向の両側及び長さ方向の両側を覆う第１の絶縁層と、
    　前記第１の内部電極に対して厚み方向に積層されており、第２の集電体と、前記第２の集電体の上に設けられた第２の活物質層とを有する第２の内部電極と、
    　前記第２の活物質層の幅方向の両側及び長さ方向の両側を覆う第２の絶縁層と、
    　前記第１の活物質層と前記第２の活物質層との間に配された電解質層と、
    　を含む積層体を有し、
    　前記第１及び第２の絶縁層が無機フィラーを含む、蓄電デバイス。
  2. 　前記第１及び第２の活物質層は、それぞれ、活物質を含み、
    　前記無機フィラーの吸油量が前記活物質の吸油量よりも低い、請求項１に記載の蓄電デバイス。
  3. 　前記無機フィラーが、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化マグネシウム酸化ジルコニウム、ジルコン、炭化ケイ素、リン酸アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、ステアタイト、コージライト、ムライト及びサイアロンからなる群から選ばれた少なくとも一種を含む、請求項１又は２に記載の蓄電デバイス。
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