(57)【要約】【課題】ラミネートフィルムがヒートシールされて形成された外装体の外部に、ヒートシール部を介して正極端子用リードタブおよび負極端子用リードタブが引き出された蓄電素子において、外装体の金属製中間層と端子用リードタブの接触を防止する。【解決手段】正極端子用リードタブ３および負極端子用リードタブ４のヒートシール部１１に、外側はみ出し部分３１，４１と内側はみ出し部分３２，４２（熱溶融性樹脂からなり、前記正極端子用リードタブおよび負極端子用リードタブのヒートシール部から前記外装体の外側および内側にはみ出している部分）を設け、その最大厚さを、ヒートシール部１１での熱溶融性樹脂層５１の厚さの１．５倍以上とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製中間層と熱溶融性樹脂層を有するラミネートフィルムが、前記熱溶融性樹脂層を最内層としてヒートシールされて形成された外装体と、
前記外装体内に収納された、正極、負極、及びセパレータからなる電極積層体と、
前記外装体内に収納された電解液と、
前記正極および負極に一端が接続され、他端が、前記外装体の外部にヒートシール部を介して引き出された正極端子用リードタブおよび負極端子用リードタブと、
熱溶融性樹脂からなり、前記正極端子用リードタブおよび負極端子用リードタブのヒートシール部から前記外装体の外側および内側にはみ出している、外側はみ出し部分および内側はみ出し部分と、を有し、
前記外側はみ出し部分および内側はみ出し部分は、前記正極端子用リードタブおよび負極端子用リードタブと前記ラミネートフィルムとに接触しており、
前記外側はみ出し部分の最大厚さは、前記正極端子用リードタブおよび負極端子用リードタブのヒートシール部での前記熱溶融性樹脂層の厚さの１．５倍以上であり、
前記内側はみ出し部分の最大厚さは、前記正極端子用リードタブおよび負極端子用リードタブのヒートシール部での前記熱溶融性樹脂層の厚さの１．５倍以上である蓄電素子。
【請求項２】
前記負極端子用リードタブと正極端子用リードタブは異なる材料からなる請求項１記載の蓄電素子。
【請求項３】
前記負極端子用リードタブは、ニッケル、ニッケル合金、銅、ニッケルメッキされた銅、及び銅とニッケルとのクラッド材からなる群から選択されるいずれか一種よりなる、厚さ０．０８〜０．５ｍｍの金属板であり、
前記正極端子用リードタブは、アルミニウム及びアルミニウム合金のいずれかからなる、厚さ０．０８〜０．５ｍｍの金属板である請求項２記載の蓄電素子。
【請求項４】
請求項１記載の蓄電素子を製造する方法であって、
正極、負極、及びセパレータからなる電極積層体の前記正極に、正極端子用リードタブの一端を接合し、前記負極に負極端子用リードタブの一端を接合するタブ接合工程と、
金属製中間層と熱溶融性樹脂層を有するラミネートフィルムを、前記熱溶融性樹脂層を最内層として重ねて形成された外装部材内に、前記電極積層体を収納し、前記正極端子用リードタブの他端と前記負極端子用リードタブの他端を前記外装部材の外側に配置する収納工程と、
前記外装部材の周縁部を、一部を除いてヒートシールすることで開口部を有する外装体を形成するとともに、前記正極端子用リードタブおよび負極端子用リードタブを前記外装体に固定し、前記正極端子用リードタブおよび負極端子用リードタブのヒートシール部から前記外装体の外側および内側に、熱溶融性樹脂からなる外側はみ出し部分および内側はみ出し部分を形成する、ヒートシール工程と、
前記外装体の内部に、前記開口部から電解液を注入する注液工程と、
前記外装体の開口部をヒートシールで塞ぐ封口工程と、
を含み、
前記ヒートシール工程で、前記外側はみ出し部分の最大厚さおよび内側はみ出し部分の最大厚さを、前記正極端子用リードタブおよび負極端子用リードタブのヒートシール部での前記熱溶融性樹脂層の厚さの１．５倍以上とする蓄電素子の製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の蓄電素子の製造方法であって、
前記外装部材を形成するラミネートフィルムとして、厚さが８０μｍ〜２００μｍの熱溶融性樹脂層を有するラミネートフィルムを使用することにより、
前記ヒートシール工程で、前記外側はみ出し部分の最大厚さおよび内側はみ出し部分の最大厚さを、前記正極端子用リードタブおよび負極端子用リードタブのヒートシール部での前記熱溶融性樹脂層の厚さの１．５倍以上とする蓄電素子の製造方法。
【請求項６】
請求項４記載の蓄電素子の製造方法であって、
前記ヒートシール工程を、前記ヒートシール部の、前記正極端子用リードタブ及び負極端子用リードタブと前記ラミネートフィルムが有する熱溶融性樹脂層との間に、熱溶融性の絶縁フィルムを配置して行うことにより、
前記ヒートシール工程で、前記外側はみ出し部分の最大厚さおよび内側はみ出し部分の最大厚さを、前記正極端子用リードタブおよび負極端子用リードタブのヒートシール部での前記熱溶融性樹脂層の厚さの１．５倍以上とする蓄電素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属製中間層と熱溶融性樹脂層を有するラミネートフィルムが、前記熱溶融性樹脂層を最内層としてヒートシールされて形成された外装体内に、正極、負極、及びセパレータからなる電極積層体と電解液が収納され、前記外装体の外部に、ヒートシール部を介して正極端子用リードタブおよび負極端子用リードタブが引き出された蓄電素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境の保全および省資源を目指したエネルギーの有効利用の観点から、深夜電力貯蔵システム、太陽光、風力など自然エネルギー発電技術に基づく分散型蓄電システム、電気自動車用の蓄電システムなどが注目を集めている。
これらの蓄電システム向けの蓄電素子としては、ニッケル水素二次電池やリチウムイオン二次電池に代表される高エネルギー密度を特徴とした電池、電気二重層キャパシタに代表される高出力密度、高耐久性を特徴としたキャパシタが注目されている。
【０００３】
現在、ハイブリッド電気自動車で採用されているニッケル水素二次電池は、電気二重層キャパシタと同等の高出力を実現し、かつ160Wh/l程度のエネルギー密度を有している。そして、そのエネルギー密度、出力をより一層高めるとともに、高温での安定性をさらに改善し、耐久性を高めるための研究が精力的に進められている。
また、リチウムイオン二次電池においても、高出力化に向けての研究が進められている。例えば、放電深度（素子の放電容量の何％を放電した状態かをあらわす値）50%において3kW/lを超える高出力が得られるリチウムイオン二次電池が開発されているが、そのエネルギー密度は100Wh/l以下であり、リチウムイオン二次電池の最大の特徴である高エネルギー密度を敢えて抑制した設計となっている。また、耐久性（サイクル特性、高温保存特性）が電気二重層キャパシタに比べ劣ることから、実用的な耐久性を持たせるためには、放電深度0〜100％より狭い範囲でしか使用できない。そのため、実際に使用できる容量はさらに小さくなり、耐久性をより一層向上させるための研究が精力的に進められている。
【０００４】
一方、高出力蓄電デバイスとしては、電極に活性炭を用いた電気二重層キャパシタが開発されている。この電気二重層キャパシタは、耐久性（サイクル特性、高温保存特性）が高く、0.5〜１ｋW/ｌ程度の出力特性を有するため、上記高出力が要求される分野で最適のデバイスと考えられてきた。しかし、そのエネルギー密度は1〜5Ｗｈ/ｌ程度に過ぎないため、イオン性液体を電解液として使用するなどの工夫により、耐電圧を向上させ、エネルギー密度を増加させる研究も行われている。
【０００５】
上記の様に、電池では出力密度、耐久性の向上を目指し、またキャパシタではエネルギー密度の向上を目指した研究が精力的に行われている。近年では、電気二重層キャパシタと同等の耐久性を有しながらエネルギー密度、出力密度とも電気二重層キャパシタよりも高い蓄電素子として、電解液にリチウム塩を含む非水系電解液を用い、耐電圧を向上させた非水系リチウム型蓄電素子も提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００６】
これらの蓄電素子は、金属箔からなる集電体に活物質を塗布した正極及び負極を、金属缶またはラミネートフィルム(金属箔と樹脂フィルムとの積層フィルム)等からなる外装体に入れ、電解液を注入した後に密閉して製造される。金属缶を用いたリチウムイオン二次電池においては、電極の対向面積を増やし高容量かつ高出力を得るために、正極と負極をセパレータを介して捲回することで電極捲回体を作製し、これを金属缶内に収納した構造が提案されている。
【０００７】
一方、ラミネートフィルムからなる外装体を用いた薄型パッケージの蓄電素子においては、正極と負極（以下、区別する必要のない場合は総称して単に「電極」ともいう。）がセパレータを介して複数積層された電極積層体を、前記外装体内に収納した構造が提案されている。この構造の蓄電素子は、電極積層体の電極に金属薄板からなる端子用リードタブの一端が接続され、端子用リードタブの他端が外装体外部に引き出された状態で、ラミネートフィルムがヒートシールされている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００１−２２９９２６号公報
【特許文献２】特開２００３−３４６８０１号公報
【特許文献３】特開２００６−２５２８０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記構造の蓄電素子（すなわち、金属製中間層と熱溶融性樹脂層を有するラミネートフィルムが、前記熱溶融性樹脂層を最内層としてヒートシールされて形成された外装体内に、正極、負極、及びセパレータからなる電極積層体と電解液が収納され、前記外装体の外部に、ヒートシール部を介して正極端子用リードタブおよび負極端子用リードタブが引き出された蓄電素子）では、端子用リードタブが折れ曲がって外装体の断面の金属箔部分（金属製中間層）に接触すると短絡の発生に至る場合があるため、これを防止する必要がある。
【０００９】
本発明は、金属製中間層と熱溶融性樹脂層を有するラミネートフィルムが、前記熱溶融性樹脂層を最内層としてヒートシールされて形成された外装体内に、正極、負極、及びセパレータからなる電極積層体と電解液が収納され、前記外装体の外部に、ヒートシール部を介して正極端子用リードタブおよび負極端子用リードタブが引き出された蓄電素子として、外装体の金属製中間層（ガスバリアフィルム）と端子用リードタブの接触が防止できる蓄電素子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、金属製中間層と熱溶融性樹脂層を有するラミネートフィルムが、前記熱溶融性樹脂層を最内層としてヒートシールされて形成された外装体と、前記外装体内に収納された、正極、負極、及びセパレータからなる電極積層体と、前記外装体内に収納された電解液と、前記正極および負極に一端が接続され、他端が、前記外装体の外部にヒートシール部を介して引き出された正極端子用リードタブおよび負極端子用リードタブと、熱溶融性樹脂からなり、前記正極端子用リードタブおよび負極端子用リードタブのヒートシール部から前記外装体の外側および内側にはみ出している、外側はみ出し部分および内側はみ出し部分と、を有し、前記外側はみ出し部分および内側はみ出し部分は、前記正極端子用リードタブおよび負極端子用リードタブと前記ラミネートフィルムとに接触しており、前記外側はみ出し部分の最大厚さは、前記正極端子用リードタブおよび負極端子用リードタブのヒートシール部での前記熱溶融性樹脂層の厚さの１．５倍以上であり、前記内側はみ出し部分の最大厚さは、前記正極端子用リードタブおよび負極端子用リードタブのヒートシール部での前記熱溶融性樹脂層の厚さの１．５倍以上である蓄電素子を提供する。
【００１１】
本発明の蓄電素子によれば、金属製中間層と熱溶融性樹脂層を有するラミネートフィルムが、前記熱溶融性樹脂層を最内層としてヒートシールされて形成された外装体内に、正極、負極、及びセパレータからなる電極積層体と電解液が収納され、前記外装体の外部に、ヒートシール部を介して正極端子用リードタブおよび負極端子用リードタブが引き出された蓄電素子において、前記外側はみ出し部分および内側はみ出し部分（熱溶融性樹脂からなり、前記正極端子用リードタブおよび負極端子用リードタブのヒートシール部から前記外装体の外側および内側にはみ出している部分）を、最大厚さで、前記正極端子用リードタブおよび負極端子用リードタブのヒートシール部での前記熱溶融性樹脂層の厚さの１．５倍以上とすることで、外装体の金属製中間層と端子用リードタブの接触が防止できる。
【００１２】
前記外側はみ出し部分および内側はみ出し部分をなす熱溶融性樹脂は、外装体のラミネートフィルムの熱溶融性樹脂層と同組成のものであることが好ましい。
前記外側はみ出し部分の最大厚さが、ヒートシール部でのラミネートフィルムの熱溶融性樹脂層の１．５倍以上であることによって、ラミネートフィルム端部に露出した金属製中間層（金属箔層）と端子用リードタブとの接触を防止することができる。前記内側はみ出し部分の最大厚さが、ヒートシール部でのラミネートフィルムの熱溶融性樹脂層の１．５倍以上であることによって、端子用リードタブの折り曲げ時に金属製中間層と端子用リードタブとの接触を防止することができる。
【００１３】
なお、前記外側はみ出し部分および内側はみ出し部分の最大厚さは、蓄電素子のセルの厚さより小さいことが好ましい。これらがセルの厚さ以上となると、組みセルで使用する場合のスペース効率を悪くするために好ましくない。また、ヒートシール部での熱溶融性樹脂層の厚さの５倍以下とすることがより好ましい。
本発明の蓄電素子の一形態として、前記負極端子用リードタブと正極端子用リードタブが異なる材料からなるもの（例えば、非水系リチウム蓄電素子）が挙げられる。この形態の具体例として、前記負極端子用リードタブは、ニッケル、ニッケル合金、銅、ニッケルメッキされた銅、及び銅とニッケルとのクラッド材からなる群から選択されるいずれか一種よりなる、厚さ０．０８〜０．５ｍｍの金属板であり、前記正極端子用リードタブは、アルミニウム及びアルミニウム合金のいずれかからなる、厚さ０．０８〜０．５ｍｍの金属板であるものが挙げられる。
【００１４】
なお、正極端子用リードタブをなすアルミニウム板は、防錆・傷つき防止のために表面処理されたものであってもよい。また、端子用リードタブの厚さが０．０８ｍｍ未満であると、抵抗が高く、出力特性が悪くなり、０．５ｍｍより厚くなると、組みセルとした場合に必要となる端子用リードタブの成形が困難になる。
【００１５】
本発明の蓄電素子を製造する方法として、以下の方法が挙げられる。その方法は、(1)正極、負極、及びセパレータからなる電極積層体の前記正極に、正極端子用リードタブの一端を接合し、前記負極に負極端子用リードタブの一端を接合するタブ接合工程と、(2)金属製中間層と熱溶融性樹脂層を有するラミネートフィルムを、前記熱溶融性樹脂層を最内層として重ねて形成された外装部材内に、前記電極積層体を収納し、前記正極端子用リードタブの他端と前記負極端子用リードタブの他端を前記外装部材の外側に配置する収納工程と、(3) 前記外装部材の周縁部を、一部を除いてヒートシールすることで開口部を有する外装体を形成するとともに、前記正極端子用リードタブおよび負極端子用リードタブを前記外装体に固定し、前記正極端子用リードタブおよび負極端子用リードタブのヒートシール部から前記外装体の外側および内側に、熱溶融性樹脂からなる外側はみ出し部分および内側はみ出し部分を形成する、ヒートシール工程と、(4)前記外装体の内部に、前記開口部から電解液を注入する注液工程と、(5)前記外装体の開口部をヒートシールで塞ぐ封口工程と、を含み、前記ヒートシール工程で、前記外側はみ出し部分の最大厚さおよび内側はみ出し部分の最大厚さを、前記正極端子用リードタブおよび負極端子用リードタブのヒートシール部での前記熱溶融性樹脂層の厚さの１．５倍以上とする蓄電素子の製造方法である。
【００１６】
前記蓄電素子の製造方法の一例として、前記外装部材を形成するラミネートフィルムとして、厚さが８０μｍ〜２００μｍの熱溶融性樹脂層を有するラミネートフィルムを使用することにより、前記ヒートシール工程で、前記外側はみ出し部分の最大厚さおよび内側はみ出し部分の最大厚さを、前記正極端子用リードタブおよび負極端子用リードタブのヒートシール部での前記熱溶融性樹脂層の厚さの１．５倍以上とする蓄電素子の製造方法が挙げられる。この方法は、ラミネートフィルムの最内層を構成する熱溶融性樹脂層を通常より厚く、例えば８０〜２００μｍとすることにより、ヒートシール時に発生する溶融樹脂の量を増やすことで、前記端子用リードタブのヒートシール部の両側（外装体の外側および内側）に、熱溶融性樹脂からなるはみ出し部分を厚く形成する方法である。
【００１７】
前記蓄電素子の製造方法の別の例として、前記ヒートシール工程を、前記ヒートシール部の、前記正極端子用リードタブ及び負極端子用リードタブと前記ラミネートフィルムが有する熱溶融性樹脂層との間に、熱溶融性の絶縁フィルムを配置して行うことにより、前記ヒートシール工程で、前記外側はみ出し部分の最大厚さおよび内側はみ出し部分の最大厚さを、前記正極端子用リードタブおよび負極端子用リードタブのヒートシール部での前記熱溶融性樹脂層の厚さの１．５倍以上とする蓄電素子の製造方法が挙げられる。この方法は、ラミネートフィルムの熱溶融性樹脂層とは別の熱溶融性の絶縁フィルムを配置することにより、前記端子用リードタブの周囲のみでヒートシール時に発生する溶融樹脂の量を増やすことで、前記端子用リードタブのヒートシール部の両側（外装体の外側および内側）に、熱溶融性樹脂からなるはみ出し部分を厚く形成する方法である。
【００１８】
なお、非水系リチウム蓄電素子などのように、正極端子用リードタブの材料と負極端子用リードタブの材料が異なる場合に、両リードタブに同じ厚さの「はみ出し部分」を形成するためには、正極端子用リードタブと負極端子用リードタブとで、ヒートシールの条件を変えるか、厚さの異なる熱溶融性絶縁フィルムを使用することで対応する必要がある。また、端子用リードタブ固定に使用するヒートシール装置のリードタブ接触部の構造を正極と負極で異なるものとして対応することもできる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の蓄電素子は、金属製中間層と熱溶融性樹脂層を有するラミネートフィルムが、前記熱溶融性樹脂層を最内層としてヒートシールされて形成された外装体内に、正極、負極、及びセパレータからなる電極積層体と電解液が収納され、前記外装体の外部に、ヒートシール部を介して正極端子用リードタブおよび負極端子用リードタブが引き出された蓄電素子において、外装体の金属製中間層と端子用リードタブの接触を防止できるため、短絡が生じ難いものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は、本発明の蓄電素子の一実施形態を示す正面図である。
この蓄電素子は、長方形のカップ型非水系リチウム型蓄電素子であり、外装体１と、電極積層体２と、電解液と、正極端子用リードタブ３と、負極端子用リードタブ４と、正極端子用リードタブ３の外側はみ出し部分３１および内側はみ出し部分３２と、負極端子用リードタブ４の外側はみ出し部分４１および内側はみ出し部分４２と、で構成されている。外側はみ出し部分３１，４１および内側はみ出し部分３２，４２は熱溶融性樹脂からなる。
【００２１】
電極積層体２と電解液は、外装体１内に収納されている。電極積層体２は矩形カップ部１５内に配置されている。
正極端子用リードタブ３は、一端が電極積層体２の正極の耳部２３に接続され、他端が外装体１の外部にヒートシール部１１を介して引き出されている。負極端子用リードタブ４は、一端が、電極積層体２の負極の耳部２４に接続され、他端が外装体１の外部にヒートシール部１１を介して引き出されている。外装体１は、このヒートシール部１１と反対側の縁部にもヒートシール部１２を有し、両ヒートシール部１１，１２に直交する縁部にもヒートシール部１３を有する。
【００２２】
外装体１は、図２に示すように、ポリプロピレンフィルム（熱溶融性樹脂層）５１、アルミニウム箔（金属製中間層）５２、およびナイロンフィルム５３が積層されたラミネートフィルム５が、ポリプロピレンフィルム５１を最内層としてヒートシールされて形成されている。
外側はみ出し部分３１（４１）の最大厚さｔ１は、ヒートシール部１１でのポリプロピレンフィルム５１の厚さｔ２の１．５倍以上である。内側はみ出し部分３２（４２）の最大厚ｔ３さは、ヒートシール部１１でのポリプロピレンフィルム５１の厚さｔ２の１．５倍以上である。
【００２３】
図１のカップ型非水系リチウム型蓄電素子以外の例としては、図３および図４に示すパウチ型非水系リチウム型蓄電素子などが挙げられる。図３の例は、矩形カップ部１５を有さない点のみが図１の例と異なる。図４の例は、正極端子用リードタブ３と負極端子用リードタブ４が、互いに反対側のヒートシール部１１ａ，１１ｂに配置されている。この例では、両ヒートシール部１１ａ，１１ｂと直交する縁部のヒートシール部１４から、電解液を注入する。
【００２４】
以下に、非水系リチウム型蓄電素子の構成について説明する。
蓄電素子は、電極積層体、および電解液、ならびにそれらを収納する外装体からなり、該電極積層体は正極、負極、およびセパレータからなる。ここで、該正極は正極集電体および正極活物質層からなり、同様に該負極は負極集電体、負極活物質層からなる。集電体の表面には、活物質の接着力を向上させるために、導電性炭素材を結着させることが好ましい。さらに、該正極活物質層は正極活物質を含み、該負極活物質層は負極活物質を含む。また、電解液には、電解質および溶媒を含む。また、電解液のかわりに固体電解質を使用することも可能である。
【００２５】
正極活物質は、多孔質炭素材料であり、具体的には活性炭が好ましい。該活性炭としては市販の活性炭を使用することも可能であるが、好ましくは、直径２０−５００Åの細孔に由来するメソ孔量をＶ１（ｃｃ／ｇ）、直径２０Å未満の細孔に由来するマイクロ孔量をＶ２（ｃｃ／ｇ）とした時、０．３＜Ｖ１≦０．８かつ０．５≦Ｖ２≦１．０を満たす活性炭が、蓄電素子のエネルギー密度、出力密度の観点から好ましい。また、活性炭は、出力を大きくする点から、その平均細孔径が２０Å以上であることが好ましく、また、容量を大きくする点から２５Å以下であることが好ましい。さらに、活性炭のＢＥＴ比表面積は１５００ｍ2／ｇ以上、２５００ｍ2／ｇ以下が好ましい。なお、本発明で言うところの平均細孔径とは、細孔径に対して該細孔径を有する全細孔の容積の和を細孔径の小さいものから順に積算したときに、積算値が直径２０Å未満のマイクロ孔、及び直径２０Å以上５００Å以下のメソ孔をあわせた合計細孔容積の５０％となるときの細孔径である。
【００２６】
負極活物質は、特許文献２に開示されている複合多孔性材料のような炭素質材料をあげることができ、具体的には活性炭の表面に炭素質材料を被着させた複合多孔性材料が好ましい。該複合多孔性材料として好ましいものは、直径２０−５００Åの細孔に由来するメソ孔量をＶｍ１（ｃｃ／ｇ）、直径２０Å未満の細孔に由来するマイクロ孔量をＶｍ２（ｃｃ／ｇ）とした時、０．０１≦Ｖｍ１≦０．２０かつ０．０１≦Ｖｍ２≦０．４０である複合多孔性材料である。
【００２７】
上記複合多孔性材料は、活性炭と炭素質材料前駆体とを共存させた状態で熱処理することにより得ることができる。原料に用いる活性炭は、得られる複合多孔性材料が所望の特性を発揮する限り、活性炭とする前の原材料などに特に制限はなく、石油系、石炭系、植物系、高分子系などの各種の原材料から得られた市販品を使用することができ、平均粒径１〜５００μｍ程度（より好ましくは１〜５０μｍ）の活性炭粉末を用いることが好ましい。
【００２８】
炭素質材料前駆体とは、熱処理することにより、活性炭に炭素質材料を被着させることができる液体又は溶剤に溶解可能な有機質材料で、例えばピッチ、メソカーボンマイクロビーズ、コークスあるいはフェノール樹脂などの合成樹脂などを挙げることができる。これらの炭素質材料前駆体の中でも、安価なピッチを用いることが製造コスト上好ましい。ピッチは、大別して石油系ピッチと石炭系ピッチに分けられる。例えば、石油系ピッチとしては、原油の蒸留残渣、流動性接触分解残渣（デカントオイルなど）、サークルクラッカーからのボトム油、ナフサクラッキングの際に得られるエチレンタールなどが例示される。
【００２９】
上記ピッチを用いる場合、複合多孔性材料は、活性炭の表面でピッチの揮発成分あるいは熱分解成分を熱反応させることにより、活性炭に炭素質材料を被着させることにより得られる。この場合、２００〜５００℃程度の温度において、ピッチの揮発成分、あるいは、熱分解成分の活性炭細孔内への被着が進行し、４００℃以上で該被着成分が炭素質材料となる反応が進行する。熱処理時のピーク温度は得られる複合多孔性材料の特性、熱反応パターン、熱反応雰囲気などにより適宜決定されるものであるが、４００℃以上であることが好ましく、更に好ましくは４５０〜１０００℃であり、特に５００〜８００℃程度のピーク温度であることが好ましい。また、熱処理時のピーク温度を維持する時間は３０分間から１０時間であればよく、好ましくは１時間から７時間、更に好ましくは２時間から５時間である。５００〜８００℃程度のピーク温度で２時間から５時間熱処理する場合、活性炭表面に被着している炭素質材料は多環芳香族系炭化水素になっているものと考えられる。
【００３０】
正極集電体については、厚さ５〜１００μｍの金属箔、例えばアルミニウム箔が好ましい。また、負極集電体は、厚さ５〜１００μｍの金属箔、例えば銅箔が好ましい。
集電体の表面（両面または片面で、活物質層を設ける側）に導電性炭素材を結着させることにより活物質層と集電体の接着力を向上させてもよい。
電解液の溶媒としては、非水系溶媒、たとえば、炭酸エチレン（ＥＣ）、炭酸プロピレン（ＰＣ）に代表される環状炭酸エステル、炭酸ジエチル（ＤＥＣ）、炭酸ジメチル（ＤＭＣ）、炭酸エチルメチル（ＭＥＣ）に代表される鎖状炭酸エステル、γ−ブチロラクトン（γＢＬ）などのラクトン類、およびこれらの混合溶媒、を用いることができる。
【００３１】
これら非水系溶媒に溶解する電解質はリチウム塩である必要があり、好ましいリチウム塩を例示すれば、ＬｉＢＦ4、ＬｉＰＦ6、ＬｉＮ（ＳＯ2Ｃ2Ｆ5）2、ＬｉＮ（ＳＯ2ＣＦ3）（ＳＯ2Ｃ2Ｆ5）およびこれらの混合塩をあげることができる。電解液中の電解質濃度は、陰イオンの不足を避け、蓄電素子の容量を最大にする点から、０．５ｍｏｌ／ｌ以上であることが好ましく、また、未溶解の塩が該電解液中に析出することを抑え、該電解液の粘度が高くなりすぎたりしないようにし、伝導度を上げて出力特性を上げるという点から２．０ｍｏｌ／ｌ以下であることが好ましい。
【００３２】
次に、電極積層体の製造方法について説明する。
電極積層体の製造方法は、以下の工程を含む。すなわち、表面に導電性炭素材が結着された集電体の両面または片面に活物質層を塗布して電極を形成する塗布工程、電極を定められた寸法形状に切断する加工工程、及び電極をセパレータを介して複数積層して電極積層体とする積層工程である。
【００３３】
塗布工程について説明する。なお、以下においては、正極活物質層と負極活物質層とを総称する場合は、単に「活物質層」という。
まず、正極活物質、または負極活物質を、必要に応じて、微粒子黒鉛、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、気相成長炭素繊維などの導電剤と混合し、結着剤である樹脂の有機溶剤溶液と混合することでペーストを得る。次に、集電体上にペーストを塗布、乾燥することによって活物質層を形成する。該活物質層は、必要に応じて集電体の片面、または両面に形成することができる。ここで、該活物質層の片面分の乾燥後の厚みは１０〜２００μｍの範囲であることが好ましい。得られた電極は乾燥後、定められた寸法に打ち抜く加工を行う。
【００３４】
打ち抜かれた電極は、耳部のついた略四辺形形状を有し、耳部以外には活物質が塗布されている。耳部は前述したリードタブを接続するための接続部分に該当し、活物質は塗布されていない。
積層工程について説明する。
正極と負極の間にセパレータをはさみ、位置合わせをしながら必要に応じた層数の正極と負極を積層する。
【００３５】
セパレータはリチウムイオン二次電池に用いられるポリエチレン製の微多孔膜、もしくはポリプロピレン製の微多孔膜、または電気二重層コンデンサで用いられるセルロース製の不織紙などを用いることができる。セパレータの厚みは、内部のマイクロショートによる自己放電を小さくさせる点から１０μｍ以上が好ましく、また蓄電素子のエネルギー密度の減少を抑えながら、かつ出力特性の低下も抑えるという点から、５０μｍ以下が好ましい。
【００３６】
負極中には、あらかじめリチウムをドープしておくことができる。リチウムをドープしておくことにより、素子の容量および作動電圧を制御することが可能である。リチウムのドープ方法は、例えば、電極以外に設置されたリチウム源と負極を短絡することによって、正極貫通孔、負極貫通孔を経由して積層または捲廻積層された負極の活物質層にドープする方法や、負極にリチウム箔を圧着することによって電気化学的に負極の活物質層にドープする手法をあげることができる。
【００３７】
上述の工程を経て製造された電極積層体中の、積層された全ての正極の耳部をまとめて正極端子用リードタブを接続し、積層された全ての負極の耳部をまとめて負極端子用リードタブを接続することでタブ付き積層体を得る。端子用リードタブの電極への接続方法は超音波溶接、抵抗溶接またははんだや銀ロウ接続が好ましい。
タブ付き積層体は、ラミネートフィルムからなる外装体内に、該正極に接続した正極端子用リードタブの一端と該負極に接続した負極端子用リードタブの一端とを該外装体の外側に引き出した状態で収納し、該正極端子用リードタブと該負極端子用リードタブとをヒートシールにより該外装体に固定する。
【００３８】
ここで、ラミネートフィルムとしては、金属箔と樹脂フィルムを積層したフィルムが好ましく、外層樹脂フィルム／金属箔／内層樹脂フィルムからなる3層構成のものが例示される。外層樹脂フィルムは接触等により金属箔が損傷を受けることを防止するためのものであり、ナイロンやポリエステル等の樹脂が好適に使用できる。金属箔は水分やガスの透過を防ぐためのものであり、銅、アルミニウム、ステンレス等の箔が好適に使用できる。内層樹脂フィルムは、内部に収納する電解液から金属箔を保護するとともに、ヒートシール時に溶融封口させるためのものであり、ポリオレフィン、酸変成ポリオレフィンが好適に使用できる。
【００３９】
次に、該外装体内に電解液を注液し、該外装体をヒートシールすることによって蓄電素子を製造することができる。
【実施例】
【００４０】
以下に、本発明の実施例および比較例を示す。
（実施例１）
図１に示す非水系リチウム型蓄電素子を以下の方法で製造した。この蓄電素子の特徴部の断面を図２に示す。
＜外装部材の作製＞
厚さ４０μｍのポリプロピレンフィルム（熱溶融性樹脂層）５１、厚さ４０μｍのアルミニウム箔（金属製中間層）５２、および厚さ２５μｍのナイロンフィルム５３が積層されたラミネートフィルム５を用意した。
【００４１】
先ず、このラミネートフィルム５に深絞り加工を施して、収納する電極積層体２の大きさに対応させた面積でナイロンフィルム５３側を突出させることにより、深さ約６ｍｍの矩形カップ部１５を形成した。次に、このラミネートフィルム５の矩形カップ部１５およびその周辺を含む第１の部分とこの部分に重ねる第２の部分とからなる領域を、所定の寸法で裁断した。
この第１の部分と第２の部分とからなるラミネートフィルム５を、ポリプロピレンフィルム５１側を内側にして両部分の境界で折って重ねることで、外装部材が形成される。
【００４２】
＜正極の作製＞
まず、活物質として市販の活性炭（ＢＥＴ法による比表面積が１９５５ｍ2／ｇ）８１．６重量部と、導電フィラーとしてのケッチェンブラック６．１重量部と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン樹脂１２．３重量部を、Ｎ−メチルピロリドンに混合してスラリーを調整した。次いで、このスラリーを厚さ３０μｍのアルミニウム箔の両面に塗布し、乾燥し、さらにプレス加工、打抜き加工を施して、長辺１２０ｍｍ、短辺７０ｍｍ、厚さ２７０μｍの短冊状の正極を作製した。
【００４３】
＜負極の作製＞
まず、市販の活性炭（ＢＥＴ法による比表面積が１９５５ｍ2／ｇ）１５０ｇをステンレススチールメッシュ製の籠に入れ、石炭系ピッチ３００ｇを入れたステンレススチール製バットの上に置き、電気炉（炉内有効寸法３００ｍｍ×３００ｍｍ×３００ｍｍ）内に設置して、熱反応を行った。具体的には、窒素雰囲気下で６７０℃まで４時間で昇温し、同温度で４時間保持し、続いて自然冷却により６０℃まで冷却した後、炉から取り出した。得られた複合多孔性材料のＢＥＴ比表面積は２４５ｍ2／ｇであった。
【００４４】
次いで、活物質としての前記複合多孔性材料８３．４重量部と、導電フィラーとしてのアセチレンブラック８．３重量部と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン樹脂８．３重量部を、Ｎ−メチルピロリドンに混合してスラリーを調整した。次いで、このスラリーを厚さ１５μｍの銅箔の両面に塗布し、乾燥し、さらにプレス加工、打抜き加工を施して、長辺１２０ｍｍ、短辺７０ｍｍ、厚さ１３５μｍの短冊状の電極を得た。
【００４５】
＜非水電解液＞
エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートを１：２の体積比で混合した混合溶媒に六フッ化燐酸リチウム（ＬｉＰＦ6）を１．０モル／Ｌ溶解して非水電解液を調整した。
＜電極積層体の作製＞
前記短冊状の負極の複合多孔性材料に接するように、同面積で厚さ２０μｍのリチウム金属を圧着し、前記短冊状の正極と前記短冊状の負極の間に厚さ３０μｍのポリエチレン製微多孔膜を配置することで、正極１１枚、負極１０枚の合計２１枚を交互に積層してなる電極積層体を作製した。
【００４６】
＜蓄電素子の組立て＞
（タブ工程）
前記電極積層体の短冊状の各正負極に、アルミニウムからなる正極端子用リードタブおよびニッケルからなる負極端子用リードタブの一端を超音波溶接することで、タブ付き積層体を作製した。
（収納工程）
次いで、ラミネートフィルムの第１の部分の矩形カップ部１５内に、前記タブ付き積層体の電極積層体２を入れ、正極端子用リードタブ３の他端と負極端子用リードタブ４の他端を、ラミネートフィルムの第１の部分のヒートシール部１１から外側に配置した。
（ヒートシール工程）
次いで、前記ヒートシール部１１の、正極端子用リードタブ３及び負極端子用リードタブ４とラミネートフィルム５のポリプロピレンフィルム５１との間に、ヒートシール部１１の幅よりも２ｍｍ幅が広く、厚さが１４０μｍであるポリプロピレンフィルム（熱溶融性の絶縁フィルム）を配置した。次に、同じ寸法のポリプロピレンフィルムを正極端子用リードタブ３及び負極端子用リードタブ４の上に配置して、ラミネートフィルム５を折り曲げることにより、第１の部分の上に第２の部分を重ねた。
【００４７】
これにより、外装部材内に電極積層体２が収納され、正極端子用リードタブ３及び負極端子用リードタブ４の他端が外装部材の外側に配置され、正極端子用リードタブ３及び負極端子用リードタブ４の両面に、ラミネートフィルム５とは別の前記寸法のポリプロピレンフィルムが配置され、その両側にラミネートフィルム５が配置された状態とした。この状態で、ヒートシール部１１をヒートシールした。このヒートシールは、正極側が温度１９０℃、圧力０．２５Ｍｐａ、負極側が温度１９０℃、圧力０．２０Ｍｐａとなる条件で、５秒間行った。
【００４８】
これにより、正極端子用リードタブ３及び負極端子用リードタブ４がヒートシール部１１に固定され、正極端子用リードタブ３および負極端子用リードタブ４のヒートシール部１１から、外装体１の外側および内側に、ポリプロピレンからなる外側はみ出し部分３１，４１および内側はみ出し部分３２，４２が形成された。外側はみ出し部分３１，４１の最大厚さｔ１は２７０μｍであり、内側はみ出し部分３２，４２の最大厚さｔ３は２４０μｍであった。ヒートシール部１１のポリプロピレンフィルム５１の厚さｔ２は１５０μｍであった。すなわち、外側はみ出し部分３１，４１の最大厚さｔ１は、ヒートシール部１１のポリプロピレンフィルム５１の厚さｔ２の１．８倍であり、内側はみ出し部分３２，４２の最大厚さｔ３は、ヒートシール部１１のポリプロピレンフィルム５１の厚さｔ２の１．６倍であった。
【００４９】
次いで、ヒートシール部１３を、温度１９０℃、圧力０．２０Ｍｐａの条件で、３秒間ヒートシールした。
これにより、外装部材の周縁部が、ヒートシール部１２を除いてヒートシールされて、ヒートシール部１２が開口部となっている外装体１が形成された。
（注液工程および封口工程）
次いで、前記非水電解液をヒートシール部１２から注入した後に、ヒートシール部１２を、温度１９０℃、圧力０．２０Ｍｐａの条件で、３秒間ヒートシールした。これにより、図１に示す構造の非水系リチウム型蓄電素子を完成させた。
【００５０】
（比較例１）
ヒートシール工程で、ヒートシール部１１の、正極端子用リードタブ３及び負極端子用リードタブ４とラミネートフィルム５のポリプロピレンフィルム５１との間に、ヒートシール部１１の幅よりも１ｍｍ幅が狭く、厚さが１４０μｍであるポリプロピレンフィルム（熱溶融性の絶縁フィルム）を配置した。これ以外の点は全て実施例１と同じ方法で、非水系リチウム型蓄電素子を完成させた。得られた非水系リチウム型蓄電素子には、外側はみ出し部分３１，４１と内側はみ出し部分３２，４２が存在していなかった。
【００５１】
このようにして得られた実施例１および比較例１の非水系リチウム型蓄電素子について、外装体１のアルミニウム箔５２と、正極端子用リードタブ３及び負極端子用リードタブ４との間での短絡検査、および端子用リードタブ３，４の折り曲げによる短絡テストをインピーダンス測定により実施した。その結果を表１に示す。
【００５２】
【表１】
2010080326.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明の蓄電素子は、自動車において、内燃機関または燃料電池、モーター、及び蓄電素子を組み合せたハイブリット駆動システムの分野、ＯＡ機器、瞬時電圧降下対策、さらには瞬間電力ピークのアシスト用途などで好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の蓄電素子の一態様を示す平面図である。
【図２】本発明の蓄電素子の特徴部を示す断面図である。
【図３】本発明の蓄電素子の一態様を示す平面図である。
【図４】本発明の蓄電素子の別の一態様を示す平面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  外装体
１１  正極端子用リードタブおよび負極端子用リードタブのヒートシール部
１１ａ  正極端子用リードタブのヒートシール部
１１ｂ  負極端子用リードタブのヒートシール部
１２  ヒートシール部
１３  ヒートシール部
１４  ヒートシール部
１５  矩形カップ部
２  電極積層体
２３  正極の耳部
２４  負極の耳部
３  正極端子用リードタブ
３１  正極端子用リードタブの熱溶融性樹脂からなる外側はみ出し部分
３２  正極端子用リードタブの熱溶融性樹脂からなる内側はみ出し部分
４  負極端子用リードタブ
４１  負極端子用リードタブの熱溶融性樹脂からなる外側はみ出し部分
４２  負極端子用リードタブの熱溶融性樹脂からなる内側はみ出し部分
５  ラミネートフィルム
５１  ポリプロピレンフィルム（熱溶融性樹脂層）
５２  アルミニウム箔（金属製中間層）
５３  ナイロンフィルム
ｔ１  外側はみ出し部分の最大厚さ
ｔ２  ヒートシール部でのポリプロピレンフィルム（熱溶融性樹脂層）の厚さ
ｔ３  内側はみ出し部分の最大厚さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
2010080326.tif 000006
【図４】
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