(57)【要約】薄型な蓄電デバイスを提供する。蓄電デバイス１は、ケース２と、電極体３と、電解質４とを備える。電極体３は、ケース２内に配されている。電極体３は、正極３１と、負極３２と、正極３１と負極３２との間に配されたセパレータ３３とを有し、一体化されている。電解質４は、ケース２内に充填されている。電極体３の主面と、ケース２の内面とが接合されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、
前記ケース内に配されており、正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に配されたセパレータとを有し、一体化された電極体と、
前記ケース内に充填された電解質と、
を備え、
前記電極体の主面と、前記ケースの内面とが接合されている、蓄電デバイス。
【請求項２】
前記電極体と、前記ケースの内面とが接着層により接着されている、請求項１に記載の蓄電デバイス。
【請求項３】
正極及び負極は、それぞれ、バインダーを含み、
前記接着層は、前記正極又は前記負極に含まれるバインダーと同種の樹脂を含む、請求項２に記載の蓄電デバイス。
【請求項４】
前記電極体の最も前記ケースの内面側に位置する電極が負極であり、
前記負極に含まれるバインダー及び前記接着層が、ＳＢＲを共に含む、請求項３に記載の蓄電デバイス。
【請求項５】
前記電極体は、前記電極体の前記主面の幅方向における中央部に凹部が形成されるように、前記正極、前記セパレータ及び前記負極を一体化しているテープを有し、
平面視において、前記接着層が、前記凹部内に位置している、請求項２〜４のいずれか一項に記載の蓄電デバイス。
【請求項６】
平面視において、前記接着層が角部を有さない、請求項２〜５のいずれか一項に記載の蓄電デバイス。
【請求項７】
前記ケースが導電体により構成されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の蓄電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、種々の電子機器の電源として、蓄電デバイスが用いられている。例えば、特許文献１には、ケースに電極組立体（電極体）が収容された蓄電デバイスが記載されている。特許文献１に記載された蓄電デバイスでは、電極組立体とケースの内面との間隙を調整するためのスペーサがケース内に設けられている。具体的には、ケース内において、電極組立体の両側にスペーサが設けられている。すなわち、特許文献１に記載の蓄電デバイスでは、ケース内に複数のスペーサが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１４６２５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、電子機器の薄型化が進んできており、それに伴い、蓄電デバイスの薄型化への要求が高まってきている。【０００５】
本発明の主な目的は、薄型な蓄電デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る蓄電デバイスは、ケースと、電極体と、電解質とを備える。電極体は、ケース内に配されている。電極体は、正極と、負極と、正極と負極との間に配されたセパレータとを有する。電極体は、一体化されている。電解質は、ケース内に充填されている。電極体の主面と、ケースの内面とが接合されている。【０００７】
本発明に係る蓄電デバイスでは、電極体の主面と、ケースの内面とが接合されている。このため、ケースの内面と電極体との間隙を調整するスペーサを設ける必要が必ずしもない。従って、薄型な蓄電デバイスを提供することができる。【０００８】
本発明に係る蓄電デバイスでは、電極体と、ケースの内面とが接着層により接着されていることが好ましい。【０００９】
本発明に係る蓄電デバイスでは、正極及び負極は、それぞれ、バインダーを含み、接着層は、正極又は負極に含まれるバインダーと同種の樹脂を含むことが好ましい。【００１０】
本発明に係る蓄電デバイスでは、電極体の最もケースの内面側に位置する電極が負極であり、負極に含まれるバインダー及び接着層が、ＳＢＲを共に含むことが好ましい。【００１１】
本発明に係る蓄電デバイスでは、電極体は、電極体の主面の幅方向における中央部に凹部が形成されるように、正極、セパレータ及び負極を一体化しているテープを有し、平面視において、接着層が、凹部内に位置していることが好ましい。【００１２】
本発明に係る蓄電デバイスでは、平面視において、接着層が角部を有さないことが好ましい。【００１３】
本発明に係る蓄電デバイスでは、ケースが導電体により構成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、薄型な蓄電デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、第１の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】図２は、第１の実施形態に係る蓄電デバイスの模式的平面図である。
【図３】図３は、図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩにおける模式的断面図である。
【図４】図４は、第２の実施形態に係る蓄電デバイスの模式的断面図である。
【図５】図５は、第３の実施形態に係る蓄電デバイスの模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
（第１の実施形態）
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、本実施形態に係る蓄電デバイスの模式的平面図である。図３は、図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩにおける模式的断面図である。
【００１９】
図１〜図３に示す蓄電デバイス１は、電解液やゲル電解質などの電解質４を備える蓄電デバイスである。具体的には、蓄電デバイス１は、例えば、二次電池等の電池、電気二重層コンデンサ等のコンデンサ等であってもよい。
【００２０】
図３に示すように、蓄電デバイス１は、ケース２を備えている。ケース２は、略直方体状である。平面視において、ケース２の角部は、丸められた形状を有している。ケース２は、後述する電解質４と反応し難い材質により構成されていることが好ましい。ケース２は、絶縁体により構成されていてもよいし、金属等の導電体により構成されていてもよい。ケース２は、内面が絶縁コーティング膜によりコーティングされた導電体により構成されていてもよい。
【００２１】
なお、図１には、図示していないが、ケース２には、電極端子が設けられていてもよい。ケース２には、プラス端子と、マイナス端子との両方が設けられていてもよいし、一方が設けられており、他方が、導電体により構成されたケース２により構成されていても良い。
【００２２】
図３に示すように、ケース２の内部には、電極体３が配されている。電極体３は、矩形状の正極３１と、矩形状の負極３２と、セパレータ３３とを有する。正極３１と負極３２とは、セパレータ３３を介して積層方向Ｔにおいて対向している。積層方向Ｔにおいて、正極３１と負極３２との間には、セパレータ３３が配されている。このセパレータ３３により、正極３１と負極３２とが絶縁されている。具体的には、正極３１を介して隣り合うセパレータ３３の端辺同士が接続されている。それら隣り合う２枚のセパレータ３３によって、袋状のセパレータ３３ａが構成されている。正極３１は、この袋状セパレータ３３ａ内に配されている。もっとも、本発明において、積層方向Ｔにおいて隣り合うセパレータが接合されて袋状にされていなくてもよい。本発明においては、シート状又は九十九折り状のセパレータが正極と負極との間に設けられていてもよい。
【００２３】
正極３１の構成は、蓄電デバイス１の種類によって適宜決定することができる。例えば、蓄電デバイス１が二次電池である場合は、正極３１は、正極集電体と、正極集電体の少なくとも一方面の上に設けられた活物質層とにより構成することができる。例えば、蓄電デバイス１が、電気二重層コンデンサである場合は、正極３１は、正極集電体と、正極集電体の少なくとも一方面の上に設けられた分極性電極層とにより構成することができる。通常、正極３１は、バインダーを含む。具体的には、正極３１の正極活物質層や分極性電極層等がバインダーを含んでいる。
【００２４】
負極３２の構成は、蓄電デバイス１の種類によって適宜決定することができる。例えば、蓄電デバイス１が二次電池である場合は、負極３２は、負極集電体と、負極集電体の少なくとも一方面の上に設けられた活物質層とにより構成することができる。例えば、蓄電デバイス１が、電気二重層コンデンサである場合は、負極３２は、負極集電体と、負極集電体の少なくとも一方面の上に設けられた分極性電極層とにより構成することができる。通常、負極３２は、バインダーを含む。具体的には、負極３２の負極活物質層や分極性電極層等がバインダーを含んでいる。
【００２５】
セパレータ３３は、例えば、電解質中のイオンが移動可能な連続気泡を有する多孔質シートにより構成することができる。セパレータ３３は、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド、セルロース、アラミド、ポリフッ化ビニリデン、テフロン（登録商標）等により構成されていてもよい。また、セパレータ３３の表面がセラミックコート層や接着層等により覆われていてもよい。セパレータ３３の表面が接着性を有していてもよい。また、セパレータ３３は１種の材料からなる単層膜であってもよく、１種または２種類以上の材料からなる複合膜または多層膜であってもよい。
【００２６】
蓄電デバイス１では、正極３１、セパレータ３３及び負極３２が、この順番で複数回積層されている。この正極３１、セパレータ３３及び負極３２の積層体３４が一体化されている。具体的には、電極体３は、テープ５をさらに有する。このテープ５により、積層体３４が一体化され、一体の電極体３が構成されている。テープ５の基材は、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド等であってもよい。粘着性テープの場合は、粘着剤は、耐電解液性を有するアクリル、シリコーン、ゴム系等で構成されていてもよい。テープ厚みは接着層の厚みよりも薄いもしくは同じ厚みであることが好ましい。
【００２７】
ケース２内には、電解質４が充填されている。電極体３は、電解質４を含浸している。
【００２８】
蓄電デバイス１では、電極体３の主面と、ケース２の内面とが接合されている。具体的には、電極体３の主面３ａと、ケース２の内面とが接着層６により接着されている。なお、図３において、電極体３はケース２に対して、図の上方側（Ｔ１側）に接合されているが、図の下方側に接合するようにしてもよい。
【００２９】
本発明においては、電極体とケースとが接着層により接着されることにより接合されていなくてもよい。本発明においては、例えば、電極体とケースとが直接接合されていてもよい。例えば、積層体の最外層が接着性のセパレータであったり、接着性を有する負極合材層であってもよい。
【００３０】
接着層６は、特に限定されないが、電解質４と反応し難いものであることが好ましい。具体的には、接着層６は、樹脂または樹脂を含む樹脂組成物により構成されていることが好ましい。より具体的には、接着層６は、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）・ポリアクリル酸（ＰＡＡ）等のアクリル系樹脂、）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）・イソプレンゴム・エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）等の合成ゴム、天然ゴム、セルロース、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）・イソプレンゴム・エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）等の合成ゴム、天然ゴム、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル（ＰＦＡ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）等のフッ素樹脂、フッ素ゴム、シリコーン樹脂及びエポキシ樹脂等からなる群より選ばれた少なくとも一種又は、それを含む樹脂組成物（これら２種以上からなる混合物、共重合体など）、により構成されていることが好ましい。
【００３１】
接着層６に含まれる樹脂は、正極３１又は負極３２に含まれるバインダーとしての樹脂と同種の樹脂であることが好ましい。さらには、接着層６が接着している電極（正極３１又は負極３２）に含まれるバインダーとしての樹脂と同種の樹脂であることが好ましい。本実施形態では、電極体３の最もケース２の内面側（Ｔ１側）に位置する電極が負極３２であり、負極３２が接着層６により接着されている。このため、負極３２に含まれるバインダー及び接着層６が、ＳＢＲを共に含むことが好ましい。接着層に、接着層形成時のスラリーの粘度調整のためにカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等で構成される増粘材が含まれていてもよい。
【００３２】
正極３１及び負極３２等の電極では、集電体の片面の上に活物質層が設けられていてもよいし、集電体の両面の上に活物質層が設けられていてもよい。蓄電デバイス１を薄型化する観点からは、負極集電体の片面の上に負極活物質層が設けられていることが好ましい。
【００３３】
以上説明したように、蓄電デバイス１では、一体化された電極体３の主面３ａと、ケース２の内面とが接合されている。このため、特許文献１に記載の蓄電デバイスのように、ケースの内面と電極体との間隙を調整するスペーサを複数設ける必要が必ずしもない。従って、薄型な蓄電デバイスを提供することができる。
【００３４】
また、テープ５は、電極体３の主面の幅方向Ｗにおける中央部に凹部ｃが形成されるように、正極３１、セパレータ３３及び負極３２を一体化している。平面視において、接着層６が凹部ｃ内に位置している。このため、蓄電デバイス１をさらに薄型化することができる。
【００３５】
なお、本実施形態では、テープ５は、第１のテープ５１と、第２のテープ５２とを有する。第１のテープ５１は、積層体３４のＷ１側に設けられている。第１のテープ５１は、積層体３４の幅方向Ｗにおける一方側（Ｗ１側）側面を経由して、積層体３４の第１の主面３ａと、第２の主面３ｂとに跨がって設けられている。この第１のテープ５１によりセパレータ３３のＷ１側端部が積層方向ＴのＴ１側に向かって屈曲した状態で固定されている。
【００３６】
第２のテープ５２は、積層体３４のＷ２側に設けられている。第２のテープ５２は、電極体３の幅方向Ｗにおける他方側（Ｗ２側）側面を経由して、積層体３４の第１の主面３ａと、第２の主面３ｂとに跨がって設けられている。この第２のテープ５２によりセパレータ３３のＷ２側端部が積層方向ＴのＴ１側に向かって屈曲した状態で固定されている。
【００３７】
このように、蓄電デバイス１では、セパレータ３３の両端部がＴ１側に屈曲した状態で固定されている。このため、蓄電デバイス１は、小型である。
【００３８】
また、例えば、特許文献１に記載の蓄電デバイスのようにスペーサを電極体に積層した場合は、電極体の平面方向への変位を抑制することが困難である。電極体が平面方向に変位して電極体が導電性を有するケースと接触すると短絡不良が生じる虞がある。それに対して、本実施形態に係る蓄電デバイス１では、接着層６により電極体３がケース２に対して固定されている。このため、電極体３がケース２に対して相対的に、積層方向にも平面方向にも変位することが規制されている。従って、蓄電デバイス１では、短絡不良が生じ難い。
【００３９】
ところで、ケース２と電極体３とを接着層６により接着した場合、接着層６が電解質に溶解したり、電解質と反応するなどの問題が懸念される。このため、接着層６は、電解質に対して安定な材質により構成されてることが好ましい。具体的には、接着層６が含む樹脂は、電解質に対して溶解しにくく、反応し難いものであることが好ましく、実質的に溶解せず、かつ、反応しないものであることが好ましい。このため、接着層６が含む樹脂は、正極３１又は負極３２が含んでいる樹脂と同種の樹脂であることが好ましい。
【００４０】
接着層６と電極体３との接着強度を向上する観点からは、接着層６と接着されている電極に含まれるバインダーとしての樹脂と同種の樹脂を接着層６が含んでいることが好ましい。例えば、負極３２のバインダーとしては、ＳＢＲを用いることが好ましいため、電極体３の最もケース２の内面側に位置しており、接着層６と接着している電極が負極３２である場合は、接着層６と負極３２との両方がＳＢＲを共に含むことが好ましい。
【００４１】
接着層６と電極体３とが剥離することを抑制する観点からは、平面視において、接着層６が角部を有さないことが好ましい。接着層が角部を有していると、接着層に応力が負荷したときに角部に応力が集中し、剥離の起点となるためである。接着層６が角部を有さない場合は、剥離の起点となる場所がないため、接着層６が剥離しにくい。
【００４２】
以下、本発明の好ましい実施形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。
【００４３】
（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態に係る蓄電デバイス１ａの模式的断面図である。
【００４４】
第１の実施形態では、テープ５が第１のテープ５１と第２のテープ５２との複数のテープにより構成されている例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。本発明において、テープは、一体に設けられていてもよい。例えば、第１のテープ５１と第２のテープ５２とが、積層体３４の第２の主面３ｂ上において接続されていてもよい。この場合、蓄電デバイス１を構成する部品点数を少なくすることができる。また、テープ５を積層体３４に強固に固定することができる。
【００４５】
（第３の実施形態）
図５は、第３の実施形態に係る蓄電デバイス１ｂの模式的断面図である。
【００４６】
図５に示すように、本発明においては、テープ５が積層体３４を巻回していてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１，１ａ，１ｂ  蓄電デバイス
２  ケース
３  電極体
３ａ  電極体の第１の主面
３ｂ  電極体の第２の主面
４  電解質
５  テープ
６  接着層
３１  正極
３２  負極
３３  セパレータ
３３ａ  袋状セパレータ
３４  積層体
５１  第１のテープ
５２  第２のテープ
ｃ  凹部
【図１】
2017158703.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
2017158703.tif 000008
2017158703.tif 000009
2017158703.tif 000010
2017158703.tif 000011