(57)【特許請求の範囲】
【請求項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、前記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、前記幅方向及び前記厚み方向に沿って延びる第１及び第２の端面とを有するデバイス本体を備え、
前記デバイス本体は、
前記第１の端面に引き出されている一方、前記第２の端面には引き出されていない第１の内部電極と、
前記厚み方向において前記第１の内部電極と対向しており、前記第２の端面に引き出されている一方、前記第１の端面には引き出されていない第２の内部電極と、
前記第１の内部電極の前記第２の内部電極側の表面上に配されており、電解質を保持している第１の電解質保持層と、
前記第２の内部電極の前記第１の内部電極側の表面上に配されており、電解質を保持している第２の電解質保持層と、
前記第１の内部電極の前記第１の電解質保持層とは反対側の表面上に設けられており、前記第２の端面側に至っている第１の表層と、
前記第２の内部電極の前記第２の電解質保持層とは反対側の表面上に設けられており、前記第１の端面側に至っている第２の表層と、
を備え、
前記第１の内部電極は、
第１の集電体と、
前記第１の集電体の前記第１の電解質保持層側の表面上に設けられた第１の活物質層と、
を有し、
前記第２の内部電極は、
第２の集電体と、
前記第２の集電体の前記第２の電解質保持層側の表面上に設けられた第２の活物質層と、
を有し、
前記長さ方向における前記第２の内部電極よりも前記第１の端面側において、前記第１の集電体と前記第２の表層との間に配された第１の粘着部材と、
前記長さ方向における前記第１の内部電極よりも前記第２の端面側において、前記第２の集電体と前記第１の表層との間に配された第２の粘着部材と、
をさらに備え、
前記第１の粘着部材と前記第１の集電体との間には、前記第１の電解質保持層が設けられており、
前記第２の粘着部材と前記第２の集電体との間には、前記第２の電解質保持層が設けられており、
前記第１及び第２の内部電極は、前記デバイス本体の前記幅方向における両端部には設けられておらず、
前記デバイス本体の前記幅方向における両端部において、前記第１の粘着部材と前記第２の粘着部材とが接しており、
前記第１の粘着部材と前記第１の電解質保持層との間の粘着力と、前記第２の粘着部材と前記第２の電解質保持層との間の粘着力とは、それぞれ、前記第１の粘着部材と前記第２の粘着部材との間の粘着力よりも低い、蓄電デバイス。
【請求項２】
前記第１の集電体と前記第１の粘着部材との間に前記第１の活物質層が設けられており、
前記第２の集電体と前記第２の粘着部材との間に前記第２の活物質層が設けられている、請求項１に記載の蓄電デバイス。
【請求項３】
前記第１及び第２の活物質層が、それぞれ分極性電極により構成されている電気二重層コンデンサである、請求項１または２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、蓄電デバイス等に関する。
【背景技術】
【０００２】
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に記載の蓄電デバイスは、第１の端面に引き出された第１の内部電極と、第２の端面に引き出された第２の内部電極と、第１の内部電極と第２の内部電極との間に配されたセパレータとを備えている。第１及び第２の内部電極並びにセパレータのうちの第１及び第２の内部電極の引き出し部を除いた部分は、粘着部材により包囲されている。この粘着部材により、第１及び第２の内部電極並びにセパレータが一体化されている。特許文献１に記載の蓄電デバイスでは、第１の内部電極の集電体層と活物質層との両方が第１の端面に引き出されている。第２の内部電極の集電体層と活物質層との両方が第２の端面に引き出されている。粘着部材は、第１の内部電極の第１の端面への引き出し部と直接粘着している。粘着部材は、第２の内部電極の第２の端面への引き出し部と直接粘着している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−３３９０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
蓄電デバイスの出力特性を改善したいという要望がある。【０００５】
本発明の主な目的は、出力特性において優れている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、デバイス本体を備える。デバイス本体は、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。デバイス本体は、第１の内部電極と、第２の内部電極と、第１の電解質保持層と、第２の電解質保持層と、第１の表層と、第２の表層とを備える。第１の内部電極は、第１の端面に引き出されている。第１の内部電極は、第２の端面には引き出されていない。第２の内部電極は、厚み方向において第１の内部電極と対向している。第２の内部電極は、第２の端面に引き出されている。第２の内部電極は、第１の端面には引き出されていない。第１の電解質保持層は、第１の内部電極の第２の内部電極側の表面上に配されている。第１の電解質保持層は、電解質を保持している。第２の電解質保持層は、第２の内部電極の第１の内部電極側の表面上に配されている。第２の電解質保持層は、電解質を保持している。第１の表層は、第１の内部電極の第１の電解質保持層とは反対側の表面上に設けられている。第２の表層は、第２の内部電極の第２の電解質保持層とは反対側の表面上に設けられている。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の集電体の第１の電解質保持層側の表面上に設けられている。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の集電体の第２の電解質保持層側の表面上に設けられている。本発明に係る蓄電デバイスは、第１の粘着部材と、第２の粘着部材とをさらに備える。第１の粘着部材は、長さ方向における第２の内部電極よりも第１の端面側において、第１の集電体と第２の表層との間に配されている。第２の粘着部材は、長さ方向における第１の内部電極よりも第２の端面側において、第２の集電体と第１の表層との間に配されている。第１の粘着部材と第１の集電体との間には、第１の電解質保持層が設けられている。第２の粘着部材と第２の集電体との間には、第２の電解質保持層が設けられている。【０００７】
本発明に係る蓄電デバイスのある特定の局面では、第１及び第２の内部電極は、デバイス本体の幅方向における両端部には設けられていない。デバイス本体の幅方向における両端部において、第１の粘着部材と第２の粘着部材とが接している。第１の粘着部材と第１の電解質保持層との間の粘着力と、第２の粘着部材と第２の電解質保持層との間の粘着力とは、それぞれ、第１の粘着部材と第２の粘着部材との間の粘着力よりも低い。【０００８】
本発明に係る蓄電デバイスの別の特定の局面では、第１の集電体と第１の粘着部材との間に第１の活物質層が設けられている。第２の集電体と第２の粘着部材との間に第２の活物質層が設けられている。【０００９】
本発明に係る蓄電デバイスの他の特定の局面では、蓄電デバイスは、第１及び第２の活物質層が、それぞれ分極性電極により構成されている電気二重層コンデンサである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、出力特性において優れた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】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る蓄電デバイスの略図的斜視図である。
【図２】図２は、図１の線ＩＩ−ＩＩにおける略図的断面図である。
【図３】図３は、図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩにおける略図的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
図１は、本実施形態に係る蓄電デバイスの略図的斜視図である。図２は、図１の線ＩＩ−ＩＩにおける略図的断面図である。図３は、図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩにおける略図的断面図である。
【００１５】
図１〜図３に示される蓄電デバイス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。
【００１６】
蓄電デバイス１は、デバイス本体１０を備えている。デバイス本体１０は、第１及び第２の主面１０ａ、１０ｂと、第１及び第２の側面１０ｃ、１０ｄと、第１及び第２の端面１０ｅ、１０ｆとを有する。第１及び第２の主面１０ａ、１０ｂは、それぞれ、長さ方向Ｌ及び幅方向Ｗに沿って設けられている。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。第１及び第２の側面１０ｃ、１０ｄは、それぞれ、長さ方向Ｌ及び厚み方向Ｔに沿って設けられている。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。第１及び第２の端面１０ｅ、１０ｆは、それぞれ、幅方向Ｗ及び厚み方向Ｔに沿って設けられている。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。本実施形態では、デバイス本体１０は、略直方体状に設けられている。具体的には、デバイス本体１０は、角部及び稜線部が丸められた直方体状に設けられている。
【００１７】
図２及び図３に示されるように、デバイス本体１０は、第１の内部電極１１と、第２の内部電極１２とを有する。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２の端面１０ｆ並びに第１及び第２の側面１０ｃ、１０ｄには引き出されていない。
【００１８】
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により構成することができる。第１の集電体１１ａの厚みは、例えば、２０μｍ程度とすることができる。
【００１９】
第１の活物質層１１ｂは、第１の集電体１１ａの第２の内部電極１２側の表面上に設けられている。第１の活物質層１１ｂは、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、分極性電極を構成する部材である。この場合、第１の活物質層１１ｂは、活性炭などの炭素材料を含むことが好ましい。
【００２０】
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の端面１０ｅ並びに第１及び第２の側面１０ｃ、１０ｄには引き出されていない。
【００２１】
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の集電体１２ａの厚みは、例えば、２０μｍ程度とすることができる。
【００２２】
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側の表面上に設けられている。すなわち、第１及び第２の内部電極１１，１２は、第１の活物質層１１ｂと第２の活物質層１２ｂとが対向するように設けられている。第２の活物質層１２ｂは、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、分極性電極を構成する部材である。この場合、第２の活物質層１２ｂは、活性炭などの炭素材料を含むことが好ましい。
【００２３】
第１の内部電極１１と第２の内部電極１２との間には、電解質を保持している電解質保持層１３が配されている。第１の内部電極１１と第２の内部電極１２とは、電解質保持層１３を介して対向している。この電解質保持層１３により第１の内部電極１１と第２の内部電極１２とが隔離されている。電解質保持層１３は、第１の内部電極１１と第２の内部電極１２との間に電解質を保持でき、かつ、第１の内部電極１１と第２の内部電極１２とが直接接触することを規制できるものである限りにおいて特に限定されない。電解質保持層１３は、例えば、絶縁材料からなる多孔質体により構成されたセパレータや、ゲル電解質層などにより構成することができる。セパレータは、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる多孔質フィルムにより構成することができる。
【００２４】
電解質は、陽イオンと陰イオンと溶媒とを含む。好ましく用いられる陽イオンとしては、例えば、テトラエチルアンモニウム塩などが挙げられる。好ましく用いられる陰イオンとしては、例えば、四フッ化ホウ酸イオン（ＢＦ４−）や、ビストリフルオロメチルスルフォニルイミド（（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ−）等が挙げられる。好ましく用いられる溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネートなどの非水系溶媒や、水などの水系溶媒などが挙げられる。
【００２５】
電解質保持層１３は、第１の電解質保持層１３ａと、第２の電解質保持層１３ｂとを有する。第１の電解質保持層１３ａは、第１の内部電極１１の第２の内部電極１２側の表面上に配されている。すなわち、第１の電解質保持層１３ａは、第１の活物質層１１ｂの上に配されている。一方、第２の電解質保持層１３ｂは、第２の内部電極１２の第１の内部電極１１側の表面上に配されている。すなわち、第２の電解質保持層１３ｂは、第２の活物質層１２ｂの上に配されている。第２の電解質保持層１３ｂは、第１の電解質保持層１３ａと接している。
【００２６】
上記電解質保持層１３並びに第１及び第２の内部電極１１，１２により、ひとつの蓄電エレメント１５が構成されている。本実施形態では、蓄電デバイス１は、厚み方向Ｔに沿って積層された複数の蓄電エレメント１５を備えている。厚み方向Ｔにおいて隣り合う蓄電エレメント１５は、粘着層１７によって粘着されている。
【００２７】
複数の蓄電エレメント１５の積層体の上面の上には、第１の表層１６ａが配されている。複数の蓄電エレメント１５の積層体の下面の上には、第２の表層１６ｂが配されている。本実施形態では、蓄電エレメント１５が複数設けられているため、第１の表層１６ａは、最も上面側に位置する蓄電エレメント１５の第１の内部電極１１の第１の電解質保持層１３ａとは反対側の表面の上に設けられている。第２の表層１６ｂは、最も下面側に位置する蓄電エレメント１５の第２の内部電極１２の第２の電解質保持層１３ｂとは反対側の表面の上に設けられている。最も上面側に位置する蓄電エレメント１５の第２の内部電極１２の第２の電解質保持層１３ｂとは反対側の表面と第２の表層１６ｂとの間には、少なくとも一つの蓄電エレメント１５が設けられている。第１及び第２の表層１６ａ、１６ｂは、それぞれ、粘着層１７により蓄電エレメント１５に粘着されている。
【００２８】
図２に示されるように、第１の端面１０ｅの上には、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の内部電極１１に電気的に接続されている。なお、本実施形態では、第１の外部電極１８は、第１の端面１０ｅ上から、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上にまで至っている。
【００２９】
第２の端面１０ｆの上には、第２の外部電極１９が設けられている。第２の外部電極１９は、第２の内部電極１２に電気的に接続されている。なお、本実施形態では、第２の外部電極１９は、第２の端面１０ｆの上から、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上にまで至っている。
【００３０】
第１及び第２の外部電極１８，１９は、それぞれ、例えば、アルミニウム、銅等の少なくとも一種の金属により構成することができる。
【００３１】
各蓄電エレメント１５には、第１の粘着部材２１と、第２の粘着部材２２とが設けられている。これら第１及び第２の粘着部材２１，２２によって蓄電エレメント１５が一体化されている。
【００３２】
第１の粘着部材２１は、長さ方向Ｌにおける第２の内部電極１２よりも第１の端面１０ｅ側に設けられている。第１の粘着部材２１の長さ方向Ｌにおける第２の内部電極１２よりも第１の端面１０ｅ側に位置する部分は、第１の集電体１１ａと第２の表層１６ｂとの間に配されている。最も下方に位置する蓄電エレメント１５を除いた蓄電エレメント１５においては、第１の粘着部材２１の長さ方向Ｌにおける第２の内部電極１２よりも第１の端面１０ｅ側に位置する部分は、第１の集電体１１ａと、当該蓄電エレメント１５の下方に位置する蓄電エレメント１５との間に配されている。また、第１の粘着部材２１は、幅方向Ｗにおける第２の内部電極１２及び第２の電解質保持層１３ｂの両側にも設けられている。
【００３３】
第２の粘着部材２２は、長さ方向Ｌにおける第１の内部電極１１よりも第２の端面１０ｆ側に設けられている。第２の粘着部材２２の長さ方向Ｌにおける第１の内部電極１１よりも第２の端面１０ｆ側に位置する部分は、第２の集電体１２ａと第１の表層１６ａとの間に配されている。最も上方に位置する蓄電エレメント１５を除いた蓄電エレメント１５においては、第２の粘着部材２２の長さ方向Ｌにおける第１の内部電極１１よりも第２の端面１０ｆ側に位置する部分は、第２の集電体１２ａと、当該蓄電エレメント１５の上方に位置する蓄電エレメント１５との間に配されている。
【００３４】
また、第２の粘着部材２２は、幅方向Ｗにおける第１の内部電極１１及び第１の電解質保持層１３ａの両側にも設けられている。幅方向Ｗにおける第１及び第２の内部電極１１，１２の両側においては、第１の粘着部材２１と第２の粘着部材２２とが接しており、互いに粘着している。幅方向Ｗにおける第１及び第２の内部電極１１，１２の両側において第１の粘着部材２１と第２の粘着部材２２とが粘着することにより、各蓄電エレメント１５において、第１の内部電極１１、第１の電解質保持層１３ａ、第２の電解質保持層１３ｂ及び第２の内部電極１２が一体化されている。
【００３５】
ところで、電解質保持層は、第１の内部電極と第２の内部電極との接触を規制する部材であるため、第１の内部電極と第２の内部電極とが対向している領域にのみ設ければよい。従って、電解質保持層のコストを低減する観点からは、第１の内部電極と第２の内部電極とが対向している領域のみに電解質保持層を設けるのが一般的である。その場合は、第１の粘着部材が第１の内部電極と粘着し、第２の粘着部材が第２の内部電極と粘着する。本発明者は、鋭意研究の結果、粘着部材と電極とが粘着している場合は、例えば積層した際のプレス加工時や蓄電デバイス１の温度が上昇した際に粘着部材からの応力が内部電極、特に集電体に加わることによって、集電体が物理的に変形し、内部電極の電気抵抗が増大することを見いだした。内部電極の電気抵抗が増大すると、蓄電デバイスの出力特性が低下することとなる。
【００３６】
ここで、蓄電デバイス１では、第１の粘着部材２１と第１の内部電極１１との間に第１の電解質保持層１３ａが設けられている。このため、第１の電解質保持層１３ａが緩衝部材として機能し、第１の粘着部材２１からの応力が第１の内部電極１１に直接伝わることが規制されている。また、第２の粘着部材２２と第２の内部電極１２との間に第２の電解質保持層１３ｂが設けられている。このため、第２の電解質保持層１３ｂが緩衝部材として機能し、第２の粘着部材２２からの応力が第２の内部電極１２に直接伝わることが規制されている。従って、製造時や蓄電デバイス１の温度が上昇した際に、第１及び第２の集電体１１ａ，１２ａが損傷することが効果的に抑制されている。よって、出力特性において優れた蓄電デバイス１を実現することができる。
【００３７】
粘着部材２１，２２からの応力が電極１１，１２により伝わり難くする観点からは、第１の集電体１１ａと第１の粘着部材２１との間に第１の活物質層１１ｂが設けられていることが好ましく、第２の集電体１２ａと第２の粘着部材２２との間に第２の活物質層１２ｂが設けられていることが好ましい。
【００３８】
粘着部材２１，２２から電極１１，１２に加わる応力を小さくする観点からは、第１の粘着部材２１と第１の電解質保持層１３ａとの間の粘着力と、第２の粘着部材２２と第２の電解質保持層１３ｂとの間の粘着力との各々が低いことが好ましい。第１の粘着部材２１と第１の電解質保持層１３ａとの間の粘着力と、第２の粘着部材２２と第２の電解質保持層１３ｂとの間の粘着力とが、それぞれ、第１の粘着部材２１と第２の粘着部材２２との間の粘着力よりも低いことが好ましい。第１の粘着部材２１と第１の電解質保持層１３ａとの間の粘着力と、第２の粘着部材２２と第２の電解質保持層１３ｂとの間の粘着力とが、それぞれ、第１の粘着部材２１と第２の粘着部材２２との間の粘着力の１倍以下であることが好ましく、０．５倍以下であることがより好ましい。
【００３９】
上記実施形態では、第１の表層１６ａから第２の表層１６ｂに向かって第１の内部電極１１と第２の内部電極１２が交互に積層されているが、第１，第２の内部電極１１，１２の積層順はこれに限られない。第１の表層１６ａから順に、第１の内部電極１１→第２の内部電極１２→第２の内部電極１２→第１の内部電極１１→第１の内部電極１１→第２の内部電極１２→第２の内部電極１２→第１の内部電極１１としてもよい。この積層形態によれば、接着層１７を介して同じ極性の内部電極同士が隣接することとなる。よって、接着層１７が薄くても、第１の内部電極１１と第２の内部電極１２との短絡を確実に抑制することができる。
【００４０】
上記実施形態では、蓄電デバイスが複数の蓄電エレメントを備え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。蓄電デバイスは、蓄電エレメントをひとつのみ有していてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１…蓄電デバイス
１０…デバイス本体
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…電解質保持層
１３ａ…第１の電解質保持層
１３ｂ…第２の電解質保持層
１５…蓄電エレメント
１６ａ…第１の表層
１６ｂ…第２の表層
１７…粘着層
１８…第１の外部電極
１９…第２の外部電極
２１…第１の粘着部材
２２…第２の粘着部材
【図１】
0005958554.tif 000002
【図２】
0005958554.tif 000003
【図３】
0005958554.tif 000004