(57)【要約】【課題】簡易な構成でありながら、省スペース化を図ることができる電気化学セルを提供すること。【解決手段】複数の単位セル２が積層されて形成されるハイブリッドキャパシタ１において、複数の単位セル２のそれぞれに、正極４と、正極４に対向配置される負極５と、正極４および負極５が浸漬される電解液８と、正極４、負極５および電解液８を収容するセル槽７と、正極４と電気的に接続され、セル槽７外に引き出される正極側集電用タブ１３と、負極５と電気的に接続され、セル槽７外に引き出される負極側集電用タブ１４とを備える。そして、複数の単位セル２において互いに隣り合う単位セル２のうち、積層方向一方側の単位セル２の正極側集電用タブ１３と、積層方向他方側の単位セル２の負極側集電用タブ１４とを、互いに電気的に接続されるように、互いに隣り合う単位セル２の間に配置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単位セルが積層されて形成される電気化学セルであって、
前記複数の単位セルのそれぞれは、
第１電極と、
前記第１電極に対向配置される第２電極と、
前記第１電極および前記第２電極が浸漬される電解液と、
前記第１電極、前記第２電極および前記電解液を収容する収容部と、
前記第１電極と電気的に接続され、前記収容部内から前記収容部外に引き出される第１集電タブと、
前記第２電極と電気的に接続され、前記収容部内から前記収容部外に引き出される第２集電タブと、を備え、
前記複数の単位セルにおいて、前記複数の単位セルの積層方向に互いに隣り合う単位セルのうち、前記積層方向一方側の単位セルの前記第１集電タブと、前記積層方向他方側の単位セルの前記第２集電タブとは、互いに電気的に接続されるように、前記互いに隣り合う単位セルの間に配置されていることを特徴としている、電気化学セル。
【請求項２】
前記複数の単位セルにおいて前記積層方向に互いに隣り合う単位セルの間に配置されるスペーサをさらに備え、
前記第１集電タブおよび前記第２集電タブは、前記スペーサに挟まれていることを特徴としている、請求項１に記載の電気化学セル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学セルに関し、詳しくは、電気化学キャパシタ、二次電池などに用いられる電気化学セルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ハイブリッド車両や燃料電池車両に搭載される蓄電デバイスとして、リチウムイオン電池などの二次電池、電気二重層キャパシタおよびハイブリッドキャパシタなどの電気化学キャパシタの検討および開発が進められている。
【０００３】
このような蓄電デバイスは、一般的に、複数の単位セルが積層されることにより形成されており、各単位セルは、正極と、正極に対向配置される負極と、電極を収容し、電極を浸漬するように電解液が満たされるセル槽とを備えている。
【０００４】
このような蓄電デバイスとして、例えば、シート状容器内に電池本体が収容されたラミネートセル電池が、複数積層されてなり、複数のラミネートセル電池のそれぞれが、電池本体から引き出されるプラス電極およびマイナス電極を備えるラミネートセル電池構造体が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
そして、そのようなラミネートセル電池構造体において、すべてのプラス電極は、プラス側連結部材によって挟みこまれた状態で溶接されることにより結合され、すべてのマイナス電極は、マイナス側連結部材によって挟みこまれた状態で溶接されることにより結合されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１８１３６９号公報（図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかるに、このような蓄電デバイスを、例えば、自動車などの限られたスペース内に搭載する場合には、省スペース化が要求されている。
【０００８】
しかし、特許文献１に記載のラミネートセル電池構造体では、すべてのプラス電極が、プラス側連結部材に溶接されることにより結合され、すべてのマイナス電極がマイナス側連結部材に溶接されることにより結合されているので、すべてのプラス電極の結合部分、および、すべてのマイナス電極の結合部分の小型化を図るには限度がある。そのため、ラミネートセル電池構造体の省スペース化を図ることは困難である。
【０００９】
また、特許文献１に記載のラミネートセル電池構造体では、各電極を対応する連結部材に挟みこんだ状態で、それらを溶接する必要があり、ラミネートセル電池構造体の製造作業が煩雑となる。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、簡易な構成でありながら、省スペース化を図ることができる電気化学セルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の電気化学セルは、複数の単位セルが積層されて形成される電気化学セルであって、前記複数の単位セルのそれぞれは、第１電極と、前記第１電極に対向配置される第２電極と、前記第１電極および前記第２電極が浸漬される電解液と、前記第１電極、前記第２電極および前記電解液を収容する収容部と、前記第１電極と電気的に接続され、前記収容部内から前記収容部外に引き出される第１集電タブと、前記第２電極と電気的に接続され、前記収容部内から前記収容部外に引き出される第２集電タブと、を備え、前記複数の単位セルにおいて、前記複数の単位セルの積層方向に互いに隣り合う単位セルのうち、前記積層方向一方側の単位セルの前記第１集電タブと、前記積層方向他方側の単位セルの前記第２集電タブとは、互いに電気的に接続されるように、前記互いに隣り合う単位セルの間に配置されていることを特徴としている。
【００１２】
このような構成によれば、互いに隣り合う単位セルのうち、積層方向一方側の単位セルの第１集電タブと、積層方向他方側の単位セルの第２集電タブとが、互いに隣り合う単位セルの間に配置されて電気的に接続されている。そのため、第１集電タブと第２集電タブとの効率的な配置を確保することができ、第１集電タブと第２集電タブとを電気的に接続するためのスペースを、互いに隣り合う単位セルの間に確保することができる。
【００１３】
その結果、簡易な構成でありながら、第１集電タブと第２集電タブとが連結部材に挟みこまれた状態で溶接される場合と比較して、省スペース化を図ることができる。
【００１４】
また、第１集電タブと第２集電タブとを、互いに隣り合う単位セルの間に配置するという簡易な工程により、第１集電タブと第２集電タブとを電気的に接続させることができるので、電気化学セルの製造作業の円滑化を図ることができる。
【００１５】
また、本発明の電気化学セルでは、前記複数の単位セルにおいて前記積層方向に互いに隣り合う単位セルの間に配置されるスペーサをさらに備え、前記第１集電タブおよび前記第２集電タブは、前記スペーサに挟まれていることが好適である。
【００１６】
このような構成によれば、第１集電タブおよび第２集電タブは、互いに隣り合う単位セルの間において、スペーサに挟まれている。そのため、第１集電タブと第２集電タブとの相対的な位置関係を一定に保つことができ、第１集電タブと第２集電タブとを安定して電気的に接続させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の電気化学セルでは、簡易な構成でありながら、省スペース化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の電気化学セルの一実施形態を示すハイブリッドキャパシタの概略構成図である。
【図２】図２は、図１に示す正極および負極の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
電気化学セルの一例としてのハイブリッドキャパシタ１は、図１に示すように、複数の単位セル２と、複数のスペーサ３とを備えており、単位セル２とスペーサ３とが交互に重なるように積層されて形成されている。
【００２０】
なお、図１では、便宜上、複数の単位セル２、および、複数のスペーサ３のそれぞれの個数が省略されており、ハイブリッドキャパシタ１が、３個の単位セル２と、２個のスペーサ３とからなるように記載しているが、実際には、ハイブリッドキャパシタ１は、例えば、２個〜８個、好ましくは、４個〜６個の単位セル２と、例えば、１個〜７個、好ましくは、３個〜５個のスペーサ３とが積層されて形成されている。なお、ハイブリッドキャパシタ１は、ラボスケールで採用される電池セルであって、工業的には、このハイブリッドキャパシタ１を、公知の技術によって適宜スケールアップしたものが採用される。
【００２１】
単位セル２は、第１電極の一例としての正極４と、正極４に対して間隔を隔てて対向配置される第２電極の一例としての負極５と、正極４と負極５との間に介在されるセパレータ６と、正極４、負極５およびセパレータ６を収容する収容部の一例としてのセル槽７と、セル槽７に貯留され、正極４、負極５およびセパレータ６が浸漬される電解液８とを備えている。なお、以下において、図１に実線で示す単位セル２（後述する基準単位セル２Ａ）を基準として説明する。
【００２２】
正極４は、分極性カーボンからなる正極材料（分極性カーボン材料）を含有し、例えば、正極材料と、導電剤と、ポリマーバインダとを配合して得られる混合物からなる電極シートを、所定の形状（詳しくは後述）に成形した後、必要により乾燥させることにより形成される。
【００２３】
正極材料は、例えば、カーボン材を賦活処理することにより得られる。
【００２４】
カーボン材としては、例えば、ソフトカーボン、ハードカーボンなどが挙げられる。
【００２５】
ソフトカーボンは、例えば、不活性雰囲気中での熱処理によって、炭素原子で構成される六角網面が、ハードカーボンの六角網面よりも相対的に規則的な積層構造（黒鉛構造）を形成しやすいカーボンの総称である。具体的には、不活性雰囲気中、２０００〜３０００℃、好ましくは、２５００℃で熱処理されたときに、（００２）面の平均面間隔ｄ００２が３．４０Å以下、好ましくは、３．３５〜３．４０Åとなる結晶構造を形成するカーボンの総称である。
【００２６】
具体的なソフトカーボンとしては、例えば、石油系ピッチ、石炭系ピッチ、メソフェーズ系ピッチなどのピッチ類、例えば、石油系ニードルコークス、石炭系ニードルコークス、アントラセン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリルなどの易黒鉛化性コークス類などの熱分解物などが挙げられる。これらは、単独使用または２種以上併用することができる。
【００２７】
また、ハードカーボンは、例えば、不活性雰囲気中、２５００℃で熱処理されたときに、（００２）面の平均面間隔ｄ００２が３．４０Åを超える結晶構造を形成するカーボンの総称である。
【００２８】
具体的なハードカーボンとしては、例えば、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、アルキド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、フルフラール樹脂、レゾルシノール樹脂、シリコーン樹脂、キシレン樹脂、ウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂、例えば、サーマルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、チャネルブラック、アセチレンブラックなどのカーボンブラック、例えば、フリュードコークス、ギルソナイトコークスなど易黒鉛化性コークスとは異なる難黒鉛化性コークス、例えば、やしがら、木粉などの植物系原料、例えば、ガラス状炭素などの熱分解物などが挙げられる。
【００２９】
これらは、単独使用または併用することができる。また、これらのうち、好ましくは、ソフトカーボンが挙げられる。
【００３０】
賦活処理としては、例えば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）、水酸化セシウム（ＣｓＯＨ）、水酸化ルビジウム（ＲｂＯＨ）などを賦活剤として用いるアルカリ賦活処理、例えば、塩化亜鉛（ＺｎＣｌ２）、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）などを賦活剤として用いる薬品賦活処理、例えば、二酸化炭素（ＣＯ２）、空気などを賦活剤として用いるガス賦活処理、例えば、水蒸気（Ｈ２Ｏ）を賦活剤として用いる水蒸気賦活処理などが挙げられる。これらのうち、好ましくは、アルカリ賦活処理が挙げられ、さらに好ましくは、水酸化カリウム（ＫＯＨ）を賦活剤として用いるアルカリ賦活処理（ＫＯＨ賦活処理）が挙げられる。
【００３１】
賦活処理は、例えば、ＫＯＨ賦活処理の場合、窒素雰囲気下において、カーボン材を、例えば、５００〜８００℃で予備焼成し、次いで、７００〜１０００℃でＫＯＨとともに焼成する。用いられるＫＯＨの量は、例えば、カーボン材１重量部に対して、０．５〜５重量部である。
【００３２】
上記賦活処理によって得られる正極材料を正極４に用いた単位セル２では、例えば、正極４の電位が４．２３Ｖ  ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋以上となる充放電サイクルにおいて、正極４に比較的大きな不可逆容量を発現させることができる。そのため、放電過程において、より低い電位にまで正極の放電が可能となる。その結果、正極４の電気容量を拡大することができる。
【００３３】
正極材料は、混合物全量に対して、例えば、固形分の重量割合が７０〜９９重量％の割合となるように配合される。
【００３４】
導電剤としては、例えば、カーボンブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラックなどが挙げられる。これらは、単独使用または２種以上併用することができる。
【００３５】
また、導電剤は、混合物全量に対して、例えば、固形分の重量割合が０〜２０重量％の割合となるように配合される。つまり、導電剤は、配合しても配合しなくてもよい。
【００３６】
ポリマーバインダとしては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、フルオロオレフィン共重合体架橋ポリマー、フルオロオレフィンビニルエーテル共重合体架橋ポリマー、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸などが挙げられる。これらは、単独使用または２種以上併用することができる。また、これらのうち、好ましくは、ＰＶｄＦが挙げられる。
【００３７】
また、ポリマーバインダは、混合物全量に対して、例えば、固形分の重量割合が１〜２０重量％の割合となるように配合される。
【００３８】
そして、正極４を形成するには、正極材料、導電剤およびポリマーバインダを配合した混合物を、溶媒中で攪拌してスラリー（固形分：１０〜６０重量％）を得る。次いで、スラリーを正極側集電体９の表面に塗工し、正極側塗工層１１を形成した後、例えば、ロールプレスを用いて加圧延伸して電極シートを得る。次いで、電極シートを所定の形状（詳しくは後述）に裁断した後、必要によりさらに乾燥させる。これにより、正極側集電体９および正極側塗工層１１を備える正極４が得られる。
【００３９】
溶媒としては、例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）などの非プロトン性極性溶媒、例えば、エタノール、メタノール、プロパノール、ブタノール、水などのプロトン性極性溶媒、例えば、トルエン、キシレン、イソホロン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、酢酸メチル、フタル酸ジメチルなどの低極性溶媒が挙げられる。これらのうち、好ましくは、非プロトン性極性溶媒が挙げられ、さらに好ましくは、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）が挙げられる。
【００４０】
正極側集電体９としては、例えば、アルミニウム箔、銅箔、ステンレス箔、ニッケル箔などの金属箔が挙げられる。
【００４１】
正極側集電体９の厚さは、ハイブリッドキャパシタ１のスケールにより異なるが、ラボスケールでは、例えば、１０〜５０μｍであり、正極側塗工層１１の厚さが、例えば、１０〜１４０μｍであり、正極４の厚さ（正極側集電体９および正極側塗工層１１の合計厚さ）が、例えば、３０〜１５０μｍである。
【００４２】
このような正極４は、図２に示すように、複数の単位セル２の積層方向（以下、積層方向とする。）から見て、短辺および長辺を備える長方形状の板状（略矩形板形状）に形成されている。つまり、正極４の厚み方向と、積層方向とは同一方向である。
【００４３】
より具体的には、この単位セル２では、正極４は、略矩形状に形成された正極側集電体９の一方側表面（積層方向の一方面）に、長方形状の正極側塗工層１１が積層されることによって、略長方形状に形成されている。
【００４４】
正極側集電体９および正極側塗工層１１のサイズは、ハイブリッドキャパシタ１のスケールにより異なるが、例えば、積層方向と直交する第１方向長さ（長手方向長さ）が、例えば、４６〜９７ｍｍ、好ましくは、６７〜９７ｍｍ、積層方向および第１方向の両方向と直交する第２方向長さ（幅方向長さ）が、例えば、４１〜７３ｍｍ、好ましくは、５３〜７３ｍｍである。
【００４５】
また、正極４には、図２に示すように、第１集電タブの一例としての正極側集電用タブ１３が設けられている。
【００４６】
正極側集電用タブ１３は、例えば、上記した正極側集電体９と同様の材料からなり、正極側集電体９から連続するように、正極側集電体９に接合されている。これによって、正極側集電用タブ１３は、正極４の正極側集電体９と電気的に接続されている。
【００４７】
詳しくは、正極側集電用タブ１３は、正極側集電体９の第１方向（正極４の長手方向）の一方側（図２の紙面左下側）端部、かつ、第２方向（正極４の幅方向）の一方側（図２の紙面右下側）端部に接続されている。
【００４８】
そして、正極側集電用タブ１３は、図１に示すように、第２方向から見て略Ｕ字状に形成されており、連続部分１３ａと、途中部分１３ｂと、接触部分１３ｃとを備えている。
【００４９】
連続部分１３ａは、正極側集電体９から連続して第１方向の一方に向かって延びている。途中部分１３ｂは、連続部分１３ａの第１方向の一端部（遊端部）から連続して、積層方向の他方に向かって延びている。接触部分１３ｃは、途中部分１３ｂの積層方向の他端部（遊端部）から連続して、第１方向の他方に向かって延びている。
【００５０】
正極側集電用タブ１３のサイズは、ハイブリッドキャパシタ１のスケールにより異なるが、正極側集電用タブ１３の第２方向（正極４の幅方向）長さは、図２に示すように、例えば、２０ｍｍ〜８０ｍｍ、好ましくは、３０ｍｍ〜６０ｍｍである。正極側集電用タブ１３の第２方向長さは、正極側集電体９の第２方向長さに対して、例えば、３１％以上であり、例えば、１１０％未満、好ましくは、１００％未満、さらに好ましくは、５０％以下である。
【００５１】
また、連続部分１３ａの第１方向（正極４の長手方向）長さは、図１に示すように、例えば、２ｍｍ〜２０ｍｍ、好ましくは、５ｍｍ〜１０ｍｍであり、途中部分１３ｂの積層方向長さは、例えば、２ｍｍ〜２０ｍｍ、好ましくは、５ｍｍ〜１０ｍｍであり、接触部分１３ｃの第１方向長さは、例えば、１０ｍｍ〜７０ｍｍ、好ましくは、３０ｍｍ〜５０ｍｍである。
【００５２】
連続部分１３ａの第１方向長さは、正極側集電体９の第１方向長さに対して、例えば、３％以上、好ましくは、５％以上であり、例えば、２５％未満、好ましくは、２０％未満、省スペース化の観点からさらに好ましくは、１０％以下である。途中部分１３ｂの積層方向長さは、正極側集電体９の厚みに対して、例えば、１００倍以上であり、例えば、１０００倍未満、省スペース化の観点から好ましくは、５００倍以下である。接触部分１３ｃの第１方向長さは、正極側集電体９の第１方向長さに対して、例えば、１０％以上であり、例えば、１００％未満、接点確保の観点から好ましくは、５０％以下である。
【００５３】
そして、このような正極４は、積層方向と直交する仮想平面（図示せず）に沿って配置されている。
【００５４】
負極５は、正極４に対して積層方向一方に間隔（セパレータ６）を隔てて配置されている。負極５は、リチウムイオンを可逆的に吸蔵・放出する電極であって、リチウムイオンを可逆的に吸蔵・放出可能な負極材料を含有している。
【００５５】
より具体的には、負極５は、例えば、負極材料と、ポリマーバインダとを配合して得られる混合物からなる電極シートを、所定の形状（詳しくは後述）に成形した後、必要により乾燥させることにより形成される。
【００５６】
負極材料としては、特に制限されないが、例えば、上記したハードカーボン、上記したソフトカーボン、グラファイトなどが挙げられる。
【００５７】
グラファイトとしては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、黒鉛化メソフェーズカーボン小球体、黒鉛化メソフェーズカーボン繊維、黒鉛ウィスカ、黒鉛化炭素繊維、ピッチ、コークスなどの縮合多環炭化水素化合物の熱分解物などのグラファイト系炭素材料が挙げられる。
【００５８】
これらは、単独使用または２種以上併用することができる。また、グラファイトは、粉末状のもの（例えば、平均粒径が２５μｍ以下のもの）が好ましく用いられる。
【００５９】
そして、上記のような負極材料は、混合物全量に対して、例えば、固形分の重量割合が８０〜９９重量％の割合となるように配合される。
【００６０】
ポリマーバインダとしては、例えば、上記したポリマーバインダが挙げられ、好ましくは、ＰＶｄＦが挙げられる。また、ポリマーバインダは、混合物全量に対して、例えば、固形分の重量割合が１〜１０重量％の割合となるように配合される。
【００６１】
また、負極５の製造においては、必要により、さらに、導電剤を配合することもできる。
【００６２】
導電剤としては、例えば、上記した導電剤が挙げられる。また、導電剤は、混合物全量に対して、例えば、固形分の重量割合が０〜２０重量％の割合となるように配合される。
【００６３】
そして、負極５を形成するには、例えば、まず、負極材料およびポリマーバインダを配合した混合物を、溶媒中で攪拌してスラリー（固形分：１０〜６０重量％）を得る。次いで、スラリーを負極側集電体１０の表面に塗工し、負極側塗工層１２を形成した後、例えば、ロールプレスを用いて加圧延伸して電極シートを得る。次いで、電極シートを所定の形状（詳しくは後述）に裁断した後、必要によりさらに乾燥させる。これにより、負極側集電体１０および負極側塗工層１２を備える負極５が得られる。
【００６４】
溶媒としては、例えば、上記した溶媒が挙げられ、好ましくは、非プロトン性極性溶媒が挙げられ、さらに好ましくは、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）が挙げられる。
【００６５】
また、負極側集電体１０としては、例えば、上記した金属箔が挙げられる。
【００６６】
負極側集電体１０の厚さは、ハイブリッドキャパシタ１のスケールにより異なるが、ラボスケールでは、例えば、１０〜５０μｍであり、負極側塗工層１２の厚さが、例えば、５〜６０μｍであり、負極５の厚さ（負極側集電体１０および負極側塗工層１２の合計厚さ）が、例えば、１５〜７０μｍである。
【００６７】
このような負極５は、図２に示すように、積層方向から見て、短辺および長辺を備える長方形状の板状（略矩形板形状）に形成されている。つまり、負極５の厚み方向と、積層方向とは同一方向である。
【００６８】
より具体的には、この単位セル２では、負極５は、略矩形状に形成された負極側集電体１０の一方側表面（積層方向の他方面）に、長方形状の負極側塗工層１２が積層されることによって、略長方形状に形成されている。
【００６９】
負極側集電体１０および負極側塗工層１２のサイズは、ハイブリッドキャパシタ１のスケールにより異なるが、例えば、第１方向長さ（長手方向長さ）が、例えば、５０〜１０５ｍｍ、好ましくは、７５〜１０５ｍｍ、第２方向長さ（幅方向長さ）が、例えば、４５〜８０ｍｍ、好ましくは、６０〜８０ｍｍである。
【００７０】
また、負極５には、第２集電タブの一例としての負極側集電用タブ１４が設けられている。
【００７１】
負極側集電用タブ１４は、例えば、上記した負極側集電体１０と同様の材料からなり、負極側集電体１０から連続するように、負極側集電体１０に接合されている。これによって、負極側集電用タブ１４は、正極４の正極側集電体９と電気的に接続されている。
【００７２】
詳しくは、負極側集電用タブ１４は、負極側集電体１０の第１方向（正極４の長手方向）の他方側（図２の紙面右上側）端部、かつ、第２方向（正極４の幅方向）の他方側（図２の紙面左上側）端部に接続されている。
【００７３】
そして、負極側集電用タブ１４は、図１に示すように、第２方向から見て略Ｕ字状に形成されており、連続部分１４ａと、途中部分１４ｂと、接触部分１４ｃとを備えている。
【００７４】
連続部分１４ａは、負極側集電体１０から連続して第１方向の他方に向かって延びている。途中部分１４ｂは、連続部分１４ａの第１方向の他端部（遊端部）から連続して、積層方向の一方に向かって延びている。接触部分１４ｃは、途中部分１４ｂの積層方向の一端部（遊端部）から連続して、第１方向の一方に向かって延びている。
【００７５】
負極側集電用タブ１４のサイズは、ハイブリッドキャパシタ１のスケールにより異なるが、負極側集電用タブ１４の第２方向（正極４の幅方向）長さは、図２に示すように、例えば、正極側集電用タブ１３の第２方向長さと同様である。
【００７６】
また、連続部分１４ａの第１方向（正極４の長手方向）長さ、途中部分１４ｂの積層方向長さおよび接触部分１４ｃの第１方向さのそれぞれは、連続部分１３ａの第１方向長さ、途中部分１３ｂの積層方向長さおよび接触部分１３ｃの第１方向長さのそれぞれと同様である。
【００７７】
連続部分１４ａの第１方向長さは、負極側集電体１０の第１方向長さに対して、例えば、３％以上、好ましくは、５％以上であり、例えば、２５％未満、好ましくは、２０％未満、省スペース化の観点からさらに好ましくは、１０％以下である。途中部分１４ｂの積層方向長さは、負極側集電体１０の厚みに対して、例えば、２００倍以上であり、例えば、２０００倍未満、省スペース化の観点から好ましくは、１０００倍以下である。接触部分１４ｃの第１方向長さは、負極側集電体１０の第１方向長さに対して、例えば、１０％以上であり、例えば、１００％未満、接点確保の観点から好ましくは、５０％以下である。
【００７８】
そして、このような負極５は、図１に示すように、積層方向に直交する仮想平面（図示せず）に沿って配置されている。
【００７９】
セパレータ６は、正極４および負極５に挟まれており、正極４の正極側塗工層１１と、負極５の負極側塗工層１２とに接触している。セパレータ６としては、例えば、ガラス繊維、セラミックス繊維、ウィスカなどの無機繊維、例えば、セルロースなどの天然繊維、例えば、ポリオレフィン、ポリエステルなどの有機繊維などからなるセパレータが挙げられる。
【００８０】
また、セパレータ６の厚さおよびサイズは、ハイブリッドキャパシタ１のスケールにより異なるが、ラボスケールでは、厚さが、例えば、１５〜１５０μｍであり、大きさが、例えば、矩形状の場合には、第１方向長さ（長手方向長さ）が、例えば、５５〜１１５ｍｍであり、第２方向長さ（幅方向長さ）が、例えば、５０〜１００ｍｍである。
【００８１】
セル槽７は、例えば、ラミネートセルであり、公知の容器（例えば、フィルム材料からなるパウチ）からなる。また、セル槽７は、その容器内において、正極４、負極５、セパレータ６および電解液８を封止している。一方、正極側集電用タブ１３および負極側集電用タブ１４は、セル槽７内からセル槽７外に引き出されている。
【００８２】
詳しくは、正極側集電用タブ１３の連続部分１３ａが、セル槽７の第１方向一端部を第１方向に貫通しており、正極側集電用タブ１３の途中部分１３ｂおよび接触部分１３ｃが、セル槽７外に配置されている。また、負極側集電用タブ１４の連続部分１４ａが、セル槽７の第１方向他端部を第１方向に貫通しており、負極側集電用タブ１４の途中部分１４ｂおよび接触部分１４ｃが、セル槽７外に配置されている。なお、連続部分１３ａおよび連続部分１４ａのそれぞれと、セル槽７との間は、公知のシール材により、シールされている。
【００８３】
電解液８は、リチウム塩を含む有機溶媒を含有しており、具体的には、例えば、リチウム塩を有機溶媒に溶解させることにより調製される。
【００８４】
リチウム塩としては、ハロゲンを含むアニオン成分を有し、例えば、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣ（ＳＯ２ＣＦ３）３、ＬｉＣ４Ｆ９ＳＯ３、ＬｉＣ８Ｆ１７ＳＯ３、ＬｉＢ［Ｃ６Ｈ３（ＣＦ３）２−３，５］４、ＬｉＢ（Ｃ６Ｆ５）４、ＬｉＢ［Ｃ６Ｈ４（ＣＦ３）−４］４、ＬｉＢＦ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＣＦ３ＣＯ２、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２などが挙げられる。なお、上式中［Ｃ６Ｈ３（ＣＦ３）２−３，５］は、フェニル基の３位と５位に、［Ｃ６Ｈ４（ＣＦ３）−４］はフェニル基の４位に、それぞれ−ＣＦ３が置換されているものを意味する。これらは、単独使用または２種以上併用することができる。
【００８５】
有機溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート、プロピレンカーボネート誘導体、エチレンカーボネート、エチレンカーボネート誘導体、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、１，３−ジオキソラン、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、スルホラン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡ）、ジオキソラン、リン酸トリエステル、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水フタル酸、１，３−プロパンスルトン、４，５−ジヒドロピラン誘導体、ニトロベンゼン、１，３−ジオキサン、１，４−ジオキサン、３−メチル−２−オキサゾリジノン、１，２−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロフラン誘導体、シドノン化合物、アセトニトリル、ニトロメタン、アルコキシエタン、トルエンなどが挙げられる。これらは、単独使用または２種以上併用することができる。
【００８６】
そして、電解液８を調製するには、例えば、リチウム塩の濃度が、例えば、０．５〜５ｍｏｌ／Ｌ、好ましくは、１〜３ｍｏｌ／Ｌとなるように、また、電解液８中の水分量が、例えば、５０ｐｐｍ以下、好ましくは、１０ｐｐｍ以下となるように、リチウム塩を有機溶媒に溶解する。
【００８７】
このような単位セル２は、積層方向に互いに間隔（スペーサ３）を隔てて複数配置されている。複数の単位セル２は、直列に電気的に接続されており、複数の単位セル２のうち、積層方向に互いに隣り合う単位セル２のそれぞれは、第１方向の向きが逆となるように配置されている。
【００８８】
詳しくは、複数の単位セル２のうち、任意で選択される１つの単位セル２を、基準単位セル２Ａとして、図２に実線で示し、基準単位セル２Ａに対して、積層方向の他方側に隣り合う単位セル２を、他方側単位セル２Ｂとし、基準単位セル２Ａに対して、積層方向の一方側に隣り合う単位セル２を、一方側単位セル２Ｃとして説明する。
【００８９】
基準単位セル２Ａでは、正極側集電用タブ１３が単位セル２の第１方向一端部に配置され、負極側集電用タブ１４が単位セル２の第１方向他端部に配置されている。一方、他方側単位セル２Ｂおよび一方側単位セル２Ｃのそれぞれは、基準単位セル２Ａを、積層方向に沿う仮想直線を中心として１８０°回転させた構成を有している。
【００９０】
つまり、他方側単位セル２Ｂおよび一方側単位セル２Ｃのそれぞれでは、正極側集電用タブ１３が単位セル２の第１方向の他端部に配置され、負極側集電用タブ１４が単位セル２の第１方向の一端部に配置されている。
【００９１】
そして、基準単位セル２Ａの正極側集電用タブ１３の接触部分１３ｃと、他方側単位セル２Ｂの負極側集電用タブ１４の接触部分１４ｃとは、互いに隣り合う基準単位セル２Ａおよび他方側単位セル２Ｂの間に配置され、互いに接触している。
【００９２】
また、基準単位セル２Ａの負極側集電用タブ１４の接触部分１４ｃと、一方側単位セル２Ｃの正極側集電用タブ１３の接触部分１３ｃとは、互いに隣り合う基準単位セル２Ａおよび一方側単位セル２Ｃの間に配置され、互いに接触している。これらによって、正極側集電用タブ１３と負極側集電用タブ１４とは、互いに電気的に接続されている。
【００９３】
スペーサ３は、複数の単位セル２において、互いに隣り合う単位セル２の間に介在されている。スペーサ３の厚さ（積層方向長さ）は、互いに隣り合う単位セル２の間の間隔と略同一であり、例えば、２ｍｍ〜１０ｍｍ、省スペースの観点から好ましくは、２ｍｍ〜５ｍｍである。
【００９４】
また、スペーサ３の厚さ（積層方向長さ）は、単位セル２（正極側集電用タブ１３および負極側集電用タブ１４を除く）の積層方向長さに対して、例えば、５％以上、スペース確保の観点から好ましくは、１０％以上、例えば、５０％以下、省スペースの観点から好ましくは、３０％以下である。
【００９５】
また、スペーサ３は、例えば、互いに積層方向に隣接される１対の拘束板１７からなる。拘束板１７は、例えば、フェノール樹脂、オレフィン系樹脂、ステンレス、アルミニウム、アルミナ、炭化珪素、窒化珪素などからなり、好ましくは、フェノール樹脂からなる。
【００９６】
また、１対の拘束板１７のそれぞれは、溝部１８を有している。１対の拘束板１７のうち、積層方向一方の拘束板１７の溝部１８は、正極側集電用タブ１３の接触部分１３ｃに対応して、接触部分１３ｃを受け入れ可能に形成されており、積層方向の他方に向かって開放されている。１対の拘束板１７のうち積層方向他方の拘束板１７の溝部１８は、負極側集電用タブ１４の接触部分１４ｃに対応して、接触部分１４ｃを受け入れ可能に形成されており、積層方向の一方に向かって開放されている。
【００９７】
そして、積層方向一方の拘束板１７の溝部１８には、正極側集電用タブ１３の接触部分１３ｃが挿入され、積層方向他方の拘束板１７の溝部１８には、負極側集電用タブ１４の接触部分１４ｃが挿入されている。なお、積層方向一方の拘束板１７および接触部分１３ｃのそれぞれの積層方向他方面は略面一であり、積層方向他方の拘束板１７および接触部分１４ｃのそれぞれの積層方向一方面は略面一である。
【００９８】
これによって、正極側集電用タブ１３の接触部分１３ｃの積層方向他方面と、負極側集電用タブ１４の接触部分１４ｃの積層方向一方面とは、互いに接触しており、接触部分１３ｃおよび接触部分１４ｃは、対応する１対の拘束板１７に挟まれている。
【００９９】
また、ハイブリッドキャパシタ１は、必要により、１対の加圧部材２０を備えている。１対の加圧部材２０は、積層される複数の単位セル２および複数のスペーサ３を積層方向の外側から挟み、積層方向の両側から所定の圧力（例えば、１００ｋＰａ）で加圧して、複数の単位セル２および複数のスペーサ３を保持する。
【０１００】
このようなハイブリッドキャパシタ１を製造するには、まず、単位セル２およびスペーサ３（拘束板１７）のそれぞれを、複数個、例えば、２個〜８個、好ましくは、４個〜６個準備する。
【０１０１】
次いで、２枚の拘束板１７を各単位セル２のセル槽７を積層方向に挟むように配置して、２枚の拘束板１７と単位セル２とからなるセルユニット２１を複数調製する。このとき、セル槽７に対して積層方向一方側に配置される拘束板１７の溝部１８は、負極側集電用タブ１４の接触部分１４ｃを受け入れ、セル槽７に対して積層方向他方側に配置される拘束板１７の溝部１８は、正極側集電用タブ１３の接触部分１３ｃを受け入れている。なお、各拘束板１７は、公知の接着剤により、セル槽７に貼り付けてもよい。
【０１０２】
次いで、複数のセルユニット２１を、セルユニット２１の第１方向の向きが交互に逆となるように、順次積層する。以上によって、ハイブリッドキャパシタ１が製造される。
【０１０３】
このようなハイブリッドキャパシタ１によれば、図１に示すように、互いに隣り合う単位セル２のうち、積層方向一方側の基準単位セル２Ａの正極側集電用タブ１３と、積層方向他方側の他方側単位セル２Ｂの負極側集電用タブ１４とが、互いに隣り合う基準単位セル２Ａおよび他方側単位セル２Ｂの間に配置されて電気的に接続されている。そのため、正極側集電用タブ１３と負極側集電用タブ１４との効率的な配置を確保することができ、正極側集電用タブ１３と負極側集電用タブ１４とを電気的に接続するためのスペースを、互いに隣り合う単位セル２の間に確保することができる。
【０１０４】
しかるに、正極側集電用タブ１３と負極側集電用タブ１４とが連結部材に挟みこまれた状態で溶接される場合、それらの溶接部分（結合部分）は、ハイブリッドキャパシタ１を積層方向に投影したときの単位セル２の投影面から外部に突出している。
【０１０５】
これに対して、ハイブリッドキャパシタ１では、正極側集電用タブ１３と負極側集電用タブ１４とを電気的に接続するためのスペースが、互いに隣り合う単位セル２の間に確保されているので、ハイブリッドキャパシタ１を積層方向に投影したときの単位セル２の投影面から突出する部分の大きさを低減できる。その結果、簡易な構成でありながら、第１方向の省スペース化を図ることができる。
【０１０６】
また、セルユニット２１を積層するという簡易な工程により、正極側集電用タブ１３と負極側集電用タブ１４とを、互いに隣り合う単位セル２の間に配置することができる。これによって、正極側集電用タブ１３と負極側集電用タブ１４とを電気的に接続させることができるので、ハイブリッドキャパシタ１の製造作業の円滑化を図ることができる。
【０１０７】
また、正極側集電用タブ１３および負極側集電用タブ１４は、互いに隣り合う単位セル２の間において、スペーサ３に挟まれている。そのため、正極側集電用タブ１３と負極側集電用タブ１４との相対的な位置関係を一定に保つことができ、正極側集電用タブ１３と負極側集電用タブ１４とを安定して電気的に接続させることができる。
【０１０８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、ハイブリッドキャパシタ１を、電気二重層キャパシタやリチウムイオン電池に変更することができる。
【０１０９】
例えば、電気二重層キャパシタの場合には、負極および負極の材料として、例えば、活性炭が用いられる。
【０１１０】
一方、リチウムイオン電池の場合には、正極の材料として、上記した正極４に用いられる材料の代わりに、種々の酸化物、硫化物が用いられ、例えば、二酸化マンガン（ＭｎＯ２）、リチウムマンガン複合酸化物（例えば、ＬｉＭｎ２Ｏ４，ＬｉＭｎＯ２など）、リチウムニッケル複合酸化物（例えば、ＬｉＮｉＯ２など）、リチウムコバルト複合酸化物（例えば、ＬｉＣｏＯ２など）、リチウムニッケルコバルト複合酸化物、リチウムマンガンコバルト複合酸化物、バナジウム酸化物（例えば、Ｖ２Ｏ５など）などが用いられる。また、導電性ポリマー材料、ジスルフィド系ポリマー材料などの有機材料も用いることができる。
【０１１１】
また、上記のハイブリッドキャパシタ１では、複数の単位セル２が直列に電気的に接続されているが、複数の単位セル２を並列に電気的に接続することもできる。この場合、複数の単位セル２において積層方向に互いに隣り合う単位セル２は、正極側集電用タブ１３同士、または、負極側集電用タブ１４同士が、互いに隣り合う単位セル２の間において接触するように配置される。なお、正極側集電用タブ１３および負極側集電用タブ１４の配置は、適宜変更することができる。
【０１１２】
また、上記のハイブリッドキャパシタ１では、複数のスペーサ３を備え、正極側集電用タブ１３および負極側集電用タブ１４が、スペーサ３に挟まれているが、スペーサ３を設けず、正極側集電用タブ１３および負極側集電用タブ１４を、互いに隣り合う単位セル２のセル槽７の間に挟むこともできる。これによれば、部品点数の低減を図ることができる。
【０１１３】
また、上記のハイブリッドキャパシタ１では、スペーサ３は、１対の拘束板１７から構成されているが、これに限定されず、スペーサ３を、例えば、ゴムやスポンジなどの弾性体から構成することもできる。この場合、正極側集電用タブ１３および負極側集電用タブ１４は、スペーサ３が弾性変形することにより挟まれる。そのため、スペーサ３に溝部１８を設ける必要がなく、製造コストの低減を図ることができる。
【０１１４】
また、これら変形例においても、上記した実施形態と同様の作用効果を奏することができる。なお、実施形態および変形例のそれぞれは、適宜組み合わせることができる。
【０１１５】
そして、本発明の電気化学セルは、例えば、自動車（ハイブリッド車両など）に搭載される駆動用電池、ノートパソコン、携帯電話などのメモリバックアップ電源などの各種工業製品として、好適に用いることができる。
【符号の説明】
【０１１６】
１      ハイブリッドキャパシタ
２      単位セル
２Ａ    基準単位セル
２Ｂ    他方側単位セル
２Ｃ    一方側単位セル
３      スペーサ
４      正極
５      負極
７      セル槽
８      電解液
１３    正極側集電用タブ
１４    負極側集電用タブ
【図１】
2015144189.tif 000003
【図２】
2015144189.tif 000004