(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ集電体上に電極層が形成されてなる正極電極シートおよび負極電極シートが、セパレータを介して積重されてなる電極ユニットと、
前記電極ユニットを収容する外装容器と、
前記外装容器の内部から外部に突出するよう設けられた正極電極端子および負極電極端子と、
前記正極電極端子および前記負極電極端子の各々の内端部と前記正極電極シートおよび前記負極電極シートの各々における前記集電体とを電気的に接続するリード部と、
前記外装容器内に充填された電解液とを有してなる蓄電デバイスにおいて、
前記外装容器と前記電極ユニットとによって形成された空間領域における前記リード部の表面に保護膜が形成されていることを特徴とする蓄電デバイス。
【請求項２】
前記保護膜の厚みが５〜３００μｍであることを特徴とする請求項１に記載の蓄電デバイス。
【請求項３】
前記保護膜の厚みは、前記電極層の厚みよりも小さいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蓄電デバイス。
【請求項４】
前記正極電極シートまたは前記負極電極シートにリチウムイオンがドーピングされることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の蓄電デバイス。
【請求項５】
前記保護膜は、前記電極層に重畳しないように形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の蓄電デバイス。
【請求項６】
前記リード部は、１つ以上の屈曲部分を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の蓄電デバイス。
【請求項７】
前記保護膜は、ポリマー材料または非金属無機材料よりなることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の蓄電デバイス。
【請求項８】
前記ポリマー材料は、ポリアミドイミド、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリオレフィン系樹脂およびジエン系ゴムから選ばれる少なくとも１種のものであることを特徴とする請求項７に記載の蓄電デバイス。
【請求項９】
前記ポリマー材料は、スチレン−ブタジエン系ゴムおよびブチルゴムから選ばれる少なくとも１種のものであることを特徴とする請求項７に記載の蓄電デバイス。
【請求項１０】
前記電極ユニットが前記正極電極シートの複数および前記負極電極シートの複数が前記セパレータを介して交互に積層されてなる積層体構造のものである請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の蓄電デバイス。
【請求項１１】
移動体に搭載されることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の蓄電デバイス。
【請求項１２】
リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタまたはリチウムイオン二次電池であることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか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、それぞれ集電体に電極層が形成されてなる正極電極シートおよび負極電極シートがセパレータを介して積重された電極ユニットが外装容器内に収容されてなる蓄電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気二重層キャパシタ、リチウムイオン二次電池、リチウムイオンキャパシタなどの蓄電デバイスにおいては、外装容器内に、複数の正極電極シートと複数の負極電極シートとがセパレータを介して交互に積層されてなる電極ユニット、或いは、正極電極シートと負極電極シートとがセパレータを介して積重された状態で捲回されてなる電極ユニットが、電解液と共に収納されている。
この蓄電デバイスにおいて、正極電極シートは、例えばアルミニウムよりなる集電体に正極活物質を含有する電極層が形成されて構成され、負極電極シートは、例えば銅よりなる集電体に負極活物質を含有する電極層が形成されて構成されている。
また、蓄電デバイスにおける外装容器としては、互いに重ね合わせた外装フィルムが、それぞれの外周縁部に沿って形成された接合部によって相互に気密に接合されてなるものが知られている。
【０００３】
このような外装容器を有する蓄電デバイスにおいては、正極電極シートの集電体に電気的に接続された板状の正極電極端子および負極電極シートの集電体に電気的に接続された板状の負極電極端子が、外装容器の内部から当該接合部を介して当該外装容器の外部に突出するよう設けられている。そして、正極電極端子の内端部および負極電極端子の内端部の各々には、金属箔よりなるリード部によって、集電体の各々が電気的に接続されている。
このような蓄電デバイスとしては、リチウムデンドライトの析出を抑制するために、負極電極シートの集電体における電極層が形成されていない領域に、被覆層が形成されてなるものが提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１８７８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような従来の蓄電デバイスにおいては、集電体に接続されたリード部が金属箔よりなるため、蓄電デバイスを移動体に搭載して用いる場合には、リード部、特に複数のリード部が束ねられた部分が振動などによる機械的応力を受けると、当該リード部に金属疲労が生じやすく、これにより、リード部の電気抵抗の上昇、すなわち内部抵抗の上昇が生じたり、リード部が破断したりする、という問題がある。
【０００６】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、振動が生じても、内部抵抗の上昇およびリード部の破断を抑制することができ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】
【０００７】
本発明の蓄電デバイスは、それぞれ集電体上に電極層が形成されてなる正極電極シートおよび負極電極シートが、セパレータを介して積重されてなる電極ユニットと、
前記電極ユニットを収容する外装容器と、
前記外装容器の内部から外部に突出するよう設けられた正極電極端子および負極電極端子と、
前記正極電極端子および前記負極電極端子の各々の内端部と前記正極電極シートおよび前記負極電極シートの各々における前記集電体とを電気的に接続するリード部と、
前記外装容器内に充填された電解液とを有してなる蓄電デバイスにおいて、
前記外装容器と前記電極ユニットとによって形成された空間領域における前記リード部の表面に保護膜が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の蓄電デバイスにおいては、前記リード部は、１つ以上の屈曲部分を有するものであってもよい。
また、本発明の蓄電デバイスにおいては、前記保護膜は、ポリマー材料または非金属無機材料よりなることが好ましく、このポリマー材料は、ポリアミドイミド、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリオレフィン系樹脂およびジエン系ゴムから選ばれる少なくとも１種のものであることがより好ましく、スチレン−ブタジエン系ゴムおよびブチルゴムから選ばれる少なくとも１種のものであることが更に好ましい。
また、本発明の蓄電デバイスにおいては、前記電極ユニットが前記正極電極シートの複数および前記負極電極シートの複数が前記セパレータを介して交互に積層されてなる積層体構造のものであってもよい。
また、本発明の蓄電デバイスは、移動体に搭載される蓄電デバイスとして好適である。  また、本発明の蓄電デバイスにおいては、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタまたはリチウムイオン二次電池であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の蓄電デバイスによれば、正極電極端子および負極電極端子と集電体とを電気的に接続するリード部の表面に保護膜が形成されていることにより、例えば移動体に搭載されて動的な使用を行った場合に、デバイス全体に振動が生じても、リード部に応力が加わることが抑制されるので、リード部の金属疲労による内部抵抗の上昇を抑制することができると共に、リード部の破断を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係るリチウムイオンキャパシタの一例における外観を示す平面図である。
【図２】図１に示すリチウムイオンキャパシタをＸ−Ｘで切断して示す説明用断面図である。
【図３】図２に示すリチウムイオンキャパシタにおける正極電極端子に接続されたリード部およびその周辺部分を拡大して示す説明用断面図である。
【図４】図２に示すリチウムイオンキャパシタにおける負極電極端子に接続されたリード部およびその周辺部分を拡大して示す説明用断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の蓄電デバイスについて、リチウムイオンキャパシタとして実施した場合を例に挙げて説明する。
図１は、本発明に係るリチウムイオンキャパシタの一例における外観を示す平面図、図２は、図１に示すリチウムイオンキャパシタをＸ−Ｘで切断して示す説明用断面図である。
このリチウムイオンキャパシタは、互いに重ね合わせた外装フィルム２１，２２が、それぞれの外周縁部に沿って形成された接合部２３によって相互に気密に接合されてなる外装容器２０を有し、この外装容器２０内には、電極ユニット１０が収容されていると共に、電解液が充填されている。この例における電極ユニット１０は、正極集電体１１ａを有する複数の矩形の正極電極シート１１および負極集電体１２ａを有する複数の矩形の負極電極シート１２がシート状のセパレータ１３を介して交互に積層されて構成された積層体構造のものである。
【００１２】
外装容器２０の一端（図１および図２において左端）には、板状の正極電極端子３０が、外装容器２０の内部から接合部２３を介して外装容器２０の外部に突出するよう設けられ、外装容器２０の他端（図１および図２において右端）には、板状の負極電極端子３５が、外装容器２０の内部から接合部２３を介して外装容器２０の外部に突出するよう設けられている。
外装容器２０内において、正極電極端子３０には、リード部３１によって、正極電極シート１１における正極集電体１１ａが電気的に接続され、負極電極端子３５には、リード部３６によって、負極電極シート１２における負極集電体１２ａが電気的に接続されている。
そして、正極集電体１１ａと正極電極端子３０とを電気的に接続するリード部３１の表面には、図３に示すように、保護膜３２が形成されており、一方、負極集電体１２ａと負極電極端子３５とを電気的に接続するリード部３６の表面には、図４に示すように、保護膜３７が形成されている。
【００１３】
＜電極ユニット＞
電極ユニット１０において、正極電極シート１１は、正極集電体１１ａの両面に正極活物質を含有してなる電極層１１ｂが形成されて構成され、負極電極シート１２は、負極集電体１２ａの一面または両面に負極活物質を含有してなる電極層１２ｂが形成されて構成されており、正極電極シート１１および負極電極シート１２は、それぞれの電極層１１ｂ，１２ｂがセパレータ１３を介して互いに対向するよう積層されている。図示の例では、最上層および最下層に係る電極シートが負極電極シート１２とされ、負極集電体１２ａの両面に電極層１２ｂが形成されている。
また、電極ユニット１０の上面には、セパレータ１３を介して膜状のリチウムイオン供給源１５が配置されている。このリチウムイオン供給源１５は、リチウム極集電体１６に圧着、蒸着または積重されており、このリチウム極集電体１６は、負極電極端子３５に電気的に接続されている。
本発明において、「正極」とは、放電の際に電流が流出し、充電の際に電流が流入する側の極を意味し、「負極」とは、放電の際に電流が流入し、充電の際に電流が流出する側の極を意味する。
【００１４】
≪集電体≫
正極集電体１１ａおよび負極集電体１２ａ（以下、両者を併せて「電極集電体」ともいう。）は、表裏面を貫通する孔を有する多孔材よりなるものであり、かかる多孔材の形態としては、パンチングメタル、金属網、発泡体、あるいはエッチング、電解エッチングにより貫通孔が形成された多孔質箔等が挙げられる。
電極集電体の孔の形状は、円形、矩形等の多角形、その他適宜の形状に設定することができる。また、電極集電体の厚みは、強度および軽量化の観点から、１〜５０μｍであることが好ましい。
【００１５】
電極集電体の気孔率は、通常、１０〜７９％、好ましくは２０〜６０％である。ここで、気孔率は、［１−（電極集電体の質量／電極集電体の真比重）／（電極集電体の見かけ体積）］×１００によって算出されるものである。
電極集電体の材質としては、一般に有機電解質電池などの用途で使用されている種々のものを用いることができる。負極集電体１２ａの材質の具体例としては、ステンレス、銅、ニッケル等が挙げられ、正極集電体１１ａの材質のとしては、アルミニウム、ステンレス等が挙げられる。
このような多孔材を電極集電体として用いることにより、リチウム極集電体１６に積層されたリチウムイオン供給源１５から放出されるリチウムイオンが電極集電体の孔を通って自由に各電極間を移動するので、負極電極シート１２および／または正極電極シート１１における電極層１１ｂ，１２ｂにリチウムイオンをドーピングすることができる。
【００１６】
また、本発明においては、電極集電体における少なくとも一部の孔を、脱落しにくい導電性材料を用いて閉塞し、この状態で、電極集電体の一面に、電極層１１ｂ，１２ｂが形成されることが好ましく、これにより、電極の生産性を向上させることができると共に、電極集電体から電極層１１ｂ，１２ｂが脱落することによって生じる蓄電デバイスの信頼性の低下を防止または抑制することができる。
【００１７】
≪負極活物質≫
負極電極シート１２における電極層１２ｂは、リチウムイオンを可逆的に担持可能な負極活物質を含有してなるものである。
電極層１２ｂを構成する負極活物質としては、例えば黒鉛、難黒鉛化炭素、芳香族系縮合ポリマーの熱処理物であって水素原子／炭素原子の原子数比（以下「Ｈ／Ｃ」と記す。）が０．５０〜０．０５であるポリアセン系骨格構造を有するポリアセン系有機半導体（以下、「ＰＡＳ」という。）等を好適に用いることができる。
【００１８】
≪正極活物質≫
正極電極シート１１における電極層１１ｂは、リチウムイオンおよび／または例えばテトラフルオロボレートのようなアニオンを可逆的に担持できる正極活物質を含有してなるものである。
電極層１１ｂを構成する正極活物質としては、例えば活性炭、導電性高分子、芳香族系縮合ポリマーの熱処理物であってＨ／Ｃが０．０５〜０．５０であるポリアセン系骨格構造を有するＰＡＳ等を用いることができる。
【００１９】
≪電極層≫
負極電極シート１２における電極層１２ｂの厚みは、得られるリチウムイオンキャパシタに十分なエネルギー密度を確保されるよう正極電極シート１１における電極層１１ｂの厚みとのバランスで設計されるが、得られるリチウムイオンキャパシタの出力密度、エネルギー密度および工業的生産性等の観点から、負極集電体１２ａの一面に形成される場合では、通常、１５〜２００μｍ、好ましくは２０〜１００μｍである。
【００２０】
正極電極シート１１における電極層１１ｂの厚みは、得られるリチウムイオンキャパシタに十分なエネルギー密度を確保されるよう負極電極シート１２における電極層１２ｂの厚みとのバランスで設計されるが、得られるリチウムイオンキャパシタの出力密度、エネルギー密度および工業的生産性等の観点から、正極集電体１１ａの一面に形成される場合では、通常、１５〜２００μｍ、好ましくは２０〜１００μｍである。
【００２１】
≪電極層の形成方法≫
本発明に係るリチウムイオンキャパシタにおいて、負極電極シート１２における電極層１２ｂは、上記の炭素材料やＰＡＳ等の負極活物質を含有してなる材料を用いて負極集電体１２ａ上に形成されるが、その方法は特定されず公知の方法を利用することができる。具体的には、負極活物質粉末、バインダーおよび必要に応じて用いられる導電性粉末が水系媒体または有機溶媒中に分散されてなるスラリーを調製し、このスラリーを負極集電体１２ａの表面に塗布して乾燥することによって、或いは上記スラリーを予めシート状に成形し、得られる成形体を負極集電体１２ａの表面に貼り付けることによって、電極層１２ｂを形成することができる。
ここで、スラリーの調製に用いられるバインダーとしては、例えばＳＢＲ等のゴム系バンダーや、ポリ四フッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素系樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂が挙げられる。これらの中では、バインダーとしてフッ素系樹脂が好ましい。
バインダーの使用量は、負極活物質の種類や電極形状等により異なるが、負極活物質に対して１〜２０質量％、好ましくは２〜１０質量％である。
【００２２】
また、必要に応じて用いられる導電性粉末としては、例えばアセチレンブラック、グラファイト、金属粉末等が挙げられる。この導電性粉末の使用量は、負極活物質の電気伝導度、電極形状等により異なるが、負極活物質に対して２〜４０質量％の割合で用いることが好ましい。
【００２３】
負極集電体１２ａに上記スラリーを塗工することによって、電極層１２ｂを形成する場合には、負極集電体１２ａの塗工面に導電性材料の下地層を形成することが好ましい。負極集電体１２ａの表面にスラリーを直接塗工する場合には、負極集電体１２ａが多孔材であるため、スラリーが負極集電体１２ａの孔から洩れ出したり、あるいは負極集電体１２ａの表面が平滑でないため、均一な厚みを有する電極層１２ｂを形成することが困難となることがある。そして、負極集電体１２ａの表面に下地層を形成することにより、孔が下地層によって塞がれると共に、平滑な塗工面が形成されるので、スラリーを塗工しやすくなると共に、均一な厚みを有する電極層１２ｂを形成することができる。
【００２４】
また、正極電極シート１１における電極層１１ｂは、負極電極シート１２における電極層１２ｂと同様の方法によって形成することができる。
【００２５】
≪セパレータ≫
セパレータ１３としては、電解液、正極活物質或いは負極活物質に対して耐久性があり、電解液を含浸することが可能な連通気孔を有する電気伝導性の小さい多孔体等を用いることができる。
セパレータ１３の材質としては、セルロース（紙）、ポリエチレン、ポリプロピレン、セルロース／レーヨン、エンジニアプラスチック・スーパーエンジニアプラスチック等の熱可塑性樹脂、ガラス繊維、その他公知のものを用いることができる。これらの中では、セルロース／レーヨンが耐久性および経済性の点で好ましい。
また、セパレータ１３の厚みは特に限定されないが、通常、１０〜５０μｍ程度が好ましい。
【００２６】
≪リチウムイオン供給源≫
リチウムイオン供給源１５の体積は、負極電極シート１２の電極層１２ｂおよび正極電極シート１１の電極層１１ｂにドーピングされるリチウムイオンの量を考慮して適宜定められるが、正極電極シート１１と負極電極シート１２とを短絡させた後における正極電極シート１１の電位が２．０Ｖ以下となるように、リチウムイオンがドーピングされる量に設定することが好ましい。
また、リチウムイオン供給源１５の厚みは、例えば１００〜３００μｍである。
【００２７】
≪リチウム極集電体≫
リチウム極集電体１６としては、リチウムイオン供給源１５を構成するリチウム金属が圧着しやすく、必要に応じてリチウムイオンが通過するよう、電極集電体と同様な多孔構造のものを用いることが好ましい。また、リチウム極集電体１６の材質は、アルミニウム、銅、ステンレス等のリチウムイオン供給源１５と反応しないものを用いることが好ましい。
また、リチウム極集電体１６として、銅メッシュ等の導電性多孔体を用いる場合には、リチウムイオン供給源１５を構成するリチウム金属の少なくとも一部、特に８０質量％以上が、リチウム極集電体１６の孔に埋め込まれていることが好ましく、これにより、リチウムイオンが負極電極シート１２に担持された後も、リチウム金属の消失によって正極電極シート１１および負極電極シート１２の間に生じる隙間が少なくなり、得られるリチウムイオンキャパシタの信頼性をより確実に維持することができる。
また、リチウム極集電体１６の厚みは、１０〜２００μｍ程度であることが好ましい。
【００２８】
＜リード部＞
正極集電体１１ａに電気的に接続されるリード部３１の材質としては、前述の正極集電体１１ａの材質として例示したものを用いることができ、一方、負極集電体１２ａに接続されるリード部３６の材質としては、前述の負極集電体１２ａの材質として例示したものを用いることができる。
リード部３１，３６の厚みは、１〜５０μｍであることが好ましく、また、リード部３１，３６の幅は、１０〜１８０ｍｍであることが好ましい。
【００２９】
正極集電体１１ａに電気的に接続されるリード部３１は、当該正極集電体１１ａにおける正極電極端子３０側の一縁に連続して一体に形成されていてもよく、例えば正極集電体１１ａにその一縁から突出する接続タブを形成することによって、当該接続タブに溶接等によって固定されていてもよい。
また、負極集電体１２ａに電気的に接続されるリード部３６は、当該負極集電体１２ａにおける負極電極端子３５側の一縁に連続して一体に形成されていてもよく、例えば負極集電体１２ａにその一縁から突出する接続タブを形成することによって、当該接続タブに溶接等によって固定されていてもよい。
【００３０】
図示の例では、リード部３１，３６の各々には、屈曲部分３１ａ，３６ａが形成されている。このように、リード部３１，３６の各々に少なくとも１つ以上の屈曲部分３１ａ，３６ａが形成されることによって、リチウムイオンキャパシタのコンパクト化を図ることができる。
【００３１】
＜保護膜＞
保護膜３２，３７は、リード部３１，３６における露出する表面全面に形成されていても、一部の表面に形成されていてもよいが、電極層１１ｂ，１２ｂとの境界Ｂを含む表面領域を被覆するよう形成されていることが好ましい。
また、保護膜３２，３７は、屈曲部分３１ａ、３６ａを含む表面領域を被覆するよう形成されることが好ましく、これにより、一層効果的にリード部３１，３６に生じる金属疲労を緩和させることが可能となる。
また、保護膜３２，３７は、電極層１１ｂ，１２ｂと重畳しないように形成されていることが好ましい。また、保護膜３２、３７が電極層１１ｂ，１２ｂに重畳する場合は、保護膜３２、３７によって被覆される電極層１１ｂ，１２ｂの面積をできるだけ小さくして、電極層１１ｂ，１２ｂの有効面積への影響をできるだけ小さくすることが好ましい。具体的には、重畳する電極層１１ｂ，１２ｂの面積は、電極層１１ｂ，１２ｂの総面積の２％以下にすることが好ましく、１％以下にすることがより好ましい。このような構成によれば、リチウムイオンをドーピングする際に、電極層１１ｂ，１２ｂにリチウムイオンを効率よくドープすることができる。
また、保護膜３２，３７は、リード部３１，３６の各々に別個に独立して形成されていてもよいが、隣接するリード部３１，３６に形成された保護膜３２，３７が互いに一体に形成されていてもよい。
また、保護膜３２，３７の厚みは、５〜３００μｍであることが好ましく、より好ましくは１０〜２００μｍである。
【００３２】
保護膜３２，３７を構成する材料としては、ポリマー材料または非金属無機材料を用いることが好ましい。
ポリマー材料としては、例えば、ポリアミドイミド樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリオレフィン系樹脂またはジエン系ゴム等のゴムを用いることが好ましく、特に、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブチルゴム、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）を用いることが好ましい。
非金属無機材料としては、例えば、ガラス、セラミックス、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム等が挙げられる。
前述した材料は、電解液と反応せず、還元耐性のある材料であるため、保護膜３２，３７を形成することによる二次的な不具合（ガス発生等）を引き起こすことがない。そのため、リチウムイオンキャパシタの信頼性を向上させることができる。
【００３３】
保護膜３２，３７は、モールド成形または塗布成形等によって形成することができる。  モールド成形によって保護膜３２，３７を形成する場合には、電極ユニット１０を外装容器２０を形成する２つの外装フィルム２１，２２の間に配置し、外装フィルム２１，２２の三辺を融着した後、保護膜３２，３７を形成するためのポリマー材料もしくは非金属無機材料をリード部３１，３６の周辺に充填すればよい。また、電極ユニット１０を形成した後に、リード部３１，３６に、ポリマー材料もしくは非金属無機材料を含む分散液を充填して乾燥処理してもよい。
塗布成形によって保護膜３２，３７を形成する場合には、リード部３１，３６を形成するための金属箔の表面にポリマー材料もしくは非金属無機材料を含む分散液を塗布して乾燥処理した後、当該金属箔を目的とする形態に切断することにより、保護膜３２，３７が形成されたリード部３１，３６を得ることができる。この場合には、電極層１１ｂ、１２ｂが形成された後、或いは、形成される前の何れかのタイミングで塗布成形を行ってもよい。また、保護膜３２、３７の厚みは電極層１１ｂ、１２ｂの厚みよりも小さいことが好ましい。
【００３４】
＜正極電極端子および負極電極端子＞
正極電極端子３０における外装容器２０の内部に位置する内端部には、リード部３１の各々における当該正極電極端子３０に接続される接続部分３１ｂが束ねられた状態で溶接などによって固定されている。
一方、負極電極端子３５における外装容器２０の内部に位置する内端部には、リード部３６の各々における当該負極電極端子３５に接続される接続部分３６ｂが束ねられた状態で溶接などによって固定されている。
正極電極端子３０の材質としては、アルミニウム、ステンレスなどを用いることができる。
一方、負極電極端子３５の材質としては、銅、ニッケル、スンテレスなどを用いることができる。
【００３５】
＜外装容器＞
外装容器２０は、それぞれ矩形のラミネートフィルムよりなる外装フィルム２１，２２が、互いに重ね合わせた状態で、それぞれの外周縁部に沿って相互に気密に接合されて構成されている。図示の例では、一方の外装フィルム２１における中央部分には、絞り加工が施されており、これにより、外装容器２０の内部には、電極ユニット１０が収容される収容空間が形成され、当該収容空間内に電極ユニット１０が収容されると共に、電解液が充填されている。
外装フィルム２１，２２としては、例えばポリプロピレン層よりなる内層と、例えばアルミニウム層よりなる中間層と、例えばナイロンよりなる外層との三層構造よりなるものを用いることができる。
外装フィルム２１，２２の縦横の寸法は、収容される電極ユニット１０の寸法に応じて適宜選択されるが、例えば縦方向の寸法が４０〜２００ｍｍ、横方向の寸法が６０〜３００ｍｍである。
【００３６】
＜電解液＞
外装容器２０内に充填される電解液としては、リチウム塩の非プロトン性有機溶媒電解質溶液を用いることが好ましい。
電解質を構成するリチウム塩としては、リチウムイオンを移送可能で、高電圧下においても電気分解を起こさず、リチウムイオンが安定に存在し得るものであればよく、その具体例としては、ＬｉＣｌＯ4 、ＬｉＡｓＦ6 、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＰＦ6 、Ｌｉ（Ｃ2 Ｆ5 ＳＯ2 ）2 Ｎなどが挙げられる。
非プロトン性有機溶媒の具体例としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、γーブチロラクトン、アセトニトリル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、塩化メチレン、スルホランなどが挙げられる。これらの非プロトン性有機溶媒は、単独でまたは２種以上を混合して用いることができる。
電解液は、上記の電解質および溶媒を充分に脱水された状態で混合することによって調製されるが、電解液中の電解質の濃度は、電解液による内部抵抗を小さくするために、少なくとも０．１モル／Ｌ以上であることが好ましく、０．５〜１．５モル／Ｌであることが更に好ましい。
【００３７】
上記のリチウムイオンキャパシタは、電極ユニット１０を外装容器２０内に収容すると共に、電極ユニット１０における正極集電体１１ａおよび負極集電体１２ａをリード部３１，３６によって正極電極端子３０および負極電極端子３５に電気的に接続し、更に、外装容器２０内に電解液を充填した後、外装容器２０を封止することによって得られる。
そして、このようにして作製されたリチウムイオンキャパシタにおいては、外装容器２０内にリチウムイオンを供給し得る電解液が充填されているため、適宜の期間放置されると、負極電極シート１２および／または正極電極シート１１とリチウムイオン供給源１５との電気化学的接触によって、リチウムイオン供給源１５から放出されたリチウムイオンが負極電極シート１２および／または正極電極シート１１にドーピングされる。
【００３８】
このような蓄電デバイスによれば、正極電極端子３０および負極電極端子３５と正極集電体１１ａおよび負極集電体１２ａとを電気的に接続するリード部３１，３６の各々の表面に保護膜３２，３７が形成されていることにより、例えば移動体に搭載されて動的な使用を行った場合に、デバイス全体に振動が生じても、リード部３１，３６に応力が加わることが抑制されるので、リード部の金属疲労による内部抵抗の上昇を抑制することができると共に、リード部の破断を抑制することができる。
そして、本発明の蓄電デバイスは、自動車、航空機、船舶、漂流ブイなどの移動体に搭載される蓄電デバイスとして好適である。
【００３９】
以上、本発明のリチウムイオンキャパシタの実施の形態について説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されず、種々の変更を加えることが可能である。
例えば電極ユニットとしては、積層体構造のものに限定されず、種々の構造のものを用いることができるが、積層体構造の電極ユニットを用いる場合において、本発明による効果が得られやすい。
また、本発明の蓄電デバイスは、リチウムイオンキャパシタに限定されず、電気二重層キャパシタ、リチウムイオン二次電池として構成することができる。
【実施例】
【００４０】
〈実施例１〉
図１〜図４の構成に従い、以下のようにしてリチウムイオンキャパシタを製造した。
（１）負極電極シートの製造：
気孔率３０％、平均孔径５０μｍの微細な孔を有する、厚みが２０μｍの銅製の多孔箔の両面に、負極活物質を含有してなるスラリーを、縦型ダイ方式の両面塗工機を用い、塗工幅が１３０ｍｍ、塗工速度が８ｍ／ｍｉｎの塗工条件により、両面合わせた塗布厚みの目標値を８０μｍに設定して両面塗工した後、２００℃で２４時間の条件で減圧乾燥させることにより、多孔箔の表裏面に電極層を形成した。この多孔箔における電極層が形成された部分（以下、「塗工部」という。）以外の部分（リード部となる部分。以下、「未塗工部」という。）における電極層側の部分の表裏面に、縦型ダイ方式の両面塗工機を用いてスチレン−ブタジエン（ＳＢＲ）分散液「ＴＲＤ２００１」（ＪＳＲ社製）を塗布して乾燥処理することにより、厚みが３０μｍの保護膜を形成した。このとき、保護膜は、電極層との境界からおよそ１０ｍｍの幅で形成された。そして、塗工部が１００ｍｍ×１２８ｍｍ、未塗工部が１００ｍｍ×１５ｍｍになるように、多孔箔を１００×１４３ｍｍの大きさに切断することにより、銅製の多孔箔よりなる負極集電体の表裏面に電極層が形成されてなる負極電極シートと、この負極電極シートの負極集電体の一縁に連続して一体に形成された銅製の多孔箔よりなるリード部と、このリード部の表裏面に形成された保護膜とよりなる負極電極シート複合体を作製した。
【００４１】
（２）正極電極シートの製造：
気孔率３０％、平均孔径５０μｍの微細な孔を有した厚さ３０μｍのアルミニウム製の多孔箔の両面に、導電性塗料を、縦型ダイ方式の両面塗工機を用い、塗工幅が１３０ｍｍ、塗工速度が８ｍ／ｍｉｎの塗工条件により、両面合わせた塗布厚みの目標値を２０μｍに設定して両面塗工した後、２００℃で２４時間の条件で減圧乾燥させることにより、多孔箔の表裏面に導電層を形成した。
次いで、多孔箔の表裏面に形成された導電層上に、正極活物質を含有してなるスラリーを、縦型ダイ方式の両面塗工機を用い、塗工速度８ｍ／ｍｉｎの塗工条件により、両面合わせた塗布厚みの目標値を１５０μｍに設定して両面塗工した後、２００℃で２４時間の条件で減圧乾燥させることにより、導電層上に電極層を形成した。この多孔箔の未塗工部（リード部となる部分）における電極層側の部分の表裏面に、縦型ダイ方式の両面塗工機を用いてスチレン−ブタジエン（ＳＢＲ）分散液「ＴＲＤ２００１」（ＪＳＲ社製）を塗布して乾燥処理することにより、厚みが３０μｍの保護膜を形成した。このとき、保護膜は、電極層との境界からおよそ１０ｍｍの幅で形成された。そして、塗工部が９８ｍｍ×１２６ｍｍ、未塗工部が９８ｍｍ×１５ｍｍになるように、多孔箔を９８×１４１ｍｍの大きさに切断することにより、アルミニウム製の多孔箔よりなる正極集電体の表裏面に電極層が形成されてなる正極電極シートと、この正極電極シートの正極集電体の一縁に連続して一体に形成されたアルミニウム製の多孔箔よりなるリード部と、このリード部の表裏面に形成された保護膜とよりなる正極電極シート複合体を作製した。
【００４２】
（３）セパレータの作製：
縦横の寸法が１０２ｃｍ×１３０ｃｍ、厚みが３５μｍのセルロース／レーヨン混合不織布よりなるセパレータを合計で２２枚作製した。
【００４３】
（４）電極ユニットの作製：
先ず、上記の正極電極シート複合体１０枚、負極電極シート複合体１１枚およびセパレータ２２枚を用意し、正極電極シートと負極電極シートとを、それぞれの塗工部は重なるが、それぞれの未塗工部は反対側になり重ならないよう、セパレータ、負極電極シート、セパレータ、正極電極シートの順で積重し、積重体の４辺をテープにより固定することにより、電極ユニットを作製した。
次いで、厚みが１００μｍのリチウム箔を切断し、厚さ４０μｍの銅網に圧着することにより、リチウム極集電体上にリチウムイオン供給源が圧着されてなるリチウムイオン供給部材を作製し、このリチウムイオン供給部材を電極ユニットの上側に負極と対向するよう配置した。
そして、作製した電極ユニットの１０枚の正極電極シート複合体の各々のリード部の先端部分を束ねて、予めシール部分にシーラントフィルムを熱融着した、幅が５０ｍｍ、長さが５０ｍｍ、厚みが０．２ｍｍのアルミニウム製の正極電極端子を重ねて超音波溶接した。このとき、リード部における超音波溶接を施した接続部分が保護膜と重ならないように、およそ５ｍｍの幅で形成された。一方、電極ユニットの１１枚の負極電極シート複合体の各々のリード部およびリチウムイオン供給部材のリチウム極集電体の各々の先端部分を束ねて、予めシール部分にシーラントフィルムを熱融着した幅が５０ｍｍ、長さが５０ｍｍ、厚みが０．２ｍｍの銅製の負極電極端子を重ねて抵抗溶接した。
以上のようにして、正極電極端子および負極電極端子がリード部によって正極集電体および負極集電体に電気的に接続された電極ユニットを作製した。
【００４４】
（６）リチウムイオンキャパシタの作製：
ポリプロピレン層、アルミニウム層およびナイロン層が積層されてなり、寸法が１２５ｍｍ（縦幅）×１６０ｍｍ（横幅）×０．１５ｍｍ（厚み）で、中央部分に、１０２ｍｍ（縦幅）×１３０ｍｍ（横幅）の絞り加工が施された一方の外装フィルムと、ポリプロピレン層、アルミニウム層およびナイロン層が積層されてなり、寸法が１２５ｍｍ（縦幅）×１６０ｍｍ（横幅）×０．１５ｍｍ（厚み）の他方の外装フィルムとを作製した。
次いで、他方の外装フィルム上における中央位置に、正極電極端子および負極電極端子が接続された電極ユニットを、その正極電極端子および負極電極端子の各々が、他方の外装フィルムの端部から外方に突出しするよう配置した。このとき、リード部が、形成される外装容器内に収容されるよう電極ユニットを配置した。その後、電極ユニットに、一方の外装フィルムを重ね合わせ、一方の外装フィルムおよび他方の外装フィルムの外周縁部における３辺（正極電極端子および負極電極端子が突出する２辺を含む。）に沿って熱融着することにより、幅が１０ｍｍの接合部を形成した。
そして、一方の外装フィルムと他方の外装フィルムとの間に、電解液を注入すると共に、一方の外装フィルムおよび他方の外装フィルムの外周縁部における未接合の一辺に沿って熱融着することにより、幅が１０ｍｍの接合部を形成して外装容器を作製し、以て、リチウムイオンキャパシタを製造した。
【００４５】
〈実施例２〉
保護膜を形成しなかったこと以外は実施例１と同様にして、正極電極端子および負極電極端子がリード部によって正極集電体および負極集電体に電気的に接続された電極ユニットを作製した。次いで、正極集電体に接続された各リード部を積重した状態で、当該リード部に、ディスペンサーによりスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）分散液を充填して乾燥処理することにより、全部のリード部を覆う保護膜を形成した。また、負極集電体に接続された各リード部を積重した状態で、当該リード部に、ディスペンサーによりスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）分散液を充填することにより、全部のリード部を覆う保護膜を形成した。その後、電極ユニットに、一方の外装フィルムを重ね合わせ、一方の外装フィルムおよび他方の外装フィルムの外周縁部における３辺（正極電極端子および負極電極端子が突出する２辺を含む。）に沿って熱融着することにより、幅が１０ｍｍの接合部を形成した。
そして、一方の外装フィルムと他方の外装フィルムとの間に、電解液を注入すると共に、一方の外装フィルムおよび他方の外装フィルムの外周縁部における未接合の一辺に沿って熱融着することにより、幅が１０ｍｍの接合部を形成して外装容器を作製し、以て、リチウムイオンキャパシタを製造した。
【００４６】
〈実施例３〉
保護膜形成用の材料として、スチレン−ブタジエン（ＳＢＲ）分散液の代わりにブチルゴム分散液を用いたこと以外は、実施例１と同様にリチウムイオンキャパシタを作成した。
【００４７】
〈実施例４〉
保護膜形成用の材料として、スチレン−ブタジエン（ＳＢＲ）分散液の代わりにブチルゴム分散液を用いたこと以外は、実施例２と同様にリチウムイオンキャパシタを作成した。
【００４８】
〈比較例１〉
保護膜を形成しなかったこと以外は、実施例１と同様にリチウムイオンキャパシタを作成した。
【００４９】
〔交流内部抵抗測定〕
作製したリチウムイオンキャパシタの各々について、日置電機社製「ＡＣミリオームハイテスタ３５６０」を用い、２５℃±５℃の環境下における１ＫＨｚの交流内部抵抗を測定した。次いで、各リチウムイオンキャパシタをアルミ製の冶具に貼り付けることによって固定し、その長軸方向、短軸方向、上下方向の各軸に対して、加速度７ｇｎ、周波数２０〜２００Ｈｚの対数掃引の正弦波振動を、周期１５分間で各軸３時間ずつ作用させた後、日置電機社製「ＡＣミリオームハイテスタ３５６０」を用い、２５℃±５℃の環境下における１ＫＨｚの交流内部抵抗を測定した。結果を表１に示す。
【００５０】
【表１】
0005667537.tif 000002
【００５１】
表１の結果から明らかなように、実施例１〜４に係るリチウムイオンキャパシタによれば、リード部に保護膜が形成されているため、キャパシタ全体に振動が生じても、内部抵抗の上昇を抑制することができるが確認された。
これに対して、比較例１に係るリチウムイオンキャパシタにおいては、リード部に保護膜が形成されていないため、キャパシタ全体に振動が生じることにより、内部抵抗が大きく上昇した。
【符号の説明】
【００５２】
１０  電極ユニット
１１  正極電極シート
１１ａ  正極集電体
１１ｂ  電極層
１２  負極電極シート
１２ａ  負極集電体
１２ｂ  電極層
１３  セパレータ
１５  リチウムイオン供給源
１６  リチウム極集電体
２０  外装容器
２１，２２  外装フィルム
２３  接合部
３０  正極電極端子
３１  リード部
３１ａ  屈曲部分
３１ｂ  接続部分
３２  保護膜
３５  負極電極端子
３６  リード部
３６ａ  屈曲部分
３６ｂ  接続部分
３７  保護膜
Ｂ  境界
【図１】
0005667537.tif 000003
【図２】
0005667537.tif 000004
【図３】
0005667537.tif 000005
【図４】
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