(57)【要約】  第１電極と第２電極と前記第１電極と前記第２電極とを電気的に絶縁するセパレータとを有する電極群と、電解質と、前記電極群と前記電解質とを収容し、開口部を有するケースと、前記ケースの開口部を封口する封口板とを具備し、前記封口板がガス抜き弁を有しており、前記ガス抜き弁が円形の易破断部を有しており、前記易破断部が直線状の第１溝部、第２溝部および第３溝部を有しており、前記第１溝部、前記第２溝部および前記第３溝部のそれぞれの一方の端部が、前記易破断部の中心で交わっている、蓄電デバイス。
2015156276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極とを電気的に絶縁するセパレータとを有する電極群と、
電解質と、
前記電極群と前記電解質とを収容し、開口部を有するケースと、
前記ケースの開口部を封口する封口板と、を具備し、
前記第１電極は、シート状の第１集電体と、前記第１集電体に担持された第１活物質とを含んでおり、
前記第２電極は、シート状の第２集電体と、前記第２集電体に担持された第２活物質とを含んでおり、
前記第１電極と、前記第２電極とは、前記セパレータを間に挟んだ状態で交互に積層されており、
前記封口板が、前記ケース内の圧力が基準圧力に達したときに前記ケース内のガスを外部に放出するガス抜き弁を有しており、
前記ガス抜き弁が、円形の易破断部を有しており、
前記易破断部が、直線状の第１溝部、第２溝部および第３溝部を有しており、
前記第１溝部、前記第２溝部および前記第３溝部のそれぞれの一方の端部が、前記易破断部の中心で交わっている、蓄電デバイス。
【請求項２】
前記第１溝部の長さＬ１、前記第２溝部の長さＬ２および前記第３溝部の長さＬ３と、前記易破断部の半径Ｒ１との比Ｌ１／Ｒ１、Ｌ２／Ｒ１およびＬ３／Ｒ１が、それぞれ、０．９８〜１．０２である、請求項１に記載の蓄電デバイス。
【請求項３】
前記第１溝部における前記易破断部の残肉厚Ｄ１と前記第２溝部における前記易破断部の残肉厚Ｄ２との比Ｄ１／Ｄ２、前記第２溝部における前記易破断部の残肉厚Ｄ２と前記第３溝部における前記易破断部の残肉厚Ｄ３との比Ｄ２／Ｄ３、および前記第３溝部における前記易破断部の残肉厚Ｄ３と前記第１溝部における前記易破断部の残肉厚Ｄ１との比Ｄ３／Ｄ１が、それぞれ、０．９８〜１．０２である、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】
前記第１溝部と前記第２溝部とが成す鈍角θ１、前記第２溝部と前記第３溝部とが成す鈍角θ２、および前記第３溝部と前記第１溝部とが成す鈍角θ３は、それぞれ、（１２０×０．９８）°〜（１２０×１．０２）°であり、前記θ１と前記θ２と前記θ３の和が３６０°である、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の蓄電デバイス。
【請求項５】
前記封口板が、互いに平行な一対の長辺と、互いに平行な一対の短辺とを有しており、  前記第１溝部、前記第２溝部および前記第３溝部のうちのいずれかの溝部が、前記一対の長辺と平行であり、かつ前記一対の長辺の間の中央に位置している、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の蓄電デバイス。
【請求項６】
前記ガス抜き弁が、前記易破断部が破断したときに、その破断が前記易破断部の周囲に伝播するのを防止するための破断伝播防止部を、前記易破断部の周囲に有している、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の蓄電デバイス。
【請求項７】
前記封口板が、互いに平行な一対の長辺と、互いに平行な一対の短辺とを有しており、かつ前記ケースの前記開口部を封口した後に前記電解質を前記ケースの内部に注入するための円形の注入孔を有しており、
前記易破断部の中心が、前記封口板の前記一対の長辺の間の中央に位置し、かつ前記一対の短辺の間の中央に位置しており、
前記破断伝播防止部と前記注液孔との間の最短距離ＬＳと、前記封口板の厚みＤＳとの比ＬＳ／ＤＳが、５〜１２である、請求項６に記載の蓄電デバイス。
【請求項８】
前記電解質が、リチウムイオンとアニオンとの塩を含み、
前記第１活物質と前記第２活物質の一方が、前記リチウムイオンを吸蔵および放出する第１物質であり、他方が、前記アニオンを吸着および脱着する第２物質である、請求項１〜請求項７のいずれか１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、第１電極、第２電極およびこれらの間に介在するセパレータを具備する電極群を含む蓄電デバイスに関し、特に、電極群を収容するケースの内圧が異常に上昇したときにケースの内圧を低下させるための技術の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯情報端末、電動車両、家庭用電力貯蔵装置などに用いられる蓄電デバイスの開発が進んでいる。蓄電デバイスの中でも、キャパシタと非水電解質二次電池の研究が盛んであり、特に、高容量化、高エネルギ密度化が期待でき、かつ安全性の高い蓄電デバイスとして、リチウムイオンキャパシタの開発に期待が寄せられている。【０００３】
これらの蓄電デバイスは、第１電極、第２電極およびこれらの間に介在するセパレータを具備する電極群と、電解質とを具備する。各電極は、集電体（電極芯材）と、集電体に担持された活物質とを含んでいる。蓄電デバイスが角形のケースを有する場合には、そのケースの開口部を、少なくとも１つの電極の外部端子を有する封口板により封口することが一般的である（特許文献１〜３参照）。【０００４】
また、蓄電デバイスの体積エネルギ密度が高くなれば、それに伴って、蓄電デバイスの安全性を確保するための機構を備える必要性が高くなる。蓄電デバイスの安全性を確保するための機構の一つとして、ケースの内圧が異常に上昇したときに作動するガス抜き弁がある。ガス抜き弁が作動すると、ケース内部のガスが外部に放出されるので、ケース内圧を低下させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１０９２１９号公報
【特許文献２】特開２０１１−１８１４８５号公報
【特許文献３】特開２０１１−２０４４６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ガス抜き弁は、特に角形のケースを有する蓄電デバイス（以下、角形蓄電デバイスともいう）では、封口板に設けることが望ましい。角形蓄電デバイスは、円筒型のデバイスと比較すると、複数のデバイスを集合させ、互いに直列および／または並列に接続して使用するときに、ケース同士の隙間の体積を小さくできる点で有利である。しかしながら、ケースの側部にガス抜き弁を設けた角形蓄電デバイスを集合させて使用すると、そのガス抜き弁が他のデバイスにより塞がれてしまうことも考えられる。ガス抜き弁を封口板に設けることで、ガス抜き弁が他のデバイスなどで塞がれることが容易に防止でき、ガス抜き弁を常に有効に機能させることができる。【０００７】
ところが、角形蓄電デバイスに対しては、高エネルギー密度化とともに、配置の自由度を高めるために、コンパクト化、特に薄型化が求められている。その要求に応えるべく角形蓄電デバイスの厚みを小さくすると、ケース内の圧力分布が不均一になりやすくなる。このため、ガス抜き弁の作動圧のバラツキを小さくしないと、ガス抜き弁が安定して作動しなくなる。なお、ガス抜き弁の作動圧とは、ガス抜き弁が作動するときに実際にガス抜き弁または封口板に印加される圧力である。ガス抜き弁の作動圧は、例えば、蓄電デバイスのケース内の平均的な圧力とは異なる場合が多い。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一局面は、第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極とを電気的に絶縁するセパレータとを有する電極群と、
電解質と、
前記電極群と前記電解質とを収容し、開口部を有するケースと、
前記ケースの開口部を封口する封口板と、を具備し、
前記第１電極は、シート状の第１集電体と、前記第１集電体に担持された第１活物質とを含んでおり、
前記第２電極は、シート状の第２集電体と、前記第２集電体に担持された第２活物質とを含んでおり、
前記第１電極と、前記第２電極とは、前記セパレータを間に挟んだ状態で交互に積層されており、
前記封口板が、前記ケース内のガスより受ける圧力が基準圧力に達したときに前記ケース内のガスを外部に放出するガス抜き弁を有しており、
前記ガス抜き弁が、円形で薄肉の易破断部を有しており、前記易破断部が、直線状の第１溝部、第２溝部および第３溝部を有しており、
前記第１溝部、前記第２溝部および前記第３溝部のそれぞれの一方の端部が、前記易破断部の中心で交わっている、蓄電デバイスに関する。
【発明の効果】
【０００９】
上記によれば、ガス抜き弁の作動圧のバラツキを抑えることができる。これにより、ガス抜き弁を適時に作動させることが可能となり、蓄電デバイスの安全性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る蓄電デバイスの外観を示す斜視図である。
【図２】蓄電デバイスを正面から見たときの内部構造を示す一部断面図である。
【図３Ａ】図２のIIIＡ線による一部矢視断面図である。
【図３Ｂ】図２のIIIＢ線による一部矢視断面図である。
【図４】蓄電デバイスのケースの開口部を封口する封口板の上面図である。
【図５】ガス抜き弁の詳細構成を示す封口板の一部断面図である。
【図６】第１集電体の骨格の一部の構造の一例を示す模式図である。
【図７】第１集電体に電極合剤を充填した状態を示す断面模式図である。
【図８】従来のガス抜き弁の問題点を示す、封口板の一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［発明の実施形態の概要］
本発明の一態様に係る蓄電デバイスは、複数の第１電極と、複数の第２電極と、複数の第１電極と複数の第２電極とを電気的に絶縁する１または複数のセパレータとを有する電極群と、電解質と、電極群と電解質とを収容し、開口部を有するケースと、ケースの開口部を封口する封口板とを具備している。第１電極は、シート状の第１集電体と、第１集電体に担持された第１活物質とを含んでいる。一方、第２電極は、シート状の第２集電体と、第２集電体に担持された第２活物質とを含んでいる。第１電極と、第２電極とは、セパレータを間に挟んで交互に積層されている。
【００１２】
封口板は、ケース内のガスより受ける圧力が基準圧力に達したときにケース内のガスを外部に放出するためのガス抜き弁を有している。ここで、ガス抜き弁は、円形の易破断部を有しており、その易破断部が、直線状の第１溝部、第２溝部および第３溝部を有している。第１溝部、第２溝部および第３溝部のそれぞれの一方の端部は、易破断部の中心で交わっている（図４、図５参照）。言い換えると、第１溝部、第２溝部および第３溝部のそれぞれの一方の端部は、易破断部の中心にある。
また、易破断部は薄肉であることが好ましい。つまり、易破断部の厚みＤＴ（図５参照）はその周囲の部分の厚み（封口板の厚みＤＳ）以上であってもよいが、易破断部の厚みＤＴは、その周囲の部分の厚み（封口板の厚みＤＳ）よりも小さいことが好ましい。例えば、１＞ＤＴ／ＤＳ≧０．２であるのが好ましく、０．８≧ＤＴ／ＤＳ≧０．４であるのがより好ましい。
【００１３】
なお、本実施形態は、第１溝部と第２溝部とが成す角、第２溝部と第３溝部とが成す角、および第３溝部と第１溝部とが成す角のうちのいずれかが、１８０°となる場合を含んでいる。
【００１４】
本形態のガス抜き弁においては、易破断部に複数の溝部が形成されることで、その部分で易破断部が更に薄くなっている。そして、複数の溝部はそれぞれが直線状であり、易破断部にＹ字を形成するように配置されている。易破断部および複数の溝部は、封口板に、例えば刻印を使用して形成することができる。あるいは、易破断部と複数の溝部とを有する部材を用意し、その部材の周縁部を、封口板に設けた貫通孔の開口端部と接合（または溶接）することで、封口板にガス抜き弁を設けてもよい。
【００１５】
封口板に易破断部を設け、その易破断部に、Ｙ字状の複数の溝部を設けることで、その部分の残肉厚がより小さくなる。これにより、ケース内圧が異常に上昇したときに、易破断部が例えば複数の溝部を起点に容易に破断する。したがって、ケースの内部のガスを外部に放出して、ケース内圧を速やかに低下させることができる。
【００１６】
上述した通り、本形態のガス抜き弁では、溝部を封口板にそのまま形成するのではなく、封口板に適切な厚みの円形の易破断部を形成している。そして、その易破断部に、複数の溝部を、Ｙ字を成すように形成している。これにより、封口板の厚みを、封口板としての十分な強度を確保できる厚みに設定することができる。そして、ガス抜き弁を、所望の作動圧で作動させるように、易破断部の厚みと、複数の溝部の深さ（または易破断部の残肉厚）とを適切に設定することができる。ここで、作動圧とは、ガス抜き弁の易破断部が複数の溝部を起点に破断するときに実際に易破断部が受ける圧力である。
【００１７】
封口板の十分な強度を得るために、その平均的な厚みを大きくすると、単に適切な深さの溝部を封口板に形成するだけでは、ガス抜き弁の作動圧を安定化させることは困難である。つまり、図８に示すように、封口板１２０において、溝部１２１の部分の残肉厚Ｄ１１と、その周囲の部分の肉厚（封口板の平均的な厚み）Ｄ１２との差（Ｄ１２−Ｄ１１）が大きいと、封口板１２０の溝１２１の部分が破断するときの圧力のぶれ（作動圧のバラツキ）が大きくなる。また、溝１２１の周囲の部分の肉厚Ｄ１２が大きいと、たとえ封口板１２０が溝１２１の部分で破断しても、それにより形成される開口の面積は小さくなり、速やかにケース内圧を下げることが困難となる。
【００１８】
本形態では、易破断部とＹ字状の溝部とを、例えば刻印を使用して形成することで、１回のプレス作業で、易破断部と複数の溝部とを同時に形成することが可能である。また、易破断部の厚みと、溝部の残肉厚とを精密に制御することも容易である。そして、複数の溝部がＹ字を形成するように配されることで、ケース内圧が異常に上昇したときに、いずれかの溝部を起点に所望の作動圧で易破断部を確実に破断させることができる。また、易破断部の破断により形成される開口の面積を大きくすることも容易である。これにより、ケース内圧を確実、かつ速やかに低下させることができる。
【００１９】
溝部を４本以上設けた場合には、いずれかの溝部を起点に所望の作動圧で易破断部を確実に破断させることはさらに容易である。しかしながら、易破断部の溝部が多いほど、易破断部がより小さな領域に分けられる可能性がある。そのため、ガス抜き弁が実際に作動するときに、十分な面積で易破断部を開口させることができずに、速やかにケース内圧を低下させられないことがある。易破断部がＹ字状に配された３本の溝部を有することで、ケース内圧を確実、かつ速やかに低下させることができる。
【００２０】
易破断部の厚みＤＴは、封口板の材質に応じて設定することができる。例えば封口板が、アルミニウムもしくはアルミニウム合金（例えば、国際アルミニウム合金名の３０００番台、または５０００番台の合金）である場合、またはアルミニウムもしくはアルミニウム合金を含む場合には、易破断部の厚みＤＴは、５０〜２５０μｍであることが好ましい。例えば、蓄電デバイスの定格容量が５００〜１０００ｍＡｈ未満であれば、易破断部の半径Ｒ１は２〜４ｍｍであることが好ましく、蓄電デバイスの定格容量が１０００〜３０００ｍＡｈであれば、易破断部の半径は３〜６ｍｍであることが好ましい。
【００２１】
このとき、第１溝部の長さＬ１、第２溝部の長さＬ２および第３溝部の長さＬ３と、円形の易破断部の半径Ｒ１との比Ｌ１／Ｒ１、Ｌ２／Ｒ１およびＬ３／Ｒ１が、それぞれ、０．９８〜１．０２であることが好ましい。これにより、ガス抜き弁の作動圧のバラツキを抑えることができる。
また、複数の溝部の他端部がそれぞれ円形の易破断部の外縁にまで達していることが好ましい。これにより、ガス抜き弁の作動圧のバラツキを抑えることができるとともに、易破断部の破断により形成される開口の面積を十分なものとすることが容易となる。なお、長さＬ１、Ｌ２、Ｌ３と半径Ｒ１は、いずれも、封口板を上方から見たときの投影図における長さである。
なお、比Ｌ１／Ｒ１、Ｌ２／Ｒ１およびＬ３／Ｒ１が、それぞれ、０．９８〜１．０２を満たす限りにおいて、上記の複数の溝部の一端部が中心からずれることは許容される。しかし、すべての溝部の一端部は円形の易破断部の中心に一致していることが好ましい。
【００２２】
また、第１溝部における易破断部の残肉厚Ｄ１と第２溝部における易破断部の残肉厚Ｄ２との比Ｄ１／Ｄ２、第２溝部における易破断部の残肉厚Ｄ２と第３溝部における易破断部の残肉厚Ｄ３との比Ｄ２／Ｄ３、および第３溝部における易破断部の残肉厚Ｄ３と第１溝部における易破断部の残肉厚Ｄ１との比Ｄ３／Ｄ１が、それぞれ、０．９８〜１．０２であることが好ましい。つまり、複数の溝部は、互いの深さが等しい、またはほぼ等しいことが好ましい。これにより、ガス抜き弁の作動圧のバラツキを有効に抑えることができる。同じ理由で、それぞれの溝部の深さは、その溝が延びる方向において、できるだけ均一であることが好ましい。さらに、同じ理由で、第１溝部と第２溝部とが成す鈍角θ１、第２溝部と第３溝部とが成す鈍角θ２、および第３溝部と第１溝部とが成す鈍角θ３は、それぞれ（１２０×０．９８）°〜（１２０×１．０２）°であることが好ましい。ただし、θ１とθ２とθ３の和は、３６０°である（θ１＋θ２＋θ３＝３６０°）。
【００２３】
ここで、封口板が、互いに平行な一対の長辺と、互いに平行な一対の短辺とを有しているときには、第１溝部、第２溝部および第３溝部のうちのいずれかの溝部が、一対の長辺と平行であり、かつ一対の長辺の間の中央に位置していることが好ましい。この構成により、例えば縦横比α１が５〜１５であるような扁平な電池ケースにおいても、少なくとも封口板の長辺と平行に配置された溝部（例えば第１溝部）を所望の作動圧で安定的に破断させることが容易となる。扁平角型の蓄電デバイスにおいては、ケースの内部のガスから受ける圧力により、封口板の長辺と平行に配置された溝部（例えば第１溝部）に沿って、最大の応力が発生するからである。これにより、扁平角型の蓄電デバイスにおいても、ガス抜き弁の作動圧のバラツキを小さくすることができる。ただし、α１は、電池を真上から見たときの縦横比であり、封口板の一対の長辺間の距離Ｗ１に対する一対の短辺間の距離Ｗ２の比、Ｗ２／Ｗ１である。
【００２４】
さらに、本形態の蓄電デバイスにおいては、ガス抜き弁が、易破断部が例えば第１溝部、第２溝部、および第３溝部を起点として破断したときに、その破断が易破断部周囲に伝播するのを防止するための破断伝播防止部を易破断部の周囲に有していることが好ましい。これにより、第１溝部、第２溝部、および第３溝部を起点とする易破断部の破断が易破断部の内部で留まるために、ガス抜き弁の作動を安定的にすることができる。破断伝播防止部は環状の溝や直線状の溝により構成することができる。
【００２５】
また、封口板が、ケースの開口部を封口した後に電解質をケースの内部に注入するための円形の注入孔を有している場合には、易破断部の中心が、封口板の上記一対の長辺の間の中央に位置し、かつ上記一対の短辺の間の中央に位置し、破断伝播防止部と注液孔との間の最短距離ＬＳと、封口板の厚みＤＳとの比ＬＳ／ＤＳが、５〜１２であることが好ましい。なお、最短距離ＬＳと厚みＤＳとの比ＬＳ／ＤＳを評価するときには、厚みＤＳは、破断伝播防止部と注液孔との間における封口板の平均的な厚みとすることができる。
【００２６】
易破断部の中心を、封口板の一対の長辺および一対の短辺の間の中央に位置させることで、ケース内圧の上昇に応じて、ガス抜き弁を適切に作動させることができる。しかしながら、封口板に注液孔を設け、ケースの開口部を封口板により封口した後にケースの内部に電解質を注入する場合には、注液孔もまた、封口板の中央にできるだけ近い位置に設けることが好ましい。これにより、電極群への良好な液回りを得ることができる。したがって、このような場合には、封口板の中央に設けたガス抜き弁と、注液孔とを可能な限り近接させて設けることが好ましい。
【００２７】
しかしながら、注液孔とガス抜き弁とが余りにも接近していると、注液孔の存在により、ガス抜き弁の作動圧が不安定になることも考えられる。一方、比ＬＳ／ＤＳが上記の範囲内となるように破断伝播防止部と注液孔との間の最短距離ＬＳと封口板の厚みＤＳとを設定することで、ケース内圧の上昇に応じて、ガス抜き弁を適切に作動させることができる。そして、電解質を電極群に含浸させるときに電極群に均一に電解質を含浸させることができる。
【００２８】
また、リチウムイオンキャパシタとしての蓄電デバイスの一実施形態において、電解質は、リチウムイオンとアニオンとの塩を含み、第１活物質と第２活物質の一方は、リチウムイオンを吸蔵および放出する第１物質（負極活物質）であり、他方は、アニオンを吸着および脱着する第２物質（正極活物質）である。第１物質は、ファラデー反応によりリチウムイオンを吸蔵および放出する。第１物質は、例えば、黒鉛などの炭素物質や、Ｓｉ、ＳｉＯ、Ｓｎ、ＳｎＯなどの合金系活物質である。一方、第２物質は、非ファラデー反応によりアニオンを吸着および脱着する。第２物質は、例えば、活性炭、カーボンナノチューブなどの炭素物質である。なお、第２物質（正極活物質）は、ファラデー反応が起こる材料であってもよい。このような材料としては、酸化マンガン、酸化ルテニウム、酸化ニッケルなどの金属酸化物や、ポリアセン、ポリアニリン、ポリチオール、ポリチオフェンなどの導電性高分子が挙げられる。第１物質および第２物質の両方でファラデー反応が起こるキャパシタはレドックスキャパシタと称される。
【００２９】
ここで、第１集電体は、第１金属多孔体を含んでいることが好ましい。例えば第１電極がリチウムイオンキャパシタの正極であれば、第１集電体には、アルミニウムを含む金属多孔体を使用するのが好ましい。第１電極がリチウムイオンキャパシタの負極であれば、第１集電体には、銅を含む金属多孔体を使用するのが好ましい。
【００３０】
蓄電デバイスの容量を増大させるためには、集電体の単位面積当りに担持される活物質量を極力多くすることが望まれる。ところが、従来の金属箔の集電体に多量の活物質を担持させると、活物質層が分厚くなり、活物質と集電体との平均距離が大きくなる。その結果、電極の集電性が低下するとともに、活物質と電解質との接触が制限され、充放電特性が損なわれやすくなる。
【００３１】
そこで、連通孔を有する気孔率の高い金属多孔体を集電体として用いることが好ましい。金属多孔体は、例えば、発泡ウレタンなどの連通孔を有する発泡樹脂の骨格表面に金属層を形成した後、発泡樹脂を熱分解し、さらに金属を還元処理することによって製造される。
【００３２】
また、複数の第１集電体は、それぞれ、隣接する他の第１集電体と電気的に接続するためのタブ状の第１接続部を有しているのが好ましい。そして、複数の第１集電体の第１接続部は、電極群の積層方向に沿って重なるように配されており、かつ第１締結部材により互いに締結されているのが好ましい。
【００３３】
第２集電体にも、第２金属多孔体を含ませることができる。そして、複数の第２集電体にも、それぞれ、隣接する他の第２集電体と電気的に接続するためのタブ状の第２接続部を設けることができる。それらの第２接続部は、電極群の積層方向に沿って重なるように配することができ、かつ第２締結部材により互いに締結することができる。
【００３４】
第１金属多孔体および第２金属多孔体は、活物質を担持させるべき表面積（以下、有効表面積ともいう）が単なる金属箔などよりも大きくなるような孔構造を有するものであればよい。そのような観点から、第１金属多孔体および第２金属多孔体としては、後で説明するセルメット（住友電気工業株式会社の登録商標）、アルミセルメット（住友電気工業株式会社の登録商標）などの三次元網目状で中空の骨格を有する金属多孔体が、単位体積当たりの有効表面積を顕著に大きくできるので、最も好ましい。その他に、第１金属多孔体および第２金属多孔体としては、不織布、パンチングメタル、エキスパンドメタルなどを使用することができる。なお、不織布、セルメット、アルミセルメットは、三次元構造の多孔体であり、パンチングメタル、エキスパンドメタルは、二次元構造の多孔体である。
【００３５】
上述したような金属多孔体は、表面積が大きいため、多くの活物質を担持することができる上、電解質を保持しやすいため、蓄電デバイス用の電極として適していると考えられる。金属多孔体を集電体として含む同極性の電極を複数使用する場合、同極性の集電体同士は並列に接続される。
【００３６】
［発明の実施形態の詳細］
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態の詳細について説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
図１に、本実施形態に係る蓄電デバイスの外観を斜視図により示す。図２は、その蓄電デバイスを正面から見たときの内部構造を示す一部断面図である。図３Ａおよび図３Ｂは、それぞれ、図２のIIIＡ線およびIIIＢ線による矢視断面図である。
【００３７】
図示例の蓄電デバイス１０は、例えば、リチウムイオンキャパシタであり、電極群１２と、電極群１２と電解質（図示せず）を収容するケース１４と、ケース１４の開口部を封口する封口板１６とを具備している。図示例では、ケース１４は角形である。本発明の実施形態は、図示例のような角形ケースに対して最も好適に適用することができる。
【００３８】
図３Ａおよび図３Ｂに示すように、電極群１２は、シート状の複数の第１電極１８と、シート状の複数の第２電極２０とを含んでいる。第１電極１８と第２電極２０とは、シート状のセパレータ２１を間に挟んだ状態で、交互に積層されている。第１電極１８は、第１集電体２２と、第１活物質とを含む。第２電極２０は、第２集電体２４と、第２活物質とを含む。
【００３９】
第１電極１８および第２電極２０の一方は正極であり、他方は負極である。正極は、正極集電体と正極活物質とを含む。負極は、負極集電体と負極活物質とを含む。したがって、第１集電体２２および第２集電体２４の一方は正極集電体であり、他方は負極集電体である。なお、図３Ａおよび図３Ｂでは、発明の理解を容易にするために、第１電極１８を正極、第２電極２０を負極として示す。すなわち、第１集電体２２は正極集電体であり、第２集電体２４は負極集電体である。また、図３Ａおよび図３Ｂでは、電極と集電体とを区別して示すことが困難であるため、同一要素により電極と集電体とを示す。
【００４０】
第１集電体２２（正極集電体）は、第１金属多孔体を含み、第２集電体２４（負極集電体）は、第２金属多孔体を含む。このとき、第１金属としては、アルミニウムまたはアルミニウム合金が好ましく、第２金属としては、銅または銅合金が好ましい。正極集電体の厚みは０．１〜１０ｍｍが好ましい。負極集電体の厚みは０．１〜１０ｍｍが好ましい。
【００４１】
アルミセルメット（住友電気工業株式会社の登録商標）は、気孔率が大きく（例えば９０％以上）、連続気孔を有し、かつ閉気孔をほとんど含まないため、第１集電体２２（正極集電体）として特に好ましい。また、第２集電体２４（負極集電体）として、同様の理由で、銅やニッケルのセルメット（住友電気工業株式会社の登録商標）が特に好ましい。セルメットもしくはアルミセルメットについては後で詳しく説明する。
【００４２】
第１集電体２２は、タブ状の第１接続部２６を有している。同様に、第２集電体２４にも、タブ状の第２接続部２８を設けることができる。各接続部は、集電体の本体と同じ材質で、本体と一体的に形成することが好ましい。複数の第１集電体２２の第１接続部２６の間には、第１導電性スペーサ３０が配されている。同様に、複数の第２集電体２４の第２接続部２８の間にも、第２導電性スペーサ３２を配することができる。
【００４３】
特に限定されないが、第１接続部２６の投影面積（第１集電体の主面に垂直な方向から見たときの面積）の第１集電体２２全体の投影面積に占める割合は、０．１〜１０％にすることができる。あるいは、蓄電デバイスの容量に応じて第１接続部２６の投影面積、または、第１集電体の本体と、第１接続部との境界線の長さを決めることもできる。その境界線は、例えば第１接続部が設けられている第１集電体の辺と同軸の直線である。第１接続部２６の形状は、特に限定されないが、角に丸みを有する方形とすることができる。
【００４４】
第１導電性スペーサ３０は、導体（例えば、金属、炭素材料）を含む板状の部材により形成することができる。ただし、第１導電性スペーサ３０は、第１接続部２６との密着性を高めるために、金属多孔体（第３金属多孔体）で形成するのが好ましく、特に第１集電体２２と同じ材料（例えばアルミセルメット）で形成するのが好ましい。同様に、第２導電性スペーサも、導体（例えば、金属、炭素材料）を含む板状の部材により形成することができる。そして、第２導電性スペーサ３２も、金属多孔体（第４金属多孔体）で形成するのが好ましく、特に第２集電体２４と同じ材料（例えば銅のセルメット）で形成するのが好ましい。
【００４５】
セパレータ２１は、第１電極１８（正極）を収納できるように、袋状であることが好ましい。袋状のセパレータ２１は、例えば、長方形のセパレータ２１を長手方向の中央線により折り畳み、開口部以外の縁部を互いに糊付け（または溶着）することで形成することができる。
【００４６】
第１電極１８の第１接続部２６には、例えばリベットである第１締結部材３４を挿通するための貫通孔３６を設けることができる。貫通孔３６は適宜の個数を設けることができる。第１接続部２６は、第１集電体２２の当該第１接続部２６が形成されている辺の一方側寄りに形成される。第２電極２０の第２接続部２８にも、同様に、リベットである第２締結部材３８を挿通するための貫通孔３６を設けることができる。第２接続部２８は、第２集電体２４の当該第２接続部２８が形成されている辺の他方側寄りに形成される。第１導電性スペーサ３０にも、第１接続部２６の貫通孔３６と重なる位置に、第１締結部材３４を挿通するための貫通孔３７を設けることができる。第２導電性スペーサ３２にも、第２接続部２８の貫通孔３６と重なる位置に、第２締結部材３８を挿通するための貫通孔３７を設けることができる。第１締結部材３４により、第１リード６２の一端部が、第１接続部２６の１つと接触するように、電極群１２に取り付けられている。第２締結部材３８により、第２リード６４の一端部が、第２接続部２８の１つと接触するように、電極群１２に取り付けられている。
【００４７】
これにより、第１電極１８と第２電極２０とを重ねたときに、第１接続部２６と第２接続部２８とが互いにほぼ対象な位置に配置される。なお、第２電極２０が負極であれば、第２電極２０（第２集電体２４）の本体の外形は、袋状のセパレータ２１の外形とほぼ同じ大きさに形成される。つまり、負極の外形は、正極の外形よりも大きくされる。これにより、正極の全体を、セパレータを介して負極と対向させることができる。
【００４８】
第１締結部材３４を第１集電体２２と同じ導電性材料で形成することが好ましい。第１締結部材３４の耐食性が高くなるからである。同様に、第２締結部材３８も、第２集電体２４と同じ導電性材料で形成することが好ましい。
【００４９】
複数の第１電極１８の第１接続部２６は、電極群１２の積層方向に沿って重なるように配されるため、それらの貫通孔３６も一直線上に並んでいる。また、第１導電性スペーサ３０も、貫通孔３７が、対応する貫通孔３６と一直線上に並ぶように配置される。一直線上に並んだ貫通孔３６、３７に第１締結部材３４を挿通し、第１締結部材３４の端部（頭部）を第１接続部２６等にかしめることにより、複数の第１接続部２６が互いに締結される。同様に、複数の第２接続部２８も、一直線上に並んだ貫通孔３６、３７に挿通される第２締結部材３８により互いに締結される。
【００５０】
封口板１６は、複数の第１電極１８と電気的に接続された第１外部端子４０と、複数の第２電極２０と電気的に接続された第２外部端子４２とを有している。封口板１６の中央部には、ガス抜き弁４４が設けられるとともに、その第１外部端子４０寄りの位置に、注液孔４６（図４参照）を塞ぐ液栓４８が取り付けられている。
【００５１】
図４は封口板の上面図である。図５はガス抜き弁の詳細構成を封口板の一部断面図である。封口板１６は、一対の長辺Ｈ１と、一対の短辺Ｈ２とを有する、角が丸められた長方形形状である。ガス抜き弁４４は、円形の易破断部６６と、易破断部６６に形成された、直線状の第１溝部６８Ａ、第２溝部６８Ｂおよび第３溝部６８Ｃとを有している。第１溝部６８Ａ、第２溝部６８Ｂおよび第３溝部６８Ｃの一端部は、易破断部６６の中心で交わっている。
【００５２】
また、封口板１６には、円形の易破断部６６の周縁部に沿って環状の溝である破断伝播防止部６５が形成されている。第１溝部６８Ａ、第２溝部６８Ｂおよび第３溝部６８Ｃの他端部は、破断伝播防止部６５まで達している。したがって、第１溝部６８Ａ、第２溝部６８Ｂおよび第３溝部６８Ｃの長さＬ１、Ｌ２、Ｌ３（封口板１６の面方向に沿った長さ）は、それぞれ、易破断部６６の半径Ｒ１と等しいかほぼ等しくなっている。換言すれば、比Ｌ１／Ｒ１、Ｌ２／Ｒ１およびＬ３／Ｒ１は、それぞれ、０．９８〜１．０２の範囲内の値となっている。
【００５３】
また、第１溝部と第２溝部とが成す鈍角θ１、第２溝部と第３溝部とが成す鈍角θ２、第３溝部と第１溝部とが成す鈍角θ３は、それぞれ（１２０×０．９８）°〜（１２０×１．０２）°の範囲内の角度（１１７．６°〜１２２．４°の範囲内の角度）になっている。ただし、θ１とθ２とθ３の和は３６０°である（θ１＋θ２＋θ３＝３６０°）。刻印などを使用して、複数の溝部、易破断部６６および破断伝播防止部６５を封口板１６に形成する場合には、図５に示すように、易破断部はドーム状に盛り上げることが好ましい。
【００５４】
易破断部６６の中心は、一対の長辺Ｈ１の間の中央、かつ一対の短辺Ｈ２の間の中央に位置している。つまり、ガス抜き弁４４は、封口板１６の中央部に位置している。ガス抜き弁４４を封口板１６の中央部に設けることで、ケース内圧の上昇を正確に検知して、ガス抜き弁４４を作動させることができる。
【００５５】
易破断部６６の厚みＤＴは、ガス抜き弁４４の作動圧と封口板の材料に応じて設定することができる。例えば、作動圧が、０．１ＭＰａ〜５ＭＰａであり、封口板が、アルミニウムもしくはアルミニウム合金（例えば、国際アルミニウム合金名の３０００番台、または５０００番台の合金）である場合、またはアルミニウムもしくはアルミニウム合金を含む場合には、易破断部６６の厚みＤＴは５０〜２５０μｍであることが好ましい。そして、易破断部の半径Ｒ１は、蓄電デバイスの定格容量が５００〜１０００ｍＡｈ未満であれば、２〜４ｍｍであることが好ましく、蓄電デバイスの定格容量が１０００〜３０００ｍＡｈであれば、３〜６ｍｍであることが好ましい。
【００５６】
第１溝部６８Ａにおける易破断部６６の残肉厚Ｄ１と第２溝部６８Ｂにおける易破断部６６の残肉厚Ｄ２との比Ｄ１／Ｄ２と、第２溝部６８Ｂにおける易破断部の残肉厚Ｄ２と第３溝部６８Ｃにおける易破断部の残肉厚Ｄ３との比Ｄ２／Ｄ３と、第３溝部６８Ｃにおける易破断部の残肉厚Ｄ３と第１溝部６８Ａにおける易破断部の残肉厚Ｄ１との比Ｄ３／Ｄ１は、それぞれ０．９８〜１．０２の範囲内の値となっている。つまり、第１溝部６８Ａにおける易破断部６６の残肉厚Ｄ１と、第２溝部６８Ｂにおける易破断部の残肉厚Ｄ２と、第３溝部６８Ｃにおける易破断部の残肉厚Ｄ３とは、等しいか、ほぼ等しい。
【００５７】
溝部の残肉厚Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３は、封口板の材料に応じて設定することができる。例えば封口板が、アルミニウムもしくはアルミニウム合金である場合、またはアルミニウムもしくはアルミニウム合金を含む場合には、溝部の残肉厚Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３は、それぞれ１０〜１００μｍであることが好ましい。また、破断伝播防止部６５における封口板の残肉厚Ｄ４は、残肉厚Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３のいずれよりも大きい（Ｄ４＞Ｄ１、Ｄ４＞Ｄ２、Ｄ４＞Ｄ３）。溝部の残肉厚Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３のいずれも破断伝播防止部の残肉厚Ｄ４よりも小さくすることによって、易破断部６６を各溝部に沿って破断伝播防止部６５よりも先に破断させることができる。また、易破断部６６の周囲に易破断部６６と隣接するように環状の溝である破断伝播防止部６５を設けることで、易破断部６６が各溝部に沿って破断したときに、破断伝播防止部６５を折り目として易破断部６６または封口板１６が折れ曲がり易くなる。これにより、易破断部６６の破断により形成される孔の有効開口面積を容易に大きくすることができる。したがって、ケース内部のガスを速やかに排出することができる。
【００５８】
上記の複数の溝部のうち、１つの溝部（図示例では第１溝部６８Ａ）は、封口板１６の一対の長辺Ｈ１と平行であり、かつ一対の長辺Ｈ１の間の中央に位置している。第１溝部６８Ａをそのような位置に形成することで、蓄電デバイスが扁平であり、ケース１４の縦横比α１：Ｗ２／Ｗ１が５〜１５であるような場合にも、少なくとも第１溝部６８Ａを所望の圧力で安定的に破断させることが容易となる。これにより、上記のような扁平なケース１４を有する蓄電デバイスにおいても、ガス抜き弁４４の作動圧のバラツキを十分に小さくすることができる。
【００５９】
さらに、封口板１６のガス抜き弁４４の近傍には、ケース１４の開口部を封口した後に、ケース１４の中に電解質を注入するための注液孔４６が形成されている。電解質をケース１４の内部に注入したときの液回りを良好にするために、注液孔４６を、封口板１６の中央部にできるだけ近い位置に設けることが好ましい。一方で、ケース内圧の上昇に応じてガス抜き弁（破断弁）を適時に作動させるためには、ガス抜き弁４４を封口板１６の中央部に配置することが望ましい。
【００６０】
また、ガス抜き弁４４の作動圧が不安定になることを防止するためには、注液孔４６とガス抜き弁４４との間に、ある程度の距離を設けることが好ましい。
以上の理由により、破断伝播防止部６５と注液孔４６との間の最短距離ＬＳと、封口板１６の厚みＤＳとの比ＬＳ／ＤＳは、５〜１２とすることが好ましい。なお、最短距離ＬＳと厚みＤＳとの比ＬＳ／ＤＳを評価するときには、厚みＤＳは、注液孔４６の周囲の凹部などを除いた、破断伝播防止部６５と注液孔４６との間における封口板１６の平均的な厚みとすることができる。
【００６１】
次に、第１集電体２２または第２集電体２４として用いられる金属多孔体について詳しく説明する。
金属多孔体は、三次元網目状で中空の骨格を有することが好ましい。骨格が内部に空洞を有することで、金属多孔体は、嵩高い三次元構造を有しながらも、極めて軽量である。
このような金属多孔体は、連続空隙を有する樹脂製の多孔体を、集電体を構成する金属でめっき処理し、さらに加熱処理などにより、内部の樹脂を分解または溶解させることにより形成できる。めっき処理により、三次元網目状の骨格が形成され、樹脂の分解や溶解により、骨格の内部を中空にすることができる。
【００６２】
樹脂製の多孔体としては、連続空隙を有する限り、特に制限されず、樹脂発泡体、樹脂製の不織布などが使用できる。加熱処理後、骨格内に残存した成分（樹脂、分解物、未反応モノマー、樹脂に含まれる添加剤など）を洗浄などにより除去してもよい。
【００６３】
樹脂製多孔体を構成する樹脂としては、熱硬化性ポリウレタン、メラミン樹脂などの熱硬化性樹脂；オレフィン樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）、熱可塑性ポリウレタンなどの熱可塑性樹脂などが挙げられる。樹脂発泡体を用いると、発泡体内部に形成された個々の空孔がセル状となる（ただし、樹脂の種類や発泡体の製造方法によっては個々の空孔がセル状にならないことはある）。そして、セルが連なって連通し、連続空隙が形成される。このような発泡体では、セル状の空孔が小さく、サイズがより均一となり易い。中でも熱硬化性ポリウレタンなどを用いると、空孔のサイズや形状がより均一になりやすい。
【００６４】
樹脂製多孔体の表面（連続空隙内の表面も含む）に、集電体として機能する金属層を形成できればよいので、めっき処理としては、公知のめっき処理方法、例えば、電解めっき法、溶融塩めっき法などを採用できる。めっき処理により、樹脂製多孔体の形状に応じた、三次元網目状の金属多孔体が形成される。なお、電解めっき法によりめっき処理を行う場合、電解めっきに先立って、導電性層を形成することが望ましい。導電性層は、樹脂製多孔体の表面に、無電解めっき、蒸着、スパッタリングなどの他、導電剤の塗布などにより形成してもよく、導電剤を含む分散液に樹脂製多孔体を浸漬することにより形成してもよい。
【００６５】
めっき処理後、加熱により樹脂製多孔体を除去することにより、金属多孔体の骨格の内部に空洞が形成されて中空となる。骨格内部の空洞の幅（後述する図７の空洞の幅ｗf）は、平均値で、例えば０．５〜５μｍ、好ましくは１〜４μｍまたは２〜３μｍである。
樹脂製多孔体は、必要に応じて、適宜電圧を印加しながら加熱処理を行うことにより除去できる。また、溶融塩めっき浴に、めっき処理した多孔体を浸漬し、電圧を印加しながら、加熱処理を行ってもよい。
【００６６】
金属多孔体は、樹脂製発泡体の形状に対応する三次元網目構造を有する。具体的には、集電体は、１つ１つがセル状の空孔を多数有しており、これらのセル状の空孔が互いに連なって連通した連続空隙を有する。隣り合うセル状の空孔の間には、開口（または窓）が形成される。この開口により、空孔が互いに連通した状態となることが好ましい。開口（または窓）の形状は特に制限されないが、例えば、略多角形（略三角形、略四角形、略五角形、および／または略六角形など）である。なお、略多角形とは、多角形、および多角形に類似の形状（例えば、多角形の角が丸まった形状、多角形の辺の一部または全部が曲線となった形状など）を含む意味で使用する。
【００６７】
金属多孔体の骨格の模式図を図６に示す。金属多孔体は、金属製骨格１０２に囲まれたセル状の空孔１０１を複数有し、互いに隣接する空孔１０１間には、略多角形の開口（または窓）１０３が形成されている。開口１０３により、隣接する空孔１０１間が連通し、これにより、集電体は、連続空隙を有する。金属製骨格１０２は、セル状の空孔を形作るとともに、空孔を連結させるように立体的に形成され、これにより、三次元網目状の構造が形成される。
【００６８】
金属多孔体は、気孔率が非常に高く、比表面積が大きい。つまり、空隙内の表面も含む広い面積に活物質を多く付着させることができる。また、多くの活物質を空隙内に充填しながらも、金属多孔体と活物質との接触面積が大きく、気孔率も大きくすることができるので、活物質を有効利用できる。リチウムイオンキャパシタや非水電解質二次電池の正極では、通常、導電助剤を添加することにより、導電性を高めている。一方、上記のような金属多孔体を正極集電体として用いることにより、導電助剤の添加量を少なくしても、高い導電性を確保し易い。よって、電池のレート特性やエネルギ密度（および容量）をより有効に高めることができる。
【００６９】
金属多孔体の比表面積（ＢＥＴ比表面積）は、例えば１００〜７００ｃｍ2／ｇ、好ましくは１５０〜６５０ｃｍ2／ｇ、さらに好ましくは２００〜６００ｃｍ2／ｇである。
【００７０】
金属多孔体の気孔率は、例えば、４０〜９９体積％、好ましくは６０〜９８体積％、さらに好ましくは８０〜９８体積％である。また、三次元網目構造における平均空孔径（互いに連通するセル状の空孔の平均径）は、例えば５０〜１０００μｍ、好ましくは１００〜９００μｍ、さらに好ましくは３５０〜９００μｍである。ただし、平均空孔径は、金属多孔体（または電極）の厚みよりも小さい。なお、圧延により、金属多孔体の骨格は変形して、気孔率および平均空孔径は変化する。上記気孔率および平均空孔径の範囲は、圧延前（合剤充填前）の金属多孔体の気孔率および平均空孔径である。
【００７１】
リチウムイオンキャパシタや非水電解質二次電池の正極集電体を構成する金属（上記のめっきされる金属）としては、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ニッケルおよびニッケル合金より選択される少なくとも一種が挙げられる。リチウムイオンキャパシタや非水電解質二次電池の負極集電体を構成する金属（上記のめっきされる金属）としては、銅、銅合金、ニッケルおよびニッケル合金より選択される少なくとも一種が挙げられる。電気二重層コンデンサの電極集電体にも、上記と同様の金属（例えば銅、銅合金）を用いることができる。
【００７２】
図７は、図６の金属多孔体の空隙に電極合剤を充填した状態を示す断面模式図である。
セル状の空孔１０１には、電極合剤１０４が充填され、金属製骨格１０２の表面に付着して、厚みｗmの電極合剤層を形成する。なお、金属多孔体の骨格１０２の内部は、幅ｗfの空洞１０２ａが形成されている。電極合剤１０４の充填後、セル状の空孔１０１内の電極合剤層の内側には、空隙が残存している。電極合剤を金属多孔体に充填した後、必要に応じて、金属多孔体を厚み方向に圧延することにより、電極が形成される。図７は、圧延前の状態を示す。圧延により得られる電極では、骨格１０２が厚み方向に少し押し潰された状態となり、空孔１０１内の電極合剤層の内側の空隙、および骨格１０２内の空洞が押し潰された状態となる。金属多孔体の圧延後も、電極合剤層の内側の空隙はある程度残存した状態となり、これにより、電極の気孔率を高めることができる。
【００７３】
正極または負極は、例えば、上記のようにして得られる金属多孔体の空隙に、電極合剤を充填し、必要に応じて、厚み方向に集電体を圧縮することにより形成される。電極合剤は、必須成分としての活物質を含み、任意成分としての導電助剤および／またはバインダを含んでもよい。
【００７４】
集電体のセル状の空孔内に、合剤を充填することにより形成される合剤層の厚みｗmは、例えば、１０〜５００μｍ、好ましくは４０〜２５０μｍ、さらに好ましくは１００〜２００μｍである。セル状の空孔内に形成される合剤層の内側に空隙を確保できるように、合剤層の厚みｗmは、セル状の空孔の平均空孔径の５〜４０％であることが好ましく、１０〜３０％であることがさらに好ましい。
【００７５】
非水電解質二次電池の正極活物質としては、アルカリ金属イオンを吸蔵および放出する物質を使用できる。このような物質としては、金属カルコゲン化合物（金属硫化物など）、金属酸化物、アルカリ金属含有遷移金属酸化物（リチウム含有遷移金属酸化物、ナトリウム含有遷移金属酸化物など）、アルカリ金属含有遷移金属リン酸塩（オリビン型構造を有するリン酸鉄など）などが挙げられる。これらの正極活物質は、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて使用できる。
【００７６】
リチウムイオンキャパシタや非水電解質二次電池の負極活物質としては、リチウムイオンなどのアルカリ金属イオンを吸蔵および放出する物質を使用できる。このような物質としては、例えば、炭素物質、スピネル型リチウムチタン酸化物、スピネル型ナトリウムチタン酸化物、ケイ素酸化物、ケイ素合金、錫酸化物、錫合金などが挙げられる。炭素物質としては、黒鉛、易黒鉛化性炭素（ソフトカーボン）、難黒鉛化性炭素（ハードカーボン）などが挙げられる。
【００７７】
リチウムイオンキャパシタの正極活物質としては、アニオンを吸着および脱着する第１炭素物質を使用できる。また、電気二重層キャパシタの一方の電極の活物質としては、有機カチオンを吸着および脱着する第２炭素物質を使用でき、他方の電極の活物質としては、アニオンを吸着および脱着する第３炭素物質を使用できる。第１〜第３炭素物質としては、例えば、活性炭、黒鉛、易黒鉛化性炭素（ソフトカーボン）、難黒鉛化性炭素（ハードカーボン）などの炭素物質が挙げられる。
【００７８】
導電助剤の種類は、特に制限されず、導電助剤としては、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラックなどのカーボンブラック；炭素繊維、金属繊維などの導電性繊維；カーボンナノチューブなどのナノカーボンなどが挙げられる。導電助剤の量は、特に限定されず、活物質１００質量部あたり、例えば０．１〜１５質量部、好ましくは０．５〜１０質量部である。
【００７９】
バインダの種類は特に制限されず、バインダとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂；ポリビニルクロリドなどの塩素含有ビニル樹脂；ポリオレフィン樹脂；スチレンブタジエンゴムなどのゴム状重合体；ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール；カルボキシメチルセルロースなどのセルロース誘導体（セルロースエーテルなど）、キサンタンガムなどの多糖類などを用いることができる。バインダの量は、特に限定されず、活物質１００質量部あたり、例えば、０．５〜１５質量部、好ましくは０．５〜１０質量部、さらに好ましくは０．７〜８質量部である。
【００８０】
第１電極１８極および第２電極２０の厚みは、それぞれ、０．２ｍｍ以上、好ましくは０．５ｍｍ以上、さらに好ましくは０．７ｍｍ以上である。また、第１電極１８極および第２電極２０の厚みは、それぞれ、５ｍｍ以下、好ましくは４．５ｍｍ以下、さらに好ましくは４ｍｍ以下または３ｍｍ以下である。
これらの下限値と上限値とは任意に組み合わせることができる。例えば、第１電極１８極および第２電極２０の厚みは、それぞれ、０．５〜４．５ｍｍまたは０．７〜４ｍｍとすることができる。
【００８１】
セパレータ２１は、イオン透過性を有し、第１電極１８極と第２電極２０との間に介在して、これらの短絡を防止する。セパレータ２１は、多孔質構造を有しており、多孔質構造の細孔内に電解質が保持されていることで、イオンはセパレータ２１を透過することができる。セパレータ２１としては、微多孔フィルム、不織布（紙も含む）などを使用できる。また、セパレータ２１の材質としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン；ポリエチレンレテフタレートなどのポリエステル；ポリアミド；ポリイミド；セルロース；ガラス繊維などを用いることができる。セパレータ２１の厚みは、例えば１０〜１００μｍ程度である。
【００８２】
リチウムイオンキャパシタの電解質は、リチウムイオンとアニオン（第１アニオン）との塩を含む。第１アニオンとしては、フッ素含有酸アニオン（ＰＦ6-、ＢＦ4-など）、塩素含有酸アニオン（ＣｌＯ4-）、ビス（オキサレート）ボレートアニオン（ＢＣ4Ｏ8-）、ビススルホニルアミドアニオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン（ＣＦ3ＳＯ3-）などが挙げられる。
【００８３】
電気二重層キャパシタの電解質は、有機カチオンとアニオン（第２アニオン）との塩を含む。有機カチオンとしては、テトラエチルアンモニウムイオン（ＴＥＡ+）、トリエチルモノメチルアンモニウムイオン（ＴＥＭＡ+）、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムイオン（ＥＭＩ+）、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルピロリジニウムイオン（ＭＰＰＹ+）などが挙げられる。また、第２アニオンとしては、第１アニオンと同様のものが挙げられる。
【００８４】
非水電解質二次電池の電解質は、アルカリ金属イオンとアニオン（第３アニオン）との塩を含む。例えば、リチウムイオン電池の電解質は、リチウムイオンとアニオン（第３アニオン）との塩を含む。また、ナトリウムイオン電池の電解質は、ナトリウムイオンとアニオン（第３アニオン）との塩を含む。第３アニオンとしては、第１アニオンと同様のものが挙げられる。
【００８５】
電解質は、上記の塩を溶解させる非イオン性溶媒または水を含んでもよく、上記の塩を含む溶融塩であってもよい。非イオン性溶媒としては、例えば、有機カーボネート、ラクトンなどの有機溶媒を用いることができる。電解質が溶融塩を含む場合、耐熱性の向上の観点からは、電解質の９０質量％以上が塩（アニオンとカチオンで構成されるイオン性物質）であることが好ましい。
【００８６】
溶融塩を構成するカチオンとしては、有機カチオンが好ましい。有機カチオンとしては、窒素含有カチオン；イオウ含有カチオン；リン含有カチオンなどが挙げられる。溶融塩を構成するアニオンとしては、ビススルホニルアミドアニオンが好ましい。ビススルホニルアミドアニオンの中でも、ビス（フルオロスルホニル）アミドアニオン（（Ｎ（ＳＯ2Ｆ）2-）（ＦＳＡ-：bis(fluorosulfonyl)amide anion)）；ビス（トリフルオロメチルスルホニル）アミドアニオン（Ｎ（ＳＯ2ＣＦ3）2-）（ＴＦＳＡ-：bis(trifluoromethylsulfonyl)amide anion）、（フルオロスルホニル）（トリフルオロメチルスルホニル）アミドアニオン（Ｎ（ＳＯ2Ｆ）（ＳＯ2ＣＦ3）-）（(fluorosulfonyl)(trifluoromethylsulfonyl)amide anion）などが好ましい。
【００８７】
窒素含有カチオンとしては、例えば、第４級アンモニウムカチオン、ピロリジニウムカチオン、ピリジニウムカチオン、イミダゾリウムカチオンなどが挙げられる。
【００８８】
第４級アンモニウムカチオンとしては、テトラメチルアンモニウムカチオン、エチルトリメチルアンモニウムカチオン、ヘキシルトリメチルアンモニウムカチオン、テトラエチルアンモニウムカチオン（ＴＥＡ+：tetraethylammonium cation）、トリエチルメチルアンモニウムカチオン（ＴＥＭＡ+：methyltriethylammonium cation）などのテトラアルキルアンモニウムカチオン（テトラＣ1-10アルキルアンモニウムカチオンなど）などが挙げられる。
【００８９】
ピロリジニウムカチオンとしては、１，１−ジメチルピロリジニウムカチオン、１，１−ジエチルピロリジニウムカチオン、１−エチル−１−メチルピロリジニウムカチオン、１−メチル−１−プロピルピロリジニウムカチオン（ＭＰＰＹ+：1-methyl-1-propylpyrrolidinium cation）、１−ブチル−１−メチルピロリジニウムカチオン（ＭＢＰＹ+：1-butyl-1-methylpyrrolidinium cation）、１−エチル−１−プロピルピロリジニウムカチオンなどが挙げられる。
【００９０】
ピリジニウムカチオンとしては、１−メチルピリジニウムカチオン、１−エチルピリジニウムカチオン、１−プロピルピリジニウムカチオンなどの１−アルキルピリジニウムカチオンなどが挙げられる。
【００９１】
イミダゾリウムカチオンとしては、１，３−ジメチルイミダゾリウムカチオン、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムカチオン（ＥＭＩ+： 1-ethyl-3-methylimidazolium cation）、１−メチル−３−プロピルイミダゾリウムカチオン、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムカチオン（ＢＭＩ+：1-buthyl-3-methylimidazolium cation）、１−エチル−３−プロピルイミダゾリウムカチオン、１−ブチル−３−エチルイミダゾリウムカチオンなどが挙げられる。
【００９２】
イオウ含有カチオンとしては、第３級スルホニウムカチオン、例えば、トリメチルスルホニウムカチオン、トリヘキシルスルホニウムカチオン、ジブチルエチルスルホニウムカチオンなどのトリアルキルスルホニウムカチオン（例えば、トリＣ1-10アルキルスルホニウムカチオンなど）などが挙げられる。
【００９３】
リン含有カチオンとしては、第４級ホスホニウムカチオン、例えば、テトラメチルホスホニウムカチオン、テトラエチルホスホニウムカチオン、テトラオクチルホスホニウムカチオンなどのテトラアルキルホスホニウムカチオン（例えば、テトラＣ1-10アルキルホスホニウムカチオン）；トリエチル（メトキシメチル）ホスホニウムカチオン、ジエチルメチル（メトキシメチル）ホスホニウムカチオン、トリヘキシル（メトキシエチル）ホスホニウムカチオンなどのアルキル（アルコキシアルキル）ホスホニウムカチオン（例えば、トリＣ1-10アルキル（Ｃ1-5アルコキシＣ1-5アルキル）ホスホニウムカチオンなど）などが挙げられる。
【００９４】
以上の説明は、以下の特徴を含む。
（付記１）
第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極とを電気的に絶縁するセパレータとを有する電極群と、
電解質と、
前記電極群と前記電解質とを収容し、開口部を有するケースと、
前記ケースの開口部を封口する封口板と、を具備し、
前記封口板が、ガス抜き弁を有しており、
前記ガス抜き弁が、易破断部を有しており、
前記易破断部が、直線状の複数の溝部を有している、蓄電デバイス。
【００９５】
（付記２）
前記第１電極は、シート状の第１集電体と、前記第１集電体に担持された第１活物質とを含んでおり、
前記第２電極は、シート状の第２集電体と、前記第２集電体に担持された第２活物質とを含んでおり、
前記第１電極と、前記第２電極とは、前記セパレータを間に挟んで交互に積層されている、付記１に記載の蓄電デバイス。
【００９６】
（付記３）
前記易破断部の形状が、円または略正多角形である、付記１または付記２に記載の蓄電デバイス。
【００９７】
易破断部の形状としては、円、楕円、略多角形、略正多角形、略菱形、略長方形、などが挙げられる。ガス抜き弁の作動圧のバラツキを有効に抑え、十分な面積で易破断部を開口させるためには、易破断部は円または略正多角形であることが好ましく、円形であることがより好ましい。
なお、略多角形とは、多角形および多角形に類似の形状（多角形の角を丸めた形状、多角形の辺の一部または全部を曲線状とした形状など）のことである。略正多角形とは、正多角形（正方形、正六角形、正八角形など）および正多角形に類似の形状（正多角形の角を丸めた形状、正多角形の辺の一部または全部を曲線状とした形状など）のことである。略菱形とは、菱形および菱形に類似の形状（菱形の角を丸めた形状、菱形の辺の一部または全部を曲線状とした形状など）のことである。略長方形とは長方形および長方形に類似の形状（長方形の角を丸めた形状、長方形の辺の一部または全部を曲線状とした形状など）のことである。
【００９８】
（付記４）
前記溝部のそれぞれの一方の端部が、前記易破断部の中心付近にある、付記３に記載の蓄電デバイス。
（付記５）
前記溝部のそれぞれの一方の端部が、前記易破断部の中心付近の１点で交わっている、付記４に記載の蓄電デバイス。
溝部のそれぞれの一方の端部は、易破断部の内部にあればよい。しかし、ガス抜き弁の作動圧のバラツキを有効に抑え、十分な面積で易破断部を開口させるためには、溝部のそれぞれの一方の端部は易破断部の中心付近にあることが好ましく、溝部のそれぞれの一方の端部が易破断部の中心付近の１点で交わっていることがより好ましく、溝部のそれぞれの一方の端部が易破断部の中心で交わっていることがさらに好ましい。
ここで、「中心付近」とは、例えば、易破断部の中心から円の半径の１／４以内の範囲、易破断部の中心から楕円の短径の１／８以内の範囲、易破断部の中心から易破断部の中心と略正多角形の辺との距離の１／４以内の範囲、易破断部の中心から易破断部の中心と略菱形の辺との距離の１／４以内の範囲、または易破断部の中心から易破断部の中心と略長方形の長辺との距離の１／４以内の範囲、である。
ただし、易破断部の中心と略正多角形の辺との距離とは、易破断部の中心と略正多角形の辺の最短距離とする（正多角形の場合は、中心から辺へ下した垂線の長さになる）。同様に、易破断部の中心と略菱形の辺との距離とは易破断部の中心と略菱形の辺との最短距離とし、易破断部の中心と略長方形の長辺との距離とは易破断部の中心と略長方形の長辺との最短距離とする。
【００９９】
（付記６）
前記溝部の本数をＮとして、隣り合う前記溝部のなす角が、それぞれ（３６０／Ｎ×０．９８）°〜（３６０／Ｎ×１．０２）°であり、隣り合う前記溝部のなす角の総和が３６０°であり、前記Ｎが３以上である、付記５に記載の蓄電デバイス。
ガス抜き弁の作動圧のバラツキを有効に抑えるためには、隣り合う溝部のなす角は、すべて等しいか、ほぼ等しいことが好ましい。
【０１００】
（付記７）
前記溝部の本数が、３本以上８本以下である、付記５または付記６に記載の蓄電デバイス。
溝部は２本、３本、４本、５本、または６本以上とすることができる。しかし、ガス抜き弁が実際に作動するときに、いずれかの溝部を起点に所望の作動圧で易破断部を確実に破断させるためには、溝部は３本以上であることが好ましい。また、十分な面積で易破断部を開口させやすくするためには、溝部は８本以下であることが好ましく、６本以下であることがより好ましい。ガス抜き弁が実際に作動するときに、いずれかの溝部を起点に所望の作動圧で易破断部を確実に破断させ、かつ十分な面積で易破断部を開口させるためには、溝部は３本であることが特に好ましい。
【０１０１】
なお、付記６および付記７においては、溝部が交点から互いに反対方向に直線状に伸びている場合には、溝部は２本あるとしている（溝部の交点を頂点として、２本の溝部がなす角が１８０°の場合がある）。
【０１０２】
（付記８）
第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極とを電気的に絶縁するセパレータとを有する電極群と、
電解質と、
前記電極群と前記電解質とを収容し、開口部を有するケースと、
前記ケースの開口部を封口する封口板と、を具備し、
前記第１電極は、シート状の第１集電体と、前記第１集電体に担持された第１活物質とを含んでおり、
前記第２電極は、シート状の第２集電体と、前記第２集電体に担持された第２活物質とを含んでおり、
前記第１電極と、前記第２電極とは、前記セパレータを間に挟んだ状態で交互に積層されており、
前記封口板が、前記ケース内のガスより受ける圧力が基準圧力に達したときに前記ケース内のガスを外部に放出するガス抜き弁を有しており、
前記ガス抜き弁が、円形の易破断部を有しており、
前記易破断部が、直線状の第１溝部、第２溝部および第３溝部を有しており、
前記第１溝部、第２溝部および第３溝部のそれぞれの一方の端部が、前記易破断部の中心で交わっている、蓄電デバイス。
【０１０３】
（付記９）
前記封口板が、アルミニウムまたはアルミニウム合金を含み、
前記易破断部の厚みＤＴが、５０〜２５０μｍである、付記８に記載の蓄電デバイス。
（付記１０）
前記封口板が、アルミニウムまたはアルミニウム合金を含み、
定格容量が１０００〜３０００ｍＡｈであり、かつ前記易破断部の半径Ｒ１が３〜６ｍｍである、付記８または付記９に記載の蓄電デバイス。
【０１０４】
（付記１１）
前記封口板が、互いに平行な一対の長辺と、互いに平行な一対の短辺とを有しており、
一対の長辺の距離Ｗ１と一対の短辺の距離Ｗ２との比α１：Ｗ２／Ｗ１が５〜１５である、付記８〜付記１０のいずれかに記載の蓄電デバイス。
【０１０５】
（付記１２）
前記易破断部が、破断したときに、その破断が前記易破断部の周囲に伝播するのを防止するための環状の破断伝播防止部を周縁部に有しており、
前記破断伝播防止部における前記封口板の残肉厚Ｄ４が、前記第１溝部における前記易破断部の残肉厚Ｄ１、前記第２溝部における前記易破断部の残肉厚Ｄ２および前記第３溝部における前記易破断部の残肉厚Ｄ３のうちのいずれの残肉厚よりも大きい、付記８〜付記１１のいずれかに記載の蓄電デバイス。
【０１０６】
（付記１３）
前記第１集電体が、第１金属多孔体を含み、
前記第１金属多孔体が、三次元網目構造を有する金属多孔体であり、
前記三次元網目構造を有する金属多孔体がアルミニウムを含む、付記１〜付記１２のいずれかに記載の蓄電デバイス。
（付記１４）
前記第２集電体が、第２金属多孔体を含み、
前記第２金属多孔体が、三次元網目構造を有する金属多孔体であり、
前記三次元網目構造を有する金属多孔体が銅を含む、付記１〜付記１３のいずれかに記載の蓄電デバイス。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明は、リチウムイオン電池、ナトリウムイオン電池、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタなどの蓄電デバイスに広く適用することができる。
【符号の説明】
【０１０８】
１０…蓄電デバイス、１２…電極群、１４…ケース、１６…封口板、１８…第１電極、２０…第２電極、２１…セパレータ、２２…第１集電体、２４…第２集電体、２６…第１接続部、２８…第２接続部、３０…第１導電性スペーサ、３２…第２導電性スペーサ、３４…第１締結部材、３６，３７…貫通孔、３８…第２締結部材、４０…第１外部端子、４２…第２外部端子、４４…ガス抜き弁、４６…注液孔、４８…液栓、６２…第１リード、６４…第２リード、６５…破断伝播防止部、６６…易破断部、６８Ａ…第１溝部、６８Ｂ…第２溝部、６８Ｃ…第３溝部、１０１…空孔、１０２…金属製骨格、１０２ａ…空洞、１０３…開口、１０４…電極合剤
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2015156276.tif 000009
【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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