(57)【要約】【課題】均一に加圧させることができ、且つ小型である電気化学素子を提供することにある。【解決手段】電気化学素子本体１１が包装部材であるアルミラミネートフィルム１５で包装されてなる電気化学素子１０であって、電気化学素子本体１１とアルミラミネートフィルム１５との間に配置された加圧部材１９を有し、アルミラミネートフィルム１５を真空中で封止させてなることにより、大気圧をアルミラミネートフィルム１５の外側から加圧部材１９を介して電気化学素子本体１１に作用させて、電気化学素子本体１１を均一に加圧させ、小型化させるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気化学素子本体が包装部材で包装されてなる電気化学素子であって、
前記電気化学素子本体と前記包装部材との間に配置された加圧部材を有し、
前記包装部材を真空中で封止させてなる
ことを特徴とする電気化学素子。
【請求項２】
請求項１に記載された電気化学素子であって、
前記包装部材がアルミラミネートフィルムである
ことを特徴とする電気化学素子。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載された電気化学素子であって、
前記電気化学素子本体と前記加圧部材との間に緩衝材を配置させる
ことを特徴とする電気化学素子。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載された電気化学素子であって、
前記電気化学素子本体と前記加圧部材との間に伸縮部材を配置させる
ことを特徴とする電気化学素子。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れかに記載された電気化学素子であって、
前記電気化学素子本体が電気二重層キャパシタである
ことを特徴とする電気化学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学素子に関し、詳しくはアルミラミネートフィルムなどの包装部材で包装された電気化学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、アルミラミネートフィルムを用いた包装方法は、リチウム電池、電気二重層キャパシタなどで広く使用されるようになっている。
【０００３】
その理由として、アルミ箔によるガス透過の透過性とラミネートしている高分子フィルムの熱溶着性の両面によって、簡易に包装が可能であり、シール性が確実であることに加え、コストが低いことが挙げられる。
【０００４】
通常、図４に示すように、アルミラミネートフィルム４０は、アルミ箔４１の一方の面に保護フィルム４２がラミネートされると共に、その他方の面には溶着フィルム（以下、溶着層と言う）４３がラミネートされてなるフィルムである。
【０００５】
このフィルム４０を用いて包装・シールする場合、図４に示すように、２枚のアルミラミネートフィルム４０の溶着層４３側が向かい合わされて配置され、その中に内容物４４が配置された後、熱によるシールが行われて包装を完了している。
【０００６】
これにより、アルミ箔４１のガス遮断性の効果で長期間にわたって内容物４４の初期状態が保たれている。
更に、電気化学素子である場合、電気化学素子５０は、図５に示すように、溶着層４３側が向かい合わされて配置された、２枚のアルミネートフィルム４０の間に、セパレータ５１の両側にそれぞれ配置された電極５２と、この電極５２に接して配置された集電金属および端子５３等を有する内容物が配置され、熱によりシールされてなる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１４１２５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した電気化学素子５０を実際に運用させる場合、電極５２−集電金属５３間の接触抵抗を極力小さくさせるため、外部より反応面へ均等に荷重をかける必要がある。その場合、電気化学素子の外部に押え板などを配置し、この押え板をボルトおよびナットなどの締付用部材にて締付けることで加圧する方法が考えられるが、前記締付用部材などの空間および締め付け空間が必要となり、アルミラミネートフィルムを使用した際に得られる、軽量・小型化の効果に反してしまう。
【０００９】
また、２つのアルミラミネートフィルム４０の間に内容物４４を配置し真空で封入して大気圧で前記反応面に均等に荷重をかける方法が考えられる。しかしながら、このような方法では、反応面の平滑性によって、すなわち内容物４４自体が平滑であることによって、内容物４４へ均一な加圧ができないという課題があった。
【００１０】
そこで、本発明は、上述した問題に鑑み提案されたもので、均一に加圧させることができ、且つ小型である電気化学素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決する第１の発明に係る電気化学素子は、電気化学素子本体が包装部材で包装されてなる電気化学素子であって、前記電気化学素子本体と前記包装部材との間に配置された加圧部材を有し、前記包装部材を真空中で封止させてなることを特徴とする。
前記電気化学素子本体として、電解質を蓄えたり、放出したりするものが挙げられる。
前記加圧部材としては、均一な厚みを有する絶縁物が挙げられる。
【００１２】
上述した課題を解決する第２の発明に係る電気化学素子は、第１の発明に記載された電気化学素子であって、前記包装部材がアルミラミネートフィルムであることを特徴とする。
【００１３】
上述した課題を解決する第３の発明に係る電気化学素子は、第１または第２の発明に記載された電気化学素子であって、前記電気化学素子本体と前記加圧部材との間に緩衝材を配置させることを特徴とする。
前記緩衝材として、例えば、シリコンゴム、フッ素樹脂系ゴム、樹脂などの弾性体が挙げられる。
【００１４】
上述した課題を解決する第４の発明に係る電気化学素子は、第１または第２の発明に記載された電気化学素子であって、前記電気化学素子本体と前記加圧部材との間に伸縮部材を配置させることを特徴とする。
前記伸縮部材として、例えば板バネや巻きバネなどが挙げられる。
【００１５】
上述した課題を解決する第５の発明に係る電気化学素子は、第１乃至第４の何れかの発明に記載された電気化学素子であって、前記電気化学素子本体が電気二重層キャパシタであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る電気化学素子によれば、大気圧が包装部材の外側から加圧部材を介して電気化学素子本体に作用するので、前記電気化学素子本体が均一に加圧される。その結果、電気化学素子本体の電極と集電金属間の接触抵抗が小さくなり、安定した性能を長期間にわたって発現させることができる。また、この電気化学素子では、ボルトおよびナットなどの締付部材を用いていないので、前記締付部材を用いた電気化学素子と比べて小型化させることができる。
【００１７】
電気化学素子本体と加圧部材との間に緩衝材を配置させることにより、前記電気化学素子本体の凹凸が吸収され、大気圧が包装部材の外側から加圧部材および緩衝材を介して前記電気化学素子本体に作用するので、前記電気化学素子本体がより均一に加圧される。その結果、前記電気化学素子本体の電極と集電金属間の接触抵抗が小さくなり、安定した性能を長期間にわたって発現させることができる。
【００１８】
電気化学素子本体と加圧部材との間に伸縮部材を配置させることにより、大気圧が前記包装部材の外側から前記加圧部材および前記伸縮部材を介して前記電気化学素子本体に作用するようになり、このとき前記伸縮部材自体が伸縮するので、前記電気化学素子本体の厚みが変動しても、前記電気化学素子本体がより均一に、且つ一定に加圧される。その結果、前記電気化学素子本体の電極と集電金属間の接触抵抗が小さくなり、安定した性能を長期間にわたって発現させることができる。
【００１９】
電気化学素子本体が電気二重層キャパシタであることにより、この電気二重層キャパシタではボルトおよびナットなどの締付部材を用いていないので、前記締付部材を用いた電気二重層キャパシタと比べて小型化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明に係る電気化学素子を実施するための最良の形態を実施例に基づき具体的に説明する。
【実施例１】
【００２１】
以下に、本発明の第１の実施例に係る電気化学素子について図を用いて説明する。
図１は、本発明の第１の実施例に係る電気化学素子の模式図であり、図１（ａ）にその分解断面、図１（ｂ）にそれが封止された状態の断面を示す。
【００２２】
本発明の第１の実施例に係る電気化学素子１０は、図１（ａ）に示すように、電気化学素子本体１１が包装部材であるアルミラミネートフィルム１５で包装されてなる電気化学素子であって、電気化学素子本体１１とアルミラミネートフィルム１５との間に配置された板状の加圧部材１９を有する。すなわち、２つのアルミラミネートフィルム１５の間に電気化学素子本体１１が配置されると共に、電気化学素子本体１１の両側とアルミラミネートフィルム１５との間に加圧部材１９がそれぞれ配置される。
【００２３】
上述したように配置された電気化学素子１０のアルミラミネートフィルム１５は、真空中で封止される。よって、この電気化学素子１０では、図１（ｂ）に示すように、大気圧によりアルミラミネートフィルム１５と加圧部材１９、加圧部材１９と電気化学素子本体１１とがそれぞれ接するようになって、大気圧がアルミラミネートフィルム１５の外側から加圧部材１９を介して電気化学素子本体１１に作用するようになるので、電気化学素子本体１１が均一に加圧される。
【００２４】
電気化学素子本体１１は、イオンが通過可能なセパレータ１２と、このセパレータ１２の両側にそれぞれ配置された電極１３と、電極１３に接して配置された集電金属および端子１４とを有する。セパレータ１２および電極１３には、電解質を有する電解液が含浸される。この電気化学素子本体１１は、電解質を蓄積したり放出したりする電気二重層キャパシタである。
【００２５】
アルミラミネートフィルム１５は、アルミ箔１６の一方の面に保護フィルム１７がラミネートされると共に、その他方の面に溶着フィルム１８がラミネートされてなるフィルムである。
【００２６】
加圧部材１９としては、所定の圧力に耐えて変形しない強度を有し、均一な厚みを持つ絶縁物が挙げられる。
【００２７】
したがって、本発明の第１の実施例に係る電気化学素子１０によれば、大気圧がアルミラミネートフィルム１５の外側から加圧部材１９を介して電気化学素子本体１１に作用するようになるので、電気化学素子本体１１が均一に加圧される。その結果、電気化学素子本体１１の電極１３と集電金属１４間の接触抵抗が小さくなり、安定した性能を長期間にわたって発現させることができる。また、この電気化学素子１０では、ボルトおよびナットなどの締付部材を用いていないので、前記締付部材を用いた電気化学素子と比べて小型化させることができる。電気化学素子本体１１が電気二重層キャパシタであることにより、この電気二重層キャパシタではボルトおよびナットなどの締付部材を用いていないので、前記締付部材を用いた電気二重層キャパシタと比べて小型化させることができる。
【００２８】
なお、上記では、電気化学素子本体１１として、電気二重層キャパシタを用いて説明したが、リチウム電池などを用いても良く、上記第１の実施例に係る電気化学素子１０と同様な作用効果を奏する。
【００２９】
上記では、２枚のアルミラミネートフィルム１５で包装された電気化学素子１０を用いて説明したが、１枚のアルミラミネートフィルムで包装されてなる電気化学素子に適用しても良く、このような電気化学素子でも上記第１の実施例に係る電気化学素子１０と同様な作用効果を奏する。
【実施例２】
【００３０】
以下に、本発明の第２の実施例に係る電気化学素子について、図を用いて説明する。第２の実施例に係る電気化学素子は、上述した第１の実施例に係る電気化学素子が有する電気化学素子本体と加圧部材との間に緩衝材を配置したものであり、それ以外は、この電気化学素子と同様な構造を有する。上記第１の実施例に係る電気化学素子と同じ構造には、同一符号を付記し、その説明を省略する。
【００３１】
図２は、本発明の第２の実施例に係る電気化学素子の模式図であり、図２（ａ）にその分解断面、図２（ｂ）にそれが封止された状態の断面を示す。
【００３２】
本発明の第２の実施例に係る電気化学素子２０は、図２（ａ）に示すように、電気化学素子本体１１の両側と加圧部材１９との間に緩衝材２１がそれぞれ配置される。
【００３３】
このように配置された電気化学素子２０のアルミラミネートフィルム１５は、真空中で封止される。よって、この電気化学素子２０は、図２（ｂ）に示すように、大気圧によりアルミラミネートフィルム１５と加圧部材１９、加圧部材１９と緩衝材２１、緩衝材２１と電気化学素子本体１１とがそれぞれ接するようになって、大気圧がアルミラミネートフィルム１５の外側から加圧部材１９および緩衝材２１を介して電気化学素子本体１１に作用するようになり、緩衝材２１により電気化学素子本体１１の凹凸が吸収されるので、電気化学素子本体１１がより均一に加圧される。
【００３４】
緩衝材２１としては、例えば、シリコンゴム、フッ素樹脂系ゴムおよび樹脂などの弾性体が挙げられる。
【００３５】
したがって、本発明の第２の実施例に係る電気化学素子２０によれば、上述した第１の実施例に係る電気化学素子と同様な作用効果を奏する他、緩衝材２１により電気化学素子本体１１の凹凸が吸収され、大気圧がアルミラミネートフィルム１５の外側から加圧部材１９および緩衝材２１を介して電気化学素子本体１１に作用するようになるので、電気化学素子本体１１がより均一に加圧される。その結果、電気化学素子本体１１の電極１３と集電金属１４間の接触抵抗が小さくなり、安定した性能を長期間にわたって発現させることができる。
【実施例３】
【００３６】
以下に、本発明の第３の実施例に係る電気化学素子について、図を用いて説明する。第３の実施例に係る電気化学素子は、上述した第１の実施例に係る電気化学素子が有する電気化学素子本体と加圧部材との間に伸縮部材を配置したものであり、それ以外は、この電気化学素子と同様な構造を有する。上記第１の実施例に係る電気化学素子と同じ構造には、同一符号を付記し、その説明を省略する。
【００３７】
図３は、本発明の第３の実施例に係る電気化学素子の模式図であり、図３（ａ）にその分解断面、図３（ｂ）にそれが封止された状態の断面を示す。
【００３８】
本発明の第３の実施例に係る電気化学素子３０は、図３（ａ）に示すように、電気化学素子本体１１の両側と加圧部材１９との間に伸縮部材３１がそれぞれ４個配置される。
【００３９】
このように配置された電気化学素子３０のアルミラミネートフィルム１５は、真空中で封止される。よってこの電気化学素子３０は、図３（ｂ）に示すように、大気圧により電気化学素子本体１１と伸縮部材３１、伸縮部材３１と加圧部材１９、加圧部材１９とアルミラミネートフィルム１５がそれぞれ接するようになって、大気圧がアルミラミネートフィルム１５の外側から加圧部材１９および伸縮部材３１を介して電気化学素子本体１１に作用するようになり、このとき伸縮部材３１自体が伸縮するので、電気化学素子本体１１の厚みが変動しても、電気化学素子本体１１がより均一に、且つ一定に加圧される。
【００４０】
伸縮部材３１としては、板バネや巻きバネなどが挙げられる。
【００４１】
したがって、本発明の第３の実施例に係る電気化学素子３０によれば、上述した第１の実施例に係る電気化学素子と同様な作用効果を奏する他、大気圧がアルミラミネートフィルム１５の外側から加圧部材１９および伸縮部材３１を介して電気化学素子本体１１に作用するようになり、このとき伸縮部材３１自体が伸縮するので、電気化学素子本体１１の厚みが変動しても、電気化学素子本体１１がより均一に、且つ一定に加圧される。その結果、電気化学素子本体１１の電極１３と集電金属１４間の接触抵抗が小さくなり、安定した性能を長期間にわたって発現させることができる。
【００４２】
なお、上記では、電気化学素子本体１１と加圧部材１９との間に伸縮部材３１をそれぞれ４個配置させた電気化学素子３０を用いて説明したが、例えば同箇所に伸縮部材を３個配置させて、電気化学素子本体を均一に加圧させるようにした電気化学素子でも良く、このような電気化学素子でも上記第３の実施例に係る電気化学素子３０と同様な作用効果を奏する。
【００４３】
また、電気化学素子本体の厚みが大きい箇所と加圧部材の間にはばね定数が大きい伸縮部材を配置させ、当該電気化学素子本体の厚みが小さい箇所と前記加圧部材の間にはばね定数が小さい伸縮部材を配置させて、電気化学素子本体を均一に加圧させるようにした電気化学素子でも良く、このような電気化学素子であっても、上記第３の実施例に係る電気化学素子３０と同様な作用効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、電気化学素子に利用することが可能であり、詳しくはアルミラミネートフィルムなどの包装部材で包装された電気化学素子に利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１の実施例に係る電気化学素子の模式図である。
【図２】本発明の第２の実施例に係る電気化学素子の模式図である。
【図３】本発明の第３の実施例に係る電気化学素子の模式図である。
【図４】従来の電気化学素子が有するアルミラミネートフィルムによる包装方法を示す説明図である。
【図５】従来の電気化学素子である電気二重層キャパシタのアルミラミネートフィルムによる包装方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０    電気化学素子
１１    電気化学素子本体
１２    セパレータ
１３    電極
１４    集電金属および端子
１５    アルミラミネートフィルム
１６    アルミ箔
１７    保護フィルム
１８    溶着フィルム
１９    加圧部材
２０    電気化学素子
２１    緩衝材
３０    電気化学素子
３１    伸縮部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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