(57)【要約】【課題】  電極の対向面積のバラツキが低く、かつ、耐熱性の高い電気化学デバイス及びその製造方法を提供する。【解決手段】  第一電極層２４、セパレータ層４０、及び第二電極層１４がこの順に積層された積層体５０と、積層体５０に含浸される電解質溶液と、積層体５０の外周面５０ａを被覆する樹脂部７０と、を備え、第二電極層１４の面積は、セパレータ層４０の面積及び第一電極層２４の面積よりも小さくされ、セパレータ層４０における第二電極層１４と対向する面には第二電極層１４と接触しない非接触部４０ａがセパレータ層４０の外周面に沿って環状に設けられており、樹脂部７０は、さらに、セパレータ層４０の非接触部４０ａを被覆する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一電極層、セパレータ層、及び第二電極層がこの順に積層された積層体と、
前記積層体に含浸される電解質溶液と、
前記積層体の外周面を被覆する樹脂部と、を備え、
前記第二電極層の面積は、前記セパレータ層の面積及び前記第一電極層の面積よりも小さくされ、前記セパレータ層における前記第二電極層と対向する面には前記第二電極層と接触しない非接触部が前記セパレータ層の外周に沿って環状に設けられており、
前記樹脂部は、さらに、前記セパレータ層の非接触部を被覆する電気化学デバイス。
【請求項２】
前記第一電極層及び第二電極層は、分極性電極層である請求項１に記載の電気化学デバイス。
【請求項３】
前記積層体は、集電体層、第一電極層、セパレータ層、第二電極層、及び集電体層がこの順に積層されてなる請求項１又は２に記載の電気化学デバイス。
【請求項４】
前記積層体及び前記樹脂部を前記積層体の積層方向に挟む一対の端子板をさらに備え、一方の端子板は第一電極層と電気的に接続されると共に樹脂部に接着され、他方の端子板は第二電極層と電気的に接続されると共に前記樹脂部に接着された請求項１〜３の何れかに記載の電気化学デバイス。
【請求項５】
前記積層体及び前記樹脂部を密閉した状態で収容する缶体をさらに備え、前記缶体は、電気的に絶縁された金属製の２つの部材を有し、一方の部材が第一電極層に電気的に接続され、他方の部材が第二電極層に電気的に接続された請求項１〜３の何れかの電気化学素子。
【請求項６】
前記積層体及び前記樹脂部を密閉した状態で収容する袋体と、
前記積層体の第一電極層に電気的に接続されて前記袋体内から外部に突出する第一リード線と、
前記積層体の第二電極層に電気的に接続されて前記袋体内から外部に突出する第二リード線と、をさらに備え、
前記袋体は金属箔の表面に樹脂をラミネートしたフィルムから形成された請求項１〜３の何れかに記載の電気化学素子。
【請求項７】
前記樹脂部は、熱可塑性樹脂により形成された請求項１〜６の何れか一項に記載の電気化学デバイス。
【請求項８】
第一電極層、セパレータ層、及び第二電極層がこの順に積層された積層体を得る工程と、
前記積層体に電解質溶液を含浸する工程と、
前記積層体の外周面を樹脂で被覆する工程と、を備え、
前記積層体を得る工程では、前記第二電極層の面積を、前記セパレータ層の面積及び前記第一電極層の面積よりも小さくし、前記セパレータ層における前記第二電極層と対向する面に前記第二電極層と接触しない非接触部を前記セパレータ層の外周に沿って環状に形成する電気化学デバイスの製造方法。
【請求項９】
前記積層体の外周面を樹脂で被覆する工程において、
前記セパレータの非接触部上に熱可塑性樹脂性の封止材を載置した後、前記封止材を前記セパレータに押しつけつつ前記封止材を加熱し、
前記封止材は環状形状を有し、前記封止材が前記非接触部上に載置された状態で、前記封止材の内周面は前記第二電極層の外周面を取り囲み、かつ、前記封止材は前記積層体の頂面を越えるように突出する請求項８に記載の電気化学デバイスの製造方法。
【請求項１０】
前記積層体の外周面を樹脂で被覆する工程において、
前記封止材が前記非接触部上に載置された状態で、前記封止材の外周面は第一電極層の外周面よりも外側に突出する請求項９に記載の電気化学デバイスの製造方法。
【請求項１１】
前記積層体の外周面を樹脂で被覆する工程において、
前記積層体と前記封止材とを一対の端子板で挟んだ上で、前記一方の端子板を他方の端子板に向かって押圧しつつ前記封止材を加熱する、請求項９又は１０に記載の電気化学デバイスの製造方法。
【請求項１２】
前記封止材はポリプロピレンを含み、前記加熱温度は１４０〜２００℃である請求項９〜１１に記載の電気化学デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学デバイス及び電気化学デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気二重層キャパシタをはじめとする電気化学キャパシタや、リチウムイオン２次電池をはじめとする電池等の電気化学デバイスは、容易に小型化、軽量化が可能な電気化学デバイスであるため、例えば、携帯機器（小型電子機器）等の電源或いはバックアップ用電源、電気自動車又はハイブリッド車向けの補助電源として期待されている。
【０００３】
これらの電気化学デバイスは、第一電極層、セパレータ層、及び第二電極層がこの順に積層された積層体と、積層体に含浸された電解質溶液と、積層体を収容する外装体と、を有している。
【特許文献１】特許第３００８３９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
最近では、このような電気化学デバイスにおいて、第一電極層と第二電極層との位置ずれによる電極層の対向面積のバラツキを抑えることが求められている。
【０００５】
電極層の位置ずれによる電極の対向面積のバラツキを抑えるためには、一方の電極層の面積を他方の電極層の面積よりも小さくし、小さい電極層の主面全面がかならず大きい電極層の主面と対向するようにして、対向面積のばらつきを少なくする事が考えられる。この場合、電極層間の短絡を防止すべく、セパレータの面積を小さい電極層の面積よりも大きくする。
【０００６】
しかしながら、このような電気化学デバイスにおいては、セパレータにおいて面積の小さい電極層と接触する面に、電極層と接触しない非接触部が生じる。このため、このような電気化学デバイスが高温にさらされた場合等に、特にこのセパレータの非接触部から電解質溶液が蒸発・飛散しやすく、電解質溶液不足等が生じて耐熱性が低下する場合があることが判明した。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、電極の対向面積のバラツキが低く、かつ、耐熱性の高い電気化学デバイス及びその製造方法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】
【０００８】
本発明に係る電気化学デバイスは、第一電極層、セパレータ層、及び第二電極層がこの順に積層された積層体と、積層体に含浸される電解質溶液と、積層体の外周面を被覆する樹脂部と、を備え、第二電極層の面積は、セパレータ層の面積及び第一電極層の面積よりも小さくされ、セパレータ層における第二電極層と対向する面には第二電極層と接触しない非接触部がセパレータ層の外周面に沿って環状に設けられており、樹脂部は、さらに、セパレータ層の非接触部を被覆する。
【０００９】
本発明に係る電気化学デバイスによれば、第二電極層の面積が、第一電極層の面積よりも小さいので、これら電極層の相対位置が積層方向に直交する方向に若干ずれた場合でも、電極の対向面積は第一電極層の面積のままで安定する。
【００１０】
一方、第一電極層、第二電極層及びセパレータ層を含む積層体の外周面と、セパレータ層の表面における非接触部とがいずれも樹脂部に被覆されて封止されるため、高温に曝された場合でも電解質溶液が、積層体の外周面や、特に、セパレータ層の非接触部から蒸発・飛散し難くなり、耐熱性が向上する。
【００１１】
また、樹脂部が、セパレータ層の外周面だけでなく、セパレータ層の非接触部も被覆するので、樹脂部とセパレータ層との接着強度が高まり、電気化学デバイスの機械的強度が向上する。
【００１２】
ここで、第一電極層及び第二電極層は、分極性電極層であることが好ましく、これにより電気二重層キャパシタが好適に得られる。分極性電極としては、炭素材料を含む多孔質体が挙げられる。
【００１３】
また、積層体は、集電体層、第一電極層、セパレータ層、第二電極層、集電体層がこの順に積層されてなることが好ましい。
【００１４】
この場合、第一電極層、セパレータ層及び第二電極層が、集電体層及び樹脂部によって密封されるので、電解質溶液の蒸発による飛散がより少なくなる。
【００１５】
また、積層体及び樹脂部を積層体の積層方向に挟む一対の端子板をさらに備え、一方の端子板は第一電極層と電気的に接続されると共に樹脂部に接着され、他方の端子板は第二電極層と電気的に接続されると共に樹脂部に接着されることが好ましい。
【００１６】
また、積層体及び樹脂部を密閉した状態で収容する缶体をさらに備え、缶体は、電気的に絶縁された金属製の２つの部材を有し、一方の部材が第一電極に電気的に接続され、他方の部材が第二電極に電気的に接続されてもよい。
【００１７】
さらに、積層体及び樹脂部を密閉した状態で収容する袋体と、積層体の第一電極層に電気的に接続されて袋体内から外部に突出する第一リード線と、積層体の第二電極層に電気的に接続されて袋体内から外部に突出する第二リード線と、をさらに備え、袋体は金属箔の表面に樹脂をラミネートしたフィルムから形成されていてもよい。
【００１８】
これらの場合には、電気化学デバイスを外部と電気的に接続しやすくなる。また、袋体や缶体によって密閉する場合には、さらに電解質溶液の蒸発や飛散が低減する。
【００１９】
また、樹脂部が熱可塑性樹脂により形成されていると、樹脂部の形成が容易であり好ましい。
【００２０】
本発明に係る電気化学デバイスの製造方法は、第一電極層、セパレータ層、及び第二電極層がこの順に積層された積層体を得る工程と、積層体に電解質溶液を含浸する工程と、積層体の外周面を樹脂で被覆する工程と、を備える。そして、積層体を得る工程では、第二電極層の面積を、セパレータ層の面積及び第一電極層の面積よりも小さくし、セパレータ層における第二電極層と対向する面に第二電極層と接触しない非接触部をセパレータ層の外周に沿って環状に形成する。
【００２１】
この方法によれば、上述の電気化学デバイスを好適に製造できる。
【００２２】
ここで、積層体の外周面を樹脂で被覆する工程において、セパレータの非接触部上に熱可塑性樹脂性の封止材を載置した後、封止材をセパレータに押しつけつつ封止材を加熱し、この封止材は環状形状を有し、封止材が非接触部上に載置された状態で、封止材の内周面は第二電極層の外周面を取り囲み、かつ、封止材は積層体の頂面を越えるように突出することが好ましい。
【００２３】
これによれば、積層体の端面及びセパレータ層の非接触部と良好に密着した樹脂層を容易に得ることができる。
【００２４】
また、積層体の外周面を樹脂で被覆する工程において、封止材が非接触部上に載置された状態で、封止材の外周面は第一電極層の外周面よりも外側に突出することが好ましい。
【００２５】
この場合は、積層体の外周面に十分な周方向の厚みの樹脂部を形成でき、シール性が向上する。
【００２６】
また、積層体の外周面を樹脂で被覆する工程において、積層体と封止材とを一対の端子板で挟んだ上で、一方の端子板を他方の端子板に向かって押圧しつつ封止材を加熱することができる。
【００２７】
この場合、集電体層に外部端子用の端子板を設けることと、積層体の外周面と非接触部とを被覆する樹脂部の形成が同時に行えるので、工程数が削減される。
【００２８】
また、封止材はポリプロピレンを含み、加熱温度は１４０〜２００℃であることがこのましい。このような比較的低い温度で封止材を加熱すると、積層体に対して悪影響をあたえにくくできる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、電極の対向面積のバラツキが低く、かつ、耐熱性の高い電気化学デバイス及びその製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面を参照しながら本発明の電気化学デバイスを電気二重層キャパシタに適用した場合について、その好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３１】
（第一実施形態）
図１は本発明の第一実施形態に係る電気化学デバイスとしての電気二重層キャパシタ１を示す断面図、図２は図１の上面図である。
【００３２】
電気二重層キャパシタ１は、主として、板状の積層体５０と、積層体５０を厚み方向両側から挟む端子板６０，６１と、積層体５０の外周面を封止すると共に端子板６０，６０を接着している樹脂部７０と、を備えている。
【００３３】
積層体５０は、下から順に、カソード２０、セパレータ（セパレータ層）４０、アノード１０が積層されてなる。ここで、「アノード」１０及び「カソード」２０は説明の便宜上、電気二重層キャパシタ１の放電時の極性を基準に決定したものである。
【００３４】
アノード１０は、電子伝導性を有する材料から形成された板状の集電体層１２と、集電体層１２上に形成され電子伝導性を有する多孔性の多孔体層（第二電極）１４とからなる。
【００３５】
カソード２０は、アノード１０と同様に、電子伝導性を有する材料から形成された板状の集電体層２２と、集電体層２２上に形成され電子伝導性を有する多孔性の多孔体層（第一電極層）２４とからなる。ここで、多孔体層１４及び多孔体層２４がセパレータ４０と接触している。
【００３６】
集電体層１２及び集電体層２２は、多孔体層１４及び多孔体層２４への電荷の移動を充分に行うことができる良導体であれば特に限定されず、公知の電気二重層キャパシタに用いられている集電体層を使用することができる。例えば、集電体層１２，２２としては、アルミニウムなどの金属箔等が挙げられる。集電体層１２，２２の厚みとしては、例えば、１５〜２０μｍである。
【００３７】
多孔体層１４及び多孔体層２４の構成材料としては、特に限定されず、公知の電気二重層キャパシタに用いられている炭素電極等の分極性電極と同様の材料を使用することができる。例えば、原料炭（例えは、石油系重質油の流動接触分解装置のボトム油や減圧蒸留装置の残さ油を原料油とするディレードコーカーより製造された石油コークス等）を賦活処理することにより得られる炭素材料（例えば、活性炭）を構成材料の主成分としているものを使用することができる。また、カーボンブラック、アセチレンブラック、粉末グラファイト等の炭素材料を用いることもできる。その他の条件（バインダー等の炭素材料以外の構成材料の種類とその含有量）は特に限定されるものではない。
【００３８】
例えば、炭素粉末に導電性を付与する必要がある場合には、導電性補助剤として、カーボンブラック、アセチレンブラック、粉末グラファイト等を加えてもよい。また、多孔体層１４及び多孔体層２４を結着させるためには、例えば、バインダー（ＰＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ＰＥ、ＰＰ、フッ素ゴムという）とが添加されていてもよい。
【００３９】
ここで、多孔体層１４，２４と電解質溶液との接触界面を充分に確保する観点から、多孔体層１４，２４の空隙率は、０．５〜０．７５であることが好ましい。なお、この多孔体層１４，２４の空隙率を求める方法も特に限定されず、公知の方法により求めることができる。
【００４０】
アノード１０とカソード２０との間に配置されるセパレータ４０は、イオン透過性を有しかつ絶縁性を有する材料から形成された多孔体であれば特に限定されず、公知の電気二重層キャパシタ等の電気化学デバイスに用いられているセパレータを使用することができる。例えば、セパレータの材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン又はポリオレフィンからなるフィルムの積層体や上記樹脂の混合物の延伸膜、或いは、セルロース、ポリエステル及びポリプロピレンからなる群より選択される少なくとも１種の構成材料からなる繊維不織布が挙げられる。
【００４１】
ここで、アノード１０の面積はカソード２０及びセパレータ４０の面積よりも小さくされている。また、カソード２０とセパレータ４０との面積はほぼ同一とされている。セパレータ４０の厚みとしては、例えば、３０〜６０μｍである。アノード１０及びカソード１０の厚みは、例えば、２０〜６０μｍである。
【００４２】
そして、カソード２０の多孔体層２４は、セパレータ４０の一方の面４０ｄを全て覆っている。一方、アノード１０の多孔体層１４は、セパレータ４０の他方の面４０ｃの中央部４０ｂのみを覆っている。したがって、セパレータ４０の他方の面４０ｃにおいて、セパレータ４０の外周に沿った所定幅の環状の非接触部４０ａが形成されている。
【００４３】
電解質溶液（不図示）はアノード１０の多孔体層１４、カソード２０の多孔体層２４及びセパレータ４０の各空孔内に含浸されている。
【００４４】
この電解質溶液は、特に限定されず、公知の電気二重層キャパシタ等の電気化学デバイスに用いられている電解質溶液（電解質水溶液、有機溶媒を使用する電解質溶液）を使用することができる。ただし、電気二重層キャパシタの場合電解質水溶液は電気化学的に分解電圧が低いことにより、キャパシタの耐用電圧が低く制限されるので、有機溶媒を使用する電解質溶液（非水電解質溶液）であることが好ましい。
【００４５】
更に、電解質溶液の種類は特に限定されないが、一般的には溶質の溶解度、解離度、液の粘性を考慮して選択され、高導電率でかつ高電位窓（分解開始電圧が高い）の電解質溶液であることが望ましい。例えば、代表的な例としては、テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレイトのような４級アンモニウム塩を、溶媒に溶解したものが使用される。溶媒としては、導電性を付与する非水溶媒が好ましい。また、高い動作電圧でも分解を生じない非プロトン系の極性有機溶媒が望ましく、このような溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート等のカーボネート類、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２−メチルテトラヒドロフラン等の環式エーテル、１，３−ジオキソラン、４−メチルジオキソラン等の環式エーテル、γ−ブチロラクトン等のラクトン、スルホラン等や、３−メチルスルホラン、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、エトキシメトキシエタン、エチルジグライム等を挙げることができる。
【００４６】
これらのなかでは、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、スルホランが好ましく、特にＰＣを用いることがより好ましい。なお、この場合、混入水分を厳重に管理する必要がある。
【００４７】
樹脂部７０は、積層体５０の外周面５０ａ上を、この積層体５０を取り囲むように被覆しており、環状をなしている。ここで、積層体５０の外周面５０ａとは、アノード１０、セパレータ４０及びカソード２０の各外周面を合わせたものである。この樹脂部７０は、樹脂材料により形成されており、積層体５０の外周面５０ａを封止している。さらに、この樹脂部７０は、セパレータ４０の非接触部４０ａを被覆し、この非接触部４０ａを封止している。
【００４８】
樹脂部７０の樹脂材料としては、電解質溶液やその構成成分の蒸気が透過し難い材料であれば特に限定されず、被覆のしやすさから熱可塑性樹脂材料が好適に用いられる。熱可塑性樹脂材料としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン等が好適に利用できる。特に、端子板６０との接着性の観点からは、ポリプロピレンが好ましい。
【００４９】
なお、樹脂部７０の外周面７０ａは、面積の小さくされたアノード１０側の外径が、面積の大きなカソード側２０の外径に比して細くなる円錐台形状をなしている。
【００５０】
端子板６０，６１は、ニッケル、アルミニウム等の導電性の金属材料から形成された板であり積層体５０及び樹脂部７０を積層方向に挟んでいる。一方の端子板６０は集電体層１２に接触することにより多孔体層１４と電気的に接続され、他方の端子板６１は集電体層２２に接触することにより多孔体層２４と電気的に接続されている。また、端子板６０，６１は、樹脂部７０の上下面と接着している。
【００５１】
（製造方法）
次に、電気二重層キャパシタ１の作製方法（本発明の製造方法の好適な一実施形態）について説明する。
【００５２】
まず、図３に示すように、積層体５０を得るべく例えば、正方形形状のアノード１０、セパレータ４０及びカソード２０を用意する。
【００５３】
アノード１０や、カソード２０は、金属箔に多孔体形成用の塗布液を塗布して乾燥させて電極用シートを得、この電極用シートを所望の大きさの正方形に切断することにより形成できる。多孔体形成用の塗布液は、公知の方法により得ることができ、例えば、炭素材料を５〜１００μｍ程度に粉砕し粒度を整えた後、炭素粉末に導電性を付与するための導電性補助剤（カーボンブラック等）と、結着剤（ポリフッ化ビニリデン、以下、ＰＶｄＦという）とを添加して混練することにより多孔体形成用の塗布液を得られる。そして、シートを切断する際には、アノード１０の面積が、カソード２０の面積よりも小さくなるようする。
【００５４】
セパレータ４０は、再生セルロース製の不織布等の絶縁多孔性のシートを正方形に切り抜くことにより形成できる。ここで、セパレータ４０の面積をカソード２０の面積と同一とする。
【００５５】
次に、図４に示すように、カソード２０上に、カソード２０の上面を全て覆うようにセパレータ４０を載置し、セパレータ４０上の略中央部にアノード１０を載置し、上下から熱圧着して一体して積層体５０を得る。ここでは、セパレータ４０におけるアノード１０と対向する面に、アノード１０と接触しない非接触面４０ａが、カソード２０の外周面に沿って、四角環状に形成させる。
【００５６】
なお、積層体としてのアノード１０やカソード２０を先に作成するのではなく、公知の方法によりシート状に形成した多孔体材料や集電体材料を所定の正方形に切り抜いて、集電体／多孔体／セパレータ／多孔体／集電体のように積層して一体化しても良い。
【００５７】
続いて、前述の如き電解質溶液を準備し、真空下で、積層体５０に電解質溶液を含浸させる。その後、不要な電解質溶液をふき取る。
【００５８】
次に、図５に示すように、熱可塑性樹脂製の封止材７１を用意する。封止材７１は、正方形の表裏面を有する板に、表裏を貫通する貫通孔７１ａが形成されてなるものであり、四角環状を呈している。貫通孔７１ａの断面形状はアノード１０の面積にほぼ対応する面積の正方形であり、積層体５０のアノード１０が貫通孔７１ａ内に進入可能で、かつ、セパレータ４０やカソード２０が貫通孔７１ａ内に進入不能となっている。また、封止材７１の環の幅７１Ｗを非接触部４０ａの幅４０ａＷよりも大きく、また、封止材７１の厚み７１Ｄをアノード１０の厚み１０Ｄよりも厚くなるようにする。さらに、カソード２０よりもやや大きい面積の正方形の端子板６０，６１を用意する。
【００５９】
そして、図６に示すように、定盤１００上に、端子板６１、積層体５０、封止材７１、端子板６０を積層する。ここでは、封止材７１を、積層体５０のアノード１０が貫通孔７１ａ内に進入し、封止材７１の底面７１ｂが、セパレータ４０の非接触部４０ａと接触するように載置する。このとき、封止材７１の内周面７１ａはアノード１０の外周面を取り囲んでいる。また、封止材の上面７１ｄはアノード１０の頂面すなわち積層体５０の頂面５０ｄよりも上方に突出し、また、封止材７１の外周面７１ｃは、カソード２０やセパレータ４０の外周面２０ａよりも外側に突出している。封止材７１の外周面７１ｃが十分に突出していると、加熱溶融して形成する樹脂部７０における径方向の厚みを十分厚くできる。
【００６０】
続いて、上側の端子板６０の上から、プレス器１０２を押し当てて、封止材７１を加熱しつつ積層体６０を積層体６１に向かって押圧する。ここで、プレス器１０２は、封止材７１の環状形状に対応する環状形状のヒータ１０４を有しており、端子板６０を介して封止材７１を集中的に加熱する。ここで、加熱温度としては、封止材７１がポリプロピレンである時は、１４０〜２００℃とすることができ、この程度の低温では積層体５０に対してほとんど悪影響を与えない。
【００６１】
封止材７１が加熱されると、封止材７１が溶融して流動し、図１に示すように、上側の端子板６０がアノード１０の集電体層１２と接触する。そして、溶融した封止材７１は樹脂部７０を形成し、積層体５０の外周面５０ａ及びセパレータ４０の非接触部４０ａ上に接着してこれらを被覆すると共に、端子板６０，６１に接着し、図１の電気二重層キャパシタ１が完成する。電気二重層キャパシタ１の厚みは、例えば、７０〜９０μｍである。
【００６２】
このような本実施形態の電気二重層キャパシタ１によれば、アノード１０の面積が、カソード２０の面積よりも小さいので、製造過程でこれらアノード１０とカソード２０との図示水平方向の相対位置が若干ずれた場合でも、電極の対向面積はアノード１０の面積のままに保たれる。したがって、容量のばらつきが少なくなる。
【００６３】
一方、積層体５０の外周面５０ａと、セパレータ４０の非接触部４０ａとがいずれも樹脂部７０に被覆されて封止されるため、高温に曝された場合でも電解質溶液が、積層体５０の外周面５０ａや、特に、セパレータ４０の非接触部４０ａから蒸発・飛散し難くなり、耐熱性が向上する。
【００６４】
また、本実施形態では、アノード１０が集電体層１２を、カソード２０が集電体層２２を有しており、これら集電体層１２，２２がさらに樹脂部７０により被覆されている。このため、電解質溶液を含む多孔体層１４、セパレータ４０及び多孔体層２４が、樹脂部７０及び集電体層１２，２２によって密封されるので、電解質溶液の蒸発による飛散が少なくなって、耐熱性がさらに向上している。
【００６５】
したがって、電気化学デバイスの高温雰囲気下における信頼性を高くできると共に、電気化学デバイスを表面実装等によって高温に曝した後における信頼性も十分に高くできる。
【００６６】
加えて、本実施形態では、積層体５０の外周面５０ａが被覆されているので、積層体の外周面５０ａと樹脂部７０との間に不要な隙間がなく電気二重層キャパシタ１の体積を小さくできる。また、不要な隙間がないので、この隙間に電解質溶液が偏在する、いわゆる液枯れを起こしにくい。さらに、必要最小限の電解液を積層体５０中の多孔体１４、セパレータ４０、多孔体２４の内部に蓄えればよいので、液モレの心配も低減される。
【００６７】
また、積層体５０が端子盤６０，６１に挟まれ、端子板６０，６１の周縁部間が樹脂部７０によって封止されているので、一層、電解質溶液のシール性が高くなって耐熱性が向上している。
【００６８】
さらに、樹脂部７０が、セパレータ４０の非接触部４０ａも被覆するので、樹脂部７０と積層体５０との接着強度が高まり、電気二重層キャパシタ１の機械的強度が向上する。
【００６９】
なお、本実施形態では、工程数を削減すべく、積層体５０の外周面５０ａ及び非接触部４０ａの樹脂部７０による被覆と、端子板６０、６１と樹脂部７０との接着とを、一度に行っているが別々に行うこともできる。例えば、図７に示すように、積層体５０上に封止材７１を載せただけの状態、すなわち、端子板６０，６１を介在させないで、封止材７１を積層体５０の非接触部４０ａに対して押圧しつつ封止材７１を溶融させることができる。そうすると、積層体５０の外周面５０ａに樹脂部７０が形成され、図８に示すように、端子板６０，６１を有さずに積層体５０及び樹脂部７０のみを有する構造体９を作成し、その後構造体９の上下面に端子板６０，６０を熱融着して電気二重層キャパシタ１としても良い。
【００７０】
（第二実施形態）
続いて、第二実施形態に係る電気二重層キャパシタ２について図９を参照して説明する。
【００７１】
本実施形態の電気二重層キャパシタ２が、第一実施形態の電気二重層キャパシタ１と異なる点は、端子板６０，６０を有さず、金属製の缶状のケース（外装体）８０を有する点である。
【００７２】
この電気二重層キャパシタ２は、積層体５０及び積層体５０の外周面５０ａや非接触部４０ａを被覆する樹脂部７０を有する構造体９と、構造体９を密閉した状態で収容するケース８０と、から構成されている。ここで、構造体９は、第一実施形態の後半で説明した方法により製造できる。
【００７３】
ケース８０は、構造体９を上下から挟んで密閉する容器であり、上蓋８４及び下蓋８３と、下蓋８３と上蓋８４とを電気的に絶縁するガスケット８５と、を有している。
【００７４】
上蓋８４は、アルミニウム等の金属箔から形成されている。この上蓋８４は、上端が閉じられ下端が開放された円筒状の円筒部８４ａと、この円筒部８４ａの下端から外側に突出する鍔部８４ｂと、を有している。上蓋８４の円筒部８４ａの頂部は集電体層１２と接している。
【００７５】
下蓋８３は、アルミニウム等の金属箔から形成されており、上蓋８４の開口部を覆うと共に集電体層２２と接する板状の中央部８３ａと、この中央部８３ａの周縁に沿って設けられ、下蓋の鍔部８４ｂを上下方向から挟みつけてかしめるカシメ部８３ｂとを有している。
【００７６】
詳しくは、下蓋８３のカシメ部８３ｂは、上蓋８４の鍔部５４ｂとの間に絶縁性のガスケット８５を介在させつつ、上蓋８４の鍔部５４ｂの図示下面に沿って外側に延び、鍔部５４ｂの外側端で上方に折り曲げられ、さらに、鍔部５４ｂの上面に沿って内側に延びている。そして、このカシメ部８３ｂは、鍔部８４ｂとの間にガスケット８５を介在させつつ、鍔部８４ｂを上下から挟み込むように鍔部５４ｂに対してかしめられている。このようにして、構造体９が、下蓋８３と上蓋８４とにより形成されるケース８０の内部に密閉されている。
【００７７】
このようなガスケット８５としては、金属と接着する樹脂を利用できる。例えば、酸変性ポリプロピレン、酸変性ポリエチレン等の樹脂が好ましい。これらのような、加熱されることにより金属と接着する樹脂をガスケット８５として用いると、ガスケット８５を介在させて下蓋８３のカシメ部５３ｂを上蓋８４の鍔部５４ｂに対してかしめた後に、このガスケット８５を外部から加熱することにより、容易にガスケット８５によって下蓋８３及び上蓋８４とを接着させることができる。また、ガスケット８５として、エポキシ樹脂等の接着剤を利用し、かしめと接着とを同時に行ってもよい。
【００７８】
このような、電気二重層キャパシタ２を用いた場合でも、構造体９が第一実施形態と同様であるので、第一実施形態と同様の作用効果を奏する。また、構造体９が、ケース８０によってさらに密閉されているので、全体的なシール性はより高くなる。また、樹脂部７０の外周面７０ａは、面積の小さくされたアノード１０側の外径が、面積の大きなカソード側２０の外径に比して細くなる円錐台形状となっている。従って、ケース８０の内部において構造体９の不必要な位置ずれが起こりにくくなる。
【００７９】
（第三実施形態）
次に、第三実施形態に係る電気二重層キャパシタ３について、図１０及び図１１について説明する。
【００８０】
本実施形態に係る電気二重層キャパシタ３が第一実施形態に係る電気二重層キャパシタ１と異なる点は、金属箔を樹脂でラミネートした可撓性のフィルム９１から形成された袋状の缶状のケース（外装体）９０を有する点と、端子板６０，６１にリード線６０ａ、６１ａが設けられケース９０外へ突出している点である。
【００８１】
ケース９０のフィルム９１は、図１０に示すように、金属層９３及び金属層９３を挟み込む樹脂層９２、９４を含む金属ラミネートである。金属層９３は、アルミ、チタン等のガスバリア性の高い金属から形成すると好ましい。外側に露出する樹脂層９２は、電気絶縁性を有する樹脂から形成すると好ましい。ケース９０の内側面を形成する樹脂層９４は、熱融着可能な熱接着性樹脂から形成すると好ましい。
【００８２】
例えば、樹脂層９２／金属層９３／樹脂層９４が、ナイロン／アルミニウム／ポリプロピレン（ＰＰ）であるアルミラミネートは、ケース９０を形成するフィルム９１として好適であり、これら三層の典型的な厚みはそれぞれ３０μｍ、２０μｍ、２５μｍである。
【００８３】
ケース９０は、矩形形状のフィルム９１を長手方向の中央９０ａで折り返して、３辺のシール部９０ｂ，９０ｃ，９０ｄを熱融着することにより形成されている。
【００８４】
ケース９０内には、構造体８が収容されている。構造体８は、積層体５０及び樹脂部７０を有する構造体９と、構造体９の上下面に第一実施形態と同様にして設けられた端子板６０，６１と、を備えている。
【００８５】
端子板６０、６１は端部に、リボン状に形成されたリード線６０ａ，６１ａを有し、このリード線６０ａ，６１ａは、互いに離間されて、ケース９０の一つのシール部９０ｃから外部に突出している。シール部９２ｃにおいて、リード線６０ａ，６１ａは、樹脂製のカバー９５によりコーティングされており、ケース９０のシール性が向上されている。
【００８６】
このような電気二重層キャパシタ３においても、構造体９が第一実施形態と同様であるので、第一実施形態と同様の作用効果を奏する。また、構造体９が、ケース９０によってさらに密閉されているので、全体的なシール性はより高くなる。
【００８７】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００８８】
例えば、上記実施形態では、アノード１０の面積を、カソード２０及びセパレータ４０の面積よりも小さくしたが、カソード２０の面積を、アノード１０及びセパレータ４０の面積よりも小さくしても良い。いずれの組合せでも、樹脂部７０の外周面７０ａを円錐台形状とすることにより、ケース９０の内部における構造体８の不必要な位置ずれが起こりにくくなる。
【００８９】
また、上記実施形態では、アノード１０、カソード２０、セパレータ４０の形状は正方形であったが、これに限定されず、円形、矩形等でも構わない。
【００９０】
また、上記実施形態の説明においては、積層体５０を一つ備えているが、積層体５０が複数積層されていてもよい。
【００９１】
例えば、上記実施形態の説明においては、主として、本発明を電気二重層キャパシタに適用した場合に好適な構成について説明したが、本発明の電気化学デバイスは電気二重層キャパシタに限定されるものではなく、例えば、シュードキャパシタ、レドックスキャパシタ等の電気化学デバイスに適用可能である。
【００９２】
更に、上記実施形態の説明においては、主として、本発明を電気化学キャパシタ（特に電気二重層キャパシタ）に適用した場合に好適な構成について説明したが、本発明の電気化学デバイスはこれに限定されるものではなく、リチウムイオン２次電池等の２次電池にも適用可能である。この場合には、第一電極となる多孔体には、リチウムイオン２次電池等の２次電池のアノードに使用可能な電極活物質が含有される。また、第二電極となる多孔体には、リチウムイオン２次電池等の２次電池のカソードに使用可能な電極活物質が含有される。
【００９３】
また、上記実施形態において、樹脂製の封止材７１を溶融することにより、積層体５０の外周面５０ａや非接触部４０ａ上に樹脂を被覆しているが、これに限られず、積層体５０の外周面５０ａや非接触部４０ａ上に液状の樹脂製の封口材等を塗布してもよい。
【実施例】
【００９４】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の電気二重層キャパシタの内容をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００９５】
（実施例１）
以下の手順により、図１の電気二重層キャパシタ１と同様の構成を有する電気二重層キャパシタを作製した。
【００９６】
アノード１０及びカソード２０は以下の手順により作製した。先ず、炭素材料（アセチレンブラック、電気化学工業社製、商品名：「ＤＥＮＫＡＢＬＡＣＫ」）と、バインダー（フッ素ゴム、デュポン社製、商品名：「Viton-GF」）とを、これらの質量比が炭素材料：バインダー＝７０：３０となるように配合し、これを溶媒であるＭＩＢＫ（メチルイソブチルケトン）中に投入して混練することにより、電極形成用の塗布液（以下、「塗布液Ｌ１」という）を調製した。
【００９７】
次に、アルミニウム箔からなる集電体用シート（厚さ：２０μｍ）を用意した。次に、この集電体用シートに塗布液Ｌ１を一方の面上に均一に塗布した。
【００９８】
更に、その後、乾燥処理により、塗膜からＭＩＢＫを除去し、更に圧延ロールを用いて集電体層と乾燥後の塗膜とからなる積層体をプレスし、集電体シートの一方の面に電子伝導性の多孔体層１４，２４（厚さ：５μｍ）が形成された電極シートを作製した。
【００９９】
次に、この電極シートに１５０〜１７５℃の温度で１２時間以上の真空乾燥を行うことにより表面吸着水分を除去した。その後、ドライルーム内で電極シートとセパレータである再生セルロース不織布（厚さ：０．０５ｍｍ、ニッポン高度紙工業製、商品名：「ＴＦ４０５０」）とを、電極シートの電極面がセパレータに接するように重ね合わせ、これらをヒートプレス（２００℃）で一体化させた。一体化した積層物を７．２×７．２ｍｍの正方形に切断してカソード２０とセパレータ４０との積層物とした。
【０１００】
また、別途水分除去済みの電極シートを７．１×７．１ｍｍの正方形に切断してアノード１０とした。そして、アノード１０の電極面が積層物のセパレータ４０に接するように配し、それらをヒートプレス（２００℃）することで、積層体５０を作製した。このとき、セパレータ４０上に環状の非接触部４０ａが形成されるようにした。
【０１０１】
続いて、上記積層体５０を、真空ケース内で電解質溶液（１．８ｍｏｌ／Ｌの四フッ化トリエチルメチルアンモニウム塩のプロピレンカーボネート溶液）を含浸させたのち、周辺部の余分な電解質溶液を拭き取った。
【０１０２】
次に、厚さ：０．０２ｍｍアルミニウム箔を９．５×９．５ｍｍの正方形に切り取って、端子板６０，６１を得た。
【０１０３】
また、９．３×９．３ｍｍの正方形で厚み０．１０ｍｍのポリプロピレン板の中央に、断面が７．１５×７．１５ｍｍ四方の貫通孔を形成し封止材７１を作成した。
【０１０４】
そして、端子板６０上に積層体５０、封止材７１、端子板６１を載せ、上から加熱しつつ加圧して封止材７１を融解させ、積層体５０の端面及び非接触部４０ａ上を被覆して樹脂部７０を形成し、電気二重層キャパシタを得た。
【０１０５】
（実施例２）
カソード２０の面積及びセパレータ４０の面積を２０×２５ｍｍとし、アノード１０の面積を１９．５×２４．５ｍｍとする以外は実施例１と同様にして、実施例２の電気二重層キャパシタを得た。
【０１０６】
（比較例１）
実施例１と同じ積層体５０を得た後、樹脂部７０を形成せずに積層体５０の面積よりも十分大きなの一対の端子板で挟み、端子板の周縁部間に樹脂を充填して封口層を形成し積層体５０を密封した。このとき、積層体５０の外周面５０ａと、封口層とは接触させなかった。
【０１０７】
（比較例２）
カソード２０の面積及びセパレータ４０の面積を２０×２５ｍｍとし、アノード１０の面積を１９．５×２４．５ｍｍとする以外は比較例１と同様にして、比較例２の電気二重層キャパシタを得た。
【０１０８】
実施例１，２及び比較例１，２の各電気二重層キャパシタについて内部抵抗（インピーダンス）を、測定環境温度２５℃、相対湿度６０％において、Ｓｏｌａｒｔｒｏｎ（東陽テクニカ社製，商品名）を用いて１ＫＨｚの周波数における値を測定した。
【０１０９】
図１２に、実施例１，２及び比較例１，２の各電気二重層キャパシタの内部抵抗値（インピーダンス）の時間変化を示す。
【０１１０】
実施例１，２の電気二重層キャパシタでは、時間がたってもインピーダンスが上昇しにくいのに対し、比較例１，２の電気二重層キャパシタでは、時間経過に伴うインピーダンスの上昇が起こりやすかった。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明の第一実施形態の電気二重層キャパシタの断面図である。
【図２】図１に示す電気二重層キャパシタの上面図である。
【図３】図１に示す電気二重層キャパシタの製造方法を説明する斜視図である。
【図４】図１に示す電気二重層キャパシタの製造方法を説明する図３に続く斜視図である。
【図５】図１に示す電気二重層キャパシタの製造方法を説明する図４に続く斜視図である。
【図６】図１に示す電気二重層キャパシタの製造方法を説明する図５に続く断面模式図である。
【図７】図１に示す電気二重層キャパシタの他の製造方法を説明する断面模式図である。
【図８】図１に示す電気二重層キャパシタの他の製造方法を説明する図７に続く断面図である。
【図９】本発明の第二実施形態の電気二重層キャパシタの断面図である。
【図１０】本発明の第三実施形態の電気二重層キャパシタの断面図である。
【図１１】図１０に示す電気二重層キャパシタの平面図である。
【図１２】実施例１，２及び比較例１，２の電気二重層キャパシタのインピーダンスを示す表である。
【符号の説明】
【０１１２】
１，２，３…電気二重層キャパシタ（電気化学デバイス）、１０…アノード、１２，２２…集電体層、１４…多孔体（第一電極層）、２０…カソード、２４…多孔体（第二電極層）、４０…セパレータ（セパレータ層）、４０ａ…非接触部、５０…積層体、６０，６１…端子板、６０ａ…第一リード線ａ、６０ｂ…第二リード線、７０…樹脂部、７０…樹脂部、８０…ケース（缶体）、８４…上蓋（部材）、８５…上蓋（部材）、９０…ケース（袋体）。
【図１】
2005243841.tif 000003
【図２】
2005243841.tif 000004
【図３】
2005243841.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005243841.tif 000009
【図８】
2005243841.tif 000010
【図９】
2005243841.tif 000011
【図１０】
2005243841.tif 000012
【図１１】
2005243841.tif 000013
【図１２】
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