(57)【要約】【課題】  電気化学デバイスの外装体を構成する上蓋及び下蓋と、外装体内に収容される素体を構成する電極との電気的接触を十分に確保することができ、優れた充放電特性を得ることができる電気化学デバイスを提供すること。【解決手段】  アノード１０及びカソード２０を有する素体６０と、電解質と、素体６０及び電解質を密閉状態で収容する外装体５０と、を備え、外装体５０は、上蓋５２、下蓋５４及びガスケット５６を有し、上蓋５２とアノード１０とが電気的に接触し、且つ、下蓋５４とカソード２０とが電気的に接触するように、上蓋５２及び下蓋５４の少なくとも一方に、素体６０側に突出する凸部が形成されていることを特徴とする電気化学デバイス。【選択図】  図１
2005191455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極及び第２の電極を有する素体と、
電解質と、
前記素体及び前記電解質を密閉した状態で収容する外装体と、
を少なくとも備え、
前記外装体は、互いに対向する金属製の第１の蓋体及び金属製の第２の蓋体と、前記第１の蓋体と前記第２の蓋体との間に配置されるガスケットと、を有しており、
前記第１の蓋体、前記第２の蓋体及び前記ガスケットは、前記素体を収容する空間を画成するように配置されており、
前記第１の蓋体と前記第１の電極とが電気的に接触し、且つ、前記第２の蓋体と前記第２の電極とが電気的に接触するように、前記第１の蓋体及び前記第２の蓋体のうちの少なくとも一方に、前記素体側に突出する凸部が形成されていることを特徴とする電気化学デバイス。
【請求項２】
前記凸部は、その先端部が前記第１の電極及び／又は前記第２の電極を押圧した状態で電気的に接触するように形成されていることを特徴とする請求項１記載の電気化学デバイス。
【請求項３】
前記外装体内に前記素体を配置する配置工程を経て形成されており、
前記配置工程において使用する前記素体、前記ガスケット、前記第１の蓋体及び前記第２の蓋体は、前記素体の厚みをＴ１、前記ガスケットの厚みをＴ２、前記第１の蓋体及び／又は前記第２の蓋体に形成されている前記凸部の高さの合計をＴ３として、下記式（１）及び（２）で表される条件を同時に満たしていることを特徴とする請求項１又は２記載の電気化学デバイス。
Ｔ２＞Ｔ１    ・・・（１）
Ｔ３＞（Ｔ２−Ｔ１）    ・・・（２）
【請求項４】
前記第１の蓋体及び前記第２の蓋体の両方に、前記凸部が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の電気化学デバイス。
【請求項５】
前記第１の蓋体と前記第１の電極との間及び前記第２の蓋体と前記第２の電極との間には、電子伝導性を有する集電体が配置されており、
前記凸部と前記第１の電極及び／又は前記第２の電極とは、前記集電体を介して電気的に接触していることを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の電気化学デバイス。
【請求項６】
前記凸部は、前記第１の蓋体及び／又は前記第２の蓋体に絞り加工を施すことにより形成されていることを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の電気化学デバイス。
【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に関し、より詳しくは、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、及び、リチウムイオン２次電池をはじめとする電池を含む電気化学デバイスに関する。
【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、及び、リチウムイオン２次電池をはじめとする電池は、容易に小型化（薄型化）、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】
このような電気化学デバイスのうち薄型のものとして一般的には、コイン型と呼ばれる形状のセルが知られている。しかしながら、このコイン型セルは、外装体を構成する金属製の上蓋及び下蓋の端部をかしめることによって密封された構造を有しているため、外装体には十分な強度が要求され、外装体を厚くする必要があった。そのため、コイン型の電気化学デバイスにおいては、更なる小型化（薄型化）を実現することが困難であった。なお、上記外装体を構成する上蓋及び下蓋としては、一般的に外部出力端子を兼ねるものが使用されている。
【０００４】
これに対して、例えば下記特許文献１には、外装体を構成する部材（集電金属）が集電体（及び外部出力端子）を兼ねる構成とし、この集電金属の端部をかしめることなく熱接着部で接着することにより密封した構造とすることによって小型化（薄型化）が図られた電気二重層キャパシタが記載されている。
【特許文献１】特開２００２−３１３６７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような小型化（薄型化）が図られた電気化学デバイスにおいては、以下に示すような問題があった。すなわち、上記特許文献１に記載された電気二重層キャパシタの構造では、素体を外装体に封入する際に、外装体を構成する集電体を兼ねた対向する２つの集電金属と、素体を構成する電極との電気的接触を十分に確保することができず、内部抵抗が増大して優れた充放電特性を得ることが困難であった。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、外部出力端子となる部材を少なくとも有する外装体において、その外部出力端子となる部材と、外装体内に収容される素体を構成する電極との電気的接触を十分に確保することができ、優れた充放電特性を得ることができる電気化学デバイス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】
【０００７】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、外装体を構成する外部出力端子を兼ねた２つの蓋体（第１の蓋体及び第２の蓋体）の少なくとも一方に、素体側に突出した凸部が形成されていることによって、上記目的が達成可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、第１の電極及び第２の電極を有する素体と、電解質と、素体及び電解質を密閉した状態で収容する外装体と、を少なくとも備え、外装体は、互いに対向する金属製の第１の蓋体及び金属製の第２の蓋体と、第１の蓋体と第２の蓋体との間に配置されるガスケットと、を有しており、第１の蓋体、第２の蓋体及びガスケットは、素体を収容する空間を画成するように配置されており、第１の蓋体と第１の電極とが電気的に接触し、且つ、第２の蓋体と第２の電極とが電気的に接触するように、第１の蓋体及び第２の蓋体のうちの少なくとも一方に、素体側に突出する凸部が形成されていることを特徴とする電気化学デバイスを提供する。
【０００９】
かかる電気化学デバイスにおいては、外部出力端子を兼ねる上記第１の蓋体及び上記第２の蓋体のうちの少なくとも一方に上記凸部が形成されていることにより、第１の蓋体と第１の電極、第２の蓋体と第２の電極の電気的接触を十分に確保することができる。
【００１０】
そして、本発明の電気化学デバイスにおいては、上述のように外装体を構成する蓋体と素体を構成する電極との電気的接触を十分に確保することができるため、蓋体と電極との接触抵抗を低減することができ、電気化学デバイスの内部抵抗を十分に低減することができる。そのため、本発明の電気化学デバイスは、優れた充放電特性を得ることができる。
【００１１】
また、本発明の電気化学デバイスは、例えば上記特許文献１に記載されている電気二重層キャパシタの構造とすることにより、薄型で且つ内部抵抗が十分に低減されており、優れた充放電特性を有する電気二重層キャパシタを形成することができる。更に、本発明の電気化学デバイスには、上述した従来のコイン型の電気化学デバイスも含まれ、この場合にも内部抵抗が十分に低減されており、優れた充放電特性を有する電気化学デバイスを形成することができる。
【００１２】
また、上記電気化学デバイスにおいて、上記凸部は、その先端部が第１の電極及び／又は第２の電極を押圧した状態で電気的に接触するように形成されていることが好ましい。
【００１３】
かかる電気化学デバイスにおいては、第１の蓋体が第１の電極に、第２の蓋体が第２の電極にそれぞれ押圧された状態となり、第１の蓋体と第１の電極、第２の蓋体と第２の電極の電気的接触がより十分に確保される。また、この凸部は電気化学デバイスの外装体を構成する金属製の蓋体に形成されているものであるため、その剛性により第１の電極及び／又は第２の電極を十分に押圧した状態を保つことができるとともに、素体に対して過剰な圧力が加わる前に、素体から凸部に加わる圧力により凸部に変形が生じることとなり、素体を押し潰すなどして素体を損傷させることなく、蓋体と電極との良好な電気的接触を得ることができる。
【００１４】
そして、本発明の電気化学デバイスにおいては、上述のように外装体を構成する蓋体と素体を構成する電極との電気的接触を十分に確保することができるため、蓋体と電極との接触抵抗を低減することができ、電気化学デバイスの内部抵抗を十分に低減することができる。そのため、本発明の電気化学デバイスは、優れた充放電特性を得ることができる。
【００１５】
また、本発明の電気化学デバイスは、外装体内に素体を配置する配置工程を経て形成されており、配置工程において使用する素体、ガスケット、第１の蓋体及び第２の蓋体が、素体の厚みをＴ１、ガスケットの厚みをＴ２、第１の蓋体及び／又は第２の蓋体に形成されている凸部の高さの合計をＴ３として、下記式（１）及び（２）で表される条件を同時に満たしていることが好ましい。
Ｔ２＞Ｔ１    ・・・（１）
Ｔ３＞（Ｔ２−Ｔ１）    ・・・（２）
【００１６】
ここで、上記素体の厚みＴ１とは、素体を構成する第１の電極、第２の電極及びセパレータが積層されている方向の厚みを意味し、上記ガスケットの厚みＴ２とは、上記素体の厚み方向と同様の方向の厚みを意味する。
【００１７】
また、上記第１の蓋体及び／又は上記第２の蓋体に形成されている上記凸部の高さの合計Ｔ３とは、第１の蓋体及び第２の蓋体のいずれか一方にのみ上記凸部が形成されている場合には、その凸部の高さを意味し、第１の蓋体及び第２の蓋体の両方に上記凸部が形成されている場合には、第１の蓋体に形成されている凸部の高さと第２の蓋体に形成されている凸部の高さとを合計したものを意味する。なお、上記凸部の高さとは、当該凸部が形成されている蓋体表面から当該凸部の先端部までの高さを意味しており、一つの蓋体に２以上の凸部が形成されている場合には、２以上の凸部の高さのうちの最大値を意味する。
【００１８】
なお、蓋体と電極との良好な電気的接触を得る観点から、上記蓋体には、電極と電気的に接触する部位（先端部）が十分な面積を有する平坦部となっている１つの凸部が形成されていることが好ましい。また、２以上の凸部が形成されている場合には、これら２以上の凸部は高さが揃っており、且つ、それぞれの先端部が十分な面積を有する平坦部となっていることが好ましい。
【００１９】
また、これらＴ１、Ｔ２及びＴ３の単位は全て同一の単位（例えばμｍ）であり、Ｔ１、Ｔ２及びＴ３は、電気化学デバイスを形成する前の各部材（素体、ガスケット、第１の蓋体及び第２の蓋体）における数値を示すものである。
【００２０】
このような条件を満たす各部材を使用する配置工程を経て形成される電気化学デバイスによれば、第１の蓋体及び／又は第２の蓋体に形成されている凸部により、その先端部において第１の電極及び／又は第２の電極を確実に押圧した状態とすることができる。そのため、第１の蓋体と第１の電極、及び、第２の蓋体と第２の電極の良好な電気的接触を得ることができる。このとき、上記凸部が第１の蓋体及び第２の蓋体のいずれか一方にのみ形成されている場合であっても、この凸部の先端部が第１の電極及び第２の電極のいずれか一方を押圧することにより、他方の電極も凸部が形成されていない他方の蓋体に十分に押圧されることとなり、蓋体と電極との良好な電気的接触を得ることができる。
【００２１】
また、本発明の電気化学デバイスにおいては、上記第１の蓋体及び上記第２の蓋体の両方に、上記凸部が形成されていることが好ましい。
【００２２】
この場合、２つの蓋体の両方に形成された上記凸部により第１の電極と第２の電極の両方を押圧することができるため、第１の蓋体及び第２の蓋体のいずれか一方にのみ上記凸部が形成されている場合と比較して、より十分に蓋体と電極とを電気的に接触させることができる。そして、蓋体と電極との十分な電気的接触が確保されることにより、電気化学デバイスの内部抵抗をより十分に低減することができ、より優れた充放電特性を得ることができる。
【００２３】
更に、本発明の電気化学デバイスは、第１の蓋体と第１の電極との間及び第２の蓋体と第２の電極との間に、電子伝導性を有する集電体が配置されており、上記凸部と上記第１の電極及び／又は上記第２の電極とは、上記集電体を介して電気的に接触していることを特徴としていてもよい。
【００２４】
この場合、上記凸部の先端部は集電体を介して電極を押圧するため、集電体を介さない場合と比較して、上記先端部の押圧による電極の損傷をより確実に防止することができる。
【００２５】
また更に、本発明の電気化学デバイスにおいて、上記凸部は、上記第１の蓋体及び／又は上記第２の蓋体に絞り加工を施すことにより形成されていることが好ましい。
【００２６】
ここで、上記「絞り加工」とは、いわゆる深絞り成形を行うための加工であり、延伸機を用いて、所定の形状を有する一対の金型の間に蓋体を配置し、金型により蓋体を加熱しながら加圧して延伸成形することで上記凸部を形成し、続いて必要に応じて冷却する成形加工である。
【００２７】
上記凸部が絞り加工により形成されたものであることによって、上記凸部は素体に過剰な圧力が加わる前に素体から凸部に加わる圧力により容易に変形することができ、素体を押し潰すなどして損傷させることなく、蓋体と電極との十分な電気的接触を確保することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の電気化学デバイスによれば、外装体を構成する外部出力端子を兼ねる２つの蓋体と、素体を構成する電極との電気的接触を十分に確保することができ、内部抵抗が十分に低減され、優れた充放電特性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面を参照しながら本発明の電気化学デバイスをその好適な実施形態に即して詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一又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。
【００３０】
図１は、本発明の電気化学デバイスの好適な一実施形態（電気二重層キャパシタ）を示す模式断面図であり、図２は、図１に示した電気化学デバイスの分解斜視図であり、図３は、図１に示した電気化学デバイスの分解断面図である。
【００３１】
図１に示すように、電気二重層キャパシタ１は、アノード集電体１２、アノード１０（第１の電極）、セパレータ４０、カソード２０（第２の電極）及びカソード集電体１４がこの順に順次積層された素体６０と、アノード１０、カソード２０及びセパレータ４０内に含有された液状の電解質（図示せず）と、この素体６０を密閉した状態で収容する外装体５０とで構成されている。また、外装体５０は、互いに対向する金属製の上蓋５２（第１の蓋体）及び金属製の下蓋５４（第２の蓋体）と、上蓋５２と下蓋５４との間に配置される電気絶縁性のガスケット５６とで構成されており、上蓋５２、下蓋５４及びガスケット５６は、素体６０を収容する空間を画成するように配置されている。そして、上蓋５２及び下蓋５４のそれぞれには、素体６０側に突出した凸部５２ａ及び凸部５４ａが形成されている。なお、上蓋５２及び下蓋５４は、それぞれ電気二重層キャパシタ１の外部出力端子を兼ねたものとなっている。
【００３２】
かかる電気二重層キャパシタ１は、図２及び図３に示すように、電解質を含有する素体６０を、上蓋５２、下蓋５４及びガスケット５６からなる外装体５０内に収容し、上蓋５２及び下蓋５４とガスケット５６とをそれぞれ接着して密閉した状態とすることにより形成される。このとき、上蓋５２と下蓋５４とは電気的に絶縁された状態となっている。
【００３３】
そして、かかる構成を有する電気二重層キャパシタ１においては、上蓋５２に凸部５２ａが、下蓋５４に凸部５４ａがそれぞれ形成されていることにより、凸部５２ａの先端部５２ｂがアノード集電体１２を介してアノード１０を押圧しつつ、アノード１０に電気的に接触した状態となっており、凸部５４ａの先端部５４ｂがカソード集電体１４を介してカソード２０を押圧しつつ、カソード２０に電気的に接触した状態となっている。これにより、アノード集電体１２を介して上蓋５２とアノード１０との電気的接触が十分に確保されており、且つ、カソード集電体１４を介して下蓋５４とカソード２０との電気的接触が十分に確保されている。
【００３４】
このように、上記電気二重層キャパシタ１においては、上蓋５２及び下蓋５４とアノード１０及びカソード２０との電気的接触が十分に確保されているため、上蓋５２及び下蓋５４とアノード１０及びカソード２０との接触抵抗を十分に低減することができ、電気二重層キャパシタ１の内部抵抗を十分に低減することができる。その結果、電気二重層キャパシタ１は優れた充放電特性を得ることができる。更に、電気二重層キャパシタ１においては、上蓋５２及び下蓋５４の凸部５２ａ，５４ａがアノード１０及びカソード２０をそれぞれ押圧した状態となっているため、上蓋５２及び下蓋５４とアノード１０及びカソード２０との良好な電気的接触が安定して確保される。そのため、電気二重層キャパシタ１を複数製造する場合に、製造した電気二重層キャパシタ１毎の内部抵抗のバラツキを十分に低減することができ、安定した品質の電気二重層キャパシタ１を得ることができる。
【００３５】
このような電気二重層キャパシタ１は、外装体５０内に素体６０を配置する配置工程を経て形成されていることが好ましく、この配置工程において使用する各部材（素体６０、ガスケット５６、上蓋５２及び下蓋５４）は、図３に示すように、素体６０の厚みをＴ１、ガスケット５６の厚みをＴ２、上蓋５２に形成されている凸部５２ａの高さＴ３ａと下蓋５４に形成されている凸部５４ａの高さＴ３ｂの合計（Ｔ３ａ＋Ｔ３ｂ）をＴ３として、Ｔ１、Ｔ２及びＴ３が下記式（１）及び（２）で表される条件を同時に満たしていることが好ましい。
Ｔ２＞Ｔ１    ・・・（１）
Ｔ３＞（Ｔ２−Ｔ１）    ・・・（２）
【００３６】
なお、上記凸部５２ａの高さＴ３ａは、当該凸部５２ａが形成されている上蓋５２の表面５２ｃから当該凸部５２ａの先端部５２ｂまでの高さであり、上記凸部５４ａの高さＴ３ｂは、当該凸部５４ａが形成されている下蓋５４の表面５４ｃから当該凸部５４ａの先端部５４ｂまでの高さである。
【００３７】
ここで、Ｔ３は、素体６０を押し潰すなどして素体６０を損傷させることなく、凸部５２ａ，５４ａが、その先端部５２ｂ及び５４ｂにおいてアノード１０及びカソード２０を十分に押圧して電気的に接触した状態とすることが可能な範囲で適宜調節され、その範囲内である限りにおいては、Ｔ３の上限値は特に制限されない。
【００３８】
また、Ｔ１、Ｔ２及びＴ３は、それぞれ電気二重層キャパシタ１を形成する前の状態の各部材における数値であり、電気二重層キャパシタ１を形成する際に、例えば素体６０を構成するアノード集電体１２及びカソード集電体１４が凸部５２ａ，５４ａに押圧されることで変形し、集電体１２，１４の表面に凹部が形成されたり、逆に凸部５２ａ，５４ａが素体６０に押圧されることで凸部５２ａ，５４ａに変形が生じてこれらの高さ（Ｔ３ａ，Ｔ３ｂ）が低くなったりしてもよい。また、電気二重層キャパシタ１を形成する際のプレス時に、例えばガスケット５６は熱及び圧力により圧縮されてもよい。すなわち、電気二重層キャパシタ１形成後において、素体６０の厚みをＴ１０、ガスケット５６の厚みをＴ２０、上蓋５２に形成されている凸部５２ａの高さＴ３０ａと下蓋５４に形成されている凸部５４ａの高さＴ３０ｂの合計をＴ３０とすると、Ｔ１とＴ１０、Ｔ２とＴ２０、及びＴ３とＴ３０はそれぞれ相違していてもよい。
【００３９】
上記式（１）及び（２）で表される条件を満たす各部材を使用して電気二重層キャパシタ１を形成することにより、凸部５２ａ，５４ａの先端部５２ｂ，５４ｂにおいてアノード１０及びカソード２０を確実に押圧した状態とすることができる。そのため、上蓋５２とアノード１０、及び、下蓋５４とカソード２０の良好な電気的接触を得ることができ、電気二重層キャパシタ１の内部抵抗を十分に低減することができる。これにより、電気二重層キャパシタ１は、優れた充放電特性を得ることができる。
【００４０】
次に、上記電気二重層キャパシタ１を構成する各部材について詳細に説明する。
【００４１】
素体６０は、アノード集電体１２、アノード１０（第１の電極）、セパレータ４０、カソード２０（第２の電極）及びカソード集電体１４がこの順に順次積層された構成を有している。
【００４２】
なお、電気二重層キャパシタ１の説明で使用する「アノード」及び「カソード」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。
【００４３】
素体６０を構成するアノード１０及びカソード２０は、電子伝導性の多孔体粒子を含む多孔体層からなるものである。
【００４４】
多孔体層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を構成する多孔体層に使用されているもの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。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。例えば、炭素粉末に導電性を付与するための導電助剤（カーボンブラック等）と、例えばバインダー（ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等）とが添加されていてもよい。
【００４５】
ここで、上記導電助剤としては、カーボンブラックの他、粉末グラファイト等を用いることができ、上記結着剤としては、ＰＴＦＥの他、ＰＶＤＦ、ＰＥ、ＰＰ、フッ素ゴム等を使用することができる。
【００４６】
アノード集電体１２及びカソード集電体１４は、アノード１０及びカソード２０への電荷の移動を十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を使用することができる。例えば、アルミニウム等の金属箔等が挙げられ、金属箔としては、エッチング加工されたものや圧延加工されたもの等が特に制限なく使用可能である。
【００４７】
このアノード集電体１２及びカソード集電体１４の厚みは特に制限されないが、電気二重層キャパシタ１の小型化（薄型化）及び軽量化を図る観点から、２０〜１００μｍであることが好ましく、２０〜５０μｍであることがより好ましい。
【００４８】
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、絶縁性の多孔体から形成されてい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セパレータを使用することができる。例えば、絶縁性の多孔体としては、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。
【００４９】
素体６０は、上述したアノード集電体１２、アノード１０、セパレータ４０、カソード２０及びカソード集電体１４をこの順に順次積層してなるものであり、アノード集電体１２、アノード１０、カソード２０及びカソード集電体１４のそれぞれの側端面は、同一の垂直面上に揃うように形成されていることが好ましい。また、この側端面に対してセパレータ４０の側端面が外側に突出するように形成されていることが好ましい。
【００５０】
電解質溶液（図示せず）は、アノード１０、カソード２０、及びセパレータ４０の内部に含有されており、更に外装体５０の内部空間に充填されていてもよい。
【００５１】
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。
【００５２】
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、プロピレンカーボネート、ジエチレンカーボネイト、アセトニトリルなどの有機溶媒に溶解したものが使用される。なお、この場合、混入水分を厳重に管理する必要がある。
【００５３】
ここで、本発明において、電解質溶液は液状の状態以外にゲル化剤を添加することにより得られるゲル状電解質であってもよい。また、液状の電解質に代えて、固体高分子電解質等の固体電解質を使用してもよい。
【００５４】
これら素体６０及び電解質溶液を密閉した状態で収容する外装体５０は、上蓋５２、下蓋５４及びガスケット５６から構成されている。
【００５５】
上蓋５２及び下蓋５４は、金属製のものであって電荷の移動を十分に行うことができる良導体であれば特に限定されないが、例えば、ニッケル箔、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔、ステンレス箔、銅箔等が挙げられる。
【００５６】
この上蓋５２及び下蓋５４には、素体６０側に突出した凸部５２ａ及び凸部５４ａがそれぞれ形成されており、この凸部５２ａ，５４ａは、その先端部５２ｂ、５４ｂがそれぞれアノード１０及びカソード２０を押圧した状態で電気的に接触するように形成されている。
【００５７】
ここで、凸部５２ａ及び凸部５４ａの形状は、素体６０を損傷させることなく上蓋５２及び下蓋５４とアノード１０及びカソード２０との電気的接触を十分に確保することが可能な形状であれば特に限定されないが、電気二重層キャパシタ１の内部抵抗をより十分に低減する観点から、上述した通り、上記凸部５２ａ，５４ａは、それぞれ先端部５２ｂ，５４ｂが十分な面積を有する平坦部となっている１つの凸部であることが好ましい。また、凸部５２ａ，５４ａが上蓋５２及び下蓋５４の表面上にそれぞれ２以上形成されている場合、これら２以上の凸部は高さが揃っており、且つ、それぞれの先端部が十分な面積を有する平坦部となっていることが好ましい。更に、凸部５２ａ，５４ａにおける上記平坦部の面積は、素体６０における当該凸部５２ａ，５４ａと接触する面（アノード集電体１２、カソード集電体１４）の面積の５％以上であることが好ましい。これにより、電気二重層キャパシタ１の内部抵抗をより十分に低減することができる。
【００５８】
また、凸部５２ａ，５４ａの高さ（Ｔ３ａ及びＴ３ｂ）は、上述した素体６０の厚みに応じて調節されるものであり、素体６０を損傷させることなく上蓋５２及び下蓋５４とアノード１０及びカソード２０との電気的接触を十分に確保することが可能な高さであれば特に限定されないが、凸部５２ａ，５４ａの高さ（Ｔ３ａ及びＴ３ｂ）の合計Ｔ３が上記式（２）の条件を満たすように調節することが好ましい。
【００５９】
ガスケット５６は、上蓋５２と下蓋５４とを電気的に絶縁した状態で接着することが可能な材料から形成されるものであれば特に制限されず、熱により金属と接着する電気絶縁性の樹脂を使用することができる。このようなガスケット５６を形成する樹脂としては、例えば、ポリプロピレン、酸変性ポリプロピレン、酸変性ポリエチレン、エポキシ樹脂、ＰＶｄＦ、ＰＶｄＣ等の電気絶縁性の樹脂等が挙げられる。
【００６０】
このガスケット５６の厚みは、上述した素体６０の厚みに応じて調節されるものであり、電気二重層キャパシタ１を形成可能な厚みである限りにおいては特に制限されないが、上記式（１）及び（２）の条件を満たすように調節することが好ましい。
【００６１】
次に、上述した電気二重層キャパシタ１の製造方法の一例について説明する。
【００６２】
素体６０の製造方法は特に限定されず、公知の電気二重層キャパシタ１の製造に採用されている公知の薄膜製造技術を用いることができる。
【００６３】
具体的には、まず賦活処理済みの活性炭等の炭素材料、導電性を付与するための導電助剤（カーボンブラック等）、結着剤（ＰＴＦＥ等）等のアノード１０及びカソード２０となる多孔体層を形成するための構成材料を、上記結着剤を溶解又は分散可能な溶媒（ＭＩＢＫ等）中に投入して混合することにより、多孔体層形成用塗布液を調製する。
【００６４】
次に、アノード集電体１２上に多孔体層形成用塗布液を塗布し、乾燥させてアノード１０を形成する。このとき、圧延ロールを用いてアノード集電体１２と乾燥後のアノード１０をプレスしてもよい。また、同様の手順でカソード集電体１４上にカソード２０を形成する。
【００６５】
次に、アノード集電体１２上に形成されたアノード１０と、カソード集電体１４上に形成されたカソード２０との間にセパレータ４０を接触した状態（非接着状態）で配置し、積層体を形成する。
【００６６】
ここで、上記積層体は、アノード１０及びカソード２０となる電極（多孔体層）が炭素電極（分極性電極）の場合、例えば、公知の方法により賦活処理済みの活性炭等の炭素材料を用いてシート状の電極（アノード１０及びカソード２０）を作製することもできる。この場合、例えば、炭素材料を５〜１００μｍ程度に粉砕し粒度を整えた後、例えば炭素粉末に導電性を付与するための導電助剤（カーボンブラック等）と、例えば結着剤（ＰＴＦＥ等）とを添加して混練し、混練物を圧延伸してシート状に成形して製造することができる。
【００６７】
そして、セパレータ４０をアノード１０とカソード２０との間に接触した状態（非接着状態）で配置するとともに、アノード集電体１２、アノード１０、セパレータ４０、カソード２０及びカソード集電体１４をこの順に配置して積層体を形成する。
【００６８】
次に、上記のようにして形成した積層体に対して、以下の熱処理及び加圧処理を施すことにより、素体６０を完成する。この熱処理及び加圧処理について、図４に基づいて説明する。図４（ａ）〜（ｃ）は、熱処理及び加圧処理を行う手段（ホットプレス）を使用して熱処理及び加圧処理を行う手順の一例を示す説明図である。
【００６９】
まず、図４（ａ）に示すように、一対の加熱部材である板状の金型９１及び板状の金型９２の間に上記の積層体６１を配置する。金型９１の積層体６１に接する面（加熱する面）及び金型９２の積層体６１に接する面（加熱する面）は、ともに積層体６１の大きさ以上に設定されている。
【００７０】
次に、図４（ｂ）に示すように、金型９１と金型９２とで積層体６１を挟持するようにして、積層体６１を押圧しつつ加熱して熱処理及び加圧処理を行う。ここで、熱処理の温度は、セパレータが軟化しない温度とし、例えば、１５０〜２５０℃とすることが好ましい。また、圧力は２０〜２００ｋｇ／ｃｍ２とすることが好ましい。これにより、アノード集電体１２、アノード１０、セパレータ４０、カソード２０及びカソード集電体１４が一体化された状態の積層体である素体６０を得ることができる。
【００７１】
上記のようにして素体６０を形成した後、この素体６０を電解質溶液中に浸漬し、減圧することでアノード１０、カソード２０及びセパレータ４０の空孔内に電解質溶液を含浸させる。
【００７２】
次に、素体６０と素体６０内に含有された電解質溶液とを上蓋５２、下蓋５４及びガスケット５６からなる外装体５０内に配置し、密閉した状態で素体６０を外装体５０内に収容する。
【００７３】
ここで、上蓋５２及び下蓋５４における凸部５２ａ，５２ｂは、例えば以下のように上蓋５２及び下蓋５４に絞り加工を施すことにより形成される。この絞り加工を施す手順について、図５（ａ）〜（ｃ）に基づいて説明する。
【００７４】
まず、図５（ａ）に示すように、素体６０の大きさに応じて決定される所定の形状及び所定の大きさの溝９４Ａ（凹部）の形成された第１の加熱部材である金型９４と、上蓋５２の厚み、並びに溝９４Ａの形状及び大きさを考慮した凸部９５Ａを有する第２の加熱部材である金型９５とを用意し、これらの間に上蓋５２を配置する。なお、図５（ａ）及び図５（ｂ）の場合、溝９４Ａの形状は、略台形の形状となるように形成されている。
【００７５】
次に、図５（ｂ）に示すように、金型９４の溝９４Ａの形成された面と、金型９５の凸部９５Ａを噛み合わせるようにして、上蓋５２の凸部５２ａを形成する部位を徐々に押圧し、変形させる。このとき、金型９４及び金型９５のうちの少なくとも一方の部材の温度が所定の温度（例えば、２０〜９０℃）となるように加熱してもよい。これにより、図５（ｃ）に示すように、凸部５２ａが形成された上蓋５２が得られる。また、下蓋５４についても同様の手順で絞り加工を施すことができる。
【００７６】
このようにして凸部が形成された上蓋５２及び下蓋５４とガスケット５６とからなる外装体５０内に素体６０を収容する際には、まず、素体６０を包囲するようにガスケット５６を配置し、次に素体６０を挟むように上蓋５２及び下蓋５４を配置することで密閉前の電気二重層キャパシタ１の構造（以下、「デバイス構造体」という）を形成する。
【００７７】
次に、形成したデバイス構造体に対して、図４を用いて説明した熱処理及び加圧処理を施して上蓋５２及び下蓋５４とガスケット５６とを熱接着する。ここで、熱処理の温度は、ガスケット５６と上蓋５２及び下蓋５４とを熱接着することが可能であり、且つ、熱により素体６０を劣化させない範囲の温度とし、例えば、１５０〜２００℃とすることが好ましい。また、圧力は、素体６０に過剰な圧力が加わることにより素体６０の損傷が生じない範囲とし、１〜１０ｋｇ／ｃｍ２とすることが好ましい。これにより、素体６０が上蓋５２、下蓋５４及びガスケット５６からなる外装体６０内に密閉した状態で収容された電気二重層キャパシタ１を形成することができる。
【００７８】
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。例えば、上記実施形態においては、素体６０がアノード集電体１２及びカソード集電体１４を含んで構成されている場合について説明したが、素体６０が集電体を含まず、アノード１０、カソード２０及びセパレータ４０から構成されていてもよい。この場合には、上蓋５２及び下蓋５４がそれぞれアノード集電体１２及びカソード集電体１４を兼ねた構成となる。
【００７９】
また、上記実施形態においては、素体６０がアノード集電体１２、アノード１０、セパレータ４０、カソード２０及びカソード集電体１４をそれぞれ１つずつ有する構成となっている場合について説明したが、素体６０は、アノード１０、セパレータ４０及びカソード２０からなる単位積層体を２以上有し、これら２以上の単位積層体間にそれぞれ集電体が配置された構成となっていてもよい。
【００８０】
更に、上記実施形態において説明した電気二重層キャパシタは、図６に示すようなコイン型の電気二重層キャパシタ２であってもよい。この場合、下蓋５４は、下端が閉じられ上端が開放された円筒状の円筒部と、この円筒部の上端部から外側に突出するように円環状に形成された鍔部とを有しており、上蓋５２の端部は、下蓋５４の鍔部との間に絶縁性のガスケット５６を介在させつつ、下蓋５４の鍔部を上下から挟み込むように鍔部に対してかしめられた構成となっている。そして、かかる構成以外は全て上記実施形態に示した構成と同様の構成を有している。
【００８１】
また更に、上記実施形態の説明においては、電気化学デバイスが電気二重層キャパシタである場合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、擬似容量キャパシタ、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キャパシタ、及び、リチウムイオン２次電池等の２次電池や１次電池であってもよい。
【実施例】
【００８２】
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００８３】
（実施例１）
以下の手順により、図１に示した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。
【００８４】
（１）素体の作製
アノード（第１の電極）及びカソード（第２の電極）は以下の手順により作製した。まず、賦活処理を施した活性炭素材料（活性炭）と、バインダーとなる熱可塑性樹脂（フッ素ゴム）と、導電助剤（カーボンブラック）とを、これらの質量比が炭素材料：導電助剤：バインダー＝８：１：１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）中に投入して混合することにより、電極形成用の塗布液（以下、「塗布液Ｌ１」という）を調製した。
【００８５】
次に、この塗布液Ｌ１をアルミニウム箔からなる集電体（厚み：２０μｍ）の一方の面上に均一に塗布した。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と乾燥後の塗膜とからなる積層体をプレスし、アルミニウム箔からなる集電体の一方の面上に電子伝導性の多孔体層（アノード又はカソードとなる層、厚み：１０μｍ）が形成された積層体を作製した。
【００８６】
次に、この積層体を打ち抜き金型によって７．２ｍｍ×７．２ｍｍの大きさに切断したものを２つ作製し、この２つの積層体で再生セルロース不織布からなるセパレータ（７．４ｍｍ×７．４ｍｍ、厚み：５０μｍ）を挟み、図４に示した熱処理及び加圧処理を行う手段（ホットプレス）を使用して、２つの積層体とセパレータとを熱圧着した。なお、熱処理温度は２３０℃、圧力は９０ｋｇ／ｃｍ２、処理時間は４０秒とした。これにより、アノード集電体、アノード、セパレータ、カソード及びカソード集電体がこの順で順次積層された素体を作製した。
【００８７】
次に、得られた素体内に、減圧下（２〜１０ｍｍＨｇ）で電解質溶液（１．２ｍｏｌ／Ｌのトリエチルメチルアンモニウム四フッ化ホウ素塩のプロピレンカーボネート溶液）を注入した後、大気圧に戻し、余分な電解質溶液を拭き取って、電解質溶液含有素体を作製した。なお、素体の厚みＴ１は９０μｍであった。
【００８８】
（２）電気二重層キャパシタの作製
外径寸法が１２ｍｍ×１２ｍｍであり、中央部の７．５ｍｍ×７．５ｍｍの範囲を打ち抜いた酸変性ポリプロピレン製のガスケット（厚みＴ２：１５０μｍ）を、上記電解質溶液含有素体を包囲するように配置し、これを外径寸法が１２ｍｍ×１２ｍｍであり、中央部の７．４ｍｍ×７．４ｍｍの範囲に平坦部を有する高さ（Ｔ３ａ及びＴ３ｂ）５０μｍの凸部を絞り加工により形成したニッケル箔製の上蓋及び下蓋（厚み：２０μｍ）で挟んで、デバイス構造体を形成した。
【００８９】
次に、図４に示した熱処理及び加圧処理（ホットプレス）を行う手段を使用し、１５０μｍの厚みのスペーサを挟んだ状態で上記デバイス構造体をプレスして、上蓋及び下蓋とガスケットとを熱接着した。なお、熱処理温度は２００℃、圧力は１５ｋｇ／ｃｍ２、処理時間は５秒とした。これにより、図１に示したものと同様の構成を有する、全体の厚みが１５０μｍである電気二重層キャパシタを作製した。なお、実施例１の電気二重層キャパシタは、上蓋に形成された凸部が、その先端部においてアノードを押圧した状態でアノードに電気的に接触しており、下蓋に形成された凸部が、その先端部においてカソードを押圧した状態でカソードに電気的に接触した構成となっていた。
【００９０】
（比較例１）
上蓋及び下蓋として、それぞれ凸部を有さない平板状の蓋体を使用し、ガスケットの厚みを９０μｍとし、スペーサの厚みを１３０μｍとしてプレスを行った以外は実施例１と同様にして、全体の厚みが１３０μｍである電気二重層キャパシタを作製した。
【００９１】
（比較例２）
上蓋及び下蓋として、それぞれ凸部を有さない平板状の蓋体を使用し、ガスケットの厚みを９０μｍとし、スペーサを使用せずにプレスを行った以外は実施例１と同様にして、全体の厚みが１２５μｍである電気二重層キャパシタを作製した。
【００９２】
（比較例３）
上蓋及び下蓋として、それぞれ凸部を有さない平板状の蓋体を使用し、プレス処理において加圧を行わず、加熱部材を上蓋及び下蓋に接触させた状態に維持して減圧下（２〜１０ｍｍＨｇ）で加熱のみを行って上蓋及び下蓋とガスケットとの熱接着を行った以外は実施例１と同様にして、全体の厚みが１９０μｍである電気二重層キャパシタを作製した。
【００９３】
［電気化学デバイスの特性評価試験］
（１）等価直列抵抗の測定
実施例１及び比較例１〜３の電気二重層キャパシタをそれぞれ５つ作製し、各５つの電気二重層キャパシタ（Ｎｏ．１〜５）について、以下のように等価直列抵抗（ＥＳＲ）を測定した。すなわち、測定環境温度２５℃、相対湿度６０％において、１ＫＨｚの周波数で１０ｍＡの電流を流したときの電圧の変化量より、ＥＳＲ［Ω］を算出した。その結果を表１に示す。
【００９４】
（２）充電試験
実施例１及び比較例１〜３のＮｏ．１〜５の電気二重層キャパシタについて、定電流充電を行ったところ、比較例１のＮｏ．３及び比較例２のＮｏ．１〜５の電気二重層キャパシタについては充電を行うことができなかった。このことから、比較例１のＮｏ．３及び比較例２のＮｏ．１〜５の電気二重層キャパシタは、素体が押し潰されて短絡しているものと考えられる。
【００９５】
【表１】
2005191455.tif 000003
【００９６】
表１に示した結果及び充電試験の結果から明らかなように、実施例１の電気二重層キャパシタは、各比較例に比して、素体が押し潰されることなく内部抵抗が十分に低減されていることが確認された。また、電気二重層キャパシタを複数製造した場合であっても、電気二重層キャパシタ毎の内部抵抗のバラツキが十分に低減されていることが確認された。
【００９７】
以上より、本発明の電気化学デバイスによれば、素体が押し潰されるなどして損傷することなく、上蓋及び下蓋とアノード及びカソードとの電気的接触が十分に確保されており、内部抵抗が十分に低減されていることが確認された。これにより、本発明の電気化学デバイスは優れた充放電特性が得られることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の電気化学デバイスの好適な一実施形態（電気二重層キャパシタ）を示す模式断面図である。
【図２】図１に示した電気化学デバイスの分解斜視図である。
【図３】図１に示した電気化学デバイスの分解断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、熱処理及び加圧処理の手順の一例を示す説明図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、蓋体に絞り加工を施す際の手順を説明するための説明図である。
【図６】本発明の電気化学デバイスの他の一実施形態（電気二重層キャパシタ）を示す模式断面図である。
【符号の説明】
【００９９】
１，２…電気化学デバイス（電気二重層キャパシタ）、１０…アノード、１２…アノード集電体、１４…カソード集電体、２０…カソード、４０…セパレータ、５０…外装体、５２…上蓋、５４…下蓋、５６…ガスケット、６０…素体。
【図１】
2005191455.tif 000004
【図２】
2005191455.tif 000005
【図３】
2005191455.tif 000006
【図４】
2005191455.tif 000007
【図５】
2005191455.tif 000008
【図６】
2005191455.tif 000009