(57)【要約】【課題】高容量化及び低コスト化が可能な電気化学デバイス及び電気化学デバイスの製造方法を提供すること。【解決手段】本発明に係る電気化学デバイスは正極端子と、負極端子と、第１の電極体と、第２の電極体と、電解液とを具備する。正極端子は、平板状であり、第１の主面とその反対側の第２の主面を有する。負極端子は、平板状であり、第３の主面とその反対側の第４の主面を有する。第１の電極体は、第１の正極未形成領域捲回部と第１の負極未形成領域捲回部とを有する。第２の電極体は、第２の正極未形成領域捲回部とる第２の負極未形成領域捲回部とを有する。第１の正極未形成領域捲回部は第１の主面に接合され、第１の負極未形成領域捲回部は第３の主面に接合され、第２の正極未形成領域捲回部は第２の主面に接合され、第２の負極未形成領域捲回部は第４の主面に接合されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状であり、第１の主面と前記第１の主面の反対側の第２の主面を有する正極端子と、
平板状であり、第３の主面と前記第３の主面の反対側の第４の主面を有する負極端子と、
金属箔である第１の正極集電体と、前記第１の正極集電体上に形成された第１の正極活物質層とを有し、前記第１の正極集電体上に前記第１の正極活物質層が形成された第１の正極形成領域と前記第１の正極集電体上に前記第１の正極活物質層が形成されていない第１の正極未形成領域が設けられた第１の正極と、金属箔である第１の負極集電体と、前記第１の負極集電体上に形成された第１の負極活物質層とを有し、前記第１の負極集電体上に前記第１の負極活物質層が形成された第１の負極形成領域と前記第１の負極集電体上に前記第１の負極活物質層が形成されていない第１の負極未形成領域が設けられた第１の負極と、前記第１の正極と前記第１の負極を隔てる第１のセパレータとを備え、前記第１の正極、前記第１の負極及び前記第１のセパレータが積層され、捲回されている第１の電極体であって、前記第１の正極未形成領域が捲回された部分である第１の正極未形成領域捲回部と、前記第１の負極未形成領域が捲回された部分である第１の負極未形成領域捲回部とを備える第１の電極体と、
金属箔である第２の正極集電体と、前記第２の正極集電体上に形成された第２の正極活物質層とを有し、前記第２の正極集電体上に前記第２の正極活物質層が形成された第２の正極形成領域と前記第２の正極集電体上に前記第２の正極活物質層が形成されていない第２の正極未形成領域が設けられた第２の正極と、金属箔である第２の負極集電体と、前記第２の負極集電体上に形成された第２の負極活物質層とを有し、前記第２の負極集電体上に前記第２の負極活物質層が形成された第２の負極形成領域と前記第２の負極集電体上に前記第２の負極活物質層が形成されていない第２の負極未形成領域が設けられた第２の負極と、前記第２の正極と前記第２の負極を隔てる第２のセパレータとを備え、前記第２の正極、前記第２の負極及び前記第２のセパレータが積層され、捲回されている第２の電極体であって、前記第２の正極未形成領域が捲回された部分である第２の正極未形成領域捲回部と、前記第２の負極未形成領域が捲回された部分である第２の負極未形成領域捲回部とを備える第２の電極体と、
前記第１の電極体及び前記第２の電極体を浸漬する電解液と
を具備し、
前記第１の正極未形成領域捲回部は前記第１の主面に接合され、前記第１の負極未形成領域捲回部は前記第３の主面に接合され、前記第２の正極未形成領域捲回部は前記第２の主面に接合され、前記第２の負極未形成領域捲回部は前記第４の主面に接合されている
電気化学デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の電気化学デバイスであって、
前記第１の電極体は、前記第１の正極、前記第１の負極及び前記第１のセパレータが捲回された第１の捲回体が板状に扁平化された扁平捲回構造を有し、
前記第２の電極体は、前記第２の正極、前記第２の負極及び前記第２のセパレータが捲回された第２の捲回体が板状に扁平化された扁平捲回構造を有する
電気化学デバイス。
【請求項３】
請求項２に記載の電気化学デバイスであって、
前記第１の電極体は、前記第１の捲回体の表面と裏面にそれぞれ接合された二つのリチウムイオン供給源をさらに有し、
前記第２の電極体は、前記第２の捲回体の表面と裏面にそれぞれ接合された二つのリチウムイオン供給源をさらに有する
電気化学デバイス。
【請求項４】
平板状であり、第１の主面と前記第１の主面の反対側の第２の主面を有する正極端子と、平板状であり、第３の主面と前記第３の主面の反対側の第４の主面を有する負極端子と、金属箔である第１の正極集電体と、前記第１の正極集電体上に形成された第１の正極活物質層とを有し、前記第１の正極集電体上に前記第１の正極活物質層が形成された第１の正極形成領域と前記第１の正極集電体上に前記第１の正極活物質層が形成されていない第１の正極未形成領域が設けられた第１の正極と、金属箔である第１の負極集電体と、前記第１の負極集電体上に形成された第１の負極活物質層とを有し、前記第１の負極集電体上に前記第１の負極活物質層が形成された第１の負極形成領域と前記第１の負極集電体上に前記第１の負極活物質層が形成されていない第１の負極未形成領域が設けられた第１の負極と、前記第１の正極と前記第１の負極を隔てる第１のセパレータとを備え、前記第１の正極、前記第１の負極及び前記第１のセパレータが積層され、捲回されている第１の電極体であって、前記第１の正極未形成領域が捲回された部分である第１の正極未形成領域捲回部と、前記第１の負極未形成領域が捲回された部分である第１の負極未形成領域捲回部とを備える第１の電極体と、金属箔である第２の正極集電体と、前記第２の正極集電体上に形成された第２の正極活物質層とを有し、前記第２の正極集電体上に前記第２の正極活物質層が形成された第２の正極形成領域と前記第２の正極集電体上に前記第２の正極活物質層が形成されていない第２の正極未形成領域が設けられた第２の正極と、金属箔である第２の負極集電体と、前記第２の負極集電体上に形成された第２の負極活物質層とを有し、前記第２の負極集電体上に前記第２の負極活物質層が形成された第２の負極形成領域と前記第２の負極集電体上に前記第２の負極活物質層が形成されていない第２の負極未形成領域が設けられた第２の負極と、前記第２の正極と前記第２の負極を隔てる第２のセパレータとを備え、前記第２の正極、前記第２の負極及び前記第２のセパレータが積層され、捲回されている第２の電極体であって、前記第２の正極未形成領域が捲回された部分である第２の正極未形成領域捲回部と、前記第２の負極未形成領域が捲回された部分である第２の負極未形成領域捲回部とを備える第２の電極体とを準備し、
前記第１の正極未形成領域捲回部を前記第１の主面に接合し、前記第２の正極未形成領域捲回部を前記第２の主面に接合し、
前記第１の負極未形成領域捲回部を前記第３の主面に接合し、前記第２の負極未形成領域捲回部を前記第４の主面に接合する
電気化学デバイスの製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の電気化学デバイスの製造方法であって、
前記第１の正極未形成領域捲回部を前記第１の主面に接合し、前記第２の正極未形成領域捲回部を前記第２の主面に接合する工程と、前記第１の負極未形成領域捲回部を前記第３の主面に接合し、前記第２の負極未形成領域捲回部を前記第４の主面に接合する工程では、超音波接合によって接合を行う
電気化学デバイスの製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の電気化学デバイスの製造方法であって、
前記第１の正極未形成領域捲回部を前記第１の主面に接合し、前記第２の正極未形成領域捲回部を前記第２の主面に接合する工程では、前記第１の正極未形成領域捲回部と前記第２の正極未形成領域捲回部を超音波接合器具によって挟持して前記第１の正極未形成領域捲回部を前記第１の主面に接合し、前記第２の正極未形成領域捲回部を前記第２の主面に接合し、
前記第１の負極未形成領域捲回部を前記第３の主面に接合し、前記第２の負極未形成領域捲回部を前記第４の主面に接合する工程では、前記第１の負極未形成領域捲回部と前記第２の負極未形成領域捲回部を超音波接合器具によって挟持して前記第１の負極未形成領域捲回部を前記第３の主面に接合し、前記第２の負極未形成領域捲回部を前記第４の主面に接合する
電気化学デバイスの製造方法。
【請求項７】
板状であり、第１の主面と前記第１の主面の反対側の第２の主面を有する正極端子と、
板状であり、第３の主面と前記第３の主面の反対側の第４の主面を有する負極端子と、
金属箔である第１の正極集電体と、前記第１の正極集電体上に形成された第１の正極活物質層とを有し、前記第１の正極集電体上に前記第１の正極活物質層が形成された第１の正極形成領域と前記第１の正極集電体上に前記第１の正極活物質層が形成されていない第１の正極未形成領域が設けられた第１の正極と、金属箔である第１の負極集電体と、前記第１の負極集電体上に形成された第１の負極活物質層とを有し、前記第１の負極集電体上に前記第１の負極活物質層が形成された第１の負極形成領域と前記第１の負極集電体上に前記第１の負極活物質層が形成されていない第１の負極未形成領域が設けられた第１の負極と、前記第１の正極と前記第１の負極を隔てる第１のセパレータとを備え、前記第１の正極、前記第１の負極及び前記第１のセパレータが積層され、捲回されている第１の電極体であって、前記第１の正極未形成領域が捲回された部分である第１の正極未形成領域捲回部と、前記第１の負極未形成領域が捲回された部分である第１の負極未形成領域捲回部とを備える第１の電極体と、
金属箔である第２の正極集電体と、前記第２の正極集電体上に形成された第２の正極活物質層とを有し、前記第２の正極集電体上に前記第２の正極活物質層が形成された第２の正極形成領域と前記第２の正極集電体上に前記第２の正極活物質層が形成されていない第２の正極未形成領域が設けられた第２の正極と、金属箔である第２の負極集電体と、前記第２の負極集電体上に形成された第２の負極活物質層とを有し、前記第２の負極集電体上に前記第２の負極活物質層が形成された第２の負極形成領域と前記第２の負極集電体上に前記第２の負極活物質層が形成されていない第２の負極未形成領域が設けられた第２の負極と、前記第２の正極と前記第２の負極を隔てる第２のセパレータとを備え、前記第２の正極、前記第２の負極及び前記第２のセパレータが積層され、捲回されている第２の電極体であって、前記第２の正極未形成領域が捲回された部分である第２の正極未形成領域捲回部と、前記第２の負極未形成領域が捲回された部分である第２の負極未形成領域捲回部とを備える第２の電極体と、
前記第１の電極体及び前記第２の電極体を浸漬する電解液と
を具備し、
前記第１の正極未形成領域捲回部は前記第１の主面に接合され、前記第１の負極未形成領域捲回部は前記第３の主面に接合され、前記第２の正極未形成領域捲回部は前記第２の主面に接合され、前記第２の負極未形成領域捲回部は前記第４の主面に接合されている
電気化学デバイス。
【請求項８】
請求項７に記載の電気化学デバイスであって、
前記正極端子は、前記第１の正極未形成領域捲回部及び前記第２の正極未形成領域捲回部が接合され、第１の幅と第１の厚みを有する電極体接合部と、前記第１の電極体、前記第２の電極体及び前記電解液を収容する収容空間の外部に突出し、第２の幅と第２の厚みを有する外部端子部と、前記電極体接合部と前記外部端子部とを接続し、第３の幅と第３の厚みを有する中継部とを有し、
前記第１の幅は前記第３の幅より大きく、
前記第２の幅は前記第１の幅より大きく、
前記第１の厚みは前記第２の厚みより大きく、
前記第３の厚みは前記第１の厚みより大きい
電気化学デバイス。
【請求項９】
請求項７に記載の電気化学デバイスであって、
前記負極端子は、前記第１の負極未形成領域捲回部及び前記第２の負極未形成領域捲回部が接合され、第１の幅と第１の厚みを有する電極体接合部と、前記第１の電極体、前記第２の電極体及び前記電解液を収容する収容空間の外部に突出し、第２の幅と第２の厚みを有する外部端子部と、前記電極体接合部と前記外部端子部とを接続し、第３の幅と第３の厚みを有する中継部とを有し、
前記第１の幅は前記第３の幅より大きく、
前記第２の幅は前記第１の幅より大きく、
前記第１の厚みは前記第２の厚みより大きく、
前記第３の厚みは前記第１の厚みより大きい
電気化学デバイス。
【請求項１０】
請求項７に記載の電気化学デバイスであって、
前記正極端子は、前記第１の正極未形成領域捲回部及び前記第２の正極未形成領域捲回部が接合され、第１の幅と第１の厚みを有する電極体接合部と、前記第１の電極体、前記第２の電極体及び前記電解液を収容する収容空間の外部に突出し、第２の幅と第２の厚みを有する外部端子部と、前記電極体接合部と前記外部端子部とを接続し、第３の幅と第３の厚みを有する中継部とを有し、
前記第１の幅は前記第３の幅より大きく、
前記第２の幅は前記第１の幅より大きく、
前記第１の厚みは前記第２の厚みより大きく、
前記第３の厚みは前記第１の厚みより大きく、
前記負極端子は、前記第１の負極未形成領域捲回部及び前記第２の負極未形成領域捲回部が接合され、第４の幅と第４の厚みを有する電極体接合部と、前記第１の電極体、前記第２の電極体及び前記電解液を収容する収容空間の外部に突出し、第５の幅と第５の厚みを有する外部端子部と、前記電極体接合部と前記外部端子部とを接続し、第６の幅と第６の厚みを有する中継部とを有し、
前記第４の幅は前記第６の幅より大きく、
前記第５の幅は前記第４の幅より大きく、
前記第４の厚みは前記第５の厚みより大きく、
前記第６の厚みは前記第４の厚みより大きい
電気化学デバイス。
【請求項１１】
請求項９に記載の電気化学デバイスであって、
前記正極端子は、前記電極体接合部、前記外部端子部及び前記中継部の断面積が互いに同一である
電気化学デバイス。
【請求項１２】
請求項１０に記載の電気化学デバイスであって、
前記負極端子は、前記電極体接合部、前記外部端子部及び前記中継部の断面積が互いに同一である
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、正極、負極及びセパレータが捲回されて構成された電極体を有する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】
リチウムイオンキャパシタ等の新たな電気化学デバイスが利用されつつあるが、更なる市場創出のためには低コスト化が求められている。このためには、部材コストが安価であり、生産性に優れた構造を有する電気化学デバイスが望ましい。また、電気化学デバイスの特性としては小型化と高容量化が求められている。
【０００３】
電気化学デバイスの構造として、正極と負極をセパレータを介して積層し、扁平状に捲回した扁平捲回構造の電極体を電解液と共に外装缶に装填した構造がある。正極と負極は外装缶に設けられた正極端子と負極端子にそれぞれ接合される必要がある。
【０００４】
例えば、特許文献１には、扁平捲回構造の電極体と、電極体の捲回中心軸の両端にそれぞれ接続された正極端子及び負極端子を備える二次電池が開示されている。また、特許文献２には、二つの電極体によって超音波ホーンを挟み、電極体の外側に二つの集電端子を配置して集電端子を超音波アンビルで挟み、超音波によって電極体に集電端子をそれぞれ接合する超音波接合方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−２２１７９号公報
【特許文献２】特開２０１２−１５２８１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１及び２に記載のような構造では、一つの電極体に正極端子と負極端子の２つの端子を接合する必要がある。電気化学デバイスの容量を大きくするため、一つの電気化学デバイスに二つの電極体を搭載することも多いが、この場合には４つの端子を電極体に接合する必要があり、部品点数や接合工程の削減が求められる。
【０００７】
以上のような事情の鑑み、本発明の目的は、高容量化及び低コスト化が可能な電気化学デバイス及び電気化学デバイスの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る電気化学デバイスは、正極端子と、負極端子と、第１の電極体と、第２の電極体と、電解液とを具備する。
上記正極端子は、平板状であり、第１の主面と上記第１の主面の反対側の第２の主面を有する。
上記負極端子は、平板状であり、第３の主面と上記第３の主面の反対側の第４の主面を有する。
上記第１の電極体は、金属箔である第１の正極集電体と、上記第１の正極集電体上に形成された第１の正極活物質層とを有し、上記第１の正極集電体上に上記第１の正極活物質層が形成された第１の正極形成領域と上記第１の正極集電体上に上記第１の正極活物質層が形成されていない第１の正極未形成領域が設けられた第１の正極と、金属箔である第１の負極集電体と、上記第１の負極集電体上に形成された第１の負極活物質層とを有し、上記第１の負極集電体上に上記第１の負極活物質層が形成された第１の負極形成領域と上記第１の負極集電体上に上記第１の負極活物質層が形成されていない第１の負極未形成領域が設けられた第１の負極と、上記第１の正極と上記第１の負極を隔てる第１のセパレータとを備え、上記第１の正極、上記第１の負極及び上記第１のセパレータが積層され、捲回されている第１の電極体であって、上記第１の正極未形成領域が捲回された部分である第１の正極未形成領域捲回部と、上記第１の負極未形成領域が捲回された部分である第１の負極未形成領域捲回部とを備える。
上記第２の電極体は、金属箔である第２の正極集電体と、上記第２の正極集電体上に形成された第２の正極活物質層とを有し、上記第２の正極集電体上に上記第２の正極活物質層が形成された第２の正極形成領域と上記第２の正極集電体上に上記第２の正極活物質層が形成されていない第２の正極未形成領域が設けられた第２の正極と、金属箔である第２の負極集電体と、上記第２の負極集電体上に形成された第２の負極活物質層とを有し、上記第２の負極集電体上に上記第２の負極活物質層が形成された第２の負極形成領域と上記第２の負極集電体上に上記第２の負極活物質層が形成されていない第２の負極未形成領域が設けられた第２の負極と、上記第２の正極と上記第２の負極を隔てる第２のセパレータとを備え、上記第２の正極、上記第２の負極及び上記第２のセパレータが積層され、捲回されている第２の電極体であって、上記第２の正極未形成領域が捲回された部分である第２の正極未形成領域捲回部と、上記第２の負極未形成領域が捲回された部分である第２の負極未形成領域捲回部とを備える。
上記電解液は、上記第１の電極体及び上記第２の電極体を浸漬する。
上記第１の正極未形成領域捲回部は上記第１の主面に接合され、上記第１の負極未形成領域捲回部は上記第３の主面に接合され、上記第２の正極未形成領域捲回部は上記第２の主面に接合され、上記第２の負極未形成領域捲回部は上記第４の主面に接合されている。
【０００９】
この構成によれば、電気化学デバイスは第１の電極体と第２の電極体の二つの電極体を備えており、電気化学デバイスの容量を高容量化することが可能である。また、正極端子と負極端子は平板状とすることができ、構造を簡素化することによる部品コストの低減が可能である。
【００１０】
上記第１の電極体は、上記第１の正極、上記第１の負極及び上記第１のセパレータが捲回された第１の捲回体が板状に扁平化された扁平捲回構造を有し、
上記第２の電極体は、上記第２の正極、上記第２の負極及び上記第２のセパレータが捲回された第２の捲回体が板状に扁平化された扁平捲回構造を有してもよい。
【００１１】
上記第１の電極体は、上記第１の捲回体の表面と裏面にそれぞれ接合された二つのリチウムイオン供給源をさらに有し、
上記第２の電極体は、上記第２の捲回体の表面と裏面にそれぞれ接合された二つのリチウムイオン供給源をさらに有してもよい。
【００１２】
扁平捲回構造を有する捲回体の表裏両面にそれぞれリチウムイオン供給源を分割配置することにより、リチウムイオンの垂直ドープ効率を向上させることができ、生産性にも優れた構造とすることができる。
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る電気化学デバイスの製造方法では、平板状であり、第１の主面と上記第１の主面と反対側の第２の主面を有する正極端子と、平板状であり、第３の主面と上記第３の主面と反対側の第４の主面を有する負極端子と、金属箔である第１の正極集電体と、上記第１の正極集電体上に形成された第１の正極活物質層とを有し、上記第１の正極集電体上に上記第１の正極活物質層が形成された第１の正極形成領域と上記第１の正極集電体上に上記第１の正極活物質層が形成されていない第１の正極未形成領域が設けられた第１の正極と、金属箔である第１の負極集電体と、上記第１の負極集電体上に形成された第１の負極活物質層とを有し、上記第１の負極集電体上に上記第１の負極活物質層が形成された第１の負極形成領域と上記第１の負極集電体上に上記第１の負極活物質層が形成されていない第１の負極未形成領域が設けられた第１の負極と、上記第１の正極と上記第１の負極を隔てる第１のセパレータとを備え、上記第１の正極、上記第１の負極及び上記第１のセパレータが積層され、捲回されている第１の電極体であって、上記第１の正極未形成領域が捲回された部分である第１の正極未形成領域捲回部と、上記第１の負極未形成領域が捲回された部分である第１の負極未形成領域捲回部とを備える第１の電極体と、金属箔である第２の正極集電体と、上記第２の正極集電体上に形成された第２の正極活物質層とを有し、上記第２の正極集電体上に上記第２の正極活物質層が形成された第２の正極形成領域と上記第２の正極集電体上に上記第２の正極活物質層が形成されていない第２の正極未形成領域が設けられた第２の正極と、金属箔である第２の負極集電体と、上記第２の負極集電体上に形成された第２の負極活物質層とを有し、上記第２の負極集電体上に上記第２の負極活物質層が形成された第２の負極形成領域と上記第２の負極集電体上に上記第２の負極活物質層が形成されていない第２の負極未形成領域が設けられた第２の負極と、上記第２の正極と上記第２の負極を隔てる第２のセパレータとを備え、上記第２の正極、上記第２の負極及び上記第２のセパレータが積層され、捲回されている第２の電極体であって、上記第２の正極未形成領域が捲回された部分である第２の正極未形成領域捲回部と、上記第２の負極未形成領域が捲回された部分である第２の負極未形成領域捲回部とを備える第２の電極体とを準備する。
上記第１の正極未形成領域捲回部を上記第１の主面に接合し、上記第２の正極未形成領域捲回部を上記第２の主面に接合する。
上記第１の負極未形成領域捲回部を上記第３の主面に接合し、上記第２の負極未形成領域捲回部を上記第４の主面に接合する。
【００１４】
この製造方法によれば、第１の正極未形成領域捲回部と第２の正極未形成領域捲回部を正極端子の表裏両面に同時に接合し、第１の負極未形成領域捲回部と第２の負極未形成領域捲回部を負極端子の表裏両面に同時に接合することが可能である。第１の正極未形成領域捲回部と第２の正極未形成領域捲回部をそれぞれ正極端子に接合し、第１の負極未形成領域捲回部と第２の負極未形成領域捲回部をそれぞれ負極端子に接合する必要がないため、製造プロセスの簡略化が可能であり、製造コストを低減することができる。
【００１５】
上記第１の正極未形成領域捲回部を上記第１の主面に接合し、上記第２の正極未形成領域捲回部を上記第２の主面に接合する工程と、上記第１の負極未形成領域捲回部を上記第３の主面に接合し、上記第２の負極未形成領域捲回部を上記第４の主面に接合する工程では、超音波接合によって接合を行ってもよい。
【００１６】
上記第１の正極未形成領域捲回部を上記第１の主面に接合し、上記第２の正極未形成領域捲回部を上記第２の主面に接合する工程では、上記第１の正極未形成領域捲回部と上記第２の正極未形成領域捲回部を超音波接合器具によって挟持して上記第１の正極未形成領域捲回部を上記第１の主面に接合し、上記第２の正極未形成領域捲回部を上記第２の主面に接合し、
上記第１の負極未形成領域捲回部を上記第３の主面に接合し、上記第２の負極未形成領域捲回部を上記第４の主面に接合する工程では、上記第１の負極未形成領域捲回部と上記第２の負極未形成領域捲回部を超音波接合器具によって挟持して上記第１の負極未形成領域捲回部を上記第３の主面に接合し、上記第２の負極未形成領域捲回部を上記第４の主面に接合してもよい。
【００１７】
この構成によれば、第１の正極未形成領域捲回部と上記第２の正極未形成領域捲回部を超音波接合器具によって挟持することよって第１の正極未形成領域捲回部と第２の正極未形成領域捲回部を正極端子の表裏両面に同時に接合し、第１の負極未形成領域捲回部と第２の負極未形成領域捲回部を超音波接合器具によって挟持することよって第１の負極未形成領域捲回部と第２の負極未形成領域捲回部を負極端子の表裏両面に同時に接合することが可能である。
【００１８】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る電気化学デバイスは、正極端子と、負極端子と、第１の電極体と、第２の電極体と、電解液とを具備する。
上記正極端子は、板状であり、第１の主面と上記第１の主面の反対側の第２の主面を有する。
上記負極端子は、板状であり、第３の主面と上記第３の主面の反対側の第４の主面を有する。
上記第１の電極体は、金属箔である第１の正極集電体と、上記第１の正極集電体上に形成された第１の正極活物質層とを有し、上記第１の正極集電体上に上記第１の正極活物質層が形成された第１の正極形成領域と上記第１の正極集電体上に上記第１の正極活物質層が形成されていない第１の正極未形成領域が設けられた第１の正極と、金属箔である第１の負極集電体と、上記第１の負極集電体上に形成された第１の負極活物質層とを有し、上記第１の負極集電体上に上記第１の負極活物質層が形成された第１の負極形成領域と上記第１の負極集電体上に上記第１の負極活物質層が形成されていない第１の負極未形成領域が設けられた第１の負極と、上記第１の正極と上記第１の負極を隔てる第１のセパレータとを備え、上記第１の正極、上記第１の負極及び上記第１のセパレータが積層され、捲回されている第１の電極体であって、上記第１の正極未形成領域が捲回された部分である第１の正極未形成領域捲回部と、上記第１の負極未形成領域が捲回された部分である第１の負極未形成領域捲回部とを備える。
上記第２の電極体は、金属箔である第２の正極集電体と、上記第２の正極集電体上に形成された第２の正極活物質層とを有し、上記第２の正極集電体上に上記第２の正極活物質層が形成された第２の正極形成領域と上記第２の正極集電体上に上記第２の正極活物質層が形成されていない第２の正極未形成領域が設けられた第２の正極と、金属箔である第２の負極集電体と、上記第２の負極集電体上に形成された第２の負極活物質層とを有し、上記第２の負極集電体上に上記第２の負極活物質層が形成された第２の負極形成領域と上記第２の負極集電体上に上記第２の負極活物質層が形成されていない第２の負極未形成領域が設けられた第２の負極と、上記第２の正極と上記第２の負極を隔てる第２のセパレータとを備え、上記第２の正極、上記第２の負極及び上記第２のセパレータが積層され、捲回されている第２の電極体であって、上記第２の正極未形成領域が捲回された部分である第２の正極未形成領域捲回部と、上記第２の負極未形成領域が捲回された部分である第２の負極未形成領域捲回部とを備える。
上記電解液は、上記第１の電極体及び上記第２の電極体を浸漬する。
上記第１の正極未形成領域捲回部は上記第１の主面に接合され、上記第１の負極未形成領域捲回部は上記第３の主面に接合され、上記第２の正極未形成領域捲回部は上記第２の主面に接合され、上記第２の負極未形成領域捲回部は上記第４の主面に接合されている。
【００１９】
上記正極端子は、上記第１の正極未形成領域捲回部及び上記第２の正極未形成領域捲回部が接合され、第１の幅と第１の厚みを有する電極体接合部と、上記第１の電極体、上記第２の電極体及び上記電解液を収容する収容空間の外部に突出し、第２の幅と第２の厚みを有する外部端子部と、上記電極体接合部と上記外部端子部とを接続し、第３の幅と第３の厚みを有する中継部とを有し、上記第１の幅は上記第３の幅より大きく、上記第２の幅は上記第１の幅より大きく、上記第１の厚みは上記第２の厚みより大きく、上記第３の厚みは上記第１の厚みより大きくてもよい。
【００２０】
この構成によれば、正極端子の各部に必要とされる要件を満たしつつ、各部の断面積の差を小さくし、各部の間での電気抵抗の差を小さくすることができる。
【００２１】
上記負極端子は、上記第１の負極未形成領域捲回部及び上記第２の負極未形成領域捲回部が接合され、第１の幅と第１の厚みを有する電極体接合部と、上記第１の電極体、上記第２の電極体及び上記電解液を収容する収容空間の外部に突出し、第２の幅と第２の厚みを有する外部端子部と、上記電極体接合部と上記外部端子部とを接続し、第３の幅と第３の厚みを有する中継部とを有し、上記第１の幅は上記第３の幅より大きく、上記第２の幅は上記第１の幅より大きく、上記第１の厚みは上記第２の厚みより大きく、上記第３の厚みは上記第１の厚みより大きくてもよい。
【００２２】
この構成によれば、負極端子の各部に必要とされる要件を満たしつつ、各部の断面積の差を小さくし、各部の間での電気抵抗の差を小さくすることができる。
【００２３】
上記正極端子は、上記第１の正極未形成領域捲回部及び上記第２の正極未形成領域捲回部が接合され、第１の幅と第１の厚みを有する電極体接合部と、上記第１の電極体、上記第２の電極体及び上記電解液を収容する収容空間の外部に突出し、第２の幅と第２の厚みを有する外部端子部と、上記電極体接合部と上記外部端子部とを接続し、第３の幅と第３の厚みを有する中継部とを有し、上記第１の幅は上記第３の幅より大きく、上記第２の幅は上記第１の幅より大きく、上記第１の厚みは上記第２の厚みより大きく、上記第３の厚みは上記第１の厚みより大きく、上記負極端子は、上記第１の負極未形成領域捲回部及び上記第２の負極未形成領域捲回部が接合され、第４の幅と第４の厚みを有する電極体接合部と、上記第１の電極体、上記第２の電極体及び上記電解液を収容する収容空間の外部に突出し、第５の幅と第５の厚みを有する外部端子部と、上記電極体接合部と上記外部端子部とを接続し、第６の幅と第６の厚みを有する中継部とを有し、上記第４の幅は上記第６の幅より大きく、上記第５の幅は上記第４の幅より大きく、上記第４の厚みは上記第５の厚みより大きく、上記第６の厚みは上記第４の厚みより大きくてもよい。
【００２４】
この構成によれば、正極端子と負極端子のそれぞれにおいて各部に必要とされる要件を満たしつつ、各部の断面積の差を小さくし、各部の間での電気抵抗の差を小さくすることができる。
【００２５】
上記正極端子は、上記電極体接合部、上記外部端子部及び上記中継部の断面積が互いに同一であってもよい。
【００２６】
上記負極端子は、上記電極体接合部、上記外部端子部及び上記中継部の断面積が互いに同一であってもよい。
【発明の効果】
【００２７】
以上のように、本発明によれば高容量化及び低コスト化が可能な電気化学デバイス及び電気化学デバイスの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電気化学デバイスの斜視図である。
【図２】同電気化学デバイスの分解斜視図である。
【図３】同電気化学デバイスの分解斜視図である。
【図４】同電気化学デバイスが備える電極体の斜視図である。
【図５】同電気化学デバイスが備える電極体の断面図である。
【図６】同電気化学デバイスが備える電極体の断面図である。
【図７】同電気化学デバイスが備える電極体の正極の平面図である。
【図８】同電気化学デバイスが備える電極体の正極の断面図である。
【図９】同電気化学デバイスが備える電極体の負極の平面図である。
【図１０】同電気化学デバイスが備える電極体の負極の平面図である。
【図１１】同電気化学デバイスが備える電極体の正極及び負極の平面図である。
【図１２】同電気化学デバイスが備える電極体の正極及び負極の断面図である。
【図１３】同電気化学デバイスが備える電極体のリチウムイオン供給源を示す模式図である。
【図１４】同電気化学デバイスが備える正極端子及び負極端子の斜視図である。
【図１５】同電気化学デバイスが備える正極端子及び負極端子の斜視図である。
【図１６】同電気化学デバイスが備える第１電極体、正極端子及び負極端子の平面図である。
【図１７】同電気化学デバイスが備える第２電極体、正極端子及び負極端子の平面図である。
【図１８】同電気化学デバイスが備える第１電極体、第２電極体及び正極端子の断面図である。
【図１９】同電気化学デバイスが備える第１電極体、第２電極体及び負極端子の断面図である。
【図２０】比較例に係る電気化学デバイスの模式図である。
【図２１】比較例に係る電気化学デバイスの模式図である。
【図２２】比較例に係る電気化学デバイスの模式図である。
【図２３】本発明の第１の実施形態に係る電気化学デバイスの製造方法を示す模式図である。
【図２４】同電気化学デバイスの製造方法を示す模式図である。
【図２５】同電気化学デバイスの製造方法を示す模式図である。
【図２６】同電気化学デバイスの製造方法を示す模式図である。
【図２７】本発明の第２の実施形態に係る電気化学デバイスの一部構成の斜視図である。
【図２８】同電気化学デバイスが備える正極端子の平面図である。
【図２９】同電気化学デバイスが備える正極端子の斜視図である。
【図３０】同電気化学デバイスが備える正極端子の斜視図である。
【図３１】同電気化学デバイスが備える正極端子の各部の幅を示す模式図である。
【図３２】同電気化学デバイスが備える正極端子の各部の厚みを示す模式図である。
【図３３】同電気化学デバイスが備える負極端子の平面図である。
【図３４】同電気化学デバイスが備える負極端子の斜視図である。
【図３５】同電気化学デバイスが備える負極端子の斜視図である。
【図３６】同電気化学デバイスが備える負極端子の各部の幅を示す模式図である。
【図３７】同電気化学デバイスが備える負極端子の各部の厚みを示す模式図である。
【図３８】同電気化学デバイスが備える正極端子及び負極端子の材料となる圧延異形条の模式図である。
【図３９】同電気化学デバイスが備える正極端子及び負極端子の製造方法を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について説明する。
【００３０】
［電気化学デバイスの構造］
図１は第１の実施形態に係る電気化学デバイス１００の斜視図であり、図２及び図３は電気化学デバイス１００の分解斜視図である。
【００３１】
電気化学デバイス１００は、リチウムイオンキャパシタとすることができる。また、電気化学デバイス１００は、電気二重層キャパシタ等の他の種類のキャパシタであってもよく、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の電池であってもよい。この他にも電気化学デバイス１００は、以下の構造によって実現することが可能なあらゆる種類の電気化学デバイスとすることができる。以下の説明では電気化学デバイス１００はリチウムイオンキャパシタであるものとする。
【００３２】
図２及び図３に示すように、電気化学デバイス１００は、第１電極体１０１、第２電極体１０２、正極端子１０３、負極端子１０４、正極端子板１０５、負極端子板１０６、絶縁フィルム１０７、外装缶１０８及び蓋部材１０９を備える。
【００３３】
図２及び図３に示すように、正極端子１０３及び負極端子１０４は蓋部材１０９に装着されており、第１電極体１０１及び第２電極体１０２は共に正極端子１０３及び負極端子１０４に接合されている。第１電極体１０１及び第２電極体１０２は端部が絶縁フィルム１０７よって被覆され、外装缶１０８に収容されている。
【００３４】
図１に示すように外装缶１０８と蓋部材１０９が接合され、電気化学デバイス１００が構成されている。外装缶１０８及び蓋部材１０９によって形成される空間（以下、収容空間）には電解液が充填され、第１電極体１０１及び第２電極体１０２は電解液に浸漬されている。
【００３５】
第１電極体１０１及び第２電極体１０２は同一構造を有する。図４は、第１電極体１０１及び第２電極体１０２として利用される電極体１２０の斜視図である。同図に示すように電極体１２０は電極領域捲回部１２１、正極未形成領域捲回部１２２及び負極未形成領域捲回部１２３を備える。
【００３６】
図５は、電極体１２０の断面図であり、図４のＡ−Ａ線での断面図である。図６は電極体１２０の断面図であり、図５のＢ−Ｂ線での断面図である。これらの図に示すように、電極体１２０は、正極１３０、負極１４０、セパレータ１５０及びリチウムイオン供給源１６０を備える。なお、図５及び図６で示す正極１３０、負極１４０及びセパレータ１５０の層数は模式的なものであり、実際にはより多数である。例えば正極１３０は２１層、負極１４０は２３層とすることができる。
【００３７】
図７は、捲回前の正極１３０の平面図である。図８は正極１３０の断面図であり、図７のＣ−Ｃ線での断面図である。同図に示すように正極１３０は、正極集電体１３１及び正極活物質層１３２を備える。
【００３８】
正極集電体１３１は、金属箔であり、例えばアルミニウムからなる。正極集電体１３１にはイオンが通過可能な細孔が設けられており、電解エッチング等により細孔が形成された箔とすることができる。正極集電体１３１の厚みは例えば０．０２ｍｍである。
【００３９】
正極活物質層１３２は、正極活物質とバインダ樹脂が混合されたものとすることができ、さらに導電助剤を含んでもよい。正極活物質は、電解液中のリチウムイオン及びアニオンが吸着可能な材料、例えば活性炭やポリアセン炭化物等である。
【００４０】
バインダ樹脂は、正極活物質を接合する合成樹脂であり、例えばスチレンブタジエンゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、芳香族ポリアミド、カルボキシメチルセルロース、フッ素系ゴム、ポリビニリデンフルオライド、イソプレンゴム、ブタジエンゴム及びエチレンプロピレン系ゴム等を用いてもよい。
【００４１】
導電助剤は、導電性材料からなる粒子であり、正極活物質の間での導電性を向上させる。導電助剤は、例えば、黒鉛やカーボンブラック等の炭素材料が挙げられる。これらは単独でもよいし、複数種が混合されてもよい。なお、導電助剤は、導電性を有する材料であれば、金属材料あるいは導電性高分子等であってもよい。
【００４２】
図８に示すように、正極活物質層１３２は、正極集電体１３１の表裏両面に形成されている。ここで、正極活物質層１３２は正極集電体１３１の全面には形成されず、正極集電体１３１の一部には正極活物質層１３２が形成されていない領域が設けられている。
【００４３】
以下、正極１３０のうち、正極集電体１３１上に正極活物質層１３２が設けられている領域を正極形成領域１３０ａとし、正極活物質層１３２が設けられず、正極集電体１３１が露出する領域を正極未形成領域１３０ｂとする。図７に示すように正極未形成領域１３０ｂは、正極１３０の一辺に沿って帯状に設けられている。
【００４４】
図９は、捲回前の負極１４０の平面図である。図１０は負極１４０の断面図であり、図９のＤ−Ｄ線での断面図である。同図に示すように負極１４０は、負極集電体１４１及び負極活物質層１４２を備える。
【００４５】
負極集電体１４１は、金属箔であり、例えば銅からなる。負極集電体１４１にはイオンが通過可能な細孔が設けられており、電解エッチング等により細孔が形成された箔とすることができる。負極集電体１４１の厚みは例えば０．０１ｍｍである。
【００４６】
負極活物質層１４２は、負極活物質とバインダ樹脂が混合されたものとすることができ、さらに導電助剤を含んでもよい。負極活物質は、電解液中のリチウムイオンを吸蔵可能な材料、例えば難黒鉛化炭素（ハードカーボン）、グラファイトやソフトカーボン等の炭素系材料を用いることができる。
【００４７】
バインダ樹脂は、負極活物質を接合する合成樹脂であり、例えばスチレンブタジエンゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、芳香族ポリアミド、カルボキシメチルセルロース、フッ素系ゴム、ポリビニリデンフルオライド、イソプレンゴム、ブタジエンゴム及びエチレンプロピレン系ゴム等を用いてもよい。
【００４８】
導電助剤は、導電性材料からなる粒子であり、負極活物質の間での導電性を向上させる。導電助剤は、例えば、黒鉛やカーボンブラック等の炭素材料が挙げられる。これらは単独でもよいし、複数種が混合されてもよい。なお、導電助剤は、導電性を有する材料であれば、金属材料あるいは導電性高分子等であってもよい。
【００４９】
図１０に示すように、負極活物質層１４２は、負極集電体１４１の表裏両面に形成されている。ここで、負極活物質層１４２は負極集電体１４１の全面には形成されず、負極集電体１４１の一部には負極活物質層１４２が形成されていない領域が設けられている。
【００５０】
以下、負極１４０のうち、負極集電体１４１上に負極活物質層１４２が設けられている領域を負極形成領域１４０ａとし、負極活物質層１４２が設けられず、負極集電体１４１が露出する領域を負極未形成領域１４０ｂとする。図９に示すように負極未形成領域１４０ｂは、負極１４０の一辺に沿って帯状に設けられている。
【００５１】
セパレータ１５０は、正極１３０と負極１４０を隔て、後述する電解液中に含まれるイオンを透過する。セパレータ１５０は、織布、不織布又は合成樹脂微多孔膜等であるものとすることができ、例えばポリエチレン樹脂を主材料としたものとすることができる。
【００５２】
電極体１２０は、正極１３０、負極１４０及びセパレータ１５０が積層され、捲回されて構成されている。図１１は、これらを積層した積層体の平面図である。図１２は同積層体の断面図であり、図１１のＥ−Ｅ線での断面図である。なお、図１１ではセパレータ１５０の図示を省略する。
【００５３】
図１２に示すように、正極１３０、負極１４０及びセパレータ１５０は、正極１３０と負極１４０の間にセパレータ１５０が位置するように積層される。ここで、図１１に示すように正極１３０と負極１４０は、正極形成領域１３０ａと負極形成領域１４０ａが対向し、正極未形成領域１３０ｂと負極未形成領域１４０ｂが対向しないようにずらして配置される。セパレータ１５０は正極形成領域１３０ａと負極形成領域１４０ａを隔てるように配置される。
【００５４】
この積層体が捲回され、扁平化されることにより捲回体１７０が形成される。図１３は、捲回体１７０の断面図である。捲回体１７０のサイズは例えば長さ１１５ｍｍ、幅６７ｍｍ、厚さ５．５ｍｍとすることができる。
【００５５】
図５に示すように電極体１２０は二つのリチウムイオン供給源１６０を備える。リチウムイオン供給源１６０は、銅箔等の金属箔の外側面にリチウム金属を貼付したものであり、リチウム金属が負極１４０に対向するように貼付される。リチウムイオン供給源１６０は、図１３に示す捲回体１７０の表裏両面に一つずつが貼付されている。捲回体１７０の一部とリチウムイオン供給源１６０はセパレータ１５０によって被覆されている。
【００５６】
電極体１２０は以上のような構成を有する。電極領域捲回部１２１は電極体１２０のうち、正極形成領域１３０ａ、負極形成領域１４０ａ及びセパレータ１５０が捲回された部分である。正極未形成領域捲回部１２２は、電極体１２０のうち正極未形成領域１３０ｂが捲回された部分であり、即ち正極集電体１３１のみが捲回された部分である。負極未形成領域捲回部１２３は、第１電極体１０１のうち負極未形成領域１４０ｂが捲回された部分であり、即ち負極集電体１４１のみが捲回された部分である。
【００５７】
第１電極体１０１及び第２電極体１０２は、それぞれが電極体１２０の構成を有する。したがって、図３に示すように、第１電極体１０１と第２電極体１０２はそれぞれ電極領域捲回部１２１、正極未形成領域捲回部１２２及び負極未形成領域捲回部１２３を備える。
【００５８】
正極端子１０３及び負極端子１０４は、蓋部材１０９に装着されている。図１４及び図１５は正極端子１０３及び負極端子１０４の斜視図である。
【００５９】
正極端子１０３は、金属からなる板状の部材である。正極端子１０３は例えばアルミニウム（Ａ１０５０−Ｈ２４）からなるものとすることができる。正極端子１０３の厚みは例えば１．５ｍｍである。正極端子１０３は、図３に示すように蓋部材１０９に挿入され、合成樹脂等からなる端子支持部材１１０によって蓋部材１０９から絶縁されている。これにより、正極端子１０３の一部は収容空間に収容され、一部は収容空間の外部に突出する。
【００６０】
図１４及び図１５に示すように、正極端子１０３の主面の一つを第１主面１０３ａとし、その反対側の主面を第２主面１０３ｂとする。正極端子１０３には、第１主面１０３ａと第２主面１０３ｂに連通し、外部機器等との接続に利用される貫通孔１０３ｃが設けられている。正極端子１０３の形状は特に限定されず、板状であればよい。例えば、正極端子１０３は、矩形状の主面を有する形状であってもよい。
【００６１】
負極端子１０４は、金属からなる板状の部材である。負極端子１０４は例えば銅（Ｃ１１００−１／４Ｈ）からなるものとすることができる。負極端子１０４の厚みは例えば１．２ｍｍである。負極端子１０４は、図３に示すように蓋部材１０９に挿入され、合成樹脂等からなる端子支持部材１１０によって蓋部材１０９から絶縁されている。これにより、負極端子１０４の一部は収容空間に収容され、一部は収容空間の外部に突出する。
【００６２】
図１４及び図１５に示すように、負極端子１０４の主面の一つを第３主面１０４ａとし、その反対側の主面を第４主面１０４ｂとする。負極端子１０４には、第３主面１０４ａと第２主面１０４ｂに連通し、外部機器等との接続に利用される貫通孔１０４ｃが設けられている。負極端子１０４の形状は特に限定されず、板状であればよい。例えば、負極端子１０４は、矩形状の主面を有する形状であってもよい。
【００６３】
正極端子１０３と負極端子１０４は、第１主面１０３ａと第３主面１０４ａが同一平面上に位置し、第２主面１０３ｂと第４主面１０４ｂが同一平面上に位置するように配置されている。
【００６４】
正極端子板１０５は、金属からなる板状の部材である。電気化学デバイス１００は、図３に示すように第１電極体１０１と第２電極体１０２にそれぞれ接合される二つの正極端子板１０５を備える。正極端子板１０５は例えばアルミニウム（Ａ１０５０−Ｈ２４）からなり、そのサイズは例えば長さ４０ｍｍ、幅７．５ｍｍ、厚さ０．２ｍｍである。
【００６５】
負極端子板１０６は、金属からなる板状の部材であり、電気化学デバイス１００は、図３に示すように第１電極体１０１と第２電極体１０２にそれぞれ接合される二つの負極端子板１０６を備える。負極端子板１０６は例えば銅（Ｃ１１００−１／４Ｈ）からなり、そのサイズは例えば長さ４０ｍｍ、幅７．５ｍｍ、厚さ０．２ｍｍである。
【００６６】
図３に示すように、第１電極体１０１と第２電極体１０２は、正極端子１０３及び負極端子１０４を介して対向し、正極端子１０３及び負極端子１０４に接合されている。図１６は、正極端子１０３及び負極端子１０４と第１電極体１０１の接合態様を示す模式図であり、図１７は正極端子１０３及び負極端子１０４と第２電極体１０２の接合態様を示す模式図である。
【００６７】
図１８は、正極端子１０３と第１電極体１０１及び第２電極体１０２の接合態様を示す断面図であり、図１６及び図１７のＦ−Ｆ線での断面図である。図１９は負極端子１０４と第１電極体１０１及び第２電極体１０２の接合態様を示す断面図であり、図１６及び図１７のＧ−Ｇ線での断面図である。
【００６８】
図１６及び図１８に示すように、第１電極体１０１の正極未形成領域捲回部１２２は第１主面１０３ａに接合され、第１主面１０３ａと正極端子板１０５によって挟持されている。また、第２電極体１０２の正極未形成領域捲回部１２２は第２主面１０３ｂに接合され、第２主面１０３ｂと正極端子板１０５によって挟持されている。両電極体において正極未形成領域捲回部１２２を構成するそれぞれの正極集電体１３１（図６参照）も層間で互いに接合されている。
【００６９】
図１７及び図１９に示すように、第１電極体１０１の負極未形成領域捲回部１２３は第３主面１０４ａに接合され、第３主面１０４ａと負極端子板１０６によって挟持されている。また、第２電極体１０２の負極未形成領域捲回部１２３は第４主面１０４ｂに接合され、第４主面１０４ｂと負極端子板１０６によって挟持されている。両電極体において負極未形成領域捲回部１２３を構成するそれぞれの負極集電体１４１（図６参照）も層間で互いに接合されている。
【００７０】
絶縁フィルム１０７（図２参照）は、合成樹脂等の絶縁性材料からなるフィルムである。電気化学デバイス１００は、２枚の絶縁フィルム１０７を備える。一方の絶縁フィルム１０７は第１電極体１０１と第２電極体１０２の正極未形成領域捲回部１２２を被覆し、外装缶１０８と絶縁する。他方の絶縁フィルム１０７は第１電極体１０１と第２電極体１０２の負極未形成領域捲回部１２３を被覆し、外装缶１０８と絶縁する。
【００７１】
絶縁フィルム１０７は例えばポリイミド樹脂からなり、幅２５ｍｍとすることができる。なお、絶縁フィルム１０７に代えて外装缶１０８の内周面に絶縁層を設けてもよい。
【００７２】
外装缶１０８（図２参照）は、第１電極体１０１及び第２電極体１０２を収容し、蓋部材１０９と共に収容空間を形成する。外装缶１０８は金属からなり、例えばアルミニウム（Ａ１０５０−Ｏ）からなるものとすることができる。外装缶１０８のサイズは例えば長さ１２１ｍｍ、幅１３．５ｍｍ、厚さ８０ｍｍであり、板厚は例えば０．５ｍｍである。
【００７３】
蓋部材１０９（図２参照）は、外装缶１０８に装着され、正極端子１０３及び負極端子１０４を支持する。蓋部材１０９は金属からなり、例えばアルミニウム（Ａ１０５０−Ｈ２４）からなるものとすることができる。蓋部材１０９のサイズは、例えば長さ１２０ｍｍ、幅１２．５ｍｍ、厚さ２ｍｍである。
【００７４】
蓋部材１０９は図示しない二つの開口を備え、当該開口にはＰＰＳ（Polyphenylenesulfide）等の絶縁性材料からなる端子支持部材１１０が装着されている。正極端子１０３及び負極端子１０４はそれぞれ端子支持部材１１０に挿通され、蓋部材１０９から絶縁されている。
【００７５】
蓋部材１０９は、レーザー溶接等の接合方法によって外装缶１０８に接合され、収容空間を閉塞する。蓋部材１０９には注液口１０９ａが設けられ、注液口１０９ａは注液蓋１１１によって封止されている。注液蓋１１１はアルミニウム（Ａ１０５０−Ｏ）等の金属からなり、円板形状を有し、例えば直径７．６ｍｍ、厚さ０．４ｍｍである。注液蓋１１１は、収容空間の内圧が高圧になると内圧を開放する安全弁機能を有するものが好適である。
【００７６】
収容空間には電解液が注液されている。電解液はリチウムイオンとアニオンを含む液体であり、例えばＬｉＰＦ６  ＥＣ／ＭＥＣ（エチレンカーボネート（ＥＣ）とメチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）の混合液にＬｉＰＦ６を溶解させた液体）とすることができる。注液量は例えば８０ｇである。
【００７７】
電気化学デバイス１００は以上のような構成を有する。上記のように電気化学デバイス１００はリチウムイオンキャパシタでなくてもよく、その他の各種電気化学デバイスであってもよい。その場合、電気化学デバイスの種類に応じて正極活物質や負極活物質、電解液の種類を変更することが可能である。また、リチウムイオン供給源１６０も必ずしも設けられてなくてもよい。
【００７８】
［電気化学デバイスの効果］
電気化学デバイス１００の効果について、比較例との比較の上で説明する。図２０は、比較例に係る電気化学デバイス２００の正面図であり、図２１電気化学デバイス２００の側面図である。
【００７９】
電極体２１０は正極集電箔が捲回された正極未形成領域捲回部２２１と負極集電箔が捲回された負極未形成領域捲回部２２２を備える。正極未形成領域捲回部２２１は内部正極端子２１１に接合され、負極未形成領域捲回部２２２は内部負極端子２１２に接合されている。
【００８０】
内部正極端子２１１は、電極体２１０の厚み方向に屈曲しており、外部正極端子２１３に接続されている。内部負極端子２１２も電極体２１０の厚み方向に屈曲しており、外部負極端子２１４に接続されている。
【００８１】
この構造では正極と負極で外部端子と内部端子が別体構造であるため、電気化学デバイス２００の部品点数が増え、コストアップ要因となる。
【００８２】
電気化学デバイスの高容量化のため、二つの電極体を備える電気化学デバイスも利用されている。図２２は、別の比較例に係る電気化学デバイス３００の一部構造の斜視図である。
【００８３】
同図に示すように、第１電極体３１０と第２電極体３１１の正極未形成領域捲回部３１２は第１電極体３１０と第２電極体３１１の厚み方向に離間した形状を有する内部正極端子３１３にそれぞれ接合され、内部正極端子３１３と正極端子板３１４によって挟持されている。
【００８４】
また、第１電極体３１０と第２電極体３１１の負極未形成領域捲回部３１５は第１電極体３１０と第２電極体３１１の厚み方向に離間した内部負極端子３１６にそれぞれ接合され、内部負極端子３１６と負極端子板３１７によって挟持されている。
【００８５】
この構造では、両電極体の正極未形成領域捲回部３１２をそれぞれ内部正極端子３１３に接合し、両電極体の負極未形成領域捲回部３１５をそれぞれ内部負極端子３１６に接合する必要がある。このため接合工程が多く、生産性がよくない。また、内部正極端子３１３と内部負極端子３１６の形状が複雑となり、これらの部品コストも高いものとなる。
【００８６】
これに対し、本実施形態に係る電気化学デバイス１００においては、正極端子１０３と負極端子１０４はそれぞれ外装缶１０８内に設けられる内部端子と外装缶１０８の外部に設けられる外部端子を兼ねているため、部品点数を削減することができる。
【００８７】
また、正極端子１０３と負極端子１０４の形状は平板状であり部品コストも小さい。さらに、後述する接合方法によって、第１電極体１０１と第２電極体１０２の正極未形成領域捲回部１２２を正極端子１０３に一括して接合し、第１電極体１０１と第２電極体１０２の負極未形成領域捲回部１２３を負極端子１０４に一括して接合することが可能であり、接合工程の削減も可能である。
【００８８】
したがって、電気化学デバイス１００は、容量が大きく低コストで作製することが可能な構造を備える。
【００８９】
［製造方法］
電気化学デバイス１００の製造方法について説明する。
【００９０】
電極体１２０は、上述のように正極１３０、負極１４０及びセパレータ１５０を積層して捲回し、扁平捲回構造として表裏両面にリチウムイオン供給源１６０を貼付することにより製造することができる。
【００９１】
２つの電極体１２０を第１電極体１０１及び第２電極体１０２（図３参照）として正極端子１０３及び負極端子１０４に接合する。
【００９２】
図２３及び図２４は、第１電極体１０１及び第２電極体１０２と正極端子１０３の接合方法を示す模式図である。図２３に示すように、第１電極体１０１と第２電極体１０２の正極未形成領域捲回部１２２の間に正極端子１０３を挿入する。さらに、第１電極体１０１と第２電極体１０２の正極未形成領域捲回部１２２上に正極端子板１０５を配置する。この状態でクランプ等によって２つの正極端子板１０５を挟み、固定する。
【００９３】
続いて図２４に示すように、超音波溶接アンビル５０１と超音波溶接ホーン５０２によって２つの正極端子板１０５を挟持する（図中矢印）。この部分の厚さは例えば、厚さ１．５ｍｍの正極端子１０３、厚さ０．０２ｍｍの正極集電体１３１が２１層、厚さ０．２ｍｍの正極端子板１０５が２つで計２．７４ｍｍである。
【００９４】
この状態で超音波を印加することにより、第１電極体１０１の正極未形成領域捲回部１２２が第１主面１０３ａに接合され、第２電極体１０２の正極未形成領域捲回部１２２が第２主面１０３ｂに接合される。また、両電極体の正極未形成領域捲回部１２２を構成する正極集電体１３１も互いに接合される。
【００９５】
このように、第１電極体１０１と第２電極体１０２の正極未形成領域捲回部１２２を一度の接合工程によって正極端子１０３に接合することができる。正極端子板１０５は、超音波による正極集電体１３１の損傷を防止している。
【００９６】
図２５及び図２６は、第１電極体１０１及び第２電極体１０２と負極端子１０４の接合方法を示す模式図である。図２５に示すように、第１電極体１０１と第２電極体１０２の負極未形成領域捲回部１２３の間に負極端子１０４を挿入する。さらに、第１電極体１０１と第２電極体１０２の負極未形成領域捲回部１２３上に負極端子板１０６を配置する。この状態でクランプ等によって２つの負極端子板１０６を挟み、固定する。
【００９７】
続いて図２６に示すように、超音波溶接アンビル５０１と超音波溶接ホーン５０２によって２つの負極端子板１０６を挟持（図中矢印）する。この部分の厚さは例えば、厚さ１．２ｍｍの負極端子１０４、厚さ０．０１ｍｍの負極集電体１４１が２３層、厚さ０．２ｍｍの負極端子板１０６が２つで計２．１０ｍｍである。
【００９８】
この状態で超音波を印加することにより、第１電極体１０１の負極未形成領域捲回部１２３が第３主面１０４ａに接合され、第２電極体１０２の負極未形成領域捲回部１２３が第４主面１０４ｂに接合される。また、両電極体の負極未形成領域捲回部１２３を構成する負極集電体１４１も互いに接合される。
【００９９】
このように、第１電極体１０１と第２電極体１０２の負極未形成領域捲回部１２３を一度の接合工程によって負極端子１０４に接合することができる。負極端子板１０６は、超音波による負極集電体１４１の損傷を防止している。
【０１００】
続いて、第１電極体１０１及び第２電極体１０２の正極未形成領域捲回部１２２及び負極未形成領域捲回部１２３を絶縁フィルム１０７によって被覆し（図２参照）、外装缶１０８内に装填し、外装缶１０８と蓋部材１０９を接合する。外装缶１０８と蓋部材１０９の接合は例えばレーザー溶接によって行うことができる。
【０１０１】
続いて、注液口１０９ａから電解液を注液し、蓋部材１０９に注液蓋１１１を接合して注液口１０９ａを封止する。蓋部材１０９と注液蓋１１１の接合は例えばレーザー溶接によって行うことができる。
【０１０２】
電気化学デバイス１００は以上のようにして製造することができる。上記のように第１電極体１０１と第２電極体１０２の正極未形成領域捲回部１２２を一度の溶接によって正極端子１０３に接合することができ、両電極体の負極未形成領域捲回部１２３も一度の溶接によって負極端子１０４に接合することができる。これにより、製造工程の簡略化が可能であり、低コストで電気化学デバイス１００を製造することが可能である。なお、上記製造方法は一例であり、他の製造方法によって電気化学デバイス１００を製造してもよい。
【０１０３】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について説明する。
【０１０４】
［電気化学デバイスの構造］
図２７は第２の実施形態に係る電気化学デバイス４００の一部構成の斜視図である。電気化学デバイス４００は、正極端子及び負極端子の構成が第１の実施形態に係る電気化学デバイス１００とは異なり、その他の構成は電気化学デバイス１００と同一である。したがって、正極端子及び負極端子以外の構成については第１の実施形態と同一の符号を付し説明を省略する。
【０１０５】
正極端子４０３及び負極端子４０４は、第１の実施形態と同様に蓋部材１０９に装着されている。
【０１０６】
図２８は正極端子４０３の平面図であり、図２９及び図３０は、正極端子４０３の斜視図である。正極端子４０３は、金属からなる板状の部材である。正極端子４０３は例えばアルミニウム（Ａ１０５０−Ｈ２４）からなるものとすることができる。正極端子４０３は、蓋部材１０９に挿入され、合成樹脂等からなる端子支持部材１１０によって蓋部材１０９から絶縁されている。
【０１０７】
図２８乃至図３０に示すように正極端子４０３は、電極体接合部４０３ａ、外部端子部４０３ｂ及び中継部４０３ｃから構成されている。
【０１０８】
電極体接合部４０３ａは、第１電極体１０１と第２電極体１０２が接合される部分である。図２９及び図３０に示すように電極体接合部４０３ａの主面の一つを第１主面４０３ｄとし、その反対側の主面を第２主面４０３ｅとする。
【０１０９】
第１主面４０３ｄには第１電極体１０１の正極未形成領域捲回部１２２が接合され、正極未形成領域捲回部１２２は第１主面４０３ｄと正極端子板１０５によって挟持される（図１８参照）。第２主面４０３ｅには第２電極体１０２の正極未形成領域捲回部１２２が接合され、正極未形成領域捲回部１２２は第２主面４０３ｅと正極端子板１０５によって挟持される（図１８参照）。
【０１１０】
外部端子部４０３ｂは、第１電極体１０１、第２電極体１０２及び電解液が収容された収容空間の外部に突出し、外部機器が接続される部分であり、外部機器等との接続に利用される貫通孔４０３ｆが設けられている。
【０１１１】
中継部４０３ｃは、電極体接合部４０３ａ及び外部端子部４０３ｂの延伸方向に直交する方向に延伸し、電極体接合部４０３ａと外部端子部４０３ｂとを物理的及び電気的に接続する。
【０１１２】
図３１は正極端子４０３の各部の幅を示す模式図であり、図３２は正極端子４０３の各部の厚さを示す模式図である。
【０１１３】
図３１に示すように、電極体接合部４０３ａの幅を第１の幅Ｗ１とし、外部端子部４０３ｂの幅を第２の幅Ｗ２、中継部４０３ｃの幅を第３の幅Ｗ３とする。ここで、第１の幅Ｗ１は第３の幅Ｗ３より大きく、第２の幅Ｗ２は第１の幅Ｗ１より大きい。即ち、第３の幅Ｗ３、第１の幅Ｗ１、第２の幅Ｗ２の順で幅は大きくなる。
【０１１４】
また、図３２に示すように、電極体接合部４０３ａの厚みを第１の厚みＤ１とし、外部端子部４０３ｂの厚みを第２の厚みＤ２、中継部４０３ｃの厚みを第３の厚みＤ３とする。ここで、第１の厚みＤ１は第２の厚みＤ２より大きく、第３の厚みＤ３は第１の厚みＤ１より大きい。即ち、第２の厚みＤ２、第１の厚みＤ１、第３の厚みＤ３の順で厚みは大きくなる。
【０１１５】
さらに、電極体接合部４０３ａの断面積（Ｄ１×Ｗ１）、外部端子部４０３ｂの断面積（Ｄ２×Ｗ２）及び中継部４０３ｃの断面積（Ｄ３×Ｗ３）は互いに同一が好適である。
【０１１６】
正極端子４０３を以上のような構成とすることにより、各部の形状を必要に応じた形状とすることができる。具体的には、外部端子部４０３ｂの幅（第２の幅Ｗ２）を大きくすることにより、貫通孔４０３ｆに挿通されるボルトの径を大きくすることができると共に端子支持部材１１０の強度を向上させることができる。
【０１１７】
また、中継部４０３ｃの幅（第３の幅Ｗ３）を小さくすることにより、電極体の体積（即ち蓄電容量）を大きくすることができる。さらに、電極体接合部４０３ａの幅（第１の幅Ｗ１）は電極体の超音波溶接に必要な最小限の幅にすることができる。
【０１１８】
また、各部の厚みを上記のような関係とすることにより、各部の断面積の差を小さくし、各部の間での電気抵抗の差を小さくすることができる。特に各部の断面積を同一とすることにより、各部での電気抵抗を均一にすることができ、好適である。
【０１１９】
図３３は負極端子４０４の平面図であり、図３４及び図３５は、負極端子４０４の斜視図である。負極端子４０４は、金属からなる板状の部材である。負極端子４０４は例えば銅（Ｃ１１００−１／４Ｈ）からなるものとすることができる。負極端子４０４は、蓋部材１０９に挿入され、合成樹脂等からなる端子支持部材１１０によって蓋部材１０９から絶縁されている。
【０１２０】
図３３乃至図３５に示すように負極端子４０４は、電極体接合部４０４ａ、外部端子部４０４ｂ及び中継部４０４ｃから構成されている。
【０１２１】
電極体接合部４０４ａは、第１電極体１０１と第２電極体１０２が接合される部分である。図３４及び図３５に示すように電極体接合部４０４ａの主面の一つを第１主面４０４ｄとし、その反対側の主面を第２主面４０４ｅとする。
【０１２２】
第１主面４０４ｄには第１電極体１０１の負極未形成領域捲回部１２３が接合され、負極未形成領域捲回部１２３は第１主面４０４ｄと負極端子板１０６によって挟持される（図１９参照）。第２主面４０４ｅには第２電極体１０２の負極未形成領域捲回部１２３が接合され、負極未形成領域捲回部１２３は第２主面４０４ｅと負極端子板１０６によって挟持される（図１９参照）。
【０１２３】
外部端子部４０４ｂは、第１電極体１０１、第２電極体１０２及び電解液が収容された収容空間の外部に突出し、外部機器が接続される部分であり、外部機器等との接続に利用される貫通孔４０４ｆが設けられている。
【０１２４】
中継部４０４ｃは、電極体接合部４０４ａ及び外部端子部４０４ｂの延伸方向に直交する方向に延伸し、電極体接合部４０４ａと外部端子部４０４ｂとを物理的及び電気的に接続する。
【０１２５】
図３６は負極端子４０４の各部の幅を示す模式図であり、図３７は負極端子４０４の各部の厚さを示す模式図である。
【０１２６】
図３６に示すように、電極体接合部４０４ａの幅を第１の幅Ｖ１とし、外部端子部４０４ｂの幅を第２の幅Ｖ２、中継部４０４ｃの幅を第３の幅Ｖ３とする。ここで、第１の幅Ｖ１は第３の幅Ｖ３より大きく、第２の幅Ｖ２は第１の幅Ｖ１より大きい。即ち、第３の幅Ｖ３、第１の幅Ｖ１、第２の幅Ｖ２の順で幅は大きくなる。
【０１２７】
また、図３７に示すように、電極体接合部４０４ａの厚みを第１の厚みＥ１とし、外部端子部４０４ｂの厚みを第２の厚みＥ２、中継部４０４ｃの厚みを第３の厚みＥ３とする。ここで、第１の厚みＥ１は第２の厚みＥ２より大きく、第３の厚みＥ３は第１の厚みＥ１より大きい。即ち、第２の厚みＥ２、第１の厚みＥ１、第３の厚みＥ３の順で厚みは大きくなる。
【０１２８】
さらに、電極体接合部４０４ａの断面積（Ｅ１×Ｖ１）、外部端子部４０４ｂの断面積（Ｅ２×Ｖ２）及び中継部４０４ｃの断面積（Ｅ３×Ｖ３）は互いに同一が好適である。
【０１２９】
負極端子４０４を以上のような構成とすることにより、各部の形状を必要に応じた形状とすることができる。具体的には、外部端子部４０４ｂの幅（第２の幅Ｖ２）を大きくすることにより、貫通孔４０４ｆに挿通されるボルトの径を大きくすることができると共に端子支持部材１１０の強度を向上させることができる。
【０１３０】
また、中継部４０４ｃの幅（第３の幅Ｖ３）を小さくすることにより、電極体の体積（即ち蓄電容量）を大きくすることができる。さらに、電極体接合部４０４ａの幅（第１の幅Ｖ１）は電極体の超音波溶接に必要な最小限の幅にすることができる。
【０１３１】
また、各部の厚みを上記のような関係とすることにより、各部の断面積の差を小さくし、各部の間での電気抵抗の差を小さくすることができる。特に各部の断面積を同一とすることにより、各部での電気抵抗を均一にすることができ、好適である。
【０１３２】
正極端子４０３及び負極端子４０４は以上のような構成を有する。なお、電気化学デバイス４００は必ずしも正極端子４０３及び負極端子４０４の両方を有するものでなくてもよく、正極端子４０３及び負極端子４０４のうち少なくともいずれか一方を有するものであってもよい。
【０１３３】
［正極端子及び負極端子の製造方法］
正極端子４０３及び負極端子４０４は、圧延異形条を加工して作製することが可能である。図３８は圧延異形条６００の斜視図である。
【０１３４】
異形条は断面の形状に段差(凹凸)のある金属条であり、圧延加工にて異形条へ加工されたものが圧延異形条である。切削加工に比べ、材料ロスが少ない、表面粗さが小さい、波打ち、横曲がりが小さい、切削加工硬化層がない等の特徴がある。
【０１３５】
図３８に示すように、圧延異形条６００は第１の厚みＦ１を有する第１部分６０１、第２の厚みＦ２を有する第２部分６０２及び第３の厚みＦ３を有する第３部分６０３を有する。第１の厚みＦ１は第２の厚みＦ２より大きく、第３の厚みＦ３は第１の厚みＦ１より大きい。
【０１３６】
正極端子４０３及び負極端子４０４は圧延異形条６００を切り出すことによって作製することが可能である。図３９は、圧延異形条６００の切り出し方法を示す模式図である。同図に示すように、圧延異形条６００を線Ｔで示す正極端子４０３及び負極端子４０４の形状で抜き打ち等によって切り出すことで上記形状を有する正極端子４０３及び負極端子４０４を作製することができる。
【０１３７】
なお、正極端子４０３及び負極端子４０４の作製方法は圧延異形条６００からの切り出しに限られず、一定の厚みを有する板を切り出して個片化したものにプレス及びトリミング処理を行って作製することも可能である。
【符号の説明】
【０１３８】
１００、４００…電気化学デバイス
１０１…第１電極体
１０２…第２電極体
１０３、４０３…正極端子
１０４、４０４…負極端子
１２０…電極体
１２１…電極領域捲回部
１２２…正極未形成領域捲回部
１２３…負極未形成領域捲回部
１３０…正極
１３１…正極集電体
１３２…正極活物質層
１４０…負極
１４１…負極集電体
１４２…負極活物質層
１５０…セパレータ
１６０…リチウムイオン供給源
１７０…捲回体
【図１】
2017163126.tif 000003
【図２】
2017163126.tif 000004
【図３】
2017163126.tif 000005
【図４】
2017163126.tif 000006
【図５】
2017163126.tif 000007
【図６】
2017163126.tif 000008
【図７】
2017163126.tif 000009
【図８】
2017163126.tif 000010
【図９】
2017163126.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2017163126.tif 000013
【図１２】
2017163126.tif 000014
【図１３】
2017163126.tif 000015
【図１４】
2017163126.tif 000016
【図１５】
2017163126.tif 000017
【図１６】
2017163126.tif 000018
【図１７】
2017163126.tif 000019
【図１８】
2017163126.tif 000020
【図１９】
2017163126.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年2月20日(2017.2.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
図１４及び図１５に示すように、負極端子１０４の主面の一つを第３主面１０４ａとし、その反対側の主面を第４主面１０４ｂとする。負極端子１０４には、第３主面１０４ａと第４主面１０４ｂに連通し、外部機器等との接続に利用される貫通孔１０４ｃが設けられている。負極端子１０４の形状は特に限定されず、板状であればよい。例えば、負極端子１０４は、矩形状の主面を有する形状であってもよい。