(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極電流端子部を有する正極側電極と負極電流端子部を有する負極側電極とがセパレータを介して対向配置され、前記正極電流端子部と前記負極電流端子部とが平面的に重ならないように配置された電力貯蔵デバイスであって、
前記正極側電極は、
導体で形成された正極集電箔と、
前記正極集電箔から延びて形成された前記正極電流端子部と、
前記正極集電箔上に形成された正極電極層と、
前記正極電極層から延びて前記正極電流端子部上に形成された正極電極層突出部とを含み、
前記負極側電極は、
導体で形成された負極集電箔と、
前記負極集電箔から延びて形成された前記負極電流端子部と、
前記負極集電箔上に形成された負極電極層と、
前記正極電流端子部と対向するように、前記負極集電箔から延びて形成された負極集電箔張り出し部と、
前記負極電極層から延びて前記負極集電箔張り出し部上に形成された負極電極層延長部とを含み、
前記正極電極層および前記負極電極層は、互いに同一の形状および面積を有し、前記負極電極層延長部は、前記正極電極層突出部の全面を覆うように形成されていることを特徴とする電力貯蔵デバイス。
【請求項２】
前記正極側電極は、
前記負極電流端子部と対向するように、前記正極集電箔から延びて形成された正極集電箔張り出し部と、
前記正極電極層から延びて前記正極集電箔張り出し部上に形成された正極電極層延長部とを含み、
前記負極側電極は、前記負極電極層から延びて前記負極電流端子部上に形成された負極電極層突出部を含み、
前記負極電極層突出部は、前記正極電極層延長部の全面を覆うように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電力貯蔵デバイス。
【請求項３】
正極電流端子部を有する正極側電極と負極電流端子部を有する負極側電極とがセパレータを介して対向配置され、前記正極電流端子部と前記負極電流端子部とが平面的に重ならないように配置され、
前記正極側電極は、
導体で形成された正極集電箔と、
前記正極集電箔から延びて形成された前記正極電流端子部と、
前記正極集電箔上に形成された正極電極層と、
前記正極電極層から延びて前記正極電流端子部上に形成された正極電極層突出部とを含み、
前記負極側電極は、
導体で形成された負極集電箔と、
前記負極集電箔から延びて形成された前記負極電流端子部と、
前記負極集電箔上に形成された負極電極層と、
前記正極電流端子部と対向するように、前記負極集電箔から延びて形成された負極集電箔張り出し部と、
前記負極電極層から延びて前記負極集電箔張り出し部上に形成された負極電極層延長部とを含み、
前記正極電極層および前記負極電極層は、互いに同一の形状および面積を有し、前記負極電極層延長部は、前記正極電極層突出部の全面を覆うように形成されている電力貯蔵デバイスの製造方法であって、
導体製の第１集電箔ロールに、第１の塗工幅で前記正極側電極の電極層材料を塗布するステップと、
導体製の第２集電箔ロールに、前記第１の塗工幅よりも広い第２の塗工幅で前記負極側電極の電極層材料を塗布するステップと、
前記電極層材料が塗布された前記第１集電箔ロールから前記正極側電極を打ち抜くステップと、
前記電極層材料が塗布された前記第２集電箔ロールから前記負極側電極を打ち抜くステップと、
打ち抜かれた前記正極側電極と打ち抜かれた前記負極側電極とを対向配置させるステップと
を備えたことを特徴とする電力貯蔵デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力を貯蔵するための電力貯蔵デバイスおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力貯蔵デバイスとしては、キャパシタや二次電池等が挙げられる。
キャパシタの１つとして知られる積層型の電気二重層キャパシタは、例えば、収納容器内に収納された複数個のセルを備えている。複数個のセルは、互いに並列接続されて積層されている。各セルは、正極電流端子部を有する正極側電極と、負極電流端子部を有する負極側電極と、電解液が含浸された多孔質のセパレータとを有している。
正極側電極と負極側電極とは、セパレータを介して対向配置され、正極電流端子部と負極電流端子部とは、平面的に重ならないように配置されている。電気二重層キャパシタは、正極側電極または負極側電極と、電解液との界面に形成される電気二重層に電荷を蓄積している。
【０００３】
正極側電極および負極側電極は、アルミニウム等の導体からなり端部に電流端子部が形成された正極集電箔および負極集電箔と、活性炭等のカーボン材料からなり集電箔上に形成された正極電極層および負極電極層とをそれぞれ含み、シート状に形成されている。また、正極側電極および負極側電極は、それぞれ分極性を有している。セパレータは、絶縁材料で形成されている。なお、正極電極層および負極電極層は、互いに同一の形状および面積を有しており、セルの積層方向と直交している。
【０００４】
電気二重層キャパシタは、一般的なアルミ電解コンデンサと比較して、非常に大きな静電容量を有している。また、電気二重層キャパシタは、充放電に際して化学反応を伴わず、正極側電極および負極側電極に直接電荷を蓄積するので、大電流を瞬時に充放電することができ、高い充放電効率を得ることができる。さらに、電気二重層キャパシタは、通常環境下において、約１０万回以上の充放電回数、および約１０年以上の寿命を実現することができ、高い信頼性を備えている。
そこで、電気二重層キャパシタは、家電機器やハイブリッド自動車の電源等、省エネルギーや炭酸ガスの排出量削減を実現するためのキーデバイスとして注目されている。
【０００５】
電気二重層キャパシタの正極側電極および負極側電極を製造する方法としては、送り出されたロール状の集電箔の所定位置に電極層材料のペーストを塗布して乾燥させた後、打ち抜き加工により、電極層が形成された集電箔を電流端子部とともに打ち抜く方法がある（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、集電箔の幅方向へのずれや塗布後のペーストの液だれ等が発生することを考慮すると、ロール状の集電箔に塗布されるペーストの位置を上記所定位置に精密に制御することは、非常に困難である。集電箔のずれやペーストの液だれ等が発生すると、電極層が電流端子部上にはみ出して形成される可能性がある。
【０００６】
このとき、セパレータを介して対向する正極側電極および負極側電極において、正極電流端子部と負極電流端子部とは、平面的に重ならないように配置されているので、正極電流端子部上にはみ出して形成された正極電極層には、対向する負極電極層が存在しない。すなわち、正極電流端子部上に形成された正極電極層は、負極電極層によって覆われていない。
【０００７】
負極電極層に覆われていない正極電極層が存在する場合に、正極側電極と負極側電極との間に電圧が印加されると、正極電極層の負極電極層に覆われていない部分で電圧が異常に高くなり、この部分が局部的に腐食することが知られている。
また、腐食に起因して発生するガスの気泡が正極電極層に付着すると、電気二重層キャパシタの充放電特性が劣化することが知られている。
そのため、正極電極層が正極電流端子部上にはみ出して形成された正極側電極は、使用することができず、歩留まりが悪くなってコストが高くなるという問題点があった。
【０００８】
そこで、上記の問題点を解決するために、従来の電気二重層キャパシタは、互いに対向する正極側電極および負極側電極において、負極電極層の面積を正極電極層の面積よりも大きくすることにより、正極電極層の全面が負極電極層に覆われるようにしている（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
従来の電気二重層キャパシタでは、負極電極層の面積を正極電極層の面積よりも大きくすることにより、正極電流端子部上に形成された正極電極層を含めて、負極電極層に覆われていない正極電極層が存在しないようにしている。
このとき、正極電極層と対向しない負極電極層、すなわち、正極電極層の外周部分に相当する負極電極層は、電荷を蓄積することができず、電気二重層キャパシタとしての機能を果たさない。
そのため、電気二重層キャパシタとして機能しない負極電極層と、この部分の負極電極層が形成された負極集電箔との分だけ電気二重層キャパシタの重量が増すとともに、大きさが大きくなる。
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−３２４２８４号公報
【特許文献２】特開２００２−７５８０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、電気二重層キャパシタには、高い重量エネルギー密度および体積エネルギー密度が求められている。
上記特許文献２に記載の電気二重層キャパシタでは、余分な負極集電箔および負極電極層によって重量が増すとともに、大きさが大きくなるので、重量エネルギー密度および体積エネルギー密度が低下するという問題点があった。
なお、このような問題点は、電気二重層キャパシタに限られず、電極層が塗布形成された正極側電極と負極側電極とが対向配置され、正極電流端子部と負極電流端子部とが平面的に重ならないように配置された構造を有する電力貯蔵デバイスに共通の問題点である。
【００１２】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、正極電流端子部上に形成された正極電極層の腐食を防止するとともに、高い重量エネルギー密度および体積エネルギー密度を実現することができる電力貯蔵デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明に係る電力貯蔵デバイスは、正極電流端子部を有する正極側電極と負極電流端子部を有する負極側電極とがセパレータを介して対向配置され、正極電流端子部と負極電流端子部とが平面的に重ならないように配置された電力貯蔵デバイスであって、正極側電極は、導体で形成された正極集電箔と、正極集電箔から延びて形成された正極電流端子部と、正極集電箔上に形成された正極電極層と、正極電極層から延びて正極電流端子部上に形成された正極電極層突出部とを含み、負極側電極は、導体で形成された負極集電箔と、負極集電箔から延びて形成された負極電流端子部と、負極集電箔上に形成された負極電極層と、正極電流端子部と対向するように、負極集電箔から延びて形成された負極集電箔張り出し部と、負極電極層から延びて負極集電箔張り出し部上に形成された負極電極層延長部とを含み、正極電極層および負極電極層は、互いに同一の形状および面積を有し、負極電極層延長部は、正極電極層突出部の全面を覆うように形成されているものである。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の電力貯蔵デバイスによれば、正極電極層および負極電極層は、互いに同一の形状および面積を有している。また、負極側電極は、正極電流端子部と対向するように形成された負極集電箔張り出し部と、負極集電箔張り出し部上に、正極電極層突出部の全面を覆うように形成された負極電極層延長部とを含んでいる。
そのため、正極電流端子部上に形成された正極電極層（正極電極層突出部）の腐食を防止するとともに、高い重量エネルギー密度および体積エネルギー密度を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において同一、または相当する部材、部位については、同一符号を付して説明する。
なお、以下の実施の形態では、電力貯蔵デバイスのうち、電気二重層キャパシタを例に挙げて説明する。
【００１６】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る電気二重層キャパシタの積層体１を概略的に示す斜視図である。
図１において、電気二重層キャパシタは、複数個のセルが互いに並列接続されて積層された積層体１を有している。積層体１の各セルは、正極側の分極性電極２（以下、「正極側電極２」と称する）と負極側の分極性電極３（以下、「負極側電極３」と称する）とが、セパレータ４を介して対向配置された構成を有している。
【００１７】
正極側電極２および負極側電極３は、正極電流端子部５および負極電流端子部６をそれぞれ有している。各セルの正極電流端子部５どうし、および負極電流端子部６どうしは、それぞれセルの積層方向に重なり合っている。また、正極電流端子部５と負極電流端子部６とは、平面的に重ならないように配置されている。
【００１８】
図２は、この発明の実施の形態１に係る電気二重層キャパシタを模式的に示す断面図である。また、図３は、この発明の実施の形態１に係る電気二重層キャパシタを示す正面図である。
図２および図３において、積層体１は、収納容器１１に収納されている。
正極側電極２は、端部に正極電流端子部５が形成された正極集電箔１２と、正極集電箔１２の両面に塗布形成された正極電極層１３とを含んでいる。また、負極側電極３は、端部に負極電流端子部６が形成された負極集電箔１４と、負極集電箔１４の片面または両面に塗布形成された負極電極層１５とを含んでいる。
【００１９】
収納容器１１には、収納容器１１の外部と電気的な接続をするための正極電流端子１６および負極電流端子１７がそれぞれ貫通固定されている。
各セルの正極電流端子部５は、それぞれ正極電流端子１６側に曲げられて、スポット溶接により正極電流端子１６と接続されている。また、各セルの負極電流端子部６は、それぞれ負極電流端子１７側に曲げられて、スポット溶接により負極電流端子１７と接続されている。
【００２０】
セパレータ４は、電解液が含浸された多孔質フィルムで形成されており、長方形のシートを長手方向の中間部で二つ折りにした形状を有している。セパレータ４は、正極側電極２の正極電流端子部５と反対側から、正極側電極２を包むように、かつセパレータ４の厚さ方向と正極側電極２の厚さ方向とが一致するように配置されている。
また、セパレータ４は、短絡を防止するために、正極電極層１３および後述する正極電極層突出部の全面を覆う大きさを有している。すなわち、セパレータ４の互いに対向する２面は、正極電極層１３および正極電極層突出部を内包するように配置されている。
【００２１】
続いて、電気二重層キャパシタの正極側電極２および負極側電極３の詳細な構造について、図４および図５を参照しながら説明する。
図４は、この発明の実施の形態１に係る電気二重層キャパシタの正極側電極２を示す正面図である。
図４において、正極側電極２は、正極集電箔１２と、正極電流端子部５と、正極電極層１３と、正極電極層突出部２１とを含んでいる。
【００２２】
正極集電箔１２は、例えばアルミニウムで形成されている。正極電流端子部５は、正極集電箔１２から延びて形成されている。
正極電極層１３は、正極集電箔１２の片面または両面に、後述する電極層材料のペースト（以下、「電極層ペースト」と略称する）が塗布されて形成されている。正極電極層突出部２１は、正極集電箔１２に電極層ペーストを塗布する際に、正極電流端子部５上に正極電極層１３とともに形成される。
【００２３】
図５は、この発明の実施の形態１に係る電気二重層キャパシタの負極側電極３を示す正面図である。
図５において、負極側電極３は、負極集電箔１４と、負極電流端子部６と、負極電極層１５と、負極電極層突出部２２と、負極集電箔張り出し部２３と、負極電極層延長部２４とを含んでいる。
【００２４】
負極集電箔１４は、例えばアルミニウムで形成されている。負極電流端子部６は、負極集電箔１４から延びて形成されている。
負極電極層１５は、負極集電箔１４の片面または両面に、電極層ペーストが塗布されて形成されている。負極電極層突出部２２は、負極集電箔１４に電極層ペーストを塗布する際に、負極電流端子部６上に負極電極層１５とともに形成される。
【００２５】
また、負極集電箔張り出し部２３は、セパレータ４を介して正極電流端子部５と対向するように、負極集電箔１４から延びて形成されている。
負極電極層延長部２４は、負極集電箔１４に電極層ペーストを塗布する際に、負極集電箔張り出し部２３上に負極電極層１５および負極電極層突出部２２とともに形成される。
【００２６】
ここで、図４および図５において、正極電極層１３および負極電極層１５は、互いに同一の形状および面積を有している。
また、負極集電箔張り出し部２３に形成された負極電極層延長部２４と、正極電流端子部５に形成された正極電極層突出部２１とは、セパレータ４を介して互いに対向している。また、負極電極層延長部２４は、正極電極層突出部２１よりも面積が大きく、正極電極層突出部２１の全面を覆うように形成されている。
【００２７】
次に、電気二重層キャパシタの製造方法について説明する。なお、この実施の形態では、正極電極層１３および負極電極層１５の大きさは、それぞれ縦が１００ｍｍで横が１００ｍｍであるとする。
まず、図６および図７を参照しながら、正極側電極２および負極側電極３の製造方法について説明する。
図６は、この発明の実施の形態１に係る電気二重層キャパシタの正極側電極２の製造方法を示す説明図である。また、図７は、この発明の実施の形態１に係る電気二重層キャパシタの負極側電極３の製造方法を示す説明図である。
【００２８】
図６において、ロール送り出し機３１には、正極集電箔１２および正極電流端子部５となるアルミ箔ロール３２（第１集電箔ロール）が設置されている。アルミ箔ロール３２の片面または両面には、正極電極層１３および正極電極層突出部２１となる電極層ペーストが塗工装置（図示せず）により塗布されて電極層が形成されている。アルミ箔ロール３２に塗布される電極層ペーストは、アルミ箔ロール３２の幅方向の中心を基準として塗布されている。
正極側電極２は、送り出されたアルミ箔ロール３２に切断用の金型（図示せず）をプレス機（図示せず）で押し付けて、正極集電箔１２、正極電流端子部５、正極電極層１３および正極電極層突出部２１を一体的に打ち抜くことにより製造される。
【００２９】
また、図７において、ロール送り出し機３１には、負極集電箔１４、負極電流端子部６および負極集電箔張り出し部２３となるアルミ箔ロール３３（第２集電箔ロール）が設置されている。アルミ箔ロール３３の片面または両面には、負極電極層１５、負極電極層突出部２２および負極電極層延長部２４となる電極層ペーストが塗工装置により塗布されて電極層が形成されている。アルミ箔ロール３３に塗布される電極層ペーストは、アルミ箔ロール３３の幅方向の中心を基準として塗布されている。
負極側電極３は、送り出されたアルミ箔ロール３３に金型をプレス機で押し付けて、負極集電箔１４、負極電流端子部６、負極集電箔張り出し部２３、負極電極層１５、負極電極層突出部２２および負極電極層延長部２４を一体的に打ち抜くことにより製造される。
【００３０】
ここで、アルミ箔ロール３２、３３は、幅３００ｍｍ、厚さ５０μｍ、長さ２００ｍであるとする。正極集電箔１２や負極集電箔１４等の集電箔の一般的な厚さは、２０μｍ〜５０μｍであり、これらの厚さは、電気二重層キャパシタを充放電する際の充放電電流に応じて選択される。
充放電電流が大電流の場合には、内部抵抗を少なくするために、厚い集電箔が選択される。また、充放電電流が小さな場合、すなわち充放電時間が長くてもよい場合には、電気二重層キャパシタを小型化するために、薄い集電箔が選択される。
なお、集電箔の材料としては、アルミニウム以外にも、銅、ステンレスまたはニッケル等、他の導電性材料を用いてもよい。
【００３１】
また、アルミ箔ロール３２、３３に塗布される電極層ペーストは、例えば直径１０μｍ程度の粒子状に賦活処理された活性炭等のカーボン材料と、粒子を結着するためのバインダとから構成されている。カーボン材料としては、水蒸気賦活活性炭、アルカリ活性炭またはナノゲートカーボン等が用いられる。また、バインダとしては、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂、またはＳＢＲ（スチレンブタジエンラバー）系やアクリル系の合成ゴム等が用いられる。
【００３２】
アルミ箔ロール３２、３３の片面または両面に塗布された電極層ペーストは、カーボン材料がバインダによって正極集電箔１２や負極集電箔１４等の全面に結着されて、正極電極層１３や負極電極層１５等の電極層を形成する。
すなわち、正極電極層１３および負極電極層１５の外形形状は、正極集電箔１２および負極集電箔１４と同一の形状となる。
【００３３】
また、正極電極層１３や負極電極層１５等の電極層の一般的な厚さは、５０μｍ〜１５０μｍであり、正極電極層１３と負極電極層１５とで使用するカーボン材料の種類により、それぞれ最適な厚さが異なっている。ここでは、例えば正極電極層１３を１００μｍとし、負極電極層１５を１５０μｍとする。
なお、電極層の形成方法としては、塗布する方法の他に、圧延法やモールド成形法等がある。
【００３４】
ところで、一般的に、アルミ箔ロールに塗布される電極層ペーストが貯蔵された塗工装置の塗工ペーストダムは、あらかじめ設定された塗工幅（電極層ペーストを塗布する幅）に応じて位置決めされている。
しかしながら、前述したように、アルミ箔ロールの幅方向へのずれや塗布後の電極層ペーストの液だれ等が発生することを考慮すると、アルミ箔ロールの全長にわたって塗工幅を一定の幅に保つことは困難である。また、塗工ペーストダムの位置ずれや塗工ペーストダムとアルミ箔ロールとの接触面からの電極層ペーストの浸みだし等の発生により、塗工幅を一定の幅に保つことがさらに困難になる。
このような傾向は、量産化および低コスト化のために塗工速度を増せば増すほど顕著になり、塗工幅のムラが大きくなる。
【００３５】
すなわち、塗工幅を２００ｍｍに設定した場合には、正極電流端子部上または負極電流端子部上に電極層がはみ出して形成されたり、正極電極層または負極電極層の面積が不足したりする恐れがある。
正極電流端子部上に電極層が形成された場合、および負極電極層の面積が不足した場合には、負極電極層に覆われていない正極電極層が存在することとなり、前述したように、この部分で正極電極層の腐食が発生する。また、正極電極層の面積が不足した場合には、電気二重層キャパシタとして機能する正極電極層の面積が減少するので、電気二重層キャパシタとしての性能を損なうこととなる。
【００３６】
そこで、この実施の形態では、アルミ箔ロール３２に電極層ペーストを塗布したときに、正極電極層１３とともに正極電極層突出部２１が形成されるように、アルミ箔ロール３２に対する塗工幅が２１０ｍｍ（第１の塗工幅）に設定されている。
そのため、アルミ箔ロール３２の幅方向へのずれ等が発生した場合であっても、正極電極層１３の面積が不足する可能性が低減される。
【００３７】
また、この実施の形態では、アルミ箔ロール３３に電極層ペーストを塗布したときに、負極電極層１５とともに負極電極層延長部２４が形成されるように、アルミ箔ロール３３に対する塗工幅が２２０ｍｍ（第２の塗工幅）に設定されている。
そのため、アルミ箔ロール３３の幅方向へのずれ等が発生した場合であっても、負極電極層１５の面積が不足する可能性が低減される。
また、アルミ箔ロール３３に対する塗工幅がアルミ箔ロール３２に対する塗工幅よりも１０ｍｍ広く設定されている。
そのため、アルミ箔ロール３２が幅方向に最大で５ｍｍ程度左右にずれた場合であっても、負極電極層延長部２４によって正極電極層突出部２１の全面を覆うことができ、負極電極層１５に覆われていない正極電極層１３をなくすことができる。
【００３８】
続いて、上記のようにして製造された正極側電極２をセパレータ４で包み、負極側電極３と対向させてセルを形成する。
なお、セパレータ４の材料としては、天然パルプ、天然セルロースおよび溶剤紡糸セルロース等のセルロース系、ガラス繊維、不織布の他に、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）またはシリカ混合ポリエチレン等のフィブリル化フィルムまたは多孔質フィルムが用いられる。ここでは、例えばポリプロピレン製で厚さが２５μｍの多孔質フィルムを用いる。
【００３９】
また、セパレータ４には、電解液が含浸されている。セパレータ４に含浸された電解液は、セパレータ４の厚さ方向に形成された孔を介して、セパレータ４の厚さ方向に透過可能となっている。
電解液は、電解質を溶媒に溶かしたものや、イオン液体（イオン性液体）等である。
【００４０】
電解質としては、例えばカチオンとアニオンとの組み合わせが用いられる。このとき、カチオンとして、ピロリジニウム化合物、スピロビピロリジニウム、ジメチルピロリジニウム、ジエチルピロリジニウム、エチルメチルピロロジウム、４級アンモニウム、１，３−ジアルキルイミダゾリウム、または１，２，３−トリアルキルイミダゾリウム等が用いられる。また、アニオンとして、ＢＦ4-、ＰＦ6-、ＣｌＯ4-、またはＣＦ3ＳＯ3-の塩や、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム（ＥＭＩ）、１，２−ジメチル−３−プロピルイミダゾリウム（ＤＭＰＩ）のＡｌＣｌ4-やＢＦ4-などの塩等が用いられる。
また、溶媒としては、炭酸プロピレン、炭酸エチレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、ジメトキシメタン、ジエトキシエタン、γ−ブチルラクトン、アセトニトリル、プロピオニトリルから選ばれる一種類の溶媒、または二種類以上の溶媒を混合した混合溶媒等が用いられる。
【００４１】
次に、上記のようにして形成されたセルを複数個積層して積層体１を形成する。
ここで、積層体１を形成する際に、複数の正極側電極２および負極側電極３が互いに平面的にずれて積層された場合には、負極電極層１５に覆われていない正極電極層１３が存在することとなる。
しかしながら、正極電極層１３および負極電極層１５は、互いに同一の形状を有しているので、正極電流端子部５および負極電流端子部６をそれぞれ基準にして位置合わせをすることにより、正極側電極２および負極側電極３を容易に揃えることができる。また、このとき、負極集電箔張り出し部２３を位置合わせに用いることにより、より容易に正極側電極２および負極側電極３を揃えることができる。
【００４２】
続いて、上記のようにして形成された積層体１を収納容器１１に収納し、各セルの正極電流端子部５および負極電流端子部６を、正極電流端子１６および負極電流端子１７にそれぞれスポット溶接して、電気二重層キャパシタを製造する。
なお、収納容器１１は、アルミラミネートフィルム、プラスチック、または各種金属等で形成されている。
【００４３】
この発明の実施の形態１に係る電気二重層キャパシタによれば、正極電極層１３および負極電極層１５は、互いに同一の形状および面積を有している。また、負極電極層延長部２４は、正極電極層突出部２１よりも面積が大きく、正極電極層突出部２１の全面を覆うように形成されている。
これにより、正極電極層１３および正極電極層突出部２１の全面は、負極電極層１５、負極電極層突出部２２および負極電極層延長部２４によって覆われる。
そのため、正極電流端子部５上に形成された正極電極層突出部２１における電圧の異常上昇を防止して、正極電極層突出部２１の腐食を防止することができる。
【００４４】
また、負極集電箔張り出し部２３に形成された負極電極層延長部２４と、正極電流端子部５に形成された正極電極層突出部２１とが、セパレータ４を介して互いに対向している。
これにより、正極電極層突出部２１に電荷を蓄積することができ、正極電極層突出部２１を電気二重層キャパシタの有効面積として活用することができる。
そのため、例えば負極電極層の面積を正極電極層の面積よりも大きくする場合と比較して、高い重量エネルギー密度および体積エネルギー密度を実現することができる。
【００４５】
また、アルミ箔ロール３３に対する塗工幅が、アルミ箔ロール３２に対する塗工幅よりも広く設定されている。
これにより、アルミ箔ロール３２の幅方向のずれによって正極電極層突出部２１がずれて形成された場合であっても、負極電極層延長部２４によって正極電極層突出部２１の全面を覆うことができる。
そのため、正極電極層突出部２１がずれて形成された正極側電極２を廃棄する必要がないので、歩留まりを向上させてコストダウンを実現することができる。
【００４６】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、負極電流端子部６に負極電極層突出部２２が形成されている。負極電極層突出部２２は、存在していても腐食に繋がることはない。しかしながら、負極電極層突出部２２には、電荷を蓄積することができないので、電気二重層キャパシタとしての機能を果たさない。
そこで、負極電極層突出部２２を電気二重層キャパシタの有効面積として活用することを考える。
【００４７】
図８は、この発明の実施の形態２に係る電気二重層キャパシタの正極側電極２Ａを示す正面図である。
図８において、正極側電極２Ａは、正極集電箔張り出し部４１と、正極電極層延長部４２とを含んでいる。
正極集電箔張り出し部４１は、セパレータ４を介して負極電流端子部６と対向するように、正極集電箔１２から延びて形成されている。
正極電極層延長部４２は、正極集電箔１２に電極層ペーストを塗布する際に、正極集電箔張り出し部４１上に正極電極層１３および正極電極層突出部２１とともに形成される。
【００４８】
ここで、正極集電箔張り出し部４１に形成された正極電極層延長部４２と、負極電流端子部６に形成された負極電極層突出部２２とは、セパレータ４を介して互いに対向している。また、正極電極層延長部４２は、負極電極層突出部２２よりも面積が小さく、負極電極層突出部２２によって全面が覆われるように形成されている。
その他の構成については、前述の実施の形態１と同様であり、その説明を省略する。
【００４９】
続いて、図９を参照しながら、正極側電極２Ａの製造方法について説明する。なお、前述の実施の形態１と同様の製造方法については、その説明を省略する。
図９は、この発明の実施の形態２に係る電気二重層キャパシタの正極側電極２Ａの製造方法を示す説明図である。
【００５０】
図９において、ロール送り出し機３１には、正極集電箔１２、正極電流端子部５および正極集電箔張り出し部４１となるアルミ箔ロール３２が設置されている。アルミ箔ロール３２の片面または両面には、正極電極層１３、正極電極層突出部２１および正極電極層延長部４２となる電極層ペーストが塗工装置により塗布されて電極層が形成されている。アルミ箔ロール３２に塗布される電極層ペーストは、アルミ箔ロール３２の幅方向の中心を基準として塗布されている。
正極側電極２Ａは、送り出されたアルミ箔ロール３２に金型をプレス機で押し付けて、正極集電箔１２、正極電流端子部５、正極集電箔張り出し部４１、正極電極層１３、正極電極層突出部２１および正極電極層延長部４２を一体的に打ち抜くことにより製造される。
【００５１】
この発明の実施の形態２に係る電気二重層キャパシタによれば、正極集電箔張り出し部４１に形成された正極電極層延長部４２と、負極電流端子部６に形成された負極電極層突出部２２とが、セパレータ４を介して互いに対向している。また、正極電極層延長部４２は、負極電極層突出部２２よりも面積が小さく、負極電極層突出部２２によって全面が覆われるように形成されている。
これにより、負極電極層１５に覆われていない正極電極層１３を存在させることなく、負極電極層突出部２２に電荷を蓄積することができ、負極電極層突出部２２を電気二重層キャパシタの有効面積として活用することができる。
そのため、より高い重量エネルギー密度および体積エネルギー密度を実現することができる。
【００５２】
実施の形態３．
上記実施の形態１、２では、正極集電箔１２および負極集電箔１４について、それぞれ同一の辺に正極電流端子部５および負極電流端子部６が形成されていた。しかしながら、これに限定されず、正極集電箔および負極集電箔について、互いに相対する辺に正極電流端子部および負極電流端子部が形成されてもよい。
以下、正極電流端子部および負極電流端子部を、正極集電箔および負極集電箔の互いに相対する辺に形成した場合について説明する。
【００５３】
図１０は、この発明の実施の形態３に係る電気二重層キャパシタの正極側電極２Ｂを示す正面図である。
図１０において、正極側電極２Ｂは、図４に示した正極電流端子部５および正極電極層突出部２１に代えて、正極電流端子部５Ｂおよび正極電極層突出部２１Ｂを含んでいる。
正極電流端子部５Ｂは、正極集電箔１２から延びて形成されている。また、正極電極層突出部２１Ｂは、正極集電箔１２に電極層ペーストを塗布する際に、正極電流端子部５Ｂ上に正極電極層１３とともに形成される。
【００５４】
図１１は、この発明の実施の形態３に係る電気二重層キャパシタの負極側電極３Ｂを示す正面図である。
図１１おいて、負極側電極３Ｂは、図５に示した負極電流端子部６、負極電極層突出部２２、負極集電箔張り出し部２３および負極電極層延長部２４に代えて、負極電流端子部６Ｂ、負極電極層突出部２２Ｂ、負極集電箔張り出し部２３Ｂおよび負極電極層延長部２４Ｂを含んでいる。
【００５５】
負極電流端子部６Ｂは、正極電流端子部５Ｂと相対する負極集電箔１４の辺から延びて形成されている。また、負極電極層突出部２２Ｂは、負極集電箔１４に電極層ペーストを塗布する際に、負極電流端子部６Ｂ上に負極電極層１５とともに形成される。
また、負極集電箔張り出し部２３Ｂは、セパレータ４を介して正極電流端子部５Ｂと対向するように、負極集電箔１４から延びて形成されている。
負極電極層延長部２４Ｂは、負極集電箔１４に電極層ペーストを塗布する際に、負極集電箔張り出し部２３Ｂ上に負極電極層１５および負極電極層突出部２２Ｂとともに形成される。
その他の構成については、前述の実施の形態１と同様であり、その説明を省略する。
【００５６】
続いて、図１２を参照しながら、負極側電極３Ｂの製造方法について説明する。なお、前述の実施の形態１と同様の製造方法については、その説明を省略する。
図１２は、この発明の実施の形態３に係る電気二重層キャパシタの負極側電極３Ｂの製造方法を示す説明図である。
【００５７】
図１２において、ロール送り出し機３１には、負極集電箔１４、負極電流端子部６Ｂおよび負極集電箔張り出し部２３Ｂとなるアルミ箔ロール３３が設置されている。アルミ箔ロール３３の片面または両面には、正極電極層１３、負極電極層突出部２２Ｂおよび負極電極層延長部２４Ｂとなる電極層ペーストが塗工装置により塗布されて電極層が形成されている。アルミ箔ロール３３に塗布される電極層ペーストは、アルミ箔ロール３３の幅方向の中心を基準として塗布されている。
【００５８】
負極側電極３Ｂは、送り出されたアルミ箔ロール３３に金型をプレス機で押し付けて、負極集電箔１４、負極電流端子部６Ｂ、負極集電箔張り出し部２３Ｂ、正極電極層１３、負極電極層突出部２２Ｂおよび負極電極層延長部２４Ｂを一体的に打ち抜くことにより製造される。
このとき、負極集電箔張り出し部２３Ｂおよび負極電極層突出部２２Ｂは、アルミ箔ロール３３の幅方向の中心付近に位置することになる。
【００５９】
この発明の実施の形態３に係る電気二重層キャパシタによれば、負極側電極３Ｂを製造する際、負極集電箔張り出し部２３Ｂは、アルミ箔ロール３３の幅方向の中心付近に位置することになる。
そのため、負極電極層突出部２２Ｂを容易に形成することができる。
【００６０】
なお、負極側電極３Ｂ対向する正極側電極は、図１０に示したものの他に、前述した実施の形態２に示したもののように、負極電流端子部と対向するように形成された正極集電箔張り出し部と、正極集電箔張り出し部上に形成された正極電極層延長部とを含むものであってもよい。
この場合も、上記実施の形態１〜３と同様の効果を奏することができる。
【００６１】
なお、上記実施の形態１〜３では、電力貯蔵デバイスとして電気二重層キャパシタを例に挙げて説明したが、これに限定されない。
この発明は、電流端子部が正極側と負極側とで分けられた積層型の電力貯蔵デバイスに適用することができる。電力貯蔵デバイスとして、例えば、ハイブリッドキャパシタ、リチウムイオンキャパシタ、ナノストレージキャパシタ、およびナノゲートキャパシタ等のキャパシタや、リチウムイオン電池等の二次電池が挙げられる。
これらの電力貯蔵デバイスに適用した場合であっても、上記実施の形態１〜３と同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】この発明の実施の形態１に係る電気二重層キャパシタの積層体を概略的に示す斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る電気二重層キャパシタを模式的に示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る電気二重層キャパシタを示す正面図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る電気二重層キャパシタの正極側電極を示す正面図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る電気二重層キャパシタの負極側電極を示す正面図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る電気二重層キャパシタの正極側電極の製造方法を示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る電気二重層キャパシタの負極側電極の製造方法を示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係る電気二重層キャパシタの正極側電極を示す正面図である。
【図９】この発明の実施の形態２に係る電気二重層キャパシタの正極側電極の製造方法を示す説明図である。
【図１０】この発明の実施の形態３に係る電気二重層キャパシタの正極側電極を示す正面図である。
【図１１】この発明の実施の形態３に係る電気二重層キャパシタの負極側電極を示す正面図である。
【図１２】この発明の実施の形態３に係る電気二重層キャパシタの負極側電極の製造方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６３】
２、２Ａ、２Ｂ  正極側電極、３、３Ｂ  負極側電極、４  セパレータ、５、５Ｂ  正極電流端子部、６、６Ｂ  負極電流端子部、１２  正極集電箔、１３  正極電極層、１４  負極集電箔、１５  負極電極層、２１、２１Ｂ  正極電極層突出部、２２、２２Ｂ  負極電極層突出部、２３  負極集電箔張り出し部、２４、２４Ｂ  負極電極層延長部、３２  アルミ箔ロール（第１集電箔ロール）、３３  アルミ箔ロール（第２集電箔ロール）、４１  正極集電箔張り出し部、４２  正極電極層延長部。
【図１】
0004974856.tif 000002
【図２】
0004974856.tif 000003
【図３】
0004974856.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004974856.tif 000008
【図８】
0004974856.tif 000009
【図９】
0004974856.tif 000010
【図１０】
0004974856.tif 000011
【図１１】
0004974856.tif 000012
【図１２】
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