(57)【要約】【課題】両面電極型でありながら、タブ端子の接触抵抗が低く、しかも高価な専用設備を必要としない電極素子の製造方法を提供する。【解決手段】金属箔からなる集電体１２の両面に所定の電極材１３ａ，１３ｂを塗工してなる素子本体１１を有し、素子本体１１の所定部分にタブ端子２１が取り付けられている電極素子の製造方法において、集電体１２の両面のほぼ全面に所定の電極材１３ａ，１３ｂを塗工して素子本体１１を作製したのち、素子本体１１の片面側に塗工されている電極材１３ａの一部分（端子付け部分１２ａ）をタブ端子の幅よりも大きな幅をもって剥がし取って集電体１２の表面を露出させ、その集電体の露出面にタブ端子２１を取り付ける。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔からなる集電体の両面に所定の電極材を塗工してなる素子本体を有し、上記素子本体の所定部分にタブ端子が取り付けられている電極素子の製造方法において、
上記集電体の両面のほぼ全面に所定の電極材を塗工して上記素子本体を作製したのち、上記素子本体の片面側に塗工されている上記電極材の一部分を上記タブ端子の幅よりも大きな幅をもって剥がし取って上記集電体の表面を露出させ、その集電体の露出面に上記タブ端子を取り付けることを特徴とする電極素子の製造方法。
【請求項２】
上記電極材の剥がし取りをブラシによって行うことを特徴とする請求項１に記載の電極素子の製造方法。
【請求項３】
上記電極材の剥がし取りをレーザー照射によって行うことを特徴とする請求項１に記載の電極素子の製造方法。
【請求項４】
上記タブ端子の取り付けをかしめ法、コールドウェルド法、超音波溶接法、レーザー溶接法、抵抗溶接法のいずれかひとつの方法もしくは複数の方法によって行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電極素子の製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし４により製造された電極素子の少なくとも一対をセパレータを介して渦巻き状に巻回もしくは積層してなる蓄電体を備えている蓄電用電気化学デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極素子の製造方法および同電極素子を備えた蓄電用電気化学デバイスに関し、さらに詳しく言えば、電極素子の低抵抗化と製造の簡略化をはかる技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気二重層キャパシタについて言えば、電気二重層キャパシタには、例えばエッチング処理されたアルミニウム箔からなる集電体に、活性炭を主材とする分極性電極を塗工してなる素子本体を含む電極素子が用いられている。
【０００３】
この種の電極素子には、集電体の片面に分極性電極を塗工した片面電極型と、集電体の両面に分極性電極を塗工した両面電極型とがある（例えば、特許文献１，２，３参照）。
【０００４】
片面電極型，両面電極型のいずれの場合も、その素子本体に電極引出用のタブ端子が取り付けられる。従来例として、図３に片面電極型の電極素子を示し、図４（ａ），（ｂ）に両面電極型の電極素子を示す。
【０００５】
図３の片面電極型の電極素子の場合、集電体１の一方の面にのみ分極性電極２が形成されることから、集電体１の他方の面側にタブ端子３が取り付けられる。通常、この端子付けには、錐状のかしめ針を突き刺す「かしめ法」が採用されている。
【０００６】
図４の両面電極型の電極素子の場合、集電体１の両面に分極性電極２，２が形成されるため、図４（ａ）に示すように、タブ端子３を分極性電極２上から集電体１に取り付けていたのでは接触抵抗が高くなる。
【０００７】
そこで、多くの場合、図４（ｂ）に示すように、端子付けする部分の両面から分極性電極２を剥がして集電体１を露出させ、その集電体１の露出面にタブ端子３を取り付けるようにしている。
【０００８】
【特許文献１】特開平５−７４６５７号公報（図２，図３）
【特許文献２】特開平９−５５３４４号公報（図３）
【特許文献３】特開平１０−２９４１０２号公報（図１０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図３の片面電極型の電極素子の場合、タブ端子３の接触抵抗は低いが、集電体１の片面にしか分極性電極２がないため、両面型に比べて単位面積あたりの静電容量が小さく、同じサイズの両面型キャパシタに比べた場合、静電容量が約７０％程度しか得られない。
【００１０】
図４（ｂ）の両面型の電極素子によれば、タブ端子３が片面型と同じく集電体１にじか付けされることから接触抵抗が低く、かつ、集電体１の両面に分極性電極２，２が形成されているため、大きな静電容量が得られるが、次のような問題がある。
【００１１】
集電体１の両面から分極性電極２を剥がす方法には、片側ずつ剥がす方法と、両面から同時に剥がす方法とがあるが、片側ずつ剥がす方法では、それに用いる治具が例えばブラシ等の簡単なものでよいものの、剥がした位置が表側と裏側とでずれることがある。
【００１２】
これに対して、両面から同時に剥がす方法によれば、剥がした位置が表側と裏側とでずれるおそれがないが、専用治具（設備）が必要であり、その導入コストが負担になるので、好ましくない。
【００１３】
したがって、本発明の課題は、両面電極型でありながら、タブ端子の接触抵抗が低く、しかも高価な専用設備を必要としない電極素子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】
【００１４】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、金属箔からなる集電体の両面に所定の電極材を塗工してなる素子本体を有し、上記素子本体の所定部分にタブ端子が取り付けられている電極素子の製造方法において、上記集電体の両面のほぼ全面に所定の電極材を塗工して上記素子本体を作製したのち、上記素子本体の片面側に塗工されている上記電極材の一部分を上記タブ端子の幅よりも大きな幅をもって剥がし取って上記集電体の表面を露出させ、その集電体の露出面に上記タブ端子を取り付けることを特徴としている。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、上記電極材の剥がし取りをブラシによって行うことを特徴としている。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１において、上記電極材の剥がし取りをレーザー照射によって行うことを特徴としている。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項において、上記タブ端子の取り付けをかしめ法、コールドウェルド法、超音波溶接法、レーザー溶接法、抵抗溶接法のいずれかひとつの方法もしくは複数の方法によって行うことを特徴としている。
【００１８】
また、本発明には、請求項５として、請求項１ないし４により製造された電極素子の少なくとも一対をセパレータを介して渦巻き状に巻回もしくは積層してなる蓄電体を備えている蓄電用電気化学デバイスも含まれる。
【発明の効果】
【００１９】
集電体の両面のほぼ全面に形成された電極材の片面側の電極材の一部分をタブ端子の幅よりも大きな幅をもって剥がし取って集電体の表面を露出させ、その集電体の露出面にタブ端子を取り付けるようにした請求項１に記載の発明によれば、タブ端子が集電体にじか付けされるため、その接触抵抗を低くすることができる。
【００２０】
しかも、片面側の電極材の一部分のみを剥がせばよく、電極材を集電体から片側ずつ剥がす方法に比べて１工程削減でき、また、電極材を集電体の両面から同時に剥がす場合のように高価な専用設備を必要としない。
【００２１】
電極材の剥がし取りをブラシによって行うようにした請求項２に記載の発明によれば、その剥がし取り治具が安価であることから、それに伴って電極素子の製造コストも下げることができる。
【００２２】
電極材の剥がし取りをレーザー照射によって行うようにした請求項３に記載の発明によれば、剥がし取り面の輪郭を明瞭にして電極材をきれいに除去することができる。
【００２３】
タブ端子の取り付けをかしめ法、コールドウェルド法、超音波溶接法、レーザー溶接法、抵抗溶接法のいずれかひとつの方法もしくは複数の方法によって行うようにした請求項４に記載の発明によれば、電極素子が適用される蓄電用電気化学デバイスに要求される諸元に応じてタブ端子の接続の信頼性や品質を選択することができる。
【００２４】
なお、請求項５に記載の蓄電用電気化学デバイスには、電気二重層キャパシタ、リチウム二次電池、電気化学キャパシタ等が含まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次に、図１および図２により、本発明の実施形態について説明する。図１は本発明によって製造される電極素子を示す分解斜視図で、図２は上記電極素子の要部を示す拡大断面図である。なお、この実施形態に係る電極素子は、電気二重層キャパシタ用の電極素子である。
【００２６】
図１と図２とを参照して、この実施形態に係る電極素子１０は、基本的に構成として、素子本体１１と、素子本体１１に取り付けられるタブ端子２１とを備え、図示しない電気二重層キャパシタの陽極箔と陰極箔とに用いられる。
【００２７】
素子本体１１は両面電極型で、例えばアルミニウムエッチング箔からなる集電体１２を備え、集電体１２の両面には、電極材としての分極性電極１３ａ，１３ｂが塗工により形成されている。
【００２８】
分極性電極１３ａ，１３ｂは、例えば活性炭，カーボンおよびバインダとしてのＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオライド）、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）またはＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）などを混練した電極材料から形成されてよい。
【００２９】
タブ端子２１は、端子本体２２と、端子本体２２に取り付けられたＣＰ線（ハンダメッキ銅被覆鋼線）２５とを備えている。なお、近年においては、ＣＰ線のハンダメッキが鉛から鉛フリーに変わってきている。
【００３０】
端子本体２２は、アルミニウムの丸棒線を基材とし、所定長さの丸棒部２４を残して、その一端側を例えばプレスにより該丸棒線を羽子板状の平坦部２３とすることにより形成され、ＣＰ線２５は、丸棒部２４の他端部に溶接により取り付けられる。
【００３１】
この電極素子１０は、集電体１２の両面のほぼ全面に分極性電極１３ａ，１３ｂを塗工して素子本体１１を作製したのち、素子本体１１の一方の面に塗工されている分極性電極１３ａの一部分（端子付け部分１２ａ）を剥がし取って集電体１２の表面を露出させ、その集電体１２の露出面にタブ端子２１を取り付ける。他方の面に形成されている分極性電極１３ｂはそのままとする。
【００３２】
タブ端子２１の平坦部２３が集電体１２に取り付けられる。したがって、平坦部２３の幅をＷ１とすると、集電体１２の端子付け部分１２ａの幅はそれよりも大きな幅Ｗ２（＞Ｗ１）とする。
【００３３】
端子付け部分１２ａから分極性電極１３ａを剥がし取る方法としてもっとも簡便なのはブラシによる方法である。ブラシは回転ブラシ、摺動（摺接）ブラシのいずれであってもよい。端子付け部分１２ａの輪郭を明確にして分極性電極１３ａをきれいに除去する場合には、レーザー照射法を採用すればよい。
【００３４】
タブ端子２１を集電体１２に取り付ける端子付け法は、かしめ法、コールドウェルド法、超音波溶接法、レーザー溶接法、抵抗溶接法のいずれかを採用できる。その場合、例えばかしめ法とレーザー溶接法とを併用してもよい。
【００３５】
具体的には、錐状のかしめ針を平坦部２３上から集電体１２を貫通するように突き刺したのち、その裏面側に形成される花弁状の爪片をプレスにより押し潰し、その爪片の部分をレーザー溶接する。
【００３６】
本発明によれば、タブ端子２１が集電体１２にじか付けされるため、その接触抵抗を低くすることができる。しかも、片面側の電極材（分極性電極１３ａ）の一部分のみを剥がせばよく、上記従来例で説明した電極材を集電体から片側ずつ剥がす方法に比べて１工程削減でき、また、電極材を集電体の両面から同時に剥がす場合のように高価な専用設備を必要としない。
【実施例】
【００３７】
それぞれ同一の集電体、電極材（分極性電極）、タブ端子およびかしめ法を採用して、実施例１，比較例１〜３を行った。
【００３８】
《実施例１》
図１，図２に示すように、両面電極型の素子本体の片面側の電極材の一部分のみをブラシにより剥がして端子付け部分とし、その端子付け部分にタブ端子の平坦部をかしめ法にて取り付けた。
【００３９】
《実施例２》
図１，図２に示すように、両面電極型の素子本体の片面側の電極材の一部分のみをレーザー照射（レーザーの種類（ＹＡＧ，ＣＯ２等）は問わない）により剥がして端子付け部分とし、その端子付け部分にタブ端子の平坦部をかしめ法にて取り付けた。
【００４０】
〈比較例１〉
図３に示すように、片面電極型の素子本体の背面側（集電体露出面側）にタブ端子の平坦部をかしめ法にて取り付けた。
【００４１】
〈比較例２〉
図４（ａ）に示すように、両面電極型の素子本体の電極材を剥がすことなく、その電極材の上からタブ端子の平坦部をかしめ法にて取り付けた。
【００４２】
〈比較例３〉
図４（ｂ）に示すように、両面電極型の素子本体における端子付け部分の両面からブラシにより電極材を剥がしてタブ端子の平坦部をかしめ法にて取り付けた。
【００４３】
〈比較例４〉
図４（ｂ）に示すように、両面電極型の素子本体における端子付け部分の両面からレーザー照射（レーザーの種類（ＹＡＧ，ＣＯ２等）は問わない）により電極材を剥がしてタブ端子の平坦部をかしめ法にて取り付けた。
【００４４】
まず、実施例１，２、比較例１〜４のタブ端子の接触抵抗（ｍΩ）を四端子法による交流抵抗計（１ｋＨｚ）を用いて測定した。
【００４５】
次に、実施例１，２、比較例１〜４により端子付けされた各電極素子（電極材は分極性電極）を１３ｍｍ×２０５ｍｍに裁断し、その各一対を厚み５０μｍのセルロース系セパレータとともに渦巻き状に巻き取り、φ１２．５のアルミケースに収納し、電解液としてＴＥＭＡＢＦ４／ＰＣを注入し、真空含浸を行ったのち封口ゴムで封止して電気二重層キャパシタを作製した。各例の初期容量（Ｆ）と初期内部抵抗（ｍΩ）を測定した。これらの測定結果を次表１に示す。
【００４６】
【表１】
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【００４７】
これから分かるように、実施例１，２、比較例１，３，４は、接触抵抗、初期容量をともに満足している。比較例２は、タブ端子と集電体との間に分極性電極が残存しているため、接触抵抗が高く、初期内部抵抗も高い。
【００４８】
容量に関しては、比較例１は片面電極型であるため、容量が小さい。実施例１，２、比較例１，３，４は、端子付けのために分極性電極を剥がした量の順で容量が下がっている。
【００４９】
次に、以下の実施例３〜５、比較例５〜９により、タブ端子の圧着の可否を観察した。
【００５０】
《実施例３》
図１，図２に示すように、両面電極型の素子本体の片面側の電極材の一部分のみをブラシにより剥がして端子付け部分とし、その端子付け部分にタブ端子の平坦部をコールドウェルド法にて取り付けた。
【００５１】
《実施例４》
図１，図２に示すように、両面電極型の素子本体の片面側の電極材の一部分のみをレーザー照射（レーザーの種類（ＹＡＧ，ＣＯ２等）は問わない）により剥がして端子付け部分とし、その端子付け部分にタブ端子の平坦部をコールドウェルド法にて取り付けた。
【００５２】
《実施例５》
図１，図２に示すように、両面電極型の素子本体の片面側の電極材の一部分のみを布（ティッシュペーパーでも可）により目視上綺麗に剥がして端子付け部分とし、その端子付け部分にタブ端子の平坦部をコールドウェルド法にて取り付けた。
【００５３】
〈比較例５〉
図３に示すように、片面電極型の素子本体の背面側（集電体露出面側）にタブ端子の平坦部をコールドウェルド法にて取り付けた。
【００５４】
〈比較例６〉
図４（ａ）に示すように、両面電極型の素子本体の電極材を剥がすことなく、その電極材の上からタブ端子の平坦部をコールドウェルド法にて取り付けた。
【００５５】
〈比較例７〉
図４（ｂ）に示すように、両面電極型の素子本体における端子付け部分の両面からブラシにより電極材を剥がしてタブ端子の平坦部をコールドウェルド法にて取り付けた。
【００５６】
〈比較例８〉
図４（ｂ）に示すように、両面電極型の素子本体における端子付け部分の両面からレーザー照射（レーザーの種類（ＹＡＧ，ＣＯ２等）は問わない）により電極材を剥がしてタブ端子の平坦部をコールドウェルド法にて取り付けた。
【００５７】
〈比較例９〉
図４（ｂ）に示すように、両面電極型の素子本体における端子付け部分の両面から布（ティッシュペーパーでも可）により電極材を目視上綺麗に剥がして端子付け部分とし、その端子付け部分にタブ端子の平坦部をコールドウェルド法にて取り付けた。
【００５８】
実施例３〜５、比較例５〜９のタブ端子の圧着の可否を次表２に示す。
【表２】
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【００５９】
実施例３、比較例７の場合は、集電体（アルミ箔）の表面が削れるくらいまで強くブラシにより電極を剥がさないと、端子が圧着しなかった。実施例４、比較例５，８は、問題なく圧着した。実施例５、比較例６，９は、全く圧着しなかった。
【００６０】
布により剥がしたものや、ブラシによる剥がしが弱いものが圧着しなかった理由は、コールドウェルド法により端子と圧着する部分の表面が目視上綺麗でも、エッチングによりできたピットにカーボンがまだ残っているため、アルミとの接触面が少ないためである。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明によって製造される電極素子を示す分解斜視図。
【図２】上記電極素子の要部を示す拡大断面図。
【図３】第１従来例を示す模式的な断面図。
【図４】（ａ）第２従来例を示す模式的な断面図、（ｂ）第３従来例を示す模式的な断面図。
【符号の説明】
【００６２】
１０  電極素子
１１  素子本体
１２  集電体
１２ａ  端子付け部分
１３ａ，１３ｂ  分極性電極（電極材）
２１  タブ端子
２２  端子本体
２５  ＣＰ線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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