专利名称：电化学装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种包含在封装体内封入着蓄电元件的构造的电化学装置。
背景技术：
作为此种电化学装置具代表性的电双层电容器的蓄电元件通常具有如下的层构造(参照专利文献1)，该层构造是由集电极层、极化电极层、隔离片、极化电极层、集电极层…集电极层、极化电极层、隔离片、极化电极层、集电极层依序重叠而成。即，如果认为由集电极层、极化电极层、隔离片、极化电极层及集电极层构成1个充放电单元，则蓄电元件能够由相对于1对导线而电性并列连接着多个充放电单元的等效电路来表示。在此种电双层电容器的情形时，如果对蓄电元件施加电压，则产生与该电压相对应的电场，产生基于该电场的电力线。该电力线于各极化电极层的边缘密集，因而该边缘的电力线密度要高于除此以外的部位。而且，电力线从正极侧朝向负极侧，因此例如当正极侧的极化电极层位于最外侧，负极侧的极化电极层位于其内侧时，于这些极化电极层的边缘出现最高的电力线密度。总之，在具有所述层构造的蓄电元件的情形时，存在下述的可能性由于各极化电极层的边缘的电力线密度变高，而易产生损伤等损害，因该损害，而产生作为蓄电元件整体的耐电压特性下降或寿命下降等问题。专利文献2中公开了作为电双层电容器用的蓄电元件而使用弯折成U字形的集电极层的元件，但因形成在该集电极层上的2个极化电极层分离，所以即便具有该蓄电元件， 也难以避免所述问题的发生。省略具体说明，在具有与所述电双层电容器的蓄电元件大致相同构造的蓄电元件的锂离子电容器或氧化还原电容器或者锂离子电池等其他电化学装置中，当然也有可能产生所述相同的问题。
背景技术：
文献专利文献专利文献1 日本专利特开2002-015954号公报专利文献2 日本专利特开平08-064479号公报
发明内容
[发明所欲解决的问题]本发明的目的在于提供一种可确实地抑制产生作为蓄电元件整体的耐电压特性下降或寿命下降等问题的电化学装置。[解决问题的技术手段]为实现所述目的，本发明为一种电化学装置，其包含于封装体内封入着蓄电元件的构造；该蓄电元件具有将堆叠物沿着基准线弯折而重合的形态，所述堆叠物是将包含集电极层及形成在该集电极层的至少一面的极化电极层的两片以上的电极片于极化电极层间插入隔离片而堆叠所成；在该形态下各电极片的集电极层及极化电极层与隔离片分别通过弯折部位而连续。根据该电化学装置，蓄电元件具有将堆叠物沿着基准线弯折而重合的形态，且各电极片的集电极层及极化电极层与隔离片分别通过弯折部位而连续，因此即便剖面的层构造与以前的蓄电元件相同，也可使各极化电极层的边缘区域比以前的蓄电元件有所减少。总之，在以前的蓄电元件的情形时，存在下述的可能性当对该蓄电元件施加电压时，由于在各极化电极层的边缘的电力线密度变高，而容易产生损伤等损害，因该损害而产生作为蓄电元件整体的耐电压特性下降或寿命下降等问题，但在所述蓄电元件的情形时， 可使各极化电极层的边缘区域比以前的蓄电元件有所减少，因此可有效抑制产生所述损害，且可确实地抑制因该损害而产生作为蓄电元件整体的耐电压特性下降或寿命下降等问题。[发明的效果]根据本发明，可提供一种可抑制作为蓄电元件整体的耐电压特性下降或寿命下降等问题的电化学装置。本发明的所述目的与除此以外的目的、构成特征以及作用效果根据以下的说明与随附图式而可明了。
图I(A)是使用本发明的电双层电容器的俯视图，图I(B)是该电双层电容器的左视图，图I(C)是该电双层电容器的前视图。图2㈧是第一电极片的俯视图，图2 (B)是该第一电极片的左视图。图3(A)是第二电极片的俯视图，图2(B)是该第二电极片的左视图。图4(A)是第三电极片的俯视图，图4(B)是该第三电极片的左视图。图5(A)是隔离片的俯视图，图4(B)是该隔离片的左视图。图6(A) 图6(D)表示第一电极片、第二电极片、第三电极片以及隔离片的制作方法的图。图7(A)是表示堆叠第一电极片、第二电极片、第三电极片以及隔离片的状态的俯视图，图7(B)是表示该状态的左视图。图8 (A)是表示将图7 (A)所示的堆叠物弯折而重合的状态的俯视图，图8 (B)是该状态的放大左视图。图9(A)是表示将图8(A)所示的弯折物的导线连接部相互结合的状态的俯视图， 图9(B)是该状态的放大左视图，图9(C)是沿着图9(B)的Sl-Sl线的放大剖面图。图10(A)是表示将导线结合于图9(A)所示的蓄电元件的状态的俯视图，图10(B) 是该状态的左视图。图11 (A)是封装片的俯视图，图11⑶是该封装片的左视图，图11 (C)是图11 (B) 的Xl部分的放大剖面图。图12表示在封装片的凹部插入着蓄电元件的状态的俯视图。图13表示将封装片弯折重合的状态的俯视图。图14表示将图13所示的封装体中间品的左侧部分及右侧部分热封的状态的俯视图。图15表示将图14所示的封装体中间品的前侧部分热封的状态的俯视图。图16㈧及图16⑶是表示在电极片的集电极层设置防止位移的突起的例的与图 9(C)对应的放大剖面图。图17㈧是使用本发明的锂离子电容器的俯视图，图17⑶是该锂离子电容器的左视图，图17(C)是该锂离子电容器的前视图。图18㈧是第一电极片的俯视图，图18⑶是该第一电极片的左视图。图19㈧是第二电极片的俯视图，图19⑶是该第二电极片的左视图。图20㈧是隔离片的俯视图，图20⑶是该隔离片的左视图。图21㈧ 图21 (C)是表示第一电极片、第二电极片以及隔离片的制作方法的图。图22(A)是表示堆叠第一电极片、第二电极片以及隔离片的状态的俯视图，图 22(B)是该状态的左视图。图23(A)是表示将图22(A)所示的堆叠物弯折而重合的状态的俯视图，图23(B) 是该状态的放大左视图。图M(A)是表示将图23(A)所示的弯折物的导线连接部相互结合的状态的俯视图，图24(B)是该状态的放大左视图，图24(C)是沿着图M(B)的S2-S2线的放大剖面图。图25(A)是将导线结合于图对㈧所示的蓄电元件的状态的俯视图，图25⑶是该状态的左视图。图沈(A)是封装片的俯视图，图沈⑶是该封装片的左视图，图沈(C)是图沈(B) 的X2部分的放大剖面图。图27表示在封装片的凹部插入着蓄电元件的状态的俯视图。图观表示将封装片弯折而重合的状态的俯视图。图四表示将图观所示的封装体中间品的右侧部分及前侧部分热封的状态的俯视图。图30表示将图四所示的封装体中间品的左侧部分热封的状态的俯视图。[主要元件符号说明]10、10-1、10-2 蓄电元件11第一电极片Ila集电极层Ilal导线连接部lla2防止位移的突起lib极化电极层12第二电极片12a集电极层12al导线连接部12a2防止位移的突起12b极化电极层13 第三电极片13a 集电极层
13al 导线连接部13a2 防止位移的突起13b 极化电极层14 隔离片20 导线21 密封强化材31 封装片31a 突出部31b 凹部31c 密封区域3 Id 弯折部分40 蓄电元件41 第一电极片41a 集电极层41al 导线连接部41b 极化电极层42 第二电极片42a 集电极层42al 导线连接部42b 极化电极层43 隔离片51 封装片51a 突出部51b 凹部51c 密封区域ES 电解液HS 热封部位WPl 接合部位WPll 接合部位WP12 接合部位WP2 接合部位
具体实施例方式[第一实施方式]图1 图15表示将本发明用于电双层电容器的实施方式。该电双层电容器包含蓄电元件10、与该蓄电元件10连接的一对导线20、及以该一对导线20的一部分露出的方式封入蓄电元件10的封装体30。另外，以下的说明中，为了便于说明，将图I(A)的近前、内部、右、左、下以及上分别称为上、下、前、后、左以及右，并且将其他图的与这些方向相当的方向分别称为上、下、前、后、左以及右。首先，引用图2 图9，对蓄电元件10的构成及制作方法加以说明。当制作蓄电元件10时，准备图2(A)及图2(B)所示的第一电极片11、图3(A)及图3(B)所示的第二电极片12、图4㈧及图4(B)所示的第三电极片13、以及图5㈧及图 5(B)所示的隔离片14。如图2(A)及图2(B)所示，第一电极片11包含具有特定的前后尺寸Lll及左右尺寸Wll的长方形状的集电极层11a、与利用涂布等方法而形成在该集电极层Ila的上表面整个区域的极化电极层lib (另外，图式中表示极化电极层lib的前端及后端稍微进入至各导线连接部llal)。集电极层Ila包含铝或钼等导电材料，其厚度为5 50μπι。极化电极层lib包含PAS (Polyacene Semiconductor,多并苯系有机半导体)或活性碳等活性物质， 其厚度为10 50 μ m。而且，在集电极层Ila的前后方向两端的右侧，以与该集电极层Ila 相同的厚度一体设置着长方形状的导线连接部llal。如图3㈧及图3(B)所示，第二电极片12包含具有与所述前后尺寸Lll相同的前后尺寸L12及与所述左右尺寸Wll相同的左右尺寸W12的长方形状的集电极层12a、与利用涂布等方法而形成在该集电极层12a的上表面整个区域及下表面整个区域的极化电极层12b (另外，图式中表示极化电极层12b的前端及后端稍微进入至各导线连接部1加1)。 集电极层12a的材质及厚度与所述集电极层Ila相同，各极化电极层12b的材质及厚度与所述极化电极层lib相同。而且，在集电极层12a的前后方向两端的左侧，以与该集电极层 1 相同的厚度一体设置着与所述导线连接部Ilal相同形状的导线连接部12al。如图4(A)及图4(B)所示，第三电极片13包含具有与所述前后尺寸Lll相同的前后尺寸L13及与所述左右尺寸Wll相同的左右尺寸W13的长方形状的集电极层13a、与利用涂布等方法而形成在该集电极层13a的下表面整个区域的极化电极层13b (另外，图式中表示极化电极层13b的前端及后端稍微进入至各导线连接部13al)。集电极层13a的材质及厚度与所述集电极层Ila相同，极化电极层1 的材质及厚度与所述极化电极层Ila相同。 而且，在集电极层13a的前后方向两端的右侧，在与所述导线连接部Ilal相同的位置且以与该集电极层13a相同的厚度一体设置着与所述导线连接部Ilal相同形状的导线连接部 13al οS卩，第一电极片11的集电极层lla(除导线连接部Ilal以外)的俯视形状、第二电极片12的集电极层12a(除导线连接部12al以外)的俯视形状、以及第三电极片13的集电极层13a(除导线连接部13al以外)的俯视形状彼此相同。而且，第一电极片11的极化电极层lib的俯视形状、与第二电极片12的下表面侧的极化电极层12b的仰视形状彼此相同。第二电极片12的上表面侧的极化电极层12b的俯视形状、与第三电极片13的极化电极层13b的仰视形状彼此相同。根据图可知，第二电极片12的上表面侧的极化电极层12b与第三电极片13的极化电极层1 使第一电极片11 的极化电极层lib向左右方向或前后方向反转180度的形状。此外，第一电极片11的集电极层Ila(包含导线连接部llal)与极化电极层lib以图2(A)所示的前后方向中央的基准线VSL为界而成为线对称形状。第二电极片12的集电极层12a(包含导线连接部12al)与各极化电极层12b以图3 (A)所示的前后方向中央的基准线VSL为界而成为线对称形状。第三电极片13的集电极层13a(包含导线连接部13al)与极化电极层13b以图4(A)所示的前后方向中央的基准线VSL为界而成为线对称形状。如图5㈧及图5(B)所示，隔离片14成为具有比所述前后尺寸Lll稍大的前后尺寸L14与比所述左右尺寸Wll稍大的左右尺寸W14的长方形状。隔离片14包含纤维素系片材或塑料系片材等离子渗透片材，其厚度为10 50 μ m左右。如图6㈧ 图6(D)所示，所述第一电极片11、第二电极片12、第三电极片13以及隔离片14分别可通过将材料片BSl BS4沿着虚线PLl PL4切断并拔出其内侧部分的方法而简单地获得。根据图可知，第一电极片11用的材料片BSl在带状集电极层的上表面形成着带状极化电极层，第二电极片12用的材料片BS2在带状集电极层的上表面及下表面形成着带状极化电极层，第三电极片13用的材料片BS3在带状集电极层的下表面形成着带状极化电极层。当制作蓄电元件10(参照图9㈧及图1(A))时，如图7(A)及图7(B)所示，将之前准备的第一电极片11、第二电极片12、第三电极片13以及两片隔离片14以从下方开始依序成为第一电极片11、隔离片14、第二电极片12、隔离片14、第三电极片13的方式堆叠。于该堆叠时，第一电极片11、第二电极片12以及第三电极片13的集电极层11a、 1 及13a的外缘在堆叠方向上一致，且第一电极片11及第三电极片13的导线连接部Ilal 及13al的外缘在堆叠方向上一致。而且，两片隔离片14的外缘从各集电极层lla、12a及 13a的外缘向外侧突出，且各隔离片14的外缘在堆叠方向上一致。此外，第一电极片11、第二电极片12以及第三电极片13的各导线连接部llal、12al及13al从各隔离片14突出的长度相同。由此，获得第一电极片11的极化电极层lib与第二电极片12的下侧的极化电极层12b密接于下侧的隔离片14，且第二电极片12的上侧的极化电极层12b与第三电极片 13的极化电极层1 密接于上侧的隔离片14的堆叠物(无符号)。然后，如图8㈧及图8(B)所示，将图7㈧所示的堆叠物的比前后方向中央更左侧部分沿着该图7(A)的基准线VSL向上侧弯折，而将该左侧部分重合于右侧部分。于该重合时，第一电极片11及第三电极片13的各导线连接部Ilal及13al的外缘在重合方向上一致，并且第二电极片12的各导线连接部12al的外缘在重合方向上一致。由此，第一电极片11、第二电极片12、第三电极片13以及两片隔离片14以基准线 VSL为界，以约180度的角度对折，而获得具有第一电极片11的各导线连接部Ilal与第三电极片13的各导线连接部13al相向，且第二电极片12的各导线连接部12al相向的形态的弯折物(无符号)。然后，如图9(A) 图9(C)所示，在图8(A)所示的弯折物的情形时，将彼此相向的第一电极片11的各导线连接部Ilal与第三电极片13的各导线连接部13al重合，利用点焊或超音波焊接或者铆接等方法将其左右方向两侧的2个部位直接接合，而将各导线连接部Ilal及13al相互结合(参照接合部位WPl)。而且，将在与各导线连接部Ilal及13al 为非接触的位置上彼此相向的第二电极片12的各导线连接部12al重合，利用点焊或超音波焊接或者铆接等方法将其左右方向两侧的2个部位直接接合，而将各导线连接部12al相互结合(参照接合部位WPl)。由此，第一电极片11、第二电极片12、第三电极片13以及两片隔离片14以基准线 VSL为界，以约180度的角度对折，而获得具有第一电极片11的各导线连接部Ilal与第三电极片13的各导线连接部13al相互结合，且第二电极片12的各导线连接部12al相互结合的形态的蓄电元件10。另外，在图2 图9(图10也同样)的情形时，为了便于图示，将第一电极片11的集电极层Ila及极化电极层lib的厚度、第二电极片12的集电极层1 及各极化电极层 12b的厚度、第三电极片13的集电极层13a及极化电极层1 的厚度、以及隔离片14的厚度分别表示为比实际的厚度更厚，根据此关系，图7(B)、图8(B)、图9(B)以及图9(C)的上下尺寸(整体厚度)也比实际的上下尺寸更厚。然而，因第一电极片11的集电极层Ila及极化电极层lib的厚度、第二电极片12 的集电极层1 及各极化电极层12b的厚度、第三电极片13的集电极层13a及极化电极层 13b的厚度、以及各隔离片14的厚度处于5 50 μ m的范围内，所以例如即便在将所有各层的平均值假定为30 μ m的情形时，实际上的图7(B)的上下尺寸(整体厚度)也为270 μ m， 图8(B)、图9(B)以及图9(C)的上下尺寸(整体厚度)也为540 μ m。总之，图9(A)所示的蓄电元件10的实际上的上下尺寸(整体厚度)甚至不足 1000 μ m，因此在图9 (B)所示的弯折形态的情形时，弯折部位的外表面曲率半径远小于图示的情况，在弯折时各导线连接部llal、12al及13al也几乎不发生前后方向的位置偏移。 而且，当弯折堆叠物时，各极化电极层llb、12b及13b不会从各集电极层IlaUh及13a剥离，且各极化电极层llb、12b及1 与各隔离片14的密接不会解除。此外，各集电极层11a、 1 及13a、各极化电极层llb、Ub及13b以及各隔离片14具有容许弯折的可挠性，因此它们也不会于弯折部位裂开。而且，在图9(B)的情形时，就便于图示而言，为了对弯折形态下的各导线连接部 Ilal及13al的结合与各导线连接部12al的结合进行说明，将一部分的导线连接部延长表示，但如根据之前的说明可理解般，实际上并不进行此种延长而可进行导线连接部的结合。其次，引用图10，对导线20的构成及与蓄电元件10的连接方法加以说明。当将导线20连接于蓄电元件10时，准备图10(A)及图10⑶所示的导线20。该导线20由铝或钼或铜等导电材料形成为带状，其厚度为50 100 μ m。而且，也可预先在导线20的端部表面，利用电解镀敷等方法而形成用于使该导线20与电极垫等的连接变得容易的金属膜。而且，于导线20的表面的与后述封装片31的密封区域31c的前侧部分相对应的部位，以包围该部位的方式设置着包含与后述密封层LA3相同的材料的密封强化材 21。该密封强化材21通过以两片片状物夹入导线20的方法、或以1片片状物包围导线20 的方法、或者在导线20的表面涂布液状物的方法等而形成。然后，如图10(A)及图10(B)所示，在之前结合的各导线连接部Ilal及13al上放置一导线20的一端，利用点焊或超音波焊接或者铆接等方法将该一端直接接合，而在之前结合的各导线连接部Ilal及13al结合导线20 (参照接合部位WP2)。而且，在之前结合的各导线连接部12al上放置另一导线20的一端，利用点焊或超音波焊接或者铆接等方法将该一端直接接合，而在之前结合的各导线连接部12al结合导线20 (参照接合部位WP2)。如图10(A)所示，如果作为各导线20，使用的是左右尺寸比导线连接部Ilal、1加1 及13al更小的构件，接合部位WP2位于左右的接合部位WPl的内侧，且这些接合部位WPl 及WP2排列于一直线上，则可抑制由接合区域重叠导致的结合不良的问题而准确地进行各结合，且可使左右的接合部位WPl与接合部位WP2之间的电阻、即一导线20与集电极层Ila及13a之间的电阻及另一导线20与集电极层1 之间的电阻分别减小。其次，引用图11 图15，对封装体30的构成及制作方法加以说明。当制作封装体30时，准备图Il(A) 图Il(C)所示的封装片31。如图Il(C)所示，该封装片31包含保护层LA1、障壁层LA2以及密封层LA3依序层压所成的3层层压膜。 保护层LAl包含尼龙或聚邻苯二甲酸乙二酯等耐热性塑料，其厚度为10 50μπι。障壁层 LA2包含铝等金属或金属氧化物，其厚度为10 50 μ m。密封层LA3包含聚丙烯或改质聚丙烯等热塑性塑料，其厚度为30 50 μ m。如图Il(A)及图Il(B)所示，该封装片31成为具有特定的前后尺寸L31及左右尺寸W31的长方形状，且在比前后方向中央更右侧部分具有长方体形状的突出部31a，在其内侧具有相似形状的凹部31b。凹部31b的深度比所述蓄电元件10的上下尺寸(整体厚度) 稍大，其俯视轮廓比该蓄电元件10的俯视轮廓稍大。于封装片31的比前后方向中央更右侧部分不存在凹部31b的部分为密封区域31c，在该封装片31的情形时，密封层LA3位于其上表面侧。当制作封装体30 (参照图I(A) 图1(C))时，如图12所示，将图10㈧所示的附导线20的蓄电元件10的蓄电元件10插入至凹部31b内，并且将各导线20的密封强化材 21置于密封区域31c的前侧部分上。各密封强化材21的前后尺寸形成为比密封区域31c 的前侧部分的前后尺寸稍大，因此当将蓄电元件10插入至凹部31b内时，各密封强化材21 的前端向稍比密封区域31c的前侧部分的前端更外侧突出。然后，如图13所示，将图12所示的封装片31的比前后方向中央更左侧部分沿着图12的基准线VSL向上侧弯折，而将该左侧部分重合于右侧部分。由此，获得具有封装片31的左侧部分的密封层LA3与右侧部分的密封区域31c的密封层LA3相向的形态的封装体中间品(无符号)。然后，如图14所示，使图13所示的封装体中间品上下反转后，对其左侧部分及右侧部分施加热，将彼此相向的密封层LA3热封，然后，将已热封的左侧部分及右侧部分向上侧弯折后，再次对该弯折部分31d施加热，提高热封的确实性(参照热封部位HS)。然后，如图15所示，通过图14所示的封装体中间品的未热封的前侧部分，使用适当的注入器具，将电解液ES(例如在碳酸丙二酯(溶剂)中添加三乙基甲基氟硼酸铵(溶质)而成的液体)注入至凹部31b内。然后，于注入后，对封装体中间品的前侧部分施加热， 将彼此相向的密封层LA3以夹持各密封强化材21的方式热封(参照热封部位HS)。由此，获得包含于封装体30内一并封入着蓄电元件10及电解液ES的构造的电双层电容器(参照图I(A) 图1(C))。另外，封装片31的密封层LA3其本身的厚度并不大，因此根据将封装体中间品的前侧部分热封时的熔融状态如何，而有可能导线20与障壁层LA2发生接触。然而，如果将封装体中间品的前侧部分以夹持各密封强化材21的方式热封，则可使密封层LA3的实质的厚度增加各密封强化材21的厚度的量，因此可确实地避免于热封时各导线20与障壁层LA2接触。所述电双层电容器的蓄电元件10具有将图7(A)所示的堆叠物沿着基准线VSL弯折而重的形态(参照图9(B))，第一电极片11的集电极层Ila及极化电极层lib、第二电极片12的集电极层1 及各极化电极层12b、第三电极片13的集电极层13a及极化电极层13b、以及两片隔离片14分别通过弯折部位而连续。因此，即便剖面的层构造与以前的蓄电元件相同，也可使各极化电极层llb、12b及13b的边缘区域比以前的蓄电元件有所减少。总之，在以前的蓄电元件的情形时，存在下述的可能性当对该蓄电元件施加电压时，由于在各极化电极层的边缘的电力线密度变高，而易产生损伤等损害，因该损害，而产生作为蓄电元件整体的耐电压特性下降或寿命下降等问题。然而，在所述蓄电元件10的情形时，可使各极化电极层llb、12b及1 的边缘区域比以前的蓄电元件有所减少，因此可有效抑制产生所述损害，且可确实地抑制因该损害而产生作为蓄电元件10整体的耐电压特性下降或寿命下降等问题。而且，在认为所述电双层电容器的蓄电元件10由集电极层、极化电极层、隔离片、 极化电极层以及集电极层构成1个充放电单元的情形时，就图9(c)所示的层构造而言，也可见该蓄电元件10包含4个充放电单元。然而，蓄电元件10具有图9 (B)所示的弯折形态， 且第一电极片11的集电极层Ila及极化电极层lib、第二电极片12的集电极层1 及各极化电极层12b、第三电极片13的集电极层13a及极化电极层13b、以及两片隔离片14分别通过弯折部位而连续，因此蓄电元件10能够由相对于1对导线20电性并列连接着2个充放电单元的等效电路来表示。总之，即便剖面的层构造与以前的蓄电元件相同，也可使充放电单元的数减少为 1/2，因此可减少充放电单元的数，限制充放电特性的不均范围。由此，可确实地抑制由充放电特性的不均所引起的恶劣影响，具体而言在充放电特性良好的充放电单元中充放电不平衡，该充放电单元中积存物理化学性损害，因该损害而产生作为蓄电元件整体的充放电特性下降或寿命下降等问题。此外，所述电双层电容器的蓄电元件10具有图9 (B)所示的弯折形态，且将第一电极片11的各导线连接部Ilal与第三电极片13的各导线连接部13al相互结合，将第二电极片12的各导线连接部12al相互结合。S卩，位于蓄电元件10的最外侧的第一电极片11的极化电极层lib密接于其内侧的隔离片14，该隔离片14密接于第二电极片12的一极化电极层12b，该第二电极片12的另一极化电极层12b密接于其内侧的隔离片14，该隔离片14密接于第三电极片13的极化电极层13b，并且也将第一电极片11的各导线连接部Ilal与第三电极片13的各导线连接部13al相互结合，且将第二电极片12的各导线连接部12al相互结合，由此可准确地决定构成该蓄电元件10的第一电极片11、第二电极片12、第三电极片13以及各隔离片14的前后方向及左右方向的相对位置。总之，构成蓄电元件10的第一电极片11、第二电极片12、第三电极片13以及两片隔离片14相互不易产生位置偏移，因此于制造电双层电容器的过程或使用制造后的电双层电容器的过程等中，可确实地抑制由于所述位置偏移，而蓄电元件10的形状破坏或其充放电特性劣化。图16(A)及图16(B)分别表示在第一电极片11及第三电极片13的至少一者与第二电极片12设置着防止位移的突起的例。在图16㈧所示的蓄电元件10-1的情形时，在第一电极片11的集电极层Ila的外缘设置着高度比极化电极层lib的厚度更大的防止位移的突起lla2，在第二电极片12的集电极层12a的外缘设置着高度比极化电极层12b的厚度更大的防止位移的突起12a2，在第三电极片13的集电极层13a的外缘设置着高度比极化电极层13b的厚度更大的防止位移的突起13a2。这些防止位移的突起lla2、12a2及13a2可为沿着外缘而连续的形状，也可为沿着外缘而不连续的形状，为防止二维位置偏移，理想的是设置在外缘的至少2个部位。根据图16㈧可知，第一电极片11的防止位移的突起lla2以非贯通状态咬入邻接的隔离片14中，第二电极片12的防止位移的突起12a2以非贯通状态咬入邻接的隔离片 14中，第三电极片13的防止位移的突起13a2以非贯通状态咬入邻接的隔离片14中。图式中，防止位移的突起12a2及13a2以于上下方向相向的方式咬入于从上起第二层与第三层出现的隔离片14中，通过调整咬入深度，而避免防止位移的突起12a2及13a2相互接触。在图16⑶所示的蓄电元件10-2的情形时，在第一电极片11的集电极层Ila的外缘设置着高度比极化电极层lib的厚度更大的防止位移的突起lla2，在第二电极片12的集电极层12a的外缘设置着高度比极化电极层12b的厚度更大的防止位移的突起12a2，在第三电极片13的集电极层13a未设置防止位移的突起。这些防止位移的突起lla2及12a2 可为沿着外缘而连续的形状，也可为沿着外缘而不连续的形状，为防止二维位置偏移，理想的是设置在外缘的至少2个部位。根据图16⑶可知，第一电极片11的防止位移的突起lla2以非贯通状态咬入邻接的隔离片14中，第二电极片12的防止位移的突起12a2以非贯通状态咬入邻接的隔离片 14中。第3电极片13的防止位移的突起13a2以非贯通状态咬入邻接之隔离片14中。在第三电极片13的集电极层13a不设置防止位移的突起的原因在于，如上所述，第一电极片 11的集电极层Ila与第三电极片13的集电极层13a的前后方向及左右方向的相对位置通过将各导线连接部Ilal及13al相互结合而决定。为了形成所述防止位移的突起Ila2、12a2及13a2，除对集电极层IlaUh及13a 的外缘抵压适当的加工夹具而使该外缘变形的方法以外，还可采用于图6(A) 图6(C)中所说明的制作方法中沿着虚线PLl PL3的切断时使用铡刀，而在集电极层IlaUh及13a 的外缘产生伴随着铡断的压陷的方法等。如果采用图16(A)及图16(B)所示的突起咬入构造，则可更确实地防止构成蓄电元件10-1及10-2的第一电极片11、第二电极片12、第三电极片13以及两片隔离片14的相互位置偏移，因此在制造电双层电容器的过程或使用制造后的电双层电容器的过程等中， 可更确实地防止由于所述位置偏移，而蓄电元件10-1及10-2的形状破坏或其充放电特性劣化。所述防止位移的突起的朝向并不限定于图16(A)及图16(B)，例如也可使第二电极片12的集电极层1 的左右方向的一防止位移的突起12a2朝向下且使左右方向的另一防止位移的突起朝向上，而且，也可使第三电极片13的集电极层13a的左右方向的一防止位移的突起13a2朝向下且使左右方向的另一防止位移的突起朝向上，而使朝向下的防止位移的突起13a2咬入对向的集电极层13a中。[第二实施方式]图17 图30表示将本发明用于锂离子电容器的实施方式。该锂离子电容器包含蓄电元件40、与该蓄电元件40连接的一对导线20、以及以该一对导线20的一部分露出的方式封入蓄电元件10的封装体50。另外，在以下的说明中，为了便于说明，将图17(A)的近前、内部、右、左、下及上分别称为上、下、前、后、左及右，并且将其他图的与这些方向相当的方向分为称为上、下、前、 后、左及右。而且，导线20及密封强化材21的构成与第一实施方式中所述相同，因此使用相同符号进行说明。首先，引用图18 图25，对蓄电元件40的构成及制作方法加以说明。当制作蓄电元件40时，准备图18(A)及图18⑶所示的第一电极片41、图19 (A) 及图19⑶所示的第二电极片42、以及图20㈧及图20⑶所示的隔离片43。如图18㈧及图18⑶所示，第一电极片41包含具有特定的前后尺寸L41及左右尺寸W41的长方形状的集电极层41a、与利用涂布等方法而形成在该集电极层41a的上表面的除前后方向的两端部分以外的区域的极化电极层41b。该极化电极层41b的前后尺寸 L41b稍小于所述前后尺寸L41。集电极层41a包含铜等导电材料，其厚度为5 50μπι。极化电极层41b包含石墨等能够可逆地承载锂离子的物质，其厚度为50 100 μ m。而且，于集电极层41a的前后方向两端的右侧，以与该集电极层41a相同的厚度一体设置着长方形状的导线连接部41al。如图19㈧及图19⑶所示，第二电极片42包含具有比所述前后尺寸L41b稍小的前后尺寸L42及比所述左右尺寸W41稍小的左右尺寸W42的长方形状的集电极层42a、 与利用涂布等方法而形成在该集电极层42a的下表面整个区域的极化电极层42b。另外， 集电极层4 的前后尺寸L42与所述前后尺寸L41b的差、及左右尺寸W42与所述左右尺寸 W41的差于实际尺寸下为0. 3 2. Omm左右。集电极层4 包含铝等导电材料，其厚度为 5 100 μ m。极化电极层42b包含活性碳等能够可逆地承载锂离子的物质，其厚度为5 200 μ m。而且，在集电极层42a的前后方向两端的左侧，以与该集电极层4 相同的厚度一体设置着与所述导线连接部41al相比左右尺寸(宽度)较窄且前后尺寸较大的长方形状的导线连接部42al。前侧的导线连接部42al的前端与后侧的导线连接部42al的后端的距离与所述第一电极片41的前侧的导线连接部41al的前端与后侧的导线连接部41al的后端的距离相同。S卩，第一电极片41的集电极层41a(除导线连接部41al以外)的俯视形状比第二电极片42的集电极层42a(除导线连接部42al以外)的俯视形状更大。而且，第一电极片 41的极化电极层41b的俯视形状比第二电极片42的极化电极层42b的仰视形状更大。此外，第一电极片41的集电极层41a(包含导线连接部41al)与极化电极层41b 以图18(A)所示的前后方向中央的基准线VSL为界，成为线对称形状。第二电极片42的集电极层42a(包含导线连接部42al)与极化电极层42b以图19(A)所示的前后方向中央的基准线VSL为界，成为线对称形状。如图20㈧及图20⑶所示，隔离片43成为具有比所述前后尺寸L41稍大的前后尺寸L43及比所述左右尺寸W41稍大的左右尺寸W43的长方形状。隔离片43包含纤维素系片材或塑料系片材等离子渗透片材，其厚度为10 50 μ m左右。如图21 (A) 图21 (C)所示，所述第一电极片41、第二电极片42以及隔离片43分别可通过将材料片BSll BS13沿着虚线PLll PL13切断并拔出其内侧部分的方法而简单地获得。根据图可知，第一电极片41用的材料片BSll在带状集电极层的上表面形成着带状极化电极层，第二电极片42用的材料片BS12在带状集电极层的上表面形成着带状极化电极层。
当制作蓄电元件40(参照图对㈧及图17(A))时，如图22㈧及图22⑶所示， 将之前准备的第一电极片41、第二电极片42以及隔离片43以从下方开始依序成为第一电极片41、隔离片43、第二电极片42的方式堆叠。于该堆叠时，第一电极片41的极化电极层41b的外缘向比第二电极片42的极化电极层42b的外缘更外侧突出，并且隔离片43的外缘从第一电极片41的集电极层41a的外缘向外侧突出。而且，第一电极片41及第二电极片42的各导线连接部41al及42al的从隔离片43突出的长度相同。由此，获得第一电极片41的极化电极层41b与第二电极片42的极化电极层42b 密接于隔离片43的堆叠物(无符号)。然后，如图23㈧及图23⑶所示，将图22㈧所示的堆叠物的比前后方向中央更左侧部分沿着该图的基准线VSL向上侧弯折，而将该左侧部分重合于右侧部分。于该重合时，第一电极片41的各导线连接部41al的外缘在重合方向上一致，并且第二电极片42的各导线连接部42al的外缘在重合方向上一致。由此，第一电极片41、第二电极片42以及隔离片43以基准线VSL为界，以约180 度的角度对折，而获得具有第一电极片11的各导线连接部Ilal相向且第二电极片12的各导线连接部12al相向的形态的弯折物(无符号)。然后，如图M(A) 图24(C)所示，在图23(A)所示的弯折物的情形时，使彼此相向的第一电极片41的各导线连接部41al重合，利用点焊或超音波焊接或者铆接等方法将其左右方向两侧的2个部位在插入隔离片43的状态下直接接合，而将各导线连接部41al 相互结合(参照接合部位WP11)。而且，使于与各导线连接部41al为非接触的位置上彼此相向的第二电极片42的各导线连接部42al重合，利用点焊或超音波焊接或者铆接等方法将其左右方向两侧的2个部位在插入隔离片43的状态下直接接合，而将各导线连接部42al 相互结合(参照接合部位WPl 1)。然后，如图M(A)所示，通过压接等方法，而在第一电极片41的集电极层41a的上表面贴附掺杂锂用的锂片44。由此，第一电极片41、第二电极片42以及隔离片43以基准线VSL为界，以约180 度的角度对折，而获得具有第一电极片41的各导线连接部41al相互结合且第二电极片12 的各导线连接部12al相互结合的形态的蓄电元件40。另外，在图18 图M(图25也同样)的情形时，为了便于图示，将第一电极片41 的集电极层41a及极化电极层41b的厚度、第二电极片42的集电极层4 及各极化电极层 42b的厚度、以及隔离片43的厚度分别表示为比实际的厚度更厚，根据此关系，图22 (B)、图 23(B)、图M(B)以及图M(C)的上下尺寸(整体厚度)也比实际的上下尺寸更厚。然而，因第一电极片41的集电极层41a及极化电极层41b的厚度、第二电极片42 的集电极层4 及极化电极层42b的厚度、以及隔离片43的厚度处于5 200 μ m的范围内，所以例如即便在将所有各层的平均值假定为60 μ m的情形时，实际上的图22 (B)的上下尺寸(整体厚度)也为300 μ m，图23(B)、图对⑶以及图M(C)的上下尺寸(整体厚度) 也为600 μ m。总之，图M(A)所示的蓄电元件40的实际上的上下尺寸(整体厚度)甚至不足 ΙΟΟΟμπι，因此在图M(B)所示的弯折形态的情形时，弯折部位的外表面曲率半径远小于图示的情况，于弯折时各导线连接部41al及42al也几乎不发生前后方向的位置偏移。而且， 当弯折堆叠物时，各极化电极层41及42b不会从各集电极层41a及4 剥离，且各极化电极层41b及42b与隔离片43的密接不会解除。此外，各集电极层41a及42a、各极化电极层 41b及42b以及隔离片43具有容许弯折的可挠性，因此它们也不会于弯折部位裂开。而且，在图M(B)的情形时，就便于图示而言，为对弯折形态下的各导线连接部 41al的结合与各导线连接部42al的结合进行说明，将一部分的导线连接部延长表示，但如根据之前的说明可理解般，实际上并不进行此种延长而可进行导线连接部的结合。其次，引用图25，对导线20的构成及与蓄电元件40的连接方法加以说明。当将导线20连接于蓄电元件40时，准备图25(A)及图25⑶所示的导线20。该导线20由铝或钼或铜等导电材料形成为带状，其厚度为50 ΙΟΟμπι。另外，也可预先于导线20的端部表面，利用电解镀敷等方法而形成用于使该导线20与电极垫等的连接变得容易的金属膜。而且，在导线20的表面的与后述封装片51的密封区域51c的前侧部分相对应的部位，以包围该部位的方式设置着包含与后述密封层LA3相同的材料的密封强化材 21。该密封强化材21可通过以两片片状物夹入导线20的方法、或以1片片状物包围导线 20的方法、或者在导线20的表面涂布液状物的方法等而形成。然后，如图25㈧及图25⑶所示，在之前结合的各导线连接部41al的从隔离片 43突出的部分上放置一导线20的一端，利用点焊或超音波焊接或者铆接等方法将该一端直接接合，而在之前结合的各导线连接部41al结合导线20 (参照接合部位WP12)。而且，在之前结合的各导线连接部42al的从隔离片43突出的部分上放置另一导线20的一端，利用点焊或超音波焊接或者铆接等方法将该一端直接接合，而在之前结合的各导线连接部42al 结合导线20 (参照接合部位WP12)。其次，引用图沈 图30，对封装体50的构成及制作方法加以说明。当制作封装体50时，准备图沈(A) 图^(C)所示的封装片51。如图^(C)所示，该封装片51包含保护层LA1、障壁层LA2以及密封层LA3依序层压所成的3层层压膜。 保护层LAl包含尼龙或聚邻苯二甲酸乙二酯等耐热性塑料，其厚度为10 50μπι。障壁层 LA2包含铝等金属或金属氧化物，其厚度为10 50 μ m。密封层LA3包含聚丙烯或改质聚丙烯等热塑性塑料，其厚度为30 50 μ m。如图^(A)及图^(B)所示，该封装片51成为具有特定的前后尺寸L51及左右尺寸W51的长方形状，且在比前后方向中央更右侧部分包含长方体形状的突出部51a，在其内侧包含相似形状的凹部51b。凹部51b的深度稍大于所述蓄电元件40的上下尺寸(整体厚度)，其俯视轮廓稍大于该蓄电元件40的俯视轮廓。于封装片51的比前后方向中央更右侧部分不存在凹部51b的部分为密封区域51c，在该封装片51的情形时，密封层LA3位于其上表面侧。当制作封装体50(参照图17㈧ 图17(C))时，如图27所示，将图25㈧所示的附导线20的蓄电元件40的蓄电元件40插入至凹部51b内，并且将各导线20的密封强化材21置于密封区域51c的前侧部分上。各密封强化材21的前后尺寸形成为稍大于密封区域51c的前侧部分的前后尺寸，因此当将蓄电元件40插入至凹部51b内时，各密封强化材 21的前端向稍比密封区域51c的前侧部分的前端更外侧突出。然后，如图观所示，将图27所示的封装片51的比前后方向中央更左侧部分沿着图27的基准线VSL向上侧弯折，而将该左侧部分重合于右侧部分。由此，获得具有封装片51的左侧部分的密封层LA3与右侧部分的密封区域51c的密封层LA3相向的形态的封装体中间品(无符号)。然后，如图四所示，使图观所示的封装体中间品上下反转后，对其右侧部分施加热，将彼此相向的密封层LA3热封，并且对该前侧部分施加热，将彼此相向的密封层LA3以夹持各密封强化材21的方式热封(参照热封部位HS)。然后，如图30所示，通过图四所示的封装体中间品的未热封的左侧部分，使用适当的注入器具，将电解液ES(例如在碳酸丙烯酯(溶剂)中添加六氟磷酸锂(溶质)而成的液体)注入至凹部51b内。然后，在注入后对密封区域51c的左侧部分施加热，将彼此相向的密封层LA3热封(参照热封部位HS)。由此，获得包含于封装体50内一并封入着蓄电元件40及电解液ES的构造的锂离子电容器(参照图17(A) 图17(C))。另外，封装片51的密封层LA3其本身的厚度并不大，因此根据将封装体中间品的前侧部分热封时的熔融状态如何，而有可能导线20与障壁层LA2发生接触。然而，如果将封装体中间品的前侧部分以夹持各密封强化材21的方式热封，则可使密封层LA3的实质的厚度增加各密封强化材21的厚度的量，因此可确实地避免于热封时各导线20与障壁层LA2接触。所述锂离子电容器的蓄电元件40具有将图22(A)所示的堆叠物沿着基准线VSL 弯折而重合的形态(参照图M(B))，第一电极片41的集电极层41a及极化电极层41b、第二电极片42的集电极层4 及极化电极层42b、以及隔离片43分别通过弯折部位而连续。 因此，即便剖面的层构造与以前的蓄电元件相同，也可使各极化电极层41b及42b的边缘区域比以前的蓄电元件有所减少。总之，在以前的蓄电元件的情形时，存在下述的可能性当对该蓄电元件施加电压时，由于在各极化电极层的边缘的电力线密度变高，而易产生损伤等损害，因该损害而产生作为蓄电元件整体的耐电压特性下降或寿命下降等问题。然而，在所述蓄电元件40的情形时，可使各极化电极层41b及42b的边缘区域比以前的蓄电元件有所减少，因此可有效抑制产生所述损害，且可确实地抑制因该损害而产生作为蓄电元件40整体的耐电压特性下降或寿命下降等问题。而且，在认为所述锂离子电容器的蓄电元件40由集电极层、极化电极层、隔离片、 极化电极层以及集电极层构成1个充放电单元的情形时，就图M(C)所示的层构造而言，也可见该蓄电元件40包含2个充放电单元。然而，蓄电元件40具有图M(B)所示的弯折形态，且第一电极片41的集电极层41a及极化电极层41b、第二电极片42的集电极层4 及各极化电极层42b、以及隔离片43分别通过弯折部位而连续，因此蓄电元件40能够由相对于1对导线20而电性连接着1个充放电单元的等效电路来表示。总之，即便剖面的层构造与以前的蓄电元件相同，也可将充放电单元的数减少为 1/2，因此可减少充放电单元的数，限制充放电特性的不均范围。由此，可确实地抑制由充放电特性的不均所引起的恶劣影响，具体而言在充放电特性良好的充放电单元中充放电不平衡，在该充放电单元中积存物理化学性损害，因该损害而产生作为蓄电元件整体的充放电特性下降或寿命下降等问题。
此外，所述锂离子电容器的蓄电元件40具有图M (B)所示的弯折形态，并且第一电极片41的各导线连接部41al经由隔离片43而相互结合，第二电极片42的各导线连接部42al经由隔离片43而相互结合。S卩，位于蓄电元件40的最外侧的第一电极片41的极化电极层41b密接于其内侧的隔离片43，该隔离片43密接于第二电极片42的极化电极层42b，并且将第一电极片41 的各导线连接部41al经由隔离片43而相互结合，且将第二电极片42的各导线连接部42al 经由隔离片43而相互结合，由此可准确地决定构成该蓄电元件40的第一电极片41、第二电极片42以及隔离片43的前后方向及左右方向的相对位置。总之，构成蓄电元件40的第一电极片41、第二电极片42以及隔离片43相互不易产生位置偏移，因此于制造锂离子电容器的过程或使用制造后的锂离子电容器的过程等中，可确实地抑制由于所述位置偏移，而蓄电元件40的形状破坏或其充放电特性劣化。另外，省略图示，如果将与图16㈧及图16⑶所示的防止位移的突起1132、1加2 及13a2相同的防止位移的突起设置在第一电极片31的集电极层31a的外缘与第二电极片 42的集电极层42a的外缘此两个外缘、或仅设置在第一电极片31的集电极层31a的外缘， 则可更确实地防止第一电极片41、第二电极片42以及隔离片43的相互位置偏移，因此在制造锂离子电容器的过程或使用制造后的锂离子电容器的过程等中，可更确实地防止由于所述位置偏移而蓄电元件的形状破坏或其充放电特性劣化。[其他实施方式](1)第一实施方式中，表示将依序重合第一电极片11、隔离片14、第二电极片12、 隔离片14、第三电极片13而得的积层体弯折而重合，由此构成蓄电元件10，第二实施方式中，表示通过将依序重合第一电极片41、隔离片43、第二电极片42而得的积层体弯折而重合，由此构成蓄电元件10，但弯折前的积层体的片材数也可比第一实施方式所示的积层体 (参照图7⑶)增加。例如，如果将依序重合着第一电极片11、隔离片14、第二电极片12、隔离片14、将第二电极片12的导线连接部12al的位置变更为第一电极片11的导线连接部Ilal的位置的电极片、隔离片14、将第三电极片13的导线连接部13al的位置变更为第二电极片12的导线连接部12al的位置的电极片的积层体弯折而重合，则可构成充放电单元为3个的蓄电元件，且可获得与所述相同的作用、效果。(2)将电双层电容器中使用了本发明的形态表示为第一实施方式，将锂离子电容器中使用了本发明的形态表示为第二实施方式，但也可在包含大致相同构造的蓄电元件的其他电化学装置例如氧化还原电容器或锂离子电池等中使用本发明，通过该使用而可获得与所述相同的作用及效果。
权利要求
1.一种电化学装置，其包含于封装体内封入着蓄电元件的构造；该蓄电元件具有将堆叠物沿着基准线弯折而重合的形态，所述堆叠物是将包含集电极层及形成在该集电极层的至少一面的极化电极层的两片以上的电极片于极化电极层间插入隔离片而堆叠所成；在该形态下各电极片的集电极层及极化电极层与隔离片分别通过弯折部位而连续。
2.根据权利要求1所述的电化学装置，其中所述两片以上的电极片中，在作为一极性所使用的电极片的集电极层的两端设置着所述形态下彼此相向的导线连接部，且该导线连接部相互结合；在作为另一极性所使用的电极片的集电极层的两端设置着所述形态下在与所述电极片的导线连接部为非接触的位置上彼此相向的导线连接部，且该导线连接部相互结合。
3.根据权利要求2所述的电化学装置，其中所述作为一极性所使用的电极片的导线连接部经由隔离片而相互结合，所述作为另一极性所使用的电极片的导线连接部经由隔离片而相互结合。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电化学装置，其中所述堆叠物包括第一电极片，其包含集电极层与形成在该集电极层的一面的极化电极层；第二电极片，其包含集电极层与形成在该集电极层的两面的极化电极层；第三电极片，其包含集电极层与形成在该集电极层的另一面的极化电极层；及两片隔离片；两片隔离片中的一隔离片介于第一电极片的极化电极层与第二电极片的一极化电极层之间，另一隔离片介于第二电极片的另一极化电极层与第三电极片的极化电极层之间。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的电化学装置，其中所述堆叠物包括第一电极片，其包含集电极层与形成在该集电极层的一面的极化电极层；第二电极片，其包含集电极层与形成在该集电极层的另一面的极化电极层；及隔离片；隔离片介于第一电极片的极化电极层与第二电极片的极化电极层之间。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的电化学装置，其中所述两片以上的电极片中，作为一极性所使用的至少1片电极片的集电极层在外缘具有防止位移的突起，且该防止位移的突起以非贯通状态咬入邻接的隔离片中，作为另一极性所使用的至少1片电极片的集电极层在外缘具有防止位移的突起，且该防止位移的突起以非贯通状态咬入邻接的隔离片中。
全文摘要
本发明提供一种可确实地抑制作为蓄电元件整体的耐电压特性下降或寿命下降等问题产生的电化学装置。蓄电元件(10)具有下述形态将以从下方开始依序成为第一电极片(11)、隔离片(14)、第二电极片(12)、隔离片(14)、第三电极片(13)的方式重合的积层体沿着基准线VSL弯折而重合；在该形态下第一电极片(11)的集电极层(11a)及极化电极层(11b)、第二电极片(12)的集电极层(12a)及极化电极层(12b)、第三电极片(13)的集电极层(13a)及极化电极层(13b)、以及两片隔离片(14)分别通过弯折部位而连续。
文档编号H01G9/02GK102473529SQ20108002900
公开日2012年5月23日 申请日期2010年6月3日 优先权日2009年7月17日
发明者中川心, 名仓哲, 照井俊也, 田口智洋, 石田克英, 秋叶朋史, 萩原直人 申请人:太阳诱电株式会社