蓄电装置的制作方法

专利名称：蓄电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及混合电容器或二次电池即蓄电装置。
背景技术：
出于对石油储备量和地球变暖等环境问题的考虑，已对蓄电装置用于各种新用途进行了研究，例如作为电动汽车等电机驱动用的能源或者能源再生系统的主要设备，或者应用于不间断电源设备、风力发电、太阳能发电等，其作为新一代设备是值得期待的设备。近年来，在用于能源、能源再生的用途时，要求蓄电装置进一步高能量密度化和低电阻化。双电层电容器根据所使用的电解液种类一般分为水系电解液类型和非水系电解液类型，但单纯的双电层电容器的耐压性如果是水系电解液类型为1.2V左右，即使是非水系电解液类型也是2. 7V左右。为了提高双电层电容器能够储蓄的能量的容量，重要的是进一步提高该耐压性，但在结构上很困难。而锂离子二次电池由以含锂过渡金属氧化物为主要成分的正极、以能吸附、脱附锂离子的碳材料为主要成分的负极以及含有锂盐的有机系电解液构成。当对锂离子二次电池进行充电时，锂离子就脱离正极并被负极的碳材料吸附，而在放电时则相反地锂离子脱离负极而被正极的金属氧化物吸附。锂离子二次电池与双电层电容器相比，具有高电压、高容量的性质，但具有其内部电阻高、很难进行低电阻化的问题。如果解决了该问题，则作为蓄电装置是很有实力的。锂离子电容器是正极使用活性炭，负极使用能吸附、脱附锂离子的碳材料。由于在进行充电放电时在负极中伴随着锂离子的吸附、脱附反应，所以在电容器内部实际产生的两个电极之间的电位差以更接近于负极使用锂金属时的更小的值变化。因此，与现有技术中的正极、负极使用活性炭的双电层电容器相比，能够进一步提高耐电压，因此与双电层电容器相比能够大大增加可储存的能量的量(高能量化)且降低电阻，是有实力解决这些问题的设备。为了锂离子二次电池和锂离子电容器的低电阻化，需要使用使负极含有(掺入) 锂的技术。为了缩短生产周期，就缩短掺入时间的方法提出了以下方法。专利文献1记载了以下有机电解质电池，即，正极集电体和负极集电体分别具有贯通正反面的孔，负极活性物质能够可逆地承载锂，来自负极的锂通过和与负极或正极相对向地配置的锂进行电化学接触，从而在电极的内外之间移动并被承载，且该锂的对置面积为负极面积的40%以下。专利文献2记载了以下有机电解质电池，即，正极集电体和负极集电体分别具有贯通正反面的孔且其气孔率大于等于小于等于30%，负极活性物质能够可逆地承载锂，对于来自负极的锂，通过使与正极或负极相对向地配置的锂和负极电化学地接触，从而使该锂的全部或一部分直接承载于与该锂邻接的负极，或该锂的全部或一部分透过至少一层以上的正极承载于其它的负极。
现有技术文献专利文献专利文献1 专利第3485935号公报专利文献2 专利第4126157号公报

发明内容
发明要解决的课题但是，即使使用具有贯通孔的集电体的情况下，为了使锂离子在短时间且均勻地掺入负极，也需要进一步改善。此外，如果集电体使用箔，则解决了如高成本且生产效率降低等具有贯通孔的集电体所固有问题。但是依然存在不能使锂离子在短时间且均勻地掺入负极的问题。S卩，本发明的技术课题在于提供可以使锂离子在短时间内掺入负极，能够实现低电阻化的蓄电装置。解决技术问题的手段本发明的蓄电装置在正极电极片中具有正极活性物质层和正极集电体，在负极电极片中具有负极活性物质层和负极集电体，并且，上述蓄电装置具备隔着隔膜交替层叠上述正极电极片和上述负极电极片而得的单元，其特征在于，使用箔、腐蚀箔或多孔网状金属箔作为上述正极集电体和上述负极集电体，在上述正极活性物质层和上述负极活性物质层的涂敷部分具有切口，且锂供给源与上述单元的上述负极电极片相对向地配置。而且，本发明的蓄电装置的特征在于，上述正极活性物质层和上述负极活性物质层分别为四角形，在上述正极电极片和上述负极电极片各自上，切口大小之和与上述正极活性物质层和上述负极活性物质层的四边的大小之和的比例大于等于10%小于等于10 万％。而且，本发明的蓄电装置的特征在于，上述切口分别在上述正极活性物质层和上述负极活性物质层的涂敷部分上为大于等于2条小于等于4000条。而且，本发明的蓄电装置的特征在于，上述切口的间隔大于等于0. Imm小于等于 IOcm0而且，本发明的蓄电装置的特征在于，上述切口的端部不到上述正极电极片或上述负极电极片的边。而且，本发明的蓄电装置的特征在于，被构成为向一个上述锂供给源连接多个层叠上述正极电极片、上述负极电极片以及上述隔片而形成的单元。而且，本发明的蓄电装置的特征在于，上述蓄电装置是混合电容器或锂离子二次电池。发明效果根据本发明，可以提供能够在短时间内使锂离子掺入负极、可以降低电阻的蓄电
直ο


图1是示出本发明的蓄电装置的第一整体结构的截面图。
图2A是示出本发明的蓄电装置的第一实施例的图，是负极电极片的俯视图。图2B是示出本发明的蓄电装置的第一实施例的图，是正极电极片的俯视图。图3A是示出本发明的蓄电装置的第二实施例的图，是负极电极片的俯视图。图IBB是示出本发明的蓄电装置的第二实施例的图，是正极电极片的俯视图。图4A是示出本发明的蓄电装置的第三实施例的图，是负极电极片的俯视图。图4B是示出本发明的蓄电装置的第三实施例的图，是正极电极片的俯视图。图5A是示出本发明的蓄电装置的第四实施例的图，是负极电极片的俯视图。图5B是示出本发明的蓄电装置的第四实施例的图，是正极电极片的俯视图。图6A是示出本发明的蓄电装置的第五实施例的图，是负极电极片的俯视图。图6B是示出本发明的蓄电装置的第五实施例的图，是正极电极片的俯视图。图7A是示出本发明的蓄电装置的第六实施例的图，是负极电极片的俯视图。图7B是示出本发明的蓄电装置的第六实施例的图，是正极电极片的俯视图。图8A是示出本发明的蓄电装置的第七实施例的图，是负极电极片的俯视图。图8B是示出本发明的蓄电装置的第七实施例的图，是正极电极片的俯视图。图9A是示出本发明的蓄电装置的补充实施例的图，是负极电极片的俯视图。图9B是示出本发明的蓄电装置的补充实施例的图，是正极电极片的俯视图。图IOA是示出本发明的蓄电装置的第八实施例的图，是负极电极片的俯视图。图IOB是示出本发明的蓄电装置的第八实施例的图，是正极电极片的俯视图。图IlA是示出本发明的蓄电装置的补充实施例的图，是负极电极片的俯视图。图IlB是示出本发明的蓄电装置的补充实施例的图，是正极电极片的俯视图。图12A是示出本发明的蓄电装置的补充实施例的图，是负极电极片的立体图。图12B是示出本发明的蓄电装置的补充实施例的图，是正极电极片的侧视图。图13A是示出蓄电装置的第一比较例的图，是负极电极片的俯视图。图1 是示出蓄电装置的第一比较例的图，是正极电极片的俯视图。图14A是示出蓄电装置的第二比较例的图，是负极电极片的俯视图。图14B是示出蓄电装置的第二比较例的图，是正极电极片的俯视图。图15是示出本发明的蓄电装置的第二整体结构的截面图。
具体实施例方式以下说明本发明的实施方式。本发明是一种蓄电装置，该蓄电装置的正极电极片具有能够可逆地承载阴离子或阳离子、且能够可逆地吸附-脱附锂的正极活性物质层和正极集电体，负极电极片具有能够可逆地承载阴离子或阳离子、且能够可逆地吸附-脱附锂的负极活性物质层和负极集电体，该蓄电装置具备隔着隔膜交替层叠正极电极片和负极电极片而得的单元，其中，正极集电体和负极集电体使用箔、具有贯通正反面的孔的箔或腐蚀箔，电解液使用含有锂离子的非水系溶液，在正极活性物质层和负极活性物质层的涂敷部分具有切口，使锂供给源与电极片平行相对配置在单元中，通过这样可以使锂在短时间内掺入负极，能够实现低电阻化。根据本发明，通过在箔上形成切口，缩短了经由电解液扩散的锂离子的扩散距离， 缩短了掺入到一定量的时间，同时通过切口部分均勻地掺入锂离子，减少负极电极片的电荷移动阻力，实现了低电阻化。而且，即使使用具有贯通孔的集电体，由于经由电解液进行扩散，因此也可以均勻且在短时间内完成向负极活性物质层的掺入。通过在无贯通孔的集电体上形成切口，可以使用便宜的箔，降低材料费。并且通过使用无孔的箔集电体，提高了与活性物质层的密合性，因此电阻也可以降低。因此，本发明可以提供高容量、低电阻以及能够实现低成本化以及生产性提高的蓄电装置。本发明的蓄电装置是混合电容器或二次电池，在使锂离子掺入负极方面是优选的。图1是示出蓄电装置的结构的截面图。如图1所示，正极电极片9具备正极集电体4和具有能够可逆地承载阴离子或阳离子且可逆地吸附-脱附锂的活性物质的正极活性物质层1，负极电极片10具备负极集电体5和具有能够可逆地承载阴离子或阳离子且可逆地吸附-脱附锂的活性物质的负极活性物质层2，隔膜3配置在正极电极片9和负极电极片 10之间。此外，在分别配置了正极电极片9和负极电极片10之后，在用于提取电荷的正极集电体4和负极集电体5上形成切口。切口 8主要形成在正极集电体4和负极集电体5的涂敷了正极活性物质层1和负极活性物质层2的部分上，也可以如图9A、图9B所示地形成在未涂敷正极活性物质层1和负极活性物质层2的部分上。涂敷在集电体上的活性物质层只要是四角形即可。在正极活性物质层和负极活性物质层上，切口大小之和与四条边的大小之和的比例优选大于等于10%小于等于10万％，进一步优选大于等于10%小于等于350%。如果比例不到10%，则缩短锂离子的扩散距离的效果减小，如果超过10万％，则工序可能变复杂。因此，切口间隔优选大于等于0. Imm小于等于10cm，进一步优选大于等于2mm小于等于10cm。如果切口间隔不到0. Imm则工序可能变复杂，如果超过10cm，则缩短锂离子的扩散距离的效果有可能减小。而且，在各个正极活性物质层和负极活性物质层上，切口优选大于等于1条小于等于4000条，进一步优选大于等于2条小于等于14条。如果无切口(0条)，则没有缩短锂离子的扩散距离的效果，如果超过4000条，则工序有可能变得复杂。正极电极片9和负极电极片10隔着隔膜3交替层叠形成单元，并浸泡在作为含有锂离子的非水系溶液的电解液6中。将作为锂供给源的锂金属7配置在单元最外部，与正极活性物质层1、负极活性物质层3的面相对向地配置。这里所说的单元是指以负极电极片10为最外部或正极电极片9为最外部的方式， 将正极电极片9和负极电极片10隔着隔膜3交替层叠，是指层叠一张以上负极电极片10 以及一张以上正极电极片9。虽然应该按照规定的容量适当地设定形成单元的正极电极片 9和负极电极片10的张数，但为从防止锂离子的活动性(掺入的进展速度)随着正极电极片9和负极电极片10的密度增加而降低的观点出发，优选正极电极片9和负极电极片10 总计在20张以下。另外，如图10AU0B所示，切口 8的端部20也可以不到与两个片9、10露出集电体 4、5的边相对的边21。通过这样，由于边21不断裂，在组装两个片9、10时等，可以大大提高生产性。切口 8的端部20与边21的间隔优选大于等于0. 3mm小于等于50mm。如果不到
70. 3mm，在生产工序中边21容易断裂。如果大于50mm，很可能锂离子向边21部附近的掺入不够。另外，如图11A、图IlB所示，切口 8的条数或切口 8的宽度也可以在两个片9、10 之间不同。另外，如图12A、图12B所示，如果两个片9、10的切口 8之间的宽度相同，在层叠两个片9、10时，相对的两个片9、10的切口 8位置允许有一些位移A。但是，如果该位移A 过大，在层叠时，电极片9、10从隔膜3露出，有可能发生短路等问题。因此，必须将该位移 A控制在5mm以内，进一步优选在2mm以内。另外，为了增加锂供给源，也可以减少单元中的正极电极片9和负极电极片10的张数，而增加单元数量。图15所示的蓄电装置30是在一个电池31内容纳两个单元。在蓄电装置30内容纳两个锂金属7，向每个锂金属7层叠两张正极电极片9、三张负极电极片10 以及七张隔膜3。每个锂金属7、正极电极片9、负极电极片10以及隔膜3浸泡在电解液6中。另外，一旦将单元浸泡在作为含有锂离子的非水系溶液的电解液中，锂离子就从锂供给源掺入负极活性物质层。此时，在本发明中不特别限制预先使锂离子掺入负极活性物质层的方式。例如有以电化学方式使锂离子掺入负极活性物质层的方法或使负极活性物质层与锂金属物理短路的方法。锂离子供给源可以使用如锂金属或锂-铝合金那样的能够供给锂离子的物质。从使锂离子掺入负极活性物质层方面出发，优选锂供给源的大小与负极活性物质层的大小相同或比其小Imm 2mm。厚度虽然可根据锂离子的掺入量而改变，但优选大于等于5 μ m小于等于400 μ m。如果比400 μ m厚，则锂供给源有可能残留。而如果不到5 μ m，则有可能因过薄难以进行处理。作为负极集电体的材质，可以使用一般锂离子二次电池等使用的各种材质，负极集电体以及锂金属供给用的集电体可以分别使用不锈钢、铜、镍等。此外，集电体可以使用轧制箔、电解箔以及具有贯通正反面的孔的贯通箔、多孔金属板等网状的箔(以下称为多孔网状金属箔)。作为负极活性物质层的主要成分的负极活性物质由能够可逆地掺入锂离子的物质形成。例如，可举出用于锂离子二次电池的负极的石墨材料、难石墨化碳材料、焦炭等碳材料、聚并苯类物质等。考虑到低成本化和低电阻化，进一步优选石墨材料或难石墨化碳材料。正极集电体可以使用铝、不锈钢等。为了实现正极活性物质层的低电阻化和低成本化，优选使用通常用于铝电解电容器和双电层电容器的腐蚀铝箔。腐蚀铝箔通过对铝进行腐蚀处理，从而比表面积增加，因此与正极活性物质层的接触面积增加，电阻降低，改进了输出特性。此外，由于是广泛应用的材料，因此可以期待低成本。腐蚀铝箔的腐蚀处理也可以使用轧制箔和电解箔中的任一种。此外，也可以使用锂离子二次电池等所使用的各种轧制箔，电解箔、多孔网状金属箔。作为正极活性物质层的主要成分的正极活性物质由能够可逆地承载阴离子或阳离子的物质形成。例如，可以使用具有极化性的酚醛树脂系活性炭、椰壳活性炭、石油焦炭系活性炭或聚并苯等碳材料。此外，也可以使用锂离子二次电池的正极材料等。
根据需要向正极活性物质层和负极活性物质层添加导电助剂或粘结剂。作为导电助剂，可以举出石墨、炭黑、科琴黑、气相生长碳或碳纳米管等，尤其是优选炭黑和石墨。粘结剂例如可以使用丁苯橡胶(SBR)等橡胶系粘结剂或聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯等含氟系树脂、聚丙烯、聚乙烯等热塑性树脂。电解液使用含有锂离子的非水系溶液。由含有锂离子的非水系溶液构成的电解液的溶剂例如可举出碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、Y-丁内酯、乙腈、二甲氧基乙烷、四氢呋喃、二氧戊烷、二氯甲烷、环丁砜等。而且也可以使用混合了两种以上这些溶剂的混合溶剂。其中，从特性上考虑，优选至少具有碳酸丙烯酯和碳酸乙烯酯中的任一种。另外，溶解在上述溶剂中的电解质只要电离生成锂离子即可，例如可举出Lil、 LiClO4, LiAsF6, LiBF4, LiPF6等。在上述溶剂中，这些溶质优选为大于等于0. 5mol/L，从特性上看，进一步优选大于等于0. 5mol/L小于等于2. Omol/L0以下就本发明的实施例进行具体说明。以下就实施例1 7和比较例1 2进行说明。实施例1 3、实施例5 7以及比较例1制备了 20个集电体使用了箔的锂离子电容器，实施例4和比较例2制备了 20个使用了多孔网状金属箔的锂离子电容器，对此进行各种评价。(实施例1)图2A、图2B是示出本发明的蓄电装置的第一结构例的图。图2A是负极电极片的俯视图，图2B是正极电极片的俯视图。负极电极片10在负极集电体箔5上涂敷了长方形的负极活性物质层2，正极电极片9在正极集电体箔4上涂敷了长方形的正极活性物质层 1。在与引露出负极集电体5和正极集电体4的边相对的边上分别设置1条长度为14mm的切口 8。向混合92质量份的作为正极活性物质的比表面积为1500m2/g的酚醛系活性炭粉末和作为导电剂的8质量份的石墨而得的粉末中添加作为粘结剂的3质量份的丁苯橡胶、3 质量份的羧甲基纤维素、作为溶剂的200质量份的水，并混揉得到浆料。然后，将通过腐蚀处理将两个表面粗糙化了的厚度为20 μ m的铝箔作为正极集电体，将上述浆料均勻地涂敷在其两个面上，然后进行干燥并压轧，形成极化性电极层的厚度在两侧分别为30 μ m的正极活性物质层，得到正极电极片。该正极电极片的厚度为80 μ m。此外，以集电体从正极电极片的端面的一部分标签状地延伸引出的方式形成电极板，在该部分的集电体的两面未形成正极活性物质层而露出了铝箔。向混合了 88质量份的作为负极活性物质的难石墨化材料粉末和作为导电剂的6 质量份的乙炔黑的粉末中添加作为粘结剂的5质量份的丁苯橡胶、4质量份的羧甲基纤维素、作为溶剂的200质量份的水，并混揉得到浆料。然后，将厚度为10 μ m的铝箔作为负极集电体，将上述浆料均勻地涂敷在其两个面上，然后进行干燥并压轧，形成极化性电极层的厚度在两侧分别为20μπι的负极活性物质层，从而得到负极电极片。该负极电极片的厚度为50 μ m。此外，以集电体从负极电极片的端面的一部分标签状地延伸引出的方式形成电极板，在该部分的集电体的两面未形成负极活性物质层而露出了铜箔。作为隔膜，使用了厚度为30 μ m的天然纤维素材料的薄板。该隔膜的大小形状比电极片的除了电极板部分的形状形成得稍大。
每一个单元层叠四张正极电极片、五张负极电极片和十张隔膜。除了箔的露出部分的大小是正极电极片40mmX30mm、负极电极片为40mmX30mm，隔膜的大小为 41mmX31mm。如图2A、图2B所示，从箔的露出方向的相反侧起，在各个电极片上形成一条长度为14mm的切口。按照隔膜、负极电极片、隔膜、正极电极片、隔膜的顺序依次层叠这三种片。在该单元的最上部和最下部必须分别各配置一张隔膜。将所制作的单元利用真空干燥机在130°C下减压处理6小时，然后放入铝叠层膜形成的容器，在单元的最外部两侧，与负极活性物质层相对向地配置锂金属。按照一比一的比例混合碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯，向该混合溶剂中注入溶解了 lmol/L的LiPF6的非水电解液并密封，从而制备了锂离子电容器。为了从锂金属向负极活性物质层掺入450mAh/g的锂离子，对所制备的锂离子电容器进行恒定电压放电，测量此时的掺入时间。在上述的状态下，使正极活性物质层为相对极，测量电池的ESR(等效串联电阻)。 使用LCR测量仪测量ESR的频率IkHz的值。然后，在恒流恒压下用3. 8V充电一小时，以 80mA进行放电直到电池电压到2. 2V。根据放电时的电压下降计算直流电阻。(实施例2)图3A、图;3B是示出本发明的蓄电装置的第二结构例的图，图3A是负极电极片的俯视图，图3B是正极电极片的俯视图。负极电极片10在负极集电体箔5上涂敷了长方形的负极活性物质层2，正极电极片9在正极集电体箔4上涂敷了长方形的正极活性物质层1。 在与引露出负极集电体5和正极集电体4的边相对的边上以IOmm的间隔分别设置2条长度为35mm的切口 8。除了在与引露出负极集电体和正极集电体的边相对的边上以IOmm的间隔分别形成两条长度为35mm的切口以外，与实施例1相同地制备锂离子电容器。为了从锂金属向负极活性物质层掺入450mAh/g的锂离子，对所制备的锂离子电容器进行恒定电压放电，测量此时的掺入时间。在上述的状态下，使正极活性物质层为相对极，测量电池的ESR。使用LCR测量仪测量ESR的频率IkHz的值。然后，在恒流恒压下用3. 8V充电一小时，以80mA进行放电直到电池电压到2. 2V。根据放电时的电压下降计算直流电阻。(第三实施例)图4A、图4B是示出本发明的蓄电装置的第三结构例的图，图4A是负极电极片的俯视图，图4B是正极电极片的俯视图。负极电极片10在负极集电体箔5上涂敷了长方形的负极活性物质层2，正极电极片9在正极集电体箔4上涂敷了长方形的正极活性物质层1。 在与引露出负极集电体5和正极集电体4的边相对的边上以5mm的间隔分别设置5条长度为35mm的切口 8。除了在与引露出负极集电体和正极集电体的边相对的边上以5mm的间隔分别形成5条长度为35mm的切口 8以外，与实施例1相同地制备锂离子电容器。为了从锂金属向负极活性物质层掺入450mAh/g的锂离子，对所制备的锂离子电容器进行恒定电压放电，测量此时的掺入时间。在上述的状态下，使正极活性物质层为相对极，测量电池的ESR。使用LCR测量仪测量ESR的频率IkHz的值。然后，在恒流恒压下用3. 8V充电一小时，以80mA进行放电直到电池电压到2. 2V。根据放电时的电压下降计算直流电阻。(第四实施例)图5A、图5B是示出本发明的蓄电装置的第四结构例的图，图5A是负极电极片的俯视图，图5B是正极电极片的俯视图。负极电极片10在负极集电体5多孔网状金属箔上涂敷了长方形的负极活性物质层2，正极电极片9在正极集电体4多孔网状金属箔上涂敷了长方形的正极活性物质层1。在与引露出负极集电体5和正极集电体4的边相对的边上以 5mm的间隔分别设置5条长度为35mm的切口 8。正极集电体是厚度为30 μ m的多孔金属铝箔，负极集电体是厚度为35 μ m的多孔金属铜箔，在与引露出负极集电体和正极集电体的边相对的边上以5mm的间隔分别设置五条长度为35mm的切口，除此之外与实施例1相同地制备锂离子电容器。为了从锂金属向负极活性物质层掺入450mAh/g的锂离子，对所制备的锂离子电容器进行恒定电压放电，测量此时的掺入时间。在上述的状态下，使正极活性物质层为相对极，测量电池的ESR。使用LCR测量仪测量ESR的频率IkHz的值。然后，在恒流恒压下用3. 8V充电一小时，以80mA进行放电直到电池电压到2. 2V。根据放电时的电压下降计算直流电阻。(第五实施例)图6A、图6B是示出本发明的蓄电装置的第五结构例的图，图6A是负极电极片的俯视图，图6B是正极电极片的俯视图。负极电极片10在箔制负极集电体5上涂敷了长方形的负极活性物质层2，正极电极片9在箔制正极集电体4上涂敷了长方形的正极活性物质层 1。在与引露出负极集电体5和正极集电体4的边相对的边上以2mm的间隔分别设置14条长度为35mm的切口 8。除了在与引露出负极集电体和正极集电体的边相对的边上以2mm的间隔分别设置14条长度为35mm的切口 8以外，与实施例1相同地制备锂离子电容器。为了从锂金属向负极活性物质层掺入450mAh/g的锂离子，对所制备的锂离子电容器进行恒定电压放电，测量此时的掺入时间。在上述的状态下，使正极活性物质层为相对极，测量电池的ESR。使用LCR测量仪测量ESR的频率IkHz的值。然后，在恒流恒压下用3. 8V充电一小时，以80mA进行放电直到电池电压到2. 2V。根据放电时的电压下降计算直流电阻。(第六实施例)图7A、图7B是示出本发明的蓄电装置的第六结构例的图，图7A是负极电极片的俯视图，图7B是正极电极片的俯视图。负极电极片10在箔制的负极集电体5上涂敷了长方形的负极活性物质层2，正极电极片9在箔制的正极集电体4上涂敷了长方形的正极活性物质层1。在与引露出负极集电体5的边相对的边上以5mm的间隔设置5条长度为35mm的切口 8，在与引露出正极集电体4的边邻接的边的一个上以5mm的间隔设置7条长度为25mm 的切口 8。除了在与引露出负极集电体的边相对的边上以5mm的间隔设置5条长度为35mm 的切口 8，在与引露出正极集电体的边邻接的边的一个上以5mm的间隔设置7条长度为 25mm的切口 8以外，与实施例1相同地制备锂离子电容器。为了从锂金属向负极活性物质层掺入450mAh/g的锂离子，对所制备的锂离子电容器进行恒定电压放电，测量此时的掺入时间。在上述的状态下，使正极活性物质层为相对极，测量电池的ESR。使用LCR测量仪测量ESR的频率IkHz的值。然后，在恒流恒压下用3. 8V充电一小时，以80mA进行放电直到电池电压到2. 2V。根据放电时的电压下降计算直流电阻。(第七实施例)图8A、图8B是示出本发明的蓄电装置的第七结构例的图，图8A是负极电极片的俯视图，图8B是正极电极片的俯视图。负极电极片10在箔制的负极集电体5上涂敷了长方形的负极活性物质层2，正极电极片9在箔制的正极集电体4上涂敷了长方形的正极活性物质层1。在负极集电体5和正极集电体4的各中心部形成纵30mm、横20mm的切口 8，并使纵横的切口交叉。除了在负极集电体和正极集电体的各中心部形成纵30mm、横20mm的切口并使纵横的切口交叉以外，与实施例1相同地制备锂离子电容器。为了从锂金属向负极活性物质层掺入450mAh/g的锂离子，对所制备的锂离子电容器进行恒定电压放电，测量此时的掺入时间。在上述的状态下，使正极活性物质层为相对极，测量电池的ESR。使用LCR测量仪测量ESR的频率IkHz的值。然后，在恒流恒压下用3. 8V充电一小时，以80mA进行放电直到电池电压到2. 2V。根据放电时的电压下降计算直流电阻。(第八实施例)图10A、图IOB是示出本发明的蓄电装置的第八结构例的图，图IOA是负极电极片的俯视图，图IOB是正极电极片的俯视图。负极电极片10在箔制的负极集电体5上涂敷了长方形的负极活性物质层2，正极电极片9在箔制的正极集电体4上涂敷了长方形的正极活性物质层1。在负极集电体5和正极集电体4上以5mm的间隔分别设置5条长度为35mm 的切口 8。这些切口 8的端部20未到达与引露出负极集电体5和正极集电体4的边相对的边21。S卩，边21未断裂。除此之外与实施例1相同地制备锂离子电容器。为了从锂金属向负极活性物质层掺入450mAh/g的锂离子，对所制备的锂离子电容器进行恒定电压放电，测量此时的掺入时间。在上述的状态下，使正极活性物质层为相对极，测量电池的ESR。使用LCR测量仪测量ESR的频率IkHz的值。然后，在恒流恒压下用3. 8V充电一小时，以80mA进行放电直到电池电压到2. 2V。根据放电时的电压下降计算直流电阻。(比较例1)图13A、图1 是示出蓄电装置的第一现有结构例的图，图13A是负极电极片的俯视图，图13B是正极电极片的俯视图。负极电极片10在箔制的负极集电体5上涂敷了长方形的负极活性物质层2，正极电极片9在箔制的正极集电体4上涂敷了长方形的正极活性物质层1。在负极集电体5和正极集电体4上未设置切口。除了在负极集电体和正极集电体上未设置切口以外，与实施例1同样地制备锂离子电容器。为了从锂金属向负极活性物质层掺入450mAh/g的锂离子，对所制备的锂离子电容器进行恒定电压放电，测量此时的掺入时间。在上述的状态下，使正极活性物质层为相对极，测量电池的ESR。使用LCR测量仪测量ESR的频率IkHz的值。然后，在恒流恒压下用3. 8V充电一小时，以80mA进行放电直到电池电压到2. 2V。根据放电时的电压下降计算直流电阻。(比较例2)图14A、图14B是示出蓄电装置的第二现有结构例的图，图14A是负极电极片的俯视图，图14B是正极电极片的俯视图。负极电极片10在多孔网状金属箔制的负极集电体5 上涂敷了长方形的负极活性物质层2，正极电极片9在多孔网状金属箔制的正极集电体4上涂敷了长方形的正极活性物质层1。在负极集电体5和正极集电体4上未设置切口。正极集电体是厚度为30 μ m的多孔网状铝金属箔，负极集电体是厚度为25 μ m的多孔网状铜金属箔，在负极集电体和正极集电体上未设置切口，除此之外与实施例1同样地制备锂离子电容器。为了从锂金属向负极活性物质层掺入450mAh/g的锂离子，对所制备的锂离子电容器进行恒定电压放电，测量此时的掺入时间。在上述的状态下，使正极活性物质层为相对极，测量电池的ESR。使用LCR测量仪测量ESR的频率IkHz的值。然后，在恒流恒压下用3. 8V充电一小时，以80mA进行放电直到电池电压到2. 2V。根据放电时的电压下降计算直流电阻。表1统一示出了实施例1 8和比较例1、2的掺入时间、ESR以及直流电阻的测量结果。该值表示所制备的20个锂离子电容器的平均值。表权利要求
1.一种蓄电装置，所述蓄电装置在正极电极片中具有正极活性物质层和正极集电体， 在负极电极片中具有负极活性物质层和负极集电体，并且，所述蓄电装置具备隔着隔膜交替层叠所述正极电极片和所述负极电极片而得的单元，所述蓄电装置的特征在于，使用箔、 腐蚀箔或多孔网状金属箔作为所述正极集电体和所述负极集电体，在所述正极活性物质层和所述负极活性物质层的涂敷部分具有切口，且锂供给源与所述单元的所述负极电极片相对向地配置。
2.根据权利要求1所述的蓄电装置，其特征在于，所述正极活性物质层和所述负极活性物质层分别为四角形，在所述正极电极片和所述负极电极片各自上，切口大小之和与所述正极活性物质层和所述负极活性物质层的四边的大小之和的比例大于等于10%小于等于10万％。
3.根据权利要求1或2所述的蓄电装置，其特征在于，所述切口分别在所述正极活性物质层和所述负极活性物质层的涂敷部分上为大于等于2条小于等于4000条。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的蓄电装置，其特征在于，所述切口的间隔大于等于0. Imm小于等于10cm。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的蓄电装置，其特征在于，所述切口的端部不到所述正极电极片或所述负极电极片的边。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的蓄电装置，其特征在于，所述蓄电装置被构成为向一个所述锂供给源连接多个层叠所述正极电极片、所述负极电极片以及所述隔片而形成的单元。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的蓄电装置，其特征在于，所述蓄电装置是混合电容器或锂离子二次电池。
8.一种蓄电装置的制造方法，所述蓄电装置在正极电极片中具有正极活性物质层和正极集电体，在负极电极片中具有负极活性物质层和负极集电体，并且，所述蓄电装置具备隔着隔膜交替层叠所述正极电极片和所述负极电极片而得的单元，所述蓄电装置的制造方法的特征在于，使用箔、腐蚀箔或多孔网状金属箔作为所述正极集电体和所述负极集电体，在所述正极活性物质层和所述负极活性物质层的涂敷部分形成切口，使锂供给源与所述单元的所述负极电极片相对向地配置。
9.根据权利要求8所述的蓄电装置的制造方法，其特征在于，所述正极活性物质层和所述负极活性物质层分别为四角形，在所述正极电极片和所述负极电极片的每一个上，切口大小之和与所述正极活性物质层和所述负极活性物质层的四边的大小之和的比例大于等于10%小于等于10万％。
10.根据权利要求8或9所述的蓄电装置的制造方法，其特征在于，在所述正极活性物质层和所述负极活性物质层的涂敷部分上分别使所述切口大于等于2条小于等于4000条。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的蓄电装置的制造方法，其特征在于，使所述切口的间隔大于等于0. Imm小于等于10cm。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的蓄电装置的制造方法，其特征在于，所述切口的端部不到所述正极电极片或所述负极电极片的边。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的蓄电装置的制造方法，其特征在于，使所述蓄电装置构成为向一个所述锂供给源连接多个层叠所述正极电极片、所述负极电极片以及所述隔片而形成的单元。
14.根据权利要求8至13中任一项所述的蓄电装置的制造方法，其特征在于，所述蓄电装置是混合电容器或锂离子二次电池。
全文摘要
提供可以使锂在短时间内掺入负极，可实现低电阻化的蓄电装置。该蓄电装置在正极电极片9上具有正极活性物质层1和正极集电体4，在负极电极片10上具有负极活性物质层2和负极集电体5，并具备隔着隔膜3交替层叠正极电极片9和负极电极片10而得的单元，其中，作为正极集电体4和负极集电体5，使用箔、腐蚀箔或多孔网状金属箔，在正极活性物质层1和负极活性物质层2的涂敷部分形成切口，使锂供给源与单元的负极电极片10相对向地配置。
文档编号H01M4/70GK102379017SQ20118000163
公开日2012年3月14日 申请日期2011年4月5日 优先权日2010年4月6日
发明者关大介, 前田光司, 吉田胜洋, 大家昌子, 宫川里咲, 羽藤之规 申请人:Nec东金株式会社