蓄电设备用元件及蓄电设备的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种蓄电设备用元件及蓄电设备，在构成蓄电要素的层叠体的规定端面的规定区域内具备向层叠体的接合强度较大的熔射端面电极，且可靠性高。露出至层叠体(10)的正极引出区域的正极集电体(1)的平均厚度x1和露出至正极引出区域的含树脂绝缘层(13)的平均厚度y1的关系满足0.2μm≤x1≤2.0μm、10μm≤y1≤30μm、y1≥15x1-5的关系，露出至层叠体(10)的负极引出区域的负极集电体(2)的平均厚度x2和露出至负极引出区域的含树脂绝缘层(13)的平均厚度y2的关系满足0.2μm≤x2≤2.0μm、10μm≤y2≤30μm、y2≥15x2-5的关系。
【专利说明】蓄电设备用元件及蓄电设备
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及蓄电设备用元件及蓄电设备，详细的是涉及锂离子二次电池等高能量密度的电池、锂离子电容器、及双电层电容器等所利用的蓄电设备用元件及利用该蓄电设备用元件的蓄电设备。
【背景技术】
[0002]作为锂离子二次电池或锂离子电容器、双电层电容器等所代表的蓄电设备的一种，公知具有专利文献I所示出的构成的双电层电容器。该双电层电容器具备以等离子体熔射(plasma spraying)、电弧熔射(arc spraying)等方法形成在将集电体、可极化电极、及分离器层叠而成的层叠体的端面的端面电极(熔射端面电极)(参照专利文献I的图3
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寸/ ο
[0003]再有，作为现有的层叠型蓄电池，提出一种具有专利文献2所示出的构成的层叠型电池。该层叠型电池具备通过电镀、烙印(baking)、及蒸镀、溅射等薄膜形成方法的任一方法而形成在隔着包含有电解质的高分子薄膜(分离器)将正极和负极层叠/一体化而成的层叠体的端面上的端面电极，所述正极是将正极材配设于集电体用金属膜而成，所述负极是将负极材配设于集电体用金属膜而成(参照专利文献2的图1、2等)。
[0004]然而，在上述专利文献I的双电层电容器的情况下、构成层叠体的集电体、可极化电极、及分离器是分别在未被粘接的状态下被层叠的，在这种层叠体的端面形成熔射端面电极时存在以下问题点。
[0005](a)集电体、可极化电极、及分离器的各层未被粘接，层叠体端面附近的各层容易移动且易于变形，因此熔射粒子的运动能量通过各层的移动或变形等而被吸收，即便熔射粒子与层叠体的端面碰撞，也会抑制熔射粒子向层叠体的陷入或熔射粒子的变形，因此无法期待固着效果带来的熔射粒子向层叠体端面的牢固的接合。
[0006](b)为了提高熔射粒子向层叠体端面的接合强度，若增大熔射粒子的运动能量，则熔射粒子会进入到层叠体的构成部件彼此的间隙部分内，层叠体端面的形状被破坏，因此还是难以在层叠体端面形成良好的熔射端面电极。
[0007](C)由于各层间存在间隙，故熔射粒子侵入该间隙，有可能与成为对极的内部电极(正极或负极)造成短路。即，在专利文献I中，虽然为了防止正极与负极的短路而插入了隔离器，但隔离器覆盖的仅是电极端面部分而已(参照引用文献I的图3)，熔射粒子从隔离器(spacer)与分离器(s印arator)的间隙侵入，有可能与可极化电极层接触而造成短路。
[0008](d)形成层叠体后配置隔离器，需要复杂的工序，招致成本的增大。
[0009]再有，在上述专利文献2的层叠型电池的情况下，通过电镀、烙印、及蒸镀或溅射等薄膜形成方法的任一方法而形成的端面电极，存在以下的问题点。
[0010](a)通过电镀、蒸镀、溅射等方法而形成的端面电极，由于其膜厚较薄，故易被层叠体的膨胀收缩等产生的应力给破坏，可靠性低。
[0011](b)通过电镀、蒸镀、溅射等方法而形成的膜厚薄的端面电极，在与通过用于以低电阻确保可靠性高的接合的接合方法、即焊接或超声波接合等方法与引线端子或封装体的焊盘进行连接之际，在焊接的情况下无法确保焊接所需的金属量而引起焊接不良，在超声波接合的情况下因超声波振动而使得膜被破坏，难以进行可靠性足够高的焊接。
[0012](c)进而，在以烙印的方法来形成端面电极的情况下，层叠体中的粘合剂等因热而变质，有可能无法发现电气特性。
[0013]在先技术文献
[0014]专利文献
[0015]专利文献I JP特开昭59-048917号公报
[0016]专利文献2 JP特开平06-231796号公报
【发明内容】
[0017]-发明所要解决的技术问题-
[0018]本发明是为了解决上述课题而进行的，其目的在于提供一种可靠性高的蓄电设备用元件及蓄电设备，其中在构成蓄电要素(component)的层叠体的端面具备熔射端面电极，该熔射端面电极对层叠体的接合强度大、针对层叠体的膨胀、伸缩引起的应力的耐性优越、且能够增多金属量， 从而能够与引线端子或封装体的焊盘牢固地连接。
[0019]用于解决技术问题的方案
[0020]为了解决上述课题，本发明的蓄电设备用元件，其特征在于具备:
[0021]层叠体，其具有以下构造:在正极集电体的表面上配设正极活性物质而成的正极层和在负极集电体的表面上配设负极活性物质而成的负极层按照相互并不导通的方式隔着含树脂绝缘层被交替地层叠，并且通过所述含树脂绝缘层而被粘接、一体化，且构成所述正极层的正极集电体被引出至规定端面的正极引出区域，构成所述负极层的负极集电体被引出至规定端面的负极引出区域；以及
[0022]一对端面电极，通过向所述层叠体的所述规定端面的所述正极引出区域和所述规定端面的所述负极引出区域熔射电极材料而形成所述一对端面电极，
[0023]并且露出至所述层叠体的所述正极引出区域的所述正极集电体的平均厚度Xl和露出至所述正极引出区域的所述含树脂绝缘层的平均厚度yl的关系满足下述的式(I)、
(2)及(3)的要件，
[0024]0.2ym≤ xl ≤ 2.0ym......(I)
[0025]IOym≤ yl ≤ 30 μ m......(2)
[0026]yl ≥ 15x1-5......(3)
[0027]露出至所述层叠体的所述负极引出区域的所述负极集电体的平均厚度x2和露出至所述负极引出区域的所述含树脂绝缘层的平均厚度y2的关系满足下述的式(4)、(5)及
(6)的要件:
[0028]0.2 μ m ≤ x2 ≤ 2.0 μ m......(4)
[0029]10 μ m ≤ y2 ≤ 30 μ m......(5)
[0030]y2 ≥ 15x2-5......(6)。
[0031]再有，在本发明的蓄电设备用元件中，优选构成所述含树脂绝缘层的树脂材料的玻璃转化温度点(glass transition temperature)为-20°C 以下。[0032]还有，优选在构成所述层叠体的所述端面的引出所述正极集电体的所述正极引出区域、及所述层叠体的所述端面的引出所述负极集电体的所述负极引出区域的所述含树脂绝缘层形成有凹部，使得与所述端面电极的接触面积增大。
[0033]另外，优选所述正极集电体及所述负极集电体露出于所述凹部内空间，使得所述端面电极与所述正极集电体的接触面积及所述端面电极与所述负极集电体的接触面积增大。
[0034]此外，优选在具有所述凹部的所述正极引出区域及所述负极引出区域形成的所述端面电极的表面，具有与形成有所述凹部的所述正极引出区域及所述负极引出区域的形状相对应的凹部。
[0035]进而，本发明的蓄电设备，其特征在于，上述技术方案I~5中任一项所述的蓄电设备用元件和电解质一起被收纳在具备正极封装体电极及负极封装体电极的封装体内，且在与所述正极层导通的所述端面电极被连接于所述正极封装体电极，与所述负极层导通的所述端面电极被连接于所述负极封装体电极的状态下，被密封于所述封装体内。
[0036]-发明效果-
[0037]本发明的蓄电设备用元件在具有以下构造的层叠体的正极引出区域及负极引出区域上通过熔射的方法形成端面电极(熔射端面电极)，并且露出至层叠体的正极引出区域的正极集电体的平均厚度Xl和露出至正极引出区域的含树脂绝缘层的平均厚度yl的关系满足下述的式⑴、⑵及⑶的要件，
[0038]0.2ym^ xl ^ 2.0ym......(I)
[0039]10ym^ yl ^ 30 μ m......(2)
[0040]yl≥ 15x1-5......(3)
[0041]所述层叠体的构造是:正极层与负极层隔着含树脂绝缘层而被交替地层叠并利用含树脂绝缘层被粘接、一体化且正极集电体被引出至规定端面的正极引出区域，负极集电体被引出至规定端面的负极引出区域，
[0042]露出至层叠体的负极引出区域的负极集电体的平均厚度x2和露出至负极引出区域的含树脂绝缘层的平均厚度y2的关系满足下述的式(4)、(5)及(6)的要件，
[0043]0.2ym ^ x2 ^ 2.Ομ--......(4)
[0044]10 μ m ^ y2 ^ 30 μ m......(5)
[0045]y2 ≥ 15x2-5......(6)
[0046]因此可获得以下的效果。
[0047]其中，在本发明中，正极集电体的平均厚度Xl和含树脂绝缘层的平均厚度yl的关系、及负极集电体的平均厚度x2和含树脂绝缘层的平均厚度12的关系满足上述要件指的是:针对包含露出到上述规定端面的最上层与最下层的正负极集电体且除了上述最上层与最下层的正负极集电体外侧的区域之外的区域的Xl及yl、以及χ2及y2的关系满足上述式(I)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)的要件。
[0048]将针对上述被限定的区域的Xl及yl、以及x2及y2的关系设为要件，是考虑到在包含最上层与最下层的集电体且比其更靠外侧的区域内受到外层区域的影响。
[0049](a)由于利用含树脂绝缘层将正极层、负极层粘接、一体化，故层叠体端面硬而成为结实的面，在形成熔射端面电极之际熔射粒子与层叠体端面碰撞时，熔射粒子变形较大，侵入至构成层叠体的端面的含树脂绝缘层的表面，因此可以形成借助固着效果而与层叠体的端面可靠地接合的可靠性高的熔射端面电极。
[0050](b)熔射端面电极与通过蒸镀/溅射等方法形成的电极相比较，能够形成厚度大的端面电极，针对层叠体的膨胀收缩等引起的应力的耐性优越。再有，能够增多金属量，能够与引线端子、封装体的焊盘牢固地连接。
[0051](C)再有，含树脂绝缘层包含树脂，比由金属组成的正极集电体及负极集电体更柔软，因此熔射粒子被有效地打入层叠体的端面。结果，可以得到具备了借助固着效果而牢固地与层叠体的端面接合的熔射端面电极的可靠性高的蓄电设备用元件。
[0052]另外，认为露出至端面的正极集电体及负极集电体和熔射端面电极的接合基于经由氧化膜或氢氧化膜的弱的分子间力及固着效果，和含树脂绝缘层与熔射端面电极间的接合相比较，被推测为接合力弱，因此认为优选抑制正极集电体及负极集电体的露出面积相对于层叠体端面的形成熔射端面电极的区域的整体面积的比例。因此，在本发明中，只不过正极集电体及负极集电体的露出面积相对于层叠体的上述区域整体面积的比例增大，充分地确保熔射端面电极与含树脂绝缘层的接触面积，实现大的接合强度。
[0053]此外，在本发明中，作为含树脂绝缘层，例示了借助有机粘合剂、例如氨基甲酸乙酯，PVDF-HFP (聚偏二氟乙烯与六氟丙烯的共聚物)、PVDF (聚偏二氟乙烯)、硅酮、聚酰胺酰亚胺、PTFE(聚四氟乙烯)、羧甲基纤维素中任一种来粘结例如氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化锆、钛酸钡等无机氧化物(包含复合氧化物)而得到的材料等，但也能利用其他组成的材料。
[0054]再有，含树脂绝缘层也可以包含将含树脂绝缘层作为分散质的凝胶电解质等固体电解质。
[0055]还有，除了印刷以外，还能利用层叠粘接性的含树脂绝缘片的方法等来制作含树脂绝缘层。
[0056]另外，本发明的蓄电设备用元件中，作为构成含树脂绝缘层的树脂材料，在利用了玻璃转化温度点为_20°C以下的材料的情况下，在使熔射粒子与层叠体的端面碰撞之际，因为树脂易于变形、熔射粒子借助固着效果易于接合，所以可以更有效地实现本发明。
[0057]此外，通过在构成层叠体的端面的含树脂绝缘层形成凹部，从而熔射端面电极和构成端面的含树脂绝缘层的接触面积(接合面积)增大，也能够相应地使熔射端面电极的接合强度提高。
[0058]再有，通过使正极集电体及负极集电体露出至凹部内空间，以使端面电极与正极集电体及负极集电体的接触面积增大，从而能够实现蓄电设备用元件或蓄电设备的低电阻化，并且能够提高熔射端面电极向层叠体的端面的接合强度。
[0059]另外，在本发明中，作为使正极集电体及负极集电体露出到凹部内空间的形态的例子，例如可列举取下层叠体的端面的、露出正极集电体及负极集电体的正极引出区域及负极引出区域周围的含树脂绝缘层，使正极集电体及负极集电体露出至凹部的侧面的形态、或使正极集电体及负极集电体从凹部的底面突出的形态等。
[0060]还有，在具有凹部的端面所形成的熔射端面电极的表面具有与已形成凹部的层叠体的端面的形状相对应的凹部的形态下，形成了熔射端面电极时，熔射端面电极成为沿着层叠体的端面的形成凹部的形状而弯折的构造，因为存在该弯折部分，所以可抑制、缓和熔射端面电极的内部应力的传递，能够抑制熔射端面电极的翘曲或剥落。
[0061]此外，本发明的蓄电设备将上述本发明的蓄电设备用元件与电解质一起收纳于具备正极封装体电极及负极封装体电极的封装体内，且在与正极层导通的熔射端面电极被连接于正极封装体电极、与负极层导通的熔射端面电极被连接于负极封装体电极的状态下密封于封装体内，因此可以获得低电阻且可靠性高的蓄电设备。
【专利附图】
【附图说明】
[0062]图1是示意地表示本发明实施例涉及的蓄电设备用元件(双电层电容器用元件)的正面剖视图。
[0063]图2是示意地表示利用图1的蓄电设备用元件而制作出的蓄电设备(双电层电容器)的正面剖视图。
[0064]图3是表示本发明实施例涉及的蓄电设备用元件的制造方法的一工序的图，(a)是表示在基材薄膜上形成了正极层的状态的正面剖视图、(b)是俯视图。
[0065]图4是表示本发明实施例涉及的蓄电设备用元件的制造方法的其他工序的图。
[0066]图5是表示通过本发明实施例涉及的蓄电设备用元件的制造方法的一工序制作出的正极复合片的图。
[0067]图6是表示通过本发明实施例涉及的蓄电设备用元件的制造方法的一工序制作出的负极复合片的图。
[0068]图7是表示通过本发明实施例涉及的蓄电设备用元件的制造方法的一工序制作出的正极/负极一体化片的图。
[0069]图8是表示本发明实施例涉及的蓄电设备用元件的制造方法的又一工序的图。
[0070]图9是表示本发明实施例涉及的蓄电设备用元件的制造方法的又一工序的图。
[0071]图10是表示本发明实施例涉及的蓄电设备用元件的制造方法的又一工序的图。
[0072]图11是表示本发明实施例涉及的蓄电设备用元件的制造方法的又一工序的图。
[0073]图12是示意地表示构成本发明实施例中制作出的蓄电设备用元件的层叠体的正面剖视图。
[0074]图13是示意地表示构成本发明的实施例中制作出的蓄电设备用元件的层叠体的端面的图。
[0075]图14是示意地表示本发明实施例中制作出的蓄电设备用元件的构成的正面剖视图。
[0076]图15是表示本发明的蓄电设备用元件的变形例的图，(a)是示意地表示层叠体的端面的构成的图、(b)是示意地表示在层叠体的端面形成了熔射端面电极的状态的正面剖视图。
[0077]图16是表示本发明的蓄电设备用元件的其他变形例的图，(a)是示意地表示层叠体的端面的构成的图、(b)是示意地表示在层叠体的端面形成了熔射端面电极的状态的正面剖视图。
[0078]图17是表示可通过本发明的蓄电设备用元件的制造方法的一工序制作的正极复合片的其他例的图。
[0079]图18是表示可通过本发明的蓄电设备用元件的制造方法的一工序制作的负极复合片的其他例的图。
[0080]图19是表示可利用图17的正极复合片与图18的负极复合片制作的正极/负极一体化片的图。
[0081]图20是表示利用图19的正极/负极一体化片制作出的蓄电设备用元件(双电层电容器用元件)的正面剖视图。
【具体实施方式】
[0082]以下示出本发明的实施例并详细地说明本发明的特征。
[0083]实施例1
[0084]图1是表示本发明一实施例涉及的蓄电设备用元件(双电层电容器用元件)的构成的正面剖视图。
[0085]本实施例的蓄电设备用元件20具备层叠体10，该层叠体将在正极集电体I的表面上配设正极活性物质Ia而成的正极层11和在负极集电体2的表面上配设负极活性物质2a而成的负极层12，隔着含树脂绝缘层13交替地层叠并不导通，并且借助也作为粘接层起作用的含树脂绝缘层13而被粘接、一体化，由此形成该层叠体，所述含树脂绝缘层13具备能够含有电解液(电解质溶液)的含液性，且作为分离器起作用。而且，构成正极层11的正极集电体I和构成负极层12的负极集电体2分别被引出到层叠体10的相互不同的端面10a、IOb0
[0086]而且，层叠体10的引出正极集电体I的端面IOa及引出负极集电体2的端面IOb上配设有通过熔射电极材料而形成的一对熔射端面电极El、E2。
[0087]而且，构成为:露出到层叠体10的形成熔射端面电极El的端面IOa的正极集电体I的平均厚度Xl和露出到端面IOa的含树脂绝缘层的平均厚度yl的关系满足式(I)、(2)及(3)的要件，构成为露出到层叠体10的形成熔射端面电极E2的端面IOb的负极集电体2的平均厚度x2和露出到端面IOb的含树脂绝缘层的平均厚度12的关系满足式(4)、(5)及(6)的要件。
[0088]0.2ym^ xl ^ 2.0ym......(I)
[0089]IOym^ yl ^ 30 μ m......(2)
[0090]yl ≥ 15x1-5......(3)
[0091]0.2ym ^ x2 ^ 2.Ομ--......(4)
[0092]10 μ m ^ y2 ^ 30 μ m......(5)
[0093]y2 ≥ 15x2-5......(6)
[0094]另外，图1所示的蓄电设备用元件20具有以下尺寸:长度(熔射端面电极间的距离)约14mm、宽度约18mm。其中，厚度(正极层、负极层的层叠方向的尺寸)根据各层的层厚条件而不同。
[0095]再有，图2是表示利用上述蓄电设备用元件20而成的本发明一实施例涉及的蓄电设备(双电层电容器)50的构成的正面剖视图。
[0096]该蓄电设备(双电层电容器)50具有以下构造:图1所示的本发明一实施例涉及的蓄电设备用元件20与电解液31 —起被收纳在具备正极封装体电极41a及负极封装体电极41b的封装体41中，且在与蓄电设备用元件20的正极层11导通的熔射端面电极El隔着导电性粘接剂42而与正极封装体电极41a连接、与负极层12导通的熔射端面电极E2隔着导电性粘接剂42而与负极封装体电极41b连接的状态下，蓄电设备用元件20被密封在由封装体主体141a与盖部件141b组成的封装体41内。
[0097]接着，对制造上述蓄电设备用元件20及蓄电设备50的方法进行说明。此外，以下对制作包含多个元件的集合构造体、然后将集合构造体分割成单个的元件而同时得到多个元件的、基于所谓的多腔形成方法(mult1-cavity formation method)的蓄电设备的制造方法进行说明，虽然各工序的说明所利用的图3?11并不是特别在破断的状态下进行表示的，但均示意地表示各工序中制作的构造体的一部分。
[0098]首先，准备以下的基材薄膜、正极及负极活性物质、含树脂绝缘膏。
[0099][基材薄膜]
[0100]作为基材薄膜，准备表面上形成硅酮系的离模层且由PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)组成的基材薄膜。
[0101][正极及负极活性物质]
[0102]通过以下方法制作作为正极活性物质及负极活性物质而利用的碳膏。
[0103]首先，以以下的比例称量各原料。
[0104](i)炭黑(平均粒径 D50 = IOOnm) 31.7g
[0105](ii)羧甲基纤维素(大塞路化学工业株式会社制CMC2260)3.0g
[0106](iii) 38.8重量％的聚丙烯酸酯树脂水溶液2.0g
[0107](iv)脱离子水 286g
[0108]然后，通过将上述原料一起进行混炼，从而制作碳膏(正极及负极活性物质)。
[0109][含树脂绝缘膏的制作]
[0110]含树脂绝缘膏用于形成发挥作为接合各层的粘接层的功能的含树脂绝缘层，该含树脂绝缘层位于正极层与负极层之间并将两者间绝缘，并且具备能够含有电解液(电解质溶液)的含液性，也作为分离器起作用，且具有粘接性，通过以下方法制作含树脂绝缘膏。
[0111](I)在粘合剂溶液IL的壶中采取160g的PVDF-HFP (聚偏二氟乙烯与六氟丙烯的共聚物)。进而，向上述壶内加入640g的NMP (N-甲基吡咯烷酮)溶剂。
[0112]然后，将上述壶放置到壶架上进行混合(150rpm，24小时)，由此调制粘合剂溶液(NMP溶剂中以20wt %的比例含有PVDF-HFP的粘合剂溶液)。
[0113](2)含树脂绝缘膏
[0114]而且，利用上述粘合剂溶液，通过以下的方法制作含树脂绝缘膏。
[0115]首先，在500mL的壶内加入83g的粉体(D50 = 0.3μπι的氧化铝)和700g的玉石(氧化锆球φ5ηιηι )，进而加入80g的NMP溶剂。然后，将上述壶放置到壶架上并进行混合(150rpm, 16小时)。接着，向壶内添加了通过上述(I)的方法制作出的粘合剂溶液222g后，放置到壶架上并进行混合(150rpm，4小时)，由此制作用于形成含树脂绝缘层的膏(含树脂绝缘膏)。
[0116][蓄电设备用元件的制作]
[0117](I)正极层的制作
[0118]首先，在如上所述准备的在表面上已形成硅酮系离模层且由PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)组成的基材薄膜上，形成正极集电体用的Al膜。[0119]另外，如后述，在形成厚度为0.05?2 μ m的Al膜时，以真空蒸镀的方法将Al成膜，由此形成规定厚度的集电体(Al膜)。
[0120]此外，上述的Al膜的形成方法仅示出Al膜的形成方法中的一例，例如也可以通过辊式压制机将厚度12 μ m的压延箔压接在基材薄膜上，通过利用氟酸将其蚀刻成所期望的厚度而形成规定厚度的集电体膜(Al膜)。
[0121]接着,在正极集电体膜上，印刷了将20mmX IOmm的矩形图案，隔开8mm的间隔排列有纵5列、横10列的抗蚀剂图案后，在100°C的热风炉中干燥15分钟。
[0122]然后，将抗蚀剂图案作为蚀刻掩模而对正极集电体膜进行蚀刻，形成具有与抗蚀剂图案对应的形状、尺寸的正极集电体。具体是，在45°C的三氯化铁水溶液中浸溃规定时间，对未被抗蚀剂遮挡的区域的Al膜进行湿蚀刻而除去后，利用水洗喷淋除去残留于基材表面的三氯化铁水溶液。
[0123]然后，基材薄膜通过乙酸丁酯喷淋将抗蚀剂剥离后在60°C的热风炉中使残留于基材表面的乙酸丁酯蒸发。
[0124]由此，如图3(a)、(b)所示，在基材薄膜21上形成具有20mmX IOmm的矩形图案的正极集电体I。
[0125]接着，作为正极集电体(Al膜)的表面处理，利用氢氟酸与硫酸的混酸将正极集电体I表面的氧化膜除去，并且进行正极集电体I的表面氟化。
[0126]然后，如图3(a)、(b)所示，在具有20mmX IOmm的矩形图案的各正极集电体I的两端侧的一对区域内，丝网印刷上述的碳膏(正极活性物质膏)，由此形成了具有6mmX IOmm的矩形形状且厚度为0.5 μ m的正极活性物质图案后，通过在80°C的热风炉中干燥20分钟，从而形成在正极集电体I的表面上配设有正极活性物质Ia的正极层11。
[0127]接着，如图4所示，在阶差部印刷如上所述地制作出的含树脂绝缘膏。
[0128]由此，形成含树脂绝缘层13(13b)，同时表面整体被平坦化，该含树脂绝缘层13 (13b)掩埋阶差部并且作为也起到粘接层的作用的嵌入层。
[0129]然后，如图5所示，按照覆盖正极活性物质la、含树脂绝缘层(嵌入层)13(13b)的方式印刷含树脂绝缘膏，由此形成介于正极层11与负极层12之间发挥作为分离器(层)的功能，并且发挥将正极层11与负极层12接合/ 一体化的功能的含树脂绝缘层13 (13a)。由此，可得到在基材薄膜21上形成了正极层11的正极复合片Al。
[0130]另外，作为用于形成成为嵌入层的层的含树脂绝缘膏、和用于形成发挥作为分离器的功能并且发挥将正极层与负极层接合/一体化的功能的层的含树脂绝缘膏，在本实施例中虽然利用的是相同的含树脂绝缘膏，但也可以根据情况而利用不同的含树脂绝缘膏。
[0131]另外，在此虽然在基材薄膜21上直接形成正极集电体层1，但也可以构成为:在基材薄膜21的表面上例如预先形成硅酮树脂等粘接层，然后在该粘接层上形成正极层。
[0132](2)负极层的制作
[0133]利用与在上述(I)的工序中制作正极层11的情况相同的方法，且利用与制作正极层11时所利用的材料相同的材料，制作具有与正极复合片Al的构造相对应的构造(相同的构造)的负极复合片A2(参照图6)。
[0134]另外，在由下述的正极复合片Al与负极复合片A2来制作正极/负极一体化片BI的工序(参照图7)中，将负极复合片A2的位置错开规定量后与正极复合片Al进行组合。[0135]在该负极层复合片A2中，构成为:在上述正极复合片Al中被用作正极集电体的Al膜，作为负极集电体12(图6)而被利用；对在上述正极复合片Al中被用作正极活性物质的碳膏进行丝网印刷并使其干燥的层，作为负极活性物质2a而被加以利用；在负极集电体2的表面上形成了负极活性物质2a的层被用作负极层12(图6)。
[0136]此外，与上述形成正极复合片Al的情况同样，也可以构成为:并不是直接在基材薄膜上形成负极集电体层，而是在基材薄膜的表面上例如预先形成硅酮树脂等粘接层，然后在该粘接层上形成负极层。
[0137]再有，在本实施例中，虽然作为集电体的构成材料使用了 Al，但作为正极集电体材料、负极集电体材料也能利用公知的其他材料。
[0138]还有，在本实施例中，作为正极活性物质及负极活性物质的构成材料，虽然利用的是碳，但作为正极活性物质及负极活性物质也能利用公知的其他材料。
[0139](3)正极层(正极复合片)与负极层(负极复合片)的层叠
[0140]接着，对将正极层11(正极复合片Al)与负极层12 (负极复合片A2层叠来制作正极/负极一体化片的工序进行说明。
[0141]I)如图7所示，将正极复合片Al与负极复合片A2配置成形成有作为分离器层起作用的含树脂绝缘层13 (13a)的面对置，通过利用加压板从正极复合片Al与负极复合片A2的两侧均衡地进行加压、同时进行加热，从而将作为分离器层起作用的、相互对置的含树脂绝缘层13 (13a)彼此接合，来制作正极/负极一体化片BI。
[0142]此时，利用加压板进行加压的压力设定为20MPa、加压板的温度设定为150°C、力口压时间设定为30秒。
[0143]2)接着，利用吸引盘(未图示)来吸引该正极/负极一体化片BI的负极层12侧，将正极/负极一体化片BI抬起后，将正极侧的基材薄膜(图7的下侧的基材薄膜)21剥离。
[0144]3)然后，如图8所示，将表面已形成厚度为6μπι的含树脂绝缘层13的基材薄膜21配置接合到上述2)的工序中已将正极侧的基材薄膜剥离的正极/负极一体化片BI的下表面侧，并使含树脂绝缘层13成为上侧、基材薄膜21成为下侧。
[0145]4)然后，如图9所示，将在上述2)的工序中被吸引盘(未图示)吸引的正极/负极一体化片BI的负极侧的基材薄膜(图8的上侧的基材薄膜21)剥离。
[0146]5)接着，利用吸引盘(未图示)吸引另一枚正极/负极一体化片Β2的正极侧，将正极/负极一体化片Β2抬起后将负极层12侧的基材薄膜(下侧的基材薄膜)剥离。另外，将下侧的基材薄膜剥离后的正极/负极一体化片Β2的状态如图10所示。
[0147]6)而且，如图10所示，在上述5)的工序中已将负极层12侧(下侧)的基材薄膜剥离的正极/负极一体化片Β2的下侧，配置上述3)的工序中表面已形成厚度为6μπι的含树脂绝缘层13的基材薄膜21与下表面侧接合且在上述4)的工序中上侧的基材薄膜已被剥离的正极/负极一体化片BI，如图11所示那样进行接合，由此制作层叠构造体C。该层叠构造体C是2个正极/负极一体化片Β1、Β2被层叠为各自的负极侧相互对置而成的构造体。
[0148]7)然后，在该层叠构造体C的上表面侧(即构成层叠构造体C的正极/负极一体化片Β2上)，配设并接合被吸引盘吸引负极侧且剥离了正极侧(下表面侧)的基材薄膜的另一枚正极/负极一体化片(未图不)，以使正极/负极一体化片Β2的正极侧和另一正极/负极一体化片(未图示)的正极侧相互对置。
[0149]8)然后，重复以上的工序，在已形成含树脂绝缘层的基材薄膜上层叠了 100枚正极/负极一体化片后，将最上层的基材薄膜剥离。
[0150]9)最后，使另外准备的、基材薄膜上仅形成了厚度为6μπι的含树脂绝缘层的片的基材薄膜侧与吸引盘接触并进行吸引，通过将该含树脂绝缘层和将上述8)的工序中所形成的100枚正极/负极一体化片层叠而成的层叠构造体的上表面侧(最上层的基材薄膜已被剥离的面侧)相接合，从而制作母层叠体(通过进行分割而成为构成本发明的蓄电设备用元件的层叠体的层叠体)。
[0151]上述各工序中的接合分别是通过在基材薄膜上使含树脂绝缘层与正极/负极一体化片间或使2个正极/负极一体化片间接触并利用加压板均衡地对整个面进行加压而进行的。利用加压板加压的压力设定为20MPa、加压板的温度设定为150°C、加压时间设定为30秒。
[0152]另外，在本实施例中，在基材薄膜21直接形成正极集电体层或负极集电体层，但如上所述也可以构成为在基材薄膜的表面上形成粘接层、再于粘接层上形成正极层或负极层。
[0153]该情况下，在将正极/负极一体化片B1、B2层叠之际的层叠工序中，隔着向从基材薄膜被剥离并被层叠的层叠体构成部件侧移行的粘接层，正极集电体彼此或负极集电体彼此更可靠地被接合，进而可以形成可靠性更高的层叠体。
[0154]10)而且，如上所述将与制作出的母层叠体(通过进行分割而成为构成本发明的蓄电设备用元件的层叠体的层叠体)的上下表面接合着的基材薄膜剥离之后，在规定的位置裁断而制作出层叠体10。图12是示意地表示层叠体10的构成的正面剖视图、图13是示意地表示层叠体10的端面的构成的图。
[0155]其中，在本实施例中，在被形成为分离器层的含树脂绝缘层13 (13a)、及被形成为嵌入层的含树脂绝缘层13(13b)露出到层叠体10的端面的情况下，均成为本申请发明中的含树脂绝缘层。
[0156]11)然后，在层叠体10的正极集电体I及负极集电体2露出的两端面上，基于以下的条件对Al(铝)进行电弧熔射，如图14所示，形成50 μ m厚的熔射端面电极(Al端面电极)El、E2，由此制作出蓄电设备用元件20。
[0157]〈电弧熔射条件〉
[0158](a)导线:Al (A1050),直径 1.2mm
[0159](b)电压:30V
[0160](c)电流:30A
[0161](d)喷射距离:100mm
[0162](e)通过次数:20次
[0163]另外，在图1及2中，为了易于理解正极层11或负极层12等的构成而采用减少了层叠体10中的正极层11或负极层12等的层叠数的示意图，因此虽然看起来构造与图12?14的层叠体10、蓄电设备用元件20不同，但图1及2示出的层叠体10及蓄电设备用元件20和图12?14示出的层叠体10及蓄电设备用元件20是相同的。
[0164]其中，对于其他图而言，也并未正确地扩大或缩小各部的实际尺寸，而是由于作图上的制约或为了容易理解，适宜地变形或夸张后进行表示。
[0165] [特性的评价]
[0166](I)熔射端面电极的形成状态的观察
[0167]在实施例中，调查了如上所述地制作出的蓄电设备用元件(图14 (图1))20中的、熔射端面电极El、E2的形成状态。
[0168]在调查熔射端面电极20的形成状态时，制作使集电体(正极集电体I及负极集电体2)向层叠体10的端面10a、10b的露出厚度(图13的x(xl及x2)的值)如表1所示那样，在0.1~24 μ m的范围内变化，并且使含树脂绝缘层13的端面露出厚度(图13的y (yl及y2)的值)如表1所示那样，在2~40 μ m的范围内变化的蓄电设备用元件(样品)，调查了熔射端面电极E1、E2(图14(图1))的形成状态。
[0169]另外，由于正极集电体I及负极集电体2向层叠体10的端面10a、10b的露出厚度x(图13)为0.1~4μ m，故作为厄极集电体I及负极静电体2 (Al膜)本身，制作了厚度为
0.05~2μπι的部件。
[0170]此外，正极集电体I与负极集电体2的端面露出厚度X是正极集电体I及负极集电体2本身厚度的2倍，这是因为:在制造工序中将正极/负极一体化片BI与Β2接合(层叠)之际，以正极集电体I彼此、负极集电体2彼此接合的形态被层叠。
[0171]再有，在本实施例中，在形成厚度为0.05~2 μ m (作为层叠体的端面露出厚度，为I~4μπι)的Al膜时，如上所述以真空蒸镀的方法成膜Al，形成了规定厚度的集电体(Al膜)。
[0172]另外，成膜条件如下:
[0173]真空度:3X10_4Pa、电流值:800mA、成膜速率:30A/s、基材冷却温度:_10°C。
[0174]此外，上述Al膜的形成方法表示Al膜的形成方法中的一例，例如，如上所述也可以通过辊式压制机将厚度12 μ m的压延箔压接在基材薄膜上，利用氟酸将其蚀刻成所期望的厚度，由此形成规定厚度的集电体膜(Al膜)。
[0175]而且，针对如上所述地制作出的样品(样品数分别为10个)，调查了熔射端面电极的形成状态。另外，在对熔射端面电极的形成状态进行评价时，针对露出到端面的正极集电体及负极集电体中，包含最上层与最下层的集电体(图13中最上层与最下层的正极集电体11)且除了最上层与最下层的正极集电体11的外侧的区域之外的区域、即图13中的区域(评价对象区域)R，通过观察熔射端面电极El、E2(参照图14)的形成状态而进行了评价。
[0176]包含最上层与最下层的集电体并将其外侧的区域设为对象外是因为考虑到在上述外侧的区域内受到外层区域的影响的缘故。
[0177]而且，如上所述对熔射端面电极的形成状态进行调查后的结果，在即便10个样品之中一个样品，在上述区域(评价对象区域)R中确认了剥落或浮起的情况下，与现有技术相比，虽然能进一步实现可靠性的提高，但仍不是优选的，评价为λ。
[0178]再有，上述区域(评价对象区域)R中未附着熔射端面电极的情况设为不良，评价为X。
[0179]另一方面，10个样品之中全部，在上述区域(评价对象区域)R内并未确认剥落或浮起的情况设为良好，评价为〇。
[0180]将如上所述进行的评价的结果示于表1。另外，以下将评价结果的研究与针对下述的熔射端面电极与正极或负极集电体的接合电阻的评价并在一起进行研究。
[0181][表1]
[0182]
【权利要求】
1.一种蓄电设备用元件，其特征在于具备: 层叠体，其具有以下构造:在正极集电体的表面上配设正极活性物质而成的正极层和在负极集电体的表面上配设负极活性物质而成的负极层按照相互并不导通的方式隔着含树脂绝缘层被交替地层叠，并且通过所述含树脂绝缘层而被粘接、一体化，且构成所述正极层的正极集电体被引出至规定端面的正极引出区域，构成所述负极层的负极集电体被引出至规定端面的负极引出区域；以及 一对端面电极，通过向所述层叠体的所述规定端面的所述正极引出区域和所述规定端面的所述负极引出区域熔射电极材料而形成所述一对端面电极， 并且露出至所述层叠体的所述正极引出区域的所述正极集电体的平均厚度Xl和露出至所述正极引出区域的所述含树脂绝缘层的平均厚度yl的关系满足下述的式(I)、(2)及(3)的要件，
0.2 μ m ≤ xl ≤ 2.0 μ m......(1) 10 μ m ≤ yl ≤ 30 μ m......(2) yl ≥ 15x1-5......(3) 露出至所述层叠体的所述负极引出区域的所述负极集电体的平均厚度x2和露出至所述负极引出区域的所述含树脂绝缘层的平均厚度y2的关系满足下述的式(4)、(5)及(6)的要件:
0.2 μ m ≤ x2≤ 2.0 μ m......(4) 10 μ m ≤ y2 ≤ 30 μ m......(5) y2 ≥ 15x2-5......(6)。
2.根据权利要求1所述的蓄电设备用元件，其特征在于， 构成所述含树脂绝缘层的树脂材料的玻璃转化温度点为_20°C以下。
3.根据权利要求1或2所述的蓄电设备用元件，其特征在于， 在构成所述层叠体的所述端面的引出所述正极集电体的所述正极引出区域、及所述层叠体的所述端面的引出所述负极集电体的所述负极引出区域的所述含树脂绝缘层形成有凹部，使得与所述端面电极的接触面积增大。
4.根据权利要求3所述的蓄电设备用元件，其特征在于， 所述正极集电体及所述负极集电体露出于所述凹部内空间，使得所述端面电极与所述正极集电体的接触面积及所述端面电极与所述负极集电体的接触面积增大。
5.根据权利要求3或4所述的蓄电设备用元件，其特征在于， 在具有所述凹部的所述正极引出区域及所述负极引出区域形成的所述端面电极的表面，具有与形成有所述凹部的所述正极引出区域及所述负极引出区域的形状相对应的凹部。
6.一种蓄电设备，其特征在于， 权利要求1~5中任一项所述的蓄电设备用元件和电解质一起被收纳在具备正极封装体电极及负极封装体电极的封装体内，且在与所述正极层导通的所述端面电极被连接于所述正极封装体电极，与所述负极层导通的所述端面电极被连接于所述负极封装体电极的状态下，被密封于所述封装体内。
【文档编号】H01G9/02GK103650084SQ201280032061
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2012年5月1日 优先权日:2011年6月28日
【发明者】堀川景司, 堀口广贵, 得原幸夫, 上田安彦, 原田裕之, 板谷昌治, 福田恭丈, 林茂雄 申请人:株式会社村田制作所