专利名称：电化学器件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及具备正极和负极夹持隔膜而交替叠层的叠层元件的电化学器件。
背景技术：
近年来，能够在便携式电话机或者笔记本型个人电脑等便携式电子设备中使用的小型、大电容的电化学器件正被关注。作为这样的电化学器件，例如已知电偶层电容器或者锂离子电容器等。作为这样的电化学器件，例如在日本特开平6-176979号公报(专利文献1)中，提出实现不损失小体积、重量轻这样的优点，增大电容的固体电解电容器。在专利文献1中公开的电容器元件120如图7所示，具备以划分为多个的小区域为单位，形成有氧化皮膜层 104和固体电解质层106的阳极体102 ；和用绝缘层114覆盖导体112的正面(表面)，具有可挠性，使导体112露出到与固体电解质层106重叠的部分的布线导体110。该电容器元件120构成为将布线导体110夹在折叠阳极体102形成的固体电解质层106彼此之间，通过导电体118，将露出的导体112和固体电解质层106电连接。该电容器元件120由于使用折叠后的布线导体的一端作为引出端子，因此内阻大。在日本特开平9-7893号公报(专利文献2)中，提出静电电容大而且内阻低的电偶层电容器。该电偶层电容器如图8所示，具备由以2片带形的导电体219a、219b交替重叠的方式折叠构成的一对集电体、形成在集电体的叠层面上的分极性电极212以及配置在相邻的分极性电极212之间的隔膜203构成的元件。该构造的电偶层电容器由于需要对每个元件进行叠层的工序，因此不利于大量生产。在日本特开2002-157997号公报(专利文献3)中，提出能够用简单的工序制造的折叠型的锂离子电池及其制造方法。在该专利文献3中记载的制造方法中，如图9所示，在长矩形(长尺状)的负极集电体的2个面上设置的带形未涂敷部分307上涂敷活性物质 304制成负极片301。在这2个面上，通过粘接剂将隔膜309叠层，进而，在其上通过粘接剂将设置有宽度比负极的带形未涂敷部分307大的活性物质的带形未涂敷部分308的短矩形的正极片302叠层。另外，负极的活性物质涂敷端部定位叠层为溢出到正极的活性物质未涂敷的部分中。接着，切断相邻的正极片302之间313，安装正负的电极端子(terminal)， 通过在带形未涂敷部分307、308折叠，制成折叠型锂电池。在该专利文献3的制造方法中， 由于所得到的电池的每个集电体的取得电容小，因此为了得到大电容，需要叠层数多，其结果是难以实现薄型化。另外其内阻大。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开平6-176979号公报专利文献2 日本特开平9-7893号公报专利文献3 日本特开2002-157997号公报
发明内容
发明要解决的课题上述现有的电化学器件的每一个都不能同时满足(1)每个集电体的取得电容大， (2)内阻小，( 组装容易这样的3个要求。本发明的目的是提供每个集电体的取得电容大，内阻小而且组装容易的电化学器件。另外，本发明的目的是提供能够高效、稳定地生产上述电化学器件的制造方法。用于解决课题的技术手段为了达到上述目的，本发明的一个实施方式的电化学器件由正极和负极夹持隔膜而交替叠层的叠层体构成的元件，该电化学器件的特征在于上述正极具有多个第一集电体，其包括宽度尺寸为XA、长度尺寸为YA的四边形的板状的第一集电体主体，和在该第一集电体主体的宽度方向的一个边突出设置、宽度尺寸比上述第一集电体主体的宽度尺寸小的第一接头部；和形成在上述多个第一集电体的各个上述第一集电体主体的至少一个主面上的第一活性物质层，其中在上述多个第一集电体中，第一集电体主体彼此在该集电体主体的宽度方向的边，和第一接头部彼此在该接头部的宽度方向的边，在长度方向交替连接，并且通过在上述第一集电体主体的宽度方向的边折成谷形，在上述接头部的宽度方向的边折成峰形而弯折堆叠，上述第一接头部彼此重合并导电连接。另外，上述负极具有多个第二集电体，其包括具有比上述第一集电体主体的宽度尺寸XA大的XB、长度尺寸TO的四边形的板状的第二集电体主体，和在该第二集电体主体的宽度方向的一个边突出设置、宽度尺寸比上述第二集电体主体的宽度尺寸小的第二接头部；和分别形成在该第二集电体主体的2个主面上的第二活性物质层，其中上述第二集电体，在上述第一集电体主体彼此连接而相邻的第一集电体之间、连接第一接头部彼此而相邻的第一集电体之间，分别以使第二接头部露出的方式配设，第二接头部彼此重合并导电连接，上述隔膜具有与上述第二集电体主体的宽度尺寸XB相同的宽度尺寸XC、上述第二集电体主体的长度尺寸YB的2倍以上的长度尺寸YC，配设在正极与负极之间，以使得在上述长度尺寸YC的大致中央被对折，包围上述负极的集电体主体的宽度方向的另一边侧。另外，本发明的一个实施方式中的电化学器件还能够具有覆盖上述正极的第一接头部的基端一侧表面的绝缘层。另外，本发明的一个实施方式中的电化学器件构成为在正极与负极间存在隔膜，上述正极具有各自具备在至少一个面上具有活性物质层的矩形板状的正极集电体主体部和形成在该正极集电体主体部的一个边的一部分上的正极接头的第一正极集电体、第二正极集电体和第三正极集电体，其中上述第二正极集电体与上述第一正极集电体通过各个正极接头电连接，其正极集电体主体配置成与上述第一正极集电体的正极集电体主体的背面相对，上述第三正极集电体，与上述第一正极集电体通过与各个正极集电体主体部的形成有正极接头的一个边相对的边而电连接，该正极集电体主体配置成与上述第一正极集电体的正极集电体主体的正面相对，上述负极具有各自具备在2个面上具有活性物质层的矩形板状的负极集电体主体部和形成在该负极集电体主体部的一个边的一部分上的负极接头的第一负极集电体和第二负极集电体，其中上述第一负极集电体配置在上述第一正极集电体与上述第二正极集电体之间，上述第二负极集电体配置在上述第一正极集电体与上述第三正极集电体之间，并且与上述第一负极集电体通过各个负极接头电连接，上述隔膜包括第一隔膜，其具有覆盖上述第一负极集电体的负极集电体主体部的正面的第一片部、覆盖背面的第二片部以及与该第一片部和第二片部连接的连接部； 和第二隔膜，其具有覆盖上述第二负极集电体的负极集电体主体部的正面的第一片部、覆盖背面的第二片部、与该第一片部和第二片部连接的连接部。另外，本发明的一个实施方式中的电化学器件的制造方法具有准备在2个主面上形成有第一活性物质层的宽度尺寸为XA、长度尺寸为YA的四边形的板状的第一集电体主体，和在该第一集电体主体的宽度方向的一个边突出设置、宽度尺寸比该第一集电体主体的宽度尺寸小的第一接头部的第一集电体，第一集电体主体之间、第一接头部之间在长度方向上交替连接有多个的正极片的工序；通过将正极片在第一集电体主体之间的连结部折成谷形，在第一接头部之间的连结部折成峰形地而弯折堆叠，得到正极的工序；准备在宽度方向连接有多个第二集电体的负极片的工序，其中该第二集电体具备在2个主面上形成第二活性物质层的具有比上述第一集电体主体的宽度尺寸大的宽度尺寸XB、长度尺寸TO 的四边形的板状第二集电体主体，和在该第二集电体主体的宽度方向的一个边突出设置、 宽度尺寸比上述第二集电体主体的宽度尺寸小的第二接头部；准备在宽度方向连接有多个隔膜的隔膜片的工序，其中，该隔膜具有与上述第二集电体主体的宽度尺寸XB相同的宽度尺寸XC、该第二集电体主体的长度尺寸的2倍以上的长度尺寸YC ；通过夹持负极片使隔膜片在长度方向形成对折来得到负极连续体的工序；对在宽度方向相互分离排列的多个正极，在第一集电体主体彼此连接的相邻的第一集电体之间，和第一接头部彼此连接的相邻的第一集电体之间，以分别安装的方式将负极连续体插入，得到片叠层体的工序；将片叠层体的正极的第一接头部彼此、负极的第二接头部彼此分别导电连接的工序；以元件单位的宽度尺寸切断片叠层体的负极连续体，得到元件单位的多个叠层体的工序；在接头部将引出导体导电连接的工序；和将叠层体与电解液一起密封在封装内的工序。另外，本发明的一个实施方式中的电化学器件的制造方法在得到负极连续体的工序中，能够使上述隔膜片与上述负极片相互贴合另外，本发明的一个实施方式中的电化学器件的制造方法能够使接头部与引出导体的导电连接在接头部彼此的导电连接的同时进行。依据本发明的一个实施方式中的电化学器件，对于在第一集电体主体的宽度方向的边折成谷形，在第一接头部的宽度方向的边折成峰形地折叠得到的正极，在连接第一集电体主体彼此的相邻的第一集电体之间、连接第一接头彼此的相邻的第一集电体之间，分别配设负极的集电体使得第二接头部露出的同时，在正极与负极之间，在长度尺寸的几乎中央对折的隔膜配设成包围负极的集电体主体。因而，叠层后的多个集电体的2个主面，除去叠层体的2个外侧，对取得静电电容做出贡献。例如，由于第一集电体通过第一集电体主体的宽度方向的边连接，因此该连接位置也对取得静电电容做出贡献。由此，能够加大每个集电体的取得电容，能够提供薄型而且取得电容大的电化学器件。另外，由于正极在第一集电体主体的宽度方向的边折成谷形、在第一接头部的宽度方向的边折成峰形地弯折堆叠， 因此即使集电体的表面被氧化，内阻的增加也被抑制。另外，由于相对于正极的第一集电体主体的宽度尺寸XA，负极的第二集电体主体的宽度尺寸XB更大，因此能够抑制由正极的非相对部分导致的气体的发生。另外，依据本发明的一个实施方式的电化学器件，由于有覆盖正极的第一接头部的基端一侧表面的绝缘层，因此能够防止正极与负极的误接触的发生。
依据本发明的一个实施方式中的电化学器件的制造方法，准备在2个主面上形成有第一活性物质层的宽度尺寸为XA、长度尺寸为YA的四边形的板状的第一集电体主体，和在该第一集电体主体的宽度方向的一个边突出设置、宽度尺寸比该第一集电体主体的宽度尺寸小的第一接头部的第一集电体，第一集电体主体彼此、第一接头部彼此在长度方向上交替连接有多个的正极片；通过将正极片在第一集电体主体之间的连结部折成谷形，在第一接头部之间的连结部折成峰形地而弯折堆叠，得到正极；准备在宽度方向连接有多个第二集电体的负极片，其中该第二集电体具备在2个主面上形成第二活性物质层的具有比上述第一集电体主体的宽度尺寸大的宽度尺寸XB、长度尺寸YB的四边形的板状第二集电体主体，和在该第二集电体主体的宽度方向的一个边突出设置、宽度尺寸比上述第二集电体主体的宽度尺寸小的第二接头部；另外，准备在宽度方向连接有多个隔膜的隔膜片，其中， 该隔膜具有与上述第二集电体主体的宽度尺寸XB相同的宽度尺寸)(C、该第二集电体主体的长度尺寸的2倍以上的长度尺寸YC;通过夹持负极片使隔膜片在长度方向形成对折来得到负极连续体；对在宽度方向相互分离排列的多个正极，在第一集电体主体彼此连接的相邻的第一集电体之间，和第一接头部彼此连接的相邻的第一集电体之间，以分别安装的方式将负极连续体插入，得到片叠层体；接着，将片叠层体的正极的第一接头部彼此、负极的第二接头部彼此分别导电连接；以元件单位的宽度尺寸切断片叠层体的负极连续体，得到元件单位的多个叠层体；然后，将叠层体与电解液一起密封在封装内。因而，能够有效而稳定地生产每个集电体的取得电容大的电化学器件。依据本发明的一个实施方式中的电化学器件的制造方法，由于在得到上述负极连续体的工序中，使上述隔膜片与上述负极片相互贴合，因此在准备片叠层体时，能够防止发生负极连续体中的隔膜片与负极片的位置偏移或者负极片的脱落，能够稳定而且有效地进行组装作业。依据本发明的一个实施方式中的电化学器件的制造方法，由于在接头部彼此的导电连接的同时进行上述接头部与引出导体的导电连接，因此能够减少组装时的工序数量， 缩短准备时间。发明的效果依据本发明的一个实施方式中的电化学器件，具有能够增大每个集电体的取得电容、能够提供薄型而且电容大的电化学器件这样的优点。另外，依据本发明的一个实施方式中的电化学器件的制造方法，具有能够有效而且稳定地生产每个集电体的取得电容大的电化学器件这样的优点。
图1是本发明的一个实施方式中的电化学器件的封装内部的透视示意图。图2表示本发明的一个实施方式中的电化学器件的内部构造，图2(A)是上述图1 的A-A线中的截面的示意图，图2(B)是上述图1的B-B线中的截面的示意图。图3表示在本发明的一个实施方式中的电化学器件的制造方法中，得到正极的工序，图3(A)是表示正极片的立体图，图3(B)是表示正极的分解立体图。图4表示在本发明的一个实施方式中的电化学器件的制造方法中，得到负极连续体的工序，图4(A)是表示构成负极连续体的负极片和隔膜片的立体图，图4(B)是表示负极连续体的立体图。图5是表示在本发明的一个实施方式的电化学器件的制造方法中，得到片叠层体的工序的立体图。图6是表示本发明的一个实施方式中的电化学器件的片叠层体的分解立体图。图7表示背景技术的一个例子。图8表示背景技术的另一个例子。图9表示背景技术的其他例子。
具体实施例方式以下，参照图1至图6说明本发明的电化学器件的各种实施方式。—个实施方式中的电化学器件10准备由经由(隔着)隔膜15交替重叠有正极 IlA和负极IlB的叠层体16构成的元件。正极IlA具有分别为宽度尺寸XA、长度尺寸YA 的四边形的板状第一集电体主体12al (在本说明书或者权利要求范围中，有时将第一集电体主体称为“正极集电体主体”)、在第一集电体主体12al的宽度方向的一个边突出设置， 具有比第一集电体主体12al的宽度尺寸XA小的宽度尺寸的第一接头部12a2(在本说明书或者权利要求范围中，有时将第一接头部称为“正极接头”)的多个第一集电体12a(在本说明书或者权利要求范围中，有时将第一集电体称为“正极集电体”)，以及形成在第一集电体主体12al的主面的正面一侧和背面一侧的至少一方的第一活性物质层13a。正极IlA在长度方向交替连接多个(例如3个)第一集电体1 构成。作为1个例子，正极IlA在第一集电体主体12al的宽度方向的边Fl上连接多个第一集电体12a，进而，将这样连接有的第一集电体12a的一方的第一接头部12a2在其宽度方向的边F2上与其它的集电体12a的第一接头部12a2连接构成。这样构成的正极IlA如图3(B)所示，通过在第一电极电体主体 12al的宽度方向的边Fl折成谷形，在接头部12a2的宽度方向的边F2折成峰形地折叠，相对的第一接头部12a2彼此导电连接。另外，负极IlB包括具有比第一集电体主体12al的宽度尺寸XA大的宽度尺寸XB和长度尺寸YB的四边形的板状第二集电体主体12bl (在本说明书或者权利要求范围中，有时将第二集电体主体称为“负极集电体主体”)以及在第二集电体主体12bl的宽度方向的一个边突出设置，具有比第二集电体主体12bl的宽度尺寸小的宽度尺寸的第二接头部121^2(在本说明书或者权利要求范围中，有时将第二接头部称为“负极接头”)的多个第二集电体12b(在本说明书或者权利要求范围中，有时将第二集电体称为“负极集电体)以及分别形成在第二集电体主体12bl的2个主面上的第二活性物质层13b。1个负极IlB在与边Fl上连接的第一集电体1 之间插入成使第二接头部12 露出，其它的负极IlB在与边F2上连接的第一集电体1 之间插入成使第二接头部12 露出，相对的第二接头部12 彼此导电连接。隔膜15通过将宽度尺寸与第二集电体主体 12bl的宽度尺寸XB相同，长度尺寸大于等于第二集电体主体12bl的长度尺寸YB的2倍 (以上)的矩形构件几乎在长度尺寸YC的中央对折而构成。该对折的隔膜15以包围负极 IlB的集电体主体12bl的方式配设在正极IlA与负极IlB之间。S卩，隔膜15具有覆盖负极 IlB的集电体主体12bl的正面的片状构件和覆盖背面的片状构件、连接这些片状构件之间的连结部。另外，电化学器件10具有覆盖正极IlA的第一接头部12a2的基端一侧正面的绝缘层14a，和覆盖负极IlB的第二接头部12 的基端一侧正面的绝缘层14b。其次，参照图1 图5说明本发明的一个实施方式中的电化学器件的制造方法。一个实施方式中的电化学器件的制造方法首先如图3(A)所示，准备连接多个具有在主面的正面一侧和背面一侧的至少一方形成第一活性物质层13a，形成为宽度尺寸XA、长度尺寸 YA的四边形的板状第一集电体主体12al和在第一集电体主体12al的宽度方向的一个边突出设置，具有比第一集电体主体12al的宽度尺寸小的宽度尺寸的第一接头部12a2的第一集电体12a而构成的正极片11AS。正极片IlAS例如在长度方向连接3个第一集电体1 而构成。这种情况下，通过将配置在中央的第一集电体1 的第一集电体主体12al在边Fl 与配置在前方的其它第一集电体主体12a的第一集电体主体12al连接，进而，将配置在中央的第一集电体12a的第一接头部12a2在其宽度方向的边F2与配置在后方的其它的第一集电体12a的第一接头部12a2连接而构成。接着，如图3⑶所示，通过将正极片IlAS在配置在中央的第一集电体12a的第一集电体主体12al与配置在前方的第一集电体12a的第一集电体主体12al的连结部(宽度方向的边Fl)中折成谷形，在配置在中央的第一集电体 12a的第一接头部12a2与配置在后方的第一集电体12a的第一接头部12a2的连结部(宽度方向的边折成峰形地折叠，得到正极11A。另外，准备在宽度方向连接具有第二集电体主体12bl和第二接头部12 的第二集电体12b的负极片11BS。如图4(A)所示，第二正极集电体主体12bl在主面的正面一侧和背面一侧形成第二活性物质层13b，具有比第一集电体主体12al的宽度尺寸XA大的宽度尺寸XB、长度尺寸TO，形成为四边形的板状。第二接头部12 在第二集电体主体12al的宽度方向的一个边突出设置，具有比第二集电体主体12al的宽度尺寸XB小的宽度尺寸。另外，准备在宽度方向连接多个具有与第二集电体主体12bl的宽度尺寸XB相同的宽度尺寸XC、第二集电体主体12bl的长度尺寸YB的2 倍的长度尺寸YC的隔膜15而构成的隔膜片15S。隔膜片15S将负极片IlBS夹在中间，在长度方向对折，得到图4(B)表示的负极连续体11BW。准备多个负极连续体11BW。接着，负极连续体IlBW如图5所示，与在宽度方向相互离开配置的多个正极IlA接合，得到图6表示的片叠层体16S。例如，1个负极连续体IlBW插入至配置在中央的第一集电体1 与配置在前方的第一集电体1 之间，其它的负极连续体IlBW插入至配置在中央的第一集电体 12a与配置在后方的第一集电体1 之间。插入以后，正极IlA的第一接头部12a2彼此电连接，负极IlB的第二接头部12b2彼此的电连接。接着，以成为元件单位的宽度尺寸的方式在切断预定线(预定切断线)C切断片叠层体16S的负极连续体11BW，得到多个叠层体 16。最后，将叠层体16和电解液E—起密封在封装18内，得到图2表示的电化学器件10。另外，在上述的制造方法中，在得到负极连续体IlBS的工序中，也可以如图4⑶ 所示，用粘接材料A将隔膜片15S与负极片IlBS相互贴合。另外，在上述各制造方法中，在将第一接头部lla2彼此进行导电连接时，也可以同时进行第一接头部12a2与引出导体17a的导电连接。同样，在将第二接头部1让2彼此进行导电连接时，也可以同时进行第二接头部12 与引出导体17b的导电连接。第一集电体1 例如能够使用以铝、铜、镍、不锈钢等金属为材料的箔形成。一个实施方式中的电化学器件10在用作为锂离子电容器的情况下，能够使用以铝、不锈钢等金属为材料的箔。上述箔的厚度例如能够取为 ομπι到50μπι的范围。第一集电体主体12al 能够形成为四边形的板状。所谓四边形或者矩形不限于几何学上严格意义下的四边形。例如，在第一集电体主体12al中，从作业性以及其它的观点出发，能够在角上形成为带有R或者C面(R形面或C形面)，另外，能够在各条边上具有凹陷部或者凸起部。第一接头部12a2 例如在第一集电体主体12al的宽度方向的一个边突出设置。第二集电体12b例如能够使用以铝、铜、镍、不锈钢等金属为材料的箔形成。第一集电体1 的材料与第二集电体12b的材料既可以相同也可以不同。在电化学器件10用作为锂离子电容器的情况下，能够使用以铜、镍、不锈钢等金属为材料的箔。上述箔的厚度例如能够取为ΙΟμπι到50μπι的范围。第二集电体主体12bl能够形成为四边形的板状。在这里，所谓四边形的板状不限于几何学上严格意义下的四边形。例如，第二集电体主体12bl 从作业性以及其它的观点出发，能够在角上形成带有R或者C面(R形面或C形面)，另外， 能够在各条边上有一定的凹陷部或者凸起部。第二接头部12 在第二集电体主体12bl的宽度方向的一个边突出设置。第一活性物质层13a以及第二活性物质层13b能够为含有以活性碳、聚并苯、石墨等碳类材料、锂迁移金属氧化物等为材料的活性物质。在一个实施方式中的电化学器件 10用作为锂离子电容器的情况下，作为活性物质的材料能够使用能够可逆地吸藏锂离子和 /或者阴离子(anion)的所有物质，例如，能够使用活性碳、导电性高分子、芳香族类缩合聚合物的热处理物，即有聚并苯类结构(骨骼)的聚并苯类有机半导体(PAS)等。另外，还能够使用LiCoO2, LixNiO2, LixMnO2, LixFeO2等用LixMyOz (M表示1或者多个金属。)的一般式表示的含锂的金属氧化物，或者钴、锰、镍等纤维金属氧化物。第一活性物质层13a的活性物质材料和第二活性物质层1 的活性物质材料既可以相同也可以不同。在一个实施方式中的电化学器件10用作为锂离子电容器的情况下，作为活性物质，只要是能够可逆地吸藏锂离子的材料即可，没有特别限定，例如，能够举出石墨、难石墨化碳素、活性碳、芳香族类缩合聚合物的热处理物，即有聚并苯结构构造的聚并苯类有机半导体(PAS)。上述活性物质层能够通过将上述活性物质的粉末、粘接剂以及根据需要还有导电性粉末分散在水或者有机类溶剂中作为料浆，将该料浆涂敷到集电体上干燥成型。还能够通过将料浆预先成形为片状的材料，粘贴到集电体上成型。作为粘接剂，例如能够使用丁苯橡胶(SBR)等橡胶类粘接剂或者聚丙烯或聚乙烯等热可塑性树脂等。另外，在一个实施方式中的电化学器件10 用作为锂离子电容器的情况下，作为粘接剂，能够使用SBR等橡胶类粘接剂、聚四氟乙烯或者聚氟亚乙烯(聚偏氟乙烯)等氟类树脂，或者聚丙烯或聚乙烯等热可塑性树脂等。另外， 作为上述导电性粉末，能够使用乙炔黑、石墨、金属粉末等。上述各活性物质层13a或者1 的向上述各集电体主体12al或者12bl的正面上的形成方法例如能够使用涂敷法、片粘贴法等。正极片IlAS能够在长度方向连接3个第一集电体1 构成。连接数越增加，越能够提高每个集电体的平均取得电容。另外，连接数不限于奇数，也可以进行偶数连接。另外， 正极IlA除去位于最外侧的第一集电体12a以外，能够构成为在多个第一集电体12a的集电体主体12al的每一个上形成第一活性物质层13a。从作业性以及其它的观点出发，也可以在多个第一集电体1 的集电体主体12al的最外侧的面上形成第一活性物质层13a。另外，在将叠层体16分割形成在多个组中的情况等下，也可以省略每个组的最外侧面的活性物质层。在将正极IlA的折叠后的第一集电体12a的集电体主体12al之间连接的部分中， 从作业性以及其它的观点出发，也可以形成在宽度方向的一部分上连续的1个缝隙或者间接地设置多个缝隙，或者也可以形成沟槽。另外，在将正极IlA的折叠后的第一集电体1 的第一接头部12a2彼此连接的部分中，同样也可以形成缝隙或者沟槽。负极片IlBS能够在宽度方向连接2个以上第二集电体12b构成。连接数越增加， 在每个组装工序中可以得到的叠层体16的数量越增加，越能够有效地生产一个实施方式中的电化学器件10。另外，负极IlB能够在第二集电体12b的集电体主体12bl的主面的正反两面上分别形成活性物质层13b。进而在正极IlA的最外侧的面上配置负极的情况下，也可以仅在与正极相对的面上设置活性物质层。隔膜15能够用聚乙烯、聚四氟乙烯(PTFE)、纤维素、芳香族聚酰胺树脂等材料或者由它们的混合物构成的多孔质体形成。在一个实施方式中的电化学器件10用作为锂离子电容器的情况下，隔膜15能够用由纤维素、聚乙烯、聚丙烯等材料构成的多孔质体形成。 隔膜15的厚度例如能够取为20 μ m到50 μ m的范围。另外，隔膜片15S能够在宽度方向连接2个以上隔膜15形成。负极连续体IlBW能够在长度方向对折而将负极片IlBS夹在中间的隔膜片15S形成。另外，负极片IlBS和隔膜片15S例如能够通过使用粘接剂A的粘接或者使用热能的融接等相互贴合。绝缘层1 作为1个例子，形成为覆盖正极IlA的第一接头部12a2的基端一侧的正面(表面)。另外，绝缘层14b作为1个例子，形成为覆盖负极IlB的第二接头部12 的基端一侧的正面(表面)。叠层体16能够构成为具有正极11A、插入到在边Fl连接配置在中央的第一集电体 1 和配置在前方的第一集电体1 的第一集电体1 之间的1个负极11B、插入到在边F2 连接配置在中央的第一集电体1 和配置在后方的第一集电体1 的第一集电体1 之间的其它负极11B、配设在对折的正极IlA与负极IlB之间的隔膜15。在正极IlA的折叠的多个第一集电体12a的最外侧还可以进而经由(隔着)隔膜15配设负极11B。引出导体17a例如能够由以铝、铜、镍、不锈钢等金属为材料的箔形成。箔的厚度例如是20 μ m到200 μ m的范围。作为1个例子，在正极IlA的相互重叠而导电连接的第一接头部1加2、负极IlB的相互重叠导电连接的第二接头部12 上分别导电连接引出导体 17a以及17b。上述接头部12a2以及12 和上述引出导体17a以及17b能够使用超声波溶接法、电阻溶接法、激光溶接法等方法电连接。封装18例如能够使用压层金属箔的合成树脂膜等形成。金属箔能够使用铝等形成。合成树脂膜例如使用聚丙烯、尼龙、聚对苯二甲酸乙脂(PET)、聚乙烯、环丙甲基酸乙烯系共聚合树脂或者它们的叠层物(例如，以尼龙为基础材料，作为塞里塑料叠层有聚丙烯的叠层物)，例如，能够通过将对折重合的边用热封而融接形成。用于作为电解液E的电解质，例如，用四乙基四氟硼酸铵(Et4NBF4)或者下式(1) 表示化合物等构成。[R1R2R3R4N] +X-......(1)(式中，Rl R4表示可以有不饱和键、醚键、酰胺键或者酯键的碳素数1 6的烷基，或者可以在分子中有氮原子的碳素数4 6的硅烷基，X-表示C104-、BF4-, PF6-, (CF3SO2)2N-, CF3SO4-、C2F5SO4-这样的阴离子。)上述电解质例如通过用丙烯碳(PC)、乙腈、甲氧基苯胺、3-甲氧基丙睛、Y-丁内酯、丁烯碳、二甲基碳、乙基甲基碳、乙烯碳、环丁砜、3-甲基环丁砜等溶剂溶解，形成电解液E。在一个实施方式中的电化学器件10用作为锂离子电容器的情况下，作为1个例子，使用通过将由LiC104、LiAsF6, LiBF4, LiPF6, Li (C2F5SO2)2N等锂盐构成的电解质溶解到混合有乙烯碳、丙烯碳、二甲基碳、碳酸二乙酯、Y-丁内酯、乙腈、乙二醇二甲醚 (Dimethoxyethane)、四氢呋喃、二氧戊环、三氯甲烷或者环丁砜等溶剂或它们的两种以上溶剂的混合液中得到的电解液E。接着，适当参照图1至图5，对于应用本发明一个实施方式中的电化学器件10的电偶层电容器，在电偶层电容器中包含的要素中，在与上述的电化学器件10中包含的要素相对应的要素上使用相同的参考符号进行说明。首先，在厚度25μπι铝箔的主面的正面一侧以及背面一侧的相对位置上，通过丝网印刷法涂敷包括活性碳、羧甲基纤维素、丁基橡胶以及乙炔黑的活性物质材料胶，在100°C下干燥1分钟，形成厚度10 μ m的活性物质层13a。 接着，从形成有活性物质层13a的铝箔，如图3 (A)所示，在长度方向连接有3个宽度尺寸 XA14mm，长度尺寸YA17mm的四边形的板状第一集电体主体12al、在第一集电体主体12al的宽度方向的一个边突出设置，具有比第一集电体主体的宽度尺寸小的宽度尺寸5mm、长度尺寸4mm的第一接头部12a2的第一集电体12a的状态下，通过用金属模具冲裁，得到2片正极片AS。接着，如图3(A)以及图3(B)所示，将该正极片AS在连接集电体主体12al彼此的部分折成谷形，在连接第一接头部12a2彼此的部分折成峰形，得到正极IlA0另外，用与活性物质层13a相同的方法，在铝箔上形成活性物质层13b。接着，如图 4 (A)所示，在宽度方向连接2个宽度尺寸XB16mm、长度尺寸的四边形的板状第二集电体主体12bl、在第二集电体主体12bl的宽度方向的一个边突出设置，具有比第二集电体主体的宽度尺寸小的宽度尺寸5mm、长度尺寸4mm的第二接头部12 的第二集电体12b的状态下，用金属模具冲裁，得到2片负极片11BS。另外，从厚度30 μ m的纤维素，用金属模冲裁在宽度方向连接2个宽度尺寸 )(C16mm、长度尺寸YC36mm的隔膜15的隔膜片15S，得到2片隔膜片15S。接着，通过在长度方向将隔膜片15S对折(折成二折)，在隔膜片15S的对折的各面之间夹入负极片11BS，得到2组负极连续体11BW。接着，通过在上述得到的正极IlA的配置在中央的第一集电体12a、配置在前方的第一集电体1 与第一集电体1 的边Fl上连接的上述集电体1 之间插入1个负极连续体11BW，进而，在配置在中央的第一集电体12a、配置在中央的第一集电体1 和第一接头部12a2的边F2上连接的配置在后方的第一集电体1 之间插入其它的负极连续体11BW， 得到片叠层体16S。接着，使上述得到的片叠层体的正极的第一接头部12a2彼此重合，进而，重叠由宽度3mm、长度40mm、厚度100 μ m的铝制带状体构成的引出导体17a的一端一侧，通过用超声波溶接，将正极IlA的第一接头部12a2之间与引出导体17a导电连接。同样，使上述得到的片叠层体16S的负极IlB的第二接头部12 彼此重合，进而与上述相同，重叠引出导体17b的一端一侧，通过溶接，将负极IlB的第二接头部12 彼此与引出导体17b导电连接。通过将这样得到的片叠层体16S的负极连续体IlBW以成为元件单位的宽度尺寸的方式切断成2个，得到元件单位的2个叠层体16。接着，在宽度方向将宽度38mm、长度^mm的铝层压膜对折，以上述引出导体17a、 17b露出的方式，在其中间夹住切割为元件单位的叠层体16，在220°C、1秒钟0. 5MPa的条件下，通过热封融接重叠的3条边中的2条边。接着，从在前面工序中对折重合的铝层压膜的开口部分，注入由TEMA_BF4(三乙基四氟硼酸铵)/PC(丙烯碳)1.5mol/l构成的电解液0. 07g，进而，在与上述相同的条件下， 用热封融接剩下的一个边，密封封装，得到电偶层电容器。对于这样得到的电偶层电容器，使用在日本国东京都目黑区有本社的北斗电工株式会社制的电化学测定系统HZ-5000以及充放电装置HJ-2010，以恒定电流放电法，在交流阻抗(IkHz)下测定电性能(静电电容、内阻)。其结果，静电电容是0.2F，内阻是200πιΩ。在上述实施方式中以电偶层电容器为例进行了说明，但本发明不限于该例，例如， 也能够在一方电极承载锂离子的所谓锂离子电容器或者锂离子电池等电化学器件中适用。符号的说明10:电化学器件IlA 正极IlAS 正极片IlB 负极IlBS 负极片IlBW 负极连续体12a:第一集电体12al 第一集电体主体12a2 第一接头部12b 第二集电体12bl 第二集电体主体12b2 第二接头部13a、13b 活性物质层14a、14b:绝缘层15:隔膜15S:隔膜片16 叠层体16S 片叠层体17a、17b:引出导体18 封装C:切断预定线E 电解液Fl:边(折成谷形)F2 边(折成峰形)XA 第一集电体主体的宽度尺寸XB 第二正极集电体主体的宽度尺寸
XC:隔膜的宽度尺寸YA 第一集电体主体的长度尺寸YB 第二集电体主体的长度尺寸YC:隔膜的长度尺寸
权利要求
1.一种电化学器件，该电化学器件具备由正极和负极夹持隔膜而交替叠层的叠层体构成的元件，该电化学器件的特征在于所述正极具有多个第一集电体，其包括宽度尺寸为XA、长度尺寸为YA的四边形的板状的第一集电体主体，和在该第一集电体主体的宽度方向的一个边突出设置、宽度尺寸比所述第一集电体主体的宽度尺寸小的第一接头部；和形成在所述多个第一集电体的各个所述第一集电体主体的至少一个主面上的第一活性物质层，其中在所述多个第一集电体中，第一集电体主体彼此在该集电体主体的宽度方向的边，和第一接头部彼此在该接头部的宽度方向的边，在长度方向交替连接，并且通过在所述第一集电体主体的宽度方向的边折成谷形，在所述接头部的宽度方向的边折成峰形而弯折堆叠，所述第一接头部彼此重合并导电连接， 所述负极具有多个第二集电体，其包括具有比所述第一集电体主体的宽度尺寸XA大的XB、长度尺寸YB的四边形的板状的第二集电体主体，和在该第二集电体主体的宽度方向的一个边突出设置、宽度尺寸比所述第二集电体主体的宽度尺寸小的第二接头部；和分别形成在该第二集电体主体的2个主面上的第二活性物质层，其中所述第二集电体，在所述第一集电体主体彼此连接而相邻的第一集电体之间、连接第一接头部彼此而相邻的第一集电体之间，分别以使第二接头部露出的方式配设，第二接头部彼此重合并导电连接，所述隔膜具有与所述第二集电体主体的宽度尺寸XB相同的宽度尺寸XC、所述第二集电体主体的长度尺寸YB的2倍以上的长度尺寸YC，配设在正极与负极之间，以使得在所述长度尺寸YC的大致中央被对折，包围所述负极的集电体主体的宽度方向的另一边侧。
2.如权利要求1所述的电化学器件，其特征在于具有绝缘层，其覆盖所述正极的第一接头部的基端一侧表面。
3.一种电化学器件的制造方法，其特征在于，包括具备准备在2个主面上形成有第一活性物质层的宽度尺寸为XA、长度尺寸为YA的四边形的板状的第一集电体主体，和在该第一集电体主体的宽度方向的一个边突出设置、宽度尺寸比该第一集电体主体的宽度尺寸小的第一接头部的第一集电体，第一集电体主体彼此、第一接头部彼此在长度方向上交替连接有多个的正极片的工序；通过将正极片在第一集电体主体彼此的连结部折成谷形，在第一接头部彼此的连结部折成峰形地而弯折堆叠，得到正极的工序；准备在宽度方向连接有多个第二集电体的负极片的工序，其中该第二集电体具备在2 个主面上形成第二活性物质层的具有比所述第一集电体主体的宽度尺寸大的宽度尺寸XB、 长度尺寸YB的四边形的板状第二集电体主体，和在该第二集电体主体的宽度方向的一个边突出设置、宽度尺寸比所述第二集电体主体的宽度尺寸小的第二接头部；准备在宽度方向连接有多个隔膜的隔膜片的工序，其中，该隔膜具有与所述第二集电体主体的宽度尺寸XB相同的宽度尺寸)(C、该第二集电体主体的长度尺寸的2倍以上的长度尺寸YC;通过夹持负极片使隔膜片在长度方向形成对折来得到负极连续体的工序； 对在宽度方向相互分离排列的多个正极，在第一集电体主体彼此连接的相邻的第一集电体之间，和第一接头部彼此连接的相邻的第一集电体之间，以分别安装的方式将负极连续体插入，得到片叠层体的工序；将片叠层体的正极的第一接头部彼此、负极的第二接头部彼此分别导电连接的工序； 以元件单位的宽度尺寸切断片叠层体的负极连续体，得到元件单位的多个叠层体的工序；在接头部将引出导体导电连接的工序；和将叠层体与电解液一起密封在封装内的工序。
4.如权利要求3所述的电化学器件的制造方法，其特征在于在所述得到负极连续体的工序中，使所述隔膜片与所述负极片相互贴合。
5.如权利要求3所述的电化学器件的制造方法，其特征在于所述接头部与引出导体的导电连接在接头部彼此的导电连接的同时进行。
6.一种电化学器件，该电化学器件在正极与负极之间具备隔膜，其特征在于 所述正极具有各自具备在至少一个面上具有活性物质层的矩形板状的正极集电体主体部和形成在该正极集电体主体部的一个边的一部分上的正极接头的第一正极集电体、第二正极集电体和第三正极集电体，其中所述第二正极集电体与所述第一正极集电体通过各个正极接头电连接，其正极集电体主体配置成与所述第一正极集电体的正极集电体主体的背面相对，所述第三正极集电体，与所述第一正极集电体通过与各个正极集电体主体部的形成有正极接头的一个边相对的边而电连接，该正极集电体主体配置成与所述第一正极集电体的正极集电体主体的正面相对，所述负极具有各自具备在2个面上具有活性物质层的矩形板状的负极集电体主体部和形成在该负极集电体主体部的一个边的一部分上的负极接头的第一负极集电体和第二负极集电体，其中所述第一负极集电体配置在所述第一正极集电体与所述第二正极集电体之间， 所述第二负极集电体配置在所述第一正极集电体与所述第三正极集电体之间，并且与所述第一负极集电体通过各个负极接头电连接，所述隔膜包括第一隔膜，其具有覆盖所述第一负极集电体的负极集电体主体部的正面的第一片部、覆盖背面的第二片部以及与该第一片部和第二片部连接的连接部；和第二隔膜，其具有覆盖所述第二负极集电体的负极集电体主体部的正面的第一片部、覆盖背面的第二片部、与该第一片部和第二片部连接的连接部。
7.如权利要求6所述的电化学器件，其特征在于，所述负极集电体主体部形成为比所述正极集电体主体部的整个面宽大。
全文摘要
提供每个集电体的取得电容大，内阻低而且组装容易的电化学器件，对于在宽度方向相互分离排列的多个正极(11A)，在第一集电体主体(12a1)彼此连接的相邻的第一集电体(12a、12a)之间，第一接头部(12a2)彼此连接的相邻的第一集电体(12a、12a)之间，分别安装负极连续体(11BW)的方式插入，准备片叠层体(16S)，以元件单位的宽度尺寸切断片叠层体的负极连续体，得到多个叠层体(16)。
文档编号H01M2/16GK102326218SQ20108000902
公开日2012年1月18日 申请日期2010年3月16日 优先权日2009年4月28日
发明者八幡和志, 石田克英, 荻原直人 申请人:太阳诱电株式会社