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JP2010161249A - Lithium ion capacitor - Google Patents

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JP2010161249A
JP2010161249A JP2009003090A JP2009003090A JP2010161249A JP 2010161249 A JP2010161249 A JP 2010161249A JP 2009003090 A JP2009003090 A JP 2009003090A JP 2009003090 A JP2009003090 A JP 2009003090A JP 2010161249 A JP2010161249 A JP 2010161249A
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JP
Japan
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electrode
positive electrode
negative electrode
separator
current collector
Prior art date
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Pending
Application number
JP2009003090A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuo Suzuki
靖生 鈴木
Takushi Ogawa
琢司 小川
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FDK Corp
Original Assignee
FDK Corp
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Publication date
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/04Hybrid capacitors
    • H01G11/06Hybrid capacitors with one of the electrodes allowing ions to be reversibly doped thereinto, e.g. lithium ion capacitors [LIC]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

【課題】正極、負極及びセパレータからなる電極群を短時間で効率よく製造でき、しかも高出力化の達成に好適な構造を有するリチウムイオンキャパシタを提供すること。
【解決手段】リチウムイオンキャパシタの電極群11は、帯状の正極21、帯状のセパレータ41及び曲がりのない平板状かつ複数枚の負極31を使用して形成される。電極群11は、帯状の正極21及び帯状のセパレータ41を重ね合わせて扁平ロール状に捲回するとともに、捲回した状態の正極21の平旦部間にセパレータ41を介して平板状の負極31を挟み込んだ構造を有する。
【選択図】図3
An object of the present invention is to provide a lithium ion capacitor capable of efficiently producing an electrode group composed of a positive electrode, a negative electrode and a separator in a short time and having a structure suitable for achieving high output.
An electrode group 11 of a lithium ion capacitor is formed by using a strip-like positive electrode 21, a strip-like separator 41, and a flat plate-like plurality of negative electrodes 31 without bending. In the electrode group 11, the belt-like positive electrode 21 and the belt-like separator 41 are overlapped and wound into a flat roll shape, and a flat plate-like negative electrode 31 is interposed between the flat portions of the wound positive electrode 21 via the separator 41. It has a sandwiched structure.
[Selection] Figure 3

Description

本発明は、正極、負極及びセパレータからなる電極群を備えたリチウムイオンキャパシタに関するものである。   The present invention relates to a lithium ion capacitor including an electrode group including a positive electrode, a negative electrode, and a separator.

太陽光発電や風力発電等の負荷平準化装置、コンピュータ等に代表される電子機器の瞬時電圧低下対策装置、電気自動車やハイブリッドカーのエネルギー回生装置などのような蓄電システムにおいては、エネルギー容量が大きくてかつ急速充放電が可能な蓄電デバイスが必要とされている。従来の鉛蓄電池やその他の二次電池では、大電流の充放電に弱くサイクル寿命が短いため、その蓄電システムに対応することは困難であった。そこで、それらの問題を解決しうる新たな蓄電デバイスとして、近年、非水系の蓄電デバイスが注目されている。   Energy storage systems such as load leveling devices such as photovoltaic power generation and wind power generation, instantaneous voltage drop countermeasure devices for electronic devices such as computers, and energy regeneration devices for electric vehicles and hybrid cars have a large energy capacity. There is a need for an electricity storage device that can be rapidly charged and discharged. Conventional lead-acid batteries and other secondary batteries are difficult to charge and discharge with a large current and have a short cycle life, so it is difficult to cope with the power storage system. Accordingly, in recent years, non-aqueous power storage devices have attracted attention as new power storage devices that can solve these problems.

現在、急速充放電や長寿命化が可能な蓄電デバイスとして、リチウムイオンキャパシタが提案されている(特許文献1等参照)。このリチウムイオンキャパシタとしては、電極をロール状に巻いて構成する捲回タイプと板状の電極を積層して構成する積層タイプとが知られているが、急速充放電に優れた蓄電モジュールを構成するためには、積層タイプのキャパシタが用いられる。   Currently, a lithium ion capacitor has been proposed as an electric storage device capable of rapid charging / discharging and extending the life (see Patent Document 1). As this lithium ion capacitor, there are known a wound type configured by winding electrodes in a roll shape and a stacked type configured by stacking plate-shaped electrodes. For this purpose, a multilayer type capacitor is used.

積層タイプのリチウムイオンキャパシタでは、図15及び図16に示されるように、平板状の正極61、負極62及びセパレータ63を使用し、それら正極61と負極62とをセパレータ63を介して交互に積層することで電極群65を形成している。   In the laminated type lithium ion capacitor, as shown in FIGS. 15 and 16, a plate-like positive electrode 61, negative electrode 62, and separator 63 are used, and the positive electrode 61 and the negative electrode 62 are alternately laminated via the separator 63. Thus, the electrode group 65 is formed.

特開2006−12702号公報JP 2006-12702 A

ところで、上記積層タイプのリチウムイオンキャパシタでは、各極61,62及びセパレータ63を1枚ずつ積み重ねて電極群65を形成する必要があるため、その形成工程が複雑となり時間がかかる。具体的には、積層タイプの電極群65を形成する場合、捲回タイプと比較して3倍以上の時間がかかってしまう。   By the way, in the laminated type lithium ion capacitor, since it is necessary to form the electrode group 65 by stacking the electrodes 61 and 62 and the separator 63 one by one, the forming process becomes complicated and takes time. Specifically, when the stacked electrode group 65 is formed, it takes three times or more time as compared with the wound type.

一方、捲回タイプのリチウムイオンキャパシタは、生産性が高いが、円筒状の電極群の端部に外部端子を接続して集電を図る構造であるため、電気抵抗が高くなり高出力には不向きである。さらに、電極群が円筒形状となると、外部端子を接続し難いといった問題も生じていた。   On the other hand, a wound-type lithium ion capacitor is highly productive, but has a structure in which an external terminal is connected to the end of a cylindrical electrode group for current collection, resulting in high electrical resistance and high output. It is unsuitable. Furthermore, when the electrode group has a cylindrical shape, there is a problem that it is difficult to connect an external terminal.

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、正極、負極及びセパレータからなる電極群を短時間で効率よく製造でき、しかも高出力化の達成に好適な構造を有するリチウムイオンキャパシタを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide lithium having a structure suitable for achieving a high output while efficiently producing an electrode group composed of a positive electrode, a negative electrode and a separator in a short time. It is to provide an ion capacitor.

上記課題を解決するために、手段1に記載の発明は、収容体と、炭素材料からなる正極電極を正極集電体上に形成した構造の正極と、リチウムの吸蔵及び放出が可能な材料からなる負極電極を負極集電体上に形成した構造の負極と、前記正極及び前記負極の間に介在されたセパレータとを備え、前記正極、前記負極及び前記セパレータからなる電極群が電解質とともに前記収容体内に収容され、前記負極にあらかじめリチウムイオンがドープされ、前記正極集電体に接続された正極用外部端子及び前記負極集電体に接続された負極用外部端子がともに前記収容体から引き出されているリチウムイオンキャパシタにおいて、前記電極群が、帯状の正極、帯状のセパレータ及び曲がりのない平板状かつ複数枚の負極を使用し、前記帯状の正極及び前記帯状のセパレータを重ね合わせて扁平ロール状に捲回しまたは蛇腹状に折り畳むとともに、捲回しまたは折り畳んだ状態の前記正極の平旦部間に前記セパレータを介して前記負極を挟み込んだ構造を有することを特徴とするリチウムイオンキャパシタをその要旨とする。   In order to solve the above-mentioned problems, the invention described in means 1 includes a container, a positive electrode having a structure in which a positive electrode made of a carbon material is formed on a positive electrode current collector, and a material capable of inserting and extracting lithium. A negative electrode having a structure in which a negative electrode is formed on a negative electrode current collector, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and an electrode group including the positive electrode, the negative electrode, and the separator is housed together with an electrolyte A positive electrode external terminal connected to the positive electrode current collector and a negative electrode external terminal connected to the negative electrode current collector are both extracted from the container. In the lithium ion capacitor, the electrode group uses a strip-shaped positive electrode, a strip-shaped separator, and a flat plate and a plurality of negative electrodes without bending, and the strip-shaped positive electrode and It has a structure in which a strip-shaped separator is overlapped and wound in a flat roll shape or folded in a bellows shape, and the negative electrode is sandwiched between the flat portions of the positive electrode in a wound or folded state through the separator. The gist of the feature is a lithium ion capacitor.

手段1に記載の発明によると、帯状の正極及び帯状のセパレータを重ね合わせて扁平ロール状に捲回しまたは蛇腹状に折り畳むことで電極群が形成されているので、正極及びセパレータを一枚一枚重ね合わせて電極群を形成する場合と比較してその形成工程を簡素化することができる。また、電極群には、平板状の複数の負極が挟み込まれているので、帯状の正極及び帯状のセパレータを重ね合わせて扁平ロール状に捲回したり蛇腹状に折り畳んだりする際に、負極の折れ曲がりを防ぐことができる。ここで、負極が折れ曲がって部分的に薄くなると、その薄くなった部分で電流集中が起こり、リチウム金属が析出し易くなるが、この場合には高出力化の達成が阻害されてしまう。これに対して、本発明では、各負極は平板状で均一な厚さを有するため、電流集中が起こり難く、リチウム金属の析出を避けることができる。また、電極群を構成する正極の平旦部及び平板状の負極に対して外部電極を容易に接続することができる。さらに、電極群は正極と負極とがセパレータを介して交互に積層された構造となるため、急速充放電に優れたキャパシタを実現することができる。また、従来の円筒ロール形状とは異なり電極群を扁平ロール状あるいは蛇腹状にしたことで、電極群の厚さ方向への加圧が可能な構造となり、このことも高出力化に寄与している。   According to the invention described in Means 1, since the electrode group is formed by overlapping the belt-like positive electrode and the belt-like separator and winding them into a flat roll shape or folding them into a bellows shape, the positive electrodes and the separators are formed one by one. The formation process can be simplified as compared with the case where the electrode group is formed by overlapping. In addition, since a plurality of flat plate-like negative electrodes are sandwiched in the electrode group, the negative electrode is bent when the belt-like positive electrode and the belt-like separator are overlapped and wound into a flat roll shape or folded into a bellows shape. Can be prevented. Here, when the negative electrode is bent and partially thinned, current concentration occurs in the thinned portion and lithium metal is likely to be deposited, but in this case, achievement of high output is hindered. On the other hand, in the present invention, each negative electrode is flat and has a uniform thickness, so that current concentration hardly occurs and precipitation of lithium metal can be avoided. In addition, the external electrode can be easily connected to the flat portion of the positive electrode and the flat negative electrode constituting the electrode group. Furthermore, since the electrode group has a structure in which positive electrodes and negative electrodes are alternately stacked via separators, a capacitor excellent in rapid charge / discharge can be realized. Also, unlike the conventional cylindrical roll shape, the electrode group has a flat roll shape or a bellows shape, so that it can be pressurized in the thickness direction of the electrode group, which also contributes to higher output. Yes.

手段2に記載の発明は、収容体と、炭素材料からなる正極電極を正極集電体上に形成した構造の正極と、リチウムの吸蔵及び放出が可能な材料からなる負極電極を負極集電体上に形成した構造の負極と、前記正極及び前記負極の間に介在されたセパレータとを備え、前記正極、前記負極及び前記セパレータからなる電極群が電解質とともに前記収容体内に収容され、前記負極にあらかじめリチウムイオンがドープされ、前記正極集電体に接続された正極用外部端子及び前記負極集電体に接続された負極用外部端子が前記収容体から引き出されているリチウムイオンキャパシタにおいて、前記電極群が、帯状の正極、帯状のセパレータ及び帯状の負極を重ね合わせて扁平ロール状に捲回しまたは蛇腹状に折り畳むとともに、捲回しまたは折り畳んだ状態の前記正極の平旦部間に位置する負極電極を残す一方で平坦部以外の正負極電極を予め各集電体上から除去し、且つ正極の電極面積を負極の電極面積より小さくし、正極の外周が負極の外周の内側にある構造を有することを特徴とするリチウムイオンキャパシタをその要旨とする。   The invention described in means 2 includes a container, a positive electrode having a structure in which a positive electrode made of a carbon material is formed on a positive electrode current collector, and a negative electrode made of a material capable of occluding and releasing lithium. A negative electrode having a structure formed above, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and an electrode group including the positive electrode, the negative electrode, and the separator is housed in the container together with an electrolyte, In the lithium ion capacitor that is preliminarily doped with lithium ions and has a positive electrode external terminal connected to the positive electrode current collector and a negative electrode external terminal connected to the negative electrode current collector drawn from the container, the electrode A group consists of a belt-like positive electrode, a belt-like separator, and a belt-like negative electrode, which are wound into a flat roll or folded into a bellows, and wound or folded. While leaving the negative electrode located between the normal parts of the positive electrode in the state of being in a state, the positive and negative electrodes other than the flat part are previously removed from each current collector, and the electrode area of the positive electrode is made smaller than the electrode area of the negative electrode, The gist is a lithium ion capacitor having a structure in which the outer periphery of the positive electrode is inside the outer periphery of the negative electrode.

手段2に記載の発明によると、帯状の正極、帯状のセパレータ及び帯状の負極を重ね合わせて扁平ロール状に捲回しまたは蛇腹状に折り畳むことで電極群が形成されているので、正極、セパレータ及び負極を一枚一枚重ね合わせて電極群を形成する場合と比較してその形成工程を簡素化することができる。また、電極群を構成する負極は、正極の平旦部間に位置する負極電極が残されるとともに、平坦部以外の正負極電極は予め集電体上から除去されている。このように構成しても、負極面積が正極面積よりも大きく負極電極の外周が正極電極の外周より外側にあるために、各負極での電流集中が起こり難くなり、高出力化を阻害する一原因であるリチウム金属の析出を避けることができる。また、電極群を構成する正極の平旦部及び負極の平旦部に対して外部電極を容易に接続することができる。さらに、電極群は、正極と負極とがセパレータを介して交互に積層された構造となるため、急速充放電に優れたキャパシタを実現することができる。また、従来の円筒ロール形状とは異なり電極群を扁平ロール状あるいは蛇腹状にしたことで、電極群の厚さ方向への加圧が可能な構造となり、このことも高出力化に寄与している。   According to the invention described in Means 2, since the electrode group is formed by stacking the belt-like positive electrode, the belt-like separator, and the belt-like negative electrode in a flat roll shape or folding in a bellows shape, the positive electrode, the separator, and The formation process can be simplified as compared with the case where the electrode group is formed by stacking the negative electrodes one by one. Moreover, the negative electrode which comprises an electrode group leaves the negative electrode located between the flat parts of a positive electrode, and positive / negative electrodes other than a flat part are previously removed from on the electrical power collector. Even in this configuration, since the negative electrode area is larger than the positive electrode area and the outer periphery of the negative electrode is outside the outer periphery of the positive electrode, current concentration is unlikely to occur in each negative electrode, which hinders high output. It is possible to avoid the deposition of lithium metal which is the cause. In addition, the external electrodes can be easily connected to the positive electrode normal portion and the negative electrode normal portion constituting the electrode group. Furthermore, since the electrode group has a structure in which positive electrodes and negative electrodes are alternately stacked via separators, a capacitor excellent in rapid charge / discharge can be realized. Also, unlike the conventional cylindrical roll shape, the electrode group has a flat roll shape or a bellows shape, so that it can be pressurized in the thickness direction of the electrode group, which also contributes to higher output. Yes.

手段3に記載の発明は、手段1または2において、前記正極集電体及び前記負極集電体のうち少なくとも前記負極集電体が多孔質体であることをその要旨とする。   The gist of the invention described in means 3 is that, in means 1 or 2, at least the negative electrode current collector of the positive electrode current collector and the negative electrode current collector is a porous body.

手段3に記載の発明によると、負極集電体が多孔質体であるので、負極電極へのリチウムイオンのプレドープを効率よく行うことができる。また、負極集電体に加えて正極集電体も多孔質体とすると、プレドープ用のリチウム金属の配置の自由度が増すため、リチウムイオンのプレドープを効率よく行うことができる。   According to the invention described in the means 3, since the negative electrode current collector is a porous body, the negative electrode can be pre-doped with lithium ions efficiently. Further, when the positive electrode current collector is made porous in addition to the negative electrode current collector, the degree of freedom of arrangement of the pre-doping lithium metal is increased, so that lithium ions can be pre-doped efficiently.

手段4に記載の発明は、手段1乃至3のいずれかにおいて、前記正極及び前記セパレータが、前記電極群における層状部分を除く箇所において部分的に切断されていることをその要旨とする。   The gist of the invention described in Means 4 is that, in any one of Means 1 to 3, the positive electrode and the separator are partially cut at a location excluding the layered portion in the electrode group.

手段4に記載の発明によると、電極群を部分的に切断することにより、切断箇所を通してリチウムイオンのプレドープを効率よく行うことが可能となる。   According to the invention described in the means 4, it is possible to efficiently dope lithium ions through the cut portion by partially cutting the electrode group.

以上詳述したように、請求項1〜4に記載の発明によると、正極、負極及びセパレータからなる電極群を短時間で効率よく製造でき、しかも高出力化の達成に好適な構造を有するリチウムイオンキャパシタを提供することができる。   As described above in detail, according to the invention described in claims 1 to 4, lithium having an electrode group composed of a positive electrode, a negative electrode, and a separator can be efficiently produced in a short time, and has a structure suitable for achieving high output. An ion capacitor can be provided.

第1の実施の形態のリチウムイオンキャパシタを示す側面図。The side view which shows the lithium ion capacitor of 1st Embodiment. 第1の実施の形態のリチウムイオンキャパシタを示す平面図。The top view which shows the lithium ion capacitor of 1st Embodiment. 第1の実施の形態の電極群を示す断面図。Sectional drawing which shows the electrode group of 1st Embodiment. 図3の電極群におけるA−A線での断面図。Sectional drawing in the AA in the electrode group of FIG. 正極、負極及びセパレータを示す平面図。The top view which shows a positive electrode, a negative electrode, and a separator. 正極、負極及びセパレータを示す斜視図。The perspective view which shows a positive electrode, a negative electrode, and a separator. (a)〜(c)は第1の実施の形態の電極群の製造方法を示す説明図。(A)-(c) is explanatory drawing which shows the manufacturing method of the electrode group of 1st Embodiment. 第2の実施の形態の電極群を示す断面図。Sectional drawing which shows the electrode group of 2nd Embodiment. (a)〜(c)は第2の実施の形態の電極群の製造方法を示す説明図。(A)-(c) is explanatory drawing which shows the manufacturing method of the electrode group of 2nd Embodiment. 別の実施の形態の正極、負極及びセパレータを示す斜視図。The perspective view which shows the positive electrode of another embodiment, a negative electrode, and a separator. 別の実施の形態の正極、負極及びセパレータを示す斜視図。The perspective view which shows the positive electrode of another embodiment, a negative electrode, and a separator. 別の実施の形態の正極、負極及びセパレータを示す斜視図。The perspective view which shows the positive electrode of another embodiment, a negative electrode, and a separator. 別の実施の形態の正極、負極及びセパレータを示す斜視図。The perspective view which shows the positive electrode of another embodiment, a negative electrode, and a separator. 別の実施の形態の電極群を示す断面図。Sectional drawing which shows the electrode group of another embodiment. 従来の正極、負極及びセパレータを示す平面図。The top view which shows the conventional positive electrode, the negative electrode, and a separator. 従来の電極群を示す平面図。The top view which shows the conventional electrode group.

[第1の実施の形態] [First Embodiment]

以下、本発明をリチウムプレドープ型リチウムイオンキャパシタに具体化した第1の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。図1は本実施の形態におけるリチウムイオンキャパシタ10を示す側面図であり、図2はそのリチウムイオンキャパシタ10の平面図である。また、図3は、上記リチウムイオンキャパシタ10を構成する電極群11を示す断面図であり、図4は、図3の電極群11におけるA−A線での断面図である。さらに、図5は、電極群11を構成する正極21、負極31及びセパレータ41を示す平面図である。   Hereinafter, a first embodiment in which the present invention is embodied in a lithium pre-doped lithium ion capacitor will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view showing a lithium ion capacitor 10 according to the present embodiment, and FIG. 2 is a plan view of the lithium ion capacitor 10. 3 is a sectional view showing the electrode group 11 constituting the lithium ion capacitor 10, and FIG. 4 is a sectional view taken along the line AA in the electrode group 11 of FIG. FIG. 5 is a plan view showing the positive electrode 21, the negative electrode 31, and the separator 41 that constitute the electrode group 11.

図1〜図5に示されるように、本実施の形態のリチウムイオンキャパシタ10は、正極21と負極31とそれら正極21及び負極31の間に介在されるセパレータ41とからなる電極群11を備える。本実施の形態の電極群11は、帯状の正極21及び帯状のセパレータ41を重ね合わせて扁平ロール状に捲回するとともに、捲回した状態の正極21の平旦部間にセパレータ41を介して平板状の負極31を挟み込んだ構造を有する。そして、その電極群11が電解質とともに容器51(収容体)内に密閉収納されている。   As shown in FIGS. 1 to 5, the lithium ion capacitor 10 of the present embodiment includes an electrode group 11 including a positive electrode 21, a negative electrode 31, and a separator 41 interposed between the positive electrode 21 and the negative electrode 31. . In the electrode group 11 of the present embodiment, the belt-like positive electrode 21 and the belt-like separator 41 are overlapped and wound into a flat roll shape, and a flat plate is interposed between the flat portions of the wound positive electrode 21 via the separator 41. The negative electrode 31 is sandwiched. The electrode group 11 is hermetically housed in the container 51 (housing body) together with the electrolyte.

帯状の正極21は、炭素材料からなる正極電極22を正極集電体23上に形成した構造を有している(図5参照)。本実施の形態では、帯状の正極集電体23上において、一方の端部を長手方向に沿ってライン状に残した状態で平面状に正極電極22が塗工されている。   The belt-like positive electrode 21 has a structure in which a positive electrode 22 made of a carbon material is formed on a positive electrode current collector 23 (see FIG. 5). In the present embodiment, the positive electrode 22 is coated on the belt-like positive electrode current collector 23 in a planar shape with one end portion left in a line shape along the longitudinal direction.

正極電極22を形成する炭素材料の例としては、適度な粉砕処理が施された各種の天然黒鉛、合成黒鉛、膨張黒鉛等の黒鉛材料、炭素化処理されたメソカーボンマイクロビーズ、メソフェーズピッチ系炭素繊維、気相成長炭素繊維、熱分解炭素、石油コークス、ピッチコークス及びニードルコークス等の炭素材料に黒鉛化処理を施した合成黒鉛材料、またはこれらの混合物等が挙げられる。これらの炭素材料は、必要に応じて導電剤及びバインダとともに混練され、成形される。   Examples of the carbon material forming the positive electrode 22 include graphite materials such as various natural graphites, synthetic graphites, and expanded graphites that have been appropriately pulverized, carbonized mesocarbon microbeads, and mesophase pitch carbon. Examples thereof include synthetic graphite materials obtained by graphitizing carbon materials such as fibers, vapor-grown carbon fibers, pyrolytic carbon, petroleum coke, pitch coke, and needle coke, or a mixture thereof. These carbon materials are kneaded and molded together with a conductive agent and a binder as necessary.

上記導電剤としては各種黒鉛材料やカーボンブラックが挙げられるが、なかでも導電性カーボンブラック類を使用することが好ましい。その具体例としては、チャンネルブラック、オイルファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等があるが、液体保持力に優れかつ電気抵抗が低いという点でアセチレンブラックを選択することが特に好ましい。   Examples of the conductive agent include various graphite materials and carbon black. Among them, it is preferable to use conductive carbon blacks. Specific examples include channel black, oil furnace black, lamp black, thermal black, acetylene black, ketjen black, etc., but it is possible to select acetylene black in terms of excellent liquid retention and low electrical resistance. Particularly preferred.

上記バインダとしては、有機電解質に対して不溶のものであればよく、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニル(PVF)等のフッ素系樹脂、カルボキシメチルセルロースのアルカリ金属塩またはアンモニウム塩、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアクリル酸及びポリアクリル酸ソーダ等の有機高分子化合物が好適である。   The binder is not particularly limited as long as it is insoluble in the organic electrolyte. For example, a fluorine-based resin such as polyvinylidene fluoride (PVdF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinyl fluoride (PVF), or carboxymethylcellulose. Organic polymer compounds such as alkali metal salts or ammonium salts, polyimide resins, polyamide resins, polyacrylic acid and sodium polyacrylate are suitable.

上記正極集電体23は、正極電極22を支持しつつ集電を行うための部材であって、例えばアルミニウム、ステンレス等のような導電性金属箔あるいは導電性金属板の使用が好適である。ステンレスは、リチウムと合金化せず、かつ、電気化学的酸化が起こりにくいという点で、好適な材料であるといえる。   The positive electrode current collector 23 is a member for collecting current while supporting the positive electrode 22. For example, a conductive metal foil such as aluminum or stainless steel or a conductive metal plate is preferably used. Stainless steel is a suitable material in that it is not alloyed with lithium and is less susceptible to electrochemical oxidation.

扁平ロール状に捲回した電極群11において、正極集電体23における一方の端部(正極電極22が塗工されていない端部)がセパレータ41の捲回部分から突出している。この正極集電体23の一方の端部に、導電性金属材料からなる正極用外部端子25が溶接により接合される。   In the electrode group 11 wound in a flat roll shape, one end portion (the end portion where the positive electrode 22 is not coated) of the positive electrode current collector 23 protrudes from the wound portion of the separator 41. A positive electrode external terminal 25 made of a conductive metal material is joined to one end of the positive electrode current collector 23 by welding.

負極31は、リチウムイオンの吸蔵及び放出が可能な材料からなる負極電極32を負極集電体33上に形成した構造を有している。本実施の形態では、平板状の負極集電体33上において、一方の端部を残した状態で平面状に負極電極32が塗工されている。なお、リチウムイオンを供給する金属としては、リチウム金属単体のみを指すばかりでなく、リチウム−アルミニウム合金のように、少なくともリチウムを含有し、リチウムイオンを供給することができる物質全てを広く指している。   The negative electrode 31 has a structure in which a negative electrode 32 made of a material capable of inserting and extracting lithium ions is formed on a negative electrode current collector 33. In the present embodiment, the negative electrode 32 is coated on the flat negative electrode current collector 33 in a planar shape with one end left. In addition, as a metal which supplies lithium ion, not only a lithium metal single-piece | unit is pointed out, but the substance which contains lithium at least and can supply lithium ion like a lithium-aluminum alloy is widely pointed out. .

負極電極32の形成材料の具体例としては、リチウム金属、リチウム−アルミニウム合金、黒鉛材料、易黒鉛化性炭素材料、難黒鉛化性炭素材料、五酸化ニオブ(Nb)、チタン酸リチウム(LiTi12)、一酸化珪素(SiO)、一酸化錫(SnO)、錫とリチウムとの複合酸化物(LiSnO)、リチウム・リン・ホウ素の複合酸化物(例えばLiP0.40.62.9)、等がある。これらのなかでも、黒鉛材料、易黒鉛化性炭素材料、難黒鉛化性炭素材料等の炭素材料は、可逆性が高い等の性質を有するため、負極材料として好適である。 Specific examples of the material for forming the negative electrode 32 include lithium metal, lithium-aluminum alloy, graphite material, graphitizable carbon material, non-graphitizable carbon material, niobium pentoxide (Nb 2 O 5 ), lithium titanate. (Li 4 Ti 5 O 12 ), silicon monoxide (SiO), tin monoxide (SnO), composite oxide of tin and lithium (Li 2 SnO 3 ), composite oxide of lithium, phosphorus and boron (for example, LiP 0.4 B 0.6 O 2.9 ), etc. Among these, carbon materials such as graphite materials, graphitizable carbon materials, and non-graphitizable carbon materials are suitable as negative electrode materials because they have properties such as high reversibility.

負極電極32を形成する炭素材料の例としては、適度な粉砕処理が施された各種の天然黒鉛、合成黒鉛、膨張黒鉛等の黒鉛材料、炭素化処理されたメソカーボンマイクロビーズ、メソフェーズピッチ系炭素繊維、気相成長炭素繊維、熱分解炭素、石油コークス、ピッチコークス及びニードルコークス等の炭素材料、またはこれらの混合物等がある。ここに列挙した負極電極32用の炭素材料は、必要に応じて導電剤及びバインダとともに混練され、成形される。なお、導電剤及びバインダとしては、正極電極22の説明の際に例示した材料をそのまま使用することができる。   Examples of the carbon material that forms the negative electrode 32 include various natural graphites that have been appropriately pulverized, graphite materials such as synthetic graphite, expanded graphite, mesocarbon microbeads that have been carbonized, and mesophase pitch-based carbon. Examples thereof include carbon materials such as fibers, vapor-grown carbon fibers, pyrolytic carbon, petroleum coke, pitch coke, and needle coke, or a mixture thereof. The carbon materials for the negative electrode 32 listed here are kneaded and molded together with a conductive agent and a binder as necessary. As the conductive agent and the binder, the materials exemplified in the description of the positive electrode 22 can be used as they are.

負極集電体33は負極電極32を支持しつつ集電を行うための部材であって、例えば銅、ニッケル、ステンレス等のような導電性金属箔あるいは導電性金属板の使用が好適である。また、負極集電体33として多孔質体を用いると、リチウムイオンのプレドープの効率を高めることが可能となる。   The negative electrode current collector 33 is a member for collecting current while supporting the negative electrode 32. For example, a conductive metal foil such as copper, nickel, stainless steel, or a conductive metal plate is preferably used. In addition, when a porous body is used as the negative electrode current collector 33, it is possible to increase the efficiency of lithium ion pre-doping.

扁平ロール状に捲回した電極群11において、負極集電体33における一方の端部(負極電極32が塗工されていない端部)がセパレータ41の捲回部分から突出している。この負極集電体33の一方の端部に、導電性金属材料からなる負極用外部端子35が溶接により接合される。   In the electrode group 11 wound in a flat roll shape, one end portion (an end portion where the negative electrode 32 is not coated) of the negative electrode current collector 33 protrudes from the wound portion of the separator 41. A negative electrode external terminal 35 made of a conductive metal material is joined to one end of the negative electrode current collector 33 by welding.

また、電極群11の所定部位(例えば、外部端子側の上下の各部位)には、リチウム貼付部(図示略)が設けられており、そのリチウム貼付部にはプレドープ用のリチウム金属箔(図示略)が貼付される。なお、このリチウム金属箔は、プレドープが完了すると溶解して消失する。   In addition, a lithium application part (not shown) is provided in a predetermined part (for example, upper and lower parts on the external terminal side) of the electrode group 11, and a lithium metal foil (not shown) for pre-doping is provided on the lithium application part. (Omitted) is affixed. The lithium metal foil dissolves and disappears when the pre-doping is completed.

本実施の形態の電極群11において、正極21の平旦部の面積は、電極群11の厚さ方向から見て(即ち平面視で)負極31の面積よりも大きくなっている。このような大きさにする理由は、電流集中によるリチウム金属の析出を避けるためである。   In the electrode group 11 of the present embodiment, the area of the flat portion of the positive electrode 21 is larger than the area of the negative electrode 31 when viewed from the thickness direction of the electrode group 11 (that is, in plan view). The reason for such a size is to avoid precipitation of lithium metal due to current concentration.

負極31及び正極21の間に介在されるセパレータ41は、有機電解質や電極活物質等に対して耐久性があり、連通気孔を有する非導電性の多孔体等からなる。通常、ガラス繊維、ポリエチレン、ポリプロピレン等からなる布、不織布あるいは多孔体が用いられる。セパレータ41の厚さは、キャパシタの内部抵抗を小さくするために薄いほうが好ましいが、有機電解質の保持量、流通性、強度等を勘案して適宜設定することができる。   The separator 41 interposed between the negative electrode 31 and the positive electrode 21 is durable to an organic electrolyte, an electrode active material, and the like, and is made of a non-conductive porous body having continuous air holes. Usually, a cloth, a nonwoven fabric or a porous body made of glass fiber, polyethylene, polypropylene or the like is used. The thickness of the separator 41 is preferably thin in order to reduce the internal resistance of the capacitor, but can be appropriately set in consideration of the amount of organic electrolyte retained, flowability, strength, and the like.

かかるセパレータ41には通常液状の有機電解質が含浸されているが、漏液を防止するためにゲル状または固体状にした有機電解質を用いることもできる。ここで前記有機電解質は、ドーピングされうるリチウムイオンを生成しうる化合物を、非プロトン性有機溶媒に溶解させてなるものである。上記化合物としては有機リチウム塩を挙げることができ、その好適例としては、LiPFと表記されるリチウムヘキサフルオロフォスフェート、LiN(CFSOと表記されるリチウムビス(トリフルオロメタンスルホン)イミド、LiN(CSOと表記されるリチウムビス(ペンタフルオロエタンスルホン)イミド等がある。また、上記非プロトン性有機溶媒の好適例としては、例えば、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ブチレンカーボネート(BC)、γ−ブチロラクトン(GBL)、ビニレンカーボネート(VC)、アセトニトリル(AN)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、メチルプロピルカーボネート(MPC)及びこれらの誘導体、あるいはそれらの混合溶媒等がある。 The separator 41 is usually impregnated with a liquid organic electrolyte, but a gel or solid organic electrolyte may be used to prevent leakage. Here, the organic electrolyte is obtained by dissolving a compound capable of generating a doped lithium ion in an aprotic organic solvent. Examples of the compound include organic lithium salts. Preferred examples thereof include lithium hexafluorophosphate represented as LiPF 6 and lithium bis (trifluoromethanesulfone) represented as LiN (CF 3 SO 2 ) 2. Examples include imide and lithium bis (pentafluoroethanesulfone) imide represented by LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 . Moreover, as a suitable example of the said aprotic organic solvent, propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), butylene carbonate (BC), (gamma) -butyrolactone (GBL), vinylene carbonate (VC), acetonitrile (AN), for example ), Dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC), methyl propyl carbonate (MPC) and derivatives thereof, or a mixed solvent thereof.

リチウムイオンキャパシタ10の容器51は、アルミ箔を樹脂フィルムにラミネートしてなるアルミニウム・ラミネートフィルムを用いて矩形袋状に加工したソフト容器である。その開口部は、熱融着によって封止されている。熱融着による封止は、融着部に正極用外部端子25及び負極用外部端子35を挟み込んだ状態で行われる。   The container 51 of the lithium ion capacitor 10 is a soft container processed into a rectangular bag shape using an aluminum laminate film obtained by laminating an aluminum foil on a resin film. The opening is sealed by heat sealing. Sealing by thermal fusion is performed in a state where the positive electrode external terminal 25 and the negative electrode external terminal 35 are sandwiched between the fusion portions.

このようにして容器51内に電極群11を収容した場合、容器51における一方の端部(図1では右側の端部)から正極用外部端子25が引き出され、他方の端部(図1では左側の端部)から負極用外部端子35が引き出される。なお、アルミ箔以外の他の金属箔からなる金属ラミネートフィルム材を用いて、容器51を形成してもよい。   When the electrode group 11 is housed in the container 51 in this way, the positive electrode external terminal 25 is drawn out from one end (the right end in FIG. 1) of the container 51 and the other end (in FIG. 1). The negative external terminal 35 is pulled out from the left end). In addition, you may form the container 51 using the metal laminate film material which consists of metal foil other than aluminum foil.

次に、上述したリチウムイオンキャパシタ10の製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the above-described lithium ion capacitor 10 will be described.

先ず、帯状の正極21、帯状のセパレータ41及び曲がりのない平板状かつ複数枚の負極31を準備する(図5参照)。   First, a belt-like positive electrode 21, a belt-like separator 41, and a flat plate-like negative electrode 31 without bending are prepared (see FIG. 5).

正極21の作製は下記の手順で行う。まず、炭素材料、導電剤及びバインダを含む混合スラリーを用意し、これを正極集電体23である厚さ20μmのアルミニウム箔に塗布して、正極電極22を形成する。正極電極22の乾燥及びプレスを行った後、金型で所定サイズに裁断して、帯状の正極21とする。負極31の作製は下記の手順で行う。まず、炭素材料及びバインダを含む混合スラリーを用意し、これを負極集電体33である厚さ12μmの銅箔に塗布して、負極電極32を形成する。負極電極32の乾燥及びプレスを行った後、金型で所定サイズに裁断して、平板状の負極31とする。さらに、セパレータ原紙を切断することで帯状のセパレータ41とする。   The positive electrode 21 is produced by the following procedure. First, a mixed slurry containing a carbon material, a conductive agent and a binder is prepared, and this is applied to an aluminum foil having a thickness of 20 μm which is the positive electrode current collector 23 to form the positive electrode 22. After drying and pressing the positive electrode 22, the positive electrode 22 is cut into a predetermined size with a mold to obtain a belt-like positive electrode 21. The negative electrode 31 is produced by the following procedure. First, a mixed slurry containing a carbon material and a binder is prepared, and this is applied to a copper foil having a thickness of 12 μm, which is the negative electrode current collector 33, thereby forming the negative electrode 32. After the negative electrode 32 is dried and pressed, it is cut into a predetermined size with a mold to form a flat negative electrode 31. Further, the separator base paper is cut to obtain a strip-shaped separator 41.

そして、図6に示されるように、正極21の表裏にセパレータ41を配置してそれら正極21とセパレータ41とを重ね合わせた後、所定の面積を平らにして扁平ロール状に捲回する。このとき、図7に示されるように、正極21の平旦部間にセパレータ41を介して負極31を挟み込みながら正極21及びセパレータ41を順次巻いていく。これを繰り返すことにより、図3及び図4に示されるような扁平ロール状の電極群11が作製される。なお、本実施形態のような扁平ロール状の電極群11であると、一対の扁平面に対して垂直な方向(即ち電極群厚さ方向)に押圧力を加えることが可能な構造となるため、従来の円筒ロール状の電極群とは異なり高出力化を達成しやすくなる。   Then, as shown in FIG. 6, separators 41 are arranged on the front and back of the positive electrode 21, the positive electrode 21 and the separator 41 are overlapped, and then a predetermined area is flattened and wound into a flat roll shape. At this time, as shown in FIG. 7, the positive electrode 21 and the separator 41 are sequentially wound while the negative electrode 31 is sandwiched between the flat portions of the positive electrode 21 via the separator 41. By repeating this, a flat roll electrode group 11 as shown in FIGS. 3 and 4 is produced. Note that the flat roll-shaped electrode group 11 as in the present embodiment has a structure in which a pressing force can be applied in a direction perpendicular to the pair of flat surfaces (that is, the electrode group thickness direction). Unlike the conventional cylindrical roll electrode group, it is easy to achieve high output.

この後、正極集電体23の端部に正極用外部端子25を超音波溶接し、かつ、負極集電体33の端部に負極用外部端子35を超音波溶接する。次に、容器51の中に端子付きの電極群11を収容して開口部を閉じる。またこのとき、電極群11の上下にリチウム金属を配置して容器51内に収納する。この後、真空引きを行いつつ有機電解質を注入し、容器51内の収容空間を有機電解質で確実に満たすようにする。さらに、容器51を密閉して所定時間保持し、リチウムイオンのプレドープを進行させる。以上の結果、図1に示すリチウムイオンキャパシタ10が完成する。   Thereafter, the positive electrode external terminal 25 is ultrasonically welded to the end of the positive electrode current collector 23, and the negative electrode external terminal 35 is ultrasonically welded to the end of the negative electrode current collector 33. Next, the electrode group 11 with a terminal is accommodated in the container 51, and an opening part is closed. At this time, lithium metal is disposed above and below the electrode group 11 and stored in the container 51. Thereafter, the organic electrolyte is injected while evacuating, so that the accommodating space in the container 51 is surely filled with the organic electrolyte. Further, the container 51 is sealed and held for a predetermined time to advance lithium ion pre-doping. As a result, the lithium ion capacitor 10 shown in FIG. 1 is completed.

従って、本実施の形態によれば以下の効果を得ることができる。   Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.

(1)本実施の形態のリチウムイオンキャパシタ10では、帯状の正極21及び帯状のセパレータ41を重ね合わせて扁平ロール状に捲回するとともに、捲回しまた状態の正極21の平旦部間にセパレータ41を介して負極31を挟み込むことで電極群11が形成されている。このようにすると、正極61やセパレータ63を一枚一枚重ね合わせて電極群65(図16参照)を形成する従来のキャパシタと比較して、形成工程を簡素化することができる。また、電極群11には、平板状の複数の負極31が挟み込まれているので、扁平ロール状に捲回する際に、負極の折れ曲がりを防ぐことができる。従って、各負極31は均一な厚さを有するため、電流集中が起こり難く、高出力化を阻害する一原因であるリチウム金属の析出を避けることができる。また、電極群11を構成する正極21の平旦部及び平板状の負極31に対して外部電極25,35を容易に接続することができる。さらに、電極群11は、正極21と負極31とがセパレータ41を介して交互に積層された構造となるため、急速充放電に優れたリチウムイオンキャパシタ10を実現することができる。   (1) In the lithium ion capacitor 10 of the present embodiment, the strip-shaped positive electrode 21 and the strip-shaped separator 41 are overlapped and wound into a flat roll shape, and the separator 41 is sandwiched between the flat portions of the wound positive electrode 21. The electrode group 11 is formed by sandwiching the negative electrode 31 through the electrode. In this way, the formation process can be simplified as compared with a conventional capacitor in which the positive electrode 61 and the separator 63 are overlapped one by one to form the electrode group 65 (see FIG. 16). In addition, since a plurality of flat negative electrodes 31 are sandwiched between the electrode groups 11, bending of the negative electrode can be prevented when winding in a flat roll shape. Therefore, since each negative electrode 31 has a uniform thickness, current concentration is unlikely to occur, and precipitation of lithium metal, which is a cause of hindering high output, can be avoided. Further, the external electrodes 25 and 35 can be easily connected to the flat portion of the positive electrode 21 and the flat negative electrode 31 constituting the electrode group 11. Furthermore, since the electrode group 11 has a structure in which the positive electrodes 21 and the negative electrodes 31 are alternately stacked via the separators 41, the lithium ion capacitor 10 excellent in rapid charge / discharge can be realized.

以上のように、本実施形態によれば、電極群11を短時間で効率よく製造でき、しかも高出力化の達成に好適な構造を有するリチウムイオンキャパシタ10を提供することができる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide the lithium ion capacitor 10 having the structure suitable for achieving the high output while the electrode group 11 can be efficiently manufactured in a short time.

(2)本実施の形態の電極群11では、正極21の平坦部の面積が負極31の面積よりも大きいので、電流集中が回避され、リチウム金属の析出を確実に防止することができる。   (2) In the electrode group 11 of the present embodiment, since the area of the flat portion of the positive electrode 21 is larger than the area of the negative electrode 31, current concentration is avoided and lithium metal deposition can be reliably prevented.

(3)本実施の形態の電極群11において、負極31を構成する負極集電体33を多孔質体にて形成することにより、負極電極32へのリチウムイオンのプレドープを効率よく行うことができる。
[第2の実施の形態]
(3) In the electrode group 11 of the present embodiment, the negative electrode current collector 33 constituting the negative electrode 31 is formed of a porous material, whereby the negative electrode 32 can be efficiently pre-doped with lithium ions. .
[Second Embodiment]

次に、本発明を具体化した第2の実施の形態を図8及び図9に基づき説明する。本実施の形態では、電極群11Aの形成方法が上記第1の実施の形態と異なり、それ以外は、第1の実施の形態のリチウムイオンキャパシタ10と同じである。   Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, the method of forming the electrode group 11A is different from that of the first embodiment, and other than that is the same as the lithium ion capacitor 10 of the first embodiment.

具体的には、図8に示されるように、本実施の形態の電極群11Aは、帯状の正極21及び帯状のセパレータ41を重ね合わせて蛇腹状(言い換えるとジグザグ状)に折り畳むとともに、折り畳んだ状態の正極21の平旦部間にセパレータ41を介して負極31を挟み込んだ構造を有している。   Specifically, as shown in FIG. 8, the electrode group 11 </ b> A of the present embodiment is folded in a bellows shape (in other words, a zigzag shape) by overlapping the belt-like positive electrode 21 and the belt-like separator 41. The negative electrode 31 is sandwiched between the flat portions of the positive electrode 21 in a state via a separator 41.

本実施の形態の電極群11Aを形成する場合も、上記第1の実施の形態と同様に、帯状の正極21、帯状のセパレータ41及び曲がりのない平板状かつ複数枚の負極31を使用する(図5参照)。そして、図9に示されるように、正極21の表裏にセパレータ41を配置してそれら正極21とセパレータ41とを重ね合わせた後、所定の面積を平らにして蛇腹状に折り畳む。このとき、正極21の平旦部間にセパレータ41を介して負極31を挟み込みながら正極21及びセパレータ41を折り畳む。これを繰り返すことで図8に示されるような電極群11Aが作製される。   Also in the case of forming the electrode group 11A of the present embodiment, as in the first embodiment, the strip-like positive electrode 21, the strip-like separator 41, and the flat and plural negative electrodes 31 without bending are used ( (See FIG. 5). Then, as shown in FIG. 9, separators 41 are arranged on the front and back sides of the positive electrode 21, the positive electrode 21 and the separator 41 are overlapped, and then a predetermined area is flattened and folded into a bellows shape. At this time, the positive electrode 21 and the separator 41 are folded while the negative electrode 31 is sandwiched between the flat portions of the positive electrode 21 via the separator 41. By repeating this, an electrode group 11A as shown in FIG. 8 is produced.

本実施の形態のように電極群11Aを形成した場合でも、従来技術のように正極61やセパレータ63を一枚一枚重ね合わせる必要がないため、形成工程を簡素化することができる。また、電極群11Aには、平板状の複数の負極31が挟み込まれているので、蛇腹状に折り畳む際に、負極の折れ曲がりを防ぐことができる。従って、各負極31は均一な厚さを有するため、高出力化を阻害する一原因である電流集中が起こり難く、リチウム金属の析出を避けることができる。   Even when the electrode group 11A is formed as in the present embodiment, it is not necessary to superimpose the positive electrodes 61 and the separators 63 one by one as in the prior art, so that the formation process can be simplified. Further, since a plurality of flat negative electrodes 31 are sandwiched in the electrode group 11A, it is possible to prevent the negative electrodes from being bent when folded in a bellows shape. Therefore, since each negative electrode 31 has a uniform thickness, current concentration, which is one cause of hindering high output, hardly occurs, and precipitation of lithium metal can be avoided.

なお、本発明の各実施の形態は以下のように変更してもよい。   In addition, you may change each embodiment of this invention as follows.

・上記各実施の形態では、帯状の正極21は、正極集電体23上において平面状に正極電極22が塗工されるものであったが、これに限定されるものではない。正極21において負極31と対向しない部分は不要であるため、例えば、図10に示されるように、負極31と対向する位置にある正極電極22を残す一方で他の部位の正極電極22をあらかじめ正極集電体23上から除去した正極21aを用いてもよい。なおこの場合、正極集電体23上に残される島状の正極電極22は、正極21の平旦部に対応する部位であってその面積が負極31よりも大きくなるよう形成されている。そして、正極21aの表裏にセパレータ41を配置してそれら正極21aとセパレータ41とを重ね合わせる。その後、正極21a及びセパレータ41を扁平ロール状に捲回しまたは蛇腹状に折り畳むとともに、捲回しまたは折り畳んだ状態の正極21aの平旦部間にセパレータ41を介して負極31を挟み込むことで電極群11,11Aを作製する。このように構成しても、正極21aを1枚1枚重ね合わせる必要がない。また、正極21aにおいて、正極電極22が除去された部分は、正極電極22が残されている部分と比較して容易に折り曲げることができる。このため、電極群11,11Aを短時間で作製することができる。   In each of the embodiments described above, the belt-like positive electrode 21 is formed by applying the positive electrode 22 in a planar shape on the positive electrode current collector 23, but is not limited thereto. Since the part which does not oppose the negative electrode 31 in the positive electrode 21 is unnecessary, for example, as shown in FIG. 10, while leaving the positive electrode 22 in a position facing the negative electrode 31, the positive electrode 22 in another part is previously connected to the positive electrode. The positive electrode 21a removed from the current collector 23 may be used. In this case, the island-like positive electrode 22 left on the positive electrode current collector 23 is a portion corresponding to the normal portion of the positive electrode 21 and has a larger area than the negative electrode 31. And the separator 41 is arrange | positioned on the front and back of the positive electrode 21a, and these positive electrodes 21a and the separator 41 are piled up. Thereafter, the positive electrode 21a and the separator 41 are wound in a flat roll shape or folded in a bellows shape, and the negative electrode 31 is sandwiched between the flat portions of the positive electrode 21a in a wound or folded state through the separator 41, 11A is produced. Even if comprised in this way, it is not necessary to pile up the positive electrode 21a one by one. Further, in the positive electrode 21a, the portion where the positive electrode 22 is removed can be easily bent as compared with the portion where the positive electrode 22 is left. For this reason, the electrode groups 11 and 11A can be produced in a short time.

・上記各実施の形態では、平板状の負極31を複数枚使用して電極群11,11Aを構成していたが、これに限定されるものではなく、例えば、図11に示されるように帯状の負極31aを使用して電極群11,11Aを構成してもよい。この負極31aでは、正極21の平旦部と対向する位置にある負極電極32を残す一方で他の部位の負極電極32をあらかじめ負極集電体33上から除去している。なおこの場合、負極集電体33上に残される島状の負極電極32は、その面積が正極21の平旦部よりも小さくなるよう形成されている。そして、帯状の正極21、帯状のセパレータ41及び帯状の負極31aを重ね合わせて扁平ロール状に捲回しまたは蛇腹状に折り畳むことで電極群11,11Aを作製する。このように構成すると、負極31aを1枚1枚重ね合わせる必要がない。また、負極31aにおいて、負極電極32が除去された部分は、負極電極32が残されている部分と比較して容易に折り曲げることができる。このため、電極群11,11Aを短時間で作製することができる。   In each of the above-described embodiments, the electrode groups 11 and 11A are configured by using a plurality of plate-like negative electrodes 31. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. The negative electrode 31a may be used to form the electrode groups 11 and 11A. In this negative electrode 31 a, the negative electrode 32 at the position opposite to the normal part of the positive electrode 21 is left, while the negative electrode 32 in other parts is previously removed from the negative electrode current collector 33. In this case, the island-shaped negative electrode 32 remaining on the negative electrode current collector 33 is formed so that the area thereof is smaller than the normal portion of the positive electrode 21. And the electrode groups 11 and 11A are produced by superimposing the strip | belt-shaped positive electrode 21, the strip | belt-shaped separator 41, and the strip | belt-shaped negative electrode 31a, winding in a flat roll shape, or folding in a bellows shape. With this configuration, it is not necessary to superimpose the negative electrodes 31a one by one. Further, in the negative electrode 31a, the portion where the negative electrode 32 is removed can be easily bent as compared with the portion where the negative electrode 32 is left. For this reason, the electrode groups 11 and 11A can be produced in a short time.

また、図12に示されるように、一部を切り欠いた帯状の負極31bを用いて電極群11,11Aを形成してもよい。図12の負極31bは、正極21の平旦部と対向しない部位であって折曲部となる部位を切り欠くことで櫛歯状に形成されている。さらに、図13に示されるように、負極31bと同様に、櫛歯状に切り欠いた正極21bを用いて電極群11,11Aを形成してもよい。このような正極21bや負極31bを用いると、各極を1枚1枚重ね合わせる必要がなく、さらに、正極21bや負極31bの折り曲げも容易に行うことができるため、電極群11,11Aを短時間で形成することができる。また、その電極群11,11Aを用いることにより、リチウムイオンキャパシタの軽量化を図ることができる。   Further, as shown in FIG. 12, the electrode groups 11 and 11A may be formed using a strip-shaped negative electrode 31b with a part cut away. The negative electrode 31b in FIG. 12 is formed in a comb-like shape by cutting out a portion that does not face the flat portion of the positive electrode 21 and that is a bent portion. Furthermore, as shown in FIG. 13, the electrode groups 11 and 11A may be formed using the positive electrode 21b cut out in a comb-like shape, similarly to the negative electrode 31b. When such a positive electrode 21b and a negative electrode 31b are used, it is not necessary to superimpose each electrode one by one, and the positive electrode 21b and the negative electrode 31b can be easily bent. Can be formed in time. Further, by using the electrode groups 11 and 11A, it is possible to reduce the weight of the lithium ion capacitor.

・上記第1の実施の形態のリチウムイオンキャパシタ10において、扁平ロール状に形成した電極群11の側面部は、正極21及び負極31が対向しない不要部分である。従って、図14に示されるように、電極群11の側面部(層状部分を除く箇所)を切断して除去してもよい。このように構成すれば、電極群11の側面部からリチウムイオンのプレドープを効率よく行うことができる。また、リチウムイオンキャパシタの軽量化も図ることができる。   -In the lithium ion capacitor 10 of the said 1st Embodiment, the side part of the electrode group 11 formed in flat roll shape is an unnecessary part which the positive electrode 21 and the negative electrode 31 do not oppose. Therefore, as shown in FIG. 14, the side surface portion (a portion excluding the layer portion) of the electrode group 11 may be cut and removed. If comprised in this way, lithium ion pre dope can be efficiently performed from the side part of the electrode group 11. FIG. Further, the weight of the lithium ion capacitor can be reduced.

・上記各実施の形態のリチウムイオンキャパシタ10では、正極用外部端子25及び負極用外部端子35が互いに反対方向に引き出されていたが、これに限定するものではなく、同一方向から正極用外部端子25及び負極用外部端子35を引き出す構成としてもよい。   In the lithium ion capacitor 10 of each of the above embodiments, the positive electrode external terminal 25 and the negative electrode external terminal 35 are drawn out in opposite directions, but the present invention is not limited to this, and the positive electrode external terminal from the same direction 25 and the negative electrode external terminal 35 may be drawn out.

・上記各実施の形態のリチウムイオンキャパシタ10において、電極群11,11Aを収納する容器51として、アルミニウム・ラミネートフィルムからなるソフト容器を用いたが、これに限定されるものではなく、アルミニウム等の金属材料からなるハード容器を用いてもよい。   -In the lithium ion capacitor 10 of each said embodiment, although the soft container which consists of an aluminum laminated film was used as the container 51 which accommodates the electrode groups 11 and 11A, it is not limited to this, Aluminum etc. A hard container made of a metal material may be used.

次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した各実施の形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。   Next, in addition to the technical ideas described in the claims, the technical ideas grasped by the respective embodiments described above are listed below.

(1)手段1において、前記電極群は、前記捲回しまたは折り畳んだ状態の前記正極において前記負極と対向する位置にある正極電極を残す一方で他の部位の正極電極をあらかじめ負極集電体上から除去した構造を有することを特徴とするリチウムイオンキャパシタ。   (1) In the means 1, in the electrode group, the positive electrode in the wound or folded state leaves the positive electrode in a position facing the negative electrode while the positive electrode in another part is previously placed on the negative electrode current collector. A lithium ion capacitor having a structure removed from the lithium ion capacitor.

(2)手段1乃至5のいずれかにおいて、前記正極用外部端子及び前記負極用外部端子が互いに反対方向に引き出されていることを特徴とするリチウムイオンキャパシタ。   (2) The lithium ion capacitor according to any one of means 1 to 5, wherein the positive electrode external terminal and the negative electrode external terminal are drawn out in opposite directions.

(3)収容体と、炭素材料からなる正極電極を正極集電体上に形成した構造の正極と、リチウムの吸蔵及び放出が可能な材料からなる負極電極を負極集電体上に形成した構造の負極と、前記正極及び前記負極の間に介在されたセパレータとを備え、前記正極、前記負極及び前記セパレータからなる電極群が電解質とともに前記収容体内に収容され、前記負極にあらかじめリチウムイオンがドープされ、前記正極集電体に接続された正極用外部端子及び前記負極集電体に接続された負極用外部端子がともに前記収容体から引き出されているリチウムイオンキャパシタの製造方法であって、帯状の正極、帯状のセパレータ及び曲がりのない平板状かつ複数枚の負極を使用し、前記帯状の正極及び前記帯状のセパレータを重ね合わせて扁平ロール状に捲回しまたは蛇腹状に折り畳むとともに、捲回しまたは折り畳んだ状態の前記正極の平旦部間に前記セパレータを介して前記負極を挟み込むことで前記電極群を形成することを特徴とするリチウムイオンキャパシタの製造方法。   (3) A structure in which a container, a positive electrode made of a carbon material is formed on a positive current collector, and a negative electrode made of a material capable of occluding and releasing lithium are formed on the negative current collector And a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, an electrode group including the positive electrode, the negative electrode, and the separator is accommodated in the container together with an electrolyte, and the negative electrode is previously doped with lithium ions A positive electrode external terminal connected to the positive electrode current collector and a negative electrode external terminal connected to the negative electrode current collector are both drawn out from the container, A positive electrode, a strip-shaped separator, and a flat and non-bent negative electrode, and a flat roll shape by overlapping the strip-shaped positive electrode and the strip-shaped separator. The lithium ion capacitor is produced by forming the electrode group by winding or folding in a bellows shape, and sandwiching the negative electrode through the separator between the flat portions of the positive electrode in a wound or folded state. Method.

10…リチウムイオンキャパシタ
11,11A…電極群
21,21a…正極
22…正極電極
23…正極集電体
25…正極用外部端子
31,31a…負極
32…負極電極
33…負極集電体
35…負極用外部端子
41…セパレータ
51…収容体としての容器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Lithium ion capacitor 11, 11A ... Electrode group 21, 21a ... Positive electrode 22 ... Positive electrode 23 ... Positive electrode collector 25 ... Positive electrode external terminal 31, 31a ... Negative electrode 32 ... Negative electrode 33 ... Negative electrode collector 35 ... Negative electrode External terminal 41 ... Separator 51 ... Container as container

Claims (4)

収容体と、炭素材料からなる正極電極を正極集電体上に形成した構造の正極と、リチウムの吸蔵及び放出が可能な材料からなる負極電極を負極集電体上に形成した構造の負極と、前記正極及び前記負極の間に介在されたセパレータとを備え、前記正極、前記負極及び前記セパレータからなる電極群が電解質とともに前記収容体内に収容され、前記負極にあらかじめリチウムイオンがドープされ、前記正極集電体に接続された正極用外部端子及び前記負極集電体に接続された負極用外部端子がともに前記収容体から引き出されているリチウムイオンキャパシタにおいて、
前記電極群が、帯状の正極、帯状のセパレータ及び曲がりのない平板状かつ複数枚の負極を使用し、前記帯状の正極及び前記帯状のセパレータを重ね合わせて扁平ロール状に捲回しまたは蛇腹状に折り畳むとともに、捲回しまたは折り畳んだ状態の前記正極の平旦部間に前記セパレータを介して前記負極を挟み込んだ構造を有する
ことを特徴とするリチウムイオンキャパシタ。
A positive electrode having a structure in which a positive electrode made of a carbon material is formed on a positive electrode current collector, and a negative electrode having a structure in which a negative electrode made of a material capable of inserting and extracting lithium is formed on the negative electrode current collector; A separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, an electrode group comprising the positive electrode, the negative electrode and the separator is housed in the housing together with an electrolyte, and the negative electrode is pre-doped with lithium ions, In the lithium ion capacitor in which both the external terminal for positive electrode connected to the positive electrode current collector and the external terminal for negative electrode connected to the negative electrode current collector are drawn from the container,
The electrode group uses a strip-shaped positive electrode, a strip-shaped separator, and a flat plate and a plurality of negative electrodes without bending, and the strip-shaped positive electrode and the strip-shaped separator are overlapped and wound into a flat roll shape or in a bellows shape. A lithium ion capacitor having a structure in which the negative electrode is sandwiched between the flat portions of the positive electrode in a folded state or a folded state, with the separator interposed therebetween.
収容体と、炭素材料からなる正極電極を正極集電体上に形成した構造の正極と、リチウムの吸蔵及び放出が可能な材料からなる負極電極を負極集電体上に形成した構造の負極と、前記正極及び前記負極の間に介在されたセパレータとを備え、前記正極、前記負極及び前記セパレータからなる電極群が電解質とともに前記収容体内に収容され、前記負極にあらかじめリチウムイオンがドープされ、前記正極集電体に接続された正極用外部端子及び前記負極集電体に接続された負極用外部端子が前記収容体から引き出されているリチウムイオンキャパシタにおいて、
前記電極群が、帯状の正極、帯状のセパレータ及び帯状の負極を重ね合わせて扁平ロール状に捲回しまたは蛇腹状に折り畳むとともに、捲回しまたは折り畳んだ状態の前記正極の平旦部間に位置する負極電極を残す一方で平坦部以外の正負極電極を予め各集電体上から除去し、且つ正極の電極面積を負極の電極面積より小さくし、正極の外周が負極の外周の内側にある構造を有する
ことを特徴とするリチウムイオンキャパシタ。
A positive electrode having a structure in which a positive electrode made of a carbon material is formed on a positive electrode current collector, and a negative electrode having a structure in which a negative electrode made of a material capable of inserting and extracting lithium is formed on the negative electrode current collector; A separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, an electrode group comprising the positive electrode, the negative electrode and the separator is housed in the housing together with an electrolyte, and the negative electrode is pre-doped with lithium ions, In the lithium ion capacitor in which the positive electrode external terminal connected to the positive electrode current collector and the negative electrode external terminal connected to the negative electrode current collector are drawn from the container,
The electrode group is a negative electrode positioned between the flat portions of the positive electrode in a wound or folded state while the electrode group is wound in a flat roll shape or folded in a bellows shape by overlapping a belt-like positive electrode, a belt-like separator and a belt-like negative electrode While leaving the electrode, remove the positive and negative electrodes other than the flat part from the current collector in advance, make the electrode area of the positive electrode smaller than the electrode area of the negative electrode, and the outer periphery of the positive electrode is inside the outer periphery of the negative electrode A lithium ion capacitor comprising:
前記正極集電体及び前記負極集電体のうち少なくとも前記負極集電体が多孔質体であることを特徴とする請求項1または2に記載のリチウムイオンキャパシタ。   3. The lithium ion capacitor according to claim 1, wherein at least the negative electrode current collector of the positive electrode current collector and the negative electrode current collector is a porous body. 前記正極及び前記セパレータが、前記電極群における層状部分を除く箇所において部分的に切断されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のリチウムイオンキャパシタ。   4. The lithium ion capacitor according to claim 1, wherein the positive electrode and the separator are partially cut at a portion of the electrode group excluding a layered portion. 5.
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