JP2010161249A - Lithium ion capacitor - Google Patents
Lithium ion capacitor Download PDFInfo
- Publication number
- 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
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- positive electrode
- negative electrode
- separator
- current collector
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 58
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 58
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 50
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims abstract description 6
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 30
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims description 19
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 8
- 239000005486 organic electrolyte Substances 0.000 description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 6
- 239000007770 graphite material Substances 0.000 description 6
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 6
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 4
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QHGNHLZPVBIIPX-UHFFFAOYSA-N tin(II) oxide Inorganic materials [Sn]=O QHGNHLZPVBIIPX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 1,2-butylene carbonate Chemical compound CCC1COC(=O)O1 ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxol-2-one Chemical compound O=C1OC=CO1 VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- JFBZPFYRPYOZCQ-UHFFFAOYSA-N [Li].[Al] Chemical compound [Li].[Al] JFBZPFYRPYOZCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 2
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 2
- 235000019241 carbon black Nutrition 0.000 description 2
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 2
- 229910021469 graphitizable carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000003949 imides Chemical class 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000005001 laminate film Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000002931 mesocarbon microbead Substances 0.000 description 2
- 239000011302 mesophase pitch Substances 0.000 description 2
- KKQAVHGECIBFRQ-UHFFFAOYSA-N methyl propyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OC KKQAVHGECIBFRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011268 mixed slurry Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000011331 needle coke Substances 0.000 description 2
- 229910021470 non-graphitizable carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 description 2
- 239000006253 pitch coke Substances 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 229920002620 polyvinyl fluoride Polymers 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002296 pyrolytic carbon Substances 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910013841 LiP0.4B0.6O2.9 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011336 carbonized pitch Substances 0.000 description 1
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000006231 channel black Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 239000003273 ketjen black Substances 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000006233 lamp black Substances 0.000 description 1
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 1
- ACFSQHQYDZIPRL-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(1,1,2,2,2-pentafluoroethylsulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FC(F)(F)C(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)C(F)(F)F ACFSQHQYDZIPRL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 1
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- ZKATWMILCYLAPD-UHFFFAOYSA-N niobium pentoxide Inorganic materials O=[Nb](=O)O[Nb](=O)=O ZKATWMILCYLAPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N niobium(5+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Nb+5].[Nb+5] URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229920001495 poly(sodium acrylate) polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 1
- 229920006122 polyamide resin Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- NNMHYFLPFNGQFZ-UHFFFAOYSA-M sodium polyacrylate Chemical compound [Na+].[O-]C(=O)C=C NNMHYFLPFNGQFZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000006234 thermal black Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/04—Hybrid capacitors
- H01G11/06—Hybrid capacitors with one of the electrodes allowing ions to be reversibly doped thereinto, e.g. lithium ion capacitors [LIC]
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
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3An 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
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
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] [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
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
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
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
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
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
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
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(Nb2O5)、チタン酸リチウム(Li4Ti5O12)、一酸化珪素(SiO)、一酸化錫(SnO)、錫とリチウムとの複合酸化物(Li2SnO3)、リチウム・リン・ホウ素の複合酸化物(例えばLiP0.4B0.6O2.9)、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
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
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
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
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
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
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
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、LiPF6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(CF3SO2)2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(C2F5SO2)2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
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
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
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
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
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
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,
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
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
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
(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
(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
[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
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
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
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
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
・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
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
・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
・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
・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
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
Claims (4)
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.
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:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009003090A JP2010161249A (en) | 2009-01-09 | 2009-01-09 | Lithium ion capacitor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009003090A JP2010161249A (en) | 2009-01-09 | 2009-01-09 | Lithium ion capacitor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010161249A true JP2010161249A (en) | 2010-07-22 |
Family
ID=42578212
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009003090A Pending JP2010161249A (en) | 2009-01-09 | 2009-01-09 | Lithium ion capacitor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010161249A (en) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012039068A (en) * | 2010-08-06 | 2012-02-23 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | Electrochemical capacitor and its manufacturing method |
JP2012129486A (en) * | 2010-12-14 | 2012-07-05 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | Electric double layer capacitor |
JPWO2012053256A1 (en) * | 2010-10-19 | 2014-02-24 | Jmエナジー株式会社 | Lithium ion capacitor |
KR101503807B1 (en) * | 2013-10-30 | 2015-03-19 | (주) 퓨리켐 | A manufacture method of lithium ion capacitor using lithium metal powder |
CN104658758A (en) * | 2015-02-05 | 2015-05-27 | 深圳江浩电子有限公司 | Flat aluminum electrolytic capacitor and manufacturing method thereof |
JP2019096386A (en) * | 2017-11-17 | 2019-06-20 | リチウム エナジー アンド パワー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフッング ウント コンパニー コマンディトゲゼルシャフトLithium Energy and Power GmbH & Co. KG | Method for manufacturing power storage element |
WO2019167740A1 (en) * | 2018-03-01 | 2019-09-06 | 太陽誘電株式会社 | Method for producing electrochemical device, and electrochemical device |
US20210111432A1 (en) * | 2018-03-23 | 2021-04-15 | Maxwell Technologies, Inc. | Electrolyte additives and formulations for energy storage devices |
WO2023242982A1 (en) * | 2022-06-15 | 2023-12-21 | TeraWatt Technology株式会社 | Secondary battery and secondary battery manufacturing method |
-
2009
- 2009-01-09 JP JP2009003090A patent/JP2010161249A/en active Pending
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012039068A (en) * | 2010-08-06 | 2012-02-23 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | Electrochemical capacitor and its manufacturing method |
JPWO2012053256A1 (en) * | 2010-10-19 | 2014-02-24 | Jmエナジー株式会社 | Lithium ion capacitor |
JP5730321B2 (en) * | 2010-10-19 | 2015-06-10 | Jmエナジー株式会社 | Lithium ion capacitor |
KR101813306B1 (en) * | 2010-10-19 | 2017-12-28 | 제이에무에나지 가부시키가이샤 | Lithium ion capacitor |
JP2012129486A (en) * | 2010-12-14 | 2012-07-05 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | Electric double layer capacitor |
KR101503807B1 (en) * | 2013-10-30 | 2015-03-19 | (주) 퓨리켐 | A manufacture method of lithium ion capacitor using lithium metal powder |
CN104658758A (en) * | 2015-02-05 | 2015-05-27 | 深圳江浩电子有限公司 | Flat aluminum electrolytic capacitor and manufacturing method thereof |
JP2019096386A (en) * | 2017-11-17 | 2019-06-20 | リチウム エナジー アンド パワー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフッング ウント コンパニー コマンディトゲゼルシャフトLithium Energy and Power GmbH & Co. KG | Method for manufacturing power storage element |
JP7146386B2 (en) | 2017-11-17 | 2022-10-04 | ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング | Method for manufacturing electric storage element |
WO2019167740A1 (en) * | 2018-03-01 | 2019-09-06 | 太陽誘電株式会社 | Method for producing electrochemical device, and electrochemical device |
US20210111432A1 (en) * | 2018-03-23 | 2021-04-15 | Maxwell Technologies, Inc. | Electrolyte additives and formulations for energy storage devices |
WO2023242982A1 (en) * | 2022-06-15 | 2023-12-21 | TeraWatt Technology株式会社 | Secondary battery and secondary battery manufacturing method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5690575B2 (en) | Non-aqueous secondary battery | |
JP5693982B2 (en) | Non-aqueous secondary battery | |
CN102201559B (en) | Electrical storage device | |
JP4979465B2 (en) | Non-aqueous power storage device, manufacturing method thereof, and assembled battery | |
US20110250485A1 (en) | Secondary battery | |
JP4557001B2 (en) | Electrode for electrochemical device and electrochemical device | |
JP3997370B2 (en) | Non-aqueous secondary battery | |
JP2010161249A (en) | Lithium ion capacitor | |
EP2228862A1 (en) | Wound-type electric storage device with an additional ion source | |
US20120100413A1 (en) | Secondary battery and assembled battery | |
JP2007335294A (en) | Laminated battery | |
JPWO2006118279A1 (en) | Cathode material for non-aqueous electrolyte lithium ion battery and battery using the same | |
JP5541957B2 (en) | Multilayer secondary battery | |
JP5096851B2 (en) | Method for manufacturing power storage device | |
JP2013012405A (en) | Nonaqueous secondary battery | |
JP5937969B2 (en) | Non-aqueous secondary battery | |
JP2012156405A (en) | Electricity storage device | |
JP2005285447A (en) | Lithium ion secondary battery | |
JP2010080326A (en) | Power storage element and method for manufacturing the same | |
JP5172719B2 (en) | Electric storage device and manufacturing method thereof | |
JPWO2017007015A1 (en) | Nonaqueous electrolyte battery and battery pack | |
JP5623073B2 (en) | Secondary battery | |
JP2008305928A (en) | Non-aqueous power storage device | |
JP5329018B2 (en) | Battery separator | |
JP7476936B2 (en) | Film-covered battery, battery pack, and method for manufacturing said film-covered battery |