JP2013123006A - Lithium ion capacitor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リチウムイオンキャパシタに関する。 The present invention relates to a lithium ion capacitor.
近年、省資源及び環境問題の意識の高まりとともに、蓄電デバイスの開発が進められている。
特に、太陽光発電又は風力発電等によるクリーンエネルギーの貯蔵システム、及び、電気自動車用又はハイブリッド電気自動車用の電源等の蓄電システムにおいては、エネルギー容量が大きくかつ急速充放電が可能な蓄電デバイスが必要とされる。
In recent years, with the growing awareness of resource saving and environmental issues, development of power storage devices has been promoted.
In particular, in storage systems for clean energy such as solar power generation or wind power generation, and power storage systems such as power sources for electric vehicles or hybrid electric vehicles, an energy storage device that has a large energy capacity and that can be rapidly charged and discharged is required. It is said.
このような蓄電デバイスの1つとして、グラファイト等の炭素材料を負極に用い、LiCoO2等のリチウム含有金属酸化物を正極に用いたリチウムイオン二次電池が実用化されている。
リチウムイオン二次電池は、負極に金属リチウムを使用せずリチウムイオンのみが充放電に関与することから、リチウム金属を用いるリチウム電池とは区別されており、高電圧及び高容量を特長としている。
As one of such power storage devices, a lithium ion secondary battery using a carbon material such as graphite as a negative electrode and a lithium-containing metal oxide such as LiCoO 2 as a positive electrode has been put into practical use.
A lithium ion secondary battery is distinguished from a lithium battery using lithium metal because only lithium ions are involved in charging and discharging without using metallic lithium for the negative electrode, and has a feature of high voltage and high capacity.
また、非水系蓄電デバイスが注目されており、その1つとして、リチウムイオン二次電池及び電気二重層キャパシタの蓄電原理を組み合わせたリチウムイオンキャパシタが提案されている。
リチウムイオンキャパシタ(以下、セルともいう)では、リチウムイオンの吸蔵及び放出が可能な材料を負極材料として用い、負極にリチウムイオンを吸蔵、担持(以下、「吸蔵、担持させること」を「ドープ」ともいう)させることにより、負極電位を下げている。その結果、セルの電圧を高くすることができ、エネルギー容量も大きくすることができる。
In addition, non-aqueous power storage devices are attracting attention, and as one of them, lithium ion capacitors that combine the power storage principles of lithium ion secondary batteries and electric double layer capacitors have been proposed.
A lithium ion capacitor (hereinafter also referred to as a cell) uses a material capable of occluding and releasing lithium ions as a negative electrode material, and occupies and supports lithium ions in the negative electrode (hereinafter referred to as “occlusion and support”). In other words, the negative electrode potential is lowered. As a result, the cell voltage can be increased and the energy capacity can be increased.
特許文献1には、炭素材料からなる正極と、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と、上記負極及び上記正極の間に介在されたセパレータとを備え、上記正極、上記負極及び上記セパレータを積層してなる電極積層体がケース内に収容され、上記ケース内にリチウムイオンを含んだ有機電解質が注入されている非水系蓄電デバイスが開示されている。
特許文献1に記載の非水系蓄電デバイスでは、上記ケースは、上側開口及び下側開口を有する箱状であってかつ上記電極積層体の側面を包囲する硬質のケース本体と、上記ケース本体とは別に作製され上記下側開口を塞ぐように上記ケース本体に接合された下蓋と、上記ケース本体とは別に作製され上記上側開口を塞ぐように上記ケース本体に接合された上蓋とを含んで構成されていることを特徴としている。
Patent Document 1 includes a positive electrode made of a carbon material, a negative electrode made of a material capable of occluding and releasing lithium ions, and a separator interposed between the negative electrode and the positive electrode. A non-aqueous electricity storage device is disclosed in which an electrode laminate formed by laminating the separator is accommodated in a case, and an organic electrolyte containing lithium ions is injected into the case.
In the non-aqueous power storage device described in Patent Document 1, the case is a box having an upper opening and a lower opening, and a hard case body surrounding the side surface of the electrode laminate, and the case body. A lower lid that is separately manufactured and joined to the case body so as to close the lower opening, and an upper lid that is made separately from the case body and joined to the case body so as to close the upper opening. It is characterized by being.
特許文献1に記載の非水系蓄電デバイス(リチウムイオンキャパシタ)では、負極に予めリチウムイオンをドープ(以下、「予めドープさせること」を「プレドープ」ともいう)させている。具体的には、セル内にリチウム金属箔を配置しておき、リチウム金属との電気化学的接触によりリチウムイオンを負極にドープさせている。 In the non-aqueous storage device (lithium ion capacitor) described in Patent Document 1, lithium ions are doped in advance in the negative electrode (hereinafter, “pre-doping” is also referred to as “pre-doping”). Specifically, a lithium metal foil is disposed in the cell, and lithium ions are doped into the negative electrode by electrochemical contact with the lithium metal.
負極にリチウムイオンがドープされると、リチウム金属箔は消失するため、その分、セル内の内容物の体積が減少する。
しかしながら、特許文献1に記載の非水系蓄電デバイスは、ケース本体に上蓋及び下蓋が接合された構造であるため、リチウム金属箔が占めていた部分に空隙が形成される。そのため、ケースの上蓋又は下蓋で電極積層体をしっかり押さえ付けることができず、電極間の間隔が広がってしまう結果、エネルギー容量が低下する上、リチウムイオンの伝導に要する電解液の距離が長くなるために充放電容量が小さくなると考えられる。
When the negative electrode is doped with lithium ions, the lithium metal foil disappears, and accordingly, the volume of the contents in the cell decreases.
However, since the non-aqueous electricity storage device described in Patent Document 1 has a structure in which an upper lid and a lower lid are joined to a case body, a gap is formed in a portion occupied by the lithium metal foil. As a result, the electrode stack cannot be pressed firmly with the upper lid or lower lid of the case, resulting in an increase in the distance between the electrodes, resulting in a decrease in energy capacity and a longer electrolyte distance required for lithium ion conduction. Therefore, the charge / discharge capacity is considered to be small.
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、エネルギー容量が低下しにくく、かつ、充放電容量の大きいリチウムイオンキャパシタを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a lithium ion capacitor that has a low energy capacity and a large charge / discharge capacity.
本発明のリチウムイオンキャパシタは、
正極と、負極と、上記正極及び上記負極の間に介在されたセパレータとを備え、上記正極、上記負極及び上記セパレータを積層してなる電極積層体がケース内に収容され、上記ケース内にリチウムイオンを含んだ有機電解質が注入されているリチウムイオンキャパシタであって、
上記ケースの上面及び底面の少なくとも一方の面は、外縁を含む平板状の第1面と、上記第1面の内側に位置し、弾性を有する第2面と、上記第2面の内側に位置する平板状の第3面とを有する板状体からなることを特徴とする。
The lithium ion capacitor of the present invention is
A positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and an electrode laminate formed by stacking the positive electrode, the negative electrode, and the separator is contained in a case, and lithium is contained in the case. A lithium ion capacitor into which an organic electrolyte containing ions is implanted,
At least one surface of the upper surface and the bottom surface of the case is a flat plate-like first surface including an outer edge, a second surface having elasticity, located on the inner side of the first surface, and positioned on the inner side of the second surface. It consists of a plate-shaped body having a flat plate-like third surface.
本発明のリチウムイオンキャパシタでは、ケースの上面及び底面の少なくとも一方の面は、外縁を含む平板状の第1面と、上記第1面の内側に位置し、弾性を有する第2面と、上記第2面の内側に位置する平板状の第3面とを有する板状体からなる。
このように、板状体に弾性を有する第2面が設けられていると、板状体の第2面の弾性作用により、板状体の第3面を電極に押さえ付けることができる。
In the lithium ion capacitor of the present invention, at least one of the upper surface and the bottom surface of the case has a flat plate-shaped first surface including an outer edge, an elastic second surface located on the inner side of the first surface, and It consists of a plate-like body having a flat plate-like third surface located inside the second surface.
As described above, when the elastic second surface is provided on the plate-like body, the third surface of the plate-like body can be pressed against the electrode by the elastic action of the second surface of the plate-like body.
従って、リチウムイオンのドープによりセル内の内容物の体積が減少した場合であっても、板状体の第3面を電極に押さえ付けることにより、板状体の第3面がセル内の体積変化に追従する。その結果、電極間の間隔を狭く保つことができるため、電池容積を小さくでき、エネルギー容量の低下を防止することができる。また、リチウムイオンの電解液内での移動距離を小さくできるので、充放電容量を大きくすることができる。 Therefore, even if the volume of the contents in the cell is reduced by doping lithium ions, the third surface of the plate is pressed against the electrode by pressing the third surface of the plate to the volume in the cell. Follow changes. As a result, the distance between the electrodes can be kept narrow, so that the battery volume can be reduced and the reduction in energy capacity can be prevented. Moreover, since the moving distance of lithium ions in the electrolytic solution can be reduced, the charge / discharge capacity can be increased.
本発明のリチウムイオンキャパシタでは、上記第2面には、蛇腹状の弾性部が設けられていることが好ましい。
蛇腹状の弾性部は、例えば、板状体をプレス成形することにより形成することができる。このような蛇腹状の弾性部は、プレス成形によって元の厚みより薄く引き延ばされて成形することができる。このようなプレス成形により、第2面が加工硬化し、適度な弾力性を備えるようになる。このため、板状体に弾性を有する第2面を形成することができる。従って、上述した電極を押さえ付ける本発明の効果を充分に発揮することができる。
In the lithium ion capacitor of the present invention, it is preferable that a bellows-like elastic portion is provided on the second surface.
The bellows-like elastic part can be formed, for example, by press-molding a plate-like body. Such an accordion-like elastic portion can be formed by being drawn thinner than the original thickness by press molding. By such press molding, the second surface is work-cured and has appropriate elasticity. For this reason, the 2nd surface which has elasticity in a plate-shaped object can be formed. Therefore, the effect of the present invention for pressing the above-described electrode can be sufficiently exhibited.
本発明のリチウムイオンキャパシタでは、上記蛇腹状の弾性部は、上記第1面の輪郭に沿って設けられていることが好ましい。
蛇腹状の弾性部が第1面の輪郭に沿って設けられていると、板状体の第3面を、第1面の輪郭に沿って変動させることができる。そのため、第3面と第1面とが平行を維持したまま容積変化することができるので、電極が平行を維持し、電極の面内で電池性能の均一化を図ることができる。
In the lithium ion capacitor of the present invention, it is preferable that the bellows-like elastic portion is provided along the outline of the first surface.
When the bellows-like elastic portion is provided along the contour of the first surface, the third surface of the plate-like body can be varied along the contour of the first surface. Therefore, since the volume can be changed while the third surface and the first surface are kept parallel, the electrodes can be kept parallel and the battery performance can be made uniform within the surface of the electrodes.
本発明のリチウムイオンキャパシタでは、上記第1面のさらに外側に延設部が設けられていることが好ましい。
第1面のさらに外側に延設部が設けられていると、第1面と延設部の間にできる曲折部により板状体の剛性が高くなる。そのため、リチウムイオンキャパシタに力が加わっても、板状体と他の板状体又は後述する枠状体との間で局部的な力が加わりにくく、接合部で剥離しにくくすることができる。
In the lithium ion capacitor of the present invention, it is preferable that an extending portion is provided further outside the first surface.
When the extending portion is provided further outside the first surface, the plate-like body has high rigidity due to the bent portion formed between the first surface and the extending portion. Therefore, even when a force is applied to the lithium ion capacitor, a local force is hardly applied between the plate-like body and another plate-like body or a frame-like body described later, and it is difficult to peel off at the joint portion.
本発明のリチウムイオンキャパシタでは、上記ケースは、上側開口及び下側開口を有する箱状であってかつ上記電極積層体の側面を包囲する枠状体をさらに備え、上記板状体の上記第1面の端部が、上記枠状体の上記上側開口又は上記下側開口を塞ぐように、上記枠状体と接合されていることが好ましい。
ケースが枠状体を備えていると、板状体の第1面を枠状体に固定しつつ、板状体の第3面で電極積層体をしっかりと押さえ付けることができる。また、枠状体には厚みがあるので、電解液注入口を容易に形成することができる。そのため、電解液の注入が行いやすい。
さらに、ケースが枠状体を備えることによって、リチウムイオンキャパシタ全体の強度を向上させることもできる。
In the lithium ion capacitor of the present invention, the case further includes a box-like body having an upper opening and a lower opening and a frame-like body surrounding the side surface of the electrode laminate, and the first of the plate-like body. It is preferable that the end of the surface is joined to the frame-like body so as to close the upper opening or the lower opening of the frame-like body.
When the case includes the frame-like body, the electrode laminate can be firmly pressed by the third surface of the plate-like body while fixing the first surface of the plate-like body to the frame-like body. Moreover, since the frame-like body has a thickness, the electrolyte solution inlet can be easily formed. Therefore, it is easy to inject electrolyte.
Furthermore, the strength of the entire lithium ion capacitor can be improved by providing the case with a frame-like body.
本発明のリチウムイオンキャパシタでは、上記枠状体は、少なくとも絶縁部を有することがより好ましい。
枠状体が絶縁部を有していると、板状体が帯電する構造であっても、ショートすることを防止することができる。
In the lithium ion capacitor of the present invention, the frame body preferably has at least an insulating portion.
If the frame-like body has an insulating portion, it is possible to prevent a short circuit even if the plate-like body is charged.
本発明のリチウムイオンキャパシタでは、上記板状体は、金属製であることが好ましい。
板状体が金属製であると、セル内部の発熱を速やかに外部に拡散することができる。
In the lithium ion capacitor of the present invention, the plate-like body is preferably made of metal.
When the plate-like body is made of metal, heat generated inside the cell can be quickly diffused to the outside.
本発明のリチウムイオンキャパシタでは、上記ケースの上面に垂直な断面において、上記板状体の上記第3面は、上記板状体の上記第1面よりも上記電極積層体に近い位置にあることが好ましい。
この場合、板状体の第3面で電極積層体をより確実に押さえ付けることができる。
In the lithium ion capacitor of the present invention, in the cross section perpendicular to the upper surface of the case, the third surface of the plate-like body is closer to the electrode laminate than the first surface of the plate-like body. Is preferred.
In this case, the electrode stack can be more reliably pressed by the third surface of the plate-like body.
本発明のケースは、本発明のリチウムイオンキャパシタに用いられることを特徴とする。 The case of the present invention is used for the lithium ion capacitor of the present invention.
以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。しかしながら、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and can be applied with appropriate modifications without departing from the scope of the present invention.
(第一実施形態)
以下、本発明のリチウムイオンキャパシタの一実施形態である第一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment which is an embodiment of a lithium ion capacitor of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の第一実施形態に係るリチウムイオンキャパシタの一例を模式的に示す断面図である。
図2は、本発明の第一実施形態に係るリチウムイオンキャパシタの一例を模式的に示す斜視図である。
なお、図1は、図2に示すリチウムイオンキャパシタのA−A線断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of a lithium ion capacitor according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view schematically showing an example of the lithium ion capacitor according to the first embodiment of the present invention.
1 is a cross-sectional view taken along line AA of the lithium ion capacitor shown in FIG.
図1に示すリチウムイオンキャパシタ100では、正極10、負極20及びセパレータ40を積層してなる電極積層体50がケース60A内に収容されている。また、ケース60A内には、リチウム極30も収容されている。
In the
本明細書において、「正極」とは、放電の際に電流が流出し、充電の際に電流が流入する側の極を意味する。また、「負極」とは、放電の際に電流が流入し、充電の際に電流が流出する側の極を意味する。 In the present specification, the “positive electrode” means a pole on the side from which a current flows out during discharging and into which a current flows during charging. In addition, the “negative electrode” means a pole on the side where a current flows in during discharge and a current flows out in charging.
図1及び図2に示すように、ケース60Aは、ケース60Aの上面に設けられた第1の板状体61Aと、ケース60Aの底面に設けられた第2の板状体62Aと、枠状体63Aとを備えている。
そして、ケース60A内には、リチウムイオンを含んだ有機電解質(以下、電解液ともいう)が注入されている。
以下、本明細書において、第1の板状体と第2の板状体とを特に区別する必要がない場合、単に板状体と表記する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
An organic electrolyte containing lithium ions (hereinafter also referred to as an electrolytic solution) is injected into the
Hereinafter, in the present specification, when there is no need to particularly distinguish the first plate-like body and the second plate-like body, they are simply referred to as a plate-like body.
正極端子16は、例えば、第1の板状体61Aと枠状体63Aとの間に設けられている。正極端子16は、図1及び図2に示すように、ケース60Aの外周より外側に延出している。
正極端子16には、正極リード18が電気的に接続されている。正極リード18は、正極端子16と、正極10の正極集電体12とを電気的に接続することができる。正極端子16及び正極リード18の材質としては、例えば、アルミニウム、ステンレス等が挙げられる。
The
A
負極端子26は、例えば、正極端子16と離間して、第1の板状体61Aと枠状体63Aとの間に設けられている。負極端子26は、図1及び図2に示すように、ケース60Aの外周より外側に延出している。
負極端子26には、負極リード28が電気的に接続されている。負極リード28は、負極端子16と、負極20の負極集電体22とを電気的に接続することができる。負極端子26及び負極リード28の材質としては、例えば、銅、ステンレス、ニッケル等が挙げられる。
The
A
なお、図1及び図2では、正極端子16は、ケース60Aの左側端部(一方側の端部)に設けられ、負極端子26は、ケース60Aの右側端部(他方側の端部)に設けられているが、正極端子16及び負極端子26の位置は、特に限定されない。
In FIGS. 1 and 2, the
負極リード28は、さらに、リチウム極30のリチウム集電体32と、負極20の負極集電体22とを電気的に接続(短絡)することができる。
このような構成により、ケース60A内に、電解液を注入して封止し、所定時間(例えば、10日間)放置しておくと、リチウム極30のリチウム箔34は、電解液に溶解してリチウムイオンとなることができる。その結果、リチウムイオンを、電気化学的に電解液を介して負極20にドープ(プレドープともいえる)させることができる。その結果、負極20の電位を下げることができる。
The
With such a configuration, when the electrolytic solution is injected and sealed in the
なお、リチウム箔34は、プレドープによって、例えば完全に電解液に溶解するが、図1では、便宜上、電解液の図示を省略し、電解液に溶解する前のリチウム箔34を図示している。
The
電極積層体50は、ケース60A内に収容され、電解液に浸漬されている。
図1に示す例では、電極積層体50は、第2の板状体62Aの内側の底面から、セパレータ40、負極20、正極10、負極20、正極10、負極20、リチウム極30、セパレータ40の順で積層され、極と極との間にセパレータ40を介することによって構成されている。すなわち、図1に示す例では、電極積層体50は、2層の正極10と、3層の負極20とを有しているが、その数は特に限定されず、例えば、電極積層体50は、正極10及び負極20を、それぞれ10層程度有していてもよい。同様に、リチウム極30の数及び設置場所も特に限定されない。正極10、負極20、リチウム極30及びセパレータ40は、シート状の形状を有している。
The
In the example illustrated in FIG. 1, the
なお、電極積層体50の形態は、図1に示す例に限定されず、例えば、正極、負極、リチウム極及びセパレータを重ねて積層シートを形成し、該積層シートを捲回させてなる捲回構造体でもよい。
In addition, the form of the electrode laminated
以下、電極積層体50を収容するためのケース60Aについて説明する。
図3は、図1及び図2に示すリチウムイオンキャパシタを構成するケースの枠状体を模式的に示す斜視図である。
枠状体63Aは、上側開口及び下側開口を有する平面視矩形の箱状を呈している。電極積層体50の収容時には、枠状体63Aによって電極積層体50の側面が全体的に包囲される。
Hereinafter, the case 60 </ b> A for housing the
FIG. 3 is a perspective view schematically showing a frame body of a case constituting the lithium ion capacitor shown in FIGS. 1 and 2.
The frame-
また、図3に示す枠状体63Aのように、正極端子16及び負極端子26を固定するための凹部73が設けられていてもよい。
上述したように、正極端子16及び負極端子26の位置は、特に限定されない。そのため、例えば、凹部の代わりに開口を枠状体に設け、その開口から正極端子16及び負極端子26を外側に突出させてもよい。
また、複数の部材によって枠状体を構成し、当該部材の間から正極端子16及び負極端子26を外側に突出させてもよい。
Moreover, the recessed
As described above, the positions of the
Further, a frame-like body may be constituted by a plurality of members, and the
本発明の第一実施形態に係るリチウムイオンキャパシタにおいて、枠状体の構成材料としては、ある程度硬質なものであれば、従来公知の任意の材料を使用することができる。例えば、樹脂材料、金属材料、セラミック材料等の中から任意に選択することができる。
樹脂材料の例としては、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリイミド(PI)、フッ素系樹脂等を使用することができる。金属材料の例としては、アルミニウム、ステンレス等を好適に使用することができる。
In the lithium ion capacitor according to the first embodiment of the present invention, as a constituent material of the frame-like body, any conventionally known material can be used as long as it is somewhat hard. For example, it can be arbitrarily selected from resin materials, metal materials, ceramic materials, and the like.
As examples of the resin material, polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polyimide (PI), fluorine resin, and the like can be used. As an example of the metal material, aluminum, stainless steel, or the like can be preferably used.
本発明の第一実施形態において、枠状体は、少なくとも絶縁部を有することが好ましい。
従って、枠状体の構成材料としては、樹脂材料又はセラミック材料を用いることが好ましい。また、枠状体の構成材料として、絶縁膜をコーティングした金属材料を用いてもよい。
枠状体が絶縁部を有していると、板状体が帯電する構造であっても、ショートすることを防止することができる。
In the first embodiment of the present invention, the frame body preferably has at least an insulating portion.
Therefore, it is preferable to use a resin material or a ceramic material as a constituent material of the frame-like body. Further, a metal material coated with an insulating film may be used as a constituent material of the frame-like body.
If the frame-like body has an insulating portion, it is possible to prevent a short circuit even if the plate-like body is charged.
このような枠状体は、例えば、金属材料を成形素材とし、これを金型でプレス成形(例えば、インパクト成形等)することにより作製することができる。また、樹脂材料を成形素材とし、これを射出成形することにより枠状体を作製してもよい。 Such a frame-like body can be produced, for example, by using a metal material as a molding material and press molding (for example, impact molding) using a metal mold. Alternatively, a frame material may be produced by using a resin material as a molding material and injection molding the resin material.
図1及び図2に示すように、矩形状に形成された第1の板状体61Aの端部は、枠状体63Aの上面側に接着剤、溶着又は溶接等で接合されることにより、枠状体63Aの上側開口を塞いでいる。また、矩形状に形成された第2の板状体62Aの端部は、枠状体63Aの下面側に接着剤、溶着又は溶接等で接合されることにより、枠状体63Aの下側開口を塞いでいる。
なお、板状体の端部を枠状体と接着剤で接合する場合、上記接着剤は、有機電解質の溶媒に不溶性であることが好ましい。
As shown in FIGS. 1 and 2, the end portion of the first plate-
In addition, when joining the edge part of a plate-shaped object with a frame-shaped object with an adhesive agent, it is preferable that the said adhesive agent is insoluble in the solvent of an organic electrolyte.
本発明の第一実施形態に係るリチウムイオンキャパシタでは、上記ケースの上面及び底面の少なくとも一方の面が、外縁を含む平板状の第1面と、上記第1面の内側に位置し、弾性を有する第2面と、上記第2面の内側に位置する平板状の第3面とを有する板状体からなることを特徴としている。 In the lithium ion capacitor according to the first embodiment of the present invention, at least one of the upper surface and the bottom surface of the case is located on the flat plate-like first surface including the outer edge and the inner side of the first surface, and is elastic. It consists of the plate-shaped body which has the 2nd surface which has, and the flat 3rd surface located inside the said 2nd surface.
図4(a)は、図1及び図2に示すリチウムイオンキャパシタを構成するケースの第1の板状体を模式的に示す平面図である。図4(b)は、図4(a)に示す第1の板状体のB−B線断面図である。 FIG. 4A is a plan view schematically showing a first plate-like body of the case constituting the lithium ion capacitor shown in FIGS. 1 and 2. FIG. 4B is a cross-sectional view of the first plate-like body shown in FIG.
図4(a)及び図4(b)に示す第1の板状体61Aは、外縁を含む平板状の第1面61A1と、上記第1面61A1の内側に位置し、弾性を有する第2面61A2と、上記第2面61A2の内側に位置する平板状の第3面61A3とを有する。
また、第1の板状体61Aの第2面61A2には、蛇腹状の弾性部71Aが設けられている。
The
The
本明細書において、「蛇腹状の弾性部」とは、折り返し構造を有する部分をいう。
図4(a)及び図4(b)に示す第1の板状体61Aにおいて、蛇腹状の弾性部71Aは、3つの山折りと3つの谷折りとの折り返し構造を有している。
蛇腹状の弾性部71Aは弾力性を有するため、蛇腹状の弾性部71Aが設けられている面が、弾性を有する第2面61A2となる。
なお、蛇腹状の弾性部の山折り及び谷折りの数及び形状は特に限定されない。
In the present specification, the “bellows-like elastic portion” refers to a portion having a folded structure.
In the first plate-
Bellows-shaped
In addition, the number and shape of the mountain fold and the valley fold of the bellows-like elastic part are not particularly limited.
本発明の第一実施形態に係るリチウムイオンキャパシタにおいて、蛇腹状の弾性部は、板状体の第1面の輪郭に沿って設けられていることが好ましい。
蛇腹状の弾性部が第1面の輪郭に沿って設けられていると、第3面と第1面とが平行を維持したまま容積変化することができるので、電極が平行を維持し、電極の面内で電池性能の均一化を図ることができる。
In the lithium ion capacitor according to the first embodiment of the present invention, the bellows-like elastic portion is preferably provided along the outline of the first surface of the plate-like body.
When the bellows-like elastic portion is provided along the outline of the first surface, the volume can be changed while the third surface and the first surface are maintained in parallel, so that the electrode is maintained in parallel and the electrode The battery performance can be made uniform in the plane.
図4(a)に示す例では、第1面の輪郭は平面視で矩形状であるが、角部が曲率又は面取りを有する形状であってもよい。
また、図4(a)に示す例のように、蛇腹状の弾性部の角部は曲率を有していることが好ましいが、蛇腹状の弾性部の角部は曲率を有していなくてもよい。
In the example shown in FIG. 4A, the outline of the first surface is rectangular in plan view, but the corner may have a curvature or chamfer.
Further, as in the example shown in FIG. 4A, the corners of the bellows-like elastic part preferably have a curvature, but the corners of the bellows-like elastic part do not have a curvature. Also good.
本発明の第一実施形態に係るリチウムイオンキャパシタにおいて、板状体の第1面のさらに外側には、延設部が設けられていてもよい。
第1面のさらに外側に延設部が設けられていると、第1面と延設部の間にできる曲折部により板状体の剛性が高くなる。そのため、リチウムイオンキャパシタに力が加わっても、板状体と枠状体との間で局部的な力が加わりにくく、接合部で剥離しにくくすることができる。
In the lithium ion capacitor according to the first embodiment of the present invention, an extending portion may be provided on the outer side of the first surface of the plate-like body.
When the extending portion is provided further outside the first surface, the plate-like body has high rigidity due to the bent portion formed between the first surface and the extending portion. Therefore, even when a force is applied to the lithium ion capacitor, a local force is hardly applied between the plate-like body and the frame-like body, and separation at the joint portion can be prevented.
図5は、本発明の第一実施形態に係るリチウムイオンキャパシタを構成するケースの第1の板状体の別の一例を模式的に示す断面図である。
図5に示す第1の板状体61Bの第1面のさらに外側には、枠状体63Bに沿った延設部72Bが設けられている。
第1の板状体61Bの他の構成は、蛇腹状の弾性部71Bの形状が少し異なるものの、図4(a)及び図4(b)に示す第1の板状体61Aの構成と同様である。
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing another example of the first plate-like body of the case constituting the lithium ion capacitor according to the first embodiment of the present invention.
On the further outer side of the first surface of the first plate-
Other configurations of the first plate-
本発明の第一実施形態に係るリチウムイオンキャパシタにおいて、延設部の形状は、板状体の第1面のさらに外側に設けられている限り、特に限定されない。
例えば、図5に示す延設部72Bのさらに外側に、第1の板状体61Bの第1面及び第3面と平行な延設部が設けられた形状であってもよい。
In the lithium ion capacitor according to the first embodiment of the present invention, the shape of the extending portion is not particularly limited as long as it is provided further outside the first surface of the plate-like body.
For example, a shape in which extending portions parallel to the first surface and the third surface of the first plate-
本発明の第一実施形態に係るリチウムイオンキャパシタにおいて、蛇腹状の弾性部の形状は、特に限定されない。
図6及び図7は、本発明の第一実施形態に係るリチウムイオンキャパシタを構成するケースの第1の板状体のさらに別の一例を模式的に示す断面図である。
図6に示す第1の板状体61Cの第2面に設けられた蛇腹状の弾性部71Cは、2つの山折りと2つの谷折りとの折り返し構造を有している。そして、蛇腹状の弾性部71Cは、板状体61Cの第1面及び第3面と平行な面を有している。
図7に示す第1の板状体61Dの第2面に設けられた蛇腹状の弾性部71Dは、丸みを帯びた2つの山折りと2つの谷折りとの折り返し構造を有している。
なお、図6に示す第1の板状体61C、及び、図7に示す第1の板状体61Dには、延設部が設けられているが、延設部は設けられていなくてもよい。
In the lithium ion capacitor according to the first embodiment of the present invention, the shape of the bellows-like elastic portion is not particularly limited.
6 and 7 are cross-sectional views schematically showing still another example of the first plate-like body of the case constituting the lithium ion capacitor according to the first embodiment of the present invention.
The bellows-like elastic portion 71C provided on the second surface of the first plate-like body 61C shown in FIG. 6 has a folded structure of two mountain folds and two valley folds. The bellows-like elastic portion 71C has a surface parallel to the first surface and the third surface of the plate-like body 61C.
The bellows-like
The first plate-like body 61C shown in FIG. 6 and the first plate-
図4(a)、図4(b)、図5、図6及び図7に示したように、本発明の第一実施形態に係るリチウムイオンキャパシタでは、ケースの上面に垂直な断面において、板状体の第3面は、板状体の第1面よりも電極積層体に近い位置にあることが好ましい。
この場合、板状体の第3面で電極積層体をより確実に押さえ付けることができる。
例えば、電極積層体の厚さが7mmであるとき、板状体の第3面は、板状体の第1面より0.5〜1.0mm(電極積層体の厚さ7〜14%に相当)電極積層体に近い位置にあることが好ましい。
As shown in FIGS. 4A, 4B, 5, 6, and 7, the lithium ion capacitor according to the first embodiment of the present invention has a plate in a cross section perpendicular to the upper surface of the case. It is preferable that the 3rd surface of a cylindrical body exists in the position nearer to an electrode laminated body than the 1st surface of a plate-shaped body.
In this case, the electrode stack can be more reliably pressed by the third surface of the plate-like body.
For example, when the thickness of the electrode laminate is 7 mm, the third surface of the plate-like body is 0.5 to 1.0 mm (the thickness of the electrode laminate is 7 to 14%) from the first surface of the plate-like body. Equivalent) It is preferable that it is in a position close to the electrode laminate.
これまで第1の板状体の構成について説明してきたが、第2の板状体も、図4(a)、図4(b)、図5、図6及び図7に示した第1の板状体と同様の構成を有することができる。
本発明の第一実施形態に係るリチウムイオンキャパシタにおいて、第1の板状体の蛇腹状の弾性部の構成と、第2の板状体の蛇腹状の弾性部の構成とは、同じ構成であることが好ましいが、互いに異なる構成であってもよい。
The configuration of the first plate-like body has been described so far, but the second plate-like body is also the first plate shown in FIGS. 4 (a), 4 (b), 5, 6, and 7. It can have the same configuration as the plate-like body.
In the lithium ion capacitor according to the first embodiment of the present invention, the configuration of the bellows-like elastic portion of the first plate-like body is the same as the configuration of the bellows-like elastic portion of the second plate-like body. Although it is preferable, there may be different configurations.
本発明の第一実施形態に係るリチウムイオンキャパシタにおいて、ケースの上面及び底面の少なくとも一方の面が弾性を有する第2面を有する場合、第1面と第2面と第3面との面積の合計に対する第2面の面積の割合は、5〜30%であることが好ましい。
上記第2面の面積の割合が5%未満であると、弾性を有する部分が少なすぎるため、セル内の体積変化に対して板状体を追従させることが困難となる。一方、上記第2面の面積の割合が30%を超えると、電極を押さえる第3面の面積を大きくすることができなくなる。このため、電極全体を押さえにくくなり、電極面内で電池性能が均一化しにくくなる。
In the lithium ion capacitor according to the first embodiment of the present invention, when at least one of the upper surface and the bottom surface of the case has a second surface having elasticity, the area of the first surface, the second surface, and the third surface The ratio of the area of the second surface to the total is preferably 5 to 30%.
If the ratio of the area of the second surface is less than 5%, there are too few portions having elasticity, and it becomes difficult for the plate-like body to follow the volume change in the cell. On the other hand, if the ratio of the area of the second surface exceeds 30%, the area of the third surface that holds the electrode cannot be increased. For this reason, it becomes difficult to hold down the whole electrode, and it becomes difficult to make the battery performance uniform in the electrode surface.
本発明の第一実施形態に係るリチウムイオンキャパシタにおいて、第3面の面積は、電極積層体の面積と同等であるか、又は、電極積層体の面積よりも大きいことが好ましい。 In the lithium ion capacitor according to the first embodiment of the present invention, the area of the third surface is preferably equal to the area of the electrode stack or larger than the area of the electrode stack.
なお、図1及び図2では、第1の板状体61A及び第2の板状体62Aの両方に蛇腹状の弾性部が設けられている、すなわち、両方が弾性を有する第2面を有している例を示している。
しかしながら、本発明の第一実施形態に係るリチウムイオンキャパシタでは、第1の板状体及び第2の板状体の一方が弾性を有する第2面を有していなくてもよい。
図8は、本発明の第一実施形態に係るリチウムイオンキャパシタを構成するケースの別の一例を模式的に示す断面図である。
図8に示すケース60Eでは、第1の板状体61E及び枠状体63Eは、図1及び図2に示すケース60Aにおける第1の板状体61A及び枠状体63Aと同様の構成を有している。一方、第2の板状体62Eには、伸縮自在が第2面が設けられていない。
1 and 2, both the first plate-
However, in the lithium ion capacitor according to the first embodiment of the present invention, one of the first plate member and the second plate member may not have the second surface having elasticity.
FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing another example of a case constituting the lithium ion capacitor according to the first embodiment of the present invention.
In the
本発明の第一実施形態に係るリチウムイオンキャパシタにおいて、板状体の構成材料としては、従来公知の任意の材料を使用することができる。例えば、樹脂材料、金属材料、セラミック材料等の中から任意に選択することができる。
但し、弾性を有する第2面の板状体の構成材料としては、弾性の得やすい金属材料又は樹脂材料を使用することが好ましい。
In the lithium ion capacitor according to the first embodiment of the present invention, any conventionally known material can be used as the constituent material of the plate-like body. For example, it can be arbitrarily selected from resin materials, metal materials, ceramic materials, and the like.
However, it is preferable to use a metal material or a resin material that easily obtains elasticity as a constituent material of the plate-like body having the elasticity on the second surface.
特に、板状体の構成材料として、金属材料を使用することが好ましい。
板状体が金属製であると、セル内部の発熱を速やかに外部に拡散することができる。
金属材料の例としては、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス、銅等を好適に使用することができる。
In particular, it is preferable to use a metal material as a constituent material of the plate-like body.
When the plate-like body is made of metal, heat generated inside the cell can be quickly diffused to the outside.
As an example of the metal material, aluminum, an aluminum alloy, stainless steel, copper, or the like can be suitably used.
弾性を有する第2面を形成する前の板状体は、金属材料等からなる板材を所定形状に切断することにより作製することができる。
また、弾性を有する第2面を有する板状体は、上記板材を所定形状に切断した後、金型でプレス成形することにより作製することができる。また、弾性を有する第2面を有する板状体は、樹脂材料を射出成形することによっても作製することができる。また、第1面又は第3面に金属材料を使用し、第2面に樹脂材料を使用した板材料は、インサート成形で作製することができる。
The plate-like body before forming the second surface having elasticity can be produced by cutting a plate material made of a metal material or the like into a predetermined shape.
Further, the plate-like body having the second surface having elasticity can be produced by cutting the plate material into a predetermined shape and then press-molding it with a mold. Further, the plate-like body having the second surface having elasticity can also be produced by injection molding a resin material. Further, a plate material using a metal material for the first surface or the third surface and using a resin material for the second surface can be produced by insert molding.
以下、本発明の第一実施形態に係るリチウムイオンキャパシタを構成する各部材について説明する。 Hereinafter, each member which comprises the lithium ion capacitor which concerns on 1st embodiment of this invention is demonstrated.
図1に示すように、正極10は、正極集電体12と、正極活物質層14とを含むことができる。
As shown in FIG. 1, the
正極集電体12としては、多孔性の金属箔を用いることができる。より具体的には、正極集電体12としては、表裏面を貫通する孔を備えたエキスパンドメタルを用いることができる。これにより、リチウムイオンは、正極集電体12を透過して移動することができる。そのため、リチウムイオンを、正極集電体12を透過して負極20にプレドープさせることができる。
正極集電体12の材質としては、例えば、アルミニウム、ステンレス等が挙げられる。正極集電体62の厚みは、特に限定されないが、例えば、20〜50μmである。
As the positive electrode
Examples of the material of the positive electrode
正極活物質層14は、正極集電体12に形成されている。図1に示す例では、正極活物質層14は、正極集電体12の両面に形成されているが、片面にのみ形成されていてもよい。正極活物質層14の厚みは、特に限定されないが、例えば、60〜90μmであり、好ましくは70〜80μmである。
The positive electrode
正極活物質層14は、例えば、粉末状の正極活物質、結着剤(バインダー)及び増粘剤を水系溶媒又は有機溶媒中に分散してスラリーを調整し、該スラリーを正極集電体12の表面に塗布して乾燥させることにより形成することができる。必要に応じて、導電剤を混入してもよい。
より具体的な正極活物質層14の形成方法としては、まず正極活物質と導電剤とイオン交換水とを混合させ、次に増粘剤を混合させ、次に結着剤を混合させることにより、スラリーを調整する方法等が挙げられる。
For example, the positive electrode
As a more specific method for forming the positive electrode
正極活物質は、ヘキサフルオロホスフェート(PF6 −)や、テトラフルオロボレート(BF4 −)のようなアニオンを可逆的に担持できる物質である。正極活物質は、例えば、リチウムイオンを担持できてもよい。より具体的には、正極活物質としては、例えば、活性炭、芳香族系縮合ポリマーの熱処理物であるポリアセン系物質(PAS)等が挙げられる。 The positive electrode active material is a material that can reversibly support anions such as hexafluorophosphate (PF 6 − ) and tetrafluoroborate (BF 4 − ). The positive electrode active material may be capable of supporting lithium ions, for example. More specifically, examples of the positive electrode active material include activated carbon, polyacene-based material (PAS) that is a heat-treated product of aromatic condensation polymer, and the like.
結着剤(バインダー)としては、フッ素アクリル樹脂を用いることができる。より具体的には、フッ化ビニリデン(VDF)及び六フッ化プロピレン(HFP)を含有する単量体成分から得られる含フッ素重合体と、(メタ)アクリル酸アルキルエステル類及び官能基含有不飽和単量体を含有する単量体成分から得られる官能基含有重合体との複合化重合体等が挙げられる。 As the binder (binder), a fluoroacrylic resin can be used. More specifically, a fluoropolymer obtained from a monomer component containing vinylidene fluoride (VDF) and propylene hexafluoride (HFP), an alkyl (meth) acrylate, and a functional group-containing unsaturated group. Examples thereof include a composite polymer with a functional group-containing polymer obtained from a monomer component containing a monomer.
増粘剤としては、例えば、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ヒドロキシエチルセルロース(HEC)、ポリエチレングリコール(PEG)等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、混合して用いてもよい。 Examples of the thickener include carboxymethyl cellulose (CMC), hydroxyethyl cellulose (HEC), polyethylene glycol (PEG) and the like. These may be used alone or in combination.
導電剤としては、例えば、アセチレンブラック、グラファイト、金属粉末等を用いることができる。 As the conductive agent, for example, acetylene black, graphite, metal powder, or the like can be used.
図1に示すように、負極20は、負極集電体22と、負極活物質層24とを含むことができる。
As shown in FIG. 1, the
負極集電体22としては、多孔性の金属箔を用いることができる。より具体的には、負極集電体22としては、表裏面を貫通する孔を備えたエキスパンドメタルを用いることができる。
負極集電体22の材質としては、例えば、銅、ステンレス、ニッケル等が挙げられる。負極集電体22の厚みは、特に限定されないが、例えば、20〜50μmである。
As the negative electrode
Examples of the material of the negative electrode
負極活物質層24は、負極集電体22に形成されている。負極活物質層24は、負極集電体22の両面に形成されていてもよいし、片面にのみ形成されていてもよい。負極活物質層24の厚みは、特に限定されないが、例えば、20〜30μmである。
The negative electrode
負極活物質層24は、例えば、粉末状の負極活物質、結着剤(バインダー)及び増粘剤を水系媒体又は有機溶媒中に分散してスラリーを調整し、該スラリーを負極集電体22の表面に塗布して乾燥させることにより、形成される。必要に応じて、導電剤を混入してもよい。
The negative electrode
負極活物質は、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能な物質である。より具体的には、負極活物質としては、例えば、黒鉛(グラファイト)、難黒鉛化炭素、PAS等が挙げられる。
負極活物質層24を形成するための結着剤、増粘剤及び導電剤は、例えば、正極活物質層14を形成するために例示した結着剤、増粘剤及び導電剤を用いることができる。
The negative electrode active material is a material that can occlude and release lithium ions. More specifically, examples of the negative electrode active material include graphite (graphite), non-graphitizable carbon, and PAS.
As the binder, thickener and conductive agent for forming the negative electrode
負極活物質の単位質量当たりの静電容量は、正極活物質の単位質量当たりの静電容量の3倍以上を有し、かつ、正極活物質の質量は、負極活物質の質量よりも大きいことが好ましい。これにより、リチウムイオンキャパシタの容量をより大きくすることができる。
本明細書において、正極又は負極の静電容量とは、正極又は負極の単位電圧当たりキャパシタセルに流れる電気量を示し、単位はFである。
The capacitance per unit mass of the negative electrode active material is at least three times the capacitance per unit mass of the positive electrode active material, and the mass of the positive electrode active material is larger than the mass of the negative electrode active material Is preferred. Thereby, the capacity | capacitance of a lithium ion capacitor can be enlarged more.
In this specification, the electrostatic capacity of the positive electrode or the negative electrode indicates the amount of electricity flowing to the capacitor cell per unit voltage of the positive electrode or the negative electrode, and the unit is F.
図1に示すように、リチウム極30は、リチウム極集電体32と、リチウム箔34とを含むことができる。
As shown in FIG. 1, the
リチウム極集電体32としては、多孔性の金属箔を用いることができる。リチウム極集電体32の材質としては、リチウムイオンと反応しない材料が好ましく、具体的には、銅、ステンレス等が挙げられる。リチウム極集電体32の厚みは、特に限定されないが、例えば、10〜200μmである。
As the lithium electrode
リチウム箔34は、例えば、リチウム極集電体32の一方の面に圧着されている。リチウム箔34の材質は、リチウムである。リチウム箔34は、リチウムイオンの供給源として機能することができる。すなわち、リチウム極集電体32と負極集電体22とを電気的に接続させて短絡させた状態で電解液に浸漬させることにより、リチウム箔34は、電解液に溶解してリチウムイオンとなることができる。そして、リチウムイオンを、電気化学的に電解液を介して負極活物質層24にプレドープさせることができる。リチウム箔34の厚みは、特に限定されないが、例えば、50〜300μmである。
The
なお、プレドープは、正極活物質層14及び負極活物質層24の少なくとも一方に対して行われてもよいが、工程の煩雑性及びリチウムイオンキャパシタの容量等を考慮すると、リチウムイオンのプレドープは、負極活物質層24に対してのみ行うことが好ましい。
The pre-doping may be performed on at least one of the positive electrode
セパレータ40としては、電解液、正極活物質及び負極活物質に対して耐久性がある多孔性材料を用いることができる。より具体的には、セパレータ40としては、例えば、セルロース、レーヨン、ポリエチレン、ポリプロピレン、アラミド樹脂、アミドイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド等からなる不織布、又は、多孔質のフィルム等を用いることができる。セパレータ40の厚みは、特に限定されないが、例えば、20〜50μmである。セパレータ40は、正極10、負極20及びリチウム極30を互いに隔離することができる。また、セパレータ40は、電解液を浸潤することができる。
As the
電解液としては、リチウム塩を電解質とする非プロトン性有機溶媒電解質溶液を用いる。
非プロトン性有機溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、アセトニトリル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、塩化メチレン、スルホラン等が挙げられる。これらの溶媒は、単独で用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。
As the electrolytic solution, an aprotic organic solvent electrolytic solution containing lithium salt as an electrolyte is used.
Examples of the aprotic organic solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, γ-butyrolactone, acetonitrile, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxolane, methylene chloride, sulfolane and the like. These solvents may be used alone or in combination of two or more.
リチウム塩としては、例えば、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、Li(C2F5SO2)2N等が挙げられる。電解液中のリチウム塩の濃度は、例えば、0.5〜1.5モル/lである。 Examples of the lithium salt include LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N, and the like. The concentration of the lithium salt in the electrolytic solution is, for example, 0.5 to 1.5 mol / l.
以下、本発明の第一実施形態に係るリチウムイオンキャパシタの製造方法の一例を示す。 Hereinafter, an example of the manufacturing method of the lithium ion capacitor which concerns on 1st embodiment of this invention is shown.
まず、第1の板状体61A、第2の板状体62A及び枠状体63Aを準備する。この際、枠状体63Aに、電解液注入口を設けておく。
電解液注入口を設ける方法としては、例えば、金型で成形する際に電解液注入口を形成する方法、又は、成形後に穴開け加工を行って電解液注入口を形成する方法等が挙げられる。
First, a first plate-
Examples of the method of providing the electrolyte injection port include a method of forming the electrolyte injection port when molding with a mold, or a method of forming an electrolyte injection port by performing drilling after molding. .
次に、枠状体63Aの下面側に第2の板状体62Aを接着し、枠状体63Aの下側開口を塞ぐことにより、有底の箱状にしておく。有底の箱状であると、電極積層体50を収容する際に底部(すなわち第2の板状体62A)に電極積層体50を載せることができる。
Next, the second plate-
また、正極10、負極20及びセパレータ40を積層してなる電極積層体50を準備する。
正極10は、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12であるアルミニウム箔に塗布して乾燥させることにより作製することができる。
負極20は、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22である銅箔に塗布して乾燥させることにより作製することができる。
Moreover, the electrode laminated
The
The
リチウム極30は、リチウム箔34をリチウム極集電体32であるステンレス鋼に圧着することにより作製することができる。
The
そして、正極10及び負極20間にセパレータ40を介在させて積層した後、各正極集電体12の各正極リード18を正極端子16に超音波溶接し、かつ、各負極集電体22の各負極リード28を負極端子26に超音波溶接する。
And after laminating | stacking with the
次に、第2の板状体62Aを接着済みの枠状体63Aの中に、端子付きの電極積層体50を収容する。この際、正極端子16及び負極端子26を枠状体63Aの凹部73に配置し、接着剤で固定する。
Next, the electrode laminated
そして、枠状体63Aの上面側に第1の板状体61Aを接着し、枠状体63Aの上側開口も塞ぐようにする。その結果、電極積層体50がケース60A内に完全に収容された状態となる。
Then, the first plate-
枠状体63Aの電解液注入口から電解液を注入し、ケース60A内に電解液で充填する。その後、電解液注入口を熱融着等により閉じ、ケース60Aを完全に封止する。この状態で所定時間保持することにより、本発明の第一実施形態に係るリチウムイオンキャパシタを製造することができる。
The electrolytic solution is injected from the electrolytic solution injection port of the frame-
電解液を注入すると、すべての負極とリチウム箔とが電気化学的に接触し、リチウム箔から電解液中に溶出したリチウムイオンは時間の経過とともに負極に移動し、所定量のリチウムイオンが負極に担持される。すなわち、リチウムイオンのプレドープが進行する。
負極へのリチウムイオンの担持に当たっては、板状体の弾性を有する第2面で電極を押さえているので、負極へのリチウムイオンの浸入によるひずみで、負極が変形しないようにすることができる。
When the electrolytic solution is injected, all the negative electrode and the lithium foil are in electrochemical contact, and lithium ions eluted from the lithium foil into the electrolytic solution move to the negative electrode over time. Supported. That is, pre-doping of lithium ions proceeds.
In supporting lithium ions on the negative electrode, since the electrode is held by the elastic second surface of the plate-like body, it is possible to prevent the negative electrode from being deformed due to distortion caused by the penetration of lithium ions into the negative electrode.
図9(a)は、リチウムイオンのプレドープを行う前のリチウムイオンキャパシタの一例を模式的に示す断面図であり、図9(b)は、リチウムイオンのプレドープが完了した後のリチウムイオンキャパシタの一例を模式的に示す断面図である。
なお、図9(a)及び図9(b)では、説明の便宜上、正極端子16、負極端子26及びリチウム集電体32の図示を省略し、また、電極積層体50も簡略化している。
FIG. 9A is a cross-sectional view schematically showing an example of a lithium ion capacitor before lithium ion pre-doping, and FIG. 9B shows a lithium ion capacitor after completion of lithium ion pre-doping. It is sectional drawing which shows an example typically.
9A and 9B, the
図9(a)に示すように、リチウムイオンのプレドープを行う前は、リチウム箔34がケース内に収容されている。一方、図9(b)に示すように、リチウムイオンのプレドープが完了すると、リチウム箔34は、完全に電解液に溶解するため消失する。
本発明の第一実施形態に係るリチウムイオンキャパシタにおいては、第1の板状体61Aの第2面に設けられた蛇腹状の弾性部71Aによって、第1の板状体61Aの第3面が電極に圧力を加えることができる。リチウムイオンのドープによりセル内の内容物の体積が減少した場合であっても、板状体の弾性を有する第2面により第3面を押さえ付けることにより、板状体の第3面がセル内の体積変化に追従することができる。その結果、電極間の間隔を狭く保つことができるため、電池容積を小さくでき、エネルギー容量の低下を防止することができる。また、リチウムイオンの電解液内での移動距離を小さくできるので、充放電容量を大きくすることができる。
As shown in FIG. 9A, the
In the lithium ion capacitor according to the first embodiment of the present invention, the third surface of the
以下に、本発明の第一実施形態に係るリチウムイオンキャパシタの作用効果について列挙する。
(1)本実施形態のリチウムイオンキャパシタは、ケースの上面及び底面の少なくとも一方の面は、外縁を含む平板状の第1面と、上記第1面の内側に位置し、弾性を有する第2面と、上記第2面の内側に位置する平板状の第3面とを有する板状体からなる。具体的には、上記第2面には、蛇腹状の弾性部が設けられている。
蛇腹状の弾性部は弾力性を有するため、板状体に弾性を有する第2面を形成することができる。このように、板状体に弾性を有する第2面が設けられていると、板状体の第2面の弾性作用により、板状体の第3面を電極に押さえ付けることができる。
従って、リチウムイオンのドープによりセル内の内容物の体積が減少した場合であっても、板状体の第3面を電極に押さえ付けることにより、板状体の第3面がセル内の体積変化に追従する。その結果、電極間の間隔を狭く保つことができるため、電池容積を小さくでき、エネルギー容量の低下を防止することができる。また、リチウムイオンの電解液内での移動距離を小さくできるので、充放電容量を大きくすることができる。
Below, it enumerates about the effect of the lithium ion capacitor which concerns on 1st embodiment of this invention.
(1) In the lithium ion capacitor according to the present embodiment, at least one of the upper surface and the bottom surface of the case is positioned on the inner side of the first surface including the outer edge and the first surface, and the second surface having elasticity. It consists of a plate-like body having a surface and a flat plate-like third surface located inside the second surface. Specifically, a bellows-like elastic part is provided on the second surface.
Since the bellows-like elastic portion has elasticity, the second surface having elasticity can be formed on the plate-like body. As described above, when the elastic second surface is provided on the plate-like body, the third surface of the plate-like body can be pressed against the electrode by the elastic action of the second surface of the plate-like body.
Therefore, even if the volume of the contents in the cell is reduced by doping lithium ions, the third surface of the plate is pressed against the electrode by pressing the third surface of the plate to the volume in the cell. Follow changes. As a result, the distance between the electrodes can be kept narrow, so that the battery volume can be reduced and the reduction in energy capacity can be prevented. Moreover, since the moving distance of lithium ions in the electrolytic solution can be reduced, the charge / discharge capacity can be increased.
(2)本実施形態のリチウムイオンキャパシタでは、上記ケースは、上側開口及び下側開口を有する箱状であってかつ上記電極積層体の側面を包囲する枠状体をさらに備え、上記板状体の上記第1面の端部が、上記枠状体の上記上側開口又は上記下側開口を塞ぐように、上記枠状体と接合されている。
ケースが枠状体を備えていると、板状体の第1面を枠状体に固定しつつ、板状体の第3面で電極積層体をしっかりと押さえ付けることができる。また、枠状体には厚みがあるので、電解液注入口を容易に形成することができる。そのため、電解液の注入が行いやすい。
さらに、ケースが枠状体を備えることによって、リチウムイオンキャパシタ全体の強度を向上させることもできる。
(2) In the lithium ion capacitor of the present embodiment, the case further includes a box-like body having an upper opening and a lower opening, and further includes a frame-like body surrounding the side surface of the electrode laminate, and the plate-like body An end portion of the first surface is joined to the frame body so as to close the upper opening or the lower opening of the frame body.
When the case includes the frame-like body, the electrode laminate can be firmly pressed by the third surface of the plate-like body while fixing the first surface of the plate-like body to the frame-like body. Moreover, since the frame-like body has a thickness, the electrolyte solution inlet can be easily formed. Therefore, it is easy to inject electrolyte.
Furthermore, the strength of the entire lithium ion capacitor can be improved by providing the case with a frame-like body.
(第二実施形態)
以下、本発明のリチウムイオンキャパシタの一実施形態である第二実施形態について説明する。
本発明の第二実施形態に係るリチウムイオンキャパシタでは、ケースが枠状体を有していない。ケースの構成を除いて、本発明の第二実施形態に係るリチウムイオンキャパシタは、本発明の第一実施形態に係るリチウムイオンキャパシタと同様の構成を有している。
以下、本発明の第一実施形態と共通する構成についてはその詳細な説明を省き、相違するケースの構成を中心に説明する。
(Second embodiment)
Hereinafter, a second embodiment which is an embodiment of the lithium ion capacitor of the present invention will be described.
In the lithium ion capacitor according to the second embodiment of the present invention, the case does not have a frame-like body. Except for the configuration of the case, the lithium ion capacitor according to the second embodiment of the present invention has the same configuration as the lithium ion capacitor according to the first embodiment of the present invention.
Hereinafter, the detailed description of the configuration common to the first embodiment of the present invention will be omitted, and the configuration of the different case will be mainly described.
図10は、本発明の第二実施形態に係るリチウムイオンキャパシタの一例を模式的に示す斜視図である。
図10に示すリチウムイオンキャパシタ200では、図1に示すリチウムイオンキャパシタ100と同様、正極、負極及びセパレータを積層してなる電極積層体がケース160A内に収容されている。
FIG. 10 is a perspective view schematically showing an example of a lithium ion capacitor according to the second embodiment of the present invention.
In the
図10に示すように、ケース160Aは、ケース160Aの上面及び側面に設けられた第1の板状体161Aと、ケース160Aの底面及び側面に設けられた第2の板状体162Aとを備えている。
第1の板状体161Aには、ケース160Aの上面(第1の板状体161Aの第1面)のさらに外側に延設部172Aが設けられている。また、第2の板状体162Aには、ケース160Aの底面(第2の板状体162Aの第1面)のさらに外側に延設部174Aが設けられている。
そして、ケース160A内には、リチウムイオンを含んだ有機電解質(電解液)が注入されている。
As shown in FIG. 10, the
The first plate-
An organic electrolyte (electrolytic solution) containing lithium ions is injected into
正極端子16は、例えば、第1の板状体161Aと第2の板状体162Aとの間に設けられている。正極端子16は、図10に示すように、ケース160Aの外周より外側に延出している。
The
負極端子26は、例えば、正極端子16と離間して、第1の板状体161Aと第2の板状体162Aとの間に設けられている。負極端子26は、図10に示すように、ケース160Aの外周より外側に延出している。
The
なお、図10では、正極端子16は、ケース160Aの左側端部(一方側の端部)に設けられ、負極端子26は、ケース160Aの右側端部(他方側の端部)に設けられているが、正極端子16及び負極端子26の位置は、特に限定されない。
In FIG. 10, the
図10に示すように、第1の板状体161Aの延設部172Aは、第2の板状体162Aの延設部174Aと接着剤、溶着又は溶接等により接合されている。
As shown in FIG. 10, the
本発明の第二実施形態に係るリチウムイオンキャパシタにおいても、上記ケースの上面及び底面の少なくとも一方の面が、外縁を含む平板状の第1面と、上記第1面の内側に位置し、弾性を有する第2面と、上記第2面の内側に位置する平板状の第3面とを有する板状体からなることを特徴としている。 Also in the lithium ion capacitor according to the second embodiment of the present invention, at least one of the upper surface and the bottom surface of the case is located on the inner side of the flat first surface including the outer edge and the first surface, and is elastic. It consists of the plate-shaped body which has the 2nd surface which has this, and the flat 3rd surface located inside the said 2nd surface.
図11は、図10に示すリチウムイオンキャパシタを構成するケースを模式的に示す断面図である。
図11では、ケースのみの断面図が示されており、リチウムイオンキャパシタを構成する他の部材の図示を省略している。
11 is a cross-sectional view schematically showing a case constituting the lithium ion capacitor shown in FIG.
In FIG. 11, a sectional view of only the case is shown, and illustration of other members constituting the lithium ion capacitor is omitted.
図11に示すケース160Aを構成する第1の板状体161Aは、外縁を含む平板状の第1面と、上記第1面の内側に位置し、弾性を有する第2面と、上記第2面の内側に位置する平板状の第3面とを有する。
また、第1の板状体161Aの第2面には、蛇腹状の弾性部171Aが設けられている。
A first plate-
Further, a bellows-like
同様に、ケース160Aを構成する第2の板状体162Aは、外縁を含む平板状の第1面と、上記第1面の内側に位置し、弾性を有する第2面と、上記第2面の内側に位置する平板状の第3面とを有する。
また、第2の板状体162Aの第2面には、蛇腹状の弾性部173Aが設けられている。
Similarly, the second plate-
Further, a bellows-like
図11に示すケース160Aでは、第1の板状体161A及び第2の板状体162Aの一方に蛇腹状の弾性部が設けられていなくてもよい。すなわち、第1の板状体161A及び第2の板状体162Aの一方は、弾性を有する第2面を有していなくてもよい。
In the
図12は、本発明の第二実施形態に係るリチウムイオンキャパシタの別の一例を模式的に示す斜視図である。
図12に示すリチウムイオンキャパシタ300では、図1に示すリチウムイオンキャパシタ100と同様、正極、負極及びセパレータを積層してなる電極積層体がケース260A内に収容されている。
FIG. 12 is a perspective view schematically showing another example of the lithium ion capacitor according to the second embodiment of the present invention.
In the
図12に示すように、ケース260Aは、ケース260Aの上面及び側面に設けられた第1の板状体261Aと、ケース260Aの底面に設けられた第2の板状体262Aとを備えている。
第1の板状体261Aには、ケース260Aの上面(第1の板状体261Aの第1面)のさらに外側に延設部272Aが設けられている。第2の板状体162Aは、平板状である。
そして、ケース260A内には、リチウムイオンを含んだ有機電解質(電解液)が注入されている。
As illustrated in FIG. 12, the
The first plate-
An organic electrolyte (electrolytic solution) containing lithium ions is injected into the
正極端子(図示せず)は、例えば、第1の板状体261Aと第2の板状体262Aとの間に設けられている。正極端子は、ケース260Aの外周より外側に延出している。
The positive electrode terminal (not shown) is provided between the first plate-
負極端子26は、例えば、正極端子16と離間して、第1の板状体261Aと第2の板状体262Aとの間に設けられている。負極端子26は、図12に示すように、ケース260Aの外周より外側に延出している。
The
なお、図12では、正極端子は、ケース260Aの左側端部(一方側の端部)に設けられ、負極端子26は、ケース260Aの右側端部(他方側の端部)に設けられているが、正極端子及び負極端子26の位置は、特に限定されない。
In FIG. 12, the positive terminal is provided at the left end (one end) of the
図12に示すように、第1の板状体261Aの延設部272Aは、第2の板状体262Aの端部と接着剤、溶着又は溶接等により接合されている。
As shown in FIG. 12, the extending
図13は、図12に示すリチウムイオンキャパシタを構成するケースを模式的に示す断面図である。 13 is a cross-sectional view schematically showing a case constituting the lithium ion capacitor shown in FIG.
図13に示すケース260Aを構成する第1の板状体261Aは、外縁を含む平板状の第1面と、上記第1面の内側に位置し、弾性を有する第2面と、上記第2面の内側に位置する平板状の第3面とを有する。
また、第1の板状体261Aの第2面には、蛇腹状の弾性部271Aが設けられている。
The first plate-
Further, a bellows-like
図13に示すケース260Aでは、第1の板状体261A及び第2の板状体262Aの両方に蛇腹状の弾性部が設けられていてもよい。すなわち、第1の板状体261A及び第2の板状体262Aの両方が、弾性を有する第2面を有していてもよい。
また、図13に示すケース260Aでは、第1の板状体261Aに蛇腹状の弾性部が設けられておらず、第2の板状体262Aに蛇腹状の弾性部が設けられていてもよい。すなわち、第1の板状体261Aが弾性を有する第2面を有しておらず、第2の板状体262Aが弾性を有する第2面を有していてもよい。
In the
In the
図14は、本発明の第二実施形態に係るリチウムイオンキャパシタのさらに別の一例を模式的に示す斜視図である。
図14に示すリチウムイオンキャパシタ400では、図1に示すリチウムイオンキャパシタ100と同様、正極、負極及びセパレータを積層してなる電極積層体がケース360A内に収容されている。
FIG. 14 is a perspective view schematically showing still another example of the lithium ion capacitor according to the second embodiment of the present invention.
In the
図14に示すように、ケース360Aは、ケース360Aの上面に設けられた第1の板状体361Aと、ケース360Aの底面及び側面に設けられた第2の板状体362Aとを備えている。
第1の板状体361Aは、平板状である。また、第2の板状体362Aには、ケース360Aの底面(第2の板状体362Aの第1面)のさらに外側に延設部374Aが設けられている。
そして、ケース360A内には、リチウムイオンを含んだ有機電解質(電解液)が注入されている。
As shown in FIG. 14, the
The first plate-
An organic electrolyte (electrolytic solution) containing lithium ions is injected into the
正極端子16は、例えば、第1の板状体361Aと第2の板状体362Aとの間に設けられている。正極端子16は、図14に示すように、ケース360Aの外周より外側に延出している。
The
負極端子26は、例えば、正極端子16と離間して、第1の板状体361Aと第2の板状体362Aとの間に設けられている。負極端子26は、図14に示すように、ケース360Aの外周より外側に延出している。
The
なお、図14では、正極端子16は、ケース360Aの左側端部(一方側の端部)に設けられ、負極端子26は、ケース360Aの右側端部(他方側の端部)に設けられているが、正極端子16及び負極端子26の位置は、特に限定されない。
In FIG. 14, the
図14に示すように、第1の板状体361Aの端部は、第2の板状体362Aの延設部374Aと接着剤、溶着又は溶接等により接合されている。
As shown in FIG. 14, the end of the first plate-
図15は、図14に示すリチウムイオンキャパシタを構成するケースを模式的に示す断面図である。 15 is a cross-sectional view schematically showing a case constituting the lithium ion capacitor shown in FIG.
図15に示すケース360Aを構成する第1の板状体361Aは、外縁を含む平板状の第1面と、上記第1面の内側に位置し、弾性を有する第2面と、上記第2面の内側に位置する平板状の第3面とを有する。
また、第1の板状体361Aの第2面には、蛇腹状の弾性部371Aが設けられている。
The first plate-
Further, a bellows-like
図15に示すケース360Aでは、第1の板状体361A及び第2の板状体362Aの両方に蛇腹状の弾性部が設けられていてもよい。すなわち、第1の板状体361A及び第2の板状体362Aの両方が、弾性を有する第2面を有していてもよい。
また、図15に示すケース360Aでは、第1の板状体361Aに蛇腹状の弾性部が設けられておらず、第2の板状体362Aに蛇腹状の弾性部が設けられていてもよい。すなわち、第1の板状体361Aが弾性を有する第2面を有しておらず、第2の板状体362Aが弾性を有する第2面を有していてもよい。
In the
In the
本発明の第二実施形態に係るリチウムイオンキャパシタにおいて、板状体に設けられる蛇腹状の弾性部の構成は、本発明の第一実施形態で説明した蛇腹状の弾性部の構成と同様である。
本発明の第二実施形態に係るリチウムイオンキャパシタにおいて、第1の板状体及び第2の板状体の両方に蛇腹状の弾性部が設けられている場合、第1の板状体の蛇腹状の弾性部の構成と、第2の板状体の蛇腹状の弾性部の構成とは、同じ構成であることが好ましいが、互いに異なる構成であってもよい。
In the lithium ion capacitor according to the second embodiment of the present invention, the configuration of the bellows-like elastic portion provided on the plate-like body is the same as the configuration of the bellows-like elastic portion described in the first embodiment of the present invention. .
In the lithium ion capacitor according to the second embodiment of the present invention, when the bellows-like elastic portion is provided on both the first plate-like body and the second plate-like body, the bellows of the first plate-like body. The configuration of the elastic portion and the configuration of the bellows-like elastic portion of the second plate are preferably the same, but may be different from each other.
本発明の第二実施形態に係るリチウムイオンキャパシタにおいて、板状体の構成材料としては、本発明の第一実施形態で説明した板状体の構成材料を使用することができる。
特に、板状体の構成材料として、金属材料を使用することが好ましい。
In the lithium ion capacitor according to the second embodiment of the present invention, as the constituent material of the plate-like body, the constituent material of the plate-like body described in the first embodiment of the present invention can be used.
In particular, it is preferable to use a metal material as a constituent material of the plate-like body.
板状体の作製方法も、本発明の第一実施形態と同様である。例えば、金型でプレス成形することにより、所定の形状を有する板状体を作製することができる。 The method for producing the plate-like body is the same as that in the first embodiment of the present invention. For example, a plate-like body having a predetermined shape can be produced by press molding with a mold.
本発明の第二実施形態に係るリチウムイオンキャパシタは、第1の板状体及び第2の板状体を用いてケースを作製する点を除いて、本発明の第一実施形態に係るリチウムイオンキャパシタと同様の方法により製造することができる。 The lithium ion capacitor according to the second embodiment of the present invention is a lithium ion capacitor according to the first embodiment of the present invention, except that a case is produced using the first plate body and the second plate body. It can be manufactured by the same method as the capacitor.
本発明の第二実施形態では、本発明の第一実施形態において説明した効果(1)を発揮することができるとともに、以下の効果を発揮することができる。
(3)本実施形態のリチウムイオンキャパシタでは、板状体の第1面のさらに外側に延設部が設けられている。そのため、枠状体を使用することなくケースを作製することができる。
In 2nd embodiment of this invention, while being able to exhibit the effect (1) demonstrated in 1st embodiment of this invention, the following effects can be exhibited.
(3) In the lithium ion capacitor of this embodiment, the extending part is provided further outside the first surface of the plate-like body. Therefore, a case can be produced without using a frame-like body.
(4)本実施形態のリチウムイオンキャパシタでは、第1面のさらに外側に延設部が設けられているので、第1面と延設部の間にできる曲折部により板状体の剛性が高くなる。そのため、リチウムイオンキャパシタに力が加わっても、板状体と他の板状体との間で局部的な力が加わりにくく、接合部で剥離しにくくすることができる。 (4) In the lithium ion capacitor of the present embodiment, since the extending portion is provided further outside the first surface, the bent portion formed between the first surface and the extending portion has high rigidity of the plate-like body. Become. Therefore, even if a force is applied to the lithium ion capacitor, it is difficult to apply a local force between the plate-like body and the other plate-like body, and it is difficult to peel off at the joint portion.
(その他の実施形態)
本発明の実施形態に係るリチウムイオンキャパシタにおいて、ケースの形状は、四角柱状(直方体状)に限定されるものではなく、円柱状、楕円柱状、長円柱状、多角柱状等の任意の柱の形状であればよい。
(Other embodiments)
In the lithium ion capacitor according to the embodiment of the present invention, the shape of the case is not limited to the rectangular column shape (cuboid shape), and the shape of an arbitrary column such as a cylindrical shape, an elliptical column shape, a long cylindrical shape, or a polygonal column shape. If it is.
本発明の実施形態に係るリチウムイオンキャパシタにおいて、ケースを構成する板状体の第1面の輪郭は、平面視で矩形状に限定されるものではなく、円形状、楕円形状、長円形状、多角形状等の任意の形状であってよい。 In the lithium ion capacitor according to the embodiment of the present invention, the outline of the first surface of the plate-like body constituting the case is not limited to a rectangular shape in plan view, but a circular shape, an elliptical shape, an oval shape, It may be an arbitrary shape such as a polygonal shape.
本発明の実施形態に係るリチウムイオンキャパシタにおいて、板状体の第2面に蛇腹状の弾性部が設けられている場合、蛇腹状の弾性部の形状は、平面視で矩形状に限定されるものではなく、円形状、楕円形状、長円形状、多角形状等の任意の形状であってよい。
いずれの場合であっても、蛇腹状の弾性部は、板状体の第1面の輪郭に沿って設けられていることが好ましい。
In the lithium ion capacitor according to the embodiment of the present invention, when the bellows-like elastic portion is provided on the second surface of the plate-like body, the shape of the bellows-like elastic portion is limited to a rectangular shape in plan view. It may be an arbitrary shape such as a circular shape, an elliptical shape, an oval shape, or a polygonal shape.
In any case, the bellows-like elastic portion is preferably provided along the outline of the first surface of the plate-like body.
また、蛇腹状の弾性部を平面視した際、蛇腹状の弾性部は必ずしも連続している必要はなく、一部が途切れていてもよい。また、独立した複数の蛇腹状の弾性部が設けられていてもよい。
上記の場合にも、蛇腹状の弾性部が設けられている面を第2面と考えることができる。
Further, when the bellows-like elastic portion is viewed in plan, the bellows-like elastic portion does not necessarily have to be continuous, and a part thereof may be interrupted. A plurality of independent bellows-like elastic portions may be provided.
Also in the above case, the surface on which the bellows-like elastic portion is provided can be considered as the second surface.
本発明の実施形態に係るリチウムイオンキャパシタにおいては、板状体の第2面が伸縮自在であればよく、第2面に蛇腹状の弾性部が設けられている以外の構成であってもよい。
さらに、例えば、第1の板状体は蛇腹状の弾性部が設けられている構成であり、第2の板状体は蛇腹状の弾性部が設けられている以外の構成であってもよい。
In the lithium ion capacitor according to the embodiment of the present invention, it is sufficient that the second surface of the plate-shaped body can be expanded and contracted, and a configuration other than that in which the bellows-like elastic portion is provided on the second surface may be employed. .
Further, for example, the first plate-like body may have a configuration in which a bellows-like elastic portion is provided, and the second plate-like body may have a configuration other than that in which a bellows-like elastic portion is provided. .
本発明の実施形態に係るリチウムイオンキャパシタにおいて、板状体の第1面及び第3面は、平板状である限り、強度向上のための凹凸等の加工等が施されていてもよい。 In the lithium ion capacitor according to the embodiment of the present invention, the first surface and the third surface of the plate-like body may be subjected to processing such as concavities and convexities for improving the strength, as long as it is flat.
本発明の実施形態に係るリチウムイオンキャパシタにおいては、ケースの上面に垂直な断面において、板状体の第3面は、板状体の第1面よりも電極積層体に近い位置にあることが好ましいが、板状体の第1面と同じ位置にあってもよく、また、板状体の第1面よりも電極積層体に遠い位置にあってもよい。 In the lithium ion capacitor according to the embodiment of the present invention, the third surface of the plate-like body is closer to the electrode laminate than the first surface of the plate-like body in a cross section perpendicular to the upper surface of the case. Although it is preferable, it may be at the same position as the first surface of the plate-like body, or may be at a position farther from the electrode laminate than the first surface of the plate-like body.
本発明の実施形態に係るリチウムイオンキャパシタにおいては、ケースの上面及び底面の少なくとも一方の面が、外縁を含む平板状の第1面と、上記第1面の内側に位置し、弾性を有する第2面と、上記第2面の内側に位置する平板状の第3面とを有する板状体からなることを必須の構成要素としている。
係る必須の構成要素に、本発明の第一実施形態、第二実施形態、及び、その他の実施形態で詳述した種々の構成(例えば、ケースの形状、板状体の第2面の構成、蛇腹状の弾性部の構成、延設部の有無及び構成、枠状体の構成、電極積層体の構成、正極及び負極の位置、リチウム極の位置等)を適宜組み合わせることにより所望の効果を得ることができる。
In the lithium ion capacitor according to the embodiment of the present invention, at least one of the upper surface and the bottom surface of the case is located on the flat plate-shaped first surface including the outer edge and the first surface, and has elasticity. It consists of a plate-like body having two surfaces and a flat plate-like third surface located inside the second surface as an essential component.
The essential components include various configurations detailed in the first embodiment, the second embodiment, and other embodiments of the present invention (for example, the shape of the case, the configuration of the second surface of the plate, The desired effect is obtained by appropriately combining the configuration of the bellows-like elastic portion, the presence and configuration of the extending portion, the configuration of the frame-like body, the configuration of the electrode laminate, the positions of the positive and negative electrodes, the position of the lithium electrode, etc. be able to.
10 正極
20 負極
30 リチウム極
34 リチウム箔
40 セパレータ
50 電極積層体
60A、60E、160A、260A、360A ケース
61A、61B、61C、61D、61E、161A、261A、361A 板状体(第1の板状体)
62A、62E、162A、262A、362A 板状体(第2の板状体)
61A1 板状体の第1面
61A2 板状体の第2面
61A3 板状体の第3面
63A、63B、63E 枠状体
71A、71B、71C、71D、171A、173A、271A、371A 蛇腹状の弾性部
72B、172A、174A、272A、374A 延設部
100、200、300、400 リチウムイオンキャパシタ
DESCRIPTION OF
62A, 62E, 162A, 262A, 362A Plate (second plate)
61A 1st plate-
Claims (9)
前記ケースの上面及び底面の少なくとも一方の面は、外縁を含む平板状の第1面と、前記第1面の内側に位置し、弾性を有する第2面と、前記第2面の内側に位置する平板状の第3面とを有する板状体からなることを特徴とするリチウムイオンキャパシタ。 An electrode laminate comprising a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and an electrode stack formed by stacking the positive electrode, the negative electrode, and the separator is contained in a case, and lithium is contained in the case A lithium ion capacitor into which an organic electrolyte containing ions is implanted,
At least one of the upper surface and the bottom surface of the case is a flat plate-shaped first surface including an outer edge, an elastic second surface located on the inner side of the first surface, and an inner surface of the second surface. A lithium ion capacitor comprising a plate-like body having a flat plate-like third surface.
前記板状体の前記第1面の端部が、前記枠状体の前記上側開口又は前記下側開口を塞ぐように、前記枠状体と接合されている請求項1〜4のいずれかに記載のリチウムイオンキャパシタ。 The case further comprises a box-like body having an upper opening and a lower opening and a frame-like body surrounding the side surface of the electrode laminate,
The end of the first surface of the plate-like body is joined to the frame-like body so as to close the upper opening or the lower opening of the frame-like body. The lithium ion capacitor described.
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