JPH11345747A - 筒形電気化学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 有機溶媒系の電解液を用いた場合でも低抵抗
で良好な集電を行うことができ、しかも一部の集電体が
破断しても集電が可能で、電気二重層キャパシタやリチ
ウムイオン二次電池としての特性を損なうことがない筒
形電気化学装置を提供する。 【解決手段】 長方形の集電体の少なくとも一方の面に
分極性電極物質含有層または活物質含有層を形成した正
負一対の電極をセパレータを介して重ね合わせて巻回し
た巻回構造の電極体を電解液と共に容器内に収容し、各
電極から電流を容器外へ導通させる筒形電気化学装置に
おいて、上記集電体の長短辺比（集電体の長辺の長さ／
集電体の短辺の長さ）が５以上で、かつ該長方形の集電
体の長辺側の少なくとも一方の端部に分極性電極物質含
有層または活物質含有層を形成せずに集電体の露出部分
を残し、該集電体の露出部分を導通部とし、該導通部を
介して電流を容器外へ導通させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、筒形電気化学装置
に関し、さらに詳しくは、筒形の電気二重層コンデンサ
やリチウムイオン二次電池などの筒形電気化学装置であ
って、低抵抗で確実な集電を行うことができる筒形電気
化学装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、円筒形や角筒形などの筒形二
次電池においては、大容量化や大電流特性の改良のた
め、例えば、集電体としての金属箔上に分極性電極物質
または活物質やバインダーなどを含む分極性電極物質含
有塗材または活物質含有塗材を塗布し加熱して塗材中の
溶剤を蒸発させて除去することにより分極性電極物質含
有層または活物質含有層を形成した正負一対の電極をセ
パレータを介して重ね合わせて巻回して巻回構造の電極
体とし、該巻回構造の電極体を有底で円筒形または角筒
形の金属製の容器に収容し、電解液を注入した後、金属
製の封口蓋で封口する構造を採用している。

【０００３】そして、この種の電池における電極の集電
構造としては、例えば、特開平８−１１５７１４号公
報に記載のように、容器内に収容された巻回構造の電極
体の上部に正極リード体をあらかじめ取り付け、かつ電
極体の下部に負極リード体をあらかじめ取り付けてお
き、それらのリード体をそれぞれ金属製封口蓋および金
属製容器と導通させたり、特開平９−１９０８３６号
公報に記載のように、正負いずれか一方の電極の集電体
を露出させ、円筒形または角筒形の容器の内側面に直接
接触させたり、特開昭６３−４５５０号公報に記載の
ように、活物質含有層を形成したニッケルのパンチング
メタルなどの集電体の端部を円板状集電体の数カ所に溶
接により固着することなどが提案されている。

【０００４】しかしながら、上記の方法では、電極が
長いために電極のリード体より遠い部分と金属製封口蓋
または金属製容器とが離れているため、導通部分の電気
抵抗が大きくなり、低抵抗で確実な集電を行うこと自体
が困難である上に、巻回状態の金属製集電体に充放電の
繰り返しに伴う繰り返し応力が加えられると金属製集電
体が疲労により縦分断を起こしたり、正負極間で授受さ
れるイオンの一部が金属製集電体の格子中に侵入し金属
の脆化を引き起こすことによって縦分断が促進される場
合があり、そのような集電体の縦分断が生じると、分断
箇所から先の部分の集電が不可能になる。このような現
象は金属製集電体の厚さの実効値が２０μｍ以下で、充
放電時の電極の分極性電極物質含有層または活物質含有
層の体積変化率が５％以上になると顕著に現れるように
なる。

【０００５】また、上記の方法による場合は、通常、
電池径が１０ｍｍ以下で、ほとんどの電極が外周部を構
成している小型電池において適用されるものであり、上
述のごとく大容量化のために集電体を長くした電池径の
大きい電池では期待される程の集電効果をあげることが
できない。また、上記の方法による場合は、材質や厚
みなどの制約から厚みを薄くできるエキスパンドメタル
や金属箔を集電体にすると、溶接による固着が困難にな
り、加えて、この種の二次電池においては高電圧を得る
ために電解液として有機溶接系の電解液が用いられてい
て、該電解液の比抵抗が５０Ω・ｃｍ以上と極めて高い
ので、低抵抗で確実な集電効果を得るためには、使用す
る集電体は薄く、かつ長くする必要があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、低抵抗で確
実な集電を行うとともに、上述した有機溶媒系の電解液
のような比抵抗の極めて高い電解液を使用した場合で
も、良好な集電効果をあげることができ、しかも充放電
に伴って集電体に縦分断が発生した場合でも集電機能を
損なうことがない筒形電気化学装置を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、長方形の集電
体の少なくとも一方の面に分極性電極物質含有層または
活物質含有層を形成した正負一対の電極をセパレータを
介して重ね合わせて巻回して巻回構造の電極体とし、該
巻回構造の電極体を電解液と共に容器内に収容し、それ
ぞれの電極から電流を容器外へ導通させる筒形電気化学
装置において、集電体の長短辺比（集電体の長辺の長さ
／集電体の短辺の長さ）が５以上で、かつ該長方形の集
電体の長辺側の少なくとも一方の端部に分極性電極物質
含有層または活物質含有層を形成せずに集電体の露出部
分を残し、該集電体の露出部分を導通部とし、該集電体
の露出部分からなる導通部を介して電流を容器外に導通
させることにより、上記課題を解決したものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明における電気化学装置とし
ては、例えば、電気二重層キャパシタ、ポリアセンキャ
パシタ、リチウムイオン二次電池、ポリマーリチウムイ
オン二次電池、ポリマーリチウム二次電池などが挙げら
れる。また、本発明において、筒形とは、円筒形、角筒
形、楕円形などをいい、コイン形やボタン形などの扁平
形のものでないことを意味するものであって、必ずしも
径に対して高さが大であることを要しない。

【０００９】本発明において、電極は、例えば、分極性
電極物質または活物質に必要に応じてバインダー、導電
助剤などを適宜添加し、それらを溶剤に溶解または分散
させて塗材化し、その塗材を長方形で金属製の集電体の
少なくとも一方の面に塗布し、加熱して塗材中の溶剤を
蒸発させて除去（以下、簡略化して「蒸去」という）す
るか、または全体をゲル化させることにより分極性電極
物質含有層または活物質含有層を形成することによって
作製される。

【００１０】上記集電体は長方形であって、その長短辺
比（集電体の長辺の長さ／集電体の短辺の長さ）は５以
上、より好ましくは１０以上で、その長辺側の少なくと
も一方の端部に分極性電極物質含有層または活物質含有
層を形成せずに集電体の露出部分を残しておき、該集電
体の露出部分を導通部としてその部分を介して電流を容
器外へ導通させることを要するが、これは次の理由に基
づいている。

【００１１】すなわち、集電体の長短辺比を５以上にす
ることによって、電極塗布面積を大きくすることで比抵
抗の大きい電解液を使用した場合にも電解液／電極間の
低抵抗を確保でき、また、集電体の長辺側の少なくとも
一方の端部に分極性電極物質含有層または活物質含有層
を形成せずに集電体の露出部分を残しておくことによっ
て、集電体の露出部分からなる導通部を介して電流を容
器外に導通するパスを確保することができる。

【００１２】集電体の材質としては、例えば、アルミニ
ウム、銅、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）などが適して
おり、リチウムイオン系の二次電池や電気二重層キャパ
シタの正極の集電体としては特にアルミニウムが適して
おり、リチウムイオン系の二次電池の負極の集電体とし
ては特に銅が適していて、電気二重層キャパシタの負極
の集電体としては特にアルミニウムが適している。ま
た、集電体の形態としては、箔、網、エキスパンドメタ
ルのいずれであってもよい。

【００１３】また、電極の集電体の厚さと電極の長辺の
長さの割合（電極の集電体の厚さ／電極の長辺の長さ）
は１／１００００以下であることが好ましい。すなわ
ち、このようにすることによって、集電体上に塗布され
る分極性電極物質または活物質／集電体の比を大きくで
きるので容量を大きくできると共に、分極性電極物質ま
たは活物質の面積を大きくでき、分極性電極物質含有層
または活物質含有層と電解液との間の抵抗が小さくなる
という利点を生じるようになる。さらに、集電体の厚さ
は２０μｍ以下で、集電体の厚さと電極の分極性電極物
質含有層または活物質含有層の厚さ（分極性電極物質含
有層または活物質含有層を集電体の両面に形成している
場合は両面の分極性電極物質含有層または活物質含有層
の厚さの和）の割合（集電体の厚さ／分極性電極物質含
有層または活物質含有層の厚さ）は１／５以下であるこ
とが好ましい。すなわち、このようにすることによっ
て、分極性電極物質含有層または活物質含有層と集電体
との間の抵抗を低くできるという利点を生じるようにな
る。

【００１４】また、本発明においては、少なくとも一方
の電極の集電体の露出部分に関して（１）巻回構造の電
極体の幅に相当する長さの４倍当たり少なくとも１箇所
から溶接、クランプ、ハト目によるかしめなどを介して
電流を容器外に導通させたり、（２）少なくとも一方の
電極の集電体の露出部分の端部を格子状、放射状、同心
円状あるいは細かい粒子を吹き付けることによって生じ
た規則的または不規則的な凸部を有する金属板や、打抜
きなどの適宜手段により多数の開口を設け、この打抜き
の際に打抜き方向とは反対側の開口縁に生じたバリを有
する金属板や金属網と接触させて電流を容器外に導通さ
せたり、（３）金属粉または金属溶湯を適宜手段によっ
て吹き付けて巻回構造の電極体の集電体の露出部分とを
一体化させた後、上記（２）で示した金属板や金属網な
どと接触させて電流を容器外に導通させたり、（４）巻
回構造の電極体の集電体の露出部分の端面全体と見合う
金属円板を特殊な方法（その一例を示すと、１０Ｖ程度
の電圧を１／１００秒程度印加して電流溶接する方法が
ある。この方法による場合には電流を集中させて溶接し
易くするため、金属円板に孔やスリットを設けることが
好ましい）で溶接して電流を容器外に導通させたり、
（５）少なくとも一方の電極の集電体の露出部分の同極
端部同士を少なくとも１箇所の層間で電流を容器外に導
通させたり、（６）少なくとも一方の電極の集電体の露
出部分の端部と、金属製の容器または容器から絶縁され
た金属製の封口蓋とを導通させることが好ましい。

【００１５】また、充放電時に体積変化を伴う分極性電
極物質または活物質をバインダなどと共に含む分極性電
極物質含有層または活物質含有層を集電体の少なくとも
一方の面に形成して少なくとも一方の電極を構成した場
合には、充放電時の体積変化で集電体が縦方向に分断し
ても集電を確保できることが必要であり、この場合は、
集電体の厚さの実効値が２０μｍ以下で、少なくとも一
方の電極の充放電時の体積変化率が５％以上、特に７％
以上である時に本発明を適用するのが好ましい。なお、
集電体の厚さの実効値とは、網、エキスパンドのように
孔があいた集電体の孔をつぶして箔にした場合の厚さ
で、例えば、体積空孔率が５０％で厚さが４０μｍの網
の場合の厚さの実効値は２０μｍである。

【００１６】電極の活物質としては、正極活物質がリチ
ウム化合物〔例えば、Ｌｉ_x ＣｏＯ ₂ 、Ｌｉ_x Ｎｉ
Ｏ₂ 、Ｌｉ_x Ｍｎ₂ Ｏ₄ 、Ｌｉ_x ＴｉＯ₂ 、イオウ
（Ｓ）化合物、Ｌｉ_x ＭｎＯ₂ 、Ｌｉ_x Ｃｏ_y Ｖ_1-y Ｏ
_z など〕であることが好ましく、負極活物質が炭素化合
物（例えば、グラファイトカーボン、低結晶カーボンな
ど）であることが好ましい。また、リチウム金属、Ｓｎ
Ｏ、ＳｉＯなどを負極活物質に用いることを排除するも
のではない。

【００１７】好適な正極活物質については、上記にその
代表的なものを記載しているが、正極活物質としては上
記例示のものだけでなく、下記に例示のものを適宜選択
して使用してもよい。

【００１８】例えば、正極活物質としては、Ｌｉ_x Ｃｏ
Ｏ₂ 、Ｌｉ_x ＮｉＯ₂ 、Ｌｉ_x Ｃｏ _a Ｎｉ_1-a Ｏ₂ 、Ｌ
ｉ_x ＭｎＯ₂ 、Ｌｉ_x Ｍｎ₂ Ｏ₄ 、またはＬｉ_x Ｃｏ_b
Ｖ_{1- b} Ｏ_z （ここでｘ＝０．７〜１．２、ａ＝０．１〜
０．９、ｂ＝０．９〜０．９８、ｚ＝２．０２〜２．
３）などを適宜選択して使用してもよい。

【００１９】また、負極活物質についても好適なものに
ついては、その代表的なものを上記に例示したが、負極
活物質としては上記例示のものだけでなく、下記に例示
にものを適宜選択して使用してもよい。

【００２０】負極活物質としては、リチウム金属、リチ
ウム合金（Ａｌ、Ａｌ−Ｍｎ、Ａｌ−Ｍｇ、Ａｌ−Ｓ
ｎ、Ａｌ−Ｉｎ、Ａｌ−Ｃｄなど）やリチウムイオンま
たはリチウム金属を吸蔵・放出できる焼成炭素質化合
物；ＧｅＯ、ＧｅＯ₂ 、ＳｎＯ、ＳｎＯ₂ 、ＰｂＯ、Ｐ
ｂＯ₂ 、Ｐｂ₂ Ｏ₃ 、Ｐｂ₃ Ｏ₄ 、Ｓｂ₂ Ｏ₃ 、Ｓｂ₂
Ｏ ₄ 、Ｓｂ₂ Ｏ₅ 、Ｂｉ₂ Ｏ₃ 、Ｂｉ₂ Ｏ₄ 、Ｂｉ₂ Ｏ
₅ 、ＳｉＳｎＯ₃ 、ＳｎＰ _0.2 Ｓｉ_0.8 Ｏ_3.1 またはそ
れらの酸化物の非量論的化合物などや；以下に一般式
（Ｉ）で示すようなリチウム含有複合酸化物、 Ｌｉ_p Ｍ_q Ｏ_r （Ｉ） （式中、ＭはＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｚ
ｎ、Ｉｎ、Ｍｇから選ばれる少なくとも一種、ｐ＝０．
１〜８、ｑ＝１〜７、ｒ＝１〜２０の数字を表す。）で
示されるリチウム複合酸化物であり、例えばＬｉ₂ Ｓｉ
Ｏ₃ 、Ｌｉ₄ ＳｉＯ₄ 、Ｌｉ₂ Ｓｉ₃ Ｏ₇ 、Ｌｉ₂ Ｓｉ
₂ Ｏ₅ 、Ｌｉ₈ ＳｉＯ₆ 、Ｌｉ₆ Ｓｉ₂ Ｏ ₇ 、Ｌｉ₄ Ｇ
ｅ₉ Ｏ₂ 、Ｌｉ₆ Ｇｅ₈ Ｏ₁₉、Ｌｉ₄ Ｇｅ₅ Ｏ₁₂、Ｌｉ
₆ Ｇｅ₂ Ｏ ₇ 、α−Ｌｉ₄ ＧｅＯ₄ 、Ｌｉ₄ ＧｅＯ₄ 、
β−Ｌｉ₈ ＧｅＯ₆ 、Ｌｉ₂ Ｇｅ₇Ｏ₁₅、Ｌｉ₂ ＧｅＯ
₃ 、Ｌｉ₂ Ｇｅ₄ Ｏ₉ 、Ｌｉ₂ ＳｎＯ₃ 、Ｌｉ₈ ＳｎＯ
₆ 、Ｌｉ₂ ＰｂＯ₃ 、β−Ｌｉ₂ ＰｂＯ₃ 、Ｌｉ₈ Ｐｂ
Ｏ₆ 、Ｌｉ₄ ＰｂＯ₄ 、Ｌｉ ₇ ＳｂＯ₆ 、ＬｉＳｂ
Ｏ₃ 、Ｌｉ₃ ＳｂＯ₄ 、Ｌｉ₃ ＢｉＯ₄ 、Ｌｉ₇ ＢｉＯ
₆、Ｌｉ₅ ＢｉＯ₅ 、ＬｉＢｉＯ₂ 、Ｌｉ₄ Ｂｉ
₆ Ｏ₁₁、Ｌｉ₆ ＺｎＯ₄ 、Ｌｉ₄ＺｎＯ₃ 、Ｌｉ₂ Ｚｎ
Ｏ₂ 、ＬｉＩｎＯ₂ 、Ｌｉ₃ ＩｎＯ₃ 、Ｌｉ₄ ＭｇＳｎ
₂Ｏ₇ 、Ｌｉ₂ ＭｇＳｎ₂ Ｏ₆ 、Ｌｉ₂ ＭｇＳｎ
₃ Ｏ₆ 、Ｌｉ₂ Ｍｇ₃ ＳｎＯ₆ 、Ｌｉ₄ Ｍｇ₂ Ｓｎ
Ｏ₆ 、Ｌｉ₂ ＺｎＳｎ₂ Ｏ₆ 、ＬｉＩｎＧｅ₂ Ｏ₆ 、Ｌ
ｉＩｎＧｅＯ₄ 、Ｌｉ₂ ＭｇＧｅＯ₄ 、Ｌｉ₂ ＺｎＧｅ
Ｏ₄ 、Ｌｉ₃ Ｚｎ_0.5 ＧｅＯ₄、Ｌｉ₂ ＺｎＧｅ
₃ Ｏ₈ 、またはこれらの非量論的化合物など；さらに
は、以下に一般式（II）で示すようなリチウム含有複合
酸化物、 Ｌｉ_s ＳｎＯ_t （II） （式中、ｓ＝０．１〜８、ｔ＝１〜６の数字を表す。）
で示されるリチウム複合酸化物であり、例えばＬｉ_0.1
ＳｎＯ_2.05、Ｌｉ_0.5 ＳｎＯ_2.55、ＬｉＳｎＯ_2.5 、Ｌ
ｉ_1.5 ＳｎＯ_2.75、Ｌｉ₂ ＳｎＯ₃ 、Ｌｉ₃ Ｓｎ
Ｏ_3.5 、Ｌｉ₄ ＳｎＯ₄ 、Ｌｉ₅ ＳｎＯ_4.5 、Ｌｉ₆ Ｓ
ｎＯ₅ 、Ｌｉ₇ ＳｎＯ_{5. 5} 、Ｌｉ₈ ＳｎＯ₆ 、Ｌｉ_0.1
ＳｎＯ_1.05、Ｌｉ_0.5 ＳｎＯ_1.25、ＬｉＳｎＯ_{1. 5} 、Ｌ
ｉ_1.5 ＳｎＯ_1.75、Ｌｉ₂ ＳｎＯ₂ 、Ｌｉ₃ Ｓｎ
Ｏ_2.5 、Ｌｉ₄ ＳｎＯ₃、Ｌｉ₄ ＳｎＯ_3.5 、Ｌｉ₆ Ｓ
ｎＯ₄ 、Ｌｉ₇ ＳｎＯ_4.5 、Ｌｉ₈ ＳｎＯ₅ など；Ｌｉ
₄ ＳｉＯ₄ 、Ｌｉ₂ ＳｉＯ₃ 、Ｌｉ₂ Ｓｉ₂ Ｏ₅ 、Ｌｉ
₄ Ｓｉ₃ Ｏ₈ 、Ｌｉ₆ Ｓｉ₄ Ｏ₁₁とそれらの縮合化合物
に示されるような珪酸リチウムの化学量論組成を持つも
のと、リチウムが過剰あるいは不足の非化学量論組成を
持つものなどのリチウム含有珪素化合物などが挙げら
れ、これらの中から適宜選択して使用してもよい。

【００２１】本発明は、充放電時の体積変化率が５％以
上、特に７％以上ある活物質を用いる場合に適用するこ
とが特に有意義であるが、充放電時に体積変化しないも
のや少ないものにも充分適用可能である。充放電時の体
積変化の少ないものには電気二重層キャパシタがあり、
その分極性電極物質としては、例えば、活性炭粉末、活
性炭繊維、活性炭クロスなどが正極・負極用に使用され
る。

【００２２】前記のように、本発明の電気化学装置に
は、電気二重層キャパシタ、ポリアセンキャパシタ、リ
チウムイオン二次電池、ポリマーリチウムイオン二次電
池などを含み、本発明は、電解液が有機溶媒系の電解液
であって、その比抵抗が５０Ω・ｃｍ以上という伝導度
の低い場合に適用した時に特に有意義であるが、そのよ
うな比抵抗の高い電解液としては、次のようなものが挙
げられる。

【００２３】例えば、電気二重層コンデンサ用の電解液
としては、例えば、（Ｃ₂ Ｈ₅ ）₄Ｎ・ＣｌＯ₄ 、（Ｃ
₂ Ｈ₅ ）₄ ＰＢＦ₄ 、（Ｃ₃ Ｈ₇ ）₄ ＰＢＦ₄ 、（Ｃ₄
Ｈ₉）₄ ＰＢＦ₄ 、（Ｃ₆ Ｈ₁₃）₄ ＰＢＦ₄ 、（Ｃ₄ Ｈ
₉ ）₃ ＣＨ₃ ＰＢＦ₄ 、（Ｃ ₂ Ｈ₅ ）₃ （Ｐｈ−Ｃ
Ｈ₂ ）ＰＢＦ₄ 、（Ｃ₂ Ｈ₅ ）₄ ＰＰＦ₆ 、（Ｃ
₂ Ｈ₅ ） ₄ ＰＣＦ₃ ＳＯ₃ 、（Ｃ₂ Ｈ₅ ）₄ ＮＢＦ₄ 、
（Ｃ₄ Ｈ₉ ）₄ ＮＢＦ₄ 、（Ｃ₆Ｈ₁₃）₄ ＮＢＦ₄ 、
（Ｃ₂ Ｈ₅ ）₄ ＮＢＦ₆ 、（Ｃ₂ Ｈ₅ ）₄ Ｐ・ＣＦ₃ Ｓ
Ｏ₃、（Ｃ₂ Ｈ₅ ）₄ ＮＢＦ₄ 、（Ｃ₄ Ｈ₉ ）₄ ＮＢＦ
₄ 、（Ｃ₆ Ｈ₁₃）₄ ＮＢＦ₄、（Ｃ₂ Ｈ₅ ）₄ ＮＢＦ₆
などの電解質を単独でまたは２種以上プロピレンカーボ
ネート（ＰＣ）、γ−ブチロラクトン（γ−ＢＬ）など
の溶媒に溶解したものが挙げられる。また、ポリアセン
（ＰＡＳ）を正極・負極の分極性電極物質に使用したキ
ャパシタではＬｉＢＦ₄ −ＰＣ（プロピレンカーボネー
ト）などが電解液として使用される。さらに、リチウム
イオン二次電池用の電解液としては、例えば、１，２−
ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、プロピ
レンカーボネート、エチレンカーボネート、γ−ブチロ
ラクトン、テトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラ
ン、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エ
チルメチルカーボネートなどの単独または２種以上の混
合溶媒に、ＬｉＣｌＯ₄ 、ＬｉＰＦ₆ 、ＬｉＢＦ₄ 、Ｌ
ｉＡｓＦ₆ 、ＬｉＳｂＦ₆ 、ＬｉＣＦ₃ ＳＯ₃ 、ＬｉＣ
₄ Ｆ₉ ＳＯ₃ 、ＬｉＣＦ₃ ＣＯ₂ 、Ｌｉ₂ Ｃ₂ Ｆ₄ （Ｓ
Ｏ₃ ）₂ 、ＬｉＮ（ＣＦ₃ ＳＯ₂ ）₂ 、ＬｉＣ（ＣＦ₃
ＳＯ₂ ）₃ 、ＬｉＣ_n Ｆ_2n+1ＳＯ₃ （ｎ≧２）などの電
解質を単独でまたは２種以上溶解させて調製したものが
挙げられる。

【００２４】導電助剤としては、例えば、カーボンブラ
ック、アセチレンブラック、天然黒鉛、人工黒鉛、ケッ
チェンブラック、炭素繊維、金属粉、金属繊維などが使
用される。

【００２５】

【実施例】つぎに、本発明の実施例について説明する。
ただし、本発明はそれらの実施例のみに限定されるもの
ではない。なお、以下の実施例などにおいて、濃度など
を示す％は重量％である。

【００２６】実施例１ この実施例１では、本発明を大容量の電気二重層コンデ
ンサに適用した例を示す。

【００２７】まず、下記に示すように分極性電極物質含
有塗材を調製した。 活性炭粉末（１５００ｍ² ／ｇ） ８０重量部 アセチレンブラック ２０重量部

【００２８】分極性電極物質の活性炭粉末と導電助剤の
アセチレンブラックとを上記重量部で金属容器に入れ、
攪拌機で攪拌しながら、その中にポリビニリデンジフル
オライド濃度が１２％のＮ−メチルピロリドン溶液１３
５重量部を滴下した。

【００２９】ついで、Ｎ−メチルピロリドンを滴下して
粘度を約４０００ＣＰに調整した。粘度調整後、さらに
Ｎ−メチルピロリドンを少しずつ加えながら２時間攪拌
を行い、最終的に粘度を約３０００ＣＰに調整した。

【００３０】このようにして得られた塗材をアプリケー
タを用いて厚さ２０μｍのアルミニウム箔からなる集電
体の一方の面に塗布し、加熱して塗材中のＮ−メチルピ
ロリドンを蒸去して分極性電極物質含有層を形成した
後、上記集電体の他方の面に上記塗材を上記と同様に塗
布し、加熱して分極性電極物質含有層を形成した。

【００３１】分極性電極物質含有層の厚さは両面とも約
１００μｍであった。ただし、集電体の長辺側の一方の
端部および短辺側の一方の端部には塗材を塗布せずに、
無地部分、つまり、分極性電極物質含有層を形成せず、
集電体の露出部分となるようにした。

【００３２】ついで、２トンの圧力をかけながらロール
プレスの間を通して圧縮処理を行った。ロールプレスの
温度は１５０℃とした場合の分極性電極物質含有層の厚
さは両面とも約６５μｍであった。

【００３３】上記のように集電体上に分極性電極物質含
有層を形成したものをその長辺側の一方の端部に集電体
の露出部分が５ｍｍ幅で残るようにしつつ、電極を５３
ｍｍ×５６０ｍｍのサイズに切断し、短辺側の一端無地
部分に幅５ｍｍ、厚さ２０μｍのリード体を該リード体
の末端が長辺側の無地部分方向に出るように超音波溶接
した。ついで、１５０℃で真空乾燥の後、ドライボック
ス中に入れた。なお、正極用リード体には長さ７０ｍｍ
のアルミニウム箔を用い、負極用リード体には長さ６０
ｍｍのニッケル箔を用いた。そして、以下の操作はすべ
てドライボックス中で行った。

【００３４】上記のようにして得られた電極２枚（この
電極は電気二重層キャパシタではアルミニウム製リード
体を取り付けた方が正極となり、ニッケル製リード体を
取り付けた方が負極となる）と、１５０℃で真空乾燥し
た５０μｍ×５１ｍｍ×７００ｍｍのセルロース系セパ
レータを用い、上記電極の間にセパレータを介在させ、
巻回機によって渦巻状に巻回して渦巻状巻回構造の電極
体にした。ただし、上記巻回にあたっては、集電体の露
出部分は正極となる電極と負極となる電極とでそれぞれ
反対側に向くようにした。

【００３５】この渦巻状巻回構造の電極体の上下端部に
おいては正極と負極の集電体の露出部分がそれぞれ反対
方向にセパレータの上下端からそれぞれ３ｍｍずつはみ
出しており、その部分が導通部を構成する。

【００３６】この渦巻状巻回構造の電極体を収容する容
器としては、高さ６７ｍｍで外径１７．５ｍｍの鉄にニ
ッケルメッキを施した有底円筒状の容器を用い、この容
器の底部にあらかじめ直径１６ｍｍ、厚さ２ｍｍのほぼ
円形のニッケル製網を溶接により固着しておき、この容
器内に上記渦巻状巻回構造の電極体を収容した後、缶底
部にニッケル製のリード体をスポット溶接した。なお、
スポット溶接に先立ち該渦巻状巻回構造の電極体の上部
に直径１５ｍｍ、厚さ２ｍｍのほぼ円形のアルミニウム
製網を載置した。

【００３７】このアルミニウム製網のほぼ中心部には幅
５ｍｍ、厚み２０μｍのアルミニウム製のリード体が超
音波溶接により取り付けられており、さらに、このリー
ド体は集電体に溶接されたリード体に超音波溶接された
後、リード体の中間部に短絡防止のためのポリイミドテ
ープが被覆された。そして、その上部に電解液注入用の
孔およびリード体取り出し用孔が形成されたポリプロピ
レン製の絶縁板を載置した。

【００３８】ついで、上記容器の開口端から６ｍｍの位
置を始点にした幅２ｍｍのグルービング加工を施した
後、この容器に１Ｍ−テトラエチルアンモニウム・テト
ラフロロボレートのプロピレンカーボネート溶液からな
る電解液９．５ｇを上記絶縁板に形成された電解液注入
孔から注入した。なお、注入された電解液の比抵抗は７
０Ω・ｃｍであった。

【００３９】これとは別に、内部に電流遮断機構を有す
る外径１６．５ｍｍの封口蓋の周縁にポリプロピレン製
の絶縁ガスケットをあらかじめ嵌合しておいた。そし
て、絶縁板のリード体取り出し用孔から突出したアルミ
ニウム製のリード体を超音波溶接により封口蓋の下部に
取り付けた後、封口蓋を容器の開口部に挿入し、その
後、容器の開口端部をかしめ機によりかしめることによ
って容器の開口部を封口し、大容量電気二重層コンデン
サを作製した。

【００４０】ここで、この電気二重層コンデンサの概略
構造を図１に基づいて説明すると、１は前記のシート状
の正極で、２はシート状の負極である。ただし、図１で
は、繁雑化を避けるため、正極１や負極２をそれらの構
成部材である分極性電極物質含有層や集電体に分けて図
示することはしていないが、導通部となる集電体の露出
部分は図示していて、正極１の集電体の露出部分１ａは
セパレータ３の上端を飛び出してその先端が正極集電板
９に接触しており、負極２の集電体の露出部分２ａはセ
パレータ３の下端を飛び出してその先端が負極集電板６
に接触している。そして、これらの正極１と負極２はセ
パレータ３を介して渦巻状に巻回され、渦巻状巻回構造
の電極体として上記の電解液４と共に容器５内に収容さ
れている。

【００４１】容器５は鉄製で表面にニッケルメッキを施
したものであって、負極端子を兼ねており、この容器５
の底部には上記渦巻状巻回構造の電極体の挿入に先立っ
て負極集電板６が溶接により固着されている。この負極
集電板６はこの実施例１では外径１６ｍｍ、厚さ２ｍｍ
のニッケル製網（上記の厚さはニッケル製網の凹凸部の
厚さを含む）が用いられ、６ａはその容器５への溶接部
であり、また、上記負極集電板６のタルミ防止のため金
属リング８が容器５の底部に配置され、前記のように負
極２の集電体の露出部分２ａの先端がこの負極集電板６
に機械的接触により接続され、また、負極２のニッケル
製のリード体７が溶接によりこの負極集電板６に固着さ
れている。

【００４２】また、上記渦巻状電極体の上部には正極集
電板９が載置されている。この正極集電板９は前記のよ
うに直径１５ｍｍ、厚さ２ｍｍのほぼ円形のアルミニウ
ム製網（上記厚さはアルミニウム製網の凹凸部の厚さを
含む）が用いられ、また、この正極集電板９には前記の
ように正極１の集電体の露出部分１ａの先端が機械的接
触により接続され、さらに正極１のアルミニウム製のリ
ード体１０が溶接されていて、１０ａがその溶接部であ
る。なお、リード体１０は直線状に図示されているが、
実際には封口板１２に超音波溶接した後、くの字形に折
り曲げられている。

【００４３】そして、上記正極集電板９の上部に絶縁板
１１が配置しており、この絶縁板１１はポリプロピレン
製で、そのほぼ中央部近傍に電解液注入用の孔およびリ
ード体取り出し用の孔が設けられている。

【００４４】封口蓋は、封口板１２、端子板１３、防爆
弁１４、溶接部分１５、絶縁パッキング１６などで構成
され、封口板１２はアルミニウム製で、円板状をしてい
て、中央部に薄肉部１２ａが設けられ、かつ上記薄肉部
１２ａの周囲に内圧を防爆弁１４に作用させるための圧
力導入口１２ｂとしての孔が設けられている。そして、
この薄肉部１２ａの上面に防爆弁１４の突出部１４ａが
溶接され、溶接部分１５を構成している。なお、上記封
口板１２に設けた薄肉部１２ａや防爆弁１４の突出部１
４ａなどは、図面上での理解がしやすいように、切断面
のみを図示しており、切断面後方の輪郭線は図示を省略
している。また、封口板１２の薄肉部１２ａと防爆弁１
４の突出部１４ａとの溶接部分１５も、図面上での理解
が容易なように、実際よりは誇張した状態に図示してい
る。

【００４５】端子板１３は、圧延鋼製で表面にニッケル
メッキが施され、周縁部が鍔状になった帽子状をしてお
り、この端子板１３にはガス排出孔１３ａが設けられて
いる。防爆弁１４は、アルミニウム製で、円板状をして
おり、その中央部には電極体側（図１では、下側）に先
端部を有する突出部１４ａが設けられ、かつ薄肉部１４
ｂが設けられ、上記突出部１４ａの下面が前記したよう
に封口板１２の薄肉部１２ａの上面に溶接され、溶接部
分１５を構成している。絶縁パッキング１６は、ポリプ
ロピレン製で、環状をしており、封口板１２の周縁部の
上部に配置され、その上部に防爆弁１４が配置してい
て、封口板１２と防爆弁１４とを絶縁するとともに、両
者の間から電解液が漏れないように両者の間隙を封止し
ている。環状ガスケット１７はポリプロピレン製で、負
極端子を兼ねる容器５と正極端子として機能する封口蓋
の端子板１３や封口板１２、防爆弁１４などとを絶縁し
ている。

【００４６】上記のようにして組み立てられた電気二重
層コンデンサにおいては、通常の状況下では、封口板１
２の薄肉部１２ａと防爆弁１４の突出部１４ａとが溶接
部分１５で接触し、防爆弁１４の周縁部と端子板１３の
周縁部とが接触し、正極１と封口板１２とは正極側のリ
ード体１０、正極１の集電体の露出部分１ａ、正極集電
板９などを介して電気的に接続されているので、正極１
と端子板１３とは封口板１２、防爆弁１４およびそれら
の溶接部分１５などによって電気的接続が得られ、電路
として正常に機能する。

【００４７】そして、電気二重層コンデンサに異常事態
が起こり、電気二重層コンデンサ内部にガスが発生して
内圧が上昇した場合には、その内圧上昇により、防爆弁
１４の中央部が内圧方向（図１では、上側の方向）に変
形し、それに伴って溶接部分１５で一体化されている封
口板１２の薄肉部１２ａに剪断力が働いて、該薄肉部１
２ａが破断するか、または防爆弁１４の突出部１４ａと
封口板１２の薄肉部１２ａとの溶接部分１５が剥離し、
それによって、正極１と端子板１３との電気的接続が消
失して、電流が遮断できるように設計されている。

【００４８】この実施例１の大容量電気二重層コンデン
サの容量は１０５Ｆ（２．５Ｖ、０．０９Ｗｈ）であ
り、内部抵抗は２０ｍΩであったが、前記従来技術の
で示したような電極体の上部に正極リード体を取り付
け、下部に負極リード体を取り付け、それらをそれぞれ
封口蓋と容器に溶接したタイプの大容量電気二重層コン
デンサの内部抵抗は５０ｍΩであり、これに比べて実施
例１の大容量電気二重層コンデンサの内部抵抗は格段と
小さかった。

【００４９】上記のように、実施例１の大容量電気二重
層コンデンサの内部抵抗が小さくなったのは、本発明で
は、電極の集電体の長辺側の少なくとも一方の端部に分
極性電極物質含有層または活物質含有層を形成せずに集
電体の露出部分を残し、該集電体の露出部分を導通部と
し、該集電体の露出部分からなる導通部を介して電流を
容器外に導通させていることに基づいている。特にこの
実施例１の大容量電気二重層コンデンサでは、正負両電
極の全長にわたって上記集電体の露出部分を設け、該集
電体の露出部分からなる導通部を介して電流を容器外に
導通させているので、内部抵抗が非常に小さくなるとと
もに、集電体の一部に分断が生じた場合でも低抵抗で確
実な集電を行うことができる。

【００５０】図２は上記実施例１の大容量電気二重層コ
ンデンサの正極、負極などの電極集電板として使用した
金網を示す平面図であり、上記実施例１の大容量電気二
重層コンデンサでは、正極集電板としてアルミニウム製
網を用い、負極集電板としてニッケル製網を用いたが、
本発明において、正極集電板や負極集電板には、図示の
ような形状の金網２０だけでなく、他の形状の金網も用
いることができるし、また、金網以外にも、格子状また
は放射状に凸部を設けた金属板なども好適に用いること
ができるし、さらに、打抜きなどの適宜手段により多数
の開口を設け、その打抜きの際に打抜き方向とは反対側
の開口縁に生じたバリを有する金属板なども好適に用い
ることができる。上記の格子状または放射状に凸部を設
けた金属板においては電解液注入孔を一箇所以上設けた
ものであってもよい。

【００５１】実施例２ 長辺側の一方の端部に５ｍｍ幅の無地部分を残した４５
ｍｍ×１８５０ｍｍの電極を正極と負極に用いたこと、
５０μｍ×４３ｍｍ×２１００ｍｍのセルロース系セパ
レータを用いたこと、出来上がり寸法が外径３３ｍｍ、
高さ６１ｍｍになるような缶材料を用いたこと、無地部
分１５０ｍｍ毎に正極と負極のリード体と同じ材料から
なるリード体（厚さ２０μｍ×幅５ｍｍ×長さ２０ｍ
ｍ）を取り付け、それぞれ正極と負極のリード体に超音
波溶接したこと、正極のアルミニウム製網および負極の
ニッケル製網を用いなかったこと、電解液を２７ｇ用い
たことなど以外は、実施例１と同様にして電気二重層キ
ャパシタを作製した。

【００５２】このようにして作製した電気二重層キャパ
シタの容量は２９０Ｆ（２．５Ｖ、０．２５Ｗｈ）で、
内部抵抗は７ｍΩであった。一方、電極の端部のみにリ
ード体１本を超音波溶接した従来型の電気二重層キャパ
シタの内部抵抗は２５ｍΩであった。

【００５３】上記のように実施例２の電気二重層キャパ
シタの内部抵抗が小さくなったのは、電極の集電体の長
辺側の一方の端部に無地部分を残し、電極体の幅に相当
する長さの４倍当たり少なくとも一箇所から電流を容器
外に導通させたことに基づいている。

【００５４】実施例３ この実施例３では本発明をリチウムイオン二次電池に適
用した例を示す。 （１）シート状の正極の作製 シート状の正極の作製を、正極活物質として用いるリチ
ウムニッケル酸化物の合成、活物質含有層の形成の順に
説明する。

【００５５】リチウムニッケル酸化物の合成：水酸化リ
チウム（ＬｉＯＨ・Ｈ₂ Ｏ）と酸化ニッケル（Ｎｉ₂ Ｏ
₃ ）とを熱処理してリチウムニッケル酸化物を合成し
た。上記の合成は以下のように行った。

【００５６】水酸化リチウムと酸化ニッケルとをＬｉ／
Ｎｉ＝１／１．０５（モル比）の割合になるように秤量
した後、メノウ製の乳鉢で粉砕しつつ混合した。これを
酸素（Ｏ₂ ）気流中において５００℃で２時間予備加熱
した後、昇温速度５０℃／ｈ以下で７００℃まで昇温
し、７００℃で２０時間加熱して焼成することによって
リチウムニッケル酸化物を合成した。なお、合成したリ
チウムニッケル酸化物は水分に対して弱いため、粉砕な
どの取扱いはアルゴンガス雰囲気中で行った。

【００５７】活物質含有層の形成：まず、上記のように
して合成したリチウムニッケル酸化物と、導電助剤とし
ての鱗片状黒鉛、バインダーとしてのポリエステルアミ
ドおよびポリビニリデンジフルオライドと、溶剤として
のＮ−メチルピロリドンとを下記の割合で含む正極活物
質含有層形成用塗材を調製した。

【００５８】正極活物質含有層形成用塗材の組成： リチウムニッケル酸化物 ９０重量部 鱗片状黒鉛 ６重量部 ポリエステルアミド ０．８重量部 ポリビニリデンジフルオライド ３．２重量部 Ｎ−メチルピロリドン ４３重量部

【００５９】上記塗材の調製は次に示すように行った。
まず、Ｎ−メチルピロリドンにポリエステルアミドとポ
リビニリデンジフルオライドを溶解したバインダー溶液
を調製し、このバインダー溶液に正極活物質のリチウム
ニッケル酸化物と導電助剤としての鱗片状黒鉛を加え、
混合することによって塗材を調製した。

【００６０】そして、得られた塗材を厚さ２０μｍのア
ルミニウム製の集電体の一方の面にアプリケーターを用
いて塗布し、１００〜１２０℃に加熱して塗材中のＮ−
メチルピロリドンを蒸去することにより活物質含有層を
形成した。同様に、集電体の他方の面にも上記塗材を塗
布し、１００℃で８時間真空乾燥して塗材中のＮ−メチ
ルピロリドンを蒸去することにより活物質含有層を形成
した後、１５０℃でロールプレスして、片面の活物質含
有層の厚みが８０μｍのシート状の正極を作製した。た
だし、上記正極の作製にあたっては、導通部とするため
に、集電体の長辺側の一方の端部および短辺の一方の端
部には塗材を塗布せず、無地部分、つまり、活物質含有
層を形成せず、集電体の露出部分となるようにした。

【００６１】上記のように集電体上に活物質含有層を形
成したものをその長辺側の一方の端部に集電体の露出部
分が５ｍｍ幅で残るようにしつつ、電極を５３ｍｍ×５
５０ｍｍのサイズに切断し、短辺の無地部分に長さ７０
ｍｍ、幅５ｍｍ、厚さ２０μｍのアルミニウム箔からな
るリード体を超音波溶接して、正極とした。この正極を
１５０℃で真空乾燥の後、ドライボックス中に入れた。

【００６２】（２）負極の作製 負極活物質として人造黒鉛（２８００℃で合成）を用
い、バインダーとしてポリエステルアミドとポリビニリ
デンジフルオライドとを用い、それらを下記の割合で含
む負極活物質含有層形成用塗材を調製した。

【００６３】負極活物質含有層形成用塗材の組成： 人造黒鉛（２８００℃で合成） ９０重量部 ポリエステルアミド ２重量部 ポリビニリデンジフルオライド ８重量部 Ｎ−メチルピロリドン ９５重量部

【００６４】この塗材の調製は、まず、溶剤としてのＮ
−メチルピロリドンにポリエステルアミドとポリビニリ
デンジフルオライドを溶解してバインダー溶液を調製
し、このバインダー溶液に負極活物質の人造黒鉛を加
え、混合することによって行った。

【００６５】得られた塗材を厚さ１８μｍの銅製の集電
体の一方の面にアプリケーターを用いて塗布し、１００
〜１２０℃に加熱して塗材中のＮ−メチルピロリドンを
蒸去して活物質含有層を形成した。同様に、集電体の他
方の面にも上記塗材を塗布し、１００℃で８時間真空乾
燥して塗材中のＮ−メチルピロリドンを蒸去することに
より活物質含有層を形成した後、ロールプレスして、片
面の活物質含有層の厚みが８０μｍのシート状の負極を
作製した。なお、シート状の正極とシート状の負極の活
物質の重量比が２：１になるように活物質含有層の密度
を調整した。ただし、上記負極の作製にあたっては、導
通部とするために、集電体の長辺側の一方の端部および
短辺側の一方の端部には塗材を塗布せず、無地部分、つ
まり、活物質含有層を形成せず、集電体の露出部分とな
るようにした。

【００６６】上記のように集電体上に活物質含有層を形
成したものをその長辺側の一方の端部に集電体の露出部
分が５ｍｍ幅で残るようにしつつ、電極を５３ｍｍ×５
５０ｍｍのサイズに切断し、短辺側の無地部分に長さ６
０ｍｍ、幅５ｍｍ、厚さ２０μｍのニッケル箔からなる
リード体を超音波溶接して、負極とした。そして、この
負極を１５０℃で真空乾燥の後、ドライボックス中に入
れた。

【００６７】（３）電解液の調製 エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとの
混合溶媒（体積比で１：１）に１．４ｍｏｌ／ｌのＬｉ
ＰＦ₆ を溶解して有機溶媒系の電解液を調製した。この
電解液の比抵抗は１２０Ω・ｃｍであった。

【００６８】（４）筒形電池の組立て この電池の組立ては次に示すように行うが、それらの操
作にはすべてドライボックス中で行う。

【００６９】上記正極および負極と、８０℃で真空乾燥
した２５μｍ×５１．２ｍｍ×５５０ｍｍのポリエチレ
ン系セパレータを用い、このセパレータを正極と負極と
の間に介在させ、巻回機によって渦巻状に巻回して渦巻
状巻回構造の電極体にした。

【００７０】この渦巻状巻回構造の電極体の上下端部に
おいては正極の集電体の露出部分と負極の集電体の露出
部分とがセパレータの上下端からそれぞれ３ｍｍずつは
み出しており、これが導電部を構成している。

【００７１】この渦巻状巻回構造の電極体を収容する容
器としては高さ６７ｍｍで外径１７．５ｍｍの鉄にニッ
ケルメッキを施した有底円筒状の容器を用い、この容器
の底部にあらかじめ直径１６ｍｍ、厚さ２ｍｍのほぼ円
形のニッケル製網を溶接により固着しておき、この容器
内に上記渦巻状巻回構造の電極体を収容した後、缶底部
にニッケル製リード体をスポット溶接した。なお、この
スポット溶接に先立ち、上記渦巻状巻回構造の電極体の
上部に直径１５ｍｍ、厚さ２ｍｍのほぼ円形のアルミニ
ウム製網を載置した。

【００７２】このアルミニウム製網のほぼ中心部には幅
５ｍｍ、厚み２０μｍのアルミニウム製リード体が超音
波溶接により取り付けられており、さらに、このリード
体は集電体に溶接されたリード体に超音波溶接された
後、リード体の中間部に短絡防止のためのポリイミドテ
ープが被覆された。そして、その上部に電解液注入用の
孔およびリード体取り出し用孔が形成されたポリプロピ
レン製の絶縁板を載置した。

【００７３】ついで、上記容器の開口端から６ｍｍの位
置を始点にした幅２ｍｍのグルービング加工を施した
後、この容器に前記有機溶媒系の電解液３．７ｃｃを上
記絶縁板に形成された電解液注入孔から注入した。な
お、この電解液の比抵抗は前記のように１２０Ω・ｃｍ
であった。

【００７４】これとは別に、内部に電流遮断機構を有す
る外径１６．５ｍｍの封口蓋の周縁にポリプロピレン製
の絶縁ガスケットをあらかじめ嵌合しておいた。そし
て、絶縁板のリード体取り出し用孔から突出したアルミ
ニウム製のリード体を超音波溶接により封口蓋の下部に
取り付けた後、封口蓋を容器の開口部に挿入し、その
後、容器の開口端部をかしめ機によりかしめることによ
って容器の開口部を封口し、リチウムイオン二次電池を
作製した。この実施例３のリチウムイオン二次電池の構
造は、その正極、負極などの構成材料が異なる以外は、
前記実施例１の電気二重層コンデンサと同様の構造であ
り、封口蓋も上記実施例１の場合と同様に封口板、端子
板、防爆弁、溶接部分、絶縁パッキングなどで構成され
ている。

【００７５】この実施例３のリチウムイオン二次電池の
容量は１８００ｍＡｈであり、内部抵抗は１５ｍΩであ
ったが、前記従来技術ので示したような電極体の上部
に正極リード体を取り付け、下部に負極リード体を取り
付け、それらをそれぞれ封口蓋と容器に溶接したタイプ
のリチウムイオン二次電池の内部抵抗は６０ｍΩであ
り、これに比べて、実施例３のリチウムイオン二次電池
の内部抵抗は格段と小さかった。また、前記で示した
ような従来構造のリチウムイオン二次電池では、充放電
時に電極切れによる内部抵抗の上昇や容量劣化が発生す
る場合があったが、実施例３のリチウムイオン二次電池
ではそのようなトラブルの発生がまったくなかった。

【００７６】このように、実施例３のリチウムイオン二
次電池の内部抵抗が非常に小さくなったのは、前記実施
例１の大容量電気二重層コンデンサに関して説明した理
由と同様に、本発明では、電極の集電体の長辺側の少な
くとも一方の端部に活物質含有層を形成せずに集電体の
露出部分を残し、該集電体の露出部分を導通部とし、該
集電体の露出部分からなる導通部を介して電流を容器外
に導通させていることに基づいている。特にこの実施例
３のリチウムイオン二次電池では、正負両電極の全長に
わたって上記集電体の露出部分を設け、該集電体の露出
部分からなる導通部を介して電流を容器外に導通させて
いるので、内部抵抗が非常に小さくなるとともに、集電
体の一部に分断が生じても低抵抗で確実な集電を行うこ
とができる。

【００７７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
低抵抗で確実な集電を行うことができるとともに、有機
溶媒系の電解液を用いた場合でも低抵抗で良好な集電効
果をあげることができ、しかも一部の集電体が破断して
も集電が可能で、電気二重層キャパシタやリチウムイオ
ン二次電池としての特性を損なうことがない筒形電気化
学装置を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の筒形電気化学装置の一例を模式的に示
す断面図である。

【図２】本発明において、電極集電板として使用する金
網の一例を模式的に示す平面図である。

【符号の説明】

１ 正極 １ａ 集電体の露出部分 ２ 負極 ２ａ 集電体の露出部分 ３ セパレータ ４ 電解液 ５ 容器 ６ 負極集電板 ７ リード体 ９ 正極集電板 １０ リード体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｍ 10/40 Ｈ０１Ｇ 9/00 ３０１Ａ

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長方形の集電体の少なくとも一方の面に
   分極性電極物質含有層または活物質含有層を形成した正
   負一対の電極をセパレータを介して重ね合わせて巻回し
   て巻回構造の電極体とし、該巻回構造の電極体を電解液
   と共に容器内に収容し、各電極から電流を容器外へ導通
   させる筒形電気化学装置において、上記集電体の長短辺
   比（集電体の長辺の長さ／集電体の短辺の長さ）が５以
   上であり、かつ該長方形の集電体の長辺側の少なくとも
   一方の端部に分極性電極物質含有層または活物質含有層
   を形成せずに集電体の露出部分を残し、該集電体の露出
   部分を導通部とし、該集電体の露出部分からなる導通部
   を介して電流を容器外へ導通させることを特徴とする筒
   形電気化学装置。
2. 【請求項２】 電解液が有機溶媒系の電解液からなり、
   かつ、その比抵抗が５０Ω・ｃｍ以上であることを特徴
   とする請求項１記載の筒形電気化学装置。
3. 【請求項３】 電極の集電体の厚さと電極の長辺の長さ
   の割合（電極の集電体の厚さ／電極の長辺の長さ）が１
   ／１００００以下であることを特徴とする請求項１記載
   の筒形電気化学装置。
4. 【請求項４】 電極の集電体の厚さが２０μｍ以下であ
   って、集電体の厚さと分極性電極物質含有層または活物
   質含有層の厚さ（集電体の両面に分極性電極物質含有層
   または活物質含有層を形成している場合は両面の分極性
   電極物質含有層または活物質含有層の厚さの和）の割合
   （集電体の厚さ／分極性電極物質含有層または活物質含
   有層の厚さ）が１／５以下であることを特徴とする請求
   項１記載の筒形電気化学装置。
5. 【請求項５】 少なくとも一方の電極に関して巻回構造
   の電極体の幅に相当する長さの４倍当たり少なくとも１
   箇所から電流を容器外に導通させることを特徴とする請
   求項１記載の筒形電気化学装置。
6. 【請求項６】 少なくとも一方の電極の集電体の露出部
   分の端部を格子状または放射状の凸部を有する金属板ま
   たは金属網と接触させ、該金属板または金属網を介して
   電流を容器外に導通させることを特徴とする請求項５記
   載の筒形電気化学装置。
7. 【請求項７】 少なくとも一方の電極の同極集電体の露
   出部分の端部同士を少なくとも１箇所の層間で電流を容
   器外に導通させたことを特徴とする請求項１記載の筒形
   電気化学装置。
8. 【請求項８】 少なくとも一方の電極の集電体の露出部
   分の端部と、容器または容器から絶縁された封口蓋とを
   導通させたことを特徴とする請求項１記載の筒形電気化
   学装置。
9. 【請求項９】 少なくとも一方の電極が充放電時に体積
   変化を伴う分極性電極物質または活物質をバインダと共
   に含有した分極性電極物質含有層または活物質含有層を
   集電体の少なくとも一方の面に形成した電極であること
   を特徴とする請求項１記載の筒形電気化学装置。
10. 【請求項１０】 集電体の厚さの実効値が２０μｍ以下
    で、少なくとも一方の電極の充放電時の体積変化率が５
    ％以上であることを特徴とする請求項９記載の筒形電気
    化学装置。
11. 【請求項１１】 活物質がリチウム金属またはリチウム
    化合物であることを特徴とする請求項１記載の筒形電気
    化学装置。
12. 【請求項１２】 分極性電極物質または活物質が炭素化
    合物であることを特徴とする請求項１記載の筒形電気化
    学装置。
13. 【請求項１３】 少なくとも一方の電極の集電体が厚さ
    ２０μｍ以下のアルミニウム箔または銅箔であることを
    特徴とする請求項１記載の筒形電気化学装置。