CN104813424B - 蓄电器件 - Google Patents

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Abstract

提供具有优异耐热性的蓄电器件。电解质保持层(13)配置在第1内部电极(11)与第2内部电极(12)之间。电解质保持层(13)保持电解质。第1内部电极(11)具有第1集电体(11a)和第1活性物质层(11b)。第1活性物质层(11b)设置在第1集电体(11a)的第2内部电极(12)侧的表面上。第2内部电极(12)具有第2集电体(12a)和第2活性物质层(12b)。第2活性物质层(12b)设置在第2集电体(12a)的第1内部电极(11)侧的表面上。电解质保持层(13)、第1活性物质层(11b)和第2活性物质层(12b)之中的至少一者在第1以及第2端面(10e、10f)露出。

Description

蓄电器件
技术领域
本发明涉及蓄电器件等。
背景技术
过去，已知双电层电容器、二次电池等各种蓄电器件。例如在专利文献1中记载了其一例。专利文献1所记载的蓄电器件具备：引出到第1端面的第1内部电极、引出到第2端面的第2内部电极、和配置在第1内部电极与第2内部电极间的隔板。在第1端面上配置与第1内部电极电连接的第1外部电极。在第2端面上配置与第2内部电极电连接的第2外部电极。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2012-33907号公报
发明内容
发明的概要
发明要解决的课题
存在想要提高蓄电器件的耐热性的期望。
本发明的主要目的在于提供具有优异的耐热性的蓄电器件。
用于解决课题的手段
本发明所涉及的蓄电器件具备器件主体、第1外部电极和第2外部电极。器件主体具有第1以及第2主面、第1以及第2侧面和第1以及第2端面。第1以及第2主面沿长度方向以及宽度方向延伸。第1以及第2侧面沿长度方向以及厚度方向延伸。第1以及第2端面沿宽度方向以及厚度方向延伸。第1外部电极设置在第1端面上。第2外部电极设置在第2端面上。器件主体具有第1内部电极、第2内部电极和电解质保持层。第1内部电极与第1外部电极电连接。第2内部电极与第1内部电极对置。第2内部电极与第2外部电极电连接。电解质保持层配置在第1内部电极与第2内部电极之间。电解质保持层保持电解质。第1内部电极具有第1集电体第1活性物质层。第1活性物质层设置在第1集电体的第2内部电极侧的表面上。第2内部电极具有第2集电体和第2活性物质层。第2活性物质层设置在第2集电体的第1内部电极侧的表面上。所述器件主体中，作为所述电解质保持层而具有：第1电解质保持层，其配置在所述第1内部电极的所述第2内部电极侧的表面上；和第2电解质保持层，其配置在所述第2内部电极的所述第1内部电极侧的表面上，所述器件主体还具有：第1表层，其设置在所述第1内部电极的与所述第1电解质保持层相反一侧的表面上；第2表层，其设置在所述第2内部电极的与所述第2电解质保持层相反一侧的表面上；第1粘着构件，其在所述长度方向上的比所述第2内部电极更靠近所述第1端面侧配置在所述第1集电体与所述第2表层之间；和第2粘着构件，其在所述长度方向上的比所述第1内部电极更靠近所述第2端面侧配置在所述第2集电体与所述第1表层之间，所述第1内部电极被引出到所述第1端面，另一方面没有被引出到所述第2端面，所述第2内部电极被引出到所述第2端面，另一方面没有被引出到所述第1端面，在所述长度方向上的比所述第1粘着构件更靠近第1端面侧，所述电解质保持层以及所述第2活性物质层被设置成在所述第1端面露出，在所述长度方向上的比所述第2粘着构件更靠近第2端面侧，所述电解质保持层以及所述第1活性物质层被设置成在所述第2端面露出。
在本发明所涉及的蓄电器件的另外特定的方面，在第1粘着构件与第1集电体之间设置第1电解质保持层。在第2粘着构件与第2集电体之间设置第2电解质保持层。
在本发明所涉及的蓄电器件的再其它特定的方面，第1以及第2内部电极未设置在器件主体的宽度方向上的两端部。在器件主体的宽度方向上的两端部，第1粘着构件和第2粘着构件相接。第1粘着构件与第1电解质保持层之间的粘着力、以及第2粘着构件与第2电解质保持层之间的粘着力分别低于第1粘着构件与第2粘着构件之间的粘着力。
在本发明所涉及的蓄电器件的另外特定的方面，在第1集电体与第1粘着构件之间设置第1活性物质层。在第2集电体与第2粘着构件之间设置第2活性物质层。
在本发明所涉及的蓄电器件的其它特定的方面，蓄电器件是第1以及第2活性物质层分别由可极化电极(polarizable electrode)构成的双电层电容器。
发明的效果
根据本发明，能提供具有优异的耐热性的蓄电器件。
附图说明
图1是第1实施方式所涉及的蓄电器件的概略立体图。
图2是图1的线II-II的概略截面图。
图3是图1的线III-III的概略截面图。
图4是第2实施方式所涉及的蓄电器件的概略截面图。
图5是第3实施方式所涉及的蓄电器件的概略截面图。
图6是第4实施方式所涉及的蓄电器件的概略截面图。
图7是比较例所涉及的蓄电器件的概略截面图。
具体实施方式
以下说明实施本发明的优选的形态的一例。其中，下述的实施方式仅是例示。本发明并不受到下述的实施方式的任何限定。
另外，在实施方式等中所参考的各附图中，实质具有相同功能的构件以相同标号参考。另外，实施方式等中所参考的附图是示意的记载。描绘在附图的物体的尺寸的比率等有时会与现实的物体的尺寸的比率等不同。在附图相互间物体的尺寸比率等有时也会不同。具体的物体的尺寸比率等应参酌以下的说明来判断。
(第1实施方式)
图1是本实施方式所涉及的蓄电器件的概略立体图。图2是图1的线II-II的概略截面图。图3是图1的线III-III的概略截面图。
图1～图3所示的蓄电器件1例如是构成双电层电容器、二次电池的器件。
蓄电器件1具备器件主体10。器件主体10具有：第1以及第2主面10a、10b、第1以及第2侧面10c、10d、和第1以及第2端面10e、10f。第1以及第2主面10a、10b分别沿长度方向L以及宽度方向W而设置。第1主面10a和第2主面10b在厚度方向T上对置。第1以及第2侧面10c、10d分别沿长度方向L以及厚度方向T而设置。第1侧面10c和第2侧面10d在宽度方向W上对置。第1以及第2端面10e、10f分别沿宽度方向W以及厚度方向T而设置。第1端面10e和第2端面10f在长度方向L上对置。在本实施方式中，器件主体10设置为大致长方体状。具体地，将器件主体10设置为使角部以及棱线部变圆的长方体状。
如图2以及图3所示那样，器件主体10具有第1内部电极11和第2内部电极12。第1内部电极11与第1以及第2主面10a、10b平行地设置。第1内部电极11被引出到第1端面10e，未引出到第2端面10f以及第1及第2侧面10c、10d。
第1内部电极11具有第1集电体11a和第1活性物质层11b。第1集电体11a例如能由铝、铜等的至少一种金属所形成的金属箔构成。
第1活性物质层11b设置在第1集电体11a的第2内部电极12侧的表面上。在蓄电器件1构成双电层电容器的情况下，第1活性物质层11b是构成可极化电极的构件。这种情况下，第1活性物质层11b优选包含活性碳等的碳材料。
第2内部电极12与第1以及第2主面10a、10b平行地设置。第2内部电极12被引出到第2端面10f，另一方面未引出到第1端面10e以及第1及第2侧面10c、10d。
第2内部电极12具有第2集电体12a和第2活性物质层12b。第2集电体12a例如能由铝、铜等的至少一种金属所形成的金属箔构成。
第2活性物质层12b设置在第2集电体12a的第1内部电极11侧的表面上。即，使第1活性物质层11b和第2活性物质层12b对置地设置第1以及第2内部电极11、12。在蓄电器件1构成双电层电容器的情况下，第2活性物质层12b是构成可极化电极的构件。这种情况下，第2活性物质层12b优选包含活性碳等的碳材料。
在第1内部电极11与第2内部电极12间配置保持电解质的电解质保持层13。第1内部电极11和第2内部电极12隔着电解质保持层13对置。由该电解质保持层13将第1内部电极11和第2内部电极12隔离。电解质保持层13只要能在第1内部电极11与第2内部电极12间保持电解质，且能限制第1内部电极11和第2内部电极12直接接触，就没有特别的限定。电解质保持层13例如能是由绝缘材料所形成的多孔质体构成的隔板、或由凝胶电解质层等构成。隔板例如能由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)所形成的多孔质薄膜构成。
电解质包含阳离子、阴离子和溶媒。作为优选使用的阳离子，例如能举出四乙胺盐等。作为优选使用的阴离子，例如能举出四氟硼酸离子(BF4-)、三氟甲基磺酰亚胺((CF3SO2)2N-)等。作为优选使用的溶媒，能举出碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯等的非水系溶媒、水等的水系溶媒等。
电解质保持层13具有第1电解质保持层13a和第2电解质保持层13b。第1电解质保持层13a配置在第1内部电极11的第2内部电极12侧的表面上。即，第1电解质保持层13a配置在第1活性物质层11b上。另一方面，第2电解质保持层13b配置在第2内部电极12的第1内部电极11侧的表面上。即，第2电解质保持层13b配置在第2活性物质层12b上。第2电解质保持层13b与第1电解质保持层13a相接。
由上述电解质保持层13和第1以及第2内部电极11、12构成1个蓄电单元15。在本实施方式中，蓄电器件1具备沿厚度方向T层叠的多个蓄电单元15。在厚度方向T上相邻的蓄电单元15通过粘着层17被粘着。
在多个蓄电单元15的层叠体的上表面上配置第1表层16a。在多个蓄电单元15的层叠体的下表面上配置第2表层16b。在本实施方式中，由于设置多个蓄电单元15，因此，第1表层16a设置在位于最上表面侧的蓄电单元15的第1内部电极11的和第1电解质保持层13a相反一侧的表面上。第2表层16b设置在位于最下表面侧的蓄电单元15的第2内部电极12的和第2电解质保持层13b相反一侧的表面上。在位于最上表面侧的蓄电单元15的第2内部电极12的和第2电解质保持层13b相反一侧的表面与第2表层16b间设置至少1个蓄电单元15。第1以及第2表层16a、16b分别通过粘着层17粘着在蓄电单元15。
如图2所示那样，在第1端面10e上设置第1外部电极18。第1外部电极18与第1内部电极11电连接。另外，在实施方式中，第1外部电极18位于从第1端面10e上起直至第1以及第2主面10a、10b、和第1以及第2侧面10c、10d上。
在第2端面10f上设置第2外部电极19。第2外部电极19与第2内部电极12电连接。另外，在本实施方式中，第2外部电极19位于从第2端面10f上起直至第1以及第2主面10a、10b、和第1以及第2侧面10c、10d上。
第1以及第2外部电极18、19分别例如能由铝、铜等的至少一种金属构成。
在各蓄电单元15设置第1粘着构件21和第2粘着构件22。通过这些第1以及第2粘着构件21、22而使蓄电单元15一体化。
第1粘着构件21设置在长度方向L上比第2内部电极12更靠近第1端面10e侧的位置。第1粘着构件21的位于长度方向L上比第2内部电极12更靠近第1端面10e侧的位置的部分配置在第1集电体11a与第2表层16b之间。在除了位于最下方的蓄电单元15以外的蓄电单元15，第1粘着构件21的位于长度方向L上比第2内部电极12更靠近第1端面10e侧的位置的部分，配置在第1集电体11a与位于该蓄电单元15的下方的蓄电单元15之间。另外，第1粘着构件21还设置在宽度方向W上的第2内部电极12以及第2电解质保持层13b的两侧。
第2粘着构件22设置在长度方向L上比第1内部电极11更靠近第2端面10f侧的位置。第2粘着构件22的位于长度方向L上比第1内部电极11更靠近第2端面10f侧的位置的部分配置在第2集电体12a与第1表层16a之间。在除了位于最上方的蓄电单元15以外的蓄电单元15，第2粘着构件22的位于长度方向L上比第1内部电极11更靠近第2端面10f侧的位置的部分，配置在第2集电体12a与位于该蓄电单元15的上方的蓄电单元15之间。
另外，第2粘着构件22也设置在宽度方向W上的第1内部电极11以及第1电解质保持层13a的两侧。在宽度方向W上的第1以及第2内部电极11、12的两侧，第1粘着构件21和第2粘着构件22相接，且相互粘着。通过在宽度方向W上的第1以及第2内部电极11、12的两侧使第1粘着构件21和第2粘着构件22粘着，在各蓄电单元15将第1内部电极11、第1电解质保持层13a、第2电解质保持层13b以及第2内部电极12一体化。
在本实施方式中，电解质保持层13、第1活性物质层11b和第2活性物质层12b在第1以及第2端面10e、10f露出。由此，第1外部电极18、19分别与电解质保持层13、第1活性物质层11b和第2活性物质层12b接触。
具体地，在本实施方式中，不仅在比第1粘着构件21更靠近第2端面10f侧设置第2活性物质层12b以及第2电解质保持层13b，还在比第1粘着构件21更靠近第1端面10e侧设置第2活性物质层12b以及第2电解质保持层13b。由此，第1活性物质层11b、第2活性物质层12b、第1电解质保持层13a和第2电解质保持层13b全都在第1端面10e露出。同样地，不仅在比第2粘着构件22更靠近第1端面10e侧设置第1活性物质层11b以及第1电解质保持层13a，还在比第2粘着构件22更靠近第2端面10f侧设置第1活性物质层11b以及第1电解质保持层13a。由此，第1活性物质层11b、第2活性物质层12b、第1电解质保持层13a和第2电解质保持层13b也全都在第2端面10f露出。
于是，外部电极和内部电极的电连接一般能通过将内部电极的集电体引出到端面来确保。活性物质层由于相对于集电体电阻更高，因此一般不被引出。与此相对，在本实施方式的蓄电器件1中，电解质保持层13、第1活性物质层11b和第2活性物质层12b在第1以及第2端面10e、10f的双方露出。另一方面，与集电体11a、12a相比，电解质保持层13、第1活性物质层11b以及第2活性物质层12b的表面粗糙度更粗。由此，通过锚固效应提高了第1外部电极18、19与器件主体10之间的紧贴强度。其结果，能实现卓越的ESR以及耐热性。具体地，例如在ESR低、且蓄电器件1的温度反复发生变化时，ESR等也难以劣化。
在本实施方式中，电解质保持层13、第1活性物质层11b和第2活性物质层12b全都在第1以及第2端面10e、10f的双方露出，但在本发明中，只要电解质保持层、第1活性物质层以及第2活性物质层当中的至少一者在第1端面以及第2端面的双方露出即可。由此能提高第1外部电极与器件主体之间的紧贴性。因而，能降低ESR值，且能够减少在加入了温度冲击时的ESR值的变化，还能提高耐热性。
从实现更优异的耐热性的观点出发，优选使与活性物质层11b、12b相比气孔率更高、表面粗糙度更大的电解质保持层13在第1以及第2端面10e、10f露出。更为优选电解质保持层13、第1活性物质层11b以及第2活性物质层12b全都在第1以及第2端面10e、10f分别露出。
于是，由于电解质保持层是限制第1内部电极与第2内部电极的接触的构件，因此仅设置在第1内部电极与第2内部电极对置的区域即可。因此，从降低电解质保持层的成本的观点出发，一般仅在第1内部电极与第2内部电极对置的区域设置电解质保持层。在这种情况下，第1粘着构件与第1内部电极粘着，第2粘着构件与第2内部电极粘着。本发明的发明者进行锐意研究的结果，发现在粘着构件和电极粘着的情况下，例如进行层叠时的压制加工时或蓄电器件1的温度上升时来自粘着构件的应力加在内部电极、特别是集电体，从而集电体发生物理变形，内部电极的电阻增大。若内部电极的电阻增大，则蓄电器件的输出特性降低。
在此，在蓄电器件1中，在第1粘着构件21与第1内部电极11之间设置第1电解质保持层13a。由此第1电解质保持层13a作为缓冲构件发挥功能，能限制来自第1粘着构件21的应力直接传递到第1内部电极11。另外，在第2粘着构件22与第2内部电极12之间设置第2电解质保持层13b。由此，第2电解质保持层13b作为缓冲构件发挥功能，限制来自第2粘着构件22的应力直接传递到第2内部电极12。因此，在制造时或蓄电器件1的温度上升时，有效果地抑制了第1以及第2内部电极11a、12a损伤。因此，能实现具有高的输出特性的蓄电器件1。
从使来自粘着构件21、22的应力更难传递到电极11、12的观点出发，优选在第1集电体11a与第1粘着构件21之间设置第1活性物质层11b，优选在第2集电体12a与第2粘着构件22之间设置第2活性物质层12b。
从减小从粘着构件21、22加到电极11、12的应力的观点出发，优选使第1粘着构件21与第1电解质保持层13a之间的粘着力、第2粘着构件22与第2电解质保持层13b之间的粘着力分别较低。优选使第1粘着构件21与第1电解质保持层13a之间的粘着力、第2粘着构件22与第2电解质保持层13b之间的粘着力分别低于第1粘着构件21与第2粘着构件22之间的粘着力。优选第1粘着构件21与第1电解质保持层13a之间的粘着力、第2粘着构件22与第2电解质保持层13b之间的粘着力分别为第1粘着构件21与第2粘着构件22之间的粘着力的1倍以下，更优选为0.5倍以下。
在上述实施方式中，从第1表层16a向第2表层16b交替层叠第1内部电极11和第2内部电极12，但第1、第2内部电极11、12的层叠顺序并不限于此。也可以从第1表层16a起依次为第1内部电极11→第2内部电极12→第2内部电极12→第1内部电极11→第1内部电极11→第2内部电极12→第2内部电极12→第1内部电极11。根据该层叠形态，相同极性的内部电极彼此隔着粘着层17相邻。因而，即使粘着层17较薄也能可靠地抑制第1内部电极11与第2内部电极12的短路。
在上述实施方式中，说明了蓄电器件具备多个蓄电单元的示例。但本发明并不限定于该构成。蓄电器件也可以仅具有1个蓄电单元。
以下对本发明优选的实施方式的其它示例进行说明。在以下的说明中，以共同的标号参考具有与上述第1实施方式实质共通的功能的构件，并省略说明。另外，在下述的比较例的说明中，以共同的标号参考具有与上述第1实施方式实质共通的功能的构件，并省略说明。
(第2以及第3实施方式)
图4是第2实施方式所涉及的蓄电器件1a的概略截面图。图5是第3实施方式所涉及的蓄电器件1b的概略截面图。
也可以如图4所示的蓄电器件1a、图5所示的蓄电器件1b那样，第1电解质保持层13a被第1粘着构件21分断为第1端面10e侧的部分和第2端面10f侧的部分。也可以如蓄电器件1b那样，第1活性物质层11b也被第1粘着构件21分断为第1端面10e侧的部分和第2端面10f侧的部分。
另外，也可以如蓄电器件1a、1b那样，第2电解质保持层13b被第2粘着构件22分断为第2端面10f侧的部分和第1端面10e侧的部分。也可以如蓄电器件1b那样，第2活性物质层12b也被第2粘着构件22分断为第2端面10f侧的部分和第1端面10e侧的部分。
(第4实施方式)
图6是第4实施方式所涉及的蓄电器件1c的概略截面图。
与第1～第3实施方式所涉及的蓄电器件1、1a、1b不同，可以如图6所示的蓄电器件1c那样设置单一的电解质保持层13。
如上述那样，在本发明中，通过使电解质保持层、第1活性物质层以及第2活性物质层当中的至少一者在第1以及第2端面的双方露出，能降低ESR值，且能够减少在加入了温度冲击时的ESR值的变化。本申请发明者制作出上述第3实施方式以及第4实施方式所涉及的蓄电器件、和电解质保持层、第1以及第2活性物质层未在第1以及第2端面露出的相当的比较例的蓄电器件。图7表示该比较例的结果。根据第3以及第4实施方式能确定，与上述比较例相比，获得低到69％程度大小的初始ESR值。另外，在-40℃下保持30分钟后加热到125℃，并保持30分钟，然后冷却到-40℃，反复500次这样的循环之后，在上述相当的比较例中，ESR值变高20％程度，与此相对，根据第3以及第4实施方式的蓄电器件，确认ESR值几乎没有变化。认为这是因为，如上述那样，根据本发明，通过使电解质保持层、第1活性物质层以及第2活性物质层当中的至少一者在第1以及第2端面露出，通过锚固效应有效地提高了外部电极与器件主体的紧贴性。
1、1a、1b、1c 蓄电器件
10 器件主体
10a 第1主面
10b 第2主面
10c 第1侧面
10d 第2侧面
10e 第1端面
10f 第2端面
11 第1内部电极
11a 第1集电体
11b 第1活性物质层
12 第2内部电极
12a 第2集电体
12b 第2活性物质层
13 电解质保持层
13a 第1电解质保持层
13b 第2电解质保持层
15 蓄电单元
16a 第1表层
16b 第2表层
17 粘着层
18 第1外部电极
19 第2外部电极
21 第1粘着构件
22 第2粘着构件

Claims (6)

1.一种蓄电器件，具备：
器件主体，其具有沿长度方向以及宽度方向延伸的第1以及第2主面、沿所述长度方向以及厚度方向延伸的第1以及第2侧面、和沿所述宽度方向以及所述厚度方向延伸的第1以及第2端面；
第1外部电极，其设置在所述第1端面上；和
第2外部电极，其设置在所述第2端面上，
所述器件主体具有：
第1内部电极，其与所述第1外部电极电连接，
第2内部电极，其与所述第1内部电极对置，且与所述第2外部电极电连接；和
电解质保持层，其配置在所述第1内部电极与所述第2内部电极之间，该电解质保持层保持电解质，
所述第1内部电极具有：
第1集电体；和
第1活性物质层，其设置在所述第1集电体的所述第2内部电极侧的表面上，
所述第2内部电极具有：
第2集电体；和
第2活性物质层，其设置在所述第2集电体的所述第1内部电极侧的表面上，
在所述器件主体中，作为所述电解质保持层而具有：
第1电解质保持层，其配置在所述第1内部电极的所述第2内部电极侧的表面上；和
第2电解质保持层，其配置在所述第2内部电极的所述第1内部电极侧的表面上，
所述器件主体还具有：
第1表层，其设置在所述第1内部电极的与所述第1电解质保持层相反一侧的表面上；
第2表层，其设置在所述第2内部电极的与所述第2电解质保持层相反一侧的表面上；
第1粘着构件，其在所述长度方向上的比所述第2内部电极更靠近所述第1端面侧配置在所述第1集电体与所述第2表层之间；和
第2粘着构件，其在所述长度方向上的比所述第1内部电极更靠近所述第2端面侧配置在所述第2集电体与所述第1表层之间，
所述第1内部电极被引出到所述第1端面，另一方面没有引出到所述第2端面，
所述第2内部电极被引出到所述第2端面，另一方面没有引出到所述第1端面，
在所述长度方向上的比所述第1粘着构件更靠近第1端面侧，所述电解质保持层以及所述第2活性物质层被设置成在所述第1端面露出，
在所述长度方向上的比所述第2粘着构件更靠近第2端面侧，所述电解质保持层以及所述第1活性物质层被设置成在所述第2端面露出。
2.根据权利要求1所述的蓄电器件，其中，
在所述第1粘着构件与所述第1集电体之间设置所述第1电解质保持层，
在所述第2粘着构件与所述第2集电体之间设置所述第2电解质保持层。
3.根据权利要求2所述的蓄电器件，其中，
所述第1以及第2内部电极未设置在所述器件主体的所述宽度方向上的两端部，
在所述器件主体的所述宽度方向上的两端部，所述第1粘着构件和所述第2粘着构件相接，
所述第1粘着构件与所述第1电解质保持层之间的粘着力、以及所述第2粘着构件与所述第2电解质保持层之间的粘着力分别低于所述第1粘着构件与所述第2粘着构件之间的粘着力。
4.根据权利要求2所述的蓄电器件，其中，
在所述第1集电体与所述第1粘着构件之间设置所述第1活性物质层，
在所述第2集电体与所述第2粘着构件之间设置所述第2活性物质层。
5.根据权利要求3所述的蓄电器件，其中，
在所述第1集电体与所述第1粘着构件之间设置所述第1活性物质层，
在所述第2集电体与所述第2粘着构件之间设置所述第2活性物质层。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的蓄电器件，其中，
所述蓄电器件是所述第1以及第2活性物质层分别由可极化电极构成的双电层电容器。
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