JP2010020921A - 蓄電セル、および蓄電セルモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】高出力と高容量、低温と高温など、異なる用途での使用が可能で、かつ一体的な構造を有して設置の自由度が高い蓄電素子を提供する。
【解決手段】シート状の正極１０ｐと負極１０ｎとがセパレータ２０を介して対向配置してなる１単位の発電要素（３０ａ，３０ｂ）を複数積層してなる電極積層体（８１，８２）をリチウム塩を含む電解液とともにラミネートフィルムの外装体６０内に密封封止するとともに、負極側にリチウム金属を起源とするリチウムイオンをあらかじめ吸蔵させてなる蓄電セル４１であって、前記電極積層体には、特性が異なる複数種類の発電要素が混在している。
【選択図】図３

Description

この発明は蓄電セル、および蓄電セルモジュールに関する。具体的には、異なる特性を両立させて使用可能な蓄電セルや蓄電セルモジュールに関する。

従来から、高容量と高出力、低温環境下と高温環境下など、異なる用途や環境でも使用できる蓄電セルや蓄電セルモジュールが理想とされてきた。しかしながら、その理想は、現在のところ実現されていない。例えば、周知の電気二重層キャパシタは、容量が小さく、高容量にしようとすれば、蓄電セルやそのセルを直列や並列に接続して一体化した蓄電セルモジュールの小型化が困難となる。

そこで、以下の特許文献に記載されているように、二次電池と電気二重層キャパシタとを混在させた積層型二次電池（特許文献１）やハイブリッド素子（特許文献２）が提案された。また、リチウム二次電池とキャパシタを一つの蓄電セル内に混在させたハイブリッド電源素子（特許文献３）なども提案されている。
特開平８−２８７９７０号公報 特開平１０−２９４１３５号公報 特開２００３−１００３５３号公報

上記の各特許文献に記載された蓄電素子などは、高容量特性と高出力特性という背反する特性を両立させるために提案されたものであり、基本的には、リチウム二次電池などの高容量電池と電気二重層キャパシタなどの高出力用キャパシタを組み合わせたものである。しかしながら、電池は、高温環境下での特性劣化が著しく、例えば、自動車の回生電力の蓄電用途に使用する場合では、高温になるエンジンルーム内に電池とキャパシタを設置することが困難となる。そのため、電池部分とキャパシタ部分を分離し、電池を荷室など他の用途に供される空間に設置したり、あるいは、双方をこれらの空間に設置したりすることになる。これでは、人や荷物を運ぶ、という自動車本来の用途が損なわれる。

また、電池とキャパシタでは充放電特性が異なる。例えば、図１３に示すように、電池の放電特性が、ある時点で急激に電圧が低下し電池として動作しなくなる放電終止電圧に達する（Ａ）のに対し、キャパシタでは徐々に終止電圧に至る放電特性（Ｂ）となる。そそのため、電池とキャパシタのそれぞれに充放電のため回路を接続する必要があるとともに、それらの回路はそれぞれの充放電特性に合わせた全く別の設計となる。したがって、電池とキャパシタを組み合わせた蓄電素子では、付加回路に掛かるコストが嵩む、という問題も有していた。

そして、近年、電気二重層キャパシタの欠点を解消すべく、リチウムイオンキャパシタと呼ばれる蓄電素子が提案された。この蓄電素子は、シート状の集電体上に、リチウムイオンあるいはアニオンを可逆的に担持可能な正極用電極材を塗布してなるシート状の正極と、リチウムイオンの吸蔵・放出が可能な負極用電極材を塗布してなるシート状の負極とをセパレータを介して対向配置してなる発電要素を１単位として、少なくとも１単位以上の発電要素を積層してなる電極積層体をリチウム塩を含む電解液とともに密封封止するとともに、負極にリチウム金属を起源とするリチウムイオンをあらかじめ拡散してなっている。

そして、このリチウムイオンキャパシタは、電気二重層キャパシタと同様に急速充電が可能であるとともに、リチウムイオンをあらかじめ負極に吸蔵させるため、負極の電位が下がり、大きな電圧を得ることができ、高いエネルギー容量を得ることができる。そのため、高容量化、または高出力化が可能であり、風力発電の負荷平準化装置、瞬停対策装置、自動車における回生電力の蓄電用途などに利用されることが期待されている。しかしながら、このリチウムイオンキャパシタは、高容量化と高出力化とを両立するものではない。すなわち、高容量化と高出力化とが互いに背反関係にある。

本発明は、以上の背景や課題に鑑みなされたものであり、その目的は、リチウムイオンキャパシタの技術を基本とした蓄電セルや蓄電セルモジュールにおいて、高出力と高容量、低温と高温など、異なる用途での使用を可能とし、かつ一体的な構造を有して設置の自由度を高めることにある。

本発明者は、上記目的を達成するために、まず、背反する特性を一つの発電要素で両立させようとすることをあきらめ、背反する特性を共存させる、というように発想に転換した。そして、リチウムイオンキャパシタを発電要素単体で見たとき、電極材料や電極構造に応じて特性をある程度柔軟に設定できることに着目した。そして、上記発想や当該着目点に基づいて本発明を創作した。

本発明は、シート状の正極と負極とがセパレータを介して対向配置してなる１単位の発電要素を複数積層してなる電極積層体をリチウム塩を含む電解液とともにラミネートフィルムの外装体内に密封封止するとともに、負極側にリチウム金属を起源とするリチウムイオンをあらかじめ吸蔵させてなる蓄電セルであって、
前記電極積層体には、特性が異なる複数種類の発電要素が混在している蓄電セルとしている。

上記蓄電セルにおいて、電極積層体における正負両極の電極が、それぞれ、同じ特性の発電要素毎に一括して電極端子に接続されるとともに、特性が異なるそれぞれの種類の発電要素に接続されている電極端子が個別に外装体外に導出されていることとしてもよい。

前記特性が異なる複数種類の発電要素には、相対的に高容量特性を有する発電要素と高出力特性を有する発電要素の２種類が含まれている蓄電セルとすることもできる。

または、前記特性が異なる複数種類の発電要素には、相対的に低温特性に優れた低温用発電要素と高温特性に優れた高温用発電要素の２種類が含まれていることとしてもよい。そして、前記低温用発電要素は、負極材料がチタン酸リチウムであればより好ましい。

上記いずれかの蓄電セルは、電極積層体における正負両極の電極が、それぞれ、同じ特性の発電要素毎に一括して電極端子に接続されるとともに、特性が異なるそれぞれの種類の発電要素に接続されている電極端子が個別に外装体外に導出されている蓄電セルとすることもできる。

なお、上記電極端子が個別に外装体外に導出されている蓄電セルを所定数スタックして一体化するとともに、同じ特性の前記発電要素同士を直列に接続するとともに、当該直列接続されている発電要素毎に個別の充放電回路が接続されている蓄電セルモジュールも本発明の範囲である。

本発明の範囲には、上記蓄電セルモジュールに加え、シート状の正極と負極とがセパレータを介して対向配置してなる１単位の発電要素を１単位以上積層してなる電極積層体をリチウム塩を含む電解液とともにラミネートフィルムの外装体内に密封封止するとともに、負極側にリチウム金属を起源とするリチウムイオンをあらかじめ吸蔵させてなる蓄電セルを所定数スタックして一体化した蓄電セルモジュールで、特性が異なる複数種類の蓄電セルが混在している蓄電セルモジュールも含んでいる。

そして、当該蓄電セルモジュールにおいて、前記特性が異なる複数種類の蓄電セルには、相対的に高容量特性を有する発電要素で構成された電極積層体を備えた蓄電セルと、高出力特性を有する発電要素で構成された電極積層体を備えた蓄電セルの２種類が含まれていることとしてもよい。

前記特性が異なる複数種類の蓄電セルには、相対的に低温特性に優れた発電要素で構成された電極積層体を備えた低温用蓄電セルと高温特性に優れた発電要素で構成された電極積層体を備えた高温用蓄電素子の２種類が含まれている蓄電セルモジュールとすることもできる。より好ましくは、前記発電要素における負極材料をチタン酸リチウムとすることである。

また、同じ特性の発電要素で構成された電極積層体を備えた蓄電セル同士を直列に接続して蓄電セル群を構成し、各蓄電セル群毎に個別の充放電回路が接続される蓄電セルモジュールとすることもできる。

本発明の蓄電セルや蓄電セルモジュールによれば、異なる特性を両立させるとともに、一体的な設置形態を採用することが可能となる。また、充放電回路などの付加回路を特性毎に大きく変更する必要がなく、付加回路に掛かるコストアップを抑止することができる。

＝＝＝リチウムイオンキャパシタの特性＝＝＝
上述したリチウムイオンキャパシタと呼ばれる蓄電素子は、高容量化と高出力化の何れか一方であれば、その特性を実現することができる。そして、図１に示すように、高容量タイプのリチウムイオンキャパシタの放電特性（Ａ）と、高出力タイプのリチウムイオンキャパシタの放電特性（Ｂ）は同じで、放電に伴って電圧が徐々に低下し緩やかに終止電圧に向かっていく。また、高温環境下では放電電圧を下げるだけで、安全性を確保した上で安定して電力供給を維持させることも可能となる。

＝＝＝蓄電セルの基本的な構造＝＝＝
図２（Ａ）（Ｂ）に、本発明の対象であるリチウムイオンキャパシタの基本構成である１単位分の発電要素（電極体）の構造を示した。（Ａ）は電極体３０の平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）におけるａ−ａ矢視断面の拡大図である。なお、この図では、リチウムイオンを負極１０ｎに吸蔵させるための構造については明示していないが、リチウムイオンの吸蔵方式については、例えば、特許第３４８５９３５号公報や、本発明者が先に出願した特願２００７−２９３２６５などに記載されている方式が考えられる。

電極体３０は、略矩形のシート状の集電体（１１ｐ，１１ｎ）上にそれぞれの電極材料（１２ｐ，１２ｎ）を塗布してなる正極１０ｐと負極１０ｎとをセパレータ２０を介して積層した構造となっている。また、略矩形の集電体シート（１１ｐ、１１ｎ）の一辺には、充放電に際して電流の出入り口として電極材料が塗布されていない凸形状の領域（外部端子部：１３ｐ，１３ｎ）が形成されている。そして、この電極体を１単位として数十単位積層して電極積層体を構成し、その電極積層体を電解液とともに、ラミネートフィルムの外装体内に密封したものが蓄電セルと呼ばれるものである。

図３に蓄電セルの一例を示した。ラミネートフィルムの外装体６０内に電極積層体と電解液とが密封されているとともに、当該蓄電セル４０を充電したり、当該セル４０に蓄えられた電気を取り出したりするための端子となる金属平板からなる電極端子板５０が外装体６０外に露出している。

図４の（Ａ）と（Ｂ）に、それぞれ、電極積層体の側断面図と、外装体６０内における電極端子板５０の接続構造の概略とを示した。電極積層体８０は複数の電極体３０が積層された構造であり、各電極体３０における外部端子（１３ｐ，１３ｎ）は、同じ極同士で積層され、その積層状態にあるそれぞれの極の外部端子部（１３ｐ、または１３ｎ）が超音波溶接や熱融着などによって上記電極端子板５０に一括して接続される。そして、その電極端子板５０の先端が外装体６０の外に露出されるようになっている。

＝＝＝第１の実施形態＝＝＝
本発明における第１の実施形態は、１つの外装体内に異なる特性の電極体を混在させた蓄電セルである。図５（Ａ）（Ｂ）にその蓄電セルにおける電極積層体を例示した。この例では、二つの異なる特性の電極体（３０ａ，３０ｂ）が混在している電極積層体（８１，８２）を示した。（Ａ）は、二つの異なる特性の電極体（３０ａ，３０ｂ）が、それぞれ、積層電極体８１中で分離されている構造であり、各特性の電極体（３０ａ，３０ｂ）がそれぞれ積層されて二つの電極体群（８０ａ，８０ｂ）が構成され、この二つの電極体群（８０ａ，８０ｂ）がさらに積層されて電極積層体８１が構成されている。なお、異なる特性の電極体群（８０ａ，８０ｂ）同士は、その層間ｄに絶縁層を設けるなどして電気的に分離すればよい。

（Ｂ）は一体的な電極積層体８２に異なる特性の電極体（３０ａ，３０ｂ）が積層されている構造であり、集電体（１１ｐ，１１ｎ）の表裏で電極構造を変えたり、塗布する電極材料（１２ｐ，１２ｎ）を変えたりするなどして、異なる特性の電極体（３０ａ，３０ｂ）を一つの電極積層体８２内に混在させている。

＝＝＝第２の実施形態＝＝＝
本発明における第２の実施形態を図６に示した。当該第２の実施形態は、複数の蓄電セル（４０ａ，４０ｂ）をスタックして筐体２内に収納するなどして一体化した蓄電セルモジュール１であり、一つの外装体６０内に収納されている電極積層体が全て同じ特性の発電要素で構成されている。この例では、特性が異なる２種類の蓄電セル（４０ａ，４０ｂ）が混在する蓄電セルモジュール１を示している。なお、ここでは、各蓄電セル（４０ａ，４０ｂ）が直列に接続され、１対の正負極に対応する端子板３が筐体２外に導出されている蓄電セルモジュール１を示した。

＝＝＝外部端子の接続について＝＝＝
例えば、異なる特性の電極体や蓄電セルが混在していても、低出力で長時間放電するような用途では、異なる特性毎に電極体や蓄電セルの電極を区別し、充放電回路を個別に接続する必要はない。したがって、図２と図３に示した従来の蓄電セル４０のように、外部端子部（１３ｐ，１３ｎ）を正負極ごとに一括して電極端子５０に接続したり、第２の実施形態の一例として図６に示した蓄電セルモジュール１のように全ての蓄電セル（４０ａ，４０ｂ）を直列接続したりすればよい。

しかし、高容量用途と高出力用途の電極体や蓄電セルを混在させる場合などでは、個別の回路でそれぞれの用途の電極体や蓄電セルを充電したり放電させたりすることが考えられる。第２の実施形態のように、一つの蓄電セル（４０ａ，４０ｂ）が同じ特性の電極体で構成されている場合では、図７に示すように、同じ特性同士の蓄電セル（４０ａ，４０ｂ）については直列に接続して蓄電セル群（４１ａ，４１ｂ）を構成するとともに、その直列接続毎に正負両極の端子板（３ａ，３ｂ）を設ければよい。そして、特性毎のそれぞれの端子板（３ａ，３ｂ）に個別の充放電回路（１００ａ，１００ｂ）を接続すればよい。ここでは、各充放電回路（１００ａ，１００ｂ）が制御回路１１０を介して負荷や充電用電源１２０に接続され、その制御回路１１０が、充放電の対象となる蓄電セル群（４１ａ，４１ｂ）に応じて、充電電源側（負荷側）１２０と対応の充放電回路（１００ａ，１００ｂ）との経路を切り替える動作を行う構成を示した。

一方、第１の実施形態では、異なる特性の電極体（３０ａ，３０ｂ）が一つの電極積層体（８１，８２）内に混在しており、外部端子部（１３ｐ，１３ｎ）の突出方向や電極端子５０の接続方法などに工夫を要する。電極端子５０を特性の異なる電極体（３０ａ，３０ｂ）毎に接続する場合について、その電極端子５０の接続構造を図８に示した。この例では、異なる特性の２種類の電極体（３０ａ，３０ｂ）における外部端子部（１３ｐ，１３ｎ）がそれぞれ個別の電極端子（５０ａ，５０ｂ）に接続されている（Ａ）。また、各電極体（３０ａ，３０ｂ）における正負極それぞれの外部端子部（１３ｐ，１３ｎ）が反対方向に突設されているので、異なる特性の電極体（３０ａ，３０ｂ）は、それぞれの外部端子部（１３ｐ，１３ｎ）の突設方向が直交するように積層すれば、異なる特性の電極体（３０ａ，３０ｂ）における外部端子部（１３ｐ，１３ｎ）やそれらに接続されている電極端子（５０ａ，５０ｂ）が互いに接触しない。そして、その電極積層体（８１，８２）を外装体６０内に収納した蓄電素子４１では、各特性の電極体（３０ａ，３０ｂ）に接続されている電極端子（５０ａ，５０ｂ）をそれぞれ矩形袋状の外装体６０の４辺から外部へ導出すればよい（Ｂ）。

また、第１の実施形態では、図９の平面図（Ａ）と側断面図（Ｂ）に示したように、電極体３１における正極と負極の外部端子部（１３ｐ，１３ｎ）が同方向に突出する構造も考えられる。このような場合でも、図１０に示すように、異なる特性の電極体（３１ａ，３１ｂ）のそれぞれの外部端子部（１３ｐ，１３ｎ）が異なる方向に突出するように電極積層体８３を構成するとともに、その各特性の電極体（３１ａ，３１ｂ）毎に外部端子部（１３ｐ，１３ｎ）に電極端子（５０ａ，５０ｂ）を接続する（Ａ）。そして、その電極積層体８２を外装体６０内に収納するとともに、各特性の電極体（３１ａ，３１ｂ）に対応する電極端子（５０ａ，５０ｂ）を矩形袋状の外装体６０における対辺など、異なる方向へ導出して蓄電セル４２を構成すればよい。

なお、図８（Ｂ）や図１０に示した蓄電セル（４１，４２）は、第２の実施例と同様に、複数の蓄電セルをスタックして蓄電セルモジュールの状態で使用されるのが普通である。したがって、これらの蓄電セル（４１，４２）を複数スタックして蓄電セルモジュールを構成する際には、各特性の電極体（３０ａ，３０ｂ）毎に外装体６０外に導出される電極端子（５０ａ，５０ｂ）同士を直列接続すればよい。

＝＝＝高容量特性と高出力特性について＝＝＝
高容量と高出力の背反する２つの特性を両立させるためには、例えば、高容量用途に対応する電極体や蓄電セル（高容量部）では、より多くの電荷を蓄えることができるように、正極に比表面積が大きな活性炭を電極材料として使用し、負極材料には黒鉛などを使用すればよい。そして、電極材料の塗布量を多くすればよい。

一方、高出力用途に対応する電極体や蓄電セル（高出力部）では、電極材料を薄く塗布するなどして電極の厚みを薄くしたり、電極材料の粒子径を細かくしたりすることが望ましい。なお、高出力部では、不可逆容量分のリチウムイオンをあらかじめ負極に吸蔵させておくなどして、０Ｖまで電圧を下げられるようにすることが必要である。また、電極材料中に集電体を這わせたりして電気の出入口となる集電体と電極材料との間の抵抗を小さくしたりすることも考えられる。

なお、高容量部と高出力部では、高出力部から放電が開始され、高容量部に蓄えられている電力を余すことなく使用する前に終止電圧に至り、以後の放電が停止してしまう。したがって、高容量部と高出力部を混在させる場合にはそれぞれの特性に応じた充放電回路、すなわち各電極体や蓄電素子の充電電圧が均一になるように充電するためのセルバランス回路を個別に設けた方が望ましい。

図１１に、高出力部と高容量部のそれぞれに接続される一般的なセルバランス回路を示した。なお、放電時には、これらの回路には充電用電源に接続される入力端１２０に負荷が接続される。また、この図では所定数の電極体や一つの蓄電セルを一単位（単位セル）として、４つの単位セル（ｃ１〜ｃ４）を充放電する回路を示した。（Ａ）は、高容量部用のセルバランス回路であり、各単位セル（ｃ１〜ｃ４）のそれぞれに対応するＭＯＳＦＥＴ（ｔ１〜ｔ４）をマイコン１３０からの制御信号に応じてオン／オフさせ、そのオン／オフに応じて各単位セル（ｃ１〜ｃ４）の蓄電容量を抵抗（Ｒ１〜Ｒ４）を介して相互に充放電させて各単位セル（ｃ１〜ｃ４）の電圧を揃えている。なお、負荷側（充電電源側）１２０からの経路に挿入されている２つのＭＯＳＦＥＴ（ｔ５，ｔ６）は保護ＩＣの制御によりオン／オフする過電圧保護用トランジスタ（ｔ５）と低電圧保護用トランジスタ（ｔ６）である。

一方、（Ｂ）は高出力部用のセルバランス回路であり、四つの単位セル（ｃ１〜ｃ４）を二つ一組（ｃ１とｃ２、およびｃ３とｃ４）にして、各組における二つの単位セル（ｃ１とｃ２、およびｃ３とｃ４）間で電圧を揃えるようにしている。この例では、基準パルス１５０のＨ／Ｌの２状態に応じて相補的にオン／オフする二つのＭＯＳＦＥＴ（ｔ１とｔ２、およびｔ３とｔ４）によって、一組中の二つ単位セル（ｃ１とｃ２、およびｃ３とｃ４）の蓄電容量がインダクタ（Ｌ１，Ｌ２）を介して相互に充放電される。なお、過電圧保護用トランジスタ（ｔ５）と低電圧保護用トランジスタ（ｔ６）は、保護ＩＣからの制御信号や基準電圧との比較などによってオン／オフさせればよい。

もちろん、例示した回路に限らず、充放電回路の構成は適宜に変更することができる。また、高容量と高出力の特性を両立させるための他の回路構成としては、高出力部のみを負荷に接続し、高容量部を高出力部に電力を補給する電源として用いる構成なども考えられる。

＝＝＝低温特性と高温特性について＝＝＝
高容量と高出力の他に、背反する２つの特性としては、低温環境下での特性に優れている低温特性と、高温環境下でも安定して出力可能な高温特性とがある。図１２に低温特性に優れた電極体やその電極体で構成した蓄電セル（低温部）と高温特性に優れた電極体やその電極体で構成した蓄電セル（高温部）についての放電特性を示した。この図では、各温度での容量が、２５℃における容量を１００％としたときとの比で示されている。（Ａ）は低温部と高温部のそれぞれの特性であり、（Ｂ）は低温部と高温部の双方を備えた蓄電セルや蓄電セルモジュールの特性である。低温部と高温部とを混在させることで、低温から高温までの広い温度範囲で安定的に動作することわかる。

なお、低温特性にすぐれた電極体を得るためには、チタン酸リチウムを負極に用いることが考えられる。チタン酸リチウムは、リチウム金属に対する電位を１．５ｖ以上とすることができ、低温時での充放電においてもリチウム金属が析出しにくく、安全性を確保することができる。また、正負極間の電圧が３．８ｖであり、炭素材料を用いた従来のリチウムイオンキャパシタの３．５ｖとほぼ同様である。そのため、高温部と低温部を同じ充放電回路に接続して使用しても、実用上問題はない。もちろん、高温部と低温部ごとに電極端子を個別に接続するとともに、周辺温度を測定する回路と、測定した温度に応じて充放電の対象を高温部と低温部とに切り替える回路とを付加してもよい。

なお、当該低温特性と高温特性や、上記高容量と高出力など、互いに背反する二つの特性は、必ずしも絶対的な基準があるわけではなく、相対的なものである。すなわち、高容量と高出力を両立させるための蓄電セルや蓄電モジュールであれば、容量が多い電極体や蓄電セルを高容量部に分類し、より高い電流での充放電が可能な電極体や蓄電セルを高出力部に分類すればよい。

＝＝＝その他の実施例＝＝＝
本発明では、３種類以上の異なる特性を混在させた蓄電セルや蓄電セルモジュールも想定している。また、異なる特性としては、上述した高出力、高容量、高温、低温に限らず他の様々な特性（サイクル特性など）が考えられる。また、一つの電極積層体に混在させる異なる特性の電極体や一つの蓄電セルモジュールにおける異なる特性の蓄電セルの数は同じでなくてもよい。例えば、高容量部に含まれる電極体や蓄電セルの数より、高出力部に含まれるそれらの数を相対的に多くして高容量部の総容量と高出力部の総容量を揃えることなどが考えられる。

リチウムイオンキャパシタの放電特性図である。 上記リチウムイオンキャパシタの基本構成となる発電要素の平面図（Ａ）と側断面図（Ｂ）である。 一般的な蓄電セルの外観図である。 上記発電要素を多層構造にした電極積層体の概略構造図（Ａ）と当該積層体における外部端子部の末端構造の拡大図（Ｂ）である。 本発明の第１の実施例における蓄電セルが備える電極積層体の概略構造図である。 本発明の第２の実施例における蓄電セルモジュールの概略構造図である。 上記第２の実施例の蓄電セルモジュールにおける充放電回路の接続例を示す図である。 上記第１の実施例の蓄電セルにおける外部端子部と電極端子との接続例を示す図である。 上記発電要素の変形例を示す図である。 上記発電要素の変形例を上記第１の実施例に適用した蓄電セルにおける外部端子部と電極端子との接続例を示す図である。 異なる特性の蓄電セルや発電要素のそれぞれに接続される充放電回路の概略図であり、（Ａ）は高容量特性に対応する回路図であり、（Ｂ）は高出力特性に対応する回路図である。 低温特性と高温特性のそれぞれに優れた蓄電セルや蓄電セルモジュールの放電特性図（Ａ）と、低温特性と高温特性を両立した蓄電セルや蓄電セルモジュールの放電特性図（Ｂ）である。 二次電池の放電特性図（Ａ）とキャパシタの放電特性図（Ｂ）である。

符号の説明

１ 蓄電セルモジュール
２ 筐体
３ 端子板
１０ｐ 正極
１０ｎ 負極
１１ｐ、１１ｎ 集電体
１２ｐ 正極用電極材
１２ｎ 負極用電極材
１３ｐ、１３ｎ 外部端子部
２０ セパレータ
３０、３０ａ、３０ｂ ３１ 発電要素（電極体）
４０〜４２ 蓄電セル
５０、５０ａ、５０ｂ 電極端子
８０〜８２ 電極積層体

Claims (12)

1. シート状の正極と負極とがセパレータを介して対向配置してなる１単位の発電要素を複数積層してなる電極積層体をリチウム塩を含む電解液とともにラミネートフィルムの外装体内に密封封止するとともに、負極側にリチウム金属を起源とするリチウムイオンをあらかじめ吸蔵させてなる蓄電セルであって、
   前記電極積層体には、特性が異なる複数種類の発電要素が混在していることを特徴とする蓄電セル。
2. 電極積層体における正負両極の電極は、それぞれ、同じ特性の発電要素毎に一括して電極端子に接続されるとともに、特性が異なるそれぞれの種類の発電要素に接続されている電極端子が個別に外装体外に導出されていることを特徴とする請求項１に記載の蓄電セル。
3. 前記特性が異なる複数種類の発電要素には、相対的に高容量特性を有する発電要素と高出力特性を有する発電要素の２種類が含まれていることを特徴とする請求項１に記載の蓄電セル。
4. 前記特性が異なる複数種類の発電要素には、相対的に低温特性に優れた低温用発電要素と高温特性に優れた高温用発電要素の２種類が含まれていることを特徴とする請求項１に記載の蓄電セル。
5. 前記低温用発電要素は、負極材料がチタン酸リチウムであることを特徴とする請求項４に記載の蓄電セル。
6. 電極積層体における正負両極の電極は、それぞれ、同じ特性の発電要素毎に一括して電極端子に接続されるとともに、特性が異なるそれぞれの種類の発電要素に接続されている電極端子が個別に外装体外に導出されていることを特徴とする請求項１〜５に記載の蓄電セル。
7. 請求項６に記載の蓄電セルを所定数スタックして一体化するとともに、同じ特性の前記発電要素同士を直列に接続するとともに、当該直列接続されている発電要素毎に個別の充放電回路が接続されていることを特徴とする蓄電セルモジュール。
8. シート状の正極と負極とがセパレータを介して対向配置してなる１単位の発電要素を１単位以上積層してなる電極積層体をリチウム塩を含む電解液とともにラミネートフィルムの外装体内に密封封止するとともに、負極側にリチウム金属を起源とするリチウムイオンをあらかじめ吸蔵させてなる蓄電セルを所定数スタックして一体化した蓄電セルモジュールであって、特性が異なる複数種類の蓄電セルが混在していることを特徴とする蓄電セルモジュール。
9. 前記特性が異なる複数種類の蓄電セルには、相対的に高容量特性を有する発電要素で構成された電極積層体を備えた蓄電セルと、高出力特性を有する発電要素で構成された電極積層体を備えた蓄電セルの２種類が含まれていることを特徴とする請求項８に記載の蓄電セルモジュール。
10. 前記特性が異なる複数種類の蓄電セルには、相対的に低温特性に優れた発電要素で構成された電極積層体を備えた低温用蓄電セルと高温特性に優れた発電要素で構成された電極積層体を備えた高温用蓄電素子の２種類が含まれていることを特徴とする請求項８に記載の蓄電セルモジュール。
11. 前記低温用蓄電セルは、前記発電要素における負極材料がチタン酸リチウムであることを特徴とする請求項１０に記載の蓄電セルモジュール。
12. 同じ特性の発電要素で構成された電極積層体を備えた蓄電セル同士を直列に接続して蓄電セル群を構成し、各蓄電セル群毎に個別の充放電回路が接続されることを特徴とする請求項８〜１１に記載の蓄電セルモジュール。