JP2011228552A - Electrochemical device and manufacturing method for the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）などの電気化学デバイス及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to an electrochemical device such as an electric double layer capacitor (EDLC) and a manufacturing method thereof.
従来の巻回電極を用いた電気化学デバイス（電池、ＥＤＬＣ）に関する技術は、特許文献１〜１１に開示されている。特許文献１は金属箔スペーサに関する技術について開示し、特許文献２は樹脂スペーサに関する技術について開示し、特許文献３は絶縁テープの貼付に関する技術について開示し、特許文献４は巻回端面への端子取付に関する技術について開示し、特許文献５は保護層形成に関する技術について開示し、特許文献６は金属帯取付に関する技術について開示し、特許文献７は絶縁スペーサ膜取付に関する技術について開示し、特許文献８はセパレータをスペーサで隔離する技術について開示し、特許文献９は絶縁スペーサ層を用いた技術について開示し、特許文献１０及び特許文献１１は金属スペーサ帯を用いた技術について開示している。
The technique regarding the electrochemical device (battery, EDLC) using the conventional winding electrode is disclosed by patent documents 1-11.
多くの巻回型の電気化学デバイスでは、一対の帯状電極と、一対の帯状のセパレータを交互に重ねて配置する。１つの帯状電極の上下面には活性炭が、バインダ樹脂によって塗布されている。重ねられたものを巻芯の周囲に巻きつけ、巻きつけられた電極の幅方向の端部同士を直接溶着してそのまま取出電極として用いている。ここで、帯状電極を直接溶着するのは、余分な端子をこれに取り付けると、インピーダンスが高くなるからである。 In many wound-type electrochemical devices, a pair of strip electrodes and a pair of strip separators are alternately stacked. Activated carbon is applied to the upper and lower surfaces of one strip electrode with a binder resin. The stacked ones are wound around the core, and the ends in the width direction of the wound electrodes are directly welded and used directly as the extraction electrode. Here, the reason why the belt-like electrode is directly welded is that when an extra terminal is attached thereto, the impedance becomes high.
図８は、比較のための電気化学デバイスの縦断面図である。なお、図８において、構造の説明の明確化のため電気化学デバイス本体１０は断面ではなく側面状態をそのまま示している。
FIG. 8 is a longitudinal sectional view of an electrochemical device for comparison. In FIG. 8, the
包囲体は、筒体Ｈ及び電極板Ｌ１，Ｌ２から構成されており、この包囲体の内部に電解液ＬＱと共に、電気化学デバイス本体１０が収容されている。図面の下方に位置する電極板Ｌ２は、筒体Ｈと一体的に成形されており、上方に位置する電極板Ｌ１は、樹脂製の蓋材Ｌ１Ｒに埋め込まれており、樹脂製の蓋材Ｌ１Ｒが、筒体Ｈの開口を塞いでいる。デバイス本体１０の図面の上下方向の端部からは、それぞれキャパシタの両端子をそれぞれ構成する金属電極タブ１０Ｌ１及び１０Ｌ２が延びており、これらはそれぞれ電極板Ｌ１及びＬ２に接触し、且つ、電気的に接続されている。
The enclosure includes a cylindrical body H and electrode plates L1 and L2, and the electrochemical device
このような構造の電気化学デバイスの場合、金属電極タブ１０Ｌ１及び１０Ｌ２が若干の抵抗を有するため、これが内部抵抗の増加に寄与する。一般には、電気化学デバイスの劣化に伴って、内部抵抗が増加する傾向があり、この場合には外部負荷に与える電圧が低下してしまうという不具合がある。そこで、内部抵抗を低下させるために、金属電極タブを用いないで、電気化学デバイス本体の端部を直接、電極板に溶接することが考えられる。 In the case of an electrochemical device having such a structure, the metal electrode tabs 10L1 and 10L2 have a slight resistance, which contributes to an increase in internal resistance. In general, the internal resistance tends to increase as the electrochemical device deteriorates. In this case, there is a problem that the voltage applied to the external load decreases. Therefore, in order to reduce the internal resistance, it is conceivable to weld the end portion of the electrochemical device body directly to the electrode plate without using the metal electrode tab.
しかしながら、電気化学デバイス本体の端部を、電極板に直接溶接すると、特性がばらついてしまうという問題がある。 However, when the end of the electrochemical device body is directly welded to the electrode plate, there is a problem that the characteristics vary.
この特性のばらつきについて、本願発明者が鋭意検討したところ、直接溶接の場合、電極板からデバイス本体の端部に、圧力が印加され、かかる圧力が原因となって、電気化学デバイス本体の端部が変形し、大きく特性がばらついてしまうことが判明した。 The inventors of the present invention diligently investigated the variation in characteristics, and in the case of direct welding, pressure is applied from the electrode plate to the end of the device body, and this pressure causes the end of the electrochemical device body. Was deformed and the characteristics varied greatly.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、特性のばらつきが抑制される巻回型の電気化学デバイス及びその製造方法を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a problem, and it aims at providing the winding type electrochemical device by which the dispersion | variation in a characteristic is suppressed, and its manufacturing method.
上述の課題を解決するため、本発明に係る巻回型の電気化学デバイスは、包囲体と、前記包囲体内部に封入された電気化学デバイス本体であって、巻回された正極帯状電極と、前記正極帯状電極に対向するように巻回された負極帯状電極とを有する電気化学デバイス本体と、前記正極帯状電極と前記負極帯状電極との間に介在するセパレータと、を備えている。 In order to solve the above-described problem, a wound electrochemical device according to the present invention includes an enclosure, an electrochemical device body enclosed in the enclosure, and a wound positive electrode strip electrode, An electrochemical device body having a negative electrode strip wound so as to face the positive electrode strip, and a separator interposed between the positive electrode strip and the negative electrode strip.
また、前記正極帯状電極は、巻回された帯状の正極側主金属箔と、前記正極側主金属箔の巻回軸に沿った一端側において巻回軸周りに沿って前記正極側主金属箔に一体的に設けられ前記正極側主金属箔の肉厚領域を構成する正極側補助金属部と、前記正極側主金属箔における前記肉厚領域以外の薄化領域において、前記正極側主金属箔の巻回軸周りに沿って形成された正極側活物質層とを有している。 Further, the positive electrode strip-shaped electrode comprises a wound strip-shaped positive electrode main metal foil, and the positive electrode main metal foil along the winding axis at one end along the winding axis of the positive electrode main metal foil. The positive-side main metal foil, and the positive-side main metal foil in a thinned area other than the thick-area in the positive-side main metal foil. And a positive electrode side active material layer formed around the winding axis.
同様に、前記負極帯状電極は、巻回された帯状の負極側主金属箔と、前記負極側主金属箔の巻回軸に沿った他方端側において巻回軸周りに沿って前記負極側主金属箔に一体的に設けられ前記負極側主金属箔の肉厚領域を構成する負極側補助金属部と、前記負極側主金属箔における前記肉厚領域以外の薄化領域において、前記負極側主金属箔の巻回軸周りに沿って形成された負極側活物質層と、を備えている。 Similarly, the negative electrode band electrode includes a wound negative electrode side main metal foil and a negative electrode side main metal foil around the winding axis at the other end side along the winding axis of the negative electrode main metal foil. In the negative electrode side auxiliary metal part that is integrally provided in the metal foil and forms the thick region of the negative electrode side main metal foil, and in the thinned region other than the thick region in the negative electrode side main metal foil, the negative electrode side main metal portion A negative electrode side active material layer formed along the winding axis of the metal foil.
この電気化学デバイスによれば、正極及び負極の主金属箔には、これらと一体的に補助金属部が設けられているため、かかる部位の機械的強度が著しく増加すると共に、経年劣化耐性にも優れ、補助金属部が各帯状電極の径方向への移動を規制するので、これらの間の容量の変化が抑制される。昨今、低抵抗化（内部抵抗）の方策として、電極（活物質層）の厚みを薄くしていく方策が取られる場合があり、補助金属箔なども同時に薄くした場合、強度が非常に弱くなるが、主金属箔と補助金属箔とは一体的に形成されたものであり、低抵抗であっても高い強度を維持することが可能となる。 According to this electrochemical device, the main metal foil of the positive electrode and the negative electrode is provided with the auxiliary metal part integrally therewith, so that the mechanical strength of such a part is remarkably increased and the aging resistance is also improved. Since the auxiliary metal part is excellent and restricts the movement of each strip electrode in the radial direction, the change in capacitance between them is suppressed. Recently, as a measure for lowering resistance (internal resistance), there are cases where measures are taken to reduce the thickness of the electrode (active material layer), and if the auxiliary metal foil is also made thin at the same time, the strength becomes very weak. However, the main metal foil and the auxiliary metal foil are integrally formed, and high strength can be maintained even with low resistance.
また、本発明に係る電気化学デバイスでは、前記正極帯状電極及び前記負極帯状電極の巻回軸方向の一方の端部は、前記包囲体の蓋を構成する電極板に直接溶接されていることを特徴とする。 Further, in the electrochemical device according to the present invention, one end in the winding axis direction of the positive electrode strip electrode and the negative electrode strip electrode is directly welded to the electrode plate constituting the lid of the enclosure. Features.
この場合、電極板に、直接、それぞれの帯状電極が溶接されているため、内部抵抗を減少させることができるが、溶接時の圧力に対する耐性も向上しているため、上述のように特性のばらつきは抑制されている。 In this case, since each strip electrode is directly welded to the electrode plate, the internal resistance can be reduced. However, since the resistance against pressure during welding is also improved, the variation in characteristics as described above. Is suppressed.
また、本発明に係る前記包囲体は、金属製の筒体と、前記電極板と前記筒体との間に介在する絶縁リングと、前記電極板の周辺部位と、前記筒体の外表面とを被覆する熱収縮チューブと、を備えていることを特徴とする。 The enclosure according to the present invention includes a metal cylinder, an insulating ring interposed between the electrode plate and the cylinder, a peripheral portion of the electrode plate, and an outer surface of the cylinder. And a heat-shrinkable tube for coating.
電極板と直接溶接するためには、金属からなる必要があるが、筒体も金属とした場合、正負の電極がショートしてしまうため、筒体と電極板との間に絶縁リングを介在させることとし、熱収縮チューブを用いることで、これらを固定することができている。 In order to weld directly to the electrode plate, it is necessary to be made of metal. However, if the cylinder is also made of metal, the positive and negative electrodes are short-circuited, so an insulating ring is interposed between the cylinder and the electrode plate. In particular, these can be fixed by using heat-shrinkable tubes.
本発明に係る電気化学デバイスの製造方法は、（１）正極用金属箔及び負極用金属箔を用意する工程と、（２）それぞれの前記正極用金属箔及び前記負極用金属箔における表面の一部領域を、それぞれの長手方向に沿って除去し、それぞれに薄化領域を作製する工程と、（３）それぞれの前記薄化領域の表面上に前記正極側活物質層及び前記負極側活物質層を形成する工程とを備えることを特徴とする。 The electrochemical device manufacturing method according to the present invention includes (1) a step of preparing a positive electrode metal foil and a negative electrode metal foil, and (2) one surface of each of the positive electrode metal foil and the negative electrode metal foil. A step of removing the partial regions along the respective longitudinal directions, and forming a thinned region for each of the partial regions; and (3) the positive electrode side active material layer and the negative electrode side active material on the surface of each thinned region. And a step of forming a layer.
この製造方法によれば、金属箔の表面の一部領域を除去することで、薄化領域を作製し、残余の肉厚領域を補助金属部として残留させる。一部領域が除去された領域には、活物質層が形成されることになる。この製造方法によれば、肉厚で強度の高い補助金属部を備えているので、巻回したときに、帯状電極間の隙間が変動しにくく、且つ、軸方向の圧力或いは軸に垂直な方向の圧力に対して、補助金属部の部分が変形しにくいという効果を奏する。したがって、帯状電極の端部に位置する補助電極部が変形しにくいので、特性のばらつきが抑制された電気化学デバイスを製造することができる。 According to this manufacturing method, a thinned region is produced by removing a partial region on the surface of the metal foil, and the remaining thick region is left as an auxiliary metal part. An active material layer is formed in the region where the partial region has been removed. According to this manufacturing method, since the thick and strong auxiliary metal portion is provided, the gap between the strip-shaped electrodes hardly changes when wound, and the axial pressure or the direction perpendicular to the axis The auxiliary metal portion is less likely to be deformed with respect to the pressure. Therefore, since the auxiliary electrode portion located at the end of the strip electrode is not easily deformed, an electrochemical device in which variation in characteristics is suppressed can be manufactured.
また、前記一部領域を除去する工程は、前記正極用金属箔及び前記負極用金属箔の前記一部領域をエッチング、切削又は研磨することによって行われることを特徴とする。エッチング、切削又は研磨を用いた場合、金属箔の所望容領域を容易且つ精密に除去することができ、特性のばらつきが抑制された電気化学デバイスを容易に製造することができる。 Further, the step of removing the partial region is performed by etching, cutting or polishing the partial region of the positive electrode metal foil and the negative electrode metal foil. When etching, cutting or polishing is used, a desired volume region of the metal foil can be easily and precisely removed, and an electrochemical device in which variation in characteristics is suppressed can be easily manufactured.
本発明の巻回型の電気化学デバイス及びその製造方法によれば、特性のばらつきを抑制することができる。 According to the wound electrochemical device of the present invention and the manufacturing method thereof, variation in characteristics can be suppressed.
以下、実施の形態に係る電気化学デバイス及びその製造方法について説明する。同一要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。 Hereinafter, the electrochemical device and the manufacturing method thereof according to the embodiment will be described. The same reference numerals are used for the same elements, and redundant description is omitted.
図１は実施形態に係る巻回型の電気化学デバイスの斜視図であり、図２は図１に示した電気化学デバイスのＩＩ−ＩＩ矢印線断面図である。なお、図２及び図３において、構造の説明の明確化のため電気化学デバイス本体１０は断面ではなく側面状態をそのまま示している。また、電気化学デバイスの電極の巻回軸をＺ軸とし、これに垂直な２軸をＸ軸及びＹ軸として、図示の如く三次元直交座標系を設定する。
FIG. 1 is a perspective view of a wound electrochemical device according to an embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of the electrochemical device shown in FIG. 2 and 3, the
この電気化学デバイス１００は、包囲体と、包囲体内部に封入された電気化学デバイス本体１０とを備え、包囲体内部には電解液ＬＱが充填されている。この包囲体は、金属製の筒体Ｈと、電極板Ｌ１と筒体Ｈとの間に介在する絶縁リングＨ１と、電極板Ｌ１の周辺部位と、筒体Ｈの外表面とを被覆する熱収縮チューブ２０とを備えている。
The
電極板Ｌ１，Ｌ２と電気化学デバイス本体１０とを直接溶接するため、これらは金属からなる。筒体Ｈも金属からなる。筒体Ｈと電極板Ｌ２との間には絶縁リングＨ１が介在しているので、正負の電極（電極板Ｌ１，Ｌ２）がショートすることを防止できる。また、熱収縮チューブ２０を用いることで、筒体Ｈ、絶縁リングＨ１及び電極板Ｌ１が互いに固定されている。
Since the electrode plates L1 and L2 and the
筒体Ｈの一方の開口は電極板Ｌ１によって塞がれているが、他方の開口は電極板Ｌ２によって塞がされている。なお、筒体Ｈと他方の電極板Ｌ２とは一体的に成形されたものである。電気化学デバイス本体１０の巻回軸（Ｚ軸）方向の両端部は、電極板Ｌ１，Ｌ２にそれぞれ固定されている。この固定は溶接によって行われており、図２には溶接部Ｄが示されている。溶接部Ｄは、レーザ溶接によって形成されたものであり、電極板Ｌ１，Ｌ２にレーザ光を照射することで形成される。レーザ光の複数の照射スポット位置は、巻回軸となるＺ軸から径方向に延びる方向に沿って、放射状に点在している。
One opening of the cylindrical body H is closed by the electrode plate L1, while the other opening is closed by the electrode plate L2. The cylindrical body H and the other electrode plate L2 are integrally formed. Both ends of the
また、電気化学デバイス本体１０は、図５に示すように、正極帯状電極Ａ及び負極帯状電極Ｋを備えており、その巻回軸（Ｚ軸）方向の一方の端部は、包囲体の蓋を構成する電極板Ｌ１，Ｌ２に溶接部Ｄによって直接溶接されている。
Further, as shown in FIG. 5, the
また、包囲体は、電極板Ｌ１により封止される金属製の筒体Ｈを備えているが、この筒体Ｈの一部分は、絞り込み部ＳＢを備えている。絞り込み部ＳＢは、外周から中心方向に向けて凹むことで、筒体Ｈの内部表面を電気化学デバイス本体１０の外表面に接触させて固定している。
Further, the enclosure includes a metal cylinder H sealed by the electrode plate L1, and a part of the cylinder H includes a narrowing portion SB. The narrowed portion SB is recessed from the outer periphery toward the center, thereby fixing the inner surface of the cylindrical body H in contact with the outer surface of the
このように、絞込み部ＳＢがあることで、内部の電気化学デバイス本体１０の軸方向及び径方向移動が規制されるため、振動等に起因した特性変化が抑制される。
In this manner, since the narrowed portion SB is provided, movement of the internal
電極板Ｌ１，Ｌ２に、直接、それぞれの帯状電極Ａ，Ｋの端部（補助金属部Ｔ１，Ｔ２）が溶接されているため、図８に示した電気化学デバイスと比較して、内部抵抗を減少させることができる。また、これらの接触面積も増加するため、放熱特性も改善する。 Since the end portions (auxiliary metal portions T1 and T2) of the respective strip electrodes A and K are directly welded to the electrode plates L1 and L2, the internal resistance is reduced as compared with the electrochemical device shown in FIG. Can be reduced. Moreover, since these contact areas also increase, heat dissipation characteristics are also improved.
図３は、電気化学デバイスの製造工程を説明するための電気化学デバイス中間体の断面図である。 FIG. 3 is a cross-sectional view of the electrochemical device intermediate for explaining the manufacturing process of the electrochemical device.
電気化学デバイス本体１０を包囲体内部に挿入した後、電解液ＬＱを筒体Ｈ内部に充填し、しかる後、絶縁リングＨ１と電極板Ｌ１を筒体Ｈの一方の開口端上に配置する（図３（Ａ））。続いて、電極板Ｌ１，Ｌ２にＺ軸方向に沿ってレーザ光ＬＢを照射し、電極板Ｌ１，Ｌ２のレーザ光照射位置の構成材料を溶融して、溶融部Ｄを形成し、電気化学デバイス本体１０の端部を電極板Ｌ１，Ｌ２に固定する。しかる後、図２に示した熱収縮チューブ２０を包囲体に嵌めて、これを加熱することで、熱収縮チューブ２０が収縮して、包囲体に密着し、その構成要素が固定される。
After the
次に、電気化学デバイス本体１０について説明する。
Next, the
図４は、巻回された電気化学デバイス本体を一部分展開して示す電気化学デバイス本体１０の平面図であり、図５は、図４に示した電気化学デバイスのＶ−Ｖ矢印線断面図である。
FIG. 4 is a plan view of the
電気化学デバイス本体１０は、巻回された正極帯状電極Ａと、正極帯状電極Ａに対向するように巻回された負極帯状電極Ｋと、正極帯状電極Ａと負極帯状電極Ｋとの間に介在するセパレータＳ１とを備えている。図４及び図５において、Ｘ軸の正方向（巻回軸に垂直な径方向）に向けて順番に、セパレータＳ２、活物質層ＡＥ２、主金属箔Ａ１、活物質層ＡＥ１、セパレータＳ１、活物質層ＫＥ２、主金属箔Ａ２、活物質層ＫＥ１が積層されている。
The
詳説すれば、アノードとなる正極帯状電極Ａは、巻回された帯状の正極側主金属箔Ａ１と、正極側主金属箔Ａ１の巻回軸（Ｚ軸）周りに沿って（本例ではその両面に）形成された正極側活物質層ＡＥ１，ＡＥ２と、正極側主金属箔Ａ１の巻回軸（Ｚ軸）に沿った一端側（Ｚ軸正方向位置）において巻回軸周り（図４ではＹ軸）に沿って正極側主金属箔Ａ１に一体的に設けられた正極側補助金属部Ｔ１(Ｔ１(ｂ))とからなる。 More specifically, the positive electrode strip electrode A serving as an anode is wound around the positive electrode side main metal foil A1 in the form of a wound belt and the winding axis (Z axis) of the positive electrode side main metal foil A1 (in this example, The positive electrode side active material layers AE1 and AE2 formed on both sides and the one end side (Z-axis positive direction position) along the winding axis (Z-axis) of the positive-side main metal foil A1 (see FIG. 4) Then, the positive side auxiliary metal portion T1 (T1 (b)) provided integrally with the positive side main metal foil A1 along the Y axis).
同様に、カソードとなる負極帯状電極Ｋは、巻回された帯状の負極側主金属箔Ｋ２と、負極側主金属箔Ｋ２の巻回軸周りに沿って（本例ではその両面に）形成された負極側活物質層ＫＥ１，ＫＥ２と、負極側主金属箔Ｋ２の巻回軸（Ｚ軸）に沿った他方端側（Ｚ軸負方向位置）において巻回軸周りに沿って負極側主金属箔Ｋ２に一体的に設けられた負極側補助金属部（金属箔）Ｔ２（Ｔ２（ｂ））とを備えている。 Similarly, the negative electrode strip electrode K serving as the cathode is formed along the wound strip-shaped negative electrode side main metal foil K2 and the winding axis of the negative electrode side main metal foil K2 (on both surfaces in this example). The negative side main metal along the winding axis on the other end side (Z-axis negative direction position) along the winding axis (Z axis) of the negative electrode side active material layers KE1 and KE2 and the negative side main metal foil K2 A negative electrode side auxiliary metal portion (metal foil) T2 (T2 (b)) provided integrally with the foil K2.
図５の溶接部Ｄの位置において、電極板Ｌ１と補助金属部Ｔ１（Ｔ１（ｂ））とが溶接され、電極板Ｌ２と補助金属部Ｔ２（Ｔ２（ｂ））とが溶接されている。なお、各主金属箔Ａ１，Ｋ２は、巻回軸方向（幅方向）Ｚに沿って端面位置ずれており、これらが重ならない非重複領域上に補助金属部Ｔ１（Ｔ１（ｂ））と、Ｔ２（Ｔ２（ｂ））とが設けられている。 5, the electrode plate L1 and the auxiliary metal portion T1 (T1 (b)) are welded, and the electrode plate L2 and the auxiliary metal portion T2 (T2 (b)) are welded. In addition, each main metal foil A1, K2 is shifted in the end face position along the winding axis direction (width direction) Z, and the auxiliary metal portion T1 (T1 (b)) on the non-overlapping region where they do not overlap, T2 (T2 (b)) is provided.
この電気化学デバイスによれば、正極及び負極の主金属箔Ａ１，Ｋ２には、補助金属部Ｔ１（Ｔ１（ｂ）），Ｔ２（Ｔ２（ｂ））が一体的に設けられているため、かかる部位の機械的強度が増加すると共に、経年劣化耐性にも優れ、補助金属部Ｔ１（Ｔ１（ｂ）），Ｔ２（Ｔ２（ｂ））が各帯状電極Ａ，Ｋの径方向への移動を規制するので、これらの間の容量の変化が抑制される。主金属箔と補助金属部は、一体的なものであり、これらの間には接触抵抗は存在せず、また、巻回時の内外周差に起因して補助金属部が不本意に変形するということもなく、特性の優れた製品が形成される。 According to this electrochemical device, the auxiliary metal portions T1 (T1 (b)) and T2 (T2 (b)) are integrally provided on the positive and negative main metal foils A1 and K2, and thus The mechanical strength of the part is increased, and the resistance to aging is excellent, and the auxiliary metal portions T1 (T1 (b)) and T2 (T2 (b)) regulate the movement of the strip electrodes A and K in the radial direction. Therefore, the change in capacity between them is suppressed. The main metal foil and the auxiliary metal part are integral, and there is no contact resistance between them, and the auxiliary metal part deforms unintentionally due to the difference between the inner and outer circumferences during winding. Rather, a product with excellent characteristics is formed.
このように、実施形態に係る電気化学デバイスにおいては、溶接時の圧力に対する耐性も向上しているため、特性のばらつきは抑制されている。 Thus, in the electrochemical device which concerns on embodiment, since the tolerance with respect to the pressure at the time of welding is also improving, the dispersion | variation in a characteristic is suppressed.
図６は、帯状電極の製造工程を説明するための帯状電極の断面図である。 FIG. 6 is a cross-sectional view of the strip electrode for explaining the production process of the strip electrode.
この製造方法は、まず、正極用金属箔Ａ１及び負極用金属箔Ｋ２を用意する（図６（Ａ））。同図では、これらを同時に示している。次に、それぞれの正極用金属箔Ａ１及び負極用金属箔Ｋ２における表面の領域ＴＮＲにおける一部領域を、それぞれの長手方向（Ｙ軸方向）に沿って除去する（図６（Ｂ））。それぞれの金属箔Ａ１，Ｋ２の表面の一部領域を除去することで、薄化領域ＴＮＲを作製し、残余の肉厚領域ＴＫＲを補助金属部Ｔ１（Ｔ２）として残留させる。薄化領域ＴＮＲと肉厚領域ＴＫＲとの間には段差が形成され、段差に高さに相当する部分が補助金属部Ｔ１（Ｔ２）となる。 In this manufacturing method, first, a positive electrode metal foil A1 and a negative electrode metal foil K2 are prepared (FIG. 6A). In the figure, these are shown simultaneously. Next, a partial region in the surface region TNR of each of the positive electrode metal foil A1 and the negative electrode metal foil K2 is removed along each longitudinal direction (Y-axis direction) (FIG. 6B). By removing a partial region on the surface of each of the metal foils A1 and K2, a thinned region TNR is produced, and the remaining thick region TKR is left as an auxiliary metal portion T1 (T2). A step is formed between the thinned region TNR and the thick region TKR, and a portion corresponding to the height of the step becomes the auxiliary metal portion T1 (T2).
しかる後、それぞれの薄化領域ＴＮＲの表面上に正極側活物質層ＡＥ１及び負極側活物質層（ＫＥ１）を形成する。このように、一部領域が除去された領域の一方面には、活物質層ＡＥ１（ＡＥ２）が形成されることになる。この製造方法によれば、肉厚で強度の高い正極側補助金属部Ｔ１（或いは負極側補助金属部Ｔ２）を備えているので、巻回したときに、帯状電極間の隙間が変動しにくく、且つ、軸方向の圧力或いは軸に垂直な方向の圧力に対して、補助金属部Ｔ１，Ｔ２の部分が変形しにくいという効果を奏する。したがって、帯状電極Ａ，Ｋの端部に位置する補助電極部Ｔ１，Ｔ２が変形しにくいので、特性のばらつきが抑制された電気化学デバイスを製造することができる。 Thereafter, the positive electrode side active material layer AE1 and the negative electrode side active material layer (KE1) are formed on the surface of each thinned region TNR. Thus, the active material layer AE1 (AE2) is formed on one surface of the region where the partial region is removed. According to this manufacturing method, since the positive side auxiliary metal part T1 (or the negative side auxiliary metal part T2) having a high thickness and high strength is provided, when wound, the gap between the strip electrodes is not easily changed, In addition, the auxiliary metal portions T1 and T2 are less likely to be deformed with respect to the axial pressure or the pressure perpendicular to the axis. Therefore, since the auxiliary electrode portions T1 and T2 located at the end portions of the strip electrodes A and K are not easily deformed, an electrochemical device in which variation in characteristics is suppressed can be manufactured.
また、薄化領域ＴＮＲ上には、電極材料としての活物質層Ａ１（Ｋ２）が充填されるように形成されている。同図では、凸部を構成する補助金属部Ｔ１（Ｔ２）の側面に、活物質層Ａ１（Ｋ２）は接触しているが、これらは若干離間していてもよい。 The thinned region TNR is formed so as to be filled with an active material layer A1 (K2) as an electrode material. In the figure, the active material layer A1 (K2) is in contact with the side surface of the auxiliary metal portion T1 (T2) constituting the convex portion, but they may be slightly separated.
なお、上記では、金属箔の片面のみに活物質層を形成する工程について説明したが、これは両面に形成してもよく、その場合には、一部領域が除去される領域は他方面にも存在することとし、上記説明及び図面中のＴ１（Ｔ２）を、Ｔ１（ｂ）（Ｔ２（ｂ））に読み替え、除去された領域に形成される活物質層を、ＡＥ２（ＫＥ２）に読み替えて、除去される領域を裏面側とする。なお、同図では、カソード側の帯状電極Ｋは、組み立て時においては、図５に記載の如く、図６の状態とは左右を判定させてアノード側の帯状電極Ａ上に重ねることとする。 In the above description, the step of forming the active material layer only on one side of the metal foil has been described. However, this may be formed on both sides, and in this case, the region where a part of the region is removed is on the other side. T1 (T2) in the above description and drawings is read as T1 (b) (T2 (b)), and the active material layer formed in the removed region is read as AE2 (KE2). Thus, the area to be removed is the back side. In FIG. 5, the cathode-side strip electrode K is superimposed on the anode-side strip electrode A at the time of assembly, as shown in FIG.
また、上述の一部領域の除去には、エッチング、切削、又は研磨方法が用いられる。エッチングの場合、除去予定領域のみが開口したマスクを金属箔上に形成し、当該開口内の金属をウェット又はドライエッチングにより除去する。エッチング液は、金属材料により設定すればよいが、主金属箔がアルミニウムの場合には、リン酸や硝酸などの酸の水溶液をエッチング液として用いることができ、ドライエッチングの場合には、ＣＨ４＋Ｈ２、Ｃ３Ｈ８、ＣＣｌ４又はＢＣｌ３などの反応ガスを活性イオンとして用いた反応性スパッタエッチングや、反応性イオンビームエッチングを用いることができる。切削加工を用いる場合には、マスクの形成は不要であり、切削装置内に金属箔をセットし、所望領域を削ればよい。研磨を用いる場合には、研磨領域が開口したマスクを金属箔上に形成し、研磨剤で開口領域内の金属箔を研磨すればよい。 In addition, an etching, cutting, or polishing method is used to remove the partial region described above. In the case of etching, a mask having an opening only in a region to be removed is formed on the metal foil, and the metal in the opening is removed by wet or dry etching. The etching solution may be set depending on the metal material. However, when the main metal foil is aluminum, an aqueous solution of an acid such as phosphoric acid or nitric acid can be used as the etching solution. In the case of dry etching, CH 4 is used. Reactive sputter etching using reactive gas such as + H 2 , C 3 H 8 , CCl 4, or BCl 3 as active ions, or reactive ion beam etching can be used. When cutting is used, it is not necessary to form a mask. A metal foil is set in a cutting device and a desired region may be cut. When polishing is used, a mask having an opening in the polishing region may be formed on the metal foil, and the metal foil in the opening region may be polished with an abrasive.
なお、上述のセパレータＳ１，Ｓ２、活物質層ＡＥ１，ＡＥ２、ＫＥ１，ＫＥ２、金属箔Ａ１，Ｋ２の材料としては、公知のものを用いればよい。これらの材料について、以下に一例を示すが、本発明は、これらの材料に限定されるものではない。 In addition, what is necessary is just to use a well-known thing as a material of above-mentioned separator S1, S2, active material layer AE1, AE2, KE1, KE2, and metal foil A1, K2. Examples of these materials are shown below, but the present invention is not limited to these materials.
セパレータＳ１，Ｓ２は、例えば重量比１０％以上のポリオレフィン系樹脂を含有した不織布または多孔質フィルムからなる。ポリオレフィン系樹脂の軟化点温度以上の温度環境下で、一対の分極性電極に圧力を加えることにより、分極性電極とセパレータとは接着することもできる。セパレータとして、セルロース不織布やアラミド繊維の不織布を用いることもできる。 Separator S1, S2 consists of a nonwoven fabric or a porous film containing polyolefin resin of 10% or more of weight ratio, for example. The polarizable electrode and the separator can be bonded together by applying pressure to the pair of polarizable electrodes in a temperature environment equal to or higher than the softening point temperature of the polyolefin resin. A cellulose nonwoven fabric or an aramid fiber nonwoven fabric can also be used as the separator.
活物質層ＡＥ１，ＡＥ２、ＫＥ１，ＫＥ２は分極性電極である。この分極性電極は、多孔質材料からなり、活性炭にバインダ樹脂を混ぜて製造する。バインダ樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素を含む高分子化合物、又は、スチレンブタジエンゴムのようなゴム系の高分子化合物が挙げられる。必要に応じてカーボンブラック、カーボンナノチューブ、又は黒鉛の微粒子、微細繊維を導電助剤として配合することもできる。製造時においては、これらの材料を、ノズルから出射して、主金属箔の両面に塗布する。 The active material layers AE1, AE2, KE1, and KE2 are polarizable electrodes. This polarizable electrode is made of a porous material, and is manufactured by mixing activated carbon with a binder resin. Examples of the binder resin include fluorine-containing polymer compounds such as polytetrafluoroethylene, and rubber-based polymer compounds such as styrene butadiene rubber. If necessary, carbon black, carbon nanotubes, fine particles of graphite, or fine fibers can be blended as a conductive aid. At the time of manufacture, these materials are emitted from the nozzle and applied to both sides of the main metal foil.
主金属箔Ａ１、Ｋ２は集電体であり、アルミニウム箔や銅箔の表面をエッチングによって表面を荒く加工したもの使用することができる。なお、電極製造方法として、活性炭に導電補助剤とバインダを加えてシート状にして集電極に接着する方法のほか、活性炭をスラリー状にして集電極に塗工する方法なども無数に存在する。 The main metal foils A1 and K2 are current collectors, and aluminum foil or copper foil whose surface is roughened by etching can be used. As an electrode manufacturing method, there are innumerable methods such as adding a conductive additive and a binder to activated carbon to form a sheet and adhering it to the collector, and a method of applying activated carbon to a collector in a slurry.
また、補助金属部（金属箔）Ｔ１，Ｔ２の材料は、主金属箔Ａ１，Ｋ２の材料と同一である。例えば、双方ともアルミニウム或いは銅からなる。この場合、双方の材料は容易に溶接することができ、また、接触時に材料間の電位差も発生しないため、特性が安定するという利点もある。 The materials of the auxiliary metal parts (metal foils) T1, T2 are the same as the materials of the main metal foils A1, K2. For example, both are made of aluminum or copper. In this case, both materials can be easily welded, and since there is no potential difference between the materials at the time of contact, there is an advantage that characteristics are stabilized.
なお、上記では、補助金属部は主金属箔の両面に設けられたが、これは片面のみに設けられていても良い。片面のみに補助金属部を設ける場合の厚みは、両面に補助金属部を設ける場合の厚みの２倍とすることもできる。補助金属部の厚みＸ４（図７参照）が、活物質層（電極層）の厚みＸ２よりも小さい場合、帯状電極の端部の変形が著しく大きくなってしまうため、Ｘ４＞Ｘ２或いはＸ４≧Ｘ２であることが好ましい。なお、積層体の製造時には、補助金属部Ｔ１（Ｔ２）及び活物質層ＡＥ１（ＫＥ１）に、同時に一定の圧力が厚み方向に印加される。この場合には、当該押圧処理によって、Ｘ４＝Ｘ２となり、表面が平坦で一体化された構造となり、製造時に取り扱いやすく、製品誤差が小さくなるという利点がある。 In the above description, the auxiliary metal portion is provided on both surfaces of the main metal foil, but it may be provided only on one surface. The thickness in the case where the auxiliary metal part is provided only on one side may be twice the thickness in the case where the auxiliary metal part is provided on both sides. When the thickness X4 of the auxiliary metal portion (see FIG. 7) is smaller than the thickness X2 of the active material layer (electrode layer), the deformation of the end portion of the strip electrode becomes extremely large, so X4> X2 or X4 ≧ X2. It is preferable that In addition, at the time of manufacture of a laminated body, a fixed pressure is simultaneously applied to the auxiliary | assistant metal part T1 (T2) and active material layer AE1 (KE1) in the thickness direction. In this case, X4 = X2 is obtained by the pressing process, and the surface has a flat and integrated structure, which is advantageous in that it is easy to handle during manufacture and product errors are reduced.
以上、説明したように、実施形態に係る電気化学デバイスの製造方法は、以下の工程（１）〜（２）を備えている。 As described above, the method for manufacturing an electrochemical device according to the embodiment includes the following steps (1) to (2).
工程（１）：この工程では、図６において説明したように、正極側活物質層ＡＥ１及び正極側補助金属部Ｔ１がそれぞれ形成された正極帯状電極Ａを用意する。すなわち、活物質層ＡＥ１の形成においては、上述のように、ノズルから活物質を主金属箔上Ａ１の薄化領域上に出射して塗布する。 Step (1): In this step, as described in FIG. 6, a positive electrode strip electrode A on which a positive electrode side active material layer AE1 and a positive electrode side auxiliary metal portion T1 are formed is prepared. That is, in forming the active material layer AE1, as described above, the active material is emitted from the nozzle onto the thinned area of the main metal foil A1 and applied.
工程（２）：この工程では、図６において説明したように、負極側活物質層ＫＥ１及び負極側補助金属部Ｔ２がそれぞれ形成された負極帯状電極Ｋを用意する。すなわち、活物質層ＫＥ１の形成においては、上述のように、ノズルから活物質を主金属箔上Ｋ２の薄化領域上に出射して塗布する。 Step (2): In this step, as described with reference to FIG. 6, the negative electrode strip electrode K on which the negative electrode side active material layer KE1 and the negative electrode side auxiliary metal portion T2 are formed is prepared. That is, in the formation of the active material layer KE1, as described above, the active material is emitted from the nozzle onto the thinned region of the main metal foil K2 and applied.
なお、裏面側の構造Ｔ１（ｂ）、ＴＣ１（ｂ）、Ｔ２（ｂ）、ＴＣ２（ｂ）の製造方法も上記と同様である。 In addition, the manufacturing method of the structures T1 (b), TC1 (b), T2 (b), and TC2 (b) on the back side is the same as described above.
工程（３）：それぞれの帯状電極の形成後に、図４に示すようにセパレータＳ１，Ｓ２と共に帯状電極Ａ，Ｋを重ね、これをＺ軸を中心に巻回して電気化学デバイス本体１０を製造する。なお、巻かれた帯状電極及びセパレータの終端部はテープや接着剤などで固定する。
Step (3): After the formation of the respective strip electrodes, the strip electrodes A and K are stacked together with the separators S1 and S2 as shown in FIG. 4 and wound around the Z axis to manufacture the
工程（４）：しかる後、図３において示した工程に従って、電気化学デバイス本体を組み立てる。すなわち、電気化学デバイス本体１０を包囲体内に電解液と共に封入し、上下の電極板をレーザ溶接し、外部から筒体の外面に圧力を加えて締め付け部ＳＢを形成し、包囲体の外側に熱収縮チューブを嵌めてこれを加熱する。これにより、上記の電気化学デバイスが完成する。
Step (4): Thereafter, the electrochemical device body is assembled according to the step shown in FIG. That is, the
なお、電解液ＬＱとしては水溶液系と有機系のものが知られている。有機系の電解液の溶媒としては、プロピレンカーボネート、アセトニトリルなどあり、溶質としては、アンモニウム塩、アミン塩、或いはアミジン塩などが知られている。 As the electrolytic solution LQ, an aqueous solution type and an organic type are known. Examples of the solvent for the organic electrolyte include propylene carbonate and acetonitrile, and examples of the solute include ammonium salt, amine salt, and amidine salt.
図７は、帯状電極の構成要素の寸法について説明するための図である。 FIG. 7 is a diagram for explaining the dimensions of the constituent elements of the strip electrode.
Ｚ軸方向に関する寸法について説明すると、寸法Ｚ１は主金属箔Ａ１，Ｋ２の幅、寸法Ｚ２は活物質層ＡＥ１，ＡＥ２，ＫＥ１，ＫＥ２の幅、寸法Ｚ５は補助金属部Ｔ１，Ｔ２の幅、寸法Ｚ６はセパレータＳ１，Ｓ２の幅を示している。 Explaining the dimensions in the Z-axis direction, the dimension Z1 is the width of the main metal foils A1 and K2, the dimension Z2 is the width of the active material layers AE1, AE2, KE1, and KE2, and the dimension Z5 is the width and dimensions of the auxiliary metal portions T1 and T2. Z6 indicates the width of the separators S1 and S2.
Ｘ軸方向に関する寸法について説明すると、寸法Ｘ１は、主金属箔Ａ１，Ｋ２の厚み、寸法Ｘ２は、活物質層ＡＥ１，ＡＥ２，ＫＥ１，ＫＥ２の厚み、寸法Ｘ３は、セパレータＳ１，Ｓ２の厚み、寸法Ｘ４は補助金属部Ｔ１，Ｔ２の厚み（高さ）である。 Explaining the dimensions in the X-axis direction, the dimension X1 is the thickness of the main metal foils A1, K2, the dimension X2 is the thickness of the active material layers AE1, AE2, KE1, KE2, and the dimension X3 is the thickness of the separators S1, S2. The dimension X4 is the thickness (height) of the auxiliary metal portions T1 and T2.
それぞれの寸法の好適範囲は以下の通りである。
１０≦Ｚ１≦１０００ｍｍ
５ｍｍ≦Ｚ２≦９９５ｍｍ
２ｍｍ≦Ｚ５≦５０ｍｍ
７ｍｍ≦Ｚ６≦９９７ｍｍ
The preferred range of each dimension is as follows.
10 ≦ Z1 ≦ 1000mm
5mm ≦ Z2 ≦ 995mm
2mm ≦ Z5 ≦ 50mm
7mm ≦ Z6 ≦ 997mm
１０μｍ≦Ｘ１≦２００μｍ
１０μｍ≦Ｘ２≦５００μｍ
１０μｍ≦Ｘ３≦５０μｍ
１０μｍ≦Ｘ４≦５００μｍ
10 μm ≦ X1 ≦ 200 μm
10 μm ≦ X2 ≦ 500 μm
10 μm ≦ X3 ≦ 50 μm
10 μm ≦ X4 ≦ 500 μm
上述の範囲に関して、Ｚ１の範囲は電極箔の現実的な幅を示している。Ｚ２の範囲は実際的に塗布可能な活物質層の幅（電極幅）を示している。なお、デバイス本体のＺ方向長は、帯状電極の巻回後に幅方向両端をＺ軸に垂直に切断することで、切断面をフラットにし、任意に設定することができる。Ｚ５は、補助金属部Ｔ１，Ｔ２の幅を規定するものである。この寸法が、下限値を下回ると有効に機能する活物質層を溶接時に損傷する虞があるため、下限値以上であることが好ましく、上限値を超える場合には装置が大型化するため、上限値以下であることが好ましい。 Regarding the above-mentioned range, the range of Z1 indicates a realistic width of the electrode foil. The range of Z2 indicates the width (electrode width) of the active material layer that can be actually applied. Note that the length of the device body in the Z direction can be arbitrarily set by cutting the both ends in the width direction perpendicularly to the Z axis after winding of the belt-like electrode so that the cut surface is flat. Z5 defines the width of the auxiliary metal portions T1 and T2. If this dimension is less than the lower limit, the active material layer that functions effectively may be damaged during welding, so it is preferably equal to or greater than the lower limit. It is preferable that it is below the value.
また、Ｚ６はセパレータの幅であるため、Ｚ２に２ｍｍを加えた値として設定した。 Since Z6 is the width of the separator, it was set as a value obtained by adding 2 mm to Z2.
Ｘ１の範囲は、集電体である主金属箔の現実的な厚みの範囲であり、厚い方が、抵抗が低くなり、且つ、強度も高くなるという観点から好ましいが、単位体積当たりの集積度は低くなり多くの電荷を蓄積することができなくなる。比較的低抵抗で損傷にしくいためには、下限値以上の厚みが好適であり、集積度を大きく劣化させることなく、低抵抗で強度が十分に保持できる厚みは上述の上限値以下の値である。 The range of X1 is a realistic thickness range of the main metal foil that is a current collector. A thicker one is preferable from the viewpoint of low resistance and high strength, but the degree of integration per unit volume Becomes so low that a large amount of charge cannot be accumulated. In order to prevent damage due to relatively low resistance, a thickness equal to or greater than the lower limit value is suitable, and the thickness that can sufficiently maintain strength with low resistance without greatly degrading the integration degree is a value equal to or less than the above upper limit value. is there.
Ｘ２の範囲は、活物質層の現実的な厚み範囲を規定しており、電極活性炭粒子の接触抵抗が減るので、薄いほど厚み方向の内部抵抗は低くなる利点があるため、上記の上限値以下であることが好ましいが、薄すぎる場合には、活物質層としての機能が十分でなくなるため、上記の下限値以上であることが好ましい。 The range of X2 defines the realistic thickness range of the active material layer, and since the contact resistance of the electrode activated carbon particles is reduced, there is an advantage that the lower the internal resistance in the thickness direction, the lower the above upper limit value. However, if it is too thin, the function as the active material layer is not sufficient, so that it is preferably not less than the above lower limit value.
Ｘ３の範囲は、セパレータの現実的な厚み範囲であり、薄いほうが厚み方向の内部抵抗が小さくなるという利点があるため、上記の上限値以下であることが好ましいが、薄すぎる場合には、セパレータとしての機能が十分ではなく、セパレータで分離された活物質層が実効的に短絡してしまうため、上記の下限値以上であることが好ましい。 The range of X3 is a realistic thickness range of the separator, and since the thinner one has the advantage that the internal resistance in the thickness direction becomes smaller, it is preferably not more than the above upper limit value. Is not sufficient, and the active material layer separated by the separator is effectively short-circuited.
Ｘ４の範囲は、隣接する主金属箔間に位置する層の合計厚以下であり、１０００μｍ程度になる場合があるが、層合計よりも帯状電極を巻回可能な物理的な制約条件の方が厚みが小さくなり、したがって、かかる観点からすると、Ｘ４は５００μｍ以下であることが好ましく、その厚みを主金属箔の厚みＸ１と同じにすると内部応力を低減することができる。したがって、Ｘ４は、主金属箔の厚みＸ１の下限値である１０μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。 The range of X4 is less than or equal to the total thickness of the layers located between adjacent main metal foils and may be about 1000 μm, but the physical constraint condition that the strip electrode can be wound is more than the total of the layers. From this viewpoint, X4 is preferably 500 μm or less. If the thickness is the same as the thickness X1 of the main metal foil, the internal stress can be reduced. Therefore, X4 is preferably 10 μm or more and 500 μm or less, which is the lower limit value of the thickness X1 of the main metal foil.
上述の電気化学デバイスによれば、補助金属部Ｔ１，Ｔ２が、主金属箔Ａ１，Ｋ２の非重複領域における径方向（図７ではＸ軸方向）の可動範囲を狭めるので、主金属箔Ａ１，Ｋ２のＸ軸方向の位置ずれによるインピーダンス変化を抑制することができる。補助金属部Ｔ１，Ｔ２は厚みＸ４を有するので、補助金属部Ｔ１，Ｔ２の側面（ＸＹ平面）と上述の電極板との接触面積を増加させ、これらの接触抵抗を減少させることができる。このように、接触抵抗が低減されると、素子の内部抵抗を抑えることができ、出力が向上する。また、かかる接触部位を介して放熱を行うことができる。したがって、この電気化学デバイスは、インピーダンス特性と放熱特性に優ることとなる。なお、厚みＸ４は、上記観点から、可能な限り大きな方が好ましい。 According to the electrochemical device described above, the auxiliary metal portions T1 and T2 narrow the movable range in the radial direction (X-axis direction in FIG. 7) in the non-overlapping regions of the main metal foils A1 and K2. Impedance change due to the positional deviation of K2 in the X-axis direction can be suppressed. Since the auxiliary metal portions T1 and T2 have the thickness X4, the contact area between the side surfaces (XY plane) of the auxiliary metal portions T1 and T2 and the above-described electrode plate can be increased, and the contact resistance can be reduced. Thus, when the contact resistance is reduced, the internal resistance of the element can be suppressed and the output is improved. Further, heat can be radiated through the contact part. Therefore, this electrochemical device is superior in impedance characteristics and heat dissipation characteristics. The thickness X4 is preferably as large as possible from the above viewpoint.
また、両面に補助金属部Ｔ１，Ｔ２（Ｔ１（ｂ）、Ｔ２（ｂ））が形成された場合の補助金属部単独の厚みＸ４の２倍、又は、片面に補助金属部Ｔ１，Ｔ２が形成された場合の補助金属部単独の厚みＸ４は、非重複領域（寸法Ｚ５の領域）において対向する主金属箔Ａ１（或いはＫ２）間の隙間の距離Ｌ（＝４×Ｘ２＋２×Ｘ３＋Ｘ１）以下である。この場合には、補助金属部Ｔ１，Ｔ２が、主金属箔間Ａ１，Ｋ２の距離Ｌを幅方向（Ｚ軸方向）端部において押し広げることにはならず、径方向寸法の大型化を抑制することができる。もちろん、補助金属部Ｔ１，Ｔ２の単独の厚みＸ４の２倍（両面形成時）又は厚みＸ４（片面形成時）は、前記隙間の距離Ｌに一致していてもよく、この場合には、主金属箔Ａ１，Ｋ２の非重複領域における径方向移動を確実に抑制すると共に、それぞれの主金属箔Ａ１（又はＫ２）を電気的に接続し、強度向上と共に、電気的な安定性を向上させることができる。 In addition, when the auxiliary metal portions T1 and T2 (T1 (b) and T2 (b)) are formed on both sides, the auxiliary metal portions T1 and T2 are formed twice or twice the thickness X4 of the auxiliary metal portion alone. In this case, the thickness X4 of the auxiliary metal part alone is not more than the distance L (= 4 × X2 + 2 × X3 + X1) of the gap between the opposing main metal foils A1 (or K2) in the non-overlapping region (region of dimension Z5). . In this case, the auxiliary metal portions T1 and T2 do not push the distance L between the main metal foils A1 and K2 at the end in the width direction (Z-axis direction), and the increase in the radial dimension is suppressed. can do. Of course, twice the single thickness X4 of the auxiliary metal portions T1 and T2 (when forming both surfaces) or the thickness X4 (when forming one surface) may coincide with the distance L of the gap. While suppressing the radial movement in the non-overlapping region of the metal foils A1 and K2 with certainty, electrically connecting each main metal foil A1 (or K2) to improve strength and electrical stability. Can do.
厚みＸ４の２倍（両面形成時）又は厚みＸ４（片面形成時）が、距離Ｌ（＝４×Ｘ２＋２×Ｘ３＋Ｘ１）よりも小さい場合、若干の隙間が補助金属部Ｔ１，Ｔ２と主電極Ａ１，Ｋ２との間に若干の隙間ができるため、Ｚ軸方向に沿って導入される電解液の侵入隙間が確保され、十分に電解液が内部に侵入し、インピーダンスのばらつきが抑制され、インピーダンス特性が向上することとなる。 When the thickness X4 is twice (during double-sided formation) or the thickness X4 (during single-sided formation) is smaller than the distance L (= 4 × X2 + 2 × X3 + X1), a slight gap is formed between the auxiliary metal portions T1, T2 and the main electrode A1, Since there is a slight gap between K2 and K2, a penetration gap for the electrolyte introduced along the Z-axis direction is ensured, the electrolyte enters the interior sufficiently, variation in impedance is suppressed, and impedance characteristics are reduced. Will be improved.
Ａ・・・アノード電極、Ａ１，Ｋ２・・・主金属箔、ＡＥ１，ＡＥ２，ＫＥ１，ＫＥ２・・・活物質層、Ｋ・・・カソード電極、Ｔ１，Ｔ２・・・補助金属部。
A ... anode electrode, A1, K2 ... main metal foil, AE1, AE2, KE1, KE2 ... active material layer, K ... cathode electrode, T1, T2 ... auxiliary metal part.
Claims (5)
前記包囲体内部に封入された電気化学デバイス本体であって、巻回された正極帯状電極と、前記正極帯状電極に対向するように巻回された負極帯状電極とを有する電気化学デバイス本体と、
前記正極帯状電極と前記負極帯状電極との間に介在するセパレータと、
を備え、
前記正極帯状電極は、
巻回された帯状の正極側主金属箔と、
前記正極側主金属箔の巻回軸に沿った一端側において巻回軸周りに沿って前記正極側主金属箔に一体的に設けられ前記正極側主金属箔の肉厚領域を構成する正極側補助金属部と、
前記正極側主金属箔における前記肉厚領域以外の薄化領域において、前記正極側主金属箔の巻回軸周りに沿って形成された正極側活物質層と、
を有し、
前記負極帯状電極は、
巻回された帯状の負極側主金属箔と、
前記負極側主金属箔の巻回軸に沿った他方端側において巻回軸周りに沿って前記負極側主金属箔に一体的に設けられ前記負極側主金属箔の肉厚領域を構成する負極側補助金属部と、
前記負極側主金属箔における前記肉厚領域以外の薄化領域において、前記負極側主金属箔の巻回軸周りに沿って形成された負極側活物質層と、
を備えることを特徴とする電気化学デバイス。 An enclosure,
An electrochemical device body enclosed within the enclosure, the electrochemical device body having a wound positive electrode strip electrode and a negative electrode strip electrode wound so as to face the positive electrode strip electrode;
A separator interposed between the positive electrode strip electrode and the negative electrode strip electrode;
With
The positive electrode strip electrode is
A wound belt-like positive-side main metal foil;
The positive electrode side which is provided integrally with the positive electrode main metal foil along the winding axis at one end side along the winding axis of the positive electrode main metal foil and constitutes a thick region of the positive electrode main metal foil An auxiliary metal part,
In a thinned region other than the thickened region in the positive electrode side main metal foil, a positive electrode side active material layer formed along a winding axis of the positive electrode side main metal foil,
Have
The negative electrode strip electrode is
A wound strip-shaped negative-side main metal foil;
A negative electrode which is integrally provided on the negative electrode side main metal foil along the winding axis on the other end side along the winding axis of the negative electrode side main metal foil and constitutes a thick region of the negative electrode side main metal foil Side auxiliary metal part,
In a thinned region other than the thickened region in the negative electrode side main metal foil, a negative electrode side active material layer formed along the winding axis of the negative electrode side main metal foil,
An electrochemical device comprising:
金属製の筒体と、
前記電極板と前記筒体との間に介在する絶縁リングと、
前記電極板の周辺部位と、前記筒体の外表面とを被覆する熱収縮チューブと、
を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気化学デバイス。 The enclosure is
A metal cylinder,
An insulating ring interposed between the electrode plate and the cylinder;
A heat-shrinkable tube covering the peripheral portion of the electrode plate and the outer surface of the cylindrical body;
The electrochemical device according to claim 1, further comprising:
正極用金属箔及び負極用金属箔を用意する工程と、
それぞれの前記正極用金属箔及び前記負極用金属箔における表面の一部領域を、それぞれの長手方向に沿って除去し、それぞれに薄化領域を作製する工程と、
それぞれの前記薄化領域の表面上に前記正極側活物質層及び前記負極側活物質層を形成する工程と、
を備えることを特徴とする電気化学デバイスの製造方法。 In the manufacturing method of the electrochemical device according to any one of claims 1 to 3,
Preparing a metal foil for positive electrode and a metal foil for negative electrode;
Removing a partial region of the surface of each of the metal foil for positive electrode and the metal foil for negative electrode along each longitudinal direction, and producing a thinned region in each,
Forming the positive electrode side active material layer and the negative electrode side active material layer on the surface of each thinned region;
The manufacturing method of the electrochemical device characterized by the above-mentioned.
The electrochemical process according to claim 4, wherein the step of removing the partial region is performed by etching, cutting, or polishing the partial region of the positive electrode metal foil and the negative electrode metal foil. Device manufacturing method.
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