JP2012156405A - Electricity storage device - Google Patents

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JP2012156405A JP2011015834A JP2011015834A JP2012156405A JP 2012156405 A JP2012156405 A JP 2012156405A JP 2011015834 A JP2011015834 A JP 2011015834A JP 2011015834 A JP2011015834 A JP 2011015834A JP 2012156405 A JP2012156405 A JP 2012156405A
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靖生 鈴木
Takayuki Kasai
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electricity storage device which can efficiently manufacture an electrode group composed of positive electrodes and negative electrodes in a short time, and has a structure preferable for achieving high output.SOLUTION: An electrode group 11 of a lithium-ion capacitor is formed by using a band-shaped negative electrode 31, a band-shaped separator 41, and a plurality of positive electrodes 21 which are not bent and have a flat-plate shape. The electrode group 11 has a structure in which the band-shaped negative electrode 31 and the band-shaped separator 41 are superimposed and folded in a bellows-shape, and in which the flat-plate shaped positive electrodes 21 are put between flat portions of the folded negative electrode 31 through the separator 41. In the electrode group 11, an electrode area of the positive electrode 21 is smaller than an electrode area of the negative electrode 31, and the outer periphery of the positive electrode 21 is disposed on an inner side of the outer periphery of the negative electrode 31 in a plane view.

Description

本発明は、正極、負極及びセパレータからなる電極群を備えた蓄電デバイスに関するものである。   The present invention relates to an electricity storage device including an electrode group including a positive electrode, a negative electrode, and a separator.

太陽光発電や風力発電等の負荷平準化装置、コンピュータ等に代表される電子機器の瞬時電圧低下対策装置、電気自動車やハイブリッドカーのエネルギー回生装置などのような蓄電システムにおいては、エネルギー容量が大きくてかつ急速充放電が可能な蓄電デバイスが必要とされている。従来の鉛蓄電池やその他の二次電池では、大電流の充放電に弱くサイクル寿命が短いため、その蓄電システムに対応することは困難であった。そこで、それらの問題を解決しうる新たな蓄電デバイスとして、近年、非水系の蓄電デバイスが注目されている。   Energy storage systems such as load leveling devices such as photovoltaic power generation and wind power generation, instantaneous voltage drop countermeasure devices for electronic devices such as computers, and energy regeneration devices for electric vehicles and hybrid cars have a large energy capacity. There is a need for an electricity storage device that can be rapidly charged and discharged. Conventional lead-acid batteries and other secondary batteries are difficult to charge and discharge with a large current and have a short cycle life, so it is difficult to cope with the power storage system. Accordingly, in recent years, non-aqueous power storage devices have attracted attention as new power storage devices that can solve these problems.

現在、急速充放電や長寿命化が可能な蓄電デバイスとして、リチウムイオンキャパシタが提案されている（特許文献１等参照）。このリチウムイオンキャパシタとしては、電極をロール状に巻いて構成する捲回タイプと板状の電極を積層して構成する積層タイプとが知られているが、急速充放電に優れた蓄電モジュールを構成するためには、積層タイプのキャパシタが用いられる。   Currently, a lithium ion capacitor has been proposed as an electric storage device capable of rapid charging / discharging and extending the life (see Patent Document 1). As this lithium ion capacitor, there are known a wound type configured by winding electrodes in a roll shape and a stacked type configured by stacking plate-shaped electrodes. For this purpose, a multilayer type capacitor is used.

積層タイプのリチウムイオンキャパシタでは、図１４及び図１５に示されるように、平板状の正極６１、負極６２及びセパレータ６３を使用し、それら正極６１と負極６２とをセパレータ６３を介して交互に積層することで電極群６５を形成している。   In the laminated type lithium ion capacitor, as shown in FIGS. 14 and 15, a flat positive electrode 61, a negative electrode 62 and a separator 63 are used, and the positive electrode 61 and the negative electrode 62 are alternately stacked via the separator 63. Thus, the electrode group 65 is formed.

特開２００６−１２７０２号公報JP 2006-12702 A 特開２０１０−１６１２４９号公報JP 2010-161249 A

ところで、上記積層タイプのリチウムイオンキャパシタでは、各極６１，６２及びセパレータ６３を１枚ずつ積み重ねて電極群６５を形成する必要があるため、その形成工程が複雑となり時間がかかる。具体的には、積層タイプの電極群６５を形成する場合、捲回タイプと比較して３倍以上の時間がかかってしまう。   By the way, in the laminated type lithium ion capacitor, since it is necessary to form the electrode group 65 by stacking the electrodes 61 and 62 and the separator 63 one by one, the forming process becomes complicated and takes time. Specifically, when the stacked electrode group 65 is formed, it takes three times or more time as compared with the wound type.

一方、捲回タイプのリチウムイオンキャパシタは、生産性が高いが、円筒状の電極群の端部に外部端子を接続して集電を図る構造であるため、電気抵抗が高くなり高出力には不向きである。さらに、電極群が円筒形状となると、外部端子を接続し難いといった問題も生じていた。   On the other hand, a wound-type lithium ion capacitor is highly productive, but has a structure in which an external terminal is connected to the end of a cylindrical electrode group for current collection, resulting in high electrical resistance and high output. It is unsuitable. Furthermore, when the electrode group has a cylindrical shape, there is a problem that it is difficult to connect an external terminal.

そこで、本発明者らは、帯状の正極、帯状のセパレータ及び平板状の複数枚の負極を使用して電極群を構成したリチウムイオンキャパシタを提案している（特許文献２参照）。特許文献２のリチウムイオンキャパシタでは、帯状の正極及び帯状のセパレータを重ね合わせて扁平ロール状に捲回しまたは蛇腹状に折り畳むとともに、捲回しまたは折り畳んだ状態の正極の平旦部間にセパレータを介して負極を挟み込んで電極群を作製している。このようにすると、電極群の形成工程が簡素化される。   In view of this, the present inventors have proposed a lithium ion capacitor in which an electrode group is configured using a strip-like positive electrode, a strip-like separator, and a plurality of flat plate-like negative electrodes (see Patent Document 2). In the lithium ion capacitor of Patent Document 2, a belt-like positive electrode and a belt-like separator are overlapped and wound into a flat roll shape or folded into a bellows shape, and the separator is interposed between the flat portions of the wound positive electrode or the folded positive electrode. An electrode group is fabricated by sandwiching a negative electrode. This simplifies the electrode group forming process.

ところが、リチウムイオンキャパシタの容量は、正極の容量に依存する。このため、正極を扁平ロール状に捲回したり蛇腹状に折り畳んだりして電極群を構成すると、正極の容量がバラツキ、製品規格内の容量を有するキャパシタを形成することが困難となる。また、正極の電極面積よりも負極の電極面積が小さくなるため、負極の端部に電流集中が起きやすく、リチウム金属が析出しやすくなってしまう。   However, the capacity of the lithium ion capacitor depends on the capacity of the positive electrode. For this reason, when the electrode group is formed by winding the positive electrode into a flat roll shape or folding it into a bellows shape, the capacity of the positive electrode varies and it becomes difficult to form a capacitor having a capacity within the product specification. Further, since the electrode area of the negative electrode is smaller than the electrode area of the positive electrode, current concentration tends to occur at the end of the negative electrode, and lithium metal is likely to be deposited.

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、正極、負極及びセパレータからなる電極群を短時間で効率よく製造でき、しかも高出力化の達成に好適な構造を有する蓄電デバイスを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an electricity storage device that can efficiently manufacture an electrode group including a positive electrode, a negative electrode, and a separator in a short time and that has a structure suitable for achieving high output. To provide a device.

上記課題を解決するための手段［１］〜［４］を以下に列挙する。   Means [1] to [4] for solving the above problems are listed below.

［１］収容体と、正極電極を正極集電体上に形成した構造の正極と、負極電極を負極集電体上に形成した構造の負極と、前記正極及び前記負極の間に介在されたセパレータとを備え、前記正極、前記負極及び前記セパレータからなる電極群が金属イオンを含んだ電解液とともに前記収容体内に収容され、前記正極集電体に接続された正極用外部端子及び前記負極集電体に接続された負極用外部端子がともに前記収容体から引き出されている蓄電デバイスにおいて、前記電極群が、帯状の負極、帯状のセパレータ及び曲がりのない平板状かつ複数枚の正極を使用し、前記帯状の負極及び前記帯状のセパレータを重ね合わせて蛇腹状に折り畳むとともに、折り畳んだ状態の前記負極の平旦部間に前記セパレータを介して前記正極を挟み込み、かつ前記正極の電極面積を前記負極の電極面積より小さくし、平面視で前記正極の外周が前記負極の外周の内側にある構造を有することを特徴とする蓄電デバイス。   [1] A container, a positive electrode having a structure in which a positive electrode is formed on a positive electrode current collector, a negative electrode having a structure in which a negative electrode is formed on a negative electrode current collector, and being interposed between the positive electrode and the negative electrode A positive electrode external terminal connected to the positive electrode current collector and the negative electrode current collector, wherein an electrode group including the positive electrode, the negative electrode, and the separator is accommodated in the container together with an electrolyte containing metal ions. In the electricity storage device in which the negative electrode external terminals connected to the electric body are both pulled out from the container, the electrode group uses a strip-shaped negative electrode, a strip-shaped separator, and a flat plate and a plurality of positive electrodes without bending. The belt-like negative electrode and the belt-like separator are overlapped and folded in a bellows shape, and the positive electrode is sandwiched between the flat portions of the folded negative electrode through the separator, and Energy storage device serial electrode area of the positive electrode is made smaller than the electrode area of the negative electrode, the outer periphery of the positive electrode in a plan view and having a structure inside the outer periphery of the negative electrode.

手段１に記載の発明によると、帯状の負極及び帯状のセパレータを重ね合わせて蛇腹状に折り畳むことで電極群が形成されているので、負極及びセパレータを一枚一枚重ね合わせて電極群を形成する場合と比較してその形成工程を簡素化することができる。本発明の電極群では、曲がりのない平板状に形成された複数枚の正極が挟み込まれているので、帯状の正極を折り曲げて電極群を構成する場合と比較して、正極の容量バラツキを抑えることができ、製品規格内の容量を有する蓄電デバイスを確実に形成することができる。また、負極の電極面積が正極の電極面積よりも大きく負極の外周が正極の外周より外側にあるために、負極での電流集中が起こりにくくなり、高出力化を阻害する一原因であるリチウム金属の析出を避けることができる。さらに、電極群を構成する負極の平旦部及び平板状の正極に対して外部端子を容易に接続することができる。また、電極群は正極と負極とがセパレータを介して交互に積層された構造となるため、急速充放電に優れた蓄電デバイスを実現することができる。さらに、従来の円筒ロール形状とは異なり電極群を蛇腹状にしたことで、電極群の厚さ方向への加圧が可能な構造となり、このことも高出力化に寄与している。   According to the invention described in Means 1, since the electrode group is formed by stacking the strip-shaped negative electrode and the strip-shaped separator and folding them in a bellows shape, the electrode group is formed by stacking the negative electrode and the separator one by one. Compared with the case where it does, the formation process can be simplified. In the electrode group of the present invention, since a plurality of positive electrodes formed in a flat plate shape without bending are sandwiched, the capacity variation of the positive electrode is suppressed as compared with the case where the electrode group is formed by bending a belt-like positive electrode. Therefore, an electricity storage device having a capacity within the product specification can be reliably formed. In addition, since the electrode area of the negative electrode is larger than the electrode area of the positive electrode and the outer periphery of the negative electrode is outside the outer periphery of the positive electrode, current concentration at the negative electrode is less likely to occur, and lithium metal is one factor that hinders high output Precipitation can be avoided. Furthermore, an external terminal can be easily connected to the flat portion of the negative electrode and the flat positive electrode constituting the electrode group. In addition, since the electrode group has a structure in which positive electrodes and negative electrodes are alternately stacked via separators, an electricity storage device excellent in rapid charge / discharge can be realized. Furthermore, unlike the conventional cylindrical roll shape, the electrode group is formed in a bellows shape, so that the structure can be pressed in the thickness direction of the electrode group, which also contributes to high output.

［２］収容体と、正極電極を正極集電体上に形成した構造の正極と、負極電極を負極集電体上に形成した構造の負極と、前記正極及び前記負極の間に介在されたセパレータとを備え、前記正極、前記負極及び前記セパレータからなる電極群が金属イオンを含んだ電解液とともに前記収容体内に収容され、前記正極集電体に接続された正極用外部端子及び前記負極集電体に接続された負極用外部端子がともに前記収容体から引き出されている蓄電デバイスにおいて、前記電極群が、帯状の負極、帯状のセパレータ及び曲がりのない平板状かつ複数枚の正極を使用し、前記帯状の負極及び前記帯状のセパレータを重ね合わせて扁平ロール状に捲回するとともに、捲回した状態の前記負極の平旦部間に前記セパレータを介して前記正極を挟み込み、かつ前記正極の電極面積を前記負極の電極面積より小さくし、平面視で前記正極の外周が前記負極の外周の内側にある構造を有することを特徴とする蓄電デバイス。   [2] A container, a positive electrode having a structure in which a positive electrode is formed on a positive electrode current collector, a negative electrode having a structure in which a negative electrode is formed on a negative electrode current collector, and the positive electrode and the negative electrode A positive electrode external terminal connected to the positive electrode current collector and the negative electrode current collector, wherein an electrode group including the positive electrode, the negative electrode, and the separator is accommodated in the container together with an electrolyte containing metal ions. In the electricity storage device in which the negative electrode external terminals connected to the electric body are both pulled out from the container, the electrode group uses a strip-shaped negative electrode, a strip-shaped separator, and a flat plate and a plurality of positive electrodes without bending. The belt-like negative electrode and the belt-like separator are overlapped and wound into a flat roll shape, and the positive electrode is sandwiched between the flat portions of the negative electrode in a wound state via the separator, One electric storage device the electrode area of the positive electrode was smaller than the electrode area of the negative electrode, the outer periphery of the positive electrode in a plan view and having a structure inside the outer periphery of the negative electrode.

手段２に記載の発明によると、帯状の負極及び帯状のセパレータを重ね合わせて扁平ロール状に捲回して電極群が形成されているので、負極及びセパレータを一枚一枚重ね合わせて電極群を形成する場合と比較してその形成工程を簡素化することができる。本発明の電極群では、曲がりのない平板状に形成された複数枚の正極が挟み込まれているので、帯状の正極を折り曲げて電極群を構成する場合と比較して、正極の容量のバラツキを抑えることができ、製品規格内の容量を有する蓄電デバイスを確実に形成することができる。また、負極の電極面積が正極の電極面積よりも大きく負極の外周が正極の外周より外側にあるために、負極での電流集中が起こりにくくなり、高出力化を阻害する一原因であるリチウム金属の析出を避けることができる。さらに、電極群を構成する負極の平旦部及び平板状の正極に対して外部電極を容易に接続することができる。また、電極群は正極と負極とがセパレータを介して交互に積層された構造となるため、急速充放電に優れた蓄電デバイスを実現することができる。さらに、従来の円筒ロール形状とは異なり電極群を扁平ロール状にしたことで、電極群の厚さ方向への加圧が可能な構造となり、このことも高出力化に寄与している。   According to the invention described in Means 2, since the electrode group is formed by superimposing the strip-shaped negative electrode and the strip-shaped separator and winding them in a flat roll shape, the electrode group is formed by superimposing the negative electrode and the separator one by one. The formation process can be simplified compared with the case of forming. In the electrode group of the present invention, since a plurality of positive electrodes formed in a flat plate shape without bending are sandwiched, the variation in the capacity of the positive electrode is compared with the case where the electrode group is formed by bending a belt-like positive electrode. Therefore, an electricity storage device having a capacity within the product standard can be reliably formed. In addition, since the electrode area of the negative electrode is larger than the electrode area of the positive electrode and the outer periphery of the negative electrode is outside the outer periphery of the positive electrode, current concentration at the negative electrode is less likely to occur, and lithium metal is one factor that hinders high output Precipitation can be avoided. Furthermore, the external electrode can be easily connected to the flat portion of the negative electrode and the flat positive electrode constituting the electrode group. In addition, since the electrode group has a structure in which positive electrodes and negative electrodes are alternately stacked via separators, an electricity storage device excellent in rapid charge / discharge can be realized. Further, unlike the conventional cylindrical roll shape, the electrode group is formed into a flat roll shape, so that the electrode group can be pressurized in the thickness direction, which also contributes to higher output.

［３］手段１または２において、前記正極の厚みは、前記負極の厚みの２倍以上であることを特徴とする蓄電デバイス。   [3] The electricity storage device according to means 1 or 2, wherein the thickness of the positive electrode is twice or more the thickness of the negative electrode.

手段３に記載の発明によると、正極よりも薄く形成された負極を扁平ロール状に捲回しまたは蛇腹状に折り畳むようにしているので、電極群を容易に形成することができる。   According to the invention described in Means 3, since the negative electrode formed thinner than the positive electrode is wound in a flat roll shape or folded in a bellows shape, an electrode group can be easily formed.

［４］前記電解液はリチウム塩を含み、前記正極電極は炭素材料からなり、前記負極電極はリチウムの吸蔵及び放出が可能な材料からなり、前記負極にあらかじめリチウムイオンがドープされることを特徴とする蓄電デバイス。   [4] The electrolyte includes a lithium salt, the positive electrode is made of a carbon material, the negative electrode is made of a material capable of occluding and releasing lithium, and the negative electrode is doped with lithium ions in advance. An electricity storage device.

手段４に記載の発明によると、正極と負極とに炭素材料を使用したリチウムイオンキャパシタを実現することができる。このリチウムイオンキャパシタでは、負極にリチウムイオンを担持させるが、負極が帯状に繋がっているので、負極の電位が均一になりやすく、さらにリチウムイオンのドープも短時間で行うことができる。特に、手段１のように電極群を蛇腹状に形成する場合、側面の電極が少なくなるため、リチウムイオンのドープ量を低減させることができる。   According to the invention described in means 4, a lithium ion capacitor using a carbon material for the positive electrode and the negative electrode can be realized. In this lithium ion capacitor, lithium ions are supported on the negative electrode, but since the negative electrode is connected in a strip shape, the potential of the negative electrode is likely to be uniform, and doping of lithium ions can be performed in a short time. In particular, when the electrode group is formed in a bellows shape as in the means 1, the number of side electrodes is reduced, so that the doping amount of lithium ions can be reduced.

以上詳述したように、手段１乃至４に記載の発明によると、正極、負極及びセパレータからなる電極群を短時間で効率よく製造でき、しかも高出力化の達成に好適な構造を有する蓄電デバイスを提供することができる。   As described in detail above, according to the inventions described in the means 1 to 4, an electricity storage device that can efficiently produce an electrode group composed of a positive electrode, a negative electrode, and a separator in a short time and has a structure suitable for achieving high output. Can be provided.

第１の実施の形態のリチウムイオンキャパシタを示す側面図。The side view which shows the lithium ion capacitor of 1st Embodiment. 第１の実施の形態のリチウムイオンキャパシタを示す平面図。The top view which shows the lithium ion capacitor of 1st Embodiment. 第１の実施の形態の電極群を示す断面図。Sectional drawing which shows the electrode group of 1st Embodiment. 図３の電極群におけるＡ−Ａ線での断面図。Sectional drawing in the AA in the electrode group of FIG. 正極、負極及びセパレータを示す平面図。The top view which shows a positive electrode, a negative electrode, and a separator. 正極、負極及びセパレータを示す斜視図。The perspective view which shows a positive electrode, a negative electrode, and a separator. （ａ）〜（ｃ）は第１の実施の形態の電極群の製造方法を示す説明図。(A)-(c) is explanatory drawing which shows the manufacturing method of the electrode group of 1st Embodiment. 第２の実施の形態の電極群を示す断面図。Sectional drawing which shows the electrode group of 2nd Embodiment. （ａ）〜（ｃ）は第２の実施の形態の電極群の製造方法を示す説明図。(A)-(c) is explanatory drawing which shows the manufacturing method of the electrode group of 2nd Embodiment. 別の実施の形態のリチウムイオンキャパシタを示す平面図。The top view which shows the lithium ion capacitor of another embodiment. 別の実施の形態の負極を示す平面図。The top view which shows the negative electrode of another embodiment. 別の実施の形態の電極群を示す平面図。The top view which shows the electrode group of another embodiment. 別の実施の形態の電極群を示す断面図。Sectional drawing which shows the electrode group of another embodiment. 従来の正極、負極及びセパレータを示す平面図。The top view which shows the conventional positive electrode, the negative electrode, and a separator. 従来の電極群を示す平面図。The top view which shows the conventional electrode group.

［第１の実施の形態］
以下、本発明を蓄電デバイスとしてのリチウムプレドープ型リチウムイオンキャパシタに具体化した第１の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は本実施の形態におけるリチウムイオンキャパシタ１０を示す側面図であり、図２はそのリチウムイオンキャパシタ１０の平面図である。また、図３は、上記リチウムイオンキャパシタ１０を構成する電極群１１を示す断面図であり、図４は、図３の電極群１１におけるＡ−Ａ線での断面図である。さらに、図５は、電極群１１を構成する正極２１、負極３１及びセパレータ４１を示す平面図である。 [First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment in which the present invention is embodied in a lithium pre-doped lithium ion capacitor as an electricity storage device will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view showing a lithium ion capacitor 10 according to the present embodiment, and FIG. 2 is a plan view of the lithium ion capacitor 10. 3 is a sectional view showing the electrode group 11 constituting the lithium ion capacitor 10, and FIG. 4 is a sectional view taken along the line AA in the electrode group 11 of FIG. FIG. 5 is a plan view showing the positive electrode 21, the negative electrode 31, and the separator 41 that constitute the electrode group 11.

図１〜図５に示されるように、本実施の形態のリチウムイオンキャパシタ１０は、正極２１と負極３１とそれら正極２１及び負極３１の間に介在されるセパレータ４１とからなる電極群１１を備える。本実施の形態の電極群１１は、帯状の負極３１及び帯状のセパレータ４１を重ね合わせて蛇腹状に折り畳むとともに、折り畳んだ状態の負極３１の平旦部間にセパレータ４１を介して平板状の正極２１を挟み込んだ構造を有している。そして、その電極群１１が電解質とともに容器５１（収容体）内に密閉収容されている。   As shown in FIGS. 1 to 5, the lithium ion capacitor 10 of the present embodiment includes an electrode group 11 including a positive electrode 21, a negative electrode 31, and a separator 41 interposed between the positive electrode 21 and the negative electrode 31. . In the electrode group 11 of the present embodiment, the strip-shaped negative electrode 31 and the strip-shaped separator 41 are overlapped and folded in a bellows shape, and the flat-plate-shaped positive electrode 21 is interposed between the flat portions of the folded negative electrode 31 via the separator 41. Has a structure sandwiched between. The electrode group 11 is hermetically housed in the container 51 (housing body) together with the electrolyte.

正極２１は、８０μｍ程度の厚さであり、炭素材料からなる正極電極２２を正極集電体２３上に形成した構造を有している（図５参照）。本実施の形態では、正極集電体２３は、タブ２４を有する矩形平板状に形成されており、その正極集電体２３上において、タブ２４の部分を残した状態で平面状に正極電極２２が塗工されている。   The positive electrode 21 is about 80 μm thick and has a structure in which a positive electrode 22 made of a carbon material is formed on a positive electrode current collector 23 (see FIG. 5). In the present embodiment, the positive electrode current collector 23 is formed in a rectangular flat plate shape having a tab 24, and on the positive electrode current collector 23, the positive electrode 22 in a planar shape with the tab 24 part left. Is coated.

正極電極２２を形成する炭素材料の例としては、適度な粉砕処理が施された活性炭等が挙げられる。このような炭素材料は、必要に応じて導電剤及びバインダとともに混練され、成形される。   Examples of the carbon material that forms the positive electrode 22 include activated carbon that has been subjected to an appropriate pulverization treatment. Such a carbon material is kneaded and molded with a conductive agent and a binder as necessary.

上記導電剤としては各種黒鉛材料やカーボンブラックが挙げられるが、なかでも導電性カーボンブラック類を使用することが好ましい。その具体例としては、チャンネルブラック、オイルファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等があるが、液体保持力に優れかつ電気抵抗が低いという点でアセチレンブラックを選択することが特に好ましい。   Examples of the conductive agent include various graphite materials and carbon black. Among them, it is preferable to use conductive carbon blacks. Specific examples include channel black, oil furnace black, lamp black, thermal black, acetylene black, ketjen black, etc., but it is possible to select acetylene black in terms of excellent liquid retention and low electrical resistance. Particularly preferred.

上記バインダとしては、有機電解質に対して不溶のものであればよく、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）等のフッ素系樹脂、カルボキシメチルセルロースのアルカリ金属塩またはアンモニウム塩、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアクリル酸及びポリアクリル酸ソーダ等の有機高分子化合物が好適である。   The binder is not particularly limited as long as it is insoluble in the organic electrolyte. For example, a fluorine-based resin such as polyvinylidene fluoride (PVdF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinyl fluoride (PVF), or carboxymethylcellulose. Organic polymer compounds such as alkali metal salts or ammonium salts, polyimide resins, polyamide resins, polyacrylic acid and sodium polyacrylate are suitable.

上記正極集電体２３は、正極電極２２を支持しつつ集電を行うための部材であって、例えばアルミニウム、ステンレス等のような導電性金属箔あるいは導電性金属板の使用が好適である。ステンレスは、リチウムと合金化せず、かつ、電気化学的酸化が起こりにくいという点で、好適な材料であるといえる。   The positive electrode current collector 23 is a member for collecting current while supporting the positive electrode 22. For example, a conductive metal foil such as aluminum or stainless steel or a conductive metal plate is preferably used. Stainless steel is a suitable material in that it is not alloyed with lithium and is less susceptible to electrochemical oxidation.

蛇腹状に折り畳んだ電極群１１において、正極集電体２３におけるタブ２４の部分（正極電極２２が塗工されていない端部）がセパレータ４１の折り畳み部分から突出している。この正極集電体２３のタブ２４に、導電性金属材料からなる正極用外部端子２５が溶接により接合される。   In the electrode group 11 folded in a bellows shape, the tab 24 portion (the end portion where the positive electrode 22 is not coated) of the positive electrode current collector 23 protrudes from the folded portion of the separator 41. A positive electrode external terminal 25 made of a conductive metal material is joined to the tab 24 of the positive electrode current collector 23 by welding.

負極３１は、３０μｍ程度の厚さであり、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電極３２を負極集電体３３上に形成した構造を有している。本実施の形態では、帯状の負極集電体３３上において、一方の端部を長手方向に沿ってライン状に残した状態で平面状に負極電極３２が塗工されている。なお、リチウムイオンを供給する金属としては、リチウム金属単体のみを指すばかりでなく、リチウム−アルミニウム合金のように、少なくともリチウムを含有し、リチウムイオンを供給することができる物質全てを広く指している。   The negative electrode 31 has a thickness of about 30 μm and has a structure in which a negative electrode 32 made of a material capable of inserting and extracting lithium ions is formed on a negative electrode current collector 33. In the present embodiment, on the strip-shaped negative electrode current collector 33, the negative electrode 32 is coated in a planar shape with one end portion left in a line along the longitudinal direction. In addition, as a metal which supplies lithium ion, not only a lithium metal single-piece | unit is pointed out, but the substance which contains lithium at least and can supply lithium ion like a lithium-aluminum alloy is widely pointed out. .

負極電極３２の形成材料の具体例としては、リチウム金属、リチウム−アルミニウム合金、黒鉛材料、易黒鉛化性炭素材料、難黒鉛化性炭素材料、五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、チタン酸リチウム（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）、一酸化珪素（ＳｉＯ）、一酸化錫（ＳｎＯ）、錫とリチウムとの複合酸化物（Ｌｉ２ＳｎＯ３）、リチウム・リン・ホウ素の複合酸化物（例えばＬｉＰ０．４Ｂ０．６Ｏ２．９）、等がある。これらのなかでも、黒鉛材料、易黒鉛化性炭素材料、難黒鉛化性炭素材料等の炭素材料は、可逆性が高い等の性質を有するため、負極材料として好適である。 Specific examples of the material for forming the negative electrode 32 include lithium metal, lithium-aluminum alloy, graphite material, graphitizable carbon material, non-graphitizable carbon material, niobium pentoxide (Nb 2 O 5 ), lithium titanate. (Li 4 Ti 5 O 12 ), silicon monoxide (SiO), tin monoxide (SnO), composite oxide of tin and lithium (Li 2 SnO 3 ), composite oxide of lithium, phosphorus and boron (for example, LiP 0.4 B 0.6 O 2.9 ), etc. Among these, carbon materials such as graphite materials, graphitizable carbon materials, and non-graphitizable carbon materials are suitable as negative electrode materials because they have properties such as high reversibility.

負極電極３２を形成する炭素材料の例としては、適度な粉砕処理が施された各種の天然黒鉛、合成黒鉛、膨張黒鉛等の黒鉛材料、炭素化処理されたメソカーボンマイクロビーズ、メソフェーズピッチ系炭素繊維、気相成長炭素繊維、熱分解炭素、石油コークス、ピッチコークス及びニードルコークス等の炭素材料、またはこれらの混合物等がある。ここに列挙した負極電極３２用の炭素材料は、必要に応じて導電剤及びバインダとともに混練され、成形される。なお、導電剤及びバインダとしては、正極電極２２の説明の際に例示した材料をそのまま使用することができる。   Examples of the carbon material that forms the negative electrode 32 include various natural graphites that have been appropriately pulverized, graphite materials such as synthetic graphite, expanded graphite, mesocarbon microbeads that have been carbonized, and mesophase pitch-based carbon. Examples thereof include carbon materials such as fibers, vapor-grown carbon fibers, pyrolytic carbon, petroleum coke, pitch coke, and needle coke, or a mixture thereof. The carbon materials for the negative electrode 32 listed here are kneaded and molded together with a conductive agent and a binder as necessary. As the conductive agent and the binder, the materials exemplified in the description of the positive electrode 22 can be used as they are.

負極集電体３３は負極電極３２を支持しつつ集電を行うための部材であって、例えば銅、ニッケル、ステンレス等のような導電性金属箔あるいは導電性金属板の使用が好適である。また、負極集電体３３として多孔質体を用いると、リチウムイオンのプレドープの効率を高めることが可能となる。   The negative electrode current collector 33 is a member for collecting current while supporting the negative electrode 32. For example, a conductive metal foil such as copper, nickel, stainless steel, or a conductive metal plate is preferably used. In addition, when a porous body is used as the negative electrode current collector 33, it is possible to increase the efficiency of lithium ion pre-doping.

この電極群１１において、負極集電体３３における一方の端部３４（負極電極３２が塗工されていない端部）がセパレータ４１の折り畳み部分から突出している。この負極集電体３３の一方の端部３４に、導電性金属材料からなる負極用外部端子３５が溶接により接合される。   In this electrode group 11, one end portion 34 (an end portion where the negative electrode 32 is not coated) of the negative electrode current collector 33 protrudes from the folded portion of the separator 41. A negative electrode external terminal 35 made of a conductive metal material is joined to one end 34 of the negative electrode current collector 33 by welding.

また、電極群１１の所定部位（例えば、外部端子側の上下の各部位）には、リチウム貼付部（図示略）が設けられており、そのリチウム貼付部にはプレドープ用のリチウム金属箔（図示略）が貼付される。なお、このリチウム金属箔は、プレドープが完了すると溶解して消失する。   In addition, a lithium application part (not shown) is provided in a predetermined part (for example, upper and lower parts on the external terminal side) of the electrode group 11, and a lithium metal foil (not shown) for pre-doping is provided on the lithium application part. (Omitted) is affixed. The lithium metal foil dissolves and disappears when the pre-doping is completed.

本実施の形態の電極群１１において、負極３１の平旦部の電極面積よりも正極２１の電極面積を小さくし、平面視で正極２１の外周が負極３１の外周の内側に配置されている。また、本実施の形態の電極群１１では、正極２１の端部から離間した位置で帯状のセパレータ４１及び負極３１を折り畳むようにしている。さらに、その蛇腹状に折り畳んだ負極３１において、平坦部の端部に位置する屈曲部は、折り目のない湾曲状に屈曲した形状を有している。   In the electrode group 11 of the present embodiment, the electrode area of the positive electrode 21 is made smaller than the electrode area of the flat portion of the negative electrode 31, and the outer periphery of the positive electrode 21 is arranged inside the outer periphery of the negative electrode 31 in plan view. In the electrode group 11 of the present embodiment, the strip-shaped separator 41 and the negative electrode 31 are folded at a position spaced from the end of the positive electrode 21. Further, in the negative electrode 31 folded in a bellows shape, the bent portion located at the end of the flat portion has a shape bent in a curved shape without a fold.

負極３１及び正極２１の間に介在されるセパレータ４１は、有機電解質や電極活物質等に対して耐久性があり、連通気孔を有する非導電性の多孔体等からなる。通常、ガラス繊維、ポリエチレン、ポリプロピレン等からなる布、不織布あるいは多孔体が用いられる。セパレータ４１の厚さは、キャパシタの内部抵抗を小さくするために薄いほうが好ましいが、有機電解質の保持量、流通性、強度等を勘案して適宜設定することができる。   The separator 41 interposed between the negative electrode 31 and the positive electrode 21 is durable to an organic electrolyte, an electrode active material, and the like, and is made of a non-conductive porous body having continuous air holes. Usually, a cloth, a nonwoven fabric or a porous body made of glass fiber, polyethylene, polypropylene or the like is used. The thickness of the separator 41 is preferably thin in order to reduce the internal resistance of the capacitor, but can be appropriately set in consideration of the amount of organic electrolyte retained, flowability, strength, and the like.

かかるセパレータ４１には通常液状の有機電解質が含浸されているが、漏液を防止するためにゲル状または固体状にした有機電解質を用いることもできる。ここで前記有機電解質は、ドーピングされうるリチウムイオンを生成しうる化合物を、非プロトン性有機溶媒に溶解させてなるものである。上記化合物としては有機リチウム塩を挙げることができ、その好適例としては、ＬｉＰＦ６と表記されるリチウムヘキサフルオロフォスフェート、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２と表記されるリチウムビス（トリフルオロメタンスルホン）イミド、ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２と表記されるリチウムビス（ペンタフルオロエタンスルホン）イミド等がある。また、上記非プロトン性有機溶媒の好適例としては、例えば、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、γ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、アセトニトリル（ＡＮ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、メチルプロピルカーボネート（ＭＰＣ）及びこれらの誘導体、あるいはそれらの混合溶媒等がある。 The separator 41 is usually impregnated with a liquid organic electrolyte, but a gel or solid organic electrolyte may be used to prevent leakage. Here, the organic electrolyte is obtained by dissolving a compound capable of generating a doped lithium ion in an aprotic organic solvent. Examples of the compound include organic lithium salts. Preferred examples thereof include lithium hexafluorophosphate represented as LiPF 6 and lithium bis (trifluoromethanesulfone) represented as LiN (CF 3 SO 2 ) 2. Examples include imide and lithium bis (pentafluoroethanesulfone) imide represented by LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 . Moreover, as a suitable example of the said aprotic organic solvent, propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), butylene carbonate (BC), (gamma) -butyrolactone (GBL), vinylene carbonate (VC), acetonitrile (AN), for example ), Dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC), methyl propyl carbonate (MPC) and derivatives thereof, or a mixed solvent thereof.

リチウムイオンキャパシタ１０の容器５１は、アルミ箔を樹脂フィルムにラミネートしてなるアルミニウム・ラミネートフィルムを用いて矩形袋状に加工したソフト容器である。その開口部は、熱融着によって封止されている。熱融着による封止は、融着部に正極用外部端子２５及び負極用外部端子３５を挟み込んだ状態で行われる。   The container 51 of the lithium ion capacitor 10 is a soft container processed into a rectangular bag shape using an aluminum laminate film obtained by laminating an aluminum foil on a resin film. The opening is sealed by heat sealing. Sealing by thermal fusion is performed in a state where the positive electrode external terminal 25 and the negative electrode external terminal 35 are sandwiched between the fusion portions.

このようにして容器５１内に電極群１１を収容した場合、容器５１における一方の端部（図１では左側の端部）から正極用外部端子２５が引き出され、他方の端部（図１では右側の端部）から負極用外部端子３５が引き出される。なお、アルミ箔以外の他の金属箔からなる金属ラミネートフィルムを用いて、容器５１を形成してもよい。   When the electrode group 11 is housed in the container 51 in this way, the positive electrode external terminal 25 is drawn out from one end (the left end in FIG. 1) of the container 51 and the other end (in FIG. 1). The negative external terminal 35 is pulled out from the right end). The container 51 may be formed using a metal laminate film made of a metal foil other than the aluminum foil.

次に、上述したリチウムイオンキャパシタ１０の製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the above-described lithium ion capacitor 10 will be described.

先ず、帯状の負極３１、帯状のセパレータ４１及び曲がりのない平板状かつ複数枚の正極２１を準備する(図５参照)。   First, a strip-like negative electrode 31, a strip-like separator 41, and a flat plate-like and plural positive electrodes 21 without bending are prepared (see FIG. 5).

正極２１の作製は下記の手順で行う。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２３である厚さ２０μｍのアルミニウム箔に塗布して、正極電極２２を形成する。正極電極２２の乾燥及びプレスを行った後、金型で所定サイズに裁断して、平板状の正極２１とする。負極３１の作製は下記の手順で行う。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３３である厚さ１２μｍの銅箔に塗布して、負極電極３２を形成する。負極電極３２の乾燥及びプレスを行った後、金型で所定サイズに裁断して、帯状の負極３１とする。さらに、セパレータ原紙を切断することで帯状のセパレータ４１とする。   The positive electrode 21 is produced by the following procedure. First, a mixed slurry containing a carbon material, a conductive agent and a binder is prepared, and this is applied to an aluminum foil having a thickness of 20 μm which is the positive electrode current collector 23 to form the positive electrode 22. After the positive electrode 22 is dried and pressed, it is cut into a predetermined size with a mold to obtain a flat positive electrode 21. The negative electrode 31 is produced by the following procedure. First, a mixed slurry containing a carbon material and a binder is prepared, and this is applied to a copper foil having a thickness of 12 μm, which is the negative electrode current collector 33, thereby forming the negative electrode 32. After the negative electrode 32 is dried and pressed, it is cut into a predetermined size with a mold to form a strip-shaped negative electrode 31. Further, the separator base paper is cut to obtain a strip-shaped separator 41.

そして、図６に示されるように、負極３１の表裏にセパレータ４１を配置してそれら負極３１とセパレータ４１とを重ね合わせた後、所定の面積を平らにして蛇腹状に折り畳む。このとき、図７に示されるように、負極３１の平旦部間にセパレータ４１を介して正極２１を挟み込みながら負極３１及びセパレータ４１を折り畳む。ここでは、正極２１の端部から離間した位置でセパレータ４１及び負極３１を折り曲げる。この際、平坦部の端部に折り目がつかないようにセパレータ４１及び負極３１を湾曲状に屈曲させる。これを繰り返すことにより、図３及び図４に示されるような蛇腹状に折り畳んだ電極群１１（言い換えるとつづら折り状の電極群１１）が作製される。なお、本実施形態のような蛇腹状の電極群１１であると、正極２１及び負極３１の平坦面に対して垂直な方向（即ち電極群厚さ方向）に押圧力を加えることが可能な構造となるため、従来の円筒ロール状の電極群とは異なり高出力化を達成しやすくなる。   Then, as shown in FIG. 6, separators 41 are arranged on the front and back sides of the negative electrode 31, the negative electrodes 31 and the separators 41 are overlapped, and then a predetermined area is flattened and folded into a bellows shape. At this time, as shown in FIG. 7, the negative electrode 31 and the separator 41 are folded while the positive electrode 21 is sandwiched between the flat portions of the negative electrode 31 via the separator 41. Here, the separator 41 and the negative electrode 31 are bent at a position away from the end of the positive electrode 21. At this time, the separator 41 and the negative electrode 31 are bent in a curved shape so that the end of the flat portion is not creased. By repeating this, the electrode group 11 folded in a bellows shape (in other words, the zigzag electrode group 11) as shown in FIGS. 3 and 4 is produced. The bellows-like electrode group 11 as in the present embodiment can apply a pressing force in a direction perpendicular to the flat surfaces of the positive electrode 21 and the negative electrode 31 (that is, the electrode group thickness direction). Therefore, unlike the conventional cylindrical roll electrode group, it is easy to achieve high output.

この後、正極集電体２３のタブ２４に正極用外部端子２５を超音波溶接し、かつ、負極集電体３３の端部３４に負極用外部端子３５を超音波溶接する。次に、容器５１の中に端子付きの電極群１１を収容して開口部を閉じる。またこのとき、電極群１１の上下にリチウム金属を配置して容器５１内に収納する。この後、真空引きを行いつつ有機電解質を注入し、容器５１内の収容空間を有機電解質で確実に満たすようにする。さらに、容器５１を密閉して所定時間保持し、リチウムイオンのプレドープを進行させる。以上の結果、図１に示すリチウムイオンキャパシタ１０が完成する。   Thereafter, the positive electrode external terminal 25 is ultrasonically welded to the tab 24 of the positive electrode current collector 23, and the negative electrode external terminal 35 is ultrasonically welded to the end portion 34 of the negative electrode current collector 33. Next, the electrode group 11 with a terminal is accommodated in the container 51, and an opening part is closed. At this time, lithium metal is disposed above and below the electrode group 11 and stored in the container 51. Thereafter, the organic electrolyte is injected while evacuating, so that the accommodating space in the container 51 is surely filled with the organic electrolyte. Further, the container 51 is sealed and held for a predetermined time to advance lithium ion pre-doping. As a result, the lithium ion capacitor 10 shown in FIG. 1 is completed.

従って、本実施の形態によれば以下の効果を得ることができる。   Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.

（１）本実施の形態のリチウムイオンキャパシタ１０では、帯状の負極３１及び帯状のセパレータ４１を重ね合わせて蛇腹状に折り畳むことで電極群１１が形成されている。このようにすると、負極６２やセパレータ６３を一枚一枚重ね合わせて電極群６５（図１５参照）を形成する従来のキャパシタと比較して、形成工程を簡素化することができる。具体的には、図１５の電極群６５を製造する場合、各極６１，６２を積載するための積載ロボットが２台必要となる。これに対して、本実施の形態では、正極２１のみを１枚ずつ積載すればよいため、積載ロボットが１台ですみ、製造装置の構成を簡素化することができる。また、電極群１１では、平板状に形成された複数枚の正極２１が挟み込まれているので、帯状の正極を折り曲げて電極群を構成する場合と比較して、正極２１の容量のバラツキを抑えることができ、製品規格内の容量を有するキャパシタを確実に形成することができる。さらに、負極３１の電極面積が正極２１の電極面積よりも大きく負極３１の外周が正極２１の外周より外側にあるために、負極３１での電流集中が起こりにくくなり、高出力化を阻害する一原因であるリチウム金属の析出を避けることができる。   (1) In the lithium ion capacitor 10 of the present embodiment, the electrode group 11 is formed by overlapping the belt-like negative electrode 31 and the belt-like separator 41 and folding them in a bellows shape. In this way, the formation process can be simplified as compared with a conventional capacitor in which the negative electrode 62 and the separator 63 are overlapped one by one to form the electrode group 65 (see FIG. 15). Specifically, when the electrode group 65 of FIG. 15 is manufactured, two loading robots for loading the poles 61 and 62 are required. In contrast, in the present embodiment, since only the positive electrodes 21 need to be loaded one by one, only one loading robot is required, and the configuration of the manufacturing apparatus can be simplified. In addition, in the electrode group 11, a plurality of positive electrodes 21 formed in a flat plate shape are sandwiched, so that variation in capacity of the positive electrode 21 is suppressed as compared with the case where the electrode group is formed by bending a belt-shaped positive electrode. Therefore, a capacitor having a capacity within the product standard can be reliably formed. Furthermore, since the electrode area of the negative electrode 31 is larger than the electrode area of the positive electrode 21 and the outer periphery of the negative electrode 31 is outside the outer periphery of the positive electrode 21, current concentration in the negative electrode 31 is less likely to occur, which hinders high output. It is possible to avoid the deposition of lithium metal which is the cause.

（２）本実施の形態のリチウムイオンキャパシタ１０では、電極群１１を構成する負極３１の平旦部及び平板状の正極２１に対して外部端子３５，２５を容易に接続することができる。また、電極群１１は正極２１と負極３１とがセパレータ４１を介して交互に積層された構造となるため、急速充放電に優れたキャパシタを実現することができる。さらに、従来の円筒ロール形状とは異なり電極群１１を蛇腹状にしたことで、電極群１１の厚さ方向への加圧が可能な構造となり、このことも高出力化に寄与している。   (2) In the lithium ion capacitor 10 of the present embodiment, the external terminals 35 and 25 can be easily connected to the flat portion of the negative electrode 31 and the flat positive electrode 21 constituting the electrode group 11. Further, since the electrode group 11 has a structure in which the positive electrodes 21 and the negative electrodes 31 are alternately stacked via the separators 41, a capacitor excellent in rapid charge / discharge can be realized. Furthermore, unlike the conventional cylindrical roll shape, the electrode group 11 has a bellows shape, so that the electrode group 11 can be pressurized in the thickness direction, which also contributes to higher output.

（３）本実施の形態のリチウムイオンキャパシタ１０では、電極群１１を構成する正極２１の厚みが負極３１の厚みの２倍以上である。このリチウムイオンキャパシタ１０において、正極２１よりも薄く形成された負極３１を蛇腹状に折り畳むようにしているので、電極群１１を容易に形成することができる。また、リチウムイオンキャパシタ１０では、負極３１が帯状に繋がっているので、負極３１の電位が均一になりやすく、さらにリチウムイオンのドープも短時間で行うことができる。   (3) In the lithium ion capacitor 10 of the present embodiment, the thickness of the positive electrode 21 constituting the electrode group 11 is at least twice the thickness of the negative electrode 31. In this lithium ion capacitor 10, the negative electrode 31 formed thinner than the positive electrode 21 is folded in a bellows shape, so that the electrode group 11 can be easily formed. Moreover, in the lithium ion capacitor 10, since the negative electrode 31 is connected in a strip shape, the potential of the negative electrode 31 is likely to be uniform, and lithium ions can be doped in a short time.

（４）本実施の形態のリチウムイオンキャパシタ１０では、電極群１１の側面部において、折り目がつかないように湾曲状に屈曲させて負極３１を折り畳むようにしているため、負極３１の厚さバラツキが抑制されて電流集中が起きにくくなる。また、負極３１を折り畳む工程において、正確な位置で折り目をつける必要がないため、作業効率を高めることができる。   (4) In the lithium ion capacitor 10 of the present embodiment, the negative electrode 31 is folded by bending the side surface of the electrode group 11 in a curved shape so that there is no crease. Is suppressed and current concentration is less likely to occur. Moreover, in the process of folding the negative electrode 31, it is not necessary to make a crease at an accurate position, so that the working efficiency can be improved.

（５）本実施の形態のリチウムイオンキャパシタ１０において、電極群１１の側面部では、負極３１が折り曲げられているため、負極３１の厚さが不均一となる場合がある。この電極群１１の側面部は、正極２１及び負極３１が対向しない部分であり、容量に寄与しない不要部分である。特に、本実施の形態では、正極２１の端部から離間した位置で負極３１を折り曲げるようにしている。この場合、負極３１の折り曲げ部分で電流集中が起きてリチウム金属が析出したとしても、その析出部分には正極２１が対向しないため、キャパシタ性能が悪化するといった問題が回避される。
［第２の実施の形態］ (5) In the lithium ion capacitor 10 of the present embodiment, since the negative electrode 31 is bent at the side surface portion of the electrode group 11, the thickness of the negative electrode 31 may be uneven. The side surface portion of the electrode group 11 is a portion where the positive electrode 21 and the negative electrode 31 do not face each other, and is an unnecessary portion that does not contribute to capacity. In particular, in the present embodiment, the negative electrode 31 is bent at a position away from the end of the positive electrode 21. In this case, even if current concentration occurs in the bent portion of the negative electrode 31 and lithium metal is deposited, the problem that the capacitor performance deteriorates is avoided because the positive electrode 21 does not face the deposited portion.
[Second Embodiment]

次に、本発明を具体化した第２の実施の形態を図８及び図９に基づき説明する。本実施の形態では、電極群１１Ａの形成方法が上記第１の実施の形態と異なり、それ以外は、第１の実施の形態のリチウムイオンキャパシタ１０と同じである。   Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, the method of forming the electrode group 11A is different from that of the first embodiment, and other than that is the same as the lithium ion capacitor 10 of the first embodiment.

具体的には、図８に示されるように、本実施の形態の電極群１１Ａは、帯状の負極３１及び帯状のセパレータ４１を重ね合わせて扁平ロール状に捲回するとともに、捲回した状態の負極３１の平旦部間にセパレータ４１を介して平板状の正極２１を挟み込んだ構造を有する。   Specifically, as shown in FIG. 8, the electrode group 11A of the present embodiment has a belt-like negative electrode 31 and a belt-like separator 41 overlapped and wound into a flat roll shape, and in a wound state. The flat cathode 21 is sandwiched between the flat portions of the anode 31 via the separator 41.

本実施の形態の電極群１１Ａを形成する場合も、上記第１の実施の形態と同様に、帯状の負極３１、帯状のセパレータ４１及び曲がりのない平板状かつ複数枚の正極２１を使用する（図５参照）。そして、図９に示されるように、負極３１の表裏にセパレータ４１を配置してそれら負極３１とセパレータ４１とを重ね合わせた後、所定の面積を平らにして扁平ロール状に捲回する。このとき、負極３１の平旦部間にセパレータ４１を介して正極２１を挟み込みながら負極３１及びセパレータ４１を順次巻いていく。これを繰り返すことにより、図８に示されるような扁平ロール状の電極群１１Ａが作製される。   Also in the case of forming the electrode group 11A of the present embodiment, as in the first embodiment, the strip-shaped negative electrode 31, the strip-shaped separator 41, and the flat and plural positive electrodes 21 without bending are used ( (See FIG. 5). Then, as shown in FIG. 9, separators 41 are arranged on the front and back sides of the negative electrode 31, and the negative electrode 31 and the separator 41 are overlapped, and then a predetermined area is flattened and wound into a flat roll shape. At this time, the negative electrode 31 and the separator 41 are sequentially wound while the positive electrode 21 is sandwiched between the flat portions of the negative electrode 31 via the separator 41. By repeating this, a flat roll electrode group 11A as shown in FIG. 8 is produced.

本実施の形態のように電極群１１Ａを形成した場合でも、従来技術のように正極６１やセパレータ６３を一枚一枚重ね合わせる必要がないため、形成工程を簡素化することができる。また、電極群１１Ａにおいて、負極３１の平旦部の電極面積よりも正極２１の電極面積を小さくし、平面視で正極２１の外周が負極３１の外周の内側に配置されている。このようにすると、高出力化を阻害する一原因である電流集中が起こりにくく、リチウム金属の析出を避けることができる。   Even when the electrode group 11A is formed as in the present embodiment, it is not necessary to superimpose the positive electrodes 61 and the separators 63 one by one as in the prior art, so that the formation process can be simplified. In the electrode group 11 </ b> A, the electrode area of the positive electrode 21 is made smaller than the electrode area of the flat part of the negative electrode 31, and the outer periphery of the positive electrode 21 is disposed inside the outer periphery of the negative electrode 31 in plan view. In this way, current concentration that is one cause of hindering high output is unlikely to occur, and precipitation of lithium metal can be avoided.

なお、本発明の各実施の形態は以下のように変更してもよい。   In addition, you may change each embodiment of this invention as follows.

・上記各実施の形態のリチウムイオンキャパシタ１０では、正極用外部端子２５及び負極用外部端子３５が互いに反対方向に引き出されていたが、これに限定するものではない。具体的には、例えば、図１０に示されるリチウムイオンキャパシタ１０Ａのように、容器５１の同一方向から正極用外部端子２５及び負極用外部端子３５を引き出す構成としてもよい。なお、図１０のリチウムイオンキャパシタ１０Ａにおいて、電極群１１の構成は、第１の実施の形態と同じであり、外部端子２５，３５を引き出す方向が容器５１の左右方向ではなく、容器５１の上方に変更されている。   In the lithium ion capacitor 10 of each of the above embodiments, the positive electrode external terminal 25 and the negative electrode external terminal 35 are drawn out in opposite directions, but the present invention is not limited to this. Specifically, for example, a positive electrode external terminal 25 and a negative electrode external terminal 35 may be drawn from the same direction of the container 51 as in the lithium ion capacitor 10A shown in FIG. In the lithium ion capacitor 10A of FIG. 10, the configuration of the electrode group 11 is the same as that of the first embodiment, and the direction in which the external terminals 25 and 35 are pulled out is not the left-right direction of the container 51, but above the container 51. Has been changed.

また、図１１に示されるように、帯状の負極集電体３３上において、負極電極３２が塗工されていないライン状の端部に切り込みを入れ、タブ状の電極未塗工部３４を有する負極３１Ａを用いてもよい。具体的には、図１１の負極３１Ａとセパレータ４１とを重ね合わせて蛇腹状に折り畳むとともに、負極３１Ａの平旦部間にセパレータ４１を介して正極２１を挟み込んで図１２に示すような電極群１１Ｂを形成する。この電極群１１Ｂを用いてリチウムイオンキャパシタを構成すると、容器５１の同一方向から正極用外部端子２５及び負極用外部端子３５を引き出すことができる。   Further, as shown in FIG. 11, on the strip-shaped negative electrode current collector 33, a line-shaped end portion where the negative electrode 32 is not coated is cut to have a tab-shaped electrode uncoated portion 34. The negative electrode 31A may be used. Specifically, the negative electrode 31A of FIG. 11 and the separator 41 are overlapped and folded in a bellows shape, and the positive electrode 21 is sandwiched between the flat portions of the negative electrode 31A via the separator 41, and the electrode group 11B as shown in FIG. Form. When a lithium ion capacitor is configured using this electrode group 11 </ b> B, the positive electrode external terminal 25 and the negative electrode external terminal 35 can be drawn out from the same direction of the container 51.

・上記第２の実施の形態のように、帯状の負極３１及び帯状のセパレータ４１を扁平ロール状に捲回して電極群１１Ａを構成する場合、負極３１の捲回数が多くなると、電極群１１Ａの厚みが増してキャパシタ容量に寄与しない側面の面積が大きくなってしまう。このように電極群１１Ａが厚くなる場合には、図１３に示されるように、捲回数の少ない電極群１１Ｃを複数形成し、それらを積み重ねることで電極群１１Ｄを構成してもよい。このように電極群１１Ｄを構成すると、キャパシタ容量に寄与しない側面の面積を最小限に抑えることができる。   When the electrode group 11A is configured by winding the strip-shaped negative electrode 31 and the strip-shaped separator 41 into a flat roll shape as in the second embodiment, the number of wound electrodes of the negative electrode 31 increases. As the thickness increases, the area of the side surface that does not contribute to the capacitor capacity increases. In this way, when the electrode group 11A is thick, as shown in FIG. 13, the electrode group 11D may be configured by forming a plurality of electrode groups 11C with a small number of wrinkles and stacking them. When the electrode group 11D is configured in this manner, the area of the side surface that does not contribute to the capacitor capacity can be minimized.

・上記各実施の形態のリチウムイオンキャパシタ１０,１０Ａにおいて、電極群１１，１１Ａを収納する容器５１として、アルミニウム・ラミネートフィルムからなるソフト容器を用いたが、これに限定されるものではなく、アルミニウム等の金属材料からなるハード容器を用いてもよい。   In the lithium ion capacitors 10 and 10A of the above embodiments, a soft container made of an aluminum laminate film is used as the container 51 for storing the electrode groups 11 and 11A. However, the present invention is not limited to this. You may use the hard container which consists of metal materials, such as.

・上記実施形態では、本発明をリチウムイオンキャパシタ１０に具体化したが、金属イオンを含んだ電解液を使用した蓄電デバイスであれば他の蓄電デバイス（例えば、リチウムイオン二次電池など）に本発明を具体化することができる。   In the above embodiment, the present invention is embodied in the lithium ion capacitor 10, but the present invention is applied to other power storage devices (for example, a lithium ion secondary battery) as long as the power storage device uses an electrolytic solution containing metal ions. The invention can be embodied.

次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した各実施の形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。   Next, in addition to the technical ideas described in the claims, the technical ideas grasped by the respective embodiments described above are listed below.

（１）手段１において、前記電極群における蛇腹状に折り畳んだ前記負極において、端部に位置する屈曲部は、折り目のない湾曲状に屈曲した形状を有していることを特徴とする蓄電デバイス。   (1) In the means 1, in the negative electrode folded in the shape of a bellows in the electrode group, the bent portion located at the end has a shape bent in a curved shape without a fold. .

（２）手段１において、前記電極群における蛇腹状に折り畳んだ前記負極において、前記正極の端部から離間した位置で前記負極を折り畳むようにしたことを特徴とする蓄電デバイス。   (2) The electric storage device according to (1), wherein, in the negative electrode folded in a bellows shape in the electrode group, the negative electrode is folded at a position separated from an end of the positive electrode.

１０,１０Ａ…リチウムイオンキャパシタ
１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｄ…電極群
２１…正極
２２…正極電極
２３…正極集電体
２５…正極用外部端子
３１,３１Ａ…負極
３２…負極電極
３３…負極集電体
３５…負極用外部端子
４１…セパレータ
５１…収容体としての容器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,10A ... Lithium ion capacitor 11, 11A, 11B, 11D ... Electrode group 21 ... Positive electrode 22 ... Positive electrode 23 ... Positive electrode collector 25 ... External terminal for positive electrodes 31, 31A ... Negative electrode 32 ... Negative electrode 33 ... Negative electrode current collector Body 35 ... Negative electrode external terminal 41 ... Separator 51 ... Container as container

Claims (4)

収容体と、正極電極を正極集電体上に形成した構造の正極と、負極電極を負極集電体上に形成した構造の負極と、前記正極及び前記負極の間に介在されたセパレータとを備え、前記正極、前記負極及び前記セパレータからなる電極群が金属イオンを含んだ電解液とともに前記収容体内に収容され、前記正極集電体に接続された正極用外部端子及び前記負極集電体に接続された負極用外部端子がともに前記収容体から引き出されている蓄電デバイスにおいて、
前記電極群が、帯状の負極、帯状のセパレータ及び曲がりのない平板状かつ複数枚の正極を使用し、前記帯状の負極及び前記帯状のセパレータを重ね合わせて蛇腹状に折り畳むとともに、折り畳んだ状態の前記負極の平旦部間に前記セパレータを介して前記正極を挟み込み、かつ前記正極の電極面積を前記負極の電極面積より小さくし、平面視で前記正極の外周が前記負極の外周の内側にある構造を有する
ことを特徴とする蓄電デバイス。 A container, a positive electrode having a structure in which a positive electrode is formed on the positive electrode current collector, a negative electrode having a structure in which a negative electrode is formed on the negative electrode current collector, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode. A positive electrode external terminal connected to the positive electrode current collector and the negative electrode current collector, the electrode group comprising the positive electrode, the negative electrode and the separator being housed in the container together with an electrolyte containing metal ions In the electricity storage device in which the connected negative electrode external terminals are both pulled out from the container,
The electrode group uses a strip-shaped negative electrode, a strip-shaped separator and an unbent flat plate and a plurality of positive electrodes, and the belt-shaped negative electrode and the strip-shaped separator are overlapped and folded in a bellows shape, and in a folded state A structure in which the positive electrode is sandwiched between the flat portions of the negative electrode via the separator, the electrode area of the positive electrode is smaller than the electrode area of the negative electrode, and the outer periphery of the positive electrode is inside the outer periphery of the negative electrode in plan view An electricity storage device comprising: 収容体と、正極電極を正極集電体上に形成した構造の正極と、負極電極を負極集電体上に形成した構造の負極と、前記正極及び前記負極の間に介在されたセパレータとを備え、前記正極、前記負極及び前記セパレータからなる電極群が金属イオンを含んだ電解液とともに前記収容体内に収容され、前記正極集電体に接続された正極用外部端子及び前記負極集電体に接続された負極用外部端子がともに前記収容体から引き出されている蓄電デバイスにおいて、
前記電極群が、帯状の負極、帯状のセパレータ及び曲がりのない平板状かつ複数枚の正極を使用し、前記帯状の負極及び前記帯状のセパレータを重ね合わせて扁平ロール状に捲回するとともに、捲回した状態の前記負極の平旦部間に前記セパレータを介して前記正極を挟み込み、かつ前記正極の電極面積を前記負極の電極面積より小さくし、平面視で前記正極の外周が前記負極の外周の内側にある構造を有する
ことを特徴とする蓄電デバイス。 A container, a positive electrode having a structure in which a positive electrode is formed on the positive electrode current collector, a negative electrode having a structure in which a negative electrode is formed on the negative electrode current collector, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode. A positive electrode external terminal connected to the positive electrode current collector and the negative electrode current collector, the electrode group comprising the positive electrode, the negative electrode and the separator being housed in the container together with an electrolyte containing metal ions In the electricity storage device in which the connected negative electrode external terminals are both pulled out from the container,
The electrode group uses a strip-shaped negative electrode, a strip-shaped separator, and a flat plate and a plurality of positive electrodes without bending, and the strip-shaped negative electrode and the strip-shaped separator are overlapped and wound into a flat roll shape. The positive electrode is sandwiched between the flat portions of the negative electrode in a rotated state and the electrode area of the positive electrode is smaller than the electrode area of the negative electrode, and the outer periphery of the positive electrode is the outer periphery of the negative electrode in plan view. An electricity storage device having an internal structure. 前記正極の厚みは、前記負極の厚みの２倍以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の蓄電デバイス。   The electrical storage device according to claim 1 or 2, wherein the thickness of the positive electrode is twice or more the thickness of the negative electrode. 前記電解液はリチウム塩を含み、前記正極電極は炭素材料からなり、前記負極電極はリチウムの吸蔵及び放出が可能な材料からなり、前記負極にあらかじめリチウムイオンがドープされることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の蓄電デバイス。   The electrolyte solution includes a lithium salt, the positive electrode is made of a carbon material, the negative electrode is made of a material capable of inserting and extracting lithium, and the negative electrode is doped with lithium ions in advance. Item 4. The electricity storage device according to any one of Items 1 to 3.
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