JP2015192020A - リチウムイオンキャパシタ - Google Patents
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Abstract
Description
(全体構成)
図1に示すように、本実施形態のリチウムイオンキャパシタ(以下、キャパシタ)30は、ニッケルメッキが施されたスチール製有底円筒状の容器(缶)8を有している。容器内には、中空円筒状で縦方向に複数本(本例では3本)のスリットが形成されたポリプロピレン製軸芯1に帯状の正極板2および負極板3がセパレータ4を介して配置された電極群7が収容されている。なお、本例では、容器8の外形は40mm、内径は39mmである。
(正極)
図2に示すように、正極板2は、例えば、厚さ20μmのアルミニウム箔(正極集電体)W1の両面に、正極活物質W2として活性炭を含む正極活物質合剤が塗工されている。アルミニウム箔W1は、長手方向に沿う一側が櫛状に切り欠かれており、この切り欠き残部からなる正極リード片2aと、正極リード片2aに隣接した塗工部とで構成されている。この塗工部にその幅方向の長さに満たない長さで上述した正極活物質合剤が塗工されている。
(負極)
一方、負極板3も正極板2とほぼ同じ構成を有している。すなわち、負極板3は、たとえば、厚さ16μmの銅箔(負極集電体)W3の両面に、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極活物質合剤W4が塗工されている。銅箔W3は、長手方向に沿う一側が櫛状に切り欠かれており、この切り欠き残部からなる負極リード片3aと、負極リード片3aに隣接して配置された塗工部とで構成されている。この塗工部にその幅方向の長さに満たない長さで上述した負極活物質合剤W4が塗工されている。
(電極群)
図3に示すように、正極板2と負極板3とは、両極板が直接接触しないように厚さ50μmの2枚の紙セパレータ4Aおよび4Bを介して、軸芯1を中心として断面渦巻状に捲回され、電極群7が構成されている。上述した正極リード片2aと負極リード片3aとは、それぞれ電極群7の互いに反対側に配置され、セパレータ4の端から所定長さ(例えば4mm)はみ出している。電極群7は、正極板2、負極板3、セパレータ4等の長さを調整することで、所定の内直径(例えば9mm)および所定の外直径(例えば38±0.1mm)に設定されている。なお、電極群7の捲回終端部は、捲き解けを防止するために、粘着テープを貼り付けることで固定されている。
(キャパシタ構造)
電極群7の下側には、電極群7の下端側端面に対向するように、負極板3からの電位を集電するための銅製の負極集電リング6が配置されている。負極集電リング6の内周面には軸芯1の下端部外周面が嵌着されている。負極集電リング6の外周縁には、負極板3から導出された負極リード片3aの先端部が超音波溶接で接合されている。負極集電リング6の下部には電気的導通のための銅製の負極リード板9が配置されており、負極リード板9は負極外部端子を兼ねる容器8の内底部に抵抗溶接で接合されている。負極集電リング6および負極リード板9はエポキシ樹脂等の樹脂製絶縁材11で覆われ、絶縁材11は負極集電リング6の上部から容器8の内底面まで配されている構成を採用することができる。この場合、容器8の底部は絶縁材11により詰め物がなされた状態となっている。
(負極活物質へのリチウムの吸蔵)
次に、本実施形態のキャパシタにおいて、金属リチウムの負極活物質(非晶質炭素)への吸蔵方法について説明する。
(減圧フィルタ構成)
いくつかある材料のうち、ここでは酸化アルミニウム粉末を用いる。
酸化アルミニウムは、耐酸性や耐熱特性などの諸物性が優れている。この酸化アルミニウム粉末の分級操作を行い、この酸化アルミニウム粉末の平均粒子径を151μm〜250μmに分級する。
(実施例1)
平均粒子径と通気性との関係を確認するため、酸化アルミニウム粉末を分級して、特定の平均粒子径範囲を有する酸化アルミニウム粉末を得た。ここで得られた酸化アルミニウム粉末を用いて、上述の製造方法による減圧フィルタを作製した。これらの減圧フィルタと酸化アルミニウム粉末の平均粒子径との関係を表1に示す。
(実施例1〜5)
次に、表2に示すような粒子の平均粒子径範囲を有する各材質の粒子を用いて、実施例1に示した条件と同様の条件で、減圧フィルタ7〜21を作製した。
、(C2F5SO2)2NLi、(CF3SO2)2NLi等やこれらの混合物を用いることができる。さらにまた、非水電解液の有機溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ビニルカーボネート、トリフルオロメチルプロピレンカーボネート、1、2−ジメトキシエタン
、1、2−ジエトキシエタン、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、1、3−ジオキソラン、4−メチル−1、3−ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリル等又はこれら2種類以上の混合溶媒を用いるようにしてもよい。
Claims (11)
- 正極活物質を有する正極板と負極活物質を有する負極板とがセパレータを介して成形された電極群が、非水電解液とともに有底の容器に収納されて、一方には通気口を有し他方には開裂部を有する容器蓋を備えて構成されるリチウムイオンキャパシタであって、前記容器蓋内部に減圧フィルタを備えていることを特徴とするリチウムイオンキャパシタ。
- 前記減圧フィルタは、平均粒子径が151〜250μmの範囲内にある粒子が主体となって構成されていることを特徴とする請求項1に記載のリチウムイオンキャパシタ。
- 前記減圧フィルタの圧力損失が2.2〜6.5kPaの範囲内であることを特徴とする請求項2に記載のリチウムイオンキャパシタ。
- 前記減圧フィルタが通気する気体流量を5リットル/分としたときの前記圧力損失が、2.2〜6.5kPaの範囲内であることを特徴とする請求項3に記載のリチウムイオンキャパシタ。
- 前記減圧フィルタは、酸化アルミニウム粒子が主体となって構成されていることを特徴とする請求項2に記載のリチウムイオンキャパシタ。
- 前記減圧フィルタは、ステンレス粒子が主体となって構成されていることを特徴とする請求項2に記載のリチウムイオンキャパシタ。
- 前記減圧フィルタは、ポリテトラフルオロエチレン粒子が主体となって構成されていることを特徴とする請求項2に記載のリチウムイオンキャパシタ。
- 前記減圧フィルタは、ポリフェニレンサルファイド樹脂粒子が主体となって構成されていることを特徴とする請求項2に記載のリチウムイオンキャパシタ。
- 前記減圧フィルタは、ポリイミド樹脂粒子が主体となって構成されていることを特徴とする請求項2に記載のリチウムイオンキャパシタ。
- 前記減圧フィルタの断面が屈曲した狭隙を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のリチウムイオンキャパシタ。
- 前記減圧フィルタが150℃以上の耐熱性を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のリチウムイオンキャパシタ。
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