特開 2017-183539 電気化学デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-183539(P2017-183539A)

(43)【公開日】2017年10月5日

(54)【発明の名称】電気化学デバイス

(51)【国際特許分類】

   H01G 11/74 20130101AFI20170908BHJP

   H01M 10/0587 20100101ALI20170908BHJP

   H01M 10/0566 20100101ALI20170908BHJP

   H01M 4/139 20100101ALI20170908BHJP

   H01M 2/34 20060101ALI20170908BHJP

   H01M 10/052 20100101ALI20170908BHJP

【ＦＩ】

   H01G11/74

   H01M10/0587

   H01M10/0566

   H01M4/139

   H01M2/34 B

   H01M10/052

【審査請求】有

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2016-69137(P2016-69137)

(22)【出願日】2016年3月30日

(71)【出願人】

【識別番号】000204284

【氏名又は名称】太陽誘電株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104215

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100197619

【弁理士】

【氏名又は名称】白鹿 智久

(72)【発明者】

【氏名】横島 克典

(72)【発明者】

【氏名】石井 信治

(72)【発明者】

【氏名】加納 幸司

(72)【発明者】

【氏名】高橋 海樹

(72)【発明者】

【氏名】長▲瀬▼ 貴俊

【テーマコード（参考）】

5E078

5H029

5H043

5H050

【Ｆターム（参考）】

5E078AB02

5E078AB06

5E078AB13

5E078BA12

5E078BA13

5E078BB33

5E078HA05

5E078KA05

5E078KA10

5H029AJ05

5H029AK06

5H029AK08

5H029AL06

5H029AL07

5H029AM07

5H029BJ02

5H029BJ14

5H029CJ15

5H043AA00

5H043GA22

5H043GA27

5H043JA15

5H043KA24

5H043KA27

5H043KA45

5H050AA07

5H050CA14

5H050CA16

5H050CB07

5H050CB08

5H050DA03

5H050DA09

5H050FA05

5H050GA16

(57)【要約】

【課題】保護テープによる蓄電素子の局所的な劣化を抑制することが可能な電気化学デバイスを提供すること。
【解決手段】本発明に係る電気化学デバイスは、正極と、負極と、負極端子と、セパレータと、電解液とを具備し、正極、負極及びセパレータは積層されて捲回され、セパレータが正極と負極を隔てている。負極端子は、金属からなり、負極集電体の主面に接合された部分である接合部を有する。
保護テープは、絶縁性材料からなり、負極に貼付され、接合部を被覆する。負極は、捲回軸に平行な方向に沿って第１の幅を有する。正極は、捲回軸に平行な方向に沿って第１の幅より小さい第２の幅を有する。保護テープの捲回軸に平行な方向に沿った長さは第２の幅以上である。
【選択図】図１５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属箔である負極集電体と、前記負極集電体の主面に形成された負極活物質層とを有する負極と、
金属箔である正極集電体と、前記正極集電体の主面に形成された正極活物質層とを有する正極と、
金属からなり、前記負極集電体の主面に接合された部分である接合部を有する負極端子と、
絶縁性材料からなり、前記負極に貼付され、前記接合部を被覆する保護テープと、
前記正極と前記負極を絶縁するセパレータと、
前記正極と前記負極と前記セパレータを浸漬する電解液と
を具備し、
前記正極、前記負極及び前記セパレータは積層されて捲回され、前記セパレータが前記正極と前記負極を隔てている電気化学デバイスであって、
前記負極は、捲回軸に平行な方向に沿って第１の幅を有し、
前記正極は、捲回軸に平行な方向に沿って前記第１の幅より小さい第２の幅を有し、
前記保護テープの捲回軸に平行な方向に沿った長さは前記第２の幅以上である
電気化学デバイス。

【請求項2】

請求項１に記載の電気化学デバイスであって、
前記負極活物質層にリチウムイオンのプレドープがなされている
電気化学デバイス。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の電気化学デバイスであって、
前記負極は、前記主面において前記負極活物質層が形成されていない負極未形成領域を有し、
前記負極端子は、前記負極未形成領域において前記負極集電体に接合され、
前記保護テープは、前記負極未形成領域の周囲の前記負極活物質層に貼付され、前記負極未形成領域と前記接合部を被覆する
電気化学デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、正極、負極及びセパレータが捲回されて構成された蓄電素子を有する電気化学デバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタ、リチウムイオン二次電池等の電気化学デバイスは、正極と負極がセパレータを介して積層された蓄電素子が電解液に浸漬されて構成されている。正極、負極及びセパレータが捲回された捲回型の電気化学デバイスも多く用いられている。

【0003】

正極と負極には、外部との電気的接続に用いられる電極端子がそれぞれ接合されている。例えば特許文献１には、電極にそれぞれ電極端子が接合され、捲回された構造を有する電気二重層キャパシタが記載されている。電極は、箔状の集電体に電極材料を塗布して形成されているが、電極材料が塗布されていない集電体露出部が設けられており、電極端子はこの集電体露出部において集電体に接合されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１４−２２９８６０号公報

【特許文献2】特開２００７−１０９７０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記のような構成においては、集電体露出部を保護するため、集電体露出部を被覆する保護テープが電極に貼付される。保護テープはポリプロピレン、ポリエチレン又はポリイミド等の絶縁材料からなるテープである。しかしながら、負極の集電体露出部に保護テープを貼付すると、電極の幅方向において保護テープの有無による不均一構造が形成され、蓄電素子の局所的な劣化が促進されるおそれがある。

【0006】

以上のような事情の鑑み、本発明の目的は、保護テープによる蓄電素子の局所的な劣化を抑制することが可能な電気化学デバイスを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る電気化学デバイスは、正極と、負極と、負極端子と、セパレータと、電解液とを具備し、上記正極、上記負極及び上記セパレータは積層されて捲回され、上記セパレータが上記正極と上記負極を隔てている。
上記負極は、金属箔である負極集電体と、上記負極集電体の主面に形成された負極活物質層とを有する。
上記正極は、金属箔である正極集電体と、上記正極集電体の主面に形成された正極活物質層とを有する。
上記負極端子は、金属からなり、上記負極集電体の主面に接合された部分である接合部を有する。
上記保護テープは、絶縁性材料からなり、上記負極に貼付され、上記接合部を被覆する。
上記セパレータは、上記正極と上記負極を絶縁する。
上記電解液は、上記正極と上記負極と上記セパレータを浸漬する。
上記負極は、捲回軸に平行な方向に沿って第１の幅を有する。
上記正極は、捲回軸に平行な方向に沿って上記第１の幅より小さい第２の幅を有する。
上記保護テープの捲回軸に平行な方向に沿った長さは上記第２の幅以上である。

【0008】

正極と負極がセパレータを介して積層され、捲回された構成では、正極と負極の大部分で正極活物質と負極活物質がセパレータを介して対向するが、一部では負極端子を被覆する保護テープと正極活物質がセパレータを介して対向する。仮に保護テープの長さが正極の幅（第２の幅）より小さいと、捲回軸に平行な方向において負極に保護テープが存在する部位と保護テープが存在しない部位が形成される。保護テープが存在しない部位は、セパレータを介して正極と対向し、対向する正極やその周辺の正極とも充放電動作を行う不均一な部位となる。この不均一さによって蓄電素子の局所的な劣化が促進される。上記構成によれば、保護テープの長さが正極の幅以上であるため、捲回軸に平行な方向において負極に保護テープが存在する部位と保護テープが存在しない部位が形成されることが防止されている。これにより、蓄電素子の局所的な劣化を抑制することが可能である。

【0009】

上記負極活物質層にリチウムイオンのプレドープがなされていてもよい。

【0010】

本発明に係る電気化学デバイスは負極活物質層にリチウムイオンがプレドープされたリチウムイオンキャパシタとすることができる。リチウムイオンキャパシタでは、負極の幅が正極の幅より大きい構造が一般的であるが、上記構成により正極と負極の幅の違いに起因する構造不均一性を改善することが可能である。

【0011】

上記負極は、上記主面において上記負極活物質層が形成されていない負極未形成領域を有し、
上記負極端子は、上記負極未形成領域において上記負極集電体に接合され、
上記保護テープは、上記負極未形成領域の周囲の上記負極活物質層に貼付され、上記負極未形成領域と上記接合部を被覆してもよい。

【発明の効果】

【0012】

以上のように、本発明によれば保護テープによる蓄電素子の局所的な劣化を抑制することが可能な電気化学デバイスを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態に係る電気化学デバイスの斜視図である。

【図2】同電気化学デバイスが備える蓄電素子の斜視図である。

【図3】同蓄電素子の断面図である

【図4】同蓄電素子が備える負極の平面図である。

【図5】同蓄電素子が備える負極の接合前の負極端子の平面図である

【図6】同蓄電素子が備える負極に接合された負極端子の平面図である

【図7】同蓄電素子が備える負極に接合された負極端子の断面図である

【図8】同蓄電素子が備える負極の平面図である。

【図9】同蓄電素子が備える負極の平面図である。

【図10】同蓄電素子が備える負極の平断面図である。

【図11】同蓄電素子が備える正極の平面図である。

【図12】同蓄電素子が備える正極の平面図である。

【図13】同蓄電素子の捲回前の、正極、負極及びセパレータを示す平面図である。

【図14】同蓄電素子の捲回前の、正極及び負極を示す平面図である。

【図15】同蓄電素子の断面図である。

【図16】本発明の比較例に係る電気化学デバイスが備える蓄電素子の負極端子を示す平面図である。

【図17】同蓄電素子の断面図である。

【図18】本発明の変形例に係る電気化学デバイスが備える蓄電素子の負極端子を示す平面図である。

【図19】同蓄電素子の断面図である。

【図20】本発明の実施例及び比較例に係る電気化学デバイスの測定結果を示す表である。

【図21】本発明の実施例及び比較例に係る電気化学デバイスの測定結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本実施形態に係る電気化学デバイス１００について説明する。電気化学デバイス１００は、リチウムイオンキャパシタとすることができる。また、電気化学デバイス１００は、電気二重層キャパシタ又はリチウムイオン二次電池等の充放電が可能な他種の電気化学デバイスであってもよい。

【0015】

[電気化学デバイスの構成]
図１は、本実施形態に係る電気化学デバイス１００の構成を示す斜視図である。同図に示すように電気化学デバイス１００は、蓄電素子１１０が容器１２０（蓋及び端子は図示略）に収容されて構成されている。容器１２０内には、蓄電素子１１０と共に電解液が収容されている。

【0016】

図２は蓄電素子１１０の斜視図であり、図３は蓄電素子１１０の拡大断面図である。図２及び図３に示すように、蓄電素子１１０は、負極１３０、正極１４０及びセパレータ１５０を有し、これらが積層された積層体が捲回芯Ｃの回りに捲回されて構成されている。以下、捲回芯Ｃが延伸する方向、即ち捲回中心軸に平行な方向をＺ方向とする。Ｘ方向はＺ方向に垂直な方向であり、Ｙ方向はＸ方向及びＺ方向に垂直な方向である。なお、捲回芯Ｃは必ずしも設けられなくてもよい。

【0017】

蓄電素子１１０を構成する負極１３０、正極１４０、セパレータ１５０の積層順は、図２に示すように、捲回芯Ｃ側に向かって（捲回外側から）セパレータ１５０、負極１３０、セパレータ１５０、正極１４０の順とすることができる。また、図２に示すように蓄電素子１１０は、負極１３０に接合された負極端子１３１と正極１４０に接合された正極端子１４１を有する。負極端子１３１と正極端子１４１は、図２に示すようにそれぞれ蓄電素子１１０の外部に引き出されている。

【0018】

負極１３０は、図３に示すように、負極集電体１３２及び負極活物質層１３３を有する。負極集電体１３２は、導電性材料からなり、銅箔等の金属箔であるものとすることができる。負極集電体１３２は表面が化学的あるいは機械的に粗面化された金属箔や、貫通孔が形成された金属箔であってもよい。負極集電体１３２の厚みは例えば１５μｍとすることができる。

【0019】

負極活物質層１３３は、負極集電体１３２上に形成されている。負極活物質層１３３の材料は、負極活物質がバインダ樹脂と混合されたものとすることができ、さらに導電助材を含んでもよい。負極活物質は、電解液中のリチウムイオンを吸蔵可能な材料であり、例えば難黒鉛化炭素（ハードカーボン）、グラファイトやソフトカーボン等の炭素系材料を用いることができる。

【0020】

バインダ樹脂は、負極活物質を接合する合成樹脂であり、例えばカルボキシメチルセルロース、スチレンブタジエンゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、芳香族ポリアミド、カルボキシメチルセルロース、フッ素系ゴム、ポリビニリデンフルオライド、イソプレンゴム、ブタジエンゴム及びエチレンプロピレン系ゴム等を用いてもよい。

【0021】

導電助剤は、導電性材料からなる粒子であり、負極活物質の間での導電性を向上させる。導電助剤は、例えば、アセチレンブラック、黒鉛やカーボンブラック等の炭素材料が挙げられる。これらは単独でもよいし、複数種が混合されてもよい。なお、導電助剤は、導電性を有する材料であれば、金属材料あるいは導電性高分子などであってもよい。

【0022】

負極活物質層１３３は、負極集電体１３２上に直接設けられてもよく、負極集電体１３２上に設けられたアンダーコート層上に設けられてもよい。負極活物質層１３３の厚みは例えば５０μｍとすることができる。

【0023】

図４は捲回前の負極１３０を示す模式図であり、図４（ａ）はＺ方向から見た図、図４（ｂ）はＹ方向から見た図である。負極１３０は、図４（ａ）に示すように、負極集電体１３２の第１主面１３２ａ及び第２主面１３２ｂの両面に負極活物質層１３３が形成されている。なお、負極活物質層１３３は、第１主面１３２ａにのみ形成してもよい。

【0024】

これらの図に示すように負極１３０は矩形形状を有する。負極１３０の短辺の幅を第１の幅Ｄ１とする。第１の幅Ｄ１は、負極１３０を正極１４０及びセパレータ１５０と共に捲回した際に捲回中心軸に平行な方向（Ｚ方向）に沿った幅となる。

【0025】

図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、負極１３０は負極未形成領域１３０ａを備え、負極未形成領域１３０ａには負極端子１３１が接合されている。負極未形成領域１３０ａは、第１主面１３２ａにおいて負極活物質層１３３が設けられず、負極集電体１３２が露出した領域である。負極未形成領域１３０ａの捲回中心軸に平行な方向（Ｚ方向）に沿った幅を幅Ｇとすると、幅Ｇは第１の幅Ｄ１より小さい幅である。

【0026】

負極端子１３１は、負極未形成領域１３０ａにおいて露出する負極集電体１３２に接合され、負極集電体１３２に電気的に接続されている。図５は、接合前の負極端子１３１を示す平面図である。同図に示すように負極端子１３１は、線状部材１３４と線状部材１３５を備える。線状部材１３４は銅等からなる線状の金属部材であり、線状部材１３５は銅等からなる線状の金属部材である。負極端子１３１は、線状部材１３４と線状部材１３５とが抵抗溶接等により接合されて構成されている。

【0027】

負極端子１３１は、針かしめによって負極集電体１３２に接合することができる。図６は、負極集電体１３２に接合した負極端子１３１の平面図であり、図７は負極集電体１３２に接合した負極端子１３１の断面図である。

【0028】

これらの図に示すように、負極端子１３１は、線状部材１３５を負極集電体１３２に当接させ、押圧すると同時に針１３１ａでかしめることによって負極集電体１３２に接合することができる。これにより、線状部材１３５は一部を除いて潰され、扁平形状となっている。針１３１ａは図７に示すように、線状部材１３５、負極集電体１３２及び負極活物質層１３３を貫通し、これらを互いに固定している。なお、負極端子１３１の負極集電体１３２の接合は針かしめに限られず、導電性接着剤による接着や溶接等であってもよい。

【0029】

図６及び図７に示すように、負極端子１３１のうち、負極集電体１３２に接合された部分を接合部１３１ｂとする。また、接合部１３１ｂのＺ方向に沿った長さを長さＬとする。

【0030】

負極端子１３１は保護テープ１３６によって被覆される。図８は、保護テープ１３６が設けられた負極１３０を示す模式図であり、図８（ａ）はＺ方向から見た図、図８（ｂ）はＹ方向から見た図である。保護テープ１３６は、ポリプロピレン、ポリエチレン又はポリイミド等の絶縁性材料からなるテープであり、耐熱性かつ電解液の溶剤に対して耐溶剤性を有するものが好適である。

【0031】

図９は保護テープ１３６を示す模式図であり、図１０は保護テープ１３６を示す断面図である。保護テープ１３６はこれらの図に示すように、負極未形成領域１３０ａの周囲の負極活物質層１３３に貼付され、接合部１３１ｂ及び負極未形成領域１３０ａを被覆するのが好ましい。これらの図に示すように、保護テープ１３６の捲回中心軸に平行な方向（Ｚ方向）に沿った長さを長さＰとする。

【0032】

正極１４０は、図３に示すように、正極集電体１４２及び正極活物質層１４３を有する。正極集電体１４２は、導電性材料からなり、アルミニウム箔等の金属箔であるものとすることができる。正極集電体１４２は表面が化学的あるいは機械的に粗面化された金属箔や、貫通孔が形成された金属箔であってもよい。正極集電体１４２の厚みは例えば３０μｍとすることができる。

【0033】

正極活物質層１４３は、正極集電体１４２上に形成されている。正極活物質層１４３の材料は、正極活物質がバインダ樹脂と混合されたものとすることができ、さらに導電助材を含んでもよい。正極活物質は、電解液中のリチウムイオン及びアニオンを吸着可能な材料であり、例えば活性炭やポリアセン炭化物等を利用することができる。

【0034】

バインダ樹脂は、正極活物質を接合する合成樹脂であり、例えばカルボキシメチルセルロース、スチレンブタジエンゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、芳香族ポリアミド、カルボキシメチルセルロース、フッ素系ゴム、ポリビニリデンフルオライド、イソプレンゴム、ブタジエンゴム及びエチレンプロピレン系ゴム等を用いてもよい。

【0035】

導電助剤は、導電性材料からなる粒子であり、正極活物質の間での導電性を向上させる。導電助剤は、例えば、アセチレンブラックや黒鉛、カーボンブラック等の炭素材料が挙げられる。これらは単独でもよいし、複数種が混合されてもよい。なお、導電助剤は、導電性を有する材料であれば、金属材料あるいは導電性高分子などであってもよい。

【0036】

正極活物質層１４３は、正極集電体１４２上に直接設けられてもよく、正極集電体１４２上に設けられたアンダーコート層上に設けられてもよい。正極活物質層１４３の厚みは例えば１００μｍとすることができる。

【0037】

図１１は捲回前の正極１４０を示す模式図であり、図１１（ａ）はＺ方向から見た図、図１１（ｂ）はＹ方向から見た図である。正極１４０は、図１１（ａ）に示すように、正極集電体１４２の第１主面１４２ａ及び第２主面１４２ｂの両面に正極活物質層１４３が形成されている。

【0038】

これらの図に示すように正極１４０は、矩形形状を有する。正極１４０の短辺の幅を第２の幅Ｄ２とする。第２の幅Ｄ２は、正極１４０を負極１３０及びセパレータ１５０と共に捲回した際に捲回中心軸に平行な方向（Ｚ方向）に沿った幅となる。

【0039】

図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、正極１４０は正極未形成領域１４０ａを備え、正極未形成領域１４０ａには正極端子１４１が接合されている。正極未形成領域１４０ａは、第１主面１４２ａにおいて正極活物質層１４３が設けられず、正極集電体１４２が露出した領域である。正極未形成領域１４０ａは、捲回中心軸に平行な方向（Ｚ方向）に沿った幅が第２の幅Ｄ２であり、即ち、Ｚ方向において正極１４０の一端から他端にわたって形成されている。

【0040】

正極端子１４１は、正極未形成領域１４０ａにおいて露出する正極集電体１４２に接合され、正極集電体１４２に電気的に接続されている。正極端子１４１は、アルミニウム等からなる２つの線状の金属部材が抵抗溶接等により接合されて構成されたものとすることができ、負極端子１３１と同様に針を用いた針かしめによって正極集電体１４２に接合されたものとすることができる。

【0041】

正極端子１４１は保護テープ１４４によって被覆されてもよい。図１２は、保護テープ１４４が設けられた正極１４０を示す模式図であり、図１２（ａ）はＺ方向から見た図、図１２（ｂ）はＹ方向から見た図である。保護テープ１４４は、ポリプロピレン、ポリエチレン又はポリイミド等の絶縁性材料からなるテープであり、耐熱性かつ電解液の溶剤に対して耐溶剤性を有するものが好適である。保護テープ１４４はこれらの図に示すように、正極未形成領域１４０ａの周囲の正極活物質層１４３に貼付され、正極端子１４１及び正極未形成領域１４０ａを被覆するのが好ましい。

【0042】

セパレータ１５０は負極１３０と正極１４０を隔てて両者を絶縁し、後述する電解液中に含まれるイオンを透過する。具体的には、セパレータ１５０は、抄紙、織布、不織布、又は合成樹脂微多孔膜等であるものとすることができる。

【0043】

負極１３０及び正極１４０はセパレータ１５０を介して積層され、捲回される。図１３は、負極１３０、正極１４０及びセパレータ１５０を積層した積層体の模式図である。同図に示すように、セパレータ１５０、正極１４０、セパレータ１５０及び負極１３０はこの順で積層される。

【0044】

図１４は、負極１３０と正極１４０を積層した模式図であり、セパレータ１５０は図示を省略する。同図に示すように、第２の幅Ｄ２は第１の幅Ｄ１より小さい。

【0045】

図１５は、負極１３０、正極１４０及びセパレータ１５０を積層した積層体の断面図であり、図１３のＡ−Ａ線での断面図である。同図に示すように、保護テープ１３６の長さＰは、正極１４０の幅である第２の幅Ｄ２以上である。

【0046】

蓄電素子１１０は、上記構成を有する負極１３０、正極１４０及びセパレータ１５０を積層した積層体を捲回芯Ｃに捲回することにより作製することができる。

【0047】

容器１２０は、蓄電素子１１０を収容する。容器１２０の上面及び下面は図示しない蓋によって閉塞されるものとすることができる。容器１２０の材質は、特に限定されず、例えばアルミニウム、チタン、ニッケル、鉄を主成分とする金属又はステンレス等からなるものとすることができる。

【0048】

電気化学デバイス１００は以上のように構成されている。蓄電素子１１０と共に容器１２０に収容される電解液は、リチウムイオンとアニオンを含む液体、例えばＬｉＢＦ_４やＬｉＰＦ_６を電解質として溶剤（プロピレンカーボネート等）に溶解させた液体とすることができる。

【0049】

電気化学デバイス１００の負極１３０にはリチウムイオンがプレドープされる。リチウムイオンのプレドープは、例えば金属リチウムを含むリチウムイオン源を負極１３０に電気的に接続し、蓄電素子１１０を電解液に浸漬させることによってなされる。また、リチウムイオンのプレドープは他の方法で行われてもよい。リチウムイオン源から放出されたリチウムイオンは電解液を介して負極活物質層１３３にドープされる。

【0050】

［電気化学デバイスの効果］
上記のように、保護テープ１３６の長さＰは正極１４０の幅である第２の幅Ｄ２以上である。この効果について、比較例との上で説明する。

【0051】

図１６は比較例に係る蓄電素子２１０が備える負極の模式図であり、図１７は蓄電素子２１０の断面図である。図１６に示すように、蓄電素子２１０は、負極２３０、正極２４０及びセパレータ２５０を備える。負極２３０は、負極端子２３１、負極集電体２３２、負極活物質層２３３及び保護テープ２３６を備える。負極端子２３１は、針２３１ａによって負極集電体２３２に接合されている。正極２４０は、図示しない正極端子、正極集電体２４２及び正極活物質層２４３を備える。

【0052】

図１７に示すように、負極２３０の幅Ｅ１は正極２４０の幅Ｅ２より大きく、保護テープ２３６の幅Ｑは第２の幅Ｅ２より小さい。この場合、負極２３０に、Ｚ方向において保護テープ２３６が存在する部位と保護テープ２３６が存在しない部位が形成される。保護テープ２３６が存在しない部位は図中矢印で示すように、セパレータ２５０介して正極２４０と対向し、対向する正極２４０やその周辺の正極２４０とも充放電動作を行う不均一な部位となる。この不均一さによって蓄電素子２１０の局所的な劣化が促進される。

【0053】

これに対し、本実施形態に係る蓄電素子１１０では、上記のように保護テープ１３６の長さＰが正極１４０の幅Ｄ２以上であるため、負極１３０に、Ｚ方向において保護テープ１３６が存在する部位と保護テープ１３６が存在しない部位が形成されることが防止されている。これにより、蓄電素子１１０の局所的な劣化を抑制することが可能である。

【0054】

［変形例］
上記実施形態において、負極未形成領域１３０ａは、Ｚ方向に沿って負極１３０の幅Ｄ１よりも小さい幅Ｇを有するとしたが、幅Ｇは幅Ｄ１と同一であってもよい。図１８及び図１９、変形例に係る負極未形成領域１３０ａを示す模式図である。これらの図に示すように、保護テープ１３６の
Ｚ方向に沿った長さＰは幅Ｄ１と同じであり、負極未形成領域１３０ａ及び接合部１３１ｂを被覆する。

【0055】

この構造であっても、負極１３０に、Ｚ方向において保護テープ１３６が存在する部位と保護テープ１３６が存在しない部位が形成されることが防止されている。これにより、蓄電素子１１０の局所的な劣化を抑制することが可能である。

【実施例】

【0056】

蓄電素子を作製し、その構造を評価した。具体的には、活物質として活性炭、導電助剤、バインダを、増粘剤を含む水の中で混練することで正極ペーストを作製した。この正極ペーストを、エッチングにより気体透過性をもたせた厚さ３０μｍのアルミニウム箔に塗布して乾燥させ、アルミニウム箔の片面に厚さ１００μｍの正極活物質層を形成した。

【0057】

また、活物質として難黒鉛化炭素、導電助剤及びバインダを、増粘剤を含む水の中で混練することで負極ペーストを作製した。この負極ペーストを、エッチングにより径１００μｍの穴を全面積の３０％に設けた厚さ１５μｍの銅箔に塗布して乾燥させ、銅箔の片面に厚さ５０μｍの負極活物質層を形成した。

【0058】

正極を幅２４ｍｍ（Ｚ方向）、長さ（Ｘ方向）１７０ｍｍに裁断し、正極活物質層の一部を剥離させて正極未形成領域を形成した。正極端子を正極未形成領域に針かしめにより接合した。負極を幅２７ｍｍ（Ｚ方向）、長さ（Ｘ方向）２４０ｍｍに裁断し、負極活物質層の一部を剥離させて負極未形成領域を形成した。負極端子を負極未形成領域に針かしめにより接合した。

【0059】

負極端子の接合部及び負極未形成領域に、耐熱性及び耐溶剤性を有する保護テープを貼付した。比較例では保護テープの長さ（Ｚ方向）を負極未形成領域と同等の長さ（正極の幅より小さい長さ）とし、実施例では保護テープの長さを正極の幅以上とした。

【0060】

セパレータは密度０．４５ｇ／ｃｍ^３、厚さ３５μｍのセルロース製セパレータを３０ｍｍ幅で裁断して用いた。正極と負極を１８０℃、１ｋＰａ以下の減圧状態で１２時間維持し、乾燥させた。セパレータは１６０℃、１ｋＰａ以下の減圧状態で１２時間維持し、乾燥させた。

【0061】

正極、セパレータ、負極、セパレータの順で積層し、正極活物質層と負極活物質層がセパレータを介して対向する関係を保ちながら捲回し、最外周がセパレータとなるように蓄電素子を組み立てた。最外周に厚さ０．１ｍｍ、幅２５ｍｍ、長さ２５ｍｍのリチウムを負極の銅箔表面に貼付し、セパレータ同士をテープで固定した。正極端子及び負極端子に封口のためのゴムをはめ込んだ。

【0062】

電解液はプロピレンカーボネートに１．０ｍｏｌ／ＬのＬｉＰＦ_６を溶解させたものとした。直径１２．５ｍｍのアルミニウム製ケースに蓄電素子を挿入し、かしめることで封口した。このように実施例及び比較例に係る電気化学デバイスをそれぞれ２０個ずつ作製した。

【0063】

各電気化学デバイスに対して充放電サイクルを実施し、容量残存率を測定した。図２０は、測定結果を示す表であり、図２１は測定結果を示すグラフである。同図に示すように、実施例に係る電気化学デバイスでは、比較例に係る電気化学デバイスに比べてサイクル数の経過に伴う容量残存率の低下が小さく、容量劣化が抑制されていることがわかる。

【符号の説明】

【0064】

１００…電気化学デバイス
１１０…蓄電素子
１３０…負極
１３０ａ…負極未形成領域
１３１…負極端子
１３１ｂ…接合部
１３６…保護テープ
１４０…正極
１４０ａ…正極未形成領域
１４１…正極端子
１４４…保護テープ
１５０…セパレータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】