特開 2020-194941 リチウムイオンキャパシタ

(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2020-194941(P2020-194941A)

(43)【公開日】2020年12月3日

(54)【発明の名称】リチウムイオンキャパシタ

(51)【国際特許分類】

   H01G 11/70 20130101AFI20201106BHJP

   H01G 11/06 20130101ALI20201106BHJP

【ＦＩ】

   H01G11/70

   H01G11/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2019-101105(P2019-101105)

(22)【出願日】2019年5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】加納 幸司

(72)【発明者】

【氏名】横島 克典

(72)【発明者】

【氏名】森 広斗

【テーマコード（参考）】

5E078

【Ｆターム（参考）】

5E078AA03

5E078AB06

5E078AB13

5E078FA04

5E078FA13

5E078FA25

(57)【要約】

【課題】電極の抵抗が小さく、高出力特性を得ることが可能なリチウムイオンキャパシタを提供すること。
【解決手段】本発明に係る電気化学デバイスは、蓄電素子と、容器とを具備する。蓄電素子が備える集電体は、捲回していない状態で主面が長方形形状であり、長手方向の一辺である第１の辺と第１の辺の反対側の辺である第２の辺を有し、第１の辺にリードが設けられ、所定間隔で複数の開口が設けられた開口領域と、開口が設けられてない非開口領域とを有し、非開口領域は、前第１の辺に沿って一定の幅を有する帯状の第１非開口領域と、第１非開口領域から第２の辺に向かって延伸し、一定の幅を有する帯状である複数の第２非開口領域を含み、複数の第２非開口領域のそれぞれは第１の辺に垂直である垂線に対して０度以上４５度以下の角度で延伸する。容器は蓄電素子を収容し、リードが電気的に接続される外部端子を備える。
【選択図】図１０

【特許請求の範囲】

【請求項1】

正極、負極及びセパレータを備え、前記正極と前記負極がセパレータを介して積層され、捲回された蓄電素子であって、前記正極と前記負極の少なくともいずれか一方である電極は、金属箔である集電体と、前記集電体の主面上に配置された活物質層と、前記集電体に電気的に接続されたリードとを備え、前記集電体は、捲回していない状態で前記主面が長方形形状であり、長手方向の一辺である第１の辺と前記第１の辺の反対側の辺である第２の辺を有し、前記第１の辺に前記リードが設けられ、所定間隔で複数の開口が設けられた開口領域と、開口が設けられてない非開口領域とを有し、前記非開口領域は、前記第１の辺に沿って一定の幅を有する帯状の第１非開口領域と、前記第１非開口領域から前記第２の辺に向かって延伸し、一定の幅を有する帯状である複数の第２非開口領域を含み、前記複数の第２非開口領域のそれぞれは前記第１の辺に垂直である垂線に対して０度以上４５度以下の角度で延伸する蓄電素子と、
前記蓄電素子を収容し、前記リードが電気的に接続される外部端子を備える容器と
を具備するリチウムイオンキャパシタ。

【請求項2】

請求項１に記載のリチウムイオンキャパシタであって、
前記第１非開口領域の幅は、前記第２非開口領域の幅より大きい
リチウムイオンキャパシタ。

【請求項3】

請求項１又は２に記載のリチウムイオンキャパシタであって、
前記長手方向に沿った一方向を第１の方向とし、その反対側の方向を第２の方向とし、前記短手方向に沿って前記第１の辺から前記第２の辺に向かう方向を第３の方向としたときに、
前記複数の第２非開口領域は、前記垂線から前記第１の方向と前記第３の方向の間の方向に沿って延伸する複数の第１部分領域と、前記垂線から前記第２の方向と前記第３の方向の間の方向に沿って延伸する複数の第２部分領域とを含む
リチウムイオンキャパシタ。

【請求項4】

請求項１から３のうちいずれか一つに記載のリチウムイオンキャパシタであって、
前記非開口領域は、さらに、前記第２の辺に沿って一定の幅を有する帯状の第３非開口領域を含む
リチウムイオンキャパシタ。

【請求項5】

請求項１から４のうちいずれか一つに記載のリチウムイオンキャパシタであって、
前記複数の第２の非開口領域のピッチは、前記集電体の短手方向の幅より小さい
リチウムイオンキャパシタ。

【請求項6】

請求項１から５のうちいずれか一つに１に記載のリチウムイオンキャパシタであって、
前記開口領域では、前記開口領域の面積に占める前記開口の面積比である開口率は１０％以上３５％以下である
リチウムイオンキャパシタ。

【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を捲回した捲回型のリチウムイオンキャパシタに関する。

【背景技術】

【0002】

リチウムイオンキャパシタには、正極と負極がセパレータによって隔てられた状態で捲回された捲回型のものが多く用いられている。正極と負極はそれぞれリードを介して端子に接続されている。

【0003】

捲回構造のデバイスにおいては電極長に対して外部端子に接続する導電経路が少なく、また、電極に用いる集電体に孔開きのものを使用するため、抵抗増加の要因となることが多い。

【0004】

電極の抵抗を低減するため、例えば特許文献１には、孔空き箔からなる集電体の両面に活物質層を積層した電極を備える蓄電素子が開示されている。また、特許文献２には、集電体に複数の貫通孔を形成した貫通孔形成領域と貫通孔を形成しない非貫通孔形成領域を設けた蓄電デバイス用電極が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１２−０４３９４０号公報

【特許文献2】特開２０１０−２３８６８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に記載の構成では、限られた面積では有効であり、電極が積層された積層型の電気化学デバイスでは有用であるが、電極長が長い捲回型の電気化学デバイスでは効果が限られる。また、特許文献２の構成では、貫通孔形成領域と非貫通孔形成領域を使い分けることで低抵抗化を実現しているが、貫通孔形成領域での抵抗低減効果が小さい。

【0007】

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、電極の抵抗が小さく、高出力特性を得ることが可能なリチウムイオンキャパシタを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

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、蓄電素子と、容器とを備える。
上記蓄電素子は、正極、負極及びセパレータを備え、上記正極と上記負極がセパレータを介して積層され、捲回された蓄電素子であって、上記正極と上記負極の少なくともいずれか一方である電極は、金属箔である集電体と、上記集電体の主面上に配置された活物質層と、上記集電体に電気的に接続されたリードとを備え、上記集電体は、捲回していない状態で上記主面が長方形形状であり、長手方向の一辺である第１の辺と上記第１の辺の反対側の辺である第２の辺を有し、上記第１の辺に上記リードが設けられ、所定間隔で複数の開口が設けられた開口領域と、開口が設けられてない非開口領域とを有し、上記非開口領域は、上記第１の辺に沿って一定の幅を有する帯状の第１非開口領域と、上記第１非開口領域から上記第２の辺に向かって延伸し、一定の幅を有する帯状である複数の第２非開口領域を含み、上記複数の第２非開口領域のそれぞれは上記第１の辺に垂直である垂線に対して０度以上４５度以下の角度で延伸する。
上記容器は、上記蓄電素子を収容し、上記リードが電気的に接続される外部端子を備える。

【0009】

この構成によれば、集電体に設けられた非開口領域は開口が設けられていないため、抵抗が小さく、導電経路として機能する。このため、集電体の各位置において電流は第２非開口領域を経由して第１非開口領域に流れ、第１非開口領域からリードに流れる。これにより、電極の長さが長くなっても集電体の抵抗を小さくすることが可能であり、高出力特性を有するリチウムイオンキャパシタとすることができる。

【0010】

上記第１非開口領域の幅は、上記第２非開口領域の幅より大きくてもよい。

【0011】

上記長手方向に沿った一方向を第１の方向とし、その反対側の方向を第２の方向とし、上記短手方向に沿って上記第１の辺から上記第２の辺に向かう方向を第３の方向としたときに、
上記複数の第２非開口領域は、上記垂線から上記第１の方向と上記第３の方向の間の方向に沿って延伸する複数の第１部分領域と、上記垂線から上記第２の方向と上記第３の方向の間の方向に沿って延伸する複数の第２部分領域とを含んでもよい。

【0012】

上記非開口領域は、さらに、上記第２の辺に沿って一定の幅を有する帯状の第３非開口領域を含んでもよい。

【0013】

上記複数の第２の非開口領域のピッチは、上記集電体の短手方向の幅より小さくてもよい。

【0014】

上記開口領域では、上記開口領域の面積に占める上記開口の面積比である開口率は１０％以上３５％以下であってもよい。

【発明の効果】

【0015】

以上のように本発明によれば、電極長が長くても電極の抵抗が小さく、高出力特性を得ることが可能なリチウムイオンキャパシタを提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施形態に係るリチウムイオンキャパシタの斜視図である。

【図2】同リチウムイオンキャパシタの一部構成の斜視図である。

【図3】同リチウムイオンキャパシタが備える蓄電素子の斜視図である。

【図4】同蓄電素子の断面図である。

【図5】同蓄電素子が備える負極の平面図である。

【図6】同蓄電素子が備える正極の平面図である。

【図7】同蓄電素子の負極リード及び正極リードの模式図である。

【図8】同蓄電素子の容器との電気的接続の態様を示す模式図である。

【図9】同蓄電素子が備える負極の、負極集電体を示す平面図である。

【図10】同蓄電素子が備える負極の負極集電体における、開口領域と非開口領域の配置を示す平面図である。

【図11】同蓄電素子が備える負極の負極集電体における、開口領域に設けられた開口を示す平面図である。

【図12】同蓄電素子が備える負極の負極集電体における、開口領域に設けられた開口を示す模式図である。

【図13】同蓄電素子が備える負極の負極集電体における、開口領域に設けられた開口を示す模式図である。

【図14】同蓄電素子が備える負極の負極集電体における、開口領域と非開口領域の配置を示す平面図である。

【図15】同蓄電素子が備える負極の負極集電体における、非開口領域の延伸方向を示す模式図である。

【図16】同蓄電素子が備える負極の負極集電体における、開口領域と非開口領域の配置を示す平面図である。

【図17】同蓄電素子が備える負極の負極集電体における、開口領域と非開口領域の配置を示す平面図である。

【図18】同蓄電素子が備える負極の負極集電体における、開口領域と非開口領域の配置を示す平面図である。

【図19】本発明の実施例に係る測定結果を示す表である。

【図20】本発明の実施例に係る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】

【0017】

本発明に係るリチウムイオンキャパシタについて説明する。

【0018】

[リチウムイオンキャパシタの構成]
図１は本実施形態に係るリチウムイオンキャパシタ１００の斜視図であり、図２はリチウムイオンキャパシタ１００の一部構成の斜視図である。なお、以下の図においてＸ、Ｙ及びＺ方向は相互に直交する３方向である。

【0019】

図１及び図２に示すように、リチウムイオンキャパシタ１００は、蓄電素子１１０及び容器１２０を備える。リチウムイオンキャパシタ１００は円柱形状を有し、例えば直径（Ｘ−Ｙ方向）１８ｍｍ、長さ（Ｚ方向）６５ｍｍとすることができる。

【0020】

図１に示すように、外装缶１２１に加工し、絶縁用ガスケットを介して正極端子１２２を挿入、さらに加工することで封口部１２２を形成した。

【0021】

外装缶１２１は金属からなり、缶底部１２１ａと側壁部１２１ｂを有する。缶底部１２１ａは円板形状を有する。側壁部１２１ｂは、缶底部１２１ａの周縁に連続する円筒形状を有する。側壁部１２１ｂは絶縁性フィルムによって被覆されていてもよい。

【0022】

封口体１２２は金属からなり、側壁部１２１ｂに接合され、外装缶１２１の内部空間を封止する。封口体１２２の構成については後述する。

【0023】

図２に示すように、外装缶１２１に蓄電素子１１０及び図示しない電解液が収容され、封口体１２２によって封止されることにより、リチウムイオンキャパシタ１００が形成されている。

【0024】

図３は、蓄電素子１１０の斜視図であり、図４は蓄電素子１１０の拡大断面図である。これらの図に示すように、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されて構成されている。

【0025】

負極１３０は、図４に示すように、負極集電体１３１及び負極活物質層１３２を有する。負極集電体１３１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１３１には、特定の配置で開口が設けられている。この開口については後述する。

【0026】

負極活物質層１３２は、負極集電体１３１の表裏両面上に形成されている。負極活物質層１３２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、例えばハードカーボン、グラファイト又はソフトカーボン等の炭素系材料等とすることができる。

【0027】

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、芳香族ポリアミド、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とすることができる。

【0028】

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、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、電気化学的に安定かつ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。

【0029】

図５は捲回前の負極１３０を示す平面図である。同図に示すように、負極集電体１３１の表面の大部分には負極活物質層１３２が積層されている。また、負極集電体１３１の裏面にも同様に図示しない負極活物質層１３２が積層されている。

【0030】

さらに、負極１３０は負極リード１３３を備える。負極リード１３３は、負極集電体１３１の一部が突出して形成されている。負極リード１３３は、後述するように外装缶１２１に接続され、外装缶１２１と負極１３０を電気的に接続させる。

【0031】

なお、負極リード１３３は、負極集電体１３１の一部が突出して形成されたものに限られず、負極集電体１３１に電気的に接続された、負極集電体１３１とは別の板状又は箔状部材であってもよい。負極リード１３３の数は図５に示す２つに限られず、１つ以上の任意の数とすることができる。

【0032】

正極１４０は、図４に示すように、正極集電体１４１及び正極活物質層１４２を有する。正極集電体１４１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１４１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が好適である。

【0033】

正極活物質層１４２は、正極集電体１４１の表裏両面上に形成されている。正極活物質層１４２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、例えば活性炭又はＰＡＳ（Polyacenic Semiconductor：ポリアセン系有機半導体）等とすることができる。

【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、芳香族ポリアミド、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とすることができる。

【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、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、電気化学的に安定かつ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】

図６は捲回前の正極１４０を示す平面図である。同図に示すように、正極集電体１４１の表面の大部分には正極活物質層１４２が積層されている。また、正極集電体１４１の裏面にも同様に図示しない正極活物質層１４２が積層されている。

【0037】

さらに、正極１４０は正極リード１４３を備える。正極リード１４３は、板状又は箔状の金属からなり、正極集電体１４１上において正極活物質層１４２が塗布されていない領域に接続されている。正極リード１４３は、正極集電体１４１と同一材料からなり、例えばアルミニウムからなるものとすることができる。正極リード１４３は、後述するように正極端子１２２に接続され、正極端子１２２と正極１４０を電気的に接続させる。

【0038】

なお、正極リード１４３は、正極集電体１４１の一部が突出して形成されたものであってもよい。正極リード１４３の数は１つ以上に限られず、２つ以上であってもよい。

【0039】

セパレータ１５０は負極１３０と正極１４０の間に配置され、負極１３０と正極１４０を絶縁すると共に電解液中に含まれるイオンを透過する。セパレータ１５０は、織布、不織布、ガラス繊維、セルロース繊維又はプラスチック繊維等からなる多孔質シートとすることができる。

【0040】

リチウムイオンキャパシタ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、リチウムイオンキャパシタ１００の種類に応じて任意に選択することが可能である。

【0041】

［蓄電素子と外装缶の電気的接続について］
リチウムイオンキャパシタ１００では、蓄電素子１１０は容器１２０に電気的に接続され、容器１２０を介して蓄電素子１１０の充電及び放電が行われる。

【0042】

図７は蓄電素子１１０の模式的な断面図である。同図に示すように、負極１３０及び正極１４０はセパレータ１５０によって隔てられた状態で捲回されている。同図に示すように、捲回中心の孔を中心孔Ｓとする。負極リード１３３は負極１３０から蓄電素子１１０の片側（図７中、下方）に突出し、正極リード１４３は正極１４０から反対側（図７中、上方）に突出する。

【0043】

図８は、蓄電素子１１０と容器１２０との電気的接続を示す模式図である。同図に示すように、負極リード１３３は外装缶１２１に接合され、外装缶１２１の缶底部１２１ａは負極端子として機能する。正極リード１４３は正極端子１２２に接合される。

【0044】

[負極集電体について]
負極集電体１３１には上述のように、特定の配置で開口が設けられている。図９は、負極集電体１３１及び負極リード１３３を示す模式図であり、負極１３０から負極活物質層１３２を除いた状態を示す。

【0045】

同図に示すように、負極集電体１３１は、長方形形状を有し、長手方向の一辺には負極リード１３３が設けられている。以下、負極集電体１３１の長手方向の辺のうち、負極リード１３３が設けられている辺を第１の辺Ｍ１とし、第１の辺１３１ａの反対側の辺を第２の辺Ｍ２とする。

【0046】

図１０は、負極集電体１３１上の領域を示す模式図である。同図に示すように、負極集電体１３１の主面上には開口領域１３５(図中、斜線領域）と非開口領域１３６が設けられている。開口領域１３５は、開口が設けられている領域である。

【0047】

図１１は、開口領域１３５の拡大図である。同図に示すように、開口領域１３５には、複数の開口１３７が設けられている。開口１３７は負極集電体１３１の表裏両面に連通する円形の貫通孔であり、開口領域１３５において規則的に配列している。

【0048】

図１２は、開口１３７の配列を示す模式図である。同図に示すように開口１３７は、中心点を結ぶ線Ａが６０°の角度で交差するように配列しているものとすることができる。開口領域１３５における開口率、即ち開口領域１３５の面積に占める開口１３７の面積比は１０％以上３５％以下が好適である。一例として、孔径Ｄ８０μｍ、ピッチＰ１５０μｍとすると開口率は２７．６％となる。

【0049】

図１３は、開口領域１３５と非開口領域１３６における開口１３７の配置を示す模式図である。同図に示すように、非開口領域１３６は開口１３７が設けられていない領域であり、非開口領域１３６の幅Ｗは、開口領域１３５周縁の開口１３７の中心点を結ぶ線Ａの間隔とすることができる。

【0050】

図１４は、非開口領域１３６の配置を示す模式図であり、図１５は図１４の拡大図である。これらの図に示すように非開口領域１３６は、第１非開口領域１３６ａ、第２非開口領域１３６ｂ及び第３非開口領域１３６ｃを含む。

【0051】

第１非開口領域１３６ａは、上記第１の辺Ｍ１に沿って一定の幅を有する帯状の領域である。図１５において第１非開口領域１３６ａの幅を幅Ｗ１として示す。

【0052】

また第３非開口領域１３６ｃは、上記第２の辺Ｍ２に沿って一定の幅を有する帯状の領域である。図１５において第３非開口領域１３６ｃの幅を幅Ｗ３として示す。

【0053】

第２非開口領域１３６ｂは、第１非開口領域１３６ａから第２の辺Ｍ２に向かって延伸し、一定の幅を有する帯状の領域である。第２非開口領域１３６ｂは、第１部分領域１３６ｄ及び第２部分領域１３６ｅを含む。

【0054】

以下、図１５に示すように、第1の辺Ｍ１に垂直な線を垂線Ｌｈとする。また、負極集電体１３１の長手方向（Ｘ方向）に沿った一方向を第１の方向Ｈ１とし、その反対側の方向を第２の方向Ｈ２とする。

【0055】

さらに、負極集電体１３１の短手方向（Ｚ方向）に沿って第１の辺Ｍ１から第２の辺Ｍ２に向かう方向を第３の方向Ｈ３とする。また、第1の方向Ｈ１と第３の方向Ｈ３の間の方向を第４の方向Ｈ４とし、第２の方向Ｈ２と第３の方向Ｈ３の間の方向を第５の方向Ｈ５とする。

【0056】

第１部分領域１３６ｄは、垂線Ｌｈから第４の方向Ｈ４に沿って延伸する。図１５において第１部分領域１３６ｄの中心線を線Ｌ４として示す。垂線Ｌｈと線Ｌ４のなす角θは０°以上４５°以下が好適である。第１部分領域１３６ｄの数は特に限定されず、２つ以上であればよい。

【0057】

第２部分領域１３６ｅは、垂線Ｌｈから第５の方向Ｈ５に沿って延伸する。図１５において第２部分領域１３６ｅの中心線を線Ｌ５として示す。垂線Ｌｈと線Ｌ５のなす角θ'は０°以上４５°以下が好適である。第２部分領域１３６ｅの数は特に限定されず、２つ以上であればよい。

【0058】

図１５に第１部分領域１３６ｄの幅を幅Ｗ２ａとし、第２部分領域１３６ｅの幅を幅Ｗ２ｂとする。孔径Ｄ８０μｍ、ピッチＰ１５０μｍである場合、幅Ｗ２ａ及び幅Ｗ２ｂは、０．１４ｍｍより大きく２ｍｍ以下が好適であり、上記第１非開口領域１３６ａの幅Ｗ１は幅Ｗ２ａ及び幅Ｗ２ｂより大きい幅が好適である。

【0059】

また、線Ｌ４の間隔、即ち第１部分領域１３６ｄのピッチをピッチＲ１とし、線Ｌ５の間隔、即ち第２部分領域１３６ｅのピッチをピッチＲ２とする。ピッチＲ１及びピッチＲ２は負極集電体１３１の短手方向（Ｚ方向）の幅Ｈより小さいものが好適である。

【0060】

[効果について]
リチウムイオンキャパシタ１００では、製造時にリチウムイオンのプレドープを行う必要がある。金属リチウムを負極１３０に電気的に接続し、電解液に浸漬させると、金属リチウムからリチウムイオンが溶出し、電解液中を移動して負極活物質層１３２にドープされる。

【0061】

負極集電体１３１に開口１３７を設けることにより、リチウムイオンが開口１３７を通過して拡散しやすくなり、蓄電素子１１０の全体に均等にドープされる。しかしながら、負極集電体１３１の全体に開口１３７を設けると、負極集電体１３１の抵抗が大きくなり、リチウムイオンキャパシタ１００の出力が低下する。特に負極集電体１３１の長手方向の長さが大きくなると負極集電体１３１の抵抗増加がより問題となる。

【0062】

これに対し、上記のように非開口領域１３６を設けることにより、電流が開口１３７が存在しない非開口領域１３６を流れ、負極集電体１３１での抵抗を低下させることができる。

【0063】

特に、負極リード１３３が設けられる第１の辺Ｍ１に沿って第１非開口領域１３６ａを設け、第１非開口領域１３６ａから第２の辺Ｍ２に向かって第２非開口領域１３６ｂを延伸させることにより、第１非開口領域１３６ａ及び第２非開口領域１３６ｂが導通経路となり、負極集電体１３１の各位置から負極リード１３３に向かって電流が流れやすくなる。

【0064】

また、第１非開口領域１３６ａの幅Ｗ１を、第２非開口領域１３６ｂの幅Ｗ２ａ及び幅Ｗ２ｂより大きくすることにより、第１非開口領域１３６ａでの抵抗がより小さくなり、第２非開口領域１３６ｂから第１非開口領域１３６ａに電流が流入しやすくなる。

【0065】

加えて、第２非開口領域１３６ｂのピッチＲ１及びピッチＲ２を負極集電体１３１の短手方向の幅Ｈより小さくすることにより、第２非開口領域１３６ｂを通過する導通経路が最短となり、より多くの電流を第２非開口領域１３６ｂを介して第１非開口領域１３６ａに流入させることが可能である。

【0066】

[その他の構成について]
負極集電体１３１における開口領域１３５及び非開口領域１３６の配置は上述のものに限られない。図１６乃至図１８は、開口領域１３５及び非開口領域１３６の他の配置を示す模式図である。

【0067】

図１６に示すように、非開口領域１３６は、第３非開口領域１３６ｃを有さず、第１非開口領域１３６ａ及び第２非開口領域１３６ｂのみを有するものであってもよい。

【0068】

また、図１７に示すように第２非開口領域１３６ｂは第１部分領域１３６ｄのみから構成され、第２部分領域１３６ｅを有しないものであってもよい。なお、この構成において、非開口領域１３６は第３非開口領域１３６ｃを有さないものであってもよい。

【0069】

さらに、図１８に示すように第２非開口領域１３６ｂは、負極集電体１３１の長手方向に垂直、即ち垂線Ｌｈとのなす角θが０°であってもよい。この構成においても、非開口領域１３６は第３非開口領域１３６ｃを有さないものであってもよい。

【0070】

上記説明では、負極集電体１３１における開口領域と非開口領域の配置について説明したが、正極集電体１４１においても負極集電体１３１と同様に開口領域と非開口領域を配置することも可能である。

【実施例】

【0071】

実施例として、上記実施形態において説明した構成を有し、種々の電極長(長手方向の長さ）とした正極及び負極を備えるリチウムイオンキャパシタを作成した。負極は開口率：２５％、孔径Ｄ（図１２参照）：０．１ｍｍ、幅Ｗ１及び幅Ｗ２（図１５参照）：２ｍｍ、幅Ｗ１ａ及び幅Ｗ２ａ（図１５参照）：１．５ｍｍ、角度θ及び角度θ'（図１５参照）：３０°とした。

【0072】

また、比較例として、種々の電極長とした正極と負極を備えるリチウムイオンキャパシタを作成した。負極は非開口領域（図１０参照）が設けられていない他は実施例に係る負極と同一の構成を有する。

【0073】

実施例及び比較例に係るリチウムイオンキャパシタについて、静電容量と直流抵抗の測定を行った。静電容量の測定は、静電容量の１０倍である２５Ｆ（＝２５０ｍＡ）の電流で充電し、３．８Ｖに到達したら３０分間３．８Ｖで保持した。その後、静電容量の１倍である２５Ｆ（＝２５ｍＡ）の電流で放電し、２．２Ｖに到達するまでの時間を測定した。静電容量は以下の（式１）により求めた。

【0074】

静電容量＝（放電電流：Ａ）＊（放電時間：ｓｅｃ）／（充電電圧：３．８Ｖ−放電終了電圧：２．２Ｖ） （式１）

【0075】

直流抵抗の測定は、静電容量の１０倍である２５Ｆ（＝２５０ｍＡ）の電流で充電し、３．８Ｖに到達したら３０分間３．８Ｖで保持した。その後、静電容量の１０倍である２５Ｆ（＝２５ｍＡ）の電流で充電し、２．２Ｖに到達するまでの時間を測定した。放電後５秒以降の放電曲線と近似する直線から、以下の（式２）に示すように放電直後の電圧降下を見積直流抵抗とした。

【0076】

直線から求められる放電直後の電圧：Ｖ、充電電圧Ｖ_０
直流抵抗＝（Ｖ−Ｖ_０）／（放電電流：Ａ） （式２）

【0077】

また、静電容量（Ｆ）と直流抵抗（Ω）の積である時定数（Ｆ・Ω）を算出した。図１９は、測定結果を示す表であり、図２０は測定結果を示すグラフである。これらの図に示すように、本実施形態の構成とすることにより、電極長が長くなっても、抵抗の上昇が抑制されていることがわかる。

【符号の説明】

【0078】

１００…電気化学デバイス
１１０…蓄電素子
１２０…容器
１２１…外装缶
１２２…正極端子
１３０…負極
１３１…負極集電体
１３２…負極活物質層
１３３…負極リード
１３５…開口領域
１３６…非開口領域
１３６ａ…第１非開口領域
１３６ｂ…第２非開口領域
１３６ｃ…第３非開口領域
１３６ｄ…第１部分領域
１３６ｅ…第２部分領域
１４０…正極
１４１…正極集電体
１４２…正極活物質層
１４３…正極リード
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】