JP2000285896A

JP2000285896A - 電池・キャパシタ用電極構造体及びその製造方法

Info

Publication number: JP2000285896A
Application number: JP11092486A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Kusama; 和幸草間; Tsuyoshi Yano; 剛志矢野; Nobuyuki Maruyama; 宜之丸山; Kazunari Mogi; 一成茂木; Hiroyuki Tanaka; 浩之田中; Tomoya Inuzuka; 友哉犬塚
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 1999-03-31
Publication date: 2000-10-13

Abstract

(57)【要約】【課題】各電極の端縁からはみ出たセパレータの端縁部
を介する各電極間のショートの発生を抑制する。【解決手段】各電極１０、２０の端縁１０ａ、２０ａ
よりも端縁部３０ａがはみ出るように各電極１０、２０
間に介装されたセパレータ３０の端縁部３０ａには、集
電体１１、２１表面から離脱した活物質が端縁部３０ａ
に保持されることを抑える保持抑制手段が講じられてい
る。すなわち、セパレータ３０の端縁部３０ａの気孔率
は、この端縁部３０ａの気孔中に絶縁性充填材３２を充
填することにより、各電極１０、２０間に挟持されたセ
パレータ３０の中央部３０ｂの気孔率よりも相対的に低
くされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電池・キャパシタ用
電極構造体及びその製造方法に関し、詳しくは一対の電
極間に介装されたセパレータを介して生じる各電極間の
ショートの防止対策について改良を施した電池・キャパ
シタ用電極構造体及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、ニッケル−カドミウム蓄電
池、ニッケル−水素蓄電池やリチウムイオン二次電池等
の蓄電池又は電気二重層キャパシタ（コンデンサ）は、
一対の電極と、各電極間に介装されたセパレータとから
基本セルとしての電極構造体が構成されている。

【０００３】ここに、電気二重層キャパシタは、マイク
ロコンピュータやＩＣメモリー等のバックアップ用電源
として、静電容量が比較的大きく、充放電サイクル特性
や急速充電性にも優れたものとして、近年注目されてい
る。これは、電極と電解液との界面で形成される電荷分
離層としての電気二重層に電荷を蓄積することを原理と
するもので、電解質イオンの液内移動とこの電解質イオ
ンの電極表面に対する吸脱着とを伴って充放電が行われ
る。

【０００４】このような蓄電池又は電気二重層キャパシ
タに用いられる電極は、基本的には、金属箔よりなる集
電体と、この集電体の表面に形成された活物質層とから
構成されている。例えば、キャパシタ用電極であれば、
アルミニウム箔等の集電体と、この集電体の表面に形成
され、分極性電極として機能する活物質層とから構成さ
れており、活物質として、一般的に数千ｍ²／ｇオーダ
ーの高比表面積材料たる活性炭が用いられている。な
お、集電体表面に対する活物質層の形成は、活物質と、
結着剤と、溶媒と、必要に応じて添加される黒鉛やカー
ボンブラック等の導電化材とを混合したペーストを集電
体表面に塗布し、その後乾燥させることにより行われ
る。

【０００５】そして、上記構成を有する一対の電極間に
セパレータを介装して上記電極構造体を構成し、上記活
物質層及びセパレータに電解液を含浸させて、電池又は
キャパシタとして使用に供せられる。ここに、電極構造
体におけるセパレータは、各電極間での電解質イオンの
移動を許容しつつ、各電極の活物質層同士の接触による
短絡（ショート）を防止する。このため、セパレータと
しては、イオン透過性があり、かつ、電気的絶縁性を有
する微多孔性のものが用いられる。そして、各電極間で
のショートをより確実に防止すべく、セパレータは、各
電極よりも一回り大きくされて各電極の端縁から端縁部
がはみ出た状態で、各電極間に介装される。なお、セパ
レータ自体の構造は全面が同一構造であるため、各電極
間に挟持されている中央部分と各電極の端縁からはみ出
た端縁部とでは構造が異なるところがない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電極よ
りも一回り大きく、かつ、全面が同一構造のセパレータ
を各電極間に介装させる上記従来の電極構造体では、以
下に示す理由により、各電極間でのショートを確実に防
止することができなかった。すなわち、上記従来の電極
構造体が電池又はキャパシタとして使用されると、振動
等の外部衝撃により電極周縁部の集電体表面から剥がれ
落ちた活性炭等の活物質が、電解液中を浮遊して、電極
の端縁からはみ出たセパレータの端縁部の気孔中に進入
して保持されてしまい、その結果セパレータの端縁部に
おける導電性が高くなってしまう。このため、導電性が
高くなったセパレータの端縁部を介して、各電極間のシ
ョートに至る可能性があった。

【０００７】本発明は上記実情に鑑みてなされたもので
あり、各電極の端縁からはみ出たセパレータの端縁部を
介する各電極間のショートの発生を抑制することのでき
る電池・キャパシタ用電極構造体を提供することを解決
すべき技術課題とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の電池・キャパシタ用電極構造体は、集電体及び該集
電体表面に形成された活物質層からそれぞれがなる一対
の電極と、端縁部が各該電極の端縁よりもはみ出るよう
に各該電極間に介装されたセパレータとからなり、上記
セパレータの端縁部には、上記集電体表面から離脱した
活物質が該端縁部に保持されることを抑える保持抑制手
段が講じられていることを特徴とするものである。

【０００９】好適な態様において、前記保持抑制手段
は、前記セパレータの端縁部の気孔率を各前記電極間に
挟持されたセパレータの中央部の気孔率よりも相対的に
低く設定せしめるという手段である。この場合、好適に
は、前記セパレータの端縁部の気孔中に絶縁性充填材を
充填したり、あるいは前記セパレータの端縁部に加圧又
は加熱の作用を及ぼして該端縁部の気孔を潰すことによ
り、該端縁部の気孔率を前記中央部の気孔率よりも相対
的に低くすることができる。

【００１０】好適な態様において、前記保持抑制手段
は、前記セパレータの端縁部の表面に、前記集電体表面
から離脱した活物質が該端縁部の気孔中に進入すること
を抑える進入抑制膜を形成せしめるという手段である。
上記課題を解決する本発明の電池・キャパシタ用電極構
造体の製造方法は、集電体及び該集電体表面に形成され
た活物質層からそれぞれがなる一対の電極間に、端縁部
が各該電極の端縁よりもはみ出るようにセパレータを介
装する第１工程と、少なくとも上記セパレータの端縁部
を熱可塑性樹脂膜で被覆する第２工程と、上記熱可塑性
樹脂膜を溶融温度以上に加熱して得られた溶融樹脂を上
記セパレータの端縁部の気孔中に含浸させる第３工程と
を順に実施することを特徴とするものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の電池・キャパシタ用電極
構造体では、セパレータの端縁部に、集電体表面から離
脱した活物質が該端縁部に保持されることを抑える保持
抑制手段が講じられている。このため、この電極構造体
を電池又はキャパシタとして使用した場合、振動等の外
部衝撃により電極周縁部の集電体表面から活物質が剥が
れ落ちて電解液中を浮遊したとしても、この活物質が電
極の端縁からはみ出たセパレータの端縁部の気孔中に進
入して保持されること、ひいてはセパレータの端縁部に
おける導電性が高くなることを抑えることができる。し
たがって、セパレータの端縁部を介する各電極間のショ
ートの発生を抑制することが可能となる。

【００１２】上記電極は、集電体と、この集電体表面に
形成された活物質層とから構成されている。上記集電体
としては、厚さ５〜１００μｍ程度の金属箔（アルミニ
ウム箔、ニッケル箔、銅箔等）を用いることができる。
集電体の形状は電池又は電気二重層キャパシタの形状に
応じて帯状や方形状等とすることができ、またその大き
さも容量等に応じて任意のものとすることができる。

【００１３】なお、集電体の表面には、集電体表面とこ
の集電体表面上に形成される活物質層との接合力等を高
めるべく、エッチング処理等により凹凸を形成すること
が望ましい。この凹凸の大きさは３μｍ程度以下とする
ことができる。上記活物質層は、例えば、活物質、結着
剤及び溶媒を混合してなるペーストを集電体表面に塗布
し、その後乾燥させることにより形成することができ
る。活物質、結着剤及び溶媒の種類としては、本発明に
係る電極構造体を適用する電池又はキャパシタの種類や
正・負の別等に応じて適宜選定可能である。例えば、本
発明に係る電極構造体をリチウムイオン二次電池に適用
する場合は、例えば、正極活物質としてＬｉＣｏＯ₂粉
末等を、負極活物質として炭素材料（ピッチコークス）
粉末等を、結着剤としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤ
Ｆ）を、溶媒としてＮ−メチルピロリドンを採用するこ
とができる。また、本発明に係る電極構造体を電気二重
層キャパシタに適用する場合は、例えば、正又は負極の
活物質として活性炭やカーボンブラック等を、結着剤と
してセルロース系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン
（ＰＴＦＥ）等の高分子を、溶媒として水やアルコール
等の有機系溶剤等を採用することができる。なお、上記
活物質層には、必要に応じて導電化材としてのカーボン
ブラックや黒鉛等を含ませることが可能である。また、
活物質として活性炭を採用した場合は、活性炭の粒径は
平均粒径で数μｍ〜数十μｍ程度とすることができる。

【００１４】また、上記活物質層の厚さは数１０００μ
ｍ程度とすることができる。上記セパレータの材質とし
ては、イオン透過性があり、かつ、電気的絶縁性を有す
る微多孔性のものであれば特に限定されず、本発明に係
る電極構造体を適用する電池又はキャパシタの種類や正
・負の別等に応じて適宜選定可能である。本発明に係る
電極構造体を例えばリチウムイオン二次電池に適用する
場合は、例えば、厚さ１０〜３００μｍ程度のポリプロ
ピレンやポリエチレンセルロース等よりなる樹脂製薄膜
を採用することができる。また、本発明に係る電極構造
体を電気二重層キャパシタに適用する場合は、例えば厚
さ１０〜３００μｍ程度の和紙を採用することができ
る。

【００１５】上記保持抑制手段として、好適には、前記
セパレータの端縁部の表面に、前記集電体表面から離脱
した活物質が該端縁部の気孔中に進入することを抑える
進入抑制膜を形成せしめる手段を挙げることができる。
かかる進入抑制膜を端縁部の表面に形成すれば、進入抑
制膜により活物質が端縁部の気孔中に進入することを抑
制しうる分だけ、端縁部に保持される活物質の量を低減
させることができる。こうして導電材料たる活物質の保
持量が低減すれば、セパレータの端縁部における導電性
が高くなることを抑えることができるので、セパレータ
の端縁部を介する各電極間のショートの発生を効果的に
抑制することが可能となる。

【００１６】上記進入抑制膜として、好適には、ブチル
ゴムのような電気絶縁性を有し、かつ、熱収縮性を有す
るフィルムを採用することができる。この場合、熱収縮
性フィルムでセパレータの端縁部を覆った後、このフィ
ルムを加熱収縮させることにより、進入抑制膜をセパレ
ータの端縁部の表面に形成することができる。また、セ
パレータの気孔中に進入しない程度に大きい粒径の絶縁
性粉末（ガラス粉末、セラミック粉末など）のスラリー
を塗布し、乾燥させることにより、絶縁性粉末よりなる
進入抑制膜をセパレータの端縁部の表面に形成すること
もできる。

【００１７】また、上記保持抑制手段として、好適に
は、各電極の端縁からはみ出たセパレータの端縁部にお
ける気孔率を、各電極間に挟持された中央部の気孔率よ
りも相対的に低く設定せしめる手段を挙げることができ
る。端縁部における気孔率を低くすれば、その低下分だ
け端縁部の気孔中に進入して保持される活物質の量を低
減させることができる。導電材料たる活物質の保持量が
低減すれば、セパレータの端縁部における導電性が高く
なることを抑えることができるので、セパレータの端縁
部を介する各電極間のショートの発生を効果的に抑制す
ることが可能となる。

【００１８】ここに、気孔率とは、任意断面及び任意表
面における、一定面積中に占める空隙部面積全体の割合
を百分率で示した値をいう。セパレータの中央部の気孔
率は、１５〜５０％程度とすることができる。セパレー
タの端縁部の気孔率は、該端縁部における活物質の保持
量をなるべく少なくする観点より、できるだけ低くする
ことが望ましく、具体的には１０％以下とすることが好
ましく、４％以下とすることが特に好ましい。最適に
は、セパレータの端縁部の気孔率を０％とすること、す
なわちセパレータの端縁部に空隙部が全く存在しないよ
うにすることである。

【００１９】セパレータの端縁部の気孔率を中央部の気
孔率よりも低くする手段としては、特に限定されない
が、好適には、セパレータの端縁部の気孔のみに絶縁性
充填材を充填する手段や、セパレータの端縁部のみを加
圧又は加熱することにより該端縁部の気孔に加圧又は加
熱の作用を及ぼして該気孔を潰す手段を採用することが
できる。

【００２０】上記端縁部の気孔に充填させる絶縁性充填
材としては、電気的絶縁性を有し、かつ、電解液に溶解
しないものであればよく、ポリプロピレンやポリエチレ
ン等の熱可塑性樹脂やガラス等を採用することができ
る。上記絶縁性充填材の充填方法として、具体的には、
溶融樹脂中にセパレータの端縁部のみを所定時間浸漬し
て、該端縁部の気孔中に溶融樹脂を充填した後、該溶融
樹脂を冷却、固化させたり、あるいはガラス粉末等の絶
縁性微粉末を該端縁部にまぶす等することによりガラス
粉末等を該端縁部の気孔中に充填させたりすることがで
きる。

【００２１】また、加圧の作用を及ぼして端縁部の気孔
を潰す場合は、セパレータの端縁部のみを一対の鉄板等
で両端面から挟持して圧縮加工し、該端縁部を高密化さ
せることができる。また、加熱の作用を及ぼして端縁部
の気孔を潰す場合は、上記鉄板等を予め加熱しておいた
り、あるいはセパレータの中央部を断熱材で覆いつつセ
パレータの端縁部のみをヒータ等で加熱したりして、該
端縁部のみを溶融又は半溶融状態として端縁部の気孔が
潰された状態で冷却、固化させることができる。なお、
加熱の作用を及ぼして端縁部の気孔を潰す手段は、セパ
レータとして樹脂製薄膜を用いた場合に採用することが
できる。

【００２２】さらに、絶縁性充填材としての樹脂をセパ
レータの端縁部の気孔中に充填させる方法として、以下
の方法を採用することができる。すなわち、セパレータ
の端縁部の気孔中に絶縁性充填材としての樹脂を充填す
ることにより、該端縁部の気孔率を各電極間に挟持され
たセパレータの中央部の気孔率よりも相対的に低く設定
した電池・キャパシタ用電極構造体の製造方法として、
集電体及び該集電体表面に形成された活物質層からそれ
ぞれがなる一対の電極間に、端縁部が各該電極の端縁よ
りもはみ出るようにセパレータを介装する第１工程と、
少なくとも上記セパレータの端縁部を熱可塑性樹脂膜で
被覆する第２工程と、上記熱可塑性樹脂膜を溶融温度以
上に加熱して得られた溶融樹脂を上記セパレータの端縁
部の気孔中に含浸させる第３工程とを順に実施する方法
を、好適に採用することができる。

【００２３】上記熱可塑性樹脂膜の形状としては、セパ
レータの端縁部のみを被覆しうるように帯状とすること
もできるが、好適にはセパレータの端縁部及び該セパレ
ータの中央部を挟持する各電極の全体、言い換えれば電
極構造体の全体を被覆しうるように袋状とすることが好
ましい。帯状の熱可塑性樹脂膜でセパレータの端縁部の
みを被覆した場合は、上記第３工程で、溶融樹脂をセパ
レータの端縁部の気孔中に容易に含浸させることができ
る。一方、袋状の熱可塑性樹脂膜で電極構造体の全体を
被覆した場合は、上記第３工程で、溶融樹脂をセパレー
タの端縁部の気孔中に容易に含浸させることができると
ともに、電極構造体の全体を該溶融樹脂で覆うことがで
きる。このため、その後に溶融樹脂を冷却、固化させる
ことにより、電極構造体の全体を樹脂で被覆、固定させ
ることができる。したがって、電池又はキャパシタとし
ての使用中などにおける電極やセパレータの位置ずれを
効果的に防止することが可能となり、また電極構造体内
における電解液の保液性を向上させることが可能とな
る。さらに、電極構造体と電槽との間における絶縁性も
確保することができる。

【００２４】なお、本発明に係る電極構造体は、ニッケ
ル−カドミウム蓄電池、ニッケル−水素蓄電池やリチウ
ムイオン二次電池等の蓄電池又は電気二重層キャパシタ
に用いることができる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明に係る電池・キャパシタ用電極
構造体の具体的な実施例について、図面を参照しつつ説
明する。（実施例１）図１及び図２に示す本実施例は、請求項
１、２又は３記載の電池・キャパシタ用電極構造体を具
現化したものであって、電気二重層キャパシタ用に供す
るものである。すなわち、本実施例では、保持抑制手段
として、セパレータの端縁部の気孔中に絶縁性充填材を
充填することにより、該端縁部の気孔率を、各電極間に
挟持されたセパレータの中央部の気孔率よりも相対的に
低く設定せしめるという手段を採用している。

【００２６】この電極構造体は、正電極１０と、負電極
２０と、正、負電極１０、２０間に介装されたセパレー
タ３０とから構成されている。上記正電極１０は、正極
集電体１１と、この正極集電体１１の一面に形成された
正極活物質層１２とからなる。また、上記負電極２０
は、負極集電体２１と、この負極集電体２１の一面に形
成された負極活物質層２２とからなる。なお、正極集電
体１１及び負極集電体２１には、電極取り出し用タブ１
１ａ及び２１ａが一体的に設けられている（図２参
照）。

【００２７】上記正極集電体１１及び負極集電体２１
は、ともに厚さ１５μｍの方形状（６７ｍｍ×８２ｍ
ｍ）の金属箔（アルミニウム箔）よりなる。また、上記
正極活物質層１２及び負極活物質層２２は、ともに同様
の構成を有し、活物質としての活性炭粒子と、結着剤と
してのメチルセルロースと、溶媒としての水と、導電化
材としてのグラファイト粒子とを混合してなるペースト
を、正極集電体１１及び負極集電体２１の互いに対向す
る面に塗布し、その後乾燥させて形成したものである。
なお、正極活物質層１２の厚さは１６０μｍ、負極活物
質層２２の厚さは８０μｍである。また、活性炭粒子の
平均粒径は６μｍ程度であり、グラファイト粒子の平均
粒径は０．０７μｍ程度である。また、上記ペースト全
体を１００ｗｔ％としたとき、このペースト中における
各成分の配合割合は以下のとおりである。

【００２８】活性炭：１３．６ｗｔ％メチルセルロース：１．７ｗｔ％水：８３ｗｔ％グラファイト：１．７ｗｔ％上記セパレータ３０は、厚さ５５μｍの方形状（７３ｍ
ｍ×８６ｍｍ）の和紙よりなる。このセパレータ３０
は、電解質イオンを透過させうる連続的な気孔３１を全
体で均一に有しており、その気孔率は４０％程度とされ
ている。また、セパレータ３０は、周縁の端縁部３０ａ
が正電極１０及び負電極２０の端縁１０ａ及び２０ａよ
りも所定長さはみ出た状態で、中央部３０ｂが正極活物
質層１２と負極活物質層２２との間で挟持されている。

【００２９】ここに、本実施例に係るセパレータ３０で
は、上記端縁部３０ａの気孔３１中に絶縁性充填材３２
がほぼ完全に充填されている。これにより、セパレータ
３０の端縁部３０ａにおける気孔率はほぼ０％とされて
いる。こうして、セパレータ３０ａの気孔率は、正極活
物質層１２と負極活物質層２２との間で挟持された中央
部３０ｂの気孔率（中央部３０ｂの気孔率は元のままの
４０％程度）よりも低く設定されている。

【００３０】上記絶縁性充填材３２は、熱可塑性樹脂た
るポリプロピレンよりなる。この絶縁性充填材３２の端
縁部３０ａへの充填は、セパレータ３０を正、負電極１
０、２０間に介装させた後に行った。すなわち、ポリプ
ロピレンを融点以上に加熱して溶融させ、この溶融樹脂
中に、正、負電極１０、２０間に介装させたセパレータ
３０の端縁部３０ａのみを所定時間浸漬して、端縁部３
０ａの気孔３１中に溶融樹脂を充填し、その後該溶融樹
脂を冷却、固化させた。なお、絶縁性充填材３２の充填
は、正、負電極１０、２０間に介装させる前のセパレー
タ３０に予め行っておいてもよい。

【００３１】こうして得られた本実施例に係る電極構造
体は、例えば、上記電極取り出し用タブ１１ａ及び２１
ａを取り出し電極に接続しつつ所定形状の電槽内に納め
るとともに、該電槽内に電解液（プロピレンカーボネー
ト等）を充填することにより、正極活物質層１２、負極
活物質層２２及びセパレータ３０に該電解液を含浸せし
めて、電気二重層キャパシタとして使用に供せられる。

【００３２】したがって、本実施例に係る電極構造体で
は、セパレータ３０の端縁部３０ａにおける気孔３１中
に絶縁性充填材３２が充填されることにより、該端縁部
３０ａの気孔率がほぼ０％とされている。このため、キ
ャパシタとしての使用中などに、振動等の外部衝撃によ
り正、負電極１０、２０周縁部の正、負極集電体１１、
１２表面から活物質としての活性炭粒子や導電化材とし
てのグラファイト粒子が剥がれ落ちて電解液中を浮遊し
たとしても、この活物質等が正、負電極１０、２０の端
縁１０ａ、２０ａからはみ出たセパレータ３０の端縁部
３０ａに保持されること、ひいてはセパレータ３０の端
縁部３０ａにおける導電性が高くなることを確実に抑え
ることができる。したがって、セパレータ３０の端縁部
３０ａを介する各電極１０、２０間のショートの発生を
確実に抑制することが可能となる。

【００３３】（実施例２）図３に示す本実施例は、請求
項１、２又は４記載の電池・キャパシタ用電極構造体を
具現化したものであって、電気二重層キャパシタ用に供
するものである。すなわち、本実施例では、保持抑制手
段として、セパレータの端縁部に加圧の作用を及ぼして
該端縁部の気孔を潰すことにより、該端縁部の気孔率
を、各電極間に挟持されたセパレータの中央部の気孔率
よりも相対的に低く設定せしめるという手段を採用して
いる。

【００３４】この電極構造体におけるセパレータ３０
は、正、負電極１０、２０の端縁１０ａ、２０ａからは
み出た端縁部が薄肉端縁部３０ｃとされている。この薄
肉端縁部３０ｃは、セパレータ３０の端縁部のみを一対
の鉄板等で両端面から挟持して圧縮加工することによ
り、薄肉・高密化されたものである。これにより、薄肉
端縁部３０ｃにおいては、気孔がほぼ完全に潰されて、
気孔率がほぼ０％とされている。なお、薄肉端縁部３０
ｃの厚さは２０μｍ程度である。

【００３５】その他の構成は、上記実施例１と同様であ
る。したがって、本実施例に係る電極構造体では、上記
実施例１と同様、セパレータ３０の薄肉端縁部３０ｃを
介する各電極１０、２０間のショートの発生を確実に抑
制することが可能となる。（実施例３）図４に示す本実施例は、請求項１又は５記
載の電池・キャパシタ用電極構造体を具現化したもので
あって、電気二重層キャパシタ用に供するものである。
すなわち、本実施例では、保持抑制手段として、セパレ
ータの端縁部の表面に、集電体表面から離脱した活物質
が該端縁部の気孔中に進入することを抑える進入抑制膜
を形成せしめるという手段を採用している。

【００３６】この電極構造体におけるセパレータ３０の
端縁部３０ａの表面には、電気絶縁性を有し、かつ、熱
収縮性を有するブチルゴムフィルムよりなる進入抑制膜
３３が全面に形成されている。この進入抑制膜３３は、
ブチルゴムフィルムでセパレータ３０の端縁部３０ａを
覆った後、加熱収縮させることにより形成した。なお、
進入抑制膜３３の膜厚は数百μｍである。

【００３７】この進入抑制膜３３によれば、活物質が透
過すること、ひいては活物質が端縁部３０ａの気孔中に
進入して保持されることを完全に阻止することができ
る。したがって、本実施例に係る電極構造体では、上記
実施例１と同様、セパレータ３０の端縁部３０ａを介す
る各電極１０、２０間のショートの発生を確実に抑制す
ることが可能となる。

【００３８】なお、上記実施例１〜３においては、正、
負電極１０、２０間にセパレータ３０を介装せしめた電
極構造体の一つについて、すなわちキャパシタとしての
一つの基本セルについて説明したが、かかる基本セルを
複数組み合わせた複数セルよりなるキャパシタとするこ
とも勿論可能である。この場合は、正極集電体１１（負
極集電体２１）の両面に正極活物質層１２（負極活物質
層２２）を形成し、正極活物質層１２と負極活物質層２
２との間にそれぞれセパレータ３０が介装される。

【００３９】（実施例４）図５及び図６に示す本実施例
は、請求項１、２、３又は６記載に係る電池・キャパシ
タ用電極構造体を具現化したものであって、電気二重層
キャパシタ用に供するものである。すなわち、本実施例
では、保持抑制手段として、セパレータの端縁部の気孔
中に絶縁性充填材を充填することにより、該端縁部の気
孔率を、各電極間に挟持されたセパレータの中央部の気
孔率よりも相対的に低く設定せしめるという手段を採用
するとともに、この絶縁性充填材として少なくともセパ
レータの端縁部を被覆する熱可塑性樹脂膜を利用してい
る。

【００４０】上記実施例１と同様の正極集電体１１及び
負極集電体２１を準備した。そして、正極集電体１１の
両面に上記実施例１と同様の正極活物質層１２を形成し
て正電極１０とするとともに、負極集電体２１の両面に
上記実施例１と同様の負極活物質層２２を形成して負電
極２０とした。一方、端縁部３０ａに絶縁性充填材を充
填しておかないこと以外は、上記実施例１と同様のセパ
レータ３０を準備した。

【００４１】そして、上記正電極１０と上記負電極２０
とを上記セパレータ３０を介して交互に複数枚積層して
積層体４０を得た。なお、セパレータ３０は、周縁の端
縁部３０ａが各正、負電極１０、２０の端縁よりも所定
長さはみ出た状態で、中央部が正極活物質層１２と負極
活物質層２２との間で挟持されている。また、積層体４
０の積層方向の両端にはセパレータ３０が配設されてい
る。

【００４２】得られた積層体４０を袋状の熱可塑性樹脂
膜たるポリプロピレン袋５の中に入れて、積層体４０の
全体をポリプロピレン袋５で被覆した。その後、開口を
加熱溶着部５ａで封止するとともにポリプロピレン袋５
内を真空引きした。なお、この真空引きは、セパレータ
３０を圧縮するとともにセパレータ３０と正極、負極活
物質層１２、２２との間の隙間を無くして、積層体４０
全体の厚みを減らすことにより、後述する電槽内への組
み付け性を向上させるために行うものである。また、ポ
リプロピレン袋５の厚さは数十μｍである。加えて、後
述する樹脂膜５’の膜厚を厚くすべく、ポリプロピレン
袋５は複数枚重ねて用いてもよい。

【００４３】そして、積層体４０をポリプロピレン袋５
とともに金属又は樹脂筐体よりなる電槽６内に収容し、
加熱溶着部５ａによる封止を外してポリプロピレン袋５
内を開放した後、正、負の取り出し電極及び注入口付き
の蓋部材（図示せず）で電槽６を閉蓋するとともに、
正、負の電極取り出し用タブ１１ａ、２１ａをそれぞれ
正、負の取り出し電極に溶接した。なお、真空引きされ
たポリプロピレン袋５内を開放するのは、電解液の含浸
のためである。また、正、負電極１０、２０間にセパレ
ータ３０を介装せしめた各基本セル同士の電気的な接続
は並列接続とした。

【００４４】その後、電槽６を電気炉内に入れて、ポリ
プロピレンの融点以上、具体的には１５０℃に加熱して
ポリプロピレン袋５を溶融させた。これにより、積層体
４０の両端にある両セパレータ３０、３０の全体及び
正、負電極１０’、２０’間に配設された各セパレータ
３０の端縁部３０ａの気孔中に溶融樹脂を含浸させると
ともに、積層体４０の底面及び４つの側面とこれらの各
面に対向する電槽６内面との間、及び積層体４０の上面
並びに各セパレータ３０の端縁部３０ａ同士の間に該溶
融樹脂を配設した。そして、該溶融樹脂を冷却、固化さ
せた。これにより、両端にある両セパレータ３０、３０
の全体及び正、負電極１０’、２０’間に配設された各
セパレータ３０の端縁部３０ａの気孔中に絶縁性充填材
たるポリプロピレンを充填するとともに、積層体４０の
底面及び４つの側面とこれらの各面に対向する電槽６内
面との間、及び積層体４０の上面並びに各セパレータ３
０の端縁部３０ａ同士の間にポリプロピレンよりなる樹
脂膜５’を形成した。

【００４５】最後に、蓋部材の注入口から大気圧で電解
液を注入した後、この注入口を封止して、積層型の電気
二重層キャパシタを完成した。なお、電解液を注入する
前に、上記注入口から針状部材（図示せず）を挿入して
積層体４０の上面に形成された樹脂膜５’に貫孔（貫
孔）を設けることにより、この貫孔を介して積層体４０
の内部に電解液が容易に進入可能となるようにしておい
た。

【００４６】したがって、本実施例によれば、溶融樹脂
をセパレータ３０の端縁部３０ａの気孔中に容易に含浸
させることができる。また、セパレータ３０の端縁部３
０ａ中に仮に気孔が存在していたとしても、各セパレー
タ３０の端縁部３０ａ同士の間に配設された樹脂膜５’
は、正、負極集電体１１、２１表面から離脱した活物質
が該端縁部３０ａの気孔中に進入することを抑える進入
抑制膜として機能しうることから、活物質が該気孔中に
進入することを確実に阻止することができる。よって、
上記実施例１及び実施例３と同様、セパレータ３０の端
縁部３０ａを介する各電極１０、２０間のショートの発
生を確実に抑制することが可能となる。

【００４７】また、積層体４０の全体を樹脂膜５’で被
覆、固定させることができるので、キャパシタとしての
使用中などにおける正、負電極１０、２０やセパレータ
３０の位置ずれを効果的に防止することが可能となり、
また積層体４０内における電解液の保液性を向上させる
ことが可能となる。さらに、剛性面で有利な金属製の電
槽６とした場合であっても、積層体４０と電槽６との間
における絶縁性を樹脂膜７’により確保することができ
る。

【００４８】加えて、並列的に接続された各基本セルが
樹脂膜５’により独立したものとされ、各基本セル同士
で電解液の行き来がないため、相互に悪影響を及ぼすこ
とがない。なお、上記実施例４においては、各基本セル
同士の電気的な接続を直列接続とすることも可能であ
り、この場合は並列接続とする場合の比較して、キャパ
シタ内に蓄える電気エネルギーを増加させるのに有利と
なる。

【００４９】また、上記実施例１〜４においては、方形
状の電極を積層する積層型のキャパシタについて説明し
たが、帯状の電極を捲回する捲回型のキャパシタや、積
層又は捲回型の電池であっても本発明を適用しうること
は勿論である。

【００５０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係る電池
・キャパシタ用電極構造体によれば、各電極の端縁から
はみ出たセパレータの端縁部を介する各電極間のショー
トの発生を抑制することが可能となる。したがって、か
かるショートに起因する発熱等により、電極や電解液が
劣化したり、異常ガスが発生したりすること等を効果的
に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１に係る電極構造体の構成を模式的に
示す部分断面図である。

【図２】実施例１に係る電極構造体の斜視図である。

【図３】実施例２に係る電極構造体の構成を模式的に
示す部分断面図である。

【図４】実施例３に係る電極構造体の構成を模式的に
示す部分断面図である。

【図５】実施例４に係るキャパシタを製造する様子を
模式的に示す斜視図である。

【図６】実施例４に係るキャパシタの構成を模式的に
示す部分断面図である。

【符号の説明】

１０…正電極１１…正極集電体１２
…正極活物質層２０…負電極２１…負極集電体２２
…負極活物質層３０…セパレータ３０ａ…端縁部３０ｂ…中央部３０
ｃ…薄肉端縁部３１…気孔３２…絶縁性充填材３３
…進入抑制膜５…ポリプロピレン袋（熱可塑性樹脂膜）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者丸山宜之愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者茂木一成愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者田中浩之愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者犬塚友哉愛知県刈谷市豊田町１丁目１番地豊田紡織株式会社内Ｆターム(参考） 5H021 AA06 BB01 BB02 BB12 CC05 EE02 EE11 EE28 EE30 HH02 HH10 5H028 AA01 AA05 BB03 BB04 BB05 CC01 FF05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】集電体及び該集電体表面に形成された活
物質層からそれぞれがなる一対の電極と、端縁部が各該
電極の端縁よりもはみ出るように各該電極間に介装され
たセパレータとからなり、上記セパレータの端縁部には、上記集電体表面から離脱
した活物質が該端縁部に保持されることを抑える保持抑
制手段が講じられていることを特徴とする電池・キャパ
シタ用電極構造体。
【請求項２】前記保持抑制手段は、前記セパレータの
端縁部の気孔率を各前記電極間に挟持されたセパレータ
の中央部の気孔率よりも相対的に低く設定せしめるとい
う手段であることを特徴とする請求項１記載の電池・キ
ャパシタ用電極構造体。
【請求項３】前記セパレータの端縁部の気孔中に絶縁
性充填材を充填することにより、該端縁部の気孔率が前
記中央部の気孔率よりも相対的に低くされていることを
特徴とする請求項２記載の電池・キャパシタ用電極構造
体。
【請求項４】前記セパレータの端縁部に加圧又は加熱
の作用を及ぼして該端縁部の気孔を潰すことにより、該
端縁部の気孔率が前記中央部の気孔率よりも相対的に低
くされていることを特徴とする請求項２記載の電池・キ
ャパシタ用電極構造体。
【請求項５】前記保持抑制手段は、前記セパレータの
端縁部の表面に、前記集電体表面から離脱した活物質が
該端縁部の気孔中に進入することを抑える進入抑制膜を
形成せしめるという手段であることを特徴とする請求項
１記載の電池・キャパシタ用電極構造体。
【請求項６】集電体及び該集電体表面に形成された活
物質層からそれぞれがなる一対の電極間に、端縁部が各
該電極の端縁よりもはみ出るようにセパレータを介装す
る第１工程と、少なくとも上記セパレータの端縁部を熱可塑性樹脂膜で
被覆する第２工程と、上記熱可塑性樹脂膜を溶融温度以上に加熱して得られた
溶融樹脂を上記セパレータの端縁部の気孔中に含浸させ
る第３工程とを順に実施することを特徴とする電池・キ
ャパシタ用電極構造体の製造方法。