JPH10163075A - 電気化学装置及び電極 - Google Patents

電気化学装置及び電極

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JPH10163075A
JPH10163075A JP8324261A JP32426196A JPH10163075A JP H10163075 A JPH10163075 A JP H10163075A JP 8324261 A JP8324261 A JP 8324261A JP 32426196 A JP32426196 A JP 32426196A JP H10163075 A JPH10163075 A JP H10163075A
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JP
Japan
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ion
electrodes
electrically insulating
absorbing
electrochemical device
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JP8324261A
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English (en)
Inventor
Hisashi Tsukamoto
寿 塚本
Masaki Kitamura
雅紀 北村
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Japan Storage Battery Co Ltd
Original Assignee
Japan Storage Battery Co Ltd
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Publication date
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    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 材料点数を少なくしてコストを低減し、セパ
レータの介装作業を不要とし得る電気化学装置、及び該
電機化学装置に使用する電極を提供する。 【解決手段】 電極1,2の一面(図1では電極1,2
の左面)のイオン吸放層5,6上には、25〜50μm
の厚さの電気絶縁性イオン伝導性層7,7がそれぞれ設
けてある。電気絶縁性イオン伝導性層7には、ポリプロ
ピレン(PP)及びポリエチレン(PE)等の合成樹脂
膜、又は酸化マグネシウムといったセラミックスの微粉
を例えばPVdFをバインダとして塗布・成膜した固体
膜に、湿式法若しくは乾式法によって、又は機械的に複
数の細孔を開設した多孔性固体膜、又は、高いイオン伝
導性を有する一方、電子伝導性は有さない固体電解質を
用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンデンサと電池
との中間的な装置であって、イオンの吸蔵によって電荷
を保持する電気化学装置、及び該電気化学装置に用いる
電極に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は、微弱電流を長時間放出する(又
は、所定の電圧を長時間印加する)コンデンサとそれよ
り大きい電流をそれより短時間放出する電池との中間的
な装置である、従来の電気化学装置の要部構成を示す模
式図であり、厚さ方向を拡大してある。電極11,12は、
厚さが略20μmであり帯状のアルミニウム箔又は銅箔
等からなるグリッド13,14を対向するように配してあ
り、両グリッド13,14にはリード18,19がそれぞれ接続
してある。また、両グリッド13,14の両面には、カーボ
ンとバインダであるポリフッ化ビニリデン(PVdF)
との混合物を30〜200μmの厚さに塗布してなり、
イオンを吸蔵・放出するイオン吸放層15,15,16,16が
形成してある。両電極11,12の一方(図2では電極11)
の両面には、25〜50μmの厚さの帯状の紙又は不織
布等,電気絶縁性のセパレータ17,17が配してある。
【0003】この電極11,12及びセパレータ17,17を渦
巻き状に捲回し、有底円筒状のケースに挿入し、該ケー
ス内に、例えばトリメチルアルキルアンモニウム四フッ
化ホウ素,プロピレンカーボネート(PC)又はエチレ
ンカーボネート(EC)等の電解液を注入して電解液を
セパレータに含浸させ、ケースを蓋で封止する。
【0004】このような電気化学装置にあっては、電極
11,12に適宜の電圧を印加した場合、セパレータ17,17
に含浸させた電解質中のアニオン及びカチオンが、対応
する電極11,12に分極し両電極11,12のイオン吸放層1
5,15,16,16に吸蔵される。これによって、電気化学
装置に電荷が蓄積されると共に、両電極11,12間に電位
差が形成される。そして、電気化学装置は、イオン吸放
層15,15,16,16に吸蔵したアニオン及びカチオンを放
出することによって、蓄積した電荷をグリッド13,14を
介してリード18,19から外部へ放出する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電気化学装置にあっては、対向する電極間の短絡を防止
すべく両電極の間にセパレータを介装しなければならな
いため、材料点数が多く、その分だけコストが高いとい
う問題があった。また、セパレータ介装のための手間を
要し、セパレータ介装に不具合が生じた場合、内部短絡
が生じる虞があった。
【0006】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、その目的とするところはグリッドに設けたイ
オン吸放層に電気絶縁性イオン伝導性層を形成すること
によって、材料点数を少なくしてコストを低減し、セパ
レータの介装作業を不要とし得る電気化学装置、及び該
電気化学装置に使用する電極を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】第1発明に係る電気化学
装置は、板状のグリッドの一面又は両面にイオンを吸蔵
・放出するイオン吸放層を設けてなる複数の電極を、イ
オン吸放層が対向するように配置し、各電極の間に電解
質を介在させ、電解質への電圧の印加によって分極した
イオンを対応する電極のイオン吸放層に吸蔵させること
によって電荷を保持する電気化学装置において、前記グ
リッドの一面に設けたイオン吸放層、又は前記グリッド
の両面に設けたイオン吸放層の一方若しくは両方に電気
絶縁性イオン伝導性層が形成してあることを特徴とす
る。
【0008】第2発明に係る電気化学装置は、第1発明
において、前記電気絶縁性イオン伝導性層は電気絶縁性
の固体膜に複数の孔を開設してなることを特徴とする。
【0009】第3発明に係る電気化学装置は、第1発明
において、前記電気絶縁性イオン伝導性層は固体電解質
を用いて形成してあることを特徴とする。
【0010】第4発明に係る電極は、第1乃至第3発明
の何れかに記載の電気化学装置に備えられることを特徴
とする。
【0011】第1及び第4発明にあっては、板状のグリ
ッドの一面又は両面にイオンを吸蔵・放出するイオン吸
放層を設けてなる複数の電極を、イオン吸放層が対向す
るように配置し、各電極の間に電解質を介在させ、電解
質への電圧の印加によって分極したイオンを対応する電
極のイオン吸放層に吸蔵することによって電荷を保持す
るが、このグリッドの一面に設けたイオン吸放層、又は
グリッドの両面に設けたイオン吸放層の一方若しくは両
方に電気絶縁性イオン伝導性層が形成してある。この電
気絶縁性イオン伝導性層によって、電圧を印加した場合
に対応する電極へのイオンの移動を妨げることなく、対
向する電極の間を絶縁する。
【0012】これによって、電極間にセパレータを介装
させることなく、対向して配置した2つの電極を捲回
し、また複数の電極を積層させることができる。従っ
て、セパレータの介装作業が不要であり、セパレータの
介装作業の不具合による絶縁不良が生じない。また、セ
パレータが不要であるため、材料点数が少ない。更に、
電気絶縁性イオン伝導性層の形成は、イオン吸放層上に
電気絶縁性イオン伝導性の材料を例えば塗布することに
よって容易に行うことができるため、それに要するコス
トは少ない一方、セパレータの製造・管理・輸送等に要
する費用が不要であるため、製造コストを低減すること
ができる。また、電極のグリッドの両面に設けたイオン
吸放層の両方に電気絶縁性イオン伝導性層を形成した場
合、それに対向する電極には、イオン吸放層のみを設け
たものを用いることができ、更にコストを低減すること
ができる。
【0013】第2及び第4発明にあっては、例えば、ポ
リプロピレン又はポリエチレン等,電気絶縁性の固体膜
に、湿式法又は乾式法によって複数の孔を開設して電気
絶縁性イオン伝導性層を形成する。このような電気絶縁
性イオン伝導性層では、前記固体膜によって対向する電
極の間を絶縁すると共に、固体膜に開設した複数の孔を
イオンが透過する。
【0014】第3及び第4発明にあっては、高いイオン
伝導性を有する一方、電子伝導性はほとんど有さない固
体電解質によって電気絶縁性イオン伝導性層を形成す
る。これによって、イオンの分極を妨げることなく、ま
た、セパレータを介装することなく対向する電極の間を
絶縁する。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて具体的に説明する。図1は本発明に係る電気
化学装置の構成を示す分解斜視図である。また、図2
は、図1に示した電気化学装置の要部構成を示す模式図
であり、厚さ方向を強調してある。電気化学装置の電極
1,2は、厚さが略20μmのアルミニウム箔又は銅箔
等からなるグリッド3,4を備えている。両グリッド
3,4は互いに対向するように配してあり、グリッド
3,4にはリード8,9がそれぞれ接続してある。ま
た、両グリッド3,4の両面には、カーボンとバインダ
であるPVdFとの混合物を30〜200μmの厚さに
塗布してなり、イオンを吸蔵・放出するイオン吸放層
5,5,6,6が形成してある。両電極1,2の一面
(図1では電極1,2の左面)のイオン吸放層5,6上
には、25〜50μmの厚さの電気絶縁性イオン伝導性
層7,7がそれぞれ設けてある。
【0016】電気絶縁性イオン伝導性層7としては、ポ
リプロピレン(PP)及びポリエチレン(PE)等の合
成樹脂膜、又は酸化マグネシウムといったセラミックス
の微粉を例えばPVdFをバインダとして塗布・成膜し
た固体膜に、湿式法若しくは乾式法によって、又は機械
的に複数の細孔を、空孔率が略60〜90%になるよう
に開設した多孔性固体膜を用いることができる。また、
多孔性固体膜に代えて、ポリエチレンオキサイド誘導体
を含むポリマ及びイオン解離基を含むポリマ等の有機固
体電解質、又はLiSrO3 ,LiBaO3 等の無機固
体電解質というように、高いイオン伝導性を有する一
方、電子伝導性は有さない固体電解質を用いることもで
きる。無機固体電解質を用いる場合、イオン吸放層上に
スラリを塗布・乾燥した後、焼成することによってイオ
ン吸放層に電気絶縁性イオン伝導性層を形成する。ま
た、固体電解質に複数の細孔を開設し、イオン伝導性を
向上させてもよい。
【0017】この電極1,2を渦巻き状に捲回し、それ
を有底円筒形のケース20に挿入する。そして、電気絶縁
性イオン伝導性層7,7として多孔性固体膜を用いた場
合、ケース内に、例えばテトラエチルアンモニウム四フ
ッ化ホウ素塩を含むPC又はEC等の電解液を注入して
電解液を電気絶縁性イオン伝導性層7,7に含浸させ、
一方、電気絶縁性イオン伝導性層7,7として有機固体
電解質を用いた場合は電解液を注入することなく、ケー
ス20の開口を正極端子23が設けてある蓋22で封止する。
【0018】なお、電気絶縁性イオン伝導性層として無
機固体電解質を用いた場合、無機固体電解質はフレキシ
ブルでないため、電極を捲回することができず、そのた
め複数の板状の電極を積層させる。この場合、奇数番目
の各電極を集電体でそれぞれ接続し、偶数番目の各電極
を他の集電体でそれぞれ接続する。そして、両集電体に
それぞれリードを接続する。
【0019】このように、セパレータを介装する作業が
不要であるため、作業効率が高い。また、電気化学装置
の材料点数が少ないため、コストが低く、材料管理が容
易である。
【0020】このような電気化学装置にあっては、リー
ド8,9から電極1,2に適宜の電圧を印加した場合、
電気絶縁性イオン伝導性層7,7中のアニオン及びカチ
オンが、対応する電極1,2のイオン吸放層5,5,
6,6に吸蔵される。これによって、両電極1,2間に
電位差が形成され、電気化学装置に電荷が蓄積される。
そして、電気化学装置は、イオン吸放層5,5,6,6
に吸蔵したアニオン及びカチオンを放出することによっ
て、蓄積した電荷をグリッド3,4を介してリード8,
9から外部へ放出する。
【0021】なお、図1に示した電極1,2には、両電
極1,2の一面のイオン吸放層5,6上に電気絶縁性イ
オン伝導性層7,7が設けてあるが、本発明はこれに限
らず、電極の両面のイオン吸放層上に電気絶縁性イオン
伝導性層をそれぞれ設けてもよい。この場合、両面に電
気絶縁性イオン伝導性層が設けてある電極に対向して配
置する電極には、イオン吸放層のみが設けてあるものを
用いることができ、コストを低減することができる。
【0022】
【発明の効果】以上詳述した如く、第1,第2及び第4
発明にあっては、対向する電極の間にセパレータを介装
させることなく、対向して配置した2つの電極を捲回
し、また複数の電極を積層させることができる。従っ
て、電気化学装置の組み立てが容易になり組み立て効率
が向上する。また、材料点数が少ないためコストを低減
することができる。一方、電極のグリッドの両面に設け
たイオン吸放層の両方に電気絶縁性イオン伝導性層を形
成した場合、それに対向する電極には、イオン吸放層の
みを設けたものを用いることができ、更にコストを低減
することができる。
【0023】第3及び第4発明にあっては、固体電解質
によって電気絶縁性イオン伝導性層を形成するため、電
解液が不要になり、組み立て効率が向上する等、本発明
は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電気化学装置の構成を示す分解斜
視図である。
【図2】図1に示した電気化学装置の要部構成を示す模
式図である。
【図3】従来の電気化学装置の要部構成を示す模式図で
ある。
【符号の説明】
1 電極 2 電極 3 グリッド 4 グリッド 5 イオン吸放層 6 イオン吸放層 7 電気絶縁性イオン伝導性層 8 リード 9 リード

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 板状のグリッドの一面又は両面にイオン
    を吸蔵・放出するイオン吸放層を設けてなる複数の電極
    を、イオン吸放層が対向するように配置し、各電極の間
    に電解質を介在させ、電解質への電圧の印加によって分
    極したイオンを対応する電極のイオン吸放層に吸蔵させ
    ることによって電荷を保持する電気化学装置において、 前記グリッドの一面に設けたイオン吸放層、又は前記グ
    リッドの両面に設けたイオン吸放層の一方若しくは両方
    に電気絶縁性イオン伝導性層が形成してあることを特徴
    とする電気化学装置。
  2. 【請求項2】 前記電気絶縁性イオン伝導性層は電気絶
    縁性の固体膜に複数の孔を開設してなる請求項1記載の
    電気化学装置。
  3. 【請求項3】 前記電気絶縁性イオン伝導性層は固体電
    解質を用いて形成してある請求項1記載の電気化学装
    置。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至3の何れかに記載の電気化
    学装置に備えられる電極。
JP8324261A 1996-12-04 1996-12-04 電気化学装置及び電極 Pending JPH10163075A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100749650B1 (ko) 2005-12-29 2007-08-14 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차전지
US7709141B2 (en) 2005-12-29 2010-05-04 Samsung Sdi Co., Ltd. Lithium ion secondary battery
KR100973315B1 (ko) 2008-04-24 2010-07-30 삼성에스디아이 주식회사 전극조립체 및 이를 구비하는 이차전지

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