專利名稱:電化學(xué)器件及其制造方法以及電化學(xué)器件制造用附具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電化學(xué)器件及其制造方法，特別是涉及具有在表面上形成有極化電極層的集電體與隔離物交互疊層結(jié)構(gòu)的電化學(xué)器件及其制造方法。此外，本發(fā)明還涉及電化學(xué)器件制造用附具，特別涉及用來一邊定位集電體與隔離物一邊交互疊層的電化學(xué)器件制造用附具。
背景技術(shù)：
近年來，作為小型·輕量且能夠得到較大容量的電池，電氣雙層電容器等電化學(xué)器件引起注意。電氣雙層電容器因為不像通常的二次電池那樣利用化學(xué)反應(yīng)，而是電荷直接蓄積于電極類型的電池，所以，具有能夠極其高速的充電放電這樣的特征。發(fā)揮這種特征，例如，作為便攜式機器(小型電子機器)等的備用電源、面向電動汽車或者混合型車的輔助電源等的利用正受到期待，因此進行旨在提高其性能的種種的研究。
電氣雙層電容器的基本結(jié)構(gòu)，是極化電極層所形成的多個集電體，與分離鄰接的極化電極層的多個隔離物交互地疊層的結(jié)構(gòu)，在該集成體內(nèi)填充電解質(zhì)溶液。因為在疊層集電體與隔離物時，如果發(fā)生疊層位置錯位，則完成的集成體成為變形的形狀，根據(jù)情況產(chǎn)生正極與負極短路等問題，所以有必要正確地進行疊層位置的控制。
但是，圖像識別的定位中不僅控制變得復(fù)雜，而且存在著作業(yè)效率降低這樣的問題。與此相對照，在日本特開2001-93508號公報中，描述有在正極板和負極板上設(shè)置定位用的通孔，一邊將這些通孔套在定位用銷子上一邊疊層借此控制疊層位置的方法。
本發(fā)明者們就日本特開2001-93508號公報中所述的方法研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在該方法中，因為不僅有必要在正極板或者負極板上預(yù)先形成袋狀的隔離物，而且有必要正確地控制袋狀的隔離物的形成位置，因此存在著生產(chǎn)效率低這樣的問題。
而且，在作為極化電極層的材料使用碳質(zhì)材料等的電氣雙層電容器中，具有隨著充電極化電極層在厚度方向上膨脹大約10％左右這樣的性質(zhì)。如果發(fā)生這種膨脹，則不僅殼體上因變形而受到應(yīng)力，而且發(fā)生電氣雙層電容器的內(nèi)部電阻增大這樣的問題。因此，有必要在成為電容器主體的集成體的疊層方向上設(shè)置一對集成固定板，以此壓制膨脹。但是，本發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)，在日本特開2001-93508號公報中所述的方法中在疊層正極板和負極板后，壓制中央部分的膨脹是困難的。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是為了解決這種課題而作成，其目的在于提供一種在表面上形成極化電極層的集電體與隔離物被正確地定位，并且能夠抑制極化電極層的膨脹的電化學(xué)器件及其制造方法。
此外，本發(fā)明的另一個目的在于提供一種一邊正確地定位在表面上形成極化電極層的集電體與隔離物一邊交互地疊層，并且能夠抑制極化電極層的膨脹的電化學(xué)器件制造用附具。
根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)器件，其特征在于，包括在表面上形成有極化電極層的多個集電體，與分離鄰接的所述極化電極層的多個隔離物交互地配置的集成體，配置于所述集成體的疊層方向的兩側(cè)的一對集成固定板，以及貫通所述集成體和所述集成固定板而設(shè)置的多個固定銷，其中，所述隔離物和所述集電體分別具有所述固定銷所插入的第一和第二通孔，所述第二通孔直徑大于所述第一通孔。
這樣一來，在根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)器件中，因為定位隔離物的固定銷貫通隔離物與集電體的兩方，所以使得利用固定銷有效地抑制極化電極層的膨脹成為可能。而且，因為設(shè)置在集電體上的第二通孔的直徑大于設(shè)置在隔離物上的第一通孔，所以防止因固定銷的插入而產(chǎn)生的電極間的短路也成為可能。
在本發(fā)明中，優(yōu)選固定銷由絕緣材料構(gòu)成。這樣一來，防止因固定銷引起的電極的短路成為可能。
在本發(fā)明中，優(yōu)選隔離物在第一通孔的內(nèi)壁部分與固定銷接觸。這樣一來，隔離物就由固定銷正確地定位。在該情況下，優(yōu)選第二通孔的內(nèi)壁部分與固定銷在全周上幾乎等間隔地離開。這樣一來，更有效地防止因固定銷的插入而產(chǎn)生的電極間的短路成為可能。
根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)器件的制造方法，其特征在于，包括通過分別將對應(yīng)的固定銷插入設(shè)置在隔離物上的多個第一通孔，對所述固定銷定位放置所述隔離物的第一工序，分別將對應(yīng)的所述固定銷插入設(shè)置在所述集電體上的多個第二通孔，并且分別將對應(yīng)的定位銷插入設(shè)置在所述集電體上的多個第三通孔，以此對所述定位銷定位放置于在表面上形成有極化電極層的集電體的第二工序，以及通過交互地重復(fù)所述第一工序與所述第二工序形成集成體后，在所述固定銷的端部上形成頭部，以此壓縮固定所述集成體的第三工序。
如果使用本發(fā)明，則因為由固定銷定位隔離物，由定位銷定位集電體，所以使得正確地控制隔離物和集電體兩方的疊層位置成為可能。
在該情況下也是，優(yōu)選第二通孔的直徑大于第一通孔。這樣一來，防止因固定銷的插入產(chǎn)生的電極間的短路也成為可能。
在本發(fā)明中，優(yōu)選第三通孔在沒有在表面上形成極化電極層的引出部上形成。這樣一來，定位銷與隔離物不干涉。在該情況下，優(yōu)選還包括從第三通孔拔去定位銷后，將集電條連接于引出部的第四工序。
根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)器件制造用附具，其特征在于，包括具有多個固定銷，通過將所述多個固定銷插入設(shè)置在隔離物上的通孔而定位固定所述隔離物的第一固定附具，和具有多個定位銷，通過將所述定位銷插入設(shè)置在集電體上的通孔而定位固定所述集電體的第二固定附具，所述第一和第二固定附具通過在與所述固定銷和所述定位銷的軸向平行的方向上配合，而能夠固定所述固定銷與所述定位銷的相對的位置關(guān)系。
如果使用本發(fā)明，則因為第一固定附具與第二固定附具在與固定銷和定位銷的軸向平行的方向上能夠配合，所以利用固定銷和定位銷疊層隔離物和集電體后，拔去固定銷和定位銷的一方成為可能。
因而，在以固定銷和定位銷的自由端為上側(cè)，以固定端為下側(cè)的情況下，第一和第二固定附具，如果能夠配合成第一固定附具成為上側(cè)，第二固定附具成為下側(cè)，則利用固定銷和定位銷疊層隔離物和集電體后，插入固定銷，使得拔去定位銷成為可能。因此，使得容易地進行疊層后進行的集電條的安裝等成為可能。
在本發(fā)明中，優(yōu)選固定銷相對第一固定附具能夠裝卸，由絕緣材料來構(gòu)成。這樣一來，利用固定銷有效地抑制極化電極層的膨脹成為可能。
在本發(fā)明中，優(yōu)選第二固定附具包括設(shè)置多個定位銷的一部分的第一部分，設(shè)置多個定位銷的其余部分的第二部分，以及連接第一和第二部分的第三部分，第一固定附具具有與第二固定附具的第三部分配合的凹部。這樣一來，由設(shè)置在第一部分的定位銷定位成為正極的集電體，由設(shè)置在第二部分的定位銷定位成為負極的集電體成為可能。
如此，如果使用本發(fā)明，則正確地定位在表面上形成極化電極層的集電體與隔離物，并且抑制極化電極層的膨脹成為可能。
圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的電化學(xué)器件制造用附具100的結(jié)構(gòu)的概略分解立體圖。
圖2是表示組裝電化學(xué)器件制造用附具100的狀態(tài)的概略立體圖。
圖3是表示構(gòu)成電化學(xué)器件制造用附具100的第一固定附具110的局部剖視圖。
圖4是表示集電體210的結(jié)構(gòu)的概略立體圖。
圖5是表示隔離物220的結(jié)構(gòu)的概略立體圖。
圖6是表示集成固定板230的結(jié)構(gòu)的概略立體圖。
圖7是表示使用電化學(xué)器件制造用附具100的電氣雙層電容器的一個制造工序(集成固定板230的定位放置)的概略立體圖。
圖8是表示用電化學(xué)器件制造用附具100的電氣雙層電容器的一個制造工序(隔離物220的定位放置)的概略立體圖。
圖9是表示用電化學(xué)器件制造用附具100的電氣雙層電容器的一個制造工序(集電體210的定位放置)的概略立體圖。
圖10是表示用電化學(xué)器件制造用附具100的電氣雙層電容器的一個制造工序(集電體210與隔離物220的交互疊層)的概略立體圖。
圖11是表示用電化學(xué)器件制造用附具100的電氣雙層電容器的一個制造工序(壓緊附具140的放置)的概略立體圖。
圖12是表示用電化學(xué)器件制造用附具100的電氣雙層電容器的一個制造工序(第二固定附具120的取下)的概略立體圖。
圖13是表示在固定銷111的自由端上形成頭部111b的狀態(tài)下的集成體的結(jié)構(gòu)的概略局部剖視圖。
圖14是表示用電化學(xué)器件制造用附具100的電氣雙層電容器的一個制造工序(集電條241、242的連接)的概略立體圖。
圖15是表示電氣雙層電容器300和封入它的密封袋310的圖。
圖16是表示根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的電化學(xué)器件制造用附具400的結(jié)構(gòu)的概略分解立體圖。
圖17是表示構(gòu)成電化學(xué)器件制造用附具400的第一固定附具110的局部剖視圖。
圖18是表示用電化學(xué)器件制造用附具400的電氣雙層電容器的一個制造工序(集電條241、242的連接)的概略立體圖。
具體實施方式下面，參照附圖就本發(fā)明的最佳實施方式詳細地進行說明。
(第一實施方式)首先就本發(fā)明的第一實施方式詳細地進行說明。
圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的最佳實施方式的電化學(xué)器件制造用附具100的結(jié)構(gòu)的概略分解立體圖，圖2是表示組裝電化學(xué)器件制造用附具100的狀態(tài)的概略立體圖。
如圖1和圖2中所示，根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)器件制造用附具100由第一固定附具110、第二固定附具120和固定銷壓緊附具130而構(gòu)成，這些部件以相互配合的狀態(tài)來使用。
第一固定附具110具有從其上面11垂直地突出的四根固定銷111，在其背面110b上形成凹部112。另一方面，第二固定附具120包括第一和第二部分121、122，連接第一和第二部分121、122的第三部分123，在第一部分121的上面121a上設(shè)置有垂直突出的兩根定位銷124，在第二部分122的上面122a上設(shè)置有垂直突出的兩根定位銷125。
設(shè)置在第一固定附具110上的凹部112具有與第二固定附具120的第三部分123嵌合的形狀。此外，第一固定附具110的寬度W1被設(shè)定成與第二固定附具120的第三部分123的寬度W2幾乎相同，或稍微短些。因此，通過在與固定銷111和定位銷124、125的軸向平行的方向上配合第一和第二固定附具110、120，如圖2中所示，使得第一固定附具110成為上側(cè)，第二固定附具120成為下側(cè)，并將這些部件進行組裝。由此，第一固定附具110與第二固定附具120一體化，固定銷111與定位銷124、125的相對的位置關(guān)系成為被固定的狀態(tài)。其中，所謂“上側(cè)”是指固定銷111或者定位銷124、125的自由端側(cè)，所謂“下側(cè)”是指固定銷111或者定位銷124、125的固定端側(cè)。
第一和第二固定附具110、120，優(yōu)選是在配合的情況下，具有第二固定附具120的上面121a、122a稍微高于第一固定附具110的上面的形狀。借此產(chǎn)生的臺階，可以用于后述的集成固定板的定位。因而，就第一固定附具110的寬度W1而言，有必要設(shè)定得稍大于制作的電化學(xué)器件中所含有的隔離物的寬度和集成固定板的寬度。雖然就固定銷111或定位銷124、125的長度而言未特別限定，但是有必要設(shè)定得長于制作的電化學(xué)器件的厚度。
固定銷111構(gòu)成為相對第一固定附具110能夠裝卸。也就是說，在第一固定附具110的背面110b上，在對應(yīng)于四根固定銷111的位置上分別形成有銷插入口113，從該銷插入口113插入固定銷111。這里，如圖3所示，銷插入口113由第一固定附具110的背面110b側(cè)的第一部分113a，與上面110a側(cè)的第二部分113b構(gòu)成。固定銷111通過貫通銷插入口113的第一部分113a和第二部分113b，而從第一固定附具110的背面110b側(cè)突出到上面110a側(cè)。而且，銷插入口113的第二部分113b的直徑φ13B被設(shè)定為與設(shè)置在第一固定附具110上的固定銷111的直徑φ11大致相同，或稍大一些。此外，銷插入口113的第一部分113a的直徑φ13A被設(shè)定得充分地大于設(shè)置在第一固定附具110上的固定銷111的直徑φ11。作為固定銷111的材料，優(yōu)選使用絕緣材料。
固定銷111的支持是由固定銷下推附具130來進行。對于固定銷下推附具130來說，如圖1中所示，具有平板部131與四個突起部132，這四個突起部132設(shè)置在對應(yīng)于設(shè)置在第一固定附具110上的銷插入口113的位置上。因此，如果使固定銷下推附具130嵌合于第一固定附具110的背面110b，則設(shè)置在固定銷下推附具130上的四個突起部132分別上推對應(yīng)的固定銷111的端部，由此，固定銷111被支撐在第一固定附具110上。
此外，在第一固定附具110的上面110a上，在其縱長方向的兩側(cè)設(shè)置有凹凸部114、115。這些凹凸部114、115用于后述的壓緊附具的定位，并且還用于后述的集成固定板的定位。
接下來，對于使用根據(jù)本實施方式的電化學(xué)器件制造用附具100所制作的電化學(xué)器件的各要素，以電氣雙層電容器為例進行說明。
使用電化學(xué)器件制造用附具100所制作的電氣雙層電容器，由在兩表面上形成極化電極層的集電體，分離鄰接的極化電極層的隔離物，以及集成固定板而構(gòu)成。
圖4是表示集電體210的結(jié)構(gòu)的概略立體圖。
如圖4中所示，集電體210是由集電體主體211與在其兩表面上所形成的極化電極層212而構(gòu)成的板狀體。集電體主體211只要是可以充分地進行向極化電極層212的電荷的移動的良導(dǎo)體，則作為其材料未特別限定，可以使用公知的電氣雙層電容器用電極中所使用的集電體材料，例如鋁(Al)。雖然未特別限定，但是，優(yōu)選是集電體主體211的表面粗糙化，這樣一來，使得提高集電體主體211的表面與極化電極層212的貼緊性成為可能。作為使集電體主體211的表面粗糙化的方法，雖然未特別限定，但是可以通過酸等化學(xué)藥品進行的化學(xué)蝕刻來粗糙化。
雖然就集電體主體211的厚度而言也未特別限定，但是為了使所制造的電氣雙層電容器更加小型化，優(yōu)選在充分確保機械強度的限度內(nèi)盡可能薄地設(shè)定。具體地說，在作為集電體主體211的材料用鋁(Al)的情況下優(yōu)選是將其厚度設(shè)定成10μm以上，100μm以下，更優(yōu)選是設(shè)定成15μm以上，50μm以下。如果將由鋁(Al)組成的集電體主體211的厚度設(shè)定于該范圍，則使得既確保足夠的機械強度，又實現(xiàn)最終所制造的電氣雙層電容器的小型化成為可能。
極化電極層212是貢獻于電荷的蓄電與放電的層，優(yōu)選通過涂敷在集電體主體211的表面來形成。極化電極層212作為其構(gòu)成材料至少含有具有導(dǎo)電性的多孔體顆粒，和能夠粘接多孔體顆粒的粘接劑。此外，極化電極層212優(yōu)選除了多孔體顆粒和粘接劑，還含有具有導(dǎo)電性的導(dǎo)電助劑。
極化電極層212中所含有的多孔體顆粒只要是貢獻于電荷的蓄電與放電的具有導(dǎo)電性的多孔體顆粒則未有特別限定，例如，可以舉出粒狀或纖維狀的活化處理過的活性炭等。作為這些活性炭可以用苯酚類活性炭，或者椰子殼活性炭。該多孔體顆粒的平均粒徑優(yōu)選是3～20μm，作為根據(jù)氮氣吸附等溫線用BET等溫吸附式所求出的BET比表面積優(yōu)選是1500m2/g以上，更優(yōu)選是2000～2500m2/g。如果用這種多孔體顆粒，則使得得到高的體積容量成為可能。
此外，在極化電極層212中所含有的粘接劑只要是能夠粘接上述多孔體顆粒則未特別限定，例如，可以很好地使用聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、氟橡膠等含氟粘接劑。這是因為含氟粘接劑因C-F與C-H的結(jié)合能的不同，在電化學(xué)上比纖維素類粘接劑或丙烯基粘接劑更好的緣故。含氟粘接劑中，優(yōu)選使用氟橡膠。這是因為，如果使用氟橡膠，則使得即使是少的含量充分地粘接多孔體顆粒也成為可能，由此，極化電極層212的涂膜強度提高，并且雙層界面的大小提高，可以使體積容量提高的緣故。此外，因為氟橡膠電化學(xué)上也穩(wěn)定的緣故。
作為氟橡膠，例如，可以列舉出偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟丙烯(VDF-HFP-TFE)類共聚物，偏氟乙烯-六氟丙烯(VDF-HFP)類共聚物，偏氟乙烯-五氟丙烯(VDF-PFP)類共聚物，偏氟乙烯-五氟丙烯-四氟乙烯(VDF-PFP-TFE)類共聚物，偏氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚-四氟乙烯(VDF-PFMVE-PFE)類共聚物，偏氟乙烯-三氟氯乙烯(VDF-CTFE)類共聚物，乙烯-四氟乙烯類共聚物，丙烯-四氟乙烯類共聚物等。這些之中，優(yōu)選是選自VDF、HFP和TFE中的至少兩種共聚而成的氟橡膠，因為粘接性或者耐藥品性具有更高的傾向，所以上述群組的三種共聚而成的VDF-HFP-TFE類共聚物特別優(yōu)選。
而且，極化電極層212中根據(jù)需要所含有的上述導(dǎo)電助劑只要是具有能夠使集電體主體211與極化電極層212之間的電荷的移動充分地進行的導(dǎo)電性則未有特別限定，例如，優(yōu)選是使用炭黑或者石墨。
作為炭黑，例如，可以舉出乙炔炭黑、爐法炭黑等，其中，乙炔炭黑很好用。此外，作為炭黑的平均粒徑，優(yōu)選是25～50nm，作為BET比表面積，優(yōu)選是50m2/g以上，更優(yōu)選是50～140m2/g。
此外，作為石墨，例如，可以舉出天然石墨、人造石墨、膨脹石墨等，特別是人造石墨很好用。此外，作為石墨的平均粒徑優(yōu)選是4～6μm，作為BET比表面積優(yōu)選是10m2/g以上，更優(yōu)選15～30m2/g。
如圖4中所示，極化電極層212不在集電體主體211的全表面上形成，具有在引出部211a處集電體主體211露出的結(jié)構(gòu)。極化電極層212所形成的區(qū)域的寬度W3有必要設(shè)定得稍小于后述的隔離物的寬度。
此外，在集電體210上形成有六個通孔213、214。其中，四個通孔213設(shè)置在極化電極層212所形成的區(qū)域，兩個通孔214設(shè)置在引出部211a上。
設(shè)置在極化電極層212所形成的區(qū)域的四個通孔213是對應(yīng)于設(shè)置在第一固定附具110上的四根固定銷111的通孔。這些通孔213的直徑φ21被設(shè)定得足夠地大于設(shè)置在第一固定附具110上的固定銷111的直徑φ11。另一方面，設(shè)置在引出部211a上的兩個通孔214是對應(yīng)于設(shè)置在第二固定附具120上的兩根定位銷124或者125的通孔。兩個通孔214的直徑φ22被設(shè)定成與設(shè)置在第二固定附具120上的定位銷124或者125的直徑φ12幾乎相同，或者稍微大些。
圖5是表示隔離物220的結(jié)構(gòu)的概略立體圖。
隔離物220是既使相鄰的極化電極層間的電解質(zhì)溶液的移動成為可能，又用來物理地分離相鄰的極化電極層212的膜。隔離物220優(yōu)選是由絕緣性的多孔體來形成，例如，可以使用由聚乙烯、聚丙烯或聚烯烴組成的薄膜集成體，或上述樹脂的混合物的延伸膜，或者從由纖維素、聚酯和聚丙烯中所選擇的至少一種的構(gòu)成材料組成的纖維無紡布等。隔離物220的厚度雖然未特別限定，但是優(yōu)選是15μm以上且200μm以下，更優(yōu)選是30μm以上且100μm以下。
此外，隔離物220的寬度W4，如上所述，被設(shè)定得大于集電體210中的極化電極層212所形成的區(qū)域的寬度W3，而且，小于第一固定附具110的寬度W1。這是因為，如果隔離物220的寬度W4不足寬度W3，則鄰接的極化電極層212有可能短路，如果隔離物220的寬度W4在寬度W1以上，則無法正確地放置在第一固定附具110上的緣故。
而且，在隔離物220上形成四個通孔221。這四個通孔221是對應(yīng)于設(shè)置在第一固定附具110上的四根固定銷111的通孔。這些通孔221的直徑φ31被設(shè)定成與設(shè)置在第一固定附具110上的固定銷111的直徑φ11大致相同，或者稍大一些。
圖6是表示集成固定板230的構(gòu)造的簡要立體圖。
如圖6所示，集成固定板230是由形成有四個通孔231的鋁板等構(gòu)成的板狀體。這四個通孔231是與設(shè)置在第一固定附具110上的四根固定銷111對應(yīng)的通孔。這些通孔231的直徑φ41被設(shè)定成比設(shè)置在第一固定附具110上的固定銷111的直徑φ11稍大一些。
集成固定板230的厚度被設(shè)定成能夠確保抑制極化電極層隨著充電的膨脹的強度的厚度。集成固定板230不一定必須為平板狀，也可以構(gòu)成為通過在其表面形成凹凸形狀而提高機械強度的構(gòu)造。
此外，集成固定板230的寬度W5被設(shè)定成比隔離物220的寬度W4大，并且比第一固定附具110的寬度W1小。這是因為，若集成固定板230的寬度W5未滿W4，則不能夠完全地夾住集成體，若集成固定板230的寬度W5在寬度W1以上，則不能正確地載置第一固定附具110。
接下來，對使用根據(jù)本實施方式的電化學(xué)器件制造用附具100的電氣雙層電容器的制造方法進行說明。
使用電化學(xué)器件制造用附具100的電氣雙層電容器的制作通過交互地疊層集電體210與隔離物220，并且在集成體的上下配置一對集成固定板230進行。下面，更具體地進行說明。
首先，如圖7所示，通過配合第一固定附具110與第二固定附具120，使兩者一體化。在該狀態(tài)下，將固定銷111分別插入設(shè)置在第一固定附具110上的四個銷插入113。然后，安裝固定銷下推附具130。此時，固定銷下推附具130的四個突起部132分別插入設(shè)置在第一固定附具110上的四個銷插入口113。借此，固定銷111的端部就固定于第一固定附具110。在該狀態(tài)下，通過將分別對應(yīng)的固定銷111插入設(shè)置在集成固定板230上的四個通孔231，將集成固定板230放置于第一固定附具110上。集成固定板230的定位，是由第一固定附具110與第二固定附具120之間產(chǎn)生的臺階，以及設(shè)置在第一固定附具110上的凹凸部114、115來進行。也就是說，集成固定板230的寬度方向的位置是由第一固定附具110與第二固定附具120之間產(chǎn)生的臺階來規(guī)定，集成固定板230的縱長方向的位置，是由設(shè)置在第一固定附具110上的凹凸部114、115來規(guī)定。
接著，如圖8中所示，通過分別將對應(yīng)的固定銷111插入設(shè)置在隔離物220上的四個通孔221，將隔離物220放置于第一固定附具110上。如上所述，因為設(shè)置在隔離物220上的通孔221的直徑φ31設(shè)定成與固定銷111的直徑φ11幾乎相同，或稍大，所以隔離物220就以相對固定銷111正確地定位的狀態(tài)放置。
接著，如圖9中所示，通過分別將對應(yīng)的定位銷124插入設(shè)置在集電體210的引出部211a上的兩個通孔214，將集電體210放置于第一和第二固定附具110、120上。此時，分別將對應(yīng)的固定銷111插入設(shè)置在極化電極層212所形成的區(qū)域的四個通孔213。
如上所述，因為將設(shè)置在集電體210上的通孔214的直徑φ22設(shè)定成與定位銷124的直徑φ12幾乎相同，或稍大，所以集電體210就以對定位銷124正確定位的狀態(tài)而被放置。另一方面，因為將設(shè)置在集電體210上的通孔213的直徑φ21設(shè)定成足夠大于固定銷111的直徑φ11，所以集電體210與固定銷111不接觸，以離開的狀態(tài)而貫通。優(yōu)選通孔213的內(nèi)壁部分與固定銷111被設(shè)定成整個圓周上幾乎等間隔地離開。
然后，如圖10所示，交互地重復(fù)隔離物220的放置與集電體210的放置。此時，就集電體210而言，有必要交互地選擇插入的定位銷124、125。也就是說，通過將集電體210套進定位銷124而放置的情況下，放置隔離物220后，通過將集電體210套進定位銷125而放置。通過重復(fù)這些規(guī)定數(shù)，完成集電體210與隔離物220交互疊層而成的集成體。如這樣完成集成體后，最后通過放置集成固定板230，則一系列疊層工序結(jié)束。
然后，如圖11中所示，覆蓋在對應(yīng)于固定銷111的位置上形成通孔141的壓緊附具140。在壓緊附具140上，在其縱長方向的兩側(cè)形成凹凸部142、143，通過分別配合這些凹凸部142、143與設(shè)置在第一固定附具110上的凹凸部114、115，使得壓緊附具140覆蓋于正確的位置成為可能。然后，在該狀態(tài)下通過超聲波等使固定銷111的自由端變形而形成頭部。然后，如圖12中所示，取下壓緊附具140和固定銷下推附具130后，從第一固定附具110取下第二固定附具120。因為第一固定附具110與第二固定附具120在定位銷124、125的軸向上配合，所以第二固定附具120的取下可以通過在定位銷124、125的軸向上錯動第二固定附具120來進行。因此，定位銷124、125從通孔214拉脫。接著，從第一固定附具110取下集成體。但是，就集成體而言，在與固定銷111一體的狀態(tài)下，從第一固定附具110取下。更具體地說，保持使固定銷111的頭部111b與集成固定板230接觸的狀態(tài)，從第一固定附具110取下集成體。在該狀態(tài)下，通過超聲波等使與固定銷111的頭部111b對峙側(cè)的端部變形而形成頭部。
圖13是表示在固定銷111的兩端分別形成頭部111a、111b的狀態(tài)下的集成體的結(jié)構(gòu)的概略局部剖視圖。
如圖13中所示，如果在固定銷111的自由端形成頭部111b，在固定銷111之中與自由端對峙側(cè)的端部形成頭部111a，則因為一對集成固定板230通過頭部111a和頭部111b而被壓緊，所以由夾持于這些之間的集電體210和隔離物220組成的集成體被壓縮固定。
如上所述，固定銷111貫通的通孔213、221當中的，比形成于集電體210上的通孔213形成在隔離物220上的通孔221一方，設(shè)定得直徑小些。因此，固定銷111與隔離物220的內(nèi)壁整個圓周上幾乎成為接觸狀態(tài)，另一方面，相對于集電體210就成為內(nèi)壁部分幾乎等間隔地離開。也就是說，固定銷111與集電體210實質(zhì)上不接觸。這是因為，如果通孔213的直徑小，則將固定銷111插入通孔213時，構(gòu)成極化電極層212的材料等侵入設(shè)置在隔離物220上的通孔221內(nèi)，其結(jié)果，應(yīng)該由隔離物220分離的一對電極間存在著短路的危險。因此，將固定銷111用于集電體210的定位是不合適的，在本實施方式中，考慮到這一點，將與固定銷111不同的定位銷124、125用于集電體210的定位。
如上所述，在固定銷111的自由端形成頭部111b，在固定銷111當中的與自由端對峙側(cè)的端部形成頭部111a后，如作為概略俯視圖的圖14中所示，如果使集電條241、242連接于集電體210的引出部211a，則電氣雙層電容器完成。
如這樣所制作的電氣雙層電容器300，如圖15中所示，收入電解質(zhì)溶液裝入的密封袋310，以集電條241、242的一部分露出的狀態(tài)而被封固。作為密封袋310，可以使用鋁箔等。
作為電解質(zhì)溶液，可以使用公知的電氣雙層電容器中所使用的電解質(zhì)溶液(電解質(zhì)水溶液、使用有機溶劑的電解質(zhì)溶液)。但是，由于電氣雙層電容器中所使用的電解質(zhì)溶液因為電化學(xué)上分解電壓低而耐用電壓被限制得低，所以，優(yōu)選是使用有機溶劑的電解質(zhì)溶液(無水電解質(zhì)溶液)。雖然具體的電解質(zhì)溶液的種類未特別限定，但是，優(yōu)選是考慮到溶質(zhì)的溶解度、離解度、液體的黏性而選擇，更優(yōu)選是高導(dǎo)電率且高電位窗(開始分解電壓高)的電解質(zhì)溶液。作為典型的例子，可以使用將四氨四氟硼酸鹽之類四級銨鹽溶解于碳酸丙烯酯、二碳酸乙二酯、乙腈等有機溶劑。其中，在該情況下，有必要嚴格地管理混入水分。
然后，如果逐個密封袋310將電氣雙層電容器300收容于未畫出的殼體(塑料殼體等)，則成為最終制品。
如以上說明的這樣，如果使用根據(jù)本實施方式的電化學(xué)器件制造用附具100制作電氣雙層電容器，則隔離物220由固定銷111而定位，集電體210由定位銷124、125來定位。也就是說，集電體210不靠固定銷111來定位，固定銷111可以成為與設(shè)置在集電體210上的通孔213的內(nèi)壁部分離開的狀態(tài)。借此，雖然設(shè)置有貫通集電體210和隔離物220的固定銷111，但是消除了經(jīng)由它上下的電極短路的危險。
而且，在該固定銷111上在疊層后形成頭部111b，借此，固定銷111發(fā)揮壓縮固定集成體的作用。因此，在實際使用狀態(tài)下，即使因重復(fù)充電放電而使極化電極層212膨脹，也因為設(shè)置在上下的集成固定板230由固定銷111壓住，因此，集成體的膨脹被壓住，其結(jié)果，使得防止變形成為可能。
而且，如圖15中所示，如果作為集成固定板230的形狀，使用具有延伸到端部的凸部232，則在集成體與集成固定板230之間形成間隙233，這成為電解質(zhì)溶液的滲入口。這樣一來，電解質(zhì)溶液就容易滲透到集成體的內(nèi)部。此外，如果在集成固定板230上設(shè)置凹凸，則因為集成固定板本身的機械強度提高，所以使得有效地壓住極化電極層212的膨脹成為可能。
(第二實施方式)接下來，就本發(fā)明的第二實施方式詳細地進行說明。
圖16是表示根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的電化學(xué)器件制造用附具400的結(jié)構(gòu)的概略分解立體圖，圖17是表示構(gòu)成電化學(xué)器件制造用附具400的第一固定附具110的局部剖視圖。如圖16和圖17中所示，本實施方式的電化學(xué)器件制造用附具400，第一，設(shè)置在第一固定附具110上的四個銷插入口113分別僅由第一部分113a來構(gòu)成，第一固定附具110在上面110a上還有集成固定板230這一點上與第一實施方式的電化學(xué)器件制造用附具100不同。這里，設(shè)置在集成固定板230上的通孔231的位置與設(shè)置在第一固定附具110上的銷插入口113的位置一致。而且，設(shè)置在集成固定板230上的通孔231的直徑φ41設(shè)定得與設(shè)置在第一固定附具110上的固定銷111的直徑φ11幾乎相同，或稍大。此外，銷插入口113的直徑φ13A設(shè)定得比設(shè)置在第一固定附具110上的固定銷111的直徑φ11足夠大。
第二，本實施方式的電化學(xué)器件制造用附具400在固定銷111的固定端側(cè)上有頭部111a這一點上也與第一實施方式的電化學(xué)器件制造用附具100不同。
接下來，就使用根據(jù)本實施方式的電化學(xué)器件制造用附具400的電氣雙層電容器的制造方法進行說明。其中，就與第一實施方式重復(fù)的說明而言適當?shù)厥÷浴?br> 使用電化學(xué)器件制造用附具400的電氣雙層電容器的制作，通過交互地疊層集電體210與隔離物220，并且在集電體上配置一個集成固定板230來進行。下面，更具體地進行說明。
首先，將隔離物220放在第一固定附具110之上，接著，將集電體210放在隔離物220之上。然后，交互地疊層隔離物220和集電體210，完成集電體210與隔離物220交互地疊層而成的集成體。如這樣完成集成體后，最后通過放置集成固定板230，結(jié)束一系列的疊層工序。
然后，覆蓋在對應(yīng)于固定銷111的位置上形成通孔141的壓緊附具140。此時，分別使設(shè)置在壓緊附具140上的凹凸部142、143與設(shè)置在第一固定附具110上的凹凸部114、115配合。在該狀態(tài)下，使用扭力扳手等在第一固定附具110與壓緊附具140之間施加壓力。所施加的壓力設(shè)定成例如5～7N/cm2左右即可。借此，在集成體上施加高的壓力，使之壓縮。然后，在該狀態(tài)下通過超聲波等使固定銷111的自由端變形而形成頭部111b。
此時，在固定銷111上，在與頭部111b對峙側(cè)的端部預(yù)先形成頭部111a。因而，如果在固定銷111的自由端上形成頭部111b，則由頭部111a和頭部111b壓住一對集成固定板230，由夾持于這些之間的集電體210和隔離物220組成的集成體以被壓縮的狀態(tài)被固定。
如這樣在固定銷111的自由端形成頭部111b后，依次取下第三固定附具130和第二固定附具120。因為第一固定附具110與第二固定附具120在定位銷124、125的軸向上配合，所以第二固定附具120的取下可以事通過在定位銷124、125的軸向上錯動第二固定附具120來進行。由此，定位銷124、125從通孔214中拔出。
如這樣，在將定位銷124、125從通孔214拔出后，如作為概略俯視圖的圖18中所示，將集電條241、242連接于集電體210的引出部211a，取下第一固定附具110和壓緊附具140，完成電氣雙層電容器。
如這樣所制作的電氣雙層電容器300被收入電解質(zhì)溶液所裝入的密封袋310，以集電條241、242的一部分露出的狀態(tài)而被封固(參照圖15)。
如以上說明的這樣，如果使用根據(jù)本實施方式的電化學(xué)器件制造用附具400制作電氣雙層電容器，則隔離物220由固定銷111而定位，集電體210由定位銷124、125而定位。也就是說，集電體210不利用固定銷111來定位，固定銷111可以成為與設(shè)置在集電體210上的通孔213的內(nèi)壁部分離開的狀態(tài)。借此，雖然設(shè)置有貫通集電體210和隔離物220的固定銷111，但是消除經(jīng)由其上下的電極短路的危險。
而且，在該固定銷111上，在疊層后形成頭部111b，借此，固定銷111與頭部111a一起發(fā)揮壓縮固定集成體的作用。因此，在實際使用狀態(tài)下，即使因重復(fù)充電放電而使極化電極層212膨脹，也因為設(shè)置在上下的集成固定板230由固定銷111壓住，因此集成體的膨脹被壓住，結(jié)果，使得防止變形成為可能。
雖然，以上就本發(fā)明的最佳實施方式進行了說明，但是本發(fā)明不限定于上述第一和第二實施方式，在不脫離本發(fā)明的精神的范圍內(nèi)進行種種的變更是可能的，這些當然也包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
例如，雖然根據(jù)上述第一實施方式的電化學(xué)器件制造用附具100具有四根固定銷111，左右各兩根定位銷124、125，但是本發(fā)明中固定銷或者定位銷的根數(shù)不限定于此。此外，第二固定附具120當中的，具有定位銷124的第一部分121，與具有定位銷125的第二部分122沒有必要連接，這些也可以由分開的構(gòu)件來構(gòu)成。
此外，通過本發(fā)明能夠制造的電化學(xué)器件不限定于電氣雙層電容器，制作仿真電容、短路電容、氧化還原電容等種種電化學(xué)電容器是可能的。
權(quán)利要求
1.一種電化學(xué)器件，其特征在于，包括在表面上形成有極化電極層的多個集電體，與分離鄰接的所述極化電極層的多個隔離物交互地配置的集成體，配置于所述集成體的疊層方向的兩側(cè)的一對集成固定板，以及貫通所述集成體和所述集成固定板而設(shè)置的多個固定銷，其中，所述隔離物和所述集電體分別具有所述固定銷所插入的第一和第二通孔，所述第二通孔直徑大于所述第一通孔。
2.如權(quán)利要求
1所述的電化學(xué)器件，其特征在于所述固定銷由絕緣材料構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求
1所述的電化學(xué)器件，其特征在于所述隔離物在所述第一通孔的內(nèi)壁部分與所述固定銷接觸。
4.如權(quán)利要求
2所述的電化學(xué)器件，其特征在于所述隔離物在所述第一通孔的內(nèi)壁部分與所述固定銷接觸。
5.如權(quán)利要求
3所述的電化學(xué)器件，其特征在于所述第二通孔的內(nèi)壁部分與所述固定銷在整個圓周上幾乎等間隔地離開。
6.如權(quán)利要求
4所述的電化學(xué)器件，其特征在于所述第二通孔的內(nèi)壁部分與所述固定銷在整個圓周上幾乎等間隔地離開。
7.一種電化學(xué)器件的制造方法，其特征在于，包括通過分別將對應(yīng)的固定銷插入設(shè)置在隔離物上的多個第一通孔，對所述固定銷定位放置所述隔離物的第一工序，分別將對應(yīng)的所述固定銷插入設(shè)置在所述集電體上的多個第二通孔，并且分別將對應(yīng)的定位銷插入設(shè)置在所述集電體上的多個第三通孔，以此對所述定位銷定位放置于在表面上形成有極化電極層的集電體的第二工序，以及通過交互地重復(fù)所述第一工序與所述第二工序形成集成體后，在所述固定銷的端部上形成頭部，以此壓縮固定所述集成體的第三工序。
8.如權(quán)利要求
7所述的電化學(xué)器件的制造方法，其特征在于所述第二通孔的直徑大于所述第一通孔。
9.如權(quán)利要求
7所述的電化學(xué)器件的制造方法，其特征在于所述第三通孔在沒有在表面上形成極化電極層的引出部上形成。
10.如權(quán)利要求
8所述的電化學(xué)器件的制造方法，其特征在于所述第三通孔在沒有在表面上形成極化電極層的引出部上形成。
11.如權(quán)利要求
9所述的電化學(xué)器件的制造方法，其特征在于還包括在從所述第三通孔拔出所述定位銷后，將集電條連接于所述引出部的第四工序。
12.如權(quán)利要求
10所述的電化學(xué)器件的制造方法，其特征在于還包括在從所述第三通孔拔出所述定位銷后，將集電條連接于所述引出部的第四工序。
13.一種電化學(xué)器件制造用附具，其特征在于，包括具有多個固定銷，通過將所述多個固定銷插入設(shè)置在隔離物上的通孔而定位固定所述隔離物的第一固定附具，以及具有多個定位銷，通過將所述多個定位銷插入設(shè)置在集電體上的通孔而定位固定所述集電體的第二固定附具，所述第一和第二固定附具通過在與所述固定銷和所述定位銷的軸向平行的方向上嵌合，而能夠固定所述固定銷與所述定位銷的相對的位置關(guān)系。
14.如權(quán)利要求
13所述的電化學(xué)器件制造用附具，其特征在于在以所述固定銷和所述定位銷的自由端為上側(cè)，以固定端為下側(cè)的情況下，所述第一和第二固定附具，能夠配合成所述第一固定附具成為上側(cè)，所述第二固定附具成為下側(cè)。
15.如權(quán)利要求
13所述的電化學(xué)器件制造用附具，其特征在于所述固定銷相對所述第一固定附具能夠裝卸，且由絕緣材料構(gòu)成。
16.如權(quán)利要求
14所述的電化學(xué)器件制造用附具，其特征在于所述固定銷相對所述第一固定附具能夠裝卸，且由絕緣材料構(gòu)成。
17.如權(quán)利要求
13所述的電化學(xué)器件制造用附具，其特征在于所述第二固定附具包括設(shè)置所述多個定位銷的一部分的第一部分，設(shè)置所述多個定位銷的其余部分的第二部分，以及連接所述第一和第二部分的第三部分，其中，所述第一固定附具具有與所述第二固定附具的所述第三部分配合的凹部。
18.如權(quán)利要求
14所述的電化學(xué)器件制造用附具，其特征在于所述第二固定附具包括設(shè)置所述多個定位銷的一部分的第一部分，設(shè)置所述多個定位銷的其余部分的第二部分，以及連接所述第一和第二部分的第三部分，其中，所述第一固定附具具有與所述第二固定附具的所述第三部分配合的凹部。
19.如權(quán)利要求
15所述的電化學(xué)器件制造用附具，其特征在于所述第二固定附具包括設(shè)置所述多個定位銷的一部分的第一部分，設(shè)置所述多個定位銷的其余部分的第二部分，以及連接所述第一和第二部分的第三部分，其中，所述第一固定附具具有與所述第二固定附具的所述第三部分配合的凹部。
20.如權(quán)利要求
16所述的電化學(xué)器件制造用附具，其特征在于所述第二固定附具包括設(shè)置所述多個定位銷的一部分的第一部分，設(shè)置所述多個定位銷的其余部分的第二部分，以及連接所述第一和第二部分的第三部分，其中，所述第一固定附具具有與所述第二固定附具的所述第三部分配合的凹部。
專利摘要
本發(fā)明提供一種電化學(xué)器件制造用附具，包括具有多個固定銷，通過插入設(shè)置在隔離物上的通孔而定位固定隔離物的第一固定附具；具有多個定位銷，通過插入設(shè)置在集電體上的通孔而定位固定集電體的第二固定附具；以及支持固定銷的固定銷下推附具。第一和第二固定附具在與固定銷和定位銷的軸向平行的方向上能夠配合，由此，能夠固定固定銷與定位銷的相對的位置關(guān)系。
文檔編號H01M10/04GK1992111SQ200610169992
公開日2007年7月4日 申請日期2006年12月26日
發(fā)明者坂本龍一, 武石實 申請人:Tdk株式會社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan