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JP2002118036A - 蓄電用電子部品および複合電極体 - Google Patents

蓄電用電子部品および複合電極体

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Publication number
JP2002118036A
JP2002118036A JP2000308909A JP2000308909A JP2002118036A JP 2002118036 A JP2002118036 A JP 2002118036A JP 2000308909 A JP2000308909 A JP 2000308909A JP 2000308909 A JP2000308909 A JP 2000308909A JP 2002118036 A JP2002118036 A JP 2002118036A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electric double
layer capacitor
lithium ion
double layer
cathode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000308909A
Other languages
English (en)
Inventor
Koji Omori
幸次 大森
Takashi Mochizuki
隆 望月
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanshin Co Ltd
Original Assignee
Sanshin Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanshin Co Ltd filed Critical Sanshin Co Ltd
Priority to JP2000308909A priority Critical patent/JP2002118036A/ja
Publication of JP2002118036A publication Critical patent/JP2002118036A/ja
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13—Energy storage using capacitors

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  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池のように高電気量を有し、かつ、電気二
重層キャパシタのように出力特性の優れた蓄電用電子部
品を提供すること。 【解決手段】 蓄電用電子部品１″では、電気二重層キ
ャパシタ用陽極材Ｄ＋と電気二重層キャパシタ用陰極材
Ｄ−が対向するとともに、リチウムイオン電池用陽極材
Ｌ＋とリチウムイオン電池用陰極材Ｌ−とが対向するよ
うに構成された内部素子２″にリチウムイオンを含む電
解液が含浸されている。内部素子２″には、電気二重層
キャパシタ用陽極材Ｄ＋およびリチウムイオン電池用陽
極材Ｌ＋が一方面側および他方面側にそれぞれ一体に形
成された複合陽極体１１と、電気二重層キャパシタ用陰
極材Ｄ−およびリチウムイオン電池用陰極材Ｌ−が一方
面側および他方面側にそれぞれ一体に形成された複合陰
極体１２が用いられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気二重層キャパ
シタおよびリチウムイオン二次電池のそれぞれの長所を
有し、かつ、電気二重層キャパシタおよびリチウムイオ
ン二次電池のそれぞれの欠点を補う新規な蓄電用電子部
品、およびこの蓄電用電子部品に使用可能な複合電極体
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電気二重層キャパシタは一般に、活性炭
などの炭素電極と電解液との界面に形成される電気二重
層を利用したキャパシタであり、ファラッドオーダーの
大きな静電容量を有している。このため、集積回路のメ
モリバックアップ用、電気自動車、ハイブリッド車の回
生エネルギー装置用として注目を浴びている。
【０００３】また、リチウムイオン二次電池は、携帯電
話機やモバイルパソコン用電池として広く普及し、電気
自動車、ハイブリッド車などへの適応についても検討さ
れている。
【０００４】電気二重層キャパシタおよびリチウムイオ
ン二次電池のいずれにおいても、電極体としては、集電
活物質粉末を電導材粉末やバインダーとともに混練した
ものをアルミニウム箔や銅箔などの金属箔に塗布、乾
燥、プレスしたものが用いられている。
【０００５】たとえば、電気二重層キャパシタでは、陽
極および陰極のいずれについても、活性炭粉末をアセチ
レンブラックなどの電導材粉末やポリビニリデンフルオ
ライト（以下ＰＶＤＦと記す）などのバインダーととも
に溶媒を用いて混練してアルミニウム箔に塗布した後、
乾燥、プレスしたものが用いられている。
【０００６】また、リチウムイオン二次電池では、陽極
として、コバルト酸リチウムなどの陽極活物質をアセチ
レンブラックなどの電導材やＰＶＤＦなどのバインダー
とともに溶媒を用いて混練してアルミニウム箔などの金
属箔に塗布した後、乾燥、プレスしたものが用いられて
いる。これに対して、リチウムイオン二次電池では、陰
極として、カーボンブラックまたはコークス、黒鉛など
の陰極活物質をＰＶＤＦなどのバインダーとともに溶媒
によって混練してアルミニウムなどの金属箔に塗布した
後、乾燥、プレスしたものが用いられている。
【０００７】このように、電気二重層キャパシタとリチ
ウムイオン二次電池は、電極の構成および作製方法は非
常に似通ったものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】電気二重層キャパシタ
は出力特性は良好であるが、リチウムイオン二次電池に
比べて電気容量が圧倒的に小さいという問題点がある。
このような問題点を解消するために、活性炭などの素材
検討を中心に改善を図っているが、充分な成果が得られ
ていないのが現状である。
【０００９】一方、リチウムイオン二次電池は、電気容
量が電気二重層キャパシタより遙かに大きいが、出力特
性がかなり悪いという問題点がある。このような問題点
を解消するために、電解液、電極リードの取り出し方法
等に様々な検討が行われているが、未だ充分な成果が得
られていないのが現状である。
【００１０】そこで、リチウムイオン二次電池と電気二
重層キャパシタを組み合わせて回路を構成した蓄電装置
の検討が行われているが、抵抗、電気量などの問題点が
山積し、満足するような結果が得られていない。
【００１１】以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、
リチウムイオン二次電池と電気二重層キャパシタが双方
の欠点を互いに補完し合うことにより、電池のように高
電気量を有し、かつ、電気二重層キャパシタのように出
力特性の優れた蓄電用電子部品を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明者は各種検討を行い、鋭意工夫を繰り返し実
験を行った結果、リチウムイオン二次電池および電気二
重層キャパシタの電極部分に注目し、その電極部分に双
方の機能をもたせれば、上記課題は解決することができ
るという結論を見出した。
【００１３】すなわち、本発明に係る蓄電用電子部品で
は、電気二重層キャパシタ用陽極材と電気二重層キャパ
シタ用陰極材が対向するとともに、リチウムイオン電池
用陰極材とリチウムイオン二次電池陽極材とが対向する
ように構成された内部素子にリチウムイオンを含む電解
液が含浸され、前記内部素子では、前記電気二重層キャ
パシタ用陽極材と前記リチウムイオン電池用陽極材とが
一方面側および他方面側にそれぞれに形成された複合陽
極体、および前記電気二重層キャパシタ用陰極材と前記
リチウムイオン電池用陰極材とが一方面側および他方面
側にそれぞれ形成された複合陰極体のうちの少なくとも
一方の複合電極体が用いられていることを特徴とする。
【００１４】本発明に係る蓄電用電子部品では、１つの
電子部品の中に電気二重層キャパシタとリチウムイオン
二次電池が構成されているため、リチウムイオン二次電
池と電気二重層キャパシタは双方の欠点を互いに補完し
合う。従って、電池のように高電気量を有し、かつ、電
気二重層キャパシタのような優れた出力特性を有する。
また、陽極側あるいは陰極側では、電気二重層キャパシ
タ用とリチウムイオン電池用とが一体に構成されている
ため、電極体の数が少なくて済む。
【００１５】本発明では、例えば、前記内部素子におい
て、前記複合陽極体および前記複合陰極体のうち、前記
複合陽極体が用いる場合には、前記複合陽極体において
前記電気二重層キャパシタ用陽極材が形成されている側
の面にセパレータを介して前記電気二重層キャパシタ用
陰極材を対向配置し、前記複合陽極体において前記リチ
ウムイオン電池用陽極材が形成されている側の面にセパ
レータを介して前記電気二重層キャパシタ用陰極材を対
向配置する。
【００１６】また本発明では、前記内部素子において、
前記複合陽極体および前記複合陰極体のうち、前記複合
陰極体が用いる場合には、前記複合陰極体において前記
電気二重層キャパシタ用陰極材が形成されている側の面
にセパレータを介して前記電気二重層キャパシタ用陽極
材を対向配置し、前記複合陰極体において前記リチウム
イオン電池用陰極材が形成されている側の面にセパレー
タを介して前記電気二重層キャパシタ用陽極材を対向配
置してもよい。
【００１７】さらに本発明では、前記内部素子におい
て、前記複合陽極体および前記複合陰極体の双方を用い
る場合には、前記電気二重層キャパシタ用陽極材と前記
電気二重層用陰極材とがセパレータを介して対向し、前
記リチウムイオン電池用陽極材と前記リチウムイオン電
池用陰極材とがセパレータを介して対向するように前記
複合陽極体と前記複合陰極体とを配置する。
【００１８】本発明において、前記複合陽極体として
は、たとえば、金属箔の一方面側に、少なくとも活性
炭、カーボン、バインダーを含む電極材が形成され、前
記金属箔の他方面側に、少なくともリチウム系化合物、
カーボン、バインダーを含む電極材が形成された複合電
極体を用いることができる。
【００１９】また、前記複合陰極体としては、たとえ
ば、金属箔の一方面側に、少なくとも活性炭、カーボ
ン、バインダーを含む電極材が形成され、前記金属箔の
他方面側に、カーボンブラック、コークス、黒鉛のうち
の少なくとも一種をバインダーとともに含む電極材が形
成されている複合電極体を用いることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】図面を参照して、本発明の実施の
形態を説明する。
【００２１】［実施の形態１］図１（Ａ）、（Ｂ）、
（Ｃ）はそれぞれ、本発明の実施の形態１に係る蓄電用
電子部品の内部素子の構成を示す説明図、この内部素子
を用いた３端子構造の蓄電用電子部品の等価回路図、お
よびこの内部素子を用いた２端子構造の蓄電用電子部品
の等価回路図である。
【００２２】図１（Ａ）において、本形態に係る蓄電用
電子部品１では、１つのケース（図示せず）内で、電気
二重層キャパシタ用陽極材Ｄ＋と電気二重層キャパシタ
用陰極材Ｄ−が対向するとともに、リチウムイオン電池
用陽極材Ｌ＋とリチウムイオン電池用陰極材Ｌ−とが対
向するように構成された内部素子２にリチウムイオンを
含む電解液が含浸されている。
【００２３】本形態において、内部素子２には、電気二
重層キャパシタ用陽極材Ｄ＋とリチウムイオン電池用陽
極材Ｌ＋とが一方面側および他方面側にそれぞれ一体に
形成された複合陽極体１１が用いられている。また、内
部素子２では、複合陽極体１１において電気二重層キャ
パシタ用陽極材Ｄ＋が形成されている側の面には、セパ
レータＳを介して電気二重層キャパシタ用陰極体１５が
対向し、この電気二重層キャパシタ用陰極体１５の両面
には、電気二重層キャパシタ用陰極材Ｄ−が形成されて
いる。また、複合陽極体１１においてリチウムイオン電
池用陽極材Ｌ＋が形成されている側の面には、セパレー
タＳを介してリチウムイオン電池用陰極体１６が対向
し、このリチウムイオン電池用陰極体１６の両面には、
リチウムイオン電池用陰極材Ｌ−が形成されている。
【００２４】ここで、複合陽極体１１では、ベースとな
る陽極用金属箔１１０の一方面側に、少なくとも活性
炭、カーボン、バインダーを含む電気二重層キャパシタ
用陽極材Ｄ＋（電極材）が形成され、陽極用金属箔１１
０の他方面側には、少なくともリチウム系化合物、カー
ボン、バインダーを含むリチウムイオン電池用陽極材Ｌ
＋（電極材）が形成されている。電気二重層キャパシタ
用陰極体１５では、ベースとなる陰極用金属箔１５０の
両面に、活性炭、カーボン、バインダーを含む電気二重
層キャパシタ用陰極材Ｄ−（電極材）が形成されてい
る。リチウムイオン電池用陰極体１６では、ベースとな
る陰極用金属箔１６０の両面に、カーボンブラック、コ
ークス、黒鉛のうちの少なくとも一種をバインダーとと
もに含むリチウムイオン電池用陰極材Ｌ−（電極材）が
形成されている。
【００２５】このような素子構造は、リチウムイオン電
池用陰極体１６、セパレータＳ、複合陽極体１１、セパ
レータＳ、電気二重層キャパシタ用陰極体１５、セパレ
ータＳ、複合陽極体１１、セパレータＳを一組として積
層するか、あるいは巻回することによって構成できる。
【００２６】以上説明したように、本形態の蓄電用電子
部品１では、リチウムイオンを含む電解液が含浸された
内部素子２において、電気二重層キャパシタ用陽極材Ｄ
＋と電気二重層キャパシタ用陰極材Ｄ−がセパレータＳ
を介して対向して電気二重層キャパシタを構成し、か
つ、リチウムイオン電池用陰極材Ｌ−とリチウムイオン
電池用陽極材Ｌ＋とがセパレータＳを介して対向してリ
チウムイオン二次電池を構成しているので、図１
（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、１つの電子部品でありな
がら、電気二重層キャパシタとしての機能、およびリチ
ウムイオン二次電池としての機能の双方を備えている。
従って、本形態の蓄電用電子部品１では、リチウムイオ
ン二次電池と電気二重層キャパシタが双方の欠点を互い
に補完し合うため、本形態の蓄電用電子部品１は、電気
二重層キャパシタの良好な出力特性と、リチウムイオン
二次電池の大きな電気容量とを有している。
【００２７】また、本形態の蓄電用電子部品１では、電
気二重層キャパシタ用陽極材Ｄ＋とリチウムイオン電池
用陽極材Ｌ＋とが一方面側および他方面側にそれぞれ一
体に形成された複合陽極体１１が用いられているので、
一つの電子部品に対して、電気二重層キャパシタとして
の機能、およびリチウムイオン二次電池としての機能の
双方を持たせたとしても、無駄な電極面がない。それ
故、体積効率が高い。しかも、３種類の電極体で構成で
きるため、製造工程を簡略化できる。
【００２８】なお、本形態の蓄電用電子部品１におい
て、内部素子２には、電気二重層キャパシタ用陽極材Ｄ
＋とリチウムイオン電池用陽極材Ｌ＋とが一方面側およ
び他方面側にそれぞれ一体に形成された複合陽極体１１
が用いられているので、陽極は共通であるが、陰極につ
いては、それぞれ別体の電気二重層キャパシタ用陰極体
１５とリチウムイオン電池用陰極体１６とが用いられて
いる。従って、図１（Ｂ）に示すように、陰極側につい
ては、電気二重層キャパシタ用陰極体１５およびリチウ
ムイオン電池用陰極体１６の各々を別々の外部陰極端子
に接続して３端子構造の蓄電用電子部品１を構成しても
よいし、図１（Ｃ）に示すように、電気二重層キャパシ
タ用陰極体１５およびリチウムイオン電池用陰極体１６
を共通の外部陰極端子に接続して２端子構造の蓄電用電
子部品１を構成してもよい。
【００２９】［実施の形態２］図２（Ａ）、（Ｂ）、
（Ｃ）はそれぞれ、本発明の実施の形態２に係る蓄電用
電子部品の内部素子の構成を示す説明図、この内部素子
を用いた３端子構造の蓄電用電子部品の等価回路図、お
よびこの内部素子を用いた２端子構造の蓄電用電子部品
の等価回路図である。
【００３０】図２（Ａ）において、本形態に係る蓄電用
電子部品１′でも、実施の形態１と同様、電気二重層キ
ャパシタ用陽極材Ｄ＋と電気二重層キャパシタ用陰極材
Ｄ−が対向するとともに、リチウムイオン電池用陽極材
Ｌ＋とリチウムイオン電池用陰極材Ｌ−とが対向するよ
うに構成された内部素子２′にリチウムイオンを含む電
解液が含浸されている。
【００３１】本形態において、内部素子２′には、電気
二重層キャパシタ用陰極材Ｄ−とリチウムイオン電池用
陰極材Ｌ−とが一方面側および他方面側にそれぞれ一体
に形成された複合陰極体１２が用いられている。また、
複合陰極体１２において電気二重層キャパシタ用陰極材
Ｄ−が形成されている側の面には、セパレータＳを介し
て電気二重層キャパシタ用陽極体１３が対向し、この電
気二重層キャパシタ用陽極材Ｄ＋の両面には、電気二重
層キャパシタ用陽極材Ｄ＋が形成されている。これに対
して、複合陰極体１２においてリチウムイオン電池用陰
極材Ｌ−が形成されている側の面には、セパレータＳを
介してリチウムイオン電池用陽極体１４が対向し、この
リチウムイオン電池用陽極体１４の両面には、リチウム
イオン電池用陽極材Ｌ＋が形成されている。
【００３２】本形態において、複合陰極体１２では、ベ
ースとなる陰極用金属箔１２０の一方面側に、少なくと
も活性炭、カーボン、バインダーを含む電気二重層キャ
パシタ用陰極材Ｄ−が形成され、陰極用金属箔の他方面
側には、カーボンブラック、コークス、黒鉛のうちの少
なくとも一種をバインダーとともに含むリチウムイオン
電池用陰極材Ｌ−が形成されている。電気二重層キャパ
シタ用陽極体１３では、ベースとなる陽極用金属箔１３
０の両面に、活性炭、カーボン、バインダーを含む電気
二重層キャパシタ用陽極材Ｄ＋が形成され、リチウムイ
オン電池用陽極体１４では、ベースとなる陽極用金属箔
１４０の両面に、リチウム系化合物、カーボン、バイン
ダーを含むリチウムイオン電池用陽極材Ｌ＋が形成され
ている。
【００３３】このような素子構造は、リチウムイオン電
池用陽極体１４、セパレータＳ、複合陰極体１２、セパ
レータＳ、電気二重層キャパシタ用陽極１３、セパレー
タＳ、複合陰極体１２、セパレータＳを一組として積層
するか、あるいは巻回することによって構成できる。
【００３４】このように、本形態の蓄電用電子部品１′
でも、実施の形態１と同様、リチウムイオンを含む電解
液が含浸された内部素子２′において、電気二重層キャ
パシタ用陽極材Ｄ＋と電気二重層キャパシタ用陰極材Ｄ
−がセパレータＳを介して対向して電気二重層キャパシ
タを構成し、かつ、リチウムイオン電池用陰極材Ｌ−と
リチウムイオン電池用陽極材Ｌ＋とがセパレータＳを介
して対向してリチウムイオン二次電池を構成しているの
で、図２（Ｂ）に示すように、１つの電子部品でありな
がら、電気二重層キャパシタとしての機能、およびリチ
ウムイオン二次電池としての機能の双方を備えている。
従って、本形態の蓄電用電子部品１′では、リチウムイ
オン二次電池と電気二重層キャパシタが双方の欠点を互
いに補完し合うため、本形態の蓄電用電子部品１′は、
電気二重層キャパシタの良好な出力特性と、リチウムイ
オン二次電池の大きな電気容量とを有している。
【００３５】また、内部素子２′では、電気二重層キャ
パシタ用陰極材Ｄ−とリチウムイオン電池用陰極材Ｌ−
とが一方面側および他方面側にそれぞれ一体に形成され
た複合陰極体１２が用いられているので、一つの電子部
品に対して、電気二重層キャパシタとしての機能、およ
びリチウムイオン二次電池としての機能の双方を持たせ
たとしても、無駄な電極面がない。それ故、体積効率が
高い。しかも、３種類の電極体で構成できるため、製造
工程を簡略化できる。
【００３６】なお、本形態の蓄電用電子部品１′におい
て、内部素子２′には、電気二重層キャパシタ用陰極材
Ｄ−とリチウムイオン電池用陰極材Ｌ−とが一方面側お
よび他方面側にそれぞれ一体に形成された複合陰極体１
２が用いられているので、陰極は共通であるが、陽極に
ついては、それぞれ別体の電気二重層キャパシタ用陽極
体１３とリチウムイオン電池用陽極体１４とが用いられ
ている。従って、図２（Ｂ）に示すように、陽極側につ
いては、電気二重層キャパシタ用陽極体１３およびリチ
ウムイオン電池用陽極体１４の各々を別々の外部陽極端
子に接続して３端子構造の蓄電用電子部品１′を構成し
てもよいし、図２（Ｃ）に示すように、電気二重層キャ
パシタ用陽極体１３およびリチウムイオン電池用陽極体
１４を共通の外部陽極端子に接続して２端子構造の蓄電
用電子部品１′を構成してもよい。
【００３７】［実施の形態３］図３（Ａ）、（Ｂ）はそ
れぞれ、本発明の実施の形態３に係る蓄電用電子部品の
内部素子の構成を示す説明図、およびこの内部素子を用
いた２端子構造の蓄電用電子部品１の等価回路図であ
る。
【００３８】図３（Ａ）において、本形態に係る蓄電用
電子部品１″でも、実施の形態１、２と同様、電気二重
層キャパシタ用陽極材Ｄ＋と電気二重層キャパシタ用陰
極材Ｄ−が対向するとともに、リチウムイオン電池用陽
極材Ｌ＋とリチウムイオン電池用陰極材Ｌ−とが対向す
るように構成された内部素子２″にリチウムイオンを含
む電解液が含浸されている。
【００３９】本形態において、内部素子２″には、電気
二重層キャパシタ用陽極材Ｄ＋とリチウムイオン電池用
陽極材Ｌ＋とが一方面側および他方面側にそれぞれ一体
に形成された複合陽極体１１が用いられている。また、
内部素子２″では、電気二重層キャパシタ用陰極材Ｄ−
とリチウムイオン電池用陰極材Ｌ−とが一方面側および
他方面側にそれぞれ一体に形成された複合陰極体１２が
用いられている。
【００４０】ここで、複合陽極体１１では、陽極用金属
箔１１０の一方面側に、少なくとも活性炭、カーボン、
バインダーを含む電気二重層キャパシタ用陽極材Ｄ＋が
形成され、陽極用金属箔の他方面側には、少なくともリ
チウム系化合物、カーボン、バインダーを含むリチウム
イオン電池用陽極材Ｌ＋が形成されている。複合陰極体
１２では、陰極用金属箔１２０の一方面側に、少なくと
も活性炭、カーボン、バインダーを含む電気二重層キャ
パシタ用陰極材Ｄ−が形成され、陰極用金属箔の他方面
側には、カーボンブラック、コークス、黒鉛のうちの少
なくとも一種をバインダーとともに含むリチウムイオン
電池用陰極材Ｌ−が形成されている。
【００４１】このような素子構造は、複合陽極体１１、
セパレータＳ、複合陰極体１２、セパレータＳを一組と
して積層するか、あるいは巻回することによって構成で
きる。
【００４２】このように、本形態の蓄電用電子部品１″
でも、実施の形態１、２と同様、リチウムイオンを含む
電解液が含浸された内部素子２″において、電気二重層
キャパシタ用陽極材Ｄ＋と電気二重層キャパシタ用陰極
材Ｄ−がセパレータＳを介して対向して電気二重層キャ
パシタを構成し、かつ、リチウムイオン電池用陰極材Ｌ
−とリチウムイオン電池用陽極材Ｌ＋とがセパレータＳ
を介して対向してリチウムイオン二次電池を構成してい
るので、図３（Ｂ）に示すように、１つの電子部品であ
りながら、電気二重層キャパシタとしての機能、および
リチウムイオン二次電池としての機能の双方を備えてい
る。従って、本形態の蓄電用電子部品１″では、リチウ
ムイオン二次電池と電気二重層キャパシタが双方の欠点
を互いに補完し合うため、本形態の蓄電用電子部品１″
は、電気二重層キャパシタの良好な出力特性と、リチウ
ムイオン二次電池の大きな電気容量とを有している。
【００４３】また、本形態の蓄電用電子部品１″におい
て、内部素子２″には、電気二重層キャパシタ用陽極材
Ｄ＋とリチウムイオン電池用陽極材Ｌ＋とが一方面側お
よび他方面側にそれぞれ一体に形成された複合陽極体１
１と、電気二重層キャパシタ用陰極材Ｄ−とリチウムイ
オン電池用陰極材Ｌ−とが一方面側および他方面側にそ
れぞれ一体に形成された複合陰極体１２とが用いられて
いるので、一つの電子部品に対して、電気二重層キャパ
シタとしての機能、およびリチウムイオン二次電池とし
ての機能の双方を持たせたとしても、無駄な電極面がな
い。それ故、体積効率が高い。しかも、２種類の電極体
で構成できるため、製造工程を簡略化できる。
【００４４】［その他の実施の形態］なお、内部素子
２″の形状については、各電極体をセパレータＳととも
に円筒形に巻回したもの、各電極体をセパレータＳとと
もに円筒形に巻回した後、圧力をかけて楕円形状あるい
は長円形状に整形したもの、さらには、各電極体をセパ
レータＳとともに積層したもののいずれであってもよ
い。
【００４５】また、金属箔の表面側および裏面側に電極
材を塗布、形成するとき、その塗布面積については、表
面側と裏面側で等しい構成、あるいは異なる構成のいず
れであってもよい。また、複合陽極体１１の場合には、
陽極用金属箔の表面側および裏面側のうちの一方に電気
二重層キャパシタ用陽極材Ｄ＋が塗布され、他方にリチ
ウムイオン電池用陽極材Ｌ＋が塗布されるので、その用
途に応じて、塗布面積比を表裏で変えるなど、電気二重
層キャパシタとしての機能とリチウムイオン二次電池と
しての機能のバランスをコントロールすることにより、
電気量および出力特性を最適化してもよい。同様に、複
合陽極体１１の側ほどの影響はないが、複合陰極体１２
においても、陰極用金属箔の表面側および裏面側のうち
の一方に電気二重層キャパシタ用陰極材Ｄ−が塗布さ
れ、他方にリチウムイオン電池用陰極材Ｌ−が塗布され
るので、その用途に応じて、塗布面積比を表裏で変え
て、電気二重層キャパシタとしての機能とリチウムイオ
ン二次電池としての機能のバランスをコントロールする
ことにより、電気量および出力特性を最適化してもよ
い。このように構成した場合、塗布面積の少ない方の面
では金属箔が露出している箇所が生ずるので、この露出
部分をリードなどの接続に利用してもよく、このように
構成すると、低損失化を図ることができる。
【００４６】
【実施例】以下に本発明の各形態について実施例を説明
する。
【００４７】陽極用の金属箔１１０、１３０、１４０と
して、純度９９％、２０μｍ厚みのアルミニウム箔を６
％塩酸溶液にて６０Ｈｚ交流電流により電解エッチング
処理を施し、充分洗浄し乾燥させた。（エッチドアルミ
ニウム箔）陰極用の金属箔１２０、１５０、１６０とし
て、電気二重層キャパシタに対応するものは陽極用の金
属箔と同一のエッチング処理したアルミニウム箔を用
い、リチウムイオン二次電池に対応するものは、基本的
には９９％、２０μｍ厚みの銅箔を使用した。
【００４８】各陽極材（陽極用活物質）のうち、電気二
重層キャパシタ用陽極材Ｄ＋については、活性炭・７０
重量％、アセチレンブラック・１０重量％、バインダー
としてＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオライト）・１０
重量％、溶媒としてトルエン・１０重量％をミキサーを
用いて充分混練し、電気二重層キャパシタ用陽極活物質
を作製した（活物質Ａという）。
【００４９】これに対して、リチウムイオン電池用陽極
材Ｌ＋については、コバルト酸リチウム・７０重量％、
アセチレンブラック・１０重量％、バインダーとしてＰ
ＶＤＦ（ポリビニリデンフルオライト）・１０重量％、
溶媒としてトルエン・１０重量％をミキサーを用いて充
分混練し、リチウムイオン電池用陽極活物質を作製した
（活物質Ｂという）。
【００５０】各陰極材（陰極用活物質）のうち、電気二
重層キャパシタ用陰極材Ｄ−については、電気二重層キ
ャパシタ用陽極材Ｄ＋と同様、活性炭・７０重量％、ア
セチレンブラック・１０重量％、バインダーとしてＰＶ
ＤＦ（ポリビニリデンフルオライト）・１０重量％、溶
媒としてトルエン・１０重量％をミキサーを用いて充分
混練し、電気二重層キャパシタ用陰極活物質を作製した
（活物質Ｃという）。
【００５１】リチウムイオン電池用陰極材Ｌ−について
は、カーボンブラックとコークス（重量で１：１）の混
合物・重量８０％、バインダーとしてのＰＶＤＦ・１０
重量％、および溶媒としてのトルエン・１０重量％を混
合してミキサーで充分混練し、リチウムイオン電池用陰
極活物質を作製した（活物質Ｄという）。
【００５２】上記作製した活物質Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを各電
極箔に塗布、乾燥、プレスなどの工程を行って、実施の
形態１、２、３（図１、図２、図３を参照）に係る電気
二重層キャパシタ用陽極体１３、電気二重層キャパシタ
用陰極体１５、リチウムイオン電池用陽極体１４、リチ
ウムイオン電池用陰極体１６、複合陽極体１１、および
複合陰極体１２を形成した後、セパレータＳとともに、
巻回あるいは積層して各内部素子２、２′、２″を形成
した後、この内部素子２、２′、２″にリチウムイオン
を含む電解液を含漬し、しかる後に、各電極体を外部端
子に接続し、かつ、同一サイズのケースに収納、封止
し、蓄電用電子部品１、１′、１″を作製した。
【００５３】リチウムイオンを含む電解液としては、リ
チウム塩のプロピレンカーボネート溶液を用いた。
【００５４】本発明の実施例１（実施の形態１／図１を
参照）では、金属箔１１０（エッチドアルミニウム箔）
の表面および裏面のそれぞれに活物質Ａ、Ｂを塗布した
複合陽極体１１と、電気二重層キャパシタの陰極用の金
属箔１５０（エッチドアルミニウム箔）の表面および裏
面の双方に活物質Ｃを塗布した電気二重層キャパシタ用
陰極体１５と、リチウムイオン電池の陰極用の金属箔
（銅箔）の表面および裏面の双方に活物質Ｄを塗布した
リチウムイオン電池用陰極体１６とを用いた。
【００５５】本発明の実施例２（実施の形態２／図２を
参照）では、陰極用の金属箔１２０（エッチドアルミニ
ウム箔）の表面および裏面のそれぞれに活物質Ｃ、Ｄを
塗布した複合陰極体１２と、電気二重層キャパシタの陽
極用の金属箔１３０（エッチドアルミニウム箔）の表面
および裏面の双方に活物質Ａを塗布した電気二重層キャ
パシタ用陽極体１３と、リチウムイオン電池の陽極用の
金属箔１４０（銅箔）の表面および裏面の双方に活物質
Ｂを塗布したリチウムイオン電池用陽極体１４とを用い
た。
【００５６】本発明の実施例３（実施の形態３／図３を
参照）では、陽極用の金属箔１１０（エッチドアルミニ
ウム箔）の表面および裏面のそれぞれに活物質Ａ、Ｂを
塗布した複合陽極体１１と、陰極用の金属箔１２０（エ
ッチドアルミニウム箔）の表面および裏面のそれぞれに
活物質Ｃ、Ｄを塗布した複合陰極体１２とを用いた。
【００５７】なお、比較例１として、活物質Ａ、Ｃを用
いた従来の電気二重層キャパシタを準備するとともに、
比較例２として、活物質Ｂ、Ｄを用いた従来のリチウム
イオン二次電池を準備した。
【００５８】これらの実施例１、２、３および比較例
１、２のそれぞれについて、エネルギー密度とパワー密
度を測定したところ、 パワー密度（Ｗ／Ｌ） エネルギー密度（Ｗｈ／Ｌ） 実施例１ １０３０ １８０．７ 実施例２ １０３０ １８０．７ 実施例３ １３２５ １６５．２ 比較例１ １５２０ ６．７ 従来例２ ３３０ ３０４．０ という結果が得られた。
【００５９】このように、本発明を適用した実施例１、
２、３に係る蓄電用電子部品１、１′、１″では、エネ
ルギー密度およびパワー密度の双方について高いレベル
を示すことが確認できた。
【００６０】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、電気二重層キャパシタに近いパワー密度とリチウム
イオン二次電池に近いエネルギー密度とを備えた全く新
しい複合部品が得られた。これは、電気二重層キャパシ
タとリチウムイオン二次電池それぞれの欠点を補い、そ
れぞれの長所を活かした部品であり、本発明の工業的、
かつ実用的価値大なるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、本発明の
実施の形態１に係る蓄電用電子部品の内部素子の構成を
示す説明図、この内部素子を用いた３端子構造の蓄電用
電子部品の等価回路図、およびこの内部素子を用いた２
端子構造の蓄電用電子部品の等価回路図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、本発明の
実施の形態２に係る蓄電用電子部品の内部素子の構成を
示す説明図、この内部素子を用いた３端子構造の蓄電用
電子部品の等価回路図、およびこの内部素子を用いた２
端子構造の蓄電用電子部品の等価回路図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、本発明の実施の形
態２に係る蓄電用電子部品の内部素子の構成を示す説明
図、およびこの内部素子を用いた２端子構造の蓄電用電
子部品の等価回路図である。
【符号の説明】
１、１′、１″ 蓄電用電子部品 ２、２′、２″ 内部素子 １１ 複合陽極体 １２ 複合陰極体 １３ 電気二重層キャパシタ用陽極体 １４ リチウムイオン電池用陽極体 １５ 電気二重層キャパシタ用陰極体 １６ リチウムイオン電池用陰極体 １１０ 陽極用金属箔 １２０ 陰極用金属箔 １３０ 電気二重層キャパシタの陽極用金属箔 １４０ リチウムイオン二次電池の陽極用金属箔 １５０ 電気二重層キャパシタの陰極用金属箔 １６０ リチウムイオン二次電池の陰極用金属箔 Ｄ＋ 電気二重層キャパシタ用陽極材 Ｄ− 電気二重層キャパシタ用陰極材 Ｌ＋ リチウムイオン電池用陽極材 Ｌ− リチウムイオン電池用陰極材
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 4/02 Ｈ０１Ｇ 9/00 ３０１Ｄ 4/58 ３０１Ｊ 10/40 ３０１Ｚ ５３１ Ｆターム(参考） 5H029 AJ00 AJ03 AK03 AK08 AL06 AL07 AL08 AM03 AM07 BJ12 DJ07 DJ08 DJ12 EJ01 EJ04 EJ12 5H050 AA08 BA08 BA17 CA08 CA16 CB07 CB08 CB09 DA07 DA08 DA10 DA11 EA10 EA24 FA03 FA08

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電気二重層キャパシタ用陽極材と電気二
    重層キャパシタ用陰極材が対向し、かつ、リチウムイオ
    ン電池用陽極材とリチウムイオン電池用陰極材とが対向
    するように構成された内部素子にリチウムイオンを含む
    電解液が含浸されているとともに、 前記内部素子では、前記電気二重層キャパシタ用陽極材
    および前記リチウムイオン電池用陽極材が一方面側およ
    び他方面側にそれぞれ形成された複合陽極体、および前
    記電気二重層キャパシタ用陰極材および前記リチウムイ
    オン電池用陰極材が一方面側および他方面側にそれぞれ
    形成された複合陰極体のうちの少なくとも一方の複合電
    極体が用いられていることを特徴とする蓄電用電子部
    品。
  2. 【請求項２】 請求項１において、前記複合陽極体で
    は、陽極用金属箔の一方面側に、少なくとも活性炭、カ
    ーボン、バインダーを含む前記電気二重層キャパシタ用
    陽極材が形成され、当該陽極用金属箔の他方面側には、
    少なくともリチウム系化合物、カーボン、バインダーを
    含む前記リチウムイオン電池用陽極材が形成されている
    ことを特徴とする蓄電用電子部品。
  3. 【請求項３】 請求項１または２において、前記複合陰
    極体では、陰極用金属箔の一方面側に、少なくとも活性
    炭、カーボン、バインダーを含む前記電気二重層キャパ
    シタ用陰極材が形成され、当該陰極用金属箔の他方面側
    には、カーボンブラック、コークス、黒鉛のうちの少な
    くとも一種をバインダーとともに含む前記リチウムイオ
    ン電池用陰極材が形成されていることを特徴とする蓄電
    用電子部品。
  4. 【請求項４】 金属箔の一方面側に、少なくとも活性
    炭、カーボン、バインダーを含む電極材が形成され、当
    該金属箔の他方面側に、少なくともリチウム系化合物、
    カーボン、バインダーを含む電極材が形成されているこ
    とを特徴とする複合電極体。
  5. 【請求項５】 金属箔の一方面側に、少なくとも活性
    炭、カーボン、バインダーを含む電極材が形成され、当
    該金属箔の他方面側に、カーボンブラック、コークス、
    黒鉛のうちの少なくとも一種をバインダーとともに含む
    電極材が形成されていることを特徴とする複合電極体。
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