锂离子电容器用极板群组件的制造方法和锂离子电容器技术

本发明专利技术提供一种可靠地焊接集电部件和极板、制造焊接部的电阻低的锂离子电容器用极板群组件的方法和锂离子电容器。构成为正极板（9）的未涂敷部（25）与负极板（11）的未涂敷部（33）在相反方向上比隔膜（13、15）突出到外侧，以轴芯（7）为中心卷绕为截面成旋涡状来构成极板群（5）。此外，在负极板上配置有金属锂支承部件（17），使得金属锂支承部件的卷绕层位于极板群（5）的径向的中央区域。在将负极集电部件（45）载置在未涂敷部（33）之上的状态下，使用连续产生激光的直接聚光型半导体激光装置进行焊接，制造锂离子电容器用极板群组件（2）。在容器（3）中收纳锂离子电容器用极板群组件，获得锂离子电容器（1）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及锂离子电容器用极板群组件的制造方法和配备有该极板群组件的锂离子电容器。
技术介绍
作为大电容电容器(例如500F以上)，开发有结合了锂离子电池的优点与双电荷层电容器的优点的锂离子电容器。最近正在开发的锂离子电容器，一般正极活性物质使用活性炭，负极活性物质使用可吸留、释放锂离子的碳材料。锂离子电容器通过预先在负极板中吸留或掺杂锂离子，负极电位能够保持得比通常的双电荷层电容器(约-IV -I. 35V)低(约-3V)。因此，能够提高电池(cell)的使用电压范围(约2. 2疒3. 8V)，此外，作为正极充放电机构，除了在通常的双电荷层电容器中所利用的负离子的吸附，阳离子的吸附也能够利用，因此在原理上能够倍增电容。进而，锂离子电容器虽然与锂离子电池相比电容小，但是具有内部电阻小、在输出特性上优良、并且长寿命等优点日本特开2010-141217号(专利文献I)。在专利文献I中记载的结构中，利用多个接片(tab)将集电板与集电部件连接。在制作这种锂离子电容器的情况下，为了可靠地焊接由铜箔构成的负极集电体和由铜构成的负极集电部件，有使用YAG激光的激光焊接的方法日本特开2010-93178号(专利文献2)。在专利文献2记载的结构中，不利用接片，而是将负极集电部件直接焊接在负极集电体上。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开2010-141217号公报专利文献2 :日本特开2010-93178号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题然而，在专利文献2所示的使用YAG激光或CO2激光的焊接技术中，激光的聚光能量高，照射激光的部分的金属蒸发，因其反作用力，熔化成为键孔那样，即产生“钥孔形缺口(keyhole)”，因此存在熔融金属飞溅(溅射，spatter)，或者气体进入熔融孔中形成气孔(blow hole)的情况，容易产生焊接缺陷。此外，YAG激光或CO2激光由于点径小、或因激光的聚光用透镜的温度上升而使焦点变化，焊接位置容易产生偏差，焊接质量容易产生差异。在制造锂离子电容器的情况下，集电部件与极板的集电体之间的焊接不充分时，存在焊接部的电阻增大、电容器的性能降低等问题。本专利技术的目的为，提供可靠地焊接集电部件和极板、焊接部的电阻低、不产生因熔融金属导致的短路的锂离子电容器用极板群组件的制造方法以及锂离子电容器。除了上述目的，本专利技术的目的为，提供在事先充电动作中，可靠地吸留金属锂的锂离子电容器用极板群组件的制造方法以及锂离子电容器。用于解决课题的方法基于本专利技术的制造方法制造的锂离子电容器用极板群组件，基本的结构中，包括极板群，将在铝箔(正极集电体)上涂有正极活性物质混合剂的正极板与在铜箔(负极集电体)上涂有负极活性物质混合剂的负极板隔着隔膜层叠而成的层叠体卷绕而成；正极集电部件，由电连接在正极板的铝箔的铝构成；负极集电部件，由电连接在负极板的铜箔的金属材料构成；金属锂支承部件，包括金属锂和由铜箔构成支承体，该支承体与负极集电部件电连接，具有离子渗透性并具有保持所述金属锂的结构。金属锂支承部件以在极板群内或与极板群邻接并与正极板电绝缘的状态配置，通过金属锂在负极板的负极活性物质混合剂中的负极活性物质中被吸留(掺杂)，仅留下所述铜箔， 本专利技术的锂离子电容器用极板群组件的制造方法中，作为负极板，准备沿着负极活性物质混合剂的涂敷层留出铜箔的未涂敷部的部件。此外，作为正极板，准备沿着正极活性物质混合剂的涂敷层留出铝箔的未涂敷部的部件。而且，以负极板的未涂敷部与正极板的未涂敷部分别在相反的方向上比隔膜突出到外侧的方式，构成极板群。在这样构成的极板群的负极板的未涂敷部以及支承体的端部上载置有负极集电部件的状态下，使用直接聚光型半导体激光装置进行焊接。本专利技术中所使用的直接聚光型半导体激光装置(Direct DiodeLaser :DDL，激光二极管阵列激光器)，是将以能够进行高效的振荡的激光二极管(LD)为光源的半导体激光光源的激光直接进行聚光并输出的半导体激光装置(例如，Coherent Japan公司或Iaserline公司销售的高输出半导体激光装置等)，能够由激光产生的传导热来熔化金属进行焊接，另外能够连续产生激光。因此，能够不产生所谓的钥孔形缺口(keyhole)、不发生熔融金属飞溅或形成气孔，而高效地使负极集电部件熔化，由此能够可靠地进行焊接，能够可靠地防止焊接部的电阻增大。此外，由于因熔融金属飞溅而导致的溅射减少，所以在将锂离子电容器用极板群组件收纳在容器中的情况下，也没有与容器发生短路的可能性。进而，在本专利技术中，由于在卷绕后的极板群的负极板的未涂敷部进行直接焊接，所以焊接面积增大，因此能够进一步地减小接触电阻。尤其在本专利技术中，由于由铜箔构成的金属锂支承部件的支承体也一起焊接在负极集电部件上，所以能够在不增大焊接部的电阻的情况下可靠地将金属锂支承部件与负极集电部件焊接。因此，在事先充电时，能够在负极板的负极活性物质混合剂中的负极活性物质中可靠地吸留金属锂。此外，能够防止在吸留金属锂后，残留的支承材料落下。而且，从所使用的直接聚光型半导体激光装置输出的激光的波长和功率，只要选择能够高效地使负极集电部件熔化的波长和功率即可。此外，本专利技术的直接聚光型半导体激光装置还包括将输出激光聚光到光纤使取回变得容易的光纤导光型半导体激光装置(FOLD)。本专利技术的负极侧中使用的直接聚光型半导体激光装置，由于也能够用于正极集电部件和正极板中使用的铝的焊接，所以不仅负极集电部件和负极板，对于正极集电部件和正极板也能够使用同样的焊接装置进行焊接。即，在极板群的正极板的未涂敷部之上载置有正极集电部件的状态下，能够使用连续产生激光的直接聚光型半导体激光装置，将激光连续照射在正极集电部件上，使正极集电部件局部地熔化，利用熔融金属将正极板的未涂敷部和正极集电部件焊接。因此，使用一台直接聚光型半导体激光装置，能够进行负极侧和正极侧的焊接作业，提高生产效率。在本专利技术的制造方法中进行焊接的情况下，最好使熔融金属不越过极板群中位于径向最外侧的极板层蔓延到径向外侧。这是因为，最终将利用本专利技术的制造方法制造的锂离子电容器用极板群组件收纳在金属制的容器中时，熔融金属越过极板群中位于径向最外侧的极板层而蔓延到径向外侧的情况下，与容器壁面电接触，存在发生短路的可能性。为了更可靠地进行金属锂的吸留，优选以支承体的端部从隔膜突出的长度比负极板的未涂敷部从隔膜突出的长度长的方式构成极板群。通过这样构成，负极集电部件与支承体的焊接更可靠，能够不提高焊接部的电阻值并可靠地进行金属锂的吸留。这是因为，支承体较深地进入熔化后的负极集电部件，增加了接触面积，这成为焊接部的电阻值不增大的原因。 极板群中的金属锂支承部件的配置位置任意。例如，可以配置在使金属锂支承部件的卷绕层配置在极板群的外侧的位置。然而，在该情况下，为了可靠地焊接负极集电部件与金属锂支承部件的支承体，需要增大负极集电部件的直径。此外，需要焊接到负极集电部件的外侧，焊接带来的熔融金属越过极板群中位于径向最外侧的极板层的可能性变大。因此，优选将金属锂支承部件的卷绕层配置为位于极板群的径向的中央区域。如果这样配置金属锂支承部件，则不需要实质性地增大负极集电部件的直径，另外，即使不焊接到负极集电部件的端部，也能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：上原秀秋，饭田幸雄，若松喜美，星晴纪，
申请(专利权)人：新神户电机株式会社，
类型：
国别省市：