专利名称：电力储存设备单元及其制造方法以及蓄电设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及内置了锂离子电容器和锂离子电池的结构的电カ储存设备単元的结构及其制造方法以及蓄电设备。
背景技术：
作为电カ储存设备单元，有物理上积蓄电荷的电容器和通过电气化学反应而积蓄能量的二次电池。电容器虽然能量密度低，但输出密度高，能够应对急速的充放电，二次电池相比于电容器，具有瞬时カ不佳但能量密度更高且持续カ优良这样的特征。因此，如果能够实现兼具电容器的瞬时カ和二次电池的持续カ这两方的电カ储存设备単元，则能够利用于混合动カ汽车、各种制动再生等各种用途。
如上所述，电容器和二次电池的积蓄电力的机理不同，但在电容器中使用电解液的电容器(还被称为电双层电容器、超级电容器、电气化学电容器等，以下记述的锂离子电容器也是其同类)设置有隔着隔膜相互对向的分极性电极(正极以及负极)，利用在电解液中在该分极性电极的表面中形成的电双层的静电电容来积蓄电荷，由与二次电池类似的材料构成。因此，本发明的发明者在二次电池中特别关注能量密度高的锂离子电池，提出了使用公共负极使与锂离子电池通过公共的电解液动作的锂离子电容器和锂离子电池成为一个构造体的新的电カ储存设备单元(例如參照专利文献I)。专利文献I :日本特开2009 — 141181号公报(段落0015、0068、图I、图12)
发明内容
通过上述构造体，能够实现一井具有电双层电容器的瞬时カ和锂离子电池的持续力的电カ储存设备単元。但是，如果通过上述构造体的电カ储存设备単元反复急速的充放电，则发生在电容器单体时并未显著的静电电容的早期減少，可靠性降低这样的问题。本发明是为了解决上述那样的课题而完成的，其目的在于提供一种兼具瞬时カ和持续力，并且即使反复急速充放电也能够维持静电电容的可靠性高的电カ储存设备単元。本发明提供ー种电カ储存设备单元，其特征在于，具备 第I电极，在第I集电箔的一方的面形成了包含活性炭的微粒的第I电极层；第2电极，在第2集电箔的一方的面形成了包含含锂金属化合物的粒子的第2电极层；第3电极，在第3集电箔的至少一方的面形成了第3电极层；第I隔膜，由多孔质的绝缘膜构成；以及第2隔膜，由多孔质的绝缘膜构成，在所述第3集电箔形成了透过孔，在所述第I电极层与所述第3电极的一方的面之间夹着所述第I隔膜而形成以所述第3电极为负极的电容器，在所述第2电极层与所述第3电极的另一方的面之间夹着所述第2隔膜而形成以所述第3电极为与所述电容器的公共负极的锂离子电池，对所述第I电极和所述第2电极进行了短路连接，其中，所述第3电极层由混合石墨粒子和硬碳粒子而得到的碳系材料构成，所述碳系材料中的所述硬碳粒子的比率是5重量％以上70重量％以下。
发现静电电容降低的原因在于，在公共负极的集电箔的透过孔附近处集中发生锂枝晶，作为其对策，在公共负极的碳系材料中混合硬碳粒子，所以抑制集中发生锂枝晶而即使反复急速充放电也能够维持静电电容，能够得到兼具瞬时カ和持续力，并且即使反复急速充放电也能够维持静电电容的可靠性高的电カ储存设备単元。
图I是本发明的实施方式I的电カ储存设备単元的部分剖面示意图。图2是示出相对硬碳和石墨的锂填充量的充电电位的图。
图3是示出本发明的实施方式I的电カ储存设备单元中的充电时的公共负极集电箔的透过孔附近的锂离子的运动的放大剖面示意图。图4是示出本发明的实施方式I的电カ储存设备单元中的放电时的公共负极集电箔的透过孔附近的锂离子的运动的放大剖面示意图。图5是本发明的实施方式I的电カ储存设备的性能试验用単元的平面结构图。图6是本发明的实施方式2的电カ储存设备単元的部分剖面示意图。图7是本发明的实施方式3的电カ储存设备単元的部分剖面示意图。图8是本发明的实施方式4的电カ储存设备単元的部分剖面示意图。图9是本发明的实施方式5的电カ储存设备単元的部分剖面示意图。图10是本发明的实施方式6的电カ储存设备単元的部分剖面示意图。图11是本发明的实施方式7的电カ储存设备単元的部分剖面示意图。(符号说明)I :硬碳粒子；2 :石墨粒子；3 :负极集电箔(第3集电箔);4 :负极集电箔的透过孔；5 :电容器负极电极层(第3电极层)；6 :锂电池负极电极层(第3电极层)；7 :公共负极(第3电极);8 :电容器正极电极层(第I电极层);9 :锂电池正极电极层(第I电极层)；10 :正极集电箔(10a:第I集电箔；10b :第2集电箔)；11 :正极(Ila :混合正极(处理为电容器正扱)；Ilb :混合正极(处理为锂电池正扱);IlC :电容器正极；11L :锂电池正极；12 :第I隔膜；13 第2隔膜；14 :公共负极的贯通孔；18 :电气绝缘层；19 :外壳；20 :热熔接部；21 :贯通孔中的(多孔质)填充材料；百位的数字表示每个实施方式的变形例。
具体实施例方式实施方式I.<电カ储存设备单元的基本的构造>图I是示出本发明的实施方式I的电カ储存设备単元的部分结构的剖面图。在图中，电カ储存设备単元具备电容器正极11a，在集电箔IOa的图中下表面形成了包含活性炭的微粒的电容器正极电极层8 ;锂正极11b，在集电箔IOb的图中上表面形成了包含含锂金属化合物的粒子的锂正极层9 ;公共负极7，在具有透过孔4的集电箔3的上表面和下表面分别形成了电容器负极电极层5和锂负极电极层6 ;第I隔膜12，由多孔质的绝缘膜构成；以及第2隔膜13，由多孔质的绝缘膜构成，在电容器正极电极层8与公共负极7的形成了电容器负极电极层5的面之间夹着第I隔膜12而形成电容器部，在锂正极层9与公共负极7的形成了锂负极电极层6的面之间夹着第2隔膜13而形成锂电池部，对电容器正极Ila和锂电池正极Ilb进行了短路连接。另外，作为用于防止上述静电电容降低的具体的结构，使石墨粒子和硬碳粒子混合而构成构成公共负极7的电极层5和6的碳材料,使硬碳粒子在碳系材料中的比率成为5重量％以上70重量％以下。在上述结构的电カ储存设备单元中，电容器部和锂电池部的负极在公共负极7中被共用，对电容器正极Ila和锂正极Ilb进行了短路连接。因此，在充放电时，能够经由公共负极7中设置的透过孔4而在电容器部与锂电池部之间使Li离子迅速移动，所以电容器部也能够參加到充放电，能够应对急速的充放电。<静电电容降低原因的发现>此处，如背景技术中说明的那样，在如以往所述用只有石墨粒子的碳材料构成了作为上述电容器和锂电池的混合构造的电カ储存单元设备的公共负极时，在进行了急速充放电时产生静电电容降低的现象。因此，在分解而观察静电电容降低了的设备时，知道了在公共负极中产生了锂枝晶。锂枝晶的发生在通常的锂离子电容器的情况下也是已知的现象，但在未与锂电池组合的状态时发生的枝晶在电极面的整体中产生，不会引起短路、静电电容降低。另ー方面，在电容器和锂电池的混合构造的电カ储存单元设备中反复了急速的充放电的情况下发生的锂枝晶集中发生于为了设为混合构造而设置的公共负极集电箔的透过孔的周边。由于该集中发生，锂枝晶朝向隔膜较大地生长，而侵入至隔膜，从而静电电容维持率显著降低。另外，如果锂枝晶进ー步生长至对极，则产生微小短路，而有可能导致内部短路。另外，判明了锂枝晶集中发生于透过孔周边的原因在于，在透过孔的周边部集中引起锂的充电反应。因此，在本发明中，为了抑制在透过孔周边集中充电，使用了上述那样的结构的公共负极。以下，详细说明。<混合构造的结构>在图I中，在面内分散地设置了多个透过孔的负极集电箔3的上下表面，涂敷石墨粒子和硬碳粒子混合了的材料来形成电容器负极电极层5和锂电池负极电极层6，从而构成公共负极7。作为正极，构成为在正极集电箔10的上下表面，形成了包含活性炭粒子的电容器正极电极层8、和包含含锂金属化合物粒子的锂电池正极电极层9的混合正极11。使电容器正极电极层8和电容器负极电极层5隔着第I隔膜12对置，构成电容器部，使锂离子的电池正极电极层9和锂电池负极电极层6隔着第2隔膜13对置。即，对于在集电箔10的一方的面中形成了电容器正极电极层8、在另一方的面中形成了锂电池正极电极层9的相同规格的混合正极11，在图I中，根据配置的差异(所使用的面的差异)，使Ila成为电容器正极、使Ilb成为锂电池正极，而分别改变作用。此处，层叠在长条状的正极集电箔IOa的单面(下側)设置了电容器正极电极层8的电容器正极、第I隔膜12、公共负极7、第2隔膜13、以及在正极集电箔IOb的单侧(上側)设置了锂电池正极电极层9的锂电池正扱，并使电容器正极和锂电池正极短路，从而能够构成最简单的层叠型的电カ储存设备単元。另外，构成由具有通过交替层叠长条状的公共负极7、第I隔膜12、混合正极11、以及第2隔膜13而并列地层叠了多个正极以及负极的主层叠部的层叠体构成的所谓层叠型 的蓄电设备。在并列层叠型的情况下，优选在最外层中两端都配置公共负极7。如果在最外层中配置混合正极11，则电容器正极电极层8或者锂电池正极电极层9成为高电位而有可能产生劣化。另外，在并列层叠型的情况下，对于两端的最外层，还能够使用在长条状的负极集电箔的单面设置了电容器负极电极层5的电容器负极、和在负极集电箔的单侧设置了锂电池负极电极层6的锂电池负极。在该情况下，也可以使用在负极集电箔中无透过孔的结构。或者，对于两端的最外层，还能够使用在长条状的正极集电箔的单面设置了电容器正极电极层8的电容器正极、和在正极集电箔的单侧设置了锂电池正极电极层9的锂电池正扱。另外，通过使辊状的公共负极7、第I隔膜12、混合正极11、以及第2隔膜13 —起卷绕，构成卷绕型或者扁平卷绕型的蓄电设备。在该情况下，优选使最外层成为与公共负极7相接的第I隔膜12。当假设使最外层成为与混合正极11相接的第2隔膜13的情况下，电容器正极电极层8或者锂电池正极电极层9成为高电位而有可能产生劣化。<关于公共负极>作为公共负极7中使用的电容器负极电极层5和锂电池负极电极层6的材料，能 够使用将能够从一般的锂离子电池中使用的高电位进行锂的吸收释放的硬碳系粒子、和能够在低电位下进行大量的锂离子的吸收释放的石墨系粒子混合而得到的材料。平均粒径分别优选为f 20 μ m左右。作为硬碳系粒子，能够使用在1000°C至1500°C左右的比较低温下对非晶质碳、无定形碳、易石墨化碳进行热处理而得到的碳的粒子等。它们的公通的性质在干，能够从电位是I. OV (vs.(相对于)Li)的高的电位开始吸收释放锂离子，电位逐渐降低。作为石墨系粒子，除了斯里兰卡产石墨、马达加斯加产石墨、中国产石墨等天然石墨以外，还能够使用中间相碳微球石墨、焦粉基碳石墨、鳞状石墨等人造石墨、使层间扩大了的膨胀石墨等粒子。它们的共通的性质在于，能够在接近锂的氧化还原电位的低的电位下进行大量的锂离子的吸收释放，但如果电位成为O. 3V (vs. Li)以上，则几乎无法吸收释放锂离子。接下来，说明公共负极中使用的碳粒子的电气化学的性质。图2针对公共负极中使用的2种碳材料分别示出，将相对Li基准电位为OV时的锂填充量(电容)设为100%的情况的锂枝晶产生时的锂填充量与Li电位基准的碳负极的电位的关系。在图中，如果超过与该电位对应的填充量，则析出Li、即发生枝晶。在仅硬碳系的情况下，根据材质稍微不同，但大致从IV左右的高的电位开始锂离子的吸收，随着吸收的锂离子的比率变高，电位降低，在100%附近达到0V。另ー方面，在仅石墨系的情况下，根据材质而稍微不同，但直至成为大致O. IV左右的低电位，完全不吸收锂离子，而在低于O. IV的阶段，能够吸收大量的锂离子。图3是在由铜的冲压金属构成的集电箔3的上下表面通过交替配置了硬碳粒子I和石墨粒子2的电极层5、6形成了公共负极7时的、充电时的剖面放大示意图。能够通过负极集电箔3的透过孔4使锂离子在电容器侧与锂电池侧之间移动，所以在充电时，返回电容器部的电容器负极电极层5而能够对碳进行充电。其成为公共负极的大的优点。即，不仅是锂离子负极电极层6，而且电容器负极电极层5也能够參加锂电池的充电/放电。由此，能够大幅降低负极侧的分极，能够提高充放电效率。另外，输出密度也大幅改善。此时，如以往那样，在仅由石墨粒子2构成了公共负极的电极层的情况下，如果反复急速充放电，则在透过孔4的附近配置的碳粒子上优先地析出锂枝晶，所析出的枝晶有可能贯通隔膜而引起与正极的短路。其原因为，如果开始在透过孔4附近充电，则透过孔4附近的电气化学电位降低，而更易于吸收锂离子。即，在面内电气化学电位变得不均匀时产生局部性的低电位。但是，在本发明的实施方式的电カ储存设备单元中，如图3所示，在充电初期，在电极层内的碳系粒子中的硬碳粒子I优先地吸收锂离子，能够在电容器负极电极层5和锂电池负极电极层6的面内整体，使电气化学电位保持为恒定。伴随所吸收的锂离子的量的増加，电气化学电位逐渐下降，如果下降至O. IV (vs. Li)，则在硬碳粒子I的周边的石墨粒子2吸收锂离子，能够吸收大量的锂离子。图4不出与图3所不的部分相同的部分的放电时的样子，与充电时相逆地，从石墨粒子2开始锂离子的释放，但在硬碳粒子I中锂离子保持被吸收的原样的状态，在电容器负极电极层5和锂电池负极电极层6的面内整体，能够使电气化学电位保持为恒定。伴随释放的锂离子的量的増加，电气化学电位逐渐上升，如果超过O. 2V (vs. Li)，则开始从硬碳粒子I释放锂离子，直至成为I. OV (vs. Li)为止，继续锂离子的释放，并且在该期间，在电容器负极电极层5和锂电池负极电极层6的面内整体，能够使电气化学电位保持为恒定。
为了发挥在电容器负极电极层5和锂电池负极电极层6的面内整体，使电气化学电位保持为恒定的作用，添加硬碳粒子1，所以少量即可，只要针对硬碳粒子I和石墨粒子2的合计重量(碳系粒子材料整体)添加5%左右，就能够发挥效果。如果所添加的硬碳粒子I的重量比低于5%，则使面内的电气化学电位保持为均匀的效果降低，抑制在透过孔4附近发生锂枝晶的效果消失。另外，如果所添加的硬碳粒子I的重量比超过70%，则透过孔4附近的硬碳I増加，结果，有可能在透过孔4附近发生锂枝晶。因此，所添加的硬碳粒子I的重量比优选为5%以上小于70%。另ー方面，碳系的粒子材料在粒径分布中具有广度。因此，在形成电极层时，如果使硬碳粒子I的比例小于20%、或者超过40%，则需要挑选粒径分布中的窄的粒径的范围的粒子来使用，材料效率恶化。因此，如果使硬碳粒子I的比例成为20%至40%之间，则即使未根据粒径来挑选，也能够形成电极层，所以还能够提高材料效率。另外，在上述例子中，在电极层5和6中不区分地使用了公共的电极材料，但硬碳粒子I的重量比在电容器负极电极层5和锂电池负极电极层6的面内也可以是不同的值。特别，通过在电容器负极电极层5侧配置大量的硬碳粒子1，能够抑制在电容器负极电极层5的透过孔4附近部发生锂枝晶。在负极集电箔3中，除了预先在面内形成了透过孔4的厚度约10 μ m以上20 μ m以下的冲压金属的铜箔、网眼金属的铜箔等以外，也可以使用利用掩模部分性地通过化学蚀刻设置了多个孔的蚀刻箔。能够在其上下表面形成电容器负极电极层5和锂电池负极电极层6来使用。在正极集电箔10中，能够使用厚度7 μ m以上50 μ m以下的铝箔。<关于其他结构材料>作为电解液，能够使用在有机溶剂中含有例如作为电解质的LiPF6的电解液，在电容器部和锂电池部中共用。作为有机溶剂，例如能够使用碳酸丙烯酯(PC =PropyleneCarbonate)> 碳酸こ烯酯(EC Ethylene Carbonate)和碳酸ニ こ酯(DEC DiethylCarbonate)等。在第I隔膜12以及第2隔膜13中，能够使用例如厚度是1(Γ50 μ m左右、气孔率(空隙率)是6(Γ80体积％左右、平均气孔径是几 几十μ m左右的多孔质的纤维素、聚こ烯、聚丙烯等绝缘膜。
作为电容器正极电极层8的活性炭粒子，优选使用以酚醛树脂、石油浙青、石油焦、椰子渣等为原料并实施蒸汽活化或者碱活化而得到的平均粒径是flOym左右的粒子。作为锂电池正极电极层9的含锂金属化合物的粒子，氧化钴锂(LiCoO2)充电时的吸热量和放电时的发热量大，故优选，但除此以外，作为在充电时吸热、在放电时发热的材料，也可以是包含橄榄石型磷酸锂铁、氧化镍锂(LiNiO2).氧化锂锰(LiMn2O4)的氧化钴锂，也可以是3元系、4元系等多元系。对于平均粒径，优选使用flOym左右的粒子。特别，在使用了橄榄石型磷酸铁的情况下，电容器的耐电压更高，所以能够在急速充电时増大电容器的负担，能够实现具备更大的瞬发性的电カ储存设备。接下来，为了验证本发明的实施方式I的电カ储存设备单元的性能，试作使公共负极的结构变化为各种各样的单元，而实施了性能试验。另外，在本性能试验中，为了简化试验条件，正极并非混合正极，而使用锂电池正极专用的正极和电容器正极专用的正扱。 实施例I[公共负极的制作]作为负极电极层5、6，使平均粒径7 μ m的硬碳5部和平均粒径5 μ m的石墨粒子95部混合(硬碳的添加量5重量％)之后，混合调制了由作为粘合剂的聚偏氟こ烯、和作为溶剂的η —甲基吡咯烷酮组成的电极膏。接下来，作为负极集电箔3，将该膏在宽度300_、厚度20 μ m、且以5mm间距冲压了直径Imm的孔(透过孔4)的铜箔的两面上涂抹形成并干燥并在150°C下热压，而形成为公共负极。将该负极切断为32mmX52mm的长条，从角切除20mmX 20mm的部分，设置7mmX20mm的接头，而形成为电流端子接头。[电容器正极的制作]作为电容器正极电极层，混合调制了由平均粒径5 μ m的活性炭和作为粘合剂的丙烯酸系聚合物、作为溶剂的水所组成的电极膏。接下来，将该膏在宽度300mm、厚度50 μ m的纯铝制的集电箔IOC的单面中涂抹而形成厚度100 μ m的电容器正极电极层8，得到电容器正极11C。将该正极IlC切断为30mmX50mm的长条，从角切除23mmX20mm的部分，设置7mmX 20mm的接头，将该部分的电容器正极电极层8剥下，使箔部露出而作为为电流端子接头。[锂电池正极的制作]在厚度50 μ m的纯铝集电箔IOL的背面，作为锂电池正极电极层，使平均粒径5 μ m的橄榄石型磷酸锂铁、こ炔炭黑、作为粘合剂的聚偏氟こ烯(PVDF)分散到η —甲基吡咯烷酮(NMP)并在100°C下干燥而形成厚度100 μ m的锂电池正极电极层9，在150°C下热辊压，而得到锂电池正极11し将该正极IlL切断为30mmX50mm的长条，从角切除23mmX20mm的部分，设置7mmX20mm的接头，将该锂电池正极电极层9剥下，使箔部露出而作为电流端子接头。[单元的制作]以按照电容器正极IlC (仅在电极层8的单面形成)、公共负极7、锂电池正极IlL(仅在电极层9的单面形成)的顺序使相互的电极层对向的方式使中心对齐而层叠，并在之间分别夹入了 I张厚度35 μ m的纤维素系纸隔膜。使2张正极IlCUlL的集电接头重叠并对该集电接头通过超声波熔接连接(短路)铝箔而形成为正极集电端子TP。将该电极层叠体如图5那样收纳到铝层压膜的外壳，作为电解液，注入包含I. 8mol/L的LiPF6的、碳酸こ烯酯ー碳酸ニこ酯3 7混合溶剤，最后密封铝层压外壳19而形成为试验用単元。图5是实施了铝层压外壳的试验用单元的半透视图。在图中，将铝层压膜的外壳19折叠成两个，用热可塑性树脂对3边进行热熔接20。在电流端子部TP、TN，安装了改善了与金属的紧贴性的热可塑性树脂17之后，热熔接到外売。对于图5的底边，在进行真空吸引并浸溃了电解液之后，最終进行热熔接而密封。另外，在图5中，使外壳19比电极部分的大小长的原因在于，在对3cmX3cm的电极部施加面压而实施充放电试验吋，即使从电极发生了与劣化相伴的气体，所发生的气体也驻留于长长的外壳部，而能够继续试验。另外，相比于正极11C、11L，使负极7在外形上4边都大1mm，而防止由于正极和负极的偏差而引起测定误差。[单元的评价]针对该单元，进行了如下的充放电试验对3cmX3cm的电极部用不锈钢制的压板施加5kg/cm2的面压，在60°C环境下以下限电压I. 5V、上限电压4. 3V将6分钟充电、6分钟 放电(IOC)反复48小时。在试验前和试验后，将充放电反复3次，根据第3次的放电曲线，求出静电电容。以初期的静电电容为100%，求出了试验后的静电电容维持率。另外，在试验后，调查充电至4. 2V后的电压保持，将在短时间内电压大幅降低的情况判定为由于发生锂枝晶而存在微短路。使温度成为60°C而非室温，并使上限电压提高至4. 2V的原因在于，使锂枝晶的发生加速。另外，使锂盐的浓度也高于通常(I. 2mol/l)而设为易于发生锂枝晶的环境。实施例2除了使电容器负极电极层5以及锂负极电极层6的硬碳I的添加量成为10重量％以外，与实施例I相同。实施例3除了使电容器负极电极层5以及锂负极电极层6的硬碳I的添加量成为30重量％以外，与实施例I相同。实施例4除了使电容器负极电极层5以及锂负极电极层6的硬碳I的添加量成为50重量％以外，与实施例I相同。实施例5除了使电容器负极电极层5以及锂负极电极层6的硬碳I的添加量成为70重量％以外，与实施例I相同。实施例6除了使电容器负极电极层5的硬碳I的添加量成为30重量％，并使锂负极电极层6的硬碳I的添加量成为10重量％以外，与实施例I相同。比较例I除了仅使用石墨粒子2 (不添加硬碳粒子I)来制作电容器负极电极层5以及锂负极电极层6以夕卜,与实施例I相同。比较例2除了仅使用硬碳I (不使用石墨粒子2)来制作电容器负极电极层5以及锂负极电极层6以夕卜,与实施例I相同。
比较例3除了仅使用硬碳I (不使用石墨粒子2)来制作电容器负极电极层5，仅使用石墨粒子2 (不添加硬碳I粒子)来制作锂负极电极层6以外，与实施例I相同。比较例4除了仅使用石墨粒子2 (不添加硬碳粒子I)来制作电容器负极电极层5，仅使用硬碳I (不使用石墨粒子2)来制作锂负极电极层6以外，与实施例I相同。在表I中集中示出实施例f 6和比较例f 4的评价結果。[表 I]
权利要求
1.ー种电カ储存设备单元，其特征在于，具备 第I电极，在第I集电箔的一方的面形成了包含活性炭的微粒的第I电极层； 第2电极，在第2集电箔的一方的面形成了包含含锂金属化合物的粒子的第2电极层； 第3电极，在第3集电箔的至少一方的面形成了第3电极层； 第I隔膜，由多孔质的绝缘膜构成；以及 第2隔膜，由多孔质的绝缘膜构成， 在所述第3集电箔形成了透过孔，在所述第I电极层与所述第3电极的一方的面之间夹着所述第I隔膜而形成以所述第3电极为负极的电容器，在所述第2电极层与所述第3电极的另一方的面之间夹着所述第2隔膜而形成以所述第3电极为与所述电容器的公共负极的锂离子电池，对所述第I电极和所述第2电极进行了短路连接， 其中，所述第3电极层由混合石墨粒子和硬碳粒子而得到的碳系材料构成，所述碳系材料中的所述硬碳粒子的比率是5重量％以上且70重量％以下。
2.根据权利要求I所述的电カ储存设备单元，其特征在干， 所述第2电极层的含锂金属化合物是橄榄石型磷酸锂鉄。
3.根据权利要求I或者2所述的电カ储存设备单元，其特征在干， 所述第3电极层设置于所述第3集电箔的两面， 所述第3电极层中的所述第I隔膜侧的电极层的硬碳的比例高于所述第2隔膜侧的电极层的硬碳的比例。
4.根据权利要求广3中的任意一项所述的电カ储存设备単元，其特征在干， 在所述第3电极设置了贯通所述第3电极的厚度方向的贯通孔。
5.根据权利要求4所述的电カ储存设备単元，其特征在干， 所述第3电极层设置于所述第3集电箔的两面， 所述贯通孔是随着从该第3电极的一方的面侧朝向另一方的面侧变窄的第I贯通孔、和随着从该第3电极的另一方的面侧朝向一方的面侧变窄的第2贯通孔这2种贯通孔。
6.根据权利要求I或者2所述的电カ储存设备单元，其特征在干， 对于所述第3电极，在所述第3集电箔的一方的面形成了所述第3电极层，在所述第3集电箔的另一方的面设置了绝缘被膜，设置了随着从所述绝缘被膜侧朝向所述第3电极层变窄的贯通所述第3电极的厚度方向的贯通孔。
7.根据权利要求6所述的电カ储存设备单元，其特征在干， 使所述第3电极层隔着所述第I隔膜与所述第I电极层对置，使所述绝缘被膜隔着所述第2隔膜与所述第2电极层对置。
8.根据权利要求6所述的电カ储存设备单元，其特征在干， 使所述第3电极层隔着所述第2隔膜与所述第2电极层对置，使所述绝缘被膜隔着所述第I隔膜与所述第I电极层对置。
9.根据权利要求4或者5所述的电カ储存设备单元，其特征在干， 在所述贯通孔中填充了粒子材料。
10.根据权利要求9所述的电カ储存设备单元，其特征在干， 所述粒子材料是形成所述第3电极的一方的面的电极层的材料。
11.根据权利要求10所述的电カ储存设备单元，其特征在干，所述粒子材料是形成所述第3电极的所述第I隔膜侧的电极层的材料。
12.—种权利要求4或者5所述的电力储存设备单元的制造方法，其特征在干， 将对活性炭的微粒添加粘合剂而得到的膏涂敷到所述第I集电箔而形成具有所述第I电极层的所述第I电极， 将对含锂金属化合物添加导电剂和粘合剂而得到的膏涂敷到所述第2集电箔而形成具有所述第2电极层的所述第2电极， 将对碳系材料添加粘合剂而得到的膏涂敷到所述第3集电箔而形成具有所述第3电极层的所述第3电极， 使所述第I电极、所述第I隔膜、所述第3电极、所述第2隔膜、所述第2电极层叠，而制作所述电カ储存设备单元， 其中，对于所述第3电极，在所述第3集电箔形成所述透过孔之前涂敷膏，并在涂敷之后推压突起物而形成所述贯通孔。
13.—种权利要求5 7中的任意一项所述的电カ储存设备単元的制造方法，其特征在于， 将对活性炭的微粒添加粘合剂而得到的膏涂敷到所述第I集电箔而形成具有所述第I电极层的所述第I电极， 将对含锂金属化合物添加导电剂和粘合剂而得到的膏涂敷到所述第2集电箔而形成具有所述第2电极层的所述第2电极， 将对碳系材料添加粘合剂而得到的膏涂敷到所述第3集电箔而形成具有所述第3电极层的所述第3电极， 使所述第I电极、所述第I隔膜、所述第3电极、所述第2隔膜、所述第2电极层叠，而制作所述电カ储存设备单元， 其中，对于所述第3电极，在所述第3集电箔形成所述透过孔之前涂敷膏，并在涂敷之后从所述绝缘被膜侧推压突起物而形成所述贯通孔。
14.一种权利要求扩11中的任意一项所述的电カ储存设备单元的制造方法，其特征在于， 将对活性炭的微粒添加导电剂和粘合剂而得到的膏涂敷到所述第I集电箔而形成具有所述第I电极层的所述第I电极， 将对含锂金属化合物添加导电剂和粘合剂而得到的膏涂敷到所述第2集电箔而形成具有所述第2电极层的所述第2电极。
将对碳系材料添加粘合剂而得到的膏涂敷到所述第3集电箔而形成具有所述第3电极层的所述第3电极， 使所述第I电极、所述第I隔膜、所述第3电极、所述第2隔膜、所述第2电极层叠，而制作所述电カ储存设备单元， 其中，对于所述第3电极，在所述第3集电箔形成所述透过孔之前，在一方的面涂敷膏并使其干燥，从另一方的面侧推压突起物而形成所述贯通孔，在形成了所述贯通孔的另一方的面涂敷膏并使其干燥，而在所述贯通孔中填充粒子材料。
15.ー种蓄电设备，其特征在干， 所述第I电极以及所述第2电极是在集电箔的一方的面形成了所述第I电极层、在另一方的面形成了所述第2电极层的混合电极， 所述蓄电设备包括具有主层叠部的层叠体，在所述主层叠部中，按照所述第3电极、所述第I隔膜、所述混合电极、所述第2隔膜的顺序反复层叠而层叠了权利要求f 11中的任意一项所述的多个电カ储存设备单元。
16.根据权利要求15所述的蓄电设备，其特征在干， 以使所述层叠体的两端部成为所述第3电极的方式层叠。
17.ー种蓄电设备，其特征在干， 所述第I电极以及所述第2电极是在集电箔的一方的面形成了所述第I电极层、在另一方的面形成了所述第2电极层的混合电极， 按照所述第3电极、所述第I隔膜、所述混合电极、所述第2隔膜的顺序层叠，并将层叠而得到的结构卷绕而构成了权利要求f 11中的任意一项所述的电カ储存设备単元。
全文摘要
本发明的目的在于得到一种兼具瞬时力和持续力，并且即使反复急速充放电也能够维持静电容量的可靠性高的电力储存设备单元。一种电力储存设备单元，具有电容器正极(11a)和锂正极(11b)、以及在形成了透过孔(4)的集电箔中形成了电极层(5，6)的公共负极(7)，在电容器正极(11a)与公共负极(7)的电极层(5)侧的面之间夹着第1隔膜(12)而形成了电容器，在锂正极(11b)与公共负极(7)的电极层(6)侧的面之间夹着第2隔膜(13)而形成了锂离子电池，对电容器正极(11a)和锂正极(11b)进行了短路连接，其中，公共负极(7)的电极层(5，6)由混合了石墨粒子和硬碳粒子而成的碳系材料构成，碳系材料中的硬碳粒子的比率成为5重量%以上70重量%以下。
文档编号H01M4/1393GK102696144SQ20108006051
公开日2012年9月26日 申请日期2010年12月27日 优先权日2010年1月28日
发明者光田宪朗, 吉濑万希子, 相原茂, 竹村大吾 申请人:三菱电机株式会社