蓄电器件以及蓄电器件的制造方法与流程

本发明涉及蓄电器件以及蓄电器件的制造方法。

背景技术：

已知有在正极与负极之间设置了隔离件的结构的蓄电器件。

作为这样的蓄电器件之一，在专利文献1记载了具备包含凝胶状高分子化合物的极化性电极的双电层电容器，其中，凝胶状高分子化合物包含电解液。此外，在专利文献2记载了如下的电化学电容器，其具备包含离子液体以及凝胶状高分子化合物的电极。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-182903号公报

专利文献2：日本特开2011-35205号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

在上述的专利文献1以及2记载的蓄电器件中，电极内的电解液的粘度和隔离件的电解液的粘度大致相同。因此，在蓄电器件的内部侵入了水的情况下，侵入的水不仅分散到隔离件，而且同样分散到电极，因此蓄电器件的特性有可能下降。

本发明用于解决上述课题，其目的在于，提供一种在内部侵入了水的情况下能够抑制水向电极的侵入的蓄电器件、以及这种蓄电器件的制造方法。

用于解决课题的技术方案

本发明的蓄电器件的特征在于，具备：

正极，具备正极集电体以及正极活性物质层；

负极，具备负极集电体以及负极活性物质层；以及

隔离件层，设置在所述正极与所述负极之间，并包含凝胶电解质，

所述正极活性物质层以及所述负极活性物质层中的至少一者包含电极活性物质、粘合剂、电解液、以及未交联的第1高分子化合物，所述第1高分子化合物与所述粘合剂包含的第2高分子化合物不同。

也可以是，所述正极活性物质层以及所述负极活性物质层包含活性碳。

也可以是，在上述蓄电器件中，在所述正极活性物质层以及所述负极活性物质层中的包含所述未交联的高分子化合物的层，包含交联引发剂。

此外，也可以设为如下结构，即，在所述正极活性物质层以及所述负极活性物质层不包含交联引发剂。

本发明的一个方式中的蓄电器件的制造方法的特征在于，具备：

在正极集电体上形成包含正极活性物质以及粘合剂的第1活性物质层的工序；

在负极集电体上形成包含负极活性物质以及粘合剂的第2活性物质层的工序；

在所述第1活性物质层以及所述第2活性物质层中的至少一者上涂敷包含电解液、交联引发剂、以及未交联的第1高分子化合物的膏而形成膏层的工序；

使所述膏层包含的高分子化合物交联而形成凝胶电解质层的工序；以及

将所述凝胶电解质层夹在所述第1活性物质层与所述第2活性物质层之间的工序，

所述第1高分子化合物与所述粘合剂包含的第2高分子化合物不同。

本发明的另一个方式中的蓄电器件的制造方法的特征在于，具备：

在正极集电体上形成包含正极活性物质以及粘合剂的第1活性物质层的工序；

在负极集电体上形成包含负极活性物质以及粘合剂的第2活性物质层的工序；

在所述第1活性物质层以及所述第2活性物质层中的至少一者上涂敷包含电解液、交联引发剂、以及未交联的第1高分子化合物的膏而形成膏层的工序；

使所述膏层包含的第1高分子化合物交联而形成凝胶电解质层的工序；以及

将所述凝胶电解质层夹在所述第1活性物质层与所述第2活性物质层之间的工序，

所述第1活性物质层以及所述第2活性物质层中的形成膏层的活性物质层还包含电解液以及未交联的第3高分子化合物，

所述第1高分子化合物与所述粘合剂包含的第2高分子化合物不同。

也可以是，所述第3高分子化合物是与所述第1高分子化合物相同的材料。

也可以是，在形成所述凝胶电解质层的工序中，通过照射紫外线，从而使所述第1高分子化合物交联。

也可以是，所述正极活性物质以及所述负极活性物质包含活性碳。

所述膏包含的所述第1高分子化合物的含量也可以设为所述膏的10重量％以下。

发明效果

根据本发明的蓄电器件，在正极活性物质层以及负极活性物质层中的至少一者中，溶解有高分子化合物，在隔离件层中，高分子化合物交联，因此上述至少一者的活性物质层的电解液的粘度变得比隔离件层内的电解液的粘度高。由此，水在上述至少一者的活性物质层内扩散的速度变得比水在隔离件层内扩散的速度慢，因此在蓄电器件的内部侵入了水分的情况下，能够抑制水分向正极以及负极的侵入。

此外，根据上述的本发明的一个方式中的蓄电器件的制造方法，能够同时制作正极活性物质层以及负极活性物质层中的至少一个层和隔离件层，能够高效地制造上述蓄电器件。

此外，根据上述的本发明的另一个方式中的蓄电器件的制造方法，能够制造在活性物质层中不包含交联引发剂的蓄电器件。活性物质层包含的交联引发剂为杂质，因此通过设为不包含交联引发剂的结构，从而能够使蓄电器件的可靠性提高。

附图说明

图1是示出第1实施方式中的蓄电器件的结构的剖视图。

图2是用于对正极以及位于隔离件层的正极侧的部分的制作方法进行说明的图。

图3是用于对负极以及位于隔离件层的负极侧的部分的制作方法进行说明的图。

图4是示出制造的蓄电器件的结构的剖视图。

图5是用于对第2实施方式中的蓄电器件的制造方法中的、正极以及位于隔离件层的正极侧的部分的制作方法进行说明的图。

具体实施方式

以下，示出本发明的实施方式，对作为本发明的特征之处进行具体说明。

以下，作为蓄电器件的一个例子，列举双电层电容器为例来进行说明，但是蓄电器件并不限定于双电层电容器。

<第1实施方式>

图1是示出第1实施方式中的蓄电器件100的结构的剖视图。第1实施方式中的蓄电器件100具备正极10、负极20以及隔离件层30。

正极10具备正极集电体11和正极活性物质层12。作为正极集电体11，例如能够使用铝。

正极活性物质层12形成在正极集电体11的一个主面，并包含作为正极活性物质的活性碳、电解液、未交联的第1高分子化合物、粘合剂、以及交联引发剂。

粘合剂包含第2高分子化合物。作为第2高分子化合物，例如能够使用cmc(羧甲基纤维素)。此外，作为交联引发剂，例如能够使用苯基衍生物。

未交联的第1高分子化合物是与粘合剂包含的第2高分子化合物不同的高分子化合物，溶解于电解液。在本实施方式中，关于正极活性物质层12，设为作为第1高分子化合物而包含如下的高分子化合物，即，通过紫外线的照射、加热而交联，但是以未交联的状态存在，作为这样的高分子化合物，例如使用聚氧乙烯。

关于第1高分子化合物和第2高分子化合物，例如，能够通过对组成进行分析而进行区分。

作为电解液，例如能够使用emi-tfsi(1-乙基-3-甲基咪唑啉双亚胺)等离子液体。

负极20具备负极集电体21和负极活性物质层22。作为负极集电体21，例如能够使用铝。负极活性物质层22的结构与正极活性物质层12的结构相同。

隔离件层30为了防止正极10与负极20之间的短路而设置，包含凝胶电解质。详细地，介于正极10与负极20之间的凝胶电解质作为隔离件层30而发挥功能。在凝胶电解质中包含交联的第1高分子化合物，例如，交联的聚氧乙烯。

在本实施方式中的蓄电器件100中，在正极10以及负极20包含的电解液中溶解有未交联的第1高分子化合物，因此正极10以及负极20包含的电解液的粘度比隔离件层30内的电解液的粘度高。在该情况下，水在正极10以及负极20的活性物质层内扩散的速度变得比水在隔离件层30内扩散的速度慢。

因此，在蓄电器件100的内部侵入了水分的情况下，由于水的扩散速度的差异，水分变得不易侵入到正极10以及负极20，因此能够抑制水分向正极10以及负极20的侵入。

(蓄电器件的制造方法)

对蓄电器件100的制造方法进行说明。

首先，对正极10以及位于隔离件层30的正极侧的部分的制作方法进行说明。

在构成正极集电体11的铝箔上涂敷将正极活性物质和粘合剂混合而成的材料，形成第1活性物质层12a(参照图2的(a))。在此，设作为正极活性物质而使用活性碳来进行说明。第1活性物质层12a的厚度例如为5μm以上且15μm以下。

接下来，制作包含电解液、未交联的第1高分子化合物、以及交联引发剂的膏。第1高分子化合物与粘合剂包含的第2高分子化合物不同，在此，设使用聚氧乙烯而进行说明。膏包含的聚氧乙烯的含量设为膏的10重量％以下。通过将膏包含的聚氧乙烯的含量设为膏的10重量％以下，从而能够确保正极活性物质层12包含的电解液中的离子传导而制造电阻低的蓄电器件。该膏是若使聚氧乙烯交联则成为凝胶状高分子化合物的凝胶前体。

另外，关于膏，也可以不制作而使用预先准备的膏。

接下来，从第1活性物质层12a上涂敷上述膏。涂敷的膏逐渐浸透到第1活性物质层12a。在此，对浸透了膏的第1活性物质层标注附图标记12b，与膏浸透之前的第1活性物质层12a进行区分。在浸透了膏的第1活性物质层12b上形成第1膏层30a1(参照图2的(b))。第1膏层30a1的厚度例如为5μm以上且50μm以下。

接下来，通过对第1膏层30a1的表面照射紫外线，从而使第1膏层30a1包含的聚氧乙烯交联，形成第1凝胶电解质层30a2(参照图2的(c))。

此时，由于在浸透了膏的第1活性物质层12b中包含活性碳，所以紫外线被活性碳遮挡而不会到达第1活性物质层12b中。因此，第1活性物质层12b包含的聚氧乙烯不交联，保持膏状态而残留在第1活性物质层12b内。由此，形成包含活性碳、电解液、未交联的聚氧乙烯、粘合剂、以及交联引发剂的正极活性物质层12。

另外，由于上述的理由，第1活性物质层12b包含的聚氧乙烯不交联，但是实际上，存在于第1膏层30a1侧的聚氧乙烯会被照射紫外线而交联。

如上所述，在本实施方式中，膏包含的第1高分子化合物通过化学交联而进行凝胶化，因此与通过物理交联而进行凝胶化的高分子化合物相比，交联的控制变得容易。另外，若是pvdf等物理交联凝胶，则不能制作包含未交联的第1高分子化合物的膏。

接下来，对负极20以及位于隔离件层30的负极侧的部分的制作方法进行说明。负极20的制作方法与正极10的制作方法相同，因此，以下进行简单说明。

在构成负极集电体21的铝箔上涂敷将负极活性物质和粘合剂混合而成的材料，形成第2活性物质层22a(参照图3的(a))。在此，设作为负极活性物质而使用活性碳来进行说明。

接下来，从第2活性物质层22a上涂敷在制作正极10时制作的膏。如上所述，涂敷的膏也可以使用事先准备的膏。涂敷的膏逐渐浸透到第2活性物质层22a。在此，对浸透了膏的第2活性物质层标注附图标记22b，与膏浸透之前的第2活性物质层22a进行区分。在浸透了膏的第2活性物质层22b上形成第2膏层30b1(参照图3的(b))。

接下来，通过对第2膏层30b1的表面照射紫外线，从而使第2膏层30b1包含的聚氧乙烯交联，形成第2凝胶电解质层30b2(参照图3的(c))。

此时，由于在浸透了膏的第2活性物质层22b中包含活性碳，所以紫外线被活性碳遮挡而不会到达第2活性物质层22b中。因此，第2活性物质层22b包含的聚氧乙烯不交联，保持膏状态而残留在第2活性物质层22b内。由此，形成包含活性碳、电解液、未交联的聚氧乙烯、粘合剂、以及交联引发剂的负极活性物质层22。

最后，以第1凝胶电解质层30a2和第2凝胶电解质层30b2夹在正极集电体11与负极集电体21之间的那样的方式，使第1凝胶电解质层30a2和第2凝胶电解质层30b2抵接(参照图4)。第1凝胶电解质层30a2和第2凝胶电解质层30b2构成图1所示的隔离件层30。

根据上述的蓄电器件的制造方法，通过照射紫外线，从而能够分别同时制作正极活性物质层12和隔离件层30的一部分(第1凝胶电解质层30a2)、以及负极活性物质层22和隔离件层30的一部分(第2凝胶电解质层30b2)。由此，能够高效地制造蓄电器件100。

在本实施方式中，正极活性物质层12以及负极活性物质层22包含的第1高分子化合物的组成和隔离件层30包含的第1高分子化合物的组成相同。以下，对组成相同的、正极活性物质层12包含的第1高分子化合物和隔离件层30包含的第1高分子化合物是否交联的判别方法进行说明。另外，关于负极活性物质层22包含的第1高分子化合物以及隔离件层30包含的第1高分子化合物是否交联的判别方法也是同样的。

首先，例如通过傅里叶变换红外光谱法(ft-ir)对正极活性物质层12包含的第1高分子化合物和隔离件层30包含的第1高分子化合物的组成进行分析，对作为粘合剂的第2高分子化合物和作为凝胶前体的第1高分子化合物进行区分。

接下来，用不溶解交联的高分子化合物但是溶解未交联的高分子化合物的溶剂，冲洗蓄电器件内的电解液。作为不溶解交联的高分子化合物但是溶解未交联的高分子化合物的溶剂，例如，能够使用丙酮。

对冲洗了电解液之后的蓄电器件内部的剖面进行观察，确认有机固态物质残渣的有无。即，交联的高分子化合物作为有机固态物质残渣残留，但是未交联的高分子化合物被上述溶剂冲洗而不残留。因此，在本实施方式中的蓄电器件100的情况下，在正极活性物质层不存在有机固态物质残渣，但是在隔离件层30存在有机固态物质残渣。

<第2实施方式>

第1实施方式中的蓄电器件100在正极活性物质层12以及负极活性物质层22包含交联引发剂。由此，通过照射紫外线，从而能够同时制作正极10和隔离件层30的一部分，并且能够同时制作负极20和隔离件层30的一部分。

相对于此，在第2实施方式中的蓄电器件100中，在正极活性物质层12以及负极活性物质层22不包含交联引发剂。

以下，对第2实施方式中的蓄电器件100的制造方法进行简单说明。

首先，在构成正极集电体11的铝箔上涂敷将正极活性物质、粘合剂、电解液、以及未交联的第3高分子化合物混合而成的材料，形成正极活性物质层12(参照图5的(a))。在此，设作为正极活性物质而使用活性碳、且作为第3高分子化合物而使用聚氧乙烯来进行说明。

接下来，制作包含电解液、未交联的第1高分子化合物、以及交联引发剂的膏。第1高分子化合物与粘合剂包含的第2高分子化合物不同，在此，设使用聚氧乙烯而进行说明。膏包含的聚氧乙烯的含量设为膏的10重量％以下。该膏是若使聚氧乙烯交联则成为凝胶状高分子化合物的凝胶前体。

另外，与第1实施方式同样地，关于膏，也可以不制作而使用预先准备的膏。

接下来，从正极活性物质层12上涂敷上述膏。由此，在正极活性物质层12上形成第1膏层30a1(参照图5的(b))。另外，由于在正极活性物质层12包含电解液，所以膏不浸透到正极活性物质层12。

接下来，通过对第1膏层30a1的表面照射紫外线，从而使第1膏层30a1包含的聚氧乙烯交联，形成第1凝胶电解质层30a2(参照图5的(c))。由于在正极活性物质层12不包含交联引发剂，所以正极活性物质层12内的聚氧乙烯不交联。

关于负极侧，也同样地，在构成负极集电体21的铝箔上形成负极活性物质层22，且在负极活性物质层22上形成第2凝胶电解质层。然后，以第1凝胶电解质层和第2凝胶电解质层夹在正极集电体11与负极集电体21之间那样的方式，使第1凝胶电解质层和第2凝胶电解质层抵接。第1凝胶电解质层和第2凝胶电解质层构成图1所示的隔离件层30。

根据第2实施方式中的蓄电器件100，能够设为在正极活性物质层12以及负极活性物质层22不包含交联引发剂的结构。活性物质层包含的交联引发剂为杂质，因此通过设为不包含交联引发剂的结构，从而能够使蓄电器件100的可靠性提高。

此外，在蓄电器件100的制造工序中，使得在正极活性物质层以及负极活性物质层不包含交联引发剂，因此即使在代替照射紫外线而使用了进行加热使其交联的方法的情况下，也能够防止正极活性物质层以及负极活性物质层包含的第3高分子化合物的交联。

本发明并不限定于上述实施方式，能够在本发明的范围内施加各种应用、变形。

例如，虽然在上述的实施方式中，说明为在蓄电器件的制造工序中通过照射紫外线而使第1高分子化合物交联，但是也可以使用通过进行加热而使第1高分子化合物交联的方法。

在上述的第2实施方式中的蓄电器件100的制造方法中，说明为作为正极活性物质层12以及负极活性物质层22包含的第3高分子化合物而使用与膏包含的第1高分子化合物相同的高分子化合物。但是，作为第3高分子化合物，也可以使用与第1高分子化合物不同的高分子化合物。不过，通过使用相同的高分子化合物，从而能够在不增加材料种类的情况下廉价地进行制造。

此外，也可以通过在上述实施方式中说明的制造方法以外的制造方法来制造具有上述的结构的蓄电器件。

在上述的实施方式中，说明为正极活性物质层以及负极活性物质层分别包含电极活性物质、粘合剂、电解液、以及第1高分子化合物，该第1高分子化合物是未交联的高分子化合物，且与粘合剂包含的第2高分子化合物不同。

但是，也能够设为如下结构，即，正极活性物质层以及负极活性物质层中的一者包含电极活性物质、粘合剂、电解液、以及第1高分子化合物，该第1高分子化合物是未交联的高分子化合物，且与粘合剂包含的第2高分子化合物不同。在该情况下，正极活性物质层以及负极活性物质层中的另一者包含粘合剂和电解液。即使在具有这样的结构的蓄电器件中，在内部侵入了水的情况下，也能够抑制水向包含未交联的第1高分子化合物的电极的侵入。

此外，在设为如上所述的结构的情况下，即，在设为正极活性物质层以及负极活性物质层中的一者包含未交联的第1高分子化合物的结构的情况下，也可以构成为仅在该一者的活性物质层包含交联引发剂。

不过，通过像上述的实施方式那样设为正极活性物质层以及负极活性物质层各自包含电极活性物质、粘合剂、电解液、以及未交联的第1高分子化合物的结构，从而能够抑制水向正极以及负极的侵入，因此优选。

如上所述，在本发明的蓄电器件中，只要是正极活性物质层以及负极活性物质层中的至少一者包含电极活性物质、粘合剂、电解液、以及未交联的第1高分子化合物的结构即可。具有这样的结构的蓄电器件的制造方法具备：

在正极集电体上形成包含正极活性物质以及粘合剂的第1活性物质层的工序；

在负极集电体上形成包含负极活性物质以及粘合剂的第2活性物质层的工序；

在第1活性物质层以及第2活性物质层中的至少一者上涂敷包含电解液、交联引发剂、以及未交联的第1高分子化合物的膏而形成膏层的工序；

使膏层包含的第1高分子化合物交联而形成凝胶电解质层的工序；以及

将凝胶电解质层夹在第1活性物质层与第2活性物质层之间的工序，

第1高分子化合物与粘合剂包含的第2高分子化合物不同。

此外，具有正极活性物质层以及负极活性物质层中的至少一者包含电极活性物质、粘合剂、电解液、以及未交联的高分子化合物的结构的蓄电器件的另一个制造方法具备：

在正极集电体上形成包含正极活性物质以及粘合剂的第1活性物质层的工序；

在负极集电体上形成包含负极活性物质以及粘合剂的第2活性物质层的工序；

在第1活性物质层以及第2活性物质层中的至少一者上涂敷包含电解液、交联引发剂、以及未交联的第1高分子化合物的膏而形成膏层的工序；

使膏层包含的第1高分子化合物交联而形成凝胶电解质层的工序；以及

将凝胶电解质层夹在第1活性物质层与第2活性物质层之间的工序，

第1活性物质层以及第2活性物质层中的在其上形成膏层的活性物质层还包含电解液以及未交联的第3高分子化合物，

第1高分子化合物与粘合剂包含的第2高分子化合物不同。

附图标记说明

10：正极；

11：正极集电体；

12：正极活性物质层；

12a：膏浸透之前的第1活性物质层；

12b：浸透了膏的第1活性物质层；

20：负极；

21：负极集电体；

22：负极活性物质层；

22a：膏浸透之前的第2活性物质层；

22b：浸透了膏的第2活性物质层；

30：隔离件；

30a1：第1膏层；

30a2：第1凝胶电解质层；

30b1：第2膏层；

30b2：第2凝胶电解质层；

100：蓄电器件。