JP2005166738A - 電気化学デバイス及び電気化学デバイス用高分子多層体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 集電体同士の接触によるショートが起こりにくい電気化学デバイスを提供すること。
【解決手段】 第一電極１２及び第二電極１３と、これらの電極１２，１３間に設けられた電解質とを有する発電要素１０と、一方が第一電極１２と接すると共に他方が第二電極１３と接し、互いに対向して前記発電要素１０を挟む一対の集電体２０，２１と、上記発電要素１０を取り囲むように一対の集電体２０，２１間に配されると共に、この一対の集電体２０，２１を密封する封口材３０と、を備えている。そして、本発明において、封口材３０は、一対の集電体２０，２１上に各々設けられた熱可塑性高分子層３１，３３、及び、これら熱可塑性高分子層３１，３３間に設けられた架橋高分子層３２を備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電気二重層キャパシタ、リチウム二次電池等の電気化学デバイスに関する。

従来、電気二重層キャパシタ、リチウム二次電池等の電気化学デバイスが、携帯電話、ＰＤＡ等に広く使用されている。

このような電気化学デバイスとして、一対の電極とこれらに挟まれる電解質とを含む発電要素を、この発電要素よりも大きな一対の集電体で挟み、集電体の周縁部同士を熱可塑性高分子からなる封口材でシールした構造の電気化学デバイスが考案されている。

このような電気化学デバイスの封口材としては、例えば、熱可塑性高分子シートの両面に、熱可塑性高分子シートよりも低融点でかつ不飽和カルボン酸又はその誘導体で変性されたエチレン共重合体若しくはこのエチレン共重合体を含む組成物を積層した熱可塑性の積層シートが知られている（特許文献１参照）。

また、封口材として、ポリイソブチレン変性ポリエチレン（特許文献２参照）、変性ポリプロピレン、変性ポリエチレン（特許文献３）、微粒子フィラーを含有する酸変性ポリオレフィン（特許文献４）等の熱可塑性高分子が知られている。

また、集電体において封口材が接着する部分をクロメート処理する方法が知られている（特許文献５）。
特開昭６２−１３３４６９号公報 特開平２−２３４３４４号公報 特開平４−１２１９４７号公報 特開平６−３４９４６２号公報 特開平２−２３１２５７号公報

しかしながら、従来のような熱可塑性の封口材を用いた電気化学デバイスでは、封口時に熱可塑性高分子が溶融しすぎて集電体同士が接触し、電気化学デバイスがショートすることがあった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、集電体同士の接触によるショートが起こりにくい電気化学デバイスを提供することを目的とする。

本発明の電気化学デバイスは、第一電極及び第二電極と、これらの電極間に設けられた電解質とを有する発電要素と、一方が第一電極と接すると共に他方が第二電極と接し、互いに対向して前記発電要素を挟む一対の集電体と、上記発電要素を取り囲むように一対の集電体間に配されると共に、この一対の集電体を密封する封口材と、を備えている。そして、本発明において、封口材は、一対の集電体上に各々設けられた熱可塑性高分子層、及び、これら熱可塑性高分子層間に設けられた架橋高分子層を備えている。

本発明の電気化学デバイスによれば、封口材において、一対の熱可塑性高分子層間に、これらの熱可塑性高分子層に比して溶融し難い架橋高分子層が介在する。このため、封口時に熱可塑性高分子層が過度に溶融した場合等においても集電体同士が接触しにくくなる。したがって、集電体のショートによる不良が低減され、電気化学デバイスの歩留りや信頼性が高くなる。

ここで、本明細書及び添付の特許請求の範囲において、「架橋高分子層」とは、ポリマー、オリゴマー、モノマー等の分子鎖同士が架橋して３次元ネットワーク構造を形成している高分子材料の層をいう。

このような上記電気化学デバイスにおいて、架橋高分子層は、電離放射線、例えば、電子線及び／又はγ線の照射により架橋した材料であることが好ましい。これら電離放射線の照射による高分子の架橋は、電気化学的に不安定な架橋剤を添加することなく行うことができる。従って、未反応の架橋剤が高分子材料の中に残り、電気化学デバイスの信頼性を損なわせることがない。

また、架橋高分子層は、熱可塑性高分子層の熱可塑性高分子と同じ熱可塑性高分子を架橋した材料の層であることが好ましい。

これによれば、架橋高分子層と熱可塑性高分子層との構造や性質が類似するので、架橋高分子層と、熱可塑性高分子層との界面での接着性が高まり、特にシール性に優れた電気化学デバイスが得られる。したがって、外部からの水分の侵入や、電解質溶液等の外部への蒸発等が抑制され、信頼性の向上効果が著しい。

特に、熱可塑性高分子層がポリオレフィン層であり、架橋高分子層が架橋ポリオレフィン層であることが好ましい。ポリオレフィンは電気化学的に安定であり、水分の透過率も低いという特徴がある。また、電気化学デバイスでは８０〜１００℃における耐熱性が必要なため、熱可塑性高分子の溶融温度はこの温度範囲以上である必要がある。同時に、熱可塑性高分子の溶融温度が２００℃以上であると、熱接着時の熱伝導により電気化学デバイス内部の電解液等に悪影響が及ぶ可能性がある。したがって、熱可塑性高分子の溶融温度は２００℃未満であることが好ましい。ポリオレフィンは、溶融温度について上記の２つの温度条件を満足することができるため好適に使用することができる。

本発明の電気化学デバイス用高分子多層体の製造方法は、熱可塑性高分子製シートの間に架橋高分子製シートを設けてなる積層体を積層方向に沿って切り抜くことによって、上記積層体と同様の積層構造を有する高分子製多層体を得る切り抜き工程を含むことを特徴とする。この製造方法により得られた高分子製多層体を用いることにより、本発明の電気化学デバイスを容易に得ることができる。そのような観点から、切り抜き工程に先だって、高分子製シートに電離放射線を照射することにより架橋高分子製シートを得る放射線照射工程を含むと好ましい。

本発明によれば、集電体同士の接触によるショートが起こりにくい電気化学デバイスを提供できる。

以下、図面を参照しながら本発明に係る電気化学デバイスの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
（第一実施形態）
まず、図１及び図２を参照して、本発明に係る第一実施形態の電気化学デバイスとしての電気二重層キャパシタ１について説明する。

この電気二重層キャパシタ１は、主として、発電要素１０と、この発電要素１０を挟み外装体として機能する一対の対向する集電体２０，２１と、発電要素１０を集電体２０，２１間に密閉する封口材３０とを有する。

発電要素１０は、互いに対向する正極としての第一電極１２及び負極としての第二電極１３と、これら第一電極１２及び第二電極１３の間に隣接して配置されるセパレータ１４と、第一電極１２、第二電極１３、及び、セパレータ１４中に含有される電解質を含む電解質溶液（図示せず）と、を有している。

第一電極１２、第二電極１３は、電子伝導性の多孔体である。第一電極１２、第二電極１３の構成材料は、特に限定されず、公知の電気二重層キャパシタに用いられている炭素電極等の分極性電極を構成する多孔体層として使用されているものと同様の材料を使用することができる。例えば、原料炭（例えば、石油系重質油の流動接触分解装置のボトム油や減圧蒸留装置の残さ油を原料油とするディレードコーカーより製造された石油コークス等）を賦活処理することにより得られる炭素材料（例えば、活性炭）を構成材料の主成分としているものを使用することができる。その他の条件（バインダー等の炭素材料以外の構成材料の種類やその含有量）も特に限定されるものではない。例えば、炭素粉末に導電性を付与するための導電性補助剤（カーボンブラック等）や、バインダー（ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等）が添加されていてもよい。

第一電極１２及び第二電極１３の間に配置されるセパレータ１４は、電気絶縁性の多孔体から形成されていれば特に限定されず、公知の電気二重層キャパシタに用いられているセパレータを使用することができる。例えば、電気絶縁性の多孔体としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンからなるフィルムの積層体や上記樹脂の混合物の延伸膜、あるいは、セルロース、ポリエステル及びポリプロピレンからなる群より選択される少なくとも１種の構成材料からなる繊維不織布が挙げられる。

ここで、第一電極１２と第二電極１３との接触によるショートを抑制すべく、セパレータ１４の大きさを電極１２，１３の主表面の面積よりも大きくし、セパレータ１４の端部を電極１２，１３の端面から突出させることが好ましい。このとき、セパレータ１４の端面は、封口材３０から離間されていることが好ましい。

電解質溶液は、第一電極１２、第二電極１３、及び、セパレータ１４の孔の内部に含有されている。電解質溶液は、特に限定されず、公知の電気二重層キャパシタに用いられている電解質溶液（電解質塩の水溶液、有機溶媒を使用した電解質塩の溶液）を使用することができる。ただし、電解質塩の水溶液は電気化学的に分解電圧が低く、電気二重層キャパシタ１の耐用電圧が低く制限されてしまうので、有機溶媒を使用する電解質溶液（非水電解質溶液）であることが好ましい。

なお、本実施形態において、電解質溶液は液状の状態以外にゲル化剤を添加することにより得られるゲル状電解質であってもよい。また、電解質溶液に代えて、固体電解質（固体高分子電解質又はイオン伝導性無機材料からなる電解質）が含有されていてもよい。

集電体２０，２１は、発電要素１０の第一電極１２、第二電極１３の主表面の面積よりも大きな面積を有する矩形板状の導電材料である。これらの集電体２０，２１は、下側の集電体２１が第二電極１３と面接触し、上側の集電体２０が第一電極１２と面接触するように、上下から発電要素１０を挟んでいる。集電体２０，２１の材料は、電荷の移動を充分に行うことができる良導体であれば特に限定されず、公知の電気二重層キャパシタに用いられている集電体を使用することができる。

非水電解質の場合の集電体の材料としては、耐食性に富む導電性の材料が使用でき、例えば、アルミニウム、チタン等の金属箔が利用できる。金属箔の厚みは、例えば、１０〜１００μｍ程度である。

封口材３０は、発電要素１０の周囲を取り囲むように一対の集電体２０，２１間に配されると共に、集電体２０，２１間を密封している。また、この封口材３０は、集電体２０，２１に平行な３層構造を有している。具体的には、封口材３０は、熱可塑性高分子層３１／架橋高分子層３２／熱可塑性高分子層３３の３層構造を有している。

熱可塑性高分子層３１は、集電体２０の下面周縁部２０ａ上に形成される一方、熱可塑性高分子層３３は、集電体２１の上面周縁部２１ａ上に形成されている。また、これらの熱可塑性高分子層３１，３３は、ヒートシールによって各集電体２０，２１の周縁部２０ａ，２１ａ上に強固に接着されている。

ここで、熱可塑性高分子層３１，３３の材料は、熱可塑性のある高分子材料であれば特に限定されず、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリフッ化ビニリデンおよびその共重合体等のフッ素樹脂等が挙げられる。特に、熱可塑性高分子層３１，３３の材料として、経済性、ヒートシール性、化学的安定性、水分透過性等の観点からポリオレフィンが好ましい。ポリオレフィンとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、酸変性ポリエチレン、およびこれらを含む共重合体等が挙げられる。

一方、架橋高分子層３２は、熱可塑性高分子層３１と熱可塑性高分子層３３との間に設けられており、各熱可塑性高分子層３１及び熱可塑性高分子層３３によって上下面が接着されている。

架橋高分子層３２は、ポリマー、オリゴマー、モノマー等の分子鎖同士が架橋により結合して３次元ネットワーク構造を形成している架橋高分子材料の層である。このような架橋高分子材料は、分子鎖同士を反応させて架橋したり、分子鎖同士を架橋剤を用いて架橋させたりすること等の公知の方法により得ることができる。

ここで、架橋の方法としては、例えば、分子鎖を含む原料に電子線、紫外線、γ線、Ｘ線等を照射すること、分子鎖を含む原料を加熱すること、分子鎖を含む原料に架橋剤を添加すること等を用いることができ、さらに、これらの方法を適宜自在に組み合わせることができる。

架橋高分子としては、例えば、分子鎖を含む原料に対してＸ線、電子線、γ線等の電離放射線を照射して架橋させた架橋高分子が挙げられる。例えば、ポリオレフィン等の熱可塑性高分子に電離放射線を照射して架橋することにより架橋高分子が得られる。具体的には、架橋ポリオレフィン、架橋フッ素樹脂等が例示できる。このような電離放射線の照射による架橋は、分子鎖を含む原料に対して電気化学的に不安定な架橋剤を添加することなく行うことができる。従って、未反応の架橋剤が架橋高分子中に残って電気化学デバイスの信頼性を損なわせることがない。

ここで、電離放射線がもつ物質への透過能の観点から、電離放射線として電子線及び／又はγ線を用いることが好ましい。電子線照射の照射条件としては、照射線量が２０〜３００ｋGyであることが好ましい。この照射線量範囲は、必ずしも１度の照射によって満足される必要はない。すなわち、複数回の照射による合計の照射線量が上記の範囲内に入っていればよい。照射線量が上記の範囲を下回った場合、高分子において十分な架橋効果が得られ難くなる傾向がある。また、照射線量が上記の範囲を越えた場合、高分子において架橋反応よりも分子の劣化反応が進行してしまい、高分子が脆弱になる傾向がある。加速電圧は、高分子の厚さ方向に減衰しない程度に高く、高分子を劣化させない程度に低い範囲で選ばれる。加速電圧は電子線光源の窓による吸収を考慮して設定されるが、高分子材料に直射する場合には１５０ｋV程度に設定されることが望ましい。
電離放射線をγ線とした場合、γ線は高エネルギーのために透過量が高く、外部環境の影響を受けにくいので線量の面内ばらつきが少ないため、さらに均一な架橋構高分子が得られる。γ線の照射線量は、電子線の場合と同一の範囲であることが望ましい。

また、電気化学的な安定性、水分透過率、溶融粘度等の観点から、電離放射線によって架橋した架橋高分子として、架橋ポリオレフィンが好ましい。架橋ポリオレフィンとしては、例えば、架橋酸変性ポリエチレン、架橋ポリプロピレン、及びこれらを含む共重合体等が挙げられる。

また、架橋高分子として、例えば、分子鎖を含む原料に対して加熱をすることにより架橋させた、熱硬化性樹脂の硬化物や、分子鎖を含む原料に対して紫外線を照射することにより架橋させた、紫外線硬化型樹脂の硬化物が挙げられ、具体的には、エポキシ樹脂硬化物、ウレタン樹脂硬化物、フェノール樹脂硬化物、アクリル樹脂硬化物、メラミン樹脂硬化物、及び、フラン樹脂硬化物等を例示できる。

熱硬化性樹脂や、紫外線硬化型樹脂を架橋する場合、熱硬化性樹脂や紫外線硬化型樹脂が架橋剤（硬化剤）を含んでいることが好ましい。架橋剤としては、加熱されたり紫外線が照射されたりすると分子鎖同士を架橋させるものであれば特に限定されず、例えば、硫黄化合物、有機過酸化物、多価のフェノール樹脂、多価のアミノ樹脂、多価のハロゲン化合物、多価のアミン化合物、多価のアゾ化合物、多価のイソシアネート化合物、多価のシリルイソシアネート化合物、多価のエポキシ化合物、シラン化合物、チタネート化合物、多価のカルボン酸化合物、酸無水物等が挙げられる。

また、架橋高分子層３２の材料として、熱可塑性高分子層３１，３２と同じ熱可塑性高分子材料を架橋したものを用いることが好ましい。この場合、架橋高分子層３２と熱可塑性高分子層３１との構造や性質が類似するので、架橋高分子層３２と熱可塑性高分子層３１，３３との密着性が高まり、より封口材３０のシール性を高くできる。熱可塑性高分子の架橋は、電磁放射線、特に、電子線を用いることにより容易に行うことができる。

具体的には、熱可塑性高分子層３１，３３の材料をポリオレフィンとし、架橋高分子層３２の材料を、熱可塑性高分子層３１，３３のポリオレフィンと同じポリオレフィンを架橋した架橋ポリオレフィンとすることが特に好ましい。ポリオレフィンは電気化学的に安定であり、水分の透過率も低いという特徴がある。また、電気化学デバイスでは８０〜１００℃における耐熱性が必要なため、熱可塑性高分子の溶融温度はこの温度範囲以上である必要がある。同時に、熱可塑性高分子の溶融温度が２００℃以上であると、熱接着時の熱伝導により電気化学デバイス内部の電解液等に悪影響が及ぶ可能性がある。したがって、熱可塑性高分子の溶融温度は２００℃未満であることが好ましい。ポリオレフィンは、溶融温度について上記の２つの温度条件を満足することができるため好適に使用することができる。

次に、図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照して、上述した電気二重層キャパシタ１の作製方法の一例について説明する。

まず、図３（ａ）に示す一対の集電体２０，２１を用意する。これらの集電体２０，２１は、例えば、アルミニウム等の導電性の金属箔を所定の大きさの矩形状に切断することにより形成できる。

次に、各集電体２０，２１の主面の中央部分に、シート状の第一電極１２、第二電極１３をそれぞれ形成する。これら第一電極１２、第二電極１３の形成方法は、特に限定されず、公知の電気二重層キャパシタ１の製造に採用されている公知の薄膜製造技術を用いることができる。

例えば、第一電極１２、第二電極１３が炭素電極（分極性電極）の場合、公知の方法により賦活処理済みの活性炭等の炭素材料を用いてシート状の電極を作製することができる。具体的には、例えば、炭素材料を５〜１００μｍ程度に粉砕し粒度を整えた後、例えば炭素粉末に導電性を付与するための導電性補助剤（カーボンブラック等）と、例えば結着剤と、例えば、ＭＩＢＫ等の有機溶媒とを添加し混練してペーストを得、このペーストを各集電体２０、２１上に塗布し乾燥すればよい。塗布は、メタルマスク印刷、ドクターブレード法、ロールプレス法などを利用できる。

ここで、上記の導電性補助剤としては、カーボンブラックの他、粉末グラファイトなどを用いることができ、また、結着剤としては、ポリテトラフルオロエチレンの他、ポリフッ化ビニリデン、フッ素ゴムなどを使用することができる。

なお、集電体２０，２１上にペーストを塗布することにより第一電極１２、第二電極１３を形成する代わりに、シート状の電極を形成しこれを集電体２０，２１上に積層してもよい。

次に、セパレータ１４を準備する。このセパレータ１４は、紙等の多孔質性の絶縁材料を所定の大きさに切ることにより形成できる。セパレータ１４の主面の面積は、第一電極１２、第二電極１３よりも大きくする。

続いて、電気化学デバイス用高分子製多層体としての枠状の封口材３０を用意する。まず、集電体２０，２１と同サイズの矩形の熱可塑性高分子シート（熱可塑性高分子製シート）２枚と、集電体２０，２１と同サイズの矩形の架橋高分子シート（架橋高分子製シート）１枚を用意し、架橋高分子シートを熱可塑性高分子シートで上下から挟むようにして熱圧着してこれら３枚を一体化した後、第一電極１２、第二電極１３に対応する中央部分を切り抜いて、枠状の封口材３０を得る（切り抜き工程）。封口材３０の構造は、熱可塑性高分子層３１／架橋高分子層３２／熱可塑性高分子層３３となる。

なお、この工程で使用する架橋高分子シートは、前述の如き架橋高分子から形成されたシートであり、公知の方法により製造できる。そして、例えば、熱可塑性高分子層３１，３３の厚みは、５〜２００μｍ程度、架橋高分子層３２の厚みは１０〜２００μｍ程度である。

続いて、一方の集電体２１に形成された第二電極１３に上記の電解質溶液を滴下し、他方の集電体２０に形成された第一電極１２にも電解質溶液を滴下する。

さらに続いて、図３（ｂ）に示すように、第二電極１３上にセパレータ１４を積層し、セパレータ１４上にも電解質溶液を滴下する。そして、枠状の封口材３０を、集電体２１の周縁部２１ａに載置する。

次に、他方の集電体２０を、第一電極１２が上述のセパレータ１４と対面すると共にし、集電体２０の周縁部２０ａが枠状の封口材３０と接するように集電体２１に積層する。

その後、真空容器内で真空に引きながら、集電体２０の周縁部２０ａの形状に対応する枠状のヒータ９８を上から集電体２０に押し付けて封口材３０を加熱することにより、枠状の封口材３０の熱可塑性高分子層３１，３３を溶融させてそれぞれ集電体２０の周縁部２０ａ、集電体２１の周縁部２１ａと接着させて封口し、図１に示す電気二重層キャパシタ１を得る。

このとき、ヒータ９８の温度を、封口材３０の熱可塑性高分子層３１，３３が溶融し、かつ、架橋高分子層３２が溶融しない温度に制御する。以上の工程により、本実施形態に係る電気二重層キャパシタ１の製造工程が終了する。

このような電気二重層キャパシタ１によれば、封口材３０は、一対の集電体２０，２１上に各々設けられた熱可塑性高分子層３１，３３、及び、これら熱可塑性高分子層３１，３３間に設けられた架橋高分子層３２を備えている。このため、集電体２０，２１間の封口時に熱可塑性高分子層３１，３３が過度に溶融した場合等においても、熱可塑性高分子層３１，３３間に、熱可塑性高分子層３１，３３に比して溶融し難い架橋高分子層３２が介在することとなる。したがって、この架橋高分子層３２が邪魔となって集電体２０，２１同士が接触しにくくなる。

これにより、本実施形態の電気二重層キャパシタ１は、集電体２０，２１間のショートが起こりにくいため、歩留りや信頼性を極めて高くできる。なお、加熱による封口（熱シール）に代えて超音波溶接により封口してもよく、この場合でも上述と同様の作用・効果を生じる。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施形態においては、本発明を電気二重層キャパシタに適用した場合に好適な構成について説明したが、本発明は電気二重層キャパシタに限定されるものではなく、例えば、シュードキャパシタ、レドックスキャパシタ等の他の電気化学キャパシタに適用可能である。

さらに、上記実施形態の説明においては、本発明を電気化学キャパシタ（特に電気二重層キャパシタ）に適用した場合に好適な構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、リチウムイオン二次電池等をはじめとする各種二次電池にも適用可能である。この場合には、第一電極（正極）１２となる多孔体層には、リチウムイオン二次電池等の二次電池の正極に使用可能な電極活物質が含有される。また、第二電極（負極）１３となる多孔体層には、リチウムイオン二次電池等の二次電池の負極に使用可能な電極活物質が含有される。この場合、第一電極１２に接触する集電体には、耐食性の点からアルミニウム、チタン等を用いることが好ましく、第二電極１３に接触する集電体には、リチウムと合金を形成しない観点から、銅、ニッケル等を用いることが好ましい。

次に、実施例に基づいて、本発明の効果をより具体的に説明する。
（実施例１）
以下の手順により、図１〜図２に示した電気二重層キャパシタ１と同様の構成を有する電気二重層キャパシタを作製した。

まず、電極を有する集電体を一対作製した。集電体としては、アルミニウム箔（厚み２０μｍ）を所定の矩形状に切断したものを採用し、これら集電体上に電極を形成した。具体的には、フッ素ゴム（デュポン社製、ＶｉｔｏｎＶＧＦ）を９重量％、活性炭（クラレ（株）製ＦＲ２５）を８６重量％、カーボンブラック（電気化学工業製）を５重量％、所定量のメチルイソブチルケトンに混合してペースト化し、メタルマスク法で集電体の主面の中央部に塗布し、乾燥して電極とした。

次に、セパレータを用意した。このセパレータは、厚み３１μｍの紙（日本高度紙製）を、電極の主表面の面積よりも大きく切り出すことにより形成した。

続いて、３層構造の枠状の封口材を用意した。まず、熱可塑性の高分子製シートとして集電体と同じ平面形状の未架橋酸変性高密度ポリエチレンシート（厚み３１μｍ）を３枚用意し、その内の１枚に電子線を照射して架橋させ、架橋高分子製シートとしての架橋酸変性高密度ポリエチレンシートを得た（放射線照射工程）。ここで、電子線の加速電圧を２００ｋＶとし、電子線の吸収線量を１００ｋＧｙとした。そして、架橋高分子シートとしての架橋酸変性高密度ポリエチレンシートを、未架橋酸変性高密度ポリエチレンシートで挟んだ上で、これらを熱圧着して一体化して、未架橋酸変性高密度ポリエチレン層／架橋酸変性高密度ポリエチレン層／未架橋酸変性高密度ポリエチレン層の３層構造とした。その後、３層のシートにおける電極に対応する部分を切り抜いて、電気化学デバイス用高分子製多層体としての枠状の封口材とした（切り抜き工程）。

続いて、一方の集電体における電極が形成された面に、電極を取り囲むように枠状の封口材を載置して１３０℃で熱圧着し、封口材を仮止めした。続いて、一方の集電体の電極に適当量の電解質溶液を滴下し、この電極の上にセパレータを積層し、さらに、セパレータ上に適当量の電解質溶液を滴下した。電解質溶液としては、４フッ化硼酸トリエチルメチルアンモニウムをプロピレンカーボネートに１．４ｍｏｌ／Ｌの濃度に溶解させたものを用いた。

続いて、他方の集電体の電極上にも適当量の電解質溶液を滴下した。そして、他方の集電体を、一方の集電体と重ね合わせた。このとき、他方の集電体の電極がセパレータと接触し、また、他方の集電体の周縁部が、枠状の封口材と重なるようにした。

続いて、真空雰囲気下で、上側の集電体の外面から、封口材に対応する枠状のヒータを押し当てて、封口材の未架橋酸変性高密度ポリエチレン層を溶融し集電体間を封口することにより、電気二重層キャパシタを完成させた。ここでは、封口材の温度が１６０℃となるようにヒータの温度を制御した。また、このような電気二重層キャパシタを１０個得た。

これらの電気二重層キャパシタの抵抗を測定したところ、ショートとしている物は一つもなかった。

（実施例２）
実施例２では、電離放射線としてγ線を使用し、照射線量を８０ｋGyとして未架橋酸変性高密度ポリエチレンシートの架橋を行った以外は実施例１と同様にして、実施例２の電気二重層キャパシタを得た。

（実施例３）
実施例３では、架橋酸変性高密度ポリエチレン層に代えて、熱硬化性樹脂であるウレタン変性エポキシ樹脂（日本ペイント製、オルガセレクト３０ＮＣプライマーＰ−２）を１５０℃で２０分間加熱処理して熱硬化させたもの（厚み１００μｍ）を用いた以外は実施例１と同様にして、実施例３の電気二重層キャパシタを得た。

（実施例４）
実施例４では、架橋酸変性高密度ポリエチレン層に代えて、紫外線硬化型のエポキシ樹脂（スリーボンド製）を、紫外線を９９００ｍJ/ｃｍ^２照射して硬化させたものを用いた以外は実施例１と同様にして実施例４の電気二重層キャパシタを得た。

（実施例５）
実施例５では、架橋酸変性高密度ポリエチレン層に代えて、熱硬化性樹脂であるウレタン変性エポキシ樹脂（三井化学製、品番：８０２−３０ＣＸ）を、２６０℃で３０秒間加熱処理して熱硬化させたものを用いた以外は実施例１と同様にして実施例５の電気二重層キャパシタを得た。

（実施例６）
実施例６では、架橋酸変性高密度ポリエチレン層に代えて、熱硬化性樹脂であるブロックウレタン変性エポキシ樹脂（三井化学製、品番８３０）を、２６０℃で３０秒間加熱処理して熱硬化させたものを用いた以外は実施例１と同様にして実施例６の電気二重層キャパシタを得た。

（比較例１）
比較例１では、封口材として、単層の酸変性高密度ポリエチレンフィルム（厚さ１３１μｍ）を用いる以外は実施例１と同様にして電気二重層キャパシタを１０個得た。

そして、実施例１〜６の電気二重層キャパシタの抵抗を測定したところ、ショートとしている物は一つもなかった。これに対し、比較例１の電気二重層キャパシタの抵抗を測定したところ、ショートとしている物が１０個中５個あった。

図１は、本発明の実施形態に係る電気二重層キャパシタの断面図である。 図２は、図１の電気二重層キャパシタの上面図である。 図３（ａ）及び図３（ｂ）は、図１の電気二重層キャパシタの製造方法を説明する断面図である。

符号の説明

１…電気二重層キャパシタ（電気化学デバイス）、１０…発電要素、１２…第一電極、１３…第二電極、２０，２１…集電体、２０ａ，２１ａ…周縁部、３２…架橋高分子層、３１，３３…熱可塑性高分子層、３０…封口材。

Claims (8)

1. 第一電極及び第二電極と、これらの電極間に設けられた電解質とを有する発電要素と、
   一方が前記第一電極と接すると共に他方が前記第二電極と接し、互いに対向して前記発電要素を挟む一対の集電体と、
   前記発電要素を取り囲むように前記一対の集電体間に配されると共に、前記一対の集電体を密封する封口材と、を備え、
   前記封口材は、前記一対の集電体上に各々設けられた熱可塑性高分子層、及び、前記熱可塑性高分子層間に設けられた架橋高分子層を有する電気化学デバイス。
2. 前記架橋高分子層は電離放射線の照射により架橋した材料である請求項１の電気化学デバイス。
3. 前記電離放射線は電子線及び／又はγ線である請求項１又は２の電気化学デバイス。
4. 前記電離放射線の照射線量は、２０〜３００ｋGyである請求項２又は３に記載の電気化学デバイス。
5. 前記架橋高分子層は、前記熱可塑性高分子層の熱可塑性高分子と同じ熱可塑性高分子を架橋した材料の層である請求項１から４のうちの何れか１項に記載の電気化学デバイス。
6. 前記熱可塑性高分子層はポリオレフィン層であり、前記架橋高分子層は、架橋ポリオレフィン層である請求項５に記載の電気化学デバイス。
7. 熱可塑性高分子製シートの間に架橋高分子製シートを設けてなる積層体を積層方向に沿って切り抜くことによって、前記積層体と同様の積層構造を有する高分子製多層体を得る切り抜き工程を含むことを特徴とする電気化学デバイス用高分子製多層体の製造方法。
8. 前記切り抜き工程に先だって、高分子製シートに電離放射線を照射することにより前記架橋高分子製シートを得る放射線照射工程を含むことを特徴とする請求項７記載の電気化学デバイス用高分子製多層体の製造方法。

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