JP5427292B2 - 電気化学デバイス用蓄電素子、該蓄電素子を用いた電気化学デバイス、電気化学デバイス用蓄電素子の製造方法、及び電気化学デバイスの製造方法 - Google Patents

電気化学デバイス用蓄電素子、該蓄電素子を用いた電気化学デバイス、電気化学デバイス用蓄電素子の製造方法、及び電気化学デバイスの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ、レドックスキャパシタ、リチウムイオン電池等の電気化学デバイスに適応した蓄電素子、該蓄電素子を用いた電気化学デバイス、電気化学デバイス用蓄電素子の製造方法、及び電気化学デバイスの製造方法に関する。
電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ、レドックスキャパシタ、リチウムイオン電池等の電気化学デバイスに用いられる蓄電素子は、イオン透過層と第１集電層との間と該イオン透過層と第２集電層との間のそれぞれに活物質層が介在する積層構造を備えている。また、かかる電気化学デバイスは、蓄電素子をパッケージ内に封入した構造を備えている。
このような蓄電素子における活物質層は、一般に活物質粉末とバインダと導電助剤とを含む活物質ペーストを層状に塗布して乾燥したものから成り、イオン透過層と集電層（第１集電層と第２集電層）との間に挟まれるように配置される。一方、該活物質層の外縁はイオン透過層及び集電層の外縁と同様に蓄電素子外部に露出している。
そのため、蓄電素子またはこれを組み込んだ電気化学デバイスを搬送するときに受ける振動や衝撃等の外力や、電気化学デバイスの使用時に生じる内部応力（例えば充放電時に発生するガスに伴って生じる内部応力）によって、該活物質層の外縁から活物質粉末が脱落することがある。
活物質粉末は導電材であるため、この脱落した活物質粉末によって、正極側と負極側とが短絡したり、充放電容量が低下したり、漏れ電流が増加したりする等の機能障害を生じる可能性がある。
このような機能障害を回避するための手法が検討されている。例えば、活物質層中のバインダ比率を上げて活物質粉末相互の結合力を高める対策が検討されている。しかし、非導電材であるバインダの比率を上げると活物質層の抵抗値が上昇して能力低下を生じることがある。
特開平１１−２６０３５５号公報 再特表２００７−１３５７９０号公報
本発明の様々な実施形態によって、活物質粉末の脱落に起因する機能障害を抑制できる電気化学デバイス用蓄電素子が提供される。また、本発明の様々な実施形態によって、当該蓄電素子を用いた電気化学デバイス、当該電気化学デバイス用蓄電素子の製造方法、及び当該電気化学デバイスの製造方法が提供される。
本発明の一実施形態に係る電気化学デバイス用蓄電素子は、イオン透過層と第１集電層との間と該イオン透過層と第２集電層との間のそれぞれに活物質層が介在する積層構造を備えた電気化学デバイス用蓄電素子であって、両活物質層はイオン透過層の輪郭よりも小さな輪郭を有し、該両活物質層はイオン透過層との輪郭差に相当する周囲領域を絶縁層によって囲まれている。
本発明の一実施形態に係る電気化学デバイスは、蓄電素子をパッケージ内に封入した構造を備える電気化学デバイスであって、蓄電素子として前記電気化学デバイス用蓄電素子が用いられている。
本発明の一実施形態に係る電気化学デバイス用蓄電素子の製造方法は、イオン透過層と第１集電層との間と該イオン透過層と第２集電層との間のそれぞれに活物質層が介在する積層構造を備えた電気化学デバイス用蓄電素子の製造方法であって、１つの集電層と２つの活物質層と１つのイオン透過層とが所定順序で積み重ねられ、且つ、両活物質層の周囲領域が絶縁層によって囲まれた構造を有する電極ユニットを得る工程と、複数個の電極ユニットを積み重ねてこれらが一体化された蓄電素子を得る工程と、を備える。
本発明の一実施形態に係る電気化学デバイスの製造方法は、蓄電素子をパッケージ内に封入した構造を備える電気化学デバイスの製造方法であって、蓄電素子として前記製造方法によって製造された電気化学デバイス用蓄電素子を用い、該蓄電素子をパッケージ内に封入する工程を備える。
本発明の一実施形態に係る蓄電素子又は本発明の一実施形態に係る電気化学デバイスによれば、以下の如き効果を得ることができる。即ち、蓄電素子は、イオン透過層と第１集電層との間と該イオン透過層と第２集電層との間のそれぞれに介在する活物質層が、イオン透過層との輪郭差に相当する周囲領域を絶縁層によって囲まれた積層構造を有しているため、該両活物質層の外縁は露出してない。要するに、前記蓄電素子またはこれを用いた電気化学デバイスを搬送するときに振動や衝撃等の外力を受けた場合や、電気化学デバイスを使用するときに内部応力（例えば充放電時に発生するガスに伴って生じる内部応力）が生じた場合でも、両活物質層の外縁からの活物質粉末の脱落を確実に防止することができる。これにより、両活物質層の外縁からの活物質粉末の脱落に起因して生じる各種機能障害、即ち、正極側と負極側との短絡や、充放電容量の低下や、漏れ電流の増加等の機能障害を未然に回避することができる。
一方、前記蓄電素子の製造方法と、前記電気化学デバイスの製造方法によれば、以下の如き効果を得ることができる。即ち、１つの集電層と２つの活物質層と１つのイオン透過層とが所定順序で積み重ねられ、且つ、両活物質層の周囲領域が絶縁層によって囲まれた構造を有する電極ユニットを得る工程と、複数個の電極ユニットを積み重ねてこれらが一体化された蓄電素子を得る工程とを経て蓄電素子を製造しているので、電極ユニットを予め用意しておけば、必要数の電極ユニットを積み重ねて一体化するだけで所期の蓄電素子を簡単に製造することができると共に、該電極ユニットの積み重ね数（少なくとも２以上）を変化させることによって所期の充放電容量を簡単に確保することができる。
勿論、製造後の蓄電素子の各活物質層はイオン透過層との輪郭差に相当する周囲領域を絶縁層によって囲まれた積層構造となるため、該蓄電素子またはこれを用いた電気化学デバイスを搬送するときに振動や衝撃等の外力を受けた場合や、電気化学デバイスを使用するときに内部応力（例えば充放電時に発生するガスに伴って生じる内部応力）が生じた場合でも、両活物質層の外縁からの活物質粉末の脱落を確実に防止することができ、これにより両活物質層の外縁からの活物質粉末の脱落に起因して生じる各種機能障害を未然に回避することができる。
本発明の様々な実施形態によって、活物質粉末の脱落に起因する機能障害を抑制できる電気化学デバイス用蓄電素子が提供される。また、本発明の様々な実施形態によって、該蓄電素子を用いた電気化学デバイス、当該電気化学デバイス用蓄電素子の製造に好適な製造方法、及び、当該電気化学デバイスの製造に好適な製造方法が提供される。
本発明の上記以外の目的と、構成特徴と、作用効果は、以下の説明と添付図面によって明らかとなる。
図１（Ａ）は図１０に示した蓄電素子の製造方法の第１工程を示す図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＳ１１−Ｓ１１線に沿う断面図である。 図２（Ａ）は図１０に示した蓄電素子の製造方法の第２工程を示す図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＳ１２−Ｓ１２線に沿う断面図である。 図３（Ａ）は図１０に示した蓄電素子の製造方法の第３工程を示す図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＳ１３−Ｓ１３線に沿う断面図である。 図４（Ａ）は図１０に示した蓄電素子の製造方法の第４工程を示す図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＳ１４−Ｓ１４線に沿う断面図である。 図５（Ａ）は図１０に示した蓄電素子の製造方法の第５工程を示す図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＳ１５−Ｓ１５線に沿う断面図である。 図６（Ａ）は図１０に示した蓄電素子の製造方法の第６工程を示す図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）のＳ１６−Ｓ１６線に沿う断面図である。 図７は第６工程によって得た電極ユニットの断面図である。 図８は図１０に示した蓄電素子の製造方法の第７工程を示す積層体の断面図である。 図９は図１０に示した蓄電素子の製造方法の第８工程を示す積層体の上面図である。 図１０（Ａ）は第８工程によって得た蓄電素子の断面図、図１０（Ｂ）は同上面図である。 図１１（Ａ）は図１０に示した蓄電素子に端子を形成した例を示す蓄電素子の断面図、図１１（Ｂ）は同上面図である。 図１２（Ａ）は図１０に示した蓄電素子に端子を形成した他の例を示す蓄電素子の断面図、図１１（Ｂ）は同上面図である。 図１３は図１１に示した蓄電素子を用いて製造された電気化学デバイスの断面図である。 図１４は図１２に示した蓄電素子を用いて製造された電気化学デバイスの断面図である。 図１５（Ａ）は図２４に示した蓄電素子の製造方法の第１工程を示す図、図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）のＳ２１−Ｓ２１線に沿う断面図である。 図１６（Ａ）は図２４に示した蓄電素子の製造方法の第２工程を示す図、図１６（Ｂ）は図１６（Ａ）のＳ２２−Ｓ２２線に沿う断面図である。 図１７（Ａ）は図２４に示した蓄電素子の製造方法の第３工程を示す図、図１７（Ｂ）は図１７（Ａ）のＳ２３−Ｓ２３線に沿う断面図である。 図１８（Ａ）は図２４に示した蓄電素子の製造方法の第４工程を示す図、図１８（Ｂ）は図１８（Ａ）のＳ２４−Ｓ２４線に沿う断面図である。 図１９（Ａ）は図２４に示した蓄電素子の製造方法の第５工程を示す図、図１９（Ｂ）は図１９（Ａ）のＳ２５−Ｓ２５線に沿う断面図である。 図２０（Ａ）は図２４に示した蓄電素子の製造方法の第６工程を示す図、図２０（Ｂ）は図２０（Ａ）のＳ２６−Ｓ２６線に沿う断面図である。 図２１は第６工程によって得た電極ユニットの断面図である。 図２２は図２４に示した蓄電素子の製造方法の第７工程を示す積層体の断面図である。 図２３は図２４に示した蓄電素子の製造方法の第８工程を示す積層体の上面図である。 図２４（Ａ）は第８工程によって得た蓄電素子の断面図、図２４（Ｂ）は同上面図である。 図２５（Ａ）は図２４に示した蓄電素子に端子を形成した例を示す蓄電素子の断面図、図２５（Ｂ）は同上面図である。 図２６（Ａ）は図２４に示した蓄電素子に端子を形成した他の例を示す蓄電素子の断面図、図２６（Ｂ）は同上面図である。
以下に、本発明の一実施形態に係る電気化学デバイス用蓄電素子、該蓄電素子を用いた電気化学デバイス、本発明の一実施形態に係る電気化学デバイス用蓄電素子の製造方法、及び本発明の一実施形態に係る電気化学デバイスの製造方法の具体例について説明する。
本明細書においては、図１（Ａ）の左右方向をＸ方向と称し、図１（Ａ）の上下方向をＹ方向と称し、図１（Ｂ）の上下方向を積層方向と称する。他の図のこれらに対応する方向についても同様に称する。
図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示した蓄電素子ＳＤ１１を製造するときには、先ず、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示したように、上面視輪郭が矩形を成すベースフィルム１１の上面に、上面視輪郭が矩形を成すイオン透過層１２を所定厚さで形成する。
一実施形態においては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等から成る厚さが例えば５〜５０μｍのベースフィルム１１の上面にイオン透過層１２が形成される。イオン透過層１２は、予め用意したイオン透過層形成用ペーストをスクリーンや凹版等を用いた公知の印刷法により層状に塗布して、該塗布層を温風の吹き付けや乾燥炉への投入等の手法により乾燥させることによって形成される。乾燥後のイオン透過層１２の厚さは例えば３〜３０μｍの範囲内にある。
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）から分かるように、イオン透過層１２の上面視輪郭はベースフィルム１１の上面視輪郭よりも僅かに小さい。
一実施形態において、イオン透過層形成用ペーストは、シリカやアルミナ等から成る平均粒子径が１μｍ以下の絶縁性粉末と、カルボキシルメチルセルロース（ＣＭＣ）やポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等から成るバインダと、水やＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）等の溶剤と、を含有する。このイオン透過層作成用ペーストは、例えば、絶縁性粉末とバインダとを９０：１０〜８０：２０の配合比（体積比）で混合して混合物を得た後、該混合物と溶剤とを１０：９０〜５０：５０の配合比（体積比）で混合することによって作製される。このイオン透過層形成用ペーストを用いて形成されたイオン透過層１２は、イオンの透過と後記電解液の含浸及び流動を許容する多孔性を有している。
続いて、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示したように、イオン透過層１２の上面に、例えば上面視輪郭が矩形を成す計４個の第１活物質層１３を所定厚さで形成する。
一実施形態においては、イオン透過層１２の上面に、予め用意した活物質層形成用ペーストをスクリーンや凹版等を用いた公知の印刷法により層状に塗布して、該塗布層を温風の吹き付けや乾燥炉への投入等の手法により乾燥させることによって計４個の第１活物質層１３がマトリクス状に形成される。乾燥後の各第１活物質層１３の厚さは例えば１〜３０μｍの範囲内にある。
一実施形態において、活物質層形成用ペーストは、活性炭や人造黒鉛やポリアセン等から成る平均粒子径が１μｍ以下の活物質粉末と、カルボキシルメチルセルロース（ＣＭＣ）や、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等の水系スラリー用材料や、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等の有機溶媒系スラリー用材料等から成るバインダと、アセチレンブラックやケッチェンブラックやカーボンナノチューブ等から成る導電助剤と、水やＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）等の溶剤と、を含有する。この活物質層形成用ペーストは、例えば、活物質粉末とバインダと導電助剤とを１００：１：１〜１００：５：１０の配合比（体積比）で混合して混合物を得た後、該混合物と溶剤とを１０：９０〜５０：５０の配合比（体積比）で混合することによって作製される。この活物質層形成用ペーストを用いて形成された各第１活物質層１３は、導電性を有している。
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）から分かるように、各第１活物質層１３は所定のＸ方向寸法Ｌｘ１３と該Ｘ方向寸法Ｌｘ１３とＹ方向寸法Ｌｙ１３を有している。一実施形態において、Ｘ方向寸法Ｌｘ１３とＹ方向寸法Ｌｙ１３とは同値であり、マトリクス状に形成された各第１活物質層１３のＸ方向間隔Ｄｘ１３とＹ方向間隔Ｄｙ１３は同値である。
続いて、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示したように、例えば、イオン透過層１２の上面に、各第１活物質層１３の周囲領域を埋めるように、且つ、その上面高さが各第１活物質層１３の上面高さと同じになるように第１絶縁層１４を形成する。
一実施形態においては、イオン透過層１２の上面における各第１活物質層１３の周囲領域に、予め用意した絶縁層形成用ペーストをスクリーンや凹版等を用いた公知の印刷法により層状に塗布して、該塗布層を温風の吹き付けや乾燥炉への投入等の手法により乾燥させることによって第１絶縁層１４が形成される。
一実施形態において、絶縁層形成用ペーストは、シリカやアルミナ等から成る平均粒子径が１μｍ以下の絶縁性粉末と、カルボキシルメチルセルロース（ＣＭＣ）やポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等から成るバインダと、水やＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）等の溶剤と、を含有する。この絶縁層形成用ペーストは、例えば、絶縁性粉末とバインダとを９０：１０〜８０：２０の配合比（体積比）で混合して混合物を得た後、該混合物と溶剤とを１０：９０〜５０：５０の配合比（体積比）で混合することによって作製される。この絶縁層形成用ペーストを用いて形成された第１絶縁層１４は、イオンの透過と後記電解液の含浸及び流動を許容する多孔性を有している。
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）から分かるように、一実施形態における第１絶縁層１４の上面視輪郭はイオン透過層１２の上面視輪郭と合致している。
続いて、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示したように、例えば、イオン透過層１２及び各第１活物質層１３の上面に、上面視輪郭が矩形を成す計４個の集電層１５を所定厚さで形成する。
一実施形態において、イオン透過層１２及び各第１活物質層１３の上面に、予め用意した集電層形成用ペーストをスクリーンや凹版等を用いた公知の印刷法により各第１活物質層１３の上面全域を覆うように層状に塗布して、該塗布層を温風の吹き付けや乾燥炉への投入等の手法により乾燥させることによって計４個の集電層１５をマトリクス状に形成する。乾燥後の各集電層１５の厚さは例えば１〜３０μｍの範囲内にある。
一実施形態において、集電層形成用ペーストは、極性や活物質との組み合わせにより選択されたカーボンやアルミニウムや銅やニッケル等から成る平均粒子径が１μｍ以下の導電性粉末と、フェノール樹脂やエチルセルロースやポリアルキルメタクリレート等から成るバインダと、ターピネオール等から成る溶剤と、を含有する。この集電層形成用ペーストは、例えば、導電性粉末とバインダとを１０：１〜３：１の配合比（体積比）で混合して混合物を得た後、該混合物と溶剤とを１０：９０〜５０：５０の配合比（体積比）で混合することによって作製される。この集電層形成用ペーストを用いて形成された各集電層１５は、導電性を有している。
図４（Ａ）及び図４（Ｂ）から分かるように、各集電層１５は所定のＸ方向寸法Ｌｘ１５と該Ｘ方向寸法Ｌｘ１５よりも僅かに小さなＹ方向寸法Ｌｙ１５を有している。一実施形態において、このＸ方向寸法Ｌｘ１５は第１活物質層１３のＸ方向寸法Ｌｘ１３よりも僅かに大きく、Ｙ方向寸法Ｌｙ１５は第１活物質層１３のＹ方向寸法Ｌｙ１３よりも僅かに大きい。また、一実施形態において、マトリクス状に形成された各集電層１５のＸ方向間隔Ｄｘ１５は、Ｙ方向間隔Ｄｙ１５よりも（Ｌｘ１５−Ｌｙ１５）に相当する寸法だけ小さい。さらに、各集電層１５の中心は、各第１活物質層１３の中心よりも［（Ｌｘ１５−Ｌｙ１５）／２］に相当する寸法だけＸ方向左側にずれている。
一実施形態において、各集電層１５を上からみたとき、該各集電層１５は各第１活物質層１３の上面全域をそれぞれ覆うように配置されている。また、一実施形態において、各集電層１５のＹ方向上縁及びＹ方向下縁は［（Ｌｙ１５−Ｌｙ１３）／２］に相当する寸法だけ各第１活物質層１３のＹ方向上縁及びＹ方向下縁よりも突出し、各集電層１５のＸ方向右縁も同寸法だけ各第１活物質層１３のＸ方向右縁よりも突出している。また、一実施形態において、各集電層１５のＸ方向左縁は｛Ｌｘ１５−［（Ｌｙ１５＋Ｌｙ１３）／２］｝に相当する寸法だけ各第１活物質層１３のＸ方向左縁よりも突出している。そして、該突出寸法の値が第１活物質層１３のＸ方向間隔Ｄｘ１３の１／２の値に一致するように各集電層１５が配置される。
続いて、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示したように、各集電層１５の上面に、上面視輪郭が矩形を成す計４個の第２活物質層１６を所定厚さで形成する。
一実施形態においては、各集電層１５の上面に、予め用意した活物質層形成用ペーストをスクリーンや凹版等を用いた公知の印刷法により層状に塗布して、該塗布層を温風の吹き付けや乾燥炉への投入等の手法により乾燥させることによって計４個の第２活物質層１６をマトリクス状に形成する。乾燥後の各第２活物質層１６の厚さは例えば１〜３０μｍの範囲内にある。
ここで用いられる活物質層形成用ペーストは、第１活物質層１３を形成するときに用いた活物質層形成用ペーストと同じものであってもよい。この活物質層形成用ペーストを用いて形成された各第２活物質層１６は、導電性を有している。
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）から分かるように、各第２活物質層１６は例えば所定のＸ方向寸法Ｌｘ１６と該Ｘ方向寸法Ｌｘ１６と同値のＹ方向寸法Ｌｙ１６を有している。一実施形態において、このＸ方向寸法Ｌｘ１６は第１活物質層１３のＸ方向寸法Ｌｘ１３と同値であり、Ｙ方向寸法Ｌｙ１６は第１活物質層１３のＹ方向寸法Ｌｙ１３と同値である。また、一実施形態において、各第２活物質層１６の中心は、各第１活物質層１３の中心と一致している。
このような配置としたことにより、各第２活物質層１６を上から見たとき、該各第２活物質層１６のＹ方向上縁、Ｙ方向下縁、Ｘ方向左縁及びＸ方向右縁は、各第１活物質層１３のＹ方向上縁、Ｙ方向下縁、Ｘ方向左縁及びＸ方向右縁と合致している。
続いて、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示したように、一実施形態において、第１絶縁層１４の上面及び各集電層１５の上面に、各第２活物質層１６の周囲領域を埋めるように、且つ、その上面高さが各第２活物質層１６の上面高さと同じになるように第２絶縁層１７を形成する。
一実施形態において、第１絶縁層１４の上面及び各集電層１５の上面における各第２活物質層１６の周囲領域に、予め用意した絶縁層形成用ペーストをスクリーンや凹版等を用いた公知の印刷法により層状に塗布して、該塗布層を温風の吹き付けや乾燥炉への投入等の手法により乾燥させることによって第２絶縁層１７を形成する。
ここで用いられる絶縁層形成用ペーストは、第１絶縁層１４を形成するときに用いた絶縁層形成用ペーストと同じであってもよい。この絶縁層形成用ペーストを用いて形成された第２絶縁層１７は、イオンの透過と後記電解液の含浸及び流動を許容する多孔性を有している。
図６（Ａ）及び図６（Ｂ）から分かるように、第２絶縁層１７の上面視輪郭は第１絶縁層１４の上面視輪郭と合致している。
続いて、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示したものからベースフィルム１１を剥離し取り除いて、図７に示す積層構造の電極ユニットＥＵ１１を得る。この電極ユニットＥＵ１１は、イオン透過層１２と第１活物質層１３と集電層１５と第２活物質層１６とが積み重ねられて構成され、第１活物質層１３と第２活物質層１６の周囲領域が第１絶縁層１２及び第２絶縁層１７によって囲まれた構造を有する。
続いて、図８に示したように、複数個（図中は４個）の電極ユニットＥＵ１１をＸ方向の向き（積層方向と直交する向き）が交互に１８０度異なるように積み重ね、加熱しながら加圧することによって各電極ユニットＥＵ１１が一体化された積層体ＭＢ１１を得る。
図８に示した４個の電極ユニットＥＵ１１のうち符号の後ろに（＊）を付してある下から２番目と４番目の電極ユニットＥＵ１１は、図７に示した電極ユニットＥＵ１１のＸ方向を１８０度変えたものである。
積み重ね後の加熱及び加圧によって、各電極ユニットＥＵ１１を構成する各層は積層方向に僅かに押し潰されるような力を受けるため、該各電極ユニットＥＵ１１を構成する層の界面が密着すると共に、隣接する電極ユニットＥＵ１１の界面も密着する。
また、各集電層１５のＸ方向左縁の突出寸法の値は第１活物質層１３のＸ方向間隔Ｄｘ１３の１／２の値に一致しているため、積層体ＭＢ１１を上からみたとき、該積層体ＭＢ１１のＸ方向右側に位置する下から１番目と３番目の各集電層１５のＸ方向左縁は、該積層体ＭＢ１１のＸ方向左側に位置する下から２番目と４番目の各集電層１５のＸ方向右縁と合致している。
続いて、図９に示したように、積層体ＭＢ１１の上面にＸ方向の切断ラインＣＬｘとＹ方向の切断ラインＣＬｙを設定する。
一実施形態において、Ｙ方向の各切断ラインＣＬｙは、図８に示した積層体ＭＢ１１の下から１番目と３番目の各集電層１５のＸ方向左縁と下から２番目と４番目の各集電層１５のＸ方向右縁に沿うように設定されている。また、Ｘ方向の中央の切断ラインＣＬｘは、第１活物質層１３のＹ方向間隔Ｄｙ１３（つまり、第２活物質層１６のＹ方向間隔Ｄｙ１６）の中心を通るように設定されている。さらに、Ｘ方向の他の２つの切断ラインＣＬｘは、各第１活物質層１３のＹ方向上縁とＹ方向下縁の外側にＹ方向間隔Ｄｙ１３の１／２に相当する間隔が空くように設定されている。
続いて、例えば回転ブレードを有するダイシング装置等の切断装置を用い、図９に示したＸ方向の切断ラインＣＬｘとＹ方向の切断ラインＣＬｙに沿って積層体ＭＢ１１を切断して、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示した積層構造を有する４個の蓄電素子ＳＤ１１を得る。
切断時にはブレードの厚さに対応する幅をもって切断が為されるため、蓄電素子ＳＤ１１の下から１番目と３番目の各集電層１５のＸ方向左縁は、第１絶縁層１４及び第２絶縁層１７を通じて該蓄電素子ＳＤ１１のＸ方向左面から露出する。また、蓄電素子ＳＤ１１の下から２番目と４番目の各集電層１５のＸ方向右縁は、第１絶縁層１４及び第２絶縁層１７を通じて該蓄電素子ＳＤ１１のＸ方向右面から露出する。
図１〜図１０には、図示の便宜上、４個取り用の電極ユニットＥＵ１１を複数個用いて４個の蓄電素子ＳＤ１１を同時に製造する方法を示したが、取り数が５個以上の電極ユニットを複数個積層すれば、同様の製法によって５個以上の蓄電素子を同時に製造することができると共に、取り数が１個の電極ユニットを複数個積層すれば、同様の製法によって１個の蓄電素子を製造することもできる。
また、図１〜図１０には、図示の便宜上、電極ユニットＥＵ１１を４個積み重ねて蓄電素子ＳＤ１１を製造する方法を示したが、電極ユニットＥＵ１１の積み重ね数を変化させれば、該積み重ね数に順じて充放電容量を変えることができる。
図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示した蓄電素子ＳＤ１１では、該蓄電素子ＳＤ１１のＸ方向左面からそのＸ方向左縁を露出する２つの集電層１５を一方極性として用いられる集電層（以下、第１集電層１５と言う）として利用することができ、また、該蓄電素子ＳＤ１１のＸ方向右面からそのＸ方向右縁を露出する２つの集電層１５を他方極性として用いられる集電層（以下、第２集電層１５と言う）として利用することができる。
また、活物質層（第１活物質層１３と第２活物質層１６）は、その上面及び下面をイオン透過層１２と第１集電層１５とによって覆われている。また、活物質層は、イオン透過層１２との輪郭差に相当する周囲領域を絶縁層（第１絶縁層１４と第２絶縁層１７）によって密着状態で囲まれている。したがって、該活物質層（第１活物質層１３と第２活物質層１６）は、その全体が蓄電素子ＳＤ１１を構成する他の部材によって覆われており、蓄電素子ＳＤ１１外に露出してない。
図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）は、前記蓄電素子ＳＤ１１に端子ＴＥ１１及びＴＥ１２を設けた蓄電素子ＳＤ１２を示す。この蓄電素子ＳＤ１２のＸ方向左面には該Ｘ方向左面を覆うようにして第１集合端子ＴＥ１１が形成されており、該第１集合端子ＴＥ１１は各第１集電層１５の露出部分と電気的に接続している。また、蓄電素子ＳＤ１２のＸ方向右面には該Ｘ方向右面を覆うようにして第２集合端子ＴＥ１２が形成されており、該第２集合端子ＴＥ１２は各第２集電層１５の露出部分と電気的に接続している。
この第１集合端子ＴＥ１１と第２集合端子ＴＥ１２は、例えば、蓄電素子ＳＤ１２のＸ方向左面とＸ方向右面に、予め用意した端子形成用ペーストをディップ法等の公知の塗布方法により層状に塗布し、該塗布層を温風の吹き付けや乾燥炉への投入等の手法により乾燥させることによって形成される。
端子形成用ペーストは、極性や活物質との組み合わせにより選択されたカーボンやアルミニウムや銅やニッケル等から成る平均粒子径が１μｍ以下の導電性粉末と、フェノール樹脂やエチルセルロースやポリアルキルメタクリレート等から成るバインダと、ターピネオール等から成る溶剤と、を含有する。この端子形成用ペーストは、例えば、導電性粉末とバインダとを１０：１〜３：１の配合比（体積比）で混合して混合物を得た後、該混合物と溶剤とを１０：９０〜５０：５０の配合比（体積比）で混合することによって作製されてもよい。この端子形成用ペーストを用いて形成された各端子ＴＥ１１及びＴＥ１２は、導電性を有している。
図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は、一実施形態に係る前記蓄電素子ＳＤ１１に端子ＴＥ１３及びＴＥ１４を設けた蓄電素子ＳＤ１３を示す。この蓄電素子ＳＤ１３のＸ方向左側にはその下面から上方に向かって柱状穴が設けられていて該柱状穴内に柱状の第１集合端子ＴＥ１３が形成されており、該第１集合端子ＴＥ１３は各第１集電層１５の露出部分の内側と電気的に接続している。また、蓄電素子ＳＤ１３のＸ方向右側にはその上面から下方に向かって柱状穴が設けられていて該柱状穴内に柱状の第２集合端子ＴＥ１４が形成されており、該第２集合端子ＴＥ１４は各第２集電層１５の露出部分の内側と電気的に接続している。さらに、第１集合端子ＴＥ１３の下面は蓄電素子ＳＤ１３の下面において露出し、第２集合端子ＴＥ１４の上面は蓄電素子ＳＤ１３の上面において露出している。
この第１集合端子ＴＥ１３と第２集合端子ＴＥ１４は、例えば、蓄電素子ＳＤ１３のＸ方向左側には積層方向下面から上方に向かう柱状穴をドリル加工やレーザ加工等の公知の穴開け手法により形成し、該柱状穴に予め用意した端子形成用ペーストを注入して、該注入物を温風の吹き付けや乾燥炉への投入等の手法により乾燥させることによって形成される。
ここで用いられる端子形成用ペーストは、端子ＴＥ１１及びＴＥ１２を形成するときに用いる端子形成用ペーストと同じであってもよい。この端子形成用ペーストを用いて形成された各端子ＴＥ１３及びＴＥ１４は、導電性を有している。
図１３は、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示した蓄電素子ＳＤ１２を用いて製造された電気化学デバイスＥＣＤ１１の一例を示す。この電気化学デバイスＥＣＤ１１は、例えば、前記蓄電素子ＳＤ１２を電解液（符号無し）と一緒にパッケージＰＡ１１内に封入して構成される。一実施形態において、この電解液は、キャパシタの場合には４級アンモニウムのＢＦ４塩を、リチウムイオンキャパシタやリチウムイオン電池の場合にはリチウムのＰＦ６塩を、それぞれプロピレンカーボネート（ＰＣ）やエチレンカーボネート（ＥＣ）やジメチルカーボネート（ＤＭＣ）やエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）等の単独溶媒、または、これらの混合溶媒に溶かしたものから成る。
一実施形態において、パッケージＰＡ１１は、プラスチック等から成る下面開口の絶縁ケースＰＡ１１ａと、プラスチック等から成る絶縁プレートＰＡ１１ｂとから構成されている。絶縁プレートＰＡ１１ｂには金属製の第１外部端子ＰＡ１１ｃと第２外部端子ＰＡ１１ｄが設けられている。
一実施形態において、この電気化学デバイスＥＣＤ１１を製造するときには、蓄電素子ＳＤ１２の第１集合端子ＴＥ１１の一部を導電性接着剤を介して絶縁プレートＰＡ１１ｂの第１外部端子ＰＡ１１ｃに電気的に接続し、第２集合端子ＴＥ１２の一部を導電性接着剤を介して絶縁プレートＰＡ１１ｂの第２外部端子ＰＡ１１ｄに電気的に接続する。そして、絶縁ケースＰＡ１１ａを上下反転してその内側に電解液を注入し、蓄電素子ＳＤ１２が取り付けられた絶縁プレートＰＡ１１ｂを反転させて該蓄電素子ＳＤ１２を絶縁ケースＰＡ１１ａ内に挿入する。そして、絶縁プレートＰＡ１１ｂと絶縁ケースＰＡ１１ａとの接触箇所を非導電性接着剤を介して結合して、絶縁ケースＰＡ１１ａの開口を水密状態及び気密状態で閉塞する。
図１４は、図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に示した蓄電素子ＳＤ１３を用いて製造された一実施形態に係る電気化学デバイスＥＣＤ１２を示す。この電気化学デバイスＥＣＤ１２は、前記蓄電素子ＳＤ１３と電解液（符号無し）とをパッケージＰＡ１２内に封入して構成される。この電解液は、一実施形態に係るキャパシタの場合には４級アンモニウムのＢＦ４塩を、リチウムイオンキャパシタやリチウムイオン電池の場合にはリチウムのＰＦ６塩を、それぞれプロピレンカーボネート（ＰＣ）やエチレンカーボネート（ＥＣ）やジメチルカーボネート（ＤＭＣ）やエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）等の単独溶媒、または、これらの混合溶媒に溶かしたものから成る。パッケージＰＡ１２は、例えば、金属等から成る下面開口の第１導電ケースＰＡ１２ａと、金属等から成る上面開口の第２導電ケースＰＡ１２ｂと、プラスチック等から成るリング状の絶縁ガスケットＰＡ１２ｃとから構成されている。
一実施形態において、この電気化学デバイスＥＣＤ１２を製造するときには、蓄電素子ＳＤ１３の第２集合端子ＴＥ１４の露出部分を導電性接着剤を介して第１導電ケースＰＡ１２ａの内面に電気的に接続する。そして、第１導電ケースＰＡ１２ａを上下反転してその内側に電解液を注入し、絶縁ガスケットＰＡ１２ｃを予め取り付けた第２導電ケースＰＡ１２ｂを第１導電ケースＰＡ１２ａ内に挿入しつつ、蓄電素子ＳＤ１３の第１集合端子ＴＥ１３の露出部分を導電性接着剤を介して第２導電ケースＰＡ１２ｂの内面に電気的に接続して、第１導電ケースＰＡ１２ａの開口を絶縁ガスケットＰＡ１２ｃを利用して水密状態及び気密状態で閉塞する。
前述の蓄電素子（ＳＤ１１、ＳＤ１２及びＳＤ１３）と、これを用いた電気化学デバイス（ＥＣＤ１１及びＥＣＤ１２）によれば、例えば、下記の効果を得ることができる。
蓄電素子ＳＤ１１は、各イオン透過層１２と第１集電層１５とイオン透過層１２と各第２集電層１５との間のそれぞれに介在する第１活物質層１３及び第２活物質層１６が、イオン透過層１２との輪郭差に相当する周囲領域を第１絶縁層１４及び第２絶縁層１７によって密着状態で囲む積層構造を有しているため、該第１活物質層１３及び第２活物質層１６の外縁のいずれの面も大気に露出していない。一実施形態においては、イオン透過層１２の一方の面には第１活物質層１３が設けられるとともに、当該面上の第１活物質層１３が形成されていない部分は第１絶縁層１４が充填されている。また、イオン透過層１２の他方の面には第２活物質層１６が設けられるとともに、当該面上の第２活物質層１６が形成されていない部分には第２絶縁層１７が充填されている。
これにより、蓄電素子ＳＤ１１、ＳＤ１２、ＳＤ１３、もしくはこれらを用いた電気化学デバイスＥＣＤ１１又はＥＣＤ１２を搬送するときに、振動や衝撃等の外力や、電気化学デバイスＥＣＤ１１又はＥＣＤ１２の使用時の内部応力（例えば充放電時に発生するガスに伴って生じる内部応力）によって各第１活物質層１３及び各第２活物質層１６の外縁から活物質粉末が脱落することを確実に防止することができる。したがって、各第１活物質層１３及び各第２活物質層１６の外縁からの活物質粉末の脱落に起因して生じる各種機能障害、即ち、正極側と負極側との短絡や、充放電容量の低下や、漏れ電流の増加等の機能障害を未然に回避することができる。
蓄電素子ＳＤ１１は、各第１集電層１５の外縁の一部分（例えばＸ方向左縁）を第１絶縁層１４及び第２絶縁層１７を通じて蓄電素子ＳＤ１１の側面（例えばＸ方向左面）から露出し、各第２集電層１５の外縁の一部分（例えばＸ方向右縁）を第１絶縁層１４及び第２絶縁層１７を通じて各第１集電層１５の露出部分と異なる位置において蓄電素子ＳＤ１１の側面（例えばＸ方向右面）から露出した構造を有しているので、該蓄電素子ＳＤ１１を構成する複数の集電層１５を、一方極性として用いられる各第１集電層１５と他方極性として用いられる各第２集電層１５とに機能の面で分けて理解することができる。
蓄電素子ＳＤ１２及びＳＤ１３のように一方極性として用いられる各第１集電層１５の露出部分またはその内側と電気的に接続する第１集合端子ＴＥ１１及びＴＥ１３を設け、他方極性として用いられる各第２集電層１５の露出部分またはその内側と電気的に接続する第２集合端子ＴＥ１２及びＴＥ１４を設けておけば、該蓄電素子ＳＤ１２及びＳＤ１３をパッケージＰＡ１１及びＰＡ１２に封入して電気化学デバイスＥＣＤ１１及びＥＣＤ１２を構成するときに、該パッケージＰＡ１１及びＰＡ１２の外部端子に相当する箇所（パッケージＰＡ１１の第１外部端子ＰＡ１１ｃと第２外部端子ＰＡ１１ｄ、パッケージＰＡ１２の第１導電ケースＰＡ１２ａと第２導電ケースＰＡ１２ｂ）への接続を容易に行うことができる。
前述の蓄電素子（ＳＤ１１、ＳＤ１２及びＳＤ１３）の製造方法と、前述の電気化学デバイス（ＥＣＤ１１及びＥＣＤ１２）の製造方法によれば、例えば、下記の効果を得ることができる。
１つの集電層１５と２つの活物質層１３及び１６と１つのイオン透過層１２とが所定順序で積み重ねられ、且つ、両活物質層１３及び１６の周囲領域が第１絶縁層１４及び第２絶縁層１７によって囲まれた構造を有する電極ユニットＥＵ１１を得る工程と、複数個の電極ユニットＥＵ１１を積み重ねてこれらが一体化された蓄電素子を得る工程とを経て蓄電素子ＳＤ１１を製造しているので、電極ユニットＥＵ１１を予め用意しておけば、必要数の電極ユニットＥＵ１１を積み重ねて一体化するだけで所期の蓄電素子ＣＤ１１を簡単に製造することができると共に、該電極ユニットＥＵ１１の積み重ね数を変化させることによって所期の充放電容量を簡単に確保することができる。
製造後の蓄電素子ＳＤ１１の第１活物質層１３及び第２活物質層１６は、イオン透過層１２との間の周囲領域を第１絶縁層１４及び第２絶縁層１７によって密着状態で囲まれた積層構造となるため、蓄電素子ＳＤ１１、ＳＤ１２、もしくはＳＤ１３、又はこれらを用いた電気化学デバイスＥＣＤ１１もしくはＥＣＤ１２を搬送するときに、振動や衝撃等の外力や、電気化学デバイスＥＣＤ１１又はＥＣＤ１２の使用時の内部応力（例えば充放電時に発生するガスに伴って生じる内部応力）によって、各第１活物質層１３及び各第２活物質層１６の外縁から活物質粉末が脱落することを確実に防止することができ、これにより各第１活物質層１３及び各第２活物質層１６の外縁からの活物質粉末の脱落に起因して生じる各種機能障害を未然に回避することができる。
電極ユニットＥＵ１１における集電層１５は、蓄電素子ＳＤ１１としてみたときに、その外縁の一部分（Ｘ方向左縁）を第１絶縁層１４及び第２絶縁層１７を通じて該電極ユニットＥＵ１の側面から露出した構造を有し、蓄電素子ＳＤ１１を得る工程では、複数個の電極ユニットＥＵ１１を積層方向と直交する向きが交互に異なるように積み重ねているので、蓄電素子ＳＤ１１を構成する複数の集電層１５を、一方極性として用いられる各第１集電層１５と他方極性として用いられる各第２集電層１５とに機能の面で分けて理解することができる。
蓄電素子ＳＤ１１の一方極性として用いられる各第１集電層１５の露出部分またはその内側と電気的に接続する第１集合端子ＴＥ１１及びＴＥ１３を設け、他方極性として用いられる各第２集電層１５の露出部分またはその内側と電気的に接続する第２集合端子ＴＥ１２及びＴＥ１４を設ける工程を経ることにより、第１集合端子ＴＥ１１及び第２集合端子ＴＥ１２を有する蓄電素子ＳＤ１２や、第１集合端子ＴＥ１３及び第２集合端子ＴＥ１４を有する蓄電素子ＳＤ１３を的確に製造することができる。また、この蓄電素子ＳＤ１２及びＳＤ１３を用いれば、パッケージＰＡ１１及びＰＡ１２の外部端子に相当する箇所（パッケージＰＡ１１の第１外部端子ＰＡ１１ｃと第２外部端子ＰＡ１１ｄ、パッケージＰＡ１２の第１導電ケースＰＡ１２ａと第２導電ケースＰＡ１２ｂ）への接続を容易に行えるので、電気化学デバイスＥＣＤ１１及びＥＣＤ１２の製造も簡単に行うことができる。
積層体ＭＢ１１に設定された各切断ラインＣＬｘ及びＣＬｙを各活物質層１３及び１６から外縁から離れた位置に設定することができるため、各活物質層１３及び１６を切断せずに該積層体ＭＢ１１を切断することができる。
各活物質層１３及び１６を切断すると該各活物質層１３及び１６の切断面から活物質粉末が脱落し、該脱落に起因して先に述べた各種機能障害を生じる可能性が高くなるので、本発明の一実施形態に係る製造方法によれば切断に伴う活物質粉末の脱落をも確実に防止して、該脱落に起因して生じる各種機能障害を未然に回避することができる。
続いて、本発明の他の実施形態に係る電気化学デバイス用蓄電素子、該蓄電素子を用いた電気化学デバイス、電気化学デバイス用蓄電素子の製造方法、及び電気化学デバイスの製造方法について説明する。
図２４（Ａ）及び図２４（Ｂ）に示した蓄電素子ＳＤ２１を製造するときには、先ず、図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）に示したように、上面視輪郭が矩形を成すベースフィルム１１の上面に、上面視輪郭が矩形を成す計４個の集電層２２を所定厚さで形成する。
一実施形態においては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等から成る厚さが５〜５０μｍのベースフィルム２１の上面に、予め用意した集電層形成用ペーストをスクリーンや凹版等を用いた公知の印刷法により層状に塗布して、該塗布層を温風の吹き付けや乾燥炉への投入等の手法により乾燥させることによって４個の集電層２２をマトリクス状に形成する。乾燥後の各集電層２２の厚さは例えば１〜３０μｍの範囲内にある。
ここで用いられる集電層形成用ペーストは、前記集電層１５を形成するときに用いた集電層形成用ペーストと同じであってもよい。この集電層形成用ペーストを用いて形成された各集電層２２は、導電性を有している。
図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）から分かるように、一実施形態において、各集電層２２は所定のＸ方向寸法Ｌｘ２２と該Ｘ方向寸法Ｌｘ２２よりも僅かに小さなＹ方向寸法Ｌｙ２２を有している。また、マトリクス状に形成された各集電層２２のＸ方向間隔Ｄｘ２２は、Ｙ方向間隔Ｄｙ２２よりも（Ｌｘ２２−Ｌｙ２２）に相当する寸法だけ小さい。
続いて、図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）に示したように、各集電層２２の上面に、上面視輪郭が矩形を成す計４個の第１活物質層２３を所定厚さで形成する。
一実施形態において、各集電層２２の上面に、予め用意した活物質層形成用ペーストをスクリーンや凹版等を用いた公知の印刷法により各集電層２２の上面略中央を覆うように層状に塗布して、該塗布層を温風の吹き付けや乾燥炉への投入等の手法により乾燥させることによって計４個の第１活物質層２３をマトリクス状に形成する。乾燥後の各第１活物質層２３の厚さは例えば１〜３０μｍの範囲内にある。
ここで用いられる活物質層形成用ペーストは、前記第１活物質層１３を形成するときに用いた活物質層形成用ペーストと同じである。この活物質層形成用ペーストを用いて形成された各第１活物質層２３は、導電性を有している。
図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）から分かるように、一実施形態において、各第１活物質層２３は所定のＸ方向寸法Ｌｘ２３と該Ｘ方向寸法Ｌｘ２３と同値のＹ方向寸法Ｌｙ２３を有している。このＸ方向寸法Ｌｘ２３は集電層２２のＸ方向寸法Ｌｘ２２よりも僅かに小さく、Ｙ方向寸法Ｌｙ２３は集電層２２のＹ方向寸法Ｌｙ２２よりも僅かに大きい。また、マトリクス状に形成された各第１活物質層２３のＸ方向間隔Ｄｘ２３とＹ方向間隔Ｄｙ２３は同値である。さらに、各第１活物質層２３の中心は、集電層２２の中心よりも［（Ｌｘ２２−Ｌｙ２２）／２］に相当する寸法だけＸ方向右側にずれている。
即ち、各第１活物質層２３を上からみたとき、各集電層２２は該各第１活物質層２３の下面全域をそれぞれ覆っている。加えて、各集電層２２のＹ方向上縁及びＹ方向下縁は［（Ｌｙ２２−Ｌｙ２３）／２］に相当する寸法だけ各第１活物質層２３のＹ方向上縁及びＹ方向下縁よりも突出し、各集電層３３のＸ方向右縁も同寸法だけ各第１活物質層２３のＸ方向右縁よりも突出している。また、各集電層２２のＸ方向左縁は｛Ｌｘ２２−［（Ｌｙ２２＋Ｌｙ２３）／２］｝に相当する寸法だけ各第１活物質層２３のＸ方向左縁よりも突出している。各集電層２２は、該突出寸法の値が第１活物質層２３のＸ方向間隔Ｄｘ２３の１／２の値に一致するように配置される。
続いて、図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）に示したように、一実施形態においては、ベースフィルム２１の上面及び各集電層２２の上面に、各第１活物質層２３の周囲領域を埋めるように、且つ、その上面高さが各第１活物質層２３の上面高さと同じになるように第１絶縁層２４を形成する。
一実施形態において、ベースフィルム２１の上面及び各集電層２２の上面における各第１活物質層２３の周囲領域に、予め用意した絶縁層形成用ペーストをスクリーンや凹版等を用いた公知の印刷法により層状に塗布して、該塗布層を温風の吹き付けや乾燥炉への投入等の手法により乾燥させることによって第１絶縁層２４を形成する。
ここで用いられる絶縁層形成用ペーストは、前記第１絶縁層１４を形成するときに用いた絶縁層形成用ペーストと同じであってもよい。この絶縁層形成用ペーストを用いて形成された第１絶縁層２４は、イオンの透過と電解液の含浸及び流動を許容する多孔性を有している。
図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）から分かるように、第１絶縁層２４の上面視輪郭はベースフィルム２１の上面視輪郭よりも僅かに小さい。
続いて、図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）に示したように、各第１活物質層２３の上面及び第１絶縁層２４の上面に、上面視輪郭が矩形を成すイオン透過層２５を所定厚さで形成する。
一実施形態において、各第１活物質層２３の上面及び第１絶縁層２４の上面に、予め用意したイオン透過層形成用ペーストをスクリーンや凹版等を用いた公知の印刷法により層状に塗布して、該塗布層を温風の吹き付けや乾燥炉への投入等の手法により乾燥させることによってイオン透過層２５を形成する。乾燥後のイオン透過層２５の厚さは例えば３〜３０μｍの範囲内にある。
ここで用いられるイオン透過層形成用ペーストは、前記イオン透過層１２を形成するときに用いたイオン透過層形成用ペーストと同じである。このイオン透過層形成用ペーストを用いて形成されたイオン透過層２５は、イオンの透過と電解液の含浸及び流動を許容する多孔性を有している。
図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）から分かるように、イオン透過層２５の上面視輪郭は第１絶縁層２４の上面視輪郭と合致している。
続いて、図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）に示したように、イオン透過層２５の上面に、上面視輪郭が矩形を成す計４個の第２活物質層２６を所定厚さで形成する。
一実施形態において、イオン透過層２５の上面に、予め用意した活物質層形成用ペーストをスクリーンや凹版等を用いた公知の印刷法により層状に塗布して、該塗布層を温風の吹き付けや乾燥炉への投入等の手法により乾燥させることによって計４個の第２活物質層２６をマトリクス状に形成する。乾燥後の各第２活物質層２６の厚さは例えば１〜３０μｍの範囲内にある。
ここで用いられる活物質層形成用ペーストは、前記第１活物質層１３を形成するときに用いた活物質層形成用ペーストと同じであってもよい。この活物質層形成用ペーストを用いて形成された各第２活物質層２６は、導電性を有している。
図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）から分かるように、一実施形態において、各第２活物質層２６は所定のＸ方向寸法Ｌｘ２６と該Ｘ方向寸法Ｌｘ２６と同値のＹ方向寸法Ｌｙ２６を有している。このＸ方向寸法Ｌｘ２６は第１活物質層２３のＸ方向寸法Ｌｘ２３と同値であってもよく、Ｙ方向寸法Ｌｙ２６は第１活物質層２３のＹ方向寸法Ｌｙ２３と同値であってもよい。さらに、各第２活物質層２６の中心が各第１活物質層２３の中心と一致するように、第２活物質層２６を配置してもよい。
一実施形態によれば、各第２活物質層２６を上から見たとき、該各第２活物質層２６のＹ方向上縁、Ｙ方向下縁、Ｘ方向左縁及びＸ方向右縁は、各第１活物質層２３のＹ方向上縁、Ｙ方向下縁、Ｘ方向左縁及びＸ方向右縁と合致している。
続いて、図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）に示したように、一実施形態においては、イオン透過層２５の上面に、各第２活物質層２６の周囲領域を埋めるように、且つ、その上面高さが各第２活物質層２６の上面高さと同じになるように第２絶縁層２７を形成する。
一実施形態において、イオン透過層２５の上面における各第２活物質層２６の周囲領域に、予め用意した絶縁層形成用ペーストをスクリーンや凹版等を用いた公知の印刷法により層状に塗布して、該塗布層を温風の吹き付けや乾燥炉への投入等の手法により乾燥させることによって第２絶縁層２７を形成する。
ここで用いられる絶縁層形成用ペーストは、前記第１絶縁層１４を形成するときに用いた絶縁層形成用ペーストと同じであってもよい。この絶縁層形成用ペーストを用いて形成された第２絶縁層２７は、イオンの透過と電解液の含浸及び流動を許容する多孔性を有している。
図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）から分かるように、第２絶縁層２７の上面視輪郭はイオン透過層２５の上面視輪郭と合致している。
続いて、図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）に示したものからベースフィルム２１を剥離し取り除いて、図２１に示した積層構造を有する電極ユニットＥＵ２１を得る。電極ユニットＥＵ２１は、集電層２２と第１活物質層２３とイオン透過層２５と第２活物質層２６とが積み重ねられ、且つ、第１活物質層２３と第２活物質層２６の周囲領域が第１絶縁層２４及び第２絶縁層２７によって囲まれた構造を有する。
続いて、図２２に示したように、複数個（図中は４個）の電極ユニットＥＵ２１をＸ方向の向き（積層方向と直交する向き）が交互に１８０度異なるように積み重ね、加熱しながら加圧することによって各電極ユニットＥＵ２１が一体化された積層体ＭＢ２１を得る。
図２２に示した４個の電極ユニットＥＵ２１のうち符号の後ろに（＊）を付してある下から２番目と４番目の電極ユニットＥＵ２１は、図２１に示した電極ユニットＥＵ２１のＸ方向を１８０度変えたものである。
積み重ね後の加熱及び加圧によって、各電極ユニットＥＵ２１を構成する各層は積層方向に僅かに押し潰されるような力を受けるため、該各電極ユニットＥＵ２１を構成する層の界面が密着すると共に、隣接する電極ユニットＥＵ２１の界面も密着する。
また、各集電層２２のＸ方向左縁の突出寸法の値は第１活物質層２３のＸ方向間隔Ｄｘ２３の１／２の値に一致しているため、積層体ＭＢ２１を上からみたとき、該積層体ＭＢ２１のＸ方向右側に位置する下から１番目と３番目の各集電層２２のＸ方向左縁は、該積層体ＭＢ２１のＸ方向左側に位置する下から２番目と４番目の各集電層２２のＸ方向右縁と合致している。
続いて、図２３に示したように、積層体ＭＢ２１の上面にＸ方向の切断ラインＣＬｘとＹ方向の切断ラインＣＬｙを設定する。
一実施形態において、Ｙ方向の各切断ラインＣＬｙは、図２２に示した積層体ＭＢ２１の下から１番目と３番目の各集電層２２のＸ方向左縁と下から２番目と４番目の各集電層２２のＸ方向右縁に沿うように設定されている。また、Ｘ方向の中央の切断ラインＣＬｘは、第１活物質層２３のＹ方向間隔Ｄｙ２３（つまり、第２活物質層２６のＹ方向間隔Ｄｙ２６）の中心を通るように設定されている。さらに、Ｘ方向の他の２つの切断ラインＣＬｘは、各第１活物質層２３のＹ方向上縁とＹ方向下縁の外側にＹ方向間隔Ｄｙ２３の１／２に相当する間隔が空くように設定されている。
続いて、例えば回転ブレードを有するダイシング装置等の切断装置を用い、図２３に示したＸ方向の切断ラインＣＬｘとＹ方向の切断ラインＣＬｙに沿って積層体ＭＢ２１を切断して、図２４（Ａ）及び図２４（Ｂ）に示した積層構造を有する４個の蓄電素子ＳＤ２１を得る。
切断時にはブレードの厚さに対応する幅をもって切断が為されるため、蓄電素子ＳＤ２１の下から１番目と３番目の各集電層２２のＸ方向左縁は、第１絶縁層２４及び第２絶縁層２７を通じて該蓄電素子ＳＤ２１のＸ方向左面から露出する。また、蓄電素子ＳＤ２１の下から２番目と４番目の各集電層２２のＸ方向右縁は、第１絶縁層２４及び第２絶縁層２７を通じて該蓄電素子ＳＤ１１のＸ方向右面から露出する。
図１５〜図２４には、図示の便宜上、４個取り用の電極ユニットＥＵ２１を複数個用いて４個の蓄電素子ＳＤ２１を同時に製造する方法を示したが、取り数が５個以上の電極ユニットを複数個積層すれば、同様の製法によって５個以上の蓄電素子を同時に製造することができるし、取り数が１個の電極ユニットを複数個積層すれば、同様の製法によって１個の蓄電素子を製造することもできる。
また、図１５〜図２４には、図示の便宜上、電極ユニットＥＵ２１を４個積み重ねて蓄電素子ＳＤ２１を製造する方法を示したが、電極ユニットＥＵ２１の積み重ね数を変化させれば、該積み重ね数に順じて充放電容量を変えることができる。
図２４（Ａ）及び図２４（Ｂ）に示した蓄電素子ＳＤ２１では、該蓄電素子ＳＤ２１のＸ方向左面からそのＸ方向左縁を露出する２つの集電層２２を一方極性として用いられる集電層（以下、第１集電層２２と言う）として利用することができ、また、該蓄電素子ＳＤ２１のＸ方向右面からそのＸ方向右縁を露出する２つの集電層２２を他方極性として用いられる集電層（以下、第２集電層２２と言う）として利用することができる。
また、活物質層（第１活物質層２３と第２活物質層２６）は、その上面及び下面をイオン透過層２５と第１集電層２２とによって覆われている。また、活物質層は、イオン透過層２５との輪郭差に相当する周囲領域を絶縁層（第１絶縁層２４と第２絶縁層２７）によって密着状態で囲まれている。したがって、該活物質層（第１活物質層２３と第２活物質層２６）は、は、その全体が蓄電素子ＳＤ１１を構成する他の部材によって覆われており、蓄電素子ＳＤ１１外に露出していない。
図２５（Ａ）及び図２６（Ｂ）は、前記蓄電素子ＳＤ２１に端子ＴＥ２１及びＴＥ２２を設けた蓄電素子ＳＤ２２を示す。この蓄電素子ＳＤ２２のＸ方向左面には該Ｘ方向左面を覆うようにして第１集合端子ＴＥ２１が形成されており、該第１集合端子ＴＥ２１は各第１集電層２２の露出部分と電気的に接続している。また、蓄電素子ＳＤ２２のＸ方向右面には該Ｘ方向右面を覆うようにして第２集合端子ＴＥ２２が形成されており、該第２集合端子ＴＥ２２は各第２集電層２２の露出部分と電気的に接続している。
この第１集合端子ＴＥ２１と第２集合端子ＴＥ２２は、例えば、蓄電素子ＳＤ２２のＸ方向左面とＸ方向右面に、予め用意した端子形成用ペーストをディップ法等の公知の塗布方法により層状に塗布し、該塗布層を温風の吹き付けや乾燥炉への投入等の手法により乾燥させることによって形成されている。
ここで用いられる端子形成用ペーストは、前記第１集合端子ＴＥ１１及び第２集合端子ＴＥ１２を形成するときに用いた端子形成用ペーストと同じでああってもよい。この端子形成用ペーストを用いて形成された各端子ＴＥ２１及びＴＥ２２は、導電性を有している。
図２６（Ａ）及び図２６（Ｂ）は、一実施形態に係る前記蓄電素子ＳＤ２１に端子ＴＥ２３及びＴＥ２４を設けた蓄電素子ＳＤ２３を示す。この蓄電素子ＳＤ２３のＸ方向左側にはその下面から上方に向かって柱状穴が設けられていて該柱状穴内に柱状の第１集合端子ＴＥ２３が形成されており、該第１集合端子ＴＥ２３は各第１集電層２２の露出部分の内側と電気的に接続している。また、蓄電素子ＳＤ２３のＸ方向右側にはその上面から下方に向かって柱状穴が設けられていて該柱状穴内に柱状の第２集合端子ＴＥ２４が形成されており、該第２集合端子ＴＥ２４は各第２集電層２２の露出部分の内側と電気的に接続している。さらに、第１集合端子ＴＥ２３の下面は蓄電素子ＳＤ２３の下面において露出し、第２集合端子ＴＥ２４の上面は蓄電素子ＳＤ２３の上面において露出している。
この第１集合端子ＴＥ２３と第２集合端子ＴＥ２４は、例えば、蓄電素子ＳＤ２３のＸ方向左側に積層方向下面から上方に向かう柱状穴をドリル加工やレーザ加工等の公知の穴開け手法により形成し、該柱状穴に予め用意した端子形成用ペーストを注入して、該注入物を温風の吹き付けや乾燥炉への投入等の手法により乾燥させることによって形成されている。
ここで用いられる端子形成用ペーストは、前記第１集合端子ＴＥ１１及び第２集合端子ＴＥ１２を形成するときに用いた端子形成用ペーストと同じであってもよい。この端子形成用ペーストを用いて形成された各端子ＴＥ２３及びＴＥ２４は、導電性を有している。
図２５（Ａ）及び図２５（Ｂ）に示した蓄電素子ＳＤ２２を用いれば、図１３に示した電気化学デバイスＥＣＤ１１と同様の電気デバイスを製造することができ、また、図２６（Ａ）及び図２６（Ｂ）に示した蓄電素子ＳＤ２３を用いれば、図１４に示した電気化学デバイスＥＣＤ１２と同様の電気デバイスを製造することができる。
前述の蓄電素子（ＳＤ２１、ＳＤ２２及びＳＤ２３）とこれを用いた電気化学デバイスによれば、前述の蓄電素子（ＳＤ２１、ＳＤ２２及びＳＤ２３）について説明した効果と同様の効果を得ることができる。また、前述の蓄電素子（ＳＤ２１、ＳＤ２２及びＳＤ２３）の製造方法と、前述の電気化学デバイスの製造方法によれば、前述の蓄電素子（ＳＤ２１、ＳＤ２２及びＳＤ２３）の製造方法で述べた効果と同様の効果を得ることができる。
上記では、複数個（図中は４個）の電極ユニットＥＵ１１及びＥＵ２１を積み重ねて一体化した積層体ＭＢ１１を得てから該積層体ＭＢ１１を各切断ラインＣＬｘ及びＣＬｙに沿って切断することで蓄電素子ＳＤ１１を得る製造方法を示したが、電極ユニットＥＵ１１及びＥＵ２１に同様の各切断ラインＣＬｘ及びＣＬｙを設定して該電極ユニットＥＵ１１及びＥＵ２１を該各切断ラインＣＬｘ及びＣＬｙ沿って切断することによって１個の蓄電素子ＳＤ１１及びＳＤ２１に対応する電極ユニットを得てから、該電極ユニットを複数個積み重ねて一体化することによって蓄電素子ＳＤ１１及びＳＤ２１を得る手順を採用しても良い。このような手順を採用しても、前記同様の蓄電素子ＳＤ１１及びＳＤ２１や電気化学デバイスＥＣＤ１１及びＥＣＤ１２を製造することができると共に、蓄電素子（ＳＤ２１、ＳＤ２２及びＳＤ２３）について説明した効果と同様の効果を得ることができる。本明細書において具体的に説明された各構成部材（ベースフィルム１１、イオン透過層、集電層、活物質層、絶縁層、集合端子の寸法、材料及び作製方法はあくまで例示であり、明示された実施形態に様々な変更を加えることが可能である。
本発明は、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタやレドックスキャパシタやリチウムイオン電池等の各種電気化学デバイスに広く適用でき、該適用によって前記同様の作用，効果を得ることができる。
１１…ベースフィルム、１２…イオン透過層、１３…第１活物質層、１４…第１絶縁層、１５…集電層（第１集電層、第２集電層）、１６…第２活物質層、１７…第２絶縁層、ＥＵ１１…電極ユニット、ＭＢ１１…積層体、ＳＤ１１，ＳＤ１２，ＳＤ１３…蓄電素子、ＴＥ１１，ＴＥ１３…第１集合端子、ＴＥ１２，ＴＥ１４…第２集合端子、ＥＣＤ１１，ＥＣＤ１２…電気化学デバイス、ＰＡ１１，ＰＡ１２…パッケージ、２１…ベースフィルム、２２…集電層（第１集電層、第２集電層）、２３…第１活物質層、２４…第１絶縁層、２５…イオン透過層、２６…第２活物質層、２７…第２絶縁層、ＥＵ２１…電極ユニット、ＭＢ２１…積層体、ＳＤ２１，ＳＤ２２，ＳＤ２３…蓄電素子、ＴＥ２１，ＴＥ２３…第１集合端子、ＴＥ２２，ＴＥ２４…第２集合端子。

Claims (8)

  1. イオン透過層と第１集電層との間と該イオン透過層と第２集電層との間のそれぞれに活物質層が介在する積層構造を備えた電気化学デバイス用蓄電素子であって、
    両活物質層は前記イオン透過層の輪郭よりも小さな輪郭を有し、該両活物質層は前記イオン透過層との輪郭差に相当する周囲領域を絶縁層によって密着状態で囲まれており、
    前記第１集電層はその外縁の一部分を絶縁層を通じて蓄電素子の一の側面において露出し、
    前記第２集電層はその外縁の一部分を絶縁層を通じて前記第１集電層が露出する蓄電素子の前記一の側面とは異なる他の側面において露出している。
  2. 請求項１に記載の電気化学デバイス用蓄電素子において、
    前記第１集電層の露出部分またはその内側と電気的に接続された第１集合端子と、前記第２集電層の露出部分またはその内側と電気的に接続された第２集合端子と、をさらに備える。
  3. 請求項１〜２の何れか１項に記載の電気化学デバイス用蓄電素子において、
    前記絶縁層は多孔性を有する。
  4. 蓄電素子をパッケージ内に封入した構造を備える電気化学デバイスであって、
    蓄電素子として請求項１〜３の何れか１項に記載の電気化学デバイス用蓄電素子が用いられている。
  5. イオン透過層と第１集電層との間と該イオン透過層と第２集電層との間のそれぞれに活物質層が介在する積層構造を備えた電気化学デバイス用蓄電素子の製造方法であって、
    １つの集電層と２つの活物質層と１つのイオン透過層とが所定順序で積み重ねられ、且つ、両活物質層の周囲領域が絶縁層によって密着状態で囲まれた構造を有する電極ユニットを得る工程と、
    複数個の電極ユニットを積み重ねてこれらが一体化された蓄電素子を得る工程と、を備え、
    電極ユニットにおける集電層は、蓄電素子としてみたときに、その外縁の一部分を絶縁層を通じて該電極ユニットの側面から露出した構造を有し、
    蓄電素子を得る工程では、複数個の電極ユニットを積層方向と直交する向きが交互に異なるように積み重ねる。
  6. 請求項５に記載の電気化学デバイス用蓄電素子の製造方法において、
    蓄電素子に第１集電層の露出部分またはその内側と電気的に接続する第１集合端子を形成し、且つ、第２集電層の露出部分またはその内側と電気的に接続する第２集合端子を形成する工程を、さらに備える。
  7. 請求項５〜６の何れか１項に記載の電気化学デバイス用蓄電素子の製造方法において、
    前記絶縁層は多孔性を有する。
  8. 蓄電素子をパッケージ内に封入した構造を備える電気化学デバイスの製造方法であって、
    蓄電素子として請求項５〜７の何れか１項に記載の製造方法によって製造された電気化学デバイス用蓄電素子を用い、該蓄電素子をパッケージ内に封入する工程を備える。
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