JP5453989B2 - リチウムイオンキャパシタの製造方法および製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、リチウムイオンキャパシタおよびリチウムイオンキャパシタの製造方法に係り、特に、予め負極活物質にリチウムイオンを吸蔵させるための金属リチウムを備えたリチウムイオンキャパシタの製造方法とその製造装置に関する。

近年、環境問題がクローズアップされる中、太陽光、風力発電等によるクリーンエネルギの蓄電システムや、自動車、ハイブリッド電気自動車等の移動体用の主電源ないし補助電源として蓄電デバイスが着目されている。蓄電デバイスとしては、従来、鉛電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池が知られており、とりわけ、近時、リチウムイオン電池の研究開発が盛んに行われている。

また、最近では、リチウムイオン電池の利点と電気二重層キャパシタの利点とを組み合わせた大容量（例えば、５００Ｆ以上）のリチウムイオンキャパシタないしハイブリッドキャパシタの研究開発も行われている（例えば、特許文献１、２参照）。リチウムイオンキャパシタは、一般に、正極活物質に活性炭、負極活物質にリチウムイオンを吸蔵・放出可能な炭素材が用いられており、正負極を、セパレータを介して配置し、リチウム塩を含む非水電解液で浸潤した構成が採られている。

リチウムイオンキャパシタは、予め負極にリチウムイオンが吸蔵ないしドープされていることにより、負極電位が通常の電気二重層キャパシタよりより低く保たれるため、使用電圧範囲を広くとることができ、また、正極充放電機構として、通常の電気二重層キャパシタで利用される陰イオンの吸着に加え、陽イオンの吸着も利用できるため、容量を原理的に倍取り出すことができる。また、リチウムイオン電池に比べ、容量は小さいものの、内部抵抗が小さく出力特性の点で優れるとともに、長寿命である、という利点がある。なお、本発明に関連する技術として、リチウムイオンを吸蔵ないしドープさせるための金属リチウムを電極群内に捲回配置したリチウムイオンキャパシタが開示されている（特許文献３参照）。

また、セパレータを介して交互に積層された正極と負極とによって電極群が構成され、積層方向の最外部にはリチウム極が負極に対向するように配置された三極積層ユニットを用いたリチウムイオンキャパシタが開示されている（特許文献４参照）。このリチウムイオンキャパシタの製造においては、電解液の浸透状態を適切に調整し、電極面内におけるリチウムイオンのドーピング量の変動範囲を抑制するために、負極にリチウムイオンを吸蔵ないしドープする際には、前記電極の電極面を重力方向に交差させて配置させている。そして、所定期間毎に前記電極積層ユニットの上下を反転させている。

特開２００７−２９４５３９号公報 特開２００６−２８６８４１号公報 特開２００７−０６７１０５号公報 特開２００８−３００６６７号公報

上記の通り、リチウムイオンキャパシタの研究開発は盛んであるが、現在のところ、発明者らの知る限り、具体的な量産品として未だ市場に投入されていない。また、特許公報を参照する限り、量産前の試験的な技術が殆どであり、具体的に量産可能なリチウムイオンキャパシタの技術や量産に適した製造技術については今後の研究の余地がある。

本発明は上記事案に鑑み、金属箔に活物質合剤が塗着された正極板と、金属箔に活物質合剤が塗着された負極板とをセパレータを介して捲回した電極群と、非水電解液と、前記電極群および前記非水電解液を収容する円筒形容器と、前記電極群内または前記電極群に隣接して前記正極板と絶縁した状態で配置した薄板状の金属リチウムとを備え、前記金属リチウムを配置した電極群と前記非水電解液を前記円筒形容器に収容して円筒形容器を密封したリチウムイオンキャパシタを対象として、量産性に優れ、前記非水電解液の電極群への浸透性を高め、さらには、予め負極にリチウムイオンを吸蔵させることが容易なリチウムイオンキャパシタの製造方法を提供することを課題とする。また、製造装置を提供することを課題とする。

金属箔に活物質合剤が塗着された正極板と、金属箔に活物質合剤が塗着された負極板とをセパレータを介して捲回した電極群と、非水電解液と、前記電極群および前記非水電解液を収容する円筒形容器と、薄板状の金属リチウムを備えたリチウムイオンキャパシタの製造方法であって、次のとおりである。
前記金属リチウムを金属箔で保持した積層体を前記電極群内に前記負極板と
導通し、前記正極板と絶縁した状態で予め配置しておき、
前記金属リチウムを配置した電極群と前記非水電解液を前記円筒形容器に収容して密封したキャパシタの組立体を作製し、前記組立体を、前記金属リチウムが溶解して前記負極板の活物質合剤を構成する負極活物質に吸蔵されるように所定期間放置し、
前記所定期間放置の全体又は一部の期間において、前記円筒形容器の軸方向が水平にな
るように維持した状態で、前記円筒形容器の外にある水平な軸の回りに前記組立体を回転させる回転部材があり、前記組立体と前記回転部材の軸方向が平行になるように前記組立体が前記回転部材に固定され、前記回転部材は１．７×１０ ^-２ 〜３．５×１０ ^−４ ｒｐｍの速度で回転することを特徴とする（請求項１）。前記周方向の回転は、前記円筒形容器の中心軸の回りに前記組立体を回転させるものであってもよい（請求項２）。

第１の態様において、前記金属リチウムを電極群に配置する操作は、前記金属リチウムを前記負極板の捲回開始前、捲回途中、捲回終了後の少なくとも１箇所に捲回し配置することができる（請求項３）。

また、上記課題を解決するために、本発明の第２の態様は、金属箔に活物質合剤が塗着
された正極板と、金属箔に活物質合剤が塗着された負極板とをセパレータを介して捲回し
た電極群と、非水電解液と、前記電極群および前記非水電解液を収容する円筒形容器と、
前記電極群内または前記電極群に隣接して前記正極板と絶縁した状態で配置した薄板状の
金属リチウムとを備え、前記金属リチウムを配置した電極群と前記非水電解液を前記円筒形容器に収容して円筒形容器を密封したリチウムイオンキャパシタの組立体を、前記円筒形容器の軸方向が水平になるように維持した状態で、前記組立体を前記円筒形容器の周方向に回転させる製造装置である。

この製造装置は、水平な軸の回りに回転駆動される回転部材と、前記回転部材の回転面内に配置された前記組立体の収容部とを備え、前記収容部は、複数箇所に配置されるとともに、各収容部は、前記組立体を円筒形容器の軸方向が水平になるように収容するものであり、前記回転部材は１．７×１０ ^-2 〜３．５×１０ ^−４ ｒｐｍの速度で回転する。

本発明によれば、薄板状の金属リチウムを配置した電極群と非水電解液を円筒形容器に収容して円筒形容器を密封した組立体を、前記円筒形容器の軸方向が水平になるように維持した状態で円筒形容器の周方向に回転させるので、円筒形容器内で未だ遊離している非水電解液を円滑に均一に電極群に浸透させることができる。
なお、特許文献４に示される技術を参考にして、前記組立体を円筒形容器の軸方向が水
平になるように維持して放置し、所定期間毎に前記水平方向の上下を反転させることも考
えられる。しかし、このような手段においては、未溶解のままで存在している薄板状の金
属リチウムが非水電解液の移動を妨げ、水平方向の上下を反転させるまでの間、非水電解
液が薄板状の金属リチウム上に滞留することになるので、非水電解液の電極群への迅速で
均一な浸透を実現できない。本発明によれば、円筒形容器の軸方向が水平になるように維
持した状態で、組立体を円筒形容器の周方向に回転させるので、円筒形容器内で遊離して
いる非水電解液は円筒形容器内でその周方向に絶えず移動し、非水電解液の電極群への円
滑かつ均一な浸透を図ることができる。すなわち、金属リチウムが溶解して負極板の活物質合剤を構成する負極活物質に吸蔵される工程も自ずと促進される。

また、円筒形容器の軸方向が水平になるように維持した状態で、組立体を円筒形容器の周方向に回転させることにより、金属リチウムが溶解して負極板の活物質合剤を構成する負極活物質に吸蔵されるのを促進できるという効果を得ることができる。

本発明が適用可能な実施形態のリチウムイオンキャパシタの断面図である。 （Ａ）は実施形態のリチウムイオンキャパシタの極板の捲回前の平面図であり、（Ｂ）は極板を構成する集電体の平面図である。 極板のリード片形成部近傍を模式的に示す拡大断面図である。 （Ａ）は塗工機内で極板にスラリが塗工される状態を模式的に示す平面図であり、（Ｂ）は塗工機の概略を示す構成図である。 （Ａ）は集電体の孔明き形成部に対し一面側に配置された塗工口から活物質合剤が塗工された状態を模式的に示す断面図であり、（Ｂ）は集電体の孔明き形成部に両側に配置された塗工口から活物質合剤が塗工された状態を模式的に示す断面図である。 極板形成装置を模式的に示す構成図である。 切断装置でアルミニウム箔が切断される切断位置を示す平面図である。 （Ａ）は積層体の外観斜視図であり、（Ｂ）は積層体の断面図である。 電極群を捲回する前の状態を模式的に示す説明図である。 電極群を模式的に示す外観斜視図である。 捲回装置の中央部を模式的に示す構成図である。 他の実施形態の電極群を模式的に示す外観斜視図である。 実施形態の製造装置を模式的に示す外観斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

＜全体構成＞
図１に示すように、本実施形態のリチウムイオンキャパシタ３０（以下、キャパシタ３０と略称する。）の製造は、ニッケルメッキが施されたスチール製有底円筒形容器（缶）８を有している。円筒形容器８内には、中空円筒状で縦方向に複数本（本例では３本）のスリットが形成されたポリプロピレン製軸芯１に帯状の正極板および負極板がセパレータを介して捲回された電極群７が収容されている。なお、本例では、円筒形容器８の外径は４０ｍｍ、内径は３９ｍｍである。

＜正極＞
図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、正極板２は、例えば、厚さ２０μｍのアルミニウム箔（正極集電体）Ｗ１の両面に、正極活物質として活性炭を含む正極活物質合剤Ｗ２が塗着されている（図１も参照）。アルミニウム箔Ｗ１は、長手方向に沿う一側が櫛状に切り欠かれており、この切り欠き残部からなる正極リード片２ａと、正極リード片２ａに隣接して多数の貫通孔が形成された孔明き形成部とで構成されている。また、孔明き形成部は、長手方向に沿ってリード片形成部に隣接する箇所に貫通孔が形成されていない貫通孔未形成部を有している。この孔明き形成部に該孔明き形成部の幅方向の長さに満たない長さで上述した正極活物質合剤Ｗ２が塗着されている。

本例では、正極板２は次の寸法に設定されている：長手方向の長さ＝２８００ｍｍ、幅方向の長さａ＝９０ｍｍ、孔明き形成部の幅方向の長さｂ＝６０ｍｍ、未塗布部の幅方向の長さｃ＝３０ｍｍ、孔明き形成部のうち貫通孔未形成部の幅方向の長さβ＝０．５ｍｍ、孔明き形成部の正極活物質合剤Ｗ２の片面塗工厚＝４０μｍ（両面で８０μｍ）、正極活物質合剤Ｗ２のかさ密度＝０．５ｇ／ｃｍ^３。また、詳細を後述するように、孔明き形成部のうちスラリ塗工幅ｅから正極活物質合剤Ｗ２が乾燥する前のスラリ流動で合剤が塗着される幅方向の長さα＝０．２ｍｍ（概ね貫通孔１個分の幅に相当）に設定されている。孔明き形成部に形成された貫通孔は直径が０．２ｍｍの円形で、開口率が２０％であり、単位面積あたり貫通孔が略均等に形成されている。さらに、隣り合う正極リード片２ａの間隔ｄは５０ｍｍ、正極リード片２ａの幅ｆは５ｍｍに設定されている。なお、最終的な正極活物質合剤の塗着幅は（ｅ＋α）、孔明き形成部の幅方向の長さｂ＝ｅ＋（α＋β）、正極リード片２ａの先端からの正極活物質合剤が未塗着の幅＝ｃ＋βである。

図２（Ａ）および図３に示すように、正極活物質合剤Ｗ２が塗着された孔明き形成部の正極リード片２ａ側の端部の断面は、上述したように、スラリ塗工幅ｅから正極活物質合剤Ｗ２が乾燥する前のスラリ状態で最も外側の（貫通孔未形成部に最も近い）貫通孔まで流動して該貫通孔に入り込むことで、スラリ塗工幅ｅの塗工表面に対して鈍角状に（角度δ参照）傾斜している。

＜負極＞
一方、負極板３も正極板２とほぼ同じ構造を有している。すなわち、負極板３は、例えば、厚さ１６μｍの銅箔（負極集電体）Ｗ３の両面に、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極活物質合剤Ｗ４が塗着されている。銅箔Ｗ３は、長手方向に沿う一側が櫛状に切り欠かれており、この切り欠き残部からなる負極リード片３ａと、負極リード片３ａに隣接して配置され多数の貫通孔が形成された孔明き形成部とで構成されている。また、孔明き形成部は、長手方向に沿ってリード片形成部に隣接する箇所に貫通孔が形成されていない貫通孔未形成部を有している。この孔明き形成部に該孔明き形成部の幅方向の長さに満たない長さで上述した負極活物質合剤Ｗ４が塗着されている。

本例では、負極板３は次の寸法に設定されている：長手方向の長さ＝３０００ｍｍ、幅方向の長さａ＝９２ｍｍ、孔明き形成部の幅方向の長さｂ＝６２ｍｍ、未塗布部の幅方向の長さｃ＝３０ｍｍ、孔明き形成部のうち貫通孔未形成部の幅方向の長さβ＝０．５ｍｍ、孔明き形成部の負極活物質合剤Ｗ４の片面塗工厚＝２０μｍ（両面で４０μｍ）、負極活物質合剤Ｗ４のかさ密度＝１．０ｇ／ｃｍ^３。また、詳細を後述するように、孔明き形成部のうちスラリ塗工幅ｅから負極活物質合剤Ｗ４が乾燥する前のスラリ流動で合剤が塗着される幅方向の長さα＝０．２ｍｍ（概ね貫通孔１個分の幅に相当）に設定されている。孔明き形成部に形成された貫通孔は直径が０．２ｍｍの円形で、開口率は２０％であり、単位面積あたり貫通孔が略均等に形成されている。さらに、隣り合う負極リード片３ａの間隔ｄは５０ｍｍ、負極リード片３ａの幅ｆは５ｍｍに設定されている。なお、最終的な負極活物質合剤の塗着幅は（ｅ＋α）、孔明き形成部の幅方向の長さｂ＝ｅ＋（α＋β）、負極リード片３ａの先端からの負極活物質合剤が未塗着の幅＝ｃ＋βである。

また、正極板２と同様に、負極活物質合剤Ｗ４が塗着された孔明き形成部の負極リード片３ａ側の端部の断面は、上述したように、スラリ塗工幅ｅから負極活物質合剤Ｗ４が乾燥する前のスラリ状態で最も外側の（貫通孔未形成部に最も近い）貫通孔まで流動して該貫通孔に入り込むことで、スラリ塗工幅ｅの塗工表面に対して鈍角状に傾斜している。

＜電極群＞
図１に示すように、正極板２と負極板３とは、両極板が直接接触しないように、厚さ５０μｍの２枚の紙セパレータ４を介して、軸芯１を中心として断面渦巻き状に捲回され、電極群７が構成されている。なお、電極群７内には、積層体（図１０の符号２０Ａ、２０Ｂ参照）が捲回されているが、その内容については後述する。上述した正極リード片２ａと負極リード片３ａとは、それぞれ電極群７の互いに反対側に配置されており、セパレータ４の端から所定長さ（例えば、４ｍｍ）はみ出している。電極群７は、正極板２、負極板３、セパレータ４等の長さを調整することで、所定の内直径（例えば、９ｍｍ）および所定の外直径（例えば、３８±０．１ｍｍ）に設定されている。なお、電極群７の捲回終端部は、巻き解けを防止するために、粘着テープを貼り付けることで固定されている。

＜キャパシタ構造＞
電極群７の下側には、電極群７の下端側端面に対向するように、負極板３からの電位を集電するための銅製の負極集電リング６が配置されている。負極集電リング６の内周面には軸芯１の下端部外周面が嵌着されている。負極集電リング６の外周縁には、負極板３から導出された負極リード片３ａの先端部が超音波溶接で接合されている。負極集電リング６の下部には電気的導通のための銅製の負極リード板９が配置されており、負極リード板９は負極外部端子を兼ねる円筒形容器８の内底部に抵抗溶接で接合されている。負極集電リング６および負極リード板９はエポキシ樹脂等の樹脂製絶縁材１１で覆われ、樹脂製絶縁材１１は負極集電リング６の上部から円筒形容器８の内底面まで配されている構成を採用することができる。この場合、円筒形容器８の底部は樹脂製絶縁材１１により詰め物がなされた状態となっている。

一方、電極群７の上側には、電極群７の上端面と対向するように、軸芯１のほぼ延長線上に正極板２からの電位を集電するためのアルミニウム製の正極集電リング５が配置されている。正極集電リング５は軸芯１の上端部に嵌着されている。正極集電リング５の周囲から一体に張り出している鍔部周縁には、正極板２から導出された正極リード片２ａの先端部が超音波溶接で接合されている。

正極集電リング５の上方には、正極外部端子を兼ねる容器蓋１２が配置されている。容器蓋１２は、下側に配置された蓋ケース１２ａと、上側に配置された蓋キャップ１２ｂとで構成されており、これらが積層されて蓋ケース１２ａの周縁を蓋キャップ１２ｂにかしめることで組み立てられている。なお、蓋ケース１２ａには、内圧上昇により開裂する開裂溝が形成されている。正極集電リング５の上面には、リボン状のアルミニウム箔を積層した２本の正極リード板１０のうち１本の一側が接合されている。正極リード板１０のもう１本の一側は、容器蓋１２を構成する蓋ケース１２ａの外底面に接合されている。また、２本の正極リード板１０の他端同士も接合されている。

容器蓋１２は、絶縁性および耐熱性を有する樹脂製ガスケット１３を介して円筒形容器８の上部にかしめられている。このため、キャパシタ３０の内部は密封されている。また、円筒形容器８内には、電極群７全体を浸潤可能な量の非水電解液（不図示）が、前記密封前に注液されている。非水電解液には、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）とを体積比３０：５０：２０の割合で混合した溶媒中にリチウム塩として６フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）を１モル／リットル溶解したものが用いることができる。なお、本例のキャパシタ３０の定格容量は７００Ｆである。

＜薄板状の金属リチウムと銅箔の積層体＞
ここで、負極板２の負極活物質（本例では非晶質炭素）にリチウムイオンを吸蔵させるための薄板状の金属リチウムについて説明する。
図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、薄板状の金属リチウムＷ５は、２枚の銅箔Ｗ３で挟持した積層体２０として使用する。銅箔Ｗ３は負極板３を構成する銅箔Ｗ３と同じものを所定寸法に切断して用いることができる。すなわち、銅箔Ｗ３は、長手方向に沿う一側にタブ２０ａ（負極リード片３ａと同じものであるが混同を避けるためにタブという。）が形成されたタブ形成部と、タブ形成部に隣接して配置され多数の貫通孔が形成された孔明き形成部とを有しており、金属リチウムＷ５は、２枚の銅箔Ｗ３の孔明き形成部に当接して挟持されている。なお、負極板３で説明したように、孔明き形成部に形成された貫通孔は直径が０．２ｍｍの円形で、開口率が２０％であり、単位面積あたり貫通孔が略均等に形成されている。

銅箔Ｗ３に形成された孔明き形成部の面積は金属リチウムＷ５の面積より大きく、金属リチウムＷ５は孔明き形成部の中央部に配置されている。金属リチウムＷ５を銅箔Ｗ３に形成された孔明き形成部で挟持し金属リチウムＷ５と銅箔Ｗ３を重ねてロールで圧接すると、金属リチウムＷ５は粘性を発揮し、銅箔Ｗ３、金属リチウムＷ５、銅箔Ｗ３の積層体２０とすることができる。

本実施形態の積層体２０によれば、金属リチウムＷ５を両面から銅箔Ｗ３で挟持する場合、銅箔Ｗ３の金属リチウムＷ５への貼付作業性が、片面に貼付ける場合より向上する。すなわち、金属リチウムＷ５に銅箔Ｗ３を貼付ける工程をロール等で圧接する手法を用いて自動化する際に、片面だけに銅箔Ｗ３を貼付けようとすると、ロールに直接触れる金属リチウムＷ５はロール周面に貼付くため、ロール周面に金属リチウムＷ５の一部が残存しやすく、安定した作業に懸念がある。また、ロール周面に金属リチウムＷ５が貼付いたままになると、急激な酸化反応が起こりやすく危険である。これを避けるために紙等の副資材を用いて、金属リチウムＷ５とロール周面との直接接触を回避すると、圧接時の銅箔Ｗ３と紙の伸び率の差異から歪が生じて、しわの発生や、最悪の場合、金属リチウムＷ５や銅箔Ｗ３の切断が起こる。金属リチウムＷ５を両面から銅箔Ｗ３で挟持することにより、前記の懸念を回避でき、生産性が大幅に向上する。

また、金属リチウムＷ５を両面から銅箔Ｗ３で挟持した積層体２０は、取扱いが容易である。すなわち、金属リチウムＷ５の片面に銅箔Ｗ３を貼付けた場合に比べて、積層体２０の折り曲げ強度が高いので、取り扱い中にしわ等が発生する懸念がない。また、切断強度が高いので切れにくい、金属リチウムＷ５に直接触れることがなくなるので安全である、取り扱い中に金属リチウムＷ５が剥れる心配がない等の利点がある。

タブ２０ａは銅箔Ｗ３を切り欠くことにより櫛状に形成されており、所定間隔で複数のタブ２０ａが形成されていることが好ましいが、上述したように、負極板３の銅箔Ｗ３を共用しており、後述するように本例では、積層体２０として提供される金属リチウムＷ５は電極群７の内周部および外周部の２箇所に配置（挿入）捲回されるため（図１０参照）、内周部に配置捲回される積層体２０のタブ２０ａが１つとなる場合もある。また、２枚の銅箔Ｗ３に形成されたタブ２０ａは同じ方向に導出されている。なお、銅箔Ｗ３は、長手方向に沿って、孔明き形成部のタブ形成部に隣接する箇所に貫通孔が形成されていない貫通孔未形成部を有している（図２の幅βを有する箇所）。

また、金属リチウムＷ５の総充填量（本例では内周部と外周部とに配置捲回された２つの積層体２０の金属リチウムＷ５の合計量）は、負極板３の活物質合剤を構成する負極活物質にリチウムイオンを十分吸蔵可能な量に設定されるが、このような総充填量は負極活物質の材質、量を考慮して論理計算を行うとともに、実際にリチウムイオンの吸蔵を行って十分に吸蔵されたかを確認することで設定することができる。これにより、積層体２０の金属リチウムＷ５を量産する場合の金属リチウムＷ５の面積および厚さの設定が可能となる。なお、本例では、金属リチウムＷ５として厚さ５００μｍを選択した。

上述したように、本実施形態では、金属リチウムＷ５は、積層体２０として電極群７内で内周部（軸芯１の近傍）と外周部の２箇所に捲回されている（図１０参照）。すなわち、負極板３が挟まれたセパレータ４の２面間で負極板３の捲回延長線上に配置されるように、負極板３の捲回前および捲回後に挿入捲回されている（図９も参照）が、配置ないし捲回詳細についてはさらに後述する。

＜活物質合剤の調製＞
まず、正極活物質合剤および負極活物質合剤を調製する。正極活物質合剤は、例えば、正極活物質として比表面積が１０００ｍ^２／ｇ以上の活性炭と、結着剤としてアクリル系バインダと、分散剤としてカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）と、導電助材としてアセチレンブラック等の導電性炭素粉末とを重量（質量）比で８５：７：３：５となるように混合し、これに水（分散溶媒）を添加、混練して正極スラリを作製する。

一方、負極活物質合剤は、例えば、負極活物質としてリチウムイオンを吸蔵・放出可能な非晶質炭素と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）と、導電助材としてアセチレンブラック等の導電性炭素材とを重量（質量）比９０：５：５となるように混合し、これに分散溶媒のＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）を添加、混練して負極スラリを作製する。

＜塗工＞
次に、集電体へのスラリの塗工について説明する。以下、説明を簡単にするために、アルミニウム箔Ｗ１へのスラリの塗工について例示するが、銅箔Ｗ３についても同じである。図４（Ｂ）に示すように、アルミニウム箔Ｗへの塗工は、それぞれ塗工口を有する４つの塗工ヘッド２１Ａ、２１Ｂ、２２Ａ、２２Ｂと、攪拌機（不図示）を有し各塗工ヘッドにスラリを供給するスラリ貯留槽２１Ｃ、２１Ｄと、を備えた塗工装置２１により行われる。上述したように作製された正極スラリは、スラリ貯留槽２１Ｃ、２１Ｄに一時的に貯留される。

図４（Ａ）に示すように、本例の塗工装置２１は、塗工ヘッド２１Ａと塗工ヘッド２１Ｂとで正極板２の幅方向で２倍幅分のスラリを塗工し、塗工ヘッド２２Ａと塗工ヘッド２２Ｂとで正極板２の幅方向で２倍幅分のスラリを塗工することで、合計４倍幅分の正極板２の塗工を同時に行うものである。

アルミニウム箔供給部から供給されたアルミニウム箔Ｗは、図示しない駆動ローラおよび従動ローラを介して塗工装置２１内を略垂直方向（図４の矢印Ｖ方向）に搬送される（図６も参照）。アルミニウム箔Ｗは搬送方向と交差する幅方向で長さがＡに設定されている。塗工ヘッド２１Ａと塗工ヘッド２１Ｂとは、搬送されるアルミニウム箔Ｗに対し、一面側（表面側）、他面側（裏面側）にそれぞれ配設されており、塗工ヘッド２１Ａの塗工口と塗工ヘッド２１Ｂの塗工口とは、垂直方向で距離Ｄ（例えば、５０ｍｍ）ずれた位置に配置されている（図４（Ｂ）参照）。同様に、塗工ヘッド２２Ａと塗工ヘッド２２Ｂとは、搬送されるアルミニウム箔Ｗの一面側、他面側にそれぞれ配設されており、塗工ヘッド２２Ａの塗工口と塗工ヘッド２１Ｂの塗工口とは、垂直方向で距離Ｄ（例えば、５０ｍｍ）ずれた位置に配置されている。このため、本例では、図４（Ａ）に示すように、アルミニウム箔Ｗの搬送方向上流側から下流側に向けて、塗工ヘッド２２Ｂ、塗工ヘッド２２Ａ、塗工ヘッド２１Ｂ、塗工ヘッド２１Ａの順で配設されている。なお、塗工ヘッド２２Ｂ、塗工ヘッド２２Ａと塗工ヘッド２１Ｂ、塗工ヘッド２１Ａとが垂直方向でずれて配設されているのは、アルミニウム箔Ｗの幅に対し各塗工ヘッドを並べた合計幅が大きいためである。

各塗工ヘッド２１Ａ、２１Ｂ、２２Ａ、２２Ｂの塗工口の搬送されるアルミニウム箔Ｗの幅方向（搬送方向と交差する方向）に対する長さは、アルミニウム箔Ｗ１のスラリ塗工幅ｅの２倍の２ｅに設定されており、塗工ヘッド２１Ａ、２１Ｂの塗工口は、搬送されるアルミニウム箔Ｗの一側端（図４（Ａ）に示す右端）を基準として順に、幅方向の一端（右端）がｃ＋（α＋β）の位置、幅方向の他端（左端）が｛ｃ＋（α＋β）＋２ｅ｝の位置に配置されている。一方、塗工ヘッド２２Ａ、２２Ｂの塗工口は、搬送されるアルミニウム箔Ｗの他側端（図４（Ａ）に示す左端）を基準として順に、幅方向の一端（左端）がｃ＋（α＋β）の位置、幅方向の他端（右端）が｛ｃ＋（α＋β）＋２ｅ｝の位置に配置されている。塗工ヘッド２１Ａ、２１Ｂの塗工口の左端と塗工ヘッド２２Ａ、２Ｂの塗工口の右端とには、ｃ＋２（α＋β）の間隔が設定されている。

塗工装置２１では、スラリ貯留槽２１Ｃ、２１Ｄに所定エア圧を加えることによりスラリ貯留槽２１Ｃ、２１Ｄ内に貯留されたスラリが各塗工ヘッド２１Ａ、２１Ｂ、２２Ａ、２２Ｂに供給され、各塗工ヘッド２１Ａ、２１Ｂ、２２Ａ、２２Ｂに所定のエア圧を加えることにより、各塗工ヘッドの塗工口から、搬送されるアルミニウム箔Ｗにスラリを表裏の両面とも略均等な厚さで塗工することができる。

図５（Ａ）に示すように、例えば、塗工機２２Ｂの塗工口から吐出されたスラリは、搬送されるアルミニウム箔Ｗに形成された貫通孔内のエアを排出して他面（表面）側まで到達し、搬送されるアルミニウム箔Ｗに対して塗工ヘッド２２Ｂの他面側に配置された塗工ヘッド２２Ａの塗工口からスラリが吐出されることにより、図５（Ｂ）に示すように、搬送されるアルミニウム箔Ｗの他面側にもスラリが塗工される。

＜乾燥＞
図６に示すように、塗工装置２１の下流側には乾燥機２９が配置されている。アルミニウム箔Ｗに塗工されたスラリ（分散溶媒を含む）は、塗工装置２１を経て乾燥機２９に至るまで、略垂直方向に搬送され、塗工装置２１によるスラリ塗工幅２ｅから、スラリが乾燥する前に、上述したように、貫通孔未形成部に最も近い貫通孔まで流動して該貫通孔に入り込む（図３も参照）ことで、アルミニウム箔Ｗへのスラリ塗工幅は２（ｅ＋α）となり、２α分塗工幅が広がる（図７も参照）。

乾燥機２９は、垂直方向に搬送されるアルミニウム箔Ｗに対し水平方向両側に複数のヒータなどの熱源が所定間隔で配置されており、アルミニウム箔Ｗに塗工されたスラリから分散溶媒を蒸発させるものである。スラリが塗工されたアルミニウム箔Ｗは、乾燥機２９内を略垂直方向に搬送され、ヒータなどの熱源による加熱よりスラリを構成する分散溶媒が蒸発し、アルミニウム箔Ｗには正極活物質合剤が２（ｅ＋α）の幅でそれぞれ塗着され（図７参照）、乾燥後に金属や各種プラスチックなどでできたパイプ状のコアを芯とした巻き取り装置にてロール状に巻き取る。

＜リード片形成＞
乾燥機２９を出てロール状に巻き取られた正極板をリード片形成装置に移して引出し、スラリが塗工されていないアルミニウム箔Ｗ部分ｃを切り欠くことにより所定間隔で正極リード片２ａを形成する。上述した切り欠きは、金属ローラに所定形状の刃物を埋め込んだ専用ローラ対２３を配置し、専用ローラ対２３を構成する２本のローラはともに駆動ローラであり、正極板をこのローラ対に通過させることにより、スラリを塗工していないアルミニウム箔Ｗ部分に所定間隔で複数の正極リード片２ａを形成する。この工程は専用ローラ対２３に代え、所定形状に刃物を埋め込んだ打ち抜き体を装着したプレス装置を、正極板の間欠送りと連動して作動させる工程でもよい。

＜プレス＞
専用ローラ対２３の下流側には、正極活物質合剤が塗着されたアルミニウム箔Ｗの両面を所定の線圧でプレスするヒートローラ対２４が配置されている。ヒートローラ対２４を構成する２本のローラはともに駆動ローラであり、ローラ内には、ニクロム線やヒートランプ等の熱源が内蔵されている。正極活物質合剤が塗着されたアルミニウム箔は、ヒートローラ対２４間を搬送され、上述した厚さおよびかさ密度に設定される。なお、以上の乾燥、プレス工程を経ることにより、正極スラリに対し正極活物質合剤の比重は１．２５、固形分は３０％、負極スラリに対し負極活物質合剤の比重は１．３０、固形分は５０％となる。

＜分離＞
ヒートローラ対２４の下流側には、ループ機構２５および切断装置２６が配設されている。ループ機構２５は、正極活物質合剤が塗着されたアルミニウム箔Ｗの切断装置２６への搬送を調整するものであり、切断装置２６は、正極活物質合剤が塗着されたアルミニウム箔Ｗを切断することにより幅方向で４枚分の正極板２に分離するものである。

ループ機構２５は、アルミニウム箔Ｗをカイト状にループ搬送するための５つのローラで構成されている。５つのローラのうち１つのローラは水平方向に移動可能であり、常時矢印Ｈ方向にバネで付勢されている。このため、切断装置２６によるアルミニウム箔Ｗの切断の際に、切断装置２６内でアルミニウム箔Ｗの搬送が停止されても、１つのローラがバネで付勢され水平方向に移動することにより、搬送されるアルミニウム箔Ｗの張力を一定に保つことができる。

切断装置２６は、ループ機構２５の下流側に配置されており、アルミニウム箔Ｗに対して移動（進退）可能な板状の台座と、同じく、アルミニウム箔Ｗに対して移動（進退）可能で複数の切断部を有するカッタと、これらの台座およびカッタの両側に配設された駆動ローラとで構成されている。なお、駆動ローラは、ループ機構２５までのアルミニウム箔Ｗの搬送駆動源とは異なる駆動源で動作する。

切断装置２６内では、切断の際、アルミニウム箔Ｗの搬送が停止され（上述した駆動ローラの回転を停止し）、台座をアルミニウム箔Ｗ側に進出させ、カッタを、アルミニウム箔Ｗを介して台座方向に所定スピードで進出させることで、アルミニウム箔Ｗを幅方向で４枚分の正極板２に分離する。

図７は、切断装置２６によるアルミニウム箔Ｗの切断位置を示したものである。ここで、確認のため、図４と図７とを比較することで、スラリ塗工幅と活物質塗着幅との相違について簡単に説明する。上述したように、スラリ塗工幅はそれぞれ２ｅ、両端の未塗工幅はｃ＋（α＋β）、２つのスラリ塗工幅間の未塗工幅は｛ｃ＋２（α＋β）｝である（図４参照）。一方、乾燥機２９に搬送されるまでにスラリ塗工幅は２α分広がるため、図７に示すように、活物質塗着幅はそれぞれ２（ｅ＋α）、両端の未塗工幅はｃ＋β、２つの活物質塗着幅間の未塗工幅はｃ＋２βとなる。

アルミニウム箔Ｗの両側（左端側および右端側）には、上述した正極リード片２ａが形成され、正極活物質合剤が塗着された合剤塗着幅間の中央にも正極リード片２ａが形成される。また、正極活物質合剤が塗着された合剤塗着幅２（ｅ＋α）の中央も切断される。従って、このような塗工方式および切断方式を採用することにより、アルミニウム箔Ｗの幅を正極リード片２ａの長さｃの分を節約することができるとともに、正極板４倍幅分の正極リード片２ａを一度に形成することができる。

図６に示すように、切断装置２６では、正極活物質合剤が塗着されたアルミニウム箔Ｗを所定距離ずつバッチ処理により幅方向に４つに分離する。この間、ループ機構２５の上述した１つのローラは図６の矢印Ｈ方向に移動しアルミニウム箔Ｗのループ機構２５内での張力が保たれている。切断装置２６での切断（カッタによる正極板２の幅方向での４枚分の分離）が終了すると、台座およびカッタをアルミニウム箔Ｗから退避する方向へ移動させ、駆動ローラを回転させる。これにより、ループ機構２５の上述した１つのローラは図６の矢印Ｈ方向とは反対側に移動しアルミニウム箔Ｗのループ機構２５内での張力を保つとともに、新たに（連続して）切断対象となるアルミニウム箔Ｗの部分を切断装置２６に搬送する。

＜巻取＞
切断装置２６の下流側には、幅方向で４枚分の正極板２に分離されたフープ状の正極板２を巻き取る正極板巻取リールが所定間隔隔てて配設されている。正極板巻取リールは上述した駆動ローラの回転と同期して回転を開始し、分離された４倍幅分の正極板２はロール状にそれぞれ正極板巻取リールを中心として巻き取られる。これにより、ロール状に巻き取られた（フープ状の）正極板２を得ることができる。

なお、ロール状に巻き取られた負極板３も同様の方法で得ることができる。また、ロール状に巻き取られた積層体２０の圧延銅箔Ｗ３を作製する場合には、負極板３を作製する場合と比較し、スラリの塗布（活物質合剤の塗着）、乾燥、プレスが必要ないため、アルミニウム箔供給部からループ機構２５または切断装置２６に直接供給するようにしてもよいし、塗工装置２１、乾燥機２９およびヒートローラ対２４での処理を行うことなく単に通過させるようにしてもよい。

＜捲回＞
電極群７は、軸芯１を捲回中心として、２枚のセパレータ４を介して、正極板２および負極板３が直接接触せず、かつ、正極板２と２枚の積層体２０が直接接触しないように捲回されることで構成される。以下、便宜上、電極群７の最内周に配置される（軸芯１の周面に当接する）セパレータを４Ａ、電極群７の最外周に配置されるセパレータを４Ｂ、電極群７の内周部に配置される積層体を２０Ａ、電極群７の外周部に配置される積層体を２０Ｂとして説明する。

捲回前の電極群７の配置を分解して説明すると、図９に示すように、積層体２０Ａ、負極板３、積層体２０Ｂで一群を形成することができ、その背後（図９の紙面奥側）にセパレータ４Ａ、その背後に正極板２、さらにその背後にセパレータ４Ｂを配置することで、捲回した場合でも上述した各構成部材間の短絡を防止することができる。

電極群７の形成（捲回）は捲回装置で行われる。図１１は、本例で使用される捲回装置２７の要部（中央部）を模式的に示したものである。捲回装置２７は、軸芯１を装着、回転可能な軸芯回転部（不図示）を有している。軸芯回転部の上部にはセパレータ４Ｂと正極板供給部が配置されている。捲回軸上部右から、時計回りの方向に、正極板２を供給する正極板供給部、セパレータ４Ａを供給する第１のセパレータ供給部、積層体２０を供給する積層体供給部、負極板３を供給する負極板供給部、セパレータ４Ｂを供給する第２のセパレータ供給部、の順で配置されており、各供給部はフープ状の供給物を所定長さで切断するカッタ（不図示）を有するとともに、搬送ローラ、搬送ガイド（不図示）を有している。

オペレータが操作ボタンを押下すると、図示しないロボットアームにより軸芯１が軸芯回転部に装着され、第１および第２のセパレータ供給部からそれぞれセパレータ４Ａ、４Ｂの供給が開始され粘着テープで軸心に固定する。固定後、軸芯１の回転および第１および第２のセパレータ供給部からそれぞれセパレータ４Ａ、４Ｂの供給が再開される。これにより、セパレータ４Ａ、４Ｂは、少なくとも１周、好ましくは２ないし３周、軸芯１の周りに捲回される（図９も参照）。

次に、積層体供給部から積層体２０が供給される。積層体供給部の図示しないカッタは捲回１周分の長さでフープ状の積層体２０を切断し、積層体供給部からの積層体２０の供給を停止する。このような制御は、例えば、制御監視にエンコーダ用いてパルス数を管理するとともに、軸芯１の回転数を監視することで行うことができる。このように供給された積層体２０は、上述した積層体２０Ａに対応する。次いで、負極板供給部から負極板３の供給が開始され１周以上捲回する。換言すれば、積層体２０Ａの捲回後に、負極板３の捲回が開始される。続いて、正極板供給部から正極板２の供給が開始される。上述したように、正極板２は負極板３より長手方向の長さが短いため、負極板３より正極板２の捲回が1周以上早く終了する。

正極板供給部は、図示しないカッタで正極板２が所定の長さとなるように切断し、正極板２の供給を停止する。負極板２はなおも負極供給部から供給されるが、所定長さ供給すると、正極板２と同様に、カッタで切断され、負極板２の供給が停止される。次に、積層体供給部から積層体２０が再度供給される。換言すれば、負極板３の捲回後に、積層体２０の捲回が開始される。積層体供給部の図示しないカッタは捲回１周分の長さで積層体供給部からの積層体２０を切断し、積層体２０の供給を停止する。このように供給された積層体２０は、上述した積層体２０Ｂに対応する。

第１および第２のセパレータ供給部はなおもセパレータ４Ａ、４Ｂの供給を続行し、少なくとも１周、好ましくは２ないし３周捲回可能な長さに至ると、カッタでセパレータ４Ａ、４Ｂを切断し、セパレータ４Ａ、４Ｂの供給を停止する（図９も参照）。従って、セパレータ４Ａ、４Ｂは捲回途中で切断されることはない。軸芯回転部はなおも軸芯１を回転させ、セパレータ４Ａ、４Ｂが電極群７の外周を構成するまで回転を継続して、軸芯１の回転を停止後、重ねて切断し終端位置を合わせる。次に、電極群７の外周に捲回されたセパレータ４Ａ、４Ｂの巻き解けを防止するために、電極群７の長手方向に沿って粘着テープが貼り付けられる。粘着テープの貼付は、図示を省略したテープ貼付部により行われる。次いで、電極群７（軸芯１）は、図示しないロボットアームにより軸芯回転部から脱着され、所定位置に配置され軸芯１を支持するための支持部を有する載置台上に載置され、１つの電極群７の捲回が終了する。

従って、図９に示すように、積層体２０Ａ、２０Ｂは、負極板３が挟まれたセパレータ４Ａの表面（図９に示すセパレータ４Ａの紙面側の面）と、セパレータ４Ｂの裏面（図９に示すセパレータ４Ｂの背面側の面）との２面間で挟まれて捲回されているとともに、負極板３の捲回延長線上に配置されるように捲回されている。また、積層体２０Ａは負極板３の捲回前に捲回され、積層体２０Ｂは負極板３の捲回後に捲回される。これにより、図１０に示すように、電極群７の内周側および外周側にそれぞれ積層体２０Ａ、２０Ｂが挿入捲回された電極群７を得ることができる。なお、図１０では、正極リード片２ａ、負極リード片３ａおよびタブ２０ａを捨象している。

＜組立＞
図１に示すように、正極リード片２ａを変形させ、その全てを、電極群７の軸芯１のほぼ延長線上にある正極集電リング５の周面付近に集合させ、接触させた後、正極リード片２ａの先端部と周面とを超音波溶接して正極リード片２ａを周面に接合する。一方、負極集電リング６と負極リード片３ａとの接続操作も、正極集電リング５と正極リード片２ａとの接合操作と同様に接合する。また、積層体２０Ａ、２０Ｂのタブ２０ａの先端部も同様に負極集電リング６に接合する。なお、タブ２０ａおよび負極リード片３ａの負極集電リング６への接合は同時に行われる。

積層体２０の負極板への電気的接続手段は、必ずしも上記に限定されず、タブ２０ａを設けずに、次のようにすることもできる。
（１）負極板３の捲回開始部分（捲回群の内側にあたる）に、積層体２０を溶接またはリベット、または圧着して接続する。
（２）負極板３の捲回終り部分（捲回群の外側にあたる）に、積層体２０を溶接またはリベット、または圧着して接続する。
（３）捲回途中で正負極板を切断し積層体２０を溶接またはリベット、または圧着して負極板の端に接続する、さらに、捲回を続ける新たな負極板の端に、前記積層体２０の反対端側を溶接またはリベット、または圧着して接続し、さらに捲回を行う。この操作中、セパレータは捲回終了まで切断しない。前記正負極板の切断は複数回行ってもよい。
（４）上記（１）から（３）の少なくとも一つ以上の操作を組み合わせる。
（５）捲回開始部分、捲回終り部分、捲回途中部分の少なくとも一箇所で、積層体２０を負極板に直接接触するように配置する。正負極板、セパレータのいずれも途中で切断することはない。
（６）捲回開始部分、又は捲回終り部分、捲回途中部分の負極板に、活物質層非形成部（集電体剥き出しの部分）を予め形成しておき、該活物質層非形成部に積層体２０を直接接触するように配置する。正負極板、セパレータのいずれも途中で切断することはない。

その後、正極集電リング５の周面全周に絶縁被覆を施す。すなわち、粘着テープを正極集電リング５の周面から電極群７外周面に亘って一重以上巻いて絶縁被覆とし、電極群７を円筒形容器８内に挿入する。絶縁被覆には、例えば、基材がポリイミドで、その片面にアクリレート系粘着剤を塗布した粘着テープを用いることができる。

負極集電リング６には予め電気的導通のための負極リード板９が溶接されており、円筒形容器８内に電極群７を挿入後、軸芯１の内周を利用して円筒形容器８の内底部と負極リード板９とを抵抗溶接により接合する。次いで、軸芯１の内周を利用して所定量のエポキシ樹脂を所定量注入することが好ましい。この場合、上述したように、軸芯１には縦方向に複数本のスリットが形成されているため（図９も参照）、エポキシ樹脂は、これらのスリットを介して円筒形容器８の内底面から負極集電リング６の上部まで進入し、負極リード板９および負極集電リング６はエポキシ樹脂で埋没するように覆われる。所定時間経過すると、注入されたエポキシ樹脂は固化して樹脂絶縁材１１が形成される。

一方、正極集電リング５には、正極リード板１０を溶接しておき、正極リード板１０の他端を、円筒形容器８を封口するための容器蓋１２の下面（蓋ケース１２ａの外底面）に接合する。上述したように、容器蓋１２は、蓋ケース１２ａと蓋キャップ１２ｂとで構成されており、これらが積層されて蓋ケース１２ａの周縁をかしめることによって予め組立てられている。なお、蓋ケース１２ａには、何らかの異常でリチウムイオンキャパシタの内圧が上昇したときに、安全のために所定の内圧に達したときに開裂する開裂溝が形成されている。開裂溝の開裂により、リチウムイオンキャパシタの内圧が開放される。

次に、軸芯１の内周を利用して非水電解液を所定量円筒形容器８内に注入する。このような注液は安全性を確保するため低温環境下がよい。上述したように、軸芯１には複数本のスリットが形成されているため、これらのスリットを介して電極群７は非水電解液に浸潤される。その後、正極リード板１０を折りたたむようにして容器蓋１２で円筒形容器８に蓋をし、ガスケット１３を介してかしめて密封することにより、キャパシタ３０の組立体を作製する。

＜負極活物質へのリチウムの吸蔵＞
次に、本実施形態のキャパシタ３０の製造において、積層体２０Ａ、２０Ｂの金属リチウムＷ５の負極活物質（非晶質炭素）への吸蔵方法について説明する。

本例では、所定温度（例えば、室温）に管理された貯蔵室に所定期間（例えば、２週間〜４週間）、上記キャパシタ３０の組立体を放置することで、非水電解液を電極群７に浸透させ、リチウムイオンを負極活物質に吸蔵させる。積層体２０Ａ、２０Ｂのタブ２０ａは負極リード片３ａとともに負極集電リング６に接合されているため、負極電位とリチウム電位との電位差により、所定期間の放置することで、金属リチウムＷ５は溶解し、負極板３の負極活物質（非晶質炭素）に吸蔵される。これにより、積層体２０Ａ、２０Ｂに挟持された金属リチウムＷ５は溶解し、積層体２０Ａ、２０Ｂはそれぞれ２枚の銅箔Ｗ３のみが残存配置されることになる。

ここで、キャパシタ３０の組立体を所定期間放置する間、組立体を円筒形容器８の軸方向が水平になるように維持する。そして、所定期間放置の全期間又は一部の期間において、組立体を円筒形容器８の周方向に回転させる。前記周方向の回転は、円筒形容器８の外にある水平な軸の回りに組立体を回転させる方法を採用することができる。また、円筒形容器８の中心軸の回りに組立体を回転させる方法を採用してもよい。図１３は、円筒形容器８の外にある水平な軸の回りにキャパシタ３０の組立体を回転させるための製造装置を模式的に示した外観斜視図である。この製造装置は、水平な軸３１の回りに回転駆動される回転部材３２と、回転部材３２の回転面内（本実施の態様では円盤状の回転部材３２自体）に配置されたキャパシタ３０の組立体の収容部３３とを備えている。収容部３３は、前記組立体を円筒形容器８の軸方向が水平になるように収容するものである。収容部３３は、回転部材３２に複数箇所に配置されている。各収容部３３にキャパシタ３０の組立体を収容し、水平な軸３１の回りに回転部材３２を回転させる。回転速度は特に限定するものではないが、遠心力の影響が少ない１．７×１０^−２〜３．５×１０^−４ｒｐｍ（１回／分〜０．５回／日）が望ましい。

各収容部３３にキャパシタ３０の組立体を収容した回転部材３２を回転させる操作は、好ましくは、キャパシタ３０の組立体を所定期間放置する間の全期間とする。なお、所定期間放置する間の一部の期間だけ回転させる操作をし、円筒形容器８内で遊離している非水電解液の電極群７への浸透を促進するようにしてもよい。非水電解液が電極群７に均一に浸透すれば、金属リチウムが溶解して負極板の活物質合剤を構成する負極活物質に吸蔵される工程も自ずと促進される。

キャパシタ３０の組立体を、電極群７を構成する正負極板及びセパレータが捲回中心に向かう方向と同じ方向に回転させると、非水電解液を電極群７により浸透させやすくなるので好ましい。

なお、本実施形態では、積層体２０を電極群７の内周側と外周側との２箇所に挿入捲回した例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。例えば、図１２に示すように、積層体２０を電極群７内の１箇所に挿入捲回するようにしてもよい。このような形態では、負極板は２つに分割され、積層体２０は、２つの負極板の間に捲回されるとともに、負極板が挟まれた２枚のセパレータ４Ａ、４Ｂ間で負極板の捲回延長線上に配置されるように捲回される。この態様では、積層体２０を捲回の中央（例えば、捲回開始から捲回終わりまでの長さの中間）に配置することが好ましい。正極板は負極板と対向するように２つに分割するようにしてもよい。この態様でも、セパレータ４Ａ、４Ｂは、本実施形態と同様に、途中で切断されることなく電極群７内で捲回されていることが好ましい。積層体２０は、必ずしも上記のように負極板の捲回延長線上に配置されなくてもよく、正極板と絶縁した状態で、負極板と直接またはセパレータを介して対向させるように配置してもよい。

円筒形容器８の形状については、円筒状に限らず、断面が楕円状、小判状、矩形状のものも使用可能である。円筒状とは、横断面形状が円形のほか、楕円状、小判状、矩形状のものも、均等物として含む。

また、本実施形態では、理解が容易なように、例として種々の数値を挙げて説明したが、特許請求の範囲で定義された数値でない限り、本発明がこれらに制限されるものでないことは云うまでもない。さらに、本実施形態では、リチウムイオンキャパシタを作製するための部材について具体的に例示したが、これらについても、特許請求の範囲で言及のない限り、本発明を制限するものではない。従って、本願出願時点で公知の部材や材料を用いることができる。

例えば、負極活物質には、天然黒鉛、人造黒鉛、ＭＣＭＢ（メゾフェーズカーボンマイクロビーズ）、ＭＣＦ（メゾフェーズカーボンファイバ）、コークス、ＶＧＣＦ（気相成長炭素繊維）、難黒鉛化性炭素、ポリアセチレン系有機半導体、カーボンナノチューブ、これらの混合物、さらにこれらまたはこれらの混合物にホウ素、珪素、窒素などを導入したものを用いることができ、比表面積も例示したものに限られるものではない。また、正極活物質には、材料表面近傍に存在する電気二重層へのリチウムイオンおよび陰イオンの吸脱着を充放電に利用できるものであれば特に制限はなく、代表的な物質として活性炭が選択される。さらに、正負活物質の粒子形状においても、鱗片状、球状、繊維状、塊状等、特に本発明が制限されるものではない。

また、負極活物質の結着剤には、エチレンアクリル酸系バインダ、ポリアクリル酸系バインダ、ＳＢＲ系バインダ、ＮＢＲ系バインダ、ＰＶＤＦ系バインダ、ＰＶＡ系バインダおよびこれらの混合物等を用いるようにしてもよく、これらの水分散エマルジョンを用いることもできる。バインダに水分散エマルジョンを用いる場合は、好ましくはカルボキシメチルセルロースやＰＶＡ等の、高粘度の分散剤を添加する。

正極活物質の結着剤には、エチレンアクリル酸系バインダ、ポリアクリル酸系バインダ、ＳＢＲ系バインダ、ＮＢＲ系バインダ、ＰＶＤＦ系バインダ、ＰＶＡ系バインダ、ＰＴＦＥ系バインダおよびこれらの混合物等を用いるようにしてもよく、これらの水分散エマルジョンを用いることもできる。バインダに水分散のエマルジョンを用いる場合は、好ましくはカルボキシメチルセルロースやＰＶＡ等の、高粘度の分散剤を添加する。正極活物質のバインダが水分散バインダであると、キャパシタの特性上特に好ましい。

さらにまた、導電助材には、アセチレンブラックやケッチェンブラック、微粉砕した黒鉛粉末等の導電性炭素粉末を用いることもできる。

さらに、非水電解液には、一般的なリチウム塩を電解質とし、これを有機溶媒に溶解した電解液を使用してもよく、リチウム塩や有機溶媒にも特に制限されるものではない。例えば、電解質としては、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢ（Ｃ６Ｈ５）４、ＣＨ３ＳＯ３Ｌｉ、ＣＦ３ＳＯ３Ｌｉ、（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２ＮＬｉ、（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉ等やこれらの混合物を用いることができる。さらにまた、非水電解液の有機溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ビニルカーボネート、トリフルオロメチルプロピレンカーボネート、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、４−メチル−１，３−ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリル等又はこれら２種類以上の混合溶媒を用いるようにしてもよい。

さらにまた、セパレータとしては、多孔質基材が用いられ、例えば、クラフト紙等のセルロース系の多孔質基材、ポリエチレン、ポリプロポレン、ポリエチレンとポリプロピレンの複合、ポリエチレンテレフタレート、レーヨン、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド等の多孔質フィルム基材や、ガラス繊維からなる多孔質基材あるいはこれらを重ねて用いるようにしてもよい。

そして、本実施形態では、積層体２０の金属箔に銅箔を例示したが、本発明はこれに限ることなく、コスト等を考慮し、例えば、銅合金箔、ニッケル箔、ニッケル合金箔を用いるようにしてもよい。

実施例１
上記実施の形態において、キャパシタ３０の組立体を４０℃に管理された貯蔵室に放置した。この放置は、図１３に示した製造装置を使用して行ない、組立体を円筒形容器８の軸方向が水平になるように維持して、回転部材３２の回転速度を１．４×１０^−３ｒｐｍとした。
そして、回転しながらの放置を開始してから４日経過後に、非水電解液の電極群７への浸透状況（遊離している非水電解液の有無）を、組立体を解体して確認した。また、回転しながらの放置を開始してから３０日経過後に、金属リチウムの残存状況を、組立体を解体して確認した。その結果を表１に示す。

従来例１
キャパシタ３０の組立体を４０℃に管理された貯蔵室に放置した。この放置は、組立体を円筒形容器８の軸方向が水平になるように維持した定置状態を始終継続した。放置を開始してから４日経過後の非水電解液の電極群７への浸透状況と、３０日経過後の金属リチウムの残存状況を、実施例１と同様に確認した。

従来例２
キャパシタ３０の組立体を４０℃に管理された貯蔵室に放置した。この放置は、組立体を円筒形容器８の軸方向が水平になるように維持し、放置を開始してから３０日経過後までの間に、１２時間毎に水平方向の上下を反転させた。放置を開始してから４日経過後の非水電解液の電極群７への浸透状況と、３０日経過後の金属リチウムの残存状況を、実施例１と同様に確認した。

表１から明らかなように、本発明によれば、円筒形容器の軸方向が水平になるように維持した状態で、キャパシタの組立体を円筒形容器の周方向に回転させるので、円筒形容器内で遊離している非水電解液は円筒形容器内でその周方向に絶えず移動し、非水電解液の電極群への円滑な浸透を図ることができる。
また、円筒形容器の軸方向が水平になるように維持した状態で、キャパシタの組立体を円筒形容器の周方向に回転させることにより、金属リチウムが溶解して負極板の活物質合剤に吸蔵されるのを促進できる。

２ 正極板
３ 負極板
４ セパレータ
５ 正極集電リング（正極集電部材）
６ 負極集電リング（負極集電部材）
７ 電極群
８ 円筒形容器
２０ 積層体
２０ａ タブ
３０ キャパシタ
３１ 水平な軸
３２ 回転部材
３３ 収容部
Ｗ１ アルミニウム箔（第１の金属箔）
Ｗ３ 銅箔（金属箔、第２の金属箔）
Ｗ５ 金属リチウム

Claims (4)

1. 金属箔に活物質合剤が塗着された正極板と、金属箔に活物質合剤が塗着された負極板と
   をセパレータを介して捲回した電極群と、非水電解液と、前記電極群および前記非水電解
   液を収容する円筒形容器と、薄板状の金属リチウムとを備えたリチウムイオンキャパシタの製造方法であって、
   前記金属リチウムを多数の貫通孔が形成された孔明き形成部を有する２枚の金属箔孔明き形成部に当接して挟持した積層体を、前記負極板と導通し、前記正極板と絶縁した状態で予め配置しておき、
   前記金属リチウムを配置した電極群と前記非水電解液を前記円筒形容器に収容して密封したキャパシタの組立体を作製し、前記組立体を、前記金属リチウムが溶解して前記負極板の活物質合剤を構成する負極活物質に吸蔵されるように所定期間放置し、
   前記所定期間放置の全体又は一部の期間において、前記円筒形容器の軸方向が水平にな
   るように維持した状態で、前記円筒形容器の外にある水平な軸の回りに前記組立体を回転させる回転部材があり、前記組立体と前記回転部材の軸方向が平行になるように前記組立体が前記回転部材に固定され、前記回転部材は１．７×１０ ^-２ 〜３．５×１０ ^−４ ｒｐｍの速度で回転することを特徴とするリチウムイオンキャパシタの製造方法。
2. 前記金属リチウムを電極群に配置する操作は、前記金属リチウムを前記負極板の捲回開
   始前、捲回途中、捲回終了後の少なくとも１箇所に捲回し配置するものであることを特徴
   とする請求項１〜２のいずれか１項に記載のリチウムイオンキャパシタの製造方法。
3. 前記組立体を、電極群を構成する正負極板及びセパレータが捲回中心に向かう方向と同
   じ方向に回転させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のリチウムイオンキャパシタの製造方法。
4. 金属箔に活物質合剤が塗着された正極板と、金属箔に活物質合剤が塗着された負極板と
   をセパレータを介して捲回した電極群と、非水電解液と、前記電極群および前記非水電解
   液を収容する円筒形容器と、前記電極群内または前記電極群に隣接して前記正極板とを絶縁した状態で配置した薄板状の金属リチウムとを備え、前記金属リチウムを配置した電極群と前記非水電解液を前記円筒形容器に収容して円筒形容器を密封したリチウムイオンキャパシタ組立体を、前記円筒形容器の軸方向が水平になるように維持した状態で、前記組立体を前記円筒形容器の周方向に回転させものであって、
   
   
   水平な軸の回りに回転駆動される回転部材と、前記回転部材の回転面内に配置された前
   記組立体の収容部とを備え、前記収容部は、複数箇所に配置されるとともに、各収容部は、前記組立体を円筒形容器の軸方向が水平になるように収容するものであり、前記回転部材は１．７×１０ ^-２ 〜３．５×１０ ^−４ ｒｐｍの速度で回転することを特徴とするリチウムイオンキャパシタの製造装置。

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