リチウムイオンキャパシタ用電極群、その製造方法及びリチウムイオンキャパシタ
【課題】 正極板と負極板との間の短絡を防止できるリチウムイオンキャパシタ用電極群、その製造方法並びにリチウムイオンキャパシタを提供する。
【解決手段】 軸芯１に第１及び第２のセパレータ４Ａ、４Ｂのそれぞれの一方の端部を固定して捲回を開始する。第１のセパレータ４Ａの下に負極板３を挿入して負極板３の捲回を開始し、捲回の途中で第１のセパレータ４Ａと負極板３との間にドーピング用のリチウム積層体２０を挿入する。リチウム積層体２０の上に第１及び第２のセパレータ４Ａ、４Ｂが直接重なるように２枚の分割正極板２Ａ,２Ｂを捲回方向に所定の間隔をあけて、第１及び第２のセパレータ４Ａ、４Ｂの間に順次挿入して捲回する。
【解決手段】 軸芯１に第１及び第２のセパレータ４Ａ、４Ｂのそれぞれの一方の端部を固定して捲回を開始する。第１のセパレータ４Ａの下に負極板３を挿入して負極板３の捲回を開始し、捲回の途中で第１のセパレータ４Ａと負極板３との間にドーピング用のリチウム積層体２０を挿入する。リチウム積層体２０の上に第１及び第２のセパレータ４Ａ、４Ｂが直接重なるように２枚の分割正極板２Ａ,２Ｂを捲回方向に所定の間隔をあけて、第１及び第２のセパレータ４Ａ、４Ｂの間に順次挿入して捲回する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はリチウムイオンキャパシタ用電極群及びその製造方法に係り、特に、金属箔に正極活物質合剤が塗着された正極板と金属箔に負極活物質合剤が塗着された負極板とを軸芯を中心として２枚のセパレータを介して捲回したリチウムイオンキャパシタ用電極群、その製造方法及びリチウムイオンキャパシタに関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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いる。リチウムイオンキャパシタに用いる電極群は、一般に、金属箔に負極活物質合剤が塗着された負極板と、第１のセパレータと、金属箔に正極活物質合剤が塗着された正極板と、第２のセパレータとを、順次重なるように軸芯を中心として捲回して製造する。
【０００４】
リチウムイオンキャパシタは、予め負極板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板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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２９４５３９号公報
【特許文献２】特開２００６−２８６８４１号公報
【特許文献３】特開２００７−０６７１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の方法で製造したリチウムイオンキャパシタ用電極群では、リチウムイオンをドープする際に溶解したリチウムイオンが析出して正極板と負極板との間で短絡が生じる場合があるという問題があった。
【０００７】
本発明は上記事案に鑑み、正極板と負極板との間で短絡が発生する可能性をできるだけ低減できるリチウムイオンキャパシタ用電極群、その製造方法及びリチウムイオンキャパシタを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、負極板と、第１のセパレータと、正極板と、第２のセパレータとを、順次重なるように軸芯を中心として捲回してリチウムイオンキャパシタ用電極群を製造する方法を改良の対象とする。本発明では、所定の長さを有するドーピング用の金属リチウム板がその極板面に１枚以上配置される負極板を用意する。また、複数枚の分割正極板からなる正極板を用意する。軸芯に第１及び第２のセパレータのそれぞれの一方の端部を固定して捲回を開始する。その後、第１のセパレータに金属リチウム板が接触するように、第１及び第２のセパレータの間に負極板を挿入して負極板の捲回を開始する。そして捲回の途中で第１のセパレータと前記負極板との間にドーピング用の１枚以上の金属リチウム板を挿入する。負極板の上に金属リチウム板が予め配置されているものを用いる場合には、負極板の捲回途中で金属リチウム板の挿入を行う必要はない。そして金属リチウム板の上に第１及び第２のセパレータが直接重なるように複数枚の分割正極板を捲回方向に所定の間隔をあけて、第２及び第１のセパレータの間に順次挿入して捲回することによりドーピング前の電極群を形成する。なお、本願明細書において、金属リチウム板は、ドーピングに使用可能なものであれば、その形態及び寸法は特に限定されるものではない。
【０００９】
しかし、例えば金属リチウム板が折れ曲がった状態で捲回された場合、セパレータを突き破り正極と接触して、金属リチウム板と正極間で短絡を生じることが予想される。
【００１０】
そこで、本発明のように、金属リチウム板の上に第１及び第２のセパレータが直接重なるように正極板を捲回すれば、リチウムイオンキャパシタ用電極群の製造後において、金属リチウム板は、セパレータを介して正極板と対向することがない。そのため、金属リチウム板のリチウムがセパレータを通過して正極板と接触することがない。その結果、正極板と負極板との間で短絡が発生することを防止することができる。
【００１１】
また、極板面上に１枚以上のドーピング用の金属リチウム板を備えた負極板を用意しておけば（負極板に金属リチウム板を担持させておけば）、金属リチウム板を個別に挿入する作業が不要になり、負極板を捲回する際に金属リチウム板を電極群内に確実に配置することができる。
【００１２】
電極群の径方向の中央領域に金属リチウム板の捲回層が位置するように金属リチウム板を負極板上に配置した場合は、電極群の中央領域に位置する金属リチウム板から電極群の捲回中心部及び外周部に向かってリチウムイオンが移動してリチウムイオンのドーピングが行われる。そのため、効率よくリチウムイオンのドーピングを行える。
【００１３】
金属リチウム板は、イオン透過性を有する金属箔によって包むことができる。
【００１４】
金属リチウム板は、ドーピングに必要な量捲回すればよい。そのため金属リチウム板が１周以下の捲回層を形成することもある。
【００１５】
第１及び第２のセパレータを、重なった状態で電極群の最外周を構成するように捲回するステップをさらに含んでいてもよい。
【００１６】
本発明の方法により製造したドーピング前のリチウムイオンキャパシタ用電極群は、負極板と、該負極板の上に配置されて負極板よりも長さが短いｎ枚（ｎは１以上の整数）の金属リチウム板と、第１のセパレータと、複数枚の分割正極板からなる正極板と、第２のセパレータとが、順次重なるように軸芯を中心として捲回されて構成されている。そして、金属リチウム板の上に第１及び第２のセパレータが直接重なるようにｎ＋１枚の分割正極板が捲回方向に所定の間隔をあけて、第１及び第２のセパレータの間に挿入配置されている。本発明のドーピング前のリチウムイオンキャパシタ用電極群によれば、ｎ枚以上の金属リチウム板の上に第１及び第２のセパレータが直接重なるようにｎ＋１枚の分割正極板が捲回方向に所定の間隔をあけて、第１及び第２のセパレータの間に挿入配置されているので、金属リチウム板は、セパレータを介して正極板と対向することがない。
【００１７】
そのため、例えば金属リチウム板が折れ曲がった状態で捲回された場合であっても、セパレータを突き破り正極と接触して、金属リチウム板と正極間で短絡を生じることがない。
【００１８】
なお負極板の捲回方向両端部に、表面上に第１及び第２のセパレータが直接重なるように更に金属リチウム板を配置してもよい。このようにすれば、電極群の中に位置する金属リチウム板に加えて負極板の捲回方向両端部に位置する金属リチウム板からもリチウムイオンのドーピングが行われる。そのため、リチウムイオンのドーピングを短い時間で行える。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、金属リチウム板の上に第１及び第２のセパレータが直接重なるように正極板を捲回するので、リチウムイオンキャパシタ用電極群の製造後において、金属リチウム板は、セパレータを介して正極板と対向することがない。そのため、金属リチウム板のリチウムがセパレータを過通するように析出しても負極板と正極板とを接触させることがない。その結果、正極板と負極板との間の短絡を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】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。
【図２】（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。
【図３】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。
【図４】（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。
【図５】（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。
【図６】極板形成装置を模式的に示す構成図である。
【図７】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。
【図８】（Ａ）はリチウム積層体の外観斜視図であり、（Ｂ）はリチウム積層体の断面図である。
【図９】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。
【図１０】電極群を模式的に示す外観斜視図である。
【図１１】図１０のＭを模式的に表す部分拡大図である。
【図１２】捲回装置の中央部を模式的に示す構成図である。
【図１３】他の実施形態に用いる捲回装置の中央部を模式的に示す構成図である。
【図１４】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。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明の円筒状リチウムイオンキャパシタの実施の形態について説明する。
（構成）
＜全体構成＞
図１に示すように、本実施の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。）は、ニッケルメッキが施されたスチール製有底円筒状の容器（缶）８を有している。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２および負極板３が第１のセパレータ４Ａまたは第２のセパレータ４Ｂを介して捲回されて配置された電極群７が収容されている。図９〜図１１に示すように、ドーピング前の電極群７内には、ｎ枚（本例では１枚：ｎ＝１）の金属リチウム板Ｗ５が配置されている。正極板２は、ｎ＋１枚（本例では２枚）の分割正極板２Ａ,２Ｂから構成されている。なお、本例では、容器８の外径は４０ｍｍ、内径は３９ｍｍである。
＜正極板＞
前述したように、正極板２は、捲回方向に並ぶ２枚の分割正極板２Ａ，２Ｂから構成されている。分割正極板２Ａ，２Ｂは、長さ寸法を除いて同じ構造を有している。図２（Ａ），（Ｂ）及び図３に示すように、分割正極板２Ａ，２Ｂ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が塗着されて構成されている（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。
【００２２】
本例では、分割正極板２Ａ，２Ｂは次の寸法に設定されている：長手方向の長さ＝１５００ｍｍ（分割正極板２Ａ），１５５０ｍｍ（分割正極板２Ｂ）、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／ｃｍ３。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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
＜負極板＞
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。
【００２５】
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＝３４００ｍｍ、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／ｃｍ３。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。
【００２６】
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。
＜リチウム積層体＞
ここで、負極板３の負極活物質（本例では非晶質炭素）にリチウムイオンをドーピングさせるためのリチウム積層体２０について説明する。なおリチウム積層体２０は、本発明を実施する場合に、必ず使用することが必要なものではなく、任意に使用が選択できるものである。
【００２７】
リチウム積層体２０は、電極群７の径方向の中央領域において位置するように負極板３上に配置することができる。
【００２８】
図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、リチウム積層体２０は、薄板状の金属リチウム板Ｗ５と、２枚のイオン透過性を有する銅箔Ｗ６とで構成されている。銅箔Ｗ６は負極板３を構成する銅箔Ｗ３と同じ材料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Ｗ６は、長手方向に沿う一側にタブ２０ａ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、金属リチウム板Ｗ５は、２枚の銅箔Ｗ６の孔明き形成部に当接して包まれている。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。
【００２９】
銅箔Ｗ６に形成された孔明き形成部の面積は金属リチウム板Ｗ５の面積より大きく、金属リチウム板Ｗ５は孔明き形成部の中央部に配置されている。金属リチウム板Ｗ５を銅箔Ｗ６に形成された孔明き形成部で挟持し金属リチウム板Ｗ５と銅箔Ｗ６を重ねてロールで圧接すると、金属リチウム板Ｗ５は粘性を発揮し、銅箔Ｗ６、金属リチウム板Ｗ５、銅箔Ｗ６の積層状態を保持することができる。
【００３０】
タブ２０ａは銅箔Ｗ６を切り欠くことにより櫛状に形成されており、所定間隔で形成されている。また、２枚の銅箔Ｗ６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Ｗ６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）。
【００３１】
また、金属リチウム板Ｗ５の総充填量は、負極板３の負極活物質合剤にリチウムイオンを十分ドーピング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ドーピングを行って十分にドーピング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、リチウム積層体２０を量産する場合の金属リチウム板Ｗ５の面積および厚さの設定が可能となる。なお、本例では、金属リチウム板Ｗ５として厚さ５００μｍを選択した。
【００３２】
なお、金属リチウム板Ｗ５を銅箔Ｗ６によって包んだリチウム積層体２０として、金属リチウム板を負極板上に配置せずに、金属リチウム板Ｗ５をそのまま負極板３上に配置してもかまわない。本実施形態では、金属リチウム板Ｗ５をそのまま電極群７の中央領域において、負極板３上に配置する（図１０参照）。
＜電極群＞
図９〜図１１に示すように、正極板２（分割正極板２Ａ，２Ｂ）と負極板３とが、両極板が直接接触しないように、厚さ５０μｍの２枚の第１のセパレータ４Ａまたは第２のセパレータ４Ｂを介して、軸芯１を中心として断面渦巻き状に捲回されて、電極群７が構成されている。そして、図９に示すように、電極群７の径方向の中央領域において、金属リチウム板Ｗ５の捲回層が位置するように金属リチウム板Ｗ５が負極板３上に配置されている。なお、金属リチウム板Ｗ５は粘性を持つため、負極板３に固定される。もちろん、金属リチウム板Ｗ５を負極板３に圧接して固定してもよい。
【００３３】
正極板２を構成する分割正極板２Ａ，２Ｂは、金属リチウム板Ｗ５の上に第１及び第２のセパレータ４Ａ，４Ｂが直接重なるように捲回方向に所定の間隔をあけて配置されており、第１及び第２のセパレータ４Ａ，４Ｂの間に順次挿入されて捲回されている。
【００３４】
このようにすることにより、金属リチウム板Ｗ５は、セパレータ４Ａ，４Ｂを介して正極板２（分割正極板２Ａ，２Ｂ）と対向することはない。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４Ａ，４Ｂ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４Ａ，４Ｂ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＞
図１に示すように、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の下部は有底筒状部となっており、その底部と負極外部端子を兼ねる容器８の内底部に抵抗溶接で接合されている。
【００３５】
なお、負極集電リング６の下部に電気的導通のための、例えば銅製の負極リード板９を配置して、負極リード板９を容器８の内底部に抵抗溶接で接合してもよい。図１では、負極集電リング６と負極リード板９とを別体とした場合を示している。前述のとおり、本例では負極集電リング６と負極リード板９とを一体としたものを負極集電リング６と呼んでいる。
【００３６】
負極集電リング６（負極集電リング６と負極リード板９とが別体の場合には負極集電リング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、絶縁材１１は負極集電リング６の上部から容器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、容器８の底部は絶縁材１１により詰め物がなされた状態となっている。
【００３７】
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のほぼ延長線上に分割正極板２Ａ，２Ｂ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、分割正極板２Ａ，２Ｂ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。
【００３８】
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、アルミニウム箔を積層した複数の正極リード板１０のうちの一端が接合されている。当該正極リード板１０の他端は、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、正極リード板１０の他端同士も接合されている。
【００３９】
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、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の定格容量は約１，０００Ｆである。
（製造方法）
次に、本実施形態のキャパシタ３０の量産方式による製造方法を中心に説明する。
＜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１０００ｍ２／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。
【００４０】
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Ｗ１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。
【００４１】
図４（Ａ）及び（Ｂ）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。
【００４２】
アルミニウム箔供給部から供給されたアルミニウム箔Ｗ１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Ｗ１は搬送方向と交差する幅方向の長さが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Ｗ１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Ｗ１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Ｗ１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Ｗ１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。
【００４３】
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Ｗ１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Ｗ１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Ｗ１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、２２Ｂ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。
【００４４】
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Ｗ１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。
【００４５】
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Ｗ１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Ｗ１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Ｗ１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Ｗ１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Ｗ１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）。
【００４６】
乾燥機２９は、垂直方向に搬送されるアルミニウム箔Ｗ１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Ｗ１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Ｗ１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Ｗ１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Ｗ１の部分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Ｗ１の部分ｃ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Ｗ１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Ｗ１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Ｗ１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。
【００４７】
ループ機構２５は、アルミニウム箔Ｗ１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Ｗ１の切断の際に、切断装置２６内でアルミニウム箔Ｗ１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Ｗ１の張力を一定に保つことができる。
【００４８】
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Ｗ１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Ｗ１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Ｗ１の搬送駆動源とは異なる駆動源で動作する。
【００４９】
切断装置２６内では、切断の際、アルミニウム箔Ｗ１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Ｗ１側に進出させ、カッタを、アルミニウム箔Ｗ１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Ｗ１を幅方向で４枚分の正極板に分離する。
【００５０】
図７は、切断装置２６によるアルミニウム箔Ｗ１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。
【００５１】
アルミニウム箔Ｗ１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Ｗ１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。
【００５２】
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Ｗ１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Ｗ１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Ｗ１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Ｗ１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Ｗ１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枚分の正極板に分離されたフープ状の正極板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。
【００５３】
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リチウム積層体２０の銅箔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、銅箔供給部から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を通してループ機構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、図９に示すように、負極板３と、第１のセパレータ４Ａと、正極板２（分割正極板２Ａ，２Ｂ）と、第２のセパレータ４Ｂとを順次重なるように軸芯１を中心として捲回して構成される。
【００５４】
電極群７の形成（捲回）は捲回装置で行われる。図１２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。捲回装置２７には、捲回軸下部左から、反時計回りの方向に、負極板３を供給する負極板供給部Ｓ１、第１のセパレータ４Ａを供給する第１のセパレータ供給部Ｓ２、正極板２を供給する正極板供給部Ｓ３、第２のセパレータ４Ｂを供給する第２のセパレータ供給部Ｓ４の順で極板及びセパレータの供給部が配置されており、負極板供給部Ｓ１と第１のセパレータ供給部Ｓ２との間に金属リチウム板Ｗ５を供給する金属リチウム板供給部Ｓ５が配置されている。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２７ａを有している。
【００５５】
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Ｓ２，Ｓ４からそれぞれセパレータ４Ａ、４Ｂの供給が開始され、第１及び第２のセパレータ４Ａ、４Ｂのそれぞれの一方の端部が粘着テープで軸心１に固定される。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Ｓ２，Ｓ４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２〜５周、軸芯１の周りに捲回される（図９も参照）。
【００５６】
次に、第１及び第２のセパレータ４Ａ，４Ｂの間に負極板供給部Ｓ１から負極板３を挿入して負極板３の捲回を開始する。続いて、第２及び第１のセパレータ４Ｂ，４Ａの間に正極板供給部Ｓ３から正極板２（分割正極板２Ａ）を挿入して正極板２（分割正極板２Ａ）の捲回が開始される。分割正極板２Ａの長さ分の捲回が終了した後、正極板供給部Ｓ３はカッタで正極板２を切断する。正極板２が切断されるまでの部分が分割正極板２Ａになる。更に捲回を継続して負極板３の捲回方向のほぼ中央に金属リチウム板Ｗ５を配置するため、負極板３を捲回している途中で、金属リチウム板供給部Ｓ５から金属リチウム板Ｗ５が第１のセパレータ４Ａと負極板３との間に挿入される。金属リチウム板供給部Ｓ５は、金属リチウム板層が１ターンを形成する前に、カッタで金属リチウム板を切断する。金属リチウム板Ｗ５を捲回している間も、負極板３，第１及び第２のセパレータ４Ａ及び４Ｂの捲回は継続されている。したがって第１及び第２のセパレータ４Ａ，４Ｂが金属リチウム板Ｗ５の上に直接重なった状態の捲回が継続される。負極板３に添って金属リチウム板Ｗ５の捲回を終了した後、少ししてから正極板供給部Ｓ３からの正極板２（分割正極板２Ｂ）の捲回が開始される。分極割正極板２Ｂの長さ分に相当する長さの捲回が終了した後、カッタにより正極板を切断する。
【００５７】
一般的に説明すると、電極群内には、ｎ枚（本例では１枚：ｎ＝１）の金属リチウム板Ｗ５が捲回され、正極板２としては、ｎ＋１枚（本例では２枚）の分割正極板（２Ａ,２Ｂ）が捲回されることになる。以上により、金属リチウム板Ｗ５の上に第１及び第２のセパレータ４Ａ，４Ｂが直接重なるように（金属リチウム板Ｗ５が第１のセパレータ４Ａを介して正極版２と対向しないように）２枚の分割正極板２Ａ，２Ｂが捲回方向に所定の間隔をあけて、第２及び第１のセパレータ４Ｂ，４Ａの間に順次挿入して捲回されることになる。
【００５８】
正極板供給部Ｓ３が、図示しないカッタで分割正極板２Ｂが所定の長さとなるように切断した後も、負極板３は負極板供給部Ｓ１から供給されて捲回が続けられる。そして捲回された負極板３の長さが所定長さになると、負極板はカッタで切断され、負極板３の供給が停止される。
【００５９】
第１および第２のセパレータ供給部Ｓ２，Ｓ４は、なおも第１及び第２のセパレータ４Ａ、４Ｂの供給を続行し、少なくとも１周、好ましくは２〜３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取り外され、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。
【００６０】
負極板３の途中に、金属リチウム板Ｗ５を挿入するための挿入制御及び分割正極板２Ａ及び２Ｂを挿入するための挿入制御は、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。
【００６１】
なお、上記例では、金属リチウム板Ｗ５を負極板３とは別個に挿入して電極群７内に捲回しているが、負極板３の極板面上に予め金属リチウム板Ｗ５を配置しておき、金属リチウム板Ｗ５を負極板３と一緒に捲回してもよい。この場合、図１３に示すような捲回装置２７’を用いる。捲回装置２７’では、図１２示した金属リチウム板供給部Ｓ５が除かれている。したがって図１２に示す捲回装置と比べて、捲回装置２７′は構成が簡単になる。
【００６２】
図８に示すようなリチウム積層体２０を前述の金属リチウム板Ｗ５の代わりに使用してもよい。その場合には、図１２に示すように金属リチウム板供給部Ｓ５の代わりにリチウム積層体供給部を設ければよい。
【００６３】
図１２及び図１３に示したいずれの捲回装置を用いても、金属リチウム板Ｗ５またはリチウム積層体２０の上に第１及び第２のセパレータ４Ａ，４Ｂが直接重なるように２枚の分割正極板２Ａ，２Ｂが捲回方向に所定の間隔をあけて、第２及び第１のセパレータ４Ｂ，４Ａの間に順次挿入して捲回されることになる。
＜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、リチウム積層体２０を使用する場合には、リチウム積層体２０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。リチウム積層体２０を用いずに金属リチウム板Ｗ５を負極板３の側面に直接添わせる場合には、特にタブ２０ａに相当するものを設ける必要はない。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。
【００６４】
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、基材がポリイミドやポリフェニリンサルファイドで、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。
【００６５】
負極集電リング６（負極集電リング６と負極リード板９とが別体の場合には負極集電リング６および負極リード板９）の下部は有底筒状部となっており、その底部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絶縁材１１が形成される。
【００６６】
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、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。
【００６７】
次に、軸芯１の内周を利用して非水電解液を所定量容器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を作製する。
（負極活物質へのリチウムのドーピング）
次に、本実施形態のキャパシタ３０において、金属リチウム板Ｗ５の負極活物質（非晶質炭素）へのドーピング（吸蔵）方法について説明する。なお説明の都合上、前述のリチウム積層体２０を用いる場合を例として説明する。
【００６８】
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）、キャパシタ３０を放置することでリチウムイオンを負極活物質にドーピングさせる。リチウム積層体２０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）にドーピングされる。これにより、リチウム積層体２０に挟持された金属リチウムＷ５は溶解し、リチウム積層体２０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。
（作用等）
次にキャパシタ３０の作用等について説明する。
【００６９】
本実施形態によれば、金属リチウム板Ｗ５またはリチウム積層体２０の上に第１及び第２のセパレータ４Ａ，４Ｂが直接重なるように分割正極板２Ａ，２Ｂを捲回するので、リチウムイオンキャパシタ用電極群の製造後において、リチウム積層体２０は、セパレータ４Ａを介して正極板２（分割正極板２Ａ，２Ｂ）と対向することがない。そのため、例えば金属リチウム板が折れ曲がった状態で捲回された場合、セパレータを突き破り正極と接触して、金属リチウム板と正極間で短絡を生じることがあるが、本実施形態ではそのような現象を防ぐことができる。
【００７０】
また、極板面上に１枚以上の所定の長さを有するドーピング用の金属リチウム板Ｗ５を備えた負極板３を用意する場合には、比較的長さ寸法の小さい金属リチウム板Ｗ５を単独で捲回する必要がなく、負極板３を捲回することで電極群内に金属リチウム板Ｗ５を確実に配置することができる。
【００７１】
次に、本実施形態のキャパシタ３０によれば、金属リチウム板Ｗ５または金属リチウム板Ｗ５を備えたリチウム積層体２０を電極群７内に予め配置しておき、所定期間放置することで、金属リチウム板Ｗ５が溶解して負極板３の負極活物質にドーピングされることで、予め実施するドーピング操作を容易に行うことができる。
【００７２】
金属リチウム板Ｗ５を両面から銅箔Ｗ６で挟持したリチウム積層体２０は、両面の銅箔Ｗ６に負極板３へ接続するためのタブを設けることにより、同一面積の金属リチウム板Ｗ５に対して銅箔Ｗ６に形成されたタブの密度が倍になる。金属リチウム板Ｗ５の片面に銅箔Ｗ６を貼付けた場合に比べて、負極板との接続抵抗が下がるので、リチウムイオンの負極板へのドーピングが進みやすくなる。
【００７３】
ところで、本実施形態のように、金属リチウム板Ｗ５を負極板に電気的に接触させて金属リチウムと負極板の電位差だけでリチウムイオンのドーピングを行う場合、負極板のドーピング深度が深くなるとその後のドーピングがほとんど進まなくなる。そのため、容器８内に配置した金属リチウム板Ｗ５が完全に負極板にドーピングされ、容器８内に残らないようにするためには、理論量よりも少ない量を配置せざるを得ない場合が起こり得る。その一方で、キャパシタのフロート充電を例にとって考えると、長期間高温、高電圧でフロート充電した場合、電解液中のリチウムイオンと正極活物質および負極活物質との反応が進んで、負極板から徐々にリチウムイオンが非可逆的に抜けてゆく。従って、予め負極板にドーピングさせるリチウムイオンが多いほど（理論量に近いほど）キャパシタの信頼性は高くなる。
【００７４】
さらに、本実施形態のキャパシタ３０では、正極板２、負極板３、リチウム積層体２０のそれぞれを構成するアルミニウム箔Ｗ１および銅箔Ｗ６のリード片ないしタブに隣接する箇所に貫通孔未形成部が形成されているとともに、リチウム積層体２０では、孔明き形成部の面積が金属リチウム板Ｗ５の面積より大きく設定されている。このため、正極板２、負極板３、金属リチウム板Ｗ５またはリチウム積層体２０をセパレータ４を介して捲回し電極群７を構成しても、正極板２、負極板３、金属リチウム板Ｗ５の捲回で、アルミニウム箔Ｗ１や銅箔Ｗ６に塗着されたり挟持された活物質合剤や金属リチウム板により、リード片ないしタブの基部が膨らんだり、エッジ状の突出部が形成されることなく、長期使用によっても、セパレータ４Ａ，４Ｂの破断や破断による内部短絡を防止することができる。従って、長寿命のキャパシタ３０を得ることができる。なお、図３に示した活物質合剤の端部構造もこの利点を助長している。
【００７５】
また、本実施形態のキャパシタ３０では、正負極板のアルミニウム箔Ｗ１および銅箔Ｗ３の両面に活物質合剤が塗着されており、該活物質合剤は孔明き形成部を介して連通しているとともに、スラリ塗布時に塗工口がずらされた表裏面２つの塗工機でスラリの塗工が行われ、アルミニウム箔Ｗ１の垂直搬送が行われるので、貫通孔にエアが残留することを防止することができる。従って、キャパシタ３０のエネルギ密度を高めることができるとともに、内部抵抗を低減させることができる。とりわけ、本実施形態では、貫通孔の各面積が８×１０−７ｍ２以下の１．３×１０−７ｍ２（＝０．２ｍｍ×０．２ｍｍ×π）で略均等に設定され、貫通孔の開口率が２０％に設定されているので、量産工程において金属箔への活物質合剤の塗着が容易で、かつ、キャパシタ全体の内部抵抗を小さくすることができる。換言すれば、貫通孔の各面積が８×１０−７ｍ２を超えるとスラリの均一塗工（活物質合剤の集電体への均一塗着）が難しくなり（特に、貫通孔への活物質合剤の充填および凸凹の発生）、また、電極群を構成したときに正負極板の強度の弱化を招く。なお、貫通孔の各面積が小さい場合には、リチウムイオンの移動距離を短くし内部抵抗の増加を避けるために、アルミニウム箔Ｗ１および銅箔Ｗ６にリチウムイオンが通過可能なように単位面積あたりの貫通孔を多く形成することが好ましい。
【００７６】
さらにまた、本実施形態のキャパシタ３０では、上述したように、極板を作製する際に、幅方向で４倍幅分を一度に（連続工程で）作製するとともに、アルミニウム箔Ｗ１の幅を１つの極板のリード片分ないし１つのリチウム積層体のタブ分の長さｃだけ小さくすることができる。このため、生産性が向上するとともに、コストの低減を図ることができる。さらに、本実施形態のキャパシタ３０では、負極板３の銅箔Ｗ３とリチウム積層体２０の銅箔Ｗ６とを同じ材料としたので、部品管理が容易となるとともに、コスト低減を図ることができる。
【００７７】
また、本実施形態のキャパシタ３０では、容器８の内底面から負極集電リング６の上部まで絶縁材１１により詰め物がなされている。このため、金属リチウムＷ５からのリチウムイオンが負極活物質にドーピングされずに、他の負極板を構成する部材に析出してセパレータ４の破断等を招くことを防止するとともに、論理総充填量に近い金属リチウム板Ｗ５の総充填量を設定でき、金属リチウム板Ｗ５の厚さを極力薄くすることが可能となり、電極群７の捲回構成の脆弱化を防止することができる。さらに、容器８の内底面から負極集電リング６の上部まで絶縁材１１を配することにより、遊離電解液をなくすことができる。
【００７８】
従って、本実施形態のキャパシタ３０よれば、内部抵抗、エネルギ密度、寿命等のキャパシタとしての特性が優れているとともに、量産性に優れたキャパシタを実現することができる。また、本実施形態のキャパシタ３０は大容量の１，０００Ｆであり、複数のキャパシタ３０を並列ないし直列接続したキャパシタシステムを構成することにより、例えば、自動車のエンジン始動を連続して複数回行うことができる。
【００７９】
なお、上記の実施形態では、電極群７の中央領域において、負極板３上にリチウム積層体２０を配置した例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。例えば、図１４に示すように、電極群１０７の中央領域に配置した金属リチウム板Ｗ５に加えて捲回中心領域及び捲回外周領域において、負極板３上に２つの金属リチウム板Ｗ１５，Ｗ２５を配置してもよい。この場合には、金属リチウム板またはリチウム積層体の上に第１及び第２のセパレータが直接重なるように（リチウム積層体の上にセパレータを介して正極板が配置されないように）、２つの金属リチウム板Ｗ１５，Ｗ２５が位置する両端部分を削除するように長さ寸法を短かくする。そして、正極板を第１及び第２のセパレータの間に挿入して捲回する。
【００８０】
なお、上記の実施形態では、捲回装置２７において、各供給部からフープ状の供給物（正極板２、負極板３、セパレータ４Ａ、４Ｂ、金属リチウム板Ｗ５またはリチウム積層体２０）を供給する例を示したが、所定長さで１つ分の電極群７を作製するための長さに予め切断された供給物を各供給部から供給するようにしてもよい。このような態様では、上述したカッタは不要となる。
【００８１】
また、上記の実施形態では、両面に活物質合剤が塗着された極板を例示したが、本発明はこれに限ることなく、片面のみに活物質合剤が塗着された極板にも適用が可能である。さらに、本実施形態では、正負極板およびリチウム積層体の孔明き形成部に円形の貫通孔を例示したが、本発明はこれに制限されるものではない。すなわち、貫通孔の形状は、例えば、三角形、四角形等の多角形、星形、台形等の任意の形状を採ることができる。また、正負極板およびリチウム積層体の孔明き形成部の貫通孔の開口率に２０％のものを例示したが、これについても本発明を制限するものはない。開口率としては、例えば、５％〜５５％、好ましくは、１０％〜４０％、より好ましくは、１０％〜２５％とすることができる。
【００８２】
またさらに、上記の実施形態では、２枚のセパレータ４Ａ、４Ｂを使用する例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。すわなち、１枚のセパレータを折り返して使用すれば２枚のセパレータと同じく使用でき、１枚のセパレータに代えて、薄いセパレータを例えば２枚ないし３枚ずつ重ねて使用することができる。従って、本発明者らは、このような態様も本発明の「２枚のセパレータ」と同じ意味であるかまたは均等のものと考えている。
【００８３】
また、上記の実施形態では、幅方向で４倍幅分のフープ状極板を得る極板形成装置を例示したが、本発明はこれに限ることなく、例えば、６倍幅分のフープ状極板を得る極板形成装置を用いるようにしてもよい。この場合には、活物質合剤が塗着された合剤塗着幅２（ｅ＋α）間の未塗着箇所（幅ｃ＋２β）が２つ形成されるので、アルミニウム箔供給部から供給されるアルミニウム箔の幅を２ｃ分節約することができる。なお、本発明は、従来のように、１倍幅分の極板を用いたキャパシタに適用可能なことは云うまでもない。また、活物質層のみを予め形成しておき、集電体（アルミニウム箔Ｗ１またはＷ１、銅箔ＷまたはＷ３）に貼り合わせた極板を有するキャパシタに適用可能なことも論を待たない。
【００８４】
さらに、上記の実施形態では、セパレータ４Ａ、４Ｂの捲回開始端を軸芯１に粘着することにより固定する例を示したが、本発明はこれに制約されず、例えば、溶着でセパレータ４Ａ、４Ｂの捲回開始端を軸芯１に固定するようにしてもよい。
【００８５】
また、上記の実施形態では、金属リチウム板Ｗ５に矩形板状のものを例示したが、本発明は金属リチウム板Ｗ５の形状に制限されるものではない。例えば、円形板状のものや台形板状のものを用いるようにしてもよい。また、容器８の形状についても、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。
【００８６】
さらにまた、上記の実施形態では、絶縁材１１にエポキシ樹脂を例示したが、他の公知の樹脂を用いることができることは論を待たない。
【００８７】
また、上記の実施形態では、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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
そして、上記の実施形態では、リチウム積層体２０の金属箔に銅箔を例示したが、金属箔として、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。
【００９５】
また、軸芯の材質としてはポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリカーボネートなどを用いるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００９６】
２ 正極板
２Ａ，２Ｂ 分割正極板
３ 負極板
４Ａ，４Ｂ セパレータ
７ 電極群
２０ リチウム積層体
２７ 捲回装置
Ｗ１ アルミニウム箔（金属箔）
Ｗ３ 銅箔（金属箔）
Ｗ５ 金属リチウム
【技術分野】
【０００１】
本発明はリチウムイオンキャパシタ用電極群及びその製造方法に係り、特に、金属箔に正極活物質合剤が塗着された正極板と金属箔に負極活物質合剤が塗着された負極板とを軸芯を中心として２枚のセパレータを介して捲回したリチウムイオンキャパシタ用電極群、その製造方法及びリチウムイオンキャパシタに関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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いる。リチウムイオンキャパシタに用いる電極群は、一般に、金属箔に負極活物質合剤が塗着された負極板と、第１のセパレータと、金属箔に正極活物質合剤が塗着された正極板と、第２のセパレータとを、順次重なるように軸芯を中心として捲回して製造する。
【０００４】
リチウムイオンキャパシタは、予め負極板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板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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２９４５３９号公報
【特許文献２】特開２００６−２８６８４１号公報
【特許文献３】特開２００７−０６７１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の方法で製造したリチウムイオンキャパシタ用電極群では、リチウムイオンをドープする際に溶解したリチウムイオンが析出して正極板と負極板との間で短絡が生じる場合があるという問題があった。
【０００７】
本発明は上記事案に鑑み、正極板と負極板との間で短絡が発生する可能性をできるだけ低減できるリチウムイオンキャパシタ用電極群、その製造方法及びリチウムイオンキャパシタを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、負極板と、第１のセパレータと、正極板と、第２のセパレータとを、順次重なるように軸芯を中心として捲回してリチウムイオンキャパシタ用電極群を製造する方法を改良の対象とする。本発明では、所定の長さを有するドーピング用の金属リチウム板がその極板面に１枚以上配置される負極板を用意する。また、複数枚の分割正極板からなる正極板を用意する。軸芯に第１及び第２のセパレータのそれぞれの一方の端部を固定して捲回を開始する。その後、第１のセパレータに金属リチウム板が接触するように、第１及び第２のセパレータの間に負極板を挿入して負極板の捲回を開始する。そして捲回の途中で第１のセパレータと前記負極板との間にドーピング用の１枚以上の金属リチウム板を挿入する。負極板の上に金属リチウム板が予め配置されているものを用いる場合には、負極板の捲回途中で金属リチウム板の挿入を行う必要はない。そして金属リチウム板の上に第１及び第２のセパレータが直接重なるように複数枚の分割正極板を捲回方向に所定の間隔をあけて、第２及び第１のセパレータの間に順次挿入して捲回することによりドーピング前の電極群を形成する。なお、本願明細書において、金属リチウム板は、ドーピングに使用可能なものであれば、その形態及び寸法は特に限定されるものではない。
【０００９】
しかし、例えば金属リチウム板が折れ曲がった状態で捲回された場合、セパレータを突き破り正極と接触して、金属リチウム板と正極間で短絡を生じることが予想される。
【００１０】
そこで、本発明のように、金属リチウム板の上に第１及び第２のセパレータが直接重なるように正極板を捲回すれば、リチウムイオンキャパシタ用電極群の製造後において、金属リチウム板は、セパレータを介して正極板と対向することがない。そのため、金属リチウム板のリチウムがセパレータを通過して正極板と接触することがない。その結果、正極板と負極板との間で短絡が発生することを防止することができる。
【００１１】
また、極板面上に１枚以上のドーピング用の金属リチウム板を備えた負極板を用意しておけば（負極板に金属リチウム板を担持させておけば）、金属リチウム板を個別に挿入する作業が不要になり、負極板を捲回する際に金属リチウム板を電極群内に確実に配置することができる。
【００１２】
電極群の径方向の中央領域に金属リチウム板の捲回層が位置するように金属リチウム板を負極板上に配置した場合は、電極群の中央領域に位置する金属リチウム板から電極群の捲回中心部及び外周部に向かってリチウムイオンが移動してリチウムイオンのドーピングが行われる。そのため、効率よくリチウムイオンのドーピングを行える。
【００１３】
金属リチウム板は、イオン透過性を有する金属箔によって包むことができる。
【００１４】
金属リチウム板は、ドーピングに必要な量捲回すればよい。そのため金属リチウム板が１周以下の捲回層を形成することもある。
【００１５】
第１及び第２のセパレータを、重なった状態で電極群の最外周を構成するように捲回するステップをさらに含んでいてもよい。
【００１６】
本発明の方法により製造したドーピング前のリチウムイオンキャパシタ用電極群は、負極板と、該負極板の上に配置されて負極板よりも長さが短いｎ枚（ｎは１以上の整数）の金属リチウム板と、第１のセパレータと、複数枚の分割正極板からなる正極板と、第２のセパレータとが、順次重なるように軸芯を中心として捲回されて構成されている。そして、金属リチウム板の上に第１及び第２のセパレータが直接重なるようにｎ＋１枚の分割正極板が捲回方向に所定の間隔をあけて、第１及び第２のセパレータの間に挿入配置されている。本発明のドーピング前のリチウムイオンキャパシタ用電極群によれば、ｎ枚以上の金属リチウム板の上に第１及び第２のセパレータが直接重なるようにｎ＋１枚の分割正極板が捲回方向に所定の間隔をあけて、第１及び第２のセパレータの間に挿入配置されているので、金属リチウム板は、セパレータを介して正極板と対向することがない。
【００１７】
そのため、例えば金属リチウム板が折れ曲がった状態で捲回された場合であっても、セパレータを突き破り正極と接触して、金属リチウム板と正極間で短絡を生じることがない。
【００１８】
なお負極板の捲回方向両端部に、表面上に第１及び第２のセパレータが直接重なるように更に金属リチウム板を配置してもよい。このようにすれば、電極群の中に位置する金属リチウム板に加えて負極板の捲回方向両端部に位置する金属リチウム板からもリチウムイオンのドーピングが行われる。そのため、リチウムイオンのドーピングを短い時間で行える。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、金属リチウム板の上に第１及び第２のセパレータが直接重なるように正極板を捲回するので、リチウムイオンキャパシタ用電極群の製造後において、金属リチウム板は、セパレータを介して正極板と対向することがない。そのため、金属リチウム板のリチウムがセパレータを過通するように析出しても負極板と正極板とを接触させることがない。その結果、正極板と負極板との間の短絡を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】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。
【図２】（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。
【図３】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。
【図４】（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。
【図５】（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。
【図６】極板形成装置を模式的に示す構成図である。
【図７】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。
【図８】（Ａ）はリチウム積層体の外観斜視図であり、（Ｂ）はリチウム積層体の断面図である。
【図９】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。
【図１０】電極群を模式的に示す外観斜視図である。
【図１１】図１０のＭを模式的に表す部分拡大図である。
【図１２】捲回装置の中央部を模式的に示す構成図である。
【図１３】他の実施形態に用いる捲回装置の中央部を模式的に示す構成図である。
【図１４】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。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明の円筒状リチウムイオンキャパシタの実施の形態について説明する。
（構成）
＜全体構成＞
図１に示すように、本実施の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。）は、ニッケルメッキが施されたスチール製有底円筒状の容器（缶）８を有している。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２および負極板３が第１のセパレータ４Ａまたは第２のセパレータ４Ｂを介して捲回されて配置された電極群７が収容されている。図９〜図１１に示すように、ドーピング前の電極群７内には、ｎ枚（本例では１枚：ｎ＝１）の金属リチウム板Ｗ５が配置されている。正極板２は、ｎ＋１枚（本例では２枚）の分割正極板２Ａ,２Ｂから構成されている。なお、本例では、容器８の外径は４０ｍｍ、内径は３９ｍｍである。
＜正極板＞
前述したように、正極板２は、捲回方向に並ぶ２枚の分割正極板２Ａ，２Ｂから構成されている。分割正極板２Ａ，２Ｂは、長さ寸法を除いて同じ構造を有している。図２（Ａ），（Ｂ）及び図３に示すように、分割正極板２Ａ，２Ｂ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が塗着されて構成されている（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。
【００２２】
本例では、分割正極板２Ａ，２Ｂは次の寸法に設定されている：長手方向の長さ＝１５００ｍｍ（分割正極板２Ａ），１５５０ｍｍ（分割正極板２Ｂ）、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／ｃｍ３。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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
＜負極板＞
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。
【００２５】
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＝３４００ｍｍ、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／ｃｍ３。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。
【００２６】
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。
＜リチウム積層体＞
ここで、負極板３の負極活物質（本例では非晶質炭素）にリチウムイオンをドーピングさせるためのリチウム積層体２０について説明する。なおリチウム積層体２０は、本発明を実施する場合に、必ず使用することが必要なものではなく、任意に使用が選択できるものである。
【００２７】
リチウム積層体２０は、電極群７の径方向の中央領域において位置するように負極板３上に配置することができる。
【００２８】
図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、リチウム積層体２０は、薄板状の金属リチウム板Ｗ５と、２枚のイオン透過性を有する銅箔Ｗ６とで構成されている。銅箔Ｗ６は負極板３を構成する銅箔Ｗ３と同じ材料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Ｗ６は、長手方向に沿う一側にタブ２０ａ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、金属リチウム板Ｗ５は、２枚の銅箔Ｗ６の孔明き形成部に当接して包まれている。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。
【００２９】
銅箔Ｗ６に形成された孔明き形成部の面積は金属リチウム板Ｗ５の面積より大きく、金属リチウム板Ｗ５は孔明き形成部の中央部に配置されている。金属リチウム板Ｗ５を銅箔Ｗ６に形成された孔明き形成部で挟持し金属リチウム板Ｗ５と銅箔Ｗ６を重ねてロールで圧接すると、金属リチウム板Ｗ５は粘性を発揮し、銅箔Ｗ６、金属リチウム板Ｗ５、銅箔Ｗ６の積層状態を保持することができる。
【００３０】
タブ２０ａは銅箔Ｗ６を切り欠くことにより櫛状に形成されており、所定間隔で形成されている。また、２枚の銅箔Ｗ６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Ｗ６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）。
【００３１】
また、金属リチウム板Ｗ５の総充填量は、負極板３の負極活物質合剤にリチウムイオンを十分ドーピング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ドーピングを行って十分にドーピング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、リチウム積層体２０を量産する場合の金属リチウム板Ｗ５の面積および厚さの設定が可能となる。なお、本例では、金属リチウム板Ｗ５として厚さ５００μｍを選択した。
【００３２】
なお、金属リチウム板Ｗ５を銅箔Ｗ６によって包んだリチウム積層体２０として、金属リチウム板を負極板上に配置せずに、金属リチウム板Ｗ５をそのまま負極板３上に配置してもかまわない。本実施形態では、金属リチウム板Ｗ５をそのまま電極群７の中央領域において、負極板３上に配置する（図１０参照）。
＜電極群＞
図９〜図１１に示すように、正極板２（分割正極板２Ａ，２Ｂ）と負極板３とが、両極板が直接接触しないように、厚さ５０μｍの２枚の第１のセパレータ４Ａまたは第２のセパレータ４Ｂを介して、軸芯１を中心として断面渦巻き状に捲回されて、電極群７が構成されている。そして、図９に示すように、電極群７の径方向の中央領域において、金属リチウム板Ｗ５の捲回層が位置するように金属リチウム板Ｗ５が負極板３上に配置されている。なお、金属リチウム板Ｗ５は粘性を持つため、負極板３に固定される。もちろん、金属リチウム板Ｗ５を負極板３に圧接して固定してもよい。
【００３３】
正極板２を構成する分割正極板２Ａ，２Ｂは、金属リチウム板Ｗ５の上に第１及び第２のセパレータ４Ａ，４Ｂが直接重なるように捲回方向に所定の間隔をあけて配置されており、第１及び第２のセパレータ４Ａ，４Ｂの間に順次挿入されて捲回されている。
【００３４】
このようにすることにより、金属リチウム板Ｗ５は、セパレータ４Ａ，４Ｂを介して正極板２（分割正極板２Ａ，２Ｂ）と対向することはない。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４Ａ，４Ｂ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４Ａ，４Ｂ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＞
図１に示すように、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の下部は有底筒状部となっており、その底部と負極外部端子を兼ねる容器８の内底部に抵抗溶接で接合されている。
【００３５】
なお、負極集電リング６の下部に電気的導通のための、例えば銅製の負極リード板９を配置して、負極リード板９を容器８の内底部に抵抗溶接で接合してもよい。図１では、負極集電リング６と負極リード板９とを別体とした場合を示している。前述のとおり、本例では負極集電リング６と負極リード板９とを一体としたものを負極集電リング６と呼んでいる。
【００３６】
負極集電リング６（負極集電リング６と負極リード板９とが別体の場合には負極集電リング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、絶縁材１１は負極集電リング６の上部から容器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、容器８の底部は絶縁材１１により詰め物がなされた状態となっている。
【００３７】
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のほぼ延長線上に分割正極板２Ａ，２Ｂ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、分割正極板２Ａ，２Ｂ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。
【００３８】
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、アルミニウム箔を積層した複数の正極リード板１０のうちの一端が接合されている。当該正極リード板１０の他端は、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、正極リード板１０の他端同士も接合されている。
【００３９】
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、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の定格容量は約１，０００Ｆである。
（製造方法）
次に、本実施形態のキャパシタ３０の量産方式による製造方法を中心に説明する。
＜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１０００ｍ２／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。
【００４０】
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Ｗ１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。
【００４１】
図４（Ａ）及び（Ｂ）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。
【００４２】
アルミニウム箔供給部から供給されたアルミニウム箔Ｗ１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Ｗ１は搬送方向と交差する幅方向の長さが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Ｗ１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Ｗ１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Ｗ１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Ｗ１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。
【００４３】
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Ｗ１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Ｗ１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Ｗ１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、２２Ｂ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。
【００４４】
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Ｗ１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。
【００４５】
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Ｗ１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Ｗ１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Ｗ１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Ｗ１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Ｗ１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）。
【００４６】
乾燥機２９は、垂直方向に搬送されるアルミニウム箔Ｗ１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Ｗ１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Ｗ１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Ｗ１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Ｗ１の部分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Ｗ１の部分ｃ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Ｗ１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Ｗ１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Ｗ１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。
【００４７】
ループ機構２５は、アルミニウム箔Ｗ１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Ｗ１の切断の際に、切断装置２６内でアルミニウム箔Ｗ１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Ｗ１の張力を一定に保つことができる。
【００４８】
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Ｗ１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Ｗ１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Ｗ１の搬送駆動源とは異なる駆動源で動作する。
【００４９】
切断装置２６内では、切断の際、アルミニウム箔Ｗ１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Ｗ１側に進出させ、カッタを、アルミニウム箔Ｗ１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Ｗ１を幅方向で４枚分の正極板に分離する。
【００５０】
図７は、切断装置２６によるアルミニウム箔Ｗ１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。
【００５１】
アルミニウム箔Ｗ１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Ｗ１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。
【００５２】
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Ｗ１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Ｗ１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Ｗ１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Ｗ１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Ｗ１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枚分の正極板に分離されたフープ状の正極板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。
【００５３】
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リチウム積層体２０の銅箔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、銅箔供給部から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を通してループ機構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、図９に示すように、負極板３と、第１のセパレータ４Ａと、正極板２（分割正極板２Ａ，２Ｂ）と、第２のセパレータ４Ｂとを順次重なるように軸芯１を中心として捲回して構成される。
【００５４】
電極群７の形成（捲回）は捲回装置で行われる。図１２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。捲回装置２７には、捲回軸下部左から、反時計回りの方向に、負極板３を供給する負極板供給部Ｓ１、第１のセパレータ４Ａを供給する第１のセパレータ供給部Ｓ２、正極板２を供給する正極板供給部Ｓ３、第２のセパレータ４Ｂを供給する第２のセパレータ供給部Ｓ４の順で極板及びセパレータの供給部が配置されており、負極板供給部Ｓ１と第１のセパレータ供給部Ｓ２との間に金属リチウム板Ｗ５を供給する金属リチウム板供給部Ｓ５が配置されている。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２７ａを有している。
【００５５】
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Ｓ２，Ｓ４からそれぞれセパレータ４Ａ、４Ｂの供給が開始され、第１及び第２のセパレータ４Ａ、４Ｂのそれぞれの一方の端部が粘着テープで軸心１に固定される。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Ｓ２，Ｓ４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２〜５周、軸芯１の周りに捲回される（図９も参照）。
【００５６】
次に、第１及び第２のセパレータ４Ａ，４Ｂの間に負極板供給部Ｓ１から負極板３を挿入して負極板３の捲回を開始する。続いて、第２及び第１のセパレータ４Ｂ，４Ａの間に正極板供給部Ｓ３から正極板２（分割正極板２Ａ）を挿入して正極板２（分割正極板２Ａ）の捲回が開始される。分割正極板２Ａの長さ分の捲回が終了した後、正極板供給部Ｓ３はカッタで正極板２を切断する。正極板２が切断されるまでの部分が分割正極板２Ａになる。更に捲回を継続して負極板３の捲回方向のほぼ中央に金属リチウム板Ｗ５を配置するため、負極板３を捲回している途中で、金属リチウム板供給部Ｓ５から金属リチウム板Ｗ５が第１のセパレータ４Ａと負極板３との間に挿入される。金属リチウム板供給部Ｓ５は、金属リチウム板層が１ターンを形成する前に、カッタで金属リチウム板を切断する。金属リチウム板Ｗ５を捲回している間も、負極板３，第１及び第２のセパレータ４Ａ及び４Ｂの捲回は継続されている。したがって第１及び第２のセパレータ４Ａ，４Ｂが金属リチウム板Ｗ５の上に直接重なった状態の捲回が継続される。負極板３に添って金属リチウム板Ｗ５の捲回を終了した後、少ししてから正極板供給部Ｓ３からの正極板２（分割正極板２Ｂ）の捲回が開始される。分極割正極板２Ｂの長さ分に相当する長さの捲回が終了した後、カッタにより正極板を切断する。
【００５７】
一般的に説明すると、電極群内には、ｎ枚（本例では１枚：ｎ＝１）の金属リチウム板Ｗ５が捲回され、正極板２としては、ｎ＋１枚（本例では２枚）の分割正極板（２Ａ,２Ｂ）が捲回されることになる。以上により、金属リチウム板Ｗ５の上に第１及び第２のセパレータ４Ａ，４Ｂが直接重なるように（金属リチウム板Ｗ５が第１のセパレータ４Ａを介して正極版２と対向しないように）２枚の分割正極板２Ａ，２Ｂが捲回方向に所定の間隔をあけて、第２及び第１のセパレータ４Ｂ，４Ａの間に順次挿入して捲回されることになる。
【００５８】
正極板供給部Ｓ３が、図示しないカッタで分割正極板２Ｂが所定の長さとなるように切断した後も、負極板３は負極板供給部Ｓ１から供給されて捲回が続けられる。そして捲回された負極板３の長さが所定長さになると、負極板はカッタで切断され、負極板３の供給が停止される。
【００５９】
第１および第２のセパレータ供給部Ｓ２，Ｓ４は、なおも第１及び第２のセパレータ４Ａ、４Ｂの供給を続行し、少なくとも１周、好ましくは２〜３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取り外され、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。
【００６０】
負極板３の途中に、金属リチウム板Ｗ５を挿入するための挿入制御及び分割正極板２Ａ及び２Ｂを挿入するための挿入制御は、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。
【００６１】
なお、上記例では、金属リチウム板Ｗ５を負極板３とは別個に挿入して電極群７内に捲回しているが、負極板３の極板面上に予め金属リチウム板Ｗ５を配置しておき、金属リチウム板Ｗ５を負極板３と一緒に捲回してもよい。この場合、図１３に示すような捲回装置２７’を用いる。捲回装置２７’では、図１２示した金属リチウム板供給部Ｓ５が除かれている。したがって図１２に示す捲回装置と比べて、捲回装置２７′は構成が簡単になる。
【００６２】
図８に示すようなリチウム積層体２０を前述の金属リチウム板Ｗ５の代わりに使用してもよい。その場合には、図１２に示すように金属リチウム板供給部Ｓ５の代わりにリチウム積層体供給部を設ければよい。
【００６３】
図１２及び図１３に示したいずれの捲回装置を用いても、金属リチウム板Ｗ５またはリチウム積層体２０の上に第１及び第２のセパレータ４Ａ，４Ｂが直接重なるように２枚の分割正極板２Ａ，２Ｂが捲回方向に所定の間隔をあけて、第２及び第１のセパレータ４Ｂ，４Ａの間に順次挿入して捲回されることになる。
＜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、リチウム積層体２０を使用する場合には、リチウム積層体２０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。リチウム積層体２０を用いずに金属リチウム板Ｗ５を負極板３の側面に直接添わせる場合には、特にタブ２０ａに相当するものを設ける必要はない。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。
【００６４】
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、基材がポリイミドやポリフェニリンサルファイドで、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。
【００６５】
負極集電リング６（負極集電リング６と負極リード板９とが別体の場合には負極集電リング６および負極リード板９）の下部は有底筒状部となっており、その底部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絶縁材１１が形成される。
【００６６】
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、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。
【００６７】
次に、軸芯１の内周を利用して非水電解液を所定量容器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を作製する。
（負極活物質へのリチウムのドーピング）
次に、本実施形態のキャパシタ３０において、金属リチウム板Ｗ５の負極活物質（非晶質炭素）へのドーピング（吸蔵）方法について説明する。なお説明の都合上、前述のリチウム積層体２０を用いる場合を例として説明する。
【００６８】
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）、キャパシタ３０を放置することでリチウムイオンを負極活物質にドーピングさせる。リチウム積層体２０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）にドーピングされる。これにより、リチウム積層体２０に挟持された金属リチウムＷ５は溶解し、リチウム積層体２０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。
（作用等）
次にキャパシタ３０の作用等について説明する。
【００６９】
本実施形態によれば、金属リチウム板Ｗ５またはリチウム積層体２０の上に第１及び第２のセパレータ４Ａ，４Ｂが直接重なるように分割正極板２Ａ，２Ｂを捲回するので、リチウムイオンキャパシタ用電極群の製造後において、リチウム積層体２０は、セパレータ４Ａを介して正極板２（分割正極板２Ａ，２Ｂ）と対向することがない。そのため、例えば金属リチウム板が折れ曲がった状態で捲回された場合、セパレータを突き破り正極と接触して、金属リチウム板と正極間で短絡を生じることがあるが、本実施形態ではそのような現象を防ぐことができる。
【００７０】
また、極板面上に１枚以上の所定の長さを有するドーピング用の金属リチウム板Ｗ５を備えた負極板３を用意する場合には、比較的長さ寸法の小さい金属リチウム板Ｗ５を単独で捲回する必要がなく、負極板３を捲回することで電極群内に金属リチウム板Ｗ５を確実に配置することができる。
【００７１】
次に、本実施形態のキャパシタ３０によれば、金属リチウム板Ｗ５または金属リチウム板Ｗ５を備えたリチウム積層体２０を電極群７内に予め配置しておき、所定期間放置することで、金属リチウム板Ｗ５が溶解して負極板３の負極活物質にドーピングされることで、予め実施するドーピング操作を容易に行うことができる。
【００７２】
金属リチウム板Ｗ５を両面から銅箔Ｗ６で挟持したリチウム積層体２０は、両面の銅箔Ｗ６に負極板３へ接続するためのタブを設けることにより、同一面積の金属リチウム板Ｗ５に対して銅箔Ｗ６に形成されたタブの密度が倍になる。金属リチウム板Ｗ５の片面に銅箔Ｗ６を貼付けた場合に比べて、負極板との接続抵抗が下がるので、リチウムイオンの負極板へのドーピングが進みやすくなる。
【００７３】
ところで、本実施形態のように、金属リチウム板Ｗ５を負極板に電気的に接触させて金属リチウムと負極板の電位差だけでリチウムイオンのドーピングを行う場合、負極板のドーピング深度が深くなるとその後のドーピングがほとんど進まなくなる。そのため、容器８内に配置した金属リチウム板Ｗ５が完全に負極板にドーピングされ、容器８内に残らないようにするためには、理論量よりも少ない量を配置せざるを得ない場合が起こり得る。その一方で、キャパシタのフロート充電を例にとって考えると、長期間高温、高電圧でフロート充電した場合、電解液中のリチウムイオンと正極活物質および負極活物質との反応が進んで、負極板から徐々にリチウムイオンが非可逆的に抜けてゆく。従って、予め負極板にドーピングさせるリチウムイオンが多いほど（理論量に近いほど）キャパシタの信頼性は高くなる。
【００７４】
さらに、本実施形態のキャパシタ３０では、正極板２、負極板３、リチウム積層体２０のそれぞれを構成するアルミニウム箔Ｗ１および銅箔Ｗ６のリード片ないしタブに隣接する箇所に貫通孔未形成部が形成されているとともに、リチウム積層体２０では、孔明き形成部の面積が金属リチウム板Ｗ５の面積より大きく設定されている。このため、正極板２、負極板３、金属リチウム板Ｗ５またはリチウム積層体２０をセパレータ４を介して捲回し電極群７を構成しても、正極板２、負極板３、金属リチウム板Ｗ５の捲回で、アルミニウム箔Ｗ１や銅箔Ｗ６に塗着されたり挟持された活物質合剤や金属リチウム板により、リード片ないしタブの基部が膨らんだり、エッジ状の突出部が形成されることなく、長期使用によっても、セパレータ４Ａ，４Ｂの破断や破断による内部短絡を防止することができる。従って、長寿命のキャパシタ３０を得ることができる。なお、図３に示した活物質合剤の端部構造もこの利点を助長している。
【００７５】
また、本実施形態のキャパシタ３０では、正負極板のアルミニウム箔Ｗ１および銅箔Ｗ３の両面に活物質合剤が塗着されており、該活物質合剤は孔明き形成部を介して連通しているとともに、スラリ塗布時に塗工口がずらされた表裏面２つの塗工機でスラリの塗工が行われ、アルミニウム箔Ｗ１の垂直搬送が行われるので、貫通孔にエアが残留することを防止することができる。従って、キャパシタ３０のエネルギ密度を高めることができるとともに、内部抵抗を低減させることができる。とりわけ、本実施形態では、貫通孔の各面積が８×１０−７ｍ２以下の１．３×１０−７ｍ２（＝０．２ｍｍ×０．２ｍｍ×π）で略均等に設定され、貫通孔の開口率が２０％に設定されているので、量産工程において金属箔への活物質合剤の塗着が容易で、かつ、キャパシタ全体の内部抵抗を小さくすることができる。換言すれば、貫通孔の各面積が８×１０−７ｍ２を超えるとスラリの均一塗工（活物質合剤の集電体への均一塗着）が難しくなり（特に、貫通孔への活物質合剤の充填および凸凹の発生）、また、電極群を構成したときに正負極板の強度の弱化を招く。なお、貫通孔の各面積が小さい場合には、リチウムイオンの移動距離を短くし内部抵抗の増加を避けるために、アルミニウム箔Ｗ１および銅箔Ｗ６にリチウムイオンが通過可能なように単位面積あたりの貫通孔を多く形成することが好ましい。
【００７６】
さらにまた、本実施形態のキャパシタ３０では、上述したように、極板を作製する際に、幅方向で４倍幅分を一度に（連続工程で）作製するとともに、アルミニウム箔Ｗ１の幅を１つの極板のリード片分ないし１つのリチウム積層体のタブ分の長さｃだけ小さくすることができる。このため、生産性が向上するとともに、コストの低減を図ることができる。さらに、本実施形態のキャパシタ３０では、負極板３の銅箔Ｗ３とリチウム積層体２０の銅箔Ｗ６とを同じ材料としたので、部品管理が容易となるとともに、コスト低減を図ることができる。
【００７７】
また、本実施形態のキャパシタ３０では、容器８の内底面から負極集電リング６の上部まで絶縁材１１により詰め物がなされている。このため、金属リチウムＷ５からのリチウムイオンが負極活物質にドーピングされずに、他の負極板を構成する部材に析出してセパレータ４の破断等を招くことを防止するとともに、論理総充填量に近い金属リチウム板Ｗ５の総充填量を設定でき、金属リチウム板Ｗ５の厚さを極力薄くすることが可能となり、電極群７の捲回構成の脆弱化を防止することができる。さらに、容器８の内底面から負極集電リング６の上部まで絶縁材１１を配することにより、遊離電解液をなくすことができる。
【００７８】
従って、本実施形態のキャパシタ３０よれば、内部抵抗、エネルギ密度、寿命等のキャパシタとしての特性が優れているとともに、量産性に優れたキャパシタを実現することができる。また、本実施形態のキャパシタ３０は大容量の１，０００Ｆであり、複数のキャパシタ３０を並列ないし直列接続したキャパシタシステムを構成することにより、例えば、自動車のエンジン始動を連続して複数回行うことができる。
【００７９】
なお、上記の実施形態では、電極群７の中央領域において、負極板３上にリチウム積層体２０を配置した例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。例えば、図１４に示すように、電極群１０７の中央領域に配置した金属リチウム板Ｗ５に加えて捲回中心領域及び捲回外周領域において、負極板３上に２つの金属リチウム板Ｗ１５，Ｗ２５を配置してもよい。この場合には、金属リチウム板またはリチウム積層体の上に第１及び第２のセパレータが直接重なるように（リチウム積層体の上にセパレータを介して正極板が配置されないように）、２つの金属リチウム板Ｗ１５，Ｗ２５が位置する両端部分を削除するように長さ寸法を短かくする。そして、正極板を第１及び第２のセパレータの間に挿入して捲回する。
【００８０】
なお、上記の実施形態では、捲回装置２７において、各供給部からフープ状の供給物（正極板２、負極板３、セパレータ４Ａ、４Ｂ、金属リチウム板Ｗ５またはリチウム積層体２０）を供給する例を示したが、所定長さで１つ分の電極群７を作製するための長さに予め切断された供給物を各供給部から供給するようにしてもよい。このような態様では、上述したカッタは不要となる。
【００８１】
また、上記の実施形態では、両面に活物質合剤が塗着された極板を例示したが、本発明はこれに限ることなく、片面のみに活物質合剤が塗着された極板にも適用が可能である。さらに、本実施形態では、正負極板およびリチウム積層体の孔明き形成部に円形の貫通孔を例示したが、本発明はこれに制限されるものではない。すなわち、貫通孔の形状は、例えば、三角形、四角形等の多角形、星形、台形等の任意の形状を採ることができる。また、正負極板およびリチウム積層体の孔明き形成部の貫通孔の開口率に２０％のものを例示したが、これについても本発明を制限するものはない。開口率としては、例えば、５％〜５５％、好ましくは、１０％〜４０％、より好ましくは、１０％〜２５％とすることができる。
【００８２】
またさらに、上記の実施形態では、２枚のセパレータ４Ａ、４Ｂを使用する例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。すわなち、１枚のセパレータを折り返して使用すれば２枚のセパレータと同じく使用でき、１枚のセパレータに代えて、薄いセパレータを例えば２枚ないし３枚ずつ重ねて使用することができる。従って、本発明者らは、このような態様も本発明の「２枚のセパレータ」と同じ意味であるかまたは均等のものと考えている。
【００８３】
また、上記の実施形態では、幅方向で４倍幅分のフープ状極板を得る極板形成装置を例示したが、本発明はこれに限ることなく、例えば、６倍幅分のフープ状極板を得る極板形成装置を用いるようにしてもよい。この場合には、活物質合剤が塗着された合剤塗着幅２（ｅ＋α）間の未塗着箇所（幅ｃ＋２β）が２つ形成されるので、アルミニウム箔供給部から供給されるアルミニウム箔の幅を２ｃ分節約することができる。なお、本発明は、従来のように、１倍幅分の極板を用いたキャパシタに適用可能なことは云うまでもない。また、活物質層のみを予め形成しておき、集電体（アルミニウム箔Ｗ１またはＷ１、銅箔ＷまたはＷ３）に貼り合わせた極板を有するキャパシタに適用可能なことも論を待たない。
【００８４】
さらに、上記の実施形態では、セパレータ４Ａ、４Ｂの捲回開始端を軸芯１に粘着することにより固定する例を示したが、本発明はこれに制約されず、例えば、溶着でセパレータ４Ａ、４Ｂの捲回開始端を軸芯１に固定するようにしてもよい。
【００８５】
また、上記の実施形態では、金属リチウム板Ｗ５に矩形板状のものを例示したが、本発明は金属リチウム板Ｗ５の形状に制限されるものではない。例えば、円形板状のものや台形板状のものを用いるようにしてもよい。また、容器８の形状についても、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。
【００８６】
さらにまた、上記の実施形態では、絶縁材１１にエポキシ樹脂を例示したが、他の公知の樹脂を用いることができることは論を待たない。
【００８７】
また、上記の実施形態では、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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
そして、上記の実施形態では、リチウム積層体２０の金属箔に銅箔を例示したが、金属箔として、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。
【００９５】
また、軸芯の材質としてはポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリカーボネートなどを用いるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００９６】
２ 正極板
２Ａ，２Ｂ 分割正極板
３ 負極板
４Ａ，４Ｂ セパレータ
７ 電極群
２０ リチウム積層体
２７ 捲回装置
Ｗ１ アルミニウム箔（金属箔）
Ｗ３ 銅箔（金属箔）
Ｗ５ 金属リチウム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負極板と、第１のセパレータと、正極板と、第２のセパレータとが、順次重なるように軸芯を中心として捲回してリチウムイオンキャパシタ用電極群を製造する方法において、
複数枚の分割正極板からなる前記正極板を用意し、
前記軸芯に前記第１及び第２のセパレータのそれぞれの一方の端部を固定して捲回を開始し、
その後、前記第１及び第２のセパレータの間に前記負極板を挿入して前記負極板の捲回を開始し、捲回の途中で前記第１のセパレータと前記負極板との間にドーピング用の１枚以上の金属リチウム板を挿入し、
前記金属リチウムの上に前記第１及び第２のセパレータが直接重なるように前記複数枚の分割正極板を捲回方向に所定の間隔をあけて、前記第２及び第１のセパレータの間に順次挿入して捲回することによりドーピング前の電極群を形成することを特徴とするリチウムイオンキャパシタ用電極群の製造方法。
【請求項２】
負極板と、第１のセパレータと、正極板と、第２のセパレータとを、順次重なるように軸芯を中心として捲回してリチウムイオンキャパシタ用電極群を製造する方法において、
極板面上に１枚以上の所定の長さを有するドーピング用の金属リチウム板を備えた前記負極板を用意し、
複数枚の分割正極板からなる前記正極板を用意し、
前記軸芯に前記第１及び第２のセパレータのそれぞれの一方の端部を固定して捲回を開始し、
その後、前記第１のセパレータに前記金属リチウム板が接触するように、前記第１及び第２のセパレータの間に前記負極板を挿入して前記負極板の捲回を開始し、
前記金属リチウム板の上に前記第１及び第２のセパレータが直接重なるように前記複数枚の分割正極板を捲回方向に所定の間隔をあけて、前記第２及び第１のセパレータの間に順次挿入して捲回することによりドーピング前の電極群を形成することを特徴とするリチウムイオンキャパシタ用電極群の製造方法。
【請求項３】
前記電極群の径方向の中央領域に前記金属リチウム板の捲回層が位置するように前記金属リチウム板が前記負極板上に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のリチウムイオンキャパシタ用電極群の製造方法。
【請求項４】
前記金属リチウム板がイオン透過性を有する金属箔によって包まれていることを特徴とする請求項１または２に記載のリチウムイオンキャパシタ用電極群の製造方法。
【請求項５】
前記金属リチウム板は、１周以下の捲回層を形成する捲回方向長さを有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項６】
前記第１及び第２のセパレータを、前記電極群の最外周を構成するように捲回するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項７】
負極板と、前記負極板の上に配置されて前記負極板よりも長さが短いｎ枚（ｎは１以上の整数）の金属リチウム板と、第１のセパレータと、複数枚の分割正極板からなる正極板と、第２のセパレータとが、順次重なるように軸芯を中心として捲回されて構成され、
前記金属リチウム板の上に前記第１及び第２のセパレータが直接重なるように前記ｎ＋１枚の分割正極板が捲回方向に所定の間隔をあけて、前記第１及び第２のセパレータの間に挿入配置されていることを特徴とするドーピング前のリチウムイオンキャパシタ用電極群。
【請求項８】
前記負極板の捲回方向両端部に、表面上に前記第１及び第２のセパレータが直接重なるように更に金属リチウム板が配置されていることを特徴とする請求項７に記載のリチウムイオンキャパシタ用電極群。
【請求項９】
前記金属リチウム板がイオン透過性を有する金属箔によって包まれていることを特徴とする請求項７に記載のリチウムイオンキャパシタ用電極群。
【請求項１０】
金属製有底円筒状の容器に、セパレータを介して正極板及び負極板が捲回された電極群が収容されたリチウムイオンキャパシタであって、
前記電極群は、負極板と、前記負極板の上に配置されて前記負極板よりも長さが短いｎ枚（ｎは１以上の整数）の金属リチウム板と、第１のセパレータと、複数枚の分割正極板からなる正極板と、第２のセパレータとが、順次重なるように軸芯を中心として捲回されて構成され、前記金属リチウム板の上に前記第１及び第２のセパレータが直接重なるように前記ｎ＋１枚の分割正極板が捲回方向に所定の間隔をあけて、前記第１及び第２のセパレータの間に挿入配置され、
前記電極群の一方は、前記負極板に接続される負極集電リングを介して前記容器に接続され、
前記電極群の他方は、前記正極板に接続される正極集電リングを介して容器蓋に接続され、
ていることを特徴とするリチウムイオンキャパシタ。
【請求項１１】
前記負極板の捲回方向両端部に、表面上に前記第１及び第２のセパレータが直接重なるように更に金属リチウム板が配置されていることを特徴とする請求項１０に記載のリチウムイオンキャパシタ。
【請求項１２】
前記金属リチウム板が、イオン透過性を有する金属箔によって包まれていることを特徴とする請求項１０に記載のリチウムイオンキャパシタ。
【請求項１】
負極板と、第１のセパレータと、正極板と、第２のセパレータとが、順次重なるように軸芯を中心として捲回してリチウムイオンキャパシタ用電極群を製造する方法において、
複数枚の分割正極板からなる前記正極板を用意し、
前記軸芯に前記第１及び第２のセパレータのそれぞれの一方の端部を固定して捲回を開始し、
その後、前記第１及び第２のセパレータの間に前記負極板を挿入して前記負極板の捲回を開始し、捲回の途中で前記第１のセパレータと前記負極板との間にドーピング用の１枚以上の金属リチウム板を挿入し、
前記金属リチウムの上に前記第１及び第２のセパレータが直接重なるように前記複数枚の分割正極板を捲回方向に所定の間隔をあけて、前記第２及び第１のセパレータの間に順次挿入して捲回することによりドーピング前の電極群を形成することを特徴とするリチウムイオンキャパシタ用電極群の製造方法。
【請求項２】
負極板と、第１のセパレータと、正極板と、第２のセパレータとを、順次重なるように軸芯を中心として捲回してリチウムイオンキャパシタ用電極群を製造する方法において、
極板面上に１枚以上の所定の長さを有するドーピング用の金属リチウム板を備えた前記負極板を用意し、
複数枚の分割正極板からなる前記正極板を用意し、
前記軸芯に前記第１及び第２のセパレータのそれぞれの一方の端部を固定して捲回を開始し、
その後、前記第１のセパレータに前記金属リチウム板が接触するように、前記第１及び第２のセパレータの間に前記負極板を挿入して前記負極板の捲回を開始し、
前記金属リチウム板の上に前記第１及び第２のセパレータが直接重なるように前記複数枚の分割正極板を捲回方向に所定の間隔をあけて、前記第２及び第１のセパレータの間に順次挿入して捲回することによりドーピング前の電極群を形成することを特徴とするリチウムイオンキャパシタ用電極群の製造方法。
【請求項３】
前記電極群の径方向の中央領域に前記金属リチウム板の捲回層が位置するように前記金属リチウム板が前記負極板上に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のリチウムイオンキャパシタ用電極群の製造方法。
【請求項４】
前記金属リチウム板がイオン透過性を有する金属箔によって包まれていることを特徴とする請求項１または２に記載のリチウムイオンキャパシタ用電極群の製造方法。
【請求項５】
前記金属リチウム板は、１周以下の捲回層を形成する捲回方向長さを有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項６】
前記第１及び第２のセパレータを、前記電極群の最外周を構成するように捲回するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項７】
負極板と、前記負極板の上に配置されて前記負極板よりも長さが短いｎ枚（ｎは１以上の整数）の金属リチウム板と、第１のセパレータと、複数枚の分割正極板からなる正極板と、第２のセパレータとが、順次重なるように軸芯を中心として捲回されて構成され、
前記金属リチウム板の上に前記第１及び第２のセパレータが直接重なるように前記ｎ＋１枚の分割正極板が捲回方向に所定の間隔をあけて、前記第１及び第２のセパレータの間に挿入配置されていることを特徴とするドーピング前のリチウムイオンキャパシタ用電極群。
【請求項８】
前記負極板の捲回方向両端部に、表面上に前記第１及び第２のセパレータが直接重なるように更に金属リチウム板が配置されていることを特徴とする請求項７に記載のリチウムイオンキャパシタ用電極群。
【請求項９】
前記金属リチウム板がイオン透過性を有する金属箔によって包まれていることを特徴とする請求項７に記載のリチウムイオンキャパシタ用電極群。
【請求項１０】
金属製有底円筒状の容器に、セパレータを介して正極板及び負極板が捲回された電極群が収容されたリチウムイオンキャパシタであって、
前記電極群は、負極板と、前記負極板の上に配置されて前記負極板よりも長さが短いｎ枚（ｎは１以上の整数）の金属リチウム板と、第１のセパレータと、複数枚の分割正極板からなる正極板と、第２のセパレータとが、順次重なるように軸芯を中心として捲回されて構成され、前記金属リチウム板の上に前記第１及び第２のセパレータが直接重なるように前記ｎ＋１枚の分割正極板が捲回方向に所定の間隔をあけて、前記第１及び第２のセパレータの間に挿入配置され、
前記電極群の一方は、前記負極板に接続される負極集電リングを介して前記容器に接続され、
前記電極群の他方は、前記正極板に接続される正極集電リングを介して容器蓋に接続され、
ていることを特徴とするリチウムイオンキャパシタ。
【請求項１１】
前記負極板の捲回方向両端部に、表面上に前記第１及び第２のセパレータが直接重なるように更に金属リチウム板が配置されていることを特徴とする請求項１０に記載のリチウムイオンキャパシタ。
【請求項１２】
前記金属リチウム板が、イオン透過性を有する金属箔によって包まれていることを特徴とする請求項１０に記載のリチウムイオンキャパシタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
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【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−１３９００６（Ｐ２０１１−１３９００６Ａ）
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０９（Ｐ２０１０−２０９）
【出願日】平成２２年１月４日（２０１０．１．４）
【出願人】（０００００１２０３）新神戸電機株式会社 (518)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月４日（２０１０．１．４）
【出願人】（０００００１２０３）新神戸電機株式会社 (518)
【Ｆターム（参考）】
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