(57)【要約】      （修正有）【課題】電解液の電極積層体に対する含浸をより速くすることができる電解液含浸冶具、電解液含浸装置及び電解液含浸方法を提供する。【解決手段】電解液含浸冶具７０は、内部空間Ｓ２及び供給孔７１ｄが形成され、供給孔の開口面を含む液供給面を有する液供給部７１と、平坦面及び開放面を含む液受け面と、開放面と外部との間を連通する排出空間とを含む液受け部７２とを備える。内部空間には、排出空間の圧力に比べて高い圧力を有する電解液が導入される。電解液含浸冶具は、液供給部と液受け部との間に電極積層体が配置される積層体セット状態で、内部空間に導入された電解液が、供給孔から電極積層体の一主面に供給されることにより、電極積層体の一主面及び他主面との間に圧力差を生じさせる。【選択図】図８Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一主面及び前記一主面の反対側の他主面を有し空隙を含む電極積層体に供給する電解液が導入される内部空間、及び、前記内部空間と連通し、前記導入された電解液を前記電極積層体に供給する供給孔が形成され、前記供給孔の開口面を含む液供給面を有する液供給部と、
平坦面及び開放面を含む液受け面と、前記開放面と外部との間を連通する排出空間とを含む液受け部と、
を備え、
前記内部空間には、前記排出空間の圧力に比べて高い圧力を有する前記電解液が導入され、
前記液供給面が前記電極積層体の前記一主面に接触され、前記液受け面の前記平坦面が前記他主面に接触された状態で、前記液供給部と前記液受け部との間に前記電極積層体が配置される積層体セット状態で、前記導入された電解液が、前記供給孔から前記電極積層体の前記一主面に供給されることにより、前記電極積層体の前記一主面及び前記他主面との間に圧力差を生じさせる、
電解液含浸冶具。
【請求項２】
請求項１に記載の電解液含浸冶具において、
前記積層体セット状態で、前記供給孔の前記開口面は、前記液受け部の前記開放面と電極積層体を介して対向する、
電解液含浸冶具。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の電解液含浸冶具において、
前記液受け部は、前記開放面から前記外部に向かって前記液受け部を貫通するように形成された貫通孔、及び、前記液受け面に形成された溝を含み、
前記排出空間は、前記貫通孔によって形成された空間、及び、前記溝によって形成された空間のうちの少なくとも一つを含む、
電解液含浸冶具。
【請求項４】
請求項３に記載の電解液含浸冶具において、
前記液受け部は、前記溝及び前記貫通孔の両方を含み、
前記溝の間に前記平坦面及び前記貫通孔がある、
電解液含浸冶具。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の電解液含浸冶具において、
前記排出空間の圧力は、大気圧である、
電解液含浸冶具。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の電解液含浸冶具において、
前記液供給部は、
前記内部空間、及び、前記内部空間と連通する前記供給孔の一部を構成する第１供給孔が形成され、前記第１供給孔の開口面を含む第１の面を有するノズル部と、
前記第１の面と密着される第２の面と、前記第２の面と反対側の前記液受け面を構成する第３の面とを含み、前記第１供給孔の前記開口面に一致する位置から前記第３の面に向かって前記供給孔の他部を構成する第２供給孔が貫通形成された封止部材と、
から構成された、
電解液含浸冶具。
【請求項７】
一主面及び前記一主面の反対側の他主面を有し空隙を含む電極積層体に供給する電解液を加圧する加圧部と、
前記加圧部によって加圧された前記電解液が導入される電解液含浸冶具と、
を含み、
前記電解液含浸冶具は、
前記電解液が導入される内部空間、及び、前記内部空間と連通し、前記導入された電解液を前記電極積層体に供給する供給孔が形成され、前記供給孔の開口面を含む液供給面を有する液供給部と、
平坦面及び開放面を含む液受け面と、前記開放面と外部との間を連通する排出空間とを含む液受け部と、
を備え、
前記内部空間には、前記排出空間の圧力に比べて高い圧力を有する前記電解液が導入され、
前記液供給面が前記電極積層体の前記一主面に接触され、前記液受け面の前記平坦面が前記他主面に接触された状態で、前記液供給部と前記液受け部との間に前記電極積層体が配置される積層体セット状態で、前記導入された電解液が、前記供給孔から前記電極積層体の前記一主面に供給されることにより、前記電極積層体の前記一主面及び前記他主面との間に圧力差を生じさせる、
電解液含浸装置。
【請求項８】
一主面及び前記一主面の反対側の他主面を有し空隙を含む電極積層体に電解液を供給し、前記電極積層体の前記他主面に向かって前記電解液を浸透させる電解液含浸方法であって、
前記電極積層体に供給する電解液を前記電極積層体の他主面側にある空間の圧力より高い圧力に加圧する加圧工程と、
前記加圧された電解液を前記電極積層体の前記一主面に供給することにより、前記電極積層体の前記一主面及び前記他主面との間に圧力差を生じさせる圧力差形成工程と、
前記圧力差によって、前記電極積層体の前記空隙への前記電解液の浸透を進行させる電解液浸透工程と、
を含む電解液含浸方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解液含浸冶具、電解液含浸装置及び電解液含浸方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気化学キャパシタ及びリチウムイオン二次電池等の蓄電デバイスは、例えば、ハイブリッド自動車及び電気自動車等の電源に使用される。蓄電デバイスの蓄電素子（即ち、正極、負極及びセパレータが積層された電極積層体）に対する電解液の含浸性が不十分であると、電池特性に悪い影響を与える可能性がある。
【０００３】
そこで、電解液の電極積層体に対する含浸性を向上させる方法として、特許文献１は、減圧した雰囲気中で電解液を電池ケース内に注入した後、ケース内を加圧する電解液含浸方法を開示している。
【０００４】
この電解液含浸方法では、減圧によって、電極積層体の空隙に生じる電解液の浸入を妨害する気泡を排除することにより、電解液の電極積層体の空隙への浸透が促進される。更に、この電解液含浸方法では、減圧後の加圧によって、電極積層体の空隙の空気が圧縮され、減圧では除去しきれなかった残存する気泡が小さくなることにより、電解液が電極積層体の空隙に更に流入しやすくなるので、電解液の浸透が促進される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１０２４４３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、特許文献１に記載の電解液含浸方法では、減圧（真空）及び加圧によって、電極積層体の内部に積極的に電解液を浸透させる力が働いているわけではない。このため、特許文献１に記載の電解液含浸方法では、電解液の電極積層体に対する含浸の速度が遅くなってしまうので、電極積層体の十分な含浸にかかる時間が長くなってしまう可能性がある。
【０００７】
本発明は上述した課題に対処するためになされた。即ち、本発明の目的の一つは、電解液の電極積層体に対する含浸をより速くすることができる電解液含浸冶具（以下、「本発明電解液含浸冶具」と称呼される場合がある。）、電解液含浸装置（以下、「本発明電解液含浸装置」と称呼される場合がある。）及び電解液含浸方法（以下、「本発明電解液含浸方法」と称呼される場合がある。）を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を解決するために、
本発明電解液含浸冶具は、
一主面及び前記一主面の反対側の他主面を有し空隙を含む電極積層体に供給する電解液が導入される内部空間、及び、前記内部空間と連通し、前記導入された電解液を前記電極積層体に供給する供給孔が形成され、前記供給孔の開口面を含む液供給面を有する液供給部と、
平坦面及び開放面を含む液受け面と、前記開放面と外部との間を連通する排出空間とを含む液受け部と、
を備え、
前記内部空間には、前記排出空間の圧力に比べて高い圧力を有する前記電解液が導入され、
前記液供給面が前記電極積層体の前記一主面に接触され、前記液受け面の前記平坦面が前記他主面に接触された状態で、前記液供給部と前記液受け部との間に前記電極積層体が配置される積層体セット状態で、前記導入された電解液が、前記供給孔から前記電極積層体の前記一主面に供給されることにより、前記電極積層体の前記一主面及び前記他主面との間に圧力差を生じさせる。
【０００９】
本発明電解液含浸冶具の一態様において、
前記積層体セット状態で、前記供給孔の前記開口面は、前記液受け部の前記開放面と前記電極積層体を介して対向する。
【００１０】
本発明電解液含浸冶具の一態様において、
前記液受け部は、前記開放面から前記外部に向かって前記液受け部を貫通するように形成された貫通孔、及び、前記液受け面に形成された溝を含み、
前記排出空間は、前記貫通孔によって形成された空間、及び、前記溝によって形成された空間のうちの少なくとも一つを含む。
【００１１】
本発明電解液含浸冶具の一態様において、
前記液受け部は、前記溝及び前記貫通孔の両方を含み、
前記溝の間に前記平坦面及び前記貫通孔がある。
【００１２】
本発明電解液含浸冶具の一態様において、
前記排出空間の圧力は、大気圧である。
【００１３】
本発明電解液含浸冶具の一態様において、
前記液供給部は、
前記内部空間、及び、前記内部空間と連通する前記供給孔の一部を構成する第１供給孔が形成され、前記第１供給孔の開口面を含む第１の面を有するノズル部と、
前記第１の面と密着される第２の面と、前記第２の面と反対側の前記液受け面を構成する第３の面とを含み、前記第１供給孔の前記開口面に一致する位置から前記第３の面に向かって、前記供給孔の他部を構成する第２供給孔が貫通形成された封止部材と、
から構成される。
【００１４】
本発明電解液含浸装置は、
加圧する加圧部と、
前記加圧部によって加圧された前記電解液が導入される電解液含浸冶具と、
を含み、
前記電解液含浸冶具は、
前記電解液が導入される内部空間、及び、前記内部空間と連通し、前記導入された電解液を前記電極積層体に供給する供給孔が形成され、前記供給孔の開口面を含む液供給面を有する液供給部と、
平坦面及び開放面を含む液受け面と、前記開放面と外部との間を連通する排出空間とを含む液受け部と、
を備え、
前記内部空間には、前記排出空間の圧力に比べて高い圧力を有する前記電解液が導入され、
前記液供給面が前記電極積層体の前記一主面に接触され、前記液受け面の前記平坦面が前記他主面に接触された状態で、前記液供給部と前記液受け部との間に前記電極積層体が配置される積層体セット状態で、前記導入された電解液が、前記供給孔から前記電極積層体の前記一主面に供給されることにより、前記電極積層体の前記一主面及び前記他主面との間に圧力差を生じさせる。
【００１５】
本発明電解液含浸方法は、
一主面及び前記一主面の反対側の他主面を有し空隙を含む電極積層体に電解液を供給し、前記電極積層体の前記他主面に向かって前記電解液を浸透させる電解液含浸方法であって、
前記電極積層体に供給する電解液を前記電極積層体の他主面側にある空間の圧力より高い圧力に加圧する加圧工程と、
前記加圧された電解液を前記電極積層体の前記一主面に供給することにより、前記電極積層体の前記一主面及び前記他主面との間に圧力差を生じさせる圧力差形成工程と、
前記圧力差によって、前記電極積層体の前記空隙への前記電解液の浸透を進行させる電解液浸透工程と、
を含む。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、電解液の電極積層体に対する含浸をより速くすることができる
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る電解液含浸装置が適用される電極積層体を含む蓄電デバイスの構成例を示す概略断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る電解液含浸装置の構成例を示す概略図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係る電解液含浸冶具の構成例を示す斜視図である。
【図４】図４は、シールプレートの構成例を示す斜視図である。
【図５】図５は、ノズル部の第１供給孔とシールプレートの第２供給孔との配置関係を説明するための平面図である。
【図６】図６は、液受け部の構造を示す平面図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態に係る電解液含浸冶具の電解液含浸動作を説明するための斜視図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明の実施形態に係る電解液含浸冶具の電解液含浸動作を説明するための斜視図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、第２供給孔と溝部及び貫通孔との配置関係を説明するための平面図である。
【図９】図９は、参考例の電解液含浸装置の電解液含浸動作を説明するための模式図である。
【図１０】図１０は、参考例の電解液含浸装置が電解液含浸動作を行うときの積層体の表裏の圧力差を説明するためのグラフである。
【図１１】図１１は、本発明の実施形態に係る電解液含浸装置が電解液含浸動作を行うときの積層体の表裏の圧力差の変化を説明するためのグラフである。
【図１２】図１２は、比較例の電解液含浸動作を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態に係る電解液含浸装置について図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全図において、同一又は対応する部分には同一の符号を付す。
【００１９】
＜蓄電デバイスの構成＞
まず本発明の理解を容易にするため、本発明の実施形態に係る電解液含浸装置が適用される電極積層体を含む蓄電デバイスの構成例について図面を参照しながら説明する。本例において、蓄電デバイスは、電気化学キャパシタ（具体的に述べると、リチウムイオンキャパシタ）である。なお、本明細書において、吸脱着可能とは、可逆的に吸蔵（吸着、挿入）及び脱離（放出）が可能であることを意味する。
【００２０】
図１に示されるように、蓄電デバイスは、内部空間を有する外装体１１と、外装体１１の内部に収容された電解液１２と、電解液１２に含浸された積層体１３とを有する。外装体１１は、例えば、アルミニウムとポリプロピレンとが積層された袋状のラミネートフィルムである。
【００２１】
（積層体）
積層体１３は、矩形の平面形状を有する正極２１と、矩形の平面形状を有する負極２２とが、セパレータ２３を介して複数積層された構造を有する。積層体１３は、「電極積層体」とも称呼される。
【００２２】
（正極）
正極２１は、矩形の平面形状を有する正極集電体２１Ａと、正極集電体２１Ａの両主面上に積層された正極活物質層２１Ｂとを備える。正極２１は空隙を有する。正極２１は、「正極板」とも称呼される。
【００２３】
正極活物質層２１Ｂは、正極集電体２１Ａの一部が露出するように正極集電体２１Ａ上に形成されている。正極集電体２１Ａの露出部２１Ｃは、外部に電流を取り出す端子部として機能する。露出部２１Ｃは、正極端子タブ３１に導電性接続部材３３を介して電気的に接続されている。正極端子タブ３１は、電気化学デバイスの正極端子として機能する。
【００２４】
正極集電体２１Ａは、空隙（孔）を有し、良好な導電性を有する材料（良導体）によって形成される。本例においては、正極集電体２１Ａとして、例えば、パンチングやエッチング等で形成される貫通孔を有する多孔質状のアルミニウム箔を用いることができる。
【００２５】
正極活物質層２１Ｂは、正極活物質を含む。なお、正極活物質層２１Ｂは、必要に応じてバインダを含んでいてもよい。正極活物質層２１Ｂは、正極活物質間の空隙等の空隙を有する。
【００２６】
正極活物質としては、電解質塩アニオンを吸脱着可能（可逆的に吸蔵（吸着）及び脱離（放出）が可能）な材料によって構成される。正極活物質としては、例えば、カーボンナノチューブ、又は、活性炭を用いることができる。なお、正極活物質は、１種で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
【００２７】
（負極）
負極２２は、矩形の平面形状を有する負極集電体２２Ａと、負極集電体２２Ａの両主面上に積層された形成された負極活物質層２２Ｂとを備える。負極２２は、「負極板」とも称呼される。負極２２は、空隙を有する。
【００２８】
負極活物質層２２Ｂは、負極集電体２２Ａの一部が露出するように負極集電体２２Ａ上に形成されている。負極集電体２２Ａの露出部２２Ｃは、外部に電流を取り出す端子部として機能する。露出部２２Ｃは、導電性接続部材３４を介して、負極端子タブ３２に電気的に接続されている。負極端子タブ３２は、電気化学デバイスの負極端子として機能する。
【００２９】
負極集電体２２Ａは、空隙（孔）を有し、良好な導電性を有する材料（良導体）によって形成される。本例においては、負極集電体２２Ａとして、例えば、パンチングやエッチング等で形成される貫通孔を有する多孔質状の銅箔を用いることができる。
【００３０】
負極活物質層２２Ｂは、リチウムイオンを吸脱着可能（可逆的に吸蔵（吸着）及び脱離（放出）が可能）な負極活物質（例えば、炭素材料）と、バインダ（例えば、ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）等）とを含む。なお、バインダを省略してもよい。炭素材料としては、例えば、カーボンナノチューブ、又は、黒鉛を用いることができる。なお、負極活物質は、１種で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。負極活物質層２２Ｂは、負極活物質間の空隙等の空隙を有する。
【００３１】
（セパレータ）
セパレータ２３は、空隙（多孔）を有し、正極２１及び負極２２の短絡を防止するために設けられた絶縁性の多孔質膜である。セパレータ２３としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン若しくはその他の絶縁性の多孔質フィルム、又は、不織布を用いることができる。多孔質フィルムは、１種類の高分子化合物で構成されていてもよいし、２種類以上の高分子化合物により構成されていてもよい。２種類以上の高分子化合物により構成される多孔質フィルムとしては、例えば、２種類以上の高分子化合物層（膜）（例えば、高分子フィルム）が厚さ方向に積層された積層型のセパレータ２３が挙げられる。積層型のセパレータ２３としては、例えば、ポリプロピレン層とポリエチレン層とポリプロピレン層とがこの順で積層された多孔質フィルムが挙げられる。
【００３２】
（電解液）
電解液１２は、非水電解液であり、電解質塩と非水溶媒とを含む。電解質塩は、非水溶媒に溶解されている。電解液１２は、必要に応じて、電解液１２の特性を向上させるための添加剤を含んでいてもよい。
【００３３】
（電解質塩）
電解質塩としては、例えば、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、Ｌｉ（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ、ＬｉＣｌＯ４、及び、その他のリチウム塩等から選ばれた１種又は２種以上を用いることができる。
【００３４】
（非水溶媒）
非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、１，２−ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、アセトニトリル（ＡＮ）、γ―ブチルラクトン（ＧＢＬ）、エチルイソプロピルスルホン（ＥｉＰＳ）、及び、１，１，２，２−テトラフルオロエチル２，２，３，３−テトラフルオロプロピルエーテル（ＨＦＥ）等から選ばれた１種又は２種以上を用いることができる。
【００３５】
＜電解液含浸装置＞
次に、本発明の実施形態に係る電解液含浸装置について説明する。図２に示されるように、電解液含浸装置は、液貯留部４０と、加圧部５０と、液流通路６０と、電解液含浸冶具７０と、液回収部８０と、を備える。
【００３６】
液貯留部４０は、電解液１２が収容される密閉された空間４１を備える。加圧部５０（本例において、コンプレッサ）は、空間４１の空気を圧縮し、圧縮空気によって電解液１２の液面に大気圧より大きい圧力（圧力Ｐ１）を加えて、電解液１２を液流通路６０に押し出す。なお、空間４１の空気とは、乾燥したドライ空気である。また、空間４１に充填されるガスは、空気の代わりにドライ窒素等を用いても良い。
【００３７】
液流通路６０は、液貯留部４０と電解液含浸冶具７０とを連通する電解液１２の通路である。電解液１２は、液貯留部４０から液流通路６０を通り、電解液含浸冶具７０に供給される。
【００３８】
電解液含浸冶具７０は、供給された電解液１２を積層体１３（積層体１３の空隙）に含浸させるために使用される冶具である。積層体１３の空隙は、例えば、正極２１、負極２２及びセパレータ２３のそれぞれが有する空隙（多孔）及びこれらの部材間の空隙である。なお、電解液含浸冶具７０の構成及び電解液含浸動作については後に詳述する。
【００３９】
電解液１２を積層体１３に含浸させるときに余剰の電解液１２が電解液含浸冶具７０から排出される。この排出された電解液１２は、液回収部８０によって回収される。なお、液回収部８０によって回収された電解液１２が液貯留部４０に供給されるようにして、電解液１２が再使用されるようにしてもよい。
【００４０】
＜電解液含浸冶具＞
次に、電解液含浸冶具７０の構成及び電解液含浸動作の詳細について説明する。
【００４１】
（構成）
図３に示されるように、電解液含浸冶具７０は、液供給部７１と、液供給部７１に対向する液受け部７２とを備える。
【００４２】
液供給部７１は、チューブ部７１ａと、ノズル部７１ｂと、シールプレート７１ｃとを備える。
【００４３】
チューブ部７１ａは、柔軟性のある材料（例えば、ゴムチューブ）で構成され、両端面が開放された円筒状（管状）である。チューブ部７１ａは、液流通路６０（図２を参照。）に連通する中空Ｓ１を有する。
【００４４】
ノズル部７１ｂは、硬質な材料（例えば、金属）で構成され、略直方体形状を有する。ノズル部７１ｂは、液受け部７２に近接及び離間する方向に移動可能になっている。
【００４５】
ノズル部７１ｂは、内部に形成された内部空間Ｓ２を有する。ノズル部７１ｂの上面部Ｌ１には、チューブ部７１ａの中空Ｓ１と内部空間Ｓ２とを連通する導入孔７１ｂ０が形成されている。ノズル部７１ｂの下面部Ｌ２には、複数の第１供給孔７１ｂ１が形成されている。
【００４６】
内部空間Ｓ２は、第１空間Ｓ２ａと、第１空間Ｓ２ａに連通する第２空間Ｓ２ｂとからなる。第１空間Ｓ２ａは、導入孔７１ｂ０から下面部Ｌ２に向かって延びる円筒形状の第１仕切り部７１ｂ３に囲われた円柱状の空間である。第２空間Ｓ２ｂは、下面部Ｌ２の内面と、下面部Ｌ２の内面と対向かつ離間して配設された板状の第２仕切り部７１ｂ４との間の直方体形状の空間である。
【００４７】
シールプレート７１ｃは、その上面Ｌ３ａ（「第２の面」とも称呼される。）がノズル部７１ｂの下面部Ｌ２の外面Ｌ２ａ（「第１の面」とも称呼される。）に密着することにより、硬質なノズル部７１ｂの下面部Ｌ２の外面Ｌ２ａの全体を覆っている。
【００４８】
シールプレート７１ｃは、弾力性のある材料（例えば、ゴム材料）で構成される。電解液１２を積層体１３に含浸させるとき、シールプレート７１ｃは、その下面Ｌ４ａ（「液供給面」又は「第３の面」とも称呼される。）が積層体１３の一主面に密着され、積層体１３とノズル部７１ｂとの間の空隙を封止する封止部材として機能する。
【００４９】
図４に示されるように、シールプレート７１ｃは、薄板形状を有する。シールプレート７１ｃは、上面Ｌ３ａから下面Ｌ４ａに向かってシールプレート７１ｃを貫通する複数の第２供給孔７１ｃ１を有する。上面Ｌ３ａ及び下面Ｌ４ａは、第２供給孔７１ｃ１の開口面を含む。
【００５０】
図５に示されるように、第２供給孔７１ｃ１の開口面は、ノズル部７１ｂの下面部Ｌ２の外面Ｌ２ａに含まれる第１供給孔７１ｂ１の開口面と一致する位置に設けられている。ノズル部７１ｂの内部空間Ｓ２は、第１供給孔７１ｂ１及び第１供給孔７１ｂ１と連通する第２供給孔７１ｃ１を介して、外部と連通している。なお、第１供給孔７１ｂ１及び第２供給孔７１ｃ１は、「供給孔７１ｄ」と総称される。第１供給孔７１ｂ１は、供給孔７１ｄの一部を構成し、第２供給孔７１ｃ１は、供給孔７１ｄの一部（第１供給孔７１ｂ１）を除いた残りの他部を構成する。
【００５１】
複数の供給孔７１ｄは、平面視で、液供給面（下面Ｌ４ａ）の長手方向に沿って直線状に均等間隔で配置されて３つの列を形成するように配置される。更に、供給孔７１ｄの３つの列が列方向に対して略直交する方向に均等間隔で並ぶように、複数の供給孔７１ｄが配置される。このように、複数の供給孔７１ｄが液供給面に全体的に均一に分布するように配置されることによって、より効率よく、電解液１２を積層体１３の全体へ含浸させることができる。
【００５２】
図３に戻り、液受け部７２は、硬質な材料（例えば、金属）で構成され、略直方体形状を有する。液受け部７２の上面Ｌ５ａには、上面Ｌ５ａから深さ方向に窪んだ溝７２ａと、上面Ｌ５ａに含まれる平坦面７２ｂとが形成されている。更に、液受け部７２には、上面Ｌ５ａから下面Ｌ６ａに向かって液受け部７２を貫通する貫通孔７２ｂ１が形成されている。なお、上面Ｌ５ａは、「液受け面」とも称呼される。液受け面は、平坦面７２ｂと、溝７２ａの開放面、貫通孔７２ｂ１の開放面と、を含む。
【００５３】
図６に示されるように、溝７２ａは、平面視で格子状に形成されている。なお、溝７２ａは、平面視で複数の平行線状又は複数の折れ線状等の他の形状に形成されていてもよい。
【００５４】
平坦面７２ｂは、対向する一対の溝７２ａの間及び溝７２ａと上面Ｌ５ａの外周縁との間に形成される。上面Ｌ５ａに積層体１３が載置されるとき、平坦面７２ｂは、積層体１３の他主面（裏側の面）と接触（密接）し、積層体１３を支持する。溝７２ａの間の平坦面７２ｂで積層体１３を支持することによって、積層体１３の変形を抑制することができる。
【００５５】
貫通孔７２ｂ１は、上面Ｌ５ａの短辺の中心を通り長手方向に沿う中心線Ｃ１に沿った直線上に例えば均等な間隔で配置されている。貫通孔７２ｂ１は、溝７２ａの間の平坦面７２ｂから下面Ｌ６ａに向かって液受け部７２を貫通するように形成され、溝７２ａの間に平坦面７２ｂ及び貫通孔７２ｂ１が含まれるように形成されている。このように貫通孔７２ｂ１を形成することによって、電解液１２の積層体１３に対する含浸をより促進することができる。
【００５６】
仮に溝７２ａの間に、貫通孔７２ｂ１が形成されておらず平坦面７２ｂのみである場合、平坦面７２ｂの直上の積層体１３の領域から空気が抜けにくくなる可能性がある。その結果、その空気が抜けにくくなった積層体１３の領域へ電解液１２が浸透しにくくなってしまうので、その部分の電解液１２の含浸度合いが弱まる傾向にある。
【００５７】
（電解液含浸動作）
電解液１２の電解液含浸動作が行われる場合、図７に示されるように、液受け部７２の上面Ｌ５ａに積層体１３が載置された状態で、液供給部７１及び液受け部７２との間に積層体１３が配置される。更に、ノズル部７１ｂを矢印Ｑ１に示すように液受け部７２に近接する方向に移動させる。
【００５８】
これにより、図８Ａに示されるように、シールプレート７１ｃが、積層体１３の一主面（表側の面）に接触された状態、及び、積層体１３の一主面と反対側の他主面（裏側の面）に液受け部７２の平坦面７２ｂが接触（密接）された状態で、積層体１３が液供給部７１（ノズル部７１ｂ）と液受け部７２との間に配置される。即ち、積層体１３が液供給部７１（ノズル部７１ｂ）及び液受け部７２に挟持される。なお、以下では、このように積層体１３が液供給部７１（ノズル部７１ｂ）及び液受け部７２に挟持された状態を、「積層体セット状態」と称呼する場合がある。
【００５９】
この積層体セット状態では、図８Ｂに示されるように、積層体１３の一主面側にあるシールプレート７１ｃの第２供給孔７１ｃ１と、積層体１３の他主面側にある液受け部７２の溝７２ａ及び貫通孔７２ｂ１のそれぞれとが、積層体１３の厚さ方向に重なる位置にある。
【００６０】
従って、積層体１３の一主面側にあるシールプレート７１ｃの第２供給孔７１ｃ１（供給孔７１ｄ）と、積層体１３の他主面側にある液受け部７２の溝７２ａの開放面及び貫通孔７２ｂ１の開放面とは、積層体１３を介して対向する。これにより、第２供給孔７１ｃ１から供給される電解液１２が、積層体１３の一主面に対して積層体１３の厚さ方向に加える圧力を、第２供給孔７１ｃ１に対向する貫通孔７２ｂ１及び溝７２ａから液受け部７２の外部に、より逃げやすくすることができる。
【００６１】
溝７２ａは、第２供給孔７１ｃ１（供給孔７１ｄ）から積層体１３の一主面に供給され、積層体１３の他主面から出てくる気体（空気）及び液体（電解液１２）を、積層体１３の他主面から液受け部７２の外部まで流通させる空間（気体及び液体の排出空間）として機能する。
【００６２】
更に、貫通孔７２ｂ１も、第２供給孔７１ｃ１（供給孔７１ｄ）から積層体１３の一主面に供給され、積層体１３の他主面から排出される気体（空気）及び液体（電解液１２）を、積層体１３の他主面から液受け部７２の外部まで気体及び液体を流通させる空間（気体及び液体の排出空間）として機能する。
【００６３】
積層体セット状態で、加圧部５０によって空気を圧縮して、電解液１２の液面に対して圧縮空気の圧力Ｐ１を加える（図２を参照。）と、矢印Ｄ１に示されるように、液流通路６０（図２を参照。）からチューブ部７１ａに対して電解液１２が供給される。
【００６４】
供給された電解液１２は、チューブ部７１ａの中空Ｓ１及びノズル部７１ｂの内部空間Ｓ２、並びに、第１供給孔７１ｂ１及び第２供給孔７１ｃ１（即ち、供給孔７１ｄ）をこの順で通り、第２供給孔７１ｃ１（供給孔７１ｄ）から外部（積層体１３）に供給（放出）される。
【００６５】
これにより、液供給部７１の第２供給孔７１ｃ１（供給孔７１ｄ）から積層体１３の一主面側に、圧力Ｐ２を有する電解液１２が、供給される。上述したように、圧力Ｐ１は、圧縮空気の圧力であって大気圧より大きいので、圧力Ｐ２は大気圧より大きい。
【００６６】
一方、積層体１３の他主面側の溝７２ａ及び貫通孔７２ｂ１によって形成される排出空間は大気に開放されているので、排出空間の圧力Ｐ０の大きさは、大気圧と実質的に同じである。従って、積層体１３の表裏に（一主面と他主面との間）に、一主面側の圧力Ｐ２の方が他主面側の圧力Ｐ０より大きい圧力差（Ｐ２−Ｐ０＞０）が生じる（図２を参照。）。積層体１３の表裏の圧力差は、積層体１３の一主面側から他主面側に向かう電解液１２の浸透を促進させる力（「ドライビングフォース」とも称呼される。）になる。なお、排出空間の圧力Ｐは、大気圧より低い圧力に設定してもよい。
【００６７】
従って、第２供給孔７１ｃ１から積層体１３の一主面に対して供給された電解液１２は、積層体１３の表裏の圧力差によって、積層体１３の空隙を、積層体１３の一主面から他主面に向かって浸透していく。更に、このとき、電解液１２は、毛細管現象（積層体１３の空隙の毛細管力）によって、積層体１３の少なくとも水平方向を含む方向にも浸透される。即ち、毛細管現象によって、積層体１３の全体に均一的に電解液１２の浸透が進行していく。
【００６８】
このとき矢印Ｄ２に示されるように、電解液１２が積層体１３の空隙に浸透することによって、積層体１３の空隙から押し出された空気が、溝７２ａ及び貫通孔７２ｂ１のそれぞれを通り、液受け部７２の外部に排出される。
【００６９】
そして、電解液１２の積層体１３への浸透が更に進行すると、電解液１２が、積層体１３を通り抜け、積層体１３の他主面から、液受け部７２の溝７２ａ及び貫通孔７２ｂ１のそれぞれを通り、液受け部７２の外部（液回収部８０）に排出される（矢印Ｄ２を参照。）。なお、電解液１２の積層体１３への浸透が進行すると、電解液１２は、積層体１３の側面から直接的に、液回収部８０に排出される場合もある。
【００７０】
なお、溝７２ａに電解液１２が排出されると、排出された溝７２ａに存在する電解液１２は、積層体１３の他主面に接触する。積層体１３の他主面に接触した電解液１２は、毛細管現象（積層体１３の空隙の毛細管力）によっても、積層体１３の他主面から積層体１３の内部に向かって浸透していく。
【００７１】
そして、電解液１２の積層体１３に対する含浸が更に進行していくと、積層体１３の表裏の圧力差は減少し（例えば、０まで減少し）、電解液含浸装置の電解液含浸動作が終了する。
【００７２】
（効果）
本発明の実施形態に係る電解液含浸装置によれば、例えば、図９及び図１０を参照しながら説明する典型的な電解液含浸方法である参考例に比べて、以下に述べるように優れた効果を有する。
【００７３】
（参考例）
図９に示されるように、参考例の電解液含浸装置は、内部に内部空間Ｓ１０を有する真空容器１００と、真空容器１００の内部空間Ｓ１０に連通する中空を有するチューブ１０１とを有する。
【００７４】
参考例の電解液含浸装置の電解液含浸動作は、図１０のグラフに示されるように、第１減圧工程、注液工程、加圧工程及び第２減圧工程の順で行われる。
【００７５】
線ａ０に示されるように、時刻ｔ０から時刻ｔ１の直前までの間の第１減圧工程では、真空容器１００の内部空間Ｓ１０に積層体１３を入れた後、内部空間Ｓ１０の圧力（系の圧力）を大気圧より小さい圧力に減圧する。時刻ｔ１から時刻ｔ２の直前までの間の注液工程では、内部空間Ｓ１０が減圧された状態で、チューブ１０１の中空から内部空間Ｓ１０に電解液１２を供給することにより、積層体１３全体を電解液１２に含浸させる。このとき、前工程の減圧によって、積層体１３の空隙の電解液１２の含浸の障害になる気泡が除去されているので、電解液１２が積層体１３の空隙に浸透しやくなり、電解液１２の積層体１３に対する含浸が進行してく。
【００７６】
時刻ｔ２から時刻ｔ３の直前までの間の加圧工程では、電解液１２の積層体１３に対する含浸を更に促進させるために、圧力を増加させる。時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間の第２減圧工程では、大気圧より大きくなった内部空間Ｓ１０の圧力を大気圧に戻す。以上により参考例の電解液含浸装置の電解液含浸動作が終了する。
【００７７】
図１０のグラフの線ａ１に示されるように、参考例では、積層体１３を囲む内部空間Ｓ１０の圧力は均一であるので、積層体１３の表裏に圧力差が生じない。
【００７８】
これに対して、本発明の実施形態に係る電解液含浸装置（以下、「本電解液含浸装置」と称呼される。）の電解液含浸動作は、図１１のグラフの線ａ１０に示されるように、時間ｔ０から時刻ｔａ１までの間の電解液含浸動作（含浸（注液）工程）のときに、積層体１３の表裏に圧力差が生じる。この積層体１３の表裏の圧力差が、積層体１３の一主面側から他主面側へ向かう電解液１２の浸透を促進させる力（ドライビングフォース）になる。
【００７９】
その結果、本電解液含浸装置による電解液含浸動作では、ドライビングフォースが生じない参考例に比べて、電解液１２の含浸がより速く進行しいく。その結果、積層体１３の十分な含浸にかかる時間をより短くすることができる。更に、本電解液含浸装置による電解液含浸動作は、参考例のように、減圧及び加圧を繰り返すなどの多くの工程を必要としないので、電解液含浸工程を簡略化することができる。
【実施例】
【００８０】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されない。
【００８１】
＜実施例１＞
【００８２】
正極板及び負極板は次のように作製した。なお、セパレータは、矩形の平面形状を有するポリエステル製の多孔質フィルム（空孔率５５％）を用いた。
【００８３】
（正極板の作製）
カルボキシルメチルセルロース（ＣＭＣ）を分散した水溶液に対して、正極活物質としての活性炭と、導電助剤としてのアセチレンブラックと、バインダとしてのＳＢＲとを混合した正極合剤のスラリー溶液（負極合剤スラリー）を調製した。なお、配合比は、活性炭９０重量％、アセチレンブラック５重量％、ＣＭＣ２重量％及びＳＢＲ３重量％となるように調整した。
【００８４】
次に、調製した正極合剤スラリー溶液を、正極集電体としての矩形のアルミニウム箔（多孔を有する構造（孔の開口率１０％）、厚さ１８μｍ）の両面に塗布した。
【００８５】
その後、乾燥することにより正極合剤スラリーから水を除去したのち、ロールプレスで圧延することにより、厚さ１００μｍの正極活物質層付きのアルミニウム箔(即ち、正極（正極板）２１（縦１８ｍｍ×横５０ｍｍ）)を得た。
【００８６】
（負極板の作製）
カルボキシルメチルセルロース（ＣＭＣ）を分散した水溶液に対して、負極活物質としての黒鉛と、導電助剤としてのアセチレンブラックと、バインダとしてのＳＢＲとを混合した負極合剤のスラリー溶液（負極合剤スラリー）を調製した。なお、配合比は、黒鉛９４重量％、アセチレンブラック２重量％、ＣＭＣ２重量％及びＳＢＲ２重量％となるように調整した。
【００８７】
次に、調製した負極合剤スラリー溶液を、負極集電体としての矩形の銅箔（多孔を有する構造（空隙率１０％）、厚さ１８μｍ）の両面に塗布した。
【００８８】
その後、負極合剤スラリー溶液を乾燥することにより水を除去したのち、ロールプレスで圧延することにより、厚さ１００μｍの負極活物質層付きの銅箔（即ち、負極（負極板）（縦１８ｍｍ×横５０ｍｍ））を得た。
【００８９】
（電極積層体の作製）
次に、作製した正極板（１０枚）、作製した負極板（１１枚）、及び、セパレータ（２２枚）を、セパレータ／負極板／セパレータ／（負極板／セパレータ／正極板／セパレータ）ｎの順で積層した電極積層体を作製した。なお、上記（負極板／セパレータ／正極板／セパレータ）の添え字ｎは、負極板／セパレータ／正極板／セパレータの積層構造の繰り返し回数であり、ｎ＝１０である。
【００９０】
（電解液の調製）
また、実施例１で使用する電解液を次のように調製した。まず、非水溶媒として、エチレンカーボネート（ＥＣ）と、プロピレンカーボネート（ＰＣ）と、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）と、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）とを、体積比ＥＣ：ＰＣ：ＥＭＣ：ＤＥＣ＝３０：１０：４６．７：２３．３で、混合することにより、混合溶媒を調製した。次に、電解質塩として六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）を用いて、電解質塩濃度が１．０ｍｏｌ／Ｌになるように、調製した混合溶媒に溶解させた。以上により、電解液を得た。
【００９１】
（電解液含浸動作）
次に、図２及び図３に示す電解液含浸冶具７０を含む電解液含浸装置を用いて、作製した電極積層体（積層体１３）に調製した電解液（電解液１２）を含浸させた。なお、電解液含浸冶具７０の液供給部７１の供給孔７１ｄ（第１供給孔７１ｂ１及び第２供給孔７１ｃ１）の孔径は２ｍｍであり、長手方向に隣接する供給孔７１ｄの間隔は、７ｍｍである。シールプレート７１ｃはニトリルゴム製である。電解液含浸冶具７０の液受け部７２の格子状の溝７２ａの深さは５ｍｍ、溝幅は２ｍｍである。対向する溝７２ａ間の間隔は、７ｍｍである。
【００９２】
図２及び図８Ａに示されるように、積層体１３（電極積層体）をノズル部７１ｂと液受け部７２との間に挟み、コンプレッサ（加圧部５０）で密閉された空間４１を圧縮して、電解液１２の液面に対して圧力を加えることにより、積層体１３に対して電解液１２を含浸させた。そして、電解液１２の含浸を開始した時点（圧力を加えた時点）から、電解液１２が積層体１３を通り抜け積層体１３の他主面から出てくるまでの時間（電解液透過時間）を測定した。このときの電解液透過時間は、１５０秒であった。積層体１３の表裏の圧力差は０．２５ＭＰａであった。
【００９３】
＜実施例２＞
コンプレッサが圧縮する圧縮空気の圧力を調整することによって、積層体１３（電極積層体）の表裏の圧力差を０．２０ＭＰａに変えたこと以外は、実施例１と同様にして、積層体１３に対して電解液１２を含浸させた。そして、電解液１２の含浸を開始した時点（圧力を加えた時点）から、電解液１２が積層体１３を通り抜け積層体１３の他主面から出てくるまでの時間（電解液透過時間）を測定した。このときの電解液透過時間は、３００秒であった。積層体１３の表裏の圧力差は０．２０Ｐａであった。
【００９４】
＜実施例３＞
コンプレッサが圧縮する圧縮空気の圧力を調整することによって、積層体１３（電極積層体）の表裏の圧力差を０．１５Ｐａに変えたこと以外は、実施例１と同様にして、積層体１３に対して電解液１２を含浸させた。そして、電解液１２の含浸を開始した時点（圧力を加えた時点）から、電解液１２が積層体１３を通り抜け積層体１３の他主面から出てくるまでの時間（電解液透過時間）を測定した。このときの電解液透過時間は、７２０秒であった。積層体１３の表裏の圧力差は０．１５ＭＰａであった。
【００９５】
＜比較例１＞
（電極積層体の作製）
次に、実施例１と同様の複数の正極板（５枚）、負極板（６枚）、及び、セパレータ（１２枚）を、セパレータ／負極板／セパレータ／（負極板／セパレータ／正極板／セパレータ）ｎの順で積層した電極積層体を作製した。なお、（負極板／セパレータ／正極板／セパレータ）の添え字ｎは、負極板／セパレータ／正極板／セパレータの積層構造の繰り返し回数であり、ｎ＝５である。
【００９６】
（電解液含浸動作）
次に、電解液含浸冶具７０を使用しないで、電解液１２を電極積層体（積層体１１３）に対して含浸させた。図１２に示すように、内部に空間Ｓ１００を有する透明の真空容器２００に積層体１１３を配置した。積層体１１３は、上方に配置された中空Ｓ１０２を有する管付き板３００ａと下方に配置された孔あき板３００ｂとの間に挟まれた状態で、空間Ｓ１００の所定位置に配置した。管付き板３００ａ及び孔あき板３００ｂは、積層体１１３を挟んだ状態で、管付き板３００ａの管３００ａ１の中空Ｓ１０２の位置と孔あき板３００ｂの孔３００ｂ１の位置とが合うように、２つのクリップ３００ｃで固定した。管付き板３００ａ及び孔あき板３００ｂが積層体１１３を挟み２つのクリップ３００ｃで固定された状態で、バルブ２０１ａ及び中空Ｓ１０１を有する管２０１の一端が、管付き板３００ａの中空Ｓ１０２に入るようにした。
【００９７】
そして、空間Ｓ１００及び中空Ｓ１０１を０．１ＭＰａまで減圧した後、電解液１２を管２０１の他端から注液した。これにより、電解液１２を積層体１１３に含浸させた。そして、電解液１２の含浸を開始した時点（注液した時点）から、電解液が積層体１１３を通り抜け積層体１１３の他主面から出てくるまでの時間（電解液透過時間）を測定した。このときの電解液透過時間は、９００秒であった。
【００９８】
実施例１〜実施例３及び比較例１の電解液透過時間の測定結果を表１に示す。
【００９９】
【表１】
2020047803.tif 000003
【０１００】
表１に示されるように、実施例１〜実施例３では、比較例１で使用した電極積層体の厚さよりも厚い電極積層体を用いたにもかかわらず、電解液透過時間が比較例１に比べて短いことが確認できた。なお、比較例１の厚さは、電極積層体（積層体１１３）の片面からのみの電解液の接触を考慮して実施例の厚さと比較して半分としているため、実質実施例１〜実施例３の厚みと同等とみなせる。更に、実施例１〜実施例３によれば、電極積層体の表裏の圧力差が大きいほど、電解液透過時間を短くできることが確認できた。
【０１０１】
＜変形例＞
以上、本発明の実施形態及び各実施例について具体的に説明したが、本発明は、上述の実施形態及び各実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【０１０２】
例えば、上述の実施形態及び各実施例において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値等はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値等を用いてもよい。
【０１０３】
また、上述の実施形態及び各実施例の構成、方法、工程、形状、材料および数値等は、本発明の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【０１０４】
１２…電解液、１３…積層体、４０…液貯留部、４１…空間、５０…加圧部、６０…液流通路、７０…電解液含浸冶具、７１…液供給部、７１ａ…チューブ部、７１ｂ…ノズル部、７１ｂ１…第１供給孔、７１ｃ…シールプレート、７１ｃ１…第２供給孔、７１ｄ…供給孔、７２…液受け部、７２ａ…溝、７２ｂ…平坦面、７２ｂ１…貫通孔、８０…液回収部、Ｓ１…中空、Ｓ２…内部空間、Ｓ２ａ…第１空間、Ｓ２ｂ…第２空間
【図１】
2020047803.tif 000004
【図２】
2020047803.tif 000005
【図３】
2020047803.tif 000006
【図４】
2020047803.tif 000007
【図５】
2020047803.tif 000008
【図６】
2020047803.tif 000009
【図７】
2020047803.tif 000010
【図８Ａ】
2020047803.tif 000011
【図８Ｂ】
2020047803.tif 000012
【図９】
2020047803.tif 000013
【図１０】
2020047803.tif 000014
【図１１】
2020047803.tif 000015
【図１２】
2020047803.tif 000016