(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融塩を含んでなるセパレータを介して相対向する正極及び負極を備える溶融塩電池において、
前記負極は、前記正極及び負極の対向方向と交差する方向の寸法が、前記正極の前記方向の寸法より大きく、
前記セパレータは、多孔質体であり、前記負極の周縁部に対面する部分を封孔処理してあること
を特徴とする溶融塩電池。
【請求項２】
封孔処理する部分は、前記負極の外縁に対応する部位より内側の０．５ｍｍ幅〜５ｍｍ幅を有する部分であることを特徴とする請求項１に記載の溶融塩電池。
【請求項３】
封孔処理する部分は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）の溶解液を塗布して乾燥させることにより、封孔処理してあることを特徴とする請求項１又は２に記載の溶融塩電池。
【請求項４】
封孔処理する部分は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の水分散体を塗布して乾燥させることにより、封孔処理してあることを特徴とする請求項１又は２に記載の溶融塩電池。
【請求項５】
封孔処理する部分は、ホットメルト材料によって封孔処理してあることを特徴とする請求項１又は２に記載の溶融塩電池。
【請求項６】
封孔処理は、気孔率が３０％より小さくなるようにしてあることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の溶融塩電池。
【請求項７】
前記セパレータは、袋状に形成してあり、前記正極（又は負極）を収容してあることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の溶融塩電池。
【請求項８】
前記セパレータは、ヒートシールが可能な材料からなり、開口部となるべき部分を除く周縁部をヒートシールして袋状に形成してあることを特徴とする請求項７に記載の溶融塩電池。
【請求項９】
前記セパレータは、フッ素樹脂膜からなり、開口部となるべき部分を除く周縁部にフッ素樹脂より融点が低い樹脂からなるシートを挟持してヒートシールすることにより、袋状に形成してあることを特徴とする請求項７に記載の溶融塩電池。
【請求項１０】
請求項３に記載の溶融塩電池を構成するセパレータを封孔処理する方法であって、
前記セパレータの封孔処理する部分に、Ｎ−メチル−２−ピロリドンに溶解させたポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）の溶解液を塗布する工程と、
前記溶解液を乾燥させる工程と
を含むことを特徴とするセパレータの封孔処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融塩を含んでなるセパレータを介して相対向する正極及び負極を備える溶融塩電池及びセパレータの封孔処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、二酸化炭素の排出を伴わずに電力を発生させる手段として、太陽光、風力等の自然エネルギーを利用した発電が促進されている。自然エネルギーによる発電では、発電量が気候、天候等の自然条件に左右されることが多いのに加えて、電力需要に合わせた発電量の調整が難しいため、負荷に対する電力供給の平準化が不可欠となる。発電された電気エネルギーを充電及び放電させて平準化するには、高エネルギー密度・高効率で大容量の蓄電池が必要とされ、このような条件を満たす蓄電池として、電解質に溶融塩を用いた溶融塩電池が着目されている。
【０００３】
溶融塩電池は、例えば、ナトリウムの化合物からなる活物質を含む正極と錫等の金属からなる負極との間に、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属のカチオンとフッ素を含むアニオンとからなる溶融塩を含浸させたセパレータを介装させてある。溶融塩電池を充電する場合、充電電流の大きさに応じた量のナトリウムイオンが、正極の活物質からセパレータを介して負極側に移動して負極の金属と合金を形成する。このような金属イオンの移動は、電解メッキの際にも見られ、いわゆるターミナルエフェクト（端部への電界集中）によってメッキの電流が周縁部に集中してメッキされる金属の厚みが不均一になるため、電流分布の均一化が重要となる（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
さて、イオン化した金属が電極間を移動し、再び金属に還元される場合、イオンマイグレーション現象の一種として、金属からなる樹枝状の結晶（デンドライト：Dendrite ）が析出することがある。溶融塩電池では、デンドライトは主に負極の表層で発生し、成長したデンドライトがセパレータの間隙を通過して正極にまで達すると電極間の短絡に至る。このようなデンドライトによる電極間の短絡は、リチウムイオン二次電池でも問題視されており、例えば特許文献２では、デンドライト生成防止剤を電解液に添加してデンドライトの析出を防止する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２２８９９２号公報
【特許文献２】特開２００９−９３９８３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、電力の平準化に用いられる蓄電池では、電池容量の全量を数分で充放電するような急速の充放電が行われる時があり、その時にデンドライトが析出する割合は、通常の充放電と比較して桁違いに大きいものとなる。特に負極の周縁部ではターミナルエフェクトによって充電電流が高密度になり易く、充放電を繰り返すうちに負極のデンドライトが成長して電極間が短絡する虞があった。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、負極に析出したデンドライトが成長した場合であっても、電極間の短絡を防止することが可能な溶融塩電池及びセパレータの封孔処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る溶融塩電池は、溶融塩を含んでなるセパレータを介して相対向する正極及び負極を備える溶融塩電池において、前記負極は、前記正極及び負極の対向方向と交差する方向の寸法が、前記正極の前記方向の寸法より大きく、前記セパレータは、多孔質体であり、前記負極の周縁部に対面する部分を封孔処理してあることを特徴とする。
【０００９】
本発明にあっては、多孔質体からなり負極に対向するセパレータの周縁部を封孔処理してあるため、ターミナルエフェクトによって負極に発生したデンドライトが、セパレータの間隙を通過するのを阻止する。
正極及び負極が対向する方向と交差する方向について、正極及び負極の大きさより大きいセパレータの周縁部を封孔処理する場合は、前記交差する方向に対して正極、セパレータ及び負極の相互の位置関係にずれが生じた場合であっても、封孔処理が必要とされる範囲が確保される。
【００１１】
本発明にあっては、少なくとも、デンドライトが発生し易い負極の周縁部に対面する部分のセパレータを封孔処理することにより、必要最小限の範囲の封孔処理によって、負極の周縁部に発生し易いデンドライトがセパレータの間隙を通過するのを阻止する。
【００１２】
本発明に係る溶融塩電池は、封孔処理する部分は、前記負極の外縁に対応する部位より内側の０．５ｍｍ幅〜５ｍｍ幅を有する部分であることを特徴とする。
【００１３】
本発明にあっては、セパレータに対する負極の外縁の投影位置より内側の０．５ｍｍ幅〜５ｍｍ幅を有する部分を封孔処理する。この幅が０．５ｍｍより狭い場合は、封孔処理による効果が得られず、５ｍｍより広い場合は、エネルギー密度の低下が無視できない。
これにより、例えば負極の一辺の寸法が１００ｍｍの場合、寸法比では１％〜１０％、面積比では約２％〜１９％に相当する負極の周縁部について、対向するセパレータが封孔処理されるため、負極の周縁部に発生し易いデンドライトが、セパレータの間隙を通過するのを効果的に阻止すると共に、封孔処理によるエネルギー密度の低下が最大でも約１９％に抑えられる。
【００１４】
本発明に係る溶融塩電池は、封孔処理する部分は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）の溶解液を塗布して乾燥させることにより、封孔処理してあることを特徴とする。
【００１５】
本発明にあっては、セパレータの封孔処理する部分に、ＰＶｄＦを溶媒に溶解させた溶解液を塗布し、溶媒を揮発させてＰＶｄＦを固化させることにより、ＰＶｄＦをセパレータに付着させる。
これにより、融点が高く耐薬品性に富むＰＶｄＦの粒子によってセパレータが封孔される。
【００１６】
本発明に係る溶融塩電池は、封孔処理する部分は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の水分散体を塗布して乾燥させることにより、封孔処理してあることを特徴とする。
【００１７】
本発明にあっては、セパレータの封孔処理する部分に、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン）のディスパージョンを塗布して乾燥させることにより、ＰＴＦＥの微粒子をセパレータに付着させる。
これにより、融点が高く耐薬品性に富むＰＴＦＥの微粒子によってセパレータが封孔処理される。
【００１８】
本発明に係る溶融塩電池は、封孔処理する部分は、ホットメルト材料によって封孔処理してあることを特徴とする。
【００１９】
本発明にあっては、セパレータの封孔処理する部分に、アプリケータ（メルター）内で加熱溶融させたホットメルト材料を塗布して自然冷却させることにより、セパレータの間隙にホットメルト材料を充填する。
これにより、乾燥が不要なホットメルトによって短時間のうちにセパレータが封孔処理される。
【００２０】
本発明に係る溶融塩電池は、封孔処理は、気孔率が３０％より小さくなるようにしてあることを特徴とする。
【００２１】
本発明にあっては、通常５０〜７０％程度とされるセパレータの気孔率を、封孔処理により少なくとも３０％にまで低下させるため、セパレータの間隙をデンドライトが通過するのを効果的に阻止する。後述するように、気孔率が３０％より大きいと、デンドライトの通過を阻止する効果が不十分である。
【００２２】
本発明に係る溶融塩電池は、前記セパレータは、袋状に形成してあり、前記正極（又は負極）を収容してあることを特徴とする。
【００２３】
本発明にあっては、袋状のセパレータに正極又は負極を収容してある。
これにより、セパレータに正極を収容した場合は、正極から脱落した活物質が電池容器内に散逸することが防止される。また、正極及び負極の何れをセパレータに収容した場合であっても、セパレータ、正極及び負極の相互の位置関係に関わらず、正極及び負極が確実に分離されて短絡が防止される。
【００２４】
本発明に係る溶融塩電池は、前記セパレータは、ヒートシールが可能な材料からなり、開口部となるべき部分を除く周縁部をヒートシールして袋状に形成してあることを特徴とする。
【００２５】
本発明にあっては、２枚のシートを重ね合わせ、セパレータの開口部となるべき部分を除く周縁部同士をヒートシールすることによって袋状に形成するため、シート状の材料だけで、袋状のセパレータが容易に形成される。
【００２６】
本発明に係る溶融塩電池は、前記セパレータは、フッ素樹脂膜からなり、開口部となるべき部分を除く周縁部にフッ素樹脂より融点が低い樹脂からなるシートを挟持してヒートシールすることにより、袋状に形成してあることを特徴とする。
【００２７】
本発明にあっては、２枚のシートを重ねるときに、セパレータの開口部となるべき部分を除く周縁部に低融点のシートを挟み、セパレータと共にヒートシールすることによって袋状に形成するため、シート状の材料だけで、袋状のセパレータが容易に形成される。
【００２８】
本発明に係るセパレータの封孔処理方法は、前述の溶融塩電池を構成するセパレータを封孔処理する方法であって、前記セパレータの封孔処理する部分に、Ｎ−メチル−２−ピロリドンに溶解させたポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）の溶解液を塗布する工程と、前記溶解液を乾燥させる工程とを含むことを特徴とする。
【００２９】
本発明にあっては、セパレータの封孔処理する部分に、Ｎ−メチル−２−ピロリドンに溶解させたＰＶｄＦの溶解液を塗布し、例えば１２０〜１５０℃の温度に加熱して溶媒を揮発させ、ＰＶｄＦを固化（結晶化を含む）させてセパレータに付着させる。
これにより、融点が高く耐薬品性に富むＰＶｄＦによってセパレータが封孔処理される。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、多孔質体からなり負極に対向するセパレータについて負極の周縁部に対面する部分を封孔処理してあるため、ターミナルエフェクトによって負極に発生したデンドライトが、セパレータの間隙を通過するのを阻止する。
従って、負極におけるデンドライトが成長した場合であっても、電極間の短絡を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る溶融塩電池を模式的に示す縦断面図である。
【図２】セパレータの封孔処理される部分を説明するための説明図である。
【図３】電極サイズの差分と電池寿命との関係を示す図表である。
【図４】封孔処理する部分と電池寿命との関係を示す図表である。
【図５】セパレータの一部分を模式的に示す平面図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る溶融塩電池を模式的に示す縦断面図である。
【図７】袋状に形成されたセパレータを模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る溶融塩電池を模式的に示す縦断面図である。図中２００は電池容器であり、電池容器２００は、アルミニウム（以下、単にアルミという）からなり、中空の略直方体の一側面が開放された容器本体６と、フェノール樹脂からなり、容器本体６の一側面を封止する蓋体７とを備える。容器本体６の開放された開口の周縁部は、耐熱性の接着剤からなる接着剤層２０１を介して蓋体７の周縁部と衝合されており、容器本体６及び蓋体７は、接着剤層２０１の接着剤によって接合されている。
【００３３】
電池容器２００内には、矩形平板状の正極１及び負極２間に多孔質のガラスクロス又はフッ素樹脂からなるセパレータ３を介装させた発電要素１００が、正極１を下方に向けて収容されている。負極２の蓋体７側の端部には、負極端子２１が、蓋体７を貫通して外側に一部が突出するように取着されている。正極１、セパレータ３及び負極２の夫々は、図示しない移動防止部材によって横方向への移動が抑制されている。これにより、正極１、セパレータ３及び負極２は、相互の位置関係が一定に保たれている。
【００３４】
容器本体６の天壁６１と負極２との間には、波板状のステンレス鋼（例えばＳＵＳ３０４）からなるバネ４が配されている。バネ４は、ゴム等の弾性体であってもよい。バネ４は、ステンレス鋼又はアルミ合金からなる平板状の押え板５を下方に付勢しており、付勢された押え板５がマイカからなる絶縁シート５１を介して負極２を下方に略均等に押圧する。そして、その反作用で、正極１が容器本体６の底壁６２の上面から上方に略均等に押圧されるようになっている。
【００３５】
正極１は、アルミからなる不織布に、バインダ（結着剤）と導電助剤と正極活物質であるＮａＣｒＯ2 とを含む合剤（スラリー）を充填して形成してある。正極活物質はＮａＣｒＯ2 に限定されない。負極２は、負極活物質である錫がメッキされたアルミ箔からなる。正極１及びセパレータ３には電解質を含浸させてあり、本実施の形態１では、電解質としてＦＳＩ（ビスフルオロスルフォニルイミド）又はＴＦＳＩ（ビストリフルオロメチルスルフォニルイミド）系アニオンと、ナトリウム及び／又はカリウムのカチオンとからなる溶融塩を用いる。
【００３６】
負極２は、絶縁シート５１及びセパレータ３によって容器本体６から電気的に絶縁されているが、正極１は容器本体６の底壁６２と当接しており、正極１と容器本体６とは電気的に導通している。従って、容器本体６及び負極端子２１間で充電及び放電が行われる。尚、図１では、発電要素１００、バネ４、押え板５、及び絶縁シート５１が、互いに隙間を隔てて電池容器２００内に収容されているかの如く示されているが、実際には、これらが上下方向に隙間なく接するように収容されている。発電要素１００内においても同様に、正極１、セパレータ３、及び負極２が隙間なく接している。
【００３７】
上述した構成において、図示しない外部の加熱手段により、電池容器２００全体が８５℃〜９５℃に加熱されることにより、溶融塩が融解して充電及び放電が可能となる。充放電に伴って発電要素１００が上下方向に伸縮した場合であっても、負極２から絶縁シート５１を介して押え板５に伝達される上下方向の変位が、バネ４の上下方向の伸縮によって吸収されるため、正極１及び負極２に対する押圧力が略一定に保持される。
【００３８】
溶融塩電池が充電される場合は、ターミナルエフェクトによって負極２の周縁部に充電電流が集中し、デンドライトが析出し易くなる。一方、セパレータ３は、溶融塩を含浸すべく少なくとも４０％、通常は５０〜７０％以上の気孔率が確保されており、この程度の気孔率ではデンドライトの通過を阻止するに足りるほど小さいとは言えない。そこで、本実施の形態１では、負極２の周縁部に対面するセパレータ３の部分から外側（図１に示す細かい斜線部）を封孔処理してある。これにより、負極２の周縁部に析出するデンドライトがセパレータ３の間隙を通過することが阻止される。
【００３９】
次に、正極サイズ及び負極サイズが異なる場合にセパレータ３で封孔処理すべき範囲について説明する。
図２は、セパレータ３の封孔処理される部分を説明するための説明図である。負極２に対する正極１の投影寸法が正極サイズであり、正極１に対する負極２の投影寸法が負極サイズである。図２Ａに示すように負極サイズより正極サイズが大きい場合、正極１からの充電電流は、負極２の外縁部を含む周縁部に集中し易いため、セパレータ３において封孔処理すべき封孔部分３２は、負極２の周縁部に対面する部分、即ち、セパレータ３に対する負極２の外縁の投影位置より内側の所定幅の領域となる。セパレータ３の封孔部分３２より外側の周縁部３１は、封孔処理する効果が小さいが、封孔部分３２と共に封孔処理してもよい。特に、正極１、セパレータ３及び負極２の相互の位置関係を一定に保つことが困難な場合は、セパレータ３の周縁部３１のうち、封孔部分３２と隣接する一部又は全部を封孔処理することが好ましい。
【００４０】
図２Ｂに示すように正極サイズより負極サイズが大きい場合、正極１の外縁に対応する負極２の位置周辺には充電電流が集中し難くなる。このため、セパレータ３において封孔処理すべき封孔部分３２は、負極２の狭小な周縁部に対面する部分、即ち、セパレータ３に対する負極２の外縁の投影位置より内側の狭小幅（図２Ａの場合の所定幅より狭い幅）の領域とすれば十分である。また、図２Ａの場合と同様に、正極１、セパレータ３及び負極２の相互の位置関係を一定に保つことが困難な場合は、セパレータ３の周縁部３１のうち、封孔部分３２と隣接する一部又は全部を封孔処理することが好ましい。
【００４１】
次に、セパレータ３において封孔処理すべき封孔部分３２の幅について説明する。
図３は、電極サイズの差分と電池寿命との関係を示す図表である。正極１の活物質はＮａＣｒＯ2 であり、電解質はＦＳＩとナトリウム及びカリウムとからなる溶融塩である。また、負極２は錫メッキされたアルミである。正極１及び負極２は、略１００ｍｍ角の矩形をなしている。この溶融塩電池を１００℃に加熱し、１Ｃの充放電レートで３．５Ｖまで充電して２Ｖまで放電させるサイクルを繰り返し、充放電の容量が初期の定格容量の８０％に低下するまでのサイクル数を充放電サイクル寿命（回）として測定した。ここで、「Ｃ」は放電時間率を表す。１Ｃとは、溶融塩電池の定格容量（Ａｈ）に相当する電気量を１時間で供給し得る電流値（Ａ）を意味する。
【００４２】
図３に示すように、負極サイズ−正極サイズの値が０ｍｍの場合の充放電サイクル寿命が４５０回であるのに対し、負極サイズ−正極サイズの値を１ｍｍ及び３０ｍｍにした場合の充放電サイクル寿命は、夫々７３０回及び３６００回にまで増加した。上記の差分値を０ｍｍから１ｍｍ増加させるだけで、充放電サイクル寿命が１．６倍以上に延びるという結果が特筆される。負極２に析出するデンドライトの量は、溶融塩電池の充放電サイクル寿命を決定付ける主要なパラメータの１つと考えられている。負極サイズ−正極サイズの値を増大させることにより、充放電サイクル寿命が延びるのは、それだけデンドライトの析出が抑制されている結果といえる。
【００４３】
さて、負極サイズを正極サイズより大きくしたときにデンドライトの析出を抑制する効果は、負極サイズ−正極サイズの値だけ負極サイズの周縁部を封孔したときにデンドライトがセパレータ３を通過するのを阻止する効果と類似していると考えることができる。つまり所定部分にデンドライトが析出し難いようにしたときの効果から、前記部分に析出したデンドライトの影響を回避したときの効果を類推する。このように考えた場合、図３の結果より、１００ｍｍ角の負極２において、周縁部の０．５ｍｍ幅（負極サイズ−正極サイズの値の半分）の部分を封孔処理することにより、充放電サイクル寿命が１．６倍以上に延びることが類推される。このことは、別の実験結果からも裏付けられている。
【００４４】
セパレータ３におけるデンドライトの通過を阻止する効果は、上述した負極サイズ−正極サイズの値が大きいほど高くなるが、この値を５ｍｍまで大きくした場合、負極２において封孔処理される部分の面積が負極２全体の面積の１９％にもなる。その結果、負極２において電池として機能し難い部分の割合が１９％となり、その分だけ溶融塩電池としてのエネルギー密度が低下するので、負極２において封孔処理する周縁部の幅は、５ｍｍを限度とする。本実施の形態１では、この幅を２ｍｍとしているため、エネルギー密度の低下は約７．８％以下に抑えられる。
【００４５】
次に、封孔処理する部分の気孔率に応じて充放電サイクル寿命が変化する様子を説明する。
図４は、封孔処理する部分と電池寿命との関係を示す図表である。負極２の周縁部において封孔処理する部分の幅は、片端５ｍｍずつとした。その他の測定の条件は図３の場合と同様である。ここでも１００℃に加熱した溶融塩電池を１Ｃの充放電レートで３．５Ｖまで充電して２Ｖまで放電させるサイクルを繰り返し、充放電の容量が初期の定格容量の８０％に低下するまでのサイクル数を充放電サイクル寿命（回）として測定した。
【００４６】
封孔処理する部分の気孔率は、９０％、７０％、５０％、３０％及び１０％以下の５種類について測定した。気孔率が５０％の場合の充放電サイクル寿命が４５０〜５００回であるのに対し、気孔率を７０％及び９０％に上げた場合の充放電サイクル寿命は、夫々２５０〜３００回及び１００〜１５０回に低下した。気孔率を３０％及び１０％以下にした場合の充放電サイクル寿命は、夫々１０００〜１２００回及び３６００〜３８００回にまで増加した。セパレータ３の気孔率は、通常５０〜７０％程度であり、このときの充放電サイクル寿命を２〜４倍以上に延ばすためには、封孔処理する部分の気孔率を３０％以下にすることが好ましいといえる。
【００４７】
以下では、いくつかの封孔処理方法について説明する。
図５は、セパレータ３の一部分を模式的に示す平面図である。セパレータ３は、セパレータ３の形状を安定させるための多孔質基材３３と、セパレータ３の一部を封孔するための封孔部３４とを備えている。多孔質基材３３は、例えば気孔率６０％、且つ厚さ２５μｍの矩形状のガラス織布を用いてなる。
【００４８】
多孔質基材３３には多数のガラス繊維３３１，３３１，…が含まれており、ガラス繊維３３１，３３１，…間にはナトリウムイオンが容易に通過可能な間隙（以下、孔という）が適度に存在する。このような多孔質基材３３の孔径は、正極活物質の粒径よりも１桁小さい０．０５μｍ〜５０μｍである。多孔質基材３３は、ガラス織布に限定されず、ガラス不織布でもよい。また、適切な耐熱性及び強度を有しているのであれば、ガラスを用いてなる織布又は不織布に限定されず、合成樹脂（例えばフッ素樹脂）を用いてなる織布又は不織布でもよい。
【００４９】
封孔部３４は、多数個の粒状体３４１，３４１，…を用いてなり、粒状体３４１，３４１，…は、多孔質基材３３のガラス繊維３３１，３３１，…に付着している。多孔質基材３３自体の気孔率は例えば６０％であるが、粒状体３４１，３４１，…を付着させることによって、セパレータ３の気孔率を３０％以下とする。粒状体３４１，３４１，…は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）の結晶、又はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の粒子からなる。以下では、先ずＰＶｄＦを用いてなる封孔部３２を例示する。
【００５０】
以上のような封孔部３４を形成する場合、作業者は、まず、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを溶媒としてＰＶｄＦを溶解させ、次に、ＰＶｄＦが溶解している溶解液を、多孔質基材３３の封孔処理すべき部分に塗布する。続いて、作業者は、溶解液が塗布された多孔質基材３３を１２０〜１５０℃の温度に加熱して溶媒を揮発させ、ＰＶｄＦを固化（結晶化）させる。この結果、多孔質基材３３にＰＶｄＦの結晶からなる粒状体３４１，３４１，…が残留してガラス繊維３３１，３３１，…に付着する。
【００５１】
封孔部３４は、また、ＰＴＦＥの水分散体（ディスパージョン）を用いて形成することができる。ＰＴＦＥの水分散体は、ＰＴＦＥの微粒子を水に分散させた乳白色の液体であり、微粒子の粒径は０．２〜０．２５μｍである。作業者は、多孔質基材３３の封孔処理すべき部分にＰＴＦＥの水分散体を塗布した後に多孔質基材３３を乾燥させる。この結果、多孔質基材３３にＰＴＦＥの微粒子からなる粒状体３４１，３４１，…が残留してガラス繊維３３１，３３１，…に付着する。
尚、封孔部３４の形成手法は、粒状体３４１，３４１，…を付着させる方法に限定されるものではない。例えば、作業者は、アプリケータ（メルター）内で加熱溶融させたホットメルト材料を塗布して自然冷却させることにより、セパレータ３の間隙にホットメルト材料を充填してもよい。
【００５２】
以上のように本実施の形態１によれば、多孔質のガラスクロス又はフッ素樹脂からなり負極に対向するセパレータの周縁部を封孔処理してあるため、ターミナルエフェクトによって負極に発生したデンドライトが、セパレータの間隙を通過するのを阻止する。更に、負極の外縁部より外側まで封孔処理してあるため、正極、セパレータ及び負極の相互の位置関係にずれが生じた場合であっても、封孔処理が必要とされる範囲が確保される。
従って、負極に析出したデンドライトが成長した場合であっても、電極間の短絡を防止することが可能となる。
【００５３】
また、少なくとも負極の周縁部に対面する部分のセパレータを封孔処理してあるため、必要最小限の範囲の封孔処理が確保されており、負極の周縁部に発生し易いデンドライトがセパレータの間隙を通過するのを阻止することが可能となる。
【００５４】
更にまた、セパレータに対する負極の外縁の投影位置より内側の０．５ｍｍ幅〜５ｍｍ幅を有する部分を封孔処理する。
従って、負極の周縁部に発生し易いデンドライトが、セパレータの間隙を通過するのを効果的に阻止すると共に、封孔処理によるエネルギー密度の低下が最大でも約１９％に抑えられる。
【００５５】
更にまた、セパレータの封孔処理する部分に、ＰＶｄＦをＮ−メチル−２−ピロリドンに溶解させた溶解液を塗布し、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを揮発させてＰＶｄＦを固化させることにより、ＰＶｄＦをセパレータに付着させる。
従って、融点が高く耐薬品性に富むＰＶｄＦの粒子によってセパレータを封孔処理することが可能となる。
【００５６】
更にまた、セパレータの封孔処理する部分に、ＰＴＦＥのディスパージョンを塗布して乾燥させることにより、ＰＴＦＥの微粒子をセパレータに付着させる。
従って、融点が高く耐薬品性に富むＰＴＦＥの微粒子によってセパレータを封孔処理することが可能となる。
【００５７】
更にまた、セパレータの封孔処理する部分に、アプリケータ（メルター）内で加熱溶融させたホットメルト材料を塗布して自然冷却させることにより、セパレータの間隙にホットメルト材料を充填してもよい。
この場合は、乾燥が不要なホットメルトによって短時間のうちにセパレータを封孔処理することが可能となる。
【００５８】
更にまた、封孔処理により、通常５０〜７０％程度とされるセパレータの気孔率を少なくとも３０％にまで低下させるため、セパレータの間隙におけるデンドライトの通過を効果的に阻止することが可能となる。
【００５９】
（実施の形態２）
実施の形態１が、平板状に形成したセパレータ３を介して正極１及び負極２を対向させてなる発電要素１００を電池容器２００内に平置きする形態であるのに対し、実施の形態２は、袋状に形成したセパレータ３に収容された正極１を負極２と対向させて電池容器２００内に縦置きする形態である。
図６は、本発明の実施の形態２に係る溶融塩電池を模式的に示す縦断面図である。溶融塩電池は、実施の形態１と同様に、正極１、負極２、セパレータ３、絶縁シート５１、押え板５、バネ４、負極端子２１、容器本体６、接着剤層２０１及び蓋体７を含んでなる。正極１、負極２、絶縁シート５１、押え板５、バネ４、負極端子２１、蓋体７、接着剤層２０１及び容器本体６の構成は、実施の形態１と同様である。
【００６０】
セパレータ３は、溶融塩電池が動作する温度で溶融塩に対する耐性を有するポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）等の樹脂からなり、多孔質に且つ袋状をなすように形成されている。上面に開口を有する電池容器２００内には、セパレータ３に包まれた正極１と負極２とを対向させた発電要素１００が、縦置きに収容されている。正極１及び負極２は、電池容器２００から絶縁されている。電池容器２００内には電解液（溶融塩）８が満たされており、正極１及び負極２が、上端部まで電解液８の液面下に隠れるように浸漬されている。負極２の周縁部に対面するセパレータ３の部分から外側（図６に示すセパレータ３の上側の細かい斜線部）を封孔処理してある。
【００６１】
正極１及び負極２の蓋体７側の上端部には、夫々正極端子１１，１２及び負極端子２１が、蓋体７を貫通して外側に一部が突出するように取着されている。正極１及び負極２の夫々は、図示しない保持部材によって上下方向への移動が抑制されている。バネ４は、押え板５を一側方に付勢しており、付勢された押え板５がマイカからなる絶縁シート５１を介して負極２を一側方に略均等に押圧する。そして、その反作用で、正極１が容器本体６の側壁６３の内面から他側方に略均等に押圧されるようになっている。
【００６２】
図７は、袋状に形成されたセパレータ３を模式的に示す説明図である。図７Ａでは、正極１を収容する前のセパレータ３を示し、図７Ｂでは、正極１が収容された後のセパレータ３を示す。セパレータ３は、ＰＰ、ＰＥ等の熱可塑性を有する樹脂からなる２枚のシートを重ね合わせ、開口部となるべき部分を除く周縁部３０同士を溶着（ヒートシール）することによって形成される。ヒートシールされた周縁部３０に隣接する領域及び開口部の縁部は、所定幅だけ封孔処理が施された封孔部分３２となっている。封孔部分３２を封孔処理する方法は、実施の形態１と同様である。
【００６３】
セパレータ３を構成するシートがフッ素樹脂等からなり、そのままではヒートシールができない場合は、２枚のシートを重ね合わせるときに、開口部となるべき部分を除く周縁部３０に、フッ素樹脂より融点が低いＰＰ、ＰＥ等の樹脂からなるシートを挟持して２枚のシートと共にヒートシールすればよい。
【００６４】
このようにして袋状に形成し、封孔部分３２に封孔処理が施されたセパレータ３には、開口部より正極１が収容される。正極１は、セパレータ３の開口部側に位置する端部の両側に正極端子１１，１２を備えている。袋状のセパレータ３に正極１が収容された状態において、正極１の周縁部には、封孔部分３２が重なるようになっている。正極１がセパレータ３に収容されることにより、正極１から脱落した活物質が、電極間の短絡を引き起こすことが防止される。
尚、袋状のセパレータ３には、負極２を収容するようにしてもよい。
【００６５】
その他、実施の形態１に対応する箇所には同様の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００６６】
以上のように本実施の形態２によれば、袋状のセパレータに正極又は負極を収容する。
従って、セパレータに正極を収容した場合は、正極から脱落した活物質が電池容器内に散逸することが防止される。また、正極及び負極の何れをセパレータに収容した場合であっても、セパレータ、正極及び負極の相互の位置関係に関わらず、正極及び負極を確実に分離して短絡を防止することが可能となる。
【００６７】
また、ＰＰ、ＰＥ等の熱可塑性を有する樹脂からなる２枚のシートを重ね合わせ、セパレータの開口部となるべき部分を除く周縁部同士をヒートシールすることによって袋状に形成するため、シート状の材料だけで、袋状のセパレータを容易に形成することができる。
【００６８】
更にまた、２枚のシートを重ねるときに、セパレータの開口部となるべき部分を除く周縁部に、ＰＰ、ＰＥ等のフッ素樹脂より融点が低い樹脂からなるシートを挟み、セパレータと共にヒートシールすることによって袋状に形成するため、シート状の材料だけで、袋状のセパレータを容易に形成することができる。
【００６９】
今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７０】
１００  発電要素
２００  電池容器
１  正極
２  負極
３  セパレータ
４  バネ
５  押え板
６  容器本体
７  蓋体
８  電解液（溶融塩）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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