(57)【要約】【課題】電解液供給装置のコスト低減を図りつつ短時間で電気エネルギー蓄積デバイスに電解液を供給でき、且つ、多数の電気エネルギー蓄積デバイスに電解液を含浸させる場合の装置をコンパクト化でき、しかも電解液の劣化を抑制できる電解液供給装置及びこの装置を用いた電気エネルギー蓄積デバイスの製造方法の提供を目的としている。【解決手段】電解液１１が貯留された電解液貯留槽１２を備えた電解液供給装置において、上記電解液１１に一部が浸漬されることにより電解液１１が含浸され、且つ、先端部が電解液貯留槽１２外に突出する電解液供給部材１４が設けられていることを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解液が貯留された電解液貯留槽を備えた電解液供給装置において、
上記電解液に一部が浸漬されることにより電解液が含浸され、且つ、先端部が電解液貯留槽外に突出する電解液供給部材が設けられていることを特徴とする電解液供給装置。
【請求項２】
上記電解液貯留槽には開口部が形成されており、且つ、この開口部には上記電解液供給部材が挿通されている、請求項１記載の電解液供給装置。
【請求項３】
上記開口部が複数形成され、且つ、これらの開口部には各々上記電解液供給部材が挿通されている、請求項２記載の電解液供給装置。
【請求項４】
上記電解液供給部材は、繊維が固着剤により固着された多孔性複合材料から成る、請求項１〜３記載の電解液供給装置。
【請求項５】
上記繊維として、ポリアミド繊維、アクリル繊維、ポリエステル繊維、ポリオレフィン繊維、天然繊維、半合成繊維から成る群から選択される少なくとも１つである、請求項４記載の電解液供給装置。
【請求項６】
上記固着剤として、ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂から成る群から選択される少なくとも１つである、請求項４記載の電解液供給装置。
【請求項７】
各々活物質を備えた一対の分極性電極及びこれら両電極間に介装されたセパレータから成る電極体に、電解液を含浸させる工程を備えた電気エネルギー蓄積デバイスの製造方法において、
電解液貯留槽に貯留された電解液に一部が浸漬されることにより電解液が含浸され、且つ、先端部が電解液貯留槽外に突出する電解液供給部材における上記先端部を、上記電極体を構成するセパレータ又は分極性電極に当接して、上記電極体に電解液を含浸させることを特徴とする電気エネルギー蓄積デバイスの製造方法。
【請求項８】
上記電極体に電解液を含浸させる工程を減圧雰囲気下で行う、請求項７記載の電気エネルギー蓄積デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気エネルギー蓄積デバイスの製造に用いる電解液供給装置、及び、この装置を用いた電気エネルギー蓄積デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気エネルギー蓄積デバイスには種々のものが提案されているが、例えば、コイン型構造を有する電気二重層キャパシタでは、一般的に図６に示すような構成のものが知られている。具体的には、共に活性炭等からなる第１分極性電極５０と第２分極性電極５１とをセパレータ５２を介した状態で対向配置した電極体６０を有しており、この電極体６０は陽極端子となる外装ケース５５と、陰極端子となる外装蓋５６とで構成される収納空間に収納されている。また、前記電極体６０には電解液が含浸されていると共に、前記第１分極性電極５０は第１集電体５３を介して外装ケース５５と固定され、前記第２分極性電極５１は第２集電体５４を介して外装蓋５６と固定されている。なお、図６中、５７はガスケットであり、前記外装ケース５５と前記外装蓋５６とを電気的に絶縁すると共に、デバイス内部を密封している。
【０００３】
ここで、前記電極体６０に電解液を含浸する場合には、図７に示すように、外装ケース５５の内部空間内に第１集電体５３と第１分極性電極５０とセパレータ５２とが配置された状態で、電解液が貯留された円筒状の電解液貯留槽６１の内部を加圧器６４で加圧し、セパレータ５２上に電解液を滴下させる構成である（下記特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−８６０９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の発明では、以下に示す課題を有する。
（１）上記コイン型構造を有する電気二重層キャパシタは非常に小さいので（直径：４．８ｍｍ、厚さ：１．４ｍｍ程度）、少量の電解液を滴下する必要がある。したがって、電解液が貯留された電解液貯留槽６１の内部を加圧するに際して、高精度で加圧することが要求されるため、電解液供給装置のコストが高騰する。更に、加圧をオン、オフする制御機構を設けなければならないために、より電解液供給装置のコストが高騰する。
【０００６】
（２）電解液貯留槽６１の内部を高精度で加圧するには、各電解貯留槽にある程度大きさを有する高性能の加圧器６４を取り付ける必要がある。したがって、多数の電気二重層キャパシタに電解液を供給すべく多数の電解液供給装置を併設する場合に、各装置間の距離が大きくなるため小さなキャパシタであるにも関わらず、電解液を供給するための装置が大型化する。
【０００７】
（３）上記の如く、電気二重層キャパシタは非常に小さいため、一つの電気二重層キャパシタに滴下する電解液の量は非常に少ない。そのため、短時間で電解液貯留槽６１内の電解液を使い切るのが困難となる。この結果、電解液として非水系電解液を用いた場合には、電解液と水分とが反応して、電解液が劣化する。
【０００８】
（４）電解液を電極体に滴下した後、電解液を電極体に十分に含浸させるためには、電極体を減圧雰囲気下に晒す必要があるが、減圧するためにはある程度の時間を要するため、電解液含浸工程に長時間を要する。
【０００９】
従って、本発明は、電解液供給装置のコスト低減を図りつつ短時間で電気エネルギー蓄積デバイスに電解液を供給でき、且つ、多数の電気エネルギー蓄積デバイスに電解液を含浸させる場合の装置をコンパクト化でき、しかも電解液の劣化を抑制できる電解液供給装置及びこの装置を用いた電気エネルギー蓄積デバイスの製造方法の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、電解液が貯留された電解液貯留槽を備えた電解液供給装置において、上記電解液に一部が浸漬されることにより電解液が含浸され、且つ、先端部が電解液貯留槽外に突出する電解液供給部材が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
上記構成であれば、電解液供給部材の一部が電解液に浸漬されているので、電解液供給部材には電解液が含浸されることになる。したがって、電解液貯留槽外に突出した電解液供給部材の先端部を電気エネルギー蓄積デバイスの電極体を構成するセパレータ又は分極性電極に当接するだけで、毛細管現象により電極体に電解液を含浸させることができる。このため、電解液を滴下する必要がなくなり、加圧機構や制御機構を設ける必要がなくなるので、電解液供給装置のコストを低減することができる。
【００１２】
また、毛細管現象により電極体に電解液を含浸させているので、電極体を減圧雰囲気下に晒す必要がなくなる。したがって、電解液含浸工程が短時間で終了する。
【００１３】
請求項２記載の発明は請求項１記載の発明において、上記電解液貯留槽には開口部が形成されており、且つ、この開口部には上記電解液供給部材が挿通されていることを特徴とする。
上記構成の如く、電解液貯留槽に形成された開口部に電解液供給部材が挿通されているような構造であれば、電解液供給部材の先端部を電解液貯留槽外に容易に突出させることができ、電解液供給部材の長さを小さくすることができる。
【００１４】
請求項３記載の発明は請求項２記載の発明において、上記開口部が複数形成され、且つ、これらの開口部には各々上記電解液供給部材が挿通されていることを特徴とする。
複数の開口部に各々電解液供給部材が挿通させる構成であれば、一度に多数の電気エネルギー蓄積デバイスに電解液を含浸させることができる。そのため、電解液貯留槽内の電解液を短時間で使い切ることが可能になり、この結果、電解液として非水系電解液を用いた場合であっても電解液と水分とが反応して電解液が劣化するのを抑制できる。また、複数の開口部間の距離を短くしても何ら問題は生じないので、電解液を供給するための装置を小型化することができる。
【００１５】
請求項４記載の発明は請求項１〜３記載の発明において、上記電解液供給部材は、繊維が固着剤により固着された多孔性複合材料から成ることを特徴とする。
上記構成の如く、電解液供給部材を、繊維が固着剤により固着された多孔性複合材料から構成すれば、電解液供給部材に電解液が浸透し易くなるので、電解液の含浸がより円滑化する。
【００１６】
請求項５記載の発明は請求項４記載の発明において、上記繊維として、ポリアミド繊維、アクリル繊維、ポリエステル繊維、ポリオレフィン繊維、天然繊維、半合成繊維から成る群から選択される少なくとも１つであることを特徴とする。
請求項６記載の発明は請求項４記載の発明において、上記固着剤として、ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂から成る群から選択される少なくとも１つであることを特徴とする。
繊維、及び固着剤としては上記のものが例示されるが、これらに限定するものではない。
【００１７】
また、上記目的を達成するために、本発明のうち請求項７記載の発明は、各々活物質を備えた一対の分極性電極及びこれら両電極間に介装されたセパレータから成る電極体に、電解液を含浸させる工程を備えた電気エネルギー蓄積デバイスの製造方法において、
電解液貯留槽に貯留された電解液に一部が浸漬されることにより電解液が含浸され、且つ、先端部が電解液貯留槽外に突出する電解液供給部材のおける上記先端部を、上記電極体を構成するセパレータ又は分極性電極に当接して、上記電極体に電解液を含浸させることを特徴とする。
このような方法であれば、請求項１記載の作用、効果が円滑に発揮される。
【００１８】
請求項８記載の発明は請求項７記載の発明において、上記電極体に電解液を含浸させる工程を減圧雰囲気下で行うことを特徴とする。
このような方法であれば、電解液の含浸がより円滑に行われるので、電解液含浸工程を一層短時間で終了させることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、電解液供給装置のコスト低減を図りつつ短時間で電気エネルギー蓄積デバイスに電解液を供給でき、且つ、多数の電気エネルギー蓄積デバイスに電解液を含浸させる場合の装置をコンパクト化でき、しかも電解液の劣化を抑制できるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の最良の形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能なものである。
【００２１】
本発明の一例である電気二重層キャパシタは、図１に示すように、共に活性炭等からなる第１分極性電極１と第２分極性電極２とを、ガラス繊維から成るセパレータ３を介した状態で対向配置した電極体４を有しており、この電極体４は陽極端子となるステンレス製の外装ケース５と、陰極端子となるステンレス製の外装蓋６とで構成される収納空間に収納されている。また、前記電極体４には電解液が含浸されていると共に、前記第１分極性電極１は第１集電体７を介して外装ケース５と固定され、前記第２分極性電極２は第２集電体８を介して外装蓋６と固定されている。なお、図１中、９はガスケットであり、前記外装ケース５と前記外装蓋６とを電気的に絶縁すると共に、デバイス内部を密封している。
【００２２】
尚、上記第１分極性電極１と第２分極性電極２との厚みＬ１は０．５ｍｍ、直径Ｌ２は２．５ｍｍであり、セパレータ３の厚みＬ３は０．１５ｍｍ、直径Ｌ４は３．５ｍｍである。また、完成した電気二重層キャパシタの厚みＬ５は１．４ｍｍ、直径Ｌ６は４．８ｍｍである。
【００２３】
ここで、上記電気二重層キャパシタを製造する際に用いられる電解液供給装置を、図２に基づいて説明する。当該電解液供給装置は、電解液１１が貯留された円筒状の電解液貯留槽１２を有しており、この電解液貯留槽１２の下端近傍は先端先細り状となっている。そして、先端先細り状となっている部分の端部には円形状の開口部１３が設けられており、この開口部１３には円柱状の電解液供給部材１４が挿通されている。このような構成であれば、電解液供給部材１４の一部が電解液１１に浸漬されるので、電解液供給部材１４に電解液１１が含浸され、且つ、先端部が電解液貯留槽１２外に突出しているので、先端部を上記電極体４に当接することにより、電極体４に電解液１１を供給することができる。
【００２４】
尚、上記電解液供給部材１４は、アクリル繊維等の繊維がポリウレタン樹脂等の固着剤により固着された多孔性複合材料から構成されている。
ここで、上記電解液供給装置を用いて、前記電気二重層キャパンタを下記手順により作製した。
【００２５】
(分極性電極の作製)
活性炭とアセチレンブラックとポリテトラフルオロエチレンとを９０：５：５の重量比になるように混合し、該混合物を直径：２．５ｍｍ、厚さ：０．５ｍｍの円板状に成形した後、１５０℃で２時間真空乾燥させて第１分極性電極及び第２分極性電極を作製した。
【００２６】
(電解液の調製)
プロピレンカーボネートとスルホランとを５０：５０の体積比で混合させた有機溶媒に、支持塩であるトリエチルメチルアンモニウムテトラフルオロボーレイトを１．０モル／リットルの濃度になるように溶解させて電解液を調製した。
【００２７】
(コイン型電気二重層キャパンタの組立て)
図３（ａ）に示すように、ステンレス製の外装蓋６の底面に第２集電体８としての黒鉛粉末と水ガラスとを混合した導電塗料を塗布した後、第２集電体８上に第２分極性電極２とセパレータ３とを順に配置した。また、これと並行して、同図（ｂ）に示すように、ステンレス製の外装ケース５の底面に第１集電体７としての黒鉛粉末と水ガラスとを混合した導電塗料を塗布した後、第１集電体７上に第１分極性電極１を配置した。
【００２８】
次に、同図（ｃ）に示すように、水分を除去した減圧雰囲気下で上記外装蓋６内に配置されたセパレータ３の表面に、上記電解液供給装置の電解液供給部材１４の先端部を当接した。これにより、電解液が含浸された電解液供給部材１４からセパレータ３及び第２分極性電極２に、毛細管現象により電解液が供給されることになる。
この後、同図（ｄ）に示すように、前記外装ケース５の内周面にポリエーテルエーテルケトンからなるガスケット９を配置した状態で、前記外装ケース５内に外装蓋６を配置した。最後に、同図（ｅ）に示すように、前記外装ケース５の開口先端部５ａを内側に湾曲させることにより、前記外装ケース５と前記外装蓋６とで形成される収納空間を密閉して電気二重層キャパシタを作製した。
【００２９】
〔その他の事項〕
（１）上記電解液供給装置としては、電解液貯留槽１２に電解液供給部材１４が１つだけ挿通されている構成に限定するものではなく、図４に示すように、上面が開口された箱状の電解液貯留槽１２の下面に電解液供給部材１４が多数挿通されているような構成であっても良い。このような構成であれば、一度で多数の電気エネルギー蓄積デバイスに電解液を供給することが可能となる。また、このような構造の電解液供給装置を用いれば、図５に示すような帯状の電極体４であっても、短時間で電解液を供給することが可能となる。
【００３０】
（２）上記電解液供給部材を構成する繊維としては上記アクリル繊維に限定するものではなく、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ポリオレフィン繊維、天然繊維、半合成繊維から成る群から選択される少なくとも１つであっても良い。また、電解液供給部材を構成する固着剤としては上記ポリウレタン樹脂に限定するものではなく、ジアリルフタレート樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂から成る群から選択される少なくとも１つであっても良い。
【００３１】
（３）上記最良の形態では電気エネルギー蓄積デバイスとして電気二重層キャパンタを用いたが、これに限定するものではなく、ニッケル−水素電池、非水電解質電池等の電池にも適用できることは勿論である。また、電気エネルギー蓄積デバイスの構造としてもコイン型のものに限定するものではなく、円筒状のもの等であっても良いことは勿論である。
【００３２】
（４）上記最良の形態では減圧雰囲気下でセパレータの表面に電解液供給部材の先端部を当接しているが、このような雰囲気に限定するものではなく、減圧していない雰囲気下でセパレータの表面に電解液供給部材の先端部を当接しても良い。但し、減圧雰囲気下で行なった方が、電解液含浸時間を短縮することができる。
【００３３】
（５）上記最良の形態では、上記外装蓋内に存在するセパレータと第２分極性電極とにしか電解液を直接含浸させず、外装ケース内の第１集電体には電解液を直接含浸させていない。これは、電気二重層キャパンタ作製後に、セパレータに含浸された電解液が毛細管現象により第１分極性電極にも含浸されるということに基づくものである。しかし、より多くの電解液を電極体に含浸する必要がある場合には、第１分極性電極の表面に、電解液供給部材の先端部を当接することにより、第１分極性電極に直接電解液を含浸させても良い。
【００３４】
（６）本発明を用いて作製する電気エネルギー蓄積デバイスとして上記最良の形態の如く電気二重層キャパシタを用いた場合には、下記の構成とすることができる。
活物質としては、おが屑、椰子殼、ピッチ等に賦活処理を施して得られる粉末状活性炭を用いることができる。また、フェノール系、レーヨン系、アクリル系、ピッチ系等の繊維に不融化及び炭化賦活処理を施した活性炭、又は活性炭素繊維とし、これをフェルト状、繊細状、紙状、又は焼結状にしたものを用いることができる。その他にもカーボンナノチューブ等の炭素材料や金属化合物を用いることができる。
【００３５】
また、結着剤としては、電気二重層キャパシタにおいて一般に使用されている公知のものを用いることができ、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルピロリドン、ポリビニルクロリド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフルオロエチレンプロピレン、スチレンブタジエンゴム、カルボキシメチルセルロース、フッ素ゴム等を用いることかできる。
【００３６】
導電剤としては、電気二重層キャパシタに一般に使用されている公知のものを用いることができ、例えば、鱗片状黒鉛や土状黒鉛等の天然黒鉛、人工黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック、炭素繊維等を用いることができる。
【００３７】
セパレータとしては、大きなイオン透過度を持ち、且つ、所定の機械強度を持つような絶縁性の膜として、ガラス繊維、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンテレフタラート、ポリアミド、ポリイミド等の樹脂を用いることができる。セパレータの孔径は、一般にキャパシタ用として用いられる範囲のものであれば良く、例えば０．０１〜５μｍのものを用いることができる。セパレータの厚みは一般に用いられているものであれば良く、例えば１０〜１５０μｍのものを用いることができる。
【００３８】
電解液としては、プロピレンカーボネートを有する有機溶媒に支持塩を溶解させたものを用いる。但し、前記プロピレンカーボネートに他の有機溶媒を混合することができ、その有機溶媒としては環状エステル類、鎖状エステル類、環状エーテル類、鎖状エーテル類等が用いられ、具体的には、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、γ−ブチロラクトン、２メチル−γ−ブチロラクトン、アセチル−γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、１，２エトキシエタン、１，２ジメトキシエタン、ジエチルエーテル、ジエチレングリコールジアルキルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジアルキルエーテル、ジエチレングリコールジアルキルエーテル、トリエチレングリコールジアルキルエーテル、テトラエチレングリコールジアルキルエーテル、ジプロピルカーボネート、メチルエチルカーボネート、メチルブチルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、ブチルプロピルカーボネート、プロピオン酸アルキルエステル、マロン酸ジアルキルエステル、酢酸アルキルエステル、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、アルキルテトラヒドロフラン、ジアルキルテトラヒドロフラン、アルコキシテトラヒドロフラン、ジアルコキシテトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、アルキル−１，３−ジオキソラン、１，４−ジオキソラン、２−メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルフォキシド、１，３ジオキソラン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジオキソラン、アセトニトリル、ニトロメタン、蟻酸メチル．酢酸メチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、リン酸トリエステル、無水マレイン酸、スルホラン、３−メチルスルホラン等を少なくとも一種類以上用いることも可能である。特に、プロピレンカーボネートにスルホランを混合したものを用いることが、耐熱性に優れているため好ましい。支持塩としては、テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボーレイト又は、トリエチルメチルアンモニウムフルオロボーレイトを用いることが好ましいが、（Ｃ２Ｈ５）４ＰＢＦ４、（Ｃ３Ｈ７）４ＰＢＦ４、（Ｃ２Ｈ５）４ＰＢＦ６、（Ｃ２Ｈ５）４ＰＣＦ３ＳＯ４、（Ｃ２Ｈ５）４ＮＰＦ６、ＬｉＣＩＯ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２等を少なくとも１種類以上用いることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、例えば携帯電話、ノートパソコン、ＰＤＡ等の移動情報端末のメモリ等のバックアップ用電源などに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の方法により作製した電気二重層キャパシタの断面図である。
【図２】本発明の電解液供給装置の説明図である。
【図３】本発明の電解液供給装置を用いた電気エネルギー蓄積デバイスの製造方法を示す製造工程図である。
【図４】本発明の電解液供給装置の変形例を示す斜視図である。
【図５】本発明の電解液供給装置を帯状電極体に適用する場合の平面図である。
【図６】従来の方法により作製した電気二重層キャパシタの断面図である。
【図７】従来の電解液供給装置の説明図である。
【符号の説明】
【００４１】
１１：電解液
１２：電解液貯留槽
１３：開口部
１４：電解液供給部材
【図１】
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【図２】
2006073558.tif 000004
【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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