(57)【要約】      （修正有）【課題】負極にリチウムイオンをプレドープする時間を短縮可能な電気化学デバイスを提供する。【解決手段】正極は、導電性材料からなる正極集電体１４２及び正極集電体１４２上に形成された正極活物質層１４３を有する。負極は、第１の主面１３２ａと第１の主面とは反対側の第２の主面１３２ｂを有する負極集電体、第１の主面１３２ａに形成された第１の負極活物質層１３３及び第２の主面１３２ｂに間欠的に形成され、第１の負極活物質層１３３よりも負極活物質の密度が低い第２の負極活物質層１３４を有する。セパレータは正極と負極を絶縁する。電解液は正極、負極及びセパレータを浸漬する。電気化学デバイスは、第２の負極活物質層１３４が形成されていない第２の主面１３２ｂに金属リチウムが電気的に接続され、電解液に浸漬されることで、第１及び第２の負極活物質層にリチウムイオンのプレドープがなされている。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性材料からなる正極集電体と、前記正極集電体上に形成された正極活物質層と、を有する正極と、
導電性材料からなり、第１の主面と前記第１の主面とは反対側の第２の主面を有する負極集電体と、前記第１の主面に形成された第１の負極活物質層と、前記第２の主面に間欠的に形成され、前記第１の負極活物質層よりも負極活物質の密度が低い第２の負極活物質層と、を有する負極と、
前記正極と前記負極とを絶縁するセパレータと、
前記正極、前記負極及び前記セパレータを浸漬する電解液と、
を具備し、
前記第２の負極活物質層が形成されていない前記第２の主面に金属リチウムが電気的に接続され、前記電解液に浸漬されることで、前記第１及び第２の負極活物質層にリチウムイオンのプレドープがなされている
電気化学デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の電気化学デバイスであって、
前記第２の負極活物質層は、前記第１の負極活物質層よりも負極活物質の密度が１０％以上低い
電気化学デバイス。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電気化学デバイスであって、
前記第２の負極活物質層は、前記第１の負極活物質層よりも厚い
電気化学デバイス。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の電気化学デバイスであって、
前記第２の負極活物質層は、前記第１の負極活物質層よりも５％以上厚い
電気化学デバイス。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１つに記載の電気化学デバイスであって、
前記負極集電体は、銅からなる
電気化学デバイス。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１つに記載の電気化学デバイスであって、
前記負極集電体は、複数の貫通孔を有する
電気化学デバイス。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１つに記載の電気化学デバイスであって、
前記正極及び前記負極は、前記セパレータを介して積層され、捲回されている
電気化学デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオンのプレドープが利用される電気化学デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光、風力発電等によりクリーンエネルギーの蓄電システムや、自動車、ハイブリッド電気自動車等の主電源又は補助電源として、キャパシタ等の電気化学デバイスが利用されている。ここで、電気二重層キャパシタは、高出力であるが容量が低く、電池は高容量であるが出力が低い。そこで、負極にリチウムイオンを吸蔵可能な材料を使用したリチウムイオンキャパシタは、電気二重層キャパシタより容量が高く、電池より長寿命であるため、電池からの置き換え用途が広がりつつある。
【０００３】
一方で、リチウムイオンキャパシタでは、例えば特許文献１に記載の発明のように、予めリチウムイオンを負極にドープするプレドープと呼ばれる工程を必要とするため、生産性が低い場合がある。
【０００４】
そこで、例えば特許文献２では、負極にリチウムイオンをドープする時間を短縮するために、例えば、正極間隙部又は負極間隙部にリチウムイオン供給源を配置することにより、プレドープ時間の短縮化を図る技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１２／０６３５４５号
【特許文献２】特開２０１０−１５７５４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のようなリチウムイオンのプレドープを必要とする電気化学デバイスにおいては、負極の集電体に金属リチウムを貼り付けてプレドープする際に、当該集電体の表裏面に形成された電極層の活物質の密度が同程度であると、プレドープ時間を短縮できない場合がある。
【０００７】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、負極にリチウムイオンをプレドープする時間を短縮可能な電気化学デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る電気化学デバイスは、正極と、負極と、セパレータと、電解液と、を有する。
上記正極は、導電性材料からなる正極集電体と、上記正極集電体上に形成された正極活物質層と、を有する。
上記負極は、第１の主面と上記第１の主面とは反対側の第２の主面を有する負極集電体と、上記第１の主面に形成された第１の負極活物質層と、上記第２の主面に間欠的に形成され、上記第１の負極活物質層よりも負極活物質の密度が低い第２の負極活物質層と、を有する。
上記セパレータは、上記正極と上記負極を絶縁する。
上記電気液は、上記正極、上記負極及び上記セパレータを浸漬する。
上記電気化学デバイスは、上記第２の負極活物質層が形成されていない上記第２の主面に金属リチウムが電気的に接続され、上記電解液に浸漬されることで、上記第１及び第２の負極活物質層にリチウムイオンのプレドープがなされている。
【０００９】
この構成によれば、上記電気化学デバイスの負極には、第１の負極活物質層よりも負極活物質の密度が低い第２の負極活物質層が形成されている。これにより、第２の負極活物質層において、互いに隣接する負極活物質間の間隔が良好に確保されることとなり、リチウムイオンがインサーションしやすくなる。従って、上記電気化学デバイスの製造過程において、リチウムイオンのドープ効率が向上するため、負極にリチウムイオンをプレドープする時間を短縮することができる。
【００１０】
上記第２の負極活物質層は、上記第１の負極活物質層よりも負極活物質の密度が１０％以上低くてもよい。
【００１１】
上記第２の負極活物質層は、上記第１の負極活物質層よりも厚くてもよい。
【００１２】
上記第２の負極活物質層は、上記第１の負極活物質層よりも５％以上厚くてもよい。
【００１３】
上記負極集電体は、銅からなるものであってもよい。
【００１４】
銅は、薄くても強度があり、柔軟性も高いため、負極集電体の材料に好適である。銅と金属リチウムを圧着することで、圧着した界面に電解液が入りこんで界面側から金属リチウムが溶融することが抑制される。これにより、負極集電体と金属リチウムの導通が維持され、金属リチウムが適正に溶融するものとなる。
【００１５】
上記負極集電体は、複数の貫通孔を有してもよい。
【００１６】
負極集電体に貫通孔を形成することにより、負極へのリチウムイオンのプレドープの効率をより向上させることが可能となる。
【００１７】
上記正極及び上記負極は、上記セパレータを介して積層され、捲回されていてもよい。
【００１８】
本発明では、上記電気化学デバイスが正極と負極がセパレータを介して積層され、捲回されている捲回型の電気化学デバイスであったとしても、プレドープ時間の短縮が可能である。特に、捲回型の電気化学デバイスは、積層型の電気化学デバイスと比較してケース内の余剰スペースが少ないため、コンパクト化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明によれば、負極にリチウムイオンをプレドープする時間を短縮可能な電気化学デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態に係る電気化学デバイスの構成を示す斜視図である。
【図２】同実施形態の蓄電素子の斜視図である。
【図３】同実施形態の蓄電素子の拡大断面図である。
【図４】同実施形態の捲回前の負極を示す模式図である。
【図５】同実施形態の捲回前の正極を示す模式図である。
【図６】同実施形態の蓄電素子の断面図である。
【図７】同実施形態に係る電気化学デバイスの製造プロセスを示す模式図である。
【図８】同実施形態に係る電気化学デバイスの製造プロセスを示す模式図である。
【図９】同実施形態に係る電気化学デバイスの製造プロセスを示す模式図である。
【図１０】同実施形態に係る電気化学デバイスの製造プロセスを示す模式図である。
【図１１】同実施形態に係る電気化学デバイスの製造プロセスを示す模式図である。
【図１２】本発明の実施例及び比較例に係る電気化学デバイスのプレドープ時において、金属リチウムの残存状況を経時的に確認した結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の電気化学デバイスについて説明する。本実施形態に係る電気化学デバイスは、リチウムイオンキャパシタ等の、電荷の輸送にリチウムイオンを利用する電気化学デバイスである。なお、以下の図において、Ｘ、Ｙ及びＺ方向は相互に直交する３方向である。
【００２２】
[電気化学デバイスの構成]
図１は、本実施形態に係る電気化学デバイス１００の構成を示す斜視図である。同図に示すように電気化学デバイス１００は、蓄電素子１１０が容器１２０（蓋及び端子は図示略）に収容されている。容器１２０内には、蓄電素子１１０と共に電解液が収容されている。なお、本実施形態に係る電気化学デバイス１００の構成は、図１をはじめ、以降の図に示す構成に限定されるものではない。
【００２３】
図２は蓄電素子１１０の斜視図であり、図３は蓄電素子１１０の拡大断面図である。図２及び図３に示すように、蓄電素子１１０は、負極１３０、正極１４０及びセパレータ１５０を有し、これらが積層された積層体が捲回芯Ｃの回りに捲回されて構成されている。なお、捲回芯Ｃは必ずしも設けられなくてもよい。
【００２４】
蓄電素子１１０を構成する負極１３０、正極１４０、セパレータ１５０の積層順は、図２に示すように、捲回芯Ｃ側に向かって（捲回外側から）セパレータ１５０、負極１３０、セパレータ１５０、正極１４０の順となる。また、蓄電素子１１０は、図２に示すように負極端子１３１と正極端子１４１を有する。負極端子１３１は負極、正極端子１４１は正極に接続され、図２に示すように、それぞれ蓄電素子１１０の外部に引き出されている。
【００２５】
負極１３０は、図３に示すように、負極集電体１３２、第１負極活物質層１３３及び第２負極活物質層１３４を有する。負極集電体１３２は、導電性材料からなり、銅箔等の金属箔であるものとすることができる。負極集電体１３２は表面が化学的あるいは機械的に粗面化された金属箔や、貫通孔が形成された金属箔であってもよく、本実施形態では典型的には貫通孔が形成された金属箔が採用される。
【００２６】
第１及び第２負極活物資層１３３，１３４は、負極集電体１３２上に形成されている。第１及び第２負極活物質層１３３，１３４の材料は、負極活物質がバインダ樹脂と混合されたものとすることができ、さらに導電助材を含んでもよい。負極活物質は、電解液中のリチウムイオンが吸着可能な材料であり、例えば難黒鉛化炭素（ハードカーボン）、グラファイトやソフトカーボン等の炭素系材料や、Ｓｉ、ＳｉＯなどの合金系材料、または、それらの複合材料を用いることができる。
【００２７】
バインダ樹脂は、負極活物質を接合する合成樹脂であり、例えばスチレンブタジエンゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン、芳香族ポリアミド、カルボキシメチルセルロース、フッ素系ゴム、ポリビニリデンフルオライド、イソプレンゴム、ブタジエンゴム及びエチレンプロピレン系ゴム等を用いてもよい。
【００２８】
導電助剤は、導電性材料からなる粒子であり、負極活物質の間での導電性を向上させる。導電助剤は、例えば、黒鉛やカーボンブラック等の炭素材料が挙げられる。これらは単独でもよいし、複数種が混合されてもよい。なお、導電助剤は、導電性を有する材料であれば、金属材料あるいは導電性高分子などであってもよい。
【００２９】
図４は捲回前の負極１３０を示す模式図であり、図４（ａ）は側面図、図４（ｂ）は平面図である。本実施形態に係る負極１３０は、図４（ａ）に示すように、負極集電体１３２の第１主面１３２ａに第１負極活物質層１３３が形成され、第２主面１３２ｂに第２負極活物質層１３４が形成されている。
【００３０】
ここで、本実施形態に係る負極１３０では図４に示すように、第２負極活物質層１３４の厚みが、第１負極活物質層１３３の厚みより厚い。具体的には、第２負極活物質層１３４の厚みは、第１負極活物質層１３３の厚みよりも５％以上厚い。
【００３１】
これにより、第２負極活物質層１３４の負極活物質の密度が、第１負極活物質層１３３の負極活物質の密度よりも低いものとなる。具体的には、第２負極活物質層１３４の負極活物質の密度が、第１負極活物質層１３３の負極活物質の密度よりも１０％以上低いものとなる。
【００３２】
なお、本実施形態に係る負極１３０では、負極活物質の含有量が、第１及び第２負極活物質層１３３，１３４においてそれぞれ同一である。また、上記「密度」とは負極活物質層の単位体積あたりの負極活物質の重量であり、以下の説明でも同義とする。
【００３３】
また、負極１３０は、図４（ａ）に示すように、第２主面１３２ｂに第２負極活物質層１３３が形成されていない第１及び第２未塗工領域１３０ａ，１３０ｂと、剥離領域１３０ｃが設けられている。これにより、第２負極活物質層１３４は第２主面１３２ｂに間欠的に形成された構成となる。
【００３４】
第１未塗工領域１３０ａ内の負極集電体１３２には、図４（ｂ）に示すように、リチウムイオンの供給源となる金属リチウムＭが貼り付けられることにより電気的に接続される。金属リチウムＭの形状は特に限定されないが、蓄電素子１１０の厚みを低減するため、箔状が好適である。金属リチウムＭは、後述するリチウムイオンのプレドープにおいて第１及び第２負極活物質層１３３，１３４にドープ可能な程度の量とすることができる。
【００３５】
第１未塗工領域１３０ａと第２未塗工領域１３０ｂのＸ方向の長さは特に限定されないが、第２未塗工領域１３０ｂのＸ方向の長さは、好適には捲回芯Ｃの直径に対して１／２π倍程度の長さである。また、第２未塗工領域１３０ｂを設けない構成とすることもできる。
【００３６】
剥離領域１３０ｃ内の負極集電体１３２には、図４（ａ）に示すように、負極端子１３１が接続され、負極１３０の外部に引き出されている。また、本実施形態に係る剥離領域１３０ｃは、剥離領域１３０ｃ内の負極集電体１３２が露出しないように、図４（ａ）に示すように、テープＴにより封止されている。テープＴの種類は特に限定されず、好適には耐熱性且つ電解液の溶剤に対して耐溶剤性を有するものが採用される。負極端子１３１は、例えば、銅端子である。なお、本実施形態では、テープＴは必要に応じて省略されてもよい。
【００３７】
正極１４０は、図３に示すように、正極集電体１４２及び正極活物質層１４３を有する。正極集電体１４２は、導電性材料からなり、アルミニウム箔等の金属箔であるものとすることができる。正極集電体１４２は表面が化学的あるいは機械的に粗面化された金属箔や、貫通孔が形成された金属箔であってもよい。
【００３８】
正極活物質層１４３は、正極集電体１４２上に形成されている。正極活物質層１４３の材料は、正極活物質がバインダ樹脂と混合されたものとすることができ、さらに導電助材を含んでもよい。正極活物質は、電解液中のリチウムイオン及びアニオンが吸着可能な材料であり、例えば活性炭やポリアセン炭化物等を利用することができる。
【００３９】
バインダ樹脂は、正極活物質を接合する合成樹脂であり、例えばスチレンブタジエンゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン、芳香族ポリアミド、カルボキシメチルセルロース、フッ素系ゴム、ポリビニリデンフルオライド、イソプレンゴム、ブタジエンゴム及びエチレンプロピレン系ゴム等を用いてもよい。
【００４０】
導電助剤は、導電性材料からなる粒子であり、正極活物質の間での導電性を向上させる。導電助剤は、例えば、黒鉛やカーボンブラック等の炭素材料が挙げられる。これらは単独でもよいし、複数種が混合されてもよい。なお、導電助剤は、導電性を有する材料であれば、金属材料あるいは導電性高分子などであってもよい。
【００４１】
図５は捲回前の正極１４０を示す模式図であり、図５（ａ）は側面図、図５（ｂ）は平面図である。本実施形態に係る正極１４０は、図５（ａ）に示すように、正極集電体１４２の第３主面１４２ａと第４主面１４２ｂの両面に正極活物質層１４３が形成され、第３主面１４２ａに正極活物質層１４３が形成されていない剥離領域１４０ａが設けられている。
【００４２】
ここで、剥離領域１４０ａ内の正極集電体１４２には、図５に示すように、正極端子１４１が接続され、正極１４０の外部に引き出されている。なお、正極１４０において、正極端子１４１が配置される剥離領域１４０ａは第４主面１４２ｂに形成されてもよい。また、剥離領域１４０ａは、テープ等で封止されていてもよい。正極端子１４１は、例えば、アルミ端子である。
【００４３】
セパレータ１５０は負極１３０と正極１４０を絶縁し、図３に示すように、第１セパレータ１５１及び第２セパレータ１５２を有する。
【００４４】
第１セパレータ１５１と第２セパレータ１５２は、負極１３０と正極１４０を隔て、後述する電解液中に含まれるイオンを透過する。具体的には、第１セパレータ１５１及び第２セパレータ１５２は、織布、不織布、合成樹脂微多孔膜等であるものとすることができ、例えばオレフィン系樹脂を主材料としたものとすることができる。また、第１セパレータ１５１及び第２セパレータ１５２は連続した一枚のセパレータであってもよい。
【００４５】
図６は蓄電素子１１０の断面図である（負極端子１３１及び正極端子１４１は図示略）。本実施形態に係る蓄電素子１１０は、図６に示すように、第１セパレータ１５１及び第２セパレータ１５２を介して負極１３０と正極１４０が積層され、捲回されている。具体的には、負極集電体１３２の第１主面１３２ａと正極集電体１４２の第３主面１４２ａが捲回内側となり、負極集電体１３２の第２主面１３２ｂと正極集電体１４２の第４主面１４２ｂが捲回外側となるように構成されている。
【００４６】
ここで、蓄電素子１１０は最も捲回外側（最外周）の電極が負極１３０となる構成であり、図６に示すように、最も捲回外側の負極集電体１３２の第２主面１３２ｂに第１未塗工領域１３０ａが設けられ、最も捲回内側の負極集電体１３２の端部に第２未塗工領域１３０ｂが設けられる。
【００４７】
また、負極集電体１３２の第１主面１３２ａは、図６に示すように、第１セパレータ１５１を介して正極１４０（正極活物質層１４３）と対向している。第２主面１３２ｂは、同図に示すように、第２セパレータ１５２を介して正極１４０（正極活物質層１４３）と対向する第１領域１３２ｃと、最も捲回外側となり第２セパレータ１５２を介して正極１４０（正極活物質層１４３）と対向しない第２領域１３２ｄとを有する。本実施形態の蓄電素子１１０は、この第２領域１３２ｄに金属リチウムＭが貼り付けられることにより電気的に接続される。
【００４８】
容器１２０は、蓄電素子１１０を収容する。容器１２０の上面及び下面は図示しない蓋によって閉塞されるものとすることができる。容器１２０の材質は、特に限定されず、例えばアルミニウム、チタン、ニッケル、鉄を主成分とする金属又はステンレス等からなるものとすることができる。
【００４９】
電気化学デバイス１００は以上のように構成されている。蓄電素子１１０と共に容器１２０に収容される電解液は特に限定されないが、例えばＬｉＰＦ６等を溶質とする溶液を用いることができる。
【００５０】
[電気化学デバイスの製造方法]
本実施形態に係る電気化学デバイス１００の製造方法について説明する。なお、以下に示す製造方法は一例であり、電気化学デバイス１００は、以下に示す製造方法とは異なる製造方法によって製造することも可能である。図７〜図１１は、電気化学デバイス１００の製造プロセスを示す模式図である。
【００５１】
図７（ａ）は、負極集電体１３２の元となる貫通孔が形成された金属箔２３２である。金属箔２３２は、例えば、銅箔である。金属箔２３２の厚みは特に限定されないが、例えば、数十μｍ〜数百μｍとすることができる。
【００５２】
次いで、金属箔２３２の裏面２３２ｂに負極活物質、導電助剤及びバインダ等を含む負極ペーストを塗布し、乾燥又は硬化させる。これにより、図７（ｂ）に示すように、金属箔２３２の裏面２３２ｂに第１負極活物質層２３３が形成される。
【００５３】
続いて、図７（ｃ）に示すように、金属箔２３２の表面２３２ａに、Ｘ方向に沿って、等間隔にマスキングテープＭＴを貼り付ける。そして、マスキングテープＭＴが貼り付けられた金属箔２３２の表面２３２ａに、導電助剤やバインダ等を含み、負極活物質の含有量が第１負極活物質層２３３と同一の負極ペーストを第１負極活物質層２３３よりも厚く塗布し、乾燥又は硬化させる。乾燥又は硬化の条件は、第１負極活物質層２３３の形成時よりも早く乾燥又は硬化される条件が好ましい。これにより、図８（ａ）に示すように、表面２３２ａに第１負極活物質層２３３よりも負極活物質の密度が低い第２負極活物質層２３４が形成される。
【００５４】
次いで、金属箔２３２の表面２３２ａに形成された第２負極活物質層２３４を、マスキングテープＭＴを剥離することにより部分的に除去して、図８（ｂ）に示すように、金属箔２３２が露出している剥離領域２３０ａが形成された電極層２３０を得る。これにより、同図に示すように、金属箔２３２の表面２３２ａに第２負極活物質層２３４が間欠的に形成される。なお、第２負極活物質層２３４の形成方法は特に限定されず、マスキング以外の方法により形成されてもよい。
【００５５】
次いで、図８（ｃ）に示すように、金属箔２３２の表面２３２ａに所定の間隔を空けて形成された第２負極活物質層２３４の間において（図８（ｃ）に示す点線Ｒ１に沿って）、金属箔２３２と、第１負極活物質層２３３を共に裁断する。これにより、図９（ａ）に示すように、金属箔２３２の表面２３２ａに第２負極活物質層２３４が形成されない第１及び第２未塗工領域１３０ａ，１３０ｂが形成される。
【００５６】
次いで、金属箔２３２の表面２３２ａに形成された第２負極活物質層２３４を部分的に剥離して、図９（ｂ）に示すように、金属箔２３２が露出している剥離領域２３０ｂを形成する。そして、同図に示すように、剥離領域２３０ｂ内の金属箔２３２に負極端子２３１を接続し、テープＴで剥離領域２３０ｂを封止して負極１３０を得る。
【００５７】
次に、図１０（ａ）に示すように、正極集電体１４２の元となる貫通孔が形成された金属箔２４２を準備する。金属箔２４２は、例えば、アルミウム箔である。金属箔２４２の厚みは特に限定されないが、例えば、数十μｍ〜数百μｍとすることができる。
【００５８】
次に、金属箔２４２の表面２４２ａ及び裏面２４２ｂに正極活物質、導電助剤及びバインダ等を含む正極ペーストを塗布し、乾燥又は硬化させる。これにより、図１０（ｂ）に示すように、金属箔２４２上に正極活物質層２４３が形成された電極層２４０を得る。
【００５９】
次いで、電極層２４０を裁断し、金属箔２４２の表面２４２ａ及び裏面２４２ｂのうちどちらか一方に形成された正極活物質層２４３を部分的に剥離して、図１０（ｃ）に示すように、金属箔２４２が露出している剥離領域２４０ａを形成する。そして、同図に示すように、剥離領域２４０ａ内の金属箔２４２に正極端子２４１を接続して正極１４０を得る。
【００６０】
続いて、負極１３０、正極１４０、第１セパレータ２５１及び第２セパレータ２５２を積層させ、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、積層体３１０を得る。この際、図１１（ａ）に示すように、負極１３０が捲回内側、正極１４０が捲回外側となり、負極１３０の第２未塗工領域１３０ｂが捲回芯Ｃ側となるように、積層体３１０を配置する。なお、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の積層体３１０の平面図である。
【００６１】
次に、図１１（ｃ）に示すように、正極１４０が第２未塗工領域１３０ｂと第２セパレータ２５２を介して対向しないように、正極１４０をＸ方向に所定量ずらす。そして、同図に示すように、第２未塗工領域１３０ｂ内の金属箔２３２と第１負極活物質層２３３を捲回芯Ｃに挟持させ、積層体３１０を第１未塗工領域１３０ａが最も捲回外側となるように捲回芯ＣにＹ軸周りに捲き付ける。
【００６２】
これにより、金属箔２３２の裏面２３２ｂと金属箔２４２の表面２４２ａが捲回内側、金属箔２３２の表面２３２ａと金属箔２４２の裏面２４２ｂが捲回外側である捲回体（図２及び図６参照）を得る。
【００６３】
続いて、上記工程により得られた捲回体の最も捲回外側に配置された第１未塗工領域１３０ａに、金属リチウムＭを電気的に接続し（図６参照）、蓄電素子１１０を得る。次いで、金属リチウムＭが電気的に接続された蓄電素子１１０を電解液が入っている容器１２０に収容して、封口する。これにより、金属リチウムＭから負極１４０にリチウムイオンがプレドープされる。
【００６４】
ここで、蓄電素子１１０における負極１４０には、第１負極活物質層２３３よりも負極活物質の密度が低い第２負極活物質層２３４が形成されている。即ち、本実施形態に係る負極１４０には、負極活物質の充填性が低い第２負極活物質層２３４を有する。
【００６５】
これにより、第２負極活物質層２３４において、互いに隣接する負極活物質間の間隔が良好に確保されることとなり、リチウムイオンがインサーションしやすくなる。従って、電気化学デバイス１００の製造過程においてリチウムイオンのドープ効率が向上するため、負極にリチウムイオンをプレドープする時間を短縮することができる。
【００６６】
また、本実施形態に係る負極１４０には、裏面２３２ｂの一面に負極活物資が通常に充填されている第１負極活物質層２３３が形成されている。これにより、表面２３２ａに負極活物質の密度が低い第２負極活物質層２３４が形成されていても、第１負極活物質層２３３により電気化学デバイス１００の容量が確保される。
【００６７】
即ち、本実施形態に係る電気化学デバイス１００は、表面２３２ａに負極活物質の密度が低い第２負極活物質層２３４が形成され、裏面２３２ｂの一面に負極活物資が通常に充填されている第１負極活物質層２３３が形成されていることにより、プレドープ時間の短縮と容量の確保とが両立した構成となる。
【００６８】
以上のようにして、電気化学デバイス１００を製造することが可能である。なお、負極端子２３１は負極端子１３１に、正極端子２４１は正極端子１４１に対応する。また、剥離領域２３０ｂは剥離領域１３０ｃに、剥離領域２４０ａは剥離領域１４０ａに対応する。
【００６９】
さらに、金属箔２３２は負極集電体１３２に、金属箔２４２は正極集電体１４２に対応し、第１負極活物質層２３３は第１負極活物質層１３３に、第２負極活物質層２３４は第２負極活物質層１３４に対応する。また、正極活物質層２４３は正極活物質層１４３に対応する。
【００７０】
加えて、表面２３２ａ，２４２ａは第２主面１３２ｂ，第３主面１４２ａにそれぞれ対応し、裏面２３２ｂ，２４２ｂは第１主面１３２ａ，第４主面１４２ｂにそれぞれ対応する。また、第１セパレータ２５１は第１セパレータ１５１に、第２セパレータ２５２は第２セパレータ１５２に対応する。
【実施例】
【００７１】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００７２】
[リチウムイオンキャパシタの作成]
実施例及び比較例に係るリチウムイオンキャパシタのサンプルを、上記の製造方法に従って作製した。実施例及び比較例に係るサンプルの容量は、それぞれ１０Ｆである。
【００７３】
（実施例）
実施例に係るサンプルは、負極集電体として厚みが１０μｍの穿孔銅箔を採用し、第２負極活物質層を第１負極活物質層よりも１０％程度厚く形成した。なお、実施例では、負極活物質層の素となるスラリーとして、ハードカーボンを主に含むスラリーを用いた。
【００７４】
（比較例）
比較例に係るサンプルは、第１負極活物質層と第２負極活物質層とで、負極活物質の密度が同じことを除き、実施例に係るサンプルと構成及び製造条件が共通する。
【００７５】
[プレドープ時間の評価]
実施例及び比較例に係る負極に、上記製造方法に従って金属リチウムをプレドープした。この際、金属リチウムの残存状況を目視で経時的に確認した。図１２はこの結果をまとめた表である。
【００７６】
図１２を参照すると、実施例に係るサンプルにおいては、金属リチウムが３日で完全に消失していた。一方、比較例に係るサンプルにおいては、金属リチウムが完全に消失するのに７日かかった。
【００７７】
このことから、上記製造方法に従って作製された本実施形態に係る電気化学デバイスは、その製造過程において、負極にリチウムイオンをプレドープする時間を短縮可能であることが実験的に確認された。
【００７８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加えることは勿論である。
【００７９】
例えば、上記実施形態では、電気化学デバイス１００の一例として捲回型のリチウムイオンキャパシタについて説明したが、本発明は、それぞれ板状の正極と負極とがセパレータを介して交互に複数積層されてなる電極ユニットを有する所謂積層型のリチウムイオンキャパシタにも適用可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１００・・・電気化学デバイス
１１０・・・蓄電素子
１２０・・・容器
１３０・・・負極
１３０ａ・・第１未塗工領域
１３０ｂ・・第２未塗工領域
１３１・・・負極端子
１３２・・・負極集電体
１３２ａ・・第１主面
１３２ｂ・・第２主面
１３２ｃ・・第１領域
１３２ｄ・・第２領域
１３３・・・第１負極活物質層
１３４・・・第２負極活物質層
１４０・・・正極
１４１・・・正極端子
１４２・・・正極集電体
１４２ａ・・第３主面
１４２ｂ・・第４主面
１４３・・・正極活物質層
１５１・・・第１セパレータ
１５２・・・第２セパレータ
Ｍ・・・・・金属リチウム
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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