(57)【要約】【課題】ガス吸収効率がより高く、より信頼性の高い電気化学デバイスの提供。【解決手段】電極ユニットにおいては、正極と負極とがセパレータを介して交互に積層されている。上記電解液に、上記電極ユニットが浸漬される。上記リチウムイオン供給源は、上記電極ユニットに対向し上記負極に電気的に接続された金属箔と、充放電により上記電解液から生じるガスを吸収するガス吸収剤とを有する。上記リチウムイオン供給源は、上記電極ユニットとともに上記電解液に浸漬される。上記負極には、上記金属箔に設けられた金属リチウム層からリチウムイオンのプレドープがなされる。上記ガス吸収剤は、上記リチウムイオンが上記負極にプレドープされる前に上記金属リチウム層に分散配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と負極とがセパレータを介して交互に積層された電極ユニットと、
前記電極ユニットが浸漬された電解液と、
前記電極ユニットに対向し前記負極に電気的に接続された金属箔と、充放電により前記電解液から生じるガスを吸収するガス吸収剤とを有し、前記電極ユニットとともに前記電解液に浸漬されたリチウムイオン供給源と
を具備し、
前記負極には、前記金属箔に設けられた金属リチウム層からリチウムイオンのプレドープがなされ、
前記ガス吸収剤は、前記リチウムイオンが前記負極にプレドープされる前に前記金属リチウム層に分散配置されている
電気化学デバイス。
【請求項２】
正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に設けられたセパレータとを有する電極ユニットと、
前記電極ユニットが浸漬された電解液と、
前記電極ユニットに対向し前記負極に電気的に接続された金属箔と、充放電により前記電解液から生じるガスを吸収するガス吸収剤とを有し、前記電極ユニットとともに前記電解液に浸漬されたリチウムイオン供給源と
を具備し、
前記負極には、前記金属箔に設けられた金属リチウム層からリチウムイオンのプレドープがなされ、
前記ガス吸収剤は、前記リチウムイオンが前記負極にプレドープされる前に前記金属リチウム層に分散配置されている
電気化学デバイス。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電気化学デバイスであって、
前記ガス吸収剤は、前記リチウムイオンが前記負極にプレドープされた後に前記金属リチウム層から露出される
電気化学デバイス。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の電気化学デバイスであって、
前記ガス吸収剤は、ゼオライト粒子、シリカゲル、及びアルミナの少なくとも１つである
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、負極、正極及び集電体を有する電気化学デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
大容量キャパシタとして、エネルギー密度が高いリチウムイオンキャパシタが検討されている。例えば、リチウムイオンキャパシタでは、正極、負極、リチウム極及び電解液が容器によって封止され、リチウム極からリチウムイオンが予め負極にプレドープされる。この後に、正極と負極との間で充放電が繰り返される。
【０００３】
リチウムイオンキャパシタを長期間にわたって安定して使用するには、電解液の副反応によって生じるガスを取り除くことが望ましい。このようなガスが容器内で溜り続けると、容器内の圧力が上昇して容器が膨張する場合がある。さらに、容器が破損する場合もある。
【０００４】
このような状況の中、容器内にガス吸収剤を設け、容器内の圧力上昇等を抑えることが可能な電気化学デバイスが提供されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１２７５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような電気化学デバイスにおいては、内部で発生したガスをさらに効率よく吸収することが求められている。
【０００７】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、ガス吸収効率がより高く、より信頼性の高い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、電極ユニットと、電解液と、リチウムイオン供給源とを具備する。上記電極ユニットにおいては、正極と負極とがセパレータを介して交互に積層されている。上記電解液に、上記電極ユニットが浸漬される。上記リチウムイオン供給源は、上記電極ユニットに対向し上記負極に電気的に接続された金属箔と、充放電により上記電解液から生じるガスを吸収するガス吸収剤とを有する。上記リチウムイオン供給源は、上記電極ユニットとともに上記電解液に浸漬される。上記負極には、上記金属箔に設けられた金属リチウム層からリチウムイオンのプレドープがなされる。上記ガス吸収剤は、上記リチウムイオンが上記負極にプレドープされる前に上記金属リチウム層に分散配置されている。
【０００９】
このような電気化学デバイスによれば、充放電により上記電解液から生じるガスがプレドープによって上記金属リチウム層から露出したガス吸収剤によって効率よく吸収され、電気化学デバイスの信頼性が向上する。
【００１０】
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、電極ユニットと、電解液と、リチウムイオン供給源とを具備する。上記電極ユニットは、正極と、負極と、上記正極と上記負極との間に設けられたセパレータとを有する。上記電解液に、上記電極ユニットが浸漬される。上記リチウムイオン供給源は、上記電極ユニットに対向し上記負極に電気的に接続された金属箔と、充放電により上記電解液から生じるガスを吸収するガス吸収剤とを有する。上記リチウムイオン供給源は、上記電極ユニットとともに上記電解液に浸漬される。上記負極には、上記金属箔に設けられた金属リチウム層からリチウムイオンのプレドープがなされる。上記ガス吸収剤は、上記リチウムイオンが上記負極にプレドープされる前に上記金属リチウム層に分散配置されている。
【００１１】
このような電気化学デバイスによれば、充放電により上記電解液から生じるガスがプレドープによって上記金属リチウム層から露出したガス吸収剤によって効率よく吸収され、電気化学デバイスの信頼性が向上する。
【００１２】
上記の電気化学デバイスにおいては、上記ガス吸収剤は、上記リチウムイオンが上記負極にプレドープされた後に上記金属リチウム層から露出されてもよい。このような電気化学デバイスによれば、充放電により上記電解液から生じるガスがプレドープ後上記リチウム層から露出されたガス吸収剤によって効率よく吸収され、電気化学デバイスの信頼性が向上する。
【００１３】
上記の電気化学デバイスにおいては、上記ガス吸収剤は、ゼオライト粒子、シリカゲル粒子、及びアルミナ粒子の少なくとも１つであってもよい。このような電気化学デバイスによれば、充放電により上記電解液から生じるガスがゼオライト粒子、シリカゲル粒子、及びアルミナ粒子の少なくとも１つによって効率よく吸収され、電気化学デバイスの信頼性が向上する。
【発明の効果】
【００１４】
以上述べたように、本発明によれば、内部で発生したガスを吸収するガス吸収効率がより高く、より信頼性の高い電気化学デバイスが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係る電気化学デバイスを示す模式的断面図である。
【図２】図（ａ）は、本実施形態に係る外装フィルムに封止された電気化学デバイスを示す模式的断面図である。図（ｂ）は、本実施形態に係る外装フィルムに封止された電気化学デバイスを示す模式的斜視図である。
【図３】本実施形態の電気化学デバイスの作用を示す模式的断面図である。
【図４】本実施形態の第１変形例に係る電気化学デバイスを示す模式的断面図である。
【図５】本実施形態の第２変形例に係る電気化学デバイスを示す模式的斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。各図面には、ＸＹＺ軸座標が導入される場合がある。ＸＹＺ軸は、互いに直交する。
【００１７】
［電気化学デバイスの構成］
本実施形態に係る電気化学デバイス１００Ａの構成を以下に説明する。本実施形態で例示される電気化学デバイス１００Ａは、例えば、リチウムイオンキャパシタである。
【００１８】
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、本実施形態に係る電気化学デバイスを示す模式的断面図である。図１（ａ）には、電気化学デバイス１００Ａの全体概要が示され、図１（ｂ）には、電気化学デバイス１００Ａの電極ユニット１０１の概要が示されている。
【００１９】
図１（ａ）に示す電気化学デバイス１００Ａは、電極ユニット１０１と、リチウムイオン供給源１８０と、セパレータ１５２とを具備する。図１（ａ）には、リチウムイオンが電極ユニット１０１にプレドープされる前の状態が表されている。電極ユニット１０１、リチウムイオン供給源１８０及びセパレータ１５２は、電解液に浸漬される。
【００２０】
電極ユニット１０１と、リチウムイオン供給源１８０とは、Ｚ軸方向（第１方向）に並ぶ。例えば、電極ユニット１０１がリチウムイオン供給源１８０に対向する主面（上面１０１ｕ）は、リチウムイオン供給源１８０が電極ユニット１０１に対向する主面（下面１８０ｄ）と、Ｚ軸方向において重なる。電極ユニット１０１及びリチウムイオン供給源１８０は、Ｘ−Ｙ軸平面おいて、例えば、矩形状になっている。リチウムイオン供給源１８０は、例えば、シート状である。電極ユニット１０１は、正極と負極とが交互に積層する積層構造を有する。
【００２１】
本実施形態では、便宜上、電極ユニット１０１からリチウムイオン供給源１８０に向かう方向を上方、その逆方向を下方とする。但し、電気化学デバイス１００Ａの用途によっては、その方向は問われない。また、電極ユニット及びリチウムイオン供給源は、図示する数に限らない。
【００２２】
リチウムイオン供給源１８０は、金属箔１８１と、粒子分散層１８４とを有する。粒子分散層１８４は、金属リチウム層１８３と、金属リチウム層１８３に分散配置されたガス吸収剤１８２とを有する。粒子分散層１８４は、電極ユニット１０１の上面１０１ｕと、金属箔１８１の下面１８１ｄとの間に設けられている。例えば、図１（ａ）の例では、粒子分散層１８４は、金属箔１８１の下面１８１ｄに設けられている。粒子分散層１８４は、金属箔１８１の主面に沿って均等な厚さを有する。例えば、粒子分散層１８４の厚さは、３０μｍ以上３００μｍ以下である。
【００２３】
粒子分散層１８４は、押出成形や圧延等でシート状にして、圧着等によって金属箔１８１に固定されている。例えば、押出成形によって粒子分散層１８４が金属箔１８１上に形成される手順は以下の通りである。例えば、ガス吸収剤１８２が金属リチウムに混練された後、スリット開口を有するノズルからガス吸収剤入りの金属リチウムが金属箔１８１上にシート状に押し出される。これにより、ガス吸収剤１８２が分散された金属リチウムが金属箔１８１に形成される。なお、リチウムイオン供給源１８０と、電極ユニット１０１とは、それぞれ別の工程で形成される。
【００２４】
ガス吸収剤１８２は、電気化学デバイス１００Ａの充放電時に電解液の副反応によって生じたガスを吸収する粒子状の吸収剤である。または、ガス吸収剤１８２は、ガスのほかに水を吸収する吸収剤であってもよい。ガス吸収剤１８２は、多孔質粒子でもよく、結晶性粒子でもよい。ガス吸収剤１８２の材料は、吸収するガスまたは液体に適合されて選定される。
【００２５】
ガス吸収剤１８２は、電解液に対して非溶解性の粒子である。ここで、電解液に対して非溶解性とは、電解液に対して実質的に非溶解性という意味であり、例えば、電界液が本来有する特性を変えない程度に電界液に溶解しない。例えば、電解液に対するガス吸収剤１８２の反応速度は、金属リチウムの電界液に対する反応速度よりも極めて遅い。さらに、ガス吸収剤１８２は、金属リチウムと反応しない、または金属リチウムと実質的に反応しない粒子である。
【００２６】
ガス吸収剤１８２の平均粒径（測定法：レーザー回折散乱法）は、例えば、１μｍ以上２０μｍ以下である。ガス吸収剤１８２の平均粒径が１μｍより小さいとリチウム中での分散が不均一となり好ましくない。ガス吸収剤１８２の平均粒径が２０μｍより大きいとリチウムがプレドープにより消失したのちガス吸収剤１８２がセパレータを介して電極に傷等のダメージを与えるため好ましくない。粒子１８２は、多孔質粒子でもよく、結晶性粒子でもよい。また、ガス吸収剤１８２の含有率は、金属リチウム層１８３に対して、１０ｖｏｌ％以上４０ｖｏｌ％以下である。ガス吸収剤１８２の含有率が１０ｖｏｌ％より小さいと添加量が少なくガス吸着能力が低くなり好ましくない。ガス吸収剤１８２の含有率が４０ｖｏｌ％より大きいとリチウムの形成が困難になり生産が困難になるため好ましくない。
【００２７】
金属箔１８１は、粒子分散層１８４を介して電極ユニット１０１に対向する。金属箔１８１は、電極ユニット１０１の負極と直接的または間接的な電気的接続がなされている。金属箔１８１には、複数の貫通孔が設けられてもよい。この場合、金属箔１８１は、例えば、多孔金属箔である。
【００２８】
セパレータ１５２は、電極ユニット１０１を囲む。例えば、セパレータ１５２は、電極ユニット１０１のＸＺ軸平面における任意の断面において電極ユニット１０１を囲んでいる。これにより、リチウムイオン供給源１８０は、直接的に電極ユニット１０１に接触しなくなる。セパレータ１５２は、電解液中に含まれるイオンを透過する。また、図１の例では、電極ユニット１０１のＹ軸方向（第２方向）における側壁１０１ｅは、セパレータ１５２から開放されている。電極ユニット１０１は、セパレータ１５２から開放された側壁を経由してリチウムイオン供給源１８０、他の電極ユニット及び電極端子等の外部との電気的な接続を図ることができる。
【００２９】
電極ユニット１０１の詳細について説明する。
【００３０】
図１（ｂ）に示すように、電極ユニット１０１は、負極１３０と、正極１４０と、セパレータ１５１とを有する。負極１３０、正極１４０及びセパレータ１５１のそれぞれは、ＸＹ平面において平行に配置されている。負極１３０、正極１４０及びセパレータ１５１のそれぞれは、例えば、シート状である。
【００３１】
電極ユニット１０１においては、正極１４０と負極１３０とがセパレータ１５１を介して交互にＺ軸方向に積層されている。複数の正極１４０同士は、直接的または間接的に電気的な接続がなされている。複数の負極１３０同士は、直接的または間接的に電気的な接続がなされている。負極１３０の個数及び正極１４０の個数は、図示される数に限られない。
【００３２】
負極１３０は、負極集電体１３２と、負極活物質層１３３とを有する。負極活物質層１３３は、負極集電体１３２の主面１３２ａ、１３２ｂに設けられている。すなわち、Ｚ軸方向において、負極集電体１３２は、隣り合う負極活物質層１３３の間に設けられている。負極１３０における任意の負極集電体１３２は、直接的または間接的に、他の負極集電体１３２、金属箔１８１、負極端子等に電気的に接続されている。
【００３３】
負極１３０には、金属箔１８１に設けられた金属リチウム層１８３からリチウムイオンのプレドープがなされる。例えば、負極１３０と電気的に接続された金属リチウム層１８３が電解液に浸漬されると、金属リチウム層１８３からリチウムイオンが溶解して、リチウムイオンが負極活物質層１３３に吸蔵される。
【００３４】
正極１４０は、正極集電体１４２と、正極活物質層１４３とを有する。正極活物質層１４３は、正極集電体１４２の主面１４２ａ、１４２ｂに設けられている。すなわち、Ｚ軸方向において、正極集電体１４２は、隣り合う正極活物質層１４３の間に設けられている。正極１４０における任意の正極集電体１４２は、直接的または間接的に、他の正極集電体１４２、正極端子等に電気的に接続されている。
【００３５】
セパレータ１５１は、負極１３０と正極１４０とを絶縁する。セパレータ１５１は、負極１３０と正極１４０を隔て、電解液中に含まれるイオンを透過する。複数の負極１３０にはリチウムイオン供給源１８０に設けられた金属リチウムからリチウムイオンのプレドープがなされる。
【００３６】
図２（ａ）は、本実施形態に係る外装フィルムに封止された電気化学デバイスを示す模式的断面図である。図２（ｂ）は、本実施形態に係る外装フィルムに封止された電気化学デバイスを示す模式的斜視図である。図２（ａ）には、図２（ｂ）のＡ−Ａ線断面が示されている。
【００３７】
電気化学デバイス１００Ａは、Ｚ軸方向に並ぶ複数の電極ユニット１０１が外装フィルム１０６に封止されている。Ｚ軸方向に隣り合う電極ユニット１０１の間には、リチウムイオン供給源１８０が設けられている。図２（ａ）の例では、金属箔１８１の両主面に粒子分散層１８４が設けられている。外装フィルム１０６内の電極ユニット１０１及びリチウムイオン供給源１８０は、電解液１２０に浸漬されている。負極端子１３１は、電極ユニット１０１の負極に電気的に接続されている。正極端子１４１は、電極ユニット１０１の正極に電気的に接続されている。
【００３８】
外装フィルム１０６は、外装フィルム１０６ａと外装フィルム１０６ｂとを有する。外装フィルム１０６ａと、外装フィルム１０６ｂとは、電極ユニット１０１の外周で、例えば、熱圧着等によって接合されている。
【００３９】
電気化学デバイス１００Ａを構成する材料について説明する。
【００４０】
ガス吸収剤１８２は、例えば、合成ゼオライト粒子、シリカゲル粒子、アルミナ粒子等の少なくともいずれかである。また、前述材料は、水分も吸収することが可能である。材質は、ガス吸収機能があれば特に制限しない。金属箔１８１は、例えば、銅箔である。金属リチウム層１８３の量は、リチウムイオンのプレドープにおいて負極活物質層１３３にドープ可能な範囲で任意に調整される。
【００４１】
負極集電体１３２は、例えば、金属箔である。負極集電体１３２は、例えば、銅箔等でもよい。負極活物質層１３３に含まれる負極活物質は、電解液中のリチウムイオンを吸蔵と放出とが可能な材料であり、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、ケイ素、酸化ケイ素等の合金系材料、または、それらの複合材料でもよい。負極活物質層１３３は、負極活物質がバインダ樹脂と混合されたものでもよく、さらに導電助剤を含んでもよい。例えば、負極活物質層１３３は、上記の活物質、導電助剤及び合成樹脂のスラリー状の混合物を塗布してシート状に形成し、それを裁断したものである。
【００４２】
バインダ樹脂は、負極活物質を接合する合成樹脂でよい。バインダ樹脂は、例えばカルボキシメチルセルロース、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、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。
【００４３】
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ものでよい。導電助剤は、例えば、黒鉛、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。
【００４４】
正極集電体１４２の材料は、例えば、アルミニウム等である。正極活物質層１４３に含まれる正極活物質は、例えば、活性炭、ＰＡＳ（Polyacenic Semiconductor：ポリアセン系有機半導体）、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム、または複数の遷移元素から構成されるリチウム複合酸化物等の活物質等の活物質の少なくともいずれかを含む。正極活物質層１４３は、上記の活物質、導電助剤（例えば、カーボンブラック）及び合成樹脂（例えば、ＰＴＦＥ等）のスラリー状の混合物を塗布してシート状に形成し、それを裁断したものである。
【００４５】
セパレータ１５１、１５２は、織布、不織布、合成樹脂微多孔膜等でもよい。セパレータ１５１、１５２は、ガラス繊維、セルロース繊維、オレフィン系樹脂等のプラスチック繊維等からなる多孔質シートでもよい。
【００４６】
電解液は、任意に選択することが可能である。例えば、電解液において、カチオンとしては、リチウムイオンを少なくとも含む。アニオンとしてはＢＦ４−（四フッ化ホウ酸イオン）、ＰＦ６−（六フッ化リン酸イオン）、（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ−（ＴＦＳＡイオン）等のアニオンを含み、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、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート、スルホラン、ジメチルスルホン、エチルメチルスルホン、エチルイソプロピルスルホン等を含むものとすることができる。具体的には、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ４）または、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）のプロピレンカーボネート溶液等でもよい。
【００４７】
［電気化学デバイスの作用］
【００４８】
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、本実施形態の電気化学デバイスの作用を示す模式的断面図である。
【００４９】
図３（ａ）には、リチウムイオンの負極１３０へのプレドープが開始された直後の状態が示されている。例えば、電極ユニット１０１、リチウムイオン供給源１８０及びセパレータ１５２が電解液１２０に浸漬されると、電極ユニット１０１に対向する側の金属リチウム層１８３の表面が電解液に晒される。これにより、当該表面から電解液１２０にリチウムイオンが溶解される。この後、リチウムイオンは、セパレータ１５２を介して電極ユニット１０１の負極活物質層１３３に吸蔵される。
【００５０】
図３（ｂ）に示すように、金属リチウム層１８３の電解液１２０への溶解が終了すると、個々のガス吸収剤１８２が金属リチウム層１８３から露出する。これにより、個々のガス吸収剤１８２が電極ユニット１０１に対向するように配置される。この際、電気化学デバイス１００Ａでは、個々のガス吸収剤１８２が電極ユニット１０１側の金属箔１８１に担持された状態になっている。また、ガス吸収剤１８２は、粒子であるため、個々のガス吸収剤１８２が金属箔１８１上で凝集した層（ガス吸収層１８２Ｌ）は、高い表面積を持つポーラスな層になる。
【００５１】
プレドープが終了後に、正極１４０と負極１３０との間で充放電が繰り返される。この際、電解液１２０の副反応により、電解液１２０からガスが発生する場合がある。ガスの代表例としては、例えば、水素ガス、酸素ガス、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス、炭化水素ガス（例えば、メタン、エタン、プロパン、エチレン、プロピレン）、フッ化水素等が挙げられる。
【００５２】
図３（ｂ）に示すように、電気化学デバイス１００Ａでは、電気ユニット１０１の直近において、電気ユニット１０１に対向するようにガス吸収層１８２Ｌが配置されているために、電解液１２０から生じるガスがガス吸収剤１８２によって効率よく吸収される。
【００５３】
例えば、ガス吸収剤１８２が層の中に埋め込まれた状態では、ガスが直接、ガス吸収剤１８２に接する機会が減少する。これに対して、電気化学デバイス１００Ａでは、ガスが個々のガス吸収剤１８２に接する機会が高いため、高い吸収効率を以って電解液１２０中のガスがガス吸収層１８２Ｌに吸収される。
【００５４】
これにより、電気化学デバイス１００Ａを長時間使用しても、外装フィルム１０６内の圧力上昇が抑えられ、外装フィルム１０６の膨張が抑制される。さらに、ガス吸収層１８２Ｌに水を吸収する吸収剤が混在した場合には、電解液１２０中に存在する水も適宜吸収されて、水が電気分解されるのを抑制する。そのため、電解液１２０の抵抗が長時間にわたり安定する。この結果、電気化学デバイス１００Ａの信頼性がより高くなる。
【００５５】
また、電気化学デバイス１００Ａでは、図２（ａ）に示すように、電極ユニット１０１が複数積層された場合、プレドープ後に隣り合う電極ユニット１０１間にガス吸収層１８２Ｌが配置される。これにより、複数の電極ユニット１０１の中央部に位置する電極ユニット１０１から発生したガスも効率よくガス吸収層１８２Ｌによって吸収される。
【００５６】
また、電気化学デバイス１００Ａでは、リチウムイオン供給源１８０が電極ユニット１０１とは独立して製造されるために、粒子分散層１８４を製造する工程において、粒子分散層１８４が水に晒されにくくなる。さらに、ガス吸収剤１８２は、金属リチウムに混練されて粒子分散層１８４が形成されるため、粒子分散層１８４では、個々のガス吸収剤１８２が金属リチウム層１８３によって覆われた構成になる。これにより、個々のガス吸収剤１８２が水に接する頻度も減少し、充分に乾燥したガス吸収剤１８２を電気化学デバイス１００Ａ内に配置できる。
【００５７】
また、電気化学デバイス１００Ａでは、ガス吸収層１８２Ｌが電極ユニット１０１の外側に配置されるため、ガス吸収層１８２Ｌが電極ユニット１０１の充放電反応を阻害しない。さらに、外装フィルム１０６の外部から内部に水が浸透したとしても、当該水は、ガス吸収層１８２Ｌに吸収される。このため、電気化学デバイス１００Ａの高湿度雰囲気下の耐久性も高くなる。
【００５８】
また、電気化学デバイス１００Ａでは、ガス吸収剤１８２が電解液１２０に晒される構成なので、ガス吸収剤を電解液から隔てて配置する必要がない。すなわち、ガス吸収剤を保護フィルムで密閉し、ガス吸収剤と電解液とを分離配置する必要がないため、電気化学デバイス１００Ａの構成がさらに簡便になる。
【００５９】
また、電気化学デバイス１００Ａでは、リチウムイオン供給源１８０が電解液１２０に浸漬されることで、リチウムイオン供給源１８０がガス吸収層１８２Ｌに転移するので、リチウムイオン供給源１８０とは別にガス吸収層を設ける手間が省ける。
【００６０】
また、電気化学デバイス１００Ａでは、ガス吸収剤１８２が金属リチウム層１８３に分散されているので、金属リチウム層１８３の溶解面（金属リチウム層１８３が電解液１２０に接する面）が個々のガス吸収剤１８２の表面に沿って形成される。このため、金属リチウム層１８３の表面積が大きくなって、リチウムイオンが電解液１２０に溶け出す量が増大する。この結果、プレドープが迅速に進行する。
【００６１】
また、電気化学デバイス１００Ａでは、金属リチウム層１８３内にガス吸収剤１８２が分散されているために、金属リチウムの所謂「嵩増し」が起こる。これにより、金属リチウムが少ない量であっても、粒子分散層１８４は、所望の厚さ、剛性を有し、層形成時における金属箔１８１上での層の途切れ、圧延冶具側への膜の貼り付きが抑制される。これにより、電極ユニット１０１には、リチウムイオンが均一にドープされる。
【００６２】
図４は、本実施形態の第１変形例に係る電気化学デバイスを示す模式的断面図である。
【００６３】
電極ユニット１０１においては、正極１４０及び負極１３０は、Ｚ軸方向に交互に積層された構造でなくてもよい。例えば、図４に示す電気化学デバイス１００Ｂにおいては、電極ユニット１０１は、一組の正極１４０及び負極１３０と、正極１４０と負極１３０との間に設けられたセパレータ１５１とを有する。
【００６４】
電気化学デバイス１００Ｂにおいても、電気化学デバイス１００Ａと同様の作用効果を奏する。
【００６５】
図５は、本実施形態の第２変形例に係る電気化学デバイスを示す模式的斜視図である。
【００６６】
電極ユニット１０１は、捲回芯１１２を中心に捲回された構造であってもよい。例えば、図５に示す電気化学デバイス１００Ｃでは、正極１４０及び負極１３０はセパレータ１５１を介して捲回芯１１２を中心軸捲回芯として捲回され、電極ユニット１０１の外側に負極１３０に接続されたリチウムイオン供給源１８０が設けられる。
【００６７】
電気化学デバイス１００Ｃにおいても、電気化学デバイス１００Ａと同様の作用効果を奏する。
【００６８】
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得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００６９】
１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ…電気化学デバイス
１０１…電極ユニット
１０１ｅ…側壁
１０１ｕ…上面
１０６、１０６ａ、１０６ｂ…外装フィルム
１１２…捲回芯
１２０…電解液
１３０…負極
１３０ｅ…端部
１３１…負極端子
１３２…負極集電体
１３２ａ、１３２ｂ…主面
１３３…負極活物質層
１４０…正極
１４１…正極端子
１４２…正極集電体
１４２ａ、１４２ｂ…主面
１４３…正極活物質層
１５１、１５２…セパレータ
１８０…リチウムイオン供給源
１８０ｄ…下面
１８１…金属箔
１８１ｄ…下面
１８１ｈ…貫通孔
１８２…ガス吸収剤
１８２Ｌ…ガス吸収層
１８３…金属リチウム層
１８４…粒子分散層
【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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