(57)【要約】【課題】リチウムの溶け残りを防止し、かつ短時間でプレドープを行うことが可能なリチウムイオンキャパシタ及びリチウムイオンキャパシタの製造方法を提供すること。【解決手段】本発明に係るリチウムイオンキャパシタは、負極と、正極と、セパレータと、電解液とを有する。負極は、金属箔である負極集電体と、第１の主面と第２の主面に形成された負極活物質層とを有する。正極は、金属箔であり、第３の主面と第４の主面に形成された正極活物質層とを有する。正極、負極及びセパレータは積層されて捲回され、蓄電素子の直径は２０ｍｍ以上である。第２の主面は、蓄電素子の外周側において負極活物質層が形成されていない未塗工領域を有し、上記未塗工領域には金属リチウムが接合され、金属リチウムは、蓄電素子の外周において１周より多く２周以下の捲回数で捲回され、電解液に浸漬されることで、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】
金属箔であり、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の主面と前記第２の主面に形成された負極活物質層とを有する負極と、
金属箔であり、第３の主面と前記第３の主面とは反対側の第４の主面を有する正極集電体と、前記第３の主面と前記第４の主面に形成された正極活物質層とを有する正極と、
前記正極と前記負極を絶縁するセパレータと、
前記正極と前記負極と前記セパレータを浸漬する電解液と
を有し、
前記正極、前記負極及び前記セパレータは積層され、前記第１の主面及び前記第３の主面が捲回内側となり、前記第２の主面及び前記第４の主面が捲回外側となるように捲回され、前記セパレータが前記正極と前記負極を隔てている蓄電素子であって、前記蓄電素子の直径は２０ｍｍ以上であり、
前記第２の主面は、前記蓄電素子の外周側において前記負極活物質層が形成されていない未塗工領域を有し、前記未塗工領域には金属リチウムが接合され、
前記金属リチウムは、前記蓄電素子の外周において１周より多く２周以下の捲回数で捲回され、前記電解液に浸漬されることで、前記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
リチウムイオンキャパシタ。
【請求項２】
請求項１に記載のリチウムイオンキャパシタであって、
前記金属リチウムは、１２０μｍ以上３２０μｍ以下の厚みを有する
リチウムイオンキャパシタ。
【請求項３】
請求項２に記載のリチウムイオンキャパシタであって、
前記蓄電素子の直径は２２ｍｍ以上２４ｍｍ以下であり、
前記金属リチウムは、１７０μｍ以上２２０μｍ以下の厚みを有する
リチウムイオンキャパシタ。
【請求項４】
金属箔であり第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の前記第１の主面と前記第２の主面に負極活物質層を形成し、前記第２の主面に前記負極活物質層が設けられていない未塗工領域を形成して負極を作製する工程と、
金属箔であり、第３の主面と前記第３の主面とは反対側の第４の主面を有する正極集電体と、前記第３の主面と前記第４の主面に形成された正極活物質層とを有する正極を作製する工程と、
前記正極、セパレータ及び前記負極を積層し、記第１の主面及び前記第３の主面が捲回内側となり、前記第２の主面及び前記第４の主面が捲回外側となるように捲回させ、前記セパレータが前記正極と前記負極を隔てている、直径２０ｍｍ以上の蓄電素子を形成する工程であって、
前記未塗工領域に金属リチウムを接合し、前記金属リチウムを、前記蓄電素子の外周において１周より多く２周以下の捲回数で捲回させて前記蓄電素子を形成する工程と、
前記蓄電素子を電解液に浸漬させ、前記金属リチウムから前記負極活物質層にリチウムイオンをドープさせる工程と
を含むリチウムイオンキャパシタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正極、負極及びセパレータが捲回されて構成されたリチウムイオンキャパシタ及びリチウムイオンキャパシタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオンキャパシタは電気二重層コンデンサの正極とリチウムイオン電池の負極を組み合わせることによって構成される。リチウムイオンキャパシタは、完成状態で負極に十分な量のリチウムイオンを吸蔵させる必要があるが、正極材料の活性炭にはリチウムが含まれないため、リチウム源を別途準備し、電気化学的にリチウムイオンをプレドープさせる必要がある。
【０００３】
リチウムイオンのプレドープでは、負極とリチウムの電位差を利用して反応を進めるため、長時間の処理が必要となる。例えば、特許文献１には、捲回構造の蓄電素子の中央部及び外周部にリチウム源を配置し、かつ外周のリチウム源を蓄電素子の全面に配置しないようにしてプレドープを行う技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、積層構造の蓄電素子を複数のユニットに分割し、ユニット間にリチウム源を配置してプレドープを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２０１０−１５７５４１号公報
【特許文献２】国際公開第２００６／１１２０６８号
【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に記載の構成では、蓄電素子の捲回数が２０回を超える場合には必要なリチウム量が多く、リチウム源が厚くなるため、プレドープに多くの時間が必要となる。
【０００７】
また、特許文献２に記載の構成では、蓄電素子を複数に分割するため、製造工程が複雑となるほか、蓄電に寄与しない副部材が多く必要となる。また、蓄電素子の積層数を多くするとプレドープに多くの時間が必要となる。
【０００８】
さらに、プレドープでは、リチウム源が負極と電気的に接続されている必要があるが、リチウムが溶解するに伴い、この電気的な接続が解除され、リチウムが溶け残る場合がある。この場合、負極のリチウムイオンドープ量が不足し、蓄電性能が低下する。
【０００９】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、リチウムの溶け残りを防止し、かつ短時間でプレドープを行うことが可能なリチウムイオンキャパシタ及びリチウムイオンキャパシタの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るリチウムイオンキャパシタは、負極と、正極と、セパレータと、電解液とを有する。
上記負極は、金属箔であり、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の主面と上記第２の主面に形成された負極活物質層とを有する。
上記正極は、金属箔であり、第３の主面と上記第３の主面とは反対側の第４の主面を有する正極集電体と、上記第３の主面と上記第４の主面に形成された正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。
上記電解液は、上記正極と上記負極と上記セパレータを浸漬する。
上記正極、上記負極及び上記セパレータは積層され、上記第１の主面及び上記第３の主面が捲回内側となり、上記第２の主面及び上記第４の主面が捲回外側となるように捲回され、上記セパレータが上記正極と上記負極を隔てている蓄電素子であって、上記蓄電素子の直径は２０ｍｍ以上である。
上記第２の主面は、上記蓄電素子の外周側において上記負極活物質層が形成されていない未塗工領域を有し、上記未塗工領域には金属リチウムが接合され、
上記金属リチウムは、上記蓄電素子の外周において１周より多く２周以下の捲回数で捲回され、上記電解液に浸漬されることで、上記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。
【００１１】
蓄電素子の直径が２０ｍｍ以上である場合、負極活物質層にドープ可能なリチウムイオンの量が大きいため、製造時に負極に接続される金属リチウムの量が多くなる。ここで、金属リチウムの厚みが一定以上であると、金属リチウムと負極の電気的接続が解除され、金属リチウムが溶け残るおそれがある。このため、金属リチウムの捲回数を１周より多くし、金属リチウムの厚みを制限することで、金属リチウムの溶け残りを防止することが可能となる。一方で、金属リチウムの捲回数が２周より多い場合、内周側の金属リチウムから生じたリチウムイオンが負極活物質層に先にドープされるため、外周側の金属リチウムから生じたリチウムイオンが負極活物質層にドープされにくくなり、プレドープに要する時間が長くなる。したがって、金属リチウムの捲回数を１周より多く２周以下とすることにより、金属リチウムの溶け残りを防止し、かつプレドープを短時間で行うことが可能となる。
【００１２】
上記金属リチウムは、１２０μｍ以上３２０μｍ以下の厚みを有するものであってもよい。
【００１３】
上記蓄電素子の直径は２２ｍｍ以上２４ｍｍ以下であり、
上記金属リチウムは、１７０μｍ以上２２０μｍ以下の厚みを有するものであってもよい。
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るリチウムイオンキャパシタの製造方法は、金属箔であり第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の上記第１の主面と上記第２の主面に負極活物質層を形成し、上記第２の主面に上記負極活物質層が設けられていない未塗工領域を形成して負極を作製する。
金属箔であり、第３の主面と上記第３の主面とは反対側の第４の主面を有する正極集電体と、上記第３の主面と上記第４の主面に形成された正極活物質層とを有する正極を作製する。
上記正極、セパレータ及び上記負極を積層し、記第１の主面及び上記第３の主面が捲回内側となり、上記第２の主面及び上記第４の主面が捲回外側となるように捲回させ、上記セパレータが上記正極と上記負極を隔てている、直径２０ｍｍ以上の蓄電素子を形成する。
上記未塗工領域に金属リチウムを接合し、上記金属リチウムを、上記蓄電素子の外周において１周より多く２周以下の捲回数で捲回させて上記蓄電素子を形成する。
上記蓄電素子を電解液に浸漬させ、上記金属リチウムから上記負極活物質層にリチウムイオンをドープさせる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように本発明によれば、リチウムの溶け残りを防止し、かつ短時間でプレドープを行うことが可能なリチウムイオンキャパシタ及びリチウムイオンキャパシタの製造方法を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係るリチウムイオンキャパシタの斜視図である。
【図２】同リチウムイオンキャパシタが備える蓄電素子の斜視図である。
【図３】同蓄電素子の断面図である
【図４】同蓄電素子が備える負極の平面図である。
【図５】同蓄電素子が備える正極の平面図である。
【図６】同蓄電素子の断面図である。
【図７】同蓄電素子における金属リチウムの捲回数を示す模式図である。
【図８】同蓄電素子における金属リチウムの捲回数を示す模式図である。
【図９】同蓄電素子における金属リチウムの捲回数を示す模式図である。
【図１０】同蓄電素子の構成を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係るリチウムイオンキャパシタについて説明する。
【００１８】
[リチウムイオンキャパシタの構成]
図１は、本実施形態に係るリチウムイオンキャパシタ１００の構成を示す斜視図である。同図に示すようにリチウムイオンキャパシタ１００は、蓄電素子１１０が容器１２０（蓋及び端子は図示略）に収容されて構成されている。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。
【００１９】
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、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。なお、捲回芯Ｃは必ずしも設けられなくてもよい
【００２０】
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１３０、正極端子１４１は正極１４０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。
【００２１】
負極１３０は、図３に示すように、負極集電体１３２及び負極活物質層１３３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が好適である。
【００２２】
負極活物質層１３３は、負極集電体１３２上に形成されている。負極活物質層１３３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、例えばハードカーボン、グラファイト又はソフトカーボン等の炭素系材料を用いることができる。
【００２３】
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とすることができる。
【００２４】
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。
【００２５】
図４は捲回前の負極１３０を示す模式図であり、図４（ａ）はＹ方向から見た図、図４（ｂ）はＺ方向から見た図である。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及び第２主面１３２ｂの両面に負極活物質層１３３が形成されている。
【００２６】
ここで、負極１３０には、図４（ａ）に示すように、第２主面１３２ｂに負極活物質層１３３が形成されていない未塗工領域１３０ａ及び端子接続領域１３０ｂが設けられている。
【００２７】
未塗工領域１３０ａでは、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が負極集電体１３２に接合される。金属リチウムＭは厚みが一定の箔状とすることができる。金属リチウムＭの必要量は、負極活物質層１３３への吸着可能量によって決まり、詳細については後述する。
【００２８】
端子接続領域１３０ｂでは、図４（ａ）に示すように、負極集電体１３２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、端子接続領域１３０ｂは負極集電体１３２が露出しないように、テープ等により封止されていてもよい。負極端子１３１は、例えば、銅端子である。
【００２９】
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が好適である。
【００３０】
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、例えば活性炭又はＰＡＳ（Polyacenic Semiconductor：ポリアセン系有機半導体）等を利用することができる。
【００３１】
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とすることができる。
【００３２】
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。
【００３３】
図５は捲回前の正極１４０を示す模式図であり、図５（ａ）はＹ方向から見た図、図５（ｂ）はＺ方向から見た図である。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端子接続領域１４０ａが設けられている。
【００３４】
ここで、端子接続領域１４０ａでは、図５に示すように、正極集電体１４２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、端子接続領域１４０ａは、正極集電体１４２が露出しないようにテープ等により封止されていてもよい。正極端子１４１は、例えば、アルミニウム端子である。
【００３５】
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。
【００３６】
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、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、ガラス繊維、セルロース繊維又はプラスチック繊維等からなる多孔質シート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。
【００３７】
図６は蓄電素子１１０の模式的な断面図である（負極端子１３１及び正極端子１４１は図示略）。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。なお、図６は蓄電素子１１０の捲回構造を模式的に示す図であり、実際の捲回数はより多数である。
【００３８】
蓄電素子１１０の最も捲回外側（最外周）の電極は負極１３０であり、図６に示すように、負極１３０の外周側には未塗工領域１３０ａが位置する。未塗工領域１３０ａにおいては、負極集電体１３２の第２主面１３２ｂに金属リチウムＭが接合されている。
【００３９】
以下、蓄電素子１１０において、未塗工領域１３０ａより捲回内側（図６中、破線より内側）の部分を電極捲回体１６０とする。
【００４０】
容器１２０（図１参照）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。
【００４１】
リチウムイオンキャパシタ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、カチオンであるリチウムイオンとアニオンを含む液体であり、任意に選択することが可能である。
【００４２】
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）等を挙げることができる。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。
【００４３】
具体的には、電解液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。
【００４４】
リチウムイオンキャパシタ１００では、金属リチウムＭが接合された蓄電素子１１０が電解液と接触すると、金属リチウムＭが酸化溶解し、金属リチウムＭからリチウムイオン（Ｌｉ＋）と電子（ｅ−）が生じる。リチウムイオンは電解液中に拡散し、負極活物質層１３３に含まれる負極活物質にドーピングされ、電子が負極１３０に流れる。この状態でエージングされることにより、負極１３０にリチウムイオンのプレドープが施される。
【００４５】
金属リチウムＭは、全量がリチウムイオンとして溶解し、負極１３０にドープされる必要がある。金属リチウムＭが溶け残ると、蓄電素子１１０の充放電に寄与するリチウムイオンが不足し、蓄電性能が低下するためである。例えば金属リチウムＭが一定以上の厚みを有すると、負極集電体１３２の近傍の金属リチウムＭが溶解した後、金属リチウムＭと負極集電体１３２の電気的接続が失われ、金属リチウムＭの溶解が停止するおそれがある。
【００４６】
［金属リチウムの捲回数について］
上記のように、蓄電素子１１０の外周側の負極１３０に設けられた未塗工領域１３０ａには金属リチウムＭが接合され、金属リチウムＭは蓄電素子１１０の外周において電極捲回体１６０の周囲に捲回されている。
【００４７】
図７乃至図９は金属リチウムＭの捲回数を示す模式図である。なお、これらの図においては電極捲回体１６０の外周では金属リチウムＭのみを示し、負極１３０、正極１４０及びセパレータ１５０は図示を省略している。
【００４８】
図７は、図６と同様に金属リチウムＭが電極捲回体１６０の周囲に１周捲回されている状態を示し、図８は電極捲回体１６０の周囲に１．５周捲回されている状態を示す。図９は電極捲回体１６０の周囲に２周捲回されている状態を示す。
【００４９】
本実施形態に係る蓄電素子１１０では、蓄電素子１１０の直径は２０ｍｍ以上であり、金属リチウムＭの捲回数は１周より多く、２周以下となるように構成されている。
【００５０】
蓄電素子１１０の直径が２０ｍｍ以上である場合、負極１３０にプレドープ可能なリチウムイオンの量が多くなるため、金属リチウムＭは所定量が必要となる。仮に金属リチウムＭの捲回数を１周以下とすると、金属リチウムＭの厚みが大きくなり、プレドープ後に金属リチウムＭの溶け残りが生じる。これにより、負極１３０の部位によってリチウムイオンのドープ量に偏り（ドープムラ）が生じる（実施例参照）。
【００５１】
一方で、金属リチウムＭの捲回数が２周を超えると、捲回内側の金属リチウムＭから生じたリチウムイオンが近接する負極１３０にドープされた後、捲回外側の金属リチウムＭから生じたリチウムイオンが負極１３０にドープされる。このため、捲回外側の金属リチウムＭから生じたリチウムイオンは、既に捲回内側の金属リチウムＭから生じたリチウムイオンがドープされた負極１３０にドープされることとなり、ドープの進行が遅くなる（実施例参照）。
【００５２】
したがって、蓄電素子１１０の直径は２０ｍｍ以上の場合、金属リチウムＭの捲回数は１周より多く、２周以下となる構成が好適である。
【００５３】
[リチウムイオンキャパシタの製造方法]
本実施形態に係るリチウムイオンキャパシタ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、リチウムイオンキャパシタ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。
【００５４】
図４に示すように、負極集電体１３２の第１主面１３２ａ及び第２主面１３２ｂ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とによって負極活物質層１３３を形成する。
【００５５】
未塗工領域１３０ａ及び端子接続領域１３０ｂは予めマスキングテープで被覆し、負極ペースト塗布後にマスキングテープを除去することにより形成することができる。端子接続領域１３０ｂにおいて負極集電体１３２に負極端子１３１を接続し、負極１３０を得る。
【００５６】
また、図５に示すように、正極集電体１４２の第３主面１４２ａ及び第２主面１４２ｂ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とによって正極活物質層１４３を形成する。
【００５７】
端子接続領域１４０ａは予めマスキングテープで被覆し、正極ペースト塗布後にマスキングテープを除去することにより形成することができる。端子接続領域１４０ａにおいて正極集電体１４２に正極端子１４１を接続し、正極１４０を得る。
【００５８】
続いて、負極１３０、正極１４０、第１セパレータ１５１及び第２セパレータ１５２を積層させて、負極１３０を捲回芯Ｃに挟持させ、図６に示すように未塗工領域１３０ａが捲回外側となるように捲回芯Ｃを中心として捲回させる。
【００５９】
続いて、未塗工領域１３０ａに、金属リチウムＭを接合し、蓄電素子１１０を得る。金属リチウムＭは、蓄電素子１１０の外周において１周より多く２周以下の捲回数で捲回させる。さらに、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から負極活物質層１３３にリチウムイオンがドープされる。
【００６０】
以上のようにして、リチウムイオンキャパシタ１００を製造することが可能である。
【実施例】
【００６１】
上記実施形態において説明した構造を有するリチウムイオンキャパシタを以下のようにして作製した。
【００６２】
エッチングにより貫通孔を形成したアルミニウム箔に活性炭を含む正極材料を塗布し、所定の幅に裁断して正極を作製した。また、エッチングにより貫通孔を形成した銅箔にハードカーボンを含む負極材料を塗布し、所定の幅に裁断して負極を作製した。
【００６３】
正極及び負極は、２００℃で減圧乾燥を行った。セパレータ、正極端子及び負極端子を加熱減圧環境下で乾燥させたのち、正極、負極及びセパレータを上記のように積層し、捲回することで蓄電素子を作製した。負極には負極活物質の未塗工領域を設け、金属リチウムを所定の捲回数で巻回させた。
【００６４】
図１０は、作製した蓄電素子の構成を示す表である。同図に示すように、蓄電素子は、直径２０ｍｍ、２２ｍｍ及び２４ｍｍの３種類を作製した。蓄電素子の直径から、プレドープに必要な金属リチウム量（図中、必要Ｌｉ量）を算出した。
【００６５】
プレドープに必要なリチウム量は、負極１ｇがリチウムイオンをドープ可能な最大量（比容量：ｍＡｈ／ｇ）と負極活物質量の積が最大量となるようにドープ率を調整することで最大量に対して任意に設定することができるが、図１０の表ではドープ率を固定している。
【００６６】
また、蓄電素子に占める負極の割合で特性を制御することができ、蓄電素子に占める負極が少ない場合には蓄電素子の容量が大きく、寿命が短くなる。蓄電素子に占める負極が多い場合には蓄電素子の容量が小さく、寿命が長くなる。
【００６７】
算出したリチウム量と蓄電素子の直径から、金属リチウムの捲回数を１周と仮定した場合の金属リチウムの厚み（図中、１周となるＬｉ厚）を算出した。
【００６８】
また、金属リチウムの厚みを１２０μｍから３２０μｍの厚みに設定し、その際にプレドープに必要なリチウム量を満たす金属リチウムの捲回数（図中、設定Ｌｉ厚毎の捲回数）を算出した。金属リチウムの捲回数による評価結果を図１０に示す。
【００６９】
図１０中、「１周以下」の欄は金属リチウムの捲回数が１周以下であり、金属リチウムの溶け残りによるドープムラが生じる設計を示す。また、図１０中、「２周超」の欄は、金属リチウムの捲回数が２周を超えるため、ドープの速度が遅くなる設計を示す。
【００７０】
例えば、蓄電素子の直径が２４ｍｍであり、必要なリチウム量が０．２８ｇである場合、金属リチウムの厚みを３２０μｍとすると、金属リチウムの捲回数は０．８８となり、１周以下であるため、ドープムラが生じる。また、金属リチウムの厚みを１２０μｍとすると、金属リチウムの捲回数は２．３６となり、２周を超えるため、ドープの速度が遅くなる。
【００７１】
このように、蓄電素子の直径が２０ｍｍ以上、金属リチウムの厚みが１２０μｍ以上３２０μｍ以下の場合、金属リチウムの捲回数は１周より多く２周以下とすることにより、短時間でドープムラを生じさせることなく、プレドープが可能である。特に、蓄電素子の直径が２２ｍｍ以上２４ｍｍ以下であり、金属リチウムの厚みが１７０μｍ以上２２０μｍ以下の場合、金属リチウムの捲回数は１周より多く２周以下となるため、より好適である。
【符号の説明】
【００７２】
１００…リチウムイオンキャパシタ
１１０…蓄電素子
１３０…負極
１３０ａ…未塗工領域
１３１…負極端子
１３２…負極集電体
１３３…負極活物質層
１４０…正極
１４１…正極端子
１４２…正極集電体
１４３…正極活物質層
１５０…セパレータ
１６０…電極捲回体
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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