(57)【要約】【課題】  電気化学キャパシタ用電極の体積容量を高める。【解決手段】  本発明による電気化学キャパシタ用電極の製造装置は、集電体１６及び分極性電極層１８が積層されてなる積層体をロールプレスすることによって電気化学キャパシタ用電極を製造するための電気化学キャパシタ用電極の製造装置であって、分極性電極層１８の表面をエンボス加工するためのロールプレス部１３０に含まれるローラ１３１の表面のうち、分極性電極層１８の幅Ｗ１とほぼ同じ幅を持ったエリア１３１ａ１にのみ凹凸パターンが設けられ、その他のエリア１３１ａ２は実質的に平滑となっている。これにより、集電体１６へのダメージが低減されることから製品の信頼性が高められ、さらに、分極性電極層１８の効果的な圧縮により、１７Ｆ／ｃｍ３以上の高い体積容量をもつ電気化学キャパシタ用電極を製造することが可能となる。【選択図】          図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状の集電体と、所定の露出部分を残して前記集電体上に設けられた分極性電極層とを備え、前記分極性電極層はエンボス加工されており、前記集電体の前記露出部分の少なくとも一部はエンボス加工されていないことを特徴とする電気化学キャパシタ用電極。
【請求項２】
前記集電体の前記露出部分の実質的に全面がエンボス加工されていないことを特徴とする請求項１に記載の電気化学キャパシタ用電極
【請求項３】
前記分極性電極層には、電子伝導性を有する多孔体粒子と、前記多孔体粒子を結着可能なバインダーが含まれていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気化学キャパシタ用電極。
【請求項４】
前記分極性電極層には、導電助剤がさらに含まれていることを特徴とする請求項３に記載の電気化学キャパシタ用電極。
【請求項５】
集電体の一部に露出部分が残されるよう、前記集電体上に分極性電極層を塗布する第１の工程と、前記集電体の前記露出部分の少なくとも一部をエンボス加工することなく、前記集電体上に形成された前記分極性電極層の表面をエンボス加工する第２の工程とを備えることを特徴とする電気化学キャパシタ用電極の製造方法。
【請求項６】
前記第１の工程においては、長さ方向に搬送される帯状の集電体上に、前記集電体の幅方向における少なくとも一方の端部に前記露出部分が残されるよう、所定幅の前記分極性電極層を塗布することを特徴とする請求項５に記載の電気化学キャパシタ用電極の製造方法。
【請求項７】
前記第１の工程は、電子伝導性を有する多孔体粒子と、前記多孔体粒子を結着可能なバインダーと、前記バインダーを溶解又は分散可能な液体とを含有する塗布液を、前記集電体上に塗布することにより行うことを特徴とする請求項５又は６に記載の電気化学キャパシタ用電極の製造方法。
【請求項８】
前記塗布液には、導電助剤がさらに含まれていることを特徴とする請求項７に記載の電気化学キャパシタ用電極の製造方法。
【請求項９】
前記第２の工程は、部分的に凹凸パターンが設けられたローラによるロールプレスによって行うことを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載の電気化学キャパシタ用電極の製造方法。
【請求項１０】
前記第２の工程においては、前記集電体上に形成された前記分極性電極層の表面の一部を残して、他の部分をエンボス加工することを特徴とする請求項５乃至９のいずれか１項に記載の電気化学キャパシタ用電極の製造方法。
【請求項１１】
少なくとも集電体及び分極性電極層が積層されてなる積層体をロールプレスすることによって電気化学キャパシタ用電極を製造するための電気化学キャパシタ用電極の製造装置であって、前記分極性電極層の表面をエンボス加工するためのロールプレス部を備え、前記ロールプレス部は、部分的に凹凸パターンが設けられたローラを含んでいることを特徴とする電気化学キャパシタ用電極の製造装置。
【請求項１２】
前記凹凸パターンは分極性電極層の幅とほぼ同じ幅を持ったエリアに設けられ、前記エリアと隣り合うエリアは実質的に平滑であることを特徴とする請求項１１に記載の電気化学キャパシタ用電極の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学キャパシタ用電極及びその製造方法並びに電気化学キャパシタ用電極の製造装置に関し、特に、高い体積容量を有する電気化学キャパシタ用電極及びその製造方法並びに電気化学キャパシタ用電極の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気二重層キャパシタをはじめとする電気化学キャパシタは、小型化、軽量化が容易に可能であるため、例えば、携帯機器（小型電子機器）等の電源のバックアップ用電源、電気自動車やハイブリッド車向けの補助電源等として期待されており、その性能向上のための様々な検討がなされている。特に、電気自動車用電源のように大容量を必要とされる場合には、電極の単位体積当たりの静電容量（以下、「体積容量」という）が高い電気化学キャパシタの開発が望まれている。
【０００３】
このような電気化学キャパシタに用いられている電極は、集電体と分極性電極層を含む積層構造を有しており、シート状の集電体の表面に分極性電極層の材料となる溶液を塗布し、乾燥させることよって作製することができる（特許文献１参照）。しかしながら、集電体の表面にこのような溶液を塗布し乾燥させただけでは、形成される分極性電極層の密度が低いため十分な体積容量を得ることはできない。このため、より高い体積容量を得るためには、塗布により分極性電極層を形成した後、ロールプレス等によって分極性電極層を圧縮する必要がある。
【特許文献１】特開２０００−１０６３３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、本発明者らの研究によれば、表面が実質的に平滑なローラを用いたロールプレスのみでは分極性電極層の圧縮が不十分であり、大容量の電気化学キャパシタに要求されている体積容量（１７Ｆ／ｃｍ３以上）を達成することが困難であることが明らかとなった。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、より高い体積容量を有する電気化学キャパシタ用電極の製造方法及び製造装置を提供することである。
【０００６】
また、本発明の他の目的は、１７Ｆ／ｃｍ３以上の体積容量を有する電気化学キャパシタ用電極の製造方法及び製造装置を提供することである。
【０００７】
また、本発明のさらに他の目的は、より高い体積容量を有し、且つ、高い信頼性を有する電気化学キャパシタ用電極の製造方法及び製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による電気化学キャパシタ用電極は、シート状の集電体と、所定の露出部分を残して前記集電体上に設けられた分極性電極層とを備え、前記分極性電極層はエンボス加工されており、前記集電体の前記露出部分の少なくとも一部はエンボス加工されていないことを特徴とする。
【０００９】
ここで、「分極性電極層がエンボス加工されている」とは、圧縮によって分極性電極層の表面に凹凸パターンが形成されていることをいう。かかる凹凸パターンは、規則的であっても構わないし、ランダムであっても構わない。
【００１０】
このように、本発明では分極性電極層の表面がエンボス加工されていることから、分極性電極層が効果的に圧縮され、その結果、１７Ｆ／ｃｍ３以上の高い体積容量を達成することが可能となる。しかも、集電体の露出部分の少なくとも一部がエンボス加工されていないことから、集電体へのダメージが低減されており、これにより高い信頼性を確保することが可能となる。この場合、前記集電体の前記露出部分の実質的に全面がエンボス加工されていないことが好ましい。
【００１１】
前記分極性電極層には、電子伝導性を有する多孔体粒子と、前記多孔体粒子を結着可能なバインダーが含まれていることが好ましく、導電助剤がさらに含まれていることがより好ましい。導電助剤を用いれば、集電体と分極性電極層との間における電荷の移動を促進させることが可能となる。
【００１２】
本発明による電気化学キャパシタ用電極の製造方法は、集電体の一部に露出部分が残されるよう、前記集電体上に分極性電極層を塗布する第１の工程と、前記集電体の前記露出部分の少なくとも一部をエンボス加工することなく、前記集電体上に形成された前記分極性電極層の表面をエンボス加工する第２の工程とを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、集電体へのダメージを低減することにより製品の信頼性を高めつつ、分極性電極層の効果的な圧縮により、１７Ｆ／ｃｍ３以上の高い体積容量をもつ電気化学キャパシタ用電極を製造することが可能となる。この場合も、集電体の露出部分の実質的に全面をエンボス加工しないことが好ましい。
【００１４】
前記第１の工程においては、長さ方向に搬送される帯状の集電体上に、前記集電体の幅方向における少なくとも一方の端部に前記露出部分が残されるよう、所定幅の前記分極性電極層を塗布することが好ましい。これによれば、集電体上に分極性電極層が連続的に形成されるので、高い生産性を得ることが可能となる。
【００１５】
前記第１の工程は、電子伝導性を有する多孔体粒子と、前記多孔体粒子を結着可能なバインダーと、前記バインダーを溶解又は分散可能な液体とを含有する塗布液を、前記集電体上に塗布することにより行うことが好ましい。これによれば、集電体上に分極性電極層を簡単に形成することが可能となる。この場合、前記塗布液には、導電助剤がさらに含まれていることが好ましい。導電助剤を用いれば、上述の通り、集電体と分極性電極層との間における電荷の移動を促進させることが可能となる。
【００１６】
前記第２の工程は、部分的に凹凸パターンが設けられたローラによるロールプレスによって行うことが好ましい。また、前記第２の工程においては、前記集電体上に形成された前記分極性電極層の表面の一部を残して、他の部分をエンボス加工しても構わない。
【００１７】
本発明による電気化学キャパシタ用電極の製造装置は、少なくとも集電体及び分極性電極層が積層されてなる積層体をロールプレスすることによって電気化学キャパシタ用電極を製造するための電気化学キャパシタ用電極の製造装置であって、前記分極性電極層の表面をエンボス加工するためのロールプレス部を備え、前記ロールプレス部は、部分的に凹凸パターンが設けられたローラを含んでいることを特徴とする。
【００１８】
本発明による電気化学キャパシタ用電極の製造装置を用いれば、集電体へのダメージを低減することにより製品の信頼性を高めつつ、分極性電極層の効果的な圧縮により、１７Ｆ／ｃｍ３以上の高い体積容量をもつ電気化学キャパシタ用電極を製造することが可能となる。この場合、前記凹凸パターンは分極性電極層の幅とほぼ同じ幅を持ったエリアに設けられ、前記エリアと隣り合うエリアは実質的に平滑であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
このように、本発明によれば、分極性電極層の表面をエンボス加工していることから、分極性電極層が効果的に圧縮され、その結果、１７Ｆ／ｃｍ３以上の高い体積容量を達成することが可能となる。しかも、集電体の露出部分の少なくとも一部にはエンボス加工を行わないことから、エンボス加工による集電体へのダメージが低減されるばかりでなく、製造時においては、ロールプレスに用いるローラへの巻き付きが低減され、作業効率を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の好ましい実施形態による電気化学キャパシタ用電極の構造を示す略斜視図である。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態による電気化学キャパシタ用電極１０は、電子伝導性を有するシート状の集電体１６と、集電体１６上に形成された電子伝導性を有する分極性電極層１８によって構成される。
【００２３】
集電体１６は、分極性電極層１８への電荷の移動を十分に行うことができる良導体であればその材料としては特に制限されず、公知の電気化学キャパシタ用電極に用いられる集電体材料、例えばアルミニウム（Ａｌ）を用いることができる。集電体１６の厚さについても特に限定されないが、電気化学キャパシタをより小型化するためには、機械的強度が十分に確保される限度においてできる限り薄く設定することが好ましい。具体的には、集電体１６の材料としてアルミニウム（Ａｌ）を用いた場合、その厚さを２０μｍ以上、５０μｍ以下に設定することが好ましく、２０μｍ以上、３０μｍ以下に設定することがより好ましい。アルミニウム（Ａｌ）からなる集電体１６の厚さをこの範囲に設定すれば、十分な機械的強度を確保しつつ、電気化学キャパシタの小型化を達成することが可能となる。
【００２４】
また、集電体１６は、分極性電極層１８に覆われていない露出部分１２を備えており、この露出部分１２は引き出し電極として用いられる。
【００２５】
分極性電極層１８は、集電体１６上に形成される層であり、電荷の蓄電と放電に寄与する。分極性電極層１８は、その構成材料として電子伝導性を有する多孔体粒子と、多孔体粒子を結着可能なバインダーとを少なくとも含有している。特に限定されるものではないが、分極性電極層１８における多孔体粒子の含有量は、分極性電極層１８全量を基準として８４〜９２質量％とすることが好ましく、バインダーの含有量は、分極性電極層１８全量を基準として６．５〜１６質量％とすることが好ましい。特に、分極性電極層１８全量を基準として、８４〜９２質量％の多孔体粒子、６．５〜１６質量％のバインダー及び０〜１．５質量％の電子伝導性を有する導電助剤からなることが好ましい。
【００２６】
分極性電極層１８に含有される多孔体粒子は、電荷の蓄電と放電に寄与する電子伝導性を有する多孔体粒子であれば特に制限はなく、例えば、粒状又は繊維状の賦活処理済みの活性炭等が挙げられる。これら活性炭としては、フェノール系活性炭や、椰子ガラ活性炭等を用いることができる。この多孔体粒子の平均粒径は、好ましくは３〜２０μｍであり、窒素吸着等温線からＢＥＴ等温吸着式を用いて求められるＢＥＴ比表面積は、好ましくは１５００ｍ２／ｇ以上、より好ましくは２０００〜２５００ｍ２／ｇである。このような多孔体粒子を用いれば、高い体積容量を得ることが可能となる。
【００２７】
また、分極性電極層１８に含有されるバインダーは、上記多孔体粒子を結着可能なバインダーであれば特に制限されず、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、フッ素ゴム等を用いることができる。これらの中でも、フッ素ゴムを用いることが特に好ましい。これは、フッ素ゴムを用いれば少ない含有量であっても多孔体粒子を十分に結着することが可能となり、これにより分極性電極層１８の塗膜強度が向上するとともに、二重層界面の大きさが向上し、体積容量を向上させることができるからである。
【００２８】
フッ素ゴムとしては、例えば、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＨＦＰ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＨＦＰ−ＴＦＥ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−ペンタフルオロプロピレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＰＦＰ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−ペンタフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＰＦＰ−ＴＦＥ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−パーフルオロメチルビニルエーテル−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＰＦＭＶＥ−ＴＦＥ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−クロロトリフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＣＴＦＥ系フッ素ゴム）等が挙げられるが、ＶＤＦ、ＨＦＰ及びＴＦＥからなる群から選択される少なくとも二種が共重合してなるフッ素ゴムが好ましく、密着性や耐薬品性がより向上する傾向があることから、上記群の三種が共重合してなるＶＤＦ−ＨＦＰ−ＴＦＥ系フッ素ゴムが特に好ましい。
【００２９】
更に、分極性電極層１８に必要に応じて含有される上記導電助剤は、集電体１６と分極性電極層１８との間での電荷の移動を十分に進行させることが可能な電子伝導性を有するものであれば特に制限はなく、例えば、カーボンブラック等が挙げられる。
【００３０】
上記カーボンブラックとしては、例えば、アセチレンブラック、ケッフェンブラック、ファーネスブラック等が挙げられるが、本発明においてはアセチレンブラックが好ましく用いられる。カーボンブラックの平均粒径としては、好ましくは２５〜５０ｎｍであり、ＢＥＴ比表面積としては、好ましくは５０ｍ２／ｇ以上、より好ましくは５０〜１４０ｍ２／ｇである。
【００３１】
また、分極性電極層１８の厚さは、電気化学キャパシタ用電極１０の小型化及び軽量化を図る観点から、５０〜２００μｍであることが好ましく、８０〜１５０μｍであることがより好ましい。なお、分極性電極層１８の厚さが均一でない場合（例えば、表面にエンボスが残存している場合）、上記厚さは最大膜厚を意味するものとする。分極性電極層１８の厚さを上記範囲とすることにより、電気化学キャパシタの小型化及び軽量化が可能となる。
【００３２】
集電体１６及び分極性電極層１８を積層してなる電気化学キャパシタ用電極１０全体としての厚さ（最大膜厚）は、７０〜２５０μｍであることが好ましく、１００〜１８０μｍであることがより好ましい。このような厚さとすることによって、電気化学キャパシタの小型化及び軽量化が可能となる。
【００３３】
本実施形態による電気化学キャパシタ用電極１０では、分極性電極層１８がエンボス加工されており、これにより分極性電極層１８の体積容量の増大が図られている。詳細については後述するが、分極性電極層１８を形成した後、表面が実質的に平滑なローラを用いてこれをロールプレスするのみでは分極性電極層１８の圧縮が不十分であり、１７Ｆ／ｃｍ３以上の体積容量を得ることは困難であるが、表面に凹凸パターンが設けられたローラを用いてロールプレスすれば分極性電極層１８が効果的に圧縮され、これにより１７Ｆ／ｃｍ３以上の体積容量を得ることが可能となる。
【００３４】
一方、本実施形態による電気化学キャパシタ用電極１０では、集電体１６の露出部分１２の実質的に全面がエンボス加工されていない。これは、集電体１６自体をエンボス加工する必要がなく、むしろ、集電体１６を強くエンボス加工すると集電体１６がダメージを受ける可能性があるからである。この点を考慮して、本実施形態による電気化学キャパシタ用電極１０では、分極性電極層１８にのみエンボス加工がされているのである。分極性電極層１８にのみエンボス加工する方法については後述する。
【００３５】
以上が、本発明の好ましい実施形態による製造方法による電気化学キャパシタ用電極１０の構成である。次に、このような電気化学キャパシタ用電極１０の製造方法について詳細に説明する。
【００３６】
図２は、本発明の好ましい実施の形態による電気化学キャパシタ用電極の製造方法を説明するためのフローチャートである。以下、このフローチャートを参照しながら、本実施形態による電気化学キャパシタ用電極の製造方法について説明を進める。
【００３７】
まず、分極性電極層１８の材料となる塗布液を調製する（ステップＳ１）。塗布液の調整は次のようにして行うことができる。まず、図３に示すように、撹拌部ＳＢ１を備える混合装置Ｃ１中に、上述した多孔体粒子Ｐ１、上述したバインダーＰ２、後述する液体Ｓ１及び必要に応じて上記の導電助剤Ｐ３を投入し、撹拌する。これにより、塗布液Ｌ１を調製することができる。塗布液の調製は、混練操作及び／又は希釈混合操作を含むことが好ましい。ここで「混練」とは、液が比較的高粘度の状態で撹拌することにより材料を練り合わせることを意味し、「希釈混合」とは混練された液にさらに溶剤等を添加して比較的低粘度の状態で混ぜ合わせることを意味する。これら操作の時間や操作時の温度としては特に制限されないが、均一な分散状態とする点で、混練時間は３０分〜２時間程度、混練時の温度は４０〜８０℃程度とすることが好ましく、希釈混合時間は１〜５時間程度、希釈混合時の温度は２０〜５０℃程度とすることが好ましい。
【００３８】
図３に示す液体Ｓ１としては、バインダーＰ２を溶解又は分散可能なものであれば特に制限はなく、例えば、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）やメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）等のケトン系溶剤等を用いることができる。また、塗布液Ｌ１における液体Ｓ１の配合量は、塗布液Ｌ１中の固形分全量１００質量部に対して２００〜４００質量部とすることが好ましい。塗布液Ｌ１における多孔体粒子Ｐ１の含有量は、分極性電極層１８を形成した後における多孔体粒子Ｐ１の含有量が先に説明した範囲となるように設定することが好ましい。
【００３９】
このようにして塗布液Ｌ１を調製した後、次にこの塗布液Ｌ１を集電体１６の面上に塗布することによって塗膜を形成し（ステップＳ２）、乾燥により塗膜に含まれる液体Ｓ１を除去する（ステップＳ３）。これにより、未圧縮の分極性電極層１８が集電体１６上に形成された状態となる。このとき、分極性電極層１８は、集電体１６の幅方向における両方の端部に集電体１６の露出部分１２が残されるよう、所定の幅をもって形成される。塗布液Ｌ１を集電体１６の面上に塗布する方法としては、公知である種々の塗布方法を特に制限なく使用することができる。例えば、エクストルージョンラミネーション法、ドクターブレード法、グラビアコート法、リバースコート法、アプリケーターコート法、スクリーン印刷法等の方法を採用することができる。また、塗膜の乾燥は所定時間の加熱によって行うことができる。具体的には、７０〜１３０℃、０．１〜１０分間の条件で乾燥を行うことが好ましい。
【００４０】
このようにして未圧縮の分極性電極層１８を集電体１６上に形成した後、集電体１６の露出部分１２を実質的にエンボス加工することなく、分極性電極層１８の表面をエンボス加工する（ステップＳ４）。上述の通り、分極性電極層１８の表面をエンボス加工するのは、分極性電極層１８を効果的に圧縮し、これによって体積容量を高めるためである。この場合、分極性電極層１８の表面をエンボス加工した後、これをさらに平坦化することが好ましい。このような平坦化を行えば、エンボス加工された分極性電極層１８の表面から多孔体粒子Ｐ１が脱落するのを効果的に防止することが可能となる。つまり、強くエンボス加工を行うと（例えば、後述する凹凸パターンの高さが大きい場合）、多孔体粒子Ｐ１が脱落しやすいため、製品の信頼性を低下させたり、製造装置を汚染するおそれがあるからである。但し、本発明においてエンボスの平坦化を行うことは必須でない。
【００４１】
分極性電極層１８の表面にエンボス加工する方法としては、例えば、表面に凹凸パターンが設けられたローラ等の転写部材を分極性電極層１８の表面に押しつけることによって行うことができる。この場合、転写部材の表面に設けられた凹凸パターンの高さは、エンボス加工前の分極性電極層１８の厚さの２０％以上、７０％以下に設定することが好ましく、３０％以上、６０％以下に設定することがより好ましい。これは、凹凸パターンの高さが低すぎると分極性電極層１８が効果的に圧縮されない一方、凹凸パターンの高さが高すぎると集電体１６へのダメージが大きくなるからである。尚、「凹凸パターンの高さ」とは、凸部と凹部の垂直方向における距離を指す。
【００４２】
また、エンボス加工された分極性電極層１８の表面を平坦化する方法としては、例えば、表面が実質的に平滑なローラ等の平坦化部材を分極性電極層１８の表面に押しつけることによって行うことができる。
【００４３】
以上により、効果的に圧縮され且つ多孔体粒子の脱落が防止された分極性電極層１８が集電体１６上に形成される。したがって、これを必要な大きさ・形状に切り出せば（ステップＳ５）、本実施形態による電気化学キャパシタ用電極１０が完成する。
【００４４】
図４は、上述したステップＳ２〜Ｓ４を実施可能な装置（電気化学キャパシタ用電極の製造装置）の構造を示す概略図である。
【００４５】
図４に示す電気化学キャパシタ用電極の製造装置１００は、シート状の集電体１６が巻回された供給ロール１０１と、所定の速度で回転することによって集電体１６と分極性電極層１８の積層体２０を巻回する巻き取りロール１０２と、供給ロール１０１と巻き取りロール１０２との間にこの順に設けられた塗布部１１０、乾燥部１２０、第１のロールプレス部１３０及び第２のロールプレス部１４０とを備えている。このように、電気化学キャパシタ用電極の製造装置１００では、塗布部１１０、乾燥部１２０、第１のロールプレス部１３０及び第２のロールプレス部１４０が上流（供給ロール１０１）から下流（巻き取りロール１０２）へと順に配置された構成を有している。
【００４６】
塗布部１１０は、塗布液Ｌ１を集電体１６の面上に塗布する工程（ステップＳ２）を行うための部分である。塗布部１１０は、塗布液Ｌ１を貯留する容器１１１と、容器１１１内の塗布液Ｌ１を集電体１６へ供給する塗布液供給ロール（グラビアロール）１１２と、塗布液供給ロール１１２と連動して回転するバックアップロール１１３とを備える。図４に示すように、供給ロール１０１より供給された集電体１６は、回転する塗布液供給ロール１１２とバックアップロール１１３に挟まれながら搬送され、これにより集電体１６の一方の面上には分極性電極層１８の材料となる塗膜Ｌ２が形成される。塗膜Ｌ２は、集電体１６の幅方向における両方の端部に集電体１６の露出部分１２が残されるよう、所定の幅をもって形成される。塗膜Ｌ２が形成された集電体１６は、ガイドロール１０３によって乾燥部１２０へと移動する。
【００４７】
乾燥部１２０は、塗膜Ｌ２に含まれる液体Ｓ１を除去する工程（ステップＳ３）を行うための部分である。図４に示す電気化学キャパシタ用電極の製造装置１００では、集電体１６を挟むように配置された２つの乾燥機１２１、１２２によって構成されており、これら乾燥機１２１、１２２による加熱によって塗膜Ｌ２に含まれる液体Ｓ１が除去され、分極性電極層１８となる。これにより、集電体１６の面上に分極性電極層１８が形成された状態となる。但し、この状態では分極性電極層１８の密度は低く、このままの状態では高い体積容量を得ることはできない。
【００４８】
第１のロールプレス部１３０は、分極性電極層１８の表面をエンボス加工する工程（ステップＳ４）を行うための部分である。図４に示す電気化学キャパシタ用電極の製造装置１００では、分極性電極層１８側に配置された第１のローラ１３１と集電体１６側に配置された第２のローラ１３２を備え、これらローラ１３１、１３２によって積層体２０をロールプレスし、積層体２０に含まれる分極性電極層１８を圧縮する。ここで、第１のローラ１３１の表面１３１ａには、後述するように部分的に凹凸パターンが設けられており、これによって第１のロールプレス部１３０を通過した分極性電極層１８の表面には凹凸パターンが転写される。つまり、分極性電極層１８の表面がエンボス加工される。一方、第２のローラ１３２の表面１３２ａは実質的に平滑である。
【００４９】
図５は、第１のロールプレス部１３０（及び第２のロールプレス部１４０）を拡大して示す略斜視図である。
【００５０】
図５に示すように、第１のロールプレス部１３０に含まれる第１のローラ１３１は、分極性電極層１８の幅Ｗ１とほぼ同じ幅を持ったエリア１３１ａ１にのみ凹凸パターンが設けられ、その他のエリア１３１ａ２は実質的に平滑である。これにより、集電体１６の露出部分１２を実質的にエンボス加工することなく、分極性電極層１８の表面のみをエンボス加工することができる。その結果、分極性電極層１８を効果的に圧縮しつつ、集電体１６へのダメージを低減することが可能となる。しかも、集電体１６の露出部分１２に対応するエリア１３１ａ２が実質的に平滑であることから、第１のロールプレス部１３０を通過した積層体２０が第１のローラ１３１に巻き付く可能性が低くなり、作業効率も向上する。
【００５１】
図６は、第１のローラ１３１の表面１３１ａのエリア１３１ａ１に設けられた凹凸パターンを拡大して示す図であり、（ａ）は略断面図、（ｂ）は略平面図である。
【００５２】
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、第１のローラ１３１の表面１３１ａのエリア１３１ａ１には、凹部９０ａ及び凸部９０ｂが形成されており、凹部９０ａは、錐体形状を有し等間隔で規則的に複数設けられている。そして、凸部９０ｂは、凹部９０ａの間に位置している。凹部９０ａと凸部９０ｂの垂直方向における距離Ｎ３、つまり凹凸パターンの高さは、既に説明したように、エンボス加工前の分極性電極層１８の厚さの２０％以上、７０％以下に設定することが好ましく、３０％以上、６０％以下に設定することがより好ましい。また、本例では、凸部９０ｂは平坦部９０ｃを有しており、この平坦部９０ｃの幅Ｎ５は５〜１５μｍに設定することが好ましい。また、凹部９０ａの傾きαについては、３５°〜７５°に設定することが好ましく、４５°〜６５°に設定することがより好ましい。
【００５３】
図７は、第１のロールプレス部１３０によってエンボス加工された分極性電極層１８の表面を拡大して示す図であり、（ａ）は略断面図、（ｂ）は略平面図である。
【００５４】
図７（ａ）、（ｂ）に示すように、第１のロールプレス部１３０を通過した分極性電極層１８の表面には、第１のローラ１３１の表面１３１ａのエリア１３１ａ１に設けられた凹凸パターンが転写される。つまり、第１のローラ１３１のエリア１３１ａ１の凸部９０ｂに対応する領域には凹部９１ａが形成され、第１のローラ１３１のエリア１３１ａ１の凹部９０ａに対応する領域には凸部９１ｂが形成される。また、第１のローラ１３１のエリア１３１ａ１の平坦部９０ｃに対応する領域は平坦部９１ｃとなる。これにより、分極性電極層１８は特に平坦部９１ｃにおいて最も強く圧縮され、これにより分極性電極層１８の密度が効果的に高められる。上述の通り、第１のローラ１３１の表面１３１ａのエリア１３１ａ２は実質的に平滑であることから、集電体１６の露出部分１２にこのようなエンボスが形成されることはない。但し、集電体１６の露出部分１２のうち、分極性電極層１８に近い領域については、加工精度の関係上、多少のエンボスが形成されても構わない。したがって、「集電体１６の露出部分１２の実質的に全面がエンボス加工されていない」とは、加工精度上、分極性電極層１８に沿った僅かな領域がエンボス加工されている場合を含む意である。
【００５５】
但し、この状態では分極性電極層１８の凸部９１ｂの特に先端部における密度が十分でない可能性があり、この場合には、その形状ゆえ凸部９１ｂから多孔体粒子Ｐ１が脱落するおそれがある。このような問題は、第１のロールプレス部１３０の下流側に位置する第２のロールプレス部１４０によるロールプレスによって解決される。
【００５６】
つまり、第２のロールプレス部１４０は、エンボス加工された分極性電極層１８の表面を平坦化するための部分であり、図４に示す電気化学キャパシタ用電極の製造装置１００では、分極性電極層１８側に配置された第３のローラ１４１と集電体１６側に配置された第４のローラ１４２によって構成される。これら第３及び第４のローラ１４１、１４２の表面１４１ａ、１４２ａはいずれも実質的に平滑であり、このようなローラ１４１、１４２によって積層体２０をロールプレスすることにより、分極性電極層１８の表面に形成されたエンボスが平坦化される。つまり、分極性電極層１８の凸部９１ｂが潰され、これにより、密度がさらに高められるとともに、凸部９１ｂからの多孔体粒子Ｐ１の脱落が防止される。但し、本発明による製造装置がエンボスを平坦化する第２のロールプレス部を備えることは必須でない。
【００５７】
尚、エンボス加工や平坦化のためのロールプレスの圧力は４９００Ｎ／ｃｍ（５００ｋｇｆ／ｃｍ）〜２４５００Ｎ／ｃｍ（２５００ｋｇｆ／ｃｍ）とすることが好ましい。
【００５８】
このようなロールプレスが完了した積層体２０は、ガイドロール１０４により導かれて巻き取りロール１０２に巻回される。
【００５９】
このように、図４に示す電気化学キャパシタ用電極の製造装置１００を用いれば、上述したステップＳ２〜Ｓ４を連続的に実施することが可能となる。
【００６０】
そして、図８（ａ）に示すように、巻き取りロール１０２に巻回された積層体２０を所定の大きさに切断し、図８（ｂ）に示すように、作製する電気化学キャパシタのスケールに合わせて積層体２０を打ち抜けば、図８（ｃ）に示すように電気化学キャパシタ用電極１０が完成する。このとき、図８（ｃ）に示すように分極性電極層１８に覆われていない集電体１６の一部、すなわち露出部分１２の一部を同時に取り出せば、これを引き出し電極として利用することが可能となる。
【００６１】
以上のようにして製造された電気化学キャパシタ用電極１０は、分極性電極層１８の表面がエンボス加工されていることから（ステップＳ４）、１７Ｆ／ｃｍ３以上の高い体積容量を達成することができるのみならず、集電体１６の露出部分１２には実質的にエンボス加工がされていないことから、集電体１６へのダメージや第１のローラ１３１への巻き付きを低減することが可能となる。また、第２のロールプレス部１４０を用いて分極性電極層１８の表面に形成されたエンボスを平坦化すれば、多孔体粒子Ｐ１の脱落が防止され、高い信頼性を確保することが可能となる。また、脱落した多孔体粒子Ｐ１による装置の汚染も防止される。
【００６２】
そして、図９に示すように作製した電気化学キャパシタ用電極１０を少なくとも２枚用意し、分極性電極層１８が向き合うよう、これら２枚の電気化学キャパシタ用電極１０によってセパレータ４０を挟んだ後、図示しないケースに収容し、ケース内に電解質溶液を充填すれば、電気化学キャパシタが完成する。
【００６３】
セパレータ４０としては、絶縁性の多孔体から形成されていることが好ましく、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン又はポリオレフィンからなるフィルムの積層体や上記樹脂の混合物の延伸膜、或いは、セルロース、ポリエステル及びポリプロピレンからなる群より選択される少なくとも１種の構成材料からなる繊維不織布等を用いることができる。
【００６４】
また電解質溶液としては、公知の電気二重層キャパシタ等の電気化学キャパシタに用いられている電解質溶液（電解質水溶液、有機溶媒を使用する電解質溶液）を使用することができる。ただし、電気化学キャパシタが電気二重層キャパシタである場合、電解質水溶液は電気化学的に分解電圧が低いためキャパシタの耐用電圧が低く制限されるので、有機溶媒を使用する電解質溶液（非水電解質溶液）であることが好ましい。具体的な電解質溶液の種類は特に限定されないが、溶質の溶解度、解離度、液の粘性を考慮して選択することが好ましく、高導電率でかつ高電位窓（分解開始電圧が高い）の電解質溶液であることが特に望ましい。代表的な例としては、テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレイトのような４級アンモニウム塩を、プロピレンカーボネート、ジエチレンカーボネイト、アセトニトリル等の有機溶媒に溶解したものが使用される。なお、この場合、混入水分を厳重に管理する必要がある。
【００６５】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００６６】
例えば、上記実施形態では、分極性電極層１８の表面に対するエンボス加工を１回のみ行っているが、図１０に示すように第２のロールプレス部１４０に含まれる第３のローラ１４１についても、分極性電極層１８の幅Ｗ１とほぼ同じ幅を持ったエリア１４１ａ１に凹凸パターンを設け、その他のエリア１４１ａ２を実質的に平滑とすることにより、分極性電極層１８の表面へのエンボス加工を複数回行っても構わない。この場合、第１のローラ１３１の表面１３１のエリア１３１ａ１に設けられた凹凸パターンと、第３のローラ１４１の表面１４１のエリア１４１ａ１に設けられた凹凸パターンとが同じ形状である必要はなく、例えば、下流側に位置する第３のローラ１４１よりも上流側に位置する第１のローラ１３１の凹凸パターンの高さを高く設定すれば、分極性電極層１８には第１のロールプレス部１３０によって深いエンボスが形成され、さらに、第２のロールプレス部１４０によってこのエンボスが平坦化され且つ新たな浅いエンボスが形成されることになる。
【００６７】
逆に、上流側に位置する第１のローラ１３１よりも下流側に位置する第３のローラ１４１の凹凸パターンの高さを高く設定しても構わない。この場合、分極性電極層１８には第１のロールプレス部１３０によって比較的浅いエンボスが形成され、さらに、第２のロールプレス部１４０によってより深いエンボスが形成されることになる。
【００６８】
また、凹凸パターンの高さについては第１のローラ１３１と第３のローラ１４１とをほぼ等しくする一方、凸部９０ｂのピッチＮ４や凸部９０ｂの傾きα（いずれも図６参照）を互いに異ならせることで、形状の異なるエンボスを形成しても構わない。
【００６９】
このように分極性電極層１８に対するエンボス加工を複数回行う場合であっても、図１０に示すように、集電体１６の露出部分１２に対応するエリア１３１ａ２やエリア１４１ａ２を実質的に平滑とすれば、集電体１６の露出部分１２には実質的にエンボス加工がされないので、集電体１６へのダメージや第１のローラ１３１への巻き付きを低減することが可能となる。
【００７０】
さらに、上記実施形態では、集電体１６の一方の面にのみ分極性電極層１８が形成されているが、集電体１６の両面に分極性電極層１８を形成することも可能であり、この場合には、図１１に示すように、第１のロールプレス部１３０に含まれる第２のローラ１３２の表面１３２ａにも凹凸パターンを設ければよい。これによれば、集電体１６の両面に形成された分極性電極層１８を同時にエンボス加工することが可能となる。この場合も、分極性電極層１８の幅Ｗ１とほぼ同じ幅を持ったエリア１３２ａ１に凹凸パターンを設け、その他のエリア１３２ａ２を実質的に平滑とすれば、集電体１６へのダメージや第２のローラ１３２への巻き付きを低減することが可能となる。
【００７１】
但し、第１のローラ１３１及び第２のローラ１３２の両方に凹凸パターンを設けると、凹凸パターンの重なり方によっては分極性電極層１８を十分に圧縮できなかったり、逆に、過度の圧縮により集電体１６へのダメージが大きくなったりする可能性がある。これを避けるためには、図１２に示すように、第２のロールプレス部１４０に含まれる第４のローラ１４２の表面に凹凸パターンを設け、第１のロールプレス部１３０に含まれる第２のローラ１３２の表面を実質的に平滑とすればよい。この場合も、第４のローラ１４２の表面には、分極性電極層１８の幅Ｗ１とほぼ同じ幅を持ったエリア１４２ａ１に凹凸パターンを設け、その他のエリア１４２ａ２を実質的に平滑とすれば、集電体１６へのダメージや第４のローラ１４２への巻き付きを低減することが可能となる。これによれば、第１のロールプレス部１３０及び第２のロールプレス部１４０とも、他方のローラ１３２及び１４１の表面１３２ａ、１４１ａが実質的に平滑であることから、上記の問題が生じることはない。
【００７２】
また、本発明による電気化学キャパシタ用電極の製造装置は、図４に示した装置のように、塗布部１１０、乾燥部１２０、第１のロールプレス部１３０及び第２のロールプレス部１４０が連続的且つ一体的に配置された構成である必要はなく、上記の順が確保される限り、２以上の装置の集合体であっても構わない。例えば、乾燥部１２０を通過したシート状の集電体１６を一旦巻き取り、第１のロールプレス部１３０及び第２のロールプレス部１４０を備える別の装置によってロールプレスしても構わない。さらに、第１のロールプレス部１３０と第２のロールプレス部１４０がそれぞれ別個の装置であっても構わない。但し、既に説明したとおり、本発明による製造装置がエンボスを平坦化する第２のロールプレス部を備えることは必須でない。
【００７３】
さらに、上記実施形態では、分極性電極層１８に対してのみエンボス加工を行い、集電体１６の露出部分１２については実質的に全面をエンボス加工していないが、本発明の上記効果を達成可能な限度において、集電体１６の露出部分１２のうち、分極性電極層１８に近い領域の一部をエンボス加工しても構わない。例えば、第１のローラ１３１のエリア１３１ａ１の幅を広めに設定し、これにより分極性電極層１８近傍の露出部分１２をエンボス加工しても構わない。この場合、凹凸パターンの高さによってはエンボス加工された部分において集電体１６がダメージを受けるおそれがあるが、分極性電極層１８の全表面を確実にエンボス加工することが可能となる。
【００７４】
さらに、上記実施形態では、ロールプレスによって分極性電極層１８へのエンボス加工（及び平坦化）を行っているが、これに限らず、ホットプレス等、プレート状のプレス装置を用いてエンボス加工（及び平坦化）を行っても構わない。
【００７５】
また、分極性電極層１８のエンボス加工は電気化学キャパシタ用電極として切り出すべき領域において行えば十分であるので、それ以外の領域に対してはエンボス加工を行わなくても構わない。例えば、図８において、電気化学キャパシタ用電極１０として切り出された箇所以外はエンボス加工がなされていなくてもよい。従って、図５に示す第１のローラ１３１のエリア１３１ａ１の周方向に一定の間隔（切り出される電極の寸法よりも大きい間隔）で実質的に平滑なエリアが存在していても構わない。また、切り出される電気化学キャパシタ用電極の形状と分極性電極層１８の塗布幅によっては、第１のローラ１３１の幅方向略中央部に実質的に平滑なエリアが存在していても構わない。更には、これら平滑なエリアを組み合わせても構わない。
【００７６】
また、上記実施形態では、集電体１６の幅方向における両方の端部に露出部分１２が形成されるよう分極性電極層１８を塗布しているが、これに限定されず、集電体１６の長さ方向において一定の間隔毎に分極性電極層１８と露出部分１２を交互に形成しても構わない。この場合、露出部分１２の形成は、マスキングテープを前記一定間隔毎に集電体１６に予め貼り付けておき、その後、分極性電極層１８を塗布・乾燥することにより行えばよい。そして、マスキングテープを付けたままエンボス加工を行った後、マスキングテープを剥離すれば、この部分において集電体１６が露出し、エンボス加工されていない露出部分１２を得ることができる。
【００７７】
尚、本発明による電気化学キャパシタ用電極は、電気二重層キャパシタ用の電極として用いることができる他、擬似容量キャパシタ、シュードキャパシタ、レドックスキャパシタ等の種々の電気化学キャパシタ用の電極として利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の好ましい実施形態による電気化学キャパシタ用電極の構造を示す略斜視図である。
【図２】本発明の好ましい実施の形態による電気化学キャパシタ用電極の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】塗布液の調製方法（ステップＳ１）を説明するための模式図である。
【図４】本発明の好ましい実施の形態による電気化学キャパシタ用電極の製造装置の構造を示す概略図である。
【図５】第１のロールプレス部１３０（及び第２のロールプレス部１４０）を拡大して示す略斜視図である。
【図６】第１のローラ１３１の表面１３１ａのエリア１３１ａ１に設けられた凹凸パターンを拡大して示す図であり、（ａ）は略断面図、（ｂ）は略平面図である。
【図７】第１のロールプレス部１３０によってエンボス加工された分極性電極層１８の表面を拡大して示す図であり、（ａ）は略断面図、（ｂ）は略平面図である。
【図８】積層体２０から電気化学キャパシタ用電極１０を切り出す工程（ステップＳ５）を説明するための図であり、（ａ）は所定の大きさに切断された積層体２０の略平面図であり、（ｂ）は、電気化学キャパシタ用電極１０が切り出された積層体２０の略平面図であり、（ｃ）は、切り出した電気化学キャパシタ用電極１０の略平面図である。
【図９】電気化学キャパシタ用電極１０を用いて電気化学キャパシタを作成する方法を説明するための模式図である。
【図１０】第２のロールプレス部１４０に含まれる第３のローラ１４１の表面１４１ａのエリア１４１ａ１にも凹凸パターンを設けた例を示す図である。
【図１１】第１のロールプレス部１３０に含まれる第２のローラ１３２の表面１３２ａのエリア１３２ａ１にも凹凸パターンを設けた例を示す図である。
【図１２】第２のロールプレス部１４０に含まれる第４のローラ１４２の表面１４２ａのエリア１４２ａ１にも凹凸パターンを設けた例を示す図である。
【符号の説明】
【００７９】
１０        電気化学キャパシタ用電極
１２        露出部分（引き出し電極）
１６        集電体
１８        分極性電極層
２０        積層体
４０        セパレータ
９０ａ      ローラの凹部
９０ｂ      ローラの凸部
９０ｃ      ローラの平坦部
９１ａ      分極性電極層の凹部
９１ｂ      分極性電極層の凸部
９１ｃ      分極性電極層の底部
１００      製造装置
１０１      供給ロール
１０２      巻き取りロール
１０３，１０４  ガイドロール
１１０      塗布部
１１１      容器
１１２      塗布液供給ロール（グラビアロール）
１１３      バックアップロール
１２０      乾燥部
１２１，１２２    乾燥機
１３０      第１のロールプレス部
１３１      第１のローラ
１３１ａ    第１のローラの表面
１３１ａ１  凹凸パターンが形成されたエリア
１３１ａ２  実質的に平滑なエリア
１３２      第２のローラ
１３２ａ    第２のローラの表面
１３２ａ１  凹凸パターンが形成されたエリア
１３２ａ２  実質的に平滑なエリア
１４０      第２のロールプレス部
１４１      第３のローラ
１４１ａ    第３のローラの表面
１４１ａ１  凹凸パターンが形成されたエリア
１４１ａ２  実質的に平滑なエリア
１４２      第４のローラ
１４２ａ    第４のローラの表面
１４２ａ１  凹凸パターンが形成されたエリア
１４２ａ２  実質的に平滑なエリア
Ｃ１        混合装置
Ｌ１        塗布液
Ｌ２        塗膜
Ｐ１        多孔体粒子
Ｐ２        バインダー
Ｐ３        導電助剤
ＳＢ１      撹拌部
【図１】
2005191357.tif 000003
【図２】
2005191357.tif 000004
【図３】
2005191357.tif 000005
【図４】
2005191357.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2005191357.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2005191357.tif 000012
【図１１】
2005191357.tif 000013
【図１２】
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