(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アニオンの吸蔵・放出が可能な正極材がシート状の正極集電体上に添着された正極と、リチウムイオンの吸蔵・放出が可能な負極材がシート状の負極集電体上に添着された負極とが、間にセパレータを介在させながら交互に上下方向に積層されてなる積層電極体と、リチウム塩を含んだ非水電解液と、上記負極集電体と導電接続されて前記リチウムイオンを前記負極にあらかじめ吸蔵させておくための金属リチウムと、上記積層電極体が上記非水電解液とともに密閉収容される軟包装体の素子容器とを備えた蓄電素子において、
上記負極集電体と導電接続された金属リチウムが上記積層電極体の左右両側の積層端面に対面して配置され、
上記積層電極体および上記金属リチウムが、下方を底面として上方が開口する箱形の保形治具内に上記非水電解液とともに収容されているとともに、上記積層電極体が、上記保形冶具の上記開口を覆う蓋体の下面によって積層方向に上方から押圧され、
上記保形治具の内壁には、上記積層電極体の積層端面に向けて突出する突起が形成されているとともに、上記金属リチウムが上記突起の非形成部分にて上記積層端面に対面するように配置されていることで、当該金属リチウムが上記非水電解液によって溶解した後も、上記積層電極体が上記突起によって定位置に保持され、
上記保形冶具および上記蓋体が上記素子容器内に密閉収容されている、
ことを特徴とする蓄電素子。
【請求項２】
請求項１において、上記積層電極体は、上記蓋体で覆われた状態の保形冶具内において、上記金属リチウムが配置されていない側の端面と当該保形治具の内壁面との間に上記非水電解液が充填されて、当該非水電解液が当該積層電極体に含浸させる量よりも多く上記保形治具内に収容されていることを特徴とする蓄電素子。
【請求項３】
請求項１または２において、上記積層電極体の各負極集電体並びに上記セパレータが上記保形治具側面に配置されたリチウム金属に接触していることを特徴とする蓄電素子。
【請求項４】
請求項３において、上記各正極集電体から引き出されるリード端子は正極端子と接続され、上記各負極集電体から引き出されるリード端子は負極端子と接続され、上記保形冶具と上記蓋体の合わせ目形状に合わせて上記正極端子および上記負極端子が形成されたことを特徴とする蓄電素子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、上記蓋体と上記保形冶具とを押さえつけた状態に保持する固定具を備えたことを特徴とする蓄電素子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、上記保形冶具の内部空間を仕切る隔離壁が設けられ、上記隔離壁によって仕切られた各領域に、上記積層電極体、当該積層電極体の積層端面に配置された上記金属リチウム、上記非水電解液がそれぞれ収容され、上記各積層電極体の各正極同士がそれぞれ接続され、各負極同士がそれぞれ接続されたことを特徴とする蓄電素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電素子に関し、とくに、アニオンの吸蔵・放出が可能な正極とリチウムイオンの吸蔵・放出が可能な負極とが間にセパレータを介在させながら交互に積層された積層電極体を用いるものに適用して有効である。
【背景技術】
【０００２】
近年、たとえば風力発電や太陽電池等における負荷平準化、瞬低・停電対策、自動車等におけるエネルギー回生等のために、比較的大きな電気エネルギーの急速充放電が可能な蓄電素子が求められるようになってきた。
【０００３】
このための蓄電素子として、従来は、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池、鉛蓄電池、ニッケル・カドミウム電池などの化学反応を利用する二次電池が使用されてきた。しかし、これらの二次電池は、充放電の繰り返しによる特性の劣化が早く、充放電サイクル数（寿命）に制限があった。また、充電所要時間が長く、上記エネルギー回生などで要求されるような急速充電は無理であった。
【０００４】
充放電特性に注目するならば、上記二次電池よりも、電気二重層キャパシタが適している。電気二重層キャパシタは、電極に形成されるイオンの物理吸着層(電気二重層)に電荷を蓄えるものであって、原理的に電気化学反応を使用しないため、無保守、長寿命であるとともに、充放電への応答が速く、急速充放電が可能である。しかし、電気二重層キャパシタは、キャパシタとしては非常に大きな容量（静電容量）を持つことができるが、充放電可能な電気容量はリチウムイオン二次電池等に比べてかなり見劣りする。つまり、エネルギー密度が低いという弱点があった。
【０００５】
この電気二重層キャパシタのエネルギー密度を向上させる手法としては、セル電圧を高めることが有効である。キャパシタの蓄電エネルギーは充電電圧の二乗に比例するので、セル電圧を高めることはエネルギー密度の向上に大きく寄与することができる。  
電気二重層キャパシタのセル電圧を高める手段としては、負極にリチウムイオンをあらかじめ吸蔵（リチウムプレドープ）させた電極材を用いる。この電極材の主材料としては、例えば炭素材料が検討されている。
【０００６】
負極にリチウムイオンを予備吸蔵させることにより、負極の電位をより低い電位にすることができるため、セル電圧を高めることができる。この高いセル電圧が得られるようにするためには、上記予備吸蔵を確実に行う必要がある。  
負極にリチウムイオンを予備吸蔵させて充放電使用する蓄電素子として、例えばシート状の正極とシート状の負極とが間にセパレータを介して交互に積層された積層電極体を使用し、正極および負極の各積層面に対向して金属リチウムが配置されたものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
図７は、従来の蓄電素子に収容される積層電極体２００の構成の一例を示す。  
図７に示す積層電極体２００は、シート状に形成された正極２１と負極２３が、間にセパレータ２２を挟みながら積層されたものであり、その下部に金属リチウム４２が配置されている。
【０００８】
シート状の正極２１は、アニオンの吸蔵・放出が可能な正極材２１１をシート状の正極集電体２１２に塗布等の方法で層状に添着することにより作製される。同様にシート状の負極２３は、電解質カチオンであるリチウムイオンの吸蔵・放出が可能な負極材２３１をシート状の負極集電体２３２に塗布等の方法で層状に添着することにより作製される。正極集電体２１２，負極集電体２３２には、それぞれ表裏面を貫通する孔（以下貫通孔と記す）が分布形成されている。
【０００９】
金属リチウム４２は、導電支持体４０上に形成され、正極２１及び負極２３の面に対向して配置される。
【００１０】
各層の正極集電体２１２の一部にはリード端子２１３が形成されており、各リード端子２１３は、直接または導電線を介して一体に接続される。  
また、各層の負極集電体２３２の一部にはリード端子２３３が形成され、さらに導電支持体４０の一部には連結リード４４が形成されている。各リード端子２３３および連結リード４４は、直接または導電線を介して一体に接続される。
【００１１】
このようにして積層電極体２００が形成されている。なお、リード端子２１３は正極端子（図示省略）と接続され、リード端子２３３および連結リード４４は負極端子（図示省略）と接続される。  
この積層電極体２００を非水電解液とともに軟包装材（例えばラミネートフィルム）の素子容器（図示省略）に密閉収容することにより、金属リチウム４２が非水電解液にリチウムイオンとして溶解するようになる。リチウムイオンは、正極集電体２１２，負極集電体２３２の貫通孔を通って積層電極体２００内を拡散し、負極２３に吸蔵される。
【００１２】
また、このような積層電極体２００を用いる蓄電素子の内部抵抗は、積層電極体の積層方向へ圧力を加える（密着性を向上させる）ことによって低減することが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特許第３４８５９３５号
【特許文献２】特開２００１−２４４１５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述した蓄電素子では、積層電極体内にリチウムイオンを拡散させるには正極（正極集電体の貫通孔）も通過させることが必要であるため、例えば貫通孔の開孔率が低い場合、積層電極体の負極全体にリチウムイオンを吸蔵させるのに長時間を要していた。また、正極と負極との積層数を増加するほどリチウムイオンの予備吸蔵に時間がかかるという問題があった。さらに、リチウムイオンが正極を通過するため、負極に予備吸蔵されるリチウムイオンが積層電極体の上下層と内部層で均一になりにくかった。
【００１４】
また、軟包装材の素子容器を用いる蓄電素子では、積層電極体を積層方向に十分押圧できず、内部抵抗を低減することが困難であった。このことにより、品質の安定性を向上できないという問題があった。
【００１５】
本発明は、以上のような問題を解決するものであって、その目的は、アニオンの吸蔵・放出が可能な正極とリチウムイオンの吸蔵・放出が可能な負極とが間にセパレータを介在させながら交互に積層された積層電極体を用いる蓄電素子において、予備吸蔵用金属リチウムの溶解および負極へのリチウムイオンの予備吸蔵を円滑かつ迅速に行わせることによって生産効率を向上し、さらに内部抵抗を低減して品質の安定性を向上することにある。
【００１６】
本発明の上記以外の目的および構成については、本明細書の記述および添付図面にてあきらかにする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明が提供する解決手段は以下のとおりである。
（１）アニオンの吸蔵・放出が可能な正極材がシート状の正極集電体上に添着された正極と、リチウムイオンの吸蔵・放出が可能な負極材がシート状の負極集電体上に添着された負極とが、間にセパレータを介在させながら交互に上下方向に積層されてなる積層電極体と、リチウム塩を含んだ非水電解液と、上記負極集電体と導電接続されて前記リチウムイオンを前記負極にあらかじめ吸蔵させておくための金属リチウムと、上記積層電極体が上記非水電解液とともに密閉収容される軟包装体の素子容器とを備えた蓄電素子において、
上記負極集電体と導電接続された金属リチウムが上記積層電極体の左右両側の積層端面に対面して配置され、
上記積層電極体および上記金属リチウムが、下方を底面として上方が開口する箱形の保形治具内に上記非水電解液とともに収容されているとともに、上記積層電極体が、上記保形冶具の上記開口を覆う蓋体の下面によって積層方向に上方から押圧され、
上記保形治具の内壁には、上記積層電極体の積層端面に向けて突出する突起が形成されているとともに、上記金属リチウムが上記突起の非形成部分にて上記積層端面に対面するように配置されていることで、当該金属リチウムが上記非水電解液によって溶解した後も、上記積層電極体が上記突起によって定位置に保持され、
上記保形冶具および上記蓋体が上記素子容器内に密閉収容されている、
ことを特徴とする蓄電素子。
【００１８】
（２）上記手段（１）において、上記積層電極体は、上記蓋体で覆われた状態の保形冶具内において、上記金属リチウムが配置されていない側の端面と当該保形治具の内壁面との間に上記非水電解液が充填されて、当該非水電解液が当該積層電極体に含浸させる量よりも多く上記保形治具内に収容されていることを特徴とする蓄電素子。
（３）上記手段（１）または（２）において、上記積層電極体の各負極集電体並びに上記セパレータが上記保形治具側面に配置されたリチウム金属に接触していることを特徴とする蓄電素子。
（４）上記手段（３）において、上記各正極集電体から引き出されるリード端子は正極端子と接続され、上記各負極集電体から引き出されるリード端子は負極端子と接続され、上記保形冶具と上記蓋体の合わせ目形状に合わせて上記正極端子および上記負極端子が形成されたことを特徴とする蓄電素子。
【００１９】
（５）上記手段（１）〜（４）のいずれかにおいて、上記蓋体と上記保形冶具とを押さえつけた状態に保持する固定具を備えたことを特徴とする蓄電素子。
（６）上記手段（１）〜（５）のいずれかにおいて、上記保形冶具の内部空間を仕切る隔離壁が設けられ、上記隔離壁によって仕切られた各領域に、上記積層電極体、当該積層電極体の積層端面に配置された上記金属リチウム、上記非水電解液がそれぞれ収容され、上記各積層電極体の各正極同士がそれぞれ接続され、各負極同士がそれぞれ接続されたことを特徴とする蓄電素子。
【発明の効果】
【００２０】
アニオンの吸蔵・放出が可能な正極とリチウムイオンの吸蔵・放出が可能な負極とが間にセパレータを介在させながら交互に積層された積層電極体を用いる蓄電素子において、予備吸蔵用の金属リチウムの溶解および負極へのリチウムイオンの予備吸蔵を円滑かつ迅速に行わせることによって生産効率を向上することができ、さらに内部抵抗を低減して品質の安定性を向上することができる。
【００２１】
上記以外の作用／効果については、本明細書の記述および添付図面にてあきらかにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、本発明による蓄電素子１０の第１実施形態を示す。同図において、（ａ）は蓄電素子１０の長手方向の断面図、（ｂ）は（ａ）と直交する方向の断面図をそれぞれ示す。また、図２は、本発明による蓄電素子１０内に収容される積層電極体２０の構成の一例を示す。なお、同図において、（ａ）は図１（ａ）と同方向の積層電極体２０の断面図、（ｂ）は図１（ｂ）と同方向の積層電極体２０の断面図、（ｃ）は正極２１の平面図、（ｄ）は負極２３の平面図をそれぞれ示す。
【００２３】
まず、図１（ａ）,（ｂ）を参照しつつ蓄電素子１０の構成について説明する。  
図１（ａ），（ｂ）に示す本発明の蓄電素子１０は、積層電極体２０、金属リチウム４２、非水電解液２４、正極端子３１、負極端子３３、ハード容器（保形冶具）１１、蓋体１３及び素子容器１５によって構成されている。
【００２４】
積層電極体２０は、図１（ａ），（ｂ）に示すように後述するハード容器１１内に収容され、その積層端面に沿って金属リチウム４２が配置されている。また、積層電極体２０は後述する蓋体１３によって積層方向に押圧されている。
【００２５】
正極端子３１および負極端子３３は、積層電極体２０のリード端子２１３，２３３とそれぞれ接続されており、図１（ａ）に示すように素子容器１５の密閉状態を保ちながら当該素子容器１５の内外に跨って設置されている。また、正極端子３１および負極端子３３は、ハード容器１１と蓋体１３の形状に合わせて形成されている。例えば図１（ａ）の場合では、正極端子３１および負極端子３３はハード容器１１と蓋体１３の合わせ目形状に合わせてＬ字状に形成されている。こうすることにより、ハード容器１１に正極端子３１および負極端子３３の取り出し部を形成する手間を省くことができ、また、正極端子３１および負極端子３３と接続された積層電極体２０を、ハード容器１１に容易に設置することができる。
【００２６】
非水電解液２４は、環状炭酸エステルや鎖状炭酸エステルなどの非水溶媒にカチオンとしてリチウムイオンを含有するリチウム塩が溶解された電解液である。
【００２７】
ハード容器１１は、上面が開放された例えば有底箱状の容器であり、積層電極体２０，リチウム金属４２を非水電解液２４とともに収容する。このハード容器１１の収容積は積層電極体２０の体積より十分大きく形成されており、これにより、積層電極体２０に含浸させる量に対し余剰の非水電解液２４を収容できるようになっている。
【００２８】
蓋体１３は、ハード容器１１の上面を覆うとともにハード容器１１内の積層電極体２０を積層方向に押圧する一種の落とし蓋である。ハード容器１１および蓋体１３は、非水電解液２４に侵されず、かつ塑性変形を生じない絶縁体（例えば樹脂）によって形成されている。
【００２９】
素子容器１５は、積層電極体２０、金属リチウム４２、非水電解液２４を収容したハード容器１１と、ハード容器１１の上面を覆った蓋体１３とを密閉封止している。素子容器１５にはラミネートフィルム等の気密性軟包装材を融着等により矩形袋状に加工したソフト容器が使用される。このソフト容器は、開口部の熱融着により簡単に封止することができる。熱融着による封止は、その融着部に正極端子３１および負極端子３３を挟み込んだ状態で行うことができる。また、別の方法として、ハード容器１１と蓋体１３を接着剤等で接着してもよいし、あるいは溶接などで接合してもよい。
【００３０】
次に、図２を参照しつつ積層電極体２０の構成について説明する。  
積層電極体２０は、図２（ａ），（ｂ）に示すように正極２１と負極２３とが、間にセパレータ２２を介して交互に積層されて構成されたものである。
【００３１】
正極２１は、図２（ｃ）に示すようにアニオンの吸蔵・放出が可能な正極材２１１が、金属（例えばＡｌ）箔からなるシート状の正極集電体２１２の両面に塗布等により層状に添着されて、全体がシート状に形成されている。同様に、負極２３は、図２（ｄ）に示すようにリチウムイオンの吸蔵・放出が可能な負極材２３１が金属（例えばＣｕ）箔からなるシート状の負極集電体２３２の両面に塗布等により層状に添着されて、全体がシート状に形成されている。セパレータ２２は、例えばポレオリフィンなどの非電導性の多孔性フィルムを用いてシート状に形成されている。
【００３２】
正極集電体２１２，負極集電体２３２には図１（ａ）に示すように正極端子３１，負極端子３３との接続をなすためのリード端子２１３，２３３がそれぞれ一体形成されている。
【００３３】
正極２１と負極２３はセパレータ２２を挟みながら順次積層されて積層電極体２０を構成している。このとき各正極集電体２１２のリード端子２１３と各負極集電体２３２のリード端子２３３は、図２（ａ）に示すように積層電極体２０の積層端面のうち対向する２面からそれぞれ引き出されている。
【００３４】
また、図２（ｂ）に示すように、正極集電体２１２と負極集電体２３２は、上記リード端子２１３，２３３が形成される辺に直交する２辺間の長さが正極集電体２１２よりも負極集電体２３２の方が大きくなるように形成されている（ｄ２＞ｄ１）。そして、積層電極体２０において負極集電体２３２はリード端子２１３，２３３が引き出される積層端面とは異なる積層端面側に、正極集電体２１２よりも張り出すように積層されている。また、積層電極体２０の最下層の負極集電体２３２は、金属リチウム４２を支持する支持体の役目もしている。つまり、当該最下層の負極集電体２３２は、図２（ｂ）に示すように、上述した対向する２辺間の長さがｄ２よりもさらに大きく形成され、積層電極体２０の積層端面に向けて屈曲されている。金属リチウム４２は、この屈曲した部分の積層端面側に貼着され、積層電極体２０の積層端面の各負極集電体２３２の縁端部と直接接触している。
【００３５】
また、金属リチウム４２が貼られた集電体は、積層電極体２０とは別に設けてもよい。その場合、金属リチウムが貼られて集電体を一番下に敷き、その上に積層電極体を乗せ、そのリチウム金属部を側面に向けて屈曲すると同じ効果が得られる。その集電体にもリード端子が引き出され、負極集電体に接続されると更に良い。
【００３６】
さらに、リード端子２１３，２３３が引き出される積層端面とは異なる積層端面において、各正極２１の上下に配置されるセパレータ２２は、図２（ｂ）に示すように当該正極２１の縁端部を包み込んでいる。例えばセパレータ２２、正極２１、セパレータ２２と積層した後、それらのセパレータ２２の端部同士を熱することによって正極２１の縁端部を包み込むように接合している。このように、正極２１の縁端をセパレータ２２で包み込んでおくことによって、正極集電体２１２と金属リチウム４２とを接触させないようにすることができ、安全性を高めることができる。尚、この場合好ましくは、セパレータの両端部を金属リチウム４２と接触させることである。
【００３７】
積層電極体２０の各正極集電体２１２のリード端子２１３は図１（ａ）に示すように一体に接続され、正極端子３１の一端側と接続される。同様に、各負極集電体２３２のリード端子２３３は一体に接続され、負極端子３３の一端側と接続される。
【００３８】
このように積層電極体２０が構成され、その積層端面に沿って金属リチウム４２が配置されている。
【００３９】
正極２１は充電時に非水電解液２４中のアニオンを吸蔵し、放電時にそれを放出する。負極２３は充電時に非水電解液２４中のリチウムイオン（カチオン）を吸蔵し、放電時にそれを放出する。このアニオンとリチウムイオンの可逆的な吸蔵・放出により、充放電の可逆プロセスが行われるようになっている。正極材２１１および負極材２３１の材料としては炭素材料がそれぞれ好適である。
【００４０】
次に、図３を参照しつつ、ハード容器１１内の積層電極体２０、金属リチウム４２の配置、およびリチウムイオンの予備吸蔵について説明する。図３は、ハード容器１１に積層電極体２０を収容した状態を示す。同図において、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ方向の断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ方向の断面図をそれぞれ示す。図３（ｂ）、（ｃ）は、非水電解液２４を注液した後の断面を示している。
【００４１】
図３（ａ）に示すようにハード容器１１には、積層電極体２０，正極端子３１、負極端子３３、金属リチウム４２が収容されている。金属リチウム４２は、積層電極体２０の、リード端子２１３，２３３が引き出される積層端面とは異なる積層端面（図３（ａ）の上側および下側）に沿って配置されている。この金属リチウム４２は、リード端子２３３を介することによって積層電極体２０内の各負極集電体２３２と導電接続されている。
【００４２】
図３（ａ）に示すリード端子２１３とリード端子２３３、あるいは正極端子３１と負極端子３３の幅又は形状を異なるように形成しておくと、極性が判別しやすくなり、例えばハード容器１１に積層電極体２０，正極端子３１，負極端子３３を収容する際に入れ間違いを防止することができる。
【００４３】
そして、非水電解液２４が注液されると、非水電解液２４によって、金属リチウム４２から非水電解液２４に溶出したリチウムイオンは、積層電極体２０の積層端面から各層に沿って（図３（ｃ）に示す紙面横方向）に拡散していく。よって、リチウムイオンが正極２１を通過しなくてもよいので、負極２３へのリチウムイオンの予備吸蔵を円滑かつ迅速に行うことができる。その際、余剰（積層電極体２０に含浸させるよりも多量）の非水電解液２４をハード容器１１に注液しておくことにより、積層電極体２０の積層端面に配置された金属リチウム４２が非水電解液２４に溶解しやすくなり、リチウムイオンの予備吸蔵をより迅速に行うことができる。
【００４４】
このように本発明の蓄電素子１０では、積層電極体の積層端面のうちリード端子２１３，２３３が引き出される面を除く積層端面に対面するように金属リチウム４２が配置されている。このことにより金属リチウム４２から溶出したリチウムイオンは、積層電極体２０の各層に沿って移動するようになる。これにより、リチウムイオンを負極２３のみで拡散させることが可能となり、各層の負極２３へのリチウムイオンの予備吸蔵を迅速かつ均一に行わせることができる。
【００４５】
さらに、そのリチウムイオンの供給源である金属リチウム４２が積層電極体２０の積層端面に対面して配置されていることにより、金属リチウム４２から溶出したリチウムイオンは、積層電極体２０内の各層の負極２３に同時並行的に到達して吸蔵されるようになる。この結果、正極２１と負極２３の積層の数にかかわらず、電極体２０内の各層の負極２３にリチウムイオンをさらに迅速かつ均一に予備吸蔵させることができる。したがって、従来は長時間を要していた予備吸蔵を、大幅に短縮させることができる。
【００４６】
また、ハード容器１１に収容した積層電極体２０を蓋体１３によって積層方向に押圧することにより、蓄電素子１０の内部抵抗を低減することができ、品質の安定性を向上することができる。
【００４７】
図４は本発明による蓄電素子の第２実施形態を示す、同図において（ａ）は長手方向の断面図、（ｂ）は（ａ）と直交する方向の断面図をそれぞれ示す。
【００４８】
上記実施形態との相違に着目して説明すると、同図に示す第２実施形態では、素子容器１５の外側に固定具１７が取り付けられている。  
固定具１７は、蓋体１３とハード容器１１とを押さえつけた状態に保持するものである。固定具１７を用いて蓋体１３とハード容器１１を押さえつけた状態に保持することによって、積層電極体２０を確実に押圧することができ、内部抵抗をより確実に低減させることができる。
【００４９】
本実施形態では、素子容器１５の外側に固定具１７を設けることとしたが、蓋体１３とハード容器１１を固定具１７で固定して、その外側を素子容器１５で包むようにしてもよい。また、本実子形態では、固定具１７を図４（ｂ）に示すようにコの字形状としたが、これに限定されない。例えば図４（ｂ）に示す素子容器１５の外周全体を囲むようにしてもよい。またワイヤなどを用いて蓋体１３とハード容器１１を固定させてもよい。
【００５０】
図５は本発明による蓄電素子の第３実施形態の要部平面図を示す。  
上記実施形態との相違に着目して説明すると、同図に示す第３実施形態のハード容器５１は積層電極体２０の収容側に積層電極体２０の位置決め用の突起５１ａ、５１ｂ、５１ｃが形成されている。
【００５１】
突起５１ａ、５１ｂ、５１ｃは、図５に示すようにハード容器５１の内壁から積層電極体２０の積層端面に向けて突出して形成されている。  
また、金属リチウム４２は、ハード容器５１の突起５１ａ、５１ｂ、５１ｃの非形成部分において積層端面に対面するように配置されている。
【００５２】
同図のように、ハード容器５１の積層電極体２０側に突起５1ａ、５１ｂ、５１ｃを設けておくことによって、金属リチウム４２が非水電解液２４に溶解しても、突起５1ａ、５１ｂ、５１ｃによって積層電極体２０を安定して支えることができる。よって、例えば電車や車などで使用される場合に、振動による積層電極体２０の勝手な移動を抑制することができる。
【００５３】
図６は本発明による蓄電素子の第４実施形態を示す、同図において（ａ），（ｄ）は要部平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図、（ｃ）は、その等価回路図をそれぞれ示す。  
上記実施形態との相違に着目して説明すると、同図に示す第４実施形態では、ハード容器６１は、図６（ａ），（ｂ）に示すようにハード容器６１の内部空間を仕切る隔離壁６２が設けられている。
【００５４】
隔離壁６２で仕切られたハード容器６１の各領域には、積層電極体２０、当該積層電極体２０の積層端面に沿って配置されたリチウム金属４２、非水電解液２４が、それぞれ収容されている。各積層電極体２０のリード端子２１３は接続リード４５で連結され、さらに当該接続リード４５は正極端子３１と接続されている。同様に、各積層電極体２０のリード端子２３３は接続リード４６で連結され、さらに当該接続リード４６は負極端子３３と接続されている。
【００５５】
この構成による等価回路は図６（ｃ）に示すように一方の積層電極体２０によるキャパシタＣＡ（容量をＣ１とする）と他方の積層電極体２０によるキャパシタＣＢ（容量をＣ２とする）の並列接続となる。よって、その合成容量Ｃは、Ｃ＝Ｃ１＋Ｃ２となり、各積層電極体２０の各容量の加算値となる。
【００５６】
つまり、積層電極体２０を並列に接続することによって、金属リチウム４２から溶出したリチウムイオンの拡散距離を増加させることなく、あるいは短縮させながら、合成容量を増大することができることになる。この場合、図６（ｂ）に示すように、ハード容器６１内の各積層電極体２０を押圧できるよう、ハード容器６１の形状に蓋体６３を形成しておくようにする。
【００５７】
また、図６（ｄ）に示すようにスリット状の隔離壁７２を設けてもよい。こうすることにより、ハード容器６１内の非水電解液２４が隔離壁７２の間隙を通って各領域を流通できるようになり、より円滑にリチウムイオンの予備吸蔵を行うことができる。
【００５８】
さらに、本実施形態では積層電極体２０を２個並列に接続するようにしたが、隔離壁６２を２つ以上設け、積層電極体２０を３個以上並列に接続するようにしてもよい。
【００５９】
このように複数の積層電極体２０を並列に接続し、各積層電極体２０の積層端面に金属リチウム４２をそれぞれ配置することによって、リチウムイオンの予備吸蔵を迅速に行うことができ、さらに蓄電素子の容量を増大することができる。また、ハード容器６１を用いることによって、並列に接続された各積層電極体２０を安定して収容しておくことができる。
【実施例】
【００６０】
＜実施例＞
正極の作製：
正極材料である活性炭ＹＰ−１７（クラレケミカル(株)社製）、アセチレンブラックＨＳ−１００(電気化学工業(株)社製)、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）の水性ディスパージョン（三井デュポンフルオロケミカル３０Ｊ）およびＣＭＣ（第１製薬(株)セロゲン４Ｈ）の２重量％水溶液を、重量比で８８：８：２：２となるように混合し、蒸留水を加えてペースト状に混練して正極合剤スラリーを作製した。なお３０Ｊ及びＣＭＣの比率は固形分の割合である。厚さ２０μｍのアルミニウム箔２の両面に当該スラリーを塗布した後、乾燥、圧延し、幅５６mmに裁断して正極のシート電極を作製した。この正極の端部には、正極端子との接続のためのリード端子となる未塗布部分も含まれている。
【００６１】
負極の作製：
負極材料である難黒鉛化炭素材料（呉羽化学（株）製のＰＩＣ）と結着剤であるポリフッ化ビニリデン樹脂（呉羽化学（株）性のＫＦ＃１１００）を９５：５の重量比で混合し、これに、溶剤としてＮ−メチル−２−ピロリジノンを加えてペースト状の合剤を調製した。  
この合剤を、集電体となる銅箔の両面に塗布した。これに乾燥および圧延操作を行った後、所定形状に切断してシート状の負極を作製した。この負極の端部には、負極端子との接続のためのリード端子となる未塗布部分も含まれている。
【００６２】
電極体の作製：
作製した負極と正極を、間にポリオレフィン系セパレータを介して、対向するように複数ペア積層して、図２（ａ）に示したような積層電極体を構成した。リード端子が形成される面以外は、正極の上下のセパレータを、端部に熱をかけることにより、正極を包み込むように接合した。また積層電極体の最下部となる負極集電体は図２（ｂ）に示すｄ２をさらに大きく形成するとともに積層電極体の下面以外に金属リチウムを貼着した。この金属リチウムの貼着部分を、積層端面に対向させるように屈曲し、金属リチウムを積層電極体の積層端面における負極集電体の縁端部と接触させた。  
そして、正極のリード端子を束ねて接続し、負極のリード端子を束ねて接続した。
【００６３】
素子の作製：
積層電極体の正極のリード端子を正極端子に接続し、負極のリード端子を負極端子に接続した。これらをハード容器に挿入し、リチウム塩を含む非水電解液を積層電極体が十分浸かるように注液した（図３（ｂ），（ｃ））。その後真空引きを行った。  
ドライ雰囲気中で数日放置し、積層電極体内部に非水電解液を含浸させ、積層電極体の負極にリチウムイオンを予備吸蔵させた。  
そして、ハード容器に蓋体を取り付けて積層電極体を積層方向に押圧し、全体を素子容器となるラミネートパッケージに挿入し、真空引きを行った。その後、正極端子および負極端子の各一端側がそれぞれ容器の外に出るようにした状態で、ラミネートパッケージの開口部を熱融着により密閉封止した。このようにして蓄電素子を作製した（図１参照）。
【００６４】
なお、リチウムイオンの予備吸蔵を、ハード容器に蓋体を取り付けラミネートパッケージで密封封止した状態で行っても良い。その場合、予備吸蔵を大気雰囲気中で行うことができコストを低減できる。
【００６５】
以上、本発明をその代表的な実施例に基づいて説明したが、本発明は上述した以外にも種々の態様が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
アニオンの吸蔵・放出が可能な正極とリチウムイオンの吸蔵・放出が可能な負極とが間にセパレータを介在させながら交互に積層された積層電極体を用いる蓄電素子において、予備吸蔵用金属リチウムの溶解および負極へのリチウムイオンの予備吸蔵を円滑かつ迅速に行わせることによって生産効率を向上することができ、さらに内部抵抗を低減して品質の安定性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明による蓄電素子の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明による蓄電素子内に収容される積層電極体の断面図および平面図である。
【図３】本発明による蓄電素子の第１実施形態の要部平面図およびその断面図である。
【図４】本発明による蓄電素子の第２実施形態を示す断面図である。
【図５】本発明による蓄電素子の第３実施形態を示す要部平面図である。
【図６】本発明による蓄電素子の第４実施形態を示す要部平面図およびその断面図である。
【図７】従来の蓄電素子の構成例を示す要部断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０  蓄電素子
１１，５１，６１  ハード容器
１３，６３  蓋体
１５  素子容器
１７  固定具
２０  積層電極体
２１  正極
２１１  正極材
２１２  正極集電体
２１３  リード端子（正極）
２２  セパレータ
２３  負極
２３１  負極材
２３２  負極集電体
２３３  リード端子（負極）
２４  非水電解液
３１  正極端子
３３  負極端子
４０  導電支持体
４２  金属リチウム
４４  連結リード
４５，４６  接続リード
５１ａ，５１ｂ，５１ｃ  突起
６２  隔離壁
【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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