(57)【要約】      （修正有）【課題】バリやバリ屑に起因した電極間の短絡不良を抑制可能な電気化学デバイス用電極、電気化学デバイス、電気化学デバイス用電極の製造方法及び電気化学デバイスの製造方法を提供すること。【解決手段】電気化学デバイス用電極２１は、集電箔２１１と、活物質層２１２、２１３とを有する。集電箔は、多孔金属からなり、第１の主面２１１ａと上記第１の主面とは反対側の第２の主面２１１ｂを有する集電箔であって、集電箔の周縁に設けられた第１の厚みを有する第１の領域２１１ｃと、第１の厚みより大きい第２の厚みを有する第２の領域２１１ｄとを有する。活物質層は、第１の主面に形成される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔金属からなり、第１の主面と前記第１の主面とは反対側の第２の主面を有する集電箔であって、前記集電箔の周縁に設けられた第１の厚みを有する第１の領域と、前記第１の厚みより大きい第２の厚みを有する第２の領域とを有する集電箔と、
前記第１の主面に形成された第１の活物質層と
を具備する電気化学デバイス用電極。
【請求項２】
請求項１に記載の電気化学デバイス用電極であって、
前記第２の主面に形成された第２の活物質層をさらに具備する
電気化学デバイス用電極。
【請求項３】
請求項２に記載の電気化学デバイス用電極であって、
前記第１の領域は、前記多孔金属が圧縮された領域であり、
前記第２の領域は、前記多孔金属が圧縮されていない領域である
電気化学デバイス用電極。
【請求項４】
請求項２に記載の電気化学デバイス用電極であって、
前記多孔金属は、多孔アルミニウムである
電気化学デバイス用電極。
【請求項５】
請求項２に記載の電気化学デバイス用電極であって、
前記第１の活物質層は、前記第１の領域上に設けられ、第３の厚みを有する第３の領域と、前記第２の領域上に設けられ、前記第３の厚みより大きい第４の厚みを有する第４の領域とを有し、
前記第２の活物質層は、前記第１の領域上に設けられ、第５の厚みを有する第５の領域と、前記第２の領域上に設けられ、前記第５の厚みより大きい第６の厚みを有する第６の領域とを有する
電気化学デバイス用電極。
【請求項６】
請求項２に記載の電気化学デバイス用電極であって、
前記第１の厚みは前記第２の厚みに対して６０％以上９５％以下である
電気化学デバイス用電極。
【請求項７】
多孔金属からなり、第１の主面と前記第１の主面とは反対側の第２の主面を有する集電箔であって、前記集電箔の周縁に設けられた第１の厚みを有する第１の領域と、前記集電箔の周縁から離間し、前記第１の厚みより大きい第２の厚みを有する第２の領域とを有する集電箔と、前記第１の主面に形成された第１の活物質層とを備える電極と、
前記電極に積層されたセパレータと
を具備する電気化学デバイス。
【請求項８】
請求項７に記載の電気化学デバイスであって、
前記第２の主面に形成された第２の活物質層をさらに具備する
電気化学デバイス。
【請求項９】
多孔金属からなり、第１の主面と前記第１の主面とは反対側の第２の主面を有する集電箔と、前記第１の主面に形成された第１の活物質層とを備える電極シートを準備し、
前記電極シートの一部領域を前記第１の主面及び前記第２の主面に垂直な方向からプレスして前記電極シートにプレス領域を形成し、
前記プレス領域を切断することによって前記電極シートを分離し、電極を形成する
電気化学デバイス用電極の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の電気化学デバイスの製造方法であって、
前記電極シートを準備する工程では、前記集電箔と、前記第１の活物質層と、前記第２の主面に形成された第２の活物質層とを備える電極シートを準備する
電気化学デバイス用電極の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電気化学デバイス用電極の製造方法であって、
前記多孔金属は、多孔アルミニウムである
電気化学デバイス用電極の製造方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の電気化学デバイス用電極の製造方法であって、
前記電極シートをプレスする工程では、前記プレス領域における前記集電箔の厚みが、プレス前と比較して６０％以上９５％以下となる荷重で前記電極シートをプレスする
電気化学デバイス用電極の製造方法。
【請求項１３】
請求項１０に記載の電気化学デバイス用電極の製造方法であって、
前記電極シートをプレスする工程では、前記第１の活物質層側から前記電極シートを押圧する第１のプレス型と、前記第２の活物質層側から前記電極シートを押圧する第２のプレス型によって同時に前記電極シートをプレスする
電気化学デバイス用電極の製造方法。
【請求項１４】
請求項１０に記載の電気化学デバイス用電極の製造方法であって、
前記電極シートをプレスする工程では、
前記第１の活物質層側から前記電極シートを押圧するプレス型によって前記電極シートをプレスする
電気化学デバイス用電極の製造方法。
【請求項１５】
請求項１０に記載の電気化学デバイス用電極の製造方法であって、
前記電極シートをプレスする工程は、
前記第１の活物質層側から前記電極シートを押圧する第１のプレス型によって前記電極シートをプレスする第１のプレス工程と、
前記第２の活物質層側から前記電極シートを押圧する第２のプレス型によって前記電極シートをプレスする第２のプレス工程と
を含む電気化学デバイス用電極の製造方法。
【請求項１６】
多孔金属からなり、第１の主面と前記第１の主面とは反対側の第２の主面を有する集電箔であって、前記集電箔の周縁に設けられた第１の厚みを有する第１の領域と、前記集電箔の周縁から離間し、前記第１の厚みより大きい第２の厚みを有する第２の領域とを有する集電箔と、前記第１の主面に形成された第１の活物質層とを備える電極を準備し、
前記電極とセパレータを交互に積層することにより蓄電素子を形成し、
前記蓄電素子を外装体に収容し、電解液に浸漬させる
電気化学デバイスの製造方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の電気化学デバイスの製造方法であって、
前記電極を準備する工程では、前記集電箔と、前記第１の活物質層と、前記第２の主面に形成された第２の活物質層とを備える電極を準備する
電気化学デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集電箔及び活物質層を有する電気化学デバイス用電極、電気化学デバイス、電気化学デバイス用電極の製造方法及び電気化学デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタ、リチウムイオン二次電池等の電気化学デバイスは、正極と負極がセパレータを介して対向し、電解液と共に封入されて構成されている。正極と負極の間で電圧を印加すると、正極及び負極に電荷が蓄積される。電極（正極及び負極）は、金属箔等の集電体上に活性炭等の活物質を含む電極層が積層されたものが一般的である。
【０００３】
ここで、このような電気化学デバイスでは、製造過程でバリやバリ屑が発生することがある。これにより、当該バリやバリ屑を介して正負極間が導通し、短絡不良が発生する問題がある。
【０００４】
そこで、このような問題を解決するため、例えば特許文献１では、電極裁断装置のギャップ調整等を管理することで、集電箔にバリを発生しにくくさせることが記載されている。
【０００５】
また、特許文献２には、タブをカットすることにより生じたバリが、電極やセパレータを傷つけないように、発生したバリを潰すことが記載されている。
【０００６】
さらに、特許文献３には、セパレータを折り返して多層構造とすることによって、電極シートに発生したバリがセパレータを突き破ることが防がれることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０８−０９６８０３号公報
【特許文献２】特開２００５−２５１７０９号公報
【特許文献３】特開２００１−２８３８９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１〜３に記載の技術を用いたとしても、集電箔の材質によっては、電気化学デバイスの製造過程で集電箔にバリが発生したり、当該バリがはがれてバリ屑が発生したりする可能性がある。これにより、バリやバリ屑に起因した電極間の短絡不良が発生するおそれがある。
【０００９】
以上のような事情の鑑み、本発明の目的は、電極間の短絡不良を抑制することが可能な電気化学デバイス用電極、電気化学デバイス、電気化学デバイス用電極の製造方法及び電気化学デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【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電気化学デバイス用電極は、集電箔と、第１の活物質層とを有する。
上記集電箔は、多孔金属からなり、第１の主面と上記第１の主面とは反対側の第２の主面を有する集電箔であって、上記集電箔の周縁に設けられた第１の厚みを有する第１の領域と、上記第１の厚みより大きい第２の厚みを有する第２の領域とを有する。
上記第１の活物質層は、上記第１の主面に形成される。
【００１１】
この構成によれば、集電箔は、周縁に第１の厚みを有する第１の領域と、周縁内部に第１の厚みより大きい第２の厚みを有する第２の領域を有する。これにより、セパレータを介して第１の領域が電極と対向している電気化学デバイスにおいて、第１の領域と当該電極との間で所定の距離が確保される。
よって、第１の領域でバリが形成されていたり、第１領域上の第１の活物質層にバリ屑等が付着していたりしても、当該バリやバリ屑を介した電極間の導通が抑制される。
従って、本発明の電極を有する電気化学デバイスは、電極間の短絡不良の発生が防止された構成となり得る。
【００１２】
上記電気化学デバイス用電極は、上記第２の主面に形成された第２の活物質層をさらに具備してもよい。
【００１３】
これにより、集電箔の一面のみに活物質層が形成されている場合に比べ、電気化学デバイスの容量を大きくすることができる。
【００１４】
上記第１の領域は、上記多孔金属が圧縮された領域であり、
上記第２の領域は、上記多孔金属が圧縮されていない領域であってもよい。
【００１５】
これにより、第１領域における集電箔が高密度化且つ高硬度化され、集電箔由来のバリ及びバリ屑の発生が抑制される。
【００１６】
上記多孔金属は、多孔アルミニウムであってもよい。
【００１７】
これにより、集電箔にプレーン箔が用いられている場合よりも、第１の領域における集電箔がより高密度化される。従って、電極の切断面にバリが形成されたり、バリ屑が発生したりすることがより効果的に抑制される。
【００１８】
上記第１の活物質層は、上記第１の領域上に設けられ、第３の厚みを有する第３の領域と、上記第２の領域上に設けられ、上記第３の厚みより大きい第４の厚みを有する第４の領域とを有し、
上記第２の活物質層は、上記第１の領域上に設けられ、第５の厚みを有する第５の領域と、上記第２の領域上に設けられ、上記第５の厚みより大きい第６の厚みを有する第６の領域とを有してもよい。
【００１９】
第３の領域は第４の領域よりも高密度且つ高硬度化され、第５の領域は第６の領域よりも高密度且つ高硬度化されている。これにより、活物質層の集電箔からの滑落や、粉落ちが抑制され、電気化学デバイスの信頼性が向上する。
【００２０】
上記第１の厚みは上記第２の厚みに対して６０％以上９５％以下であってもよい。
【００２１】
これにより、本発明に係る電気化学デバイスは、所望とする静電容量が確保されつつ、バリやバリ屑に起因した短絡不良が抑制された構成となる。
【００２２】
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、電極と、セパレータを有する。
上記電極は、多孔金属からなり、第１の主面と上記第１の主面とは反対側の第２の主面を有する集電箔であって、上記集電箔の周縁に設けられた第１の厚みを有する第１の領域と、上記集電箔の周縁から離間し、上記第１の厚みより大きい第２の厚みを有する第２の領域とを有する集電箔と、上記第１の主面に形成された第１の活物質層と、上記第２の主面に形成された第２の活物質層とを備える。
上記セパレータは、上記電極に積層される。
【００２３】
上記電気化学デバイスは、周縁に第２の厚みより薄い第１の厚みを有する電極がセパレータを介して互いに対向している構成である。これにより、同図に示すように、一方の電極の第１領域と、他方の電極の第１領域と間で所定の距離が確保される。
【００２４】
従って、第１領域でバリが形成されていたり、第１領域上の第１及び第２の活物質層にバリ屑等が付着していたりしても、当該バリやバリ屑を介した電極間の導通が抑制される。つまり、バリやバリ屑に起因した短絡不良の発生を抑制することができる。
【００２５】
上記電気化学デバイスは、上記第２の主面に形成された第２の活物質層をさらに具備してもよい。
【００２６】
これにより、集電箔の一面のみに活物質層が形成されている場合に比べ、電気化学デバイスの容量を大きくすることができる。
【００２７】
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用電極の製造方法は、
多孔金属からなり、第１の主面と上記第１の主面とは反対側の第２の主面を有する集電箔と、上記第１の主面に形成された第１の活物質層とを備える電極シートを準備し、
上記電極シートの一部領域を上記第１の主面及び上記第２の主面に垂直な方向からプレスして上記電極シートにプレス領域を形成し、
上記プレス領域を切断することによって上記電極シートを分離し、電極を形成する。
【００２８】
この製造方法によれば、電極シートにプレス領域が形成される。これにより、プレス領域における集電箔が高密度且つ高硬度化される。従って、電極シートの切断箇所をプレス領域とすることにより、電極シートの切断に伴うバリやバリ屑等の発生が抑制される。
【００２９】
上記電極シートを準備する工程では、上記集電箔と、上記第１の活物質層と、上記第２の主面に形成された第２の活物質層とを備える電極シートを準備してもよい。
【００３０】
これにより、集電箔の一面のみに活物質層が形成されている場合に比べ、電気化学デバイスの容量を大きくすることができる。
【００３１】
上記多孔金属は、多孔アルミニウムであってもよい。
【００３２】
これにより、集電箔にプレーン箔が用いられている場合よりも、第１の領域における集電箔がより高密度化される。従って、電極の切断面にバリが形成されたり、バリ屑が発生したりすることがより効果的に抑制される。
【００３３】
上記電極シートをプレスする工程では、上記プレス領域における上記集電箔の厚みが、プレス前と比較して６０％以上９５％以下となる荷重で上記電極シートをプレスしてもよい。
【００３４】
これにより、所望とする静電容量が確保されつつ、バリやバリ屑に起因した短絡不良が抑制された電気化学デバイスを製造することが可能となる。
【００３５】
上記電極シートをプレスする工程では、上記第１の活物質層側から上記電極シートを押圧する第１のプレス型と、上記第２の活物質層側から上記電極シートを押圧する第２のプレス型によって同時に上記電極シートをプレスしてもよい。
【００３６】
上記電極シートをプレスする工程では、
上記第１の活物質層側から上記電極シートを押圧するプレス型によって上記電極シートをプレスしてもよい。
【００３７】
上記電極シートをプレスする工程は、
上記第１の活物質層側から上記電極シートを押圧する第１のプレス型によって上記電極シートをプレスする第１のプレス工程と、
上記第２の活物質層側から上記電極シートを押圧する第２のプレス型によって上記電極シートをプレスする第２のプレス工程と
を含んでもよい。
【００３８】
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の製造方法は、
多孔金属からなり、第１の主面と上記第１の主面とは反対側の第２の主面を有する集電箔であって、上記集電箔の周縁に設けられた第１の厚みを有する第１の領域と、上記集電箔の周縁から離間し、上記第１の厚みより大きい第２の厚みを有する第２の領域とを有する集電箔と、上記第１の主面に形成された第１の活物質層とを備える電極を準備し、
上記電極とセパレータを積層することにより蓄電素子を形成し、
上記蓄電素子を外装体に収容し、電解液に浸漬させる
【００３９】
この製造方法によれば、本発明に係る電気化学デバイスは、上記電極とセパレータで蓄電素子が構成され、当該蓄電素子を外装体に収容して電解液に浸漬させることで製造される。これにより、バリやバリ屑に起因した短絡不良が生じにくい電気化学デバイスを製造することができる。
【００４０】
上記電極を準備する工程では、上記集電箔と、上記第１の活物質層と、上記第２の主面に形成された第２の活物質層とを備える電極を準備してもよい。
【００４１】
これにより、集電箔の一面のみに活物質層が形成されている場合に比べ、電気化学デバイスの容量を大きくすることができる。
【発明の効果】
【００４２】
以上のように、本発明によれば電極間の短絡不良を抑制可能な電気化学デバイス用電極、電気化学デバイス、電気化学デバイス用電極の製造方法及び電気化学デバイスの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態に係る電気化学デバイスの斜視図である。
【図２】同電気化学デバイスの断面図である。
【図３】同電気化学デバイスが備える電極の拡大断面図である。
【図４】同電極の平面図である。
【図５】同電極の端部を示す、同実施形態に係る蓄電素子の拡大断面図である。
【図６】本発明の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７】同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】同実施形態の他の製造方法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】本発明の比較例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】本発明の比較例に係る電極シートの断面図である。
【図１２】本発明の比較例に係る蓄電素子の模式図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る蓄電素子の模式図である。
【図１４】本発明の変形例に係る電極の拡大断面図である。
【図１５】本発明の実施例及び比較例に係る電極で発生したバリ及びバリ屑の数を調査した結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
[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１０の斜視図であり、図２は図１のＡ−Ａ線における電気化学デバイス１０の断面図である。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。
【００４５】
電気化学デバイス１０は、図１及び図２に示すように、蓄電素子２０、電極端子３０及び外装体４０を有する。
【００４６】
蓄電素子２０は、図２に示すように、電極２１及びセパレータ２２を備える。電極２１は同図に示すようにセパレータ２２を介して他方の電極２１と互いに対向している。電極２１は、電気化学デバイス１０の正極又は負極として機能する。
【００４７】
図３は電極２１の拡大断面図であり、図４は電極２１の平面図である。電極２１は、図３に示すように、集電箔２１１、第１活物質層２１２及び第２活物質層２１３を有する。
【００４８】
集電箔２１１は図３及び図４に示すように、周縁に第１の厚みＤ１を有する第１領域２１１ｃ（図４においてドット柄で示す領域）と、周縁から離間した周縁内部に第２の厚みＤ２を有する第２領域２１１ｄを備える。第１領域２１１ｃは集電箔２１１がＺ方向に圧縮されている領域であり、第２領域２１１ｄは集電箔２１１が圧縮されていない領域である。
【００４９】
ここで、第２の厚みＤ２は、図３に示すように第１の厚みＤ１より厚く構成され、第２の厚みＤ２に対する第１の厚みＤ１の割合は、好適には６０％以上９５％以下である。
【００５０】
集電箔２１１は、導電性を有し、貫通孔が多数形成された多孔金属箔である。具体的には、集電箔２１１は、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル又はステンレス等の多孔金属からなる箔であり、特に多孔アルミニウム箔が好適である。なお、集電箔２１１は、表面が化学的あるいは機械的に粗面化された金属箔であってもよい。
【００５１】
第１活物質層２１２は、図３に示すように、集電箔２１１の第１主面２１１ａに形成されている。また、第１活物質層２１２は、同図に示すように、第１領域２１１ｃ上に設けられ、第３の厚みＤ３を有する第３領域２１２ａと、第２領域２１１ｄ上に設けられ、第４の厚みＤ４を有する第４領域２１２ｂとを備える。第４の厚みＤ４は、図３に示すように、第３の厚みＤ３より厚く構成されている。
【００５２】
第２活物質層２１３は、図３に示すように、集電箔２１１の第２主面２１１ｂに形成されている。また、第２活物質層２１３は、同図に示すように、第１領域２１１ｃ上に設けられ、第５の厚みＤ５を有する第５領域２１３ａと、第２領域２１１ｄ上に設けられ、第６の厚みＤ６を有する第６領域２１３ｂとを備える。第６の厚みＤ６は、図３に示すように、第５の厚みＤ５より厚く構成されている。
【００５３】
第１及び第２活物質層２１２，２１３は、電極活物質と、バインダ樹脂と、導電助剤を含む。電極活物質は、例えば、難黒鉛化炭素（ハードカーボン）、グラファイト、ソフトカーボン、活性炭又はポリアセン炭化物等である。
【００５４】
バインダ樹脂は、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、ポリエチレンテレフタレート、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、ブタジエンゴム又はエチレンプロピレン系ゴム等である。
【００５５】
導電助剤は、導電性材料からなる粒子であり、電極活物質間の導電性を向上させる。導電助剤は、例えば、黒鉛又はカーボンブラック等の炭素系材料である。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もよい。
【００５６】
セパレータ２２は、図２に示すように、一方の電極２１と他方の電極２１との間に配置され、電解液を通過させる共に、電極２１同士の接触（導通）を防止する。セパレータ２２は、例えば、織布、不織布又は合成樹脂微多孔膜等である。
【００５７】
蓄電素子２０の種類は特に限定されず、例えば、リチウムイオンキャパシタ、リチウムイオン電池又は電気二重層キャパシタ等とすることができる。
【００５８】
電極端子３０は、電極２１の外部端子である。電極端子３０は、図２に示すように配線Ｌを介して電極２１と電気的に接続され、２つの外装フィルム４０ａの間を通って外部へ引き出されている。電極端子３０は、例えば、導電性材料からなる箔又は線材等である。なお、電極端子３０は、配線Ｌを介すことなく、直接電極２１に接続されていてもよい。
【００５９】
外装体４０は、図２に示すように、２枚の外装フィルム４０ａによって構成され、蓄電素子２０と電解液を収容し、封止する。２枚の外装フィルム４０ａは、同図に示すように、蓄電素子２０の周縁においてシールされている。
【００６０】
外装フィルム４０ａは、導電性材料からなるシート状の材料であり、例えばアルミラミネート系材料が採用される。また、本実施形態では、外装体４０に替えて、合成樹脂からなるケース等を利用してもよい。
【００６１】
外装体４０に収容される電解液は、特に限定されず、アニオンとカチオンを含むイオン液体であればよい。具体的には、本実施形態に係る電解液には、ＢＰ・ＢＦ４（５−アゾニアスピロ［４．４］ノナンテトラフルオロボラート）、ＬｉＢＦ４又はＬｉＰＦ６等を電解質として溶剤（炭酸エステル等）に溶解させた溶液等が採用される。
【００６２】
本実施形態に係る電気化学デバイス１０は以上のような構成を有する。なお、電気化学デバイス１０は、図１〜図４に示す構成に限定されるものではない。例えば、電気化学デバイス１０は、外装体４０が連続した１枚の外装フィルムで構成されていてもよい。
【００６３】
[電気化学デバイスの効果]
図５は電極２１の端部を示す蓄電素子２０の拡大断面図である。電気化学デバイス１０は、同図に示すように、周縁（端部）に第２の厚みＤ２より薄い第１の厚みＤ１を有する集電箔２１１同士がセパレータ２２を介して互いに対向している構成である。これにより、図５に示すように、一方の電極２１の第１領域２１１ｃと、他方の電極２１の第１領域２１１ｃと間で所定の距離Ｄ７が確保される。
【００６４】
よって、本実施形態に係る電気化学デバイス１０は、第１領域２１１ｃでバリが形成されていたり、第１領域２１１ｃ上の第１及び第２活物質層２１２，２１３にバリ屑等が付着していたりしても、当該バリやバリ屑を介した電極２１間の導通が抑制される。従って、電極２１間の短絡不良を抑制することが可能となる。
【００６５】
特に、第１の厚みＤ１を第２の厚みＤ２に対して６０％以上９５％以下の範囲とすることにより、電気化学デバイス１０は、所望とする静電容量が確保されつつ、上記のようなバリやバリ屑に起因した電極２１間の短絡不良が抑制された構成となる。
【００６６】
[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１０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１０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６及び図７は、電気化学デバイス１０の製造プロセスを示す模式図である。
【００６７】
先ず、図６（ａ）に示すように、集電箔２１１の元となる貫通孔が形成されている多孔金属箔２２１を準備する。多孔金属箔２２１の厚みは特に限定されないが、数十μｍ〜数百μｍとすることができる。なお、本実施形態に係る多孔金属箔２２１は、例えば、多孔アルミニウム箔である。
【００６８】
次いで、多孔金属箔２２１の表面２２１ａと裏面２２１ｂに、電極活物質、バインダ及び導電助剤を含む電極ペースト（スラリー）を塗布し、乾燥又は硬化させる。これにより、図６（ｂ）に示すように、表面２２１ａに第１活物質層２２２が形成され、裏面２２１ｂに第２活物質層２２３が形成された電極シート２３０を得る。
【００６９】
続いて図６（ｃ）に示すように、表面２２１ａ及び裏面２２１ｂに垂直な方向（電極シート２３０の厚み方向）に沿って、第１活物質層２２２側に配置された第１プレス型Ｐ１と、第２活物質層２２３側に配置された第２プレス型Ｐ２を用いて、電極シート２３０を同時にプレスする。これにより、図７（ａ）に示すように、電極シート２３０にプレス領域２３０ａが形成される。
【００７０】
続いて、図７（ｂ）に示すように、電極シート２３０のプレス領域２３０ａを切断機Ｃで切断することにより、電極シート２３０を分離する。これにより、図７（ｃ）に示すように、周縁に第１領域２１０ａが形成され、周縁から離間した周縁内部に第２領域２１０ｂが形成された電極２１０を得る。
【００７１】
次に、セパレータを介して電極２１０を積層することにより、蓄電素子を形成する。続いて、配線Ｌを介して電極端子と電極２１０を電気的に接続させ、電極端子に接続された蓄電素子を外装体に収容する。次いで、外装体で区画され、蓄電素子を収容している収容空間に電解液を注入し、封口することで電気化学デバイス１０を得る。
【００７２】
以上のようにして、電気化学デバイス１０を製造することが可能である。なお、電極２１０は電極２１に、多孔金属箔２２１は集電箔２１１に、表面２２１ａは第１主面２１１ａに、裏面２２１ｂは第２主面２１１ｂに対応する。また、第１活物質層２２２は第１活物質層２１２に、第２活物質層２２３は第２活物質層２１３に対応する。
【００７３】
さらに、第１領域２１０ａは第１領域２１１ｃ、第３領域２１２ａ及び第５領域２１３ａに対応し、第２領域２１０ｂは、第２領域２１１ｄ、第４領域２１２ｂ及び第６領域２１３ｂに対応する。
【００７４】
（他の製造方法）
図８及び図９は、本実施形態の他の製造方法に係る電気化学デバイス１０の製造プロセスを示す模式図である。上記電気化学デバイス１０の製造方法では、図６（ｃ）及び図７（ａ）に示すように、電極シート２３０を第１及び第２プレス型Ｐ１，Ｐ２を用いて同時にプレスすることにより、電極シート２３０にプレス領域２３０ａが形成されるが、これに限られない。例えば、プレス領域２３０ａは、図８に示すように、単一のプレス型Ｐ３が第１活物質層２２２側から電極シート２３０をプレスすることで形成されてもよい。
【００７５】
さらに、電極シート２３０にプレス領域２３０ａを形成する方法は、上記製造方法に限定されず、第１及び第２プレス型Ｐ１，Ｐ２のうち、どちらか一方のプレス型が電極シート２３０をプレスした後に、他方のプレス型が電極シート２３０をプレスすることによって、プレス領域２３０ａが形成されてもよい。
【００７６】
加えて、電極シート２３０を分離する方法も上記製造方法に限定されず、図８に示すように、プレス型Ｐ３の押圧により形成された電極シート２３０のプレス領域２３０ａを、プレス領域２３０ａと同形状の打ち抜き型Ｕを用いた打ち抜きにより、電極シート２３０を分離してもよい。
【００７７】
あるいは、図９に示すように、電極シート２３０を搬送しながら、ロール状のプレス機Ｐ４で電極シート２３０にプレス領域２３０ａを形成しつつ、ロール状の切断機Ｃでプレス領域２３０ａを切断することよって、電極シート２３０を分離してもよい。これにより、捲回型の電気化学デバイスに用いられる帯状の電極を製造することが可能となる。
【００７８】
[電気化学デバイスの製造方法における効果] 
電気化学デバイス１０の製造方法における効果について、比較例を用いて説明する。図１０は比較例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り、図１１は比較例に係る電極シートの断面図である。また、図１２は比較例に係る蓄電素子の模式図であり、図１３は本実施形態に係る蓄電素子の模式図である。
【００７９】
これまでの電気化学デバイスの製造方法では、電極シート３３０を、図１０（ａ）に示すように切断機Ｃを用いて切断したり、図１０（ｂ）に示すように打ち抜き型Ｕを用いたプレス加工によって切断したりしている。これにより、図１１に示すように、電極シート３３０の切断面ＳにバリＢ１が発生したり、バリＢ１が金属箔３１１から剥がれてバリ屑Ｂ２が発生したりすることがある。
【００８０】
従って、このような電極３１０を、図１０に示すように、セパレータを介して積層して蓄電素子３４０を形成すると、電極３１０の切断面Ｓに形成されているバリＢ１がセパレータを突き破ったり、図１０に示すようにバリ屑Ｂ２がセパレータを介して対向している他方の電極３１０に転写したりすることで、電極３１０間の短絡不良が発生してしまうおそれがある。
【００８１】
これに対し、本実施形態に係る電気化学デバイス１０の製造方法では、図７（ａ）に示すように、電極シート２３０にプレス領域２３０ａが形成される。これにより、プレス領域２３０ａ内の多孔金属箔２２１が高密度且つ高硬度化される。よって、電極シート２３０の切断箇所をプレス領域２３０ａとすることにより、電極シート２３０の切断に伴うバリやバリ屑等の発生が抑制される。
【００８２】
特に、電極シート２３０の金属箔を多孔金属箔２２１とすることにより、当該金属箔にプレーン箔が用いられている場合よりも、プレス領域２３０ａ内の金属箔がより高密度化される。従って、電極２１０の切断面にバリが形成されたり、バリ屑が発生したりすることをより効果的に抑制することが可能となる。
【００８３】
従って、本実施形態に係る電極２１を、セパレータを介して積層して、図１３に示すように、蓄電素子２０を構成したとしても、同図に示すように、バリがセパレータを突き破ったり、積層された側の電極２１にバリ屑が転写したりすることが抑制される。
【００８４】
また、本実施形態では、電極シート２３０にプレス領域２３０ａを形成する際に、プレス領域２３０ａ内の多孔金属箔２２１の厚みが、プレス前の厚みと比較して６０％以上９５％以下となる荷重で、電極シート２３０をプレスするのが好適である。これにより、所望とする静電容量が確保されつつ、バリやバリ屑等の発生が抑制された電気化学デバイス１０を製造することが可能となる。
【００８５】
仮に、プレス領域２３０ａ内の多孔金属箔２２１の厚みが、プレス前の厚みと比較して６０％以下であると、電極シート２３０の耐久性が低下し、折れ曲がり等が生じやすくなる。また、９５％より大きくしてしまうと、プレス領域２３０ａ内の多孔金属箔２２１があまり高密度化されず、多孔金属箔２２１由来のバリやバリ屑の発生を抑制することが困難となる。
【００８６】
さらに、電極シート２３０はプレス領域２３０ａが形成されることにより、多孔金属箔２２１だけではなく、プレス領域２３０ａ内の第１及び第２活物質層２２２，２２３も高密度且つ高硬度化された構成となる。これにより、電極シート２３０の切断時に、多孔金属箔２２１から第１及び第２活物質層２２２，２２３が滑落したり、粉落ちしたりすることを抑制することができる。
【００８７】
[変形例]
本実施形態に係る電極２１との構成は上述のものに限定されない。図１４は変形例に係る電極２１の拡大断面図である。
【００８８】
上記実施形態では、電極２１は、集電箔２１１の第１主面２１１ａに第１活物質層２１２が形成され、第２主面２１１ｂに第２活物質層２１３が形成されている構成であるが、これに限られず、図１４に示すように、第１主面２１１ａのみに第１活物質層２１２が形成されている構成であってもよい。
【実施例】
【００８９】
本発明の実施例及び比較例に係る電気化学デバイス用電極（以下、電極）を作製し、バリやバリ屑の発生量を調べた。
【００９０】
[電極の作製]
（実施例１）
電極は、以下のように作製した。まず、多孔集電箔の両面に電極層が塗布された両面電極をプレスヘッドで両面から加圧して、多孔集電箔に圧縮部を形成した（図７（ａ）参照）。多孔集電箔はスポンジ状で空隙を含むため、加圧することで空隙が潰れ薄くなっていた。
【００９１】
ここで、実施例１では未圧縮部の厚みを１００％とした時に、圧縮部の厚みが７０％となるような圧力でプレス加工した。プレスヘッドは、図１２に示すように、先端のフラット部の幅を１ｍｍとし、電極層の割れを防ぐために４５°のテーパー各が設けられていた。
【００９２】
次に、圧縮部を含む両面電極が圧縮された箇所を切断して、両面電極を分離することにより、電極を得た。この際、カット刃の位置を調整し、圧縮部におけるフラット幅の真ん中が切断されるようにした（図７（ｂ）参照）。
【００９３】
(実施例２)
実施例２に係る電極は、下記の実施例１と異なる点を除き、実施例１と同様に作製した。
【００９４】
実施例１と異なる点は以下のとおりである。即ち、実施例２では、打ち抜き型と同形状のプレス型を稼動させて両面電極をプレスすることにより、多孔集電箔に圧縮部を形成した。次いで、ステージを移動させ、同図に示すようにプレス型と同位置で打ち抜き型を稼働させて圧縮部に沿って両面電極を打ち抜くことにより、打ち抜き電極を得た（図８参照）。
【００９５】
（実施例３）
実施例３に係る電気化学デバイスは、下記の実施例１と異なる点を除き、実施例１と同様に作製した。
【００９６】
実施例１と異なる点は以下のとおりである。即ち実施例３では、圧縮部を、両面電極の搬送方向上流で、部分的にローラでプレス処理することにより形成した。そして、両面電極の搬送方向下流で、プレス箇所（圧縮部）をスリットカット刃にて切断することにより電極を得た（図９参照）。
【００９７】
（比較例）
次に、比較例１及び２に係る電極を作製した。比較例１に係る電極は、集電箔に圧縮部が形成されないことを除いて、実施例１に係る電気化学デバイスと同様に作製した（図１０（ａ）参照）。
【００９８】
比較例２に係る電気化学デバイスは、打ち抜き型と同形状のプレス型を用いることにより、集電箔に圧縮部が形成されることを除いて、実施例２に係る電気化学デバイスと同様に作製した（図１０（ｂ）参照）。
【００９９】
[調査]
次に、実施例及び比較例に係る１００ｍｍ×１００ｍｍサイズの電極を１０枚ずつ準備し、当該電極に発生しているバリやバリ屑の個数を調べた。具体的には、セパレータを突き破るサイズである３０μｍ超のものと、薄いセパレータを突き破るサイズである１５〜３０μｍの範囲のものと、１５μｍ以下のものが、各電極にいくつあるのか顕微鏡を用いて確認した。図１５はその結果を示す表である。なお、図１５に記載されている数値（個数）は、１０枚の電極のそれぞれで確認されたバリ及びバリ屑の数の平均値である。
【０１００】
図１５に示すように、比較例１に係る電極には、１５μｍ以下のバリやバリ屑はなかったものの、サイズが１５〜３０μｍの範囲のバリ及びバリ屑と、３０μｍ超のバリ及びバリ屑が多数確認された。このようなバリやバリ屑は、両面電極の切断時に発生した集電箔由来のバリ及びバリ屑である（図１１参照）。
【０１０１】
従って、比較例１に係る電極を、セパレータを介して積層して蓄電素子を構成してしまうと、上記のようなバリ及びバリ屑がセパレータを突き破り、短絡不良が発生してしまうおそれがある。
【０１０２】
比較例２に係る電極には、図１５に示すように、比較例１に係る電極よりも、サイズが１５〜３０μｍの範囲のバリ及びバリ屑と、３０μｍ超のバリ及びバリ屑が多く確認された。このようなバリやバリ屑も、比較例１と同様に、両面電極を打ち抜いた際に発生した集電箔由来のバリ及びバリ屑である。
【０１０３】
従って、比較例２に係る電極を用いて蓄電素子を構成してしまうと、積層された側の電極にバリ屑が転写してしまい、短絡不良が発生するおそれがある（図１２参照）。よって、比較例２に係る電極を用いて電気化学デバイスを製造するためには、バリやバリ屑を取り除く工程が必要となり、生産性が低下する。
【０１０４】
これに対し、実施例１及び２に係る電極は、図１５に示すように、比較例１及び２に係る電極と比較して、バリやバリ屑の発生が軽減され、サイズも小さく抑えられることが確認された。また、集電箔のカット面はプレーン箔を切断したように綺麗な状態になっていることが確認された。
【０１０５】
これにより、実施例１及び２係る電極の製造方法は、電極にバリやバリ屑が生じることを抑制可能な方法であるといえる。従って、実施例１〜３に係る電極を用いて、蓄電素子を構成しても、比較例１及び２のような短絡不良の発生が抑制される。
【０１０６】
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が可能である。
【０１０７】
例えば、以上の実施形態では、電気化学デバイス１０の一例としてラミネートフィルム型の電気化学デバイスについて説明したが、本発明は捲回型の電気化学デバイスにも適用可能である。
【符号の説明】
【０１０８】
１０・・・・電気化学デバイス
２０・・・・蓄電素子
２１・・・・電極
２２・・・・セパレータ
３０・・・・電極端子
４０・・・・外装体
２１１・・・集電箔
２１１ａ・・第１主面
２１１ｂ・・第２主面
２１２・・・第１活物質層
２１３・・・第２活物質層
２１１ｃ・・第１領域
２１１ｄ・・第２領域
２１２ａ・・第３領域
２１２ｂ・・第４領域
２１３ａ・・第５領域
２１３ｂ・・第６領域
【図１】
2017168634.tif 000003
【図２】
2017168634.tif 000004
【図３】
2017168634.tif 000005
【図４】
2017168634.tif 000006
【図５】
2017168634.tif 000007
【図６】
2017168634.tif 000008
【図７】
2017168634.tif 000009
【図８】
2017168634.tif 000010
【図９】
2017168634.tif 000011
【図１０】
2017168634.tif 000012
【図１１】
2017168634.tif 000013
【図１２】
2017168634.tif 000014
【図１３】
2017168634.tif 000015
【図１４】
2017168634.tif 000016
【図１５】
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