(57)【要約】【課題】電極に含まれる電解液が導電体に接触することを防止することができる電極ユニット、電池及び電極ユニットの製造方法を提供する。【解決手段】シーラント１３及びイオン交換膜１４間には、四角形枠状の保護シート１５及び粘着シート１６が設けられている。保護シート１５は、シーラント１３側に位置し、シーラント１３に粘着している。粘着シート１６は、イオン交換膜１４側に位置し、保護シート１５に粘着している。したがって、電極１０は、被覆シート１２、シーラント１３、イオン交換膜１４、保護シート１５及び粘着シート１６に封止されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状をなす導電体と、
導電性及び電解液非透過性を有し、前記導電体の一面を覆う第１被覆部と、
電解液非透過性を有し、前記導電体の他面を覆う第２被覆部と、
平板状をなし、活物質及び電解液を有しており、前記第１被覆部の表面において周縁部を残して設けられた第１電極と、
前記第１被覆部の表面の周縁部に配された第１粘着部と
を備えることを特徴とする電極ユニット。
【請求項２】
前記第１粘着部を覆って保護する保護部を備え、
前記第２被覆部はシート状をなし、
前記第１粘着部又は保護部は、前記導電体及び第１被覆部の側面と、前記第２被覆部の前記導電体側の一面における前記導電体よりも外側の部分とに固着されていることを特徴とする請求項１に記載の電極ユニット。
【請求項３】
平板状をなし、活物質及び電解液を有しており、前記第２被覆部の表面において周縁部を残して配された第２電極と、
前記第２被覆部の表面の周縁部に設けられた第２粘着部と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の電極ユニット。
【請求項４】
前記第１粘着部及び第２粘着部を覆って保護する保護部を備えることを特徴とする請求項３に記載の電極ユニット。
【請求項５】
イオン透過性を有し、前記第１電極に対向するように配された第１隔膜及び前記第２電極に対向するように配された第２隔膜と、
前記第１隔膜又は第２隔膜における前記第１電極又は前記第２電極への対向面の周縁部に設けられ、前記保護部に粘着している第３粘着部と
を備えることを特徴とする請求項４に記載の電極ユニット。
【請求項６】
前記第１粘着部及び第２粘着部は、一体となって枠状をなしており、前記導電体の側面を覆っていることを特徴とする請求項３から請求項５までのいずれか一つに記載の電極ユニット。
【請求項７】
前記導電体は、周縁部の一部からタブが延設されており、
前記第１粘着部及び第２粘着部は、前記第１被覆部及び第２被覆部の周縁部と、前記導電体の側面と、前記タブの突出端部以外の部分とを覆っていることを特徴とする請求項３から請求項６までのいずれか一つに記載の電極ユニット。
【請求項８】
イオン透過性を有し、前記第１電極に対向するように配された第１隔膜と、
該第１隔膜における前記第１電極への対向面の周縁部に設けられた第３粘着部と
を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電極ユニット。
【請求項９】
請求項３に記載の電極ユニット及び請求項５に記載の電極ユニットが並設されていることを特徴とする電池。
【請求項１０】
請求項１から請求項９までのいずれか一つに記載の電極ユニットを備え、
前記活物質は、バナジウムイオン又はバナジウムを含むイオンを含有する
ことを特徴とする電池。
【請求項１１】
平板状をなす導電体と、導電性及び電解液非透過性を有し、前記導電体の一面を覆う第１被覆部と、平板状をなし、活物質を有しており、前記第１被覆部の表面に周縁部を残して設けられた第１電極とを備える電極材の前記第１被覆部における表面の周縁部に、第１粘着部及び該第１粘着部を覆って保護する第１保護部を設け、
イオン透過性を有する第１隔膜の一面の周縁部において設けられた第３粘着部を保護する第２保護部と、前記第１保護部とを、前記第１電極及び第１隔膜の一面が対向するように固着する
ことを特徴とする電極ユニットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極及び導電体を有する電極ユニット、電池及び電極ユニットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電池は、家電製品、電気自動車、ハイブリッド自動車及び太陽光発電設備等に広く用いられている。この電池として、バナジウム固体塩電池（例えば、特許文献１参照）又はリチウムイオン二次電池等が挙げられる。
【０００３】
バナジウム固体塩電池は、セルをケースに収容することにより構成される。セルは、外装と、該外装の内部に配された複数の電極ユニットを備える。各電極ユニットは、平板状をなす銅又はアルミニウム等の導電体と、該導電体に積層された平板状の電極とを有しており、互いに重ねられている。電極は、活物質、導電助剤としての炭素材料、バインダ及び電解液を有する。活物質は、バナジウムイオン又はバナジウムを含むイオンを含有している。セル内においては、隣り合う電極ユニット間で、正の電極及び負の電極が対向している。バナジウム固体塩電池は、正の電極及び負の電極間における酸化還元反応を利用して充放電を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２３５８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、電極に含まれる電解液が酸性又はアルカリ性である場合、電極に積層された導電体が電解液との接触により、腐食され、機能低下、故障等の問題を招来する虞がある。
【０００６】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電極に含まれる電解液が導電体に接触することを防止することができる電極ユニット、電池及び電極ユニット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】
【０００７】
本発明に係る電極ユニットは、平板状をなす導電体と、導電性及び電解液非透過性を有し、前記導電体の一面を覆う第１被覆部と、電解液非透過性を有し、前記導電体の他面を覆う第２被覆部と、平板状をなし、活物質及び電解液を有しており、前記第１被覆部の表面において周縁部を残して設けられた第１電極と、前記第１被覆部の表面の周縁部に配された第１粘着部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る電極ユニットの製造方法は、平板状をなす導電体と、導電性及び電解液非透過性を有し、前記導電体の一面を覆う第１被覆部と、平板状をなし、活物質を有しており、前記第１被覆部の表面に周縁部を残して設けられた第１電極とを備える電極材の前記第１被覆部における表面の周縁部に、第１粘着部及び該第１粘着部を覆って保護する第１保護部を設け、イオン透過性を有する第１隔膜の一面の周縁部において設けられた第３粘着部を保護する第２保護部と、前記第１保護部とを、前記第１電極及び第１隔膜の一面が対向するように固着することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、第１粘着部により、第１電極の電解液が導電体側に漏れ出すことを防止し、これにより、電極に含まれる電解液が導電体に接触することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る電池のセルを示す平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線による断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線による断面図である。
【図４】電極ユニットの平面図である。
【図５】電極ユニットの断面図である。
【図６】電極ユニットの断面図である。
【図７】電極ユニットの断面図である。
【図８】図３のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線による断面図である。
【図９】電極ユニットの製造手順を示す説明図である。
【図１０】電極ユニットの製造手順を示す説明図である。
【図１１】実施の形態２に係る電極ユニットの断面図である。
【図１２】実施の形態３に係る電極ユニットの断面図である。
【図１３】実施の形態４に係る電極ユニットの断面図である。
【図１４】実施の形態５に係る電池のセルを示す断面図である。
【図１５】実施の形態６に係る電極ユニットの断面図である。
【図１６】実施の形態７に係る電極ユニットを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る電池のセルを示す平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線による断面図であり、図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線による断面図である。図１中、１００はバナジウム固体塩電池のセルである。バナジウム固体塩電池は、セル１００を一つ又は複数個ケースに収容することにより構成されている。セル１００は外装１０１と、正極端子１０２及び負極端子１０３と、発電部１０５とを備える。
【００１２】
外装１０１は、四角形状をなす電解液非透過性の二枚の外装シート１０４，１０４を有している。二枚の外装シート１０４，１０４の面同士は対向し、周縁部同士は接合されている。また、正極端子１０２及び負極端子１０３は外装１０１の一辺から並んで突出している。発電部１０５は、二枚の外装シート１０４，１０４内に収容されている。
【００１３】
各外装シート１０４の外面には、周縁部を残して、四角形状の第１押圧シート１０６が貼り合わされている。セル１００をケースに収容した場合に、発電部１０５は、二枚の外装シート１０４，１０４を介して、二枚の第１押圧シート１０６，１０６により押圧される。
【００１４】
各外装シート１０４の周縁部において、正極端子１０２及び負極端子１０３が突出する一辺には、該一辺に沿った矩形状の第２押圧シート１０７が貼り合わされている。二枚の第２押圧シート１０７，１０７は、外装シート１０４，１０４を介して、正極端子１０２及び負極端子１０３を挟持している。なお、第１押圧シート１０６及び第２押圧シート１０７は、一体として形成されていてもよい。また、二枚の第１押圧シート１０６，１０６は、一体として形成されていてもよく、二枚の第２押圧シート１０７，１０７も、一体として形成されていてもよい。また、正極端子１０２及び負極端子１０３は、外装１０１の異なる辺から突出していてもよい。
【００１５】
図２及び図３に示すように、発電部１０５は、二つの電極ユニット１，１と、三つの電極ユニット２，２，２と、二つの電極ユニット３，３とにより形成されている。電極ユニット１、電極ユニット２及び電極ユニット３は、四角形平板状をなしている。二つの電極ユニット１，１と、三つの電極ユニット２，２，２とは面同士が対向するように交互に積層され、外側に二つの電極ユニット３，３が配されている。発電部１０５は、外装１０１内において、電極ユニット３が外装シート１０４に接する。
【００１６】
各電極ユニット１及び各電極ユニット３は、負極をなし、各電極ユニット２は正極をなす。したがって、二つの電極ユニット１，１と、三つの電極ユニット２，２，２と、二つの電極ユニット３，３とは並列に接続されていることとなる。なお、各電極ユニット１及び各電極ユニット３が正極をなし、各電極ユニット２が負極をなしていてもよい。
【００１７】
図４は、電極ユニット１の平面図であり、図５は、電極ユニット１の断面図である。電極ユニット１は、二つの電極１０，１０と、導電体１１と、二枚の被覆シート１２，１２とを備える。
【００１８】
導電体１１は、四角形状の本体部１１ａ及び該本体部１１ａの周縁部の一部から延設されたタブ部１１ｂを有する。本体部１１ａの両面夫々は、全面において二枚の被覆シート１２，１２に覆われている。一の被覆シート１２の一面は、本体部１１ａの一面に接し、他の被覆シート１２の一面は、本体部１１ａの他面に接している。
【００１９】
導電体１１は、アルミニウム、ニッケル、チタン又は銅等の高導電性の金属であることが好ましい。被覆シート１２は、導電性及び電解液非透過性を有しており、例えば、グラファイトシート及び接着用の導電性シートを重ねたシート、導電性フィルム及びシート状の導電性ゴムを用いてもよい。
【００２０】
電極１０は、活物質、導電助剤としての炭素材料、バインダ及び非水系溶媒を含有する溶液又は半固体状物等を被覆シート１２に塗布し、非水系溶媒を揮発させた後、酸性の電解液を含ませることにより形成される。なお、非水系溶媒としては、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）等が例示される。一の電極１０は、一の被覆シート１２の他面に、周縁部を残して積層されている。他の電極１０は、他の被覆シート１２の他面に、周縁部を残して積層されている。電極１０，１０は、第１電極及び第２電極に相当し、被覆シート１２，１２は第１被覆部及び第２被覆部に相当する。
【００２１】
負極として機能する電極ユニット１の電極１０の活物質に含まれるバナジウムイオン又はバナジウムを含むイオンは、酸化還元反応によって、２価及び３価の間で酸化数が変化するバナジウムイオンであるのが好ましい。２価及び３価の間で酸化数が変化するバナジウムイオンとしては、Ｖ2+（II）、Ｖ3+（III ）が例示される。
【００２２】
負極用の活物質であるバナジウム化合物としては、硫酸バナジウム（II）（ＶＳＯ4 ・ｎＨ2 Ｏ）、硫酸バナジウム（III ）（Ｖ2 （ＳＯ4 ）3 ・ｎＨ2 Ｏ）が挙げられる。これらの混合物を用いてもよい。ｎは、０又は１〜１０の整数である。
【００２３】
また、電極１０に含まれる電解液は、硫酸水溶液であるのが好ましい。硫酸水溶液として、例えば濃度が９０質量％未満の硫酸水溶液を用いることができる。電解液の量は、例えばバナジウム化合物１００ｇに対して、２Ｍ（ｍｏｌ／Ｌ）の硫酸７０ｍＬである。
【００２４】
バインダとしては、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）及びフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体（ＰＶＤＦ／ＨＦＰ）等が挙げられる。
炭素材料としては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック（登録商標）等のカーボンブラック、及びグラファイト等が挙げられる。炭素材料は１種又は２種以上を用いることができる。
【００２５】
電極ユニット１は、更に、四角形枠状のシーラント１３を有する。シーラント１３は、本体部１１ａの側面と、二枚の被覆シート１２，１２夫々の周縁部とを覆っている。また、シーラント１３は、タブ部１１ｂの基端部から突出端部に至るまでの部分の両面及び側面を覆っている。即ち、シーラント１３は、タブ部１１ｂの突出端部以外の部分を覆っている。
【００２６】
シーラント１３は、電極ユニット１の厚さ方向に並ぶ二つの分体１３ａ，１３ｂから形成され、分体１３ａは、一の被覆シート１２の他面の周縁部及びタブ部１１ｂの一面を覆い、分体１３ｂは、他の被覆シート１２の他面の周縁部及びタブ部１１ｂの他面を覆っている。また、本体部１１ａ及びタブ部１１ｂの側面は、分体１３ａ，１３ｂに覆われている。これにより、電極１０の電解液がタブ部１１ｂに接触することを防止できる。タブ部１１ｂにより、導電体１１と、外部の負荷又は充電器等との電子のやり取りを行うことができる。
【００２７】
シーラント１３の分体１３ａ，１３ｂには、シート基材の両面に粘着材を配したテープが使用される。なお、分体１３ａ，１３ｂには、シート基材を有しない粘着材のみのテープを使用してもよい。シート基材としては例えば、ポリイミドが用いられ、粘着材は、シリコン樹脂系又はアクリル樹脂系等の粘着材が用いられる。
【００２８】
更に、電極ユニット１は、四角形状をなし、水素イオン透過性を有する二枚のイオン交換膜１４，１４を有する。二枚のイオン交換膜１４，１４は、第１隔膜及び第２隔膜に相当する。各イオン交換膜１４は、一面を、その周縁部を残して電極１０に接触させることにより、電極１０を覆っている。
【００２９】
イオン交換膜１４は、水素イオンに加えて硫酸イオンを透過してもよい。また、イオン交換膜１４は、水素イオンを透過する隔膜の一例であり、電極ユニット１において、イオン交換膜１４に代えて、イオン選択性を有さず、イオン透過性を有する多孔質膜等を用いてもよい。
【００３０】
シーラント１３及びイオン交換膜１４間には、四角形枠状の保護シート１５及び粘着シート１６が設けられている。保護シート１５は、シーラント１３側に位置し、シーラント１３に粘着している。粘着シート１６は、イオン交換膜１４側に位置し、保護シート１５に粘着している。したがって、電極１０は、被覆シート１２、シーラント１３、イオン交換膜１４、保護シート１５及び粘着シート１６により封止されている。なお、シーラント１３の分体１３ａ，１３ｂの表層に保護シート１５を配置してもよい。
【００３１】
粘着シート１６には、シート基材の両面に粘着材を配したテープが使用される。シート基材としては例えば、ポリイミドが用いられ、粘着材は、シリコン樹脂系又はアクリル樹脂系等の粘着材が用いられる。なお、粘着シート１６には、シート基材を有しない粘着材のみのテープを使用してもよい。保護シート１５としては、ポリプロピレン、ポリエチレン又はＰＴＦＥが用いられる。
【００３２】
図６は、電極ユニット２の断面図である。電極ユニット２は、二つの電極２０，２０と、導電体２１と、二枚の被覆シート２２，２２とを備える。
【００３３】
導電体２１は、四角形状の本体部２１ａ及び該本体部２１ａの周縁部の一部から延設されたタブ部２１ｂを有する。本体部２１ａの両面夫々は、全面において二枚の被覆シート２２，２２に覆われている。一の被覆シート２２の一面は、本体部２１ａの一面に接し、他の被覆シート２２の一面は、本体部２１ａの他面に接している。導電体２１及び被覆シート２２の材質は、導電体１１及び被覆シート１２の材質と同一である。
【００３４】
電極２０は、電極１０と同様に形成され、活物質、導電助剤としての炭素材料、バインダ及び酸性の電解液を含有しているが、電極１０と異なり、正極用の活物質を含有している。一の電極２０は、被覆シート２２の他面に、周縁部を残して積層されている。他の電極２０は、被覆シート２２の他面に、周縁部を残して積層されている。
【００３５】
正極として機能する電極ユニット２の電極２０の活物質に含まれるバナジウムイオン又はバナジウムを含むイオンは、酸化還元反応によって、５価及び４価の間で酸化数が変化するバナジウムを含むイオンであるのが好ましい。５価及び４価の間で酸化数が変化するバナジウムを含むイオンとしては、ＶＯ2+（IV）、ＶＯ2+（V ）が例示される。
【００３６】
正極用の活物質であるバナジウム化合物は、酸化硫酸バナジウム（IV）（ＶＯＳＯ4 ・ｎＨ2 Ｏ）、酸化硫酸バナジウム（V ）（（ＶＯ2 ）2 ＳＯ4 ・ｎＨ2 Ｏ）を挙げることができる。これらの混合物を用いてもよい。ｎは、０〜５の整数である。
【００３７】
電極ユニット２は、更に、四角形枠状のシーラント２３を有する。シーラント２３は、本体部２１ａの側面と、二枚の被覆シート２２，２２夫々の周縁部とを覆っている。また、シーラント２３は、タブ部２１ｂの基端部から突出端部に至るまでの部分の両面及び側面を覆っている。即ち、シーラント２３は、タブ部２１ｂの突出端部以外の部分を覆っている。
【００３８】
シーラント２３は、電極ユニット２の厚さ方向に並ぶ二つの分体２３ａ，２３ｂから形成され、分体２３ａは、一の被覆シート２２の他面の周縁部及びタブ部２１ｂの一面を覆い、分体２３ｂは、他の被覆シート２２の他面の周縁部及びタブ部２１ｂの他面を覆っている。また、本体部２１ａ及びタブ部２１ｂの側面は、分体２３ａ，２３ｂに覆われている。これにより、電極２０の電解液がタブ部２１ｂに接触することを防止できる。タブ部２１ｂにより、導電体２１と、外部の負荷又は充電器等との電子のやり取りを行うことができる。
【００３９】
シーラント２３の分体２３ａ，２３ｂには夫々、四角形枠状の保護シート２５が積層されている。保護シート２５は、シーラント２３に粘着している。シーラント２３の分体２３ａ，２３ｂ及び保護シート２５の材質は夫々、シーラント１３の分体１３ａ，１３ｂ及び保護シート１５と同一である。なお、シーラント２３の分体２３ａ，２３ｂの表層に保護シート２５を配置してもよい。
【００４０】
電極ユニット２は、電極ユニット１と同様の構造をなすがイオン交換膜１４及び粘着シート１６に相当するものを有していない。
【００４１】
図２に示すように、電極ユニット２，２，２は、夫々の電極２０が対向するように配され、電極２０に電極ユニット１の電極１０が対向するように、電極ユニット１を挟んでいる。電極ユニット２，２夫々における電極ユニット１側の電極２０は、電極ユニット１のイオン交換膜１４に接している。
【００４２】
図７は、電極ユニット３の断面図である。電極ユニット３は、単一の電極３０と、導電体３１と、二枚の被覆シート３２，３２とを備える。電極３０は、第１電極に相当する。
【００４３】
導電体３１は、四角形状の本体部３１ａ及び該本体部３１ａの周縁部の一部から延設されたタブ部３１ｂを有する。本体部３１ａの両面夫々は、全面において二枚の被覆シート３２，３２に覆われている。一の被覆シート３２の一面は、本体部３１ａの一面に接し、他の被覆シート３２の一面は、本体部３１ａの他面に接している。導電体３１及び被覆シート３２の材質は、導電体１１及び被覆シート１２の材質と同一である。
【００４４】
電極３０の材質は、電極１０と同じである。電極３０は、一の被覆シート３２の他面に、周縁部を残して積層されている。
【００４５】
電極ユニット３は、更に、四角形枠状のシーラント３３を有する。シーラント３３は、本体部３１ａの側面と、二枚の被覆シート３２，３２夫々の周縁部とを覆っている。また、シーラント３３は、タブ部３１ｂの基端部から突出端部に至るまでの部分の両面及び側面を覆っている。即ち、シーラント３３は、タブ部３１ｂの突出端部以外の部分を覆っている。
【００４６】
シーラント３３は、電極ユニット１の厚さ方向に並ぶ二つの分体３３ａ，３３ｂから形成され、分体３３ａは、一の被覆シート３２の他面の周縁部及びタブ部３１ｂの一面を覆い、分体３３ｂは、他の被覆シート３２の他面の周縁部及びタブ部３１ｂの他面を覆っている。また、本体部３１ａ及びタブ部３１ｂの側面は、分体３３ａ，３３ｂに覆われている。これにより、電極３０の電解液がタブ部３１ｂに接触することを防止できる。タブ部３１ｂにより、導電体３１と、外部の負荷又は充電器等との電子のやり取りを行うことができる。シーラント３３の分体３３ａ，３３ｂ及び保護シート３５の材質は夫々、シーラント１３の分体１３ａ，１３ｂ及び保護シート１５と同一である。なお、シーラント３３の分体３３ａ，３３ｂの表層にシーラント３５を配置してもよい。
【００４７】
更に、電極ユニット３は、四角形状をなし、水素イオン透過性を有する単一のイオン交換膜３４を有する。イオン交換膜３４は、一面を、その周縁部を残して電極３０に接触させることにより、電極３０を覆っている。
【００４８】
イオン交換膜３４は、水素イオンに加えて硫酸イオンを透過してもよい。また、イオン交換膜３４は、水素イオンを透過する隔膜の一例であり、電極ユニット３において、イオン交換膜３４に代えて、イオン選択性を有さず、イオン透過性を有する多孔質膜等を用いてもよい。
【００４９】
シーラント３３及びイオン交換膜３４間には、四角形枠状の保護シート３５及び粘着シート３６が設けられている。保護シート３５は、シーラント３３側に位置し、シーラント３３に粘着している。粘着シート３６は、イオン交換膜３４側に位置し、保護シート３５に粘着している。したがって、電極３０は、被覆シート３２、シーラント３３、イオン交換膜３４、保護シート３５及び粘着シート３６に封止されている。また、シーラント３３の分体３３ｂには、保護シート３５が積層されている。保護シート３５及び粘着シート３６の材質は、保護シート１５及び粘着シート１６と同一である。
【００５０】
電極ユニット３は、電極ユニット１と同様の構成を可能とするが、外装１０１内において端部に配されているので、必要のない電極及びイオン交換膜を配さず、単一の電極３０及び単一のイオン交換膜３４のみを有する構成としている。
【００５１】
また、電極ユニット３，３は、夫々のイオン交換膜３４が対向するように配され、イオン交換膜３４に電極ユニット２の電極２０が対向するように、各電極ユニット１及び各電極ユニット２を挟んでいる。電極ユニット３，３夫々のイオン交換膜３４は、電極ユニット２における電極ユニット３側の電極２０に接している。
【００５２】
図３に示すように、各電極ユニット２のタブ部２１ｂは、外装１０１の周縁部にて重ねられ、各タブ部２１ｂの突出端部は、外装シート１０４，１０４の間から外部に引き出され、正極端子１０２を形成している。図８は、図３のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線による断面図である。電極ユニット１のタブ部１１ｂ及び電極ユニット３のタブ部３１ｂは、外装１０１の周縁部にて重ねられ、各タブ部１１ｂ及び各タブ部３１ｂの突出端部は、外装シート１０４，１０４の間から外部に引き出され、負極端子１０３を形成している。
【００５３】
ここで、外装シート１０４，１０４は、タブ部１１ｂ、２１ｂ、３１ｂ及びこれらを覆うシーラント１３、２３、３３に沿った形状となっている。第２押圧シート１０７は、外装シート１０４，１０４の形状に沿って設けられている。また、外装シート１０４，１０４の内面が接する部分は、熱溶着されている。これにより、セル１００への外部への電解液の漏れ出しを防止することができる。
【００５４】
なお、セル１００に、作動圧がシーラント１３、２３、３３の粘着材の粘着による耐圧以下である逆止弁を設けてもよい。この場合、セル１００の内圧が前記粘着材の耐圧まで上昇することがなくなり、電解液の漏れ出しを防止できる。
また、セル１００は、電極ユニット３に代えて、電極ユニット１を配する構成であってもよい。
【００５５】
イオン交換膜１４を介して対向する電極１０、２０間と、イオン交換膜３４を介して対向する電極２０、３０間とにおいて、下記式（１）及び（２）の反応が生じる。
正極：ＶＯＸ2 ・ｎＨ2 Ｏ（ｓ）⇔ＶＯ2 Ｘ・（ｎ−１）Ｈ2 Ｏ（ｓ）＋ＨＸ＋Ｈ+ ＋ｅ- …（１）
負極：ＶＸ3 ・ｎＨ2 Ｏ（ｓ）＋Ｈ+ ＋ｅ- ⇔ＶＸ2 ・ｎＨ2 Ｏ（ｓ）＋Ｘ- …（２）
式中、Ｘは１価の陰イオンを表す。Ｘがｍ価の陰イオンである場合、結合係数（１／ｍ）が考慮される。ｎはバナジウム化合物の種類に応じた種々の値をとり得る。
【００５６】
式（１）及び式（２）の反応を利用してセル１００の充放電が行われる。式（１）及び式（２）の反応においてイオン交換膜１４を介して電極１０、２０間でプロトンが移動し、イオン交換膜３４を介して電極２０、３０間でプロトンが移動する。また、正極端子１０２及び負極端子１０３により、外部の負荷又は充電器等との電子のやり取りが行われる。
【００５７】
上記の構成によれば、導電体１１は、両平面を電解液非透過性の被覆シート１２，１２により覆われ、電極１０は、被覆シート１２の他面に設けられている。したがって、電極１０及び導電体１１は互いに接触せず、電極１０に含まれる電解液は導電体１１に接触しない。これにより、電極１０に含まれる電解液による導電体１１の腐食が防止される。また、被覆シート１２は導電性であるので、電極１０及び導電体１１間の電子の移動を担保できる。電極ユニット２、３においても同様である。
【００５８】
更に、粘着材を有するシーラント１３を設けることにより、例えば、被覆シート１２にシーラント１３を介して他の部材を積層した場合に、被覆シート１２及び他の部材を密着させることができる。これにより、シーラント１３により被覆シート１２及びシーラント１３の間から電解液が漏れ出すことを防止できる。粘着材は分子間力が強く、粘着性を有しない部材を熱溶着するよりも、他の部材及び被覆シート１２を密着させることができる。したがって、電極１０に含まれる電解液が漏れ出して、導電体１１に接することを防止できる。更に押圧シート１０６，１０６により押圧することで、被覆シート１２及びシーラント１３をより密着させ、より効果的に、電解液の漏れ出しを防止することができる。電極ユニット２、３においても同様である。
【００５９】
シーラント１３の分体１３ａ及び分体１３ｂにより、被覆シート１２及び保護シート１５を密着させ、被覆シート１２及び保護シート１５の間から電解液が漏れ出すことを防止できる。導電体１１の側面を分体１３ａ及び分体１３ｂにより覆うことにより、電解液が導電体１１に接触することをより効果的に防止できる。電極ユニット２、３においても同様である。
【００６０】
イオン交換膜１４を設けることにより、電極ユニットの並設構造において、隣接する電極ユニットの電極同士の接触を防止することができる。また、粘着シート１６によりイオン交換膜１４及び保護シート１５を密着させ、イオン交換膜１４及び保護シート１５の間から電解液が漏れ出すことを防止することができる。電極ユニット３においても同様である。
【００６１】
電極ユニット１，２，３を積層することにより電池の性能を向上させることができる。電極１０，２０，３０において、バナジウムイオン又はバナジウムを含むイオンを含有する活物質を用いることにより、正極及び負極の活物質を同一としてセル１００及び電池を構成でき、電池の設計が容易となる。
【００６２】
なお、シーラント１３は、分体１３ａ及び分体１３ｂに相当する部分を一体として形成しなくともよく、被覆シート１２，１２の他面の周縁部のみに配してもよい。例えば、被覆シート１２，１２の他面の周縁部のみにシーラント１３を配し、保護シート１５が枠状をなし、導電体１１の側面を覆い、前記粘着部材に粘着されるように形成してもよい。この場合、被覆シート１２及び保護シート１５により導電体１１が封止される。電極ユニット２、３においても同様である。
また、第１押圧シート１０６を配さず、第２押圧シート１０７のみを配してもよい。
【００６３】
以下、電極ユニット１の製造方法を説明する。図９及び図１０は、電極ユニット１の製造手順を示す説明図である。まず、図９Ａに示すように、導電体１１の本体部１１ａの両平面夫々に、被覆シート１２，１２を、その一面を対向させて配する。次に、図９Ｂに示すように、二つの電極１０，１０を夫々、被覆シート１２，１２の他面に、周縁部を残して設ける。これにより、電極材が形成される。なお、このとき、電極１０，１０には、電解液が含まれていない。
【００６４】
その後、図９Ｃに示すように、シーラント１３を、本体部１１ａの側面と、及び二枚の被覆シート１２，１２夫々の周縁部とを覆い、また、タブ部１１ｂの突出端部以外の部分を覆うように配する。また、シーラント１３の分体１３ａ及び分体１３ｂ夫々には第１保護シート１５ａを積層させる。
【００６５】
その後、図９Ｄに示すように、イオン交換膜１４を電極１０に対向させる。イオン交換膜１４の電極１０に対する対向面の周縁部には、四角形枠状の粘着シート１６が積層され、該粘着シート１６には、四角形枠状の第２保護シート１５ｂが積層されている。
【００６６】
イオン交換膜１４を、第２保護シート１５ｂが第１保護シート１５ａに重なるように電極１０に被せ、第１保護シート１５ａ及び第２保護シート１５ｂの重なる三辺を熱溶着により固着し、図１０Ｅに示すように開口１４ａを形成する。イオン交換膜１４及び電極１０の間に開口１４ａから酸性の電解液を注入し、電解液を電極１０に含浸させる。電解液の含浸の後、図１０Ｆに示すように、第１保護シート１５ａ及び第２保護シート１５ｂの重なる残りの一辺を固着して開口１４ａを閉じる。第１保護シート１５ａ及び第２保護シート１５ｂが固着されることにより、保護シート１５が形成される。
【００６７】
同様にして、図１０Ｇに示すように、他の電極１０側に他のイオン交換膜１４を配し、電極ユニット１を製造する。なお、電極ユニット１の両側のイオン交換膜１４，１４夫々における保護シート１５ｂ，１５ｂの三辺を各被覆シート１２における保護シート１５ａ固着した後に、電解液を注入し、残りの一辺を固着してもよい。また、第１保護シート１５ａ及び第２保護シート１５ｂの固着は、熱溶着に限られず、プレス加工により行ってもよい。
【００６８】
電極ユニット２は、電極２０，２０、導電体２１及び被覆シート２２，２２等を用いて、電極ユニット１と同様に製造される。このとき、電極ユニット１の製造における図９Ｃに対応する段階で、電極ユニット２が製造される。前記段階における電極２０に電解液を含浸させておいてもよく、また、別の工程において電解液を含浸させてもよい。
【００６９】
電極ユニット３は、電極３０、導電体３１及び被覆シート３２，３２等を用いて、電極ユニット１と同様に製造される。このとき、電極ユニット１の製造における図１０Ｅに対応する段階の後、イオン交換膜３４における保護シート３５ｂ及び被覆シート３１における保護シート３５ａの残りの一辺を固着することにより電極ユニット３が製造される。
【００７０】
上記の製造方法によれば、シーラントの分体１３ａ，１３ｂ及び粘着シート１６を夫々、第１保護シート１５ａ及び第２保護シート１５ｂにより覆うことにより、セル１００の製造において、シーラントの分体１３ａ，１３ｂ及び粘着シート１６が意図しない部材又は箇所に粘着することを防止できる。また、シーラントの分体１３ａ，１３ｂ及び粘着シート１６により、第１保護シート１５ａ及び第２保護シート１５ｂから形成される保護シート１５と、被覆シート１２又はイオン交換膜１４との間から電解液が漏れ出すことを防止できる。
【００７１】
（実施の形態２）
図１１は実施の形態２に係る電極ユニット３の断面図である。実施の形態２に係るセル１００の構成について、実施の形態１と同様な構成については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００７２】
実施の形態２に係る電極ユニット３は、単一の電極３０と、導電体３１と、単一の被覆シート３２とを備える。導電体３１の本体部３１ａの一面は、被覆シート３２に覆われている。被覆シート３２の一面は、本体部３１ａの一面に接している。電極３０は、被覆シート３２の他面に、周縁部を残して積層されている。
【００７３】
電極ユニット３は、更に、四角形額縁状のシーラント３３を有する。シーラント３３は、導電体３１の側面と、被覆シート３２の周縁部とを覆っている。また、シーラント３３は、外装シート１０４の内面に固着されている。実施の形態２に係る電極ユニット３においては、被覆シート３２が第１被覆部に相当し、外装シート１０４が第２被覆部に相当する。
【００７４】
更に、電極ユニット３は、四角形状をなし、水素イオン透過性を有するイオン交換膜３４を有する。イオン交換膜３４は、一面を、その周縁部を残して電極３０に接触させることにより、電極３０を覆っている。シーラント３３及びイオン交換膜３４間には、保護シート３５及び粘着シート３６が配されている。したがって、電極３０は、被覆シート３２、シーラント３３、イオン交換膜３４、保護シート３５及び粘着シート３６に封止されている。
【００７５】
シーラント３３により、被覆シート３２及び保護シート３５を密着させることができ、被覆シート３２及び保護シート３５の間から電解液が漏れ出すことを防止できる。また、導電体３１を、外装１０４の内面において、シーラント３３により封止した状態で固定することができる。また、外装シート１０４は、電解液非透過性であることにより、セル１００の外装として機能する。
【００７６】
（実施の形態３）
図１２は実施の形態３に係る電極ユニット３の断面図である。実施の形態３に係るセル１００の構成について、実施の形態１及び実施の形態２と同様な構成については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００７７】
実施の形態３に係る電極ユニット３は、実施の形態２に係る電極ユニット３と、シーラント３３及び保護シート３５の形状が異なる。シーラント３３は、被覆シート３２の他面の周縁部のみに配されている。保護シート３５は、導電体３１の側面と、被覆シート３２の側面と、シーラント３３とを覆っている。また、保護シート３５は、外装シート１０４の内面に固着されている。
【００７８】
上記の構成によれば、シーラント３３により、被覆シート３２及び保護シート３５を密着させることができ、被覆シート３２及び保護シート３５の間から電解液が漏れ出すことを防止できる。また、導電体３１を、外装１０４の内面において、保護シート３５により封止した状態で固定することができる。また、外装シート１０４は、電解液非透過性であることにより、セル１００の外装として機能する。
【００７９】
（実施の形態４）
図１３は、実施の形態４に係る電極ユニット１の断面図である。実施の形態４に係る電極ユニット１の構成について、実施の形態１と同様な構成については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００８０】
実施の形態４に係る電極ユニット１においては、タブ部と、導電体とは別部材である。実施の形態４においては、導電体１１は、四角形状をなし、導電体１１の両平面夫々の周縁部における一辺部分は、被覆シート１２，１２に覆われていない。前記一辺部分における一部には、矩形箔状のタブ部１１ｃが、基端部が導電体１１の一面に対向するように接続されている。シーラント１３は、被覆シート１２，１２の他面の周縁部と、導電体１１の側面とを覆っている。また、シーラント１３は、タブ部１１ｃの突出端部以外の部分において、前記導電体１１への対向部分以外の部分を覆っている。更に、シーラント１３は、導電体１１の前記一辺において、前記タブ部１１ｃが対向する部分以外を覆っている。
上記の構成においても、電極１０の電解液がタブ部１１ｂに接触することを防止できる。
【００８１】
（実施の形態５）
図１４は、実施の形態５に係る電池のセル１００を示す断面図である。実施の形態５に係る電極ユニット１の構成について、実施の形態１と同様な構成については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００８２】
実施の形態５においては、第１押圧シート１０６は四角形枠状をなしており、電極ユニット１、２、３の積層方向において、電極ユニット１、２、３の周縁部に重なる位置に配されている。これにより、第１押圧シート１０６で発電部１０５を押圧することによる電極１０、２０、３０の体積の減少を防ぎ、セル１００の容量低下を防止できる。
【００８３】
（実施の形態６）
図１５は、実施の形態６に係る電極ユニット１の断面図である。実施の形態６に係る電極ユニット１の構成について、実施の形態１と同様な構成については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００８４】
実施の形態６においては、保護シート１５及び粘着シート１６は設けられておらず、イオン交換膜１４は直接シーラント１３に粘着されている。この場合においても電解液の漏れ出しを防止することができる。
【００８５】
（実施の形態７）
図１６は、実施の形態７に係る電極ユニット１を示す模式図である。実施の形態７に係る電極ユニット１の構成について、実施の形態１と同様な構成については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００８６】
図１６においては、第１保護シート１５ａ及び第２保護シート１５ｂが固着されていない状態を示している。なお、図１６においては、電極ユニット１の導電体１１及び一の電極１０側の部分のみを図示し、他の電極１０側の部分の図示を省略している。また、タブ部１１ｂの図示を省略している。図１６に示すように、第２保護シート１５ｂは、粘着シート１６の一辺の一部に積層されている。また、第１保護シート１５ａは、シーラント１３の分体１３ａの一辺の一部に積層されている。
【００８７】
上記の構成の電極ユニット１は、保護シート１５ａ及び保護シート１５ｂに係る一辺以外の三辺を粘着材により粘着した後、前記一辺において、減圧下で、第１保護シート１５ａ及び第２保護シート１５ｂを熱溶着させることで製造される。このとき、前記一辺において、第１保護シート１５ａ及び第２保護シート１５ｂに相当する部分以外の部分は互いに粘着剤により固着される。
【００８８】
これにより、第１保護シート１５ａ及び第２保護シート１５ｂによる固着部分を低減し、熱溶着により電極１０にかかる熱量を低減し、水分の減少量を低減し、セル１００の容量を安定させることができる。
【００８９】
なお、実施の形態１に係る図２及び図３、実施の形態５に係る図１４において、電極ユニット１、電極ユニット２、電極ユニット３の積層数は、合計７個であるがこれに限られず、積層数を７個より多くしてもよく、また、少なくしてもよい。また、電極ユニット１のみを積層してセル１００を形成してもよい。
【００９０】
また、実施の形態１から実施の形態７までにおいて、電極ユニット１，２，３、また、導電体１１，２１，３１、シーラント１３，２３，３３、イオン交換膜１４，３４、保護シート１５，２５，３５及び粘着シート１６，２６，３６は四角形状に限られず、四角形以外の多角形状又は円形状等であってもよい。また、タブ部１１ｃは，矩形に限られず、外部との電子のやり取りが可能であればいかななる形状であってもよい。
【００９１】
以上のように、本発明に係る電極ユニットは、平板状をなす導電体と、導電性及び電解液非透過性を有し、前記導電体の一面を覆う第１被覆部と、電解液非透過性を有し、前記導電体の他面を覆う第２被覆部と、平板状をなし、活物質及び電解液を有しており、前記第１被覆部の表面において周縁部を残して設けられた第１電極と、前記第１被覆部の表面の周縁部に配された第１粘着部とを備えることを特徴とする。
【００９２】
本発明によれば、導電体は両平面を電解液非透過性の第１被覆部及び第２被覆部により覆われ、第１電極は、第１被覆部の表面に設けられている。したがって、第１電極及び導電体は互いに接触せず、電極に含まれる電解液は導電体に接触しない。これにより、第１電極に含まれる電解液による導電体の腐食が防止される。また、第１被覆部は導電性であるので、第１電極及び導電体間の電子の移動を担保できる。更に、第１粘着部を設けることにより、例えば、第１被覆部に第１粘着部を介して他の部材を積層した場合に、第１粘着部により、他の部材及び第１被覆部が密着する。これにより、第１被覆部及び他の部材の間から電解液が漏れ出すことを防止できる。したがって、電極に含まれる電解液が導電体に接触することを防止することができる。
【００９３】
本発明に係る電極ユニットは、前記第１粘着部を覆って保護する保護部を備え、前記第２被覆部はシート状をなし、前記第１粘着部又は保護部は、前記導電体及び第１被覆部の側面と、前記第２被覆部の前記導電体側の一面における前記導電体よりも外側の部分とに固着されていることを特徴とする。
【００９４】
本発明によれば、粘着部により、保護部が、第１被覆部に密着するので保護部及び第１被覆部の間から電解液が漏れ出すことを防止できる。また、導電体を、第２被覆部の一面において、第１粘着部又は保護部により封止した状態で固定することができる。また、第２被覆部は電解液非透過性であるので、他面を外側として電池の外装とすることができる。
【００９５】
本発明に係る電極ユニットは、平板状をなし、活物質及び電解液を有しており、前記第２被覆部の表面において周縁部を残して配された第２電極と、前記第２被覆部の表面の周縁部に設けられた第２粘着部とを備えることを特徴とする。
【００９６】
本発明によれば、第２電極を設けることにより、導電体の両面に電極が設けられることとなり、電極ユニットを並設したセルにおいて、電池の設計を多様化することができる。また、第２粘着部を設けることにより、例えば、第２被覆部に第２粘着部を介して他の部材を積層した場合に、該他の部材及び第２被覆部が密着する。これにより、第２被覆部及び他の部材の間から電解液が漏れ出すことを防止できる。
【００９７】
本発明に係る電極ユニットは、前記第１粘着部及び第２粘着部を覆って保護する保護部を備えることを特徴とする。
【００９８】
本発明によれば、第１粘着部及び第２粘着部により、保護部と、第１被覆部又は第２被覆部とを密着させることができる。これにより、保護部と、第１被覆部又は第２被覆部との間から電解液が漏れ出すことを防止できる。
【００９９】
本発明に係る電極ユニットは、イオン透過性を有し、前記第１電極に対向するように配された第１隔膜及び前記第２電極に対向するように配された第２隔膜と、前記第１隔膜又は第２隔膜における前記第１電極又は前記第２電極への対向面の周縁部に設けられ、前記保護部に粘着している第３粘着部とを備えることを特徴とする。
【０１００】
本発明によれば、第１隔膜及び第２隔膜を設けることにより、電極ユニットの並設構造において、隣接する電極ユニットの電極同士の接触を防止することができる。また、第３粘着部により、保護部と第１隔膜又は第２隔膜とを密着させることができる。これにより、保護部と、第１隔膜又は第２隔膜と間から電解液が漏れ出すことを防止することができる。
【０１０１】
本発明に係る電極ユニットは、前記第１粘着部及び第２粘着部は、一体となって枠状をなしており、前記導電体の側面を覆っていることを特徴とする。
【０１０２】
本発明によれば、導電体の側面を前記第１粘着部及び第２粘着部により覆うことにより、電解液が導電体に接触することをより効果的に防止できる。
【０１０３】
本発明に係る電池は、前記導電体は、周縁部の一部からタブが延設されており、前記第１粘着部及び第２粘着部は、前記第１被覆部及び第２被覆部の周縁部と、前記導電体の側面と、前記タブの突出端部以外の部分とを覆っていることを特徴とする。
【０１０４】
本発明によれば、タブにより、導電体と、外部の負荷又は充電器等との電子のやり取りを行うことができる。また、タブの突出端部以外の部分を第１粘着部及び第２粘着部により覆うことにより、第１電極及び第２電極の電解液がタブに接触することを防止できる。
【０１０５】
本発明に係る電極ユニットは、イオン透過性を有し、前記第１電極に対向するように配された第１隔膜と、該第１隔膜における前記第１電極への対向面の周縁部に設けられた第３粘着部とを備えることを特徴とする。
【０１０６】
本発明によれば、第１隔膜を設けることにより、電極ユニットの並設構造において、隣接する電極ユニットの電極同士の接触を防止することができる。また、第３粘着部及び第１粘着部により、第１隔膜及び第１被覆部を密着させることができる。これにより、第１隔膜及び第１被覆部の間から電解液が漏れ出すことを防止することができる。
また、第１粘着部に該第１粘着部を覆って保護する保護部が配されている場合、第３粘着部により第１隔膜及び保護部を密着させることができる。これにより、第１隔膜及び保護部の間から電解液が漏れ出すことを防止することができる。
【０１０７】
本発明に係る電池は、上述の電極ユニットが並設されていることを特徴とする。
【０１０８】
本発明によれば、電極ユニットの並設により電池の性能を向上させることができる。
【０１０９】
本発明に係る電池は、上述の電極ユニットを備え、前記活物質は、バナジウムイオン又はバナジウムを含むイオンを含有する。
【０１１０】
本発明によれば、バナジウムイオン又はバナジウムを含むイオンを含有する活物質を用いることにより、正極及び負極の活物質を同一として電池を構成でき、電池の設計が容易となる。
【０１１１】
本発明に係る電極ユニットの製造方法は、平板状をなす導電体と、導電性及び電解液非透過性を有し、前記導電体の一面を覆う第１被覆部と、平板状をなし、活物質を有しており、前記第１被覆部の表面に周縁部を残して設けられた第１電極とを備える電極材の前記第１被覆部における表面の周縁部に、第１粘着部及び該第１粘着部を覆って保護する第１保護部を設け、イオン透過性を有する第１隔膜の一面の周縁部において設けられた第３粘着部を保護する第２保護部と、前記第１保護部とを、前記第１電極及び第１隔膜の一面が対向するように固着することを特徴とする。
【０１１２】
本発明によれば、第１粘着部及び第３粘着部を夫々、第１保護部及び第２保護部により覆うことにより、電極ユニットの製造の際、第１粘着部及び第３粘着部が意図しない部材又は箇所に粘着することを防止できる。また、第１粘着部及び第３粘着部により、保護部と、第１被覆部又は第１隔膜とを密着させることができる。これにより、保護部と、第１被覆部又は第１隔膜との間から電解液が漏れ出すことを防止できる。
【０１１３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。即ち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１１４】
１、２、３  電極ユニット
１０、２０、３０  電極（第１電極、第２電極）
１１、２１、３１  導電体
１１ｂ、１１ｃ、２１ｂ、３１ｂ  タブ部
１２、２２、３２  被覆シート（第１被覆部、第２被覆部）
１３ａ、１３ｂ、２３ａ、２３ｂ、３３ａ、３３ｂ  分体（第１粘着部、第２粘着部）
１５  保護シート（保護部）
１５ａ  第１保護シート（第１保護部）
１５ｂ  第２保護シート（第２保護部）
１６  粘着シート（第３粘着部）
１４、３４  イオン交換膜（第１隔膜、第２隔膜）
１０４  外装シート（第２被覆部）
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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