(57)【要約】【課題】正極材への電解液を吸液含浸する条件を揃えて向上させ、電気化学素子内の活物質の利用率を向上させて電気化学素子の放電性能を向上させた高容量な電気化学素子を提供することを目的とする。【解決手段】正極材３と負極材５とこの正極材３および負極材５の間に介在したセパレータ２と電解液を有底ケース４に収納し、セパレータ２が有底ケース４内への収納当初に電解液を保液する凹凸部が形成され、電解液の含浸によって凹凸部が略フラットになるようにした後、有底ケース４の開口部を封口体７で密封した電気化学素子である。【選択図】図１
2009087803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極材と、負極材と、この正極材および負極材の間に介在したセパレータと電解液を有底ケースに収納し、前記有底ケースの開口部を封口体で密封した電気化学素子において、前記セパレータが前記有底ケース内への収納当初に電解液を保液する凹凸部が形成され、前記電解液の含浸によって前記凹凸部が略フラットになるように構成したものを用いたことを特徴とする電気化学素子。
【請求項２】
前記セパレータに連なる複数の凹凸部を形成したことを特徴とする請求項１の電気化学素子。
【請求項３】
前記セパレータに形成した凹凸部が前記有底ケースの開口部側方向の前記セパレータの端部に通じるように形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の電気化学素子。
【請求項４】
前記セパレータに成形した凹凸部が前記セパレータの端部に対して、傾斜した角度で形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の電気化学素子。
【請求項５】
前記セパレータに成形した凹凸部が前記正極材に接触していることを特徴とする請求項１または２に記載の電気化学素子。
【請求項６】
前記セパレータに成形した凹凸部の高さが前記セパレータの端部に近づくにつれて、低くなる形状としたことを特徴とする請求項２に記載の電気化学素子。
【請求項７】
前記セパレータは前記有底ケースの開口部側に凹凸部を形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の電気化学素子。
【請求項８】
筒を形成するように巻回した前記セパレータの巻回される終端側に、凹凸部のない平滑面としたことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の電気化学素子。
【請求項９】
前記電気化学素子が電池であることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の電気化学素子。
【請求項１０】
前記電池が乾電池であることを特徴とする請求項９記載の電気化学素子。
【請求項１１】
有底ケース内に正極材と負極材とこの正極材と負極材の間にセパレータを介在させ、電解液と共に収納し、前記有底ケースの開口部を封口体を介して密閉する電気化学素子の製造方法において、前記セパレータに電解液を保液する凹凸部を成形した後に前記有底ケース内に収納し、前記電解液を注液して吸液含浸させ、前記セパレータに形成した凹凸部を略フラットになるように成形することを特徴とする電気化学素子の製造方法。
【請求項１２】
前記電解液を注液後、前記有底ケース内を真空状態にして電解液を吸液含浸することを特徴とする請求項１１に記載の電気化学素子の製造方法。
【請求項１３】
前記電気化学素子が電池であることを特徴とする請求項１１または１２のいずれかに記載の電気化学素子の製造方法。
【請求項１４】
前記電池が乾電池であることを特徴とする請求項１３記載の電気化学素子の製造方法。
【請求項１５】
中空状に成形した前記乾電池用正極材を前記有底ケース内に収納し、前記セパレータに電解液を保液する凹凸部を成形後、筒状に巻回し、前記有底ケース内に収納した前記正極
材の中空部に収納した後、前記電解液を注液して前記正極材と前記セパレータに吸液含浸させ、前記セパレータに形成した凹凸部を略フラットになるように成形し、ゲル状の負極材を収納して、負極集電体を具備した封口板で前記有底ケースの開口部を絶縁ガスケットを介して、かしめ封口することを特徴とする請求項１４に記載の電気化学素子の製造方法。
【請求項１６】
有底ケースの開口部より中空円筒状に成形した正極材とゲル状の負極材とを筒状のセパレータを介して電解液と共に収納後、前記有底ケースの開口部に封口体を載置して、かしめ封口する電気化学素子の製造装置において、前記正極材を収納した有底ケースを搬入する搬入部と、搬入した前記有底ケースを保持する回転盤と、回転盤を駆動させる駆動部と、前記セパレータに保液するための凹凸部を成形する成形部と、前記セパレータを帯状のセパレータより筒状に成形する巻回部と、前記セパレータを前記有底ケース内に挿入する挿入部と、次工程に搬送する搬送部で構成したことを特徴とする電気化学素子の製造装置。
【請求項１７】
前記成形部として、帯状のセパレータを送る送りローラと前記帯状のセパレータに保液するための凹凸部を成形する成形ローラで構成したことを特徴とする請求項１６に記載の電気化学素子の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池やキャパシタ等の電気化学素子の正極材と負極材との間に介在されるセパレータを改良した電気化学素子とその製造方法およびその製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、強負荷の放電性能を必要とされるデジタルカメラや携帯音楽プレーヤなどの消費電力の大きな高機能な電子機器が市場に普及している。これに伴い、これらの電子機器に利用されるアルカリマンガン乾電池に代表される電気化学素子の需要がますます高まっている。このような電子機器の高機能化では、従来に増して高容量、高性能な電気化学素子が要求されるようになり、生産効率の向上もよく高品質で信頼性のある大容量で放電性能向上したハイパワーな電気化学素子が求められている。
【０００３】
従来の電気化学素子であるアルカリマンガン乾電池では、放電性能向上の取り組みとして、限られた有底ケース内の内容積を有効利用して、活物質を可能な限り多く収納するため正極材を圧縮成形する際に加圧力を高く設定して高密度の正極材を作製し、正極材の増量が可能となったが、高密度に成形した正極材のため、成形した内部の空隙体積が減少して電解液の吸液含浸に長時間を要し、電解液の吸液含浸量が少なくなる傾向となった。
【０００４】
そのことにより、有底ケース内の電解液が不足気味になるため、有底ケース内に封入された活物質の有効利用率が横ばい、ないし低下の傾向となり、活物質の利用率が低下するとともに、高負荷放電性能が低下してしまうという問題が生じる。
【０００５】
その課題を解消するため、電解液を正極材に多く吸液含浸させることで電気化学素子内の活物質の利用率が上がり、放電性能を向上させるための電解液を多く吸液含浸させる方法として、正負極材の活物質の利用率を高め、電気化学素子の性能、特に放電性能の良いものを提供するために、図９（ｂ）に示すように正極材１０２と負極材１０３との間に介在したセパレータ１０１を図９（ａ）の横断面で示すように表面全体が波状になるように加工されたセパレータ１０１が正極材１０２と負極材１０３との間にはさまれ、セパレータ１０１と正極材１０２の間に電解液を保持する空間を設け、この空間に電解液を保持することにより、放電反応に必要な電解液を供給することができるように工夫されたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平７−３２６３７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１のような従来技術では、セパレータに加工を施し、電解液を保持する空間を正極材とセパレータとの間に設けた構造をしている。そのため、電解化学素子内のセパレータが占有する体積が増えるため、負極材の体積が減少してしまうという課題がある。
【０００７】
本発明は、上述の従来の課題を鑑みてなされたもので、正極材への電解液を吸液含浸する条件を揃えて向上させ、電気化学素子内の活物質の利用率を向上させて電気化学素子の放電性能を向上させた高容量な電気化学素子を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明の電気化学素子は、正極材と、負極材と、この正極材
および負極材の間に介在したセパレータと電解液を有底ケースに収納し、有底ケースの開口部を封口体で密封した電気化学素子において、セパレータが有底ケース内への収納当初に電解液を保液する凹凸部が形成され、電解液の含浸によって凹凸部が略フラットになるように構成したものを用いたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電気化学素子は、セパレータが有底ケース内への収納当初に電解液を保液する凹凸部が形成され、正極材との間の凹凸部からなる隙間に電解液を保液することにより、正極材が直接電解液と接触し吸液含浸が促進された後、電解液を含浸したセパレートが略フラットな状態となり、セパレータの占有体積も減ることで負極材の容量を減少させることなく、放電時に正極材の電解液が枯れることを抑制し、有底ケース内の活物質の利用率を向上させて電気化学素子の放電性能を向上させることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の第１の発明においては、正極材と負極材とこの正極材および負極材の間に介在したセパレータと電解液を有底ケースに収納し、有底ケースの開口部を封口体で密封した電気化学素子において、セパレータが有底ケース内への収納当初に電解液を保液する凹凸部が形成され、電解液の含浸によって凹凸部が略フラットになるように構成したものを用いたことにより、正極材との間の凹凸部からなる隙間に電解液を保液して正極材が直接電解液と接触し吸液含浸が促進された後、電解液を含浸したセパレートが略フラットな状態となり、セパレータの占有体積も減ることで負極材の容量を減少させることなく、放電時に正極材の電解液が枯れることを抑制し、有底ケース内の活物質の利用率を向上させて電気化学素子の放電性能を向上させることが可能である。
【００１１】
本発明の第２の発明において、セパレータに連なる複数の凹凸部を形成したことにより、多量の電解液の保液が可能となり、正極材への吸液含浸が促進され、放電時に正極材の電解液が枯れず、活物質の利用率を向上させて電気化学素子の放電性能を向上させることができる。
【００１２】
本発明の第３の発明において、セパレータに形成した凹凸部が有底ケースの開口部側方向のセパレータの端部に通じるように形成したことにより、有底ケースの開口部より注液した電解液を容易に保液することが可能となり、電解液を保液することで正極材への吸液含浸が促進され、活物質の利用率を向上させて電気化学素子の放電性能を向上させることができる。
【００１３】
本発明の第４の発明において、セパレータに成形した凹凸部がセパレータの端部に対して、傾斜した角度で形成したことにより、電解液を含浸したセパレータの凹凸部が延びる際の抵抗が低減でき、効率よくセパレータが略フラット状態になり、負極材の減少を抑制できる。
【００１４】
本発明の第５の発明において、セパレータに成形した凹凸部が正極材に接触していることにより、正極材に電解液が直接接触でき、正極材の電解液を吸液含浸が促進され、また、セパレータの凹凸部が延びる際の抵抗が低減できる。
【００１５】
本発明の第６の発明において、セパレータに成形した凹凸部の高さがセパレータの端部に近づくにつれて、低くなる形状としたことにより、電解液を含浸したセパレータの凹凸部が延びる際の抵抗が低減でき、略フラット状態になり易くなる。
【００１６】
本発明の第７の発明において、セパレータは有底ケースの開口部側に凹凸部を形成したことにより、正極材の吸液含浸されにくい部分に直接電解液が接触可能となり、吸液含浸
が正極材全体に満遍なく促進される。
【００１７】
本発明の第８の発明において、筒を形成するように巻回したセパレータの巻回される終端側に、凹凸部のない平滑面としたことにより、電解液を含浸したセパレータの凹凸部が延びる際の先端ガイドとなり、効率よくセパレータが略フラット状態になり、負極材の減少を抑制できる。
【００１８】
本発明の第９の発明において、電気化学素子が電池であることにより、正極材が直接電解液と接触し吸液含浸が促進され、セパレータの占有体積も減ることで負極材の容量を減少させることなく、放電時に正極材の電解液が枯れることを抑制し、有底ケース内の活物質の利用率を向上させて電池の放電性能を向上させることが可能である。
【００１９】
本発明の第１０の発明において、電池が乾電池であることにより、強負荷の放電性能を必要とされる高機能な電子機器への対応が可能となり、生産効率の向上もよく高品質で信頼性の高い大容量で放電性能向上したハイパワーな乾電池となる。
【００２０】
本発明の第１１の発明において、有底ケース内に正極材と負極材とこの正極材と負極材の間にセパレータを介在させ、電解液と共に収納し、有底ケースの開口部を封口体を介して密閉する電気化学素子の製造方法において、セパレータに電解液を保液する凹凸部を成形した後に有底ケース内に収納し、電解液を注液して吸液含浸させ、セパレータに形成した凹凸部を略フラットになるように成形することにより、正極材の吸液含浸時間が削減でき、負極材の容量の減少の抑制が可能となり、生産効率が向上し、放電性能向上した電気化学素子を製造することが可能となる。
【００２１】
本発明の第１２の発明において、電解液を注液後、有底ケース内を真空状態にして電解液を吸液含浸することにより、正極材への吸液含浸量が増加でき、吸液含浸時間の削減が可能となる。
【００２２】
本発明の第１３の発明において、電気化学素子が電池であることにより、正極材の吸液含浸時間が削減でき、生産効率の向上した電池を製造することが可能となる。
【００２３】
本発明の第１４の発明において、電池が乾電池であることもより、正極材への電解液の吸液含浸の促進が可能となり、吸液含浸時間の削減ができる。
【００２４】
本発明の第１５の発明において、中空状に成形した乾電池用正極材を有底ケース内に収納し、セパレータに電解液を保液する凹凸部を成形後、筒状に巻回し、有底ケース内に収納した正極材の中空部に収納した後、電解液を注液して正極材とセパレータに吸液含浸させ、セパレータに形成した凹凸部を略フラットになるように成形し、ゲル状の負極材を収納して、負極集電体を具備した封口板で有底ケースの開口部を絶縁ガスケットを介して、かしめ封口することにより、生産効率の向上ができ、高品質で信頼性のある大容量で放電性能向上したハイパワーな乾電池としての電気化学素子の製造が可能となる。
【００２５】
本発明の第１６の発明において、有底ケースの開口部より中空円筒状に成形した正極材とゲル状の負極材とを筒状のセパレータを介して電解液と共に収納後、有底ケースの開口部に封口体を載置して、かしめ封口する電気化学素子の製造装置において、正極材を収納した有底ケースを搬入する搬入部と、搬入した有底ケースを保持する回転盤と、回転盤を駆動させる駆動部と、セパレータに保液するための凹凸部を成形する成形部と、セパレータを帯状のセパレータより筒状に成形する巻回部と、セパレータを有底ケース内に挿入する挿入部と、次工程に搬送する搬送部で構成したことにより、正極材の吸液含浸時間が削減でき、負極材の容量の減少の抑制が可能となり、生産効率が向上でき、放電性能向上し
た乾電池とした電気化学素子を製造することが可能となる。
【００２６】
本発明の第１７の発明において、成形部として、帯状のセパレータを送る送りローラと帯状のセパレータに保液するための凹凸部を成形する成形ローラで構成したことにより、連続した生産性の高い能力でセパレータに凹凸部を成形することが可能となる。
【００２７】
以下、アルカリマンガン乾電池を例として、本発明の一実施の形態における電気化学素子について、図を参照しながら説明する。なお、本発明の電気化学素子については、アルカリマンガン乾電池以外の電池や、キャパシタ等が該当する。
【００２８】
また、以下に示す実施の形態は本発明を具体化した一例であって、本発明を説明するために掲げた例えば外径１４ｍｍ、高さ５０ｍｍのアルカリマンガン乾電池であるＬＲ６として一例を示すもので、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００２９】
（実施の形態１）
以下、本発明の一実施の形態であるアルカリマンガン乾電池の構成について、図を参照して説明する。図１に示すように、有底部に正極端子１となる凸部を設け有底円筒状に形成した正極端子一体型の有底ケース４に、有底ケース４の内周面に接する中空円筒形状に粉末状の正極合剤を圧縮成形した正極材３が収納され、この正極材３の中空部に底部セパレータ８と筒状セパレータ２で隔てられた電解液（図示せず）とゲル状の負極材５が収納されている。
【００３０】
また、筒状セパレータ２には電解液を保液するための凹凸部が収納当初に成形され、電解液が含浸され、筒状セパレータに形成された凹凸部は延ばされて略フラットの状態となり、負極材５が収納されることで、正極材３と負極材５の間に密着して介在する。
【００３１】
さらに、有底ケース４の開口部は絶縁ガスケット９を介して、封口板７によって封口されると共に負極材５に挿入した負極集電棒６を接続し負極端子となる封口板７が、取り付けられて円筒形のアルカリマンガン乾電池１０を構成している。
【００３２】
なお、アルカリマンガン乾電池１０の品種により収納する正極材３は粉末状の正極合剤を中空円筒形状に圧縮成形した正極材３を複数個積み重ねて収納し、乾電池の容量に合わせて、複数個、例えば２〜６個の正極材３を収納してもよい。
【００３３】
また、正極合剤は二酸化マンガンと黒鉛とを９０：１０の重量比で混合した混合物とアルカリ性の電解液とを１００：３の重量比で混合し、十分に攪拌した後、フレーク状に圧縮成形した。また、アルカリ性の電解液には、４０重量％の水酸化ナトリウム水溶液を用い、フレーク状の正極合剤を粉砕して粉末状にしてふるいによって分級し、１０〜１００メッシュのものを中空円筒形に圧縮成形してペレット状の正極材３を得た。この正極材３を本発明の一実施の形態においては、有底ケース４内に４個の正極材３を収納した。
【００３４】
次に図２に示すように筒状セパレータ２に電解液を保液するための凹凸部１１を縦方向に成形して円筒状に巻回した筒状セパレータ２を作製する。また、凹凸部１１は筒状セパレータ２の端部に通じている。さらに、筒状セパレータ２の巻回する回数はアルカリマンガン乾電池１０の品種により決定され、本発明の一実施の形態においては３巻きの巻回回数を有した筒状セパレータ２とした。
【００３５】
なお、筒状セパレータ２はイオンのみを透過する微孔性フィルムとして再生セルロースを用い、その両面に化学繊維からなる不織布をラミネートしており、厚みは０．０２ｍｍから０．３ｍｍが好ましい。また、筒状セパレータ２に成形した凹凸部１１の高さが筒状
セパレータ２の端部、即ち巻回される終端側に近づくにつれて、低くなる形状としても良い。それにより凹凸部１１を伸ばす際、容易に延ばすことが可能となる。
【００３６】
次に、筒状セパレータ２の直径より大きい幅を持つ正方形に成形した底部セパレータ８で筒状セパレータ２を包んだ状態で、正極材３の中空部の内周に沿わして収納する。なお、底部セパレータ８も筒状セパレータ２と同様にイオンのみを透過する微孔性フィルムとして再生セルロースを用い、その両面に化学繊維からなる不織布をラミネートしている。
【００３７】
図３（ａ）は筒状セパレータ２を正極材３の中空部に収納した有底ケース４の横断面図を示す。筒状セパレータ２に成形した凹凸部１１と正極材３との間に作られた隙間部１３が作られ、その隙間部１３と筒状セパレータ２の中空部に電解液（図示せず）を注液し、正極材３に電解液が吸液含浸する時間放置する。
【００３８】
従来技術では、筒状のセパレータの内側に電解液が注液され、正極材と電解液とが直接接触することなく、セパレータに含浸された電解液が正極材と接して、正極材に含浸されていた。特に毛細管現象を利用してセパレータ全体に電解液が含浸されるため、セパレータと電解液が直接接触していない部分には電解液の含浸状態が悪い課題も発生していた。
【００３９】
本発明では、上記のように、隙間部１３に電解液が注液され保液されるので、電解液と正極材３が直接接触することになり、正極材３への吸液含浸が促進される。
【００４０】
図３（ｂ）は、吸液含浸時間放置した後にゲル状の負極材５を収納した有底ケース４の横断面図を示す。電解液を含浸した筒状セパレータ２は柔軟性が増し、また筒状セパレータ２に成形した凹凸部１１内の電解液は正極材２に吸液含浸され、その凹凸部１１と正極材３との間に作られた隙間部１３の電解液は減少し、筒状セパレータ２の中空部に収納した電解液に中空部側より押され凹凸部１１は延び、略フラットに近い状態となる。
【００４１】
その状態において、ゲル状の粘度をもった負極材５を筒状セパレータ２の中空部に収納することで、筒状セパレータ２の中空部側より外周方向に圧力が働き、筒状セパレータ２に成形した凹凸部１１はさらに変形して一段と延ばされ、さらに略フラットな状態となり、正極材３の内周に筒状セパレータ２の外周が密着した状態となる。また、凹凸部１１が正極材３の内周に接触していることで、凹凸部１１を延ばすための接触抵抗が少なくなっている。
【００４２】
なお、ゲル状の負極材４はゲル化剤としてポリアクリル酸ナトリウムと、アルカリ電解液として４０重量％の水酸化ナトリウム水溶液と、負極活物質として亜鉛粉末とを１：３３：６６の重量比で混合している。
【００４３】
その後、図１に示すように周縁に絶縁ガスケット９が装着され負極端子である封口板７の中央部の負極集電棒６を負極材５に挿入しながら、有底ケース４の開口部に装着して、有底ケース４の開口部を内側方向に折り曲げてかしめ封口し密閉したアルカリマンガン乾電池１０を作製した。
【００４４】
多くの電解液を吸液含浸した正極材３は放電時、電解液が枯れることなく活物質が利用される。このことで活物質の有効利用率が向上し、高負荷放電性能が向上したアルカリマンガン乾電池となる。
【００４５】
以下、本発明の一実施の形態に関わるアルカリマンガン乾電池の製造方法と製造装置について図を参照しながら詳細に説明するが、本発明は、これらのみに限定されない。
【００４６】
図４に示すように、有底ケース４を搬入する搬入部である搬入コンベア３１が回転盤３２に接続され、回転盤３２には底部セパレータ８を保持して筒状セパレータ２を有底ケース４内に挿入する挿入部３６を配置している。
【００４７】
さらに筒状セパレータ２の元となる帯状セパレータ３０に凹凸部１１を成形する成形部３４と、成形部３４に接続された帯状セパレータ３０を巻回して筒状の筒状セパレータ２に構成する巻回部３５が、挿入部３６上に備わっている。この成形部３４と巻回部３５に帯状セパレータ３０が通過することで、電解液を保液することが可能な凹凸部１１を形成した筒状セパレータ２が成形される。
【００４８】
ここで、成形部３４と巻回部３５をさらに図を参照しながら説明する。図５に示すように帯状セパレータ３０を成形部３４と巻回部３５に装着する。成形部３４では、送りローラ４１で帯状セパレータ３０を成形ローラ４２に送り、成形ローラ４２の表面には凹凸が形成しており、成形ローラ４２を通過した帯状セパレータ３０に凹凸部１１を成形した。
【００４９】
なお、図５では縦方向のみの凹凸部１１を成形したが、成形ローラ４２の表面の凹凸を斜めに形成することで、帯状セパレータ３０に斜めの凹凸部１１が成形される。また、凹凸部１１の範囲、長さは成形ローラ４２の凹凸を変更することで、帯状セパレータ３０の凹凸部１１を規定できる。
【００５０】
さらに、凹凸部１１を形成した帯状セパレータ３０は、巻回部３５の巻回ピン４３で補助ローラ４４と巻回ガイドに挟まれて、巻回される。なお、筒状セパレータ２の巻回する回数はアルカリマンガン乾電池１０の品種により決定されるが、本発明の一実施の形態においては３巻きの巻回回数を有した筒状セパレータ２とした。巻回後、切断カッタ４６により切断され、凹凸部１１を成形した筒状セパレータ２を作製した。
【００５１】
次に筒状セパレータ２を図４に示すように回転盤３３に保持された底部セパレータ８で包み込む状態で、巻回ピン４３が移動して、正極材３の中空部に挿入し装着した。その後、回転盤３２は駆動部３３で駆動され、筒状セパレータ２を中空部に装着した正極材３を収納した有底ケース４を回転盤３３の出口に搬送し、搬送部である搬送コンベア３７で次工程に搬送される。
【００５２】
次工程に搬送した有底ケース４に電解液を注液し、正極材３に電解液が吸液含浸する時間放置した後、ゲル状の負極材５を収納し、有底ケース４の開口部を絶縁ガスケット９を装着した封口板７を介して、かしめ封口し密閉して本発明の一実施の形態であるアルカリマンガン乾電池を作製した。
【００５３】
なお、正極材３の中空部に筒状セパレータ２を収納後、電解液を注液し、回転盤３３の出口まで搬送し、搬送コンベア３７で次工程に搬送しても構わない。さらに正極材３に電解液が吸液含浸させる際に、有底ケース４内を真空状態にし、筒状セパレータ２や底部セパレータ８および正極材３の内部に保有している空気を抜き去ることで、その空気のスペースに電解液が入り込み、吸液含浸時間がさらに短縮できる。
【００５４】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２では、筒状セパレータ２の凹凸部１１が図６に示すように筒状セパレータ２の端部１５に対して、傾斜した角度で凹凸部１１を形成した筒状セパレータ２を、図１に示すように正極材３の中空部に収納した以外は実施の形態１と同様な構成のアルカリマンガン乾電池である。
【００５５】
まず、図５に示すように成形部３４で送りローラ４１で送られた帯状セパレータ３０が
、成形ローラ４２で凹凸部１１を成形した。図５では成形ローラ４２の表面に縦方向の凹凸が設けられているが、図６に示す斜めに傾斜した凹凸部１１の場合、成形ローラ４２の表面に成形ローラ４２の中心軸に対して、傾斜した凹凸を設けた。
【００５６】
凹凸部１１を形成した帯状セパレータ３０を巻回部３５で、筒状に巻回後、切断して傾斜した角度の凹凸部１１を形成した筒状セパレータ２を作製した。
【００５７】
なお、筒状セパレータ２に成形した凹凸部１１の傾斜した角度は端部１５に対して６０°以下が好ましく、最も好ましいのは４５°である。６０°を超える角度に傾斜させると、電解液の保液に対しては顕著な効果を発するが、電解液を含浸し負極材５で凹凸部１１を伸ばす方向に押圧が作用した場合、筒状セパレータ２の凹凸部１１のフラットになる状態が悪く、筒状セパレータ２の有底ケース４内での占有体積が増してしまう。そのことにより負極材５の収納容量が減少する。
【００５８】
次に傾斜した角度の凹凸部１１を形成した筒状セパレータ２を図３（ａ）に示すように正極材３の中空部に底部セパレータ８と共に収納し、隙間部１３と筒状セパレータ２の中空部に電解液（図示せず）を注液し、正極材３に電解液が吸液含浸する時間放置する。正極材３の内周は直接電解液に接触することで、正極材３の電解液を吸液含浸が促進される。
【００５９】
その後、図３（ｂ）のようにゲル状の負極材５を収納し、筒状セパレータ２の傾斜した角度の凹凸部１１が伸ばされ略フラットな状態となり、正極材３の内周と筒状セパレータ２の外周が密着した。さらに有底ケース４の開口部を絶縁ガスケット９を装着した封口板７を介して、かしめ封口し密閉して本発明の一実施の形態であるアルカリマンガン乾電池１０を作製した。
【００６０】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３では、筒状セパレータ２の凹凸部１１が図７に示すように筒状に形成するように巻回した筒状セパレータ２の巻回される終端側に、凹凸部１１のない平滑面１２がある以外は実施の形態１と同様な構成のアルカリマンガン乾電池である。
【００６１】
まず、図５に示すように成形部３４で送りローラ４１で送られた帯状セパレータ３０が、成形ローラ４２で凹凸部１１を成形した。凹凸部１１を形成した帯状セパレータ３０を巻回部３５で、筒状に巻回した後、切断する際に凹凸部１１の端部を切断せずに平滑面１２を残して切断し、巻回される終端側に、凹凸部１１のない平滑面１２がある筒状セパレータ２を作製した。
【００６２】
次に筒状セパレータ２を図３（ａ）に示すように正極材３の中空部に底部セパレータ８と共に収納し、隙間部１３と筒状セパレータ２の中空部に電解液（図示せず）を注液し、正極材３に電解液が吸液含浸する時間放置する。
【００６３】
その後、図３（ｂ）のようにゲル状の負極材５を収納し、筒状セパレータ２の凹凸部１１が伸ばされる際に凹凸部１１のない平滑面１２が凹凸部１１を延ばす方向に延び易くなるようにガイド的な役割を果たし、略フラットな状態になり易くして、正極材３の内周と筒状セパレータ２の外周が密着した。さらに有底ケース４の開口部を絶縁ガスケット９を装着した封口板７を介して、かしめ封口し密閉して本発明の一実施の形態であるアルカリマンガン乾電池１０を作製した。
【００６４】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４では、筒状セパレータ２の電解液を保液する凹凸部１１が、図８
（ａ），（ｂ）に示すように有底ケースの開口部側に凹凸部を形成しており、即ち筒状セパレータ２の中間部より端面に掛けて形成している以外は実施の形態１と同様な構成のアルカリマンガン乾電池である。
【００６５】
まず、図５に示すように成形部３４で送りローラ４１で送られた帯状セパレータ３０が、成形ローラ４２で凹凸部１１を成形した。図５では成形ローラ４２の表面に縦方向の凹凸が設けられているが、図８（ａ），（ｂ）に示す筒状セパレータ２の中間部より端面に掛けて形成した凹凸部１１の場合、成形ローラ４２の表面に成形ローラ４２の中間部より端部にかけて凹凸を設けた。
【００６６】
凹凸部１１を形成した帯状セパレータ３０を巻回部３５で、筒状に巻回後、切断して筒状セパレータ２の中間部より端面に掛けて形成した凹凸部１１を持つ筒状セパレータ２を作製した。なお、実施の形態３の図７で示したような平滑面１２を設けても良い。
【００６７】
図３（ａ）に示すように正極材３の中空部に底部セパレータ８と共に収納し、隙間部１３と筒状セパレータ２の中空部に電解液（図示せず）を注液し、正極材３に電解液が吸液含浸する時間放置する。
【００６８】
筒状セパレータ２の内側に注液した電解液が毛細管現象により有底ケース４の開口部の方向に這い上がる分と開口部側では電解液が直接正極材３の内周に接触することにより、正極材３への吸液含浸が促進される。
【００６９】
その後、図３（ｂ）のようにゲル状の負極材５を収納し、筒状セパレータ２の凹凸部１１が伸ばされ略フラットな状態となり、正極材３の内周と筒状セパレータ２の外周が密着した。さらに有底ケース４の開口部を絶縁ガスケット９を装着した封口板７を介して、かしめ封口し密閉して本発明の一実施の形態であるアルカリマンガン乾電池１０を作製した。
【００７０】
以上により、電解液を含浸させた後のセパレータ２は、含浸前に比べ、セパレータ２１が占有する空間が減り、負極材５を収納できる空間を有効に活用できる高容量なアルカリマンガン乾電池ができるようになる。なお、本発明におけるセパレータ２は、２つ以上の複数のセパレータで構成されていてもよい。さらに、凹凸部１１を設けたセパレータと凹凸部１１を設けないフラットなセパレータとを組み合わせて用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
以上のように、本発明によれば、正極材とセパレータとに効率良く電解液を含浸させることができ、また電解液を含浸させた後のセパレータが占有するる空間を小さくすることができる。その結果、高容量な電気化学素子およびその製造方法を提供でき、強負荷の放電性能を必要とされる高機能な電子機器、例えば、デジタルカメラや携帯音楽プレーヤ用電源として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の一実施の形態における電気化学素子の半断面正面図
【図２】本発明の一実施の形態における筒状セパレータの模式図
【図３】（ａ）本発明の一形態における負極材収納前のセパレータの模式横断面図、（ｂ）本発明の一形態における負極材収納後のセパレータの模式横断面図
【図４】本発明の一実施の形態における電気化学素子の製造装置の模式図
【図５】本発明の一実施の形態における製造装置の巻回部および成形部の模式図
【図６】本発明の一実施の形態における別筒状セパレータの模式図
【図７】本発明の一実施の形態における別筒状セパレータの模式図
【図８】（ａ）本発明の一実施の形態における中間部に縦方向の凹凸部を形成した筒状セパレータの模式図、（ｂ）同中間部に凹凸部を傾斜させて形成した筒状セパレータの模式図
【図９】（ａ）従来のアルカリマンガン乾電池の概略横断面図、（ｂ）従来のアルカリマンガン乾電池の概略縦断面図
【符号の説明】
【００７３】
１  正極端子
２  筒状セパレータ
３  正極材
４  有底ケース
５  負極材
６  負極集電棒
７  封口板
８  底部セパレータ
９  絶縁ガスケット
１０  アルカリマンガン乾電池
１１  凹凸部
１２  平滑面
１３  隙間部
１５  端部
３０  帯状セパレータ
３１  搬入コンベア
３２  回転盤
３３  駆動部
３４  成形部
３５  巻回部
３６  挿入部
３７  搬送コンベア
４１  送りローラ
４２  成形ローラ
４３  巻回ピン
４４  補助ローラ
４５  巻回ガイド
４６  切断カッタ
【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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