JP2021057607A - 蓄電デバイス及び蓄電デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】部品コストを低減できる蓄電デバイス及び蓄電デバイスの製造方法を提供すること。【解決手段】正極電極２と、負極電極３と、セパレータ４と、カバー５と、電解液８と、正極端子６と、負極端子７と、プレドープ金属箔９と、を備えるプレドープ前の蓄電デバイス１であって、複数の正極電極２の各々及び複数の負極電極３の各々は、孔が形成された集電箔としての正極集電箔２１及び負極集電箔３１と、集電箔の少なくとも片面に配置された活物質層としての正極活物質層２２及び負極活物質層３２、を備え、複数の正極電極２及び複数の負極電極３の少なくともいずれか一方は、プレドープ金属箔９が活物質層の表面に直接接触した状態で配置されたプレドープ対象電極３０ａを含み、活物質層の外周縁部分の少なくとも一部に、プレドープ金属箔９が配置されていない非配置部位３３が形成される。【選択図】図５

Description

本発明は、蓄電デバイス及び蓄電デバイスの製造方法に関するものである。

蓄電デバイスとして、リチウムイオン電池の負極と電気二重層キャパシタの正極とを組み合わせた構造を有するリチウムイオンキャパシタが知られている。特許文献１には、正極、負極、リチウム極及びセパレータを含む積層体と、電解液と、ラミネート外装体とを備えたリチウムイオンキャパシタが開示されている。リチウム極は、リチウム箔をステンレス鋼からなるリチウム極集電体に圧着したシート状に形成される。

特許文献１には、積層体が収容されたラミネート外装体に電解液を注入して封止し、所定時間放置することにより、リチウム箔が溶解してリチウムイオンとなり、そのリチウムイオンが電解液を介して負極にプレドープされることが開示されている。

特開２０１１−１９２８８８号公報

上記した特許文献１では、プレドープによりリチウム箔が溶解した後、リチウム極集電体はラミネート外装体の内部に残存する。しかしながら、リチウム極集電体は、プレドープ後の蓄電デバイスには不要であり、完成品としての蓄電デバイスに必要としない部品を省略することは、コスト面において望ましい。

本発明は、部品コストを低減できる蓄電デバイス及び蓄電デバイスの製造方法を提供することを目的とする。

（１．プレドープ前の蓄電デバイス）
本発明の蓄電デバイスは、プレドープ前の蓄電デバイスである。この蓄電デバイスは、交互に積層される複数の正極電極及び複数の負極電極と、前記複数の正極電極の各々と前記複数の負極電極の各々との間に介在する複数のセパレータと、前記複数の正極電極、前記複数の負極電極及び前記複数のセパレータを内包するカバーと、前記複数の正極電極に接続され、一部が前記カバーの外部に配置される正極端子と、前記複数の負極電極に接続され、一部が前記カバーの外部に配置される負極端子と、前記カバーの内部に配置されるプレドープ金属箔と、を備えるプレドープ前の蓄電デバイスであって、前記複数の正極電極の各々及び前記複数の負極電極の各々は、孔が形成された集電箔と、前記集電箔の少なくとも片面に配置された活物質層と、を備え、前記複数の正極電極及び前記複数の負極電極の少なくともいずれか一方は、前記プレドープ金属箔が前記活物質層の表面に直接接触した状態で配置されたプレドープ対象電極を含み、前記プレドープ対象電極には、前記活物質層の外周縁部分の少なくとも一部に、前記プレドープ金属箔が配置されていない非配置部位が形成される。

本発明のプレドープ前の蓄電デバイスによれば、プレドープ金属箔は、正極電極又は負極電極の活物質層の表面に直接接触した状態で配置される。これにより、従来技術においてプレドープ金属箔を配置する際に用いられていた集電体を省略することができるので、部品コストを低減することができる。

また、プレドープ対象電極は、活物質層の外周縁部分の少なくとも一部に、プレドープ金属箔が配置されていない非配置部位を備える。ここで、活物質層の外周縁部分では、活物質層の欠落が発生するおそれがある。特に、プレドープ金属箔を活物質層の表面に直接接触した状態で配置する場合には、活物質層の外周縁部分が、プレドープ金属箔を配置することに起因して、欠落するおそれがある。仮に、プレドープ金属箔が配置されている部位において、活物質層の欠落が発生していると、プレドープ金属箔と集電箔との接触による短絡を引き起こすおそれがある。

これに対し、本発明によれば、プレドープ金属箔は、プレドープ対象電極における活物質層の外周縁部分の全域に配置されない。即ち、プレドープ金属箔は、活物質層の欠落を引き起こすおそれのある部位を避けるように配置されている。従って、プレドープ金属箔を活物質層の表面に直接接触した状態で配置する場合であっても、プレドープ金属箔が配置されている部位において、活物質層の欠落が抑制される。その結果、プレドープ金属箔と集電箔との接触に起因する短絡の発生を防止できる。また、プレドープ金属箔と集電箔との間において活物質層の欠落部位を有した不具合のある蓄電デバイスが製造されることを抑制できるので、製造コストの低減を図ることができる。

（２．蓄電デバイスの製造方法）
本発明の製造方法は、完成品としての蓄電デバイスを製造する方法である。本発明の製造方法により製造される完成品としての蓄電デバイスは、交互に積層される複数の正極電極及び複数の負極電極と、前記複数の正極電極の各々と前記複数の負極電極の各々との間に介在する複数のセパレータと、前記複数の正極電極、前記複数の負極電極及び前記複数のセパレータを内包するカバーと、前記カバーの内部に配置される電解液と、前記複数の正極電極に接続され、一部が前記カバーの外部に配置される正極端子と、前記複数の負極電極に接続され、一部が前記カバーの外部に配置される負極端子と、を備え、前記複数の正極電極の各々及び前記複数の負極電極の各々は、孔が形成された集電箔と、前記集電箔の少なくとも片面に配置された活物質層と、を備える。

前記製造方法は、前記複数の正極電極のうち少なくとも一つ又は前記複数の負極電極の少なくとも一つに対し、前記活物質層の表面にプレドープ金属箔が直接接触した状態で配置されると共に、前記プレドープ金属箔が配置されていない非配置部位が前記活物質層の外周縁部分の少なくとも一部に形成されたプレドープ対象電極を形成するプレドープ対象電極形成工程と、前記プレドープ対象電極、前記複数の正極電極、前記複数の負極電極及び前記セパレータを積層し、前記正極端子を前記複数の正極電極に接続すると共に前記負極端子を前記複数の負極電極に接続する積層工程と、積層された前記プレドープ対象電極、前記複数の正極電極、前記複数の負極電極及び前記セパレータを前記カバーに内包する内包工程と、前記カバー内に前記電解液を注入し、前記プレドープ金属箔を前記複数の負極電極にプレドープするプレドープ工程と、を備える。

本発明の蓄電デバイスの製造方法によれば、プレドープ対象電極は、正極電極又は負極電極の活物質層の表面に、プレドープ金属箔が直接接触した状態で配置される。これにより、従来技術においてプレドープ金属箔を配置する際に用いられていた集電体を省略することができるので、部品コストを低減することができる。

また、プレドープ対象電極には、プレドープ金属箔が配置されていない非配置部位が、活物質層の外周縁部分の少なくとも一部に形成される。即ち、プレドープ金属箔は、活物質層の欠落を引き起こすおそれのある部位を避けるように配置される。従って、プレドープ金属箔を活物質層の表面に直接接触した状態で配置する場合であっても、プレドープ金属箔が配置されている部位において、活物質層の欠落が抑制される。その結果、プレドープ金属箔と集電箔との接触に起因する短絡の発生を防止できる。また、プレドープ金属箔と集電箔との間において活物質層の欠落部位を有した不具合のある蓄電デバイスが製造されることを抑制できるので、製造コストの低減を図ることができる。

本発明の一実施形態における完成品としての蓄電デバイスのカバー内部の上面図であり、カバーを破線で図示する。 完成品としての蓄電デバイスのカバー内部の側面図であり、カバーを破線で図示する。 完成品としての蓄電デバイスの製造方法を示すフローチャートである。 正極電極の側面図であり、正極電極の一部が断面視されている。 負極電極材料の側面図であり、負極電極材料の一部が断面視されている。 正極電極又は負極電極材料にロールプレス加工を施す状態を示す図である。 プレドープ対象電極形成工程を示すフローチャートである。 プレドープ対象電極の上面図である。 プレドープ対象電極にロールプレス加工を施す状態を示す図である。 プレドープ前の蓄電デバイスのカバー内部の分解斜視図であり、カバーを破線で模式的に図示する。

（１．完成品としての蓄電デバイス１の構成）
以下、本発明を適用した実施形態について、図面を参照しながら説明する。まず、図１Ａ及び図１Ｂを参照し、本発明の一実施形態における完成品としての蓄電デバイス１について説明する。図１Ａ及び図１Ｂに示すように、完成品としての蓄電デバイス１は、複数の正極電極２及び複数の負極電極３と、複数のセパレータ４と、カバー５と、正極端子６と、負極端子７と、電解液８と、を備えたリチウムイオンキャパシタであり、負極電極３にはリチウムイオンがプレドープされている。

正極電極２及び負極電極３は、シート状の電極であり、１枚ずつ交互に積層される。セパレータ４は、シート状の絶縁体であり、交互に積層された各々の正極電極２と各々の負極電極３との間に介在する。なお、セパレータ４に使用される材料としては、ビスコースレイヨンや天然セルロース等の抄紙、ポリエチレンやポリプロピレン等の不織布などが例示される。

カバー５は、積層された正極電極２、負極電極３及びセパレータ４を内包する袋状の部材であり、プラスチックフィルムから構成される。正極端子６は、複数の正極電極２に電気的に接続される端子であり、負極端子７は、複数の負極電極３に電気的に接続される端子である。正極端子６及び負極端子７は、金属板から構成され、カバー５は、正極端子６及び負極端子７の一部をカバー５の外部に露出させた状態でシールされる。

電解液８は、リチウム塩を電解質とする非水系の溶液であり、カバー５の内部に注入される。なお、電解液８は、主溶媒として、γ−ブチルラクトン、プロピレンカーボネート等を、副溶媒として、エチレンカーボネート等のカーボネート類を用いる。リチウム塩としては、ＬｉＰＦ₆、ＬｉＢＦ₄等を用いる。

（２．蓄電デバイス１の製造工程）
次に、完成品としての蓄電デバイス１の製造工程を説明する。図２に示すように、完成品としての蓄電デバイス１の製造工程は、電極製造工程（Ｓ１）と、プレドープ対象電極形成工程（Ｓ２）と、積層工程（Ｓ３）と、内包工程（Ｓ４）と、プレドープ工程（Ｓ５）と、ガス抜き工程（Ｓ６）と、シール工程（Ｓ７）と、を備える。なお、電極製造工程（Ｓ１）から内包工程（Ｓ４）までが、プレドープ前の蓄電デバイス１００の製造工程（Ｓ１００）となる。

（２−１：電極製造工程）
まず、図２から図５を参照し、プレドープ前の蓄電デバイス１００の製造方法（Ｓ１００）について説明する。

電極製造工程（Ｓ１）は、正極電極２と、負極電極３の材料となる負極電極材料３０とをそれぞれ複数枚製造する工程である。なお、負極電極材料３０は、リチウムイオンがプレドープされる前の負極電極３（図１Ａ参照）のことを指し、リチウムイオンがプレドープされていない点を除き、負極電極３と同等の構成を有する。

図３Ａに示すように、正極電極２は、複数の孔を有する金属箔で構成される正極集電箔２１と、正極集電箔２１の両面又は片面に配置される正極活物質層２２とを備える。なお、本実施形態においては、正極活物質層２２が正極集電箔２１の両面に配置される。

正極集電箔２１は、アルミニウム、ステンレス鋼、銅、ニッケル等からなる箔を用いることができる。正極集電箔２１には、長手方向一端側（図３Ａ左側）から長手方向へ延設される正極延設部２１ａが形成される。正極延設部２１ａの幅方向長さ寸法（図３Ａ紙面垂直方向における長さ寸法、図１Ａ上下方向における長さ寸法）は、正極集電箔２１の長手方向他端側（図３Ａ右側）における正極集電箔２１の幅方向長さ寸法よりも小さく、正極延設部２１ａは、正極集電箔２１の幅方向一方側（図３Ａ紙面手前側、図１Ａ下側）へ偏った位置に配置される。

正極活物質層２２は、正極材料に種々の添加材、例えば導電助材、結着剤、増粘剤等を適宜に添加した正極合材を適切な溶媒に懸濁させて混合し、スラリとしたものを正極集電箔２１に塗布し、乾燥し、プレスすることで作製される。正極材料としては、特に限定されるものではなく、活性炭やポリアセン等を用いることができる。導電助材としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等を、結着剤としては、ポリフッ化ビニデリン、ＳＢＲゴム、ポリアクリル酸等を、増粘剤としてカルポキシルメチルセルロース等を、溶媒としては、Ｎ−メチルピロリドン等の有機溶媒又は水を用いることができる。正極活物質層２２は、正極延設部２１ａを除く部位に、矩形箔状に配置される。

図３Ｂに示すように、負極電極材料３０は、複数の孔を有する金属箔で構成される負極集電箔３１と、負極集電箔３１の両面又は片面に配置される負極活物質層３２とを備える。なお、本実施形態においては、負極活物質層３２は、負極集電箔３１の両面に配置される。

負極集電箔３１は、銅、ステンレス鋼等からなる箔を用いることができる。負極集電箔３１には、長手方向一端側（図３Ｂ左側）から長手方向へ延設される負極延設部３１ａが形成される。負極延設部３１ａの幅方向長さ寸法（図３Ｂ紙面垂直方向における長さ寸法、図１Ａ上下方向における長さ寸法）は、負極集電箔３１の長手方向他端側（図３Ｂ右側）における負極集電箔３１の幅方向長さ寸法よりも小さく、負極延設部３１ａは、負極集電箔３１の幅方向他方側（図３Ｂ紙面奥側、図１Ａ上側）へ偏った位置に配置される。

負極活物質層３２は、正極活物質層２２と同様に、負極材料に適宜に添加材を添加した負極合剤のスラリを負極集電箔３１に塗布し、乾燥し、プレスすることで作製される。負極材料としては、リチウムイオンを可逆的に挿入・脱離できる黒鉛（グラファイト）等の炭素系材料を用いることができる。負極活物質層３２における導電助材、結着剤、増粘剤及び溶媒は、正極活物質層２２と同様のものを用いることができる。負極活物質層３２は、負極延設部３１ａを除く部位に、矩形箔状に配置される。

電極製造工程（Ｓ１）では、複数の孔が形成された金属箔の両面に対し、正極材料及び添加材を含有するスラリを塗布し、スラリを乾燥させる。これにより、正極集電箔２１の両面に矩形箔状の正極活物質層２２が配置された正極電極２が製造される。同様に、複数の孔が形成された金属箔の両面に対し、負極材料及び添加材を含有するスラリを塗布し、スラリを乾燥させる。これにより、負極集電箔３１の両面に矩形箔状の負極活物質層３２が配置された負極電極材料３０が製造される。

続いて、図３Ｃに示すように、スラリを乾燥させた正極電極２及び負極電極材料３０に対し、ロールプレス機によるプレス加工を施し、正極活物質層２２及び負極活物質層３２の厚さ寸法を均等にならす。

（２−２：プレドープ対象電極形成工程）
次に、図４Ａから図４Ｃを参照し、プレドープ対象電極形成工程（Ｓ２）について説明する。このプレドープ対象電極形成工程（Ｓ２）では、リチウム金属からなる矩形箔状のプレドープ金属箔９を負極電極材料３０に圧着したプレドープ対象電極３０ａを形成する。なお、プレドープ金属箔９の長辺の寸法は、負極活物質層３２の長辺の寸法よりも小さく、プレドープ金属箔９の短辺の寸法は、負極活物質層３２の短辺の寸法よりも小さい（図４Ｂ参照）。

図４Ａに示すように、プレドープ対象電極形成工程（Ｓ２）は、配置工程（Ｓ２１）と圧着工程（Ｓ２２）とを備える。配置工程（Ｓ２１）は、完成品としての一の蓄電デバイス１（図１Ａ参照）に使用される複数枚の負極電極材料３０のうち、一枚の負極電極材料３０に対し、プレドープ金属箔９を配置する工程であり、プレドープ金属箔９を負極活物質層３２の表面に直接接触させた状態で配置する。

図４Ｂに示すように、配置工程（Ｓ２１）では、負極活物質層３２が配置される部位の中央部分にプレドープ金属箔９を配置する。これにより、負極活物質層３２には、プレドープ金属箔９が配置されていない非配置部位３３が、負極活物質層３２の外周縁部分において全周にわたり形成される。

図４Ｃに示すように、圧着工程（Ｓ２２）は、プレドープ金属箔９を負極活物質層３２の表面に圧着する工程である。この圧着工程（Ｓ２２）では、配置工程（Ｓ２１）において負極活物質層３２の表面にプレドープ金属箔９を配置した負極電極材料３０に対してロールプレス機によるプレス加工を施し、プレドープ対象電極３０ａを形成する。

このように、プレドープ対象電極形成工程（Ｓ２）において、プレドープ金属箔９は、負極電極材料３０の表面に直接接触させた状態で圧着される。従って、金属板等で構成されるプレドープ集電体にプレドープ金属箔９を圧着し、プレドープ集電体を介して負極電極材料３０の表面にプレドープ金属箔９を配置する場合と比べて、プレドープ集電体を省略できる分、部品コストの抑制を図ることができる。

なお、プレドープ金属箔９は、プレス加工を施すことで圧延される。これに対し、本実施形態では、配置工程（Ｓ２１）によりプレドープ金属箔９が負極活物質層３２の表面に配置された状態において、非配置部位３３が負極活物質層３２の外周縁部分において全周にわたり形成される。

よって、圧着工程（Ｓ２２）においてプレス加工により圧延されたプレドープ金属箔９が、負極活物質層３２が配置された部位から外側へはみ出すことを防止できる。これにより、負極活物質層３２が配置された部位から外側へはみ出したプレドープ金属箔９が負極集電箔３１と接触し、短絡が発生するといった不具合の発生を回避できる。また、プレス加工により、負極活物質層３２が配置された部位からプレドープ金属箔９が外側へはみ出した不具合のあるプレドープ対象電極が形成されることを抑制できるので、製造コストの低減を図ることができる。

また、負極活物質層３２は、粉末状の負極材料を結着剤により結着させることで箔状に形成されている。しかしながら、負極活物質層３２に含有される結着剤は絶縁体であるため、負極電極３（図１Ａ参照）を構成する負極活物質層３２における結着剤の含有量は、最低限に抑えることが望ましい。こうした理由により、負極活物質層３２では、負極材料どうしの結着強度は低く設定されている。

そのため、電極製造工程（Ｓ１）及び圧着工程（Ｓ２２）において負極電極材料３０にプレス加工を施す際、負極活物質層３２のうち他の部分と比べて大きな応力が加わる外周縁部分では、負極材料どうしの結着が解除されやすく、欠落が発生しやすい。仮に、プレドープ金属箔９が配置されている部位において、活物質層の欠落が発生していると、プレドープ金属箔９と負極集電箔３１との接触による短絡を引き起こすおそれがある。

これに対し、プレドープ対象電極３０ａでは、負極活物質層３２の外周縁部分において非配置部位３３が形成され、プレドープ金属箔９は、プレドープ対象電極３０ａにおける負極活物質層３２の外周縁部分の全域に配置されない。即ち、プレドープ金属箔９は、負極活物質層３２の欠落を引き起こすおそれのある部位を避けるように配置されている。従って、プレドープ金属箔９を負極活物質層３２の表面に直接接触した状態で配置する場合であっても、プレドープ金属箔９が配置されている部位において、負極活物質層３２の欠落が抑制される。

よって、プレドープ金属箔９と負極集電箔３１との接触に起因する短絡の発生を防止できる。また、プレドープ金属箔９と負極集電箔３１との間において負極活物質層３２の欠落部位を有した不具合のある蓄電デバイス１００が製造されることを抑制できるので、製造コストの低減を図ることができる。

なお、本実施形態では、電極製造工程（Ｓ１）とプレドープ対象電極形成工程（Ｓ２）とを別々に行っているが、プレドープ対象電極形成工程（Ｓ２）を電極製造工程（Ｓ１）と同時に行ってもよい。即ち、電極製造工程（Ｓ１）において、スラリを乾燥させた複数の負極電極材料３０のうちの一枚の負極電極材料３０に対し、配置工程（Ｓ２１）としてプレドープ金属箔９を負極活物質層３２の表面に直接接触させた状態で配置し、その後に圧着工程（Ｓ２２）を施してもよい。この場合、電極製造工程（Ｓ１）において負極活物質層３２の厚さ寸法を均等にならすためのプレス加工を、圧着工程（Ｓ２２）と同時に行うことができるので、プレドープ対象電極３０ａの製造に要する時間を短縮することができる。

（２−３：積層工程）
次に、積層工程（Ｓ３）について説明する。図５に示すように、積層工程（Ｓ３）は、複数の正極電極２、複数の負極電極材料３０及びセパレータ４を積層する工程である。積層工程（Ｓ３）では、まず、最外層にプレドープ対象電極３０ａを配置した状態で積層された複数の負極電極材料３０の間に、正極電極２を一枚ずつ介在させる。これにより、負極電極材料３０と正極電極２とが一枚ずつ交互に積層される。

このとき、積層された複数の正極電極２は、正極延設部２１ａどうしが積層方向において重なる位置に配置され、積層された複数の負極電極材料３０は、負極延設部３１ａどうしが積層方向において重なる位置に配置される。さらに、複数の正極電極２と複数の負極電極材料３０とは、積層方向において正極延設部２１ａと負極延設部３１ａとが互いに重ならない位置に配置される。また、積層工程（Ｓ３）において、複数の正極電極２及び複数の負極電極材料３０は、積層方向から見た場合に、各々の正極活物質層２２及び各々の負極活物質層３２が、プレドープ金属箔９と重なる位置に配置される。

次に、一枚ずつ交互に積層された負極電極材料３０と正極電極２との間に、セパレータ４を一枚ずつ介在させる。続いて、積層された複数の正極電極２の正極延設部２１ａに正極端子６を電気的に接続すると共に、積層された複数の負極電極材料３０の負極延設部３１ａに負極端子７を電気的に接続する。

（２−４：内包工程）
図２に戻り、プレドープ前の蓄電デバイス１００の製造方法についての説明を続ける。内包工程（Ｓ４）は、正極端子６の一部及び負極端子７の一部をカバー５の外部に露出させた状態で、積層された正極電極２、負極電極材料３０及びセパレータ４をカバー５に内包する。これにより、プレドープ前の蓄電デバイス１００の製造が完了する。

（２−５：プレドープ工程）
引き続き、図２を参照して、プレドープ前の蓄電デバイス１００にプレドープを行い、完成品としての蓄電デバイス１が製造されるまでの製造工程について説明する。

プレドープ工程（Ｓ５）は、プレドープ前の蓄電デバイス１００の負極電極材料３０に対し、リチウムイオンをプレドープする工程である。プレドープ工程（Ｓ５）では、カバー５内に電解液８を注入してカバー５を一旦シールする。これにより、カバー５内において、負極電極材料３０に対するリチウムイオンのプレドープが開始される。即ち、プレドープ金属箔９が電解液８に溶解してリチウムイオンとなり、そのリチウムイオンが電解液８を介して負極電極材料３０にプレドープされる。所定時間経過すると、プレドープ対象電極３０ａを含む全ての負極電極材料３０は、リチウムイオンがドープされた負極電極３となる。

なお、正極集電箔２１及び負極集電箔３１には、複数の孔が形成されている。従って、負極活物質層３２のうち、積層方向から見てプレドープ金属箔９と重なる位置に配置された部位では、プレドープは円滑に行われる。一方、負極活物質層３２のうち積層方向から見てプレドープ金属箔９と重ならない位置に配置された部位では、積層方向から見てプレドープ金属箔９と重なる位置に配置される負極活物質層３２と比べて、プレドープに多くの時間を要する。

この点に関し、プレドープ前の蓄電デバイス１において、プレドープ対象電極３０ａを正極電極２及び負極電極材料３０の積層方向から見たときのプレドープ金属箔９の投影面積は、負極活物質層３２が配置された部位全体の投影面積の８０％以上かつ１００％未満であることが望ましく、本実施形態では、プレドープ金属箔９の投影面積が、負極活物質層３２が配置された部位全体の投影面積の約９０％である。これにより、正極電極２及び負極電極材料３０の積層方向から見た場合に、負極活物質層３２が広範囲においてプレドープ金属箔９と重なる位置に配置されるので、リチウムイオンのプレドープに要する時間の短縮を図ることができる。

一方、プレドープ対象電極３０ａでは、積層方向から見たプレドープ金属箔９の投影面積を積層方向から見た負極活物質層３２全体の１００％未満とし、負極活物質層３２の外周縁部分には、プレドープ金属箔９が配置されていない非配置部位３３が形成される。これにより、負極活物質層３２の外周縁部分が欠落した場合であっても、プレドープ金属箔９と負極集電箔３１との間において負極活物質層３２の欠落部位が発生することを抑制できる。

（２−６：ガス抜き工程及びシール工程）
プレドープ工程（Ｓ５）が終了した後、ガス抜き工程（Ｓ６）へ移行する。このガス抜き工程（Ｓ６）では、正極電極２及び負極電極３に対する充電作業を行い、充電に伴ってカバー５内に発生するガスをカバー５の外部へ放出する。最後に、シール工程（Ｓ７）においてカバー５をシールする。これにより、完成品としての蓄電デバイス１の製造工程を終了する。

以上説明したように、本実施形態における蓄電デバイス１の製造方法では、プレドープ金属箔９が、負極電極材料３０の負極活物質層３２の表面に直接接触した状態で配置される。これにより、従来技術においてプレドープ金属箔９を配置する際に用いられていたプレドープ集電体を省略することができるので、部品コストを低減することができる。

（３．その他）
以上、上記各実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記各形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変形改良が可能であることは容易に推察できるものである。

例えば、本実施形態において、プレドープ対象電極３０ａの片面にプレドープ金属箔９を配置する場合について説明したが、一枚のプレドープ対象電極３０ａの両面にプレドープ金属箔９を配置してもよい。また、本実施形態では、配置工程（Ｓ２１）において複数の負極電極材料３０を積層する際、積層する複数の負極電極材料３０の最外層にプレドープ対象電極３０ａを配置する場合について説明したが、積層する複数の負極電極材料３０の間にプレドープ対象電極３０ａを配置してもよい。

さらに、本実施形態では、一つのプレドープ前の蓄電デバイス１００に対し、プレドープ対象電極３０ａを一枚配置する場合について説明したが、プレドープ対象電極３０ａを複数枚配置してもよい。例えば、一つのプレドープ前の蓄電デバイス１００が、２枚のプレドープ対象電極３０ａを備え、配置工程（Ｓ２１）において複数の負極電極材料３０を積層する際に、２枚のプレドープ対象電極３０ａを最外層に配置し、それら２枚のプレドープ対象電極３０ａの間に、プレドープ対象電極３０ａではない残りの負極電極材料３０を配置してもよい。

本実施形態では、プレドープ金属箔９が負極電極材料３０の負極活物質層３２の表面に配置される場合について説明したが、正極電極２の正極活物質層２２の表面にプレドープ金属箔９を配置してもよい。また、本実施形態では、積層工程（Ｓ３）において最外層に負極電極材料３０を配置する場合について説明したが、最外層に正極電極２を配置してもよい。

上記実施形態では、電極製造工程（Ｓ１）において、乾燥した正極活物質層２２及び負極活物質層３２にプレス加工を施す際にロールプレス機を使用したが、ロールプレス機以外のプレス機でプレス加工を施してもよい。

上記実施形態では、プレドープ対象電極３０ａにおいて、負極活物質層３２が配置される部位の中央部分にプレドープ金属箔９を配置し、負極活物質層３２の外周縁部分の全周において、非配置部位３３を形成する場合について説明したが、負極活物質層３２が配置される部位のうち、負極活物質層３２の一の端部とプレドープ金属箔９の一の端部とを揃えた状態で配置してもよい。この場合、負極活物質層３２の一の端部とプレドープ金属箔９の一の端部とが揃えて配置された部位を、ロールプレス機によるプレス加工の始点とすることにより、プレドープ金属箔９が負極活物質層３２の配置される部位からはみ出すことを防止できる。

なお、本実施形態では、完成品としての蓄電デバイス１がリチウムイオンキャパシタであり、プレドープ金属箔９がリチウムから構成される場合について説明したが、プレドープ金属箔９がリチウム以外のアルカリ金属から構成されていてもよい。なお、リチウム以外のアルカリ金属としては、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムなどが例示される。

（４．効果）
上記実施形態のプレドープ前の蓄電デバイス１００は、交互に積層される複数の正極電極２及び複数の負極電極３（負極電極材料３０）と、複数の正極電極２の各々と複数の負極電極３の各々との間に介在する複数のセパレータ４と、複数の正極電極２、複数の負極電極３及び複数のセパレータ４を内包するカバー５と、複数の正極電極２に接続され、一部がカバー５の外部に配置される正極端子６と、複数の負極電極３に接続され、一部がカバー５の外部に配置される負極端子７と、カバー５の内部に配置されるプレドープ金属箔９と、を備え、複数の正極電極２の各々及び複数の負極電極３の各々は、孔が形成された集電箔としての正極集電箔２１及び負極集電箔３１と、集電箔の少なくとも片面に配置された活物質層としての正極活物質層２２及び負極活物質層３２、を備える。

これに加え、プレドープ前の蓄電デバイス１００は、複数の正極電極２及び複数の負極電極３の少なくともいずれか一方は、プレドープ金属箔９が活物質層の表面に直接接触した状態で配置されたプレドープ対象電極３０ａを含み、プレドープ対象電極３０ａには、活物質層の外周縁部分の少なくとも一部に、プレドープ金属箔９が配置されていない非配置部位３３が形成される。

このプレドープ前の蓄電デバイス１００によれば、プレドープ金属箔９は、正極電極２又は負極電極３（負極電極材料３０）の活物質層としての正極活物質層２２又は負極活物質層３２の表面に直接接触した状態で配置される。これにより、従来技術においてプレドープ金属箔９を配置する際に用いられていた集電体を省略することができるので、部品コストを低減することができる。

また、プレドープ対象電極３０ａは、活物質層の外周縁部分の少なくとも一部に、プレドープ金属箔９が配置されていない非配置部位３３を備える。ここで、活物質層の外周縁部分では、活物質層の欠落が発生するおそれがある。特に、プレドープ金属箔９を活物質層の表面に直接接触した状態で配置する場合には、活物質層の外周縁部分が、プレドープ金属箔９を配置することに起因して、欠落するおそれがある。仮に、プレドープ金属箔９が配置されている部位において、活物質層の欠落が発生していると、プレドープ金属箔９と集電箔としての正極集電箔２１又は負極集電箔３１との接触による短絡を引き起こすおそれがある。

これに対し、プレドープ前の蓄電デバイス１００によれば、プレドープ金属箔９は、プレドープ対象電極３０ａにおける活物質層の外周縁部分の全域に配置されない。即ち、プレドープ金属箔９は、活物質層の欠落を引き起こすおそれのある部位を避けるように配置されている。従って、プレドープ金属箔９を活物質層の表面に直接接触した状態で配置する場合であっても、プレドープ金属箔９が配置されている部位において、活物質層の欠落が抑制される。その結果、プレドープ金属箔９と集電箔との接触に起因する短絡の発生を防止できる。また、プレドープ金属箔９と集電箔との間において活物質層の欠落部位を有した不具合のある蓄電デバイス１００が製造されることを抑制できるので、製造コストの低減を図ることができる。

また、プレドープ前の蓄電デバイス１００において、プレドープ対象電極３０ａには、非配置部位３３が、活物質層としての正極活物質層２２又は負極活物質層３２の外周縁部分の全周にわたり形成される。この場合、プレドープ金属箔９が配置されている部位において、活物質層が欠落することをより一層回避しやすくすることができる。

また、プレドープ前の蓄電デバイス１００において、プレドープ対象電極３０ａは、正極電極２及び負極電極３（負極電極材料３０）の積層方向から見た場合に、活物質層が配置された部位全体に対するプレドープ金属箔９の投影面積を８０％以上且つ１００％未満とする。

集電箔としての正極集電箔２１及び負極集電箔３１には、複数の孔が形成されているので、負極活物質層３２のうち、正極電極２及び負極電極３（負極電極材料３０）の積層方向から見てプレドープ金属箔９と重なる位置に配置される部位は、プレドープ金属箔９と重ならない位置に配置される部位と比べて、プレドープに要する時間が短くなる。従って、活物質層が配置された部位全体に対するプレドープ金属箔９の投影面積を８０％以上とすることにより、正極電極２及び負極電極３の積層方向から見た場合に、活物質層が広範囲においてプレドープ金属箔９と重なる位置に配置されるので、プレドープに要する時間の短縮を図ることができる。

一方、正極電極２及び負極電極３の積層方向から見た場合に、活物質層が配置された部位全体に対するプレドープ金属箔９の投影面積を１００％未満とし、活物質層の外周縁部分に非配置部位を形成することで、活物質層の外周縁部分が欠落した場合であっても、プレドープ金属箔９と集電箔との間において活物質層の欠落部位が発生することを抑制できる。

また、上記実施形態によれば、完成品としての蓄電デバイス１の製造方法は、交互に積層される複数の正極電極２及び複数の負極電極３と、複数の正極電極２の各々と複数の負極電極３の各々との間に介在する複数のセパレータ４と、複数の正極電極２、複数の負極電極３及び複数のセパレータ４を内包するカバー５と、カバー５の内部に配置される電解液８と、複数の正極電極２に接続され、一部がカバー５の外部に配置される正極端子６と、複数の負極電極３に接続され、一部がカバー５の外部に配置される負極端子７と、を備えた蓄電デバイス１００の製造方法であり、複数の正極電極２の各々及び複数の負極電極３の各々は、孔が形成された集電箔としての正極集電箔２１又は負極集電箔３１と、集電箔の少なくとも片面に配置された活物質層としての正極活物質層２２又は負極活物質層３２と、を備える。

これに加え、完成品としての蓄電デバイス１の製造方法は、複数の正極電極２のうち少なくとも一つ又は複数の負極電極３（負極電極材料３０）の少なくとも一つに対し、活物質層の表面にプレドープ金属箔９が直接接触した状態で配置されると共に、プレドープ金属箔９が配置されていない非配置部位３３が活物質層の外周縁部分の少なくとも一部に形成されたプレドープ対象電極３０ａを形成するプレドープ対象電極形成工程（Ｓ２）と、プレドープ対象電極３０ａ、複数の正極電極２、複数の負極電極３及びセパレータ４を積層し、正極端子６を複数の正極電極２に接続すると共に負極端子７を複数の負極電極３に接続する積層工程（Ｓ３）と、積層されたプレドープ対象電極３０ａ、複数の正極電極２、複数の負極電極３及びセパレータ４をカバー５に内包する内包工程と、カバー５内に電解液８を注入し、プレドープ金属箔９を複数の負極電極３にプレドープするプレドープ工程（Ｓ５）と、を備える。

完成品としての蓄電デバイス１の製造方法によれば、プレドープ対象電極３０ａは、正極電極２又は負極電極３（負極電極材料３０）の活物質層としての正極活物質層２２又は負極活物質層３２の表面に、プレドープ金属箔９が直接接触した状態で配置される。これにより、従来技術においてプレドープ金属箔９を配置する際に用いられていた集電体を不要とすることができるので、部品コストを低減することができる。

また、プレドープ対象電極３０ａには、プレドープ金属箔９が配置されていない非配置部位３３が、活物質層の外周縁部分の少なくとも一部に形成される。即ち、プレドープ金属箔９は、活物質層の欠落を引き起こすおそれのある部位を避けるように配置される。従って、プレドープ金属箔９を活物質層の表面に直接接触した状態で配置する場合であっても、プレドープ金属箔９が配置されている部位において、活物質層の欠落が抑制される。その結果、プレドープ金属箔９と集電箔としての正極集電箔２１又は負極集電箔３１の接触に起因する短絡の発生を防止できる。また、プレドープ金属箔９と集電箔との間において活物質層の欠落部位を有した不具合のある蓄電デバイス１が製造されることを抑制できるので、製造コストの低減を図ることができる。

また、完成品としての蓄電デバイス１の製造方法において、プレドープ対象電極形成工程（Ｓ２）は、複数の正極電極２のうち少なくとも一つ又は複数の負極電極３の少なくとも一つに対し、活物質層としての正極活物質層２２又は負極活物質層３２の表面に直接接触した状態でプレドープ金属箔９を配置する配置工程（Ｓ２１）と、配置工程（Ｓ２１）により配置されたプレドープ金属箔９を圧着する圧着工程（Ｓ２２）と、を備え、プレドープ対象電極３０ａは、圧着工程（Ｓ２２）によりプレドープ金属箔９が圧着された状態において、活物質層の外周縁部分の少なくとも一部に非配置部位３３が形成される。

この完成品としての蓄電デバイス１の製造方法によれば、プレドープ金属箔９が圧着された状態において、活物質層の外周縁部分の少なくとも一部に非配置部位３３が形成されるので、プレドープ金属箔９が配置される部位において、活物質層が欠落することをより一層回避しやすくすることができる。

１：蓄電デバイス、 ２：正極電極、 ３：負極電極、 ４：セパレータ、 ５：カバー、 ６：正極端子、 ７：負極端子、 ８：電解液、 ９：プレドープ金属箔、 ２１：正極集電箔（集電箔）、 ２２：正極活物質層（活物質層）、 ３０：負極電極材料（負極電極）、 ３０ａ：プレドープ対象電極、 ３１：負極集電箔（集電箔）、 ３２：負極活物質層（活物質層）、 ３３：非配置部位、１００：プレドープ前の蓄電デバイス、 Ｓ２：プレドープ対象電極形成工程、 Ｓ２１：配置工程、 Ｓ２２：圧着工程、 Ｓ３：積層工程、 Ｓ４：内包工程、 Ｓ５：プレドープ工程

（１．プレドープ前の蓄電デバイス）
本発明の蓄電デバイスは、プレドープ前の蓄電デバイスである。この蓄電デバイスは、交互に積層される複数の正極電極及び複数の負極電極と、前記複数の正極電極の各々と前記複数の負極電極の各々との間に介在する複数のセパレータと、前記複数の正極電極、前記複数の負極電極及び前記複数のセパレータを内包するカバーと、前記複数の正極電極に接続され、一部が前記カバーの外部に配置される正極端子と、前記複数の負極電極に接続され、一部が前記カバーの外部に配置される負極端子と、前記カバーの内部に配置されるプレドープ金属箔と、を備えるプレドープ前の蓄電デバイスであって、前記複数の正極電極の各々及び前記複数の負極電極の各々は、孔が形成された集電箔と、前記集電箔の少なくとも片面に配置された活物質層と、を備え、前記複数の正極電極及び前記複数の負極電極の少なくともいずれか一方は、前記プレドープ金属箔が前記活物質層の表面に直接接触した状態で配置されたプレドープ対象電極を含む。
前記プレドープ対象電極において、前記活物質層の外周縁部分の一部の端辺と前記プレドープ金属箔の一部の端辺とが揃えて配置され、前記活物質層の外周縁部分の残りの端辺と前記プレドープ金属箔の残りの端辺との間には前記プレドープ金属箔が配置されていない非配置部位が形成される。

また、プレドープ対象電極は、活物質層の外周縁部分の一部の端辺とプレドープ金属箔の一部の端辺とが揃えて配置され、活物質層の外周縁部分の残りの端辺とプレドープ金属箔の残りの端辺との間にはプレドープ金属箔が配置されていない非配置部位が形成される。ここで、活物質層の外周縁部分では、活物質層の欠落が発生するおそれがある。特に、プレドープ金属箔を活物質層の表面に直接接触した状態で配置する場合には、活物質層の外周縁部分が、プレドープ金属箔を配置することに起因して、欠落するおそれがある。仮に、プレドープ金属箔が配置されている部位において、活物質層の欠落が発生していると、プレドープ金属箔と集電箔との接触による短絡を引き起こすおそれがある。

前記製造方法は、前記複数の正極電極のうち少なくとも一つ又は前記複数の負極電極の少なくとも一つに対し、前記活物質層の表面にプレドープ金属箔が直接接触した状態で配置されると共に、前記活物質層の外周縁部分の一部の端辺と前記プレドープ金属箔の一部の端辺とが揃えて配置され、且つ、前記活物質層の外周縁部分の残りの端辺と前記プレドープ金属箔の残りの端辺との間に前記プレドープ金属箔が配置されていない非配置部位が形成されたプレドープ対象電極を形成するプレドープ対象電極形成工程と、前記プレドープ対象電極、前記複数の正極電極、前記複数の負極電極及び前記セパレータを積層し、前記正極端子を前記複数の正極電極に接続すると共に前記負極端子を前記複数の負極電極に接続する積層工程と、積層された前記プレドープ対象電極、前記複数の正極電極、前記複数の負極電極及び前記セパレータを前記カバーに内包する内包工程と、前記カバー内に前記電解液を注入し、前記プレドープ金属箔を前記複数の負極電極にプレドープするプレドープ工程と、を備える。

また、プレドープ対象電極において、活物質層の外周縁部分の一部の端辺とプレドープ金属箔の一部の端辺とが揃えて配置され、且つ、活物質層の外周縁部分の残りの端辺とプレドープ金属箔の残りの端辺との間にプレドープ金属箔が配置されていない非配置部位が形成される。即ち、プレドープ金属箔は、活物質層の欠落を引き起こすおそれのある部位を避けるように配置される。従って、プレドープ金属箔を活物質層の表面に直接接触した状態で配置する場合であっても、プレドープ金属箔が配置されている部位において、活物質層の欠落が抑制される。その結果、プレドープ金属箔と集電箔との接触に起因する短絡の発生を防止できる。また、プレドープ金属箔と集電箔との間において活物質層の欠落部位を有した不具合のある蓄電デバイスが製造されることを抑制できるので、製造コストの低減を図ることができる。

Claims (5)

1. 交互に積層される複数の正極電極及び複数の負極電極と、
   前記複数の正極電極の各々と前記複数の負極電極の各々との間に介在する複数のセパレータと、
   前記複数の正極電極、前記複数の負極電極及び前記複数のセパレータを内包するカバーと、
   前記複数の正極電極に接続され、一部が前記カバーの外部に配置される正極端子と、
   前記複数の負極電極に接続され、一部が前記カバーの外部に配置される負極端子と、
   前記カバーの内部に配置されるプレドープ金属箔と、
   を備えるプレドープ前の蓄電デバイスであって、
   前記複数の正極電極の各々及び前記複数の負極電極の各々は、孔が形成された集電箔と、前記集電箔の少なくとも片面に配置された活物質層と、を備え、
   前記複数の正極電極及び前記複数の負極電極の少なくともいずれか一方は、前記プレドープ金属箔が前記活物質層の表面に直接接触した状態で配置されたプレドープ対象電極を含み、
   前記プレドープ対象電極には、前記活物質層の外周縁部分の少なくとも一部に、前記プレドープ金属箔が配置されていない非配置部位が形成される、蓄電デバイス。
2. 前記プレドープ対象電極には、前記非配置部位が、前記活物質層の外周縁部分の全周にわたり形成される、請求項１に記載の蓄電デバイス。
3. 前記プレドープ対象電極は、前記正極電極及び前記負極電極の積層方向から見た場合に、前記活物質層が配置された部位全体に対する前記プレドープ金属箔の投影面積を８０％以上且つ１００％未満とする、請求項１又は２に記載の蓄電デバイス。
4. 交互に積層される複数の正極電極及び複数の負極電極と、
   前記複数の正極電極の各々と前記複数の負極電極の各々との間に介在する複数のセパレータと、
   前記複数の正極電極、前記複数の負極電極及び前記複数のセパレータを内包するカバーと、
   前記カバーの内部に配置される電解液と、
   前記複数の正極電極に接続され、一部が前記カバーの外部に配置される正極端子と、
   前記複数の負極電極に接続され、一部が前記カバーの外部に配置される負極端子と、
   を備える蓄電デバイスの製造方法であって、
   前記複数の正極電極の各々及び前記複数の負極電極の各々は、孔が形成された集電箔と、前記集電箔の少なくとも片面に配置された活物質層と、を備え、
   前記製造方法は、
   前記複数の正極電極のうち少なくとも一つ又は前記複数の負極電極の少なくとも一つに対し、前記活物質層の表面にプレドープ金属箔が直接接触した状態で配置されると共に、前記プレドープ金属箔が配置されていない非配置部位が前記活物質層の外周縁部分の少なくとも一部に形成されたプレドープ対象電極を形成するプレドープ対象電極形成工程と、
   前記プレドープ対象電極、前記複数の正極電極、前記複数の負極電極及び前記セパレータを積層し、前記正極端子を前記複数の正極電極に接続すると共に前記負極端子を前記複数の負極電極に接続する積層工程と、
   積層された前記プレドープ対象電極、前記複数の正極電極、前記複数の負極電極及び前記セパレータを前記カバーに内包する内包工程と、
   前記カバー内に前記電解液を注入し、前記プレドープ金属箔を前記複数の負極電極にプレドープするプレドープ工程と、
   を備える、蓄電デバイスの製造方法。
5. 前記プレドープ対象電極形成工程は、
   前記複数の正極電極のうち少なくとも一つ又は前記複数の負極電極の少なくとも一つに対し、前記活物質層の表面に直接接触した状態で前記プレドープ金属箔を配置する配置工程と、
   前記配置工程により配置された前記プレドープ金属箔を圧着する圧着工程と、
   を備え、
   前記プレドープ対象電極は、前記圧着工程により前記プレドープ金属箔が圧着された状態において、前記活物質層の外周縁部分の少なくとも一部に前記非配置部位が形成される、請求項４に記載の蓄電デバイスの製造方法。

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