電気二重層キャパシタの製造方法およびその製造装置。
【課題】槽など耐圧チャンバを用いることなく、電解液の充填含浸を短時間に効率よく処理しえる、電気二重層キャパシタの製造方法およびその製造装置を提供する。
【解決手段】容器１０の開口部からその内部に注液ノズル２１および給排気ノズル２２を挿入してこれらの一部が容器１０の開口部から外部へ突出する状態に容器１０の開口部を密閉すべく装着される封止治具２０と、注液ノズル２１に貯留タンク６０の電解液を供給するための設備（図３に配管６１が示される）と、給排気ノズル２２に対して真空ポンプ６６と高度に乾燥した常圧の不活性ガスの供給源とを選択的に接続するための設備（図３に配管６９が示される）と、を備える。
【解決手段】容器１０の開口部からその内部に注液ノズル２１および給排気ノズル２２を挿入してこれらの一部が容器１０の開口部から外部へ突出する状態に容器１０の開口部を密閉すべく装着される封止治具２０と、注液ノズル２１に貯留タンク６０の電解液を供給するための設備（図３に配管６１が示される）と、給排気ノズル２２に対して真空ポンプ６６と高度に乾燥した常圧の不活性ガスの供給源とを選択的に接続するための設備（図３に配管６９が示される）と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気二重層キャパシタの製造方法およびその製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種の蓄電装置として、急速充電が可能で充放電サイクル寿命の長い、電気二重層キャパシタの適用技術が注目される。
【０００３】
電気二重層キャパシタは、正極体および負極体とセパレータとから積層体（キャパシタ本体）を組成する工程と、積層体を容器に収容する工程と、容器に電解液を充填して積層体に電解液を含浸させる工程（電解液充填含浸工程）と、容器の開口部を密封する工程と、等から製造される（特許文献１）。
【０００４】
従来の場合、電解液充填含浸工程においては、図８のように密閉可能な槽１が用いられる。密閉可能な槽１の内部において、容器２（積層体を収容する）は、その開口部が上向きの起立状態に支持される。３は電解液の貯留タンクであり、高度に乾燥した不活性ガス（アルゴンガス）により液面が加圧される。タンク３の下部に配管の一端が開口され、配管の他端にノズル（図示せず）が接続される。ノズルは、電解液の出口（注入口）を開閉する弁機構が収装され、これを開弁すると、電解液が注入口から容器２の内部に充填される。
【０００５】
積層体への含浸を促進するため、真空ポンプ４および高度に乾燥した常圧の不活性ガスの供給源（図示せず）が備えられる。槽１に配管の一端が接続され、配管の他端側は分岐され、その一方に真空ポンプ４が接続され、もう一方が常圧の不活性ガスの供給源（常圧供給源）に接続される。配管の分岐部に通路切換弁（図示せず）が設けられる。通路切換弁は、槽１側を真空ポンプ４側に接続するＡポジションと、槽１側を供給源側に接続するＢポジションと、槽１側と真空ポンプ４側との接続および槽１側と常圧供給源側との接続を遮断するＣポジションと、の３位置に切り替え可能となっている。
【０００６】
通路切換弁がＡポジションに切り替えられると、真空ポンプ４の駆動により、密閉した槽１の内部が減圧される。槽１の内部が所定の真空度に達すると、真空ポンプ４が停止される。その後、通路切換弁がＢポジションに切り替えられると、密閉した槽１の内部に常圧の不活性ガスが供給され、槽１の内部が相対的に加圧される。このような処理の繰り返しにより、電解液が積層体の隅々に行き渡るようになり、電解液の含浸を効率よく処理しえるのである。５はグローブボックスであり、その内部は高度に乾燥した不活性ガス（アルゴンガス）の雰囲気に管理される。槽１は、グローブボックスの内部に設備される。
【０００７】
特許文献２および特許文献３においては、電極群を収容するケースの開口部を気密室に閉塞し、気密室を減圧してケース内を減圧した後、電解液をケース内に圧入する、という充填方法が開示される。
【特許文献１】特開２００３−２９７６８９
【特許文献２】特開平０９−２８６４１８
【特許文献３】特開平１０−０５５８０８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような従来例（特許文献１〜特許文献３）においては、耐圧チャンバ（容器を納める密閉可能な槽やケースの開口部を閉塞する気密室）が用いられるので、これらの体積が大きくなると、密閉した槽や気密室を減圧する処理に時間を長く掛かる。
【０００９】
特許文献２および特許文献３の充填方法は、１つの装置により１つのケースに対して気密室を減圧してケース内を減圧した後に電解液をケース内に圧入するので、ケースの処理数を増やそうとすると、電解液の充填を処理する装置の数を増やさなければならない。
【００１０】
特許文献１の場合、密閉可能な槽は、ブローブボックス（高度に乾燥した不活性ガス雰囲気に管理される）の内部に設備されるため、電気二重層キャパシタの大量生産に大きな設備投資が要求される。
【００１１】
この発明は、このような課題に着目してなされたものであり、槽など耐圧チャンバを用いることなく、電解液の充填含浸を短時間に効率よく処理しえる、電気二重層キャパシタの製造方法およびその製造装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１の発明は、正極体および負極体とセパレータとから積層体を組成する工程と、積層体をラミネートフィルムから形成される容器に収容する工程と、容器の開口部からその内部に電解液を充填して積層体に含浸させる工程と、容器の開口部を密封する工程と、を備える電気二重層キャパシタの製造方法において、前記容器の開口部からその内部に電解液を充填して積層体に含浸させる工程は、容器の開口部からその内部に注液ノズルおよび給排気ノズルを挿入してこれらの一部が容器の開口部から外部へ突出する状態に容器の開口部を密閉すべく封止治具を装着する工程と、給排気ノズルを通して容器の内部を減圧する工程と、給排気ノズルを通して容器の内部を減圧状態から相対的に加圧する工程と、注液ノズルを通して容器の内部に電解液を充填する工程と、を備えることを特徴する。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明に係る電気二重層キャパシタの製造方法において、前記注液ノズルを通して容器の内部に電解液を充填する工程は、電解液の貯留タンクから注液ノズルへ電解液を圧送することを特徴とする。
【００１４】
第３の発明は、第２の発明に係る電気二重層キャパシタの製造方法において、前記注液ノズルを通して容器の内部に電解液を充填する工程は、電解液の貯留タンクから注液ノズルへ電解液を圧送する処理と、給排気ノズルを通して容器の内部を減圧する処理と、を交互に繰り返すことを特徴とする。
【００１５】
第４の発明は、第２の発明または第３の発明に係る電気二重層キャパシタの製造方法において、前記容器の開口部からその内部に電解液を充填して積層体に含浸させる工程は、電解液の貯留タンクの内部を真空引きにより減圧する工程と、電解液の貯留タンクの内部を減圧状態から相対的に加圧する工程と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
第５の発明は、第１の発明〜第４の発明の何れか１つに係る電気二重層キャパシタの製造方法において、前記注入ノズルは、前記容器の内部に電解液を充填する工程を処理する設備側の配管と分離可能に接続されるコネクタ部と、その接続口を前記配管との接続時にのみ開く常閉の弁機構と、を備え、また、前記給排気ノズルは、前記容器の内部を減圧する工程および前記容器の内部を減圧状態から相対的に加圧する工程を処理する設備側の配管と分離可能に接続されるコネクタ部と、その接続口を前記配管との接続時にのみ開く常閉の弁機構と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
第６の発明は、正極体および負極体とセパレータとから積層体を組成する工程と、積層体をラミネートフィルムから形成される容器に収容する工程と、容器の開口部からその内部に電解液を充填して積層体に含浸させる工程と、容器の開口部を密封する工程と、の各処理手段を備える電気二重層キャパシタの製造装置において、前記容器の開口部からその内部に電解液を充填して積層体に含浸させる工程の処理手段は、容器の開口部からその内部に注液ノズルおよび給排気ノズルを挿入してこれらの一部が容器の開口部から外部へ突出する状態に容器の開口部を密閉すべく装着される封止治具と、前記注液ノズルに貯留タンクの電解液を供給するための設備と、給排気ノズルに対して真空ポンプと高度に乾燥した常圧の不活性ガスの供給源とを選択的に接続するための設備と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
第７の発明は、第６の発明に係る電気二重層キャパシタの製造装置において、前記電解液の貯留タンクに対して真空ポンプと高度に乾燥した常圧の不活性ガスの供給源とを選択的に接続するための設備と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
第８の発明は、第６の発明または第７の発明に係る電気二重層キャパシタの製造方法において、前記注入ノズルは、前記貯留タンクの電解液を供給するための設備側の配管と分離可能に接続されるコネクタ部と、その接続口を前記配管との接続時にのみ開く常閉の弁機構と、を備え、また、前記給排気ノズルは、前記真空ポンプと前記不活性ガスの供給源とを選択的に接続するための設備側の配管と分離可能に接続されるコネクタ部と、その接続口を前記配管との接続時にのみ開く常閉の弁機構と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
第１の発明においては、容器の開口部は、封止治具により、注液ノズルおよび給排気ノズルを挿入してこれらの一部が容器の開口部から外部へ突出する状態に密閉（封止）される。この状態において、給排気ノズルを通して容器の内部を減圧する工程、給排気ノズルを通して容器の内部を減圧状態から相対的に加圧する工程、注液ノズルを通して容器の内部に電解液を充填する工程、が所定の手順に従って処理される。つまり、容器は、封止治具により密閉され、注液ノズルおよび給排気ノズルを通して電解液の充填および積層体への含浸が促進されるのであり、減圧も容器の内部に限られるため、電解液充填含浸の処理時間を短縮することができる。
【００２１】
容器の内部を減圧する工程、容器の内部を減圧状態から相対的に加圧する工程、容器の内部に電解液を充填する工程、については、封止治具により密閉される複数の容器に対し、各注液ノズルを合流させると共に各給排気ノズルを合流させると、同時に処理することができるほか、容器が封止治具により密閉状態に保持されるので、グローボックスの外部において、電解液の充填含浸処理を行うことも可能となる。これらの結果、設備投資を最小限に抑えつつ、電気二重層キャパシタを効率よく大量生産することができる。
【００２２】
第２の発明においては、電解液は注液ノズルへ圧送されるので、容器への充填および積層体への含浸を促進することができる。
【００２３】
第３の発明においては、電解液は数回に分けて供給されるのであり、電解液の１回量を容器の内部へ圧送する処理と、容器の内部を減圧する処理と、が交互に繰り返されるため、電解液の充填および積層体への含浸を促進することができる。
【００２４】
第４の発明においては、貯留タンクの内部を真空引きにより減圧する処理と、貯留タンクの内部を相対的に加圧する処理と、の繰り返しにより、貯留タンク中の気相に含まれる水分や電解液（液相）に含まれる気泡を除去することができる。
【００２５】
第５の発明においては、注液ノズルおよび給排気ノズルは、常閉の弁機構を備えるので、封止治具の装着後、容器は、グローボックスの外部に持ち出すことが可能となる。つまり、グローブボックスの外部において、容器の内部を減圧する工程、容器の内部を減圧状態から相対的に加圧する工程、容器の内部に電解液を充填する工程、が行えるため、これら工程の処理手段については、グローブボックスの内部に設備する必要がなくなるのである。
【００２６】
第６の発明においては、容器の開口部は、封止治具により、注液ノズルおよび給排気ノズルを挿入してこれらの一部が容器の開口部から外部へ突出する状態に密閉（封止）される。この状態において、注液ノズルに貯留タンクの電解液を供給するための設備と、給排気ノズルに対して真空ポンプと高度に乾燥した常圧の不活性ガスの供給源とを選択的に接続するための設備と、により、電解液の充填および積層体への含浸が促進される。減圧が容器の内部に限られるため、電解液充填含浸の処理時間を短縮することができる。また、封止治具により密閉される複数の容器に対し、各注液ノズルを合流させると共に各給排気ノズルを合流させると、電解液の供給、真空ポンプによる減圧、常圧の不活性ガスの供給、を同時に処理することが可能となるほか、容器が封止治具により密閉状態に保持されるので、グローボックスの外部において、電解液の充填含浸処理を行うことも可能となる。
【００２７】
第７の発明においては、貯留タンクの内部を真空ポンプにより減圧する処理と、貯留タンクの内部に常圧の不活性ガスを供給する処理と、の繰り返しにより、貯留タンク中の気相に含まれる水分や液相（電解液）に含まれる気泡を除去することができる。
【００２８】
第８の発明においては、注液ノズルおよび給排気ノズルは、常閉の弁機構を備えるので、封止治具の装着後、容器は、グローボックスの外部に持ち出すことが可能となる。つまり、グローブボックスの外部において、注液ノズルに貯留タンクの電解液を供給するための設備と、給排気ノズルに対して真空ポンプと高度に乾燥した常圧の不活性ガスの供給源とを選択的に接続するための設備と、により、電解液の充填および積層体への含浸を促進させることができる。その結果、これらの設備については、グローブボックスの内部に配置する必要がなくなるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
図１に基づいて、電気二重層キャパシタの一例を説明する。図１において、１０はキャパシタ本体を電解液と共に収容する容器、は容器１０の外部に引き出される１対の端子板１１ａ，１１ｂ（セル電極）であり、各端子板１１ａ，１１ｂは軽量かつ抵抗の小さいアルミニウムから短尺状に形成される。１２は容器１０の内部に発生するガス（ＣＯ2など）を容器１０の外部へ除去するためのガス抜きバルブであり、容器１０の上部において、１対の端子板１１ａ，１１ｂの間に組み付けられる。
【００３０】
キャパシタ本体については、正極体と負極体とセパレータとから所定の積層体に構成される。正極体および負極体は、集電極とその両面の分極性電極（活性炭電極）とから組成される。これらの集電極は、矩形状の金属箔（たとえば、アルミニウム箔）からなり、その矩形平面の一辺に片側へ寄せて帯状のリード部が一体に成形される。各リード部の同極どうしは束ねられ、この結束部に極性の対応する端子板１１ａ，１１ｂが接合される。正極体と負極体との間に介装されるセパレータは、紙製や樹脂製の多孔質膜から形成される。
【００３１】
容器１０は、複数の樹脂層に金属の中間層を含む柔軟な積層フィルム（たとえば、アルミラミネートフィルム）から冷間プレス加工により成形される２つの容器部材（底側部分と蓋側部分と）からなり、これらを組み合わせると、互いに向き合う凹部により、底側部分と蓋側部分との間にキャパシタ本体（積層体）の収容部が形成される。
【００３２】
底側部分の内側に積層体は納められ、その上に蓋側部分が被せられる。容器１０の周縁において、１対の端子板１１ａ，１１ｂ（その一部）が引き出される一辺を除く三辺が熱溶着（ヒートシール）される。容器１０は、１対の端子板１１ａ，１１ｂが突き出る一辺が開口可能となり、その開口部から注液ノズル２１（図３〜図５、参照）および給排気ノズル２２（図３〜図５、参照）が挿入され、これらの一部が容器の外部に突き出る状態において、容器の開口部を一時的に密閉すべく封止治具２０（図３〜図５、参照）が装着され、電解液充填含浸処理および電解精製処理が終わると、封止治具２０が外されて注液ノズルおよび給排気ノズルが抜き取られ、容器１０の開口可能な一辺が１対の端子板１１ａ，１１ｂおよびガス抜きバルブ１２を挟みつつ密閉状態に熱溶着されるのである。
【００３３】
１対の端子板１１ａ，１１ｂ（アルミニウム板）と容器１０を形成する積層フィルムの金属層との絶縁性を確保するため、これら端子板１１ａ，１１ｂに予め熱溶着性樹脂５３（図３、参照）が付着される。熱溶着性樹脂５３としては、ＰＰ（ポリプロピレン）を主材とするものが用いられる。容器１０の開口可能な一辺において、熱溶着（ヒートシール）処理により、熱溶着性樹脂５３が溶融し、容器１０の内面（積層フィルムの樹脂層）に１対の端子板１１ａ，１１ｂを溶着させるのである。溶融する熱溶着性樹脂５３は、各端子板１１ａ，１１ｂを包み込むようになり、これら端子板１１ａ，１１ｂが積層フィルムの金属層に接触する（リーク電流を生じる）のを防止する。
【００３４】
ガス抜きバルブ１２は、そのボディに熱溶着部５４（図３、参照）が備えられる。容器１０の開口可能な一辺において、ヒートシール処理により、容器１の上部（端子板１１ａ，１１ｂ間）にボディの熱溶着部１２を介して組み付けられる。熱溶着部の溶融により、容器１０を形成する積層フィルムの樹脂層に溶着するのである。
【００３５】
図３〜図５は、封止治具２０の装着状態を表すものであり、治具２０は、断面略コ字形の基部２５と、１対の押圧板２６と、これら押圧板２６の間隔を拡縮するクランプ機構２７と、を備える。１対の押圧板２６は、基部２５の断面略コ字形の内側に配置され、基部２５の断面略コ字形の両端部にそれぞれ複数のガイドピン２８を介して互いに向き合う方向（基部２５の断面略コ字形の両端部に対する直交方向）へ移動可能に支持される。
【００３６】
クランプ機構２７は、基部２５の断面略コ字形の両端部をこれに対する直交方向へ進退可能なロッド３０が備えられる。ロッド３０の先端に押圧板２６が結合され、ロッド３０の後端は、レバー３２にトグル機構３１を介して連結され、レバー３２が旋回すると、これに伴って１対の押圧板２６の間隔を拡縮させるのである。３３は容器１０の開口部に対する圧接具であり、シリコンスポンジなどの弾性体から形成され、各押圧板２６の対向面に取り付けられる。
【００３７】
基部２５の断面略コ字形の中間部に注液ノズル２１と給排気ノズル２２が貫通状態に固定される。また、基部２５の中間部に容器１０の開口可能な一辺から突き出る端子板１１ａ，１１ｂを挿通するスリット状の貫通穴３４が形成され、これらの中央部に端子板１１ａ，１１ｂの先端を係止する端子押え部３５（端子板１１ａ，１１ｂの高さを位置決めする）がボルト３６により取り付けられる。ボルト３６の先端部にガス抜きバルブ１２のセットガイド３８の一端が装着され、セットガイド３８の他端にガス抜きバルブ１２のボディ（出口側の端部）が嵌め付けられる。セットガイド３８は、ボルト３６との装着部とガス抜きバルブ１２との嵌合部との中間部が扁平に形成され、封止治具２０の圧接具３３により、容器１０の開口部を密閉しやすくなっている。注液ノズル２１および給排気ノズル２２についても、封止治具２０の圧接具３３により、容器１０の開口部を密閉しやすく、封止領域を貫通する部分が最小径部に設定される。
【００３８】
注液ノズル２１および給排気ノズル２２は、後述する設備側の配管６１，６９と分離可能に接続されるコネクタ部４２，４３と、その接続口を配管６１，６９との接続時にのみ開く常閉の弁機構（図示せず）と、を備える。また、設備側のコネクタ部４４，４５についても、その接続口をノズル側のコネクタ部４２，４３との接続時にのみ開く常閉の弁機構（図示せず）が備えられる。
【００３９】
図３，図４において、４６は容器１０のセット治具であり、１対の板部材４７、４８と、これらの間を一定の間隔に締め付ける手段と、から構成される。１対の板部材の一方４７に枠状の台座部４９が設けられ、これに容器１０の凹部（積層体の収容部）の表側の膨出部を係止しつつ、もう一方の板部材４８を重ね合わせ、これらの間を一定の間隔に締め付けることにより、容器１０は、開口可能な一辺が上向きの起立状態に支持される。
【００４０】
１対の板部材４７，４８の間を一定の間隔に締め付ける手段は、締結具５０（ボルト等）と、鍔部を持つロッド５１と、から構成される。鍔部を持つロッド５１は、１対の板部材の一方４７に立設され、もう一方の板部材４８にロッド５１の鍔部に係止する穴が配置される。このセット治具４６により、容器１０の厚みが規制されるため、製品の均質化が得られる。
【００４１】
容器１０の開口可能な一辺に封止治具２０を装着する際は、レバーを開側に倒して１対の圧接具３３の間を拡げ、図６のように上方から容器１０の開口可能な一辺に被せることにより、容器１０の開口可能な一辺を基部２５の断面コ字形の内側に進入させる。これに伴って、容器１０の開口可能な一辺から突き出る端子板１１ａ，１１ｂがスリット状の貫通穴３４を突き抜け、基部２５の断面コ字形の内側に突出するガス抜きバルブ１２およびそのセットガイド３８に続いて注液ノズル２１および給排気ノズル２２が容器１０の開口部からその内部に挿入する。なお、容器１０の開口可能な一辺は、ガス抜きバルブ１２およびセットガイド３８や注液ノズル２１および給排気ノズル２２の挿入を受け入れやすく上方へ口が開く受口部を付けておくと良い。
【００４２】
ガス抜きバルブ１２およびセットガイド３８や注液ノズル２１および給排気ノズル２２の挿入後、レバー３２を閉側に倒すと、１対の押圧板２６がこれらの間隔を縮める方向へ動き、圧接具３３が容器１０の開口可能な一辺を挟圧する（図７，参照）。圧接具３３は、シリコンスポンジなどの弾性体から形成され、容器１０の開口可能な一辺を端子板１１ａ，１１ｂおよびガス抜きバルブ１２のセットガイド３８や注液ノズル２１および給排気ノズル２２の挟む状態に密着（密閉）させることができる。
【００４３】
図３において、５５ａ，５５ｂは電解精製を処理する装置の接続端子であり、封止治具２０から突出する１対の端子板１１ａ，１１ｂにそれぞれ接続される。
【００４４】
図２は、電解液充填含浸処理および電解精製処理を行う装置の構成を説明するものであり、積層体（キャパシタ本体）を収容する容器１０は、封止治具２０により開口可能な一辺が密閉される。
【００４５】
６０は電解液の貯留タンクであり、配管６１の一端がタンク６０内の底部に開口され、配管６１の他端がコネクタ部４５を介して注液ノズル２１のコネクタ部４３に接続される。配管６１の途中に開閉弁６２、６３が配置され、これらの間に加圧ポンプ６４および積算流量計６５が介装される。
【００４６】
６６は真空ポンプであり、モータ６７により駆動される。６８は真空ポンプ６６の減圧計である。また、高度に乾燥した常圧のアルゴンガスの供給源（図示せず）が備えられる。配管６９の一端がコネクタ部４４を介して給排気ノズル２２のコネクタ部４２に接続される。配管６９の他端側は、２系統に分岐され、その一方に真空ポンプ６６が接続され、もう一方に常圧のアルゴンガスの供給源（常圧供給源）が接続される。
【００４７】
貯留タンク６０に給排気用の配管７０が備えられる。配管７０の一端は、タンク６０内の上部に開口され、配管７０の他端は、配管６９の常圧供給源側に接続される。
【００４８】
各配管６９，７０に開閉弁７１〜７５が配置される。開閉弁７４，７５を開くと、常圧供給源からアルゴンガスがタンク６０内の上部（気相）に導入される。開閉弁６２，６３を開くと共に加圧ポンプ６４を駆動すると、タンク６０から注液ノズル２１を通して容器１０の内部へ電解液が供給される。開閉弁６２，６３、７３を閉じて開閉弁７１、７２を開くと共に真空ポンプ６６を駆動すると、給排気ノズル２２を通して容器１０の内部が減圧される。開閉弁７１、６２．６３を閉じて開閉弁７２〜７４を開くと、給排気ノズル２２を通して常圧供給源からアルゴンガスが容器１０の内部に供給される。開閉弁７２，７４を閉じて開閉弁７１，７３，７５を開くと共に真空ポンプ６６を駆動すると、タンク６０の内部が減圧されるのである。
【００４９】
貯留タンク６０と真空ポンプ６６と常圧供給源と配管６１，６９，７０と開閉弁６２，６３、７１〜７５と加圧ポンプ６４とから、注液ノズル２１に対して貯留タンク１０の電解液を供給するための設備と、給排気ノズル２２に対して真空ポンプ６６と常圧供給源とを選択的に接続するための設備と、電解液の貯留タンク６０に対して真空ポンプ６６と常圧供給源とを選択的に接続するための設備と、が構成される。
【００５０】
電解液充填含浸処理においては、下記の(1)〜(4)の工程が順次に行われる。
【００５１】
(1)封止治具２０を容器１０の開口可能な一辺に装着する。容器１０の開口可能な一辺は、封止治具２０により、端子板１１ａ，１１ｂおよびガス抜きバルブ１２のセットガイド３８や注液ノズル２１および給排気ノズル２２の挟む状態に密閉される。また、注液ノズル２１のコネクタ部４３に配管６１のコネクタ部４５を接続すると共に給排気ノズル２２のコネクタ部４２に配管６９のコネクタ部４４を接続する。
【００５２】
(2)容器１０の内部を所定の真空度に減圧する。開閉弁６２，６３、７３が閉かつ開閉弁７１，７２が開の状態にセットすると共に真空ポンプ６６を駆動すると、真空引きにより、容器１０の内部が減圧され、所定の真空度に達したら、開閉弁７１を閉じて真空ポンプ６６を停止する。これにより、容器１０内の水分や不純物が排除される。
【００５３】
(3)容器１０の内部を減圧状態から相対的に加圧する。開閉弁６２，６３、７１が閉かつ開閉弁７２，７３，７４が開の状態にセットすると、常圧供給源からアルゴンガスが容器の内部へ供給され、容器１０の内部を常圧に上昇させる。
【００５４】
(4)容器１０の内部に電解液を充填して積層体に含浸させる。開閉弁７２が閉かつ開閉弁７４，７５、６２，６３が開の状態にセットすると共に加圧ポンプ６４を駆動すると、貯留タンク１０の電解液が容器１０の内部に圧入される。電解液の圧送は、数回に分けて行われ、１回量の圧送が終わると、加圧ポンプ６４を停止すると共に開閉弁６２、６３を閉じる。これと同時的に開閉弁７３が閉かつ開閉弁７１，７２が開の状態にセットすると共に真空ポンプ６６を駆動することにより、容器１０の内部を所定の真空度に減圧する。容器１０の内部が所定の真空度に達したら、開閉弁７１，７２を閉じて真空ポンプ６６を停止する。これらの処理（電解液の圧送と容器内部の減圧と）は、交互に数回、繰り返されるのである。
【００５５】
また、(4)の処理の前に貯留タンク６０内の気相に含まれる水分や電解液（液相）に含まれる気泡を排除する。開閉弁６２，６３、７４が閉かつ開閉弁７１，７３，７５が開の状態にセットすると共に真空ポンプ６６を駆動すると、真空引きにより、タンク６０の内部が減圧される。その後、真空ポンプ６６を停止すると共に開閉弁７１，７５が閉かつ開閉弁７４，７５が開の状態にセットすると、常圧供給源からアルゴンガスがタンク６０の内部へ供給され、タンク６０の内部を常圧に上昇させる。これらの処理（タンク内部の減圧と常圧の供給）は、(2)の処理と(3)の処理と同時に行うことも考えられる。
【００５６】
電解精製は、積層体（キャパシタ本体）の残存水分や官能基を電気分解してＣＯ2などに変えて除去する処理であり、１対の端子板１１ａ，１１ｂの間に一定の電流を流して設定電圧まで充電し、その後に放電させる。この充放電サイクルは、何回か繰り返され、その際に発生するガス（ＣＯ2など）は、真空引きにより、容器１０の内部から排気される。そのため、開閉弁６２，６３，７３が閉かつ開閉弁７１，７２が開の状態にセットされ、真空ポンプ６６が駆動される。この処理が終わると、真空ポンプ６６が停止され、開閉弁７１，７２が閉じられるのである。
【００５７】
電気二重層キャパシタの製造過程において、電気二重層キャパシタの各構成材料（正極体や負極体およびセパレータの材料，端子板１１ａ，１１ｂ，容器１０の底側部分および蓋側部分）は乾燥処理される。その後、グローブボックスの高度に乾燥した不活性ガス（アルゴンガス）の雰囲気中において、正極体や負極体の成形およびセパレータの成形、積層体への組成、端子板１１ａ，１１ｂの接合、積層体の容器１０への収容、のほか、電解液充填含浸および電解精製から容器１０の開口可能な一辺を密閉（ヒートシール）するまでの工程が順次に処理される。電解液充填含浸および電解精製を処理する装置において、真空ポンプ６６の吐出側は、グローブボックスの外部へ配管され、ＣＯ2などの浄化装置を含む、不活性ガス（アルゴンガス）の再生装置に接続される。
【００５８】
このような構成により、容器１０の開口部は、封止治具２０により密閉され、電解液充填処理において、減圧すべき体積が容器１０の内部に限られるため、所定の真空度に減圧するのも短時間に済ませることができる。また、従来のように耐圧チャンバ（槽や気密室）を用いる必要がなく、その分、グローブボックスの内部（スペース）を有効活用することができる。
【００５９】
注入ノズル２１は、貯留タンク６０の電解液を供給するための設備側の配管６１と分離可能に接続されるコネクタ部４３と、その接続口を配管との接続時にのみ開く常閉の弁機構（図示せず）と、を備え、また、給排気ノズル２２は、真空ポンプ６６と常圧供給源とを選択的に接続するための設備側の配管６９と分離可能に接続されるコネクタ部４２と、その接続口を配管との接続時にのみ開く常閉の弁機構（図示せず）と、を備えるため、封止治具２０の装着（容器１０の開口可能な一辺の密閉）後、容器１０は、グローボックスの外部に持ち出すことが可能となる。つまり、注液ノズル２１に対して貯留タンク６０の電解液を供給するための設備と、給排気ノズル２２に対して真空ポンプ６６と常圧供給源とを選択的に接続するための設備と、電解液の貯留タンク６０に対して真空ポンプ６６と常圧供給源とを選択的に接続するための設備と、については、グローブボックスの内部に配置する必要がなくなるのである。
【００６０】
また、封止治具２０により密閉される多数の容器１０に対し、各容器１０の注液ノズル２１を合流させる配管を設け、これを図２の配管６１に接続する一方、給排気ノズル２２を合流させる配管を設け、これを図２の配管６９に接続することにより、電解液充填含浸処理および電解精製処理を同時に行うことも可能となる。
【００６１】
これらの結果、設備投資を最小限に抑えつつ、電気二重層キャパシタを効率よく大量生産できるのである。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】この発明の実施形態を説明する電気二重層キャパシタの外観図である。
【図２】同じく電解液充填含浸処理およびその装置を説明する概要図である。
【図３】同じく封止治具の装着状態を説明する正面図である。
【図４】同じく一部を省略する側面図である。
【図５】同じく図３のＸ−Ｘ断面図である。
【図６】同じく封止治具の装着に係る説明図である。
【図７】同じく説明図である。
【図８】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０ 容器
１１ａ，１１ｂ 端子板
１２ ガス抜きバルブ
２０ 封止治具
２１ 注液ノズル
２２ 給排気ノズル
３３ 圧接具
３８ ガス抜きバルブのセットガイド
４２，４３ コネクタ部
６０ 電解液の貯留タンク
６４ 加圧ポンプ
６６ 真空ポンプ
６２，６３、７１〜７５ 開閉弁
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気二重層キャパシタの製造方法およびその製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種の蓄電装置として、急速充電が可能で充放電サイクル寿命の長い、電気二重層キャパシタの適用技術が注目される。
【０００３】
電気二重層キャパシタは、正極体および負極体とセパレータとから積層体（キャパシタ本体）を組成する工程と、積層体を容器に収容する工程と、容器に電解液を充填して積層体に電解液を含浸させる工程（電解液充填含浸工程）と、容器の開口部を密封する工程と、等から製造される（特許文献１）。
【０００４】
従来の場合、電解液充填含浸工程においては、図８のように密閉可能な槽１が用いられる。密閉可能な槽１の内部において、容器２（積層体を収容する）は、その開口部が上向きの起立状態に支持される。３は電解液の貯留タンクであり、高度に乾燥した不活性ガス（アルゴンガス）により液面が加圧される。タンク３の下部に配管の一端が開口され、配管の他端にノズル（図示せず）が接続される。ノズルは、電解液の出口（注入口）を開閉する弁機構が収装され、これを開弁すると、電解液が注入口から容器２の内部に充填される。
【０００５】
積層体への含浸を促進するため、真空ポンプ４および高度に乾燥した常圧の不活性ガスの供給源（図示せず）が備えられる。槽１に配管の一端が接続され、配管の他端側は分岐され、その一方に真空ポンプ４が接続され、もう一方が常圧の不活性ガスの供給源（常圧供給源）に接続される。配管の分岐部に通路切換弁（図示せず）が設けられる。通路切換弁は、槽１側を真空ポンプ４側に接続するＡポジションと、槽１側を供給源側に接続するＢポジションと、槽１側と真空ポンプ４側との接続および槽１側と常圧供給源側との接続を遮断するＣポジションと、の３位置に切り替え可能となっている。
【０００６】
通路切換弁がＡポジションに切り替えられると、真空ポンプ４の駆動により、密閉した槽１の内部が減圧される。槽１の内部が所定の真空度に達すると、真空ポンプ４が停止される。その後、通路切換弁がＢポジションに切り替えられると、密閉した槽１の内部に常圧の不活性ガスが供給され、槽１の内部が相対的に加圧される。このような処理の繰り返しにより、電解液が積層体の隅々に行き渡るようになり、電解液の含浸を効率よく処理しえるのである。５はグローブボックスであり、その内部は高度に乾燥した不活性ガス（アルゴンガス）の雰囲気に管理される。槽１は、グローブボックスの内部に設備される。
【０００７】
特許文献２および特許文献３においては、電極群を収容するケースの開口部を気密室に閉塞し、気密室を減圧してケース内を減圧した後、電解液をケース内に圧入する、という充填方法が開示される。
【特許文献１】特開２００３−２９７６８９
【特許文献２】特開平０９−２８６４１８
【特許文献３】特開平１０−０５５８０８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような従来例（特許文献１〜特許文献３）においては、耐圧チャンバ（容器を納める密閉可能な槽やケースの開口部を閉塞する気密室）が用いられるので、これらの体積が大きくなると、密閉した槽や気密室を減圧する処理に時間を長く掛かる。
【０００９】
特許文献２および特許文献３の充填方法は、１つの装置により１つのケースに対して気密室を減圧してケース内を減圧した後に電解液をケース内に圧入するので、ケースの処理数を増やそうとすると、電解液の充填を処理する装置の数を増やさなければならない。
【００１０】
特許文献１の場合、密閉可能な槽は、ブローブボックス（高度に乾燥した不活性ガス雰囲気に管理される）の内部に設備されるため、電気二重層キャパシタの大量生産に大きな設備投資が要求される。
【００１１】
この発明は、このような課題に着目してなされたものであり、槽など耐圧チャンバを用いることなく、電解液の充填含浸を短時間に効率よく処理しえる、電気二重層キャパシタの製造方法およびその製造装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１の発明は、正極体および負極体とセパレータとから積層体を組成する工程と、積層体をラミネートフィルムから形成される容器に収容する工程と、容器の開口部からその内部に電解液を充填して積層体に含浸させる工程と、容器の開口部を密封する工程と、を備える電気二重層キャパシタの製造方法において、前記容器の開口部からその内部に電解液を充填して積層体に含浸させる工程は、容器の開口部からその内部に注液ノズルおよび給排気ノズルを挿入してこれらの一部が容器の開口部から外部へ突出する状態に容器の開口部を密閉すべく封止治具を装着する工程と、給排気ノズルを通して容器の内部を減圧する工程と、給排気ノズルを通して容器の内部を減圧状態から相対的に加圧する工程と、注液ノズルを通して容器の内部に電解液を充填する工程と、を備えることを特徴する。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明に係る電気二重層キャパシタの製造方法において、前記注液ノズルを通して容器の内部に電解液を充填する工程は、電解液の貯留タンクから注液ノズルへ電解液を圧送することを特徴とする。
【００１４】
第３の発明は、第２の発明に係る電気二重層キャパシタの製造方法において、前記注液ノズルを通して容器の内部に電解液を充填する工程は、電解液の貯留タンクから注液ノズルへ電解液を圧送する処理と、給排気ノズルを通して容器の内部を減圧する処理と、を交互に繰り返すことを特徴とする。
【００１５】
第４の発明は、第２の発明または第３の発明に係る電気二重層キャパシタの製造方法において、前記容器の開口部からその内部に電解液を充填して積層体に含浸させる工程は、電解液の貯留タンクの内部を真空引きにより減圧する工程と、電解液の貯留タンクの内部を減圧状態から相対的に加圧する工程と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
第５の発明は、第１の発明〜第４の発明の何れか１つに係る電気二重層キャパシタの製造方法において、前記注入ノズルは、前記容器の内部に電解液を充填する工程を処理する設備側の配管と分離可能に接続されるコネクタ部と、その接続口を前記配管との接続時にのみ開く常閉の弁機構と、を備え、また、前記給排気ノズルは、前記容器の内部を減圧する工程および前記容器の内部を減圧状態から相対的に加圧する工程を処理する設備側の配管と分離可能に接続されるコネクタ部と、その接続口を前記配管との接続時にのみ開く常閉の弁機構と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
第６の発明は、正極体および負極体とセパレータとから積層体を組成する工程と、積層体をラミネートフィルムから形成される容器に収容する工程と、容器の開口部からその内部に電解液を充填して積層体に含浸させる工程と、容器の開口部を密封する工程と、の各処理手段を備える電気二重層キャパシタの製造装置において、前記容器の開口部からその内部に電解液を充填して積層体に含浸させる工程の処理手段は、容器の開口部からその内部に注液ノズルおよび給排気ノズルを挿入してこれらの一部が容器の開口部から外部へ突出する状態に容器の開口部を密閉すべく装着される封止治具と、前記注液ノズルに貯留タンクの電解液を供給するための設備と、給排気ノズルに対して真空ポンプと高度に乾燥した常圧の不活性ガスの供給源とを選択的に接続するための設備と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
第７の発明は、第６の発明に係る電気二重層キャパシタの製造装置において、前記電解液の貯留タンクに対して真空ポンプと高度に乾燥した常圧の不活性ガスの供給源とを選択的に接続するための設備と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
第８の発明は、第６の発明または第７の発明に係る電気二重層キャパシタの製造方法において、前記注入ノズルは、前記貯留タンクの電解液を供給するための設備側の配管と分離可能に接続されるコネクタ部と、その接続口を前記配管との接続時にのみ開く常閉の弁機構と、を備え、また、前記給排気ノズルは、前記真空ポンプと前記不活性ガスの供給源とを選択的に接続するための設備側の配管と分離可能に接続されるコネクタ部と、その接続口を前記配管との接続時にのみ開く常閉の弁機構と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
第１の発明においては、容器の開口部は、封止治具により、注液ノズルおよび給排気ノズルを挿入してこれらの一部が容器の開口部から外部へ突出する状態に密閉（封止）される。この状態において、給排気ノズルを通して容器の内部を減圧する工程、給排気ノズルを通して容器の内部を減圧状態から相対的に加圧する工程、注液ノズルを通して容器の内部に電解液を充填する工程、が所定の手順に従って処理される。つまり、容器は、封止治具により密閉され、注液ノズルおよび給排気ノズルを通して電解液の充填および積層体への含浸が促進されるのであり、減圧も容器の内部に限られるため、電解液充填含浸の処理時間を短縮することができる。
【００２１】
容器の内部を減圧する工程、容器の内部を減圧状態から相対的に加圧する工程、容器の内部に電解液を充填する工程、については、封止治具により密閉される複数の容器に対し、各注液ノズルを合流させると共に各給排気ノズルを合流させると、同時に処理することができるほか、容器が封止治具により密閉状態に保持されるので、グローボックスの外部において、電解液の充填含浸処理を行うことも可能となる。これらの結果、設備投資を最小限に抑えつつ、電気二重層キャパシタを効率よく大量生産することができる。
【００２２】
第２の発明においては、電解液は注液ノズルへ圧送されるので、容器への充填および積層体への含浸を促進することができる。
【００２３】
第３の発明においては、電解液は数回に分けて供給されるのであり、電解液の１回量を容器の内部へ圧送する処理と、容器の内部を減圧する処理と、が交互に繰り返されるため、電解液の充填および積層体への含浸を促進することができる。
【００２４】
第４の発明においては、貯留タンクの内部を真空引きにより減圧する処理と、貯留タンクの内部を相対的に加圧する処理と、の繰り返しにより、貯留タンク中の気相に含まれる水分や電解液（液相）に含まれる気泡を除去することができる。
【００２５】
第５の発明においては、注液ノズルおよび給排気ノズルは、常閉の弁機構を備えるので、封止治具の装着後、容器は、グローボックスの外部に持ち出すことが可能となる。つまり、グローブボックスの外部において、容器の内部を減圧する工程、容器の内部を減圧状態から相対的に加圧する工程、容器の内部に電解液を充填する工程、が行えるため、これら工程の処理手段については、グローブボックスの内部に設備する必要がなくなるのである。
【００２６】
第６の発明においては、容器の開口部は、封止治具により、注液ノズルおよび給排気ノズルを挿入してこれらの一部が容器の開口部から外部へ突出する状態に密閉（封止）される。この状態において、注液ノズルに貯留タンクの電解液を供給するための設備と、給排気ノズルに対して真空ポンプと高度に乾燥した常圧の不活性ガスの供給源とを選択的に接続するための設備と、により、電解液の充填および積層体への含浸が促進される。減圧が容器の内部に限られるため、電解液充填含浸の処理時間を短縮することができる。また、封止治具により密閉される複数の容器に対し、各注液ノズルを合流させると共に各給排気ノズルを合流させると、電解液の供給、真空ポンプによる減圧、常圧の不活性ガスの供給、を同時に処理することが可能となるほか、容器が封止治具により密閉状態に保持されるので、グローボックスの外部において、電解液の充填含浸処理を行うことも可能となる。
【００２７】
第７の発明においては、貯留タンクの内部を真空ポンプにより減圧する処理と、貯留タンクの内部に常圧の不活性ガスを供給する処理と、の繰り返しにより、貯留タンク中の気相に含まれる水分や液相（電解液）に含まれる気泡を除去することができる。
【００２８】
第８の発明においては、注液ノズルおよび給排気ノズルは、常閉の弁機構を備えるので、封止治具の装着後、容器は、グローボックスの外部に持ち出すことが可能となる。つまり、グローブボックスの外部において、注液ノズルに貯留タンクの電解液を供給するための設備と、給排気ノズルに対して真空ポンプと高度に乾燥した常圧の不活性ガスの供給源とを選択的に接続するための設備と、により、電解液の充填および積層体への含浸を促進させることができる。その結果、これらの設備については、グローブボックスの内部に配置する必要がなくなるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
図１に基づいて、電気二重層キャパシタの一例を説明する。図１において、１０はキャパシタ本体を電解液と共に収容する容器、は容器１０の外部に引き出される１対の端子板１１ａ，１１ｂ（セル電極）であり、各端子板１１ａ，１１ｂは軽量かつ抵抗の小さいアルミニウムから短尺状に形成される。１２は容器１０の内部に発生するガス（ＣＯ2など）を容器１０の外部へ除去するためのガス抜きバルブであり、容器１０の上部において、１対の端子板１１ａ，１１ｂの間に組み付けられる。
【００３０】
キャパシタ本体については、正極体と負極体とセパレータとから所定の積層体に構成される。正極体および負極体は、集電極とその両面の分極性電極（活性炭電極）とから組成される。これらの集電極は、矩形状の金属箔（たとえば、アルミニウム箔）からなり、その矩形平面の一辺に片側へ寄せて帯状のリード部が一体に成形される。各リード部の同極どうしは束ねられ、この結束部に極性の対応する端子板１１ａ，１１ｂが接合される。正極体と負極体との間に介装されるセパレータは、紙製や樹脂製の多孔質膜から形成される。
【００３１】
容器１０は、複数の樹脂層に金属の中間層を含む柔軟な積層フィルム（たとえば、アルミラミネートフィルム）から冷間プレス加工により成形される２つの容器部材（底側部分と蓋側部分と）からなり、これらを組み合わせると、互いに向き合う凹部により、底側部分と蓋側部分との間にキャパシタ本体（積層体）の収容部が形成される。
【００３２】
底側部分の内側に積層体は納められ、その上に蓋側部分が被せられる。容器１０の周縁において、１対の端子板１１ａ，１１ｂ（その一部）が引き出される一辺を除く三辺が熱溶着（ヒートシール）される。容器１０は、１対の端子板１１ａ，１１ｂが突き出る一辺が開口可能となり、その開口部から注液ノズル２１（図３〜図５、参照）および給排気ノズル２２（図３〜図５、参照）が挿入され、これらの一部が容器の外部に突き出る状態において、容器の開口部を一時的に密閉すべく封止治具２０（図３〜図５、参照）が装着され、電解液充填含浸処理および電解精製処理が終わると、封止治具２０が外されて注液ノズルおよび給排気ノズルが抜き取られ、容器１０の開口可能な一辺が１対の端子板１１ａ，１１ｂおよびガス抜きバルブ１２を挟みつつ密閉状態に熱溶着されるのである。
【００３３】
１対の端子板１１ａ，１１ｂ（アルミニウム板）と容器１０を形成する積層フィルムの金属層との絶縁性を確保するため、これら端子板１１ａ，１１ｂに予め熱溶着性樹脂５３（図３、参照）が付着される。熱溶着性樹脂５３としては、ＰＰ（ポリプロピレン）を主材とするものが用いられる。容器１０の開口可能な一辺において、熱溶着（ヒートシール）処理により、熱溶着性樹脂５３が溶融し、容器１０の内面（積層フィルムの樹脂層）に１対の端子板１１ａ，１１ｂを溶着させるのである。溶融する熱溶着性樹脂５３は、各端子板１１ａ，１１ｂを包み込むようになり、これら端子板１１ａ，１１ｂが積層フィルムの金属層に接触する（リーク電流を生じる）のを防止する。
【００３４】
ガス抜きバルブ１２は、そのボディに熱溶着部５４（図３、参照）が備えられる。容器１０の開口可能な一辺において、ヒートシール処理により、容器１の上部（端子板１１ａ，１１ｂ間）にボディの熱溶着部１２を介して組み付けられる。熱溶着部の溶融により、容器１０を形成する積層フィルムの樹脂層に溶着するのである。
【００３５】
図３〜図５は、封止治具２０の装着状態を表すものであり、治具２０は、断面略コ字形の基部２５と、１対の押圧板２６と、これら押圧板２６の間隔を拡縮するクランプ機構２７と、を備える。１対の押圧板２６は、基部２５の断面略コ字形の内側に配置され、基部２５の断面略コ字形の両端部にそれぞれ複数のガイドピン２８を介して互いに向き合う方向（基部２５の断面略コ字形の両端部に対する直交方向）へ移動可能に支持される。
【００３６】
クランプ機構２７は、基部２５の断面略コ字形の両端部をこれに対する直交方向へ進退可能なロッド３０が備えられる。ロッド３０の先端に押圧板２６が結合され、ロッド３０の後端は、レバー３２にトグル機構３１を介して連結され、レバー３２が旋回すると、これに伴って１対の押圧板２６の間隔を拡縮させるのである。３３は容器１０の開口部に対する圧接具であり、シリコンスポンジなどの弾性体から形成され、各押圧板２６の対向面に取り付けられる。
【００３７】
基部２５の断面略コ字形の中間部に注液ノズル２１と給排気ノズル２２が貫通状態に固定される。また、基部２５の中間部に容器１０の開口可能な一辺から突き出る端子板１１ａ，１１ｂを挿通するスリット状の貫通穴３４が形成され、これらの中央部に端子板１１ａ，１１ｂの先端を係止する端子押え部３５（端子板１１ａ，１１ｂの高さを位置決めする）がボルト３６により取り付けられる。ボルト３６の先端部にガス抜きバルブ１２のセットガイド３８の一端が装着され、セットガイド３８の他端にガス抜きバルブ１２のボディ（出口側の端部）が嵌め付けられる。セットガイド３８は、ボルト３６との装着部とガス抜きバルブ１２との嵌合部との中間部が扁平に形成され、封止治具２０の圧接具３３により、容器１０の開口部を密閉しやすくなっている。注液ノズル２１および給排気ノズル２２についても、封止治具２０の圧接具３３により、容器１０の開口部を密閉しやすく、封止領域を貫通する部分が最小径部に設定される。
【００３８】
注液ノズル２１および給排気ノズル２２は、後述する設備側の配管６１，６９と分離可能に接続されるコネクタ部４２，４３と、その接続口を配管６１，６９との接続時にのみ開く常閉の弁機構（図示せず）と、を備える。また、設備側のコネクタ部４４，４５についても、その接続口をノズル側のコネクタ部４２，４３との接続時にのみ開く常閉の弁機構（図示せず）が備えられる。
【００３９】
図３，図４において、４６は容器１０のセット治具であり、１対の板部材４７、４８と、これらの間を一定の間隔に締め付ける手段と、から構成される。１対の板部材の一方４７に枠状の台座部４９が設けられ、これに容器１０の凹部（積層体の収容部）の表側の膨出部を係止しつつ、もう一方の板部材４８を重ね合わせ、これらの間を一定の間隔に締め付けることにより、容器１０は、開口可能な一辺が上向きの起立状態に支持される。
【００４０】
１対の板部材４７，４８の間を一定の間隔に締め付ける手段は、締結具５０（ボルト等）と、鍔部を持つロッド５１と、から構成される。鍔部を持つロッド５１は、１対の板部材の一方４７に立設され、もう一方の板部材４８にロッド５１の鍔部に係止する穴が配置される。このセット治具４６により、容器１０の厚みが規制されるため、製品の均質化が得られる。
【００４１】
容器１０の開口可能な一辺に封止治具２０を装着する際は、レバーを開側に倒して１対の圧接具３３の間を拡げ、図６のように上方から容器１０の開口可能な一辺に被せることにより、容器１０の開口可能な一辺を基部２５の断面コ字形の内側に進入させる。これに伴って、容器１０の開口可能な一辺から突き出る端子板１１ａ，１１ｂがスリット状の貫通穴３４を突き抜け、基部２５の断面コ字形の内側に突出するガス抜きバルブ１２およびそのセットガイド３８に続いて注液ノズル２１および給排気ノズル２２が容器１０の開口部からその内部に挿入する。なお、容器１０の開口可能な一辺は、ガス抜きバルブ１２およびセットガイド３８や注液ノズル２１および給排気ノズル２２の挿入を受け入れやすく上方へ口が開く受口部を付けておくと良い。
【００４２】
ガス抜きバルブ１２およびセットガイド３８や注液ノズル２１および給排気ノズル２２の挿入後、レバー３２を閉側に倒すと、１対の押圧板２６がこれらの間隔を縮める方向へ動き、圧接具３３が容器１０の開口可能な一辺を挟圧する（図７，参照）。圧接具３３は、シリコンスポンジなどの弾性体から形成され、容器１０の開口可能な一辺を端子板１１ａ，１１ｂおよびガス抜きバルブ１２のセットガイド３８や注液ノズル２１および給排気ノズル２２の挟む状態に密着（密閉）させることができる。
【００４３】
図３において、５５ａ，５５ｂは電解精製を処理する装置の接続端子であり、封止治具２０から突出する１対の端子板１１ａ，１１ｂにそれぞれ接続される。
【００４４】
図２は、電解液充填含浸処理および電解精製処理を行う装置の構成を説明するものであり、積層体（キャパシタ本体）を収容する容器１０は、封止治具２０により開口可能な一辺が密閉される。
【００４５】
６０は電解液の貯留タンクであり、配管６１の一端がタンク６０内の底部に開口され、配管６１の他端がコネクタ部４５を介して注液ノズル２１のコネクタ部４３に接続される。配管６１の途中に開閉弁６２、６３が配置され、これらの間に加圧ポンプ６４および積算流量計６５が介装される。
【００４６】
６６は真空ポンプであり、モータ６７により駆動される。６８は真空ポンプ６６の減圧計である。また、高度に乾燥した常圧のアルゴンガスの供給源（図示せず）が備えられる。配管６９の一端がコネクタ部４４を介して給排気ノズル２２のコネクタ部４２に接続される。配管６９の他端側は、２系統に分岐され、その一方に真空ポンプ６６が接続され、もう一方に常圧のアルゴンガスの供給源（常圧供給源）が接続される。
【００４７】
貯留タンク６０に給排気用の配管７０が備えられる。配管７０の一端は、タンク６０内の上部に開口され、配管７０の他端は、配管６９の常圧供給源側に接続される。
【００４８】
各配管６９，７０に開閉弁７１〜７５が配置される。開閉弁７４，７５を開くと、常圧供給源からアルゴンガスがタンク６０内の上部（気相）に導入される。開閉弁６２，６３を開くと共に加圧ポンプ６４を駆動すると、タンク６０から注液ノズル２１を通して容器１０の内部へ電解液が供給される。開閉弁６２，６３、７３を閉じて開閉弁７１、７２を開くと共に真空ポンプ６６を駆動すると、給排気ノズル２２を通して容器１０の内部が減圧される。開閉弁７１、６２．６３を閉じて開閉弁７２〜７４を開くと、給排気ノズル２２を通して常圧供給源からアルゴンガスが容器１０の内部に供給される。開閉弁７２，７４を閉じて開閉弁７１，７３，７５を開くと共に真空ポンプ６６を駆動すると、タンク６０の内部が減圧されるのである。
【００４９】
貯留タンク６０と真空ポンプ６６と常圧供給源と配管６１，６９，７０と開閉弁６２，６３、７１〜７５と加圧ポンプ６４とから、注液ノズル２１に対して貯留タンク１０の電解液を供給するための設備と、給排気ノズル２２に対して真空ポンプ６６と常圧供給源とを選択的に接続するための設備と、電解液の貯留タンク６０に対して真空ポンプ６６と常圧供給源とを選択的に接続するための設備と、が構成される。
【００５０】
電解液充填含浸処理においては、下記の(1)〜(4)の工程が順次に行われる。
【００５１】
(1)封止治具２０を容器１０の開口可能な一辺に装着する。容器１０の開口可能な一辺は、封止治具２０により、端子板１１ａ，１１ｂおよびガス抜きバルブ１２のセットガイド３８や注液ノズル２１および給排気ノズル２２の挟む状態に密閉される。また、注液ノズル２１のコネクタ部４３に配管６１のコネクタ部４５を接続すると共に給排気ノズル２２のコネクタ部４２に配管６９のコネクタ部４４を接続する。
【００５２】
(2)容器１０の内部を所定の真空度に減圧する。開閉弁６２，６３、７３が閉かつ開閉弁７１，７２が開の状態にセットすると共に真空ポンプ６６を駆動すると、真空引きにより、容器１０の内部が減圧され、所定の真空度に達したら、開閉弁７１を閉じて真空ポンプ６６を停止する。これにより、容器１０内の水分や不純物が排除される。
【００５３】
(3)容器１０の内部を減圧状態から相対的に加圧する。開閉弁６２，６３、７１が閉かつ開閉弁７２，７３，７４が開の状態にセットすると、常圧供給源からアルゴンガスが容器の内部へ供給され、容器１０の内部を常圧に上昇させる。
【００５４】
(4)容器１０の内部に電解液を充填して積層体に含浸させる。開閉弁７２が閉かつ開閉弁７４，７５、６２，６３が開の状態にセットすると共に加圧ポンプ６４を駆動すると、貯留タンク１０の電解液が容器１０の内部に圧入される。電解液の圧送は、数回に分けて行われ、１回量の圧送が終わると、加圧ポンプ６４を停止すると共に開閉弁６２、６３を閉じる。これと同時的に開閉弁７３が閉かつ開閉弁７１，７２が開の状態にセットすると共に真空ポンプ６６を駆動することにより、容器１０の内部を所定の真空度に減圧する。容器１０の内部が所定の真空度に達したら、開閉弁７１，７２を閉じて真空ポンプ６６を停止する。これらの処理（電解液の圧送と容器内部の減圧と）は、交互に数回、繰り返されるのである。
【００５５】
また、(4)の処理の前に貯留タンク６０内の気相に含まれる水分や電解液（液相）に含まれる気泡を排除する。開閉弁６２，６３、７４が閉かつ開閉弁７１，７３，７５が開の状態にセットすると共に真空ポンプ６６を駆動すると、真空引きにより、タンク６０の内部が減圧される。その後、真空ポンプ６６を停止すると共に開閉弁７１，７５が閉かつ開閉弁７４，７５が開の状態にセットすると、常圧供給源からアルゴンガスがタンク６０の内部へ供給され、タンク６０の内部を常圧に上昇させる。これらの処理（タンク内部の減圧と常圧の供給）は、(2)の処理と(3)の処理と同時に行うことも考えられる。
【００５６】
電解精製は、積層体（キャパシタ本体）の残存水分や官能基を電気分解してＣＯ2などに変えて除去する処理であり、１対の端子板１１ａ，１１ｂの間に一定の電流を流して設定電圧まで充電し、その後に放電させる。この充放電サイクルは、何回か繰り返され、その際に発生するガス（ＣＯ2など）は、真空引きにより、容器１０の内部から排気される。そのため、開閉弁６２，６３，７３が閉かつ開閉弁７１，７２が開の状態にセットされ、真空ポンプ６６が駆動される。この処理が終わると、真空ポンプ６６が停止され、開閉弁７１，７２が閉じられるのである。
【００５７】
電気二重層キャパシタの製造過程において、電気二重層キャパシタの各構成材料（正極体や負極体およびセパレータの材料，端子板１１ａ，１１ｂ，容器１０の底側部分および蓋側部分）は乾燥処理される。その後、グローブボックスの高度に乾燥した不活性ガス（アルゴンガス）の雰囲気中において、正極体や負極体の成形およびセパレータの成形、積層体への組成、端子板１１ａ，１１ｂの接合、積層体の容器１０への収容、のほか、電解液充填含浸および電解精製から容器１０の開口可能な一辺を密閉（ヒートシール）するまでの工程が順次に処理される。電解液充填含浸および電解精製を処理する装置において、真空ポンプ６６の吐出側は、グローブボックスの外部へ配管され、ＣＯ2などの浄化装置を含む、不活性ガス（アルゴンガス）の再生装置に接続される。
【００５８】
このような構成により、容器１０の開口部は、封止治具２０により密閉され、電解液充填処理において、減圧すべき体積が容器１０の内部に限られるため、所定の真空度に減圧するのも短時間に済ませることができる。また、従来のように耐圧チャンバ（槽や気密室）を用いる必要がなく、その分、グローブボックスの内部（スペース）を有効活用することができる。
【００５９】
注入ノズル２１は、貯留タンク６０の電解液を供給するための設備側の配管６１と分離可能に接続されるコネクタ部４３と、その接続口を配管との接続時にのみ開く常閉の弁機構（図示せず）と、を備え、また、給排気ノズル２２は、真空ポンプ６６と常圧供給源とを選択的に接続するための設備側の配管６９と分離可能に接続されるコネクタ部４２と、その接続口を配管との接続時にのみ開く常閉の弁機構（図示せず）と、を備えるため、封止治具２０の装着（容器１０の開口可能な一辺の密閉）後、容器１０は、グローボックスの外部に持ち出すことが可能となる。つまり、注液ノズル２１に対して貯留タンク６０の電解液を供給するための設備と、給排気ノズル２２に対して真空ポンプ６６と常圧供給源とを選択的に接続するための設備と、電解液の貯留タンク６０に対して真空ポンプ６６と常圧供給源とを選択的に接続するための設備と、については、グローブボックスの内部に配置する必要がなくなるのである。
【００６０】
また、封止治具２０により密閉される多数の容器１０に対し、各容器１０の注液ノズル２１を合流させる配管を設け、これを図２の配管６１に接続する一方、給排気ノズル２２を合流させる配管を設け、これを図２の配管６９に接続することにより、電解液充填含浸処理および電解精製処理を同時に行うことも可能となる。
【００６１】
これらの結果、設備投資を最小限に抑えつつ、電気二重層キャパシタを効率よく大量生産できるのである。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】この発明の実施形態を説明する電気二重層キャパシタの外観図である。
【図２】同じく電解液充填含浸処理およびその装置を説明する概要図である。
【図３】同じく封止治具の装着状態を説明する正面図である。
【図４】同じく一部を省略する側面図である。
【図５】同じく図３のＸ−Ｘ断面図である。
【図６】同じく封止治具の装着に係る説明図である。
【図７】同じく説明図である。
【図８】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０ 容器
１１ａ，１１ｂ 端子板
１２ ガス抜きバルブ
２０ 封止治具
２１ 注液ノズル
２２ 給排気ノズル
３３ 圧接具
３８ ガス抜きバルブのセットガイド
４２，４３ コネクタ部
６０ 電解液の貯留タンク
６４ 加圧ポンプ
６６ 真空ポンプ
６２，６３、７１〜７５ 開閉弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極体および負極体とセパレータとから積層体を組成する工程と、積層体をラミネートフィルムから形成される容器に収容する工程と、容器の開口部からその内部に電解液を充填して積層体に含浸させる工程と、容器の開口部を密封する工程と、を備える電気二重層キャパシタの製造方法において、前記容器の開口部からその内部に電解液を充填して積層体に含浸させる工程は、容器の開口部からその内部に注液ノズルおよび給排気ノズルを挿入してこれらの一部が容器の開口部から外部へ突出する状態に容器の開口部を密閉すべく封止治具を装着する工程と、給排気ノズルを通して容器の内部を減圧する工程と、給排気ノズルを通して容器の内部を減圧状態から相対的に加圧する工程と、注液ノズルを通して容器の内部に電解液を充填する工程と、を備えることを特徴する電気二重層キャパシタの製造方法。
【請求項２】
前記注液ノズルを通して容器の内部に電解液を充填する工程は、電解液の貯留タンクから注液ノズルへ電解液を圧送することを特徴とする請求項１に係る電気二重層キャパシタの製造方法。
【請求項３】
前記注液ノズルを通して容器の内部に電解液を充填する工程は、電解液の貯留タンクから注液ノズルへ電解液を圧送する処理と、給排気ノズルを通して容器の内部を減圧する処理と、を交互に繰り返すことを特徴とする請求項２に係る電気二重層キャパシタの製造方法。
【請求項４】
前記容器の開口部からその内部に電解液を充填して積層体に含浸させる工程は、電解液の貯留タンクの内部を真空引きにより減圧する工程と、電解液の貯留タンクの内部を減圧状態から相対的に加圧する工程と、を備えることを特徴とする請求項２または請求項３に係る電気二重層キャパシタの製造方法。
【請求項５】
前記注入ノズルは、前記容器の内部に電解液を充填する工程を処理する設備側の配管と分離可能に接続されるコネクタ部と、その接続口を前記配管との接続時にのみ開く常閉の弁機構と、を備え、また、前記給排気ノズルは、前記容器の内部を減圧する工程および前記容器の内部を減圧状態から相対的に加圧する工程を処理する設備側の配管と分離可能に接続されるコネクタ部と、その接続口を前記配管との接続時にのみ開く常閉の弁機構と、を備えることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１つに係る電気二重層キャパシタの製造方法。
【請求項６】
正極体および負極体とセパレータとから積層体を組成する工程と、積層体をラミネートフィルムから形成される容器に収容する工程と、容器の開口部からその内部に電解液を充填して積層体に含浸させる工程と、容器の開口部を密封する工程と、の各処理手段を備える電気二重層キャパシタの製造装置において、前記容器の開口部からその内部に電解液を充填して積層体に含浸させる工程の処理手段は、容器の開口部からその内部に注液ノズルおよび給排気ノズルを挿入してこれらの一部が容器の開口部から外部へ突出する状態に容器の開口部を密閉すべく装着される封止治具と、前記注液ノズルに貯留タンクの電解液を供給するための設備と、給排気ノズルに対して真空ポンプと高度に乾燥した常圧の不活性ガスの供給源とを選択的に接続するための設備と、を備えることを特徴とする電気二重層キャパシタの製造装置。
【請求項７】
前記電解液の貯留タンクに対して真空ポンプと高度に乾燥した常圧の不活性ガスの供給源とを選択的に接続するための設備と、を備えることを特徴とする請求項６に係る電気二重層キャパシタの製造装置。
【請求項８】
前記注入ノズルは、前記貯留タンクの電解液を供給するための設備側の配管と分離可能に接続されるコネクタ部と、その接続口を前記配管との接続時にのみ開く常閉の弁機構と、を備え、また、前記給排気ノズルは、前記真空ポンプと前記不活性ガスの供給源とを選択的に接続するための設備側の配管と分離可能に接続されるコネクタ部と、その接続口を前記配管との接続時にのみ開く常閉の弁機構と、を備えることを特徴とする請求項６または請求項７に係る電気二重層キャパシタの製造装置。
【請求項１】
正極体および負極体とセパレータとから積層体を組成する工程と、積層体をラミネートフィルムから形成される容器に収容する工程と、容器の開口部からその内部に電解液を充填して積層体に含浸させる工程と、容器の開口部を密封する工程と、を備える電気二重層キャパシタの製造方法において、前記容器の開口部からその内部に電解液を充填して積層体に含浸させる工程は、容器の開口部からその内部に注液ノズルおよび給排気ノズルを挿入してこれらの一部が容器の開口部から外部へ突出する状態に容器の開口部を密閉すべく封止治具を装着する工程と、給排気ノズルを通して容器の内部を減圧する工程と、給排気ノズルを通して容器の内部を減圧状態から相対的に加圧する工程と、注液ノズルを通して容器の内部に電解液を充填する工程と、を備えることを特徴する電気二重層キャパシタの製造方法。
【請求項２】
前記注液ノズルを通して容器の内部に電解液を充填する工程は、電解液の貯留タンクから注液ノズルへ電解液を圧送することを特徴とする請求項１に係る電気二重層キャパシタの製造方法。
【請求項３】
前記注液ノズルを通して容器の内部に電解液を充填する工程は、電解液の貯留タンクから注液ノズルへ電解液を圧送する処理と、給排気ノズルを通して容器の内部を減圧する処理と、を交互に繰り返すことを特徴とする請求項２に係る電気二重層キャパシタの製造方法。
【請求項４】
前記容器の開口部からその内部に電解液を充填して積層体に含浸させる工程は、電解液の貯留タンクの内部を真空引きにより減圧する工程と、電解液の貯留タンクの内部を減圧状態から相対的に加圧する工程と、を備えることを特徴とする請求項２または請求項３に係る電気二重層キャパシタの製造方法。
【請求項５】
前記注入ノズルは、前記容器の内部に電解液を充填する工程を処理する設備側の配管と分離可能に接続されるコネクタ部と、その接続口を前記配管との接続時にのみ開く常閉の弁機構と、を備え、また、前記給排気ノズルは、前記容器の内部を減圧する工程および前記容器の内部を減圧状態から相対的に加圧する工程を処理する設備側の配管と分離可能に接続されるコネクタ部と、その接続口を前記配管との接続時にのみ開く常閉の弁機構と、を備えることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１つに係る電気二重層キャパシタの製造方法。
【請求項６】
正極体および負極体とセパレータとから積層体を組成する工程と、積層体をラミネートフィルムから形成される容器に収容する工程と、容器の開口部からその内部に電解液を充填して積層体に含浸させる工程と、容器の開口部を密封する工程と、の各処理手段を備える電気二重層キャパシタの製造装置において、前記容器の開口部からその内部に電解液を充填して積層体に含浸させる工程の処理手段は、容器の開口部からその内部に注液ノズルおよび給排気ノズルを挿入してこれらの一部が容器の開口部から外部へ突出する状態に容器の開口部を密閉すべく装着される封止治具と、前記注液ノズルに貯留タンクの電解液を供給するための設備と、給排気ノズルに対して真空ポンプと高度に乾燥した常圧の不活性ガスの供給源とを選択的に接続するための設備と、を備えることを特徴とする電気二重層キャパシタの製造装置。
【請求項７】
前記電解液の貯留タンクに対して真空ポンプと高度に乾燥した常圧の不活性ガスの供給源とを選択的に接続するための設備と、を備えることを特徴とする請求項６に係る電気二重層キャパシタの製造装置。
【請求項８】
前記注入ノズルは、前記貯留タンクの電解液を供給するための設備側の配管と分離可能に接続されるコネクタ部と、その接続口を前記配管との接続時にのみ開く常閉の弁機構と、を備え、また、前記給排気ノズルは、前記真空ポンプと前記不活性ガスの供給源とを選択的に接続するための設備側の配管と分離可能に接続されるコネクタ部と、その接続口を前記配管との接続時にのみ開く常閉の弁機構と、を備えることを特徴とする請求項６または請求項７に係る電気二重層キャパシタの製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−１３５３７４（Ｐ２００９−１３５３７４Ａ）
【公開日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１２１３５（Ｐ２００７−３１２１３５）
【出願日】平成１９年１２月３日（２００７．１２．３）
【出願人】（０００００３９０８）日産ディーゼル工業株式会社 (1,028)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月３日（２００７．１２．３）
【出願人】（０００００３９０８）日産ディーゼル工業株式会社 (1,028)
【Ｆターム（参考）】
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