JP2018156893A - 二次電池の製造方法及び二次電池の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】セパレータを介して正電極シート及び負電極シートが積層された電極体に、電解液を迅速に浸透（湿潤）させることができる二次電池の製造方法を提供する。【解決手段】二次電池の製造方法は、セパレータを介して正電極シートと負電極シートとが積層された電極体と、正電極シートと負電極シートとの間で電気化学反応を可能にする電解液と、を備える二次電池の製造方法であって、所定の臨界温度、臨界圧力以上の超臨界状態にある超臨界流体に、電解液を溶解して、電解液・超臨界流体溶液を作製する溶液作製工程と、溶液作製工程にて作製された電解液・超臨界流体溶液を、超臨界状態で電極体に浸透させる溶液浸透工程と、溶液浸透工程にて電解液・超臨界流体溶液が浸透した電極体を、常温及び常圧に戻して、超臨界流体を気化・脱離させる気化・脱離工程とを含む。【選択図】図２

Description

本開示は、二次電池の製造方法及び二次電池の製造装置に関する。

ハイブリッド自動車（ＨＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）などの電動車両に用いられる二次電池には、ニッケル水素二次電池などの水系電池、リチウムイオン二次電池などの非水系電池があるが、その構造としては、下記のような構造を有している。

例えば、リチウムイオン二次電池では、正電極シートとして、集電体であるアルミニウム箔の両面または片面に、充放電反応物質である活物質、例えば、コバルト酸リチウムなどを、溶剤（バインダ、増粘剤など）で溶いて、塗布後、乾燥、プレスして作製している。
また、負電極シートとして、銅箔の両面に、グラファイトなどの炭素材料を溶媒（バインダ、増粘剤など）で溶いて、塗布後、乾燥、プレスして作製している。
そして、これらの正電極シートと負電極シートとの間に、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂などの合成樹脂からなり、イオンが移動できる多孔質の絶縁フィルムからなるセパレータを介装して、積層して積層体を構成している。
また、電池が円柱状（丸型）の場合には、積層体が、同心円状に巻かれて（巻回して）、電極体が構成される。なお、電池が直方体状（角型）の場合には、電極体は、扁平形状に巻回される。さらに、電池が直方体状（角型）の場合には、巻回されずに、単に多数積層した状態のものもある。
この電極体を、例えば、ニッケルメッキされた鉄製の円筒形状の容器本体内に、負電極シートの負極リードを缶底に電気的に接触させ、電解液を注入している。
その後、蓋部材を正電極シートの正極リードに電気的に接続した後、かしめることによって封止して封入容器を構成して、電池を製造している。

特開２００７−２０７６９９号公報 特開２０１１−１９２５６１号公報 特開２００７−２９１４２２号公報

ところで、このように、円柱状（丸型）及び直方体状（角型）の電池では、セパレータを介して正電極シート及び負電極シートが積層、巻回した状態の電極体を使用している。
しかしながら、このような電極体は、電極の束縛も兼ねるために、高い張力で巻かれているので、電極体の内部へ電解液が浸透しにくく、電池内に電解液が十分に浸透せず、不具合の要因の一つとなっている。
このため、従来より、このような浸透不良による不具合を抑えるために、特許文献１〜特許文献３のような技術が、提案されている。

特許文献１（特開２００７−２０７６９９号公報）では、非水電解液二次電池において、負極が、活物質、活物質に一端が結合したカーボンナノファイバを含み、電解液が、フッ素含有化合物からなる溶媒を含むようにしている。このように、電解液に表面張力の低いフッ素系溶媒を使用することで、電極内部への浸透性が改善される。これにより、電解液の電極に対する浸透性が向上し、サイクル特性と生産性に優れた高容量な、非水電解液二次電池の製造が可能になるとされている。

また、特許文献２（特開２０１１−１９２５６１号公報）では、正極集電体となる金属箔上に、活物質、導電剤、結着剤、非水溶媒に可溶なリチウム塩を含む合剤を塗布している。このように、活物質、導電剤、結着剤などの電極合材中に、電解質塩を混合することで、電極内部の電解液不足による影響が抑制される。これにより、電解液の粘度増加に伴う製造工程時間の増加、電解液の浸透性不足による品質バラツキの防止が可能になるとされている。

このように、特許文献１は、電解液の粘度を下げることにより、浸透性を改善する方法であり、特許文献２は、電極内部の電解質濃度の低下を抑制する方法である。
しかしながら、これらの方法でも、粘度の関係から、ある一定以上の速さ以上には、浸透速度を向上することができず、電極内に電解液が浸透しない場合もある。

本発明者等は、このような現状に鑑み、鋭意研究した結果、超臨界流体は、気体同等の浸透性と、液体同等の溶解性を持つ流体であり、温度・圧力の変化により溶解性を自在に変化でき、細孔径の小さな多孔質や樹脂の中にも浸透する性質を有するため、上記の浸透の問題は起こらないことに着目したものである。

これにより、このような浸透性・溶解性を有する超臨界流体を、セパレータを介して正電極シート及び負電極シートが積層された状態の電極体に、電解液を注液するための電池の注液方法に適用することにより、電解液の電極体への浸透性が良好で、しかも、不純物を残さずに電解液だけを電極体中に保持させることが可能なことを知見して、本発明を完成したものである。

なお、このような臨界流体を用いる方法としては、特許文献３（特開２００７−２９１４２２号公報）では、有機金属錯体のエタノール溶液を、超臨界流体（ＣＯ_２）に溶解させ、これを熱可塑性樹脂に漬けることで、樹脂内に金属錯体を浸透させている。

しかしながら、特許文献３は、超臨界流体を用いてポリマ基材の表面に、所定パターンのメッキ膜を形成する方法であって、電極体に、電解液を注液するための電池の注液方法に関するものではない。

このような現状に鑑み、本発明の少なくとも一つの実施形態は、セパレータを介して正電極シート及び負電極シートが積層された電極体に電解液を迅速に浸透（湿潤）させることができる二次電池の製造方法及び二次電池の製造装置を提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一つの実施形態に係る二次電池の製造方法は、セパレータを介して正電極シートと負電極シートとが積層された電極体と、前記正電極シートと前記負電極シートとの間で電気化学反応を可能にする電解液と、を備える二次電池の製造方法であって、所定の臨界温度、臨界圧力以上の超臨界状態にある超臨界流体に、電解液を溶解して、電解液・超臨界流体溶液を作製する溶液作製工程と、前記溶液作製工程にて作製された前記電解液・超臨界流体溶液を、超臨界状態で前記電極体に浸透させる溶液浸透工程と、前記溶液浸透工程にて前記電解液・超臨界流体溶液が浸透した前記電極体を、常温及び常圧に戻して、前記超臨界流体を気化・脱離させる気化・脱離工程と、を含む。

上記（１）の製造方法によれば、所定の臨界温度、臨界圧力以上の超臨界状態にある超臨界流体に、電解液を溶解して、電解液・超臨界流体溶液を作製し、この電解液・超臨界流体溶液を、超臨界状態で電極体に浸透させる。その後、電解液・超臨界流体溶液が浸透した電極体を、常温、常圧に戻して、超臨界流体を気化・脱離させる。これにより、電極体に電解液が残留した状態とすることができる。
ところで、超臨界流体は、気体同等の浸透性と、液体同等の溶解性を持つ流体であり、温度・圧力の変化により溶解性を自在に変化でき、細孔径の小さな多孔質や樹脂の中にも浸透する性質を有する。
従って、このような浸透性・溶解性を有する超臨界流体に電解液を熔解して、電極体に注液することにより、電解液を迅速に浸透（湿潤）することができ、しかも、不純物を残さずに電解液だけを電極体中に保持させることができ、電池性能が良好な電池を製造することが可能となる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の製造方法において、前記溶液浸透工程では、前記電極体を、超臨界状態にある電解液・超臨界流体溶液内に浸漬させる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（２）の製造方法において、前記溶液浸透工程では、前記電極体を封入用容器内に配置して、前記電極体を超臨界状態にある電解液・超臨界流体溶液内に浸漬させる。
上記（３）の製造方法によれば、封入容器内に配置することによって、電解液の電極体への浸透性が良好で、しかも、不純物を残さずに電解液だけを十分に電極体中に保持させることができ、電池性能が良好な二次電池を容易に製造することができる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（１）から（３）のいずれか一つの製造方法において、前記気化・脱離工程で超臨界流体を気化・脱離させた前記電極体を封入用容器内に封止させる封止工程をさらに含む。

（５）本発明の少なくとも一つの実施形態に係る二次電池の製造装置は、セパレータを介して正電極シートと負電極シートとが交互に積層された電極体と、前記正電極シートと前記負電極シートとの間で電気化学反応を可能にする電解液と、を備える二次電池の製造装置であって、超臨界流体となる流体を貯留する超臨界流体貯留タンクと、前記超臨界流体貯留タンクからの流体を、所定の臨界温度、臨界圧力以上の超臨界状態にして、超臨界流体を生成する超臨界流体生成装置と、電解液を貯留する電解液貯留タンクと、前記超臨界流体生成装置からの超臨界状態にある超臨界流体と、前記電解液貯留タンクからの電解液を混合して、前記超臨界状態にある超臨界流体に、電解液を溶解して、電解液・超臨界流体溶液を作製する混合装置と、前記混合装置からの電解液・超臨界流体溶液を、超臨界状態で電極体に浸透させ、前記電極体を、常温、常圧に戻して、前記超臨界流体を気化・脱離させる浸透装置と、を備える。

上記（５）の装置によれば、超臨界流体生成装置において、超臨界流体貯留タンクからの流体を、所定の臨界温度、臨界圧力以上の超臨界状態にして、超臨界流体を生成することができる。そして、混合装置において、超臨界流体生成装置からの超臨界状態にある超臨界流体と、電解液貯留タンクからの電解液を混合して、超臨界状態にある超臨界流体に、電解液を溶解して、電解液・超臨界流体溶液を作製することができる。さらに、浸透装置において、混合装置からの電解液・超臨界流体溶液を、超臨界状態で電極体に浸透させ、電極体を、常温、常圧に戻して、超臨界流体を気化・脱離させる。これにより、電極体に電解液が残留した状態とすることができる。
ところで、超臨界流体は、気体同等の浸透性と、液体同等の溶解性を持つ流体であり、温度・圧力の変化により溶解性を自在に変化でき、細孔径の小さな多孔質や樹脂の中にも浸透する性質を有する。
従って、浸透性・溶解性を有する超臨界流体に電解液を溶解して、電極体に注液することにより、電解液を迅速に浸透（湿潤）することができ、しかも、不純物を残さずに電解液だけを電極体中に保持させることができ、電池性能が良好な電池を製造することが可能となる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（５）の装置において、前記浸透装置は、前記電極体を超臨界状態にある電解液・超臨界流体溶液内に浸漬して、前記電解液・超臨界流体溶液を、超臨界状態で前記電極体に浸透させる。

（７）幾つかの実施形態では、上記（６）の装置において、前記浸透装置は、前記電極体を、封入用容器内に配置して、超臨界状態にある電解液・超臨界流体溶液内に浸漬して、前記電解液・超臨界流体溶液を、超臨界状態で電極体に浸透させる。

上記（６）の装置によれば、封入容器に配置することによって、電解液の電極体への浸透性が良好で、しかも、不純物を残さずに電解液だけを十分に電極体中に保持させることができ、電池性能が良好な二次電池を容易に製造することができる。

本発明によれば、電解液を迅速に浸透（湿潤）することができる二次電池を製造することが可能となる。

本発明の実施形態に係るリチウムイオン二次電池の製造方法を概略的に示す図である。 本発明の実施形態に係るリチウムイオン二次電池の製造装置を概略的に示す図である。 本発明の実施形態に係るリチウムイオン二次電池の製造方法を概略的に示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係るリチウムイオン二次電池の製造に用いる物質の超臨界流体を示す状態図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいてより詳細に説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれらに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
ここでは、二次電池の一例としてリチウムイオン二次電池を例に説明するが、二次電池は、リチウムイオン二次電池に限られるものではなく、例えば、ニッケル水素電池も含まれる。

図１は、本発明の実施形態に係るリチウムイオン二次電池の製造方法を概略的に示す図、図２は、本発明の実施形態に係るリチウムイオン二次電池の製造装置を概略的に示す図、図３は、本発明の実施形態に係るリチウムイオン二次電池の製造方法を概略的に示すフローチャート、図４は、本発明の実施形態に係るリチウムイオン二次電池の製造に用いる物質の超臨界流体を示す状態図である。

図１（Ａ）に示したように、例えば、リチウムイオン二次電池では、正電極シートとして、集電体であるアルミニウム箔からなる集電箔１の片面に、充放電反応物質である活物質、例えば、コバルト酸リチウムなどを、溶剤（バインダ、増粘剤など）で溶いて、塗布後、乾燥しプレスして作製した多孔質の合剤電極層２が形成されている。

また、図示しないが、負電極シートとして、銅箔の両面に、グラファイトなどの炭素材料を溶媒（バインダ、増粘剤など）で溶いて、塗布後、乾燥、プレスして作製している。

そして、図示しないが、これらの正電極シートと負電極シートとの間に、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂などの合成樹脂からなり、イオンが移動できる多孔質の絶縁フィルムからなるセパレータを介装して、積層して積層体を構成している。

そして、電池が円柱状（丸型）の場合には、積層体が、同心円状に巻かれて（巻回して）、電極体が構成される。なお、電池が直方体状（角型）の場合には、電極体は、扁平形状に巻回される。さらに、電池が直方体状（角型）の場合には、巻回されずに、単に多数積層した状態のものもある。

この電極体を、例えば、ニッケルメッキされた鉄製の円筒形状の容器本体内に、負電極シートの負極リードを缶底に電気的に接触させ、電解液６を注入している。

その後、蓋部材を正電極シートの正極リードに電気的に接続した後、かしめることによって封止して封入容器を構成して、リチウムイオン二次電池を製造している。

このように、円柱状（丸型）、直方体状（角型）のリチウムイオン二次電池では、セパレータを介して正電極シート及び負電極シートが積層かつ巻回された状態の電極体が用いられる。

しかしながら、このような電極体は、電極シートの束縛も兼ねるために、高い張力で巻かれているので、電極体の内部へ電解液６が浸透しにくく、電池内に電解液６が十分に浸透せず、不具合の要因の一つとなっている。

このため、本発明の実施形態では、所定の臨界温度、臨界圧力以上の超臨界状態にある超臨界流体に、電解液６を溶解して、電解液・超臨界流体溶液を作製し、電解液・超臨界流体溶液を、超臨界状態で電極体に浸透させている。

すなわち、図１（Ｂ）に示したように、合剤電極層２の多孔質の空隙３内に、電解液・超臨界流体溶液４を、所定の臨界温度、臨界圧力以上の超臨界状態で電極体に浸透させている。

そして、その後、図１（Ｃ）に示したように、電極体を、常温、常圧に戻して、超臨界流体５を気化・脱離させて、電極体に電解液６が残留した状態となるようにしている。
なお、図１（Ｃ）では、気化・脱離される超臨界流体５を、拡大して模式的に図示している。

ところで、超臨界流体５は、図４に示したように、臨界温度（Ｔｃ）、臨界圧力（Ｐｃ）以上の超臨界状態にある非凝縮性高密度流体である。
このような超臨界流体５は、気体同等の浸透性と、液体同等の溶解性を持つ流体であり、温度・圧力の変化により溶解性を自在に変化できる。これにより、細孔径の小さな多孔質や樹脂の中にも浸透する性質を有する。

このような浸透性・溶解性を有する超臨界流体５を、セパレータを介して正電極シート及び負電極シートが積層された電極体に、電解液６を注液するための電池の注液方法に適用することにより、電解液６の電極体への浸透性が良好で、しかも、不純物を残さずに電解液６だけを電極体中に保持させることが可能で、電池性能が良好な電池を製造することができる。

この場合、本発明の実施形態に使用することができる、超臨界流体５となる物質（流体）としては、特に、限定されるものではないが、例えば、下記の表１の本発明の実施形態に係る電池の電解液６の注液方法に使用する超臨界流体５となる物質（流体）の臨界温度（Ｔｃ）、臨界圧力（Ｐｃ）を示す表に示したように、二酸化炭素（ＣＯ_２）、水、メタン、エタン、プロパン、メタノール、エタノールなどを採用することができる。

この中で、臨界温度（Ｔｃ）、臨界圧力（Ｐｃ）を考慮すれば、二酸化炭素（ＣＯ_２）、エタンを使用するのが望ましい。

また、本発明の実施形態に使用することができる電解液６としては、特に限定されるものではないが、例えば、下記の溶媒、溶質を組み合わせた電解液６（溶液）を使用することができる。

この場合、溶媒、溶質ともに、単独、または、２種類以上を混合したものを使用することができる。
すなわち、溶媒として、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、フルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）、ジメトキシスルホキシド（ＤＭＳＯ）、アセトニトリル（ＡＮ）、水、その他のリチウムイオン電池の電解液・添加剤への適用が可能な各種溶媒を、単独、または、２種類以上を混合したものを使用することができる。

また、溶質として、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＮ（ＳＯ_２ＣＦ_３）_２（ＬｉＴＦＳＩ）、ＬｉＮ（ＳＯ_２Ｆ）_２（ＬｉＦＳＩ）、その他のリチウムイオン電池の電解液・添加剤への適用が可能な各種電解質を、単独、または、２種類以上を混合したものを使用することができる。

また、電解液・超臨界流体溶液４を、所定の臨界温度、臨界圧力以上の超臨界状態で電極体に浸透させるのに要する時間は、使用する電解液６、超臨界流体５となる物質（流体）、合剤電極層２の種類、厚さなどにより決まる。

つぎに、このように構成される本発明の実施形態に係るリチウムイオン二次電池の製造方法及びリチウムイオン二次電池の製造装置について、図２及び図３に基づいて説明する。なお、図２において、符号１０は、リチウムイオン二次電池の製造装置１０を示している。

本発明の実施形態に係るリチウムイオン二次電池の製造装置１０は、上述したように、セパレータを介して正電極シート及び負電極シートが積層された電極体８に、電解液６を注液するための電池の注液装置である。

図２に示したように、本発明の実施形態に係るリチウムイオン二次電池の製造装置１０は、例えば、二酸化炭素（ＣＯ_２）などの超臨界流体５となる流体を貯留する超臨界流体貯留タンク１２を備えている。また、超臨界流体貯留タンク１２は、超臨界流体生成装置１４に、流体供給ライン１６を介して、接続されている。

この超臨界流体生成装置１４は、加圧ポンプ１８、ヒータ２０を含んで構成されており、超臨界流体貯留タンク１２からの流体を、所定の臨界温度、臨界圧力以上の超臨界状態にして、超臨界流体５を生成するように構成されている。この超臨界流体生成装置１４は、超臨界流体供給ライン２４を介して、混合装置２６に接続されている。また、リチウムイオン二次電池の製造装置１０は、電解液６を貯留する電解液貯留タンク２８を備えており、電解液貯留タンク２８は、電解液供給ライン３０を介して、混合装置２６に接続されている。

そして、混合装置２６では、超臨界流体生成装置１４から、超臨界流体供給ライン２４を介して、混合装置２６に供給された超臨界状態にある超臨界流体５と、電解液貯留タンク２８から、電解液供給ライン３０を介して、混合装置２６に供給された電解液６を混合するように構成されている。これにより、臨界状態にある超臨界流体５に、電解液６を溶解して、電解液・超臨界流体溶液４を作製するようになっている。
なお、この混合装置２６には、図示しないが、加圧ポンプ、ヒータが備えられており、混合装置２６内において、電解液・超臨界流体溶液４が、所定の臨界温度、臨界圧力以上の超臨界状態に維持されるようになっている。

そして、混合装置２６内において作製された電解液・超臨界流体溶液４は、混合装置２６に接続された電解液・超臨界流体溶液注液ライン３２を介して、浸透装置３４内に配置された、封入容器３６内に供給され、注液されるようになっている。封入容器３６内には、予め、セパレータを介して正電極シート及び負電極シートが積層（巻回）された状態の電極体８が配置されており、電池の外缶を構成する封入容器３６内に電解液・超臨界流体溶液４を注液することにより、電極体８が電解液・超臨界流体溶液４に浸漬されるようになっている。

図２に示したように、浸透装置３４は、密閉可能な耐圧恒温槽３８から構成されている。そして、浸透装置３４は、耐圧恒温槽３８内を、所定の臨界温度、臨界圧力以上の超臨界状態に維持するための加圧ポンプ４０が、加圧ライン４２によって接続されている。なお、図示しないが、耐圧恒温槽３８内を、所定の臨界温度以に維持するためのヒータが備えられている。

また、浸透装置３４は、電解液・超臨界流体溶液４を、超臨界状態で一定時間、電極体８に浸透させた後に、電極体８を、常温、常圧に戻して、超臨界流体５を気化・脱離させて、電極体８に電解液６が残留した状態とするために、耐圧恒温槽３８内を、減圧するための減圧弁４４が、減圧ライン４６を介して接続されている。

また、図２に示したように、リチウムイオン二次電池の製造装置１０は、以下に説明する、図３に示した一連の制御を行うための制御装置５０が備えられている。

以下、図３に基づいて、本発明の実施形態に係るリチウムイオン二次電池の製造方法を説明する。

図３に示したように、ステップＳ１において、電池の外缶を構成する封入容器３６を準備する。そして、ステップＳ２において、予め、セパレータを介して正電極シート及び負電極シートが積層（巻回）された状態の電極体８を準備する。そして、電極体８を封入容器３６内に投入（配置）して、浸透装置３４の耐圧恒温槽３８内に配置する。

一方、ステップＳ３において、例えば、二酸化炭素（ＣＯ_２）などの超臨界流体５となる流体を、超臨界流体貯留タンク１２内に貯留し準備する。

そして、流体供給ライン１６を介して、超臨界流体生成装置１４内に、超臨界流体５となる流体を供給する。これにより、ステップＳ４において、超臨界流体生成装置１４内に供給された、超臨界流体５となる流体を、加圧ポンプ１８、ヒータ２０などを作動させて、例えば、温度３２℃以上、圧力７３ａｔｍ以上にして、超臨界流体貯留タンク１２からの流体を、所定の臨界温度、臨界圧力以上の超臨界状態にして、超臨界流体５を生成する。

一方、ステップＳ５において、電解液貯留タンク２８内に、電解液６を貯留し準備する。

そして、ステップＳ６において、混合装置２６において、超臨界流体生成装置１４から、超臨界流体供給ライン２４を介して、混合装置２６に供給された超臨界状態にある超臨界流体５と、電解液貯留タンク２８から、電解液供給ライン３０を介して、混合装置２６に供給された電解液６を混合・溶解する。これにより、臨界状態にある超臨界流体５に、電解液６を溶解して、電解液・超臨界流体溶液４を作製する（溶液作製工程）。

そして、混合装置２６内において作製された電解液・超臨界流体溶液４は、混合装置２６に接続された電解液・超臨界流体溶液注液ライン３２を介して、浸透装置３４内に配置された、封入容器３６内に供給され、注液される。

そして、ステップＳ７において、浸透装置３４において、電解液・超臨界流体溶液４を、超臨界状態で一定時間、電極体８に浸透させる（溶液浸透工程）。

その後、ステップＳ８において、浸透装置３４は、減圧弁４４を作動させるともに、ヒータの作動を停止して、耐圧恒温槽３８内を、常温、常圧に戻して、すなわち、電極体８を、常温、常圧に戻す。これにより、ステップＳ９において、超臨界流体５を気化・脱離させて、電極体８に電解液６が残留した状態とする（気化・脱離工程）。

最後に、ステップＳ１０において、封入容器３６を封止する。例えば、蓋部材を正電極シートの正極リードに電気的に接続した後、かしめることによって封入容器３６を封止して、リチウムイオン二次電池を製造する（封止工程）。

このように構成することによって、所定の臨界温度、臨界圧力以上の超臨界状態にある超臨界流体５に、電解液６を溶解して、電解液・超臨界流体溶液４を作製し、この電解液・超臨界流体溶液４を、超臨界状態で電極体８に浸透させた後、電極体８を、常温、常圧に戻すだけで、超臨界流体５を気化・脱離させて、電極体８に電解液６が残留した状態とすることができる。

すなわち、超臨界流体５は、気体同等の浸透性と、液体同等の溶解性を持つ流体であり、温度・圧力の変化により溶解性を自在に変化でき、細孔径の小さな多孔質や樹脂の中にも浸透する性質を有する。

従って、このような浸透性・溶解性を有する超臨界流体５を、セパレータを介して正電極シート及び負電極シートが積層された状態の電極体８に、電解液６を注液することにより、電解液６を迅速に浸透（湿潤）することができ、しかも、不純物を残さずに電解液６だけを電極体中に保持させることができ、電池性能が良好な電池を製造することが可能となる。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明してきたが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、上記実施形態では、電極体８を封入容器３６内に投入（配置）して、電解液・超臨界流体溶液４を、超臨界状態で一定時間、電極体８に浸透させたが、別の浸漬容器を用いて、電解液・超臨界流体溶液４を、予めこの浸漬容器内に注液して、これに電極体８を浸漬することも可能である。

また、上記の実施形態では、リチウムイオン二次電池について説明したが、ニッケル・カドミウム電池、ニッケル・水素電池などその他の電池に対しても適用できるなど本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

本発明は、例えば、ハイブリッド自動車（ＨＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）などの電動車両に用いられる、ニッケル・カドミウム二次電池、ニッケル・水素二次電池、リチウムイオン二次電池などの二次電池の製造に有用である。

１ 集電箔
２ 合剤電極層
３ 空隙
４ 電解液・超臨界流体溶液
５ 超臨界流体
６ 電解液
８ 電極体
１０ リチウムイオン二次電池の製造装置
１２ 超臨界流体貯留タンク
１４ 超臨界流体生成装置
１６ 流体供給ライン
１８ 加圧ポンプ
２０ ヒータ
２４ 超臨界流体供給ライン
２６ 混合装置
２８ 電解液貯留タンク
３０ 電解液供給ライン
３２ 電解液・超臨界流体溶液注液ライン
３４ 浸透装置
３６ 封入容器
３８ 耐圧恒温槽
４０ 加圧ポンプ
４２ 加圧ライン
４４ 減圧弁
４６ 減圧ライン
５０ 制御装置

Claims (7)

1. セパレータを介して正電極シートと負電極シートとが積層された電極体と、前記正電極シートと前記負電極シートとの間で電気化学反応を可能にする電解液と、を備える二次電池の製造方法であって、
   所定の臨界温度、臨界圧力以上の超臨界状態にある超臨界流体に、電解液を溶解して、電解液・超臨界流体溶液を作製する溶液作製工程と、
   前記溶液作製工程にて作製された前記電解液・超臨界流体溶液を、超臨界状態で前記電極体に浸透させる溶液浸透工程と、
   前記溶液浸透工程にて前記電解液・超臨界流体溶液が浸透した前記電極体を、常温及び常圧に戻して、前記超臨界流体を気化・脱離させる気化・脱離工程と、
   を含むことを特徴とする二次電池の製造方法。
2. 前記溶液浸透工程では、
   前記電極体を、超臨界状態にある電解液・超臨界流体溶液内に浸漬させることを特徴とする請求項１に記載の二次電池の製造方法。
3. 前記溶液浸透工程では、
   前記電極体を封入用容器内に配置して、前記電極体を超臨界状態にある電解液・超臨界流体溶液内に浸漬させることを特徴とする請求項２に記載の二次電池の製造方法。
4. 前記気化・脱離工程で超臨界流体を気化・脱離させた前記電極体を封入用容器内に封止させる封止工程をさらに含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の二次電池の製造方法。
5. セパレータを介して正電極シートと負電極シートとが交互に積層された電極体と、前記正電極シートと前記負電極シートとの間で電気化学反応を可能にする電解液と、を備える二次電池の製造装置であって、
   超臨界流体となる流体を貯留する超臨界流体貯留タンクと、
   前記超臨界流体貯留タンクからの流体を、所定の臨界温度、臨界圧力以上の超臨界状態にして、超臨界流体を生成する超臨界流体生成装置と、
   電解液を貯留する電解液貯留タンクと、
   前記超臨界流体生成装置からの超臨界状態にある超臨界流体と、前記電解液貯留タンクからの電解液を混合して、前記超臨界状態にある超臨界流体に、電解液を溶解して、電解液・超臨界流体溶液を作製する混合装置と、
   前記混合装置からの電解液・超臨界流体溶液を、超臨界状態で電極体に浸透させ、前記電極体を、常温、常圧に戻して、前記超臨界流体を気化・脱離させる浸透装置と、
   を備えることを特徴とする二次電池の製造装置。
6. 前記浸透装置は、前記電極体を超臨界状態にある電解液・超臨界流体溶液内に浸漬して、前記電解液・超臨界流体溶液を、超臨界状態で前記電極体に浸透させることを特徴とする請求項５に記載の二次電池の製造装置。
7. 前記浸透装置は、前記電極体を、封入用容器内に配置して、超臨界状態にある電解液・超臨界流体溶液内に浸漬して、前記電解液・超臨界流体溶液を、超臨界状態で電極体に浸透させることを特徴とする請求項５に記載の二次電池の製造装置。

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