JP6423763B2 - 高分子素子の製造方法、導電性積層構造体の製造方法、集電層の製造方法、高分子素子、アクチュエータ素子、センサ素子および導電性積層構造体 - Google Patents
高分子素子の製造方法、導電性積層構造体の製造方法、集電層の製造方法、高分子素子、アクチュエータ素子、センサ素子および導電性積層構造体 Download PDFInfo
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Description
図1は、本実施形態に係る高分子素子の断面図である。
高分子素子1は、電解質層2と、電解質層2の厚さ方向(図1のZ方向)の両側表面に形成される一対の電極層3、4と、一対の電極層3、4のそれぞれに設けられた集電層31、41とを備える。本実施形態では、高分子素子1の構成のうち、電解質層2と一対の電極層3、4との積層構造を積層部材10と称し、電極層3と集電層31との積層構造、または電極層4と集電層41との積層構造を導電性積層構造体20と称する。
本実施形態に係る高分子素子1の製造方法は、積層工程、集電層形成工程、切断工程を有する。
積層工程では、電解質層2の主面のそれぞれに電極層3、4の主面が対向するように2つの電極層3、4と電解質層2とを積層して積層部材10を得る。各層の積層方法は限定されない。通常、一方の電極層3、4を平面上に載置し、その上に電解質層2を載置し、さらに他方の電極層4、3を載置する。得られた積層体を加圧することにより一体化して、積層部材10が得られる。
図2(a)〜(c)は、集電層形成工程を例示する模式図である。
先ず、図2(a)に示すように、治具100を用意する。治具100は、基台101と、基台101の上に設けられた略半円筒型の湾曲台102とを備える。湾曲台102の湾曲面は上に向けられている。次に、治具100に積層部材10を載置する。この際、湾曲台102の湾曲面に沿って積層部材10を載置することにより、積層部材10の一方の表面が伸ばされる。図2(a)に示す例では、積層部材10の電極層3側の表面が伸ばされている。
図3(a)〜(d)は、集電層形成工程の他の例を示す模式図である。
先ず、図3(a)に示すように、積層部材10の両端部にそれぞれ治具200を取り付ける。
図4は、本実施形態に係る導電性積層構造体を例示する模式断面図である。
図4に示すように、導電性積層構造体20は、電極層3と、電極層3の比抵抗よりも低い比抵抗を有する集電層31とが積層された構造体である。電極層3は、ベースポリマーと導電性フィラーとを含む。電極層3には、上記説明した炭素含有フィルムなどが用いられる。
図5(a)〜(c)は、本実施形態に係る導電性積層構造体の製造方法を例示する模式図である。図5(a)には連続成膜の状態が示される。図5(b)には図5(a)のA部の拡大断面図が示され、図5(c)には図5(a)のB部の拡大断面図が示される。
図6は、本実施形態に係る集電層を例示する模式断面図である。
図6に示すように、本実施形態に係る集電層31は、セパレータフィルム50の少なくとも一方の表面に形成される。集電層31は、セパレータフィルム50の少なくとも一方の表面を伸張させて、この状態で形成されている。
2…電解質層
3,4…電極層
5…基端部
6…固定支持部
7…先端部
10…積層部材
20…導電性積層構造体
31,41…集電層
50…セパレータフィルム
100…治具
101…基台
102…湾曲台
200…治具
R1…第1ロール
R2…第2ロール
R3…湾曲用ローラ
Claims (31)
- 電解質層と、前記電解質層を間にして設けられた一対の電極層と、前記一対の電極層のそれぞれに設けられた集電層と、を備える高分子素子の製造方法であって、
前記電解質層に前記一対の電極層を形成した積層部材を形成する工程と、
前記積層部材の少なくとも一方の表面を伸張させる工程と、
伸張した前記表面に露出する前記電極層に前記集電層を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする高分子素子の製造方法。 - 前記表面を伸張させる工程は、湾曲した凸型に沿って前記積層部材を載置することを含み、
前記集電層を形成する工程は、前記凸型に沿って前記積層部材を載置した状態で凸状に湾曲した前記表面に露出する前記電極層に前記集電層を形成することを含む、請求項1記載の高分子素子の製造方法。 - 前記表面を伸張させる工程は、前記積層部材の両端を互いに反対方向に引っ張ることを含む、請求項1記載の高分子素子の製造方法。
- 前記集電層を形成する工程は、スパッタまたは蒸着により金属を成膜することを含む、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の高分子素子の製造方法。
- 前記集電層は、第1金属膜と、第2金属膜とを有し、
前記集電層を形成する工程は、前記表面に露出する前記電極層の上に前記第1金属膜を形成した後、前記第1金属膜の上に前記第2金属膜を形成することを含む、請求項4記載の高分子素子の製造方法。 - 前記集電層を形成する工程は、導電性高分子樹脂を蒸着により成膜することを含む、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の高分子素子の製造方法。
- 前記集電層を形成する工程は、導電性インクの塗布により成膜することを含む、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の高分子素子の製造方法。
- 前記表面を伸張させる工程は、前記電極層にイオン液体を含浸させた状態で前記表面を伸張することを含む、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の高分子素子の製造方法。
- 前記集電層を形成した後、前記集電層にイオン液体を含浸させる工程をさらに備えた、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の高分子素子の製造方法。
- 前記集電層を形成する工程は、前記電極層の上に導電性材料層を形成した後、前記導電性材料層の上で前記集電層を形成することを含む、請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の高分子素子の製造方法。
- ベースポリマーと導電性フィラーとを含む電極層と、前記電極層の比抵抗よりも低い比抵抗を有する集電層とが積層された導電性積層構造体の製造方法であって、
セパレータフィルムの一方の表面に前記電極層を形成する工程と、
前記セパレータフィルムの前記電極層が形成された前記表面を伸張させる工程と、
前記セパレータフィルムを伸張した状態で前記電極層の上に前記集電層を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする導電性積層構造体の製造方法。 - 前記表面を伸張させる工程は、湾曲した凸型に沿って前記セパレータフィルムを載置することを含み、
前記集電層を形成する工程は、前記凸型に沿って前記セパレータフィルムを載置した状態で凸状に湾曲した前記表面に露出する前記電極層に前記集電層を形成することを含む、請求項11記載の導電性積層構造体の製造方法。 - 前記表面を伸張させる工程は、前記セパレータフィルムの両端を互いに反対方向に引っ張ることを含む、請求項11記載の導電性積層構造体の製造方法。
- 前記集電層を形成する工程は、スパッタまたは蒸着により金属を成膜することを含む、請求項11から請求項13のいずれか1項に記載の導電性積層構造体の製造方法。
- 前記集電層は、第1金属膜と、第2金属膜とを有し、
前記集電層を形成する工程は、前記表面に露出する前記電極層の上に前記第1金属膜を形成した後、前記第1金属膜の上に前記第2金属膜を形成することを含む、請求項14記載の導電性積層構造体の製造方法。 - 前記集電層を形成する工程は、導電性高分子樹脂を蒸着により成膜することを含む、請求項11から請求項13のいずれか1項に記載の導電性積層構造体の製造方法。
- 前記集電層を形成する工程は、導電性インクの塗布により成膜することを含む、請求項11から請求項13のいずれか1項に記載の導電性積層構造体の製造方法。
- 前記表面を伸張させる工程は、前記電極層にイオン液体を含浸させた状態で前記表面を伸張することを含む、請求項11から請求項17のいずれか1項に記載の導電性積層構造体の製造方法。
- 前記集電層を形成した後、前記集電層にイオン液体を含浸させる工程をさらに備えた、請求項11から請求項18のいずれか1項に記載の導電性積層構造体の製造方法。
- 前記集電層を形成する工程は、前記電極層の上に導電性材料層を形成した後、前記導電性材料層の上で前記集電層を形成することを含む、請求項11から請求項19のいずれか1項に記載の導電性積層構造体の製造方法。
- ベースポリマーと導電性フィラーとを含む電極層の比抵抗よりも低い比抵抗を有する集電層の製造方法であって、
セパレータフィルムの少なくとも一方の表面を伸張させる工程と、
伸張した前記表面に前記集電層を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする集電層の製造方法。 - 前記表面を伸張させる工程は、湾曲した凸型に沿って前記セパレータフィルムを載置することを含み、
前記集電層を形成する工程は、前記凸型に沿って前記セパレータフィルムを載置した状態で凸状に湾曲した前記表面に前記集電層を形成することを含む、請求項21記載の集電層の製造方法。 - 前記表面を伸張させる工程は、前記セパレータフィルムの両端を互いに反対方向に引っ張ることを含む、請求項21記載の集電層の製造方法。
- 前記集電層を形成する工程は、スパッタまたは蒸着により金属を成膜することを含む、請求項21から請求項23のいずれか1項に記載の集電層の製造方法。
- 前記集電層は、第1金属膜と、第2金属膜とを有し、
前記集電層を形成する工程は、前記表面に露出する前記電極層の上に前記第1金属膜を形成した後、前記第1金属膜の上に前記第2金属膜を形成することを含む、請求項24記載の集電層の製造方法。 - 前記集電層を形成する工程は、導電性高分子樹脂を蒸着により成膜することを含む、請求項21から請求項23のいずれか1項に記載の集電層の製造方法。
- 前記集電層を形成する工程は、導電性インクの塗布により成膜することを含む、請求項21から請求項23のいずれか1項に記載の集電層の製造方法。
- 電解質層と、前記電解質層を間にして設けられた一対の電極層と、前記一対の電極層のそれぞれに設けられた集電層と、を備える高分子素子であって、
前記集電層は、
前記電解質層に前記一対の電極層を形成した積層部材の少なくとも一方の表面を伸張させて、伸張した前記表面に露出する前記電極層に形成されたことを特徴とする高分子素子。 - 請求項28に記載される高分子素子を可動部として備えることを特徴とするアクチュエータ素子。
- 請求項28に記載される高分子素子をセンサ部として備えることを特徴とするセンサ素子。
- ベースポリマーと導電性フィラーとを含む電極層と、前記電極層の比抵抗よりも低い比抵抗を有する集電層とが積層された導電性積層構造体であって、
前記電極層は、セパレータフィルムの一方の表面に形成され、
前記集電層は、前記セパレータフィルムの前記電極層が形成された前記表面を伸張させて、伸張した前記電極層の上に形成されたことを特徴とする導電性積層構造体。
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