JPH1167236A - 電気化学的電池に電解質を充填する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 容易に定量の電解質を電極、セパレータに供
給する方法を提供する。 【解決手段】電極を準備し、その電極にインク・ジェッ
ト印刷機で電解質を充填する工程から成る電気化学的電
池の製造方法。この発明の実施例で、電極、セパレ−タ
また、電極／セパレ−タの２層表面に電解質を印刷する
為に、インク・ジェット印刷機が使われる。このインク
・ジェット印刷は電池のガスケットを汚染することなく
電極、セパレ−タの細孔構造全域に電解質を正確に計量
し、一定不変に配分する。さらに定量点滴インク・ジェ
ット印刷ヘッドがこの電解質印刷をより使い易いものに
している。 インク・ジェット印刷ヘッドは電気的にパ
ルスをうけると印刷ヘッドのノズルから電解質の液滴を
成形し放出する。電解質液滴の容積と分布は印刷ヘッド
のパルス幅とパルス周波数を変えることで制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電気化学的電池の設
計製造と電気化学的電池に電解液を充填する技術に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電気化学的なパワーを供給する製品の製
造においては、高いエネルギー密度で、また高いパワー
密度で電池内にエネルギを貯える、より優れた、より効
率的な方法を開発することに多大の関心が集まってい
る。単位容積当りのパワーを高め、かつ放電特性を高め
る為には、より薄い電極とより薄いセパレ−タを作成で
きるか否かにかかっている。したがって、コストの安い
方法で薄くかつ高性能な電気化学的電池を開発する努力
が進められている。

【０００３】電池は陰極と陽極で電流を起こす。両電極
は多孔質なセパレ−タ成分によって分離されている。電
気化学的電池の製造において、陽極、セパレ−タ、陰極
が互いに薄層で積み重ねられ、一つの積層電池構造を形
成する。この積層された電気化学的電池構造体に電解質
溶液が充填されると両電極間にイオン電流の流れを生じ
る。電池容積内の電解質の量と分布は電池の全性能にと
って重要である。事実、電解質があふれても、減少して
も電池の性能を損い、欠陥を起こすことになる。

【０００４】従来の技術では、電気化学的電池に電解質
を充填する様々な方法がある。その従来技術の一例は、
その積層電池構造体をマンドレルに巻きつけ、いわゆる
“ゼリーロール”と呼ばれる円筒形らせんロールを形成
する。その後、そのロールを電解質を注ぎ込む口のつい
た容器の中に入れる。容器が密封されてから電解質が注
ぎ口から容器に注入され、この後、注ぎ口が密封され
る。

【０００５】もうひとつの従来技術では、積層電池構造
体を平らなプリズム状の形に整え、この多孔質な積層構
造体がどっぷりつかる様に電解質溶液の中に浸漬する。
しかるのち、この電池を電池容器に入れ、容器を密封す
る。現状の技術水準からすると、電極とセパレ−タが薄
くなればなるほど電池のパワー密度は増加する。にも拘
らず、電池に電解質を充填する既存技術は非能率であ
る。現状の技術水準にある薄い電気化学的電池は微細孔
をもつ部品（例えば、セパレ−タ、電極）を内蔵してい
る。これらの部品は内部に微細孔をもち、この微細孔が
電池の至る所で電解質の移動を妨害している。たとえ
ば、微細孔をもつ電池構造体にあっては、その中にある
電解質の表面張力が微細孔媒体の表面エネルギより小さ
くなければ電解質の移動は極端に減少したり、或は全く
禁止されることになる。

【０００６】さらに、液体電解質が電極、セパレ−タの
細孔に入る時、細孔内のガス（主として空気）は電解質
と置換されねばならない。しかし、薄いセパレ−タは細
孔からのガスの出口を制限することになる。この様な状
態が続くと、細孔に電解質を充填するに要する時間は増
大し、セパレ−タへ電解質を確実に充填することは難か
しくなる。

【０００７】これ等の問題を克服する為に、従来技術の
中でいくつかの変更案が提案されてきた。一例として、
薄層の積層構造体を適当な頭部空間をもつ容器に、納め
ようとするものである。この頭部空間は、セパレ−タと
多孔質電極構造体が電解質に浸漬し、電池から必要以上
の電解質のオーバーフローを調整しようとするものであ
る。しかし細孔構造体中のガスとの置換が手間取るので
この技術は時間を消費し、製造コストを押し上げること
になる。

【０００８】また前記方法に変えて、充填手段に要する
時間短縮のため、電解質の表面張力を下げる為に、界面
活性剤を添加し、多孔質な電池の構成部品のヌレ性を改
善する方法がある。さらに、液体の粘度を下げる為に、
電解質に溶剤を加えることである。これにより電池部品
の細孔構造内への電解質の流れが容易となる。しかし、
このような化学特性を持つ電解質を用いたとしても、電
池の電気化学的特性に貢献せず、単に製造コストをあげ
ることにとどまることもある。

【０００９】もう一つの方法としては、電池の細孔構造
内のガス抜きの時間短縮の為に、減圧下で電解質を充填
する方法である。いずれにしろ、双極をもった積層電池
に電解質を充填する場合には種々な問題が生じる。この
種の構造体では、積層物の各集電体が、一方で正極の役
をはたし、他方で負極の役をつとめねばならない。双極
をもった積層物にあっては、隣接単電池間のイオン分路
電流を防ぐ為に、集電体の正極側にある電解質と負側の
集電体の電解質は隔離されねばならない。

【００１０】さらに、各単電池の電解質は、電解質の電
気分解を起こさぬように集電体の他の全ての単電池から
隔離されねばならない。双極をもつ積層体のそれぞれの
単電池は同じ量の電解質をもつことは極めて重要であ
る。他の単電池に比べ不釣合に少ない電解質をもつ単電
池はわずかに高い抵抗を示し、わずかに高い電圧の範囲
で充放電のサイクルをなす。

【００１１】これらの単電池は積層体にある他の単電池
に比べ早期に性能を落とし、ついには全積層電池の欠陥
を招来する。電解質に欠陥をもつ単電池が積層体の他の
単電池に助けられて、全く逆に作動し、全積層電池の早
期欠陥を未然に防ぐ場合もある。この電池の状態を保証
する為には、積層体のそれぞれの単電池は電解質を保持
する為に集電体周縁に周辺シールをもたねばならない。

【００１２】上記理由の為に、双極をもつ積層電池に電
解質を充填する方法には特別の手段が必要てある。従来
技術のひとつでは、積層電池の各周辺シールにはそれぞ
れ注ぎ口がとりつけられ、この注ぎ口はマニホールドチ
ューブで電解質貯留槽につながっている。電解質を充填
する際は、貯留槽の充填は各単電池の注ぎ口を経て加圧
下で注入される。この過程では、電解質の注入に先立ち
まず、減圧下で細孔内のトラップガスを除去し、電解質
の導入を助ける。

【００１３】ひとたび単電池に電解質が充填されると、
マニホールドはそのままにして置かれるが、マニホール
ドを通して流れる分路電流を防ぐ為にはバルブは閉めら
れる。この後でマニホールドは取り除かれ、各注ぎ口も
個別に密封される。もうひとつの従来技術を述べると、
各単電池のそれぞれの周辺シールには注ぎ口があり、双
極をもつ積層体の端に並ぶ注ぎ口が電解質の中にひたさ
れ、減圧状態で電池部品に含まれるガスを除去する。積
層体が常圧下にもどされると電解質はこの単電池にすい
込まれる。この際、過剰の電解質は積層電池の外側から
洗い流され、この後各注ぎ口は密封される。

【００１４】さらに従来技術を述べると、双極をもつ集
電体の両側には弾性体のガスケットが取りつけられ、両
側集電体には陽極、陰極物質を含んで浅いカップ状を形
成している。この方法では、陽極、陰極或は両極は、あ
る電極活物質と、ある電解質からなるスラリーでできあ
がっている。このスラリーには電極の電気伝導度を高め
る為に炭素粉末を加える場合もある。

【００１５】これらの電解質を浸み込ませた双極をもつ
電極が、加圧下で多孔質セパレ−タの間に積層される。
弾性体ガスケットがセパレ−タを保持し、電池の周辺部
をシールする。ガスケットは熱可塑性樹脂で、双極をも
つ電極がセパレ−タを介し、直列に積層された後で、熱
によりシールされる。この場合注ぎ口は不要である。ど
の方法においても、電池の封鎖、注ぎ口の封鎖時には、
電池電解質の分布に注意が払われねばならない。

【００１６】たとえば、電池と注ぎ口は接着剤、熱可塑
性プラスチック、ゴム弾性体（クリップシール）で封鎖
密封され、金属容器の場合は、融着方法が用いられる。
シールの漏れを防止する為には、全ての接合面に付着す
る電解質を除く必要がある。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】電気化学的電池製造業
においては、減圧装置、或は注ぎ口をもたずに、電解質
を電気化学的電池に充填する方法を必要としている。そ
の方法は、電池のシール面、或は接続面に非接触で電
極、セパレ−タの細孔構造内に電解質を迅速かつ正確に
定量配分することである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】この発明の方法は薄い多
孔質の電気化学的電池にイオン性電導電解質を充填する
為に、非接触の印刷技術を用いるものであり、前述した
業界が必要とする課題に十分答え得るものである。この
発明を具体的に述べると電極、セパレ−タ、或は電極／
セパレ−タの２層の表面に、電解質を印刷する為、イン
ク・ジェット印刷方法を利用することである。

【００１９】さらに追加すると、インク・ジェット印刷
は電池ガスケットの無い電極、セパレ−タの多孔質体の
中に電解質を正確に走査し、定量配分するものである。
さらに有効なことは、電解質の印刷工程を容易にする為
に、定量点滴インク・ジェットヘッドが採用されている
ことである。このインク・ジェット印刷ヘッドは、電気
的にパルスを送ることにより、印刷ヘッドのノズルから
滴状の電解質を成形し放出するものである。電解質の液
滴の量の分布は印刷ヘッドのパルス幅とパルス周波数を
変えることにより正確に制御される。さらに、電解質の
個々の液滴は映画のピクセル（画素、映画テレビの画像
の鮮明度の単位）の様に作動し、電極とセパレ−タの表
面に任意の液滴描写を画く。

【００２０】

【発明の実施の形態】さらに他の具体例を述べると、多
孔質電極或はセパレ−タの細孔構造内にあらかじめ電解
質塩を含有せしめ、その電極、セパレ−タ表面に電解質
溶媒が印刷されると、溶媒は直ちに塩を溶解し電気化学
的電池に望ましい電解質を作り上げる。

【００２１】さらなる具体例を述べると、複数の印刷ヘ
ッドで複数の溶媒をあつかい、電気化学的電池中の溶媒
の割合を変えることにより混合溶媒を作り上げることも
できる。この発明は多面性を有する点で評価され得るも
のである。そのひとつの面は、電気化学的電池の製造法
を提供するものである。この方法は電極の準備とインク
・ジェット印刷機により電解質を供給する点から成立っ
ている。

【００２２】この発明のもうひとつの面は、電気化学的
電池に電解質を充填する方法である。この方法は多孔質
のセパレ−タ層を提供する段階と、その上にインク・ジ
ェット印刷で任意の形を描かせることから成立ってい
る。さらに、この発明の別の面は、電気化学的電池の提
供である。電気化学的電池は第一の電極、第２の電極と
２つの電極の間にサンドイッチ状にはさみ込まれたセパ
レ−タ、そして電極−セパレ−ター−電極のサンドイッ
チの薄層を形成する前に、インク・ジェット印刷でセパ
レ−タの中に導入された電解質からなりたっている。

【００２３】この発明のもう一面は、インク・ジェット
印刷のカートリッジの提供である。インク・ジェットカ
ートリッジは電気化学的電池電解質を放出するインク・
ジェット印刷オリフィスに接続する電気化学的電池電解
質の源槽から成立っている。さらにこの発明の一面は、
電解質を任意の形状で配分する方法の提供である。この
方法は、インク・ジェット印刷機の源槽に電解質をため
ることと、この源槽に接続しているノズルから任意の形
で電解質を放出することから成立っている。

【００２４】この発明に関する以上の事柄及び諸事象並
びに利点の数々は添付図面に関する以下の説明で充分明
白となる。参照文中で添付図中の同じ数字は全体を通し
て同じ部品を指すものである。図１は典型的な電気化学
的電池構造体１００を示すものである。この構造体は陰
性活電極１０２と陽性活電極１０６の薄層の間にはさま
れた薄いセパレ−タ層１０４を持つ多孔質積層体１００
から構成されている。集電体１０８と１１０は電気化学
的電池１００を外部回路（図示せず）につないでいる。

【００２５】電解質溶液１１２（図１の点で示してあ
る）は多孔質積層体の多孔質体内にとり込まれている。
電解質溶液１１２は活電極１０２、１０６とセパレ−タ
１０４の細孔を満している。集電体に接続するガスケッ
ト１１４は多孔質な積層体の周辺をシールし電解質の漏
れを防いでいる。これ以降で十分詳しく説明するが、具
体例に示す方法は電解溶液を多孔質電極層或は多孔質電
極−セパレ−タの２層の上に、選択的に印刷することに
より、薄い電気化学的電池に電解質を充填する方法を提
供するものである。

【００２６】電解質滴液をインク・ジェット印刷機で印
刷することなどを含む電気化学的電池の組立てについて
は図２〜図７で説明する。図２は電解質を充填する前の
部分的に組み立てられた電気化学的電池２００を示して
いる。この局部電池構造体２００は集電体基盤２０２と
この基盤の上に直接のっている多孔質層２０４から成立
っている。この具体例では、基盤にアルミニウムホイー
ルが使われているが、基盤の組成自体は、電極の組成、
電解質の組成、電池電圧、製造コスト及びその他の要因
で決まるものである。もちろん適切な基盤を使用するこ
ともこの発明の範囲内にある。

【００２７】電気化学的電池２００はガスケット２１２
をもつ。このガスケットは、できることなら、熱により
シールのできる樹脂が望ましく、これが基盤２０２上に
置かれ、多孔質層２０４の周辺をシールする。さらに説
明すると、ガスケット２１２は電池完成時に電池２００
をシールして閉ざす際のトップ面となる。この発明の具
体例で、多孔質層２０４は第１層２０６と第２層２０８
からなる２層構造である。第１層２０６は電極を形成す
る。例えば陽性活電極は集電体基盤の上に直接配置され
ることになる。

【００２８】第２の層はセパレ−タ層２０８であり、第
１の層２０６の上に配置され、上部表面２０７を有して
いる。活性な電極層２０６とセパレ−タ層２０８は隣接
面で界面２０９を形成している。セパレ−タ層２０８の
多孔質体は界面２０１を経て電極層２０６へ連続的に拡
散してゆく。具体例では２層構造になっているが、単層
での使用もまた、本発明の範囲内にあることを理解して
おくべきである。この場合、多孔質層２０４は活性な電
極２０６を含んでいると言ってよい。

【００２９】この具体例で、活性な電極層２０６は、酸
化マグネシウム、酸化コバルト、酸化バナジウム、酸化
ニッケルのような単一な活物質或は複合活物質から作ら
れてもよい。この具体例で、活性電極の表面積の範囲は
１ｃｍ² から１５ｃｍ² にあるのが好ましい。けれど適
用される場合の要求に応じて、望ましい表面積を決めて
もよい。

【００３０】活性電極２０６として提案したその厚みは
５〜２５ミクロンである。この点からセパレ−タ層２０
８はアルミナ、シリカのような固体微粒子からなる複合
体とポリマーバインダーから作られている。セパレ−タ
２０８の提案した厚みは５ミクロン〜６ミクロンであ
り、さらに欲を言えば５ミクロン〜２０ミクロンであ
る。

【００３１】そのようなセパレ−タは私の未決特許申請
書Ｎｏ．０８／７６７、４６８、１９９６年１２月１２
日受理された“電気化学的パワー供給における多孔質セ
パレ−タの製造方法”と同じく未決特許申請書１９９７
年５月１日受理された“電気化学的パワー供給における
多孔質セパレ−タの製造方法”に従って製造することが
できる。以上参考迄に書きそえておく。

【００３２】この具体例で、ポリマーガスケットは勿論
のこと、電極２０６、セパレ−タ２０８もスクリーン印
刷或は刷り込み印刷の方法で製造することができる。図
３の分解図に示すように、装置に電解質を充填するに至
る迄の提案した製造順序は次の様な段階をふむ。集電体
２０２の上に電極層２０６の形成、集電体２０２の上に
ポリマーガスケット２１２の形成、電極層２０６の上に
セパレ−タ層２０８の形成である。

【００３３】スクリーン印刷、刷り込み印刷の設備は商
品として広く普及し、それを用いて、ある厚み内に印刷
層を形成させることが出来ることは有難いことである。
しかしながら。そのような層が広く世に知られている技
術て製造されるのだと言うことを認識しておいてよい。
図４の図解説明の様に、多孔質の２層２０４とガスケッ
ト２１２が基盤２０２の上に構築され、セパレ−タ２０
８の上面２０７に電解質２１６が選択的に沈積し、これ
によりセパレ−タ２０８と電極層に電解質２１６が充填
されることになる。提案した具体例で、電解質溶液を選
択的に堆積させる為にインク・ジェット印刷方法のよう
な非接触印刷方法が用いられる。

【００３４】これ以下でもっと詳しく説明するが、この
発明の中でインク・ジェット印刷方法の有利な点は、ガ
スケット２１２の表面２１４又は他の表面に接触するこ
となくセパレ−タ２０８と電極２０６の全域にわたり、
その細孔構造内に電解質２１６を正確に計量し、定量的
に分布させることである。この工程で、電解質２１６が
セパレ−タ層２０８の表面２０７を走査しながら印刷さ
れるので、電解質２１６は表面２０７の面上に迅速供給
させることになる。ひとたび、表面２０７の上に、定量
供給されると、電解質は２層２０４の細孔に透過浸透し
（図４の矢印方向）、セパレ−タ２０８を電極２０６の
細孔を満たす。

【００３５】この発明の考え方の中にある種々のインク
・ジェットのうちでも、連続定量点滴インク・ジェット
システムは電解質のインク・ジェット印刷を容易にする
ものである。提案した具体例で、定量点滴インク・ジェ
ットシステムの中でも、とりわけ、ピエゾ・インク・ジ
ェットシステムがより使い易いと言ってよい。そのよう
なピエゾ・インク・ジェットシステムの１例は、カリホ
ルニヤ、サンタクララにあるＴａｒｇｅｔ Ｗｅｃｈｎ
ｏｌｏｇｙ社から入手できるＫｙｓｅｒ ａｎｄ Ｓｅ
ａｒｓの平形メンブレン型のインク・ジェットである。

【００３６】図５に図示されているように、ピエゾ・イ
ンク・ジェット印刷システムの印刷ヘッドはピエゾ電気
水晶体３０２を内蔵し、インク（電解質）を貯める空洞
３０５の壁面にとりつけられて、電圧源（図に示してい
ない）に接続している。空洞３０５はオリフィス３０８
を経て印刷ノズル３０６につながっている。印刷密度を
あげる為に、インク・ジェット印刷ヘッドは複数の空洞
３０５と複数のノズル３０６とをもつ。さらに、この空
洞は導管３１０につながり、大きな電解質貯留槽（図に
示されず）に接続している。

【００３７】提案した具体例で、印加電圧パルスによ
り、ピエゾ電気水晶体３０２が発振し、空洞壁３０４を
曲げる。これにより空洞内の電解質に圧力がかかり、ノ
ズル３０６から電解質の液滴を放出する。このように、
電解質の量と分布は水晶体３０２に加える、パルス幅と
パルス周波数を変えることにより正確に調整することが
できる。

【００３８】パルスの幅を広くすると電解質空洞３０２
に長時間に亘り高圧がかかり、より大きな容量の電解質
がノズル３０６から放出するようになる。同じように、
パルスの周波数を変えると単位時間当りの容量を変える
ことができ、放出する電解質の液滴の分布を調整するこ
とができる。図６はインク・ジェットヘッド３００でセ
パレ−タ層に電解質２１６を印刷する方法を図解したも
のである。この具体例で、インク・ジェットヘッド３０
０は複数のノズル３０６をもつように図解されている。
これにより印刷された複数の多孔質の２層はインク・ジ
ェット３００の下を矢印方向１に向けて送られる。プリ
ントヘッドは通過する２層２０４の上１〜５ｍｍに位置
するのが望ましい。前述したように、各２層２０４は、
周辺を印刷し、加熱して密封できるポリマーガスケット
２１２をもつような形になっている。

【００３９】この工程で、印刷ヘッド３００はガスケッ
トの表面２１４を汚染することなく２層２０４の上に、
個々の電解質液滴２１５Ａを供給し、一定の形をもった
母体２１５となるようにパルス発振させる。従って、具
体例の中で、既知量の各液滴２１５Ａが印画を作るピク
セルの様に作動し、２層体２０４の表面に、点で画く画
像母体を形造る。この具体例のように、ノズルが同調し
てパルスを打出し、個々に印刷しながら、２層体２０４
の細孔容量の電解質を供給し、形を調整する。

【００４０】この発明にあるインク・ジェット方法は正
確かつ再現性よく電解質の液滴量を供給するので、正確
に計量された電解質量が得られ、任意のパターンを多数
の２層体２０４の上に繰返し、印刷することができる。
さらに、この方法は正確な印刷方法ゆえに電解質がガス
ケット表面２１４に残るようなことはない。たとえば、
外周部では１８０°方向の分散で供給し、中央部では３
６０°の分数で供給することにより、外周部より中央部
で高濃度の液滴を塗布することも可能である。

【００４１】いったん、セパレ−タ２０６と陽極２０８
（図２）に電解質が充填されると、基盤の上に印刷され
ている陰性活電極は、この具体例にあるインク・ジェッ
ト印刷方法で同時に充填される。次の製造段階で、局部
電池２００（図２）と陰極はお互いに向き合って積ねら
れ、ポリマーガスケット２１２の周辺にそって熱シール
されて電池が完成する。従来技術とは逆に、この方法て
は注ぎ口を必要としない。さらに、正確な印刷技術によ
りガスケット２１２の洗浄工程も不要となる。

【００４２】提案した具体例の方法は、他の工程を実施
するにも好都合である。互換される他の工程で、存在す
べき本来の場所（ｉｎ−ｓｉｔｕ）での塩の溶解工程を
行うことができる。例を挙げると、ある電解質溶液は炭
酸プロピレンのような溶剤、或はある混合溶剤に溶けた
６フッ化炭酸リチウムのような塩を含んでいる。印刷工
程で、もし、電解質に含まれる溶剤の蒸気圧が高いと、
印刷ヘッド３００のノズル３０６、或はオリフィス３０
８の近傍で蒸発する。この結果、ノズル３０６或はオリ
フィス３０８の中で電解質塩が結晶化し、ノズル３０６
或はオリフィス３０８の劣化を招来する。そのようなこ
とがあるので、電解質の組成物がノズル３０６或オリフ
ィス３０８を腐食する恐れのあるものでも、さらに高い
腐食を示すことになる。

【００４３】こう言った状況を勘案すると、電池２００
の電極２０６或はセパレ−タ２０８の組成の一部にあら
かじめ電解質塩を含ませることも考えられる。多孔質電
極２０６或はセパレ−タ２０８を製造する際に作った前
駆体溶液に適量の電解質塩を加えておくことである。塩
の量は塩の分子量と、要求される最終濃度により決ま
る。

【００４４】前にも説明したように、この塩を含む前駆
体溶液はスクリーン印刷、或は刷り込み印刷でも印刷さ
れ得る。この後、インク・ジェット印刷ヘッド３００で
電解質塩をすでに含んでいる２層体の上に所定量の溶剤
を所定の形で配分する。これにより、２層構造体の中で
塩が溶解する。結果として、溶剤に塩が存在すべき本来
の場所で溶解し、電気化学的電池に必要な規定電解質が
できあがる。

【００４５】この互換工程のもうひとつの利点は、多孔
質構造体に塩を溶解さすことにより、電極２０６或はセ
パレ−タ２０８の多孔性を増すことである。この互換方
法は、ノズル３０６或はオリフィス３０８を腐食する様
な腐食性電解質溶液の印刷を避ける為にも用いられるこ
とができる。もうひとつの互換工程で、混合溶剤からな
る電解質を印刷する為に別々の印刷ヘッドが使用され
る。その具体例を述べると、電解質中の溶剤の割合が各
溶剤ごとに別々のインク・ジェット印刷ヘッドを用い
て、都合よく変えることができる。これは異なるパルス
周波数の割合、或は異なったパルス幅で別々の印刷ヘッ
ドを電気的に動かして任意の溶剤割合を作り上げること
を可能にしている。

【００４６】同じ様な方法だが、別々の印刷ヘッドで異
なる電解質或は異なる電解質濃度のものから電解質塩の
濃度、割合を変えることができる。電解質の組成を前も
って作っておかなくても、縦に並んだ２つ或はそれ以上
の印刷ヘッドを使って、容易に、電解質の組成を幅広く
変えることができる。この発明の方法に従い、各種市販
定量点滴インク・ジェット印刷ヘッドにより、そのパル
ス幅を変えることで、別々の電解質の液滴の容積を都合
よく、変えることができる。この動作は、２つの市販イ
ンク・ジェット印刷ヘッドの液滴容積とパルス幅の関係
を示す図７のダイヤフラムではっきりと実証される。図
７で、第１のグループデータ３１０Ａは３２ケのノズル
を持つステンレス製インク・ジェット印刷ヘッドによる
実験データである。第２のグループデータ３１０Ｂは６
４ケのノズルを持つセラミック製印刷ヘッドの実験デー
タである。図７に見られるように、２つの印刷ヘッドの
どちらも、その液滴容積はパルス幅の増加に応じて直線
的に増加している。これらの実験の詳細は以下に述べる
実例で理解できる。

【００４７】

【実施例】

実施例１ ３２ノズル・ステンレス印刷ヘッドをアルコ−ルで洗浄
したのち炭酸プロピレンをこれに充填した。印刷ヘッド
のステンレス部品の腐食を避ける為に、炭酸プロピレン
の中には、塩を溶かし込んでいない。３２ケのノズルは
７５Ｖの電圧パルスに同調して作動する。パルス幅は５
００ヘルツ、サイクル（５００パルス／秒）で４マイク
ロ・秒から１２マイクロ・秒迄、変換させた。３２ケの
各ノズルは１秒間に炭酸プロピレンを５００滴放出し
た。

【００４８】３２ケのノズルから出る溶剤が集められ、
秤量された。この全容積は溶剤の全重量を密度で割って
算出された。各々の滴容積は集めた電解質の全容積を生
成物（３２ケの印刷ヘッドが打出した全パルス数）で割
って算出された。図７に液滴の容積がパルス幅の関数と
してプロットされている。 実施例２ ６４ノズルセラミック印刷ヘッドをアルコ−ルて洗浄し
たのち、炭酸プロピレンをこれに充填した。６４ケのノ
ズルは７５Ｖの電圧パルスに同調して作動する。パルス
幅に５００ヘルツのサイクル（５００パルス／秒）で９
マイクロ・秒から１４マイクロ・秒迄、変換させた。６
４ケの各ノズルは１秒間に炭酸プロピレンを５００滴放
出した。６４ケのノズルから出る溶剤が集められ秤量さ
れた。その全容積は溶剤の全重量を密度で割って算出さ
れた。各液滴の容積は、集められた電解質の生成物（６
４ケの印刷ヘッドで打出した全パルス数）で割って算出
された。

【００４９】図７に液滴の容積がパルス幅の関数として
プロットされている。ここでは、これ迄に、この発明に
関し、具体例を挙げて示し、この発明の基本的かつ新規
な特徴をとり上げて説明してきた。しかし、すでにその
使用を図解して説明した装置及び方法の細部に亘る今後
の変更とか、種々の簡略化、代替品と言ったものは、こ
の発明の精神にのっとって、技術面で優れた人々により
遂行されてしかるべきである。

【００５０】その結果は、前記論議がこの発明の範囲を
限定するものではなく、発明の範囲は付記される特許請
求の範囲で明確にされるべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術である電気化学的電池の図式断面図で
ある。

【図２】本発明による電気化学的局部電池の図式断面図
であり、２層構造とガスケットが基盤の上に形成されて
いる。

【図３】図２に示した電気化学的局部電池の図式分解図
である。

【図４】図２に示した電気化学的局部電池の図式断面図
であり、２層構造には電解質が印刷されている。

【図５】典型的な定量点滴インク・ジェット印刷ヘッド
の図式断面図である。

【図６】本発明の方法を具体的にした図式全体図であ
る。

【図７】２つの市販インク・ジェット印刷ヘッドの滴量
とパルス幅の関係をグラフに示したものである。

【符号の説明】

１００…電気化学的電池構造体 １０２…陰性活電極 １０６…陽性活電極 １０８、１１０…集
電体 １００…電気化学的電池構造体 １０２…陰性活電極 １０６…陽性活電極 １０８、１１０…集
電体 １１２…電解質溶液 １１４…ガスケット

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電極を準備する工程及び前記電極にインク
   ・ジェット印刷機を用いて電解質を充填すること工程と
   を含む電気化学的電池の製造方法。
2. 【請求項２】請求項１の方法であって、前記電極に電解
   質を充填する前記工程が前記電極に前記電解質の液滴を
   印刷することからなる。
3. 【請求項３】請求項２の方法であって、前記電解質の液
   滴からなる前記印刷が前記電極上に前記電解質のを点描
   を形成するものである。
4. 【請求項４】請求項３の方法であって、前記電解質の前
   記液滴は既知容積をもつものである。
5. 【請求項５】請求項４の方法であって、前記液滴の前記
   既知容積は前記インク・ジェット印刷機に加えられるパ
   ルスを変えることにより調整される。
6. 【請求項６】多孔質のセパレータ層を準備する工程及び
   を用いて前記セパレータ層の上に前記電解質を任意のパ
   ターンで供給する工程とを含む電気化学的電池に電解質
   を充填する方法。
7. 【請求項７】請求項６の方法であって、前記電解質を任
   意のパターンで供給する前記工程は前記セパレ−タ上に
   前記電解質の点描を画かせることを含むものである。
8. 【請求項８】請求項７の方法であって、前記点描は個々
   の電解質液滴が結合したものである。
9. 【請求項９】請求項８の方法であって、前記個々の液滴
   は既知容積のものである。
10. 【請求項１０】請求項９の方法であって、前記個々の液
    滴の前記既知容積は前記インク・ジェット印刷機に伝わ
    るパルスを変えることにより調整されるものである。
11. 【請求項１１】第１の電極と第２の電極と、 前記第１の電極及び前記第２の電極の間に挟まれたセパ
    レ−タと、 インク・ジェット印刷方法で導入された電解質とを含む
    電気化学的電池。
12. 【請求項１２】請求項１１の電気化学的電池であって、
    前記インク・ジェット方法は電解質を貯える１つの空洞
    と、電解質を放出する少なくとも１つのノズルを持つ印
    刷機を使用する。
13. 【請求項１３】請求項１２の電気化学的電池であって、
    前記空洞がパルスされて前記ノズルから分離した液滴で
    電解質を放出する。
14. 【請求項１４】請求項１３の電気化学的電池であって、
    前記分離した液滴は既知容積のものである。
15. 【請求項１５】請求項１４の電気化学的電池であって、
    前記分離した液滴は前記セパレ−タ上に前記電解質の点
    描を形成する。
16. 【請求項１６】電気化学的電池の電解質を放出するイン
    ク・ジェット印刷ノズルと、 前記ノズルに接続する電気化学的電池の電解質の源槽と
    を有するインク・ジェット印刷カートリッジ。
17. 【請求項１７】請求項１６のインク・ジェット印刷カー
    トリッジであって、前記電解質は前記電気化学的電池の
    電解質の源槽にパルスを伝えることにより前記インク・
    ジェット印刷ノズルから前記電解質の分離液滴として放
    出されたものである。
18. 【請求項１８】請求項１７のインク・ジェット印刷カー
    トリッジであって、前記分離液滴は既知容積のものであ
    る。
19. 【請求項１９】請求項１８のインク・ジェット印刷カー
    トリッジであって、前記分離液滴の前記既知容積は前記
    電解質の源槽に伝わる前記パルスを変えることにより調
    整されるものである。
20. 【請求項２０】インク・ジェット印刷機のタンクに電解
    質を蓄える工程、 前記タンクに結合されたノズルを介して前記任意のパタ
    ーンに前記電解質を放出する工程とを含む任意のパター
    ンに電解質を分配する方法。
21. 【請求項２１】請求項１９の方法であって、前記電解質
    を放出する工程は 前記タンクにパルスを加え前記ノズ
    ルから分離液滴の形で前記電解質を放出するものであ
    る。
22. 【請求項２２】請求項２０の方法であって、前記分離液
    滴は既知容積である。
23. 【請求項２３】請求項２２の方法であって、前記分離液
    滴の前記容積は前記タンクに加えられる前記パルスを変
    えることで調整されるものである。