JP6875091B2 - 電力貯蔵装置の製造方法、電力貯蔵装置及び電力貯蔵設備 - Google Patents

Description

本発明は、電力貯蔵装置の製造方法、電力貯蔵装置及び電力貯蔵設備に関する。

近年、環境保護のため自然エネルギーを利用した発電方法が活発に利用されている。しかしながら、多くの自然エネルギーは安定的に電力を発生させることができない。そこで、自然エネルギーによる発電量を平均化して安定的に供給するための方法として、大型の電力貯蔵設備が用いられている。

大型の電力貯蔵設備としては、揚水発電や圧縮空気貯蔵等の発電所でのピークシフトに従来から使用されている設備が挙げられる。また大型の電力貯蔵設備に用いることのできる装置としては、リチウムイオン電池（以下、ＬＩＢともいう）、バナジウム・レドックスフロー電池（以下、ＶＲＦＢともいう）、ナトリウム硫黄電池（以下、ＳＳＢともいう）等が挙げられ、これらは医療施設、半導体工場、データセンター等の、電力の供給が不安定になると重大な支障をきたす施設において、停電時の予備電源や、無停電電源装置として使用されることもある。中でも、ＬＩＢを用いた電力貯蔵システムとしては、耐震性を備えたラックに複数個の単電池を収納してなるモジュールを複数個設置した電力貯蔵システム等が知られている（例えば特許文献１）。

特開２００８−２５１３５２号公報

しかしながら、揚水発電所や圧縮空気貯蔵所などは、建設可能な立地条件を満たす土地を確保することが難しく、工事期間及び工事費用の面からも容易に設置することができない。また、電気エネルギーを物理エネルギーに変換する際の損失から、電力貯蔵効率の点で充分でないといえる。また、ＶＲＦＢでは溶液循環用ポンプ（駆動部）が必要であり、ＳＳＢでは電解質加熱用の熱源が必要であるため、電力貯蔵効率の観点からは、エネルギー変換ロスがなく、可動部や熱源を必要としないＬＩＢが特に優れているといえる。
ＬＩＢでは一般的に、電極を構成する活物質層の導電性を確保するために、バインダを添加して活物質粉末を集電体上に固定している。活物質層を厚くし過ぎると活物質層の剥離や脱落の原因となるため、単一セルの大きさを容易に大きくできないという事情があった。そこで、ＬＩＢを大型の電力貯蔵設備として使用する場合には、特許文献１に記載されているように、多数の小型のＬＩＢを集合させて使用する方法が採用されているが、各セル毎の電位のバラツキや充放電の管理が煩雑であるという問題があった。さらに、多数の小型ＬＩＢを集合させた蓄電池設備の場合、メンテナンス用の通路や、単電池同士を接続するための配線を敷設する空間が必要となることから、体積当たり（面積当たり）に貯蔵できるエネルギー量（電力貯蔵密度）を改良する余地があった。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、電力貯蔵効率及び電力貯蔵密度に優れる電力貯蔵装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、電力貯蔵槽を施工する電力貯蔵槽施工工程と、上記電力貯蔵槽内に、互いに結着されていない正極活物質を含んでなる正極活物質層、セパレータ層及び互いに結着されていない負極活物質を含んでなる負極活物質層がこの順で配置されたセルユニットを１つ以上備えた蓄電層を配置する蓄電層配置工程とからなる電力貯蔵装置の製造方法であって、上記蓄電層配置工程が、上記正極活物質層、上記セパレータ層及び上記負極活物質層を上記電力貯蔵槽内に直接配置する工程を備え、上記蓄電層配置工程において配置される上記セルユニットの電気容量のうち少なくとも１つを５ｋＷｈ以上とすることを特徴とする電力貯蔵装置の製造方法；正極活物質層、セパレータ層及び負極活物質層がこの順で配置されたセルユニットを１つ以上備えた蓄電層が電力貯蔵槽内に格納されてなる電力貯蔵装置であって、上記正極活物質層は、互いに結着されていない正極活物質を含んでなり、上記負極活物質層は、互いに結着されていない負極活物質を含んでなり、上記セルユニットの電気容量のうち少なくとも１つが、５ｋＷｈ以上であることを特徴とする電力貯蔵装置；この電力貯蔵装置を１つ以上備えることを特徴とする電力貯蔵設備に関する。

本発明の電力貯蔵装置の製造方法によると、電力貯蔵効率及び電力貯蔵密度に優れる電力貯蔵装置を提供することができる。

図１（ａ）は、本発明の電力貯蔵装置の一例を模式的に示す断面図であり、図１（ｂ）は本発明の電力貯蔵装置を構成するセルユニットの一例を模式的に示す断面図である。 図２は、本発明の電力貯蔵装置の別の一例を模式的に示す断面図である。 図３（ａ）及び図３（ｂ）は、本発明の電力貯蔵装置の製造方法を構成する、正極活物質層を電力貯蔵槽内に直接配置する工程の一例を模式的に示す模式図である。 図４（ａ）及び図４（ｂ）は、本発明の電力貯蔵装置の製造方法を構成する、セパレータ層を電力貯蔵装置内に直接配置する工程の一例を模式的に示す斜視断面図である。 図５（ａ）及び図５（ｂ）は、本発明の電力貯蔵装置の製造方法を構成する、負極活物質層を電力貯蔵装置内に直接配置する工程の一例を模式的に示す斜視断面図である。 図６は、本発明の電力貯蔵装置の製造方法を構成する蓄電層配置工程の一例を模式的に示す斜視断面図である。 図７は、本発明の電力貯蔵装置の製造方法を構成する蓄電層配置工程の別の一例を模式的に示す斜視断面図である。

以下、本発明を詳細に説明する。
なお、本明細書において、正極活物質層が、互いに結着されていない正極活物質を含んでなるとは、正極活物質層を構成する正極活物質同士が結着剤（バインダともいう）により互いの位置を固定されていないこと、及び、正極活物質層中の正極活物質は全て、互いに結着していないことを意味する。
従来のリチウムイオン電池における正極活物質層は、正極活物質及び結着剤を溶媒中に分散させたスラリーを正極集電体等の表面に塗布し、加熱・乾燥させることにより製造されるため、正極活物質層は結着剤により固められた状態となっている。このとき、正極活物質は結着剤により互いに結着されており、正極活物質同士の位置が固定されている。
一方、本発明の電力貯蔵装置を構成する正極活物質層では、正極活物質層中の正極活物質は互いに結着されておらず、正極活物質同士の位置も固定されていない。そのため、リチウムイオン電池から正極活物質層を取り出した場合、正極活物質層に含まれる正極活物質は容易に手でほぐすことができ、その状態を確認することができる。
負極活物質層が、互いに結着されていない負極活物質層を含んでなることについても、正極活物質層の場合と同様である。

はじめに、本発明の電力貯蔵装置について説明する。
本発明は、正極活物質層、セパレータ層及び負極活物質層がこの順で配置されたセルユニットを１つ以上備えた蓄電層が電力貯蔵槽内に格納されてなる電力貯蔵装置であって、上記正極活物質層は、互いに結着されていない正極活物質を含んでなり、上記負極活物質層は、互いに結着されていない負極活物質を含んでなり、上記セルユニットの電気容量のうち少なくとも１つが、５ｋＷｈ以上であることを特徴とする電力貯蔵装置である。

本発明の電力貯蔵装置は、正極活物質層及び負極活物質層を構成する活物質（正極活物質及び負極活物質をまとめて、活物質ともいう）がそれぞれ、互いに結着されていないため、活物質層を厚くした場合であっても、活物質同士を固定する結着が破壊されることがない。結着されている活物質同士の結着が破壊されると、活物質層の剥離や電気的接触の不良を招くため、従来のリチウムイオン電池において、活物質層の厚さは結着剤によりその形状を安定化させることができる厚み（〜２００μｍ程度）が上限となっていた。
一方、本発明の電力貯蔵装置は、正極活物質層及び負極活物質層を構成する活物質が互いに結着されていないため、結着の破壊による活物質層の剥離やクラックが起こらず、従来よりも活物質層の厚さを厚くすることができる。

さらに、本発明の電力貯蔵装置を構成する正極活物質層及び負極活物質層は活物質を結着剤等により結着させる必要がないため、従来のリチウムイオン電池の製造において必須の工程となっていた、結着剤を含むスラリーを集電体の表面に塗布し、乾燥又は焼成するという工程を経る必要がない。そのため、正極活物質層となる原料及び負極活物質となる原料をそれぞれ、セパレータを介するように順次、電力貯蔵槽内に投入し、層状に積層するという方法で、蓄電デバイス（本発明の電力貯蔵装置におけるセルユニット）を製造することができる。このとき、スラリーを乾燥・焼成するための乾燥装置又は焼成装置が不要となるため、正極活物質層及び負極活物質層を製造することができる限界サイズが、上述した乾燥装置、焼成装置等の制限を受けることがない。従って、従来よりも平面視サイズが大きい活物質層を製造することができる。
以上より、本発明の電力貯蔵装置は、正極活物質層及び負極活物質層がそれぞれ、互いに結着されていない活物質を含んでなるため、従来のリチウムイオン電池を構成する活物質層よりも、セルユニットの電気容量を大きくし、少なくとも１つのセルユニットの電気容量を５ｋＷｈ以上とすることができる。

本発明の電力貯蔵装置は、電力貯蔵装置を構成するセルユニットの電気容量のうち少なくとも１つが、５ｋＷｈ以上である。従来のＬＩＢを用いた電力貯蔵設備においては、セルユニット（単電池ともいう）の電気容量は２００〜３００Ｗｈ程度であるから、本発明の電力貯蔵装置を構成するセルユニットは、従来のセルユニットと比較して、２０倍程度の電池容量を有する。そのため、本発明の電力貯蔵装置を用いて設置される電力貯蔵設備は、従来のものと比較して、セルユニット間の電圧、電流の調整が容易となる。さらに、セルユニット同士を接続する配線、メンテナンス用の通路等に必要となる空間を大幅に削減することにより、単位面積あたりに貯蔵できるエネルギー量（電力貯蔵密度）を増加させることができる。

図１（ａ）及び図１（ｂ）を用いて、本発明の電力貯蔵装置について説明する。
図１（ａ）は、本発明の電力貯蔵装置の一例を模式的に示す断面図であり、図１（ｂ）は本発明の電力貯蔵装置を構成する蓄電層の一例を模式的に示す断面図である。なお、図１（ａ）及び図１（ｂ）においては、蓄電層を鉛直方向に積層したものについて説明しているが、本発明の電力貯蔵装置において複数個の蓄電層を積層する場合、蓄電層を積層する方向は鉛直方向に限定されるものではない。

図１（ａ）に示すように、電力貯蔵装置１は、３つのセルユニット２０を備えた蓄電層４０が電力貯蔵槽１０内に格納されてなり、セルユニット２０同士は集電体層３０を介して鉛直方向（図１（ａ）中両矢印Ｖで示す方向）に積層されている。
そして、セルユニット２０の電気容量の少なくとも１つは、５ｋＷｈ以上となっている。なお、電力貯蔵槽１０の底部には、電力貯蔵槽１０外へ伸びる強電部５０が設けられ、強電部５０と集電体層３０とは接触している。

続いて、本発明の電力貯蔵装置を構成するセルユニットについて説明する。
図１（ｂ）に示すように、セルユニット２０は正極活物質層２１、セパレータ層２２及び負極活物質層２３がこの順で配置されている。
本発明の電力貯蔵装置を構成するセルユニットは、正極活物質層、セパレータ層及び負極活物質層がこの順で配置されており、本発明の電力貯蔵装置は上記セルユニットを少なくとも１つ以上備えている。
なお、正極活物質層２１と負極活物質層２３の位置は逆であってもよい。
なお、図１（ａ）及び図１（ｂ）には示す電力貯蔵装置１では、セルユニット２０は、正極活物質層２１及び負極活物質層２３が互いに接触しないようにセパレータ層２２により互いに分離されているが、必要に応じて、正極活物質層２１及び負極活物質層２３の周縁部にシール部を設けてもよい。シール部を設ける場合、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すような断面図において、正極活物質層及び負極活物質層の両端部にシール部が配置されており、集電体層及びセパレータ層の両端部は上記シール部まで到達していることが望ましい。

本発明の電力貯蔵装置を構成するセルユニットの少なくとも１つの電気容量は、５ｋＷｈ以上である。その他のセルユニットの電気容量については特に限定されない。
本発明の電力貯蔵装置は、上記セルユニットを１つ以上備えた蓄電層が、電力貯蔵槽内に格納されてなる。

蓄電層を構成するセルユニットの数は１つ以上であれば特に限定されない。セルユニットの数が２つ以上の場合、各セルユニット同士は直列に接続されていてもよく、並列に接続されていてもよく、直列と並列を任意に切り替えられるようにスイッチ機構が搭載されていてもよい。

本明細書において、蓄電層とは、充放電を制御することができる最小単位である。例えば、図１（ａ）に示すように、セルユニット２０が３つ直列に接続されたものは、当該セルユニット２０が３つで１つの蓄電層４０となる。また、３つのセルユニットが並列で接続されており、３つのセルユニットを並列で接続した状態でのみ充放電が行えるものは、当該３つのセルユニットで１つの蓄電層となる。
一方、３つのセルユニットが並列で接続されているが、スイッチ機構等により一のセルユニットのみを個別に充放電することができるよう構成されている場合、当該一のセルユニットだけで蓄電層とよぶ。

本発明の電力貯蔵装置において、セルユニット同士は、集電体層を介して、正極活物質層と負極活物質層とが対向するように積層されていてもよい。このとき、一のセルユニットの正極活物質層と他のセルユニットの負極活物質層とが、集電体層を介して電気的に接続されることとなる。また、集電体層を介してセルユニット同士を複数個積層する場合、その方向は鉛直方向であることが望ましい。

本明細書において、集電体層とは、電力貯蔵槽内において電気を移動させるための配線のうち、正極活物質層及び／又は負極活物質層に直接接触している部分をいい、正極活物質層及び負極活物質層のいずれにも直接接触していない部分は、強電部とよぶ。
強電部は、電力貯蔵槽内において電気を移動させるための配線のうち集電体層以外のもの（セルユニット間の配線）と、電力貯蔵槽内と外部とで電気を移動させるための配線（電力貯蔵槽から電力を外部に供給するための配線等）を含む。
強電部と集電体層とは一体化していてもよく、集電体層と強電部が接触していてもよい。
強電部を構成する材料は特に限定されないが、銅、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼、ニッケルのいずれかで構成されていることが望ましい。

電力貯蔵槽の内面には、電解液の浸透を防ぐための防浸層が施されていてもよい。電力貯蔵槽の内面に防浸層が施されていると、電力貯蔵槽を構成する材料に電解液が浸透することを防ぐことができる。
防浸層を構成する材料は、電解液が浸透しにくく、電気伝導性の低いものであればよく、絶縁性樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素樹脂、シリコーン樹脂等）からなるフィルム、及び、上記絶縁性樹脂と金属箔との積層体が好ましい。中でも絶縁性樹脂と金属箔との積層体がさらに好ましく、絶縁性樹脂と金属箔との積層体としては、上記絶縁性樹脂からなるフィルムとアルミ箔を積層してなるアルミラミネートフィルムが挙げられる。

本発明の電力貯蔵装置は、上記電力貯蔵槽の上部に、上記電力貯蔵槽を封止する蓋が設けられていることが望ましい。
電力貯蔵槽の上部に電力貯蔵槽を封止する蓋が設けられていると、電力貯蔵槽の外部からの塵、埃等の異物の混入を防止しやすくなる。
なお、電力貯蔵装置が蓋を備える場合、必要に応じて、電力貯蔵槽内部の圧力を逃がすための圧力逃がし弁、ベント等が電力貯蔵槽及び／又は蓋に設けられていてもよい。

本発明の電力貯蔵装置において、上記電力貯蔵槽及び上記蓋には、防水層が設けられていることが望ましい。
電力貯蔵槽及び蓋に防水層が設けられていると、電力貯蔵槽の内部に水分が侵入することを防止することができ、耐久性が向上する。
防水層は電力貯蔵槽及び蓋のいずれの箇所に設けられていてもよいが、電力貯蔵槽の内側（内壁面）及び蓋の内面に設けられていることが望ましい。
ただし、電力貯蔵槽の内面に電解液の浸透を防ぐための防浸層が設けられている場合、当該防浸層よりも外側に防水層を設けることが望ましい。
防水層が上記箇所に設けられていると、電力貯蔵槽及び蓋を構成する材料が含有する水分が電力貯蔵槽内に侵入することを抑制することができる。
なお、防水層は２層以上設けられていてもよい。

本発明の電力貯蔵装置において、上記蓄電層は、上記セルユニットが集電体層を介して上記正極活物質層と上記負極活物質層とが対向するように、複数個、鉛直方向に積層されていることが望ましい。
蓄電層において、集電体層を介して正極活物質層と負極活物質層が対向するように積層されていると、複数個のセルユニットが集電体層を介して接続されていることなる。すなわち、セルユニット同士を直列で接続していることとなり、蓄電層から取り出すことのできる電圧が上昇する。
さらに、セルユニット同士が鉛直方向に積層されていると、セルユニットの自重により集電体層に圧力が加わるため、セルユニットの集電体層との接触性が向上し、内部抵抗を低減させやすくなる。

本発明の電力貯蔵装置において、上記蓄電層は、鉛直方向下側に向かって加圧されていることが望ましい。
蓄電層が鉛直方向下側に加圧されていると、セルユニット同士の接触性が向上し、内部抵抗を低減させることができる。
蓄電層を鉛直方向下側に向かって加圧する方法は特に限定されないが、例えば、レンガ、石材等の重量物を電力貯蔵槽の最上部（蓋がある場合はその下側）に載置して加圧する方法や、電力貯蔵装置の最上部（蓋がある場合はその下側）に液体を格納可能な袋状物を配置しておき、該袋状物の内部に液体を流入させることによって電力貯蔵槽の最上部から液体の重量による荷重を掛ける方法などが挙げられる。
重量物を用いて蓄電層を加圧する場合には、蓄電層と重量物の間に板状物を配置し、蓄電層全体に重量物の圧力が分散されるようにすることが望ましい。また袋状物の内部に液体を流入させることによって蓄電層を加圧する場合には、該袋状物の内部に流入させる液体は、水を含まないことが望ましい。
上記袋状物は複数個に分かれていてもよく、例えば、各セルユニット又は各蓄電層の表面に複数個の圧力センサを配置しておき、各圧力センサの数値が好ましい範囲となるように、各袋状物に流入させる液体の量（重量）を変化させることによって、加圧の程度を適宜調整してもよい。

本発明の電力貯蔵装置において、上記電力貯蔵槽の内部寸法が複数個の上記セルユニットの水平方向の面積の変化に追従しており、上記一のセルユニットの水平方向の面積が、鉛直方向下側に配置されている他のセルユニットの水平方向の面積よりも大きく、上記一のセルユニットの鉛直方向下側に、上記一のセルユニットの水平方向の面積と略同一の面積を有する支持板が配置されていることが望ましい。
このことを、図２を用いて説明する。

図２は、本発明の電力貯蔵装置の別の一例を模式的に示す断面図である。
図２に示す電力貯蔵装置２は、電力貯蔵槽１０の内部寸法が、鉛直方向に積層されたセルユニット２０ａ、２０ｂ、２０ｃの水平方向の面積の変化に追従しており、上側に配置されているセルユニット２０ａの水平方向の面積が、鉛直方向下側に配置されている他のセルユニット２０ｂの水平方向の面積よりも大きい。
電力貯蔵装置１０の内部寸法が、セルユニット２０ａ、２０ｂ、２０ｃの水平方向の面積に追従していると、各セルユニットが、電力貯蔵槽の内部に過不足なく収納されるため、振動等により容易にずれたりすることがない。そして、上側に配置されているセルユニット２０ａの鉛直方向下側に、セルユニット２０ａと略同一の面積を有する支持板３１ａが配置されていると、セルユニット２０ａの重量は支持板３１ａにより支えられ、支持板３１ａはセルユニット２０ｂの周囲に配置された電力貯蔵槽１０により支えられるから、セルユニット２０ｂに荷重が加わることがない。なお、支持板３１ａは導電性を有しており、集電体層としても機能する。さらに、セルユニット２０ａは支持板３１ａによってその全面が支えられているから、セルユニット２０ａの端部が垂れ下がったり、変形したりすることを抑制することができる。
セルユニット２０ｂと支持板３１ｂとの関係も、セルユニット２０ａと支持板３１ａの関係と同様である。

支持板は導電性を有していてもよく、導電性を有していなくてもよい。支持板が導電性を有している場合、支持板は集電体層としても作用するため、集電体層兼支持板として用いることができる。支持板が導電性を有していない場合、支持板の両面に集電体層を形成し、支持板の両面に形成された集電体層同士を電気的に接続することで、集電体層の間に支持板を配置することができる。
支持板には、上側に配置されたセルユニットの荷重を下側に配置されたセルユニットに伝えず、電力貯蔵槽に分散させることができる程度の剛性があればよく、支持板の材質及び厚さは特に限定されない。

正極活物質及び負極活物質の少なくとも一方は、その表面の一部又は全部が高分子化合物を含んでなる被覆層により被覆された被覆活物質であることが望ましい。
なお、正極活物質を被覆する被覆層を正極被覆層、負極活物質を被覆する被覆層を負極被覆層といい、正極被覆層により被覆された正極活物質を被覆正極活物質、負極被覆層により被覆された負極活物質を被覆負極活物質ともいう。

本発明の電力貯蔵装置を構成する正極活物質層について説明する。
正極活物質層は、互いに結着されていない正極活物質を含んでなり、必要に応じて、導電助剤を含んでいてもよい。
すなわち、本発明の電力貯蔵装置を構成する正極活物質層は、正極活物質層を構成する正極活物質同士が結着剤等により互いに結着されていない。

正極活物質は、正極活物質そのものであってもよく、該正極活物質の表面の一部又は全部が高分子化合物を含んでなる正極被覆層により被覆された被覆正極活物質であってもよいが、被覆正極活物質であることが望ましい。

正極活物質層の厚さは、特に限定されないが、１００〜１００００μｍであることが望ましい。

正極活物質層を構成する正極活物質としては、従来公知のものを好適に使用することができ、ある電位を与えることでリチウムイオンの挿入と脱離が可能な化合物であって、対極に用いる負極活物質よりも高い電位でリチウムイオンの挿入と脱離が可能な化合物を用いることができる。

正極活物質としては、リチウムと遷移金属との複合酸化物｛遷移金属が１種である複合酸化物（ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＡｌＭｎＯ_４、ＬｉＭｎＯ_２及びＬｉＭｎ_２Ｏ_４等）、遷移金属元素が２種である複合酸化物（例えばＬｉＦｅＭｎＯ_４、ＬｉＮｉ_１−ｘＣｏ_ｘＯ_２、ＬｉＭｎ_１−ｙＣｏ_ｙＯ_２、ＬｉＮｉ_１／３Ｃｏ_１／３Ａｌ_１／３Ｏ_２及びＬｉＮｉ_０．８Ｃｏ_０．１５Ａｌ_０．０５Ｏ_２）及び金属元素が３種類以上である複合酸化物［例えばＬｉＭａＭ’ｂＭ’’ｃＯ_２（Ｍ、Ｍ’及びＭ’’はそれぞれ異なる遷移金属元素であり、ａ＋ｂ＋ｃ＝１を満たす。例えばＬｉＮｉ_１／３Ｍｎ_１／３Ｃｏ_１／３Ｏ_２）等］等｝、リチウム含有遷移金属リン酸塩（例えばＬｉＦｅＰＯ_４、ＬｉＣｏＰＯ_４、ＬｉＭｎＰＯ_４及びＬｉＮｉＰＯ_４）、遷移金属酸化物（例えばＭｎＯ_２及びＶ_２Ｏ_５）、遷移金属硫化物（例えばＭｏＳ_２及びＴｉＳ_２）及び導電性高分子（例えばポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン及びポリ−ｐ−フェニレン及びポリビニルカルバゾール）等が挙げられ、２種以上を併用してもよい。
なお、リチウム含有遷移金属リン酸塩は、遷移金属サイトの一部を他の遷移金属で置換したものであってもよい。

正極活物質の体積平均粒子径は、電力貯蔵装置の電気特性の観点から、０．０１〜１００μｍであることが好ましく、０．１〜３５μｍであることがより好ましく、２〜３０μｍであることがさらに好ましい。

本明細書において、正極活物質の体積平均粒子径は、マイクロトラック法（レーザー回折・散乱法）によって求めた粒度分布における積算値５０％での粒径（Ｄｖ５０）を意味する。マイクロトラック法とは、レーザー光を粒子に照射することによって得られる散乱光を利用して粒度分布を求める方法である。なお、体積平均粒子径の測定には、日機装（株）製のマイクロトラック等を用いることができる。

正極活物質層を構成していてもよい導電助剤について説明する。
導電助剤は、導電性を有する材料から選択される。
具体的には、金属［ニッケル、アルミニウム、ステンレス（ＳＵＳ）、銀、銅及びチタン等］、カーボン［グラファイト及びカーボンブラック（アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルランプブラック等）等］、及びこれらの混合物等が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。
これらの導電助剤は１種単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。また、これらの合金又は金属酸化物を用いてもよい。電気的安定性の観点から、好ましくはアルミニウム、ステンレス、カーボン、銀、銅、チタン及びこれらの混合物であり、より好ましくは銀、アルミニウム、ステンレス及びカーボンであり、さらに好ましくはカーボンである。またこれらの導電助剤としては、粒子系セラミック材料や樹脂材料の周りに導電性材料（上記した導電助剤の材料のうち金属のもの）をめっき等でコーティングしたものでもよい。

導電助剤の平均粒子径は、特に限定されるものではないが、電力貯蔵装置の電気特性の観点から、０．０１〜１０μｍであることが好ましく、０．０２〜５μｍであることがより好ましく、０．０３〜１μｍであることがさらに好ましい。なお、本明細書中において、「粒子径」とは、粒子の輪郭線上の任意の２点間の距離のうち、最大の距離Ｌを意味する。「平均粒子径」の値としては、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）等の観察手段を用い、数〜数十視野中に観察される粒子の粒子径の平均値として算出される値を採用するものとする。

導電助剤の形状（形態）は、粒子形態に限られず、粒子形態以外の形態であってもよく、カーボンナノチューブ等、いわゆるフィラー系導電性樹脂組成物として実用化されている形態であってもよい。

導電助剤は、その形状が繊維状である導電性繊維であってもよい。
導電性繊維としては、ＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維等の炭素繊維、合成繊維の中に導電性のよい金属や黒鉛を均一に分散させてなる導電性繊維、ステンレス鋼のような金属を繊維化した金属繊維、有機物繊維の表面を金属で被覆した導電性繊維、有機物繊維の表面を導電性物質を含む樹脂で被覆した導電性繊維等が挙げられる。これらの導電性繊維の中では炭素繊維が好ましい。また、グラフェンを練りこんだポリプロピレン樹脂も好ましい。
導電助剤が導電性繊維である場合、その平均繊維径は０．１〜２０μｍであることが好ましい。

続いて、被覆正極活物質を構成する正極被覆層について説明する。
正極被覆層は、高分子化合物を含んでなり、必要に応じてさらに導電材料を含んでいてもよい。
なお、被覆正極活物質は、正極活物質の表面の一部又は全部が、高分子化合物を含んでなる正極被覆層によって被覆されたものであるが、正極活物質層中において、例え被覆正極活物質同士が接触したとしても、接触面において正極被覆層同士が不可逆的に接着されることはなく、接着は一時的なもので、容易に手でほぐすことができるものであるから、被覆正極活物質同士が正極被覆層によって固定されることはない。従って、被覆正極活物質を含んでなる正極活物質層は、正極活物質が互いに結着されているものではない。

正極被覆層を構成する高分子化合物としては、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂などが挙げられ、例えば、フッ素樹脂、ビニル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート、ポリサッカロイド（アルギン酸ナトリウム等）及びこれらの混合物等が挙げられる。これらの中ではビニル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂又はポリアミド樹脂が好ましい。
これらの中では、電解液に浸漬した際の吸液率が１０％以上であり、飽和吸液状態での引張破断伸び率が１０％以上である高分子化合物がより好ましい。

電解液に浸漬した際の吸液率は、電解液に浸漬する前、浸漬した後の高分子化合物の重量を測定して、以下の式で求められる。
吸液率（％）＝［（電解液浸漬後の高分子化合物の重量−電解液浸漬前の高分子化合物の重量）／電解液浸漬前の高分子化合物の重量］×１００
吸液率を求めるための電解液としては、好ましくはエチレンカーボネート（ＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）を体積割合でＥＣ：ＤＥＣ＝３：７で混合した混合溶媒に、電解質としてＬｉＰＦ_６を１ｍｏｌ／Ｌの濃度になるように溶解した電解液を用いる。
吸液率を求める際の電解液への浸漬は、５０℃、３日間行う。５０℃、３日間の浸漬を行うことにより高分子化合物が飽和吸液状態となる。なお、飽和吸液状態とは、それ以上電解液に浸漬しても高分子化合物の重量が増えない状態をいう。
なお、リチウムイオン電池を製造する際に使用する電解液は、上記電解液に限定されるものではなく、他の電解液を使用してもよい。

吸液率が１０％以上であると、リチウムイオンが高分子化合物を容易に透過することができるため、正極活物質層内でのイオン抵抗を低く保つことができる。吸液率が１０％未満であると、リチウムイオンの伝導性が低くなり、リチウムイオン電池としての性能が充分に発揮されないことがある。
吸液率は２０％以上であることが好ましく、３０％以上であることがより好ましい。
また、吸液率の好ましい上限値としては、４００％であり、より好ましい上限値としては３００％である。

飽和吸液状態での引張破断伸び率は、高分子化合物をダンベル状に打ち抜き、上記吸液率の測定と同様に電解液への浸漬を５０℃、３日間行って高分子化合物を飽和吸液状態として、ＡＳＴＭ Ｄ６８３（試験片形状ＴｙｐｅＩＩ）に準拠して測定することができる。引張破断伸び率は、引張試験において試験片が破断するまでの伸び率を下記式によって算出した値である。
引張破断伸び率（％）＝［（破断時試験片長さ−試験前試験片長さ）／試験前試験片長さ］×１００

高分子化合物の飽和吸液状態での引張破断伸び率が１０％以上であると、高分子化合物が適度な柔軟性を有するため、充放電時の正極活物質の体積変化によって正極被覆層が剥離することを抑制しやすくなる。
引張破断伸び率は２０％以上であることが好ましく、３０％以上であることがより好ましい。
また、引張破断伸び率の好ましい上限値としては、４００％であり、より好ましい上限値としては３００％である。

上述した高分子化合物のなかでも、国際公開第２０１５／００５１１７号公報に被覆用樹脂として記載されているものは、本発明の正極被覆層を構成する高分子化合物として特に好適に用いることができる。

導電材料としては、正極活物質層を構成していてもよい導電助剤として挙げられたものを好適に用いることができる。

正極活物質の重量に対する高分子化合物と導電材料との合計重量の割合は、特に限定されるものではないが、２〜２５重量％であることが好ましい。

正極活物質の重量に対する高分子化合物の重量の割合は、特に限定されるものではないが、０．１〜１０重量％であることが好ましい。正極活物質の重量に対する導電材料の重量の割合は、特に限定されるものではないが、２〜１５重量％であることが好ましい。

正極被覆層に含まれる導電材料の重量に対する正極被覆層に含まれる高分子化合物の重量の割合は、特に限定されるものではないが、１〜１０重量％であることが好ましく、１〜４重量％であることがより好ましい。

正極被覆層の導電率は、０．００１〜１０ｍＳ／ｃｍであることが好ましく、０．０１〜５ｍＳ／ｃｍであることがより好ましい。
正極被覆層の導電率は、四端子法によって求めることができる。
正極被覆層の導電率が０．００１ｍＳ／ｃｍ以上であることで、正極活物質への電気抵抗が高くなく、充放電が可能となる。

本発明の電力貯蔵装置を構成する負極活物質層について説明する。
負極活物質層は、互いに結着されていない負極活物質を含んでなり、必要に応じて、導電助剤を含んでいてもよい。
すなわち、本発明の電力貯蔵装置を構成する負極活物質層は、負極活物質層を構成する負極活物質同士が互いに結着されていない。

負極活物質は、負極活物質そのものであってもよく、該負極活物質の表面の一部又は全部が高分子化合物を含んでなる負極被覆層により被覆された被覆負極活物質であってもよいが、被覆負極活物質であることが望ましい。

負極活物質層の厚さは、特に限定されないが、１００〜１００００μｍであることが望ましい。

負極活物質としては、炭素系材料［例えば黒鉛、難黒鉛化性炭素、アモルファス炭素、樹脂焼成体（例えばフェノール樹脂及びフラン樹脂等を焼成し炭素化したもの等）、コークス類（例えばピッチコークス、ニードルコークス及び石油コークス等）、炭化ケイ素及び炭素繊維等］、導電性高分子（例えばポリアセチレン及びポリピロール等）、金属（スズ、シリコン、アルミニウム、ジルコニウム及びチタン等）、金属酸化物（チタン酸化物、リチウム・チタン酸化物及びケイ素酸化物等）及び金属合金（例えばリチウム−スズ合金、リチウム−シリコン合金、リチウム−アルミニウム合金及びリチウム−アルミニウム−マンガン合金等）等及びこれらと炭素系材料との混合物等が挙げられる。
上記負極活物質のうち、内部にリチウム又はリチウムイオンを含まないものについては、予め活物質の一部又は全部にリチウム又はリチウムイオンを含ませるプレドープ処理を施してもよい。

負極活物質の体積平均粒子径は、電力貯蔵装置の電気特性の観点から、０．０１〜１００μｍが好ましく、０．１〜２０μｍであることがより好ましく、２〜１０μｍであることがさらに好ましい。

本明細書において、負極活物質の体積平均粒子径は、マイクロトラック法（レーザー回折・散乱法）によって求めた粒度分布における積算値５０％での粒径（Ｄｖ５０）を意味する。マイクロトラック法とは、レーザー光を粒子に照射することによって得られる散乱光を利用して粒度分布を求める方法である。なお、体積平均粒子径の測定には、日機装（株）製のマイクロトラック等を用いることができる。

続いて、負極被覆層について説明する。
負極被覆層は、高分子化合物を含んでなり、必要に応じて、さらに導電材料を含んでいてもよい。
なお、被覆負極活物質は、負極活物質の表面の一部又は全部が、高分子化合物を含んでなる負極被覆層によって被覆されたものであるが、負極活物質層中において、例え被覆負極活物質同士が接触したとしても、接触面において負極被覆層同士が不可逆的に接着することはなく、接着は一時的なもので、容易に手でほぐすことができるものであるから、被覆負極活物質同士が負極被覆層によって固定されることはない。従って、被覆負極活物質を含んでなる負極活物質層は、負極活物質が互いに結着されているものではない。
なお、負極被覆層を構成する高分子化合物及び導電材料は、正極被覆層を構成する高分子化合物及び導電材料と同様のものを好適に用いることができる。

負極被覆層が含有する高分子化合物と導電材料との合計重量の割合は、特に限定されるものではないが、負極活物質の重量に対して０．１〜２５重量％であることが好ましい。

負極活物質の重量に対する高分子化合物の重量の割合は、特に限定されないが、０．１〜２０重量％であることが好ましい。
負極活物質の重量に対する導電材料の重量の割合は、特に限定されないが、１〜１０重量％であることが好ましい。

負極被覆層に含まれる導電材料の重量に対する被覆層に含まれる高分子化合物の重量の割合は、特に限定されないが、１０〜５００重量％であることが好ましく、１５〜３５重量％であることがより好ましい。

負極被覆層の導電率は、０．０００１〜１０ｍＳ／ｃｍであることが好ましく、０．０１〜５ｍＳ／ｃｍであることがより好ましい。
負極被覆層の導電率は、四端子法によって求めることができる。
負極被覆層の導電率が０．０００１ｍＳ／ｃｍ以上であることで、負極活物質への電気抵抗が高くなく、充放電が可能となる。

続いて、本発明の電力貯蔵装置を構成するセパレータ層について説明する。
セパレータ層を構成する材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン製フィルムの微多孔膜、多孔性のポリエチレンフィルムとポリプロピレンとの多層フィルム、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ガラス繊維等からなる不織布、及びそれらの表面にシリカ、アルミナ、チタニア等のセラミック微粒子を付着させたもの、並びに、シリカ、アルミナ、チタニア等の無機粒子により形成された所定の厚さを有する層等が挙げられる。

続いて、集電体層について説明する。
集電体層は、電力貯蔵槽内において電力を移動させるための配線のうち、正極活物質層及び／又は負極活物質層に直接接触している部分である。
集電体層を構成する材料は、銅、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼、ニッケル、焼成炭素、導電性高分子及び導電性ガラス等の導電性を有する材料が挙げられ、導電剤と樹脂からなる樹脂集電体であってもよい。
集電体層は、正極活物質層及び／又は負極活物質層が有する面であって集電体層と隣接する面の全てを覆うことができれば、その形状等に制限はなく、上記の導電性を有する材料からなるシート状の集電体及び上記の導電性を有する材料で構成された微粒子からなる堆積層であってもよい。
集電体層の厚さは、特に限定されないが、５０〜２０００μｍであることが望ましい。

樹脂集電体を構成する導電剤としては、正極活物質層を構成していてもよい導電助剤として挙げられたものを好適に用いることができる。
樹脂集電体を構成する樹脂としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）、ポリシクロオレフィン（ＰＣＯ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメチルアクリレート（ＰＭＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂又はこれらの混合物等が挙げられる。
電気的安定性の観点から、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）及びポリシクロオレフィン（ＰＣＯ）が好ましく、さらに好ましくはポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）及びポリメチルペンテン（ＰＭＰ）である。

続いて、電解液について説明する。
電解液としては、リチウムイオン電池の製造に用いられる、電解質及び非水溶媒を含有するものを使用することができる。また、電解液に代えて、リチウムイオン伝導性を有する公知の固体電解質を用いることができる。

電解質としては、通常の電解液に用いられているもの等が使用でき、好ましいものとしては、例えば、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＳｂＦ_６、ＬｉＡｓＦ_６及びＬｉＣｌＯ_４等の無機酸のリチウム塩系電解質、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２及びＬｉＮ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_２等のフッ素原子を有するスルホニルイミド系電解質、ＬｉＣ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_３等のフッ素原子を有するスルホニルメチド系電解質等が挙げられる。これらの内、高濃度時のイオン伝導性及び熱分解温度の観点から好ましいのはＬｉＰＦ_６である。ＬｉＰＦ_６は、他の電解質と併用してもよいが、単独で使用することがより好ましい。

電解液の電解質濃度としては、特に限定されないが、０．５〜５ｍｏｌ／Ｌであることが好ましく、０．８〜４ｍｏｌ／Ｌであることがより好ましく、１〜２ｍｏｌ／Ｌであることがさらに好ましい。

非水溶媒としては、通常の電解液に用いられているもの等が使用でき、例えば、ラクトン化合物、環状又は鎖状炭酸エステル、鎖状カルボン酸エステル、環状又は鎖状エーテル、リン酸エステル、ニトリル化合物、アミド化合物、スルホン等及びこれらの混合物を用いることができる。

ラクトン化合物としては、５員環（γ−ブチロラクトン及びγ−バレロラクトン等）及び６員環のラクトン化合物（δ−バレロラクトン等）等を挙げることができる。

環状炭酸エステルとしては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート及びブチレンカーボネート等が挙げられる。
鎖状炭酸エステルとしては、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチル−ｎ−プロピルカーボネート、エチル−ｎ−プロピルカーボネート及びジ−ｎ−プロピルカーボネート等が挙げられる。

鎖状カルボン酸エステルとしては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル及びプロピオン酸メチル等が挙げられる。
環状エーテルとしては、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、１，３−ジオキソラン及び１，４−ジオキサン等が挙げられる。
鎖状エーテルとしては、ジメトキシメタン及び１，２−ジメトキシエタン等が挙げられる。

リン酸エステルとしては、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸エチルジメチル、リン酸ジエチルメチル、リン酸トリプロピル、リン酸トリブチル、リン酸トリ（トリフルオロメチル）、リン酸トリ（トリクロロメチル）、リン酸トリ（トリフルオロエチル）、リン酸トリ（トリパーフルオロエチル）、２−エトキシ−１，３，２−ジオキサホスホラン−２−オン、２−トリフルオロエトキシ−１，３，２−ジオキサホスホラン−２−オン及び２−メトキシエトキシ−１，３，２−ジオキサホスホラン−２−オン等が挙げられる。
ニトリル化合物としては、アセトニトリル等が挙げられる。アミド化合物としては、ＤＭＦ等が挙げられる。スルホンとしては、ジメチルスルホン及びジエチルスルホン等の鎖状スルホン及びスルホラン等の環状スルホン等が挙げられる。
非水溶媒は１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。

非水溶媒の内、電力貯蔵装置の出力及び充放電サイクル特性の観点から好ましいのは、ラクトン化合物、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル及びリン酸エステルである。更に好ましいのはラクトン化合物、環状炭酸エステル及び鎖状炭酸エステルであり、特に好ましいのは環状炭酸エステルと鎖状炭酸エステルの混合液である。最も好ましいのはエチレンカーボネート（ＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）の混合液、又は、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）の混合液である。

電力貯蔵槽を構成する材料は、必要な機械的強度を有しているものであれば特に限定されず、一般的に構造材料とされる材料を用いてよく、例えば、セメント、コンクリート、アスファルト、石膏、漆喰、レンガ、木、ガラス、金属、石等を用いることができ、これらを２種類以上組み合わせて使用してもよい。
なお、金属を用いる場合、正極活物質層と負極活物質層との間やセルユニット間を電気的に接続（短絡ともいう）しないようにする必要がある。例えば、金属製の電力貯蔵槽の場合、内面の全域に非導電性の防浸層を設けておくことが望ましい。

電力貯蔵槽の上部に電力貯蔵槽を封止する蓋を設ける場合、蓋を構成する材料としては、電力貯蔵槽を構成する材料と同様のものを好適に用いることができる。
また、蓋は電力貯蔵槽よりも必要な機械的強度が低いため、プラスチック等を材料としてもよい。なお、蓋は複数個で電力貯蔵槽の上部を覆っていてもよい。

電力貯蔵槽及び蓋に防水層を設ける場合、防水層は例えば、ポリウレタン、ポリプロピレン、ＡＢＳゴム、フッ素樹脂等で構成されていることが望ましい。また、防水層の厚さは特に限定されないが、０．１〜１０ｍｍ程度であることが望ましい。

電力貯蔵槽に防浸層を設ける場合、防浸層を構成する材料は例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素樹脂等で構成されていることが望ましい。

電力貯蔵槽内には、蓄電層、集電体層、強電部以外にも、温度センサ、湿度センサ、圧力センサ等のセンサ類や、冷却素子、加熱素子等の温度調整機器を備えていてもよい。
センサ類を搭載することで、セルユニットの状態を把握しやすくなり、温度調整機器と併用することで、セルユニットの状態を、充放電に最適化することができる。

本発明の電力貯蔵装置は屋外に設置されていてもよいが、水分、埃等の不純物が電力貯蔵槽内に混入することを抑制する観点から、屋内に設置されていることが望ましい。
本発明の電力貯蔵装置を設置する空間は、温度及び湿度が管理されていることが望ましい。

本発明の電力貯蔵装置には、蓄電層に流れる電流、電圧を制御するための電力制御装置が接続されていてもよい。電力制御装置を本発明の電力貯蔵装置に接続して充放電を行うことで、過充電、過放電を起こすことなく充放電を行うことができる。
電力制御装置は、電力貯蔵槽内にあってもよく、電力貯蔵槽外にあってもよい。
本発明の電力貯蔵装置が、電力貯蔵槽内に圧力センサ、温度センサ等のセンサ類、及び、加熱素子、冷却素子等の温度調整機器を備えている場合、センサ類及び温度調整機器は該電力制御装置に接続されていてもよい。

本発明の電力貯蔵装置の総電気容量は、５ｋＷｈ以上であればよいが、１０ｋＷｈ〜１ＧＷｈであることが望ましい。
本発明の電力貯蔵装置は、蓄電層の大きさ、数及び接続方法（直列又は並列）、並びに、電力貯蔵槽の大きさを調整することによって、総電気容量及び出力特性を容易にコントロールすることができる。

本発明の電力貯蔵装置を設置する場所は特に限定されず、例えば、大出力の発電機が稼働する場所において電力平準化のために使用することができ、発電所、船舶、潜水艦等に好適に使用することができる。発電所としては、出力を変動させにくい原子力発電所、発電量の変動が激しい風力発電所、太陽光発電所、太陽熱発電所等に好適に用いることができる。
また、無停電電源装置として、安定的な電力供給が必須となる医療施設、データセンター、半導体工場等で使用するのに適している。
さらに、顧客の要求に応じて電気自動車、電気推進船等に電力を供給する電気ステーション（充電スタンド、充電スポット等ともいう）等においても好適に使用することができる。本発明の電力貯蔵装置を電気ステーション等に用いることで、電気ステーションを電力会社の送電網から切り離すことができるため、送電網への過負荷を回避することができる。

本発明の電力貯蔵装置の製造方法について説明する。
本発明の電力貯蔵装置の製造方法は、電力貯蔵槽を施工する電力貯蔵槽施工工程と、上記電力貯蔵槽内に、互いに結着されていない正極活物質を含んでなる正極活物質層、セパレータ層及び互いに結着されていない負極活物質を含んでなる負極活物質層がこの順で配置されたセルユニットを１つ以上備えた蓄電層を配置する蓄電層配置工程とからなる電力貯蔵装置の製造方法であって、上記蓄電層配置工程が、上記正極活物質層、上記セパレータ層及び上記負極活物質層を上記電力貯蔵槽内に直接配置する工程を備え、上記蓄電層配置工程において配置される上記セルユニットの電気容量のうち少なくとも１つを５ｋＷｈ以上とすることを特徴とする。

まず、電力貯蔵槽施工工程について説明する。
本発明の電力貯蔵装置の製造方法において、電力貯蔵槽施工工程では、電力貯蔵槽を施工する。
電力貯蔵槽を施工する方法は、特に限定されないが、一般的に構造体の施工方法として採用されている方法を用いることができ、例えば、木材等で型枠を作製し、その型枠内に硬化前のコンクリート等を流し込み、硬化させる方法が挙げられる。
また、電力貯蔵槽内には後の蓄電層配置工程により、順次、蓄電層が配置されるため、電力貯蔵槽内の最底部には、あらかじめ強電部を配置しておくことが望ましい。
さらに、電力貯蔵槽には、必要に応じて、強電部、センサ類、温度調整機器等を制御するための配線等を敷設するための空間を設けてもよい。

電力貯蔵槽施工工程では、さらに、電力貯蔵槽に防水層を設けてもよい。
防水層は、電力貯蔵槽の表面に設けられていてもよく、内部に設けられていてもよい。
従って、電力貯蔵槽施工工程において電力貯蔵槽の内部に防水層を設けてもよいし、電力貯蔵槽施工工程が完了した後に、電力貯蔵槽の内面及び／又は外面に防水層を設ける防水層配置工程を別途行ってもよい。

電力貯蔵槽施工工程では、さらに、電力貯蔵槽に防浸層を設けてもよい。
防浸層は、防水層よりも内側（蓄電層側）に設けられることが望ましく、防浸層を設ける工程は、上記防水層を設ける工程よりも後に行われることが望ましい。

続いて、蓄電層配置工程について説明する。
蓄電層配置工程では、上記電力貯蔵槽施工工程により施工された電力貯蔵槽内に、互いに結着されていない正極活物質を含んでなる正極活物質層、セパレータ層及び互いに結着されていない負極活物質を含んでなる負極活物質層を直接配置する。電力貯蔵装置を大型化し易い等の観点から、上記正極活物質層、上記セパレータ層及び上記負極活物質層を上記電力貯蔵槽内に直接配置する工程において、上記正極活物質層となる材料及び上記負極活物質層となる材料を上記セパレータ層を介して順次、上記電力貯蔵槽内に投入することが望ましい。

本発明の電力貯蔵装置の製造方法では、蓄電層配置工程において、互いに結着されていない活物質を用いて活物質層を形成している。従って、正極活物質層及び負極活物質層を構成する活物質が互いに結着されていないため、結着の破壊による活物質層の剥離やクラックが起こらず、従来よりも活物質層の厚さを厚くすることができる。
さらに、正極活物質層及び負極活物質層は活物質を結着剤等により結着させる必要がないため、従来のリチウムイオン電池の製造において必須の工程となっていた、結着剤を含むスラリーを集電体の表面に塗布し、乾燥又は焼成するという工程を経る必要がない。そのため、正極活物質層となる材料及び負極活物質層となる材料をそれぞれ、セパレータを介するように順次、電力貯蔵槽内に投入し、層状に積層するという方法で蓄電デバイス（本発明の電力貯蔵装置の製造方法におけるセルユニット）を製造することができる。このとき、スラリーを乾燥・焼成するための乾燥装置又は焼成装置が不要となるため、正極活物質層及び負極活物質層を製造することができる限界サイズが、上述した乾燥装置、焼成装置等の制限を受けることがない。従って、従来よりも平面視サイズが大きい活物質層を製造することができる。以上より、本発明の電力貯蔵装置の製造方法では、セルユニットの電気容量のうち少なくとも１つを、５ｋＷｈ以上とすることができる。

電力貯蔵槽内に、正極活物質層、セパレータ層及び負極活物質層を直接配置する工程の実施にあたっては、電力貯蔵槽上に、可動式アームを敷設し、当該可動式アームを用いて、正極活物質層、セパレータ層及び負極活物質層を電力貯蔵槽内に直接配置してもよい。

蓄電層配置工程について、図３（ａ）、図３（ｂ）、図４（ａ）、図４（ｂ）、図５（ａ）及び図５（ｂ）を用いて説明する。
まず、図３（ａ）及び図３（ｂ）を用いて、正極活物質層を電力貯蔵槽内に直接配置する工程について説明する。

図３（ａ）及び図３（ｂ）は、本発明の電力貯蔵装置の製造方法を構成する、正極活物質層を電力貯蔵槽内に直接配置する工程の一例を模式的に示す模式図である。
図３（ａ）に示すように、電力貯蔵槽１０の底部には、電力貯蔵槽１０から外部に電流を移動させるための強電部５０が形成され、その上部に集電体層３０が設けられている。そして、集電体層３０の上面に、正極活物質層となる材料２１ａを直接投入し、集電体層３０上でこれを展開し、均一な厚さとする。正極活物質層となる材料２１ａは、結着剤を含まず、正極活物質と、必要に応じて導電助剤を含んでいればよい。
正極活物質層となる材料２１ａに結着剤を含まないことで、互いに結着されていない正極活物質を含んでなる正極活物質層が得られる。
なお、結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）及びポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等が挙げられ、これらは正極活物質層となる材料及び正極活物質層に含まないことが望ましい。
図３（ａ）に示す工程を経ることで、図３（ｂ）に示すように、集電体層３０の上面に正極活物質層２１が形成される。
なお、図３（ａ）において、正極活物質層となる材料２１ａは液滴のような形状で示しているが、正極活物質層となる材料２１ａは液体状のものに限定されず、粉末であってもよい。

続いて、図４（ａ）及び図４（ｂ）を用いて、セパレータ層を電力貯蔵槽内に直接配置する工程について説明する。なお、図４（ａ）に示す工程は、図３（ｂ）に続いて行われる。
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、本発明の電力貯蔵装置の製造方法を構成する、セパレータ層を電力貯蔵装置内に直接配置する工程の一例を模式的に示す斜視断面図である。
図４（ａ）に示すように、電力貯蔵槽１０内には、強電部５０、集電体層３０、正極活物質層２１がこの順で下側から形成されている。そして、正極活物質層２１の上面に、セパレータ層となる材料２２ａを直接投入し、必要に応じて、正極活物質層２１上でこれを展開し、均一な厚さとする。セパレータ層となる材料２２ａは、ポリエチレンやポリプロピレン製の多孔質フィルムをロールに巻きとったものであってもよく、アルミナ等の無機粒子を必要に応じて非水溶媒と混合したものであってもよい。
図４（ａ）に示す工程を経ることで、図４（ｂ）に示すように、正極集電体層２１の上面にセパレータ層２２が形成される。
なお、図４（ａ）において、セパレータ層となる材料２２ａは液滴のような形状で示しているが、セパレータ層となる材料２２ａは液体状のものに限定されず、粉末であってもよい。

続いて、図５（ａ）及び図５（ｂ）を用いて、負極活物質層を電力貯蔵槽内に直接配置する工程について説明する。なお、図５（ａ）に示す工程は、図４（ｂ）に続いて行われる。
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、本発明の電力貯蔵装置の製造方法を構成する、負極活物質層を電力貯蔵装置内に直接配置する工程の一例を模式的に示す斜視断面図である。
図５（ａ）に示すように、電力貯蔵槽１０内には、強電部５０、集電体層３０、正極活物質層２１、セパレータ層２２がこの順で下側から形成されている。そして、セパレータ層２２の上面に、負極活物質層となる材料２３ａを直接投入し、セパレータ層２２上でこれを展開し、均一な厚さとする。負極活物質層となる材料２３ａは、結着剤を含まず、負極活物質と、必要に応じて導電助剤を含んでいればよい。
負極活物質層となる材料２３ａに結着剤を含まないことで、互いに結着されていない負極活物質を含んでなる負極活物質層が得られる。
図５（ａ）に示す工程を経ることで、図５（ｂ）に示すように、セパレータ層２２の上面に負極活物質層２３が形成され、電力貯蔵槽１０内に、正極活物質層２１、セパレータ層２２及び負極活物質層２３がこの順で配置されたセルユニット３０が形成されることとなる。
なお、図５（ａ）において、負極活物質層となる材料２３ａは液滴のような形状で示しているが、負極活物質層となる材料２３ａは液体状のものに限定されず、粉末であってもよい。

なお、本発明の電力貯蔵装置の製造方法においては、電力貯蔵槽施工工程において、電力貯蔵槽の水平方向の内部寸法が電力貯蔵槽の垂直方向において段階的に変化するよう、電力貯蔵槽を構成する内壁面及び底面の形状が略階段状となるように施工し、蓄電層配置工程において、電力貯蔵槽の水平方向の内部寸法に追従するように複数個のセルユニットを配置し、一のセルユニットと鉛直方向下側に配置される他のセルユニットとの間に、一のセルユニットの水平方向の面積と略同一の面積を有する支持板を配置することが望ましい。
このように構成すると、図２に示すように、略階段状となった電力貯蔵槽１０の底面上に、電力貯蔵槽の水平方向の面積と略同一の面積を有する支持板３１ａが配置されることとなり、支持板３１ａ上に配置されるセルユニット２０ａの重量を、電力貯蔵槽１０を構成する壁面又は底面に分散させることができる。また、支持板３１ｂが配置されることにより、支持板３１ｂ上に配置されるセルユニット２０ｂの重量を、電力貯蔵槽１０を構成する壁面又は底面に分散させることができる。
従って、セルユニットが多数積層された場合であっても、鉛直方向下側に配置されたセルユニットが鉛直方向上側に配置されたセルユニットからの荷重が加わりすぎることを抑制することができる。

支持板には、上側に配置されたセルユニットの荷重を下側に配置されたセルユニットに伝えず、電力貯蔵槽に分散させることができる程度の剛性があればよく、支持板の材質及び厚さは特に限定されない。

続いて、蓄電層配置工程において、正極活物質層、セパレータ層及び負極活物質層を電力貯蔵槽内に直接配置する具体的な方法について説明する。
正極活物質層、セパレータ層及び負極活物質層を電力貯蔵槽内に直接配置する方法としては、配置したい層となる材料を必要に応じて非水溶媒等と混合して電力貯蔵槽内に投入すればよいが、具体的には、電力貯蔵槽上に設置されたアームや台車等を使用することができる。

まず、電力貯蔵槽上に設置されたアームを用いて蓄電層配置工程を行う場合を、図６を用いて説明する。
図６は、本発明の電力貯蔵装置の製造方法を構成する蓄電層配置工程の一例を模式的に示す斜視断面図である。
図６に示すように、電力貯蔵槽１０上に設置されたアーム６０には、正極活物質層となる材料２１ａを貯蔵するタンク（図示しない）から伸びる輸送管６１が接続されており、アーム６０が電力貯蔵槽１０内を自在に移動しながら正極活物質層となる材料２１ａを直接、電力貯蔵槽１０内に投入している。この時、アーム６０の下面に備えられた測距器６２により、アーム６０から電力貯蔵槽１０内に投入された正極活物質層となる材料２１ａまでの距離を測定することにより、投入する正極活物質層となる材料２１ａの量を調整し、正極活物質層２１の厚さを制御することができる。
なお測距器の種類は特に限定されないが、測定精度の観点からレーザー式が望ましい。

続いて、電力貯蔵槽上に設置された台車を用いて蓄電層配置工程を行う場合を、図７を用いて説明する。
図７は、本発明の電力貯蔵装置の製造方法を構成する蓄電層配置工程の別の一例を模式的に示す斜視断面図である。
図７に示すように、電力貯蔵槽１０上には平行な２本のレール８０が敷設されており、２本のレール８０の間に跨って台車７０が設置されている。台車７０はレール８０の長手方向に沿って自在に移動することができる。さらに、台車７０は材料タンク（図示しない）から供給される正極活物質層となる材料２１ａを電力貯蔵槽１０内に噴射することができる噴射口７１を備え、さらにアーム７２により、噴射口７１から電力貯蔵槽１０内の、原料を噴射する対象となる面までの距離を調整可能としている。
さらに、噴射口７１付近には測距器７３が設けられており、噴射口７１から噴射された材料が、電力貯蔵槽１０内にどれだけの厚さになっているかを把握することができる。
従って、図７に示す台車７０を用いることで、正極活物質層、セパレータ層及び負極活物質層を任意の厚さで電力貯蔵槽１０内に配置することができる。
なお、測距器の種類は特に限定されないが、測定精度の観点からレーザー式が望ましい。

正極活物質層となる材料は、正極活物質が互いに結着されないよう、結着剤を含んでいなければよく、必要に応じて、非水溶媒や導電助剤を含んでいてもよい。また、正極活物質として、高分子化合物（と必要に応じて添加される導電材料）からなる正極被覆層により正極活物質の表面の一部又は全部が被覆された被覆正極活物質を用いてもよい。

負極活物質層となる材料は、負極活物質が互いに結着されないよう、結着剤を含んでいなければよく、必要に応じて、非水溶媒や導電助剤を含んでいてもよい。また、負極活物質として、高分子化合物（と必要に応じて添加される導電材料）からなる負極被覆層により負極活物質の表面の一部又は全部が被覆された被覆負極活物質を用いてもよい。

電力貯蔵槽内に正極活物質層及び負極活物質層を形成する際には、必要に応じて、形成された正極活物質層又は負極活物質層の表面に圧力を加えて隣接する層との密着性を向上させてもよい。

セパレータ層となる材料としては、電力貯蔵槽内に投入した後にセパレータ層として機能するものや、セパレータ層として機能するシート状物を芯に巻きとったもの等が挙げられ、これらの材料を、電力貯蔵槽内に直接投入、敷設することにより、電力貯蔵槽内にセパレータ層を直接配置することができる。電力貯蔵槽内でセパレータ層として機能するものとしては、アルミナ等の無機粉末やアルミナ等の無機粉末を非水溶媒と混合したものなどが挙げられる。さらに、リチウムイオン導電性を有する固体電解質を用いてもよい。
セパレータ層として機能するシート状物としては、高分子化合物を押出成形後に延伸処理した多孔質フィルム等が挙げられる。
なお、アルミナ等の無機粉末及び固体電解質をセパレータ層とする場合、セパレータ層中を負極活物質及び／又は正極活物質が移動しないよう、無機粒子を密に充填することが望ましい。

本発明の電力貯蔵装置の製造方法において、電力貯蔵槽施工工程及び蓄電層配置工程は２回以上に分けて行ってもよく、電力貯蔵槽施工工程と蓄電層配置工程を交互に行ってもよい。
例えば、１回目の電力貯蔵槽施工工程において、１回目の蓄電層配置工程で配置する蓄電層の大きさに対応した電力貯蔵槽を施工し、続いて２回目の電力貯蔵槽施工工程において、２回目の蓄電層配置工程で配置する蓄電層の大きさに対応した電力貯蔵槽を施工することにより、一度施工した電力貯蔵槽を破壊することなく、２回目の電力貯蔵槽施工工程で施工される電力貯蔵槽の内部に強電部や、各種センサ、温度調整機器等を配置する配線を設けることができる。

本発明の電力貯蔵装置の製造方法において、電力貯蔵槽内に非水溶媒と電解質からなる電解液を投入してもよい。電力貯蔵槽内に電解液を投入するタイミングは、特に限定されないが、蓄電層配置工程と平行して、又は、蓄電層配置工程後に行うことが望ましい。
電力貯蔵槽内に投入する電解液としては、本発明の電力貯蔵装置を構成する電解液と同様のものを好適に用いることができる。

本発明の電力貯蔵装置の製造方法は、蓄電層配置工程において、さらに、集電体層を電力貯蔵槽内に直接配置する工程を備えていてもよい。
集電体層を電力貯蔵槽内に直接配置する工程を備えることにより、蓄電層配置工程によって配置された蓄電層同士を直列で接続することができるため、放電電圧の高い電力貯蔵装置を製造することができる。
このとき、集電体層を介して正極活物質層と負極活物質層とが対向するように、複数個のセルユニットを鉛直方向に積層して蓄電層を配置することが望ましい。

蓄電層配置工程において、集電体層を電力貯蔵槽内に直接配置する工程は、フィルム状の集電体を電力貯蔵槽内に直接設置する方法や、集電体層となる材料を電力貯蔵槽内に直接投入する方法等により行うことができる。集電体層となる材料を電力貯蔵槽内に直接投入する方法としては、例えば、集電体層を構成する材料が樹脂集電体の場合には、導電剤と樹脂との混合物を、樹脂の融点又は軟化点以上まで加熱したもの（以下、高温樹脂ともいう）を、電力貯蔵槽内に直接投入する方法が挙げられる。
高温樹脂を電力貯蔵槽内に投入すると、冷却が進むに従って導電剤と樹脂からなる樹脂集電体を形成する。このとき、冷却物である樹脂集電体の厚みを均一にするために、電力貯蔵槽内に投入される高温樹脂に対して、スキージ等を当てて水平方向にスライドさせることにより、高温樹脂の状態で厚みを調整してもよい。
高温樹脂を電力貯蔵槽内に直接投入する方法としては、蓄電層配置工程において、正極活物質層となる材料、セパレータ層となる材料、負極活物質層となる材料を電力貯蔵槽内に直接投入する方法と同様の方法を好適に用いることができる。

蓄電層配置工程において、集電体層を電力貯蔵槽内に直接配置する場合、セルユニットが、集電体層を介して正極活物質層と負極活物質層とが対向するように、複数個のセルユニットを鉛直方向に積層することが望ましい。

本発明の電力貯蔵装置の製造方法は、強電部を電力貯蔵槽内に直接配置する工程を備えていてもよい。
強電部を設けることにより、蓄電層から外部に電流を取り出すことができる。また、必要に応じて、複数個のセルユニットや複数個の蓄電層を並列で接続することができる。
強電部を電力貯蔵槽内に直接配置する方法としては、強電部を集電体層に接続する方法や、集電体層の一部を正極集電体及び負極集電体と接触しないようにし、該接触していない部分を強電部とする方法等が挙げられる。集電体層に強電部を接続する方法としては、集電体層の表面に別途用意した強電部を接着、溶接等の手段によって固定する方法が挙げられる。
集電体層の表面に強電部を固定する方法は特に限定されず、導電性接着剤を用いて接着してもよいし、溶接等により接触させてもよい。また、集電体層の導電性が十分でない場合には、集電体層の強電部と接触する領域にニッケル蒸着等を施して導電率を高めてもよい。

本発明の電力貯蔵装置の製造方法において、蓄電層配置工程は、露点が−４０℃以下の雰囲気で行うことが望ましい。
蓄電層配置工程を露点が−４０℃以下の雰囲気で行う方法としては、電力貯蔵槽を配置する前に、露点を−４０℃以下に保つことができる乾気室を建設し、乾気室の内部で電力貯蔵槽施工工程及び蓄電層配置工程を行う方法や、電力貯蔵槽の周囲を透湿性の低い材料からなるテント状の構造物で覆い、内部に露点が−４０℃以下の気体を流入させ、該テント状の構造物の内部を陽圧に維持する方法等が挙げられる。

本発明の電力貯蔵設備は、本発明の電力貯蔵装置を備えることを特徴とする。
本発明の電力貯蔵設備は、本発明の電力貯蔵装置を備えるため、電力貯蔵効率及び電力貯蔵密度に優れる。
例えば、本発明の電力貯蔵装置をその内部に格納する部屋及び建造物は本発明の電力貯蔵設備であり、医療施設、半導体工場、データセンター等に隣接してこれを建設することで、予備電源や無停電電源装置として機能させることができる。

本発明の電力貯蔵装置は、特に、医療施設、半導体工場、データセンター等における無停電電源装置や、発電所等のピークシフトに用いられる電力貯蔵装置として有用である。

１、２ 電力貯蔵装置
１０ 電力貯蔵槽
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ セルユニット
２１ 正極活物質層
２２ セパレータ層
２３ 負極活物質層
３０ 集電体層
３１ａ、３１ｂ 支持板
４０ 蓄電層
５０ 強電部
６０、７２ アーム
６１ 輸送管
６２、７３ 測距器
７０ 台車
７１ 噴射口
８０ レール

Claims (12)

1. 電力貯蔵槽を施工する電力貯蔵槽施工工程と、
   前記電力貯蔵槽内に、互いに結着されていない正極活物質を含んでなる正極活物質層、セパレータ層及び互いに結着されていない負極活物質を含んでなる負極活物質層がこの順で配置されたセルユニットを１つ以上備えた蓄電層を配置する蓄電層配置工程とからなる電力貯蔵装置の製造方法であって、
   前記正極活物質及び前記負極活物質は、リチウムイオンの挿入と脱離が可能な化合物であり、
   前記蓄電層配置工程が、前記正極活物質層、前記セパレータ層及び前記負極活物質層を前記電力貯蔵槽内に直接配置する工程を備え、
   前記蓄電層配置工程において配置される前記セルユニットの電気容量のうち少なくとも１つを５ｋＷｈ以上とすることを特徴とする電力貯蔵装置の製造方法。
2. 前記正極活物質層、前記セパレータ層及び前記負極活物質層を前記電力貯蔵槽内に直接配置する工程において、前記正極活物質層となる材料及び前記負極活物質層となる材料を、前記セパレータ層を介して順次、前記電力貯蔵槽内に投入する請求項１に記載の電力貯蔵装置の製造方法。
3. 前記蓄電層配置工程は、集電体層を前記電力貯蔵槽内に直接配置する工程をさらに備え、
   前記蓄電層配置工程では、前記集電体層を介して前記セルユニットの前記正極活物質層と他のセルユニットの前記負極活物質層とが対向するように、複数個の前記セルユニットを鉛直方向に積層して前記蓄電層を配置する請求項１又は２に記載の電力貯蔵装置の製造方法。
4. 前記集電体層は、導電剤と樹脂からなる樹脂集電体である請求項３に記載の電力貯蔵装置の製造方法。
5. 前記正極活物質及び前記負極活物質の少なくとも一方は、その表面の一部又は全部が高分子化合物を含んでなる被覆層により被覆された被覆活物質である請求項１〜４のいずれかに記載の電力貯蔵装置の製造方法。
6. 正極活物質層、セパレータ層及び負極活物質層がこの順で配置されたセルユニットを１つ以上備えた蓄電層が電力貯蔵槽内に格納されてなる電力貯蔵装置であって、
   前記正極活物質層は、互いに結着されていない正極活物質を含んでなり、
   前記負極活物質層は、互いに結着されていない負極活物質を含んでなり、
   前記正極活物質及び前記負極活物質は、リチウムイオンの挿入と脱離が可能な化合物であり、
   前記セルユニットの電気容量のうち少なくとも１つが、５ｋＷｈ以上であることを特徴とする電力貯蔵装置。
7. 前記正極活物質及び前記負極活物質の少なくとも一方は、その表面の一部又は全部が前記高分子化合物を含んでなる被覆層により被覆された被覆活物質である請求項６に記載の電力貯蔵装置。
8. 前記電力貯蔵槽には、防水層が設けられている請求項６又は７に記載の電力貯蔵装置。
9. 一のセルユニットの前記正極活物質層と他のセルユニットの前記負極活物質層とが集電体層を介して対向するように、複数個の前記セルユニットが、鉛直方向に積層されて前記蓄電層を構成している請求項６〜８のいずれかに記載の電力貯蔵装置。
10. 前記集電体層は、導電剤と樹脂からなる樹脂集電体で構成されている請求項９に記載の電力貯蔵装置。
11. 前記電力貯蔵槽の内部寸法が複数個の前記セルユニットの水平方向の面積の変化に追従しており、
    一のセルユニットの水平方向の面積が、鉛直方向下側に配置されている他のセルユニットの水平方向の面積よりも大きく、
    前記一のセルユニットの鉛直方向下側に、前記一のセルユニットの水平方向の面積と略同一の面積を有する支持板が配置されている請求項９又は１０に記載の電力貯蔵装置。
12. 請求項６〜１１のいずれかに記載の電力貯蔵装置を１つ以上備えることを特徴とする電力貯蔵設備。

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