CN106415877A - 二次电池以及电子设备 - Google Patents

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Abstract

提供一种适用于便携式信息终端或可穿戴设备的二次电池。提供一种具有可带有各种各样的形态的新颖结构的电子设备以及适配该电子设备的形态的二次电池。在该二次电池中，使用缓和因外力的施加而产生的膜上的应力的设置有凹部或凸部的膜进行密封。通过压制加工(例如，压花加工)在该膜上形成凹部或凸部的图案。

Description

二次电池以及电子设备
技术领域
本发明涉及一种物体、方法或制造方法。本发明涉及一种工序(process)、机器(machine)、产品(manufacture)或者组合物(composition of matter)。本发明的一个实施方式涉及一种半导体装置、显示装置、发光装置、蓄电装置、成像装置、它们的驱动方法或制造方法。尤其是，本发明的一个实施方式涉及一种电子设备。
注意，在本说明书中，电子设备是指具有二次电池的所有装置，具有二次电池的电光装置、具有二次电池的信息终端装置、具有二次电池的车辆等都包括在电子设备的范畴内。
背景技术
近年来，对以智能手机为代表的便携式信息终端进行了积极的开发。用户期待作为一种电子设备的便携式信息终端变得轻量且紧凑。
专利文献1公开了可随处视觉地获得信息的免手持(hands-free)可穿戴设备的一个例子，具体地，公开了一种包括CPU且能够进行数据通信的护目镜型显示装置。专利文献1所公开的装置也是一种电子设备。
大多数可穿戴设备或便携式信息终端包括可反复充放电的二次电池，并且存在以下问题：因为可穿戴设备或便携式信息终端的轻量化及紧凑化代价是电池容量，所以它们的操作时间也受到限制。用于可穿戴设备或便携式信息终端中的二次电池应该是轻量的、紧凑的，并且应该能够长时间使用。
二次电池的示例包括镍氢电池、锂离子二次电池。特别地，锂离子二次电池已经被积极地开发，因为他们的容量可被增大并且它们的尺寸可被缩小。
在锂离子二次电池的被用作正极或负极的电极各自使用例如锂金属、碳类材料、合金类材料等来形成。
参考文献
专利文献
[专利文献1]日本专利申请公开第2005-157317号公报
发明内容
目的是提供一种适用于便携式信息终端的二次电池。
另一个目的是提供一种适用于可穿戴设备的二次电池。
另一个目的是提供一种具有可拥有各种各样形状的结构的电子设备以及一种适配该电子设备的形状的二次电池。另一目的是提供一种新颖的电子设备、新颖的二次电池或新颖的蓄电装置。
注意，这些目的的记载不妨碍其他目的的存在。本发明的一个实施方式并不需要实现所有上述目的。另外，从说明书、附图以及权利要求书等的记载中可明显看出上述目的以外的目的，并可以从说明书、附图以及权利要求书等的记载中抽出上述目的以外的目的。
当将电子设备形成为具有复杂的形态时，将外壳设计为具有复杂的形态，并在该外壳内的空间配置电子构件(电源、布线、晶体管、电阻器、电容器等)。当该电子设备的尺寸及重量并不成为重要问题时，外壳内的空间的体积比较大，所以可以相对自由地配置电子构件。
当具有复杂的形态的电子设备要求是紧凑的且轻量的时，外壳的内部空间的体积小，因此根据其体积选择电子构件及其尺寸并加以配置。此时，电子构件的尺寸越小，价格越昂贵，这会导致制造成本提高。
另外，随着二次电池的体积或质量增大，其容量倾向于增大。因此，当将二次电池安装在小型电子设备中时，二次电池的尺寸或配置受到限制。
诸如电动汽车或混合动力汽车等的使用二次电池的车辆的每一次充电能行驶的距离的增加会增加二次电池的体积或重量。
鉴于上述，能够变形的二次电池用于电子设备，并且在该电子设备的外壳的内部空间中高效率地配置二次电池以及其他的电子构件。
当通过从外部施加力来使二次电池变形时，力从外部施加到作为二次电池的外包装体的膜等的物体，该物体受到应力。这可能使该物体部分地变形或损坏。
提供一种能够缓和因应力导致的应变的二次电池。“应变”是变形的尺度，其表示相对于物体的基准(初始)长度的物体的点的位移。提供一种能够将外力被施加时产生的应变的影响(即，变形的尺度)减少到可接受水平的二次电池。
本说明书所公开的发明的一个实施方式是一种二次电池，其中使用缓和因外力的施加而产生的膜上的应力的设有凹部或凸部的膜来进行密封。
本说明书所公开的发明的另一个实施方式是一种二次电池，其中使用在表面的一部分上具有凹部或凸部的图案的膜来进行密封。
本说明书所公开的发明的另一个实施方式是一种二次电池，其中通过将在表面的一部分上具有凹部或凸部的图案的第一膜附连到在表面的一部分上具有凹部或凸部的与第一膜不同的图案的第二膜来进行密封。
(1)本说明书所公开的发明的另一个实施方式是一种二次电池，该二次电池包括用于密封的膜。该膜具有拥有凹部或凸部的图案的区域以及不具有凹部或凸部的图案的区域。该具有图案的区域包括具有第一厚度的部分及具有第二厚度的部分。
(2)本说明书所公开的发明的另一个实施方式是一种二次电池，该二次电池包括用于密封的膜。该膜具有拥有凹部或凸部的图案的区域以及不具有凹部或凸部的图案的区域。该具有图案的区域包括具有第一厚度的部分及具有第二厚度的部分。该具有第一厚度的部分以第一间距设有凹部或凸部，该具有第二厚度的部分以第二间距设有凹部或凸部。在此，“间距(pitch)”是指俯视时的相邻凹部的底部或相邻凸部的顶点之间的距离。
(3)本说明书所公开的发明的另一个实施方式是(1)或(2)所述的二次电池，其在具有凹部或凸部的图案的区域与不具有凹部或凸部的图案的区域之间具有边界。
(4)本说明书所公开的发明的另一个实施方式是一种二次电池，该二次电池包括用于密封的膜。该膜具有凹部或凸部的第一图案。该膜包括具有第一厚度的部分及具有第二厚度的部分。该膜具有凹部或凸部的第二图案。该膜包括具有第三厚度的部分及具有第四厚度的部分。该第一图案由具有第一厚度的部分及具有第二厚度的部分形成。该第二图案由具有第三厚度的部分及具有第四厚度的部分形成。
(5)本说明书所公开的发明的另一个实施方式是一种二次电池，该二次电池包括用于密封的膜。该膜具有凹部或凸部的第一图案。该膜包括具有第一厚度的部分及具有第二厚度的部分。该膜具有凹部或凸部的第二图案。该膜包括具有第三厚度的部分及具有第四厚度的部分。该具有第一厚度的部分包括以第一间距设有凹部或凸部。该具有第三厚度的部分以第二间距设有凹部或凸部。
(6)本说明书所公开的发明的另一个实施方式是(4)或(5)所述的二次电池，其在具有凹部或凸部的第一图案与具有凹部或凸部的第二图案之间具有边界。
(7)本说明书所公开的发明的另一个实施方式是一种二次电池，该二次电池包括用来进行密封的第一膜及第二膜。该第一膜具有拥有凹部或凸部的图案的区域，该第二膜具有不具有凹部或凸部的图案的区域。该具有图案的区域包括具有第一厚度的部分及具有第二厚度的部分。
(8)本说明书所公开的发明的另一个实施方式是一种二次电池，该二次电池包括用来进行密封的第一膜及第二膜。该第一膜具有拥有凹部或凸部的图案的区域，该第二膜具有不具有凹部或凸部的图案的区域。该具有图案的区域包括具有第一厚度的部分及具有第二厚度的部分。该具有第一厚度的部分以第一间距设有凹部或凸部，该具有第二厚度的部分以第二间距设有凹部或凸部。
(9)本说明书所公开的发明的另一个实施方式是(7)或(8)所述的二次电池，其在第一膜与第二膜之间至少包括正极活性物质层、负极活性物质层以及电解液。
(10)本说明书所公开的发明的另一个实施方式是(2)或(8)所述的二次电池，其中，第一间距与第二间距不同。
(11)本说明书所公开的发明的另一个实施方式是(2)或(8)所述的二次电池，其中，具有第一间距的凹部的深度或凸部的高度及具有第二间距的凹部的深度或凸部的高度都比二次电池的厚度的一半小。
(12)本说明书所公开的发明的另一个实施方式是一种二次电池，该二次电池包括用来进行密封的第一膜及第二膜。该第一膜具有凹部或凸部的第一图案。该第一膜包括具有第一厚度的部分及具有第二厚度的部分。该第二膜具有凹部或凸部的第二图案。该第二膜包括具有第三厚度的部分及具有第四厚度的部分。该第一图案由具有第一厚度的部分及具有第二厚度的部分形成。该第二图案由具有第三厚度的部分及具有第四厚度的部分形成。
(13)本说明书所公开的发明的另一个实施方式是一种二次电池，该二次电池包括用来进行密封的第一膜及第二膜。该第一膜具有凹部或凸部的第一图案。该第一膜包括具有第一厚度的部分及具有第二厚度的部分。该第二膜具有凹部或凸部的第二图案。该第二膜包括具有第三厚度的部分及具有第四厚度的部分。该具有第一厚度的部分设有具有第一间距的凹部或凸部。该具有第三厚度的部分设有具有第二间距的凹部或凸部。
(14)本说明书所公开的发明的另一个实施方式是(12)或(13)所述的二次电池，其在第一膜与第二膜之间至少包括正极活性物质层、负极活性物质层以及电解液。
(15)本说明书所公开的发明的另一个实施方式是(5)或(13)所述的二次电池，其中，凹部或凸部的第一图案由具有第一厚度的部分及具有第二厚度的部分形成。凹部或凸部的第二图案由具有第三厚度的部分及具有第四厚度的部分形成。
(16)本说明书所公开的发明的另一个实施方式是(5)或(13)所述的二次电池，其中，具有第一间距的凹部的深度或凸部的高度及具有第二间距的凹部的深度或凸部的高度都比二次电池的厚度的一半小。
在上述结构中，膜的图案为上两个方向倾斜的线彼此交叉的视觉可见的几何图案。当采用在两个方向上倾斜的线彼此交叉的几何图案时，可以在至少两个方向上缓和弯曲带来的应力。另外，凹部或凸部不一定规则地排列，也可以不规则地排列。不规则排列能够缓和两向弯曲带来的应力、三向不规则的弯曲或扭曲带来的应力。膜可以包括多个具有不同图案的区域。例如，在端部和在中心处可以使膜设有不同的图案，从而使一个膜具有两种图案。或者，可以使膜设有三种以上的图案。可以仅在可弯曲部分中使膜具有凹部或凸部，并且该膜可在其他部分具有平坦表面。注意，对凹部或凸部的形状没有特别的限制。
膜的凹部或凸部可以利用压制加工(例如利用压花加工)形成。利用压花加工形成在膜表面(或者膜背面)的凹部或凸部形成被用作密封结构的壁的一部分的膜所密封的密闭空间并且其内部容积是可变的。可以将该密闭空间视为使用具有凹部或凸部图案的膜形成的折叠式结构(accordion structure)(波纹管状结构)。使用膜的密封结构可防水及灰尘进入。注意，不一定采用压制加工之一的压花加工，也可以利用允许在膜的一部分上形成浮雕(relief)的方法。也可以组合上述方法，例如对一个膜进行压花加工及其他的压制加工。此外，也可以对一个膜进行压花加工多次。
尽管二次电池可具有各种种类的结构，在此采用将膜用作外包装体的结构。膜需要具有耐水性及耐气体性。注意，用作外包装体的膜是选自以下各项中的单层膜：金属膜(铝、不锈钢、镍钢、金、银、铜、钛、镍铬合金、铁、锡、钽、铌、钼、锆、锌等能够形成金属箔的金属或合金的膜)、由有机材料形成的塑料膜、包含有机材料(例如，有机树脂或纤维)及无机材料(例如，陶瓷)的混合材料膜、含碳无机膜(例如，碳膜或石墨膜)；或者包括上述膜的两种或多种的叠层膜。金属膜容易进行压花加工。通过压花加工形成凹部或凸部增大暴露于外气的膜的表面积，从而获得有效的散热。
二次电池的密封结构如下：将一个矩形膜对半折叠以使得两个端部彼此重叠，并且用粘合层在三侧密封该矩形膜，或者将两个膜层叠以便彼此重叠并且用粘合层在四侧(即膜的端部)密封这两个膜。
粘合层可以使用热塑性膜材料、热固性粘合剂、厌氧粘合剂，可紫外线固化粘合剂等可光固化粘合剂、或反应性固化粘合剂。粘合剂的材料的示例包括环氧树脂、丙烯酸树脂、硅酮树脂以及酚醛树脂。
当粘合并固定粘合层和膜而形成密封结构时，进行压合。在膜的经受压合的端部与膜的中心部分之间使得凹部的深度或凸部的高度是不同的。当膜的端部的凹部的深度或凸部的高度小于膜的中央部中的凹部的深度或凸部的高度时，可以将应变的影响减少到可允许的范围内。
在膜在中央部设有凹部或凸部，且其在经受压合的端部不设有凹部或凸部的情况下，当二次电池的内部部件的体积在中央部膨胀时，二次电池可能极大地膨胀。也就是说，这种膜可防止二次电池的爆炸。另一方面，由于端部不存在凹部或凸部，因此与在中央部相比，端部的柔性较低且应力在端部更有可能得到缓和。因此，对膜的端部也设置凹部或凸部有助于将应变的影响减小到可接受的水平。
术语“具有复杂的形态的电子设备”可以有多种解释。它可被解释为具有固定的复杂的形态的电子设备(例如，具有曲面的形状)。在固定电子设备的形态的情况下，使二次电池弯曲一次并在被弯曲时被固定。再者，该术语可被解释为当外力被施加时改变或不改变其形态的具有复杂的形态的电子设备或当外力被施加时改变其形态的具有简单形态的电子设备。在当力被施加时改变其形态的电子设备的情况下，优选的是二次电池也能够每当力被施加时改变其形状。
本说明书所公开的发明的另一个实施方式是一种电子设备，该电子设备包括部分地具有曲面的外壳以及具有曲面的二次电池。二次电池的外包装体为其表面部分地具有由凹部或凸部形成的图案的膜。
本说明书所公开的发明的另一个实施方式是一种电子设备，该电子设备包括外壳以及与外壳的一部分接触的二次电池。二次电池的外包装体为其表面部分地具有由凹部或凸部形成的图案的膜。外壳可部分地改变其形态。
在上述结构中，二次电池的外包装体可以在曲率半径从10mm至150mm(优选从30mm至150mm)的范围中改变其形态。作为二次电池的外包装体使用一个或两个膜。当二次电池具有叠层结构且二次电池通过使该二次电池弯曲而具有弧形截面的情况下，二次电池具有电极及电解液等被夹在膜的两个曲面之间的结构。
参照图1A至图1C给出表面的曲率半径的描述。在图1A中，在截断曲面1700的平面1701上，使曲面1700的曲线1702的一部分近似圆弧，将该圆弧的半径称为曲率半径1703，将圆中心称为曲率中心1704。图1B示出曲面1700的俯视图。图1C示出沿着平面1701取得的曲面1700的截面图。当由平面截断曲面时，根据曲面与平面之间的角度或截断位置，在截面中的曲线的曲率半径不同，在本说明书等中，将最小的曲率半径定义为面的曲率半径。
在使二次电池弯曲的情况中，其中在用作外包装体的两个膜之间夹着电极及电解液1805等，离二次电池的曲率中心1800近的膜1801的曲率半径1802比离曲率中心1800远的膜1803的曲率半径1804小(图2A)。当二次电池被弯曲且具有弧形截面时，离曲率中心1800远的一侧上的膜表面受到拉伸应力(图2B)。然而，通过在外包装体的表面上形成包括凹部或凸部的图案，即使受到拉伸应力也能够将应变的影响减小为可接受的。因此，二次电池可以改变其形态以使得离曲率中心近的那侧上的外包装体具有大于或等于10mm、优选大于或等于30mm曲率半径。
注意，二次电池的截面形状不局限于简单的弧形，截面可以是部分弧形的，如图2C所示。
当在截面中观察二次电池弯曲时，外侧表面被拉伸，内侧表面被压缩。换言之，外侧表面伸展，内侧表面收缩。
在作为外包装体的膜上形成凹部或凸部的最佳图案可以防止由于二次电池的弯曲所形成的皱纹或裂缝而导致的膜的劣化或破裂并且由此可防止电解液的泄漏。
使手表等设备的一部分接触用户的身体的一部分(手腕或臂)，即用户戴上该设备，由此用户可感受到设备比实际重量轻。柔性二次电池在具有带有适配用户的身体的一部分的曲面的形态的电子设备中的使用允许二次电池被固定以便具有适合电子设备的形态从而被安置。
当用户移动戴上电子设备的身体的部分时，即使在该电子设备具有适配身体的一部分的曲面的情况下，用户也会感到不适，认为该电子设备是很恼人的并且感受到压力。在电子设备的至少一部分根据用户的身体的运动而变形的情况下，用户不会感到不适，并且柔性电池可以被设置在电子设备的变形部分中。
电子设备不一定具有带有曲面的形态或复杂的形态；电子设备可以具有简单的形态。例如，可以在具有简单的形态的电子设备中合并的部件的数量和尺寸在很多情况下根据由电子设备的外壳形成的空间的体积来确定。通过将柔性二次电池设置在二次电池以外的构件之间的小空间中能够有效地利用由电子设备的外壳形成的空间；因此，电子设备可以减小尺寸。
可穿戴设备的示例包括可穿戴输入终端(诸如可穿戴照相机、可穿戴麦克风、可穿戴传感器)、可穿戴输出终端(诸如可穿戴显示器、可穿戴扬声器)以及具有任意输入终端和任意输出终端的功能的可穿戴输入/输出终端。可穿戴设备的另一个示例是控制每一个设备并且计算或处理数据的设备，典型地，具有CPU的可穿戴计算机。可穿戴设备的其他示例包括储存数据、传送数据、接收数据的设备，典型地，便携式信息终端和存储器。
可提供具有新颖结构的二次电池。可提供新颖的蓄电装置。
可以自由地设计二次电池的形状，并且当例如使用具有曲面的二次电池时，提高整个设备的设计灵活性并且可以制造具有各种各样的设计的设备。另外，利用具有曲面的设备中的最少的空间在设备的内部并且沿着曲面设置二次电池，由此可最大地利用设备内的空间。
因此，可以提供具有新颖结构的电子设备。
注意，这些效果的记载不妨碍其他效果的存在。本发明的一个实施方式并不需要具有所有上述效果。从说明书、附图、权利要求书等的记载可明显看出其他效果，而可以从说明书、附图、权利要求书等的记载中得到其他效果。
附图说明
图1A至图1C示出表面的曲率半径。
图2A至图2C示出曲率中心。
图3A至图3C为各自示出本发明的一个实施方式的俯视图。
图4A和图4B为各自示出本发明的一个实施方式的俯视图。
图5A至图5F示出本发明的一个实施方式的压花加工。
图6A至图6F为示出本发明的一个实施方式的俯视图、截面图及示意图。
图7A至图7C为示出本发明的一个实施方式的俯视图及截面图。
图8A至图8D各自为本发明的一个实施方式的二次电池的截面图。
图9A至图9C各自为本发明的一个实施方式的二次电池的截面图。
图10A和图10B为各自示出本发明的一个实施方式的俯视图。
图11A至图11E为各自示出本发明的一个实施方式的俯视图。
图12A至图12C为各自示出本发明的一个实施方式的立体图及截面图。
图13A至图13C为各自示出本发明的一个实施方式的立体图及截面图。
图14A至图14H示出包括柔性二次电池的电子设备。
图15A至图15C示出电子设备。
图16A和图16B示出包括二次电池的车辆。
图17A至图17C为解释实施例1的截面图及照片。
图18为示出实施例1的摩擦力数据的图表。
图19A至图19D示出实施例2。
图20示出实施例2。
图21A至图21C为示出实施例2的照片。
图22A和图22B示出实施例3。
图23A和图23B示出实施例3及实施例4。
图24为示出实施例3的负荷测试的数据的图表。
图25A和图25B各自为示出实施例4的负荷测试的数据的图表。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式和实施例进行详细说明。但是，本发明不局限于以下说明，所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解的是，本发明所公开的方式和详细内容可以以各种各样的方式修改。此外，本发明不应该被解释为仅限定于实施方式和实施例的描述。
术语“电连接”包括通过“具有任何电功能的物体”连接部件的情况。在此，对于“具有任意电功能的物体”没有特别的限制，只要可以在通过该物体连接的部件之间传送以及接收电信号。
为了容易理解，在某些情况下没有准确地表示附图等中所示的各部件的位置、尺寸、范围等。因此，所公开的发明不一定局限于附图等中所公开的位置、尺寸、范围等。
“第一”、“第二”、“第三”等序数词用于避免部件之间的混淆。
注意，根据情况或状态，可以互相调换术语“膜”和“层”。例如，有时可以将术语“导电层”调换为术语“导电膜”。此外，有时可以将术语“绝缘膜”调换为术语“绝缘层”。
实施方式1
在本实施方式中，参照图3A至图3C、图4A至图4B、图5A至图5F、图6A至图6F、图7A至图7C、图8A至图8D、图9A至图9C描述使用具有压花图案的膜来制造锂离子二次电池的例子。
首先，准备柔性材料构成的片材。作为片材，使用叠层体，设置有粘合层(也称为热封层)的金属膜或夹在粘合层之间的金属膜。作为粘合层，使用包含聚丙烯或聚乙烯的热封树脂膜。在本实施方式中，作为片材，使用金属片材，具体地，其顶表面设置有尼龙树脂并且其底表面设置有包含耐酸性聚丙烯膜与聚丙烯膜的叠层的铝箔。切割该片材以获得图3A所示的膜10。
对膜10的膜10a进行压花加工，而不对膜10b进行压花加工；因此，形成图3B所示的膜11。如图3B所示，凸部和凹部经形成以为膜11a提供设有视觉可见的图案的表面并且为膜11b提供不设有凸部和凹部的表面。在设有凸部和凹部的膜11a与未设有凸部和凹部的膜11b之间存在边界。在图3B中，膜11a是膜11的压花部分，并且膜11b是未压花部分。注意，膜11a的压花可进行成在整个表面上提供相同的凸部和凹部，或者可进行成在膜11a上提供两个或更多个类型的凸部和凹部。在后一种情况下，边界形成在任意两个不同类型的的凸部和凹部之间。
另外，也可以对图3A所示的整个膜10进行压花加工来形成图4A所示的膜22。注意，压花可进行成在整个膜22上提供相同的凸部和凹部，或者可进行成在膜22上提供两个或更多个类型的凸部和凹部。在后一种情况下，边界形成在任意两个不同类型的凸部和凹部之间。
尽管在此描述了切割片材且之后进行压花加工的例子，但是对顺序没有特别的限制；可以在切割片材之前进行压花加工，然后切割片材来形成图3B所示的膜。或者，可以伴随着片材弯曲进行热压合之后切割片材。
将描述作为一种压制加工的压花加工。
图5A至图5F为示出压花加工的例子的截面图。注意，压花加工指的是通过利用压力将其表面具有凸部和凹部的压花辊与膜接触而在该膜上形成凸部和凹部的处理。压花辊是其表面被图案化的辊。
图5A示出对膜的一个表面进行压花加工的例子。
图5A示出接触膜的一个表面的压花辊53与接触另一个表面的辊54之间夹有膜50并且沿方向60传送膜50的状态。由压力或者热来使膜的表面图案化。可由压力及热来使膜的表面图案化。
图5A所示的处理被称为单面压花，其可以通过压花辊53与辊54(金属辊或弹性辊(诸如橡胶辊))的组合来进行。
图5B示出其一个表面被压花的膜51夹在压花辊53与辊54之间并且沿方向60传送的状态。压花辊53沿着膜51的未压花的表面滚动；由此，对膜51的两个表面进行压花。如这种例子所示，也可以对一个膜进行压花多次。
图5C示出其两个表面被压花的膜52的截面的放大图。注意，H1表示膜的凹部或凸部的厚度，以及H2表示凹部和与该凹部相邻的凸部之间的边界部分处的膜的厚度或凸部和与该凸部相邻的凹部之间的边界部分处的膜的厚度。膜的厚度不均匀，H2比H1小。
图5D示出膜的两个表面被压花的其他例子。
图5D示出接触膜的一个表面的压花辊53与接触另一个表面的压花辊55之间夹有膜50并且膜50沿方向60传送的状态。
图5D示出的处理被称为双面压花，其通过将一个压花辊的凹部和另一个压花辊的凸部配成对的压花辊53与压花辊55的组合来进行。膜50的表面经图案化有交替的凸部和凹部；通过使膜50表面的一部分升起来形成凸部以及通过使膜50的表面的一部分凹陷来形成凹部。
图5E示出使用压花辊53及与图5D的具有由压花辊53形成的凸部的间距不同的间距的压花辊56的情况。注意，凸部间距或压花间距是指相邻的凸部的顶部之间的距离。例如，图5E中的距离P为凸部间距或压花间距。图5E示出在压花辊53与压花辊56之间夹有膜50并且沿方向60传送膜50的状态。使用具有不同的凸部间距的压花辊处理的膜可以具有带有不同的压花间距的表面。
图5F示出接触膜的一个表面的压花辊57与接触另一个表面的压花辊58之间夹有膜50并且沿方向60传送膜50的状态。
图5F所示的处理被称为尖到尖(tip to tip)式双面压花，其通过压花辊57和具有与压花辊57相同图案的压花辊58的组合来进行。两个压花辊的凸部和凹部的相位相同，以使得可以在膜50的两个上形成基本上相同的图案。与图5F的情况不同，可以在不匹配同一压花辊的凸部和凹部的相位的情况下进行压花。
可以使用压花板代替压花辊。此外，不一定采用压花，以及可以采用允许在膜的一部分中形成浮雕的任何方法。
在本实施方式中，在膜10的膜10a的两个表面上设置凸部和凹部从而形成具有图案的膜11，在中央处折叠膜11以使两个端部彼此重叠，并且用粘合层在三个边密封膜11。
接着，沿着由图3B中所示的虚线折叠膜11以处于图6A所示的状态。
如图6B所示，层叠正极集流体12、隔离体13、负极集流体14以构成二次电池，该正极集流体12在其表面上部分地形成有正极活性物质层18，该负极集流体14在其表面上部分地形成有负极活性物质层19。正极集流体12及负极集流体14可以使用不与载体离子(诸如，锂离子)合金化的高导电材料(例如，金属，诸如不锈钢、金、铂、锌、铁、镍、铜、铝、钛、钽，或这些金属的合金)来形成。或者，还可以使用添加有硅、钛、钕、钪、钼等提高耐热性的元素的铝合金。此外，可以使用与硅起反应而形成硅化物的金属元素。作为与硅起反应而形成硅化物的金属元素的示例包括锆、钛、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、钴、镍等。集流体可以各自适当地具有箔状、板状(片状)、网状、圆柱状、线圈状、冲孔金属网状、拉制金属网状等形状。集流体各自优选具有5μm(含)至40μm(含)的厚度。注意，为了明确起见，在此示出的示例中，包括设有正极活性物质层18的正极集流体12、隔离体13及设有负极活性物质层19的负极集流体14的一个叠层包装在外包装体中。为了增大二次电池的容量，多个层叠可被层叠并且包装在外包装体中。
另外，准备两个图6C所示的具有密封层15的引线电极16。引线电极16也被称为引线端子并且设置成用来将二次电池的正极或负极引出到外包膜的外侧。对于正极引线和负极引线，分别使用铝和镀镍的铜。
然后，通过超声波焊接等使正极引线与正极集流体12的突出部电连接，通过超声波焊接等使负极引线与负极集流体14的突出部电连接。
然后，通过热压合密封膜11的两侧，并且一侧保留打开以便引入电解液(下面，将处于该状态下的膜的形状也称为袋的形态)。在热压合时，设置在引线电极上的密封层15也熔化，从而彼此固定引线电极与膜11。然后，在减压下或在惰性气体气氛下将所希望的量的电解液引入到处于袋的形态的膜11内。最后，膜11的未经受热压合的且保留打开的外边缘通过热压合来密封。
以此方式，可以制造图6D所示的二次电池40。
所得到的二次电池40中，用作外包装体的膜10的表面具有凸部和凹部的图案。图6D中的虚线与边缘之间的区域是热压合区域17。该热压合区域17的表面也具有凸部和凹部的图案。虽然与在中央部中相比，在热压合区域17中的凸部的高度和凹部的深度较小，但是凸部和凹部可以缓和当二次电池弯曲时产生的应力。
图6E示出以图6D中的点划线A-B截断的截面的一个例子。
如图6E所示，膜11a的凸部和凹部在与正极集流体12重叠的区域与热压合区域17之间不同。如图6E所示，正极集流体12、正极活性物质层18、隔离体13、负极活性物质层19、负极集流体14以此顺序层叠并且放置在折叠的膜11内，用粘合层30密封端部，在折叠的膜11内的其他空间中设置有电解液20。
以类似的方式，可以使用膜22来制造图7B所示的二次电池40，通过在膜10的两个表面上整体地设置凸部和凹部来形成膜22。图7A示出沿着图4A中的虚线所指示的线折叠的膜22。
图7C示出沿图7B中的点划线E-F截断的使用膜22形成的二次电池40的截面的一个例子。
如图7C所示，膜22的凸部和凹部在重叠于正极集流体12的区域与热压合区域17之间不同。如图7C所示，正极集流体12、正极活性物质层18、隔离体13、负极活性物质层19、负极集流体14以此顺序层叠并且放置在折叠的膜22内，用粘合层30密封端部，在折叠的膜22内的其他空间中设置有电解液20。
可用于正极活性物质层18的正极活性物质的示例包括具有橄榄石型结构的复合氧化物、具有层状岩盐型结构的复合氧化物或者具有尖晶石型结构的复合氧化物。具体地，可使用LiFeO2、LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、V2O5、Cr2O5、MnO2等化合物。
或者，可以使用复合材料(LiMPO4(通式)(M为Fe(II)、Mn(II)、Co(II)、Ni(II)中的一种以上))。可用作物质的通式LiMPO4的典型示例例子是锂化合物，诸如LiFePO4、LiNiPO4、LiCoPO4、LiMnPO4、LiFeaNibPO4、LiFeaCobPO4、LiFeaMnbPO4、LiNiaCobPO4、LiNiaMnbPO4(a+b≤1，0＜a＜1，0＜b＜1)、LiFecNidCoePO4、LiFecNidMnePO4、LiNicCodMnePO4(c+d+e≤1，0＜c＜1，0＜d＜1，0＜e＜1)、LiFefNigCohMniPO4(f+g+h+i≤1，0＜f＜1，0＜g＜1，0＜h＜1，0＜i＜1)。
或者，可以使用Li(2-j)MSiO4(通式)(M为Fe(II)、Mn(II)、Co(II)、Ni(II)中的一种以上，0≤j≤2)等的复合材料。可用作物质的通式Li(2-j)MSiO4的典型例子包括Li(2-j)FeSiO4、Li(2-j)NiSiO4、Li(2-j)CoSiO4、Li(2-j)MnSiO4、Li(2-j)FekNilSiO4、Li(2-j)FekColSiO4、Li(2-j)FekMnlSiO4、Li(2-j)NikColSiO4、Li(2-j)NikMnlSiO4(k+l≤1，0＜k＜1，0＜l＜1)、Li(2-j)FemNinCoqSiO4、Li(2-j)FemNinMnqSiO4、Li(2-j)NimConMnqSiO4(m+n+q≤1，0＜m＜1，0＜n＜1，0＜q＜1)、Li(2-j)FerNisCotMnuSiO4(r+s+t+u≤1，0＜r＜1，0＜s＜1，0＜t＜1，0＜u＜1)等锂化合物。
或者，对于正极活性物质，可以使用AxM2(XO4)3(通式)(A＝Li、Na、Mg，M＝Fe、Mn、Ti、V、Nb、Al，X＝S、P、Mo、W、As、Si，x≥2)表示的钠超离子导体(nasicon)型化合物。钠超离子导体型化合物的示例是Fe2(MnO4)3、Fe2(SO4)3、以及Li3Fe2(PO4)3。此外，作为正极活性物质，可以使用：Li2MPO4F、Li2MP2O7、或Li5MO4(通式)(M＝Fe或Mn)表示的化合物；NaFeF3、FeF3等钙钛矿氟化物；TiS2、MoS2等金属硫族化合物(硫化物、硒化物、碲化物)；LiMVO4等具有反尖晶石型的结晶结构的氧化物；钒氧化物类(V2O5、V6O13、LiV3O8等)；锰氧化物；以及有机硫等材料。
在载体离子是锂离子以外的碱金属离子、碱土金属离子的情况下，作为正极活性物质，可以使用碱金属(例如，钠或钾)或碱土金属(例如，钙、锶、钡、铍或镁)代替锂。
作为隔离体13，可以使用绝缘体，诸如纤维素(纸)、有空孔的聚丙烯以及有空孔的聚乙烯。
作为电解液的电解质，使用具有载体离子迁移率且含有锂离子作为载体离子的材料。电解质的典型例子是LiPF6、LiClO4、LiAsF6、LiBF4、LiCF3SO3、Li(CF3SO2)2N、Li(C2F5SO2)2N等锂盐。可以单独使用这些电解质中的一种，可以以适当的组合并且以适当的比率使用这些电解质中的两种或更多种。
作为电解液的溶剂，使用具有载体离子迁移率的材料。作为电解液的溶剂，优选使用非质子有机溶剂。非质子有机溶剂的典型例子包括碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯(DEC)、γ-丁内酯、乙腈、乙二醇二甲醚、四氢呋喃等，可以使用这些物质中的一种或多种。当作为电解液的溶剂使用凝胶化的高分子材料时，抗漏液性等的安全性得到提高。此外，蓄电池可以较薄且更加轻量。凝胶化的高分子材料的典型例子包括硅酮凝胶、丙烯酸胶、丙烯腈胶、聚氧化乙烯类胶、聚氧化丙烯类胶、氟类聚合物胶等。另外，作为电解液的溶剂使用具有耐燃性及不挥发性的离子液体(室温熔融盐)中的一种或多种可以防止蓄电池爆炸或起火，即使在蓄电池内部短路或内部温度因过充电等而增加的情况下。离子液体是液体状态的盐且具有高离子迁移率(传导率)。离子液体含有阳离子和阴离子。离子液体的示例包括包含乙基甲基咪唑(EMI)阳离子的离子液体或包含N-甲基-N-丙基哌啶(propylpiperidinium)(PP13)阳离子的离子液体。
可以替代地使用具有硫化物类无机材料或氧化物类无机材料的固体电解质、具有PEO(聚环氧乙烷)类等的高分子材料的固体电解质来代替电解液。当使用固体电解质时，不需要隔离体或间隔物。另外，可以整体地固体化电池；因此，不存在漏液的可能性，因此电池的安全性得到显著提高。
对于负极活性物质层19的负极活性物质，可以使用能够溶解且析出锂的材料或嵌入且提取锂离子的材料，例如可以使用锂金属、碳类材料、合金类材料等。
锂金属是优选的，由于其低的氧化还原电位(比标准氢电极低-3.045V)以及高的每重量和每体积的比容量(3860mAh/g和2062mAh/cm3)。
碳类材料的示例包括石墨、石墨化碳(软碳)、非石墨化碳(硬碳)、碳纳米管、石墨烯、富勒烯、碳黑等。
石墨的示例包括中间相碳微球(MCMB)、焦炭基人造石墨(coke-based artificialgraphite)、沥青基人造石墨(pitch-based artificial graphite)等人造石墨或球状化天然石墨等天然石墨。
当锂离子嵌入在石墨中时(同时形成锂-石墨层间化合物)石墨具有与锂金属基本上相同的低电位(相对于Li/Li+大于或等于0.1V且小于或等于0.3V)。由此，锂离子二次电池可以具有高工作电压。另外，石墨是优选的，由于其如下优点：每单位体积的容量较高；体积膨胀小；较便宜；安全性比锂金属高等。
对于负极活性物质，可以使用能够利用与锂的合金化/脱合金化反应进行充放电反应的合金类材料或氧化物。在载体离子为锂离子的情况下，作为合金类材料例如可以举出包含Al、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Ag、Au、Zn、Cd、In、Ga等中的至少一种的材料。这种元素的容量比碳高。尤其，硅具有4200mAh/g的显著高的理论容量。由此，优选将硅用于负极活性物质。使用这种元素的合金类材料的示例包括Mg2Si、Mg2Ge、Mg2Sn、SnS2、V2Sn3、FeSn2、CoSn2、Ni3Sn2、Cu6Sn5、Ag3Sn、Ag3Sb、Ni2MnSb、CeSb3、LaSn3、La3Co2Sn7、CoSb3、InSb、SbSn等。注意，SiO是指包括高硅含量的部分的硅氧化物的粉末，也可以称为SiOy(2＞y＞0)。SiO的示例包括包含Si2O3、Si3O4和Si2O中的一个或多个的材料以及Si粉末与二氧化硅(SiO2)的混合物。另外，SiO可包含其他元素(例如，碳、氮、铁、铝、铜、钛、钙、锰等)。换言之，SiO是指包含单晶Si、非晶Si、多晶Si、Si2O3、Si3O4、Si2O、SiO2中的两个或多个的有色材料。因此SiO可以与无色透明或者白色的SiOx区别开来。注意，在作为二次电池的材料使用SiO制造二次电池并且由于重复的充放和放电循环而使SiO氧化的情况下，有时SiO变成SiO2。
或者，作为负极活性物质，可以使用氧化物诸如SiO、SnO、SnO2、二氧化钛(TiO2)、锂钛氧化物(Li4Ti5O12)、锂-石墨层间化合物(LixC6)、五氧化铌(Nb2O5)、氧化钨(WO2)、氧化钼(MoO2)等。
还或者，作为负极活性物质，可以使用包含锂和过渡金属的氮化物的具有Li3N型结构的Li(3-x)MxN(M＝Co、Ni、Cu)。例如，Li2.6Co0.4N3由于大充放电容量(900mAh/g和1890mAh/cm3)所以是优选的。
优选使用包含锂和过渡金属的氮化物，在此情况下在负极活性物质中包含锂离子，因此可以将其与用作正极活性物质的不包含锂离子的V2O5、Cr3O8等材料组合。在将含有锂离子的材料用作正极活性物质的情况下，通过预先提取包含在正极活性物质中的锂离子，可以使用包含锂和过渡金属的氮化物作为负极活性物质。
或者，可以将引起转化反应的材料用于负极活性物质；例如，将氧化钴(CoO)、氧化镍(NiO)、氧化铁(FeO)等不与锂发生合金化反应的过渡金属氧化物用于负极活性物质。引起转化反应的材料的其他示例包括Fe2O3、CuO、Cu2O、RuO2、Cr2O3等氧化物、CoS0.89、NiS、CuS等硫化物、Zn3N2、Cu3N、Ge3N4等氮化物、NiP2、FeP2、CoP3等磷化物、FeF3、BiF3等氟化物。注意，由于上述氟化物的电位高，所以也可以用作正极活性物质。
负极活性物质层19除了包含上述负极活性物质以外还可以包含用来提高活性物质的紧密性的粘合剂(binder)以及用来提高负极活性物质层19的导电性的导电剂等。
例如，在二次电池中，隔离体13具有大约为15μm至30μm的厚度，正极集流体12具有大约为10μm至40μm的厚度，正极活性物质层18具有大约为50μm至100μm的厚度，负极活性物质层19具有大约为50μm至100μm的厚度，负极集流体14具有大约为5μm至40μm的厚度。膜11具有大约为0.113mm的厚度。对膜11压花加工以具有大约为500μm的深度。在对膜11的压花加工到2mm以上的深度的情况下，整个二次电池的厚度过厚。
每单位体积的电池容量优选尽可能的大。在二次电池整体中电池部分所占的体积越大，每单位体积的电池容量也越大。当增加压花加工深度而使整个二次电池的厚度增大时，在每单位体积的电池中电池部分所占的比率降低，由此电池容量小。
在二次电池整体中电池部分所占的体积的比率优选为50％以上。图8A是沿着线C-D取得的图6D所示的二次电池的截面。图9A是沿着线G-H取得的图7B所示的二次电池的截面。图8A及图9A示出电池内部的部件70、覆盖电池的顶部表面的压花膜71、覆盖电池的底部表面的未压花膜72或压花膜72。为了简洁地表示，将形成有正极活性物质层的正极集流体、隔离体和形成有负极活性物质层的负极集流体等的叠层及电解液一并表示为电池内部的部件70。注意，T表示电池内部的部件70的厚度，t1表示覆盖电池的顶表面的压花的膜71的压花深度及厚度的总计，t2表示覆盖电池的底表面的未压花的膜72的厚度及压花膜72的压花深度及厚度的总计。二次电池的总体厚度表达为T+t1+t2。这意味着为了将在二次电池整体中电池内部的部件70所占的体积的比例设定为50％以上，需要满足T＞t1+t2。
在图6E及图7C中仅部分地示出的粘合层30以以下方式形成：膜的整个表面上设置有由聚丙烯构成的层，该层设置在将进行贴合的一侧，仅热压合部分成为粘合层30。
图6E及图7C各自示出固定膜11b或膜22的底侧并进行压合的例子。此时，顶侧极大地弯曲且形成台阶。因此，当在折叠的膜11或膜22内设置多个上述叠层的组合(例如八个以上的组合)时，台阶大，膜11a或膜22的顶侧有可能受到过大的应力。此外，也有膜的顶侧的边缘部分与膜的底侧的边缘部分错位。为了防止边缘部分的错位，也可以使膜的底侧具有台阶并在中央部进行压合，使得应力均匀。
在错位大的情况下，存在一个膜的端部的一部分不与另一个膜重叠的区域。为了校正上侧膜与下侧膜的端部的错位，可以切除这个区域。
在此，参照图6F说明在对二次电池进行充电时的电流。当将作为载体离子使用锂的二次电池看作闭路时，锂离子迁移的方向和电流流过的方向相同。注意，在使用锂的二次电池中，由于阳极及阴极根据充电或放电调换，氧化反应及还原反应调换，所以将反应电位高的电极称为正极，而将反应电位低的电极称为负极。由此，在本说明书中，在执行充电、执行放电、供应反向脉冲电流以及供应充电电流的所有情况下，将正极称为“正极”，而将负极称为“负极”。关于氧化反应及还原反应使用术语“阳极”及“阴极”可能导致混淆，因为阳极和阴极可在充电时和放电时调换位置。因此，在本说明书中，不使用术语“阳极”及“阴极”。假如使用术语“阳极”及“阴极”，则应该提到的是，阳极和阴极是充电时的那个还是放电时的那个并且对应于正极还是负极。
图6F的两个端子与充电器连接，对二次电池40进行充电。随着二次电池40的充电的进展，电极之间的电位差增大。在图6F中，电子从二次电池40外部的端子流至正极集流体12；由此，在二次电池40中，电流从正极集流体12流至负极集流体14。图6F中的正方向为从负极流至二次电池40外部的其他端子的方向。换言之，充电电流流过的方向为电流的方向。
在本实施方式中，对半折叠一个矩形膜并使两个端部彼此重叠以便密封。但是，膜的形状也可以不限于矩形并且除了矩形以外可以为多边形(诸如三角形、正方形或五角形)或任意的对称形状，诸如圆形或星形。
尽管在本实施方式中，描述用于便携式信息终端等的小型电池的例子，但是本发明的一个实施方式不特别限于此示例。应用于安装在车辆等上的大型电池也是可能的。
尽管在本实施方式中，示出应用于锂离子二次电池的例子，但是本发明的一个实施方式不局限于此。也可以应用于各种各样的二次电池，诸如，铅蓄电池、锂离子聚合物二次电池、镍氢蓄电池、镍镉蓄电池、镍铁蓄电池、镍锌蓄电池、氧化银锌蓄电池、固体电池、空气电池等。也可以应用于各种各样的蓄电装置，例如，一次电池、电容器、锂离子电容器等。再者，也可以应用于太阳能电池、光传感器、触摸传感器、显示装置、FPC(柔性印刷电路)、光学膜(例如，偏振片、相位差板、棱镜片、光反射片、光扩散片)等。
实施方式2
在本实施方式中，参照图6A至图6F及图8A至图8D将描述如图3C所示那样形成且彼此附连以制造二次电池两个膜11a、11b的例子。另外，参照图7A至图7C及图9A至图9C将描述如图4B所示那样形成的且彼此附连以制造二次电池的两个膜23、24的例子。
不单独使用可弯曲的二次电池，而安装在要使用的电子设备等上。由此，在很多情况下安装在电子设备的二次电池的形状一旦被固定后，就不需要改变二次电池的形状。
例如，当将沿一个方向以某个角度弯曲的二次电池安装在电子设备上时，在很多情况下该二次电池的形状会固定于该状态。在此情况下，二次电池不需要弯曲回原来的形状或者向相反的方向弯曲。
由此，对于可弯曲的二次电池，需要考虑的唯一应力是仅沿一个方向使二次电池弯曲时所施加的应力。
图8B是沿线C-D取得的图6D中的二次电池的截面图的示例，其中该二次电池为使用图6A所示的膜制造的并且沿一个方向弯曲。注意，为了附图的简洁，将包括其表面上形成有正极活性物质层的正极集流体、隔离体和其表面上形成有负极活性物质层的负极集流体等的叠层及电解液一并表示为电池的部件70。
当如图8B所示那样使二次电池弯曲时，覆盖二次电池的底表面的膜72受到压缩应力，而覆盖二次电池的顶表面的膜71受到拉伸应力。如图8B所示那样，通过在膜71的表面上形成凹部或凸部的图案，即便膜71受到拉伸应力也能够将应变的影响减小为可接受的。因此，二次电池可以改变其形态，以使得离曲率中心近的那侧上的外包装体具有10mm以上、优选为30mm以上的曲率半径。
图9B是沿线G-H取得的图7B中的二次电池的截面图的示例，其中该二次电池为使用图7A所示的膜制造的并且沿一个方向弯曲。注意，为了附图的简洁，将包括其表面上形成有正极活性物质层的正极集流体、隔离体和其表面上形成有负极活性物质层的负极集流体等的叠层及电解液一并表示为电池的部件70。
在图8B中，仅覆盖二次电池的顶表面的膜71在其表面上具有凹部或凸部的图案；但是，本发明的一个实施方式不局限于此，不仅可对膜71还可对覆盖受到压缩应力的二次电池的底表面的膜72进行压花，如图9B所示。当膜71及膜72都具有凹部或凸部的图案时，可以进一步减小变形的影响。覆盖受到压缩应力的二次电池的底表面的膜72可以具有在两个方向上倾斜的线彼此交叉的几何图案、图10A所示的纵条纹图案1301或图10B所示的横条纹图案1302。
由于覆盖二次电池的顶表面的膜71受到压缩应力，期望进行压花加工以便膜容易延伸。以窄间距进行的压花加工增大膜的表面积，从而当使膜弯曲时膜容易延伸。由此，为了以小的曲率半径使膜弯曲，如图8C或图9C所示那样，优选采用窄的压花间距而不是图8A或图9A所示的那样。
在图9A至图9C中，使用具有优化的压花深度及优化的压花间距的两个膜来密封二次电池。但是，可以使用经受针对缓和拉伸应力所优化的压花和针对缓和压缩应力所优化的压花两者的一个膜，此时，对该膜的一半进行针对缓和拉伸应力所优化的压花，而对另一半进行针对缓和压缩应力所优化的压花。然后，沿着经受针对缓和拉伸应力所优化的压花和针对缓和压缩应力所优化的压花两者的区域之间的边界折叠膜，并且进行密封。
图8D是图8A及图9A各自中的虚线所围绕的区域中的膜72的放大图。作为覆盖二次电池的底表面的膜，可以使用如图8D所示的叠层膜。例如，可以使用聚丙烯制成的膜72a、铝制成的膜72b以及尼龙制成的膜72c。
制备具有优化的压花深度及优化的压花间距的膜11a及未进行压花加工的膜11b或者具有优化的压花深度及优化的间距的膜23及膜24，然后与实施方式1同样地在两个膜之间设置由图6B所示的包括正极集流体12、隔离体13、以及负极集流体14的叠层。在正极集流体12的表面的一部分形成有正极活性物质层18，而在负极集流体14的表面的一部分形成有负极活性物质层19。接着，通过超声波焊接等使引线电极16与正极集流体12的突出部电连接，且使引线电极16与负极集流体14的突出部电连接。然后，通过热压合密封膜的三个边以形成具有一边保留打开的袋以便引入电解液。在减压气氛下或在惰性气体气氛下将所希望的量的电解液引入袋中。对膜的未进行热压合那边通过热压合来密封，由此完成二次电池。
尽管在本实施方式中描述了安装在电子设备等上的二次电池沿一个方向弯曲并且其形状被固定的情况，沿一个方向弯曲的二次电池可反复被几乎拉直并弯曲。
实施方式3
在本实施方式中，参照图11A至图11E、图12A至图12C、以及图13A至图13C说明将多个叠层包装在折叠的膜11的例子，该多个叠层部分地不同于实施方式1。
本实施方式所示的层叠也可以设置在压花加工的膜11a与未进行压花加工的膜11b之间或在进行了压花加工的膜23与膜24之间，如实施方式2所述。
图11A是正极集流体12的俯视图。图11B是隔离体13的俯视图。图11C是负极集流体14的俯视图。图11D是密封层15及引线电极16的俯视图。图11E是膜11的俯视图。
在图11A至图11E中，正极集流体、负极集流体、隔离体的尺寸都大致相同。图11E中的由点划线围绕的区域21具有与图11B的隔离体的尺寸大致相同的尺寸。图11E中的虚线与端部之间的区域是热压合区域17。
图12A示出在正极集流体12的两个表面上设置有正极活性物质层18的例子。详细地说，负极集流体14、负极活性物质层19、隔离体13、正极活性物质层18、正极集流体12、正极活性物质层18、隔离体13、负极活性物质层19、负极集流体14以此顺序层叠。图12B是沿平面80取得的该叠层结构的截面图。
注意，尽管图12A示出使用两个隔离体的例子，但是也可以采用以下结构：折叠一个隔离体并密封两个边缘以形成袋，并在袋中设置正极集流体12。在设置在袋状隔离体中的正极集流体12的两个表面形成有正极活性物质层18。
可以在负极集流体14的两个表面设置负极活性物质层19。在图12C所示的二次电池中，在一个表面设置有负极活性物质层19的两个负极集流体14之间夹着在两个表面设置有负极活性物质层19的三个负极集流体14、在两个表面设置有正极活性物质层18的四个正极集流体12以及八个隔离体13。此时，也可以不使用八个隔离体而使用四个袋状隔离体。
通过增加叠层的个数，可以增加二次电池的容量。另外，当在正极集流体12的两个表面设置正极活性物质层18且负极集流体14的两个表面设置负极活性物质层19时，二次电池的厚度可以制得小。
图13A示出在正极集流体12的一个表面设置正极活性物质层18且在负极集流体14的一个表面设置负极活性物质层19的二次电池。具体而言，在负极集流体14的一个表面设有负极活性物质层19，并且隔离体层叠在负极活性物质层19上且与之接触。在远离负极活性物质层19的隔离体13的表面上，设置正极活性物质层18，该正极活性物质层18设在正极集流体12的一个表面上。在该正极集流体12的另一个表面上，设置其一个表面设置有正极活性物质层18的另一个正极集流体12。注意，以远离正极活性物质层18的表面彼此相对的方式设置正极集流体12。另一个隔离体13层叠在其上，并且设置在负极集流体14的一个表面上的负极活性物质层19层叠在隔离体上并且与之接触。图13B是沿平面90取得的图13A的叠层结构的截面图。
尽管在图13A中使用两个隔离体，但是可以采用如下结构：折叠一个隔离体并且密封两个边缘来形成袋，在该袋中设置其一个表面设置正极活性物质层18的两个正极集流体12。
在图13C中，层叠多个图13A所示的叠层结构。在图13C中，以远离负极活性物质层19的表面彼此相对的方式设置负极集流体14，并且以远离正极活性物质层18的表面彼此相对的方式设置正极集流体12。在图13C中，叠层12个正极集流体12、12个负极集流体14以及12个隔离体13。
与具有在正极集流体12的两个表面设置正极活性物质层18且在负极集流体14的两个表面设置负极活性物质层19的结构的二次电池相比，在具有在正极集流体12的一个表面设置正极活性物质层18并在负极集流体14的一个表面设置负极活性物质层19的结构的二次电池较厚，因为集流体的个数更多。但是，正极集流体12的没有形成正极活性物质层18的表面面对另一个正极集流体12的没有形成正极活性物质层18的表面；因此，金属表面彼此接触。类似的，负极集流体14的没有形成负极活性物质层19的表面面对另一个正极集流体14的没有形成负极活性物质层19的表面；因此，金属面彼此接触。由于低摩擦力，金属表面彼此容易滑动。由于在弯曲时，二次电池内的金属表面彼此滑动，所以容易使二次电池弯曲。
正极集流体12的突出部及负极集流体14的突出部被称为接头部(tab portion)。当使二次电池弯曲时，容易切断正极集流体12的接头部及负极集流体14的接头部。这是因为接头部是长且细的凸部，并且应力很可能施加到接头部的根部。
在正极集流体12的一个表面设置正极活性物质层18且在负极集流体14的一个表面设置负极活性物质层19的结构中，存在正极集流体12彼此接触的表面及负极集流体14彼此接触的表面。集流体彼此接触的表面具有小摩擦阻力，由此容易释放在使电池变形时产生的起因于曲率半径的差异的应力。在其中在正极集流体12的一个表面设置正极活性物质层18且在负极集流体14的一个表面设置负极活性物质层19的结构中，接头部的总厚度大；由此，与在正极集流体12的两个表面设置正极活性物质层18且在负极集流体14的两个表面设置负极活性物质层19的结构的情况相比，应力分散，并且接头部较不可能被切断。
在这种叠层结构的情况下，通过超声波焊接来同时将正极集流体12全部固定及电连接。此外，当使与引线电极重叠的正极集流体12进行超声波焊接时，可以高效地进行电连接。
可以以如下方式进行超声波焊接：超声波被施加到放置成与另一个正极集流体的接头部重叠的正极集流体的接头部，同时向其施加压力。
实施方式4
在本实施方式中，参照图14A至图14H、图15A至图15C以及图16A和图16B将描述合并有实施方式1或2中所述的锂离子二次电池的电子设备的一个例子。另外，可以与实施方式3组合而使用。
使用实施方式1至3中的任一个制造的二次电池包括薄膜作为外包装体，该薄膜具有柔性且由此可以粘合到具有曲面的支撑结构体并且可改变其形态从而反映支撑结构体的具有大曲率半径的区域的曲面。
各自使用柔性蓄电装置的电子设备的示例如下：头戴显示器或护目镜型显示器这样的显示装置(也称为电视或电视接收机)、台式个人计算机或笔记本型个人计算机等个人计算机、用于计算机等的显示器、数码相机、数码摄像机、数码相框、电子记事本、电子书阅读器、电子翻译器、玩具、麦克风等声音输入器、电动剃须刀、电动牙刷、微波炉等高频加热装置、电饭煲、洗衣机、吸尘器、热水器、电扇、电吹风、加湿器、除湿器、空调器等空调设备、洗碗机、烘碗机、干衣机、烘被机、电冰箱、电冷冻箱、电冷藏冷冻箱、DNA保存用冰冻器、手电筒、电动工具、烟尘探测器、气体警报装置、防盗警报器等警报装置、工业机器人、助听器、起搏器、X射线拍摄装置、辐射计数器、电动按摩器、透析装置等保健设备或医疗设备、移动电话机(也称为移动电话、移动电话装置)、便携式游戏机、便携式信息终端、照明装置、头戴式耳机音响、音响、遥控操作机、台钟或挂钟等钟表、无绳电话子机、步话机、计步器、计算器、数字音频播放器等便携式或固定式声音再现装置、弹珠机等大型游戏机等。
此外，也可以将柔性蓄电装置沿着房屋或建筑物的内壁或外壁、汽车的弯曲的内部或外部表面组装。
图14A示出移动电话机的一个例子。移动电话机7400组装在外壳7401中的显示部7402、操作按钮7403、外部连接端口7404、扬声器7405、麦克风7406等。注意，移动电话机7400具有蓄电装置7407。
图14B示出被弯曲的移动电话机7400。当由外力使移动电话机7400弯曲时，设置在其内部的蓄电装置7407也被弯曲。图14C示出被弯曲的蓄电装置7407。蓄电装置7407为层压的蓄电池(也称为叠层的电池、膜覆盖的电池)。蓄电装置7407在被弯曲的同时被固定。注意，蓄电装置7407具有与集流体7409电连接的引线电极7408。例如，用作蓄电装置7407的外包装体的膜被压花加工，以使得蓄电装置7407即使在弯曲时也具有高可靠性。移动电话机7400还进一步设有用来插入SIM卡的槽、用来连接USB存储器等USB设备的连接器部等。
图14D示出可弯曲的移动电话机的一个例子。当被弯曲成绕前臂放置时，移动电话机可用作图14E所示的手镯型移动电话机。移动电话机7100包括外壳7101、显示部7102、操作按钮7103以及蓄电装置7104。图14F示出可弯曲的蓄电装置7104。当移动电话机佩戴在用户的胳膊上的同时蓄电装置7104被弯曲，外壳变形，蓄电装置7104的一部分或全部的曲率发生变化。具体而言，外壳或蓄电装置7104的主表面的一部分或全部在曲率半径从10mm至150mm的范围内改变。注意，蓄电装置7104具有与集流体7106电连接的引线电极7105。例如，进行压制加工以在作为蓄电装置7104的外包装体的膜的表面上形成多个凸部和凹部，即使当以不同的曲率使蓄电装置7104弯曲多次时，也可以维持高可靠性。移动电话机7100还进一步设有用于插入SIM卡的槽、用来连接USB存储器等USB设备的连接器部等。当折叠图14D所示的移动电话机的中央部时，可以获得图14G所示的形状。如图14H所示，当以移动电话机的端部彼此重叠的方式进一步折叠移动电话机的中央部时，可以缩小移动电话的尺寸以便例如放在用户的口袋里。如上所述，图14D所示的移动电话机能够以多于一种的方式变形，并且可期望的是，至少外壳7101、显示部7102以及蓄电装置7104具有柔性以便改变移动电话机的形态。
图15A示出吸尘器的一个例子。通过使吸尘器具备二次电池，它可以是无绳的。在吸尘器内部中，为了确保收存所吸入的灰尘的集尘空间，蓄电装置7604所占的空间越小越好。因此，在外表面与集尘空间之间配置薄型可弯曲的蓄电装置7604是有用的。
吸尘器7600具备操作按钮7603及蓄电装置7604。图15B示出能够被弯曲的蓄电装置7604。用作蓄电装置7604的外包装体的膜被压花加工，以使得蓄电装置7604即时在被弯曲时也具有高可靠性。蓄电装置7604具有与负极电连接的引线电极7601以及与正极电连接的引线电极7602。
作为蓄电装置7604的另一个示例，其中两个引线电极在外包装体的一个短边中露出，图15C示出能够被弯曲的蓄电装置7605。蓄电装置7605具有其中集流体或引线电极在外包装体的两个短边中露出的结构。也可对作为蓄电装置7605的外包装体的膜进行压花加工，在此情况下，蓄电装置7605可以弯曲并且具有高可靠性。
薄型蓄电装置7604可以使用实施方式1至3中任一个所示的层压的二次电池的制造方法来制造。
薄型蓄电装置7604具有层压结构并且被弯曲和固定。吸尘器7600具有显示薄型蓄电装置7604的剩余电量等的显示部7606。该显示部7606的显示区域被弯曲以适配吸尘器的外表面的形状。吸尘器具有用来连接于插座的连接软线。当薄型蓄电装置7604被充有足够的电力时，可以将连接软线从插座拔出来而使用吸尘器。薄型蓄电装置7604的充电也可以以无线进行，而不使用连接软线。
可在车辆中弯曲的蓄电装置的使用实现混合动力汽车(HEV)、电动汽车(EV)或插电式混合动力汽车(PHEV)等新一代清洁能源汽车的制造。此外，可弯曲的蓄电装置也可用于移动物体，诸如农业机械、包括电动辅助自行车的电动自行车、摩托车、电动轮椅、电动卡丁车、小型或大型船舶、潜水艇、固定翼机及旋转翼机等飞机、火箭、人造卫星、太空探测器、行星探测器、宇宙飞船等。
图16A和图16B各自示出根据本发明的一个实施方式制造的车辆的示例。图16A所示的汽车8100是以电动机的动力运行的电动汽车。或者，汽车8100是能够适当地使用电动机或发动机来驱动的混合动力汽车。在将层压的二次电池安装在车辆上的情况中，在一个或多个位置中设置包括多个层压的二次电池的电池模块。根据本发明的一个实施方式，可以将蓄电装置本身制得更加紧凑和轻量，例如，当具有曲面的蓄电装置设置在车辆的轮胎的内侧，车辆可以是高里程车辆。此外，也可以将可具有各种形状的蓄电装置设置在车辆中的小空间中，从而确保行李箱或乘坐的空间。汽车8100包括蓄电装置。蓄电装置不但用于驱动电发动机，而且还可以将电力供应到车头灯8101或室内灯(未图示)等的发光装置。
蓄电装置也可以将电力供应到汽车8100所具有的速度表、转速计等的显示装置。此外，蓄电装置也可以将电力供应到汽车8100所具有的导航系统等的半导体装置。
图16B示出包括蓄电装置的汽车8200。当通过插电系统或非接触供电系统等经由外部的充电设备对蓄电装置供应电力时，可对汽车8200进行充电。图16B中，利用地基充电装置8021通过电缆8022对安装在汽车8200中的蓄电装置进行充电。当进行充电时，作为充电方法或连接器的规格等可以适当地采用CHAdeMO(注册商标)或联合充电系统(CombinedCharging System)等的给定方式。充电装置8021可以为设置在商业设施的充电站或家庭的电源。例如，利用插电技术，可通过从外部供应电力来对安装在汽车8200中的蓄电装置进行充电。可以通过AC-DC转换器等转换装置将交流电力转换成直流电力来进行充电。
另外，虽未图示，但是车辆可以包括电力接收装置以使得它可通过以非接触方式从地上电力电力传送装置供应电力来进行充电。在非接触电力馈送系统的情况下，通过在公路或外壁中适配电力传送装置，不仅在电动车辆停止时而且在行驶时也可以进行充电。此外，可以利用该非接触电力馈送系统来在两台车辆之间进行电力的发送及接收。再者，还可以在车辆的外部设置太阳能电池，从而当停车时或行驶时进行蓄电装置的充电。为了以这样的非接触方式供应电力，可以利用电磁感应方式或磁场共振方式。
根据本发明的一个实施方式，在可以设置蓄电装置的位置的灵活度增加，由此可以高效率地进行车辆设计。此外，根据本发明的一个实施方式，由于蓄电装置的改进的特性，可以使蓄电装置本身更加紧凑和轻量。紧凑的且轻量的蓄电装置有助于减小车辆的重量，从而延长行车距离。另外，也可以将安装在车辆的蓄电装置用作对车辆之外的产品供应电力的电源。此时，可以避免在电力需求高峰时使用商业电源。
本实施方式可以自由地与实施方式1至3中任一个组合。
注意，在一个实施方式中描述的内容(也可以是其一部分的内容)可以应用于、组合于或者替换成在该实施方式中描述的其他内容(也可以是其一部分的内容)和/或在一个或多个其他实施方式中描述的内容(也可以是其一部分的内容)。
注意，在实施方式中描述的内容是指在各实施方式中利用各种附图说明的内容或在说明书的文章中所记载的内容。
注意，通过在一个实施方式中示出的附图(也可以是其一部分)与该附图的其他部分、在该实施方式中示出的其他附图(也可以是其一部分)和/或在一个或多个其他实施方式中示出的附图(也可以是其一部分)组合，可以构成更多附图。
注意，可以构成不包括说明书中的附图或文章所未规定的内容的发明的一个实施方式。另外，当有某一个值的数值范围的记载(上限值和下限值等)时，通过任意缩小该范围或者去除该范围的一部分，可以构成去除该范围的一部分的发明的一个实施方式。由此，例如，可以规定现有技术不包括在本发明的一个实施方式的技术范围内。
作为具体例子，示出包括第一至第五晶体管的电路的电路图。在该情况下，可以在发明中规定该电路不包含第六晶体管。也可以在发明中规定该电路不包含电容元件。再者，可以在发明中规定该电路不包含具有特定连接结构的第六晶体管。还可以在发明中规定该电路不包含具有特定连接结构的电容元件。例如，可以在发明中规定不包括其栅极与第三晶体管的栅极连接的第六晶体管。例如，可以在发明中规定不包括其第一电极与第三晶体管的栅极连接的电容元件。
作为其他具体例子，值的描述，给出“电压优选大于或等于3V且低于或等于10V”。在该情况下，例如，可以规定本发明的一个实施方式排除电压为大于或等于-2V且小于或等于1V的情况。例如，可以规定本发明的一个实施方式排除排除该电压大于或等于13V的情况。注意，例如，可以将该电压为5V以上且8V以下的情况规定为发明。例如，可以将该电压大约为9V的情况规定为发明。例如，可以将该电压是大于或等于3V且小于或等于10V但不是9V的情况规定为发明。注意，即使给出描述“值优选在某个范围中”、“值优选满足某个条件”，该值也不局限于该描述。换而言之，包括术语“优选”、“最好”等的值的描述不一定限制该值。
作为其他具体例子，给出描述“电压优选为10V”。在该情况下，例如，可以规定本发明的一个实施方式排除该电压为大于或等于-2V且小于或等于1V的情况。例如，可以规定本发明的一个实施方式排除该电压大于或等于13V的情况。
作为其他具体例子，在关于某一个物质的性质，例如记载有“膜为绝缘膜”。在该情况下，例如，可以规定本发明的一个实施方式排除该绝缘膜为有机绝缘膜的情况。例如，可以规定本发明的一个实施方式排除该绝缘膜为无机绝缘膜的情况。例如，可以规定本发明的一个实施方式排除该膜为导电膜的情况。例如，可以规定本发明的一个实施方式排除该膜为半导体膜的情况。
作为其他具体例子，在关于某一个层叠结构，例如记载有“在A膜与B膜之间设置膜”。在该情况下，例如，可以规定本发明的一个实施方式排除该膜为四层以上的叠层膜的情况。例如，可以规定本发明的一个实施方式排除在A膜与该膜之间设置有导电膜的情况。
另外，在本说明书等中，即使未指定有源元件(晶体管、二极管等)、无源元件(电容元件、电阻元件等)等所具有的所有端子的连接对象，所属技术领域的普通技术人员有时也能够构成发明的一个实施方式。就是说，可以说，即使未指定连接对象，发明的一个实施方式也是明确的。而且，当指定了连接对象的内容记载于本说明书等中时，有时可以判断未指定连接对象的发明的一个实施方式记载于本说明书等中。尤其是在可能会有多个端子连接对象的情况下，该端子的连接对象不必限定在指定的部分。因此，有时通过仅指定有源元件(晶体管、二极管等)、无源元件(电容元件、电阻元件等)等所具有的一部分的端子的连接对象，能够构成发明的一个实施方式。
另外，在本说明书等中，只要至少指定某一个电路的连接对象，所属技术领域的普通技术人员就有时可以构成发明。或者，只要至少指定某一个电路的功能，所属技术领域的普通技术人员就有时可以构成发明。就是说，可以说，只要指定功能，发明的一个实施方式就是明确的。另外，有时可以判断指定了功能的发明的一个实施方式记载于本说明书等中。因此，即使未指定某一个电路的功能，只要指定连接对象，就算是所公开的发明的一个实施方式，而可以构成发明的一个实施方式。另外，即使未指定某一个电路的连接对象，只要指定其功能，就算是所公开的发明的一个实施方式，而可以构成发明的一个实施方式。
注意，在本说明书等中，可以在某一个实施方式中示出的附图或者文章中取出其一部分而构成发明的一个实施方式。从而，在记载有说明某一部分的附图或者文章的情况下，取出该附图或者文章的一部分的内容也算是所公开的发明的一个实施方式，所以能够构成发明的一个实施方式。并且，可以说该发明的一个实施方式是明确的。因此，例如，可以在记载有有源元件(晶体管、二极管等)、布线、无源元件(电容元件、电阻元件等)、导电层、绝缘层、半导体层、有机材料、无机材料、零部件、装置、工作方法、制造方法等中的一个或多个的附图或者文章中，可以取出其一部分而构成发明的一个实施方式。例如，可以从由N个(N是整数)电路元件(晶体管、电容元件等)构成的电路图中取出M个(M是整数，M＜N)电路元件(晶体管、电容元件等)来构成发明的一个实施方式。作为其他例子，可以从由N个(N是整数)层构成的截面图中取出M个(M是整数，M＜N)层来构成发明的一个实施方式。再者，作为其他例子，可以从由N个(N是整数)要素构成的流程图中取出M个(M是整数，M＜N)要素来构成发明的一个实施方式。作为其他的例子，当从“A包括B、C、D、E或F”的记载中任意抽出一部分的要素时，可以构成“A包括B和E”、“A包括E和F”、“A包括C、E和F”或者“A包括B、C、D和E”等的发明的一个实施方式。
在本说明书等中，在某一个实施方式中示出的附图或文章示出至少一个具体例子的情况下，所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实就是由上述具体例子导出该具体例子的上位概念。从而，在某一个实施方式中示出的附图或文章示出至少一个具体例子的情况下，该具体例子的上位概念也是所公开的发明的一个实施方式，可以构成发明的一个实施方式。并且，可以说该发明的一个实施方式是明确的。
另外，在本说明书等中，至少示于附图中的内容(也可以是其一部分)是所公开的发明的一个实施方式，而可以构成发明的一个实施方式。因此，即使在文章中没有某一个内容的描述，如果该内容示于附图中，就可以说该内容是所公开的发明的一个实施方式，而可以构成发明的一个实施方式。同样地，取出附图的一部分的附图也是所公开的发明的一个实施方式，而可以构成发明的一个实施方式。并且，可以说该发明的一个实施方式是明确的。
实施例1
在本实施例中，使用图17A至图17C和图18说明对在集流体的两个表面设置活性物质层的电极的摩擦力与在集流体的一个表面设置活性物质层的电极的摩擦力进行对比的结果。
首先，为了进行摩擦力的对比，在玻璃板上层叠多个电极，拉出中间的电极。
实际的二次电池在由外包装体围绕的区域中包括以在其表面设置有负极活性物质层的第一集流体、在其表面设置有正极活性物质层的第二集流体与其表面设置有负极活性物质层的第三集流体。第一至第三集流体部分地重叠。将隔离体设置在第一集流体与第二集流体之间以及在第二集流体与第三集流体之间。
在本实施例中，使用与二次电池中的上述结构相同的叠层体进行实验。
根据以下方式测量摩擦力的最大值：在玻璃板上层叠第一集流体、第二集流体及第三集流体，在对层叠的第一集流体、第二集流体及第三集流体施加42g/cm2的负荷的情况下使用负荷测量设备(日本爱光(AIKOH ENGINEERING CO.,LTD)制造的RX-2)向水平方向拉出在其表面设置有正极活性物质层的集流体。
图17A示出包含将活性物质设置在集流体的一个表面上的负极的样品的截面示意图。如图17A所示，负极活性物质层102a、负极集流体103a、负极集流体103b、负极活性物质层102b、隔离体104、正极活性物质层105a、正极集流体106、正极活性物质层105b、隔离体104、负极活性物质层107a、负极集流体108a、负极集流体108b、负极活性物质层107b以此顺序层叠在玻璃板101上。并且，在施加负荷109的同时使用夹子120沿水平方向110拉出正极(正极活性物质层105a、正极集流体106、正极活性物质层105b)，从而测量摩擦力。
图17B示出包含将活性物质设置在集流体的两个表面上的负极的样品的截面示意图。如图17B所示，负极活性物质层102a、负极集流体103、负极活性物质层102b、隔离体104、正极活性物质层105a、正极集流体106、正极活性物质层105b、隔离体104、负极活性物质层107a、负极集流体108、负极活性物质层107b以此顺序层叠在玻璃板101上。然后，在施加负荷109的同时使用夹子120沿水平方向110拉出正极(正极活性物质层105a、正极集流体106、正极活性物质层105b)，从而测量摩擦力。
注意，在图17A和图17B的样本各自包括在正极的两个表面设有活性物质层的正极。由此，正极包括正极活性物质层105a、正极集流体106以及正极活性物质层105b。
图17C是摩擦力的对比实验的照片。
在图17A和图17B中的样本还在叠层体被干燥及叠层体被电解液淋湿的条件下进行对比。针对每种条件测量样本三次。图18示出测量结果。
图18中结果示出具有图17A所示的内部结构的二次电池在处于干燥状态及淋湿状态下容易被弯曲。这是因为彼此接触的金属表面由于低摩擦力而容易彼此滑动。此结构示出包含其中活性物质层设置在集流体的一个表面上的负极的二次电池容易被弯曲。
实施例2
在本实施例中，参考图19A至19D、图20和图21A至图21C说明实验结果。在实验中，在使用图21A至图21C所示的装置使薄型二次电池弯曲多次之后进行阻水性评价测试来确定二次电池的外包装体是否因弯曲而受到损伤。
确定外包装体是否受到损伤不仅通过视觉检查而且通过使用卡尔费休水分测定仪(Karl Fischer moisture meter)对二次电池内部的水分量进行测定。在水分量超过100ppm的情况下，该样品被判定为不具有充分的阻水性。当由于弯曲而外包装体受到严重损伤并且产生裂缝等时，水分通过损伤部分进入；由此，二次电池内部的水分量增大。
作为卡尔费休水分测定仪，使用利用电量滴定法的装置(日本京都电子工业株式会社(KYOTO ELECTRONICS MANUFACTURING CO.,LTD)制造的MKC-610-DT)。
首先，制造12种样品。样品的形状为如图19A至图19D和图20所示那样具有不同的长度及宽度。另外，叠层个数，即，样品的厚度以及弯曲的曲率半径不相同。
通过与其外包装体为压花膜的二次电池相同的方式根据实施方式1至3制造样本。注意，使用碳酸丙烯酯代替由二次电池的外包装体围绕的空间中的电解液，检测出碳酸丙烯酯中的水分。因此，由于本实施例所示的样品不能被用作二次电池而不能对该样品进行充放电；但是，如果使用电解液代替碳酸丙烯酯，就可以进行充放电。在这种情况下计算设计容量且在表1中示出。
[表1]
表2示出由外包装体围绕的区域中设置的层叠的集流体的对应个数的样品的总厚度。
[表2]
2层 1.5mm
4层 2.0mm
6层 2.5mm
10层 3.4mm
16层 4.7mm
针对十二种样品的每一个制造三个样品并且使用弯曲试验机进行一万次
反复的弯曲。之后，在以120℃将该样品与水一起保持在具有压力调节机构的容器(恒温浴)中24个小时，利用卡尔费休水分测定仪测量每个样品内部的水分量。表1示出该测定结果。在表1中，“NG”意味着三个样品中的至少一个具有超过100ppm的水分量。
注意，图21A及图21B是利用弯曲试验机使样品弯曲的照片。弯曲试验机可以设定曲率半径。在本实施例中，将弯曲的最小曲率半径分别设定为30mm、40mm、60mm以及100mm，如表1所示。
表1所示的结果示出在具有长度为75mm以下且厚度为3.4mm以下的电池即使在10000次反复的弯曲之后具有轻微损坏的外包装体且保持阻水性。
图21C是弯曲试验机1100的外观照片。在弯曲试验机1100的上部设置所制造的锂离子二次电池1200。锂离子二次电池1200被夹在两个保持板1101之间，由此在图21C中以虚线表示锂离子二次电池1200。在弯曲试验机1100中，在中央部的锂离子二次电池1200下方设置有在照片中垂直于臂部1102的方向上延伸的曲率半径为40mm的圆柱状支撑体(未图示)。弯曲试验机1100还具有在左右方向上延伸的臂部1102。臂部1102的顶端部与保持板1101机械地连接。通过使臂部1102的顶端部向上或下转动，可以沿着支撑体使保持板1101弯曲或伸展。在将锂离子二次电池1200夹在两个保持板1101之间的情况下进行使锂离子二次电池1200弯曲或伸展的测试。由此，通过使臂部1102的顶端部向上或下转动，可以沿着圆柱状支撑体使锂离子二次电池1200弯曲或伸展。具体而言，通过使臂部1102的顶端部向下转动，可以以40mm的曲率半径使锂离子二次电池1200弯曲或伸展。通过在由两个保持板1101夹持锂离子二次电池1200的状态下使其弯曲或伸展，可以防止弯曲或伸展之外的不需的力量施加到锂离子二次电池1200。另外，可以将弯曲或伸展带来的力量均匀地施加到整个锂离子二次电池1200。
实施例3
在本实施例中，参照图22A和图22B以及图23A和图23B将说明如下结果：在使包括在集流体的一个表面设置活性物质层的电极的二次电池及包括在集流体的两个表面设置活性物质层的电极的二次电池弯曲时所需的负荷的测量结果。
首先，制备包括在集流体的一个表面设置活性物质层的电极的二次电池的样品及包括在集流体的两个表面设置活性物质层的电极的二次电池的样品。
二次电池的具体的结构如下。在将活性物质层设置在集流体的一个表面上的样品中，其一个表面设置有负极活性物质层1903的两个负极集流体1902之间夹着其一个表面设置有正极活性物质层1905的六个正极集流体1904、其一个表面设置有负极活性物质层1903的四个负极集流体1902以及六个隔离体1906。
在将活性物质层设置在集流体的两个表面的样本中，在其一个表面设置有负极活性物质层1903的两个负极集流体1902之间夹着其两个表面设置有正极活性物质层1905的三个正极集流体1904、其两个表面设置有负极活性物质层1903的两个负极集流体1902以及六个隔离体1906。
图22A是活性物质层设置在集流体的一个表面上的样品的截面示意图。如图22A所示，负极集流体1902、负极活性物质层1903、隔离体1906、正极活性物质层1905、正极集流体1904、正极集流体1904、正极活性物质层1905、隔离体1906、负极活性物质层1903、负极集流体1902、负极集流体1902、负极活性物质层1903、隔离体1906、正极活性物质层1905、正极集流体1904、正极集流体1904、正极活性物质层1905、隔离体1906、负极活性物质层1903、负极集流体1902、负极集流体1902、负极活性物质层1903、隔离体1906、正极活性物质层1905、正极集流体1904、正极集流体1904、正极活性物质层1905、隔离体1906、负极活性物质层1903、以及负极集流体1902以此顺序层叠以制造厚度为2mm左右的二次电池。
图22B是在集流体的两个表面上设置活性物质层的样品的截面示意图。如图22B所示，负极集流体1902、负极活性物质层1903、隔离体1906、正极活性物质层1905、正极集流体1904、正极活性物质层1905、隔离体1906、负极活性物质层1903、负极集流体1902、负极活性物质层1903、隔离体1906、正极活性物质层1905、正极集流体1904、正极活性物质层1905、隔离体1906、负极活性物质层1903、负极集流体1902、负极活性物质层1903、隔离体1906、正极活性物质层1905、正极集流体1904、正极活性物质层1905、隔离体1906、负极活性物质层1903、以及负极集流体1902以此顺序层叠以制造厚度为2mm左右的二次电池。
接着，在具有曲面的夹具(jig)1400之间夹着样品，利用试验机1410(EZ-graph，岛津制作所制造)施加负荷，以如下方式：夹具1401朝向夹具1402移动以使得平坦样品具有6mm/分钟的位移直到曲率半径大约为40mm为止。注意，在平行于引线电极被引出的方向上使样品弯曲。
图23A和图23B是具有曲面的夹具1400及试验机1410的示意图。在具有曲面的夹具1400中，与弯曲的样品1420的内表面接触的夹具1401包括曲率半径为40mm的凸部，与弯曲的样品1420的外表面接触的夹具1402包括曲率半径为42mm的凹部。
在图23A及图23B中，X1是夹具1401的顶面与夹具1402的顶面之间的最大距离。在图23B中，X2是夹具1401的顶面与夹具1402的顶面之间的最小距离，以及ΔX是X1与X2之差，这是夹具1401实际移动经过的距离。
根据以下方式弯曲电池：与弯曲的样品的内表面接触的夹具1401及与弯曲的样品的外表面接触的夹具1402连接至试验机1410；在与外表面接触的夹具1402上定位样品1420；以及，沿图23A的箭头的方向(压缩方向)利用试验机1410对被夹具1400夹住的样品1420施加负荷。以此方式，如图23B所示那样，测量弯曲样品所需要的负荷直到曲率半径为40mm为止。
图24示出使在集流体的一个表面上设置活性物质层的样品及在集流体的两个表面上设置活性物质层样品弯曲直到曲率半径变为40mm所需要的负荷的测量结果。实线表示在集流体的一个表面设置活性物质层的样品的结果，而点划线表示在集流体的两个表面设置活性物质层的样品的结果。注意，由横轴表示的“位移”是夹具1400的与样品的内表面接触的夹具1401移动经过的距离，这是图23B所示的ΔX。在夹具1400之间的距离为40mm且没有使样品弯曲时，位移为0mm，在样品和夹具1400的接触面积为最大值且测定结束时，位移为40mm。也可以将位移换称为位移量或移动距离等。
如图24的图表所示，在某个位移之处使各样品弯曲所需的负荷开始急剧增大。这是因为首先正极及负极的接头部等较薄部分被弯曲然后包含活性物质层的较厚部分被弯曲。
由图24所示的结果示出，与包括在集流体的两个表面设置活性物质层的电极的二次电池相比，利用较小的负荷弯曲包括在集流体的一个表面设置活性物质层的电极的二次电池。这是因为彼此接触的金属表面因小摩擦力而容易在彼此上滑动。此结果显示，包括在集流体的一个表面上设置活性物质层的负极的二次电池容易被弯曲。
实施例4
在本实施例中，将说明使具有不同厚度的薄型二次电池弯曲时所需的负荷的测量结果。
首先，制造两个样品A、两个样品B及两个样品C。两个层被层叠在样品A中(厚度为1.5mm)，六个层被层叠在样品B中(厚度为2.5mm)，十个层被层叠在样品C中(厚度为3.4mm)。注意，“两个层被层叠”意味着两个正极和两个负极被层叠。
针对样品A、B及C，采用具有长度为75mm且宽度为60mm的实施例2中的样品的制造条件，不同之处为叠层的个数。表3示出样品A、B及C的条件。
[表3]
接着，以如下方式在具有曲面的夹具1400之间夹着样品A、B及C的每一个，利用试验机1410(EZ-graph，岛津制作所制造)施加负荷：朝向夹具1402移动夹具1401以使得平坦的样品具有6mm/分钟的位移直到曲率半径变为大约40mm为止。注意，在平行于引线电极被引出的方向上使电池弯曲。
利用与实施例3相同的试验机及夹具进行负荷的测定。
图25A示出使样品A、B及C弯曲直到曲率半径为40mm为止所需的负荷的测量结果。实线表示样品A(叠层个数为2，厚度为1.5mm)的结果，虚线表示样品B(叠层个数为6，厚度为2.5mm)的结果，而点划线表示样品C(叠层个数为10，厚度为3.4mm)的结果。为了图表的明确，图25A示出一个样品A、一个样品B和一个样品C的结果。
如图25A的图表所示，在某个位移之处使各样品弯曲时所需的负荷急剧增大。这是因为首先正极及负极的接头部等较薄部分被弯曲然后包含活性物质层的较厚部分被弯曲。
图25A的样品A、B及C的曲线的斜率急剧增大的点(曲线的斜率超过6N/mm的点)视为使包含活性物质层的较厚部分弯曲时所需的负荷值。在图25B中，绘制出样品A、B及C的每一个的斜率超过6N/mm的点，其中横轴表示样品的厚度。
由图25B可知，样品越厚，使样品弯曲时所需的负荷越大，更具体地说，使包含活性物质层的较厚部分弯曲时所需的负荷越大。
附图标记的说明
10：膜；10a：膜；10b：膜；11：膜；11a：膜；11b：膜；12：正极集流体；13：隔离体；14：负极集流体；15：密封层；16：引线电极；17：热压合区域；18：正极活性物质层；19：负极活性物质层；20：电解液；21：区域；22：膜；23：膜；24：膜；30：粘合层；40：二次电池；50：膜；51：膜；52：膜；53：压花辊；54：辊；55：压花辊；56：压花辊；57：压花辊；58：压花辊；60：行进方向；70：部件；71：膜；72：膜；72a：膜；72b：膜；72c：膜；80：平面；90：平面；101：玻璃板；102a：负极活性物质层；102b：负极活性物质层；103：负极集流体；103a：负极集流体；103b：负极集流体；104：隔离体；105a：正极活性物质层；105b：正极活性物质层；106：正极集流体；107a：负极活性物质层；107b：负极活性物质层；108：负极集流体；108a：负极集流体；108b：负极集流体；109：负荷；110：水平方向；120：夹子；1100：试验机；1101：保持板；1102：臂部；1200：锂离子二次电池；1301：纵条纹图案；1302：横条纹图案；1400：夹具；1401：夹具；1402：夹具；1410：试验机；1420：样品；1700：曲面；1701：平面；1702：曲线；1703：曲率半径；1704：曲率中心；1800：曲率中心；1801：膜；1802：曲率半径；1803：膜；1804：曲率半径；1805：电极及电解液；1901：外包装体；1902：负极集流体；1903：负极活性物质层；1904：正极集流体；1905：正极活性物质层；1906：隔离体；7100：移动电话机；7101：外壳；7102：显示部；7103：操作按钮；7104：蓄电装置；7105：引线电极；7106：集流体；7400：移动电话机；7401：外壳；7402：显示部；7403：操作按钮；7404：外部连接端口；7405：扬声器；7406：麦克风；7407：蓄电装置；7408：引线电极；7409：集流体；7600：吸尘器；7601：引线电极；7602：引线电极；7603：操作按钮；7604：蓄电装置；7605：蓄电装置；7606：显示部；8021：充电装置；8022：电缆；8100：汽车；8101：车头灯；8200：汽车。
本申请基于2014年5月29日提交到日本专利局的日本专利申请No.2014-111114、2014年6月27日提交到日本专利局的日本专利申请No.2014-133121、2014年12月26日提交到日本专利局的日本专利申请No.2014-264017以及2015年1月14日提交到日本专利局的日本专利申请No.2015-005404，通过引用将其完整内容并入在此。

Claims (18)

1.一种二次电池，包括膜，
其中，所述膜带有具有凹部或凸部的第一图案的区域及不具有所述凹部或所述凸部的所述第一图案的区域，
其中，具有所述第一图案的区域包括具有第一厚度的部分及具有第二厚度的部分，以及
其中，使用所述膜进行密封。
2.根据权利要求1所述的二次电池，
其中在具有所述第一厚度的部分中，所述凹部或所述凸部具有第一间距，以及
其中在具有所述第二厚度的部分中，所述凹部或所述凸部具有第二间距。
3.根据权利要求1所述的二次电池，包括在具有所述第一图案的区域与不具有所述第一图案的区域之间的边界。
4.根据权利要求1所述的二次电池，
其中所述膜带有具有凹部或凸部的第二图案的区域，所述第二图案与所述第一图案不同，以及
其中具有所述第二图案的区域包括具有第三厚度的部分及具有第四厚度的部分。
5.根据权利要求4所述的二次电池，包括在所述第一图案与所述第二图案之间的边界。
6.根据权利要求1所述的二次电池，在被折叠的所述膜内部的空间中至少包括正极活性物质层、负极活性物质层以及电解液。
7.根据权利要求2所述的二次电池，其中所述第一间距与所述第二间距不同。
8.根据权利要求2所述的二次电池，其中具有所述第一间距的凹部的深度或具有所述第一间距的凸部的高度以及具有所述第二间距的凹部的深度或具有所述第二间距的凸部的高度小于所述二次电池的厚度的一半。
9.根据权利要求1所述的二次电池，
其中所述二次电池具有柔性，
其中所述二次电池为至少具有第一稳定状态及第二稳定状态的多稳态柔性二次电池，
其中所述第一稳定状态为平坦的，
其中所述第二稳定状态为被弯曲的同时被固定，以及
所述二次电池在所述第一稳定状态与所述第二稳定状态之间反复变形。
10.根据权利要求9所述的二次电池，
其中在所述第二稳定状态下，所述膜的离曲率中心远的表面为具有所述第一图案的区域。
11.一种电子设备，包括：
外壳；
权利要求1所述的二次电池，所述二次电池在所述外壳中；以及
在所述外壳中的显示装置，所述显示装置电连接到所述二次电池。
12.一种二次电池，包括：
第一膜；以及
第二膜，
其中，所述第一膜带有具有凹部或凸部的第一图案的区域，
其中，所述第一膜包括具有第一厚度的部分及具有第二厚度的部分，
其中，所述第二膜带有具有凹部或凸部的第二图案的区域，所述第二图案与所述第一图案不同，
其中，所述第二膜包括具有第三厚度的部分及具有第四厚度的部分，
其中，所述第一图案由具有所述第一厚度的部分及具有所述第二厚度的部分形成，
其中，所述第二图案由具有所述第三厚度的部分及具有所述第四厚度的部分形成，并且
其中，使用所述第一膜及所述第二膜进行密封。
13.根据权利要求12所述的二次电池，
其中在具有所述第一厚度的部分中，所述凹部或所述凸部具有第一间距，并且
其中在具有所述第三厚度的部分中，所述凹部或所述凸部具有第二间距。
14.根据权利要求12所述的二次电池，包括在所述第一图案与所述第二图案之间的边界。
15.根据权利要求12所述的二次电池，至少包括在所述第一膜与所述第二膜之间的正极活性物质层、负极活性物质层以及电解液。
16.根据权利要求12所述的二次电池，
其中所述二次电池具有柔性，
其中所述二次电池为至少具有第一稳定状态及第二稳定状态的多稳态柔性二次电池，
其中所述第一稳定状态为平坦的，
其中所述第二稳定状态为被弯曲的同时被固定，并且
其中所述二次电池在所述第一稳定状态与所述第二稳定状态之间反复变形。
17.根据权利要求16所述的二次电池，
其中在处于所述第二稳定状态下，所述第一膜比所述第二膜离曲率中心更远，
其中所述第一膜的表面为具有所述第一图案的区域，
其中所述第二膜的表面为具有所述第二图案的区域，
其中在具有所述第一厚度的部分中，所述凹部或所述凸部具有第一间距，
其中在具有所述第三厚度的部分中，所述凹部或所述凸部具有第二间距，并且
其中所述第一间距比所述第二间距更窄。
18.一种电子设备，包括：
外壳；
权利要求12所述的二次电池，所述二次电池在所述外壳中；以及
在所述外壳中的显示装置，所述显示装置电连接到所述二次电池。
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