CN107528041A - 电池及电池的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够安全变形的电池。本发明提供一种能够反复弯曲的电池。本发明是一种电池，包括：第一导线；第二导线；第一集流体；以及第二集流体。第一集流体包括与第一导线接合的第一部分、涂敷有第一活性物质的第二部分。第二集流体包括与第二导线接合的第三部分、涂敷有第二活性物质的第四部分。第一导线、第二部分、第四部分在一部分互相重叠，并且第二导线、第二部分、第四部分在一部分互相重叠。

Description

电池及电池的制造方法
技术领域
本发明的一个方式涉及一种电池。本发明的一个方式涉及一种能够弯曲的电池。本发明的一个方式涉及一种电池的内部结构。
注意，本发明的一个方式不局限于上述技术领域。作为本说明书等所公开的本发明的一个方式的技术领域的一个例子，可以举出半导体装置、显示装置、发光装置、蓄电装置、存储装置、电子设备、照明装置、输入装置、输入输出装置、其驱动方法或者其制造方法。
背景技术
对以智能手机或平板终端为代表的便携式信息终端设备的开发活跃。这种电子设备被要求有轻小型等特性。
尤其是，近年来，对穿戴式电子设备(也称为可穿戴设备)的开发活跃。作为可穿戴设备的例子，可以举出戴在手腕上的手表型设备、戴在头部的眼镜型或护目镜型设备、戴在颈上的项链型设备等。例如，手表型设备包括小型显示器代替现有手表中的表盘，因此可以给使用者提供时间之外的各种信息。另外，作为这种可穿戴设备的用途，用于医疗、健康自我管理等的用途也受到关注，其实用化得到发展。
便携式设备大多安装有可以反复充电的二次电池。尤其是，在可穿戴设备中使用小型二次电池，因此，该二次电池被要求小型轻量、并且能够长时间使用。
专利文献1公开了将较薄且具有柔性的薄膜状的材料用于外包装体的柔性高的电池。
[专利文献1]国际公开第2012/140709号
发明内容
在便携式设备中，电池的容积所占的比率较大。因此，通过采用能够弯曲等能够变形的电池，可以在外壳中的有限空间配置电池，由此可以实现设备的小型化。此外，在可穿戴设备中，在现有的设备的可动部中配置电池是很困难的，但是若可以实现能够反复变形的电池，可以实现设计性更高的设备。
在二次电池的外包装体发生破损时，有可能引起发热或起火等，因此即使作为外包装体使用薄膜，也一般进一步用较硬的外包装体覆盖其上。但是，在该结构中，没有设想二次电池的弯曲等变形，由此，在将二次电池安装在电子设备中的情况下，有其配置位置受到限制的课题。
此外，在反复使现有的二次电池弯曲时，不仅会发生外包装体的损坏，而且会发生外包装体中的电极间的短路、电极本身的损坏等，在安全性方面有课题。
本发明的一个方式的目的之一是提供一种能够安全变形的电池。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种能够反复弯曲的电池。
本发明的一个方式的目的之一是提供一种每单位体积的容量大的电池。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种可靠性高的电池。
注意，上述目的的记载并不妨碍其他目的的存在。另外，本发明的一个方式并不需要实现所有上述目的。另外，可以从说明书等的记载得知并抽出上述以外的目的。
本发明的一个方式是一种电池，包括：第一导线；第二导线；第一集流体；以及第二集流体，其中，第一集流体包括与第一导线接合的第一部分、涂敷有第一活性物质的第二部分，第二集流体包括与第二导线接合的第三部分、涂敷有第二活性物质的第四部分，第一导线、第二部分、第四部分在一部分互相重叠，并且第二导线、第二部分、第四部分在一部分互相重叠。
在上述电池中，优选还包括绝缘性固定构件。此时，第一导线、第一集流体及第二集流体在互相重叠的部分由固定构件固定，并且第二导线、第一集流体及第二集流体在互相重叠的部分由固定构件固定。
在上述电池中，优选的是第一集流体在第一部分与第二部分之间叠回，第一导线、第一部分、第二部分在一部分互相重叠。此外，优选的是第二集流体在第三部分与第四部分之间叠回，并且第二导线、第三部分、第四部分在一部分互相重叠。
在上述电池中，优选的是第一集流体以与第一导线接合的面位于外侧的方式叠回，并且第二集流体以与第二导线接合的面位于外侧的方式叠回。
在上述电池中，优选包括第一绝缘构件、第二绝缘构件。此时，优选的是，第一部分与第二部分隔着第一绝缘构件重叠，并且第三部分与第四部分隔着第二绝缘构件重叠。此时，优选的是，第一绝缘构件覆盖第一部分及第一导线，并且第二绝缘构件覆盖第三部分及第二导线。
在上述电池中，优选还包括外包装体。此时，优选的是外包装体具有薄膜状的形状，以夹着第一集流体及第二集流体的方式被对折。此时，优选的是，外包装体包括夹着第一集流体及第二集流体的一对第一密封部、与第一导线及第二导线重叠的第二密封部。此外，优选的是，外包装体在与第一集流体及第二集流体重叠的区域具有大致平行于第二密封部的波形形状。
在上述电池中，优选的是，第一密封部及第二密封部为平坦而不具有波形形状。
在上述电池中，优选的是，第一密封部与第一集流体的端部或第二集流体的端部的距离为包括第一集流体及第二集流体的叠层体的厚度的0.8倍以上且3.0倍以下。
在上述电池中，优选的是，一对第一密封部之间的距离与第一集流体的宽度或第二集流体的宽度的差异为包括第一集流体及第二集流体的叠层体的厚度的1.6倍以上且6.0倍以下。
本发明的其他方式是一种电池的制造方法，该电池包括：第一集流体；第二集流体；第一导线；以及第二导线，该电池的制造方法包括：重叠第一集流体与第二集流体的第一步骤；第一集流体与第一导线接合且第二集流体与第二导线接合的第二步骤；以及第一集流体、第二集流体、第一导线及第二导线由固定构件固定的第三步骤。
在上述电池的制造方法中，优选的是，在第二步骤与第三步骤之间包括第一集流体的一部分及第二集流体的一部分被叠回的第四步骤。
在上述电池的制造方法中，优选还包括：重叠多个第一集流体及多个第二集流体的第五步骤代替第一步骤。在第五步骤中多个第一集流体互相错开地重叠，且多个第二集流体互相错开地重叠。
根据本发明的一个方式可以提供一种能够安全变形的电池。根据本发明的一个方式可以提供一种能够反复弯曲的电池。根据本发明的一个方式可以提供一种每单位体积的容量大的电池。此外，根据本发明的一个方式可以提供一种可靠性高的电池。
附图说明
图1是根据实施方式的电池的制造方法的流程图；
图2A及图2B是根据实施方式的集流体；
图3A至图3C是说明根据实施方式的电池的制造方法的图；
图4A至图4D是说明根据实施方式的电池的制造方法的图；
图5A至图5C是说明根据实施方式的电池的制造方法的图；
图6A至图6C是说明根据实施方式的电池的制造方法的图；
图7A及图7B是说明根据实施方式的电池的制造方法的图；
图8A及图8B是说明根据实施方式的电池的制造方法的图；
图9是根据实施方式的电池的制造方法的流程图；
图10A及图10B是说明根据实施方式的电池的制造方法的图；
图11A及图11B是说明根据实施方式的电池的制造方法的图；
图12A至图12C是说明根据实施方式的电池的制造方法的图；
图13A、图13B1、图13B2、图13C及图13D是说明根据实施方式的电池的结构实例；
图14是根据实施方式的电池的结构实例；
图15A至图15H是根据实施方式的电子设备；
图16A及图16B是根据实施方式的电子设备；
图17A至图17C是根据实施例1的外观照片；
图18A至图18C是根据实施例1的外观照片；
图19A至图19C是根据实施例1的外观照片；
图20A及图20B是根据实施例1的电池的外观照片；
图21A至图21C是根据实施例2的电池的透射X射线图像；
图22A至图22C是根据实施例2的电池的透射X射线图像；
图23A至图23C是根据实施例2的电池的X射线CT图像；
图24A及图24B是根据实施例2的电池的充放电特性；
图25A及图25B是根据实施例2的电池的充放电特性；
图26A及图26B是根据实施例2的电池的充放电特性；
图27A及图27B是根据实施例2的电池的透射X射线图像。
本发明的选择图为图8A及图8B。
具体实施方式
参照附图对实施方式进行详细说明。但是，本发明不局限于以下说明，而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其方式及详细内容在不脱离本发明的宗旨及其范围的情况下可以被变换为各种各样的形式。因此，本发明不应该被解释为仅限定在以下所示的实施方式所记载的内容中。
注意，在下面说明的发明结构中，在不同的附图中共同使用相同的附图标记来表示相同的部分或具有相同功能的部分，而省略反复说明。此外，当表示具有相同功能的部分时有时使用相同的阴影线，而不特别附加附图标记。
注意，在本说明书所说明的每一个附图中，有时为了明确起见，夸大表示各结构的大小、层的厚度、区域。因此，本发明并不一定限定于附图中的尺寸。
在本说明书等中使用的“第一”、“第二”等序数词是为了避免构成要素的混淆而附记的，而不是为了在数目方面上进行限定的。
实施方式1
在本实施方式中，对本发明的一个方式的电池的结构实例及制造方法实例进行说明。
本发明的一个方式的电池具有在薄膜状的外包装体中层叠第一集流体及第二集流体的结构。第一集流体为正极集流体和负极集流体中的一个，第二集流体为正极集流体和负极集流体中的另一个。此外，电池包括从外包装体的内部向外部延伸的一对导线。各导线在外包装体的内部分别与第一集流体或第二集流体接合。
第一集流体及第二集流体分别在平面图中包括突出部分(也称为接头部)。接头部包括接合有导线的接合部(也称为第一部分)。此外，第一集流体及第二集流体包括涂敷有活性物质等的部分(也称为电极部或第二部分)。
在本说明书等中，有时将包括在外包装体中的结构称为电极叠层体、叠层体或电极构件等。电极叠层体至少包括第一集流体及第二集流体。此外，电极叠层体有时包括与第一集流体接合的导线、与第二集流体接合的导线。此外，电极叠层体也可以在第一集流体与第二集流体之间包括隔离体及电解液。另外，在作为电解液使用固体电解质时，也可以不包括隔离体。
此外，电池也可以包括多个第一集流体及多个第二集流体。层叠的集流体的个数越多，越可增大电池容量。
本发明的一个方式包括导线、第一集流体的第二部分、第二集流体的第二部分使用固定构件互相被固定在一起的部分。换言之，导线与第一集流体不仅在与接头部重叠的部分接合，而且在接头部以外的部分被进一步固定。同样地，导线与第二集流体在接头部以外的部分被进一步固定。
这里，说明导线与第一集流体仅在接头部被固定，导线与第二集流体仅在接头部被固定的情况。当使电池反复弯曲等变形时，第一集流体及第二集流体也反复变形。在第一集流体及第二集流体中，接头部是没有涂敷活性物质层的部分，该部分的厚度比其他部分薄。此外，接头部的宽度比涂敷有活性物质层的第二部分小。因此，接头部的机械强度比集流体的其他部分弱。此外，突出的接头部的基部的机械强度也较弱。因此，当反复进行第一集流体及第二集流体的变形时，这些接头部及接头部的基部容易产生裂缝。在最坏情况下，会导致接头部的断裂。
于是，在本发明的一个方式中，不仅通过接头部将第一集流体或第二集流体与导线接合，而且导线与集流体的第二部分使用固定构件互相被固定在一起，可以实现接头部不容易变形的结构。由此，即使进行反复弯曲等变形也不容易产生不良现象，可以实现可靠性高的电池。
第一集流体及第二集流体优选由固定构件固定的部分以外的部分不被固定。由此，当使电池弯曲时，以由固定构件固定的部分为支点，各集流体彼此错开，缓和施加到各集流体的应力，可以防止各集流体的损坏。再者，通过采用这种结构，可以以更小的力量使电池弯曲。
作为优选的结构的一个例子，采用第一集流体及第二集流体的接头部在接合于导线的接合部与涂敷有活性物质等的电极部之间的区域叠回的结构。并且，将第一集流体及第二集流体的包括接合部(第一部分)的接头部的一部分、导线的一部分、电极部(第二部分)由固定构件固定。
这里，接头部优选在弯曲的状态下被叠回，而不是弯折。例如，优选以曲率半径为接头部的厚度的5倍以上，优选为10倍以上，进一步优选为20倍以上且小于50倍的方式使接头部弯曲。有些集流体的材料在叠回部分的曲率半径小于接头部的厚度的5倍时，有可能在将接头部叠回时接头部断裂。此外，在曲率半径过大(例如50倍以上)时电池的厚度会增大。
在采用将接头部叠回的结构的情况下，在一个集流体的接头部接触于其极性与该一个集流体不同的另一个集流体接触时，可能会产生电短路。因此，优选使接头部的一部分的表面绝缘。更具体而言，优选在叠回的接头部与集流体之间夹着绝缘构件。此时，更优选由绝缘构件覆盖接头部的一部分。
此外，在采用将接头部叠回的结构时，优选以与导线接合的面位于外侧的方式叠回。
作为优选的结构的其他例子，导线从与接头部接合的部分延伸至电极部。并且，也可以在导线的一部分与电极部重叠的区域导线及电极部由固定构件固定。
作为覆盖这种第一集流体及第二集流体的外包装体优选使用在一个方向上周期性连续的波状薄膜。通过使外包装体的形状为波形形状，由于可以通过变形使波周期及振幅变化而缓和使外包装体弯曲时的应力，由此可以防止外包装体损伤。
外包装体优选以夹着第一集流体及第二集流体的方式将其一边折叠，并压合围绕第一集流体及第二集流体的部分(其他三边)来形成密封部。此时，将与导线的一部分重叠的部分称为顶部密封部，将其他部分称为侧部密封部。
此时，当在第一集流体或第二集流体的宽度方向(平行于顶部密封部的方向)的端部与侧部密封部之间设置间隙时，可以抑制使电池反复弯曲时的第一集流体或第二集流体与外包装体摩擦。例如，第一集流体或第二集流体与侧部密封部之间的距离为层叠第一集流体及第二集流体的叠层体的厚度的0.8倍以上，优选为0.9倍以上，更优选为1.0倍以上且3倍以下，进一步优选为2倍以下。或者，例如，一对侧部密封之间的距离与第一集流体或第二集流体的宽度的差异为层叠第一集流体及第二集流体的叠层体的厚度的1.6倍以上，优选为1.8倍以上，更优选为2.0倍以上且4倍以下。
此外，为了在第一集流体或第二集流体的宽度方向的端部与外包装体的侧部密封之间设置间隙，优选预先形成外包装体的形状(也称为预先成形)。预先成形例如在侧部密封的形成工序之前在重叠于外包装体的第一集流体或第二集流体的宽度方向的端部的位置与在后面的工序中进行侧部密封的部分之间设置柔和弯曲形状而压合形成外包装体。
例如，在不进行预先成形的情况下，例如在形成侧部密封时，有时以第一集流体或第二集流体的宽度方向的端部为支点形成外包装体的弯折部分。另一方面，当使用上述进行预先成形的外包装体时，在形成侧部密封时不容易形成这种弯折部分。由此，可以更有效地抑制使电池反复弯曲时第一集流体或第二集流体与外包装体摩擦，因此可以实现对反复弯曲等变形具有高耐性的电池。
以下参照附图说明更具体的例子。
[制造方法实例1]
下面，说明本发明的一个方式的电池的制造方法实例。图1是以下所示的电池的制造方法的流程图。
[集流体]
首先，对本发明的一个方式的电池所包括的集流体进行说明。图2A、图2B分别示出集流体11a及集流体11b的俯视示意图。
集流体11a和集流体11b中的一个被用作正极集流体，另一个被用作负极集流体。在本实施方式中，将集流体11a用作负极集流体，将集流体11b用作正极集流体。
集流体11a包括接头部21a、被用作电池的电极的电极部22a。接头部21a是集流体11a的突出部分，其宽度比电极部22a小。电极部22a涂敷有活性物质层13a。
集流体11b包括接头部21b、被用作电池的电极的电极部22b。接头部21b是集流体11b的突出部分，其宽度比电极部22b小。电极部22b涂敷有活性物质层13b。
这里，集流体11a及集流体11b优选仅在一个面涂敷活性物质层13a或活性物质层13b，而在另一个面不涂敷。
这里，优选使集流体11a的宽度Wa与集流体11b的宽度Wb不同。在图2A及图2B中示出集流体11a的宽度Wa比集流体11b的宽度Wb大的例子。
以上是集流体的说明。
接着，将参照图1所示的流程图、图3A至图8B说明电池的制造方法。
[步骤S01]
首先，准备多个集流体11a及多个集流体11b，分别在长度方向上错开层叠。
图3A是示出叠层结构的立体示意图。此外，以后为了明确起见，未图示活性物质层13a及活性物质层13b。
在图3A中示出四个集流体11a及四个集流体11b的例子。两个集流体11a配置在外侧，在其内侧交替地配置一对集流体11b、一对集流体11a。这里，一对集流体11a以与活性物质层13a(未图示)的涂敷面相反一侧的面彼此接触的方式配置。同样地，一对集流体11b以与活性物质层13b(未图示)的涂敷面相反一侧的面彼此接触的方式配置。换言之，活性物质层13a及活性物质层13b位于集流体11a与集流体11b之间，活性物质层不设置于相邻的两个集流体11a之间及两个集流体11b之间。由此，当使电池弯曲时，可以使一对集流体11a及一对集流体11b容易错开。如后面所述，通过同极的集流体互相滑动，可以缓和在使电池弯曲时施加到集流体的应力。
如图3A所示，在集流体11a与集流体11b之间可以配置以虚线所示的隔离体14。作为隔离体14优选使用其宽度比集流体11b大的隔离体。
这里，叠层结构不局限于图3A所示的结构。例如，如图4A所示，也可以在位于最外侧的两个集流体11a的外侧配置隔离体14。由此，由于可以防止后面所述的外包装体与集流体11a接触，所以可以防止因外包装体与集流体11a摩擦而使外包装体损坏。此时，作为隔离体14优选使用其宽度比集流体11a大的隔离体。
在图4B中示出在两个集流体11a之间包括一个集流体11b的例子。这里，集流体11b优选采用在两个面涂敷有活性物质层13b的结构。通过采用这种结构，可以减薄电池，由此可以增大每单位体积的容量及每单位重量的容量。此外，由于可以减薄电池本身，所以可以用较小的力量使电池弯曲。再者，由于集流体11a以与活性物质层13a(未图示)的涂敷面相反一侧的面彼此接触的方式配置，所以一对集流体11a互相滑动。因此，可以用更小的力量使电池弯曲。
在图4C中示出一对集流体11b由一个隔离体14a夹着的结构。这里，隔离体14a优选在叠回之后其周边部接合而形成为袋状。通过使用这种隔离体14a，即使发生一对集流体11b的位置错开也可以防止正极与负极电短路。
图4D与图4C的不同之处在于位于最外侧的两个集流体11a也由隔离体14a夹着。由此，可以防止因外包装体与集流体11a摩擦而使外包装体损坏。
图3B示出集流体11a与集流体11b重叠的状态。注意，为了明确起见以后未图示隔离体14。
如图3B所示，集流体11a彼此及集流体11b彼此优选分别在设置有接头部21a或接头部21b的方向(箭头所示的方向)上相对错开地层叠。通过将这些集流体预先错开配置，如后面所述，可以抵消在使集流体11a的一部分及集流体11b的一部分折叠时产生的错开。具体而言，可以使多个电极部22a及电极部22b的位置一致。此外，此时优选以形成所有集流体11a的接头部21a重叠的部分的方式层叠。同样地，优选以形成所有集流体11b的接头部21b重叠的部分的方式层叠。
如图3B所示，配置在内侧的一对集流体11a及一对集流体11b不需要错开配置。
[步骤S02]
接着，如图3C所示，集流体11a的接头部21a及集流体11b的接头部21b分别与导线12a及导线12b接合。例如使用超声波焊接等进行接合。
这里，由于集流体11a的接头部21a是错开配置的，所以重要的是，集流体11a的接头部21a与导线12a的接合部15a形成为包括所有集流体11a的接头部21a的范围。此外，集流体11b的接头部21b与导线12b的接合部15b也是同样的。
在图3A至图3C中示出多个集流体11a、集流体11b的形状为同一形状的例子，但是也可以使用长度不同的多个集流体11a、集流体11b。在图5A及图5B中示出使用越接近于接合面一侧在长度方向上越长的集流体11a及集流体11b的例子。通过采用这种结构，接头部21a及接头部21b不在长度方向上错开，所以可以容易使导线12a与导线12b接合。此外，在图5A及图5B中使用接头部21a或接头部21b的长度相等，电极部22a或电极部22b的长度不同的集流体11a及集流体11b，但是如图5C所示，也可以使用电极部22a或电极部22b的长度相等且接头部21a或接头部21b的长度分别不同的多个集流体11a及集流体11b。
[步骤S03]
接着，使接头部21a与导线12a的一部分及接头部21b与导线12b的一部分分别绝缘。
图6A是导线12a及导线12b分别与多个集流体11a、集流体11b接合的状态的立体图。
如图6B所示，通过集流体11a的接头部21a的一部分及导线12a的一部分由绝缘构件16a覆盖，可以使它们的表面绝缘。此时，优选以绝缘构件16a覆盖接合部15a的方式设置。同样地，集流体11b的接头部21b的一部分、导线12b的一部分由绝缘构件16b覆盖。
绝缘构件16a及绝缘构件16b设置在后面将集流体11a及集流体11b叠回的部分。由此，可以防止集流体11b的叠回部分与集流体11a的表面接触而这些集流体电短路。此外，在如图6A等所示两个集流体11a位于最外一侧时，由于集流体11a与导线12a原本就是电连接着的，所以集流体11a与导线12a接触也不会产生问题，因此也可以不设置集流体11a一侧的绝缘构件16a。
如图6C所示，也可以以覆盖集流体11a的接头部21a的一部分、导线12a的一部分、集流体11b的接头部21b的一部分及导线12b的一部分的方式设置一个绝缘构件16。
作为绝缘构件16a、绝缘构件16b及绝缘构件16可以优选使用聚酰亚胺胶带等绝缘胶带。通过使这些绝缘构件具有粘合性，可以防止在使电池变形时错开。此外，这些绝缘构件不局限于此，可以采用带状、薄片状等各种方式。此外，作为绝缘构件也可以使用将液状的树脂材料涂敷在要绝缘的部分的表面，然后使其固化的构件。
上述绝缘构件是用来防止将接头部21a或接头部21b叠回时的电短路的，上述绝缘构件的配置位置不局限于上述位置。例如，也可以以覆盖电极部22a及电极部22b的方式设置或者贴合于它们的表面的一部分。此外，在将接头部21b叠回时，也可以在接头部21b的叠回部分与集流体11a之间配置绝缘构件。
[步骤S04]
接着，将接头部21a、接头部21b分别叠回。
此时，优选以接头部21a的与导线12a接合的面及接头部21b的与导线12b接合的面位于外侧的方式将接头部21a及接头部21b叠回。
图7A是将接头部21a及接头部21b叠回时的接合部15a一侧的立体图，图7B是使图7A旋转了180度时的立体图。此外，为了明确起见，以后未图示上述绝缘构件16a及绝缘构件16b或绝缘构件16。
如图7A所示，优选以导线12a的一部分及导线12b的一部分与集流体11a的电极部22a及集流体11b的电极部22b重叠的方式折叠接头部21a、接头部21b。此外，接头部21a及接头部21b也是同样，优选以与电极部22a及电极部22b重叠的方式折叠。
[步骤S05]
接着，导线12a、导线12b、电极部22a、电极部22b由固定构件17固定。
图8A是设置固定构件17时的接合部15a一侧的立体图，图8B是使图8A旋转了180度时的立体图。
作为固定构件17可以使用聚酰亚胺胶带等绝缘胶带。此外，固定构件17不局限于此，既可以使用环状的橡胶(橡皮圈)，又可以使用形成为适当的形状的树脂材料等绝缘材料。
通过上述步骤，可以形成电极构件10。
如图8A等所示，电极构件10具有将接头部21a及接头部21b叠回且接合部15a及接合部15b与电极部22a及电极部22b的一部分重叠的结构。因此，与不将接头部21a及接头部21b叠回的结构相比，可以缩短长度方向的长度。因此，由于可以减少使用电极构件10的电池的尺寸，所以可以增大每单位体积的容量。
[步骤S06]
接着，与电解液一起由外包装体覆盖电极构件10，将外包装体的周围密封。
通过上述工序，可以制造本发明的一个方式的电池。
[制造方法实例2]
下面，将参照附图对其一部分与上述制造方法实例1不同的电池的制造方法实例进行说明。注意，这里有时省略与上述重复的部分的说明。
图9是以下所示的制造方法的流程图。
[步骤S11]
首先，如图10A所示，准备多个集流体11a及多个集流体11b，分别进行层叠。这里，与制造方法实例1不同，多个集流体11a及多个集流体11b以不错开的方式层叠。
[步骤S12]
接着，如图10B所示，集流体11a的接头部21a及集流体11b的接头部21b分别与导线12a、导线12b接合。
此时，导线12a的一部分及导线12b的一部分与电极部22a及电极部22b重叠。
[步骤S13]
接着，为了防止导线12b与集流体11a电短路，在导线12b与集流体11a之间设置绝缘构件18，使导线12b与集流体11a绝缘。
在图11A中示出集流体11a及集流体11b的一部分卷绕有绝缘构件18的例子。
注意，绝缘构件18的结构不局限于此，若可以使不同极性的导线与集流体绝缘，则可以采用各种结构。在图12A中示出仅在集流体11a与导线12b之间配置绝缘构件18a的例子。此外，在图12B中示出导线12b的与集流体11a重叠的部分由绝缘构件18b覆盖的例子。此外，在图12C中示出导线12a的与集流体11a重叠的部分及导线12b的与集流体11a重叠的部分由绝缘构件18c夹着的例子。
作为绝缘构件18、绝缘构件18a及绝缘构件18b，可以使用与上述绝缘构件16等相同的材料。
[步骤S14]
接着，如图11B所示，导线12a、导线12b、电极部22a、电极部22b由固定构件17固定。
通过上述步骤，可以制造电极构件10a。
通过采用本制造方法实例，由于不进行将接头部21a及接头部21b叠回的工序，因此可以进一步提高产率。
[步骤S15]
接着，电极构件10a与电解液一起由外包装体覆盖，对外包装体的周围进行密封。
通过上述工序，可以制造本发明的一个方式的电池。
以上是电池的制造方法实例的说明。
[电池的结构实例]
以下，将参照附图对使用在上述制造方法实例中示出的电极构件的电池的结构实例进行说明。这里，尤其是，对适合于反复弯曲用途的电池的结构实例进行说明。
图13A示出电池50的俯视示意图。此外，图13B1、图13B2、图13C分别示出沿着图13A中的截断线C1-C2、截断线C3-C4、截断线A1-A2的截面示意图。
电池50包括外包装体51、容纳于外包装体51的内部的电极构件10。电极构件10所包括的导线12a及导线12b延伸在外包装体51的外侧。此外，在外包装体51的内部除了电极构件10以外还密封有电解液(未图示)。
外包装体51具有薄膜形状，以夹着电极构件10的方式被对折。外包装体51包括折叠部分61、一对密封部62及密封部63。一对密封部62以夹着电极构件10的方式设置并也可以称为侧部密封。此外，密封部63包括与导线12a及导线12b重叠的部分并也可以称为顶部密封。
外包装体51优选具有在与电极构件10重叠的部分交替配置棱线71及谷底线72的波形形状。此外，外包装体51的密封部62及密封部63优选为平坦而不具有波形形状。另外，密封部63有时在与导线12a及导线12b重叠的部分具有台阶。
电极构件10的结构可以援用上述结构。
图13B1是在与棱线71重叠的部分截断的截面，图13B2是在与谷底线72重叠的部分截断的截面。图13B1、图13B2都对应于电池50及电极构件10的宽度方向的截面。
这里，电极构件10的宽度方向的端部，即集流体11a或集流体11b的端部与密封部62之间的距离为距离La。当使电池50弯曲等变形时，如后面所述，集流体11a及集流体11b在长度方向上互相错开地变形。此时，在距离La过短时，则有可能外包装体51与集流体11a或集流体11b强烈地摩擦，而造成外包装体51损坏。尤其是，在外包装体51的金属薄膜露出时，该金属薄膜有可能因电解液发生腐蚀。因此，优选将距离La尽可能地设定为长。另一方面，在距离La过长时，会导致电池50的体积增大。
此外，优选的是，电极构件10的厚度越厚，集流体11a或集流体11b的端部与密封部62之间的距离La越长。
更具体而言，在电极构件10的厚度为厚度t时，距离La为厚度t的0.8倍以上且3.0倍以下，优选为0.9倍以上且2.5倍以下，更优选为1.0倍以上且2.0倍以下。通过使距离La在上述范围内，可以实现小巧且对弯曲具有高可靠性的电池。
此外，当一对密封部62之间的距离为距离Lb时，优选的是距离Lb比电极构件10的宽度(这里，集流体11a的宽度Wa)充分大。由此，在使电池50反复弯曲等变形时，由于即使电极构件10与外包装体51接触，电极构件10的一部分也可以在宽度方向上错开，所以可以有效地防止电极构件10与外包装体51摩擦。
例如、一对密封部62之间的距离Lb与集流体11a的宽度Wa(或集流体11b的宽度Wb)的差异为电极构件10的厚度t的1.6倍以上且6.0倍以下，优选为1.8倍以上且5.0倍以下，更优选为2.0倍以上且4.0倍以下。
换言之，距离Lb、宽度Wa及厚度t优选满足如下关系。
[数1]
这里，a为0.8以上且3.0以下，优选为0.9以上且2.5以下，更优选为1.0以上且2.0以下。
图13C是包括导线12a的截面，对应于电池50及电极构件10的长度方向的截面。
此外，图13D示出应用电极构件10a代替电极构件10的情况的截面示意图。
如图13C所示，优选在折叠部分61中在电极构件10的长度方向的端部，即集流体11a或集流体11b的端部与外包装体51之间包括空间73。
图14示出使电池50弯曲时的截面示意图。图14相当于沿着图13A中的截断线B1-B2的截面。
当电池50弯曲时，位于弯曲部外侧的外包装体51的一部分变形为延伸，位于弯曲部内侧的外包装体51的其它一部分变形为收缩。更具体而言，位于外包装体51的弯曲的外侧的部分以波的振幅小且波的周期大的方式变形。另一方面，位于外包装体51的弯曲的内侧的部分以波的振幅大且波的周期小的方式变形。通过上述方式使外包装体51变形，可以缓和因弯曲施加到外包装体51的应力，由此构成外包装体51的材料本身不一定需要具有可伸缩性。其结果是，可以以较小的力量使电池50弯曲而不损伤外包装体51。
另外，如图14所示，电极构件10以集流体11a及集流体11b分别相对错开的方式变形。此时，由于电极构件10所包括的多个集流体11a及多个集流体11b在密封部63一侧由固定构件17固定，因此，它们以离折叠部分61越近其错开量越大的方式变形。由此，可以缓和施加到电极构件10的应力，并且，集流体11a及集流体11b本身不一定需要具有可伸缩性。其结果是，可以使电池50弯曲而不损伤电极构件10。
另外，在包括使用固体电解质或粘度高的凝胶电解质的电池的情况下，在电极构件10整体被电解质覆盖时，集流体11a及集流体11b不容易相对错开，由此不能期待应力的缓和。因此，优选的是，预先准备多个在一对集流体11a及集流体11b之间设置有电解质层的叠层体，并层叠该叠层体。由此，即使使用固体电解质或粘度高的凝胶电解质，也可以使集流体11a及集流体11b相对错开。
另外，由于在电极构件10与外包装体51之间包括空间73，所以位于电极构件10的中性面内侧的集流体11a及集流体11b可以以不与外包装体51接触的方式相对错开。
本结构实例所例示的电池是即使反复弯曲伸展也不容易发生外包装体的破损及电极构件的破损等并且电池特性也不容易劣化的电池。
以上是电池的结构实例的说明。
[各构成要素]
下面，对本发明的一个方式的电极构件及电池的各构成要素进行说明。
[正极]
正极由正极集流体及形成在正极集流体上的正极活性物质层等构成。正极活性物质层可以形成在正极集流体的一方或双方的面上。
作为正极集流体，可以使用不锈钢、金、铂、铝、钛等金属及它们的合金等导电性高且不会因正极的电位而溶出的材料。此外，正极集流体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。另外，也可以使用与硅起反应形成硅化物的金属元素形成。作为与硅起反应形成硅化物的金属元素，有锆、钛、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、钴、镍等。正极集流体可以适当地具有箔状、板状(薄片状)、网状、冲孔金属网状、拉制金属网状等形状。正极集流体的厚度优选为5μm以上且30μm以下。此外，也可以在正极集流体的表面使用石墨等设置基底层。
除了正极活性物质以外，正极活性物质层还可以包含用来提高正极活性物质的紧密性的粘合剂(binder)以及用来提高正极活性物质层的导电性的导电助剂等。
作为用于正极活性物质层的正极活性物质，可以举出具有橄榄石型结晶结构、层状岩盐型结晶结构或者尖晶石型结晶结构的复合氧化物等。作为正极活性物质例如使用LiFeO2、LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、V2O5、Cr2O5、MnO2等化合物。
尤其是，LiCoO2具有容量大、与LiNiO2相比在大气中稳定、以及与LiNiO2相比有热稳定等优点，所以是优选的。
当在LiMn2O4等含有锰的具有尖晶石型结晶结构的含锂材料中混合少量镍酸锂(LiNiO2或LiNi1-xMxO2(0＜x＜1)(M＝Co、Al等))时，可以提高使用上述材料的二次电池的特性，所以是优选的。
或者，可以使用复合材料(通式为LiMPO4(M为Fe(II)、Mn(II)、Co(II)、Ni(II)中的一种以上)。作为材料可以使用通式为LiMPO4的锂化合物，其典型例子为LiFePO4、LiNiPO4、LiCoPO4、LiMnPO4、LiFeaNibPO4、LiFeaCobPO4、LiFeaMnbPO4、LiNiaCobPO4、LiNiaMnbPO4(a+b为1以下，0＜a＜1，0＜b＜1)、LiFecNidCoePO4、LiFecNidMnePO4、LiNicCodMnePO4(c+d+e为1以下，0＜c＜1，0＜d＜1，0＜e＜1)、LiFefNigCohMniPO4(f+g+h+i为1以下，0＜f＜1，0＜g＜1，0＜h＜1，0＜i＜1)等。
尤其是，LiFePO4均匀地满足正极活性物质被要求的条件诸如安全性、稳定性、高容量密度、初期氧化(充电)时能够抽出的锂离子的存在等，所以是优选的。
或者，可以使用通式为Li(2－j)MSiO4(M为Fe(II)、Mn(II)、Co(II)、Ni(II)中的一种以上，0≤j≤2)等复合材料。作为材料可以使用通式为Li(2－j)MSiO4的锂化合物，其典型例子为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为1以下，0＜k＜1，0＜l＜1)、Li(2－j)FemNinCoqSiO4、Li(2－j)FemNinMnqSiO4、Li(2－j)NimConMnqSiO4(m+n+q为1以下，0＜m＜1，0＜n＜1，0＜q＜1)、Li(2－j)FerNisCotMnuSiO4(r+s+t+u为1以下，0＜r＜1，0＜s＜1，0＜t＜1，0＜u＜1)等。
此外，作为正极活性物质，可以使用以通式AxM2(XO4)3(A＝Li、Na、Mg，M＝Fe、Mn、Ti、V、Nb，X＝S、P、Mo、W、As、Si)表示的钠超离子导体(nasicon)型化合物。作为钠超离子导体型化合物，有Fe2(MnO4)3、Fe2(SO4)3、Li3Fe2(PO4)3等。此外，作为正极活性物质，可以使用：以通式Li2MPO4F、Li2MP2O7、Li5MO4(M＝Fe、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；以及有机硫化合物等材料。
在载体离子是锂离子以外的碱金属离子或者碱土金属离子的情况下，作为正极活性物质，也可以使用碱金属(例如，钠、钾等)、碱土金属(例如，钙、锶、钡、铍或镁等)代替锂。例如，作为正极活性物质，可以使用NaFeO2、Na2/3[Fe1/2Mn1/2]O2等含钠层状氧化物。
作为正极活性物质，也可以使用组合上述材料中的多种的材料。例如，也可以使用组合上述材料中的多种的固溶体作为正极活性物质。例如，也可以使用LiCO1/3Mn1/3Ni1/3O2和Li2MnO3的固溶体作为正极活性物质。
此外，也可以在正极活性物质层的表面设置碳层等的导电材料。通过设置碳层等的导电材料可以提高电极的导电性。例如，通过在焙烧正极活性物质时混合葡萄糖等碳水化合物，可以形成覆盖正极活性物质层的碳层。
粒状的正极活性物质层的一次粒子的平均粒径优选为50nm以上且100μm以下。
作为导电助剂，可以使用乙炔黑(AB)、石墨(黑铅)粒子、碳纳米管、石墨烯、富勒烯等。
通过利用导电助剂可以在正极中形成电子导电的网络。通过利用导电助剂可以保持正极活性物质层相互之间的导电路径。通过在正极活性物质层中添加导电助剂，可以实现具有高电子导电性的正极活性物质层。
另外，作为粘合剂，除了典型的聚偏氟乙烯(PVDF)之外，可以使用聚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、三元乙丙聚合物、丁苯橡胶、丙烯腈-丁二烯橡胶、氟橡胶、聚醋酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、硝酸纤维素等。
相对于正极活性物质层总重量的粘合剂含量的优选范围可以根据活性物质的粒径适当地设定，优选为1wt％以上且10wt％以下。例如，可以为2wt％以上且8wt％以下，或3wt％以上且5wt％以下等。相对于正极活性物质层总重量的导电助剂含量优选为1wt％以上且10wt％以下，更优选为1wt％以上且5wt％以下。
在通过涂敷法形成正极活性物质层的情况下，可以将正极活性物质、粘合剂及导电助剂混合而制造正极浆料(slurry)，将其涂敷在正极集流体上进行干燥。
[负极]
负极由负极集流体及形成在负极集流体上的负极活性物质层等构成。负极活性物质层可以形成在负极集流体的一方或双方的面上。
作为负极集流体，可以使用不锈钢、金、铂、铁、铜、钛等金属及它们的合金等导电性高且不与锂离子等载体离子发生合金化的材料。另外，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。负极集流体可以适当地具有箔状、板状(薄片状)、网状、冲孔金属网状、拉制金属网状等形状。负极集流体的厚度优选为5μm以上且30μm以下。此外，也可以在负极集流体的表面使用石墨等设置基底层。
除了负极活性物质以外，负极活性物质层还可以包含用来提高负极活性物质的紧密性的粘合剂以及用来提高负极活性物质层的导电性的导电助剂等。
负极活性物质只要是能够溶解且析出锂或使锂离子嵌入及脱嵌的材料，就没有特别的限制。作为负极活性物质层的材料，除了锂金属或钛酸锂之外，可以举出在蓄电领域里一般使用的碳类材料、合金类材料等。
锂金属的氧化还原电位低(比标准氢电极低3.045V)，每重量及体积的比容量大(分别为3860mAh/g，2062mAh/cm3)，所以是优选的。
作为碳类材料，可以举出石墨、易石墨化碳(graphitizing carbon)(软碳)、难石墨化碳(non-graphitizing carbon)(硬碳)、碳纳米管、石墨烯、碳黑等。
作为石墨，可以举出中间相碳微球(MCMB)、焦炭基人造石墨(coke-basedartificial graphite)、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。
当锂离子嵌入在层间中时(锂-石墨层间化合物的生成时)石墨示出与锂金属相同程度的低电位(0.1V至0.3V vs.Li/Li+)。由此，锂离子电池可以示出高工作电压。再者，石墨具有如下优点：每单位体积的电容较高；体积膨胀小；较便宜；与锂金属相比安全性高等，所以是优选的。
作为负极活性物质，也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Mg、Ca、Al、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Ag、Au、Zn、Cd、Hg和In等中的至少一种的材料。这种元素的电容比碳高，尤其是硅的理论容量显著地高，为4200mAh/g。由此，优选将硅用于负极活性物质。作为使用这种元素的合金类材料，例如可以举出Mg2Si、Mg2Ge、Mg2Sn、SnS2、V2Sn3、FeSn2、CoSn2、Ni3Sn2、Cu6Sn5、Ag3Sn、Ag3Sb、Ni2MnSb、CeSb3、LaSn3、La3Co2Sn7、CoSb3、InSb、SbSn等。
此外，作为负极活性物质，可以使用氧化物诸如SiO、SnO、SnO2、氧化钛(TiO2)、锂钛氧化物(Li4Ti5O12)、锂-石墨层间化合物(LixC6)、氧化铌(Nb2O5)、氧化钨(WO2)、氧化钼(MoO2)等。
此外，作为负极活性物质，可以使用锂和过渡金属的氮化物的具有Li3N型结构的Li3-xMxN(M＝Co、Ni、Cu)。例如，Li2.6Co0.4N3呈现大充放电容量(900mAh/g，1890mAh/cm3)，所以是优选的。
当使用锂和过渡金属的氮化物时，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，所以是优选的。注意，当将含有锂离子的材料用作正极活性物质时，通过预先使包含在正极活性物质中的锂离子脱嵌，也可以作为负极活性物质使用锂和过渡金属的氮化物。
此外，也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作负极活性物质。作为引起转化反应的材料，还可以举出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。
在通过涂敷法形成负极活性物质层的情况下，可以将负极活性物质、粘合剂混合而制造负极浆料，将其涂敷在负极集流体上进行干燥。此外，也可以对负极浆料添加导电助剂。
另外，也可以在负极活性物质层的表面形成石墨烯。例如，当作为负极活性物质采用硅时，在充放电循环中伴随载体离子的吸留及释放而负极活性物质的体积发生很大的变化，由此负极集流体与负极活性物质层之间的密接性降低，充放电导致电池特性的劣化。于是，通过在包含硅的负极活性物质层的表面形成石墨烯，即使在充放电循环中硅的体积发生变化，也可以抑制负极集流体与负极活性物质层之间的密接性的降低，从而减少电池特性的劣化，所以是优选的。
另外，也可以在负极活性物质层的表面形成氧化物等的覆膜。在充电时由于电解液的分解等而形成的覆膜不能将其形成时消耗的电荷释放出来，从而形成不可逆容量。针对于此，通过将氧化物等的覆膜预先设置在负极活性物质层的表面，可以抑制或防止产生不可逆容量。
作为这种覆盖上述负极活性物质层的覆膜，可以使用铌、钛、钒、钽、钨、锆、钼、铪、铬、铝和硅中的任一种的氧化膜或包含这些元素中的一种及锂的氧化膜。与现有的通过电解液的分解生成物而形成在负极表面的覆膜相比，这种覆膜为充分致密的膜。
例如，氧化铌(Nb2O5)的导电率较低，即10-9S/cm，也就是说其具有高绝缘性。因此，氧化铌膜妨碍负极活性物质与电解液之间的电化学分解反应。另一方面，氧化铌的锂扩散系数为10-9cm2/sec，也就是说其具有高锂离子导电性。因此，其能够使锂离子透过。此外，也可以使用氧化硅或氧化铝。
作为覆盖负极活性物质层的覆膜的形成方法，例如可以使用溶胶-凝胶法。溶胶-凝胶法是一种形成薄膜的方法，其中通过水分解反应(hydrolysis reaction)及缩聚反应(polycondensation reaction)使含金属醇盐或金属盐等的溶液成为失去流动性的凝胶，再对该凝胶进行焙烧来形成薄膜。由于溶胶-凝胶法是从液相形成薄膜的方法，所以可以在分子水平上均匀地混合原料。由此，通过对作为溶剂的金属氧化膜的原料添加石墨等的负极活性物质，可以容易在凝胶中分散活性物质。如此，可以在负极活性物质层表面形成覆膜。通过使用该覆膜，可以防止电池的容量的降低。
[隔离体]
作为用来形成隔离体的材料，可以使用纤维素、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚丁烯、尼龙、聚酯、聚砜、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、四氟乙烯、聚苯硫醚等多孔绝缘体。另外，也可以使用玻璃纤维等无纺布或玻璃纤维与高分子纤维复合的隔膜。
[电解液]
作为电解液的电解质，使用载体离子能够移动且包含用作载体离子的锂离子的材料。作为电解质的典型例子，可以举出LiPF6、LiClO4、LiAsF6、LiBF4、LiCF3SO3、Li(CF3SO2)2N、Li(C2F5SO2)2N、Li(SO2F)2N等锂盐。这些电解质既可以单独使用，又可以以两种以上的任意的组合及比率使用。
尤其是，在橡胶等的成形中进行高温处理的情况下，电解质优选具有高耐热性。例如，优选使用热分解温度高的亚氨盐。
另外，作为电解液的溶剂，使用载体离子能够移动的材料。作为电解液的溶剂，优选使用非质子有机溶剂。作为非质子有机溶剂的典型例子，可以使用碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、γ-丁内酯、乙腈、乙二醇二甲醚、四氢呋喃等中的一种或多种。此外，通过作为电解液的溶剂使用凝胶化的高分子材料，或对电解液添加用来凝胶化的高分子材料，抗漏液性等的安全性得到提高。并且，能够实现蓄电池的薄型化及轻量化。作为凝胶化的高分子材料的典型例子，可以举出硅酮凝胶、丙烯酸胶、丙烯腈胶、聚氧化乙烯类凝胶、聚氧化丙烯类凝胶、氟类聚合物凝胶等。另外，通过作为电解液的溶剂使用一种或多种具有阻燃性及难挥发性的离子液体(室温熔融盐)，即使由于蓄电池的内部短路、过充电等而内部温度上升，也可以防止蓄电池的破裂或起火等。离子液体是流化状态的盐，离子迁移度(传导率)高。另外，离子液体含有阳离子和阴离子。作为离子液体，可以举出包含乙基甲基咪唑(EMI)阳离子的离子液体或包含N-甲基-N-丙基哌啶(propylpiperidinium)(PP13)阳离子的离子液体等。
尤其是，在进行高温处理的情况下，作为电解液的溶剂优选使用高沸点材料。例如，优选使用碳酸丙烯酯(PC)。
[外包装体]
二次电池的结构有各种种类，在本实施方式中采用使用薄膜形成外包装体的结构。此外，用于外包装体的薄膜使用选自金属薄膜(铝、不锈钢、镍钢等)、由有机材料形成的塑料薄膜、包含有机材料(有机树脂或纤维等)及无机材料(陶瓷等)的混合材料薄膜、含碳无机膜(碳薄膜、石墨薄膜等)的单层薄膜或者叠层薄膜。金属薄膜容易进行压花加工，在利用压花加工形成凹部或凸部的情况下，暴露于外气的外包装体的表面积增大，所以散热效果得到提高。
在二次电池的形状因外部施加的应力而改变时，弯曲应力从外部施加到二次电池的外包装体，这有可能导致外包装体的一部分变形或损坏。通过在外包装体形成凹部或凸部，可以缓和因施加到外包装体的应力导致的应变。因此，可以提高二次电池的可靠性。注意，应变是变形的尺度，其表示相对于物体的基准(初始状态)长度的物体内的物质点的位移。通过在外包装体形成凹部或凸部，可以将因从外部对电池施加应力导致的应变的影响抑制在可允许范围内。因此，可以提供可靠性良好的电池。
以上是各构成要素的说明。
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
实施方式2
在本实施方式中，示出使用实施方式1得到的电池，尤其是组装有二次电池的电子设备的一个例子。
使用实施方式1得到的二次电池的外包装体是具有柔性的薄膜，可以使二次电池柔性变形。
当使手表等电子设备的一部分接触于用户的身体的一部分(手腕或胳膊等)，即当用户佩戴上该电子设备时，可以使用户所感受到的重量比实际上的重量轻。通过将柔性二次电池用于具有沿着用户的身体的一部分的曲面的外观形状的电子设备，二次电池可以以适合电子设备的形状的方式被固定配置。
当用户活动佩戴有电子设备的身体的部分时，即使该电子设备具有沿着身体的一部分的曲面，用户也有不适感，会认为该电子设备碍事，而有可能感受到压力。因此，通过在电子设备的有可能变形部分中设置柔性二次电池，可以使电子设备的至少一部分可以随身体的动作而变形，这样用户的不适感就能减轻不少。
电子设备的外观形状不局限于曲面或复杂的形状，也可以为简单的形状。例如，在简单的外观形状的电子设备的内部中，可内置于电子设备的构件的个数或尺寸大多取决于由电子设备的外壳形成的空间的体积。通过将柔性二次电池设置在二次电池以外的构件的间隙，可以有效地利用由电子设备的外壳形成的空间，而可以实现小型化。
注意，可穿戴设备在其范畴内包括可穿戴照相机、可穿戴麦克风、可穿戴传感器等可穿戴输入终端、可穿戴显示器、可穿戴扬声器等可穿戴输出终端、兼有这些功能的可穿戴输入输出终端。此外，可穿戴设备在其范畴内还包括进行各装置的控制、数据的计算或加工的装置，典型例子为具有CPU的可穿戴计算机。此外，可穿戴设备在其范畴内还包括进行数据的储存、传送、接收的装置，典型的例子为便携式信息终端、存储器等。
作为应用柔性二次电池的电子设备，例如，可以举出头戴显示器或护目镜型显示器这样的显示装置、电视(也称为电视接收机)、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、电冷藏箱、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、辐射测定器(radiation counters)、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，也可以将柔性二次电池沿着房屋或高楼的内壁或外壁、汽车的内部装修或外部装修的曲面组装。
图15A示出移动电话机的一个例子。移动电话机7400除了组装在外壳7401中的显示部7402之外还具备操作按钮7403、外部连接端口7404、扬声器7405、麦克风7406等。另外，移动电话机7400具有二次电池7407。
图15B示出使移动电话机7400弯曲的状态。在从外部施加力量使移动电话机7400变形而使其整体弯曲时，设置在其内部的二次电池7407也被弯曲。图15C示出被弯曲的二次电池7407。二次电池7407为层压结构的蓄电池(也称为叠层结构电池、膜外包装电池)。二次电池7407在弯曲状态下被固定。二次电池7407具有与集流体7409电连接的引线电极7408。例如，二次电池7407的外包装体的膜被压花加工，因此二次电池7407的弯曲状态下的可靠性高。并且，移动电话机7400还可以具备SIM卡槽或用来连接USB存储器等USB设备的连接器部等。
图15D示出可弯曲的移动电话机的一个例子。通过将其弯曲成卷绕前臂的形状，可以实现图15E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以及二次电池7104。另外，图15F示出弯曲状态的二次电池7104。二次电池7104在以弯曲状态戴上用户的胳膊时，外壳变形，二次电池7104的一部分或全部的曲率发生变化。具体而言，外壳或二次电池7104的主表面的一部分或全部在曲率半径为10mm以上且150mm以下的范围内变形。二次电池7104具有与集流体7106电连接的引线电极7105。例如，由于对二次电池7104的外包装体的薄膜的表面进行压制加工形成多个凹凸，所以即使以不同曲率使二次电池7104弯曲多次，也可以维持高可靠性。另外，移动电话机7100还可以具备SIM卡槽或用来连接USB存储器等USB设备的连接器部等。当在中央部折叠图15D所示的移动电话机时，可以成为图15G所示的形状。另外，如图15H所示，当以其端部重叠的方式在中央部进一步折叠移动电话机而使其小型化时，可以缩小至能够放在用户的口袋里等的尺寸。如此，图15D所示的移动电话机是能够变形为多种形状的电子设备，为了实现该目的，优选至少使外壳7101、显示部7102以及二次电池7104具有柔性。
另外，可以将实施方式1所说明的蓄电装置搭载在图16A及图16B所示的可穿戴设备。
例如，可以将蓄电装置搭载在如图16A所示的眼镜型设备400中。眼镜型设备400包括镜框400a和显示部400b。通过将蓄电装置安装在具有弯曲形状的镜框400a的镜腿部，可以实现重量平衡性良好且连续使用时间长的眼镜型设备400。
另外，可以将蓄电装置安装在耳麦装置401。耳麦装置401至少包括麦克风部401a、软管401b和耳机部401c。在软管401b中或耳机部401c中可以设置蓄电装置。
此外，可以将蓄电装置安装在能够直接附着在身上的设备402。可以在设备402的薄型外壳402a中设置蓄电装置402b。
另外，可以将蓄电装置安装在能够组装于衣服的设备403。可以在设备403的薄型外壳403a中设置蓄电装置403b。
另外，可以将蓄电装置搭载在手表型设备405中。手表型设备405包括显示部405a及手表带部405b，可以在显示部405a或手表带部405b中设置蓄电装置。
在显示部405a上，除了时间之外还可以显示电子邮件或电话的来电等各种信息。
此外，因为手表型设备405是直接缠在手臂上的类型的可穿戴设备，所以可以搭载用来测量使用者的脉搏、血压等的传感器。积蓄关于使用者的运动量及健康的数据来将其有效用于健康维持。
另外，可以将蓄电装置搭载在腰带型设备406中。腰带型设备406包括腰带部406a及无线供电受电部406b，可以在腰带部406a的内部搭载蓄电装置。
图16B是说明数据处理装置200的外观的一个例子的投影图。本实施方式所说明的数据处理装置200包括运算装置210、输入输出装置220、显示部230及蓄电装置250。
数据处理装置200包括通信部，通信部具有对网络供应数据且从网络获取数据的功能。另外，可以使用通信部290接收传送到特定空间的信息，并根据接收的信息生成图像信息。例如，可以接收并显示传送到学校或大学等的教室的教材，并将该教材用于教科书。或者，可以接收并显示传送到企业等的会议室的资料。
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
实施例1
在本实施例中制造本发明的一个方式的电池。这里，根据上述实施方式1的制造方法实例1所示的方法制造电池。
准备六个在一个表面包括正极活性物质层的铝箔的正极集流体、六个在一个表面包括负极活性物质层的铜箔的负极集流体。作为正极活性物质使用LiCoO2，作为负极活性物质使用黑铅。
作为正极集流体，使用在将一对正极集流体的与涂敷面相反一侧的表面对叠之后，用袋状隔离体覆盖该一对正极集流体的集流体。
接着，如图17A所示，被隔离体覆盖的正极集流体及负极集流体在长度方向上错开重叠。如图17B所示，正极集流体及负极集流体的各接头部利用超声波焊接与导线接合。图17C是图17B的放大图。
接着，如图18A所示以覆盖一对接合部的方式作为绝缘构件卷绕聚酰亚胺胶带。图18B是翻过来时的照片，图18C是图18A的放大图。
接着，将正极集流体及负极集流体的接头部叠回。然后，为了固定包括一对接合部的接头部、正极集流体、负极集流体，作为固定构件卷绕聚酰亚胺胶带。图19B是接合部一侧的照片，图19A是翻过来时的照片，图19C是图19B的放大图。
以上完成电极构件。
接着，由外包装体夹着上述电极构件，形成侧部密封及顶部密封，来制造电池。
作为外包装体，使用依次层叠有聚丙烯、铝箔及尼龙的厚度为70μm左右的铝层压薄膜。此外，使用加工成波的距离为2mm且凸部与凹部的高低差为0.5mm的薄膜。
用来形成薄膜的密封部的接合使用其表面平坦的模(加热棒)进行。侧部密封使用宽度为1mm的加热棒，顶部密封使用在与导线部对置的位置上设置有槽的宽度为2mm的加热棒。
图20A及图20B示出所制造的电池的外观照片。如此，可确认到顶部密封及侧部密封形成得极平坦，薄膜的一部分变形为离薄膜的端部近的部分的波的周期比中央部分长且波的振幅小。
以上是实施例1的说明。
本实施例的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式或其他实施例适当地组合而实施。
实施例2
以下，对制造本发明的一个方式的电池及用来比较的电池，拍摄其内部结构的结果及反复弯曲测试前后的电特性评价的结果进行说明。
[样品的制造]
首先，制造以下三种样品(比较样品1、比较样品2、样品1)。
作为正极集流体使用宽度为9mm的铝箔，作为负极集流体使用宽度为10mm的铜箔。这里，层叠在其一个表面包括活性物质层的六个正极集流体及六个负极集流体。
样品1通过与上述实施例1相同的方法制造。此外，在样品1中作为外包装体使用预先进行了压花加工的宽度为16mm的铝层压薄膜。
比较样品1及比较样品2以导线与集流体仅在接合部被固定的条件制造。比较样品1及比较样品2也与样品1同样地使用预先进行了压花加工的铝层压薄膜作为外包装体。此外，作为比较样品1的外包装体使用宽度为15mm的铝层压薄膜。作为比较样品2的外包装体使用与样品1同样宽度的16mm的铝层压薄膜。
[内部结构的观察]
对制造了的比较样品2及样品1的电池内部利用X射线CT(X-ray computedtomography)进行观察。
图21A、图21B、图21C示出拍摄比较样品2的透射X射线照片。图21A是横向方向的照片，图21B是平面中的照片，图21C是将图21A的接头部附近放大的照片。
这里，由于X射线容易透过轻元素，所以使用铝箔的外包装体及正极集流体等的图像为透明的图像。
如图21C所示，导线与突片的接合部设置在离集流体的包括活性物质层的区域层叠的部分远的位置上。
图22A、图22B、图22C示出拍摄样品1的透射X射线照片。如图22C所示，可知集流体的接头部被叠回。此外，可确认到集流体与导线的接合部与层叠有集流体的部分重叠。
此外，比较样品1与比较样品2的不同之处仅在于外包装体的宽度不同，所以省略附图。
[弯曲伸展测试]
下面，对比较样品1、比较样品2及样品1反复进行弯曲伸展测试。关于弯曲伸展测试，反复进行以曲率半径25mm的弯曲以及平坦。
比较样品1在6000次弯曲伸展测试之后观察到外包装体的损坏，而且确认到电解液的泄漏。比较样品1的外包装体的损坏部分位于外包装体与负极集流体的端部接触的部分。
另一方面，比较样品2及样品1在10000次弯曲伸展测试之后也观察不到外包装体的损坏，而且也没有电解液的泄漏。
[内部结构的观察1]
图23A、图23B、图23C示出各样品的弯曲伸展测试之前的截面的X射线CT图像。图23A是比较样品1的沿着外包装体的谷底线的截面，图23B是比较样品2的沿着外包装体的谷底线的截面，图23C是样品1的沿着外包装体的谷底线的截面。
这里，估算了算式2中的a的值。在此，L是一对侧部密封之间的距离，W是负极集流体的宽度，t是电极构件的厚度(位于外侧的两个负极集流体之间的距离)。
[数2]
估算出比较样品1的a的值为0.66。另一方面，估算出比较样品2的a的值为1.04，估算出样品1的a的值为1.03。
从上述结果可知，比较样品1中的负极集流体端部与侧部密封的间隙的每单侧宽度小于厚度的0.7倍。在弯曲伸展测试中,由于在比较样品1中负极集流体的端部与外包装体接触，导致外包装体损坏，由此可知上述空间不够充分。
另一方面，在比较样品2及样品1中，负极集流体端部与侧部密封的间隙的每单侧宽度为厚度的0.8倍以上。在弯曲伸展测试中,反复弯曲伸展10000次也没观察到损坏，由此确认到这些之间的空间得到了充分确保。
[充放电特性]
对各样品的弯曲伸展测试前后的充放电特性进行测定。
图24A、图24B示出比较样品1的特性。图24A示出弯曲伸展测试前的特性，图24B示出3000次的弯曲伸展测试后的特性。在各附图中，纵轴表示电压，横轴表示正极活性物质的每单位重量的容量。如图24A、图24B所示，可确认到因弯曲伸展测试导致容量的下降。
图25A、图25B示出比较样品2的特性。图25B示出10000次的弯曲伸展测试后的特性。如此，在比较样品2中，确认不到外包装体的损坏，但是确认到因弯曲伸展测试导致的容量的下降。
图26A、图26B示出样品1的特性。图26B示出10000次的弯曲伸展测试后的特性。在样品1中，在弯曲伸展测试前后中几乎观察不到容量的下降。弯曲伸展测试前的放电容量为134.0[mAh/g]，而测试后的放电容量为133.3[mAh/g]。
[内部结构的观察2]
接着，对进行了弯曲伸展测试10000次的比较样品2及样品1再次拍摄透射X射线照片，观察其内部结构。
图27A示出比较样品2的接头部附近的横向方向的透射X射线照片。在附图中确认到，如以虚线围绕的部分所示，负极集流体的一部分断裂。由此，上述容量的下降可认为起因于接头部的断裂。
图27B示出样品1的接头部附近的横向方向的透射X射线照片。当与弯曲伸展测试之前的透射X射线照片(图22C)进行比较时，可确认到几乎没有变化。
从上述结果可确认到，本发明的一个方式的电池即使反复弯曲伸展也几乎观察不到容量的下降，由此可以实现可靠性极高的电池。
以上是实施例2的说明。
本实施例的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式或其他实施例适当地组合而实施。
符号说明
10 电极构件
10a 电极构件
11a 集流体
11b 集流体
12a 导线
12b 导线
13a 活性物质层
13b 活性物质层
14 隔离体
14a 隔离体
15a 接合部
15b 接合部
16 绝缘构件
16a 绝缘构件
16b 绝缘构件
17 固定构件
18 绝缘构件
18a 绝缘构件
18b 绝缘构件
18c 绝缘构件
21a 接头部
21b 接头部
22a 电极部
22b 电极部
50 电池
51 外包装体
61 折叠部分
62 密封部
63 密封部
71 棱线
72 谷底线
73 空间
200 数据处理装置
210 运算装置
220 输入输出装置
230 显示部
250 蓄电装置
290 通信部
400 眼镜型设备
400a 镜框
400b 显示部
401 耳麦装置
401a 麦克风部
401b 软管
401c 耳机部
402 设备
402a 外壳
402b 蓄电装置
403 设备
403a 外壳
403b 蓄电装置
405 手表型设备
405a 显示部
405b 手表带部
406 腰带型设备
406a 腰带部
406b 无线供电受电部
7100 移动电话机
7101 外壳
7102 显示部
7103 操作按钮
7104 二次电池
7105 导线电极
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 二次电池
7408 导线电极
7409 集流体

Claims (13)

1.一种电池，包括：
第一导线；
第二导线；
第一集流体；以及
第二集流体，
其中，所述第一集流体包括与所述第一导线接合的第一部分、涂敷有第一活性物质的第二部分，
所述第二集流体包括与所述第二导线接合的第三部分、涂敷有第二活性物质的第四部分，
所述第一导线、所述第二部分、所述第四部分在一部分互相重叠，
并且，所述第二导线、所述第二部分、所述第四部分在一部分互相重叠。
2.根据权利要求1所述的电池，还包括：
绝缘性固定构件，
其中所述第一导线、所述第一集流体及所述第二集流体在所述第一导线、所述第一集流体及所述第二集流体互相重叠的部分由所述固定构件固定，
并且所述第二导线、所述第一集流体及所述第二集流体在所述第二导线、所述第一集流体及所述第二集流体互相重叠的部分由所述固定构件固定。
3.根据权利要求1所述的电池，
其中所述第一集流体在所述第一部分与所述第二部分之间叠回，
所述第一导线、所述第一部分、所述第二部分在一部分互相重叠，
所述第二集流体在所述第三部分与所述第四部分之间叠回，
并且所述第二导线、所述第三部分、所述第四部分在一部分互相重叠。
4.根据权利要求3所述的电池，
其中所述第一集流体以所述第一集流体的表面向外的方式叠回，所述第一集流体的所述表面与所述第一导线接合，
并且所述第二集流体以所述第二集流体的表面向外的方式叠回，所述第二集流体的所述表面与所述第二导线接合。
5.根据权利要求3所述的电池，还包括：
第一绝缘构件；以及
第二绝缘构件，
其中所述第一部分与所述第二部分隔着所述第一绝缘构件重叠，
并且所述第三部分与所述第四部分隔着所述第二绝缘构件重叠。
6.根据权利要求5所述的电池，
其中所述第一绝缘构件覆盖所述第一部分及所述第一导线，
并且所述第二绝缘构件覆盖所述第三部分及所述第二导线。
7.根据权利要求1所述的电池，还包括：
外包装体，
其中所述外包装体具有薄膜状的形状，且所述外包装体以夹着所述第一集流体及所述第二集流体的方式被对折，
所述外包装体包括夹着所述第一集流体及所述第二集流体的一对第一密封部、与所述第一导线及所述第二导线重叠的第二密封部，
并且所述外包装体在与所述第一集流体及所述第二集流体重叠的区域具有大致平行于所述第二密封部的波形形状。
8.根据权利要求7所述的电池，
其中所述第一密封部及所述第二密封部为平坦而不具有所述波形形状。
9.根据权利要求7所述的电池，
其中各所述第一密封部与所述第一集流体的端部或所述第二集流体的端部的距离为包括所述第一集流体及所述第二集流体的叠层体的厚度的0.8倍以上且3.0倍以下。
10.根据权利要求7所述的电池，
其中所述一对第一密封部之间的距离与所述第一集流体的宽度或所述第二集流体的宽度的差异为包括所述第一集流体及所述第二集流体的叠层体的厚度的1.6倍以上且6.0倍以下。
11.一种包括第一集流体、第二集流体、第一导线以及第二导线的电池的制造方法，包括：
重叠所述第一集流体与所述第二集流体的第一步骤，
所述第一集流体与所述第一导线接合且所述第二集流体与所述第二导线接合的第二步骤，以及
所述第一集流体、所述第二集流体、所述第一导线及所述第二导线由固定构件固定的第三步骤。
12.根据权利要求11所述的电池的制造方法，还包括：
在所述第二步骤与所述第三步骤之间所述第一集流体的一部分及所述第二集流体的一部分被叠回的第四步骤。
13.根据权利要求12所述的电池的制造方法，还包括：
以重叠多个第一集流体及多个第二集流体的第五步骤代替所述第一步骤，
其中在所述第五步骤中，所述多个第一集流体以所述多个第一集流体互相错开的方式重叠，且所述多个第二集流体以所述多个第二集流体互相错开的方式重叠。
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