CN115191047A - 集电体、蓄电元件和蓄电模块 - Google Patents

集电体、蓄电元件和蓄电模块 Download PDF

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Abstract

本发明的集电体具有：具有第1面和朝向所述第1面的相反侧的第2面的树脂层；位于所述树脂层的所述第1面上的第1金属层；和位于所述树脂层的所述第2面上的第2金属层，所述第1金属层具有第1开口。

Description

集电体、蓄电元件和蓄电模块
技术领域
本发明涉及集电体、蓄电元件和蓄电模块。
背景技术
锂离子二次电池被广泛地用作移动电话、笔记本电脑等移动设备、混合动力汽车等的动力源。随着这些领域的发展，锂离子二次电池被要求更高的性能。
例如，专利文献1中记载了树脂集电体。树脂集电体由树脂层和形成在其两面的金属层形成。使用了树脂集电体的二次电池，每单位重量的输出密度高。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2019/031091号
发明内容
发明要解决的技术问题
蓄电池内部产生的电力，经与集电体连接的接片输出至外部。接片通过粘接、焊接、螺纹件固定等与集电体连接。树脂集电体的树脂层与金属相比强度低，存在在连接接片时树脂层破损、夹着树脂层的2个金属层短路的情况。
本发明是鉴于上述问题而完成的，目的在于提供不容易短路的集电体和蓄电元件、使用它的蓄电模块。
用于解决技术问题的技术手段
为了解决上述技术问题，提供以下的技术手段。
(1)第1方式的集电体具有：具有第1面和朝向与所述第1面相反侧的第2面的树脂层；位于所述树脂层的所述第1面上的第1金属层；和位于所述树脂层的所述第2面上的第2金属层，所述第1金属层具有第1开口。
(2)上述方式的集电体也可以构成为，所述第1开口位于与所述第2金属层的金属板接合部位相对的位置，所述第2金属层在其金属板接合部位与用于与外部电连接的金属板接合。
(3)上述方式的集电体也可以构成为，所述第1金属层具有第1区域和第2区域，所述第1区域与所述第2区域在所述第1开口分开。
(4)上述方式的集电体也可以构成为，所述第2金属层具有第2开口。
(5)上述方式的集电体也可以构成为，所述第2开口位于与所述第1金属层的金属板接合部位相对的位置，所述第1金属层在其金属板接合部位与用于与外部电连接的金属板接合。
(6)上述方式的集电体也可以构成为，所述第2金属层具有第3区域和第4区域，所述第3区域与所述第4区域在所述第2开口分开。
(7)上述方式的集电体也可以构成为，所述树脂层为1.0×109Ω·cm以上的绝缘层。
(8)上述方式的集电体也可以构成为，所述树脂层包含选自聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)中的任意种。
(9)上述方式的集电体也可以构成为，所述第1金属层和所述第2金属层各自是选自铝、镍、不锈钢、铜、铂和金中的任意种。
(10)上述方式的集电体也可以构成为，所述第1金属层和所述第2金属层包含不同的金属或合金。
(11)第2方式的蓄电元件包括：上述方式的集电体；形成于所述集电体的第1面的第1电极；形成于所述集电体的与第1面相反侧的第2面的第2电极；和层叠于所述第1电极或所述第2电极的一面的隔膜或固体电解质层。
发明的效果
上述方式的集电体和蓄电元件能够抑制短路。
附图说明
图1是第1实施方式的蓄电元件的示意图。
图2是第1实施方式的电极体的截面图。
图3是将第1实施方式的电极体展开了的截面图。
图4是将第1实施方式的集电体的特征部分放大了的截面图。
图5是将第1实施方式的集电体的特征部分放大了的俯视图(平面图)。
图6是将第1变形例的集电体的特征部分放大了的俯视图。
图7是将第2变形例的集电体的特征部分放大了的俯视图。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式进行详细说明。以下的说明中使用的附图，存在为了使得容易理解特征而将作为特征的部分放大地表示的情况，各构成要素的尺寸比率等存在实际不同的情况。以下的说明中例示的材料、尺寸等是一例，本发明并不限定于此，能够在不改变其要旨的范围内适当改变而实施。
以下，参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明。
本发明的实施例是为了对本领域技术人员详细地说明本发明而提供的，下述的实施例能够变形成各种其他方式，本发明的范围不限定于下述的实施例。
此外，在以下的附图中，各层的厚度、大小是为了便于说明和使说明清楚而记载的，在附图中同一附图标记表示相同要素。在本说明书中使用的用语“和/或”包括所列举的项目中的任一个和一个以上的所有组合。
本说明书中使用的用语是为了说明特定的实施例而使用的，并不用语限制本发明。如本说明书所述，单数的方式只要不明确指出上下文上不同的情况，就能够包括多个方式。此外，本说明书中使用的“包含”是指所提及的形状、数字、阶段、动作、部件、要素和/或他们的组的存在，不是用来排除一个以上的其他形状、数字、动作、部件、要素和/或组的存在或增加。
“下部”、“下”、“低”、“上部”、“上”、“左”、“右”这样的与空间关联的用语，用于容易理解附图所示的一个要素或特征与其他要素或特征。这样的与空间关联的用语用于通过本发明的多种工序状态或使用状态容易理解本发明，并不用于限定本发明。例如，当使附图的要素或特征倒转时，用“下部”或“下”说明了的要素或特征成为“上部”或“之上”。因此，“下部”是包括“上部”或“下”的概念。此外，关于观看附图的要素的方向，存在“左”与“右”反转的情况。
(第1实施方式)
图1是本实施方式的蓄电元件的示意图。蓄电元件200例如是作为非水电解液二次电池的一种的锂离子二次电池。在图1中，为了使得容易理解，表示电极体100即将收纳在外装体C内前的状态。
蓄电元件200包括电极体100和外装体C。关于电极体100的结构，在后面说明。电极体100与电解液一起收纳在外装体C的收纳空间K。电极体100具有用于与外部电连接的接片t1、t2。接片t1、t2从外装体C的内部伸出至外部。
接片t1、t2包含金属。作为金属，例如是铝、铜、镍、SUS等。
接片t1、t2例如在第1方向上看时(从后述的z方向俯视时)为矩形，但是不限定于该形状，能够采用各种形状。
外装体C在其内部密封了电极体100和电解液。外装体C用于抑制电解液向外部的泄漏、水分等从外部向电极体100的侵入等。
外装体C例如是高分子膜从金属箔的两侧涂布而形成的金属层压膜。金属箔例如是铝箔，高分子膜例如是聚丙烯等树脂。外侧的高分子膜例如是聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚酰胺等，内侧的高分子膜例如是聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等。为了使得容易通过加热来进行焊接，内侧的高分子膜例如与外侧的高分子膜相比熔点较低。
在外装体C与电极体100之间，也可以具有包含粘接性物质的粘接层。外装体C覆盖电极体100的最外表面。外装体C的内表面与电极体100的最外表面相对。粘接层例如位于外装体C的与电极体100相对的面(内表面)、电极体100的与外装体C相对的面(电极体的最外表面)。粘接层例如是具有电解液耐性的两面胶带等。粘接层例如也可以是在聚丙烯基材形成聚异丁烯橡胶的粘接层而得到的、丁基橡胶等橡胶、饱和烃树脂等。粘接层用于抑制电极体100在外装体C内部移动。此外，粘接层即使在被钉子等金属体刺入了的情况下，通过粘接性物质缠绕在钉子等金属体上而抑制短路。
电解液例如是包含锂盐等的非水电解液。电解液在非水溶媒中溶解了电解质，作为非水溶媒可以含有环状碳酸酯和链状碳酸盐。
环状碳酸酯将电解质溶剂化。环状碳酸酯例如是碳酸亚乙酯、碳酸丙烯酯和碳酸丁二酯等。链状碳酸盐使环状碳酸酯的粘性下降。链状碳酸盐例如是碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯。作为链状碳酸盐，也可以将其他的醋酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、γ-丁内酯、1,2-二甲氧基乙烷、1,2-二乙氧基乙烷等混合使用。环状碳酸酯与链状碳酸盐比例，例如体积比为1：9～1：1。
非水溶媒例如也可以是将环状碳酸酯或链状碳酸盐的氢的一部分置换成氟而得到的。非水溶媒例如也可以具有氟代碳酸乙烯酯、双氟碳酸乙烯酯等。
电解质例如是LiPF6，LiClO4，LiBF4，LiCF3SO3，LiCF3CF2SO3，LiC(CF3SO2)3，LiN(CF3SO2)2，LiN(CF3CF2SO2)2，LiN(CF3SO2)(C4F9SO2)，LiN(CF3CF2CO)2，LiBOB等锂盐。这些锂盐既可以单独使用1种，也可以同时使用2种以上。从电离度的观点出发，作为电解质优选包含LiPF6。
在将LiPF6溶解在非水溶媒中时，将电解液中的电解质的浓度例如调节至0.5～2.0mol/L。当电解质的浓度为0.5mol/L以上时，能够充分地确保非水电解液的锂离子浓度，在充放电时容易获得充分的容量。此外，通过将电解质的浓度抑制在2.0mol/L以内，能够抑制非水电解液的粘度上升，充分地确保锂离子的移动度，在充放电时容易获得充分的容量。
在将LiPF6与其他电解质混合的情况下，例如也优选非水电解液中的锂离子浓度调节至0.5～2.0mol/L，来自LiPF6的锂离子浓度为其50mol％以上。
非水溶媒例如也可以具有常温融化盐。常温融化盐是通过阳离子和阴离子的组合得到的、即使在低于100℃的温度下也为液体状的盐。常温融化盐因为是仅由离子构成的液体，所以静电的相互作用强，具有不挥发性、不燃性的特征。
作为常温融化盐的阳离子成分，能够列举包含氮的氮系阳离子、包含磷的磷系阳离子、包含硫的硫系阳离子等。这些阳离子成分，既可以单独包含1种，也可以包含2种以上的组合。
作为氮系阳离子，能够列举咪唑鎓阳离子、吡咯烷阳离子、哌啶阳离子、吡啶鎓阳离子、氮鎓螺阳离子等链状或环状的铵阳离子。
作为磷系阳离子，能够列举链状或环状的磷阳离子。
作为硫系阳离子的例子，能够列举链状或环状的锍阳离子。
作为阳离子成分，尤其是在使亚胺锂盐溶解了时，为了具有高的锂离子传导并且具有宽广的氧化还原耐性，优选作为氮系阳离子的N-甲基-N-丙基-吡咯烷(P13)。
作为常温融化盐的阴离子成分，能够列举AlCl4 -，NO2 -，NO3 -，I-，BF4 -，PF6 -，AsF6 -，SbF6 -，NbF6 -，TaF6 -，F(HF)2.3 -，p-CH3PhSO3 -，CH3CO2 -，CF3CO2 -，CH3SO3 -，CF3SO3 -，(CF3SO2)3C-，C3F7CO2 -，C4F9SO3 -，(FSO2)2N-(双(氟磺酰基)亚胺：FSI)，(CF3SO2)2N-(双(三氟甲磺酰)亚胺：TFSI)，(C2F5SO2)2N-(双(五氟乙磺酰)亚胺)，(CF3SO2)(CF3CO)N-((三氟甲烷磺酰基)(三氟甲烷羰基)亚胺)，(CN)2N-(双氰胺)等。这些阴离子成分，既可以单独包含1种，也可以包含2种以上的组合。
图2是第1实施方式的电极体100的截面图。图2是与电极体100的卷轴方向正交的电极体100的截面。电极体100是集电体10、正极活性物质层20、负极活性物质层30和隔膜40卷绕形成的。电极体100例如按隔膜40、负极活性物质层30、集电体10、正极活性物质层20的顺序，从卷绕内侧朝向卷绕外侧去反复进行。负极活性物质层30例如相比于正极活性物质层20位于卷绕内侧。当负极活性物质层30位于卷绕内侧时，蓄电元件200的能量密度变高。这是因为，负极活性物质层30的重量多比正极活性物质层20的重量轻，使得即使在卷绕内侧负极彼此相对的情况下，重量能量密度的损失也少。
图3是将第1实施方式的电极体100展开而得到的截面图。电极体100例如以图3的左端为卷绕中心进行卷绕。
在将电极体100展开了的展开体中，令各层的层叠方向为z方向。令从第2金属层13朝向第1金属层12的方向为+z方向，与+z方向相反的方向为-z方向。令将电极体100展开了的展开体的扩展面内的一个方向为x方向，与x方向正交的方向为y方向。x方向例如是将电极体100展开了的展开体的长度方向。y方向例如是将电极体100展开了的展开体的宽度方向。
电极体100具有集电体10、正极活性物质层20、负极活性物质层30和隔膜40。正极活性物质层20形成在集电体10的第1面10a侧。负极活性物质层30形成在集电体10的第2面10b侧。第2面10b在集电体10中是第1面10a的相反侧的面。集电体10具有第1面10a和朝向第1面10的相反侧的第2面20。正极活性物质层20是第1活性物质层的一例。负极活性物质层30是第2活性物质层的一例。隔膜40与正极活性物质层20或负极活性物质层30接触。隔膜40在电极体100的卷绕状态下位于正极活性物质层20与负极活性物质层30之间。
集电体10具有树脂层11、第1金属层12和第2金属层13。第1金属层12形成在树脂层11的第1面11a侧。第2金属层13形成在树脂层11的第2面11b侧。第2面11b在树脂层11中是第1面11a的相反侧的面。第1金属层12例如是正极集电体。第2金属层13例如是负极集电体。例如，在第1金属层12的与树脂层11相反侧的面形成了正极活性物质层20。在此情况下，在第1金属层12和正极活性物质层20成为正极。例如，在第2金属层13的与树脂层11相反侧的面形成了负极活性物质层30。在此情况下，在第2金属层13和负极活性物质层30成为负极。第1金属层12与第2金属层13的关系是相反的，也可以是，第1金属层12为负极集电体，第2金属层13为正极集电体。第1金属层12、第2金属层是导电层即可。
树脂层11包含具有绝缘性的材料。在本说明书，绝缘性的意思是电阻值为1.0×109Ω·cm以上。树脂层11例如是具有绝缘性的绝缘层。树脂层11例如包含选自聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)中的任一者。树脂层11不限于上述的材料。树脂层11例如是PET膜。树脂层11的厚度例如是3μm以上9μm以下，优选为4μm以上6μm以下。
第1金属层12和第2金属层13各自是选自铝、镍、不锈钢、铜、铂和金的任一者。第1金属层12和第2金属层13各自不限于这些材料。第1金属层12和第2金属层13例如包含不同的金属或合金。第1金属层12例如是铝，第2金属层13例如是铜。第1金属层12和第2金属层13也可以由相同的材质形成。例如，第1金属层12和第2金属层13都是铝。关于第1金属层12和第2金属层13的具体结构，在后面说明。
优选第1金属层12和第2金属层13两者都是铝，或者第1金属层12和第2金属层13中的一者是铝，另一者是铜。
第1金属层12和第2金属层13的厚度可以相同，也可以不同。第1金属层12和第2金属层13的厚度例如优选为0.3μm以上2μm以下，更优选为0.4μm以上1μm以下。
第1金属层12例如比树脂层11厚。当第1金属层12比树脂层11厚时，能够提高重量能量密度，抑制柔软性下降。
第2金属层13例如比树脂层11厚。当第2金属层13比树脂层11厚时，能够提高重量能量密度，抑制柔软性下降。
此外，也可以构成为树脂层11的厚度比第1金属层12的厚度与第2金属层13的厚度之和厚。通过采用该结构，能够进一步抑制集电体10的柔软性下降。此外，作为集电体10中的比例，通过使比重低的树脂层11的比率增加，能够提高使用它的蓄电元件的重量能量密度。
正极活性物质层20例如具有正极活性物质、导电助剂和粘合剂。
正极活性物质能够使锂离子的吸留和释放、锂离子的解吸和插入(intercalation)、或锂离子与平衡阴离子的掺杂和脱掺杂可逆地进行。
正极活性物质例如是钴酸锂(LiCoO2)、镍酸锂(LiNiO2)、锰酸锂(LiMnO2)、锂锰尖晶石(LiMn2O4)和由一般式：LiNixCoyMnzMaO2(x+y+z+a＝1，0≤x＜1，0≤y＜1，0≤z＜1，0≤a＜1，M为选自Al，Mg，Nb，Ti，Cu，Zn，Cr的1种以上的元素)表示的复合金属氧化物、锂钒化合物(LiV2O5)、橄榄石型LiMPO4(其中，M表示选自Co，Ni，Mn，Fe，Mg，Nb，Ti，Al，Zr的1种以上的元素或VO)、钛酸锂(Li4Ti5O12)、LiNixCoyAlzO2(0.9＜x+y+z＜1.1)等复合金属氧化物、聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚并苯等。此外，正极活性物质也可以是将它们混合而得到的。
导电助剂散布在正极活性物质层内。导电助剂提高正极活性物质层中的正极活性物质间的导电性。导电助剂例如是炭黑类等碳粉末、碳纳米管、碳材料、铜、镍、不锈钢、铁等金属微小粉末、碳材料和金属微小粉末的混合物、ITO等导电性氧化物。导电助剂优选炭黑等碳材料。在活性物质能够确保充分的导电性的情况下，正极活性物质层20也可以不包含导电助剂。
粘合剂使正极活性物质层中的正极活性物质彼此结合。粘合剂能够使用公知的粘合剂。粘合剂例如是氟树脂。氟树脂例如是聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、聚氟乙烯(PVF)等。
除了上述以外，粘合剂例如也可以是偏二氟乙烯-六氟丙烯系氟橡胶(VDF-HFP系氟橡胶)、偏二氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯系氟橡胶(VDF-HFP-TFE系氟橡胶)、偏二氟乙烯-五氟丙烯系氟橡胶(VDF-PFP系氟橡胶)、偏二氟乙烯-五氟丙烯-四氟乙烯系氟橡胶(VDF-PFP-TFE系氟橡胶)、偏二氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚-四氟乙烯系氟橡胶(VDF-PFMVE-TFE系氟橡胶)、偏二氟乙烯-氯三氟乙烯系氟橡胶(VDF-CTFE系氟橡胶)等偏二氟乙烯系氟橡胶。
正极活性物质层20例如比集电体10厚。通过采用该结构，能够进一步提高使用了集电体10的蓄电元件的容量和体积能量密度。
相比于不因充放电而反应的集电体10，通过使因充放电而发生反应的正极活性物质层20的厚度增大，能够进一步减小蓄电元件内的容量损失。此外，在集电体10的厚度比正极活性物质层20的厚度厚的情况下，因为柔软性高的集电体10所占的比例变大，所以使用他制作的电极体100的刚性降低，电极体100容易变形。
负极活性物质层30包含负极活性物质。此外，也可以根据需要包含导电助剂、粘合剂、固体电解质。
负极活性物质只要是能够将离子吸留/释放的化合物即可，能够使用公知的锂离子二次电池中使用的负极活性物质。负极活性物质例如是包含以下材料的颗粒：金属锂、锂合金、能够将离子吸留/释放的石墨(天然石墨，人造石墨)、碳纳米管、难石墨化碳、易石墨化碳、低温煅烧碳等碳材料、铝、硅、锡、锗等能够与锂等金属化合的半金属或金属、以SiOx(0＜x＜2)、二氧化锡等氧化物为主体的非晶化合物、钛酸锂(Li4Ti5O12)等。
负极活性物质层30，如上所述，例如可以包含硅、锡、锗。硅、锡、锗既可以作为单体元素存在，也可以作为化合物存在。化合物例如是合金、氧化物等。作为一例，在负极活性物质为硅的情况下，负极有时被称为Si负极。负极活性物质例如也可以是硅、锡、锗的单体或化合物与碳材料的的混合系。碳材料，例如是天然石墨。此外，负极活性物质例如也可以构成为，硅、锡、锗的单体或化合物的表面被碳覆盖。碳材料以及进行覆盖的碳，提高负极活性物质与导电辅助剂之间的导电性。当负极活性物质层包含硅、锡、锗时，蓄电元件200的容量变大。
负极活性物质层30，如上所述，例如也可以包含锂。锂可以是金属锂，也可以是锂合金。负极活性物质层30可以是金属锂或锂合金。锂合金例如是选自Si，Sn，C，Pt，Ir，Ni，Cu，Ti，Na，K，Rb，Cs，Fr，Be，Mg，Ca，Sr，Sb，Pb，In，Zn，Ba，Ra，Ge，Al的1种以上的元素与锂的合金。作为一例，在负极活性物质为金属锂的情况下，负极有时被称为Li负极。负极活性物质层30也可以是锂的片。
负极在制作时也可以不具有负极活性物质层30，仅是负极集电体(第2金属层13)。当对蓄电元件200进行充电时，金属锂析出在负极集电体的表面。金属锂是锂离子析出了的单体锂，金属锂作为负极活性物质层发挥作用。
导电助剂和粘合剂能够使用与正极活性物质层20同样的材料。负极活性物质层30中的粘合剂，除了关于正极活性物质层20所列举的材料之外，例如也可以是纤维素、苯乙烯·丁二烯橡胶、乙烯·丙烯橡胶、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、丙烯酸树脂等。纤维素例如也可以是羧甲基纤维素(CMC)。
负极活性物质层30例如比集电体10厚。当满足该结构时，使用了集电体10的蓄电元件的容量和体积能量密度变得更高。
通过使因充放电变化的负极活性物质层30的厚度比因充放电不变化的集电体10的厚度厚，能够进一步减少蓄电元件内的容量损失。此外，在集电体10的厚度比负极活性物质层30的厚度厚的情况下，柔软性高的集电体10所占的比例变大，因此使用它制作的电极体100的刚性下降，电极体100变得容易变形。
隔膜40例如具有电绝缘性的多孔质结构。隔膜40例如能够列举由聚乙烯或聚丙烯等聚烯烃形成的膜的单层体、层叠体、上述树脂的混合物的延伸膜、或由选自纤维素、聚酯纤维、聚丙烯腈、聚酰胺、聚乙烯和聚丙烯至少1种的构成材料形成的纤维无纺布。
隔膜40的厚度例如比树脂层11的厚度厚。此外，隔膜40的厚度例如还比集电体10的厚度厚。通过使用厚度更厚的隔膜，优先地使隔膜绝缘，能够抑制可能在集电体10中发生的第1金属层12与第2金属层13的短路。
也可以代替隔膜40而设置固体电解质层。在使用固体电解质层的情况下，不需要电解液。也可以一并使用固体电解质层和隔膜40。
固体电解质例如是离子电导率为1.0×10-8S/cm以上1.0×10-2S/cm以下的离子导电膜。固体电解质例如是高分子固体电解质、氧化物系固体电解质、硫化物系固体电解质。高分子固体电解质例如是使碱金属盐溶解在聚乙烯氧化物系高分子中而得到的。氧化物系固体电解质例如是Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3(NASICON型)、Li1.07Al0.69Ti1.46(PO4)3(玻璃陶瓷)、Li0.34La0.51TiO2.94(钙钛矿型)、Li7La3Zr2O12(石榴石型)、Li2.9PO3.3N0.46(无定形，LIPON)、50Li4SiO4·50Li2BO3(玻璃)、90Li3BO3·10Li2SO4(玻璃陶瓷)。硫化物系固体电解质例如是Li3.25Ge0.25P0.75S4(结晶)、Li10GeP2S12(结晶，LGPS)、Li6PS5Cl(结晶，硫银锗矿型)、Li9.54Si1.74P1.44S11.7Cl0.3(结晶)、Li3.25P0.95S4(玻璃陶瓷)、Li7P3S11(玻璃陶瓷)、70Li2S·30P2S5(玻璃)、30Li2S·26B2S3·44LiI(玻璃)、50Li2S·17P2S5·33LiBH4(玻璃)、63Li2S·36SiS2·Li3PO4(玻璃)、57Li2S·38SiS2·5Li4SiO4(玻璃)。
图4是将第1实施方式的集电体10的特征部分放大了的俯视图。图5是将第1实施方式的集电体10的特征部分放大了的截面图。图5是沿图4中的A-A线的截面。
在第1金属层12连接着接片t1。接片t1例如设置在第1金属层12的树脂层11的相反侧的面上。接片t1是第1金属板的一例。在第2金属层13连接着接片t2。接片t2例如设置在第2金属层13的树脂层11的相反侧的面上。接片t2是第2金属板的一例。接片t1、t2用于与外部电连接。接片t1通过粘接、焊接、螺纹件固定等与第1金属层12连接。此外，接片t2通过粘接、焊接、螺纹件固定等与第2金属层13连接。接片t1例如通过超声波分别与第1金属层12、第2金属层13焊接。此外，t2例如通过超声波分别与第2金属层13焊接。
第1金属层12具有开口12A。第2金属层13具有开口13A。开口12A在从z方向俯视时隔着树脂层11位于第2金属层13的连接接片t2的区域的相反侧。开口12A的至少一部分在俯视时具有与接片t2的至少一部分重叠的部分。开口13A在俯视时隔着树脂层11位于第1金属层12连接接片t1的区域的相反侧。开口13A的至少一部分在俯视时具有与接片t1的至少一部分重叠的部分。开口12A、13A到达树脂层11。在开口12A、13A的位置，树脂层11露出。
接着，对蓄电元件的制造方法进行说明。首先，在市售的树脂膜的两面形成金属层。金属层例如通过溅射法、化学气相沉积法(CVD法)等形成。
接着，除去与接片t1、t2接合的部位的相对位置的金属层。金属层例如能够通过光刻法等除去。然后，在将金属层的一部分除去后，在除去了的部分的相对位置接合接片t1、t2。接片t1、t2例如通过超声波与金属层焊接。接片t1、t2可以粘接在金属层，也可以通过螺纹件固定在金属层，也可以通过加热等焊接在金属层。也可以将正极活性物质层20和负极活性物质层30层叠，在除去接片接合部位的正极活性物质层20和负极活性物质层30后，将接片t1、t2接合。
接着，在一个金属层(第1金属层12)的表面涂布正极浆料。正极浆料是将正极活性物质、粘合剂和溶媒混合，形成为膏而得到的。正极浆料例如能够利用挤压式涂布法、刮刀法等塗布。
除去塗布后的正极浆料中的溶媒。除去方法没有特别限定。例如，使塗布了正极浆料的集电体10在80℃～150℃气氛下干燥。接着，将得到的塗膜按压，使正极活性物质层20高密度化。按压的手段例如能够适于辊压机、静水压力机等。
接着，在塗布了正极浆料的面的相反侧的金属层(第2金属层13)的表面，塗布负极浆料。负极浆料是将负极活性物质、粘合剂和溶媒混合，形成为膏而得到的。负极浆料能够用与正极浆料同样的方法塗布。塗布后的负极浆料中的溶媒能够通过干燥而被除去，成为负极活性物质层30。在负极活性物质为金属锂的情况下，也可以在第2金属层13粘贴锂箔。
接着，在与正极活性物质层20或负极活性物质层30接触的位置设置隔膜40，以一端侧为轴进行卷绕。之后，将电极体100与电解液一起封装在外装体C内。通过一边进行减压、加热一边进行封装，能够使电解液浸润至电极体100的内部。当通过加热等将外装体C密封时，能够得到蓄电元件200。
第1实施方式的集电体10，在与接合接片t1、t2的位置相对的位置具有开口12A、13A，能够抑制第1金属层12与第2金属层13的短路。在将接片t1、t2接合时，对树脂层11施加损伤。在树脂层11例如产生裂纹。在树脂层11的两面存在金属层的情况下，存在第1金属层12与第2金属层13经裂纹短路的情况。当第1金属层12与第2金属层13短路时，蓄电元件200不能正常地发挥作用。而第1实施方式的集电体因为在与接合接片t1、t2的位置相对的位置具有开口12A、13A，所以例如即使在树脂层11存在裂纹的情况下，也能够抑制第1金属层12与第2金属层13的短路。此外，通过在与接合接片t1、t2的位置相对的位置具有开口12A、13A，能够缓和因将接片t1、t2接合而产生的局部的厚度增加。由此，能够缓和在接片t1、t2的接合部位因厚度差而产生的应力。
例如，关于上述的集电体10，举例说明了在与接片t1、t2相对的位置分别具有开口12A、13A，但是也可以在与接片t1、t2中的任一者相对的位置设置开口12A或开口13A。在此情况下，与同时不具有开口12A、13A的情况相比，短路的风险低。
此外，蓄电元件200不限于电极体，也可以是层叠体。层叠体是将依次层叠了隔膜40、负极活性物质层30、集电体10、正极活性物质层20的电池片层叠而得到的。
此外，图6是将第1变形例的集电体10A的特征部分放大了的俯视图。集电体10A的开口13B的形状与图5所示的集电体10不同。在集电体10A中，对于与图5所示的集电体10同样的结构，赋予同样的附图标记，省略说明。
开口13B隔着树脂层11位于第1金属层12的连接接片t1的区域的相反侧。开口13B从第2金属层13的宽度方向的一端到达另一端。开口13B到达树脂层11。
(第2实施方式)
第2实施方式的蓄电元件与第1实施方式的蓄电元件200的不同之处在集电体的形状。关于第2实施方式的蓄电元件，对于与第1实施方式的蓄电元件200同样的结构，省略说明。
图7是将第2实施方式的集电体50的特征部分放大了的俯视图。集电体50具有树脂层、设置在树脂层的第1面的第1金属层52、和设置在树脂层的第2面的第2金属层53。
第1金属层52具有第1区域52A和第2区域52B。第1区域52A在俯视时位于与第2金属层53的接合接片t2的接片接合部位相对的位置。第1区域52A的至少一部分在俯视时具有与接片t2的至少一部分重叠的部分。第2区域52B为第1金属层52中的第1区域52A以外的区域。在第1区域52A与第2区域52B之间具有开口，第1区域52A与第2区域52B电绝缘。也可以在第1区域52A与第2区域52B之间的开口中埋入绝缘体。
第2金属层53具有第3区域53A和第4区域53B。第3区域53A在俯视时位于与第1金属层52的接合接片t1的接片接合部位相对的位置。第3区域53A的至少一部分，在俯视时具有与接片t2的至少一部分重叠的部分。第4区域53B是第2金属层53中的第3区域53A以外的区域。在第3区域53A与第4区域53B之间存在开口，第3区域53A与第4区域53B电绝缘。也可以在第3区域53A与第4区域53B之间的开口埋入绝缘体。
第2实施方式的集电体50构成为，第1区域52A与第2区域52B绝缘、或第3区域53A与第4区域54A绝缘。因此，例如，即使第1区域52A与第2区域53B短路了，或第3区域53A与第4区域52B短路了，对电池的工作的影响也少。因此，例如即使在树脂层11产生了裂纹的情况下，也能够抑制对蓄电元件的影响。
第2实施方式的蓄电元件也能够应用与第1实施方式的蓄电元件200同样的变形例。
实施例
(实施例1)
在厚度6.0μm的PET膜的一面，作为第1金属层层叠了厚度2.1μm的铝。接着，在PET膜的层叠了铝的面的相反侧的面，作为第1金属层层叠了厚度2.0μm的铜。
接着，在第1金属层和第2金属层的规定位置通过光刻形成了开口。开口是要安装的接片与第1金属层或第2金属层重叠的区域的相似形状，比要安装的接片与第1金属层或第2金属层重叠的区域大10％。
接着，在第1金属层和第2金属层分别连接了接片。接片连接在与各个开口相对的位置。然后，测量了第1金属层与第2金属层之间的电位差。在10个试样进行了同样的试验。实施例1的集电体在10个试样都没有短路。
(实施例2)
实施例2，如图7所示，在第1金属层和第2金属层分别形成第1区域和第2区域，并使它们之间绝缘，这点与实施例1不同。
第1区域的尺寸与要安装的接片与第1金属层或第2金属层重叠的区域相同。第1区域与第2区域之间的开口的外形，分别为与要安装的接片与第1金属层或第2金属层重叠的区域的相似形，比要安装的接片与第1金属层或第2金属层重叠的区域大10％。
接着，在第1金属层和第2金属层分别连接了接片。接片连接在各自的与第1区域相对的位置。然后，测量了第1金属层与第2金属层之间的电位差。在10个试样进行了同样的试验。实施例2的集电体在10个试样都没有短路。
(比较例1)
比较例1与实施例1的不同之处在于，在与要安装接片的部位相对的位置没有设置开口。其他条件与实施例1同样地进行了试验。比较例1的集电体在10个试样中的10个试样短路了。
附图标记的说明
10、10A、50 集电体
11 树脂层
12、52 第1金属层
12A、13A、13B 开口
13、53 第2金属层
20 正极活性物质层
30 负极活性物质层
40 隔膜
52A、53A 第1区域
52B、53B 第2区域
100 电极体
200 蓄电元件
C 外装体
K 收纳空间
t1、t2 接片。

Claims (12)

1.一种集电体，其特征在于，具有：
具有第1面和朝向与所述第1面相反侧的第2面的树脂层；
位于所述树脂层的所述第1面上的第1金属层；和
位于所述树脂层的所述第2面上的第2金属层，
所述第1金属层具有第1开口。
2.如权利要求1所述的集电体，其特征在于：
所述第1开口位于与所述第2金属层的金属板接合部位相对的位置，所述第2金属层在其金属板接合部位与用于与外部电连接的金属板接合。
3.如权利要求1或2所述的集电体，其特征在于：
所述第1金属层具有第1区域和第2区域，
所述第1区域与所述第2区域在所述第1开口分开。
4.如权利要求1～3中任一项所述的集电体，其特征在于：
所述第2金属层具有第2开口。
5.如权利要求4所述的集电体，其特征在于：
所述第2开口位于与所述第1金属层的金属板接合部位相对的位置，所述第1金属层在其金属板接合部位与用于与外部电连接的金属板接合。
6.如权利要求4或5所述的集电体，其特征在于：
所述第2金属层具有第3区域和第4区域，
所述第3区域与所述第4区域在所述第2开口分开。
7.如权利要求1～6中任一项所述的集电体，其特征在于：
所述树脂层为1.0×109Ω·cm以上的绝缘层。
8.如权利要求1～7中任一项所述的集电体，其特征在于：
所述树脂层包含选自聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)中的任意种。
9.如权利要求1～8中任一项所述的集电体，其特征在于：
所述第1金属层和所述第2金属层各自是选自铝、镍、不锈钢、铜、铂和金中的任意种。
10.如权利要求1～9中任一项所述的集电体，其特征在于：
所述第1金属层和所述第2金属层包含不同的金属或合金。
11.一种蓄电元件，其特征在于，包括：
权利要求1～10中任一项所述的集电体；
形成于所述集电体的第1面的第1活性物质层；
形成于所述集电体的与第1面相反侧的第2面的第2活性物质层；和
层叠于所述第1活性物质层或所述第2活性物质层的一面的隔膜或固体电解质层。
12.一种蓄电模块，其特征在于：
包括权利要求11所述的蓄电元件。
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