JP2007329050A - シート状電池及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電極前駆物に切断加工を施して得られる負極シートと正極シートをこれらの間にセパレータを介在させつつ複数枚交互に積層した構造物を有しながら、マイクロショートが生じ難いシート状電池を提供する。
【解決手段】セパレータを介在させつつ複数枚交互に積層する複数枚の負極シート及び複数枚の正極シートの少なくとも一方を、例えば、集電体用導電性シート１（１Ａ、１Ｂ）上に活物質含有塗工層２（２Ａ、２Ｂ）を形成してなる電極前駆物１０（１０Ａ、１０Ｂ）に対して、集電体用導電性シート１（１Ａ、１Ｂ）と活物質含有塗工層２（２Ａ、２Ｂ）の積層部にスリット加工を施す一方、集電体用導電性シート１（１Ａ、１Ｂ）の露出領域１ａに打抜き加工を施して得られる小片体、で構成する。
【選択図】図１

Description

本発明はシート状電池の製造方法及びシート状電池に関し、特に、マイクロショートが発生し難いシート状電池及びその製造方法に関する。

近年、携帯電話やノート型コンピュータ等のような携帯型電子機器の小型化、高機能化が進み、これらを長時間使用したいという要望も大きくなっている。そのため、こういった電子機器に用いられる電源にも小型、軽量、薄型、大容量、高電圧といった特性が求められている。このような特性を有する電池としては、シート状リチウム電池を挙げることができる。

シート状リチウム電池は、基本的には、負極シート及び正極シートの間にセパレータと電解質を介在させつつこれらを積層して発電要素を構成し、該発電要素を適当な外装シートや外装フィルムにて封止した構造を有している。セパレータと電解質には、両者の機能を一つに兼ね備えている固体あるいはゲル状電解質と、セパレータに液体電解質を含浸させたものとがある。シート状リチウム電池はこのような構造をしているので、薄くできる、積み重ねられる、缶が不要なので軽い、形状を自由にできる、といった利点を有している。

シート状リチウム電池は、上記のように、多くの利点を有しているが、正負両極シートをそれぞれ１枚ずつ積層した電池では、容量を大きくするためには正負両極シートの面積を大きくする必要があり、製品電池自体も面積が大きくなってしまう。そこで、製品電池自体は小さな面積のままで大容量とするためには正負の電極シートを複数枚積層すれば良く、このようなやり方としては、例えば、小片に打ち抜いた正負の電極シートを複数枚交互に積層する方法がある。

ところで、電極シート（負極シート及び正極シート）は、それぞれ、金属箔等の導電性シートからなる集電体上に活物質及びバインダーを含む組成物の塗工層（以下、「活物質含有塗工層」ともいう。）を形成したものであり、工業的には、図９に示すように、大面積の帯状の集電体用導電性シート５１の少なくとも片面に、活物質及びバインダーを含む組成物を間欠塗工して活物質含有塗工層５２を間欠的に形成した帯状の電極前駆物５３を作製後、該電極前駆物５３における非塗工領域Ｂで挟まれた塗工領域（活物質含有塗工層５２を有する領域）Ａから複数枚の小片体をトムソン刃等の切断刃で打ち抜くことで、作製される。

図９中の点線は８枚の小片体（負極シート又は正極シート）の打ち抜き線（仮想線）であり、図１０は活物質含有塗工層５２を有する領域Ａのうちの４枚分の小片体（負極シート又は正極シート）の打ち抜き領域を拡大して示した図である。また、図１１は打抜いて得られる小片体（負極シート又は正極シート）の平面図である。

なお、図９及び図１０中の小片体（電極）６０における突出部６１は、電池内で発電した電流を外部に取り出すためのリード端子（図示せず）が取り付けられる、リード端子の被取り付け部であり、当該リード端子の被取り付け部６１には、活物質及びバインダーを含む組成物が塗工されておらず、集電体（導電性シート）５１が露出している。

ところで、上記の電極シート（負極シート及び正極シート）の作製方法は、複数枚の電極シートを一括して作製できるので、製造効率の点で優れる方法である。しかしながら、電極前駆物に打抜き加工を施すと、打抜き加工による応力によって切断部付近の活物質含有塗工層に亀裂が生じて、活物質含有塗工層の一部が脱落することがある。そのため、打抜き加工による応力を軽減するために、打抜き加工に使用する一対の金型（雄型と雌型）における雄型と雌型のクリアランスを小さくするなどの対策がなされている（特許文献１）。しかし、かかる対策を行っても、得られた負極シートと正極シートを複数枚交互に積層して組み立てられるシート状電池にはマイクロショートを起す不良品が比較的高い頻度で発生する。
特開２００３−１００２８８号公報

本発明は、上記事情に鑑み成されたもので、その解決しようとする課題は、電極前駆物に切断加工を施して得られる負極シートと正極シートをこれらの間にセパレータを介在させつつ複数枚交互に積層した積層物を有しながら、マイクロショートが生じ難いシート状電池を提供することであり、また、そのようなシート状電池を確実に得ることができるシート状電池の製造方法を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明者はマイクロショートの発生原因について調査したところ、電極前駆物に打抜き加工を施した際、切断部付近に活物質含有塗工層の脱落（遊離）が生じていなくとも、打抜き加工の際の衝撃によって、切断部の周辺において、集電体（導電性シート）と活物質含有塗工層間の密着力の低下や活物質含有塗工層の微細な亀裂が生じていることがあり、そのため、負極シートと正極シートをこれらの間にセパレータを介在させつつ複数枚交互に積層して電池を組み立てていく作業において、活物質含有塗工層の一部が脱落（遊離）したり、また、組み立て後の電池への衝撃等によって活物質含有塗工層の一部が脱落（遊離）して、セパレータの貫通やＬｉ電析を生じ、これがマイクロショートを引き起こしていることが分かった。よって、本発明者は、かかる知見に基づき、電極前駆物を打ち抜いて電極シート（負極シート及び正極シート）を作製する際の活物質含有塗工層に加わる衝撃を軽減する観点から鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は以下の通りである。
（１）集電体上に活物質含有塗工層を形成してなる負極シート及び正極シートを、これらの間にセパレータを介在させつつ交互にそれぞれを複数枚積層し、該積層物の外側をシート状外装材で密封した構造を有するシート状電池であって、
前記複数枚の負極シート又は／及び複数枚の正極シートが、集電体用導電性シート上に活物質含有塗工層を間欠的に形成してなる電極前駆物を所定の平面形状に切断した小片体からなり、該小片体の端辺の少なくとも一部が、前記電極前駆物の集電体用導電性シートの露出領域を切断して得られた切断辺からなることを特徴とする、シート状電極。
（２）電極前駆物を所定の平面形状に切断した小片体の端辺全域が、電極前駆物の集電体用導電性シートの露出領域を切断して得られた切断辺からなる、上記（１）記載のシート状電極。
（３）電極前駆物を所定の平面形状に切断した小片体の端辺が、電極前駆物の集電体用導電性シートの露出領域を切断して得られた切断辺と、電極前駆物の集電体用導電性シートと活物質含有塗工層の積層部にスリット加工を施して得られた切断辺とを有するものである、上記（１）記載のシート状電極。
（４）複数枚の負極シート又は／及び複数枚の正極シートが、集電体の外周の一部にリードの被取り付け部となる突出部が区画されるように、電極前駆物を切断して得られた小片体であり、該小片体の端辺における、少なくとも、前記突出部の輪郭とその周辺域が、電極前駆物の集電体用導電性シートの露出領域を切断して得られた切断辺にて構成されている、上記（１）〜（３）のいずれかに記載のシート状電池。
（５）小片体の平面形状が略矩形である、上記（１）〜（４）のいずれかに記載のシート状電池。
（６）複数枚の負極シート及び複数枚の正極シートをそれぞれ作製する工程と、負極シートと正極シートをこれらの間にセパレータを介在させつつ交互にそれぞれを複数枚積層して積層物を得る工程とを少なくとも含む、シート状電池の製造方法であって、
前記複数枚の負極シートの作製工程又は／及び複数枚の正極シートの作製工程が、集電体用導電性シートの少なくとも片面に活物質含有塗工層を間欠的に形成して電極前駆物を得る工程と、該電極前駆物を切断して負極シートまたは正極シートとなる複数枚の小片体を得る工程とを有し、
該電極前駆物の切断工程が、前記小片体の端辺の少なくとも一部が集電体用導電性シートの露出領域を切断した切断辺にて形成されるように、電極前駆物を切断する工程であることを特徴とする、シート状電池の製造方法。
（７）複数枚の負極シート及び複数枚の正極シートをそれぞれ作製する工程と、負極シートと正極シートをこれらの間にセパレータを介在させつつ交互にそれぞれを複数枚積層して積層物を得る工程とを少なくとも含む、シート状電池の製造方法であって、
前記複数枚の負極シートの作製工程又は／及び複数枚の正極シートの作製工程が、集電体用導電性シートの少なくとも片面に活物質含有塗工層を島状に形成して電極前駆物を得る工程と、該電極前駆物の島状に形成された活物質含有塗工層の周囲の集電体用導電性シートの露出領域に打抜き加工を施して、負極シートまたは正極シートとなる複数枚の小片体を得る工程とを有することを特徴とする、シート状電池の製造方法。
（８）複数枚の負極シート及び複数枚の正極シートをそれぞれ作製する工程と、負極シートと正極シートをこれらの間にセパレータを介在させつつ交互にそれぞれを複数枚積層して積層物を得る工程とを少なくとも含む、シート状電池の製造方法であって、
前記複数枚の負極シートの作製工程又は／及び複数枚の正極シートの作製工程が、帯状の集電体用導電性シートの少なくとも片面に活物質含有塗工層を間欠的に形成して帯状の電極前駆物を得る工程と、該帯状の電極前駆物にその長手方向に沿ってスリット加工を施す工程と、該帯状の電極前駆物の集電体用導電性シートの露出領域に前記スリット加工による切断線と交差する切断線が形成されるように打抜き加工を施して、負極シートまたは正極シートとなる複数枚の小片体を得る工程とを有することを特徴とする、シート状電池の製造方法。
（９）集電体の外周の一部にリードの被取り付け部となる突出部を区画した負極シート及び正極シートを用いたシート状電極を製造する方法であり、
電極前駆物の集電体用導電性シートの露出領域に打ち抜き加工を施す際に、集電体の外周の一部にリードの被取り付け部となる突出部が形成されるように打ち抜きを行う、上記（７）または（８）に記載のシート状電池の製造方法。

本発明のシート状電池によれば、電極前駆物を切断する際の活物質含有塗工層に加わる衝撃が軽減されて、活物質含有塗工層が脱落（遊離）しにくい負極シート又は／及び正極シートを使用していることから、負極シートと正極シートをこれらの間にセパレータを介在させつつ複数枚交互に積層して電池を組み立てていく作業や組み立て後の電池への衝撃等によっても、活物質含有塗工層の一部が脱落（遊離）するという不具合が生じ難く、その結果、マイクロショートが生じ難い、信頼性の高いシート状電池を実現することができる。

また、本発明のシート状電池の製造方法によれば、電極前駆物から活物質含有塗工層が脱落（遊離）しにくい電極シート（負極シート又は／及び正極シート）を確実に得ることができ、該電極前駆物から活物質含有塗工層が脱落（遊離）しにくい電極シート（負極シート又は／及び正極シート）を使用してシート電池を組み立てるので、マイクロショートが生じ難い、信頼性の高いシート状電池を確実に製造することができる。

背景技術の欄に記載したように、集電体上に活物質含有塗工層を形成してなる負極シート及び正極シートを、これらの間にセパレータを介在させつつ複数枚交互に積層し、得られた積層物の外側をシート状外装材で密封して作製されるシート状電池にあっては、生産性の点から、積層する複数枚の負極シート及び正極シートを、それぞれ、大面積の集電体用導電性シート上に活物質含有塗工層を間欠的に形成した電極前駆物を切断して複数の小片体に分断することによって作製するが、本発明では、電極前駆物を切断して作製される小片体（複数枚の負極シート又は／及び複数枚の正極シート）において、その端辺の少なくとも一部が、電極前駆物の活物質含有塗工層を形成してない集電体用導電性シートの露出領域を切断して得られた切断辺からなるように、電極前駆物に切断加工を施すようにしたことが主たる特徴である。

以下、電極シート（負極シート及び正極シート）の平面形状が略矩形であるシート状リチウムイオン二次電池の製造例を示して、本発明の好ましい実施態様について説明する。なお、ここでいう「略矩形」とは、必ずしも真の矩形でなく、通常の製造誤差を含む範囲で設計上の矩形（真の矩形）に近い図形を意味する。

図１は本発明で使用する電極前駆物の一例の平面図である。
電極前駆物１０は、帯状の集電体用導電性シート１の少なくとも片面に活物質含有塗工層２が該導電性シート１の長手方向へと間欠的に形成されている。

当該帯状の電極前駆物１０には、負極シート用と正極シート用があるが、図示において、両者間に相違はないので、図１は、負極シート用の電極前駆物（１０Ａ）と正極シート用の電極前駆物（１０Ｂ）の両方を示すものとする。なお、負極シート用と正極シート用の電極前駆物において、集電体用導電性シート１及び活質含有塗工層２の使用材料が異なる。

負極シート用の電極前駆物１０Ａでは、通常、集電体用導電性シート１Ａとして、例えば、銅、ニッケル、銀、ＳＵＳなどの導電性金属の、厚さ５〜１００μｍ、特に８〜５０μｍの箔や穴あき箔、厚さ２０〜３００μｍ、特に２５〜１００μｍのエキスパンドメタルやメッシュメタルなどが使用される。また、活物質含有塗工層２Ａにおける活物質としては、各種の天然黒鉛や人造黒鉛（例えば、繊維状黒鉛、鱗状黒鉛、球状黒鉛など）等の炭素質材料が使用される。活物質含有塗工層２Ａは、通常、上記黒鉛類等の炭素質材料にポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド、ポリエチレン、エチレン−プロピレン−ジエン系ポリマーなどの結着剤を混合して導電性シート１Ａの片面または両面に塗工することで形成される。炭素質材料と結着剤の使用量比（炭素質材料：結着剤）は一般に９２：８〜９７：３（重量比）である。

活物質含有塗工層２Ａの層厚みは、一般に５０〜２００μｍであり、好ましくは１００〜１５０μｍである。また、製品電池となったときの活物質含有塗工層２Ａの密度は、１．３〜１．８ｇ／ｃｍ²が好ましく、かかる高密度を有すると、電池特性が優れるので好ましい。

正極シート用の電極前駆物１０Ｂでは、通常、集電体用導電性シート１Ｂとして、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、チタンなどの導電性金属の、厚さ１０〜１００μｍ、特に１５〜５０μｍの箔や穴あき箔、厚さ２５〜３００μｍ、特に３０〜１５０μｍのエキスパンドメタルやメッシュメタルなどが使用される。また、活物質含有塗工層２Ｂにおける活物質としては、負極との電位差が少なくとも１Ｖであるもの、例えば、Ｖ₂Ｏ₅、ＭｎＯ₂、ＬｉＭｎ₂Ｏ₄、ＬｉＣｏＯ₂、ＬｉＮｉ_0.5Ｃｏ_0.5Ｏ₂、ＬｉＮｉＯ₂、Ｌｉ−Ｃｏ−Ｐ系複合酸化物（ＬｉＣｏ_0.5Ｐ_0.5Ｏ₂、ＬｉＣｏ_0.4Ｐ_0.6Ｏ₂、ＬｉＣｏ_0.6Ｐ_0.4Ｏ₂、ＬｉＣｏ_0.3Ｎｉ_0.3Ｐ_0.4Ｏ₂、ＬｉＣｏ_0.2Ｎｉ_0.2Ｐ_0.6Ｏ₂など）、ＴｉＳ₂、ＭｏＳ₂、ＭｏＯ₃などが挙げられる。これらのうちでも電池の起電力や充放電電圧を特に高くすることができるＬｉ−Ｃｏ系複合酸化物が特に好ましい。また、活物質の粒子径は１５〜５０μｍが好ましく、かかる粒子径を有することで電池特性が向上する。活物質含有塗工層２Ｂは、通常、活物質にポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド、ポリエチレン、エチレン−プロピレン−ジエン系ポリマーなどの結着剤を混合して導電性シート１Ｂの片面または両面に塗工することで形成される。活物質と結着剤の使用量比（活物質：結着剤）は一般に９５：５〜９７：３（重量比）である。

なお、活物質含有塗工層２Ｂには、導電材を配合してもよく、該導電材としては、たとえば、繊維状黒鉛、鱗片状黒鉛、球状黒鉛などの天然や人造の黒鉛類や導電性カーボンブラックなどを用いることができる。導電材の使用量は、活物質と結着剤の合計重量に対して、４〜６重量％が好ましい。

活物質含有塗工層２Ｂの層厚みは、一般に１００〜２５０μｍであり、好ましくは１２０〜２００μｍである。また、製品電池となったときの活物質含有塗工層２Ｂの密度は、２．７〜３．３ｇ／ｃｍ²が好ましい。

なお、正極シート用の電極前駆物１０Ｂ及び負極シート用の電極前駆物１０Ａにおける活物質含有塗工層（２Ｂ、２Ａ）の形成方法は、特に限定されないが、ロールコーティング法やダイコーティング法などを挙げることができる。

以下、上記帯状の電極前駆物１０（１０Ａ、１０Ｂ）を切断して、複数枚の電極シート（負極シート、正極シート）を作製し、得られた複数枚の電極シート（負極シート、正極シート）を積層してシート状電池を製造する方法について説明する。

（第１の態様）
帯状の電極前駆物１０（１０Ａ、１０Ｂ）にその長手方向に沿ってスリット加工を施す。該スリット加工は、鋭利な刃物を帯状電極前駆物１０（１０Ａ、１０Ｂ）の長手方向に相対的に移動させながら、帯状電極前駆物１０（１０Ａ、１０Ｂ）を切断する加工である。

図２は、図１に示した帯状の電極前駆物１０（１０Ａ、１０Ｂ）における一つの活物質含有塗工層２（２Ａ、２Ｂ）とこれを挟む２つの導電性シート１の露出領域（活物質含有塗工層２の非形成領域）１ａを含む部分を拡大して示した平面図である。また、図３は作製される電極シート１００（負極シート１００Ａ、正極シート１００Ｂ）の平面図である。

図２中の一点鎖線Ｌ１〜Ｌ５はスリット加工による切断予定線であり、該線に沿って電極前駆物１０にスリット加工を施す。これにより、その切断辺（切断で現れる端辺）が、図３に示す負極シート１００Ａ又は正極シート１００Ｂにおける一対の長辺である端辺Ｎ１、Ｎ２となる。

当該図２に示されるように、スリット加工は、集電体用導電性シート１（１Ａ、１Ｂ）に活物質含有塗工層２（２Ａ、２Ｂ）を積層した積層部に刃物を入れて行われるが、スリット加工においては、活物質含有塗工層２（２Ａ、２Ｂ）に、打抜き加工をしたときのような大きな衝撃は加わらない。従って、活物質含有塗工層２（２Ａ、２Ｂ）と導電性シート１（１Ａ、１Ｂ）間の密着力は低下しにくく、また、活物質含有塗工層２（２Ａ、２Ｂ）に亀裂が生じにくい。

次に、図３に示す作製すべき平面形状が略矩形の電極シート１００（負極シート１００Ａ又は正極シート１００１００Ｂ）において、集電体１１のリードの被取り付け部となる突出部１１Ａの輪郭を含む端辺Ｍ１及び該端辺Ｍ１と対向する端辺Ｍ２が、図２に示すように、活物質含有塗工層２（２Ａ、２Ｂ）が形成されていない集電体用導電性シート１（１Ａ、１Ｂ）の露出領域１ａを切断した切断辺（切断で現れる端辺）で形成されるように、電極前駆物１０（１０Ａ、１０Ｂ）に打抜き加工を施す。図２中の点線は打抜き加工による切断予定線である。

図２に示すように、打抜き加工によって、前記のスリット加工による切断線と交差する切断線が形成されて、図３に示す平面形状が略矩形の小片体からなる電極シート１００（負極シート１００Ａ、正極シート１００Ｂ）が得られる。すなわち、打抜き加工による切断によって、電極シート１００（負極シート１００Ａ、正極シート１００Ｂ）の一対の端辺Ｍ１、Ｍ２が形成される。この際、刃物（例えば、トムソン刃等）が導電性シート１の露出領域（活物質含有塗工層２の非形成領域）１ａのみに接触して、導電性シート１のみを切断するので、活物質含有塗工層２（２Ａ、２Ｂ）への衝撃は極めて小さく、活物質含有塗工層２（２Ａ、２Ｂ）と導電性シート１（１Ａ、１Ｂ）間の密着力が低下したり、また、活物質含有塗工層２（２Ａ、２Ｂ）に亀裂が生じたりすることもない。

なお、かかる打ち抜き加工において、導電性シート１の露出領域（活物質含有塗工層２の非形成領域）１ａ内での切断位置は、活物質含有塗工層２（２Ａ、２Ｂ）の終端２２から０．５ｍｍ以上離間した位置が好ましい。かかる離間距離（図２中のＤ１）が０．５ｍｍよりも短い場合、打抜きの際に活物質含有塗工層２（２Ａ、２Ｂ）にある程度大きな衝撃が伝わるおそれがある。一方、離間距離（Ｄ１）が大きすぎると、電極シート（正極シート、負極シート）が不要に大きくなるため、離間距離（Ｄ１）は１ｍｍ以下であるのが好ましい。

上記のようにして負極シート１００Ａ及び正極シート１００Ｂを作製した後は、図４に示すように、負極シート１００Ａと正極シート１００Ｂとをこれらの間にセパレータ１５０を挟んで複数枚交互に積層して積層物（発電要素）２００を形成する。ここで、セパレータ１０１は負極シート１００Ａと正極シート１００Ｂと略同一サイズ（若干小さめ）の略矩形のシートである。

なお、積層作業の後、複数枚の負極シート１００Ａのそれぞれのシートに設けられた集電体１１におけるリードの被取り付け部（突出部）１１Ａは１つの束に纏められ、また、複数枚の正極シート１００Ｂのそれぞれのシートに設けられた集電体１１におけるリードの被取り付け部（突出部）１１Ａも１つの束に纏められ、例えば、図４に示されるように、該束の最上片に、アルミ、Ａｌ−Ｎｉクラッド、ニッケル等からなるリード端子１２を溶接等によって取り付け、その後、該積層物（発電要素）２００の外側を、ナイロン／アルミニウム／ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート／ナイロン／アルミニウム／ポリプロピレン等の積層構成からなるアルミ含有複合シート等のシート状外装材（図示せず）にて密封することで、製品となる。

上記のようにして製造される本発明の一例によるシート状電池（図４）では、負極シート１００Ａ及び正極シート１００Ｂが、それぞれ、図１、２に示した集電体用導電性シート１に活物質含有塗工層２を積層した電極前駆物１０に切断加工を施して所定の平面形状に切断された小片体（図３）からなり、その集電体１１のリードの被取り付け部（突出部）１１Ａの輪郭を含む端辺Ｍ１及び該端辺Ｍ１と対向する端辺Ｍ２が、電極前駆物１０（図１、２）の集電体用導電性シート１の露出領域１ａを切断して形成され、他方の一対の端辺Ｎ１、Ｎ２が、電極前駆物１０（図１、２）の集電体用導電性シート１（１Ａ、１Ｂ）と活物質含有塗工層２（２Ａ、２Ｂ）の積層部をスリット加工で切断して形成されているため、活物質含有塗工層２は、電極前駆物１０の切断加工の際に大きな衝撃を受けず、集電体１１に対する密着不良や亀裂の発生が抑制されている。従って、負極シート１００Ａと正極シート１００Ｂをこれらの間にセパレータ１０１を介在させつつ複数枚交互に積層していく際に、活物質含有塗工層２の脱落（遊離）生じにくく、また、こうして得られた積層物２００をシート状外装材で密封した完成品(電池）に外部から衝撃が加わっても、活物質含有塗工層の脱落（遊離）が生じにくいため、マイクロショートが発生し難い、高い信頼性のシート状電池を実現できる。

（第２の態様）
上記第１の態様では、図３の電極シート１００（負極シート１００Ａ及び正極シート１００Ｂ）の、集電体１１のリードの被取り付け部（突出部）１１Ａの輪郭を含む端辺Ｍ１とこれに対向する端辺Ｍ２を、電極前駆物１０（図１、２）の集電体用導電性シート１の露出領域１ａを切断して（打抜いて）形成し、他方の一対の端辺Ｎ１、Ｎ２を、電極前駆物１０（図１、２）の集電体用導電性シート１（１Ａ、１Ｂ）と活物質含有塗工層２（２Ａ、２Ｂ）の積層部にスリット加工を施して形成したが、スリット加工では、前述のとおり、活物質含有塗工層に打抜き加工を施したときのような大きな衝撃は加わらない。よって、図５、６に示すように、図５の電極シート１０１（負極シート１０１Ａ及び正極シート１０１Ｂ）における集電体１１のリードの被取り付け部（突出部）１１Ａの輪郭を含む端辺Ｍ１については、電極前駆物１１（図６）の集電体用導電性シート１（１Ａ、１Ｂ）の露出領域１ａを打抜き加工で切断して形成し、残りの端辺（端辺Ｍ１と対向する直線状の端辺Ｍ２及び一対の直線状の端辺Ｎ１、Ｎ２）は、電極前駆物１１（図６）の集電体用導電性シート１（１Ａ、１Ｂ）と活物質含有塗工層２（２Ａ、２Ｂ）の積層部をスリット加工で切断して形成してもよい。なお、図６中の一点鎖線Ｌ１〜Ｌ６はスリット加工による切断予定線を示している。

かかる図５の電極シート１０１（負極シート１０１Ａ及び正極シート１０１Ｂ）においても、その作製過程で活物質含有塗工層２（２Ａ、２Ｂ）に加わる衝撃は小さいため、活物質含有塗工層２（２Ａ、２Ｂ）の集電体１１に対する密着不良や亀裂の発生が抑制される。従って、当該電極シート１０１（負極シート１０１Ａ及び正極シート１０１Ｂ）を積層して組ら立てられるシート状電池においても、活物質含有塗工層の脱落（遊離）が生じにくいため、マイクロショートが発生し難い、高信頼性のシート状電池を実現できる。

ただし、電極シート１０１（負極シート１０１Ａ及び正極シート１０１Ｂ）を作製する際、図６に示すように、帯状の電極前駆物１１の長手方向へ切断するスリット加工（Ｌ１〜Ｌ５）と、該スリット加工と交差する方向へ切断するスリット加工（Ｌ６）と、打抜き加工を行う必要があるため、前述の一方向へのスリット加工と１回の打抜き加工とで作製される電極シート１００（負極シート１００Ａ及び正極シート１００Ｂ）を使用してシート状電池を製造する場合に比べて、電池製造に要する工程数は多くなる。

（第３の態様）
図７は、端辺全域を、電極前駆物における集電体用導電性シートの露出領域を打抜いて得られる切断辺で形成した電極シート（小片体）の平面図であり、図８は該電極シート（小片体）の作製に使用した電極前駆物の平面図である。

すなわち、図８の電極前駆物１２は、集電体用導電性シート１の少なくとも片面に、活物質含有塗工層２を島状に形成したものであり、図７の電極シート１０２（負極シート１０２Ａ及び正極シート１０２Ｂ）は、当該電極前駆物１２の島状に形成された活物質含有塗工層２（２Ａ、２Ｂ）の周囲の集電体用導電性シート１の露出領域１ａに打抜き加工を施して作製されたもので、小片体の端辺の全域（一対の端辺Ｍ１とＭ２及び一対の端辺Ｎ１、Ｎ２）が、電極前駆物１２（図８）の集電体用導電性シート１の露出領域１ａを切断して得られた切断辺からなる。

かかる態様の電極シート１０２（負極シート１０２Ａ及び正極シート１０２Ｂ）では、活物質含有塗工層２が切断加工に付されていないので、活物質含有塗工層２は集電体１１と強固に密着し、また、亀裂等の不良箇所が生じず、脱落（遊離）が極めて生じ難いものとなっている。従って、かかる負極シート１０２Ａと正極シート１０２Ｂを用い、これらの間にセパレータを介在させつつ、複数枚交互に積層してシート電池を組み立てると、その作業過程で活物質含有塗工層の脱落（遊離）が極めて高いレベルで防止されるため、マイクロショートが極めて発生し難い、極めて高い信頼性のシート状電池を得ることができる。

また、電極前駆物１２を作製する際に、集電体用導電性シート１上に活物質含有塗工層２を島状に形成する塗工制御が必要であるが、電極前駆物１２に対しては一回の打抜き加工で電極シート１０２（負極シート１０２Ａ及び正極シート１０２Ｂ）を得ることができ、電池製造に要する工程数を少なくできるという利点がある。

一般的に、電極シートにおける集電体のリードの被取り付け部は、複数の電極シート間でそれらを束ねてリードに接続し、リードをシート状外装材の外側に引き出すため、シート状外装材で密封された電池内部の中でも、集電体のリードの被取り付け部の周囲は比較的大きなスペースが存在し、活物質含有塗工層の脱落（遊離）が生じたときにマイクロショートに繋がる可能性が高いといえる。しかし、上記説明した、本発明のシート状電池の具体例（第１〜第３の態様）においては、電極シート（１００、１０１、１０２）が、その端辺全域のうちの集電体のリードの被取り付け部となる突出部の輪郭を含む端辺（すなわち、リードの被取り付け部（突出部）の輪郭とその周辺域）を、電極前駆物の集電体用導電性シートの露出領域を打抜き加工で切断して形成しているため、リードの被取り付け部（突出部）の周囲において活物質含有塗工層の脱落（遊離）が極めて生じにくくなっており、それによって、シート状電池の信頼性がより高いものとなっている。

なお、上記シート状電池の具体例（第１〜第３の態様）においては、複数枚の負極シート（１００Ａ、１０１Ａ、１０２Ａ）及び複数枚の正極シート（１００Ｂ、１０１Ｂ、１０２Ｂ）の双方を、その端辺の少なくとも一部（但し、リードの被取り付け部（突出部）の輪郭を除く）を電極前駆物の集電体用導電性シートの露出領域を切断して得られた切断辺からなる小片体で構成したが、複数枚の負極シート及び複数枚の正極シートのいずれか一方のみを、その端辺の少なくとも一部が電極前駆物の集電体用導電性シートの露出領域を切断して得られた切断辺からなる小片体で構成し、いずれか他方は従来からの一般的な方法で作製した小片体で構成してもよい。複数枚の負極シート及び複数枚の正極シートの少なくとも一方が、その端辺の少なくとも一部が電極前駆物の集電体用導電性シートの露出領域を切断して得られた切断辺からなる小片体で構成されていれば、シート電池の製造工程における、負極シート及び正極シートの交互の積層作業での活物質含有塗工層の脱落（遊離）防止効果が得られ、マイクロショートが発生し難いシート状電池を得ることができる。

なお、後述の実施例からも分かるように、一般的に、正極シートよりも負極シートのサイズ（平面ザイズ）を若干大きくするので、正極シートと負極シートをセパレータを介して交互に積層した積層物において、正極シートの端部は負極シートと対面するが、負極シートの端部は正極シートと対面しないことが多い。このため、組み立て後の電池において、負極シートの端部で活物質含有塗工層の脱落（遊離）が生じた場合よりも、正極シートの端部で活物質含有塗工層の脱落（遊離）が生じた場合のほうが、マイクロショートにつながりやすい。従って、複数枚の負極シート及び複数枚の正極シートのうちの、少なくとも、複数枚の正極シートを、その端辺の少なくとも一部が電極前駆物の集電体用導電性シートの露出領域を切断して得られた切断辺からなる小片体にて構成するのが好ましい。

本発明のシート状電池における、負極シート及び正極シートの使用枚数（総枚数）は、設計する電池の容量、電池の寸法等によって適宜選択され、特に制限はされないが、一般的には、１９〜２９枚程度である。

本発明のシート電池に使用するセパレータは特に限定されず、例えば、ポリオレフィンセパレータ等の従来からリチウムイオン二次電池で使用されている公知のセパレータが使用される。ここで、セパレータは中実のフィルムからなるものでも、多孔質フィルムからなるもののいずれでもよい。また、ポリオレフィンセパレータはポリエチレン層単体やポリプロピレン層単体であってもよいが、ポリエチレン層とポリプロピレン層とを積層したタイプが好ましく、特に安全性の点からＰＰ／ＰＥ／ＰＰの３層タイプが好ましい。

また、電池として完成したときには、積層物中のセパレータには非水系の電解液が含浸されているが、該電解液としては、塩類を有機溶媒に溶解させた電解液を使用することができる。このような塩類としては、ＬｉＣｌＯ₄、ＬｉＢＦ₄、ＬｉＰＦ₆、ＬｉＡｓＦ₆、ＬｉＡｌＣｌ₄、Ｌｉ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂Ｎなどが例示され、これらの一種あるいは二種以上の混合物が使われる。有機溶媒としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳ）、スルホラン、γ−ブチロラクトン、１，２−ジメトキシメタン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、２−メチルテトラヒドロフラン、ジエチルエーテルなどが例示され、これらの一種あるいは二種以上の混合物を使用することができる。なお、セパレータと電解質には、両者の機能を一つに兼ね備えている固体あるいはゲル状電解質を用いてもよい。

以上の記載では、平面形状が略矩形の電極シート（負極シート、正極シート）を用いたシート状電池を説明したが、平面形状が略矩形以外の形状の電極シート（負極シート、正極シート）を作製して電池を組み立てる場合も、電極前駆物を切断して作製される電極シートとなる小片体の端辺の少なくとも一部を、電極前駆物の活物質含有塗工層を形成してない集電体用導電性シートの露出領域を切断して得られる切断辺にて形成するようにすることで、マイクロショートが発生し難い、高信頼性のシート状電池を得ることができる。

実施例１
〔負極シートの作製〕
負極活物質となる繊維状黒鉛とバインダーとなるポリビニリデンフルオライドとをＮ−メチルピロリドン中で混合してスラリー化した負極活物質組成物を得た。なお、繊維状黒鉛とポリビニリデンフルオライドは配合比（重量比）９５：５で使用した。このスラリーを集電体となる幅３２０ｍｍの帯状の銅箔（厚み１５μｍ）の片面上に間欠的に塗工し、乾燥後に圧延を施し、厚み１５０μｍの活物質含有塗工層を形成して、図１に示す電極前駆物を作製した。次に、刃物間隔を７２ｍｍにして、図２のように、電極前駆物にスリット加工を施した後、トムソン刃による打ち抜き加工を行って、７２ｍｍ×１４２ｍｍの矩形状のシートを作製した。なお、図２中の活物質含有塗工層の終端と打ち抜き加工による切断線との離間距離（Ｄ１）は０．５ｍｍにした。

〔正極シートの作製〕
正極活物質となるＬｉＣｏＯ₂、導電材（アセチレンブラック）ならびにバインダーとなるポリビニリデンフルオライドをＮ−メチルピロリドン中で混合してスラリー化した正極活物質組成物を得た。なお、ＬｉＣｏＯ₂とポリビニリデンフルオライドは配合比（重量比）９１：４で使用し、ＬｉＣｏＯ₂とポリビニリデンフルオライドの合計重量に対して、導電材（アセチレンブラック）は５．３重量％とした。このスラリーを集電体となる幅３２０ｍｍの帯状のアルミニウム箔（厚み１５μｍ）の両面上に間欠的に塗工し、乾燥後に圧延を施し、厚み１５０μｍの活物質含有塗工層を形成して、図１に示す電極前駆物を作製した。次に、負極シートと同様に、スリット加工（スリット間隔は７０ｍｍに変更）とトムソン刃による打ち抜き加工を行って、７０ｍｍ×１４０ｍｍの矩形状のシートを作製した。

〔電池の組み立て〕
上記作製した負極シート（１０枚）と正極シート（９枚）とＰＰ／ＰＥ／ＰＰの積層からなるセパレータを使用して、図５のように、負極シートと正極シートをその間にセパレータを介在させて交互に積層した後、負極シート及び正極シートの集電体のリードの被取り付け部を、負極シート毎、及び、正極シート毎に、それぞれ１つの束に纏めて、該束にそれぞれリード端子を取り付けた後、積層物に、電解液（（ＥＣ／ＰＣ／ＤＥＣ／ＥＭＣ＝１０／５／１０／７５ｖｏｌ％）の混合溶媒に、ＬｉＰＦ₆をその濃度が１．２モル／Ｌ（調製後の濃度）となるように溶解させた溶液）を注入した後、厚み１１５μｍのナイロン／アルミニウム／ポリプロピレンの積層からなるシート状外装材で密封してシート状リチウムイオン二次電池を作製した。

比較例１
実施例１で使用した電極先駆物の金属箔と活物質塗工層の積層部に打ち抜き加工を施して、実施例１と同様の寸法にした矩形状の電極シート（負極シートと正極シート）を作製した以外は、実施例１と同様にしてシート状リチウムイオン二次電池を組み立てた。

実施例１と比較例１のシート状リチウムイオン二次電池のそれぞれ３００個について、下記の試験を行ったところ、比較例１のシート状電池ではマイクロショートが認められた不良品は１６個で、不良品発生率が５．３％であったのに対し、実施例１のシート状リチウムイオン二次電池の場合、マイクロショートが認められた不良品は３個で、不良品発生率は１．０％で極めて低かった。

［マイクロショート発生確認試験］
１．初期充放電
所定量の電解液注入後に１２時間放電した電池について、以下の条件で初期充放電を実施した。
１Ｃは電池の設計容量から算出した値（例、６００ｍＡｈの設計容量ならば、１Ｃ＝６００ｍＡ）。
充填条件：４．２Ｖ−ＣＣ／ＣＶ （0.1C−1.5hr → 0.5C−4.5hr）
充電休止：０．５ｈｒ
放電：０．２Ｃ ２．５Ｖcut-off

２．サイクル試験
初期充電後の電池につき、下記の条件で１０サイクルの充放電を実施。
充電条件：４．２ＶＣＣ／ＣＶ−２．５ｈｒ（電流は１Ｃ）
充電休止：０．５ｈｒ
放電 ：０．５Ｃ ２．５Ｖcut-off
放電休止：０．５ｈｒ

３．満充電保存
上記１．及び２．の試験を経た電池について、以下の条件で充放電を行い、２０℃の恒温槽で２週間放置した後、下記の放電条件で放電処理を実施した。
満充電条件：４．２Ｖ−２．５ｈｒ（ＣＣ／ＣＶ：電流は１Ｃ）
放電条件：０．２Ｃ ２．５Ｖcut-off

４．マイクロショートの有無確認
上記１．〜３．の工程まで終了した電池につき、下記の条件で充放電を実施し、充放電効率が９８．５％以下の電池をマイクロショート品として判定した。
充放電効率＝放電容量／充電容量
（註）マイクロショート発生品では、ＣＶ充電時に電流が絞られないため、見かけの充電容量が大きな値となる。
充電条件：４．２ＶＣＣ／ＣＶ−５ｈｒ（電流は１Ｃ）
充電休止：０．５ｈｒ（電流は１Ｃ）
放電 ：０．２Ｃ ２．５Ｖcut-off

本発明のシート状電池の製造に使用する電極前駆物の第１例の平面図である。 図１中の要部を拡大して示した図である。 本発明のシート状電池を構成する電極シート（負極シート、正極シート）の一例の平面図である。 図３の電極シート（負極シート、正極シート）とセパレータとを積層した積層物（発電要素）を示す斜視図である。 本発明のシート状電池を構成する電極シート（負極シート、正極シート）の第２例の平面図である。 本発明のシート状電池の製造に使用する電極前駆物の第２例の平面図である。 本発明のシート状電池を構成する電極シート（負極シート、正極シート）の第３例の平面図である。 本発明のシート状電池の製造に使用する電極前駆物の第３例の平面図である。 従来のシート状電池の製造工程で使用する電極前駆物の平面図である。 図９中の要部を拡大して示した図である。 図９の電極前駆物より打抜かれた電極シート（負極シート、正極シート）である。

符号の説明

１、１Ａ、１Ｂ 導電性シート
１ａ 導電性シートの露出領域
２、２Ａ、２Ｂ 活物質含有塗工層
１０、１０Ａ、１０Ｂ 電極前駆物
１００、１００Ａ、１００Ｂ 電極シート
１５０ セパレータ
２００ 積層物（発電要素）

Claims (9)

1. 集電体上に活物質含有塗工層を形成してなる負極シート及び正極シートを、これらの間にセパレータを介在させつつ交互にそれぞれを複数枚積層し、該積層物の外側をシート状外装材で密封した構造を有するシート状電池であって、
   前記複数枚の負極シート又は／及び複数枚の正極シートが、集電体用導電性シート上に活物質含有塗工層を間欠的に形成してなる電極前駆物を所定の平面形状に切断した小片体からなり、該小片体の端辺の少なくとも一部が、前記電極前駆物の集電体用導電性シートの露出領域を切断して得られた切断辺からなることを特徴とする、シート状電極。
2. 電極前駆物を所定の平面形状に切断した小片体の端辺全域が、電極前駆物の集電体用導電性シートの露出領域を切断して得られた切断辺からなる、請求項１記載のシート状電極。
3. 電極前駆物を所定の平面形状に切断した小片体の端辺が、電極前駆物の集電体用導電性シートの露出領域を切断して得られた切断辺と、電極前駆物の集電体用導電性シートと活物質含有塗工層の積層部にスリット加工を施して得られた切断辺とを有するものである、請求項１記載のシート状電極。
4. 複数枚の負極シート又は／及び複数枚の正極シートが、集電体の外周の一部にリードの被取り付け部となる突出部が区画されるように、電極前駆物を切断して得られた小片体であり、該小片体の端辺における、少なくとも、前記突出部の輪郭とその周辺域が、電極前駆物の集電体用導電性シートの露出領域を切断して得られた切断辺にて構成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシート状電池。
5. 小片体の平面形状が略矩形である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシート状電池。
6. 複数枚の負極シート及び複数枚の正極シートをそれぞれ作製する工程と、負極シートと正極シートをこれらの間にセパレータを介在させつつ交互にそれぞれを複数枚積層して積層物を得る工程とを少なくとも含む、シート状電池の製造方法であって、
   前記複数枚の負極シートの作製工程又は／及び複数枚の正極シートの作製工程が、集電体用導電性シートの少なくとも片面に活物質含有塗工層を間欠的に形成して電極前駆物を得る工程と、該電極前駆物を切断して負極シートまたは正極シートとなる複数枚の小片体を得る工程とを有し、
   該電極前駆物の切断工程が、前記小片体の端辺の少なくとも一部が集電体用導電性シートの露出領域を切断した切断辺にて形成されるように、電極前駆物を切断する工程であることを特徴とする、シート状電池の製造方法。
7. 複数枚の負極シート及び複数枚の正極シートをそれぞれ作製する工程と、負極シートと正極シートをこれらの間にセパレータを介在させつつ交互にそれぞれを複数枚積層して積層物を得る工程とを少なくとも含む、シート状電池の製造方法であって、
   前記複数枚の負極シートの作製工程又は／及び複数枚の正極シートの作製工程が、集電体用導電性シートの少なくとも片面に活物質含有塗工層を島状に形成して電極前駆物を得る工程と、該電極前駆物の島状に形成された活物質含有塗工層の周囲の集電体用導電性シートの露出領域に打抜き加工を施して、負極シートまたは正極シートとなる複数枚の小片体を得る工程とを有することを特徴とする、シート状電池の製造方法。
8. 複数枚の負極シート及び複数枚の正極シートをそれぞれ作製する工程と、負極シートと正極シートをこれらの間にセパレータを介在させつつ交互にそれぞれを複数枚積層して積層物を得る工程とを少なくとも含む、シート状電池の製造方法であって、
   前記複数枚の負極シートの作製工程又は／及び複数枚の正極シートの作製工程が、帯状の集電体用導電性シートの少なくとも片面に活物質含有塗工層を間欠的に形成して帯状の電極前駆物を得る工程と、該帯状の電極前駆物にその長手方向に沿ってスリット加工を施す工程と、該帯状の電極前駆物の集電体用導電性シートの露出領域に前記スリット加工による切断線と交差する切断線が形成されるように打抜き加工を施して、負極シートまたは正極シートとなる複数枚の小片体を得る工程とを有することを特徴とする、シート状電池の製造方法。
9. 集電体の外周の一部にリードの被取り付け部となる突出部を区画した負極シート及び正極シートを用いたシート状電極を製造する方法であり、
   電極前駆物の集電体用導電性シートの露出領域に打ち抜き加工を施す際に、集電体の外周の一部にリードの被取り付け部となる突出部が形成されるように打ち抜きを行う、請求項７または８に記載のシート状電池の製造方法。

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