JP2012124146A - 二次電池、バッテリユニットおよびバッテリモジュール - Google Patents

二次電池、バッテリユニットおよびバッテリモジュール Download PDF

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Abstract

【課題】大電流充放電特性を有する二次電池、バッテリユニットおよびバッテリモジュールを提供する。
【解決手段】二次電池は、電池素子と、電池素子を外装する外装材とを備える。電池素子は、正極集電体と、正極活物質層とを備え、正極集電体露出部が形成されるとともに、正極集電体露出部の幅ｗｃと正極活物質層の幅Ｗｃとが０．５＜（ｗｃ／Ｗｃ）≦１．０の関係を満たすように正極集電体上に正極活物質層が設けられている正極と、負極集電体と、負極活物質層とを備え、負極集電体露出部が形成されるとともに、負極集電体露出部の幅ｗａと負極活物質層の幅Ｗａとが０．５＜（ｗａ／Ｗａ）≦１．０の関係を満たすように負極集電体上に負極活物質層が設けられている負極と、交互に積層される正極と負極との間に介在するセパレータと、正極集電体露出部に電気的に接続され、外装材の外部へ導出された正極タブと、負極集電体露出部に電気的に接続され、外装材の外部へ導出された負極タブとを備える。
【選択図】図８

Description

本発明は、二次電池、バッテリユニットおよびバッテリモジュールに関する。詳しくは、大電流充放電特性を有する二次電池、バッテリユニットおよびバッテリモジュールに関する。
近年、カメラー体型ＶＴＲ（Video Tape Recorder）、携帯電話機、パーソナルコンピュータなどのポータブル電子機器が多く登場し、その小型軽量化が図られている。そしてこれらの電子機器のポータブル電源として、電池、特に二次電池について、エネルギー密度を向上させるための研究開発が活発に進められている。
非水電解液を用いた二次電池、中でも、リチウムイオン二次電池は、従来の水溶液系電解液二次電池である鉛電池、ニッケルカドミウム電池と比較して大きなエネルギー密度が得られるため、市場も著しく成長している。とりわけ近年、リチウムイオン二次電池の軽量、高エネルギー密度という特徴が電動工具、電気自動車やハイブリッド電気自動車および電動アシスト自転車の用途に適することから、それらの車両用として用いるために更なる大型化、高出力化を目指した検討が盛んとなっている。
リチウムイオン二次電池に代表される非水系二次電池は、通常、セパレータを介して積層された複数の正極および負極と、その正極および負極にそれぞれ接続されたタブとから構成されている。そして、通常、タブ、および、タブと正極（負極）の間に介在する正極端子（負極端子）は、正極（負極）の幅と比べて細く形成されている（特許文献１）。
特開２００３−１７８７４７号公報
二次電池の高出力化を図るためには、二次電池が大電流充放電特性を備えることが必要となる。しかし、特許文献１に記載されたような、正極および負極の幅に比べて細く形成されたタブまたは端子を備える二次電池では入出力する電流量が制限されてしまい、大電流の入出力に対応することができない。したがって、そのような構成を採用した二次電池では高出力化を図ることに限界がある。
したがって、この発明の目的は、大電流充放電特性を有する二次電池、バッテリユニットおよびバッテリモジュールを提供することにある。
上述の課題を解決するために、第１の発明は、
厚さが３ｍｍ以上２０ｍｍ以下であり、かつ、電池放電容量が３Ａｈ以上５０Ａｈ以下である電池素子と、電池素子を外装する外装材とを備え、
電池素子は、
正極集電体と、正極活物質層とを備え、正極集電体露出部が形成されるとともに、正極集電体露出部の幅ｗｃと正極活物質層の幅Ｗｃとが以下の式（１）を満たすように正極集電体上に正極活物質層が設けられている正極と、
負極集電体と、負極活物質層とを備え、負極集電体露出部が形成されるとともに、負極集電体露出部の幅ｗａと負極活物質層の幅Ｗａとが以下の式（２）を満たすように負極集電体上に負極活物質層が設けられている負極と、
交互に積層される正極と負極との間に介在するセパレータと、
正極集電体露出部に電気的に接続され、外装材の外部へ導出された正極タブと、
負極集電体露出部に電気的に接続され、外装材の外部へ導出された負極タブと
を備える二次電池である。
０．５＜（ｗｃ／Ｗｃ）≦１．０・・・（１）
０．５＜（ｗａ／Ｗａ）≦１．０・・・（２）
第２の発明は、
一組の二次電池と、
一組の二次電池の外周側面を囲う外周壁部が形成された支持体と
を備え、
一組の二次電池がそれぞれ、支持体の正面側および背面側から外周壁部内に挿入されており、
二次電池は、厚さが３ｍｍ以上２０ｍｍ以下であり、かつ、電池放電容量が３Ａｈ以上５０Ａｈ以下である電池素子と、電池素子を外装する外装材とを備え、
電池素子は、
正極集電体と、正極活物質層とを備え、正極集電体露出部が形成されるとともに、正極集電体露出部の幅ｗｃと正極活物質層の幅Ｗｃとが以下の式（７）を満たすように正極集電体上に正極活物質層が設けられている正極と、
負極集電体と、負極活物質層とを備え、負極集電体露出部が形成されるとともに、負極集電体露出部の幅ｗａと負極活物質層の幅Ｗａとが以下の式（８）を満たすように負極集電体上に負極活物質層が設けられている負極と、
交互に積層される正極と負極との間に介在するセパレータと、
正極集電体露出部に電気的に接続され、外装材の外部へ導出された正極タブと、
負極集電体露出部に電気的に接続され、外装材の外部へ導出された負極タブと
を備えるバッテリユニットである。
０．５＜（ｗｃ／Ｗｃ）≦１．０・・・（７）
０．５＜（ｗａ／Ｗａ）≦１．０・・・（８）
第３の発明は、
複数のバッテリユニットを備え、
バッテリユニットは、
一組の二次電池と、
一組の二次電池の外周側面を囲う外周壁部が形成された支持体と
を備え、
一組の二次電池がそれぞれ、支持体の正面側および背面側から外周壁部内に挿入されており、
二次電池は、厚さが３ｍｍ以上２０ｍｍ以下であり、かつ、電池放電容量が３Ａｈ以上５０Ａｈ以下である電池素子と、電池素子を外装する外装材とを備え、
電池素子は、
正極集電体と、正極活物質層とを備え、正極集電体露出部が形成されるとともに、正極集電体露出部の幅ｗｃと正極活物質層の幅Ｗｃとが以下の式（９）を満たすように正極集電体上に正極活物質層が設けられている正極と、
負極集電体と、負極活物質層とを備え、負極集電体露出部が形成されるとともに、負極集電体露出部の幅ｗａと負極活物質層の幅Ｗａとが以下の式（１０）を満たすように負極集電体上に負極活物質層が設けられている負極と、
交互に積層される正極と負極との間に介在するセパレータと、
正極集電体露出部に電気的に接続され、外装材の外部へ導出された正極タブと、
負極集電体露出部に電気的に接続され、外装材の外部へ導出された負極タブと
を備えるバッテリモジュールである。
０．５＜（ｗｃ／Ｗｃ）≦１．０・・・（９）
０．５＜（ｗａ／Ｗａ）≦１．０・・・（１０）
本発明を構成する電池素子は、厚みが３ｍｍ以上２０ｍｍ以下であり、放電容量が３Ａｈ以上５０Ａｈ以下である。電池素子の厚みが３ｍｍ未満であると、電池全体の体積中に電池素子の占める割合が低下し、体積エネルギー密度が低下する。また、電池素子の厚みが２０ｍｍを超えると、電池素子の放熱性が低下し、充放電を繰り返すサイクル寿命が低下するおそれがある。放電容量が３Ａｈ未満であると、上記の構造をとることなくレート特性が確保される。
さらに、正極は、正極集電体露出部の幅ｗｃと正極活物質層の幅Ｗｃとが以下の式（１）を満たすように形成されるとともに、負極は、負極集電体露出部の幅ｗａと負極活物質層の幅Ｗａとが以下の式（２）を満たすように形成されるので、大電流の入出力が可能となる。
０．５＜（ｗｃ／Ｗｃ）≦１．０・・・（１）
０．５＜（ｗａ／Ｗａ）≦１．０・・・（２）
以上説明したように、本発明によれば大電流の入出力が可能となるため、二次電池のさらなる高出力化が可能となる。したがって、例えば、複数組み合わせることにより高出力を要求する電気自動車やハイブリッド電気自動車用の二次電池などとして用いることができる。
図１Ａは、本発明の第１の実施形態に係る二次電池の一構成例を示す外観斜視図であり、図１Ｂは、二次電池の構成を示す略線図であり、図１Ｃは、二次電池の外観底面側を示す外観斜視図であり、図１Ｄは、外装材により外装される電池素子の側面図である。 図２Ａおよび図２Ｂは、本発明の第１の実施形態に係る二次電池に用いられる正極の構成例を示す略線図であり、図２Ｃおよび図２Ｄは、本発明の第１の実施形態に係る二次電池に用いられる負極の構成例を示す略線図である。 図３Ａ〜図３Ｅは、本発明の第１の実施形態に係る二次電池に用いられる正極タブおよび負極タブの構成例を示す略線図である。 図４Ａ〜図４Ｃは、正極タブと正極集電体露出部との接続状態を示す部分拡大図である 図５Ａは、正極集電体露出部と正極タブの接続状態を示す略線図であり、図５Ｂは、負極集電体露出部と負極タブの接続状態を示す略線図である。 図６Ａは、本発明の第１の実施形態に係る二次電池の外観斜視図であり、図６Ｂおよび図６Ｃは、図６ＡにおけるＶＩ−ＶＩ断面図であり、図６Ｄは、シーラントの設置状態を示す電池素子の側面図である。 図７Ａ〜図７Ｆは、インシュレータの構成例を示す略線図である。 図８Ａは、本発明の第１の実施形態に係る二次電池における正極、負極およびセパレータの積層構造を示す略線図であり、図８Ｂは、正極、負極およびセパレータの積層構造を示す平面図である。 図９Ａ〜図９Ｆは、二次電池の製造工程の概略を示す略線図である。 図１０Ａ〜図１０Ｆは、二次電池の製造工程の概略を示す略線図である。 図１１Ａ〜図１１Ｅは、集電体露出部の折り曲げ部形成工程を示す略線図である。 図１２Ａ〜図１２Ｅは、集電体露出部の切断工程を示す略線図である。 図１３Ａ〜図１３Ｃは、タブ接続工程を示す略線図である。 図１４Ａ〜図１４Ｅは、タブおよび集電体露出部の折り曲げ部形成工程を示す略線図である。 図１５Ａは、本発明の第２の実施形態に係る二次電池における正極、負極およびセパレータの積層構造を示す略線図であり、図１５Ｂは、正極、負極およびセパレータの積層構造を示す側面図である。 図１６Ａおよび図１６Ｂは、正極、負極およびセパレータの積層構造の変形例を示す略線図である。 図１７Ａは、本発明の第３の実施形態に係る負極とセパレータの積層構造を示す略線図であり、図１７Ｂは、本発明の第３の実施形態に係る二次電池における正極、負極およびセパレータの積層構造を示す略線図であり、図１７Ｃは、正極、負極およびセパレータの積層構造を示す側面図である。 図１８Ａは、本発明の第３の実施形態に係る二次電池における正極、負極およびセパレータの積層構造の変形例を示す略線図であり、図１８Ｂは、図１８Ａにおける矢視図である。 図１９Ａおよび図１９Ｂは、本発明に係る二次電池を適用したバッテリユニットの構成例を示す斜視図である。 図２０は、バッテリユニットが分解された状態を示す斜視図である。 図２１は、バッテリユニットが組み合わされたバッテリモジュールの構成例を示す図である。 図２２は、並列ブロックの端子の向きを説明する図である。 図２３Ａは、並列ブロックの挿入向きの間違いを防止する工夫について説明するためのモジュールケースの略線図であり、図２３Ｂは、並列ブロックの挿入向きの間違いを防止する工夫について説明するための並列ブロックの略線図である。 図２４Ａは、並列ブロックの挿入向きの間違いを防止する工夫について説明するためのモジュールケースの略線図であり、図２４Ｂは、並列ブロックの挿入向きの間違いを防止する工夫について説明するためのバッテリユニットの略線図である。 図２５Ａは、本発明の第４の実施形態に係る二次電池の外観の一例を示す斜視図である。図２５Ｂは、電池素子の構成の一例を示す斜視図である。図２５Ｃは、電池素子の構成の一例を示す分解斜視図である。 図２６Ａは、正極タブの形状の一例を示す斜視図である。図２６Ｂは、負極タブの形状の一例を示す斜視図である。 図２７Ａ〜図２７Ｄは、正極タブの第１〜第４の形状例を示す斜視図である。 図２８Ａ〜図２８Ｃは、正極タブの第５〜第７の形状例を示す斜視図である。 図２９Ａ〜図２９Ｃは、正極タブの作製方法の第１の例を示す工程図である。 図３０Ａ〜図３０Ｃは、正極タブの作製方法の第２の例を示す工程図である。 図３１は、正極集電体露出部と正極タブとの接合部を拡大して表す斜視図である。 図３２Ａ〜図３２Ｄは、絶縁部材の形状例を示す斜視図である。 図３３Ａ〜図３３Ｃは、正極タブと電池素子とを絶縁する絶縁部材としてセパレータを使用した第１〜第３の例を示す断面図である。 図３４Ａは、インシュレータの形状の第１の例を示す斜視図である。図３４Ｂは、インシュレータの形状の第１の例を示す分解斜視図である。 図３５Ａは、インシュレータの形状の第２の例を示す斜視図である。図３５Ｂは、インシュレータの形状の第２の例を示す分解斜視図である。 図３６Ａ〜図３６Ｄは、本発明の第４の実施形態に係る二次電池の製造方法の一例について説明するための工程図である。 図３７Ａ〜図３７Ｃは、本発明の第４の実施形態に係る二次電池の製造方法の一例について説明するための工程図である。
本発明の実施形態について図面を参照しながら以下の順序で説明する。
１．第１の実施形態（枚葉のセパレータを介して正極および負極を積層した例）
２．第２の実施形態（つづら折りにより折り畳まれた一枚の帯状のセパレータを介して正極および負極を積層した例）
３．第３の実施形態（負極を挟んだ状態でつづら折りにより折り畳まれた一対のセパレータを介して正極および負極を積層した例）
４．第４の実施形態（正極タブおよび負極タブを同一の側面から導出した例）
５．第５の実施形態（二次電池を用いたバッテリユニットおよびバッテリモジュール）
＜１．第１の実施形態＞
（１−１）二次電池の構成
図１Ａは、本発明の第１の実施形態に係る非水電解質電池（以下、二次電池１と適宜称する）の外観を示す略線図であり、図１Ｂは、二次電池１の構成を示す略線図である。なお、図１Ｂは、図１Ａに示す二次電池１の底面および上面を反転させた場合の構成を示している。また、図１Ｃは、二次電池１の外観底面側を示す略線図である。二次電池１は、例えば、いわゆるリチウムイオン二次電池であり、電池素子２と外装材３とを備えるものである。図１Ｄは、外装材３により外装される電池素子２の側面図である。外装材３は、電池素子２を収容する第１外装部３Ａと、電池素子２を覆う蓋として機能する第２外装部３Ｂとから構成されている。電池素子２の電池素子２の厚みは３ｍｍ以上２０ｍｍ以下であり、放電容量は３Ａｈ以上５０Ａｈ以下である。電池素子２の厚みが３ｍｍ未満であると、電池全体の体積中に電池素子２の占める割合が低下し、体積エネルギー密度が低下する。また、電池素子２の厚みが２０ｍｍを超えると、電池素子２の放熱性が低下し、充放電を繰り返すサイクル寿命が低下するおそれがある。放電容量が３Ａｈ未満であると、上記の構造をとることなくレート特性が確保される。
電池素子２は、略矩形状の正極４と、正極４と対向して配された略矩形状の負極５とが、セパレータ６を介して交互に積層された積層型電極構造を有している。また、電池素子２からは、複数枚の正極４とそれぞれ電気的に接続された正極集電体露出部４Ｃと、複数枚の負極５とそれぞれ電気的に接続された負極集電体露出部５Ｃとが引き出されている。正極集電体露出部４Ｃおよび負極集電体露出部５Ｃには、それぞれ正極タブ７および負極タブ８が接続されている。さらに、正極集電体露出部４Ｃおよび負極集電体露出部５Ｃは断面が略Ｕ字形状となるように折り曲げられて構成されている。
このような電池素子２は、外装材３にて外装されており、正極集電体露出部４Ｃおよび負極集電体露出部５Ｃとそれぞれ接続された正極タブ７および負極タブ８は外装材３の封止部から二次電池１外部に導出されている。外装材３は少なくとも一方の面、または両面に予め深絞り加工が施されることにより凹部が形成され、この凹部に電池素子２が収納される。図１Ｂでは、外装材３を構成する第１外装部３Ａに凹部９が形成されており、電池素子２はこの凹部９に収納される。そして、第２外装部３Ｂが、凹部９の開口を覆うように配置され、凹部９の開口の周囲が熱融着等により接着されることにより封止される。正極集電体露出部４Ｃおよび負極集電体露出部５Ｃとそれぞれ接続された正極タブ７および負極タブ８は、外装材３の封止部分から外部に向かい異なる方向に導出されている。
［正極］
図２Ａおよび図２Ｂは、電池素子２を構成する正極４の構造を示す略線図である。図２Ｃおよび図２Ｄは、電池素子２を構成する負極５の構造を示す略線図である。正極４は、例えば、正極集電体４Ａの両面に正極活物質層４Ｂが設けられた構造を有している。なお、図示はしないが、正極集電体４Ａの片面のみに正極活物質層４Ｂを設けるようにしてもよい。
本発明においては、正極集電体４Ａの両面全面に正極活物質層４Ｂが設けられているのではなく、正極集電体４Ａの両面に所定の寸法の奥行きを有する正極集電体露出部４Ｃが形成されるように正極活物質層４Ｂが設けられている。正極集電体露出部４Ｃは正極端子として役割を担うものである。正極集電体露出部４Ｃの幅ｗｃ（図２Ａ、図２Ｂにおいては正極集電体露出部４Ｃの長手方向の寸法）は正極活物質層４Ｂの幅Ｗｃ（図２Ａ、図２Ｂにおいては正極活物質層４Ｂの短手方向の寸法）との関係において以下の式（１）を満たすように構成されている。
０．５＜（ｗｃ／Ｗｃ）≦１．０ ・・・（１）
式（１）において、０．５＜（ｗｃ／Ｗｃ）の場合とはすなわち、正極集電体露出部４Ｃの幅が正極活物質層４Ｂの幅の半分を超える場合である。図２Ａは（ｗｃ／Ｗｃ）＝０．５、である場合を示すものである。
また、式（１）において、（ｗｃ／Ｗｃ）＝１．０の場合とはすなわち、正極集電体露出部４Ｃの幅と正極活物質層４Ｂの幅とが等しい場合である。図２Ｂは（ｗｃ／Ｗｃ）＝１．０、である場合を示すものである。このように、本発明においては、従来の電池に比べて正極端子としての正極集電体露出部４Ｃの幅が大きくなるように構成されている。正極集電体露出部４Ｃの幅を大きく構成することにより、大電流の入出力が可能となる。また、正極集電体露出部４Ｃの幅と正極活物質層４Ｂの幅とが等しくなるように構成することにより、正極４の製造工程においては、正極集電体露出部４Ｃを細く形成するための打ち抜きや切り取りなどの工程を行う必要がないため、製造工程を簡略化することができる。
なお、正極集電体４Ａと、正極端子として機能する正極集電体露出部４Ｃとは一体的に構成されていてもよいし、別個のものとして形成して接続するという構成にしてもよい。図２Ａおよび図２Ｂにおいては、正極集電体４Ａと正極集電体露出部４Ｃとが一体的に形成されている例を示している。一体的に形成されている場合、正極集電体４Ａ上に正極活物質層４Ｂを設けるだけで正極集電体露出部４Ｃが形成されるため、正極４の作製工程を簡略化することができる。
なお、正極集電体露出部４Ｃを正極活物質層４Ｂの塗布方向と平行方向に形成する場合、正極集電体４Ａ原反の幅が正極活物質層４Ｂの幅と正極集電体露出部４Ｃの幅の和の整数倍であることが好ましい。さらに好ましくは、正極集電体４Ａ原反の幅が正極活物質層４Ｂと正極集電体露出部４Ｃの幅の和の偶数倍となるようにするとよい。これにより、材料歩留まりが向上する。
また、正極集電体露出部４Ｃはその奥行きｄｃ（図２Ａ、図２Ｂにおいては正極集電体露出部４Ｃの短手方向の寸法）が、正極活物質層４Ｂの奥行きＤｃ（図２Ａ、図２Ｂにおいては正極活物質層４Ｂの長手方向の寸法）との関係において、以下の式（２）を満たすように形成されるのが好ましい。
０．０２＜（ｄｃ／Ｄｃ）≦０．４０ ・・・（２）
（ｄｃ／Ｄｃ）の値が０．０２未満では正極集電体露出部４Ｃと正極タブ７との接続面積が小さくなり、入出力特性が低下することとなる。一方、（ｄｃ／Ｄｃ）の値が０．４０以上となると正極一枚当たりの電池容量が小さくなる。よって、二次電池１全体における所望の電池容量を得るためには積層枚数を増やす必要が生じる。積層枚数を増やすと、例えば、超音波溶接により正極集電体露出部４Ｃと正極タブ７とを接続する場合、より大きなパワーとエネルギーが必要となる。これにより正極集電体露出部４Ｃが損傷し、溶接不良などの不具合が生じるおそれがある。さらに、積層枚数を増やすことに弊害として、放熱性の低下が挙げられる。放熱性が低下すると大電流入出時に二次電池１内部が高温となり、二次電池１の寿命の低下を招くおそれがある。
正極集電体４Ａは、例えば、アルミニウム箔などの金属箔により構成されている。正極活物質層４Ｂは、例えば、正極活物質として、リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料の１種または２種以上を含んでおり、必要に応じてグラファイトなどの導電剤およびポリフッ化ビニリデンなどの結着剤を含んで構成されている。
リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、例えば、リチウム酸化物、リチウムリン酸化物、リチウム硫化物あるいはリチウムを含む層間化合物などのリチウム含有化合物が適当であり、これらの２種以上を混合して用いてもよい。エネルギー密度を高くするには、リチウムと遷移金属元素と酸素（Ｏ）とを含むリチウム含有化合物が好ましく、中でも、遷移金属元素として、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）および鉄（Ｆｅ）からなる群のうちの少なくとも１種を含むものであればより好ましい。このようなリチウム含有化合物としては、例えば、組成式（Ｉ）、組成式（ＩＩ）もしくは組成式（ＩＩＩ）に示した層状岩塩型の構造を有するリチウム複合酸化物、組成式（ＩＶ）に示したスピネル型の構造を有するリチウム複合酸化物、または組成式（Ｖ）に示したオリビン型の構造を有するリチウム複合リン酸塩などが挙げられ、具体的には、ＬｉＮｉ0.50Ｃｏ0.20Ｍｎ0.30Ｏ2、ＬｉaＣｏＯ2（ａ≒１）、ＬｉbＮｉＯ2（ｂ≒１）、Ｌｉc1Ｎｉc2Ｃｏ1-c2Ｏ2（ｃ１≒１，０＜ｃ２＜１）、ＬｉdＭｎ2Ｏ4（ｄ≒１）あるいはＬｉeＦｅＰＯ4（ｅ≒１）などがある。
ＬｉfＭｎ(1-g-h)ＮｉgＭ１hＯ(2-j)Ｆk ・・・（Ｉ）
（式中、Ｍ１は、コバルト（Ｃｏ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、スズ（Ｓｎ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）およびタングステン（Ｗ）からなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｆ、ｇ、ｈ、ｊおよびｋは、０．８≦ｆ≦１．２、０＜ｇ＜０.５、０≦ｈ≦０.５、ｇ＋ｈ＜１、−０.１≦ｊ≦０.２、０≦ｋ≦０．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｆの値は完全放電状態における値を表している。）
ＬｉmＮｉ(1-n)Ｍ２nＯ(2-p)Ｆq ・・・（ＩＩ）
（式中、Ｍ２は、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、スズ（Ｓｎ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）およびタングステン（Ｗ）からなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｍ、ｎ、ｐおよびｑは、０．８≦ｍ≦１．２、０．００５≦ｎ≦０．５、−０．１≦ｐ≦０．２、０≦ｑ≦０．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｍの値は完全放電状態における値を表している。）
ＬｉrＣｏ(1-s)Ｍ３sＯ(2-t)Ｆu ・・・（ＩＩＩ）
（式中、Ｍ３は、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、スズ（Ｓｎ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）およびタングステン（Ｗ）からなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｒ、ｓ、ｔおよびｕは、０．８≦ｒ≦１．２、０≦ｓ＜０．５、−０．１≦ｔ≦０．２、０≦ｕ≦０．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｒの値は完全放電状態における値を表している。）
ＬｉvＭｎ2-wＭ４wＯxＦy ・・・（ＩＶ）
（式中、Ｍ４は、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、スズ（Ｓｎ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）およびタングステン（Ｗ）からなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｖ、ｗ、ｘおよびｙは、０．９≦ｖ≦１．１、０≦ｗ≦０．６、３．７≦ｘ≦４．１、０≦ｙ≦０．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｖの値は完全放電状態における値を表している。）
ＬｉzＭ５ＰＯ4 ・・・（Ｖ）
（式中、Ｍ５は、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、タングステン（Ｗ）およびジルコニウム（Ｚｒ）からなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｚは、０．９≦ｚ≦１．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｚの値は完全放電状態における値を表している。）
リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、これらの他にも、ＭｎＯ2、Ｖ2Ｏ5、Ｖ6Ｏ13、ＮｉＳ、ＭｏＳなどのリチウムを含まない無機化合物も挙げられる。
［負極］
負極５は、例えば、負極集電体５Ａの両面に負極活物質層５Ｂが設けられた構造を有している。なお、図示はしないが、負極集電体５Ａの片面のみに負極活物質層５Ｂを設けるようにしてもよい。負極集電体５Ａは、例えば、銅箔などの金属箔により構成されている。
負極活物質層５Ｂは、負極活物質として、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料のいずれか１種または２種以上を含んで構成されており、必要に応じて正極活物質層４Ｂと同様の結着剤を含んで構成されている。
なお、この電池素子２では、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料の電気化学当量が、正極４の電気化学当量よりも大きくなっており、充電の途中において負極５にリチウム金属が析出しないようになっている。
図２Ｃおよび図２Ｄに示すように、負極集電体５Ａの両面全面に負極活物質層５Ｂが設けられているのではなく、負極集電体５Ａの両面に所定の寸法の奥行きを有する負極集電体露出部５Ｃが形成されるように負極活物質層５Ｂが設けられている。負極集電体露出部５Ｃは負極端子として役割を担うものである。本発明においては、負極集電体露出部５Ｃの幅ｗａ（図２Ｃ、図２Ｄにおいては負極集電体露出部５Ｃの長手方向の寸法）は負極活物質層５Ｂの幅Ｗａ（図２Ｃ、図２Ｄにおいては負極活物質層５Ｂの短手方向の寸法）との関係において以下の式（３）を満たすように構成されている。
０．５＜（ｗａ／Ｗａ）≦１．０ ・・・（３）
式（３）において、０．５＜（ｗａ／Ｗａ）の場合とはすなわち、負極集電体露出部５Ｃの幅が負極活物質層５Ｂの幅の半分を超える場合である。また、式（３）において、（ｗａ／Ｗａ）＝１．０の場合とはすなわち、負極集電体露出部５Ｃの幅と負極活物質層５Ｂの幅とが等しい場合である。このように、上述した正極４と同様に負極集電体露出部５Ｃの幅を大きく構成することにより、大電流の入出力が可能となる。また、負極集電体露出部５Ｃの幅と負極活物質層５Ｂの幅とが等しくなるように構成することにより、負極５の製造工程においては、負極集電体露出部５Ｃを細く形成するための打ち抜きや切り取りなどの工程を行う必要がないため、製造工程を簡略化することができる。
なお、負極集電体５Ａと、負極端子として機能する負極集電体露出部５Ｃとは一体的に構成されていてもよいし、別個のものとして形成して接続するという構成にしてもよい。図２Ｃおよび図２Ｄにおいては、負極集電体５Ａと負極集電体露出部５Ｃとが一体的に形成されている例を示している。一体的に形成されている場合、負極集電体５Ａ上に負極活物質層５Ｂを設けるだけで負極集電体露出部５Ｃが形成されるため、負極５の作製工程を簡略化することができる。
なお、負極集電体露出部５Ｃを負極活物質層５Ｂの塗布方向と平行方向に形成する場合、負極集電体５Ａ原反の幅が負極活物質層５Ｂの幅と負極集電体露出部５Ｃの幅の和の整数倍であることが好ましい。さらには好ましくは、負極集電体５Ａ原反の幅が負極活物質層５Ｂと負極集電体露出部５Ｃの幅の和の偶数倍となるようにするとよい。これにより、材料歩留まりが向上する。
また、負極集電体露出部５Ｃはその奥行きｄａ（図２Ｃ、図２Ｄにおいては負極集電体露出部５Ｃの短手方向の寸法）が、負極活物質層５Ｂの奥行きＤａ（図２Ｃ、図２Ｄにおいては負極活物質層５Ｂの長手方向の寸法）との関係において、以下の式（４）を満たすように形成されるのが好ましい。
０．０２＜（ｄａ／Ｄａ）≦０．４０ ・・・（４）
リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、例えば、難黒鉛化性炭素、易黒鉛化性炭素、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体、炭素繊維あるいは活性炭などの炭素材料が挙げられる。このうち、コークス類には、ピッチコークス、ニードルコークスあるいは石油コークスなどがある。有機高分子化合物焼成体というのは、フェノール樹脂やフラン樹脂などの高分子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものをいい、一部には難黒鉛化性炭素または易黒鉛化性炭素に分類されるものもある。また、高分子材料としてはポリアセチレンあるいはポリピロールなどがある。これら炭素材料は、充放電時に生じる結晶構造の変化が非常に少なく、高い充放電容量を得ることができると共に、良好なサイクル特性を得ることができるので好ましい。特に黒鉛は、電気化学当量が大きく、高いエネルギー密度を得ることができ好ましい。また、難黒鉛化性炭素は、優れた特性が得られるので好ましい。更にまた、充放電電位が低いもの、具体的には充放電電位がリチウム金属に近いものが、電池の高エネルギー密度化を容易に実現することができるので好ましい。
リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、リチウムを吸蔵および放出することが可能であり、金属元素および半金属元素のうちの少なくとも１種を構成元素として含む材料も挙げられる。このような材料を用いれば、高いエネルギー密度を得ることができるからである。特に、炭素材料と共に用いるようにすれば、高エネルギー密度を得ることができると共に、優れたサイクル特性を得ることができるのでより好ましい。この負極材料は金属元素あるいは半金属元素の単体でも合金でも化合物でもよく、またこれらの１種または２種以上の相を少なくとも一部に有するようなものでもよい。なお、この発明において、合金には２種以上の金属元素からなるものに加えて、１種以上の金属元素と１種以上の半金属元素とを含むものも含める。また、非金属元素を含んでいてもよい。その組織には固溶体、共晶（共融混合物）、金属間化合物あるいはそれらのうちの２種以上が共存するものがある。
この負極材料を構成する金属元素あるいは半金属元素としては、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、カドミウム（Ｃｄ）、銀（Ａｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、イットリウム（Ｙ）、パラジウム（Ｐｄ）あるいは白金（Ｐｔ）が挙げられる。これらは結晶質のものでもアモルファスのものでもよい。
中でも、この負極材料としては、短周期型周期表における４Ｂ族の金属元素あるいは半金属元素を構成元素として含むものが好ましく、特に好ましいのはケイ素（Ｓｉ）およびスズ（Ｓｎ）の少なくとも一方を構成元素として含むものである。ケイ素（Ｓｉ）およびスズ（Ｓｎ）は、リチウム（Ｌｉ）を吸蔵および放出する能力が大きく、高いエネルギー密度を得ることができるからである。
スズ（Ｓｎ）の合金としては、例えば、スズ（Ｓｎ）以外の第２の構成元素として、ケイ素（Ｓｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、およびクロム（Ｃｒ）からなる群のうちの少なくとも１種を含むものが挙げられる。ケイ素（Ｓｉ）の合金としては、例えば、ケイ素（Ｓｉ）以外の第２の構成元素として、スズ（Ｓｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）およびクロム（Ｃｒ）からなる群のうちの少なくとも１種を含むものが挙げられる。
スズ（Ｓｎ）の化合物あるいはケイ素（Ｓｉ）の化合物としては、例えば、酸素（Ｏ）あるいは炭素（Ｃ）を含むものが挙げられ、スズ（Ｓｎ）またはケイ素（Ｓｉ）に加えて、上述した第２の構成元素を含んでいてもよい。
リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、更に、他の金属化合物あるいは高分子材料が挙げられる。他の金属化合物としては、ＭｎＯ2、Ｖ2Ｏ5、Ｖ6Ｏ13などの酸化物、ＮｉＳ、ＭｏＳなどの硫化物、またはＬｉＮｉＯ2やＬｉ4Ｔｉ5Ｏ12などのリチウム遷移金属酸化物、あるいはＬｉＮ3などのリチウム窒化物が挙げられ、高分子材料としてはポリアセチレン、ポリアニリンあるいはポリピロールなどが挙げられる。
［セパレータ］
セパレータ６は、正極４と負極５とを隔離し、両極の接触による電流の短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。セパレータ６としては、例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレンまたはポリエチレンなどの合成樹脂製の多孔質膜、またはセラミック製の多孔質膜を単層で、またはそれらを複数積層したもの用いることができる。また、不織布やセルロースの多孔質膜を用いてもよい。特に、セパレータ６としては、ポリオレフィン製の多孔質膜が好ましい。ショート防止効果に優れ、かつシャットダウン効果による電池の安全性向上を図ることができるからである。また、セパレータ６としては、ポリオレフィンなどの微多孔膜上に、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、またはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの多孔性の樹脂層を形成したものを用いてもよい。
一般的にセパレータ６の厚みは５μｍ以上５０μｍ以下が好適に使用可能であるが、５μｍ以上２０μｍ以下がより好ましい。セパレータ６は、厚すぎると活物質の充填量が低下して電池容量が低下するとともに、イオン伝導性が低下して電流特性が低下する。逆に薄すぎると、膜の機械的強度が低下し、異物などで正負両極がショートしたり、破れたりする。
［正極タブおよび負極タブ］
図３は、この発明の第１の実施形態に係る二次電池１を構成する正極タブ７の外観を示す略線図である。なお、負極タブ８も同様の外観構成を有しているので負極タブ８についての図示は省略する。図３Ａは、上面７−１および左側面７−２を示す斜視図であり、図３Ｂは、底面７−３および右側面７−４を示す斜視図であり、図３Ｃは、断面図である。
正極集電体露出部４Ｃと接続される正極タブ７および負極集電体露出部５Ｃと接続される負極タブ８は、正極集電体露出部４Ｃおよび負極集電体露出部５Ｃと、二次電池１が接続される電子機器などを中継するものである。正極タブ７および負極タブ８は、板状または直方体状に形成されている。
正極タブ７および負極タブ８の厚さは５０μｍ以上４００μｍ以下とするのが好ましい。５０μｍ未満であると強度が低くなり、集電体露出部との接続後の折り曲げ工程で亀裂が生じるおそれがある。一方、４００μｍを超えると外装材３との熱溶着部分で密封性が悪化し、リーク不良、水分侵入が生じて二次電池１の寿命の低下を招く恐れがある。
また、正極タブ７および負極タブ８の導電率は５０％ＩＡＣＳ（International annealed copper standard：電気抵抗（又は電気伝導度）の基準として、国際的に採択された焼鈍標準軟銅の体積抵抗率は、1.7241×10-2μΩと規定される。）以上であることが好ましい。導電率が５０％ＩＡＣＳ未満では、大電流を流した際にタブの発熱が大きくなる。タブの発熱が大きくなると外装材３との熱溶着部分が軟化し、シール性が低下することとなる。また、外部短絡などが発生するとタブは赤熱するほどに高温になる。これにより、有機溶媒からなる電解液が着火し、二次電池１の熱暴走を招く恐れがある。
正極タブ７および負極タブ８は、例えばニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ステンレス（ＳＵＳ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）等の材料、または、リン（Ｐ）、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）、鉄（Ｆｅ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、クロム（Ｃｒ）、ケイ素（Ｓｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ニッケル（Ｎｉ）を含む合金から構成される。好ましくは、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）合金を用いて構成するとよい。
また、正極タブ７は図３Ａ乃至図３Ｃに示すように、一端面７−５および他端面７−６を除く上面７−１、左側面７−２、底面７−３および右側面７−４の合計４面がニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、スズ（Ｓｎ）のいずれかによって構成された被覆層７Ａにより被覆されている。上述の被覆される４面は、正極タブ７および負極タブ８が外装材３とシーラント１０を介して熱溶着される面である。この熱溶着される面において例えば、銅（Ｃｕ）やリン（Ｐ）、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）、鉄（Ｆｅ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、クロム（Ｃｒ）、ケイ素（Ｓｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ニッケル（Ｎｉ）を含むＣｕ合金が露出しているとシーラント１０との溶着性、すなわちシール性が著しく低下し、電池寿命の低下を招くおそれがある。なお、被覆層７Ａにより被覆されるのは必ずしも正極タブ７である必要はなく、正極タブ７または負極タブ８の少なくともいずれか一方が被覆されていることが好ましい。
また、正極タブ７または負極タブ８の材料として銅（Ｃｕ）または銅（Ｃｕ）を含む合金が用いられた場合、銅（Ｃｕ）または銅（Ｃｕ）を含む合金が露出していると、それに接触する樹脂が劣化する、いわゆる銅害が引き起こされる。銅害が引き起こされると二次電池１の寿命に悪影響を与えることとなる。よって、正極タブ７、負極タブ８を銅（Ｃｕ）または銅（Ｃｕ）を含む合金を用いて形成した場合には被覆層７Ａを設けることが好ましい。これにより、銅（Ｃｕ）または銅（Ｃｕ）を含む合金が樹脂に直接接触することを防いで、銅害を抑制することができる。
正極タブ７および負極タブ８の被覆方法としては、例えば、電解メッキなどが挙げられる。電解メッキで被覆を行う場合、ロール状に伸ばした銅（Ｃｕ）やリン（Ｐ）、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）、鉄（Ｆｅ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、クロム（Ｃｒ）、ケイ素（Ｓｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ニッケル（Ｎｉ）を含むＣｕ合金の基材を所定の幅にスリットした後に電解槽を通すことによりメッキ処理を施すことができる。
被覆層７Ａの厚さは０．１μｍ以上３μｍ以下とするのが好ましい。０．１μｍ未満であると被覆層７Ａが剥がれることによりタブ基材が露出してシール性が低下するおそれがある。一方、被覆層７Ａが３μｍを超えると集電体露出部とタブとの接続状態（溶接の場合には固着状態）が不十分となり、タブが備える高導電性が十分に発揮できないこととなる。
図４Ａ〜図４Ｃは、正極タブ７と正極集電体露出部４Ｃとの接続状態を示す部分拡大図である。図４Ａは、正極集電体露出部４Ｃが折り曲げられていない状態を示し、図４Ｂおよび図４Ｃは、正極集電体露出部４Ｃが折り曲げられている状態を示すものである。正極タブ７は積層され断面略Ｕ字形状に折り曲げられた複数の正極集電体露出部４Ｃに固着される。これにより、正極タブ７は正極集電体露出部４Ｃに電気的に接続される。正極タブ７の正極集電体露出部４Ｃとの接続に用いられる部分を接続部７Ａ、外装材３から導出される部分を導出部７Ｂ、折り曲げ部分を折り曲げ部７Ｃとそれぞれ称する。正極タブ７は、導出部７Ｂの底面と電池素子２の底面とが同一平面上に位置するように構成されている。また、図示しないが、両面が凹型に加工された外装材３で電池素子２を外装する場合などは、正極タブ７と電池素子２の底面とが必ずしも同一平面上に位置しなくても良い。正極タブ７と正極集電体露出部４Ｃとの接続方法としては、超音波溶接、抵抗溶接、レーザ溶接、スポット溶接などによる接続、またはクランプ固定、カシメ接続などが挙げられる。その中でも、複数枚の薄い正極集電体露出部４Ｃと正極タブ７とを広い面積で強く接続することができるという点で特に超音波溶接が好ましい。
本実施形態においては、所定幅の外周側曲げしろＲｏが形成されるように正極集電体露出部４Ｃの折り曲げが行われる。外周側曲げしろＲｏを設けなかった場合には、正極タブ７が接続された正極集電体露出部４Ｃを正極４の面に対して略垂直方向に折り曲げようとすると、図４Ｃに示すように、正極タブ７が電池素子２に当接してしまい正極集電体露出部４Ｃを折り曲げることができないこととなる。また、正極集電体露出部４Ｃを正極４の面に対して略垂直方向に折り曲げることができたとしてもその折り曲げに伴い正極集電体露出部４Ｃ、正極タブ７および電池素子２が変形してしまうこととなる。そうすると、電池素子２のパックへの挿入性が低下することとなる。そこで、外周側曲げしろＲｏを設けることにより、図４Ｂに示すように、正極タブ７が積層された正極４および負極５に当接してしまうことなく正極集電体露出部４Ｃを正極４の面と略垂直の方向にまで折り曲げることが可能となる。
また、正極タブ７は積層された正極集電体露出部４Ｃの内面に所定幅の内周側曲げしろＲｉが形成される位置に固着するのが好ましい。内周側曲げしろＲｉを形成することにより、正極集電体露出部４Ｃが図４Ａ中のＦの位置を支点として折り曲げられた場合でも正極タブ７が積層された正極４および負極５に当接してしまうことなく正極集電体露出部４Ｃを正極４の面と略垂直の方向にまで折り曲げることができる。よって、内周側曲げしろＲｉの幅は、正極タブ７の厚さ以上とする必要がある。なお、負極タブ８も同様にして負極集電体露出部５Ｃに接続されている。なお、Ｕ字曲げ工程の詳細については後述する。
図５Ａは、正極集電体露出部４Ｃと正極タブ７との接続面積について説明するための略線図である。正極タブ７の幅をＴｃ、正極タブ７の厚みＨｃ、電池素子２の厚みをＢ、接続範囲の幅をＪｗ、接続範囲の奥行きをＪｄとすると、Ｊｗ×Ｊｄで表される接続範囲の面積（接続面積）Ｓｃは以下の式（５）を満たすように設定されるのが好ましい。
Ｈｃ≦Ｓｃ／Ｔｃ≦Ｂ・・・（５）
接続面積Ｓｃが狭すぎると、電流密度が高くなり、大電流を流すと発熱してしまうおそれがある。一方、接続面積Ｓｃが大きすぎると、例えば超音波溶接で接続を行う場合、複数枚の正極集電体露出部４Ｃを固着するためにより大きなパワーとエネルギーが必要となるが、これによって正極集電体露出部４Ｃが損傷し、溶解不良などの不具合が生じるおそれがある。そこで上述の式（５）を満たすように接続面積Ｓｃを設定することによりそれらの弊害を防止することができる。
また、具体的な寸法としては、「接続面積Ｓｃ／正極タブ７の幅Ｔｃ」の値が０．０５ｍｍ〜１０．０ｍｍとなるように設定するとよい。さらに、好ましくは「接続面積Ｓｃ／正極タブ７の幅Ｔｃ」の値が０．２ｍｍ以上７．０ｍｍ以下になるように設定するとよい。０．０５ｍｍ未満とすると接続面積Ｓｃが狭く、電流密度が集中することになり、大電流を流すと発熱してしまうおそれがある。一方、１０．０ｍｍを超えると、例えば超音波溶接で接続を行う場合、複数枚の正極集電体露出部４Ｃを固着するためにより大きなパワーとエネルギーが必要となるが、これによって正極集電体露出部４Ｃが損傷し、溶解不良などの不具合が生じるおそれがある。
なお、負極集電体露出部５Ｃと負極タブ８も同様にして接続されている。すなわち、図５Ｂに示すように、負極タブ８の幅をＴａ、負極タブ８の厚みＨａ、電池素子２の厚みをＢ、接続範囲の幅をＪｗ、接続範囲の奥行きをＪｄとすると、Ｊｗ×Ｊｄで表される接続範囲の面積（接続面積）Ｓａは以下の式（６）を満たすように設定されるのが好ましい。
Ｈａ≦Ｓａ／Ｔａ≦Ｂ・・・（６）
また、具体的な寸法としては、「接続面積Ｓａ／負極タブ８の幅Ｔａ」の値が０．０５ｍｍ〜１０．０ｍｍとなるように設定するとよい。さらに、好ましくは「接続面積Ｓａ／負極タブ８の幅Ｔａ」の値が０．２ｍｍ以上７．０ｍｍ以下になるように設定するとよい。
［電解質］
電解質は、リチウムイオン二次電池に一般的に使用される電解質塩と非水溶媒が使用可能である。非水溶媒としては、具体的には、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、γ−ブチロラクトン、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジプロピルカーボネート（ＤＰＣ）、エチルプロピルカーボネート（ＥＰＣ）、またはこれらの炭酸エステル類の水素をハロゲンに置換した溶媒等が挙げられる。これらの溶媒は１種類を単独で用いてもよいし、複数種を所定の組成で混合してもよい。
電解質塩としては、上記非水溶媒に溶解するものが用いられ、カチオンとアニオンが組み合わされてなる。カチオンにはアルカリ金属やアルカリ土類金属が用いられる。アニオンには、Ｃｌ-，Ｂｒ-，Ｉ-，ＳＣＮ-，ＣｌＯ4 -，ＢＦ4 -，ＰＦ6 -，ＣＦ3ＳＯ3 -等が用いられる。具体的には、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ4）、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドリチウム（ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2）、ビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミドリチウム（ＬｉＮ（Ｃ2Ｆ5ＳＯ2）2）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）等が挙げられる。電解質塩濃度としては、上記溶媒に溶解することができる濃度であれば問題ないが、リチウムイオン濃度が非水溶媒に対して０．４ｍｏｌ／ｋｇ以上２．０ｍｏｌ／ｋｇ以下の範囲であることが好ましい。
ポリマー電解質を用いる場合は、非水溶媒と電解質塩とを混合してゲル状とした電解液をマトリクスポリマに取り込むことでポリマー電解質を得る。マトリクスポリマは、非水溶媒に相溶可能な性質を有している。このようなマトリクスポリマとしては、シリコンゲル、アクリルゲル、アクリロニトリルゲル、ポリフォスファゼン変性ポリマー、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイドおよびこれらの複合ポリマーや架橋ポリマー、変性ポリマー等が用いられる。また、フッ素系ポリマーとして、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、フッ化ビニリデン（ＶｄＦ）とヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）とを繰り返し単位に含む共重合体、フッ化ビニリデン（ＶｄＦ）とトリフルオロエチレン（ＴＦＥ）とを繰り返し単位に含む共重合体等のポリマーが挙げられる。このようなポリマーは、１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を混合して用いてもよい。
［シーラント］
図６Ａ〜図６Ｄは、シーラント１０の構成を説明するための図である。図６Ａは、二次電池１の外観を示す略線図であり、図６Ｂおよび図６Ｃは、図６ＡにおけるＶＩ−ＶＩ断面図である。図６Ｄは、電池素子２の側面図である。
正極タブ７および負極タブ８にそれぞれ設けるシーラント１０は、正極タブ７および負極タブ８との接着性に優れる樹脂材料からなる。このような樹脂材料としては、酸変性ポリプロピレン（ＰＰ）等の変性ポリマーが挙げられる。シーラント１０は正極タブ７および負極タブ８と外装材３との接着性を向上させ外気、水分などの侵入を防止するためのものである。
シーラント１０の構成としては、図６Ｂまたは図６Ｃに示す構成のいずれも採用することが可能であるが、以下の観点から図６Ｃに示す構成とするのがより好ましい。図６Ｂにおいては、正極タブ７にシーラント１０が設けられているが、正極タブ７を折り曲げることによって形成される角状の折り曲げ部７Ｃはシーラント１０によって被覆されていない。そうすると、この折り曲げ部７Ｃが外装材３に直接当接することとなり、外装材３が突き破られてしまうおそれがある。そこで、シーラント１０と正極タブ７とを一緒に折り曲げる構造とすることにより、図６Ｃに示す実施例のように折り曲げ部７Ｃも含めて正極タブ７をシーラント１０で被覆する。これにより、正極タブ７の折り曲げ部７Ｃが外装材３に直接当接することがないため、折り曲げ部７Ｃにより外装材３が突き破られることを防止することができる。
また、正極タブ７の折り曲げ部７Ｃを被覆するようにシーラント１０が設けられることにより、図６Ｄに示すように、正極タブ７が電池素子２の最外層に位置する負極５に直接接触することがない。これにより正極タブ７と負極５とが接触し内部短絡が発生することを防止することができる。
ただし、短絡を防ぐ方法としては他に、最外層負極５に余分にセパレータ６を設ける、最外層負極５の端面を覆うように絶縁テープを貼る、という手法をとることもできる。
［インシュレータ］
図７Ａ〜図７Ｆは、インシュレータ１１の構成について説明するための略線図である。インシュレータ１１は、正極４および負極５がセパレータ６を介して積層されて構成された電池素子２と正極タブ７との間に設けられる平板状、シート状またはフィルム状の絶縁部材である。前述のように正極タブ７の折り曲げ部にシーラント１０が設けられることで正極タブ７と負極５の接触による短絡は防止できるが、シーラント１０が介在していない正極集電箔露出部４Ｃ（特に角部）と負極５との接触し内部短絡が発生するおそれがある。インシュレータ１１が電池素子２と正極タブ７との間に介在することにより、電池素子２と正極集電箔露出部４Ｃとが直接接触することによる短絡を防止する。
インシュレータ１１は例えば、高さは正極タブ７の接続部７Ａの奥行き寸法以上であり電池素子２の厚さ以下となるように形成されている。正極タブ７の接続部の奥行き寸法未満の場合、インシュレータ１１を回りこんで電池素子２と正極タブ７とが直接接触して短絡するおそれがある。一方、インシュレータ１１の高さが電池素子２の厚さを超える場合、インシュレータ１１が電池素子２とタブの導出部により形成される同一平面から突出し、インシュレータ１１の端部が外装材３に当接して外装材３を破損させてしまうおそれがある。具体的寸法としては、インシュレータ１１の厚さは約０．２ｍｍ以上が好ましく、さらに好ましくは約０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲内である。厚さが０．２ｍｍ未満であると振動などの影響によって長期的な絶縁性が確保できない。一方、厚さが１．０ｍｍを超えると電池素子２に対するインシュレータ１１の体積割合が大きくなり、体積エネルギー密度が低下してしまう。
インシュレータ１１は、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリイミド（ＰＩ）、不織布などの材料により構成される。
ただし、電池素子２と正極集電体露出部４Ｃとが直接接触することによる短絡を防止する手法としては他にも、電池素子２の最外層に余分にセパレータを設ける、電池素子２の最外層の端部を被覆するように絶縁テープを貼設する、正極集電体露出部４Ｃに絶縁テープを貼設する、などが挙げられる。しかし、そのようなセパレータの設置、絶縁テープの貼設による短絡防止は長期振動による擦れ、電解液による絶縁テープの剥離によって機能が失われてしまうおそれがある。また、他にも、流動性の樹脂をタブの折り曲げ部に充填して固着させるという手法を採用することも可能ではある。しかし、電池素子２内部へ樹脂が侵入して電池性能が悪化するおそれがある。したがって、電池素子２と正極タブ７とが直接接触することによる短絡を長期的に防止するためには電池素子２と正極タブ７との間にインシュレータ１１を設けるのが好ましいと考えられる。
図７Ａに示す例ではインシュレータ１１は矩形状の平板として形成されているが、インシュレータ１１の形状は平板状に限られるものではない。例えば、図７Ｂに示すように、略コ字状に形成してもよい。インシュレータ１１を略コ字状に形成することにより、電池素子２と正極タブ７との接触を防止すると共に、電池素子２の外傷耐性を向上させて側面を衝撃などから保護することができる。
ただし、インシュレータ１１の角が鋭角に形成されているとその角によってインシュレータ１１および電池素子２を外装する外装材３が破損してしまうおそれがある。そこで、図７Ｃに示すように、インシュレータ１１を角丸矩形状の平板（曲率Ｒ＝０．５〜２．０）として形成してもよい。インシュレータ１１を角丸矩形状に形成することにより、インシュレータ１１の角によって外装材３が破損することを防止することができる。
さらに、図７Ｄに示すように、インシュレータ１１にはパンチング加工などにより複数の孔が設けられているとよい。これにより、電解液の電池素子２内部への注液性を確保することができる。孔の形状は、インシュレータ１１の本来の目的である、電池素子２と正極タブ７とが直接接触することによる短絡を長期的に防止する、とうことが担保されていればどのようなものであってもよい。
また、インシュレータ１１は図７Ｅに示すような電池素子２の全側面を覆う略ロ字状、図７Ｆに示すような電池素子２の側面および上面を覆う箱型に形成してもよい。インシュレータ１１をこのような略ロ字状または箱型に形成した場合、上述したように電池素子２と正極タブ７の接触を防ぐ、二次電池１の外傷耐性を向上させるという効果に加え、正極４、負極５およびセパレータ６が積層されて構成されている電池素子２を保持してその形状を保つという効果も奏することができる。
［外装材］
外装材３の一例として用いるラミネートフィルムは、金属箔の両面にそれぞれ外側樹脂層と内側樹脂層とが形成された、防湿性、絶縁性を有する多層フィルムからなる。外側樹脂層には、外観の美しさや強靱さ、柔軟性などからナイロン（Ｎｙ）、またはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が用いられる。金属箔は、水分、酸素、光の浸入を防ぎ、内容物である電池素子２を守る最も重要な役割を担っており、軽さ、伸び性、価格、加工のしやすさからアルミニウム（Ａｌ）が最もよく使われる。内側樹脂層は、熱や超音波で溶け、互いに融着する部分であり、ポリオレフィン系樹脂材料、例えば無延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）が多用される。なお、外装材３は、ラミネートフィルムに代えてポリプロピレンなどの高分子フィルムまたは金属フィルムにより構成するようにしてもよい。
［電池素子］
図８Ａおよび図８Ｂは、正極４、負極５およびセパレータ６の積層構造を示す図である。図８Ａは、外観斜視図であり、図８Ｂは、平面図である。第１の実施形態において電池素子２は、図８Ａに示すように、正極４および負極５がセパレータ６を介して交互に、例えば、負極５、セパレータ６、正極４、セパレータ６、負極５・・・セパレータ６、負極５となるように重ね合わせて積層されることにより構成されている。
なお、図８Ｂに示すように、セパレータ６は正極集電体露出部４Ｃの奥行きｄｃの半分以上を覆わないようにその寸法を設定するのが好ましい。すなわち、図８Ｂに示すように、正極集電体露出部４Ｃとセパレータ６とが重なる領域の奥行きＧと正極集電体露出部４Ｃの奥行きｄｃとが下記の式（７）を満たすように構成するのが好ましい。
Ｇ＜（ｄｃ／２） ・・・（７）
同様に、図８Ｂに示すように、セパレータ６は負極集電体露出部５Ｃの奥行きｄａの半分以上を覆わないようにその寸法を設定するのが好ましい。すなわち、図８Ｂに示すように、負極集電体露出部５Ｃとセパレータ６とが重なる領域の奥行きＫと負極集電体露出部５Ｃの奥行きｄａとが下記の式（８）を満たすように構成するのが好ましい。
Ｋ＜（ｄａ／２） ・・・（８）
セパレータ６により正極集電体露出部４Ｃおよび負極集電体露出部５Ｃの奥行きの半分以上が覆われると、正極集電体露出部４Ｃと正極タブ７、負極集電体露出部５Ｃと負極タブ８との接続面積が狭くなり入出力特性が低下することとなるからである。
（１−２）二次電池の製造方法
上述のような二次電池１は、以下のような工程で作製することができる。
［正極の作製］
まず、例えば、正極活物質と、低結晶性炭素と、導電剤と、結着剤とを混合して正極合剤を調製し、この正極合剤をＮ−メチルピロリドンなどの溶剤に分散させて正極合剤スラリーとする。続いて、この正極合剤スラリーを正極集電体４Ａの両面に塗布する。なお、この塗布工程においては、正極合剤スラリーを正極集電体４Ａの全面に塗布するのではなく、正極集電体４Ａ上に正極活物質層４Ｂが存在しない正極集電体露出部４Ｃが形成されるように正極合剤スラリーを塗布する。そして、正極合剤スラリーを乾燥させたのち、ロールプレス機などにより圧縮成型して正極活物質層４Ｂを形成する。そして、所定のサイズとなるようにカットすることにより正極４を作製する。
［負極の作製］
まず、例えば、負極活物質と、結着剤とを混合して負極合剤を調製し、この負極合剤をＮ−メチルピロリドンなどの溶剤に分散させて負極合剤スラリーとする。続いて、この負極合剤スラリーを負極集電体５Ａの両面に塗布する。なお、この塗布工程においては、上述した正極４と同様に、負極合剤スラリーを負極集電体５Ａの全面に塗布するのではなく、負極集電体５Ａ上に負極活物質層５Ｂが存在しない負極集電体露出部５Ｃが形成されるように負極合剤スラリーを塗布する。そして、負極合剤スラリーを乾燥させたのち、ロールプレス機などにより圧縮成型して負極活物質層５Ｂを形成する。そして、所定のサイズとなるようにカットすることにより負極５を作製する。
［積層工程］
次いで、正極４と負極５とを、セパレータ６を介して交互に、例えば、負極５、セパレータ６、正極４、セパレータ６、負極５・・・セパレータ６、負極５となるように重ね合わせて所定数の正極４および負極５を積層する。なお、本発明においては、図８Ａに示すように、正極４と負極５とは正極集電体露出部４Ｃと負極集電体露出部５Ｃとが互いに反対の方向に向かうようにして積層される。すなわち、正極集電体露出部４Ｃと負極集電体露出部５Ｃとが同一方向へ向かうようには構成されていない。これにより、正極集電体露出部４Ｃに接続する正極タブ７、負極集電体露出部５Ｃに接続する負極タブ８の幅を最大で電池素子２の幅と略同一とすることが可能となり、大電流の入出力が可能となる。
続いて、正極４、負極５およびセパレータ６が密着するように固定し、積層電極体を作製する。固定には、接着テープ等の固定部材を用いる。固定部材は、例えば積層電極体の両サイド部およびボトム部に設ける。ゲル電解質を用いる場合は、正極４および負極５の両面にゲル電解質層を形成した後、セパレータ６を介して積層する。
［積層以降の工程］
次に、図９および図１０を参照して積層工程以降の製造工程の概略について説明する。図９Ａは、積層工程において正極４、負極５およびセパレータ６を積層することにより構成された電池素子２である。積層工程後はまず、第１のＵ字折り曲げ工程において図９Ｂに示すように、正極集電体露出部４Ｃおよび負極集電体露出部５Ｃの折り曲げがなされる。次に、集電体露出部切断工程において図９Ｃに示すように、折り曲げられた正極集電体露出部４Ｃの先端の余剰分を切断することにより先端を切り揃える。同様に、負極集電体露出部５Ｃの先端も切り揃える。
次に、タブ接続工程において図９Ｄに示すように、正極集電体露出部４Ｃと正極タブ７、負極集電体露出部５Ｃと負極タブ８の接続をそれぞれ行う。なお、この工程においては正極タブ７および負極タブ８にシーラント１０を設ける工程も含まれる。次に、タブ折り曲げ工程において、図９Ｅに示すように、正極集電体露出部４Ｃに接続した正極タブ７、負極集電体露出部５Ｃに接続した負極タブ８を所定の形状に折り曲げる。次に、インシュレータ設置工程において図９Ｆに示すように、電池素子２の正極集電体露出部４Ｃ側の側面にインシュレータ１１を設ける。次に、必要に応じて、電池素子２の負極集電体露出部５Ｃ側の側面にインシュレータ１１をさらに設ける。
次に、図１０Ａに示すように、第２のＵ字折り曲げ工程において正極集電体露出部４Ｃにおける正極タブ７との接続部分を９０°折り曲げる。次に、負極集電体露出部５Ｃにおける負極タブ８との接続部分を９０°折り曲げる。次に、図１０Ｂおよび図１０Ｃに示すように、第１の外装工程において、略矩形状を有すると共に、第１外装部３Ａの略中央の凹部９に電池素子２を収容することにより外装する。次に、図１０Ｄに示すように、第２の外装工程において、平板状の第２外装部３Ｂによって収容部を閉蓋する。これにより電池素子２が外装材３により外装される。
そして、図１０Ｅに示すように、注液・シール工程において、凹部９の外周部分のうち１辺を残して熱融着等により溶着し、未溶着の一辺から電解液を注液した後、この一辺を熱溶着して封止する。以上の工程により、図１０Ｆに示すように、二次電池１が製造される。
［第１のＵ字曲げ工程］
積層した正極４から引き出された複数の正極集電体露出部４Ｃおよび積層した負極５から引き出された複数の負極集電体露出部５Ｃを、断面略Ｕ字形状となるように折り曲げる。第１のＵ字曲げ工程は、予め正極集電体露出部４Ｃおよび負極集電体露出部５Ｃに最適なＵ字曲げ形状を持たせるための工程である。予め最適なＵ字曲げ形状を持たせることにより、後に正極タブ７および負極タブ８と接続後の正極集電体露出部４Ｃおよび負極集電体露出部５Ｃを折り曲げてＵ字曲げ部を形成する際に正極集電体露出部４Ｃおよび負極集電体露出部５Ｃに引張り応力などのストレスがかからないようにすることができる。
図１１Ａ〜図１１Ｅは、正極集電体露出部４Ｃ1乃至４Ｃ3の第１のＵ字曲げ工程を説明する側面図である。図１１Ａ〜図１１Ｅにおいては、正極集電体露出部４Ｃ1乃至４Ｃ3について行われる各工程を説明する。なお、負極集電体露出部５Ｃについても同様にして第１のＵ字曲げ工程が行われる。
まず、図１１Ａに示すように、Ｕ字曲げ用薄板２１を有するワークセット台２０ａの上部に積層電極体を配設する。Ｕ字曲げ用薄板２１は、電池素子２の厚みよりもやや小さい分だけ、具体的には、少なくとも複数の正極集電体露出部４Ｃ1乃至４Ｃ3の総厚分小さい分だけ、ワークセット台２０ａから突出するように設置されている。このような構成とすることにより、正極集電体露出部４Ｃ3の曲げ外周側が電池素子２の厚みの範囲内に位置するため、二次電池１の厚みの増大や外観不良が生じるのを防止することができる。
続いて、図１１Ｂに示すように、電池素子２を下降させるか、もしくはワークセット台２０ａを上昇させる。このとき、電池素子２とＵ字曲げ用薄板２１との間隙が小さいほど二次電池１のスペース効率が向上するため、例えば電池素子２とＵ字曲げ用薄板２１との間隙が徐々に小さくなるようにする。
図１１Ｃに示すように、電池素子２がワークセット台２０ａ上に載置され、正極集電体露出部４Ｃ1乃至４Ｃ3に曲げ部を形成した後、図１１Ｄおよび図１１Ｅに示すように、ローラ２２を下降させて正極集電体露出部４Ｃ1乃至４Ｃ3がＵ字形状に折り曲げられる。
Ｕ字曲げ用薄板２１は、厚みが１ｍｍ以下、例えば０．５ｍｍ程度が好ましい。Ｕ字曲げ用薄板２１には、このような薄さでも複数の正極集電体露出部４Ｃまたは負極集電体露出部５Ｃに曲げ形状を形成するために必要な強度を有する材料を用いることができる。Ｕ字曲げ用薄板２１に必要な強度は、正極４および負極５の積層枚数や、正極集電体露出部４Ｃおよび負極集電体露出部５Ｃに用いる材料の硬度等によって変わる。Ｕ字曲げ用薄板２１が薄いほど、曲げ最内周の正極集電体露出部４Ｃ1の曲率を小さくすることができ、正極集電体露出部４Ｃの折り曲げに必要なスペースを小さくすることができるため好ましい。Ｕ字曲げ用薄板２１としては、例えばステンレス（ＳＵＳ）、強化プラスティック材およびめっきを施した鋼材などを用いることができる。
［集電体露出部切断工程］
次に、Ｕ字曲げ部を形成した正極集電体露出部４Ｃ1乃至４Ｃ3の先端を切り揃える。集電体露出部切断工程では、予め最適な形状を有するＵ字曲げ部を形成し、そのＵ字曲げ形状に合わせて正極集電体露出部４Ｃおよび負極集電体露出部５Ｃの余剰分を切断する。図１２は、正極集電体露出部４Ｃの切断工程を説明する側面図である。なお、負極集電体露出部５Ｃについても同様にして集電体露出部切断工程が行われる。
図１２Ａに示すように、第１のＵ字曲げ工程においてＵ字曲げ部が形成された電池素子２の上面と底面を反転させ、集電体たるみ用逃げ部２３を有するワークセット台２０ｂ上に電池素子２を固定する。
次に、図１２Ｂに示すように、Ｕ字曲げ部が形成された正極集電体露出部４Ｃ1乃至４Ｃ3のＵ字曲げ部から先端に至る先端部分がワークセット台２０ｂに沿って略Ｌ字形状となるように先端部分を変形させる。このとき、再度Ｕ字曲げ部を形成するために必要な形状を維持することにより、曲げ外周側の正極集電体露出部４Ｃ3ほど大きなたるみが生じる。このようなたるみがワークセット台２０ｂの集電体たるみ用逃げ部２３に入り込むことにより、正極集電体露出部４Ｃ1乃至４Ｃ3をストレスなく変形させることができる。なお、正極集電体露出部４Ｃ1乃至４Ｃ3の先端部分を固定した状態で正極集電体露出部４Ｃ1乃至４Ｃ3を変形させるようにしてもよい。
続いて、図１２Ｃに示すように、集電体押さえ２４にて正極集電体露出部４Ｃ1乃至４Ｃ3をワークセット台２０ｂに押さえつけた後、図１２Ｄおよび図１２Ｅに示すように、例えば集電体押さえ２４に沿うように設けられた切断用刃２５で正極集電体露出部４Ｃ1乃至４Ｃ3の先端を切り揃える。正極集電体露出部４Ｃ1乃至４Ｃ3の切断箇所は、後に再度Ｕ字曲げを行った際に正極集電体露出部４Ｃ1乃至４Ｃ3の先端が電池素子２の厚みの範囲内に位置するように、正極集電体露出部４Ｃ1乃至４Ｃ3の先端の余剰分を少なくとも切断するようにする。
［タブ接続工程］
続いて、正極集電体露出部４Ｃ1乃至４Ｃ3と、正極タブ７との接続を行う。タブ接続工程では、第１のＵ字曲げ工程で形成した最適なＵ字曲げ形状を維持しながら正極集電体露出部４Ｃおよび負極集電体露出部５Ｃと、正極タブ７および負極タブ８を固着する。これにより、正極集電体露出部４Ｃおよび正極タブ７と、負極集電体露出部５Ｃおよび負極タブ８が電気的に接続される。図１３は、正極集電体露出部４Ｃ1乃至４Ｃ3と、正極タブ７との接続工程を説明する側面図である。なお、図示はしないが、正極タブ７にはあらかじめシーラント１０が設けられているものとする。負極集電体露出部５Ｃと負極タブ８についても同様にして接続工程が行われる。
図１３Ａに示すように、電極端子切断工程において正極集電体露出部４Ｃ1乃至４Ｃ3の先端余剰分を切断した電池素子２の上面と底面を再度反転させる。次に、図１３Ｂに示すように、集電体形成維持用板２６を有するワークセット台２０ｃ上に電池素子２を固定する。正極集電体露出部４Ｃ1の曲げ内周側には集電体形成維持用板２６の先端が位置しており、正極集電体露出部４Ｃ1乃至４Ｃ3の曲げ形状を維持するとともに、固着装置から発生する例えば超音波振動などの外的要因による影響を防止する。
続いて、図１３Ｃに示すように、例えば超音波溶着により正極集電体露出部４Ｃ1乃至４Ｃ3と正極タブ７とを固着する。超音波溶着には、例えば、正極集電体露出部４Ｃ1乃至４Ｃ3の下部に備えられたアンビル２７ａと、正極集電体露出部４Ｃ1乃至４Ｃ3の上部に備えられたホーン２７ｂが用いられる。アンビル２７ａには予め正極集電体露出部４Ｃ1乃至４Ｃ3がセットされ、ホーン２７ｂが下降してアンビル２７ａとホーン２７ｂとで正極集電体露出部４Ｃ1乃至４Ｃ3および正極タブ７が挟持される。そして、アンビル２７ａとホーン２７ｂとにより、正極集電体露出部４Ｃ1乃至４Ｃ3および正極タブ７に超音波振動が与えられる。これにより、正極集電体露出部４Ｃ1乃至４Ｃ3および正極タブ７が互いに固着される。
なお、タブ接続工程においては、図４Ａを参照して、上述した内周側曲げしろＲｉが形成されるように正極タブ７を正極集電体露出部４Ｃに接続するとよい。
［タブ折り曲げ工程］
次に、正極集電体露出部４Ｃ1乃至４Ｃ3と固着した正極タブ７を所定の形状に折り曲げる。図１４Ａ乃至図１４Ｃは、正極タブ７のタブ折り曲げ工程を説明する側面図である。なお、図示はしないが、タブ折り曲げ工程においてはタブに設けられているシーラント１０も一緒に折り曲げられる。また、負極集電体露出部５Ｃと負極タブ８についても同様にしてタブ折り曲げ工程が行われる。
図１４Ａに示すように、接続工程において正極集電体露出部４Ｃ1乃至４Ｃ3と正極タブ７とが固着された電池素子２の上面と底面を再度反転させて、集電体たるみ用逃げ部２３を有するワークセット台２０ｄ上に電池素子２を固定する。正極集電体露出部４Ｃ1乃至４Ｃ3と正極タブ７との接続部分は、タブ折り曲げ台２８ａ上に載置する。
続いて、図１４Ｂに示すように、正極集電体露出部４Ｃ1乃至４Ｃ3と正極タブ７との接続部分をブロック２８ｂにて押さえ、図１４Ｃに示すように、ローラ２９を降下させることにより、タブ折り曲げ台２８ａおよびブロック２８ｂから突出した正極タブ７を折り曲げる。
このとき、正極タブ７は予め熱溶着されたシーラント１０と一緒に折り曲げるのが好ましい。正極タブ７の折り曲げ部をシーラント１０が被覆することになり、正極タブ７と外装材３とが直接接触しない構造とすることができる。この構造により、長期的な振動、衝撃などによる外装材３内部の樹脂層と正極タブ７との擦れ、外装材３の破損、外装材３の金属層との短絡の危険性を大幅に低減することができる。
［インシュレータ設置工程］
続いて、図１４Ｄに示すように、電池素子２と、後述する第２のＵ字曲げ工程で折り曲げられる正極集電体露出部４Ｃ1乃至４Ｃ3との間に介在するようにインシュレータ１１を設置する。インシュレータ１１は後述する第２のＵ字曲げ工程によって正極集電体露出部４Ｃ1乃至４Ｃ3が９０°折り曲げられると、電池素子２と正極タブ７との間に介在することとなる。また、インシュレータ１１の形状を略ロ字状、箱型とした場合には、電池素子２の全側面をインシュレータ１１で覆うようにインシュレータ１１を電池素子２に被せる。
［第２のＵ字曲げ工程］
続いて、図１４Ｅに示すように、正極集電体露出部４Ｃ1乃至４Ｃ3と正極タブ７との接続部分を９０°折り曲げ、電池素子２を作製する。第２のＵ字曲げ工程では、正極集電体露出部４Ｃおよび負極集電体露出部５Ｃに正極タブ７および負極タブ８がそれぞれ予め第１のＵ字曲げ工程で形成したＵ字曲げ形状に沿ってＵ字曲げ部を形成する。
このとき、Ｕ時曲げ部の曲率を有する部分において、正極集電体露出部４Ｃ1の曲げ外側の曲率と、正極集電体露出部４Ｃ1に隣接する正極集電体露出部４Ｃ2の曲げ内側の曲率とが略同等となることが好ましい。また、正極集電体露出部４Ｃ2の曲げ外側の曲率と、正極集電体露出部４Ｃ2に隣接する正極集電体露出部４Ｃ3の曲げ内側の曲率とが略同等となることが好ましい。曲げ最内周の正極集電体露出部４Ｃ1は、曲げ内側の形状がＵ字曲げ用薄板２１の形状に沿って形成されていることが好ましい。
すなわち、Ｕ字曲げ部において、隣接する２つの正極集電体露出部４Ｃの対向する面の曲率が略同等であることが好ましい。これにより、正極集電体露出部４ＣのＵ字曲げ部から先端までの部分において、正極集電体露出部４Ｃ間に無駄な間隙が生じず、スペース効率の向上につながる。
なお、上述の工程では、正極集電体露出部４Ｃ1乃至４Ｃ3についてのみ記載したが、負極集電体露出部５Ｃについても同様の方法を用いることによりＵ字曲げを行うことができる。
［外装工程および注液・シール工程］
上述のようにして作製された電池素子２は、図１０Ｂ乃至図１０Ｄに示すように、ラミネートフィルム等の外装材３で外装される。なお、上述したように外装材３が接触する正極タブ７および負極タブ８の各領域に、シーラント１０が設けられている。
外装工程においてはまず、電池素子２を深絞り加工により形成された第１外装部３Ａの凹部９に収容し、第２外装部３Ｂとで電池素子２の上下から挟みこみ、凹部９の外周部分のうち１辺を残して熱融着等により溶着し、未溶着の一辺から電解液を注液した後、この一辺を熱溶着して封止する。これにより、二次電池１が得られる。なお、インシュレータ１１も電池素子２と共に外装材３により外装される。なお、外装材３は、２枚のラミネートフィルムで電池素子２の上下から挟みこむものの他、1枚の外装材３の１部を深絞りにより凹型加工し、凹部９の開口を覆うように折り返したものでも良い。また、外装材３の凹部９は電池素子２の両面に深絞り加工されていても良い。この場合、正極タブ７および負極タブ８は電池素子２の厚みの中間付近で折り曲げられ、外装材３外部へと導出される構造をとる。
このようにして作製された二次電池１は、正極集電体露出部４Ｃおよび負極集電体露出部５ＣのＵ字曲げ部が、第１のＵ字曲げ工程によって得られたＵ字曲げ部の最適な曲げ形状を維持している。このため、正極集電体露出部４Ｃおよび負極集電体露出部５ＣのＵ字曲げ部に過大なストレスやしわ、よれが生じることなくスペース効率の向上を図ることができる。
＜２．第２の実施形態＞
（２−１）二次電池の構成
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図１５Ａおよび図１５Ｂは、第２の実施形態における正極４、負極５およびセパレータ１２の積層の手法を説明する略線図である。図１５Ａは、積層状態の外観を示す斜視図であり、図１５Ｂは、積層状態の略線側面図である。第２の実施形態において第１の実施形態と同一または対応する箇所には同一の符号を付す。第２の実施形態は、セパレータ１２を長尺の帯状に形成してつづら折りにより折り畳む点、正極４および負極５を折り畳んだセパレータ１２の間に挟み込むことにより積層して電池素子２を構成する点において、第１の実施形態と異なっている。なお、セパレータ１２以外の二次電池１の構成は第１の実施形態と同様である。
［セパレータ］
セパレータ１２は、正極４と負極５とを隔離し、両極の接触による電流の短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。第２の実施形態においては、セパレータ１２は長尺の帯状に形成されている。そして、セパレータ１２は、正極４および負極５の幅と略同一の間隔でつづら折り状に折り畳まれる。セパレータ１２をつづら折り状に折りたたむことにより形成されるセパレータ１２の各面の幅は正極４および負極５の幅と略同一となっている。セパレータ１２は例えば、爪状の突起を折り目部分に当接させて引っ掛けることにより折り畳まれる。なお、セパレータ１２は第１の実施形態と同様に、例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレンまたはポリエチレンなどの合成樹脂製の多孔質膜、またはセラミック製の多孔質膜、または不織布やセルロースの多孔質膜を単層で、またはそれらを複数積層したもの用いることができる。特に、セパレータ１２としては、ポリオレフィン製の多孔質膜が好ましい。また、セパレータ１２としては、ポリオレフィンなどの微多孔膜上に、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、またはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの多孔性の樹脂層を形成したものを用いてもよい。
［電池素子］
上述のようにつづら折りにより折畳まれたセパレータ１２の間に、複数枚の正極４および負極５が１枚ずつ交互に挟み込まれて挟持されることにより電池素子２が構成されている。正極４は、正極集電体露出部４Ｃがセパレータ１２の折り目方向に対して平行方向に向けてセパレータ１２間から導出されるように挟み込まれている。負極５も同様にセパレータ１２の折り目方向に対して平行方向に向けてセパレータ１２間から導出されるように挟み込まれている。
さらに、正極４と負極５とは、正極集電体露出部４Ｃと負極集電体露出部５Ｃとが互いに反対方向に向くようにセパレータ１２に挟み込まれている。このように、第２の実施形態においても第１の実施形態と同様に、電池素子２は、正極集電体露出部４Ｃと負極集電体露出部５Ｃとが同一方向へ向かうようには構成されていない。これにより、正極集電体露出部４Ｃに接続する正極タブ７、負極集電体露出部５Ｃに接続する負極タブ８の幅を最大で電池素子２の幅と略同一とすることが可能となり、大電流の入出力が可能となる。
（２−２）二次電池の製造方法
第２の実施形態に係る二次電池１は、以下のような工程で作製することができる。なお、正極４の作製、負極５の作製工程は第１の実施形態と同様である。
［積層工程］
正極４および負極５は、図１５Ａおよび図１５Ｂに示すように、つづら折り状に折り畳まれたセパレータ１２の間に挟み込まれることにより設けられる。これにより、正極４と負極５とを、セパレータ１２を介して交互に、例えば、負極５、セパレータ１２、正極４、セパレータ１２、負極５・・・セパレータ１２、負極５となるように重ね合わせて所定数の正極４および負極５を積層させることができる。
続いて、正極４、負極５およびセパレータ１２が密着するように固定し、積層電極体を作製する。固定には、接着テープ等の固定部材（図示せず）を用いる。固定部材は、例えば積層電極体の両サイド部およびボトム部に設ける。ゲル電解質を用いる場合は、正極４および負極５の両面にゲル電解質層を形成した後、セパレータ１２を介して積層する。これにより、電池素子２が構成される。
また、第１の実施形態と同様に、セパレータ１２は正極集電体露出部４Ｃおよび負極集電体露出部５Ｃの奥行きの半分以上を覆わないようにその寸法を設定するのが好ましい。セパレータ１２により正極集電体露出部４Ｃおよび負極集電体露出部５Ｃの奥行きの半分以上が覆われると、正極集電体露出部４Ｃと正極タブ７、負極集電体露出部５Ｃと負極タブ８との接合面積が狭くなり入出力特性が低下することとなるからである。
［積層以降の工程］
積層工程以降の工程は、第１の実施形態と同様である。すなわち、積層工程後はまず、第１のＵ字折り曲げ工程において、図９Ｂに示すように、正極集電体露出部４Ｃおよび負極集電体露出部５Ｃの折り曲げがなされる。次に、集電体露出部切断工程において、図９Ｃに示すように、折り曲げられた正極集電体露出部４Ｃの先端の余剰分を切断することにより先端を切り揃える。同様に、負極集電体露出部５Ｃの先端も切り揃える。
次に、タブ接続工程において、図９Ｄに示すように、正極集電体露出部４Ｃと正極タブ７、負極集電体露出部５Ｃと負極タブ８の接続をそれぞれ行う。なお、この工程においては正極タブ７および負極タブ８にシーラント１０を設ける工程も含まれる。次に、タブ折り曲げ工程において、図９Ｅに示すように、正極集電体露出部４Ｃに接続した正極タブ７、負極集電体露出部５Ｃに接続した負極タブ８を所定の形状に折り曲げる。
次に、インシュレータ設置工程において、図９Ｆに示すように、電池素子２の正極集電体露出部４Ｃ側の側面にインシュレータ１１を設ける。次に、必要に応じて、電池素子２の負極集電体露出部５Ｃ側の側面にインシュレータ１１を設ける。次に、図１０Ａに示すように、第１のＵ字折り曲げ工程において正極集電体露出部４Ｃにおける正極タブ７との接続部分を９０°折り曲げる。次に、第１のＵ字折り曲げ工程において負極集電体露出部５Ｃにおける負極タブ８との接続部分を９０°折り曲げる。次に、図１０Ｂおよび図１１Ｃに示すように、第１の外装工程において、略矩形状を有すると共に、深絞りにより中央に凹部９を有する外装材としてのラミネートフィルム（第１外装材３Ａ）の凹部９内に電池素子２を収容することにより外装する。次に、図１０Ｄに示すように、第２の外装工程において、平板状のラミネートフィルム（第２外装材３Ｂ）によって凹部９を閉蓋する。これにより電池素子２が外装材３により外装される。
そして、図１０Ｅに示すように、注液・シール工程において、凹部の外周部分のうち１辺を残して熱融着等により溶着し、未溶着の一辺から電解液を注液した後、この一辺を熱溶着して封止する。以上の工程により図１Ａまたは図１０Ｆに示すような二次電池１が製造される。
第２の実施形態によれば、電池素子２の製造工程において正極４、負極５およびセパレータ１２を順に積層していく必要がなく、セパレータ１２に正極４をはさみ込んでいく作業とセパレータ１２に負極５をはさみ込んでいく作業とを同時に行うことができる。これにより、二次電池１の製造効率を高めて、生産性の向上を図ることができる。
なお、セパレータ１２の折り曲げ方向は、図１６Ａに示すようなセパレータ１２の長手方向に沿う方向に限られるものではない。図１６Ｂに示すように、セパレータ１２の短手方向に沿う方向に折り曲げてもよい。この場合も長手方向に沿って折り曲げた場合と同様に、正極４と負極５とは正極集電体露出部４Ｃと負極集電体露出部５Ｃとが互いに反対方向に導出されるようにセパレータ１２に挟み込まれる。
＜３．第３の実施形態＞
（３−１）二次電池の構成
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図１７Ａ〜図１７Ｃは、第３の実施形態における正極４、負極１３およびセパレータの積層構造を説明する略線図である。図１７Ａは、第１セパレータ１４、負極１３および第２セパレータ１５との積層構造を示す略線図であり、図１７Ｂは、積層状態の外観を示す斜視図であり、図１７Ｃは、積層状態の略線側面図である。第３の実施形態において第１の実施形態と同一または対応する箇所には同一の符号を付す。
第３の実施形態は、つづら折りを用いて正極４、負極１３およびセパレータを積層する点は第２の実施形態と共通する。しかし、セパレータのみでなく、負極１３も長尺の帯状に形成する点、２枚のセパレータ間に負極１３を挟み込み、それらをまとめてつづら折りにより折り畳む点、正極４を折り畳んだセパレータの間に挟み込むことにより電池素子を構成する点において、第２の実施形態とは異なっている。なお、セパレータ、負極１３以外の二次電池１の構成は第１の実施形態と同様である。
［負極］
負極１３を構成する負極集電体１３Ａはセパレータと同様の長尺の帯状に形成されている。そして、負極集電体１３Ａの両面に短手方向に所定の寸法の奥行きを有する負極集電体露出部１３Ｃが形成されるように、負極集電体１３Ａ上に負極活物質層１３Ｂが設けられている。このようにして負極１３は、図１７Ａに示すように、長尺の帯状に形成されている。第３の実施形態においても第１および第２の実施形態と同様に、負極集電体１３Ａの両面全面に負極活物質層１３Ｂが設けられているのではない。負極１３は長尺の帯状に形成されているため、負極集電体露出部１３Ｃの幅と負極活物質層１３Ｂの幅とは略同一となる。すなわち、負極集電体露出部１３Ｃの幅ｗａ（図１７Ａにおける長手方向の寸法）と負極活物質層１３Ｂの幅Ｗａ（図１７Ａにおける長手方向の寸法）とは以下の式（９）を満たすように構成されている。
（ｗａ／Ｗａ）＝１．０ ・・・（９）
負極集電体露出部１３Ｃの幅と負極活物質層１３Ｂの幅とは略同一であるため、負極１３の製造工程においては、負極集電体１３Ａ上に負極活物質層１３Ｂを塗布する工程の他に、負極集電体露出部１３Ｃを細く形成するための打ち抜きや切り取りなどの工程を行う必要がない。これにより、負極１３の製造工程を簡略化することができる。なお、負極集電体１３Ａの材質、負極活物質層１３Ｂの材質などは第１の実施形態と同様である。
また、負極集電体露出部１３Ｃは第１の実施形態と同様にその奥行き（図１７Ａにおける短手方向の寸法）ｄａが、負極活物質層１３Ｂの奥行き（図１７Ａにおける短手方向の寸法）Ｄａとの関係において、以下の式（１０）を満たすように形成されるのが好ましい。
０．０２＜（ｄａ／Ｄａ）≦０．４０ ・・・（１０）
［セパレータ］
セパレータは、正極４と負極１３とを隔離し、両極の接触による電流の短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。第３の実施形態においては２つのセパレータ、第１セパレータ１４および第２セパレータ１５を用いる。第１セパレータ１４および第２セパレータ１５は共に負極１３と同様に長尺の帯状に形成されており、その寸法は略同一とされている。また、第１セパレータ１４および第２セパレータ１５は共に、図１７Ａに示すように、負極１３に比べて短手方向の寸法が短く構成されている。これは、第１セパレータ１４と第２セパレータ１５とで負極１３を挟持した状態において、第１セパレータ１４と第２セパレータ１５との間から負極集電体露出部１３Ｃが導出されるようにするためである。
なお、セパレータは第１の実施形態と同様に、例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレンまたはポリエチレンなどの合成樹脂製の多孔質膜、またはセラミック製の多孔質膜を単層で、またはそれらを複数積層したもの用いることができる。特に、セパレータとしては、ポリオレフィン製の多孔質膜が好ましい。また、セパレータとしては、ポリオレフィンなどの微多孔膜上に、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、またはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの多孔性の樹脂層を形成したものを用いてもよい。
［電池素子］
上述のように構成された第１セパレータ１４と第２セパレータ１５とで負極１３を挟持することにより、第１セパレータ１４、第２セパレータ１５および負極１３とを一体構成とする。以下、第１セパレータ１４、第２セパレータ１５で負極１３を挟持した３層構造体を３層体１６と称する。負極１３は短手方向の寸法を第１セパレータ１４および第２セパレータ１５よりも大きく形成してあるので、３層体１６の第１セパレータ１４と第２セパレータ１５との間からは負極集電体露出部１３Ｃが導出される。
３層体１６は正極４の幅と略同一の間隔でつづら折り状に折り畳まれる。３層体１６をつづら折り状に折りたたむことにより形成される３層体１６の各面の幅は正極４の幅と略同一となっている。
上述のようにつづら折りにより折畳まれた３層体１６を構成するセパレータの間に、複数枚の正極４が１枚ずつ挟み込まれて挟持されることにより電池素子が構成されている。正極４は、正極集電体露出部４Ｃが３層体１６の折り目方向と平行方向に向けてセパレータ間から導出するように挟み込まれている。さらに、正極４は、正極集電体露出部４Ｃが負極集電体露出部１３Ｃの導出方向の反対方向に向くように挟み込まれている。このように、第３の実施形態においても第１の実施形態と同様に、電池素子は、正極集電体露出部４Ｃと負極集電体露出部１３Ｃとが同一方向へ向かうようには構成されていない。これにより、正極集電体露出部４Ｃに接続する正極タブ、負極集電体露出部１３Ｃに接続する負極タブの幅を最大で電池素子の幅と略同一とすることが可能となり、大電流の入出力が可能となる。
（３−２）二次電池の製造方法
第３の実施形態に係る二次電池１は、以下のような工程で作製することができる。正極４の作製工程は第１の実施形態と同様である。
［負極の作製］
まず、例えば、負極活物質と、結着剤とを混合して負極合剤を調製し、この負極合剤をＮ−メチルピロリドンなどの溶剤に分散させて負極合剤スラリーとする。続いて、この負極合剤スラリーを負極集電体１３Ａに塗布する。なお、この塗布工程においては、負極合剤スラリーを負極集電体１３Ａの全面に塗布するのではなく、負極集電体１３Ａ上に負極活物質層１３Ｂが形成されてない負極集電体露出部１３Ｃが形成されるように負極合剤スラリーを塗布する。そして、負極溶剤を乾燥させたのち、ロールプレス機などにより圧縮成型して負極活物質層１３Ｂを形成する。以上の工程により負極１３が作製される。なお、第３の実施形態においては、負極１３を所定のサイズにカットする裁断工程を行う必要がないため、製造効率を高めることができる。
［積層工程］
まず、第１セパレータ１４と第２セパレータ１５の間に負極１３を挟み込むことにより３層体１６を形成する。次に、３層体１６をつづら折りにより複数回折り畳む。３層体１６は例えば、爪状の突起を折り目部分に当接させて引っ掛けることにより折り畳まれる。そして、正極４は、図１７Ａおよび図１７Ｂに示すように、つづら折り状に折り畳まれた３層体１６を構成するセパレータの間に１枚ずつ挟み込まれることにより設けられる。これにより、正極４と負極１３とを、セパレータを介して交互に、例えば、負極１３、セパレータ、正極４、セパレータ、負極１３・・・セパレータ、負極１３となるように重ね合わせて所定数の正極４および負極１３を積層させることができる。なお、第３の実施形態においても第１の実施形態と同様に、正極４と負極１３とは正極集電体露出部４Ｃと負極集電体露出部１３Ｃとが互いに反対の方向に向かうようにして積層される。すなわち、正極集電体露出部４Ｃと負極集電体露出部１３Ｃとが同一方向へ向かうようには構成されていない。これにより、正極集電体露出部４Ｃに接続する正極タブ、負極集電体露出部１３Ｃに接続する負極タブの幅を最大で電池素子の幅と略同一とすることが可能となり、大電流の入出力が可能となる。
続いて、正極４、負極１３およびセパレータが密着するように固定し、積層電極体を作製する。固定には、接着テープ等の固定部材（図示せず）を用いる。固定部材は、例えば積層電極体の両サイド部およびボトム部に設ける。ゲル電解質を用いる場合は、正極４および負極１３の両面にゲル電解質層を形成した後、セパレータを介して積層する。これにより、電池素子が構成される。
また、第１の実施形態と同様に、セパレータは正極集電体露出部４Ｃおよび負極集電体露出部１３Ｃの奥行きの半分以上を覆わないようにその寸法を設定するのが好ましい。セパレータにより正極集電体露出部４Ｃおよび負極集電体露出部１３Ｃの奥行きの半分以上が覆われると、正極集電体露出部４Ｃと正極タブ７、負極集電体露出部１３Ｃと負極タブ８との接合面積が狭くなり入出力特性が低下することとなるからである。
［積層以降の工程］
積層工程以降の工程は、第１の実施形態と同様である。すなわち、積層工程後はまず、折り曲げ工程において、図９Ｂに示すように、正極集電体露出部４Ｃおよび負極集電体露出部１３Ｃの折り曲げがなされる。次に、切断工程において、図９Ｃに示すように、折り曲げられた正極集電体露出部４Ｃの先端の余剰分を切断することにより先端を切り揃える。同様に、負極集電体露出部１３Ｃの先端も切り揃える。
次に、接続工程において、図９Ｄに示すように、正極集電体露出部４Ｃと正極タブ７、負極集電体露出部１３Ｃと負極タブ８の接続をそれぞれ行う。なお、この工程においては、正極タブ７および負極タブ８にシーラント１０を設ける工程も含まれる。次に、タブ折り曲げ工程において、図９Ｅに示すように、正極集電体露出部４Ｃに接続した正極タブ７、負極集電体露出部１３Ｃに接続した負極タブ８を所定の形状に折り曲げる。
次に、インシュレータ設置工程において、図９Ｆに示すように、電池素子の正極集電体露出部４Ｃ側の側面にインシュレータ１１を設ける。次に、必要に応じて、電池素子の負極集電体露出部５Ｃ側の側面にインシュレータ１１を設ける。次に、図１０Ａに示すように、第２の折り曲げ工程において正極集電体露出部４Ｃにおける正極タブ７との接続部分を９０°折り曲げる。次に、第２の折り曲げ工程において負極集電体露出部５Ｃにおける負極タブ８との接続部分を９０°折り曲げる。次に、図１０Ｂに示すように、第１の外装工程において、略矩形状を有すると共に、深絞りにより中央に凹部を有する外装材としてのラミネートフィルム（第１外装部３Ａ）の凹部内に電池素子を収容することにより外装する。次に、図１０Ｃに示すように、第２の外装工程において、平板状のラミネートフィルム（第２外装部３Ｂ）によって収容部を閉蓋する。これにより電池素子３が外装材により外装される。
そして、図１０Ｄに示すように、注液・シール工程において、凹部９の外周部分のうち１辺を残して熱融着等により溶着し、未溶着の一辺から電解液を注液した後、この一辺を熱溶着して封止する。以上の工程により、図１０Ｆに示すような二次電池１が製造される。
第３の実施形態によれば、１回のつづら折りで一組の正極４、負極１３およびセパレータの積層が可能となるため、セパレータ１枚のみをつづら折りする構造に比べて積層速度を倍にすることができる。これにより二次電池１の製造効率を高めて、生産性の向上を図ることができる。また、セパレータのみではなく、第１セパレータ１４と第２セパレータ１５間に負極１３を挟み込み、その負極１３を含めてつづら折りにより折り畳んでいるため、セパレータのみをつづら折りする場合に比べて電池素子全体の剛性を向上させることができる。これにより、振動、衝撃などに対する耐性が増し、二次電池１を用いて構成した電池パックにおける積層ズレの発生を抑制することができる。
また、第１セパレータ１４、第２セパレータ１５および負極１３が密着状態とし、その３枚をまとめてつづら折りにより折り畳むため、積層精度誤差を許容するためのクリアランスを形成する必要要がない。したがって、正極４および負極１３のサイズを大きくすることができ、エネルギー密度の高い二次電池１を実現することができる。また、負極１３の製造工程において所定のサイズにカットする裁断工程を行う必要がないため、コンタミリスクを低減することができる。
また、セパレータによって正極４、負極１３を封袋する構成とはなっていないため、集電体との通電が容易であり、特に大電流型の二次電池１に有用である。また、セパレータによる封袋構造の懸念事項である折り返りによって生じるセパレータの歪みによる電池への悪影響がない。また、負極１３内に正極４が挟まれて収まる構造となっているので、リチウム（Ｌｉ）析出の懸念がない。さらに、片面塗布の正極４および負極１３の箔面同士を背中合わせに積層するのではなく、両面塗布の正極４および負極１３を効率よく積層することができるので、容量を保ちつつより薄い二次電池１、言い換えれば、エネルギー密度の高い二次電池１を作製することができる。
上述の説明ではセパレータによって負極１３を挟持する例として、２枚のセパレータ、第１セパレータ１４と第２セパレータ１５によって負極１３を挟持する構成を挙げたが、負極１３をセパレータによって挟持する構成はそのような例に限られない。図１８Ａおよび図１８Ｂは、変形例を示す図である。図１８Ａは、積層状態の外観を示す斜視図であり、図１８Ｂは、図１８Ａにおける矢印Ｂの矢視図である。図１８Ａおよび図１８Ｂに示すように、１枚のセパレータ１７を長手方向に沿って２つ折りにし、その間に負極１３を挟み込むようにしてもよい。このような構成によっても上述の２枚のセパレータを用いる構成と同様の効果を奏することができる。
＜４．第４の実施形態＞
（４−１）二次電池の構成
図２５Ａは、本発明の第４の実施形態に係る二次電池の外観の一例を示す斜視図である。図２５Ａに示すように、第４の実施形態に係る二次電池は、正極タブ３１および負極タブ４１が同一の側面から導出されている点において、第１の実施形態とは異なっている。
図２５Ｂは、電池素子の構成の一例を示す斜視図である。図２５Ｃは、電池素子の構成の一例を示す分解斜視図である。電池素子２は、対向する第１の主面Ａ１および第２の主面Ａ２と、第１の主面Ａ１および第２の主面Ａ２の間に設けられた側面部Ｓとを有する。側面部Ｓは、対向する第１の側面Ｓ１および第２の側面Ｓ２と、対向する第３の側面Ｓ３および第４の側面Ｓ４とを有している。第３の側面Ｓ３および第４の側面Ｓ４は、第１の側面Ｓ１と第２の側面Ｓ２との間に設けられる。
第１の主面Ａ１および第２の主面Ａ２は、長辺と短辺とを有する矩形状を有している。第１の側面Ｓ１、第２の側面Ｓ２、第３の側面Ｓ３および第４の側面Ｓ４は、細長い矩形状を有する。第１の側面Ｓ１および第２の側面Ｓ２がそれぞれ、第１の主面Ａ１および第２の主面Ａ２の短辺側に設けられ、第３の側面Ｓ３および第４の側面Ｓ４がそれぞれ、第１の主面Ａ１および第２の主面Ａ２の長辺側に設けられる。
正極集電体露出部４Ｃは、第１の側面Ｓ１の側に設けられているのに対して、負極集電体露出部５Ｃは、第２の側面Ｓ２の側に設けられている。正極タブ３１は、第１の側面Ｓ１の側で正極集電体露出部４Ｃと接続されると共に、第３の側面Ｓ３の側から外装材３の外に導出されている。これに対して、負極タブ４１は、第２の側面Ｓ２の側で負極集電体露出部５Ｃと接続されると共に、第３の側面Ｓ３の側から外装材３の外に導出されている。
（電極タブ）
図２６Ａは、正極タブの形状の一例を示す斜視図である。正極タブ３１は、例えば、電池素子２の第１の側面Ｓ１および第３の側面Ｓ３に倣うように屈曲された屈曲部３２と、第３の側面Ｓ３に対して鉛直方向に導出される導出部３３とを有する。屈曲部３２は、例えば、電池素子２の第２の側面Ｓ１および第３の側面Ｓ３に対向する裏面Ｓａと、この裏面Ｓａとは反対側の表面Ｓｂとを有する。屈曲部３２は、例えば、電池素子２の第１の主面Ａ１の側から見ると、略Ｌ字状の形状を有している。より具体的には、屈曲部３２は、正極集電体露出部４Ｃと接続される接続部３２ａと、この接続部３２ａの一端から、接続部３２ａの裏面Ｓａに対して略鉛直方向に延在された延在部３２ｂとを有する板状部材である。導出部３３は、延在部３２ｂの表面Ｓａに対して略鉛直方向に立設されている。
図２６Ｂは、負極タブの形状の一例を示す斜視図である。負極タブ４１は、例えば、電池素子２の第２の側面Ｓ２および第３の側面Ｓ３に倣うように屈曲された屈曲部４２と、第３の側面Ｓ３に対して鉛直方向に導出される導出部４３とを有する。屈曲部４２は、例えば、電池素子２の第２の側面Ｓ１および第３の側面Ｓ３に対向する裏面Ｓａと、この裏面Ｓａとは反対側の表面Ｓｂとを有する。屈曲部４２は、例えば、電池素子２の第１の主面Ａ１の側から見ると、略Ｌ字状の形状を有している。より具体的には、屈曲部４２は、負極集電体露出部５Ｃと接続される接続部４２ａと、この接続部４２ａの一端から、接続部４２ａの裏面Ｓａに対して略鉛直方向に延在された延在部４２ｂとを有する板状部材である。導出部４３は、延在部４２ｂの表面Ｓａに対して略鉛直方向に立設されている。
正極タブ３１および負極タブ４１の有効断面積は、二次電池１の定格容量（０．２Ｃ放電容量）あたりで０．１〜３．０ｍｍ2／Ａｈが好ましく、０．５〜１．０ｍｍ2／Ａｈがより好ましい。正極タブ３１および負極タブ４１の有効断面積が０．１ｍｍ2／Ａｈ未満であると、電池容量に対して正極タブ３１および負極タブ４１の有効断面積が小さいため、大電流での入出力時に正極タブ３１および負極タブ４１が発熱してしまう。正極タブ３１および負極タブ４１が発熱すると、外装材３とのシール部の樹脂が軟化し、リーク不良が発生する虞がある。一方、正極タブ３１および負極タブ４１の有効断面積が３．０ｍｍ2／Ａｈを超えると、電池内部における正極タブ３１および負極タブ４１の割合が大きくなるため、体積エネルギー密度が低下してしまう。また、有効断面積が大きいために、外装材３とのシール不良が発生しやすくなる虞がある。ここで、有効断面積とは、正極タブ３１または負極タブ４１、およびその接合部の垂直断面積のうちで、最小の断面積を意味する。なお、垂直断面積は、二次電池１の充放電時に流れる電流の方向に対して垂直な断面の面積を意味する。また、定格容量（Ａｈ）は、二次電池１を０．２Ｃ相当の電流値で放電したときに取り出せる電気量をいう。
正極タブ３１および負極タブ４１の材料としては、導電性に優れた金属を主成分とするものが好ましい。このような金属としては、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、リン（Ｐ）、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）、鉄（Ｆｅ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、クロム（Ｃｒ）、ケイ素（Ｓｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、およびニッケル（Ｎｉ）などからなる群より選択される１種以上を用いることが好ましい。具体的には例えば、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、リン（Ｐ）、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）、鉄（Ｆｅ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、クロム（Ｃｒ）、ケイ素（Ｓｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ニッケル（Ｎｉ）などの単体、またはこれらを２種以上含む合金を用いることが好ましい。合金としては、ステンレス鋼（Stainless Used Steel：ＳＵＳ）、銅合金（Ｃｕ合金）などを用いることが好ましい。
正極タブ３１および負極タブ４１の両方の導電率が、７０(％ＩＡＣＳ)以上を有することが好ましい。これにより、上述の有効断面積が０．１〜３．０ｍｍ2／Ａｈの間においても大電流での入出力時にも正極タブ３１および負極タブ４１での発熱が抑制される。ここで、ＩＡＣＳ％は、導電率測定器（フェルスター社製シグマテスタ）を用いて体積抵抗率を測定し、焼きなまし銅の導電率１．７２４１×１０-2μΩｍに対する割合から算出したものである。
（電極タブの形状例）
図２７Ａ〜図２８Ｃは、正極タブの第１〜第７の形状例を示す斜視図である。なお、正極タブ３１と負極タブ４１との形状は、対称な関係にあるため、以下では、正極タブ３１の形状例のみについて説明し、負極タブ４１の形状例についての説明は省略する。
図２７Ａでは、延在部３２ｂの表面Ｓｂの底辺側に導出部３３が立設された例が示されている。このような構成は、電池素子２の第１の主面（上面）Ａ１を覆う側に、深絞り加工により予め凹部９が形成された外装材３を用いる場合に好ましい。
図２７Ｂでは、延在部３２ｂの表面Ｓｂの上辺側に導出部３３が立設された例が示されている。このような構成は、電池素子２の第２の主面（下面）Ａ２を覆う側に、深絞り加工により予め凹部９が形成された外装材３を用いる場合に好ましい。
図２７Ｃでは、延在部３２ｂの表面Ｓｂの中央部に導出部３３が立設された例が示されている。このような構成は、電池素子２の第１の主面（上面）Ａ１および第２の主面（下面）Ａ２を覆う側にそれぞれ、深絞り加工により予め凹部９が形成された外装材３を用いる場合に好ましい。
延在部３２ｂの表面Ｓｂにて導出部３３が立設される位置は特に限定されるものではなく、表面Ｓｂの任意の位置とすることができ、例えば外装材３の凹部９の位置に応じて適宜選択することができる。
図２７Ｄでは、屈曲部３２の角部に対して面取り加工が施された例が示されている。このような面取り加工は、屈曲部３２の裏面Ｓａと表面Ｓｂのうち、少なくとも表面Ｓｂに施されることが好ましく、裏面Ｓａおよび表面Ｓｂの両方に施されるようにしてもよい。表面Ｓａに面取り加工を施すことで、二次電池１の製造時や使用時に、振動によって正極タブ３１の角部が電池素子２や外装材３を破損することを抑制できる。屈曲部３２の裏面Ｓａにも面取り加工を施す場合には、電池素子２の角部にも表面Ｓａと同様に面取り加工を施すことが好ましい。電池素子２の角部と屈曲部３２の角部との間の隙間を無くし、両者を密着させることができるからである。
面取り加工としては、例えば、Ｃ面加工、Ｒ面加工などが挙げられ、正極タブ３１と負極タブ４１との角部で異なる面取り加工が施されているようにしてもよい。例えば、正極タブ３１と負極タブ４１との角部のうち、一方をＣ面加工として、他方をＲ面加工としてもよい。
図２８Ａでは、別々に形成された屈曲部３２と導出部３３とを用いた負極タブ４１の例が示されている。導出部３３は、例えば、矩形状を有し、その一辺に立設された接合部３８ａを有している。この接合部３８ａが、屈曲部３２の延在部３２ｂの表面Ｓｂに接合されている。
図２８Ｂでは、図２７Ａに示したものよりも導出部３３の幅を狭くし、導出部３３と屈曲部３２との幅をほぼ同程度とした例が示されている。
図２８Ｃでは、導出部３３の先端部分にネジ部が設けられた例が示されている。これにより、ナット締めによる電池間接続方式にも対応できる。例えば、一方の二次電池１の導出部３３と、他の二次電池１の導出部３５とを、ナット３４を介して電気的に接続することができる。
（タブの作製方法）
正極タブ３１および負極タブ４１は、例えば、成型工程、プレス工程、屈折工程、および溶接工程などを適宜組み合わせて作製することができる。以下に、例として、正極タブ３１の作製方法について説明する。
（第１の例）
図２９Ａ〜図２９Ｃは、正極タブの作製方法の第１の例を示す工程図である。まず、例えば打ち抜き加工などにより、金属片を加工する。これにより、図２９Ａに示すように、細長い矩形部３６と、その長手方向の一端に設けられた幅広の矩形部３７とからなる金属片が形成される。
次に、幅広の矩形部３７に対してＬ字曲げ加工を施す。これにより、図２９Ｂに示すように、細長い矩形部３６が幅広の矩形部３７に対して立設されて、導出部３３が形成される。次に、細長い矩形部３６に対してＬ字曲げ加工を施す。これにより、図２９Ｃに示すように、屈曲部３２と導出部３３とを有する正極タブ３１が形成される。
（第２の例）
図３０Ａ〜図３０Ｃは、正極タブの作製方法の第２の例を示す工程図である。まず、例えば打ち抜き加工などにより、図３０Ａに示すように、矩形状の金属片を作製する。次に、金属片に対してＬ字加工を施す。これにより、図３０Ｂに示すように、矩形状の金属の一辺側が立設されて、接合部３８ａを有する導出部３３が形成される。次に、別工程にて作製された屈曲部３２の延在部３２ｂの表面Ｓｂに対して、導出部３３の接合部３８ａを接合する。接合方法としては、例えば、超音波溶接、抵抗溶接などを用いることができる。
（被覆層）
正極タブ３１および負極タブ４１の少なくとも一方の表面が被覆層により被覆されていることが好ましく、正極タブ３１および負極タブ４１の両方の表面が被覆層により被覆されていることがより好ましい。被覆層としては、第１の実施形態と同様のものを用いることができる。
（接合面積）
図３１は、正極集電体露出部と正極タブとの接合部を拡大して表す斜視図である。正極集電体露出部４Ｃと正極タブ３１との接合面積Ｓｃが、正極タブ３１の有効断面積Ａｓｃと、正極集電体露出部幅ｗｃと、電池素子２の厚みＢと、以下の式（１１）の関係を満たすことが好ましい。
Ａｓｃ≦Ｓｃ≦ｗｃ×Ｂ ・・・（１１）
Ａｓｃ＞Ｓｃであると、大電流の充放電時に、正極集電体露出部４Ｃと正極タブ３１との接合部に発熱が集中し、電池寿命を低下する虞がある。一方、Ｓｃ＞ｗｃ×Ｂであると、接合部が正極集電体露出部４Ｃの幅または電池素子２の厚みよりもはみ出すため、二次電池１の体積エネルギー密度を低下させてしまう。また、はみ出た正極タブ３１や正極集電体露出部４Ｃによって、アルミラミネートフィルムなどの外装材内部の樹脂層が破損し、アルミ層などと電気的に接触して内部ショートを引き起こす虞がある。
負極集電体露出部５Ｃと負極タブ４１との接合面積Ｓａが、負極タブ４１の有効断面積Ａｓａと、負極集電体露出部幅ｗａと、電池素子２の厚みＢと、以下の式（１２）の関係を満たすことが好ましい。
Ａｓａ≦Ｓａ≦ｗａ×Ｂ ・・・（１２）
Ａｓａ＞Ｓａであると、大電流の充放電時に、負極集電体露出部５Ｃと負極タブ４１との接合部に発熱が集中し、電池寿命を低下する虞がある。一方、Ｓａ＞ｗａ×Ｂであると、接合部が負極集電体露出部５Ｃの幅または電池素子２の厚みよりもはみ出すため、二次電池１の体積エネルギー密度を低下させてしまう。また、はみ出た正極タブ３１や負極集電体露出部５Ｃによって、アルミラミネートフィルムなどの外装材内部の樹脂層が破損し、アルミ層などと電気的に接触して内部ショートを引き起こす虞がある。
（電極タブと電池素子との間の絶縁部材）
正極タブ３１および負極タブ４１と電池素子２との間の少なくとも一部に、絶縁部材（以下インシュレータと適宜称する。）をさらに設けることが好ましい。より具体的には、正極タブ３１の屈曲部３２と、電池素子２の第１の側面Ｓ１および第３の側面Ｓ３の少なくとも一方の側面との間にインシュレータをさらに備えることが好ましい。また、負極タブ４１の屈曲部４２と、電池素子２の第２の側面Ｓ２および第３の側面Ｓ３の少なくとも一方の側面との間にインシュレータをさらに備えることが好ましい。電池素子２の最外層に正極４または負極５を設ける構成を採用した場合にも、正極４または負極５が、振動などにより正極タブ３１または負極タブ４１と接触し、内部短絡が発生することを抑制できる。すなわち、二次電池１の安全性を向上し、かつ、二次電池１の性能の低下を抑制できる。
図３２Ａ〜図３２Ｄは、絶縁部材の形状例を示す斜視図である。図３２Ａでは、電池素子２の第３の側面Ｓ３と、正極タブ３１および負極タブ４１との間に、インシュレータ５１を設けた例が示されている。
図３２Ｂでは、インシュレータ５１に１または複数の孔部５１ａを設けた例が示されている。このように孔部５１ａを設けることで、電解液の電池素子内部への注液性を確保することができる。孔部５１ａの形状としては、例えば、円形、楕円形、多角形、不定形などが挙げられるが、これらに特に限定されるものではなく、２以上の形状を組み合わせて用いるようにしてもよい。孔部５１ａの配列パターンとしては、規則的パターンおよび不規則的パターンのいずれを用いることも可能である。孔部５１ａの形成方法としては、例えばパンチング加工などが挙げられるが、これに限定されるものではない。
図３２Ｂでは、インシュレータ５１に１または複数の切り欠き部５１ｂを設けた例が示されている。このように切り欠き部５１ｂを設けることで、電解液の電池素子内部への注液性を確保することができる。切り欠き部５１ｂの形状としては、例えば、部分円形、部分楕円形、多角形、不定形などが挙げられるが、これらに特に限定されるものではなく、２以上の形状を組み合わせて用いるようにしてもよい。切り欠き部５１ｂの配列パターンとしては、規則的パターンおよび不規則的パターンのいずれを用いることも可能である。切り欠き部５１ｂの形成方法としては、例えばパンチング加工などが挙げられるが、これに限定されるものではない。
図３２Ｄでは、インシュレータ５１をコの字状とし、電池素子２の第１の側面Ｓ１、第２の側面Ｓ２および第３の側面Ｓ３を覆う例が示されている。このようにすることで、第３の側面に加えて、第１の側面Ｓ１および第２の側面Ｓ２における内部短絡も抑制することができる。すなわち、安全性をさらに向上することができる。また、インシュレータ５１をロの字状とし、電池素子２の側面Ｓをすべて覆うようにしてもよい。
インシュレータ５１の形状としては、例えば、板状、シート状、フィルム状を挙げることができるが、これに限定されるものではない。インシュレータ５１の材料としては、高分子樹脂または不織布などが好ましい。高分子樹脂としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリイミド（ＰＩ）を用いることが好ましい。
インシュレータ５１は、正極タブ３１および負極タブ４１と電池素子２との間の絶縁を可能なものであればよく、上述の例に限定されるものではい。例えば、インシュレータ５１として、粘着性の絶縁部材を用いるようにしてもよい。この場合、粘着性の絶縁部材は、例えば、正極タブ３１および負極タブ４１の裏面Ｓｂ、または電池素子２の第１の側面Ｓ１、第２の側面Ｓ２および第３の側面Ｓ３に貼り合わされる。粘着性の絶縁部材としては、例えば、粘着性の絶縁テープを用いることができる。また、流動性を有する樹脂材料を、正極タブ３１および負極タブ４１と電池素子２の側面Ｓとの間に充填し、固化するようにしてもよい。樹脂材料としては、例えば、ホットメルト樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、感光性樹脂を用いることができるが、これに限定されるものではない。
インシュレータ５１の厚みは、好ましくは０．２ｍｍ以上、さらに好ましくは０．２〜１．０ｍｍ以下の範囲内である。インシュレータ５１の厚みが０．２ｍｍ未満であると、振動などが加えられる環境下で二次電池１を使用した場合に、長期的な絶縁性を確保できなくなる傾向がある。一方、インシュレータ５１の厚みが１．０ｍｍを超えると、二次電池１に対するインシュレータ５１の体積割合が多くなり、二次電池１の体積エネルギー密度が低下してしまう傾向がある。
インシュレータ５１の幅は、正極タブ３１および負極タブ４１の幅以上、電池素子２の厚み以下であることが好ましい。インシュレータ５１の幅が正極タブ３１および負極タブ４１の幅未満であると、インシュレータ５１からはみ出した正極タブ３１または負極タブ４１の部分が、負極５または正極４と短絡する虞がある。一方、インシュレータ５１の幅が電池素子２の厚みを超えると、インシュレータ５１の端面が外装材３を突き破る虞がある。
インシュレータ５１の形状は特に限定されるものではないが、矩形状、コの字状、ロの字状、またはそれらの角部が切り落とされた形状であることが好ましい。角部が切り落とされた形状としては、角部に曲率Ｒが付されて、角部がＲ形状とされた形状が好ましく、その曲率Ｒは０．５〜２．０の範囲内であることが好ましい。角部がＲ形状とされた矩形状などの形状は、加工が容易であるため、生産性に優れ、かつ、インシュレータ５１の角部が外装材３を突き破る危険性が低いからである。
（セパレータの一部を絶縁部材として使用する例）
インシュレータ５１をさらに備える代わりに、セパレータ６の一部を正極タブ３１および負極タブ４１と電池素子２との間を絶縁する絶縁部材として使用するようにしてもよい。
図３３Ａは、正極タブと電池素子とを絶縁する絶縁部材としてセパレータを使用した第１の例を示す断面図である。電池素子２に含まれるセパレータ６の一部または全部が正極４および負極５よりも大きく設定され、積層された正極４および負極５からセパレータ６の余剰部６ａがはみ出すようになっている。そして、このはみ出した余剰部６ａにより電池素子２の第３の側面Ｓ３が覆われる。これにより、電池素子２の第３の側面Ｓ３と正極タブ３１とを、セパレータ６の余剰部６ａにより絶縁することができる。
図３３Ｂは、正極タブと電池素子とを絶縁する絶縁部材としてセパレータを使用した第２の例を示す断面図である。電池素子２は、最外層電極である負極５の表面にさらに積層されたセパレータ６を有する。このセパレータ６は、積層された正極４および負極５よりも大きく設定され、電池素子２の最外層からからセパレータ６の余剰部６ａがはみ出すようになっている。そして、このはみ出した余剰部６ａにより電池素子２の第３の側面Ｓ３が覆われる。これにより、電池素子２の第３の側面Ｓ３と正極タブ３１とを、セパレータ６の余剰部６ａにより絶縁することができる。また、電池素子２の第１の側面Ｓ１および／または第２の側面Ｓ２も余剰部６ａにより覆う構成としてもよい。
図３３Ｃは、正極タブと電池素子とを絶縁する絶縁部材としてセパレータを使用した第３の例を示す断面図である。第２の実施形態において、つづら折りにより折り畳まれるセパレータ１２の長手方向の一端を余分に長くし、最外層電極である正極４を覆うとともに、電池素子２の第３の側面Ｓ３に周り込む余剰部１２ａを設けるようにしてもよい。これにより、電池素子２の第３の側面Ｓ３と正極タブ３１とを、セパレータ１２の余剰部１２ａにより絶縁することができる。
（電極タブと外装材との間の絶縁部材）
正極タブ３１および負極タブ４１と外装材３との間の少なくとも一部に、絶縁部材（以下インシュレータと適宜称する。）５２をさらに設けることが好ましい。二次電池１の使用中に振動摩擦などが原因で、正極タブ３１および負極タブ４１、特にそれらの端部が外装材３の表面の樹脂層を突き破り、外装材３のアルミ層などと電気的に接触して内部ショート（内部短絡）が発生することを抑制できる。
図３４Ａは、インシュレータの形状の第１の例を示す斜視図である。図３４Ｂは、インシュレータの形状の第１の例を示す分解斜視図である。この第１の例では、インシュレータ５２をコの字状とし、電池素子２の第１の側面Ｓ１、第２の側面Ｓ２および第３の側面Ｓ３を覆う例が示されている。
図３５Ａは、インシュレータの形状の第２の例を示す斜視図である。図３５Ｂは、インシュレータの形状の第２の例を示す分解斜視図である。この第２の例では、インシュレータ５２をロの字状とし、電池素子２の側面Ｓのすべてを覆う例が示されている。
インシュレータ５２の形状としては、例えば、板状、シート状、フィルム状を挙げることができるが、これに限定されるものではない。インシュレータ５２の材料としては、高分子樹脂または不織布などが好ましい。高分子樹脂としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリイミド（ＰＩ）を用いることが好ましい。
インシュレータ５２の厚みは、好ましくは０．２ｍｍ以上、さらに好ましくは０．２〜１．０ｍｍ以下の範囲内である。インシュレータ５２の厚みが０．２ｍｍ未満であると、振動などが加えられる環境下で二次電池１を使用した場合に、長期的な絶縁性を確保できなくなる傾向がある。一方、インシュレータ５２の厚みが１．０ｍｍを超えると、二次電池１に対するインシュレータ５２の体積割合が多くなり、二次電池１の体積エネルギー密度が低下してしまう傾向がある。
インシュレータ５２の幅は、正極タブ３１および負極タブ４１の幅以上、電池素子２の厚み以下であることが好ましい。インシュレータ５２の幅が正極タブ３１および負極タブ４１の幅未満であると、インシュレータ５２からはみ出した正極タブ３１または負極タブ４１の部分が、外装材３の表面の樹脂層を突き破り、外装材３のアルミ層などと電気的に接触して内部ショート（内部短絡）が発生する虞がある。一方、インシュレータ５２の幅が電池素子２の厚みを超えると、インシュレータ５２の端面が外装材３を突き破る虞がある。
インシュレータ５２に１または複数の孔部を設けることが好ましい。このように孔部を設けることで、電解液の電池素子内部への注液性を確保することができる。孔部の形状としては、例えば、円形、楕円形、多角形、不定形などが挙げられるが、これらに特に限定されるものではなく、２以上の形状を組み合わせて用いるようにしてもよい。孔部の配列パターンとしては、規則的パターンおよび不規則的パターンのいずれを用いることも可能である。孔部の形成方法としては、例えばパンチング加工などが挙げられるが、これに限定されるものではない。
インシュレータ５２に１または複数の切り欠き部を設けることが好ましい。このように切り欠き部を設けることで、電解液の電池素子内部への注液性を確保することができる。切り欠き部の形状としては、例えば、部分円形、部分楕円形、多角形、不定形などが挙げられるが、これらに特に限定されるものではなく、２以上の形状を組み合わせて用いるようにしてもよい。切り欠き部の配列パターンとしては、規則的パターンおよび不規則的パターンのいずれを用いることも可能である。切り欠き部の形成方法としては、例えばパンチング加工などが挙げられるが、これに限定されるものではない。
インシュレータ５２の形状は特に限定されるものではないが、矩形状、コの字状、ロの字状、またはそれらの角部が切り落とされた形状であることが好ましい。角部が切り落とされた形状としては、角部に曲率Ｒが付されて、角部がＲ形状とされた形状が好ましく、その曲率Ｒは０．５〜２．０の範囲内であることが好ましい。角部がＲ形状とされた矩形状などの形状は、加工が容易であるため、生産性に優れ、かつ、インシュレータ５２の角部が外装材３を突き破る危険性が低いからである。
（４−２）二次電池の製造方法
次に、図３６Ａ〜図３７Ｃを参照しながら、二次電池の製造方法の一例について説明する。
まず、タブ接続工程の前段の工程までを、第１の実施形態と同様にして、電池素子２を作製する。これにより、図３６Ａに示すように、電池素子２の第１の側面Ｓ１の側に、折り曲げられた正極集電体露出部４Ｃが形成され、電池素子２の第２の側面Ｓ２の側に、折り曲げられた負極集電体露出部５Ｃが形成される。
次に、図３６Ｂに示すように、正極タブ３１の接続部３２ａの表面Ｓｂを、正極集電体露出部４Ｃに接合するとともに、負極タブ４１の接続部４２ａの表面Ｓｂを、負極集電体露出部５Ｃに接合する。接合方法としては、例えば、超音波溶接、抵抗溶接などを用いることができる。
次に、第１の実施形態と同様にして、正極集電体露出部４Ｃおよび負極集電体露出部５ＣにＵ字折り曲げ部を形成する。これにより、図３６Ｃに示すように、正極タブ３１の屈曲部３２が電池素子２の第１の側面Ｓ１および第３の側面Ｓ３に倣うように配置されるとともに、負極タブ４１の屈曲部４２が電池素子２の第２の側面Ｓ２および第３の側面Ｓ３に倣うように配置される。また、正極タブ３１の導出部３３が電池素子２の第３の側面Ｓ３に立設されるとともに、負極タブ４１の導出部４３が電池素子２の第３の側面Ｓ３に立設される。
次に、図３６Ｄに示すように、外装材３の凹部９に、電池素子２を収容した後、図３７Ａに示すように、外装材３を中央部にて折り返して、外装材３の周縁部を重ね合わせる。次に、重ね合わせた外装材３の周縁部を熱融着などにより融着することにより、その周縁部を封止する。この際、図３７Ｂに示すように、正極タブ３１および負極タブ４１と外装材３との間に、密着フィルムであるシーラント材１０を配置することが好ましい。次に、必要に応じて、図３７Ｃに示すように、融着された外装材２の両端部を折り曲げて、立設させる。これにより、目的とする二次電池１が得られる。
本発明の第４の実施形態に係る二次電池では、従来の二次電池に比べて正極端子としての正極集電体露出部４Ｃの幅が大きくなるように構成されている。正極集電体露出部４Ｃの幅を大きく構成することにより、大電流の入出力が可能となる。また、正極集電体露出部４Ｃの幅と正極活物質層４Ｂの幅とが等しくなるように構成することにより、正極４の製造工程においては、正極集電体露出部４Ｃを細く形成するための打ち抜きや切り取りなどの工程を行う必要がないため、製造工程を簡略化することができる。
＜５．第５の実施形態＞
［二次電池を用いたバッテリユニットおよびバッテリモジュール］
以下、図１９乃至図２４を参照しながら、本発明に係る二次電池を用いて構成されたバッテリユニットおよびバッテリモジュールについて説明する。
［バッテリユニット］
図１９Ａおよび図１９Ｂは、本発明を適用したバッテリユニットの構成例を示す斜視図である。図１９Ａおよび図１９Ｂには、それぞれ異なる側から見たバッテリユニット１００が示されており、図１９Ａに主に示されている側をバッテリユニット１００の正面側とし、図１９Ｂに主に示されている側をバッテリユニット１００の背面側とする。図１９Ａおよび図１９Ｂに示すように、バッテリユニット１００は、二次電池１−１および１−２、ブラケット１１０、並びに、バスバー１２０−１および１２０−２を備えて構成される。二次電池１−１および１−２は上述した第１乃至第４の実施形態のいずれかの構成を採用した二次電池である。
ブラケット１１０は、二次電池１−１および１−２の強度を確保するための支持具であり、ブラケット１１０の正面側に二次電池１−１が装着され、ブラケット１１０の背面側に二次電池１−２が装着される。なお、ブラケット１１０は、正面側および背面側のどちらから見ても、ほぼ同じ形状をしているが、下側の一方の角部分に面取り部１１１が形成されており、面取り部１１１が右下に見える側を正面側とし、面取り部１１１が左下に見える側を背面側とする。
バスバー１２０−１および１２０−２は、略Ｌ字形状をした金属の部材であり、二次電池１−１および１−２のタブに接続される接続部分がブラケット１１０の側面側に配置され、バッテリユニット１００の外部と接続されるターミナルがブラケット１１０の上面に配置されるように、ブラケット１１０の両側面にそれぞれ装着される。
図２０は、バッテリユニット１００が分解された状態を示す斜視図である。図２０の上側をバッテリユニット１００の正面側とし、図２０の下側をバッテリユニット１００の背面側とする。以下、二次電池１−１において内部に電池素子が収容された凸状部分を二次電池本体１−１Ａと称する。同様に、二次電池１−２において内部に電池素子が収容された凸状部分を二次電池本体１−２Ａと称する。
そして、二次電池１−１および１−２は、凸形状となっている二次電池本体１−１Ａおよび１−２Ａ側を互いに向い合せた状態で、ブラケット１１０に装着される。つまり、二次電池１−１は正極タブ７−１および負極タブ８−１が設けられる面が正面側を向き、二次電池２−２は正極タブ７−２および負極タブ８−２が設けられる面が背面側を向くように、ブラケット１１０に装着される。
ブラケット１１０は、外周壁１１２およびリブ部１１３を有している。外周壁１１２は、二次電池１−１および１−２の二次電池本体１−１Ａおよび１−２Ａの外周よりも若干広く、即ち、二次電池１−１および１−２が装着された状態で二次電池本体１−１Ａおよび１−２Ａを囲うように形成される。リブ部１１３は、外周壁１１２の内側の側面に外周壁１１２の厚み方向の中央部分から内側に向かって伸びるように形成される。
図２０の構成例では、二次電池１−１および１−２が、ブラケット１１０の正面側および背面側から外周壁１１２内に挿入され、両面に粘着性を有する両面テープ１３０−１および１３０−２により、ブラケット１１０のリブ部１１３の両面に貼着される。両面テープ１３０−１および１３０−２は、二次電池１−１および１−２の外周端に沿った所定の幅の略ロ字形状をしており、ブラケット１１０のリブ部１１３は、両面テープ１３０−１および１３０−２が貼着する面積だけ設けられていればよい。
このように、リブ部１１３は、二次電池１−１および１−２の外周端に沿った所定の幅だけ、外周壁１１２の内側の側面から内側に向かって伸びるように形成されており、リブ部１１３よりも内側は、開口部となっている。従って、ブラケット１１０の正面側から両面テープ１３０−１によりリブ部１１３に貼着される二次電池１−１と、ブラケット１１０の背面側から両面テープ１３０−２によりリブ部１１３に貼着される二次電池２−２との間では、この開口部によって隙間が生じている。
即ち、ブラケット１１０の中央部分に開口部が形成されていることで、二次電池１−１および１−２は、リブ部１１３の厚みと両面テープ１３０−１および１３０−２の厚みとを合計した寸法の隙間を有してブラケット１１０に装着される。例えば、二次電池１−１および１−２には、充放電やガスの発生などにより多少の膨らみが生じることがあるが、この開口部により設けられる間隙が、二次電池１−１および１−２の膨らみを逃がす空間となる。従って、二次電池１−１および１−２が膨らんだ部分によってバッテリユニット１００全体の厚みが増加するなどの影響を排除することができる。
また、二次電池１−１および１−２をリブ部１１３に接着する際に、接着面積が広い場合にはかなりの圧力が必要となるが、リブ部１１３の接着面を外周端に限定することにより、効率よく圧力をかけて、容易に接着することができる。これにより、製造時に二次電池１−１および１−２にかかるストレスを軽減することができる。
図２０に示すように、１つのブラケット１１０に２つの二次電池１−１および１−２を取り付けることにより、例えば、１つのブラケットに１つの二次電池を取り付ける場合よりも、ブラケット１１０の厚みと空間を削減することができる。これにより、エネルギー密度を向上させることができる。
また、バッテリユニット１００の厚み方向の剛性を、２枚の二次電池１−１および１−２を貼り合わせる相乗効果により得られるため、ブラケット１１０のリブ部１１３を薄肉化することができる。即ち、例えば、リブ部１１３の厚みを１ｍｍ以下（樹脂成型の限界の厚み程度）にしても、二次電池１−１および１−２をリブ部１１３の両側から貼り合わせることで、バッテリユニット１００全体として十分な剛性を得ることができる。そして、リブ部１１３の厚みを薄くすることにより、バッテリユニット１００の厚みが薄くなり容積が縮小することになる結果、バッテリユニット１００のエネルギー密度を向上させることができる。
また、バッテリユニット１００は、外的なストレスに対する耐性を高めるため、二次電池１−１および１−２の外周面（両側面および上下面）が、ブラケット１１０の外周壁１１２の内周面と接触しない構造とし、二次電池１−１および１−２が有する広い面でリブ部１１３に貼り合わされる構造となっている。
このような構成により、エネルギー密度が高く、かつ、外的なストレスに強いバッテリユニット１００を実現することができる。
［バッテリモジュール］
次に、図２１乃至２４を参照して、バッテリユニット１００が組み合わされたバッテリモジュール２００の構成例について説明する。バッテリモジュール２００は、モジュールケース２１０、ゴムシート部２２０、二次電池部２３０、二次電池カバー２４０、固定シート部２５０、電気パーツ部２６０、およびボックスカバー２７０を備えて構成されている。
モジュールケース２１０は、バッテリユニット１００を収納して使用機器に搭載するためのケースであり、図２１の構成例では、２４個のバッテリユニット１００が収納可能なサイズとされている。
ゴムシート部２２０は、バッテリユニット１００の底面に敷かれて、衝撃などを緩和するためのシートである。ゴムシート部２２０では、３個のバッテリユニット１００ごとに１枚のゴムシートが設けられ、２４個のバッテリユニット１００に対応するために８枚のゴムシートが用意される。
二次電池部２３０は、図２１の構成例では、２４個のバッテリユニット１００が組み合わされて構成されている。また、二次電池部２３０では、３個のバッテリユニット１００が並列に接続されて並列ブロック２３１を構成し、８個の並列ブロック２３１が直列に接続される接続構成となっている。
二次電池カバー２４０は、二次電池部２３０を固定するためのカバーであり、二次電池１のバスバー１２０に対応した開口部が設けられている。
固定シート部２５０は、二次電池カバー２４０の上面に配置され、ボックスカバー２７０がモジュールケース２１０に固定されたときに、二次電池カバー２４０およびボックスカバー２７０に密着して固定するシートである。
電気パーツ部２６０は、バッテリユニット１００の充放電を制御する充放電制御回路などの電気的な部品を有する。充放電制御回路は、例えば、二次電池部２３０において２本の列をなすバスバー１２０の間の空間に配置される。
ボックスカバー２７０は、モジュールケース２１０に各部が収納された後に、モジュールケース２１０を閉鎖するためのカバーである。
ここで、バッテリモジュール２００では、３個のバッテリユニット１００が並列に接続された並列ブロック２３１が直列に接続されて二次電池部２３０が構成されており、この直列の接続が、電気パーツ部２６０が有する金属板材で行われる。従って、二次電池部２３０では、並列ブロック２３１ごとに端子の向きが交互になるように、即ち、隣り合う並列ブロック２３１どうしでプラスの端子とマイナスの端子とが並ぶように、並列ブロック２３１がそれぞれ配置される。そこで、バッテリモジュール２００では、隣り合う並列ブロック２３１で同極の端子が並ぶことを回避させるような工夫が必要である。
例えば、図２２に示すように、バッテリユニット１００−１乃至１００−３により構成される並列ブロック２３１−１と、バッテリユニット１００−４乃至１００−６により構成される並列ブロック２３１−２とでは、プラスの端子とマイナスの端子とが隣り合うような配置で、モジュールケース２１０に収納される。このような配置となるように規制するために、バッテリユニット１００のブラケット１１０の下側の一方の角部分に形成されている面取り部１１１が利用される。
例えば、図２３および図２４に示すように、並列ブロック２３１では、バッテリユニット１００−１乃至１００−３は、それぞれの面取り部１１１−１乃至１１１−３が同じ向きとなるように組み合わされており、面取り領域２８０を形成する。そして、モジュールケース２１０には、面取り領域２８０の傾斜に応じた傾斜部２９０が形成されており、傾斜部２９０は、二次電池１の３個分の厚みに応じた長さで、交互に配置されている。
このように、並列ブロック２３１の面取り領域２８０と、モジュールケース２１０の傾斜部２９０とにより、並列ブロック２３１を間違った向きでモジュールケース２１０に収納しようとした場合には、並列ブロック２３１の底側の角部がモジュールケース２１０の傾斜部２９０に当接することになる。この場合、並列ブロック２３１がモジュールケース２１０の底面から浮き上がった状態となるため、並列ブロック２３１がモジュールケース２１０に完全に収納されなくなる。これにより、バッテリモジュール２００では、隣り合う並列ブロック２３１で同極の端子が隣り合って並ぶことが回避される。
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。上述のようにして得られた二次電池に係る実施例１−１〜実施例１−９および比較例１−１〜比較例１−１０について、出力密度の測定試験を行った。
＜実施例１−１＞
（正極作製）
正極は以下のように作製した。まず、リン酸鉄リチウム９０質量部、ポリフッ化ビニリデン５質量部、カーボンブラック５質量部、分量外のＮ−メチルピロリドンをミキサーで混錬、さらに所望の粘度になるようにＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）を添加し分散させ、正極合剤スラリーを得た。次に、正極集電体露出部が形成されるように正極合剤スラリーを厚さ１５μｍのアルミニウム箔の両面に塗布し、乾燥後、ロールプレス機などにより圧縮成型することにより正極活物質層を形成した。その後、矩形状に切断し、正極を得た。正極集電体露出部の幅ｗｃと正極活物質層の幅Ｗｃとの関係が（ｗｃ／Ｗｃ）＝１．０となるようにし、正極集電体露出部の奥行きｄｃと正極活物質層の奥行きＤｃとの関係が（ｄｃ／Ｄｃ）＝０．１となるようにした。
（負極作製）
負極は以下のようにして作製した。まず、人造黒鉛９４質量部、ポリフッ化ビニリデン５質量部、気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ）１質量部、分量外のＮ−メチルピロリドンを混錬し、負極合剤スラリーを得た。次に、負極集電体露出部が形成され、負極集電体露出部の幅ｗａと負極活物質層の幅Ｗａとの関係を（ｗａ／Ｗａ）＝１．０となるように、負極合剤スラリーを厚さ８μｍの銅箔の両面に塗布、乾燥後、ロールプレス機などにより圧縮成型することにより負極活物質層を形成した。その後、これを矩形状に切断し、負極を得た。負極集電体露出部の幅ｗａと負極活物質層の幅Ｗａとの関係が（ｗａ／Ｗａ）＝１．０となるようにし、負極集電体露出部の奥行きｄａと負極活物質層の奥行きＤａとの関係が（ｄａ／Ｄａ）＝０．１となるようにした。
なお、負極活物質層、正極活物質層をそれぞれ負極集電体、正極集電体に塗布形成する前に、あらかじめ負極合剤の重量あたりのリチウム吸蔵能力、正極合剤の重量あたりのリチウム放出能力を測定しておき、負極合剤層の単位面積あたりのリチウム吸蔵能力が、正極合剤層の単位面積あたりのリチウム放出能力を超えることのないようにした。
（電池素子作製）
電池素子は以下のようにして作製した。まず、厚さ２０μｍのポリプロピレン製微多孔フィルムを図８に示す形状に切断し、これをセパレータとした。次に、上述のようにして得られた負極２６枚、正極２５枚、セパレータ５０枚を、図８に示すように、負極、セパレータ、正極、・・・、正極、セパレータ、負極の順で積層した。なお、正極と負極とは正極集電体露出部と負極集電体露出部とが反対向きになるように積層した。電池素子の厚みは８ｍｍとなるようにした。これにより、正極合剤層、セパレータおよび負極合剤層からなる基本積層単位を５０層分内包する電池素子が得られた。なお、電池素子の上下最外層は負極合剤層となるが、これらの部分は正極と対向していないため電池反応には寄与するものではない。また、この積層に際しては、積層方向から見て、正極合剤層の投影面が負極合剤層の投影面の内側に収まるように、負極と正極の相対位置を調整した。
（二次電池作製）
次に、正極集電体露出部２５枚を同時にアルミ（Ａｌ）製の正極タブに超音波溶接により接続した。同様にして、負極集電体露出部２６枚を同時にニッケル（Ｎｉ）製の負極タブに超音波溶接した。次に、外装材であるアルムラミネートフィルムとして、無延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）からなる樹脂層、接着層、アルミ箔、接着層、ナイロンからなる樹脂層を順次積層した矩形状のものを２枚準備した。２枚のアルミラミネートフィルムの一方には電池素子を収容する凹部を形成した。次に、正極タブおよび負極タブの一端を外部に引き出すようにして電池素子を一方のアルミラミネートフィルムの凹部に収容した。次に、他方のアルムラミネートフィルムを電池素子を収容した凹部を覆うように一方のアルミラミネートフィルムに重ね合わせて、１辺を除く周縁部を熱融着して袋状とした。
次に、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートを５０：５０の質量比で混合し、０．７ｋｍｏｌ／ｋｇのＬｉＰＦ6を溶解して電解液を調製した。次に、袋状のアルミラミネートフィルムの開口部側から電解液を注入し、電池素子に含浸させたのち、開口部を熱融着して封止した。
以上により、目的とする二次電池が作製された。
＜実施例１−２＞
正極集電体露出部の幅ｗｃと正極活物質層の幅Ｗｃとの関係を（ｗｃ／Ｗｃ）＝０．９とした以外は、実施例１−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例１−３＞
正極集電体露出部の幅ｗｃと正極活物質層の幅Ｗｃとの関係を（ｗｃ／Ｗｃ）＝０．８とした以外は、実施例１−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例１−４＞
正極集電体露出部の幅ｗｃと正極活物質層の幅Ｗｃとの関係を（ｗｃ／Ｗｃ）＝０．７とした以外は、実施例１−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例１−５＞
正極集電体露出部の幅ｗｃと正極活物質層の幅Ｗｃとの関係を（ｗｃ／Ｗｃ）＝０．６とした以外は、実施例１−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜比較例１−１＞
正極集電体露出部の幅ｗｃと正極活物質層の幅Ｗｃとの関係を（ｗｃ／Ｗｃ）＝０．５とした以外は、実施例１−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜比較例１−２＞
正極集電体露出部の幅ｗｃと正極活物質層の幅Ｗｃとの関係を（ｗｃ／Ｗｃ）＝０．４とした以外は、実施例１−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜比較例１−３＞
正極集電体露出部の幅ｗｃと正極活物質層の幅Ｗｃとの関係を（ｗｃ／Ｗｃ）＝０．３とした以外は、実施例１−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜比較例１−４＞
正極集電体露出部の幅ｗｃと正極活物質層の幅Ｗｃとの関係を（ｗｃ／Ｗｃ）＝０．２とした以外は、実施例１−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜比較例１−５＞
正極集電体露出部の幅ｗｃと正極活物質層の幅Ｗｃとの関係を（ｗｃ／Ｗｃ）＝０．１とした以外は、実施例１−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例１−６＞
正極集電体露出部の幅ｗｃと正極活物質層の幅Ｗｃとの関係を（ｗｃ／Ｗｃ）＝１．０とし、負極集電体露出部の幅ｗａと負極活物質層の幅Ｗａとの関係を（ｗａ／Ｗａ）＝０．９として、実施例１−６の二次電池を作製した。
＜実施例１−７＞
負極集電体露出部の幅ｗａと負極活物質層の幅Ｗａとの関係を（ｗａ／Ｗａ）＝０．８とした以外は、実施例１−６と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例１−８＞
負極集電体露出部の幅ｗａと負極活物質層の幅Ｗａとの関係を（ｗａ／Ｗａ）＝０．７とした以外は、実施例１−６と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例１−９＞
負極集電体露出部の幅ｗａと負極活物質層の幅Ｗａとの関係を（ｗａ／Ｗａ）＝０．６とした以外は、実施例１−６と同様にして、二次電池を作製した。
＜比較例１−６＞
負極集電体露出部の幅ｗａと負極活物質層の幅Ｗａとの関係を（ｗａ／Ｗａ）＝０．５とした以外は、実施例１−６と同様にして、二次電池を作製した。
＜比較例１−７＞
負極集電体露出部の幅ｗａと負極活物質層の幅Ｗａとの関係を（ｗａ／Ｗａ）＝０．４とした以外は、実施例１−６と同様にして、二次電池を作製した。
＜比較例１−８＞
負極集電体露出部の幅ｗａと負極活物質層の幅Ｗａとの関係を（ｗａ／Ｗａ）＝０．３とした以外は、実施例１−６と同様にして、二次電池を作製した。
＜比較例１−９＞
負極集電体露出部の幅ｗａと負極活物質層の幅Ｗａとの関係を（ｗａ／Ｗａ）＝０．２とした以外は、実施例１−６と同様にして、二次電池を作製した。
＜比較例１−１０＞
負極集電体露出部の幅ｗａと負極活物質層の幅Ｗａとの関係を（ｗａ／Ｗａ）＝０．１とした以外は、実施例１−６と同様にして、二次電池を作製した。
（出力密度の測定試験）
出力密度は充電深度（SOC：State of charge）５０％の状態の電池に０．５C、１C、２C、３C、４Cの電流を１０秒間印加して、それぞれの電流値における１０秒目の電圧を測定し、電流−電圧特性から求めた。すなわち、出力（Po）は電池の放電終止電圧（Vｄ＝２．０V）と電流−電圧特性の直線を、放電終止電圧まで外挿したときの電流値（Id）を用いて、式Po＝Id×Vdより求めた。このときの出力（Po）を電池の重量で除することで出力密度とした。
試験結果を表１に示す。
Figure 2012124146
表１に示すように、正極についての実施例１−１〜実施例１−５では、比較例１−１〜比較例１−５と比べて高い出力密度を得ることができた。また、負極についての実施例１−６〜実施例１−９においても、比較例１−６〜比較例１−１０と比べて高い出力密度を得ることができた。また、ｗｃ／Ｗｃの値およびｗａ／Ｗａの値が１．０に近似していくに従い出力密度が高くなっていくことがわかった。したがって、出力密度の観点からは集電体露出部の幅は大きい方が好ましいということがわかった。
また、以下に示す実施例２−１〜実施例２−６の二次電池について、放電容量維持率の測定試験を行った。
＜実施例２−１＞
正極集電体露出部の奥行きｄｃと正極活物質層の奥行きＤｃとの関係を（ｄｃ／Ｄｃ）＝０．０２とし、電池素子の厚みを６．３ｍｍとし、電池放電容量を１０Ａｈとした以外は実施例１−１と同様にして二次電池を作製した。
＜実施例２−２＞
正極集電体露出部の奥行きｄｃと正極活物質層４Ｂの奥行きＤｃとの関係を（ｄｃ／Ｄｃ）＝０．１０とし、電池素子２の厚みを６．８ｍｍとした以外は、実施例２−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例２−３＞
正極集電体露出部の奥行きｄｃと正極活物質層の奥行きＤｃとの関係を（ｄｃ／Ｄｃ）＝０．３０とし、電池素子の厚みを８．７ｍｍとした以外は、実施例２−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例２−４＞
正極集電体露出部の奥行きｄｃと正極活物質層の奥行きＤｃとの関係を（ｄｃ／Ｄｃ）＝０．４０とし、電池素子の厚みを１０．０ｍｍとした以外は、実施例２−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例２−５＞
正極集電体露出部の奥行きｄｃと正極活物質層の奥行きＤｃとの関係を（ｄｃ／Ｄｃ）＝０．０１とした以外は、実施例２−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例２−６＞
正極集電体露出部の奥行きｄｃと正極活物質層の奥行きＤｃとの関係を（ｄｃ／Ｄｃ）＝０．４２とし、電池素子の厚みを１０．６ｍｍとした以外は、実施例２−１と同様にして、二次電池を作製した。
（放電容量維持率の測定試験）
放電容量維持率の測定試験を以下のようにして行なった。まず、１０Ａ、３．６Ｖの定電流定電圧充電で充電させた後、１０Ａで２．０Ｖまで放電し、１サイクル目の放電容量を求めた。次に、この１サイクル目の放電容量を測定した場合と同様の条件で充放電を繰り返し、１０００サイクル目の放電容量を求めた。次に、１サイクル目の放電容量および１０００サイクル目の放電容量を用いて、以下の式から１０００サイクル後の放電容量維持率を求めた。
１０００サイクル後の容量維持率［％］＝（１０００サイクル目の放電容量／１サイクル目の放電容量）×１００
試験結果を表２に示す。
Figure 2012124146
表２に示すように、実施例２−１〜実施例２−４では、実施例２−５および実施例２−６と比べて高い放電容量維持率を得ることができた。なお、実施例２−５においては高レートサイクルにより溶接部分が発熱し、サイクル寿命が低下した。また、実施例２−６においては、高レートサイクルにより電池素子内部の放熱性が低下し、サイクル寿命が低下した。実施例２−１〜実施例２−４ではこのような不具合は生じなかった。この結果から、０．０２＜（ｄｃ／Ｄｃ）≦０．４０が望ましい範囲であるということがわかった。
また、以下に示す実施例３−１〜実施例３−２１の二次電池について、電池素子の膨れ量の測定試験、外部短絡試験および折り曲げ加工後の亀裂の有無の確認試験を行った。
＜実施例３−１＞
正極タブの材質はアルミニウム（Ａｌ）とし、導電率は６０％ＩＡＣＳとした。また、負極タブの材質は銅（Ｃｕ）合金とし、導電率は９０％ＩＡＣＳとした。正極タブおよび負極タブの厚みは共に５０μｍとした。また、負極タブはニッケル（Ｎｉ）により一端面面および他端面を除く上面、左側面、底面および右側面の合計４面を被覆した。ニッケル（Ｎｉ）による被覆層の厚さは１μｍとした。上述の点以外は実施例１−１と同様にして二次電池を作製した。
＜実施例３−２＞
正極タブおよび負極タブの厚みを１００μｍとした以外は、実施例３−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例３−３＞
正極タブおよび負極タブの厚みを２００μｍとした以外は、実施例３−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例３−４＞
正極タブおよび負極タブの厚みを４００μｍとした以外は、実施例３−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例３−５＞
正極タブおよび負極タブの厚みは共に２００μｍとし、負極タブの材質はアルミニウム（Ａｌ）とし、導電率を６０％ＩＡＣＳとし、さらに、タブの被覆は行っていない点以外は実施例３−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例３−６＞
正極タブおよび負極タブの厚みを２００μｍとし、負極タブの材質は銅（Ｃｕ）とし、導電率を１００％ＩＡＣＳとした以外は、実施例３−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例３−７＞
正極タブおよび負極タブの厚みを２００μｍとし、負極タブの材質は銅（Ｃｕ）合金とし、負極タブの導電率を７０％ＩＡＣＳとした以外は、実施例３−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例３−８＞
正極タブおよび負極タブの厚みを２００μｍとし、負極タブの導電率を８０％ＩＡＣＳとした以外は、実施例３−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例３−９＞
正極タブおよび負極タブの厚みを２００μｍとし、負極タブの導電率を１００％ＩＡＣＳとした以外は、実施例３−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例３−１０＞
正極タブおよび負極タブの厚みを２００μｍとし、被覆材質をスズ（Ｓｎ）とした以外は、実施例３−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例３−１１＞
正極タブおよび負極タブの厚みを２００μｍとし、被覆層の厚みを０．１μｍにした以外は、実施例３−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例３−１２＞
正極タブおよび負極タブの厚みを２００μｍとし、被覆層の厚みを３μｍにした以外は、実施例３−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例３−１３＞
正極タブおよび負極タブの厚みを２５μｍとした以外は、実施例３−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例３−１４＞
正極タブおよび負極タブの厚みを４５０μｍとした以外は、実施例３−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例３−１５＞
正極タブおよび負極タブの厚みを２００μｍとし、負極タブの材質をニッケル（Ｎｉ）とし、負極タブの導電率を２０％ＩＡＣＳとし、さらに、タブの被覆を行わなかった点以外は、実施例３−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例３−１６＞
正極タブおよび負極タブの厚みを２００μｍとし、負極タブの導電率を５０％ＩＡＣＳとした以外は、実施例３−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例３−１７＞
正極タブおよび負極タブの厚みを２００μｍとし、負極タブの導電率を３０％ＩＡＣＳとした以外は、実施例３−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例３−１８＞
正極タブおよび負極タブの厚みを２００μｍとし、被覆面を図３Ｄの斜線部に示すように上面および底面の２面とした以外は、実施例３−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例３−１９＞
正極タブおよび負極タブの厚みを２００μｍとし、被覆面を図３Ｅの斜線部に示すように左側面および右側面とした以外は、実施例３−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例３−２０＞
正極タブおよび負極タブの厚みを２００μｍとし、被覆層の厚みを０．０５μｍにした以外は、実施例３−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例３−２１＞
正極タブおよび負極タブの厚みを２００μｍとし、被覆層の厚みを４μｍにした以外は、実施例３−１と同様にして、二次電池を作製した。
（二次電池の膨れ量の測定試験）
二次電池の膨れ量の測定試験は、１組の平行平板で電池を挟み、加重３００ｇで押し当てたときの平板間の厚みを二次電池の厚みとして測定することにより行った。なお、二次電池の膨れ量の測定試験は、温度６０℃、湿度ＲＨ９０％の条件下、１ヶ月保存した後の膨れ量を測定することにより行った。
（外部短絡試験）
外部短絡試験は、正負極のタブをワイヤーハーネスで接続し、外部短絡させ、その後の電池の状態を観測することにより行った。
（折り曲げ加工後の亀裂の有無の確認試験）
折り曲げ加工後の亀裂の有無の確認試験は、折り曲げ状態のタブを光学顕微鏡で観察し、亀裂の有無を判定することにより行った。
上述した３つの試験結果を表３に示す。
Figure 2012124146
表３に示すように、二次電池の膨れ量の測定試験では、タブ厚みが厚いと、二次電池が膨れることがわかった。これはタブが厚いためタブ側面のシール性が不十分なためである。また、負極タブのＮｉ被覆が平面または側面のみの場合、二次電池が膨れることがわかった。シーラント（樹脂）にＣｕ合金が直接接触することで銅害は発生し、シール性が低下したためである。また、Ｎｉ被覆されていてもその被覆厚みが０．０１ｍｍ程度であると、被覆に不十分な部分で銅害が発生したため、二次電池の膨れ量が増加した。
また、表３に示すように、外部短絡試験では、実施例３−１乃至３−１２では開裂は発生していない。一方、実施例３−１３、実施例３−１６および実施例３−２１において開裂が発生した。また、実施例３−１５および実施例３−１７においては開裂が発生し、電解液への着火が発生した。
さらに、表３に示すように、折り曲げ加工後の亀裂の有無の確認試験において、実施例３−１乃至３−１２では折り曲げ加工による亀裂は生じていない。一方、実施例３−１３では折り曲げ加工後により亀裂が生じた。
実施例３−１３においては、正極タブは実施例３−１乃至３−１２に比べて薄いため大電流放電によって熱が発生し、被覆層が溶解した。実施例３−１４においては、正極タブは実施例３−１乃至３−１２に比べて厚いため、正極タブの脇から水分が侵入した。実施例３−１５においては、実施例３−１乃至３−１２に比べて負極タブの導電率が低く、大電流放電によって負極タブが赤熱し、被覆層の溶解し、電解液への着火が発生した。実施例３−１６においては、実施例３−１乃至３−１２に比べて負極タブの導電率が低く、大電流放電によって負極タブが発熱し、被覆層が溶解した。実施例３−１７においては、実施例３−１乃至３−１２に比べて負極タブの導電率が低く、大電流放電によって負極タブが赤熱し、被覆層の溶解し、電解液への着火が発生した。
実施例３−１８においては、銅害が発生することにより被覆材のシール性が低下し、水分が侵入した。実施例３−１９においては、銅害が発生することにより被覆層のシール性が低下し、実施例３−１８に比べて多量の水分が侵入した。実施例３−２０においては、被覆層が不均一であるためにタブ基材が露出した。また、銅害が発生することにより被覆材のシール性が低下し、水分が侵入した。実施例３−２１においては、被覆層が実施例３−１乃至３−１２に比べて厚く、大電流放電によって発熱が起きた。
また、以下に示す実施例４−１〜実施例４−６の二次電池について、接続部分の引っ張り強度の測定試験、および外部短絡試験を行った。
＜実施例４−１＞
正極集電体露出部と正極タブとの接続は超音波溶接により行ない、接続面積／正極タブ幅＝０．０５とした以外は実施例１−１と同様にして二次電池を作製した。
＜実施例４−２＞
接続面積／正極タブ幅＝０．２とした以外は、実施例４−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例４−３＞
接続面積／正極タブ幅＝７とした以外は、実施例４−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例４−４＞
接続面積／正極タブ幅＝１０とした以外は、実施例４−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例４−５＞
接続面積／正極タブ幅＝０．０２５とした以外は、実施例４−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例４−６＞
接続面積／正極タブ幅＝１１とした以外は、実施例４−１と同様にして、二次電池を作製した。
（接続部分の引っ張り強度の測定試験）
接続部分の引っ張り強度の測定試験は、接続された複数枚の集電箔とタブを１（ｍｍ／ｓｅｃ）で上下に引っ張り、単位長さあたりの強度（Ｎ／ｃｍ）の平均値を算出することにより行った。
（外部短絡試験）
外部短絡試験は、正負極のタブをワイヤーハーネスで接続し、外部短絡させ、その後の電池の状態を観測することにより行った。
上述した２つの試験結果を表４に示す。
Figure 2012124146
実施例４−１乃至実施例４−４においては高い引っ張り強度を得ることができる。一方、実施例４−５では、高い引っ張り強度を得ることはできるが、開裂が起きてしまっている。また、実施例４−６では、引っ張り強度が低い値となってしまっている。この試験結果から、接続面積／正極タブの値が０．０５ｍｍ〜１０．０ｍｍ、好ましくは０．２〜７．０ｍｍになるよう接続を行うとよいことがわかった。
さらに、以下に示す実施例５−１〜実施例５−３６の二次電池について、体積エネルギー密度の測定試験、振動試験後のＯＣＶ（Open circuit voltage）測定試験および注液完了時間測定試験を行った。
＜実施例５−１＞
正極タブの折り曲げ部にシーラントを設け、正極タブは正極集電体露出部と電池素子間において正極集電体露出部と接続した。また、正極タブと電池素子の最外周の負極との絶縁はインシュレータを設けることにより行った。インシュレータはポリプロピレン（ＰＰ）を用いて構成し、その厚みは０．４ｍｍとし、高さは５．５ｍｍとし、長さは負極の幅と略同一の寸法とした。また、形状は角丸矩形とし、パンチング加工は行わなかった。以上の点以外は実施例１−１と同様にして二次電池を作製した。
＜実施例５−２＞
正極タブと電池素子の最外周負極との絶縁はインシュレータおよび最外層セパレータを設けることにより行った以外は、実施例５−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例５−３＞
インシュレータにポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を用いて構成した以外は、実施例５−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例５−４＞
インシュレータにポリエチレン（ＰＥ）を用いて構成した以外は、実施例５−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例５−５＞
インシュレータにポリイミド（ＰＩ）を用いて構成した以外は、実施例５−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例５−６＞
インシュレータの厚さを０．２ｍｍとした以外は、実施例５−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例５−７＞
インシュレータの厚さを０．７５ｍｍとした以外は、実施例５−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例５−８＞
インシュレータの厚さを１．０ｍｍとした以外は、実施例５−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例５−９＞
インシュレータの高さを５．０ｍｍとした以外は、実施例５−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例５−１０＞
インシュレータの高さを６ｍｍとした以外は、実施例５−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例５−１１＞
インシュレータの高さを６．５ｍｍとした以外は、実施例５−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例５−１２＞
インシュレータの高さを７．０ｍｍとした以外は、実施例５−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例５−１３＞
インシュレータの幅をセパレータの幅と略同一の寸法とした以外は、実施例５−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例５−１４＞
インシュレータの形状を矩形状とした以外は、実施例５−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例５−１５＞
インシュレータに不織布を用いて構成し、インシュレータの形状を矩形状とした以外は、実施例５−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例５−１６＞
インシュレータの長さをセパレータ幅（内寸）と略同一の寸法とし、インシュレータの形状を略コ字状とした以外は、実施例５−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例５−１７＞
インシュレータの長さをセパレータ幅（内寸）と略同一の寸法とし、インシュレータの形状を略ロ字状とした以外は、実施例５−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例５−１８＞
インシュレータの長さをセパレータ幅（内寸）と略同一の寸法とし、インシュレータの形状を箱型とした以外は、実施例５−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例５−１９＞
パンチング加工を行った以外は、実施例５−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例５−２０＞
インシュレータの形状を矩形状とし、高さを６ｍｍとし、パンチング加工を行った以外は、実施例５−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例５−２１＞
インシュレータの厚さを０．７５ｍｍとし、高さを６ｍｍとし、インシュレータの幅をセパレータ幅（内寸）と略同一の寸法とし、インシュレータの形状を略コ字状とし、パンチング加工を行った以外は、実施例５−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例５−２２＞
インシュレータの厚さを０．７５ｍｍとし、高さを６ｍｍとし、インシュレータの幅をセパレータ幅（内寸）と略同一の寸法とし、インシュレータの形状を略ロ字状とし、パンチング加工を行った以外は、実施例５−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例５−２３＞
インシュレータの厚さを０．７５ｍｍとし、高さを６ｍｍとし、インシュレータの幅をセパレータ幅（内寸）と略同一の寸法とし、インシュレータの形状を箱型とし、パンチング加工を行った以外は、実施例５−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例５−２４＞
インシュレータに不織布を用いて構成し、インシュレータの厚さを０．７５ｍｍとし、高さを６ｍｍとし、インシュレータの幅をセパレータ幅（内寸）と略同一の寸法とし、インシュレータの形状を略コ字状とした以外は、実施例５−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例５−２５＞
インシュレータの形状を略ロ字状とした以外は、実施例５−２４と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例５−２６＞
インシュレータの形状を箱型とした以外は、実施例５−２４と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例５−２７＞
正極タブの折り曲げ部にシーラントを設けていない以外は、実施例５−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例５−２８＞
正極タブは正極集電体露出部と外装材との間において正極集電体露出部と接続した以外は、実施例５−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例５−２９＞
正極タブと電池素子の最外周負極との絶縁はインシュレータを用いずに最外層セパレータを設けることにより行った以外は、実施例５−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例５−３０＞
正極タブと電池素子の最外周負極との絶縁はインシュレータを用いずにポリプロピレン（ＰＰ）粘着テープ用いて行った以外は、実施例５−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例５−３１＞
インシュレータの厚さを０．１ｍｍとした以外は、実施例５−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例５−３２＞
インシュレータの厚さを１．２ｍｍとした以外は、実施例５−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例５−３３＞
インシュレータの高さを４．５ｍｍとした以外は、実施例５−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例５−３４＞
インシュレータの高さを７．５ｍｍとした以外は、実施例５−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例５−３５＞
インシュレータの長さを「負極の幅−１ｍｍ」とした以外は、実施例５−１と同様にして、二次電池を作製した。
＜実施例５−３６＞
インシュレータの長さを「セパレータの幅＋１ｍｍ」とした以外は、実施例５−１と同様にして、二次電池を作製した。
（体積エネルギー密度測定試験）
体積エネルギー密度測定試験を以下のようにして行なった。０．２Ｃ放電容量（Ａｈ）と電池の平均放電電圧（Ｖ）から放電エネルギー量（Ｗｈ）を求め、これを電池の最大寸法体積（Ｌ）で除することで体積エネルギー密度とした（Ｗｈ／Ｌ）。
（振動試験後のＯＣＶ測定試験）
振動試験後のＯＣＶ測定試験は、振動加速度３Ｇ、振動数２０Ｈｚで電池に対して縦、横、高さに方向に各１００回ずつ振動させたあと、その後のＯＣＶを測定することにより行った。
（注液完了時間測定試験）
注液完了時間測定試験は、シールがされていない開口部を上にして電解液をディスペンサーから注液し、液面が開口部以下になる時間を測定することにより行った。（外装凹部に液が大気圧中で自然降下する時間を測定した。）
上述した２つの試験結果を表５に示す。
Figure 2012124146
実施例５−２９、実施例５−３０のようにインシュレータを設けない場合、実施例５−３１のようにインシュレータの厚さが薄い場合、体積エネルギー密度は高くなるという傾向があることがわかった。一方、実施例５−３３のようにインシュレータの厚さが厚い場合には体積エネルギー密度が低くなるという傾向があることがわかった。
振動試験後のＯＣＶ測定試験では、実施例５−１乃至５−２６、実施例５−３２においてはＯＣＶに変化はないが、実施例５−２７乃至５−３１、実施例５−３３乃至５−３６においてはＯＣＶが低下するという変化が生じるということが確認できた。
注液完了時間測定試験では、インシュレータの形状が矩形および角丸矩形に比べて、コ字状、ロ字状および箱型では注液完了までの時間が長くなることが確認できた。
また、正極タブの折り曲げ部にシーラントが設けられていない実施例５−２７では正極タブ先端および負極タブ先端が電池素子の最外層と接触することによる短絡が発生した。また、正極集電体露出部と外装材間において正極タブを正極集電体露出部に接続した実施例５−２８においても正極タブ先端および負極タブ先端が電池素子の最外層と接触することにより短絡が発生した。
また、絶縁に最外層セパレータを用いて行った実施例５−２９ではセパレータを突き破って正極集電体露出部と最外層負極とが接触することによる短絡が発生した。また、絶縁をポリプロピレン（ＰＰ）粘着テープで行った実施例５−３０では粘着テープが剥がれて正極集電体露出部と最外層負極とが接触することによる短絡が発生した。
また、実施例５−３１ではインシュレータが薄いため正極集電体露出部と最外層負極とが接触することによる短絡が発生した。また、インシュレータの厚さが１．２ｍｍである実施例５−３２ではインシュレータが厚く、正極集電体露出部の折り曲げ間隔以上となり、体積エネルギー密度が大幅に低下した。また、実施例５−３３では、インシュレータが低いため正極集電体露出部と最外層負極とが接触することによる短絡が発生した。
また、実施例５−３４ではインシュレータが電池素子以上の高さとなるため、振動によってインシュレータが外装材を突き破る。これにより二次電池内に水分が侵入しＯＣＶが低下した。また、実施例５−３５ではインシュレータの幅が短いため、正極集電体露出部と最外層負極とが接触することによる短絡が発生した。さらに、実施例５−３６ではインシュレータが電池素子の幅以上となるため、振動によってインシュレータが外装材を突き破る。これにより二次電池内に水分が侵入しＯＣＶが低下した。
以上の結果より、正極タブおよび負極タブの折り曲げ部にはシーラントを設ける、正極タブおよび負極タブは集電体露出部と電池素子との間において集電体露出部と接続する、絶縁はインシュレータで行うことが好ましいということがわかった。また、インシュレータの厚さは約０．２ｍｍ以上とすることが好ましいということがわかった。
このようにして本発明に係る二次電池、バッテリユニットおよびバッテリモジュールが構成されている。なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の実施形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いてもよい。また、上述の実施形態の各構成、方法、工程、形状、材料および数値は、本発明の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
また、上述の実施形態では、リチウムイオン二次電池に対して本発明を適用した例について説明したが、本発明はこの例に限定されるものではなく、外装材により電池素子を封止する構造を有する種々の二次電池および一次電池に対して適用可能である。
この発明の二次電池１、二次電池１を組み合わせたバッテリユニット１００およびバッテリモジュール２００は、電動工具、電気自動車やハイブリッド電気自動車および電動アシスト自転車、ならびに住宅もしくはビル等に用いる蓄電システム等に用いることができる。
１ 二次電池
２ 電池素子
３ 外装材
４ 正極
４Ａ 正極集電体
４Ｂ 正極活物質層
４Ｃ 正極集電体露出部
５、１３ 負極
５Ａ 負極集電体
５Ｂ 負極活物質層
５Ｃ 負極集電体露出部
６ セパレータ
７ 正極タブ
７Ａ 接続部
７Ｂ 導出部
８ 負極タブ
９ 凹部
１０ シーラント
１１ インシュレータ
１４ 第１セパレータ
１５ 第２セパレータ
１００ バッテリユニット
１１０ ブラケット
２００ バッテリモジュール

Claims (15)

  1. 厚さが３ｍｍ以上２０ｍｍ以下であり、かつ、電池放電容量が３Ａｈ以上５０Ａｈ以下である電池素子と、上記電池素子を外装する外装材とを備え、
    上記電池素子は、
    正極集電体と、正極活物質層とを備え、正極集電体露出部が形成されるとともに、上記正極集電体露出部の幅ｗｃと上記正極活物質層の幅Ｗｃとが以下の式（１）を満たすように上記正極集電体上に上記正極活物質層が設けられている正極と、
    負極集電体と、負極活物質層とを備え、負極集電体露出部が形成されるとともに、上記負極集電体露出部の幅ｗａと上記負極活物質層の幅Ｗａとが以下の式（２）を満たすように上記負極集電体上に上記負極活物質層が設けられている負極と、
    交互に積層される上記正極と上記負極との間に介在するセパレータと、
    上記正極集電体露出部に電気的に接続され、上記外装材の外部へ導出された正極タブと、
    上記負極集電体露出部に電気的に接続され、上記外装材の外部へ導出された負極タブと
    を備える二次電池。
    ０．５＜（ｗｃ／Ｗｃ）≦１．０・・・（１）
    ０．５＜（ｗａ／Ｗａ）≦１．０・・・（２）
  2. 上記正極は、上記正極集電体露出部の長さ奥行きｄｃと上記正極活物質層の長さ奥行きＤｃとが以下の式（３）を満たすように形成され、
    上記負極は、上記負極集電体露出部の長さ奥行きｄａと上記負極活物質層の長さ奥行きＤａとが以下の式（４）を満たすように形成されている
    請求項１に記載の二次電池。
    ０．０２＜（ｄｃ／Ｄｃ）≦０．４０・・・（３）
    ０．０２＜（ｄａ／Ｄａ）≦０．４０・・・（４）
  3. 上記正極タブにおける上記正極集電体露出部との接合面積Ｓｃと、上記正極タブの幅Ｔｃと、上記正極タブの厚みＨｃと、上記電池素子の厚みＢとが下記の式（５）を満たすように形成されており、
    上記負極タブにおける上記負極集電体露出部との接合面積Ｓａと、上記負極タブの幅Ｔａと、上記負極タブの厚みＨａと、上記電池素子の厚みＢとが下記の式（６）を満たすように形成されている請求項１に記載の二次電池。
    Ｈｃ≦Ｓｃ／Ｔｃ≦Ｂ・・・（５）
    Ｈａ≦Ｓａ／Ｔａ≦Ｂ・・・（６）
  4. 上記正極タブを被覆する正極側シーラントと、上記負極タブを被覆する負極側シーラントをさらに備え、
    上記正極集電体露出部は上記正極および上記負極の面に対して略垂直な方向に折り曲げられ、
    上記正極タブは上記正極集電体露出部に接続される正極側接続部と、上記外装材の外部へ導出される正極側導出部とを有し、上記正極側接続部は上記正極側シーラントと共に上記正極および上記負極の面に対して略垂直な方向に折り曲られており、
    上記正極側接続部は折り曲げられた上記正極集電体露出部の上記電池素子と対向する側の面に接続されており、
    上記負極集電体露出部は上記正極および上記負極の面に対して略垂直な方向に折り曲げられ、
    上記負極タブは上記負極集電体露出部に接続される負極側接続部と、上記外装材の外部へ導出される負極側導出部とを有し、上記負極側接続部は上記負極側シーラントと共に上記正極および上記負極の面に対して略垂直な方向に折り曲られており、
    上記負極側接続部は折り曲げられた上記負極集電体露出部の上記電池素子と対向する側の面に接続されている請求項１に記載の二次電池。
  5. 上記電池素子と、折り曲げられた上記正極タブの上記接続部との間に絶縁部材が設けられている請求項４に記載の二次電池。
  6. 上記正極および上記負極は、上記正極集電体露出部と上記負極集電体露出部とが異なる方向へ向くように積層されている請求項１に記載の二次電池。
  7. 上記セパレータは葛折りにより折り畳まれており、上記正極および上記負極は上記セパレータの間に挟み込まれている請求項１に記載の二次電池。
  8. 上記負極は一対の上記セパレータ間に挟み込まれており、上記負極と上記一対のセパレータは共に葛折りにより折り畳まれており、上記正極は折り畳まれた上記セパレータ間に挟み込まれている請求項７に記載の二次電池。
  9. 上記電池素子は、
    対向する第１の主面および第２の主面と、
    上記第１の主面および上記第２の主面の間に設けられた側面と
    を有し、
    上記側面は、
    対向する第１の側面および第２の側面と、
    上記第１の側面および第２の側面の間に設けられた第３の側面と
    を有し、
    上記正極集電体露出部は、上記第１の側面に設けられているのに対して、上記負極集電体露出部は、上記第２の側面に設けられており、
    上記正極タブは、上記第１の側面の側で上記正極集電体露出部と接続されると共に、上記第３の側面の側から上記外装材の外に導出されており、
    上記負極タブは、上記第２の側面の側で上記負極集電体露出部と接続されると共に、上記第３の側面の側から上記外装材の外に導出されている請求項１に記載の二次電池。
  10. 上記正極タブは、上記第１の側面および上記第３の側面に倣うように屈曲された屈曲部と、上記第３の側面に対して鉛直方向に導出された導出部とを有し、
    上記負極タブは、上記第２の側面および上記第３の側面に倣うように屈曲された屈曲部と、上記第３の側面に対して鉛直方向に導出された導出部とを有する請求項９に記載の二次電池。
  11. 上記正極タブの屈曲部と、上記第１の側面および上記第３の側面の少なくとも一方の側面との間に絶縁部材をさらに備え、
    上記負極タブの屈曲部と、上記第２の側面および上記第３の側面の少なくとも一方の側面との間に絶縁部材をさらに備える請求項１０に記載の二次電池。
  12. 上記正極タブの屈曲部と上記外装材との間に絶縁部材をさらに備え、
    上記負極タブの屈曲部と上記外装材との間に絶縁部材をさらに備える請求項１０に記載の二次電池。
  13. 一組の二次電池と、
    上記一組の二次電池の外周側面を囲う外周壁部が形成された支持体と
    を備え、
    上記一組の二次電池がそれぞれ、上記支持体の正面側および背面側から上記外周壁部内に挿入されており、
    上記二次電池は、厚さが３ｍｍ以上２０ｍｍ以下であり、かつ、電池放電容量が３Ａｈ以上５０Ａｈ以下である電池素子と、上記電池素子を外装する外装材とを備え、
    上記電池素子は、
    正極集電体と、正極活物質層とを備え、正極集電体露出部が形成されるとともに、上記正極集電体露出部の幅ｗｃと上記正極活物質層の幅Ｗｃとが以下の式（７）を満たすように上記正極集電体上に上記正極活物質層が設けられている正極と、
    負極集電体と、負極活物質層とを備え、負極集電体露出部が形成されるとともに、上記負極集電体露出部の幅ｗａと上記負極活物質層の幅Ｗａとが以下の式（８）を満たすように上記負極集電体上に上記負極活物質層が設けられている負極と、
    交互に積層される上記正極と上記負極との間に介在するセパレータと、
    上記正極集電体露出部に電気的に接続され、上記外装材の外部へ導出された正極タブと、
    上記負極集電体露出部に電気的に接続され、上記外装材の外部へ導出された負極タブと
    を備えるバッテリユニット。
    ０．５＜（ｗｃ／Ｗｃ）≦１．０・・・（７）
    ０．５＜（ｗａ／Ｗａ）≦１．０・・・（８）
  14. 上記外周壁部の内側面から内側に向かって伸びるリブ部がさらに形成され、
    ２個の上記二次電池が、上記支持体の正面側および背面側から上記外周壁部内に挿入され、上記リブ部の両面に対して装着されて構成される請求項１３に記載のバッテリユニット。
  15. 複数のバッテリユニットを備え、
    上記バッテリユニットは、
    一組の二次電池と、
    上記一組の二次電池の外周側面を囲う外周壁部が形成された支持体と
    を備え、
    上記一組の二次電池がそれぞれ、上記支持体の正面側および背面側から上記外周壁部内に挿入されており、
    上記二次電池は、厚さが３ｍｍ以上２０ｍｍ以下であり、かつ、電池放電容量が３Ａｈ以上５０Ａｈ以下である電池素子と、上記電池素子を外装する外装材とを備え、
    上記電池素子は、
    正極集電体と、正極活物質層とを備え、正極集電体露出部が形成されるとともに、上記正極集電体露出部の幅ｗｃと上記正極活物質層の幅Ｗｃとが以下の式（９）を満たすように上記正極集電体上に上記正極活物質層が設けられている正極と、
    負極集電体と、負極活物質層とを備え、負極集電体露出部が形成されるとともに、上記負極集電体露出部の幅ｗａと上記負極活物質層の幅Ｗａとが以下の式（１０）を満たすように上記負極集電体上に上記負極活物質層が設けられている負極と、
    交互に積層される上記正極と上記負極との間に介在するセパレータと、
    上記正極集電体露出部に電気的に接続され、上記外装材の外部へ導出された正極タブと、
    上記負極集電体露出部に電気的に接続され、上記外装材の外部へ導出された負極タブと
    を備えるバッテリモジュール。
    ０．５＜（ｗｃ／Ｗｃ）≦１．０・・・（９）
    ０．５＜（ｗａ／Ｗａ）≦１．０・・・（１０）
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