JP2015056344A - リチウムイオン二次電池及びその製造方法 - Google Patents

リチウムイオン二次電池及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】小型で出力密度が高く、しかも優れた生産性をもって、低コストに製造が可能な電池性能の高いリチウムイオン二次電池を提供する。
【解決手段】正極集電箔１８の両面に、正極活物質層２０と第一の固体電解質層２４がそれぞれ一体的に積層形成された正極シート１２と、負極集電箔２６の両面に、負極活物質層２８と第二の固体電解質層３２がそれぞれ一体的に積層形成された負極シート１４とを互いに重ね合わせた重合シート１６の複数を積層して、構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池とその製造方法に係り、特に、全固体型のリチウムイオン二次電池の改良と、そのようなリチウムイオン二次電池の有利な製造方法に関するものである。
一般に、ノート型パソコンや携帯電話等のポータブル電子機器には、高エネルギー密度を有するリチウムイオン二次電池が、電源として多用されている。このリチウムイオン二次電池には、大別して、電解質に、液系電解質（液体電解質とゲル系電解質を含む）を用いたリチウムイオン二次電池と、固体電解質を用いた、所謂、全固体型リチウムイオン二次電池の２種類がある。それら２種類のリチウムイオン二次電池のうち、全固体型リチウムイオン二次電池は、液系電解質を用いたリチウムイオン二次電池とは異なって、液漏れや発火等が生ずる恐れがなく、高い安全性が確保され得る。そのため、近年において、全固体型リチウムイオン二次電池の更なる需要の増加を見込んで、全固体型リチウムイオン二次電池の開発が進められて、様々な構造を有する全固体型リチウムイオン二次電池が、種々、提案されている。
例えば、特許第３８５２１６９号公報（特許文献１）には、正極集電箔上に、正極活物質を含有する有機高分子の塗膜層からなる正極活物質層を一体形成する一方、負極集電箔上に、負極活物質を含有する有機高分子の塗膜層からなる負極活物質層を一体形成し、更に、リチウム塩を含有するリチウムイオン伝導性の有機高分子からなる固体電解質層も塗膜層にて形成し、そして、かかる固体電解質層を間に挟んだ両側に正極活物質層と負極活物質層とをそれぞれ積層してなるリチウムイオン二次電池が明らかにされている。
そのような構造を有するリチウムイオン二次電池にあっては、正極活物質層と負極活物質層と固体電解質層とが、何れも、有機高分子膜にて構成されている。そのため、それら正極活物質層と負極活物質層と固体電解質層とにおいて適度な可撓性乃至は柔軟性が発揮され、それによって、高い曲げ強度が確保され得る。
ところが、かかるリチウムイオン二次電池では、正極活物質層と負極活物質層と固体電解質層とが塗膜層にて構成されているところから、それら正極活物質層と負極活物質層と固体電解質層が、何れも数十μｍ以上の厚さとなる。そのため、正極活物質層と負極活物質層と固体電解質層の薄肉化により、リチウムイオン二次電池全体の小型化や出力密度の向上を図るには、自ずと限界があった。また、正極活物質層と負極活物質層と固体電解質層がウェットプロセスで形成されるため、製造に際して、正極活物質層と負極活物質層と固体電解質層を乾燥させるための余分な設備が必要となり、それが、コスト負担の増大を招いていた。しかも、正極活物質層及び負極活物質層と固体電解質層の形成後に、それを乾燥させるための余分な時間も必要となり、それによって、１個のリチウムイオン二次電池の製造に要するサイクルタイムが必然的に長くなって、生産性が低下するといった問題も有していた。
また、上記公報に開示されたリチウムイオン二次電池にあっては、固体電解質層とは別個に形成された正極活物質層と負極活物質層とが、固体電解質層に対して、単に、その両面に重ね合わされて、積層されてなる構造とされているために、以下の如き大きな問題が存していた。
すなわち、かかるリチウムイオン二次電池においては、正極活物質層と負極活物質層とが、固体電解質層に重ね合わされて、積層されているため、固体電解質層と正極活物質層及び負極活物質層との間に、隙間が生ずることが避けられず、この隙間によって、正極活物質層と固体電解質層との間や、負極活物質層と固体電解質層との間でのリチウムイオンのスムーズな移動が阻害されていた。なお、固体電解質に対して、正極活物質層と負極活物質層とが熱溶着等により一体化される場合もあるが、その場合にあっても、固体電解質と正極活物質層及び負極活物質層との間の隙間は完全に消失されず、それら固体電解質と正極活物質層及び負極活物質層との間に、リチウムイオンの移動を阻む極微小な隙間が残存する。
それ故、それぞれ別個に形成された正極活物質層と負極活物質層と固体電解質層とを互いに積層してなる構造の従来のリチウムイオン二次電池にあっては、固体電解質層と正極活物質層及び負極活物質層との間の界面抵抗が大きくなり、それが、電池性能の向上の大きな妨げとなっていたのである。
特許第３８５２１６９号公報
ここにおいて、本発明は、上記した事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、出力密度の向上と小型化が有利に実現され得ると共に、固体電解質層と正極活物質層及び負極活物質層との間の界面抵抗の低減化による電池性能の向上が十分に達成され得る構造を有し、しかも、可及的に低いコストで、優れた生産性をもって製造可能なリチウムイオン二次電池を提供することにある。また、本発明は、そのような優れた特徴を有するリチウムイオン二次電池を有利に製造し得る方法を提供することをも、その解決課題とするものである。
そして、リチウムイオン二次電池に係る第一発明にあっては、上記の課題の解決のために、正極活物質を含有する蒸着重合膜からなる正極活物質層が、金属箔からなる正極集電箔の両面にそれぞれ一体的に積層形成された正電極を有すると共に、リチウムイオン伝導性を有する蒸着重合膜からなる第一の固体電解質層が、該正電極を間に挟んだ両側に位置して、該正電極の各正極活物質層に対してそれぞれ一体的に積層形成されてなる正極シートと、負極活物質を含有する蒸着重合膜からなる負極活物質層が、金属箔からなる負極集電箔の両面にそれぞれ一体的に積層形成された負電極を有すると共に、リチウムイオン伝導性を有する蒸着重合膜からなる第二の固体電解質層が、該負電極を間に挟んだ両側に位置して、該負電極の各負極活物質層に対してそれぞれ一体的に積層形成されてなる負極シートとを含み、それら正極シートと負極シートとを互いに重ね合わせた重合シートの複数が相互に積層されて、構成されていることを特徴とするリチウムイオン二次電池を、その要旨とするものである。
また、リチウムイオン二次電池に係る第二発明は、前記した課題を解決するために、金属箔からなる集電箔の一方の面に、正極活物質を含有する蒸着重合膜からなる正極活物質層が一体的に積層形成されている一方、他方の面に、負極活物質を含有する蒸着重合膜からなる負極活物質層が一体的に積層形成されたバイポーラ電極を有すると共に、該バイポーラ電極における該正極活物質層の該集電箔との積層面とは反対側の面に、リチウムイオン伝導性を有する蒸着重合膜からなる第一の固体電解質層が一体的に積層形成され、更に、該バイポーラ電極における該負極活物質層の該集電箔との積層面とは反対側の面に、リチウムイオン伝導性を有する蒸着重合膜からなる第二の固体電解質層が一体的に積層形成された電極シートの二つを互いに重ね合わせてなる重合シートの複数が、相互に積層されて構成されていることを特徴とするリチウムイオン二次電池をも、その要旨とするものである。
本発明の好ましい態様の一つによれば、前記正極活物質層を構成する蒸着重合膜と、前記負極活物質層を構成する蒸着重合膜とが、それぞれイオン伝導性を有して構成される。
本発明の望ましい態様の一つによれば、前記正極活物質層を構成する蒸着重合膜と、前記負極活物質層を構成する蒸着重合膜とが、それぞれ電子伝導性を有して構成される。
本発明の有利な態様の一つによれば、前記正極活物質層と前記第一の固体電解質層との間に、該正極活物質層を構成する前記蒸着重合膜を形成する第一の重合体と、該第一の固体電解質層の該正極活物質層側部分を構成する前記第一の固体電解質層を形成する第二の重合体とが混在した正極側混合層が形成されると共に、該正極側混合層内での該第一の重合体の含有率が、該正極活物質層側から該第一の固体電解質層側に向かって漸減する一方、該正極側混合層内での該第二の重合体の含有率が、該正極活物質層側から該第一の固体電解質層側に向かって漸増するように構成される。
本発明の別の好ましい態様の一つによれば、前記負極活物質層と前記第二の固体電解質層との間に、該負極活物質層を構成する前記蒸着重合膜を形成する第三の重合体と、該第二の固体電解質層の該負極活物質層側を構成する前記第二の固体電解質層を形成する第四の重合体とが混在した負極側混合層が形成されると共に、該負極側混合層内での該第三の重合体の含有率が、該負極活物質層側から該第二の固体電解質層側に向かって漸減する一方、該負極側混合層内での該第四の重合体の含有率が、該負極活物質層側から該第二の固体電解質層側に向かって漸増するように構成される。
本発明の別の望ましい態様の一つによれば、前記第一の固体電解質層と前記第二の固体電解質層が、それぞれ、リチウム塩を含有するイオン伝導性の蒸着重合膜にて構成される。
なお、本発明において、前記第一の固体電解質層と前記第二の固体電解質層とが、リチウム塩を含有するイオン伝導性の蒸着重合膜にて構成される場合には、有利には、以下の構成が採用される。
すなわち、前記第一の固体電解質層と前記第二の固体電解質層にそれぞれ含まれる前記リチウム塩由来のリチウムイオンが、該第一の固体電解質層の前記正極活物質層側と、該第二の固体電解質層の前記負極活物質層側とに、それぞれ偏在する一方、該第一の固体電解質層と該第二の固体電解質層にそれぞれ含まれるリチウム塩由来のアニオンが、該第一の固体電解質層の前記正極活物質層側とは反対側と、該第二の固体電解質層の前記負極活物質層側とは反対側とに、それぞれ偏在するにように構成される。
また、前記第一の固体電解質層のうちの前記正極活物質層側の部分と、前記第二の固体電解質層のうちの前記負極活物質層側の部分だけが、それぞれ、電気陰性度の高い元素を含む官能基を有する重合体にて形成されていることにより、該第一の固体電解質層中と該第二の固体電解質層中に含まれる前記リチウム塩由来のリチウムイオンが、該第一の固体電解質層のうちの該正極活物質層側の部分と、該第二の固体電解質層のうちの該負極活物質層側の部分とにそれぞれ引き寄せられ、偏在させられて構成される。
そして、リチウムイオン二次電池の製造方法に係る第三発明は、前記した課題の解決のために、（ａ）金属箔からなる正極集電箔を準備して、該正極集電箔の両面に、正極活物質を含有する蒸着重合膜からなる正極活物質層を、それぞれ一体的に積層形成する工程と、（ｂ）前記正極集電箔に積層形成された前記正極活物質層の該正極集電箔との積層面とは反対側の面に、リチウムイオン伝導性を有する蒸着重合膜からなる第一の固体電解質層を一体的に積層形成する工程と、（ｃ）金属箔からなる負極集電箔を準備して、該負極集電箔の両面に、負極活物質を含有する蒸着重合膜からなる負極活物質層を、それぞれ一体的に積層形成する工程と、（ｄ）前記負極集電箔に積層形成された前記負極活物質層の該負極集電箔との積層面とは反対側の面に、リチウムイオン伝導性を有する蒸着重合膜からなる第二の固体電解質層を一体的に積層形成する工程とを実施して、前記正極活物質層が、前記正極集電箔の両面にそれぞれ一体的に積層形成されると共に、それら各正極活物質層の該正極集電箔との積層面とは反対側の面に、前記第一の固体電解質層が、それぞれ一体的に積層形成された正極シートと、前記負極活物質層が、前記負極集電箔の両面にそれぞれ一体的に積層形成されると共に、それら各負極活物質層の該負極集電箔との積層面とは反対側の面に、前記第二の固体電解質層がそれぞれ一体的に積層形成された負極シートとを形成し、その後、該正極シートと該負極シートとを互いに重ね合わせて、重合シートを形成した後、該重合シートの複数を相互に積層するようにしたことを特徴とするリチウムイオン二次電池の製造方法をも、その要旨とするものである。
本発明の有利な態様の一つによれば、帯状の金属箔からなる前記正極集電箔を準備して、該帯状の正極集電箔の両面のそれぞれに、前記正極活物質層の複数を、該正極集電箔の長さ方向に間隔を隔てて一体的に積層形成することにより、該正極集電箔の両面に、該正極活物質層が積層されていない非積層部を有する前記正極シートを形成する一方、帯状の金属箔からなる前記負極集電箔を準備して、該帯状の負極集電箔の両面のそれぞれに、前記負極活物質層の複数を、該負極集電箔の長さ方向に間隔を隔てて一体的に積層形成することにより、該負極集電箔の両面に、該負極活物質層が積層されていない非積層部を有する前記負極シートを形成した後、それら正極シートと負極シートとを、非積層部同士が互いに対応位置するように重ね合わせて、重合物を形成し、その後、該重合物を、該非積層部同士が対応位置する部分において切断することによって、前記重合シートが複数形成されることとなる。
本発明の好ましい態様の一つによれば、前記正極集電箔の両面に、蒸着重合法によって第一の蒸着重合膜を形成しながら、該第一の蒸着重合膜中に正極活物質を混入することにより、該正極活物質を含有する第一の蒸着重合膜からなる正極活物質層が、該正極集電箔の両面に対して、それぞれ一体的に積層形成される。
本発明の望ましい態様の一つによれば、前記負極集電箔の両面に、蒸着重合によって第二の蒸着重合膜を形成しながら、該第二の蒸着重合膜中に負極活物質を混入することにより、該負極活物質を含有する第二の蒸着重合膜からなる負極活物質層が、該負極集電箔の両面に対して、それぞれ一体的に積層形成される。
本発明の好適な態様の一つによれば、前記正極活物質層の前記正極集電箔との積層面とは反対側の面に、蒸着重合法によって第三の蒸着重合膜を形成しながら、該第三の蒸着重合膜中に、リチウム塩を含むイオン伝導性付与物質を混入することにより、イオン伝導性付与物質を含有するイオン伝導性の第三の蒸着重合膜からなる第一の固体電解質層が、該正極活物質層の正極集電箔との積層面とは反対側の面に対して一体的に積層形成される。
本発明の別の有利な態様の一つによれば、前記負極活物質層の前記負極集電箔との積層面とは反対側の面に、蒸着重合法によって第四の蒸着重合膜を形成しながら、該第四の蒸着重合膜中に、リチウム塩を含むイオン伝導性付与物質を混入することにより、イオン伝導性付与物質を含有するイオン伝導性の第四の蒸着重合膜からなる第二の固体電解質層が、該負極活物質層の負極集電箔との積層面とは反対側の面に対して一体的に積層形成される。
また、リチウムイオン二次電池の製造方法に係る第四発明は、前記した課題を解決するために、（ａ）金属箔からなる集電箔を準備する工程と、（ｂ）該集電箔の一方の面に、正極活物質を含有する蒸着重合膜からなる正極活物質層を一体的に積層形成する工程と、（ｃ）前記集電箔の他方の面に、負極活物質を含有する蒸着重合膜からなる負極活物質層を一体的に積層形成する工程と、（ｄ）前記正極活物質層における前記集電箔との積層面とは反対側の面に、リチウムイオン伝導性を有する蒸着重合膜からなる第一の固体電解質層を一体的に積層形成する工程と、（ｅ）前記負極活物質層における前記集電箔との積層面とは反対側の面に、リチウムイオン伝導性を有する蒸着重合膜からなる第二の固体電解質層を一体的に積層形成する工程とを実施して、前記集電箔の一方の面に、該正極活物質層と該第一の固体電解質層とが一体的に積層形成される一方、他方の面に、該負極活物質層と該第二の固体電解質層とが一体的に積層された電極シートを形成し、その後、該電極シートの二つを互いに重ね合わせて重合シートを形成した後、該重合シートの複数を相互に積層するようにしたことを特徴とするリチウムイオン二次電池の製造方法をも、また、その要旨とするものである。
本発明の好ましい態様の一つによれば、帯状の金属箔からなる前記集電箔を準備して、該帯状の集電箔の一方の面に、前記正極活物質層の複数を、該集電箔の長さ方向に間隔を隔てて一体的に積層形成する一方、該帯状の集電箔の他方の面に、前記負極活物質層の複数を、該集電箔の長さ方向に間隔を隔てて一体的に積層形成することにより、該集電箔の一方の面に、該正極活物質層が積層されていない非積層部を有すると共に、該集電箔の他方の面に、該負極活物質層が積層されていない非積層部を有する電極シートを形成した後、かかる電極シートの二つを、該非積層部同士が互いに対応位置するように重ね合わせて、重合物を形成し、その後、該重合物を、該非積層部同士が対応位置する部分において切断することによって、前記重合シートが複数形成されることとなる。
本発明の望ましい態様の一つによれば、前記集電箔の一方の面に、蒸着重合法によって第一の蒸着重合膜を形成しながら、該第一の蒸着重合膜中に正極活物質を混入することにより、該正極活物質を含有する第一の蒸着重合膜からなる正極活物質層が、該集電箔の一方の面に対して一体的に積層形成される。
本発明の有利な態様の一つによれば、前記集電箔の他方の面に、蒸着重合によって第二の蒸着重合膜を形成しながら、該第二の蒸着重合膜中に負極活物質を混入することにより、該負極活物質を含有する第二の蒸着重合膜からなる負極活物質層が、該集電箔の一方の面に対して一体的に積層形成される。
本発明の好適な態様の一つによれば、前記正極活物質層の前記集電箔との積層面とは反対側の面に、蒸着重合法によって第三の蒸着重合膜を形成しながら、該第三の蒸着重合膜中に、リチウム塩を含むイオン伝導性付与物質を混入することにより、イオン伝導性付与物質を含有するイオン伝導性の第三の蒸着重合膜からなる第一の固体電解質層が、該正極活物質層の該集電箔との積層面とは反対側の面に対して一体的に積層形成される。
本発明の別の望ましい態様の一つによれば、前記負極活物質層の前記集電箔との積層面とは反対側の面に、蒸着重合法によって第四の蒸着重合膜を形成しながら、該第四の蒸着重合膜中に、リチウム塩を含むイオン伝導性付与物質を混入することにより、イオン伝導性付与物質を含有するイオン伝導性の第四の蒸着重合膜からなる第二の固体電解質層が、該負極活物質層の該集電箔との積層面とは反対側の面に対して一体的に積層形成される。
本発明の別の有利な態様の一つによれば、前記第一の蒸着重合膜を形成しながら、前記正極活物質を、第一のキャリアガス中に分散させた状態で該第一の蒸着重合膜に吹き付けることによって、該正極活物質が、該第一の蒸着重合膜に混入させられる。
本発明の他の好ましい態様の一つによれば、前記第二の蒸着重合膜を形成しながら、前記負極活物質を、第二のキャリアガス中に分散させた状態で該第二の蒸着重合膜に吹き付けることによって、該負極活物質が、該第二の蒸着重合膜に混入させられる。
本発明の他の望ましい態様の一つによれば、前記第一の蒸着重合膜と前記第二の蒸着重合膜とが、それぞれイオン伝導性を有するようにされる。
本発明の他の好ましい態様の一つによれば、前記第一の蒸着重合膜と前記第二の蒸着重合膜とが、それぞれ電子伝導性を有するようにされる。
なお、本発明において、前記第一の固体電解質層と前記第二の固体電解質層とが、リチウム塩を含有するイオン伝導性の蒸着重合膜にて構成される場合には、以下の構成が有利に採用される。
すなわち、該第一の固体電解質層に含まれる前記リチウム塩由来のリチウムイオンを、該第一の固体電解質層の前記正極活物質層側に偏在させる一方、該リチウム塩由来のアニオンを該第一の固体電解質層の該正極活物質層側とは反対側に偏在させるための偏在処理と、前記第二の固体電解質層に含まれる前記リチウム塩由来のリチウムイオンを、該第二の固体電解質層の前記負極活物質層側に偏在させる一方、該リチウム塩由来のアニオンを、該第二の固体電解質層の該負極活物質層側とは反対側に偏在させるための偏在処理とが、前記正極シートと前記負極シートとを互いに積層する前、或いは前記二つの電極シートを互いに積層する前に実施される。
また、前記第一の固体電解質層を構成する前記第三の蒸着重合膜のうちの前記正極活物質層側の部分と、前記第二の固体電解質層を構成する前記第四の蒸着重合膜のうちの前記負極活物質層側の部分だけを、それぞれ、電気陰性度の高い元素を含む官能基を有する重合体にて形成することにより、該第一及び第二の固体電解質層に含まれる前記リチウム塩由来のリチウムイオンを、該第一の固体電解質層のうちの該正極活物質層側の部分と該第二の固体電解質層のうちの該負極活物質層側の部分にそれぞれ引き寄せて、偏在させるようにされる。
さらに、前記第一の固体電解質層を構成する前記第三の蒸着重合膜に混入されるべき前記リチウムイオン伝導性付与物質が、前記リチウム塩のみからなる一方、該第三の蒸着重合膜がイオン伝導性ポリマーを含み、該第三の蒸着重合膜を形成しながら、該リチウム塩を、第三のキャリアガスに分散させた状態で該第三の蒸着重合膜に吹き付けることによって、該リチウム塩が、該イオン伝導性ポリマーを含む該第三の蒸着重合膜に混入させられる。
また、前記第一の固体電解質層を構成する前記第三の蒸着重合膜に混入されるべき前記リチウムイオン伝導性付与物質が、リチウム塩が溶解した液状のイオン伝導性ポリマーからなり、該第三の蒸着重合膜を形成しながら、該リチウム塩が溶解した液状のイオン伝導性ポリマーの微粒子を、第四のキャリアガスに霧状に分散させた状態で該第三の蒸着重合膜に吹き付けることによって、該リチウム塩が溶解した液状のイオン伝導性ポリマーの微粒子が、該第三の蒸着重合膜に混入させられる。
さらに、前記第二の固体電解質層を構成する前記第四の蒸着重合膜に混入されるべき前記リチウムイオン伝導性付与物質が、前記リチウム塩のみからなる一方、該第四の蒸着重合膜がイオン伝導性ポリマーを含み、該第四の蒸着重合膜を形成しながら、該リチウム塩を、第五のキャリアガスに分散させた状態で該第四の蒸着重合膜に吹き付けることによって、該リチウム塩が、該イオン伝導性ポリマーを含む該第四の蒸着重合膜に混入させられる。
また、前記第二の固体電解質層を構成する前記第四の蒸着重合膜に混入されるべき前記リチウムイオン伝導性付与物質が、リチウム塩が溶解した液状のイオン伝導性ポリマーからなり、該第四の蒸着重合膜を形成しながら、該リチウム塩が溶解した液状のイオン伝導性ポリマーの微粒子を、第六のキャリアガスに霧状に分散させた状態で該第四の蒸着重合膜に吹き付けることによって、該リチウム塩が溶解した液状のイオン伝導性ポリマーの微粒子が、該第四の蒸着重合膜に混入させられる。
さらに、前記正極集電箔が収容されて、真空状態とされた反応室内への複数種類の正極活物質層形成用原料の蒸気の導入、重合により、該正極集電箔の一方の面に、前記第一の蒸着重合膜を形成しながら、前記正極活物質を該第一の蒸着重合膜中に混入することによって、前記正極活物質層を、該正極集電箔の一方の面に一体的に積層形成する工程と、前記正極活物質層の形成工程の開始から予め設定された時間の経過後に、複数種類の第一の固体電解質層形成用原料の蒸気を前記反応室内に導入し、重合させて、前記第三の蒸着重合膜を形成しながら、前記リチウムイオン伝導性付与物質を該第三の蒸着重合膜中に混入することによって、前記第一の固体電解質層を、該正極活物質層の該正極集電箔側とは反対側の面に一体的に積層形成する工程とを実施する一方、前記反応室内に導入される前記複数種類の正極活物質層形成用原料蒸気の導入量を、前記反応室内への前記複数種類の第一の固体電解質層形成用原料蒸気の導入開始から漸減させ、やがてゼロとすることにより、該複数種類の正極活物質層形成用原料蒸気の重合と、該複数種類の第一の固体電解質層形成用原料蒸気の重合とを同時に実施して、前記第一の固体電解質層を形成する前に、前記正極活物質層上に、該複数種類の正極活物質層形成用原料蒸気の重合による生成物と、該複数種類の第一の固体電解質層形成用原料蒸気の重合による生成物とが混在する正極側混合層を形成するようにされる。
更にまた、前記負極集電箔が収容されて、真空状態とされた反応室内への複数種類の負極活物質層形成用原料の蒸気の導入、重合により、該負極集電箔の一方の面に第二の蒸着重合膜を形成しながら、前記負極活物質を該第二の蒸着重合膜中に混入することによって、前記負極活物質層を、該負極集電箔の一方の面に一体的に積層形成する工程と、前記負極活物質層の形成工程の開始から予め設定された時間の経過後に、複数種類の第二の固体電解質層形成用原料の蒸気を前記反応室内に導入し、重合させて、前記第四の蒸着重合膜を形成しながら、前記リチウムイオン伝導性付与物質を該第四の蒸着重合膜中に混入することによって、前記第二の固体電解質層を、該負極活物質層の該負極集電箔側とは反対側の面に一体的に積層形成する工程とを実施する一方、前記反応室内に導入される前記複数種類の負極活物質層形成用原料蒸気の導入量を、前記反応室内への前記複数種類の第二の固体電解質層形成用原料蒸気の導入開始から漸減させ、やがてゼロとすることにより、該複数種類の負極活物質層形成用原料蒸気の重合と、該複数種類の第二の固体電解質層形成用原料蒸気の重合とを同時に実施して、前記第二の固体電解質層を形成する前に、前記負極活物質層上に、該複数種類の負極活物質層形成用原料蒸気の重合による生成物と、該複数種類の第二の固体電解質層形成用原料蒸気の重合による生成物とが混在する負極側混合層を形成するようにされる。
また、前記集電箔が収容されて、真空状態とされた反応室内への複数種類の正極活物質層形成用原料の蒸気の導入、重合により、該集電箔の一方の面に前記第一の蒸着重合膜を形成しながら、前記正極活物質を該第一の蒸着重合膜中に混入することによって、前記正極活物質層を、該集電箔の一方の面に一体的に積層形成する工程と、前記正極活物質層の形成工程の開始から予め設定された時間の経過後に、複数種類の第一の固体電解質層形成用原料の蒸気を前記反応室内に導入し、重合させて、前記第三の蒸着重合膜を形成しながら、前記リチウムイオン伝導性付与物質を該第三の蒸着重合膜中に混入することによって、前記第一の固体電解質層を、該正極活物質層の該集電箔側とは反対側の面に一体的に積層形成する工程とを実施する一方、前記反応室内に導入される前記複数種類の正極活物質層形成用原料蒸気の導入量を、前記反応室内への前記複数種類の第一の固体電解質層形成用原料蒸気の導入開始から漸減させ、やがてゼロとすることにより、該複数種類の正極活物質層形成用原料蒸気の重合と、該複数種類の第一の固体電解質層形成用原料蒸気の重合とを同時に実施して、該第一の固体電解質層を形成する前に、該正極活物質層上に、該複数種類の正極活物質層形成用原料蒸気の重合による生成物と、該複数種類の第一の固体電解質層形成用原料蒸気の重合による生成物とが混在する正極側混合層を形成するようにされる。
さらに、前記集電箔が収容されて、真空状態とされた反応室内への複数種類の負極活物質層形成用原料の蒸気の導入、重合により、該集電箔の他方の面に前記第二の蒸着重合膜を形成しながら、前記負極活物質を該第二の蒸着重合膜中に混入することによって、前記負極活物質層を、該集電箔の他方の面に一体的に積層形成する工程と、前記負極活物質層の形成工程の開始から予め設定された時間の経過後に、複数種類の第二の固体電解質層形成用原料の蒸気を前記反応室内に導入し、重合させて、前記第四の蒸着重合膜を形成しながら、前記リチウムイオン伝導性付与物質を該第四の蒸着重合膜中に混入することによって、前記第二の固体電解質層を、該負極活物質層の該集電箔側とは反対側の面に一体的に積層形成する工程とを実施する一方、前記反応室内に導入される前記複数種類の負極活物質層形成用原料蒸気の導入量を、前記反応室内への前記複数種類の第二の固体電解質層形成用原料蒸気の導入開始から漸減させ、やがてゼロとすることにより、該複数種類の負極活物質層形成用原料蒸気の重合と、該複数種類の第二の固体電解質層形成用原料蒸気の重合とを同時に実施して、該第二の固体電解質層を形成する前に、該負極活物質層上に、該複数種類の負極活物質層形成用原料蒸気の重合による生成物と、該複数種類の第二の固体電解質層形成用原料蒸気の重合による生成物とが混在する負極側混合層を形成するようにされる。
そして、本発明に従うリチウムイオン二次電池を製造する際には、（ａ）真空槽と、（ｂ）該真空槽内の空気を排出して、該真空槽内を真空状態とする排気手段と、（ｃ）前記真空槽内において、金属箔からなる正極集電箔を帯状の形態をもって連続的に供給する正極集電箔供給手段と、（ｄ）前記真空槽内において、金属箔からなる負極集電箔を帯状の形態をもって連続的に供給する負極集電箔供給手段と、（ｅ）前記正極集電箔供給手段から供給される前記帯状の正極集電箔の両面のそれぞれに、正極活物質を含有する蒸着重合膜からなる正極活物質層と、リチウムイオン伝導性を有する蒸着重合膜からなる第一の固体電解質層とを、その順番で、前記真空槽内において一体的に積層形成して、正極シートを作製する正極シート作製ユニットと、（ｆ）前記負極集電箔供給手段から供給される前記帯状の負極集電箔の両面のそれぞれに、負極活物質を含有する蒸着重合膜からなる負極活物質層と、リチウムイオン伝導性を有する蒸着重合膜からなる第二の固体電解質層とを、その順番で、前記真空槽内において一体的に積層形成して、負極シートを作製する負極シート作製ユニットと、（ｇ）前記正極シート作製ユニットにて作製された前記正極シートと、前記負極シート作製ユニットにて作製された前記負極シートとを、前記真空槽内で、前記第一の固体電解質層と前記第二の固体電解質層とが互いに重なり合うように重ね合わせた重合シートを作製する重合シート作製ユニットと、（ｈ）前記重合シート作製ユニットにて作製された前記重合シートの複数を相互に積層する積層手段とを有して構成されていることを特徴とするリチウムイオン二次電池の製造装置が、好適に使用される。
かかるリチウムイオン二次電池の製造装置においては、有利には、前記正極シート作製ユニットが、前記正極集電箔供給手段から供給される前記帯状の正極集電箔の両面のそれぞれに、蒸着重合法によって第一の蒸着重合膜を一体的に積層形成する第一の蒸着重合膜形成手段と、該第一の蒸着重合膜形成手段にて該第一の蒸着重合膜を形成している最中に、前記正極活物質を該第一の蒸着重合膜中に混入する正極活物質混入手段とを含み、それら第一の蒸着重合膜形成手段と正極活物質混入手段とによって、該正極活物質を含有する該第一の蒸着重合膜を形成して、かかる第一の蒸着重合膜にて、前記正極活物質層を形成するように構成されると共に、前記正極活物質層の前記正極集電箔側とは反対側の面に、蒸着重合法によって第二の蒸着重合膜を一体的に積層形成する第二の蒸着重合膜形成手段と、該第二の蒸着重合膜形成手段にて該第二の蒸着重合膜を形成している最中に、リチウム塩を含むリチウムイオン伝導性付与物質を該第二の蒸着重合膜に混入するリチウムイオン伝導性付与物質混入手段とを有し、それら第二の蒸着重合膜形成手段とリチウムイオン伝導性付与物質混入手段とによって、該リチウムイオン伝導性付与物質を含有する該第二の蒸着重合膜を形成して、かかる第二の蒸着重合膜にて、前記第一の固体電解質層を形成するように構成される。
また、かかるリチウムイオン二次電池の製造装置にあっては、好ましくは、前記負極シート作製ユニットが、前記負極集電箔供給手段から供給される前記帯状の負極集電箔の両面のそれぞれに、蒸着重合法によって第三の蒸着重合膜を一体的に積層形成する第三の蒸着重合膜形成手段と、該第三の蒸着重合膜形成手段にて該第三の蒸着重合膜を形成している最中に、前記負極活物質を該第三の蒸着重合膜中に混入する負極活物質混入手段とを含み、それら第三の蒸着重合膜形成手段と負極活物質混入手段とによって、該負極活物質を含有する該第三の蒸着重合膜を形成して、かかる第三の蒸着重合膜にて、前記負極活物質層を形成するように構成されると共に、前記負極活物質層の前記負極集電箔側とは反対側の面に、蒸着重合法によって第四の蒸着重合膜を一体的に積層形成する第四の蒸着重合膜形成手段と、該第四の蒸着重合膜形成手段にて該第四の蒸着重合膜を形成している最中に、リチウム塩を含むリチウムイオン伝導性付与物質を該第四の蒸着重合膜に混入するリチウムイオン伝導性付与物質混入手段とを有し、それら第四の蒸着重合膜形成手段とリチウムイオン伝導性付与物質混入手段とによって、該リチウムイオン伝導性付与物質を含有する該第四の蒸着重合膜を形成して、かかる第四の蒸着重合膜にて、前記第二の固体電解質層を形成するように構成される。
さらに、本発明に従うリチウムイオン二次電池を製造する際には、（ａ）真空槽と、（ｂ）該真空槽内の空気を排出して、該真空槽内を真空状態とする排気手段と、（ｃ）前記真空槽内において、集電箔を帯状の形態をもって連続的に供給する集電箔供給手段と、（ｄ）前記集電箔供給手段から供給される前記帯状の集電箔の一方の面に対して、正極活物質を含有する蒸着重合膜からなる正極活物質層と、リチウムイオン伝導性を有する蒸着重合膜からなる第一の固体電解質層とを、その順番で、前記真空槽内において一体的に積層形成する一方、該集電箔の他方の面に対して、負極活物質を含有する蒸着重合膜からなる負極活物質層と、リチウムイオン伝導性を有する蒸着重合膜からなる第二の固体電解質層とを、その順番で、前記真空槽内において一体的に積層形成して、電極シートを作製する電極シート作製ユニットと、（ｇ）前記正極シート作製ユニットにて作製された前記正極シートと、前記負極シート作製ユニットにて作製された前記負極シートとを、前記真空槽内で、前記第一の固体電解質層と前記第二の固体電解質層とが互いに重なり合うように重ね合わせた重合シートを作製する重合シート作製ユニットと、（ｈ）前記重合シート作製ユニットにて作製された前記重合シートの複数を相互に積層する積層手段とを有して構成されていることを特徴とするリチウムイオン二次電池の製造装置が、好適に使用される。
なお、かかるリチウムイオン二次電池の製造装置においては、有利には、前記電極シート作製ユニットが、前記集電箔供給手段から供給される前記帯状の集電箔の一方の面に、蒸着重合法によって第一の蒸着重合膜を一体的に積層形成する第一の蒸着重合膜形成手段と、該第一の蒸着重合膜形成手段にて該第一の蒸着重合膜を形成している最中に、前記正極活物質を該第一の蒸着重合膜中に混入する正極活物質混入手段とを含み、それら第一の蒸着重合膜形成手段と正極活物質混入手段とによって、該正極活物質を含有する該第一の蒸着重合膜を形成して、かかる第一の蒸着重合膜にて、前記正極活物質層を形成するように構成されていると共に、前記正極活物質層の前記集電箔側とは反対側の面に、蒸着重合法によって第二の蒸着重合膜を一体的に積層形成する第二の蒸着重合膜形成手段と、該第二の蒸着重合膜形成手段にて該第二の蒸着重合膜を形成している最中に、リチウム塩を含むリチウムイオン伝導性付与物質を該第二の蒸着重合膜に混入するリチウムイオン伝導性付与物質混入手段とを有し、それら第二の蒸着重合膜形成手段とリチウムイオン伝導性付与物質混入手段とによって、該リチウムイオン伝導性付与物質を含有する該第二の蒸着重合膜を形成して、かかる第二の蒸着重合膜にて、前記第一の固体電解質層を形成するように構成されており、更に、該帯状の集電箔の他方の面に、蒸着重合法によって第三の蒸着重合膜を一体的に積層形成する第三の蒸着重合膜形成手段と、該第三の蒸着重合膜形成手段にて該第三の蒸着重合膜を形成している最中に、前記負極活物質を該第三の蒸着重合膜中に混入する負極活物質混入手段とを含み、それら第三の蒸着重合膜形成手段と負極活物質混入手段とによって、該負極活物質を含有する該第三の蒸着重合膜を形成して、かかる第三の蒸着重合膜にて、前記負極活物質層を形成するように構成されていると共に、前記負極活物質層の前記集電箔側とは反対側の面に、蒸着重合法によって第四の蒸着重合膜を一体的に積層形成する第四の蒸着重合膜形成手段と、該第四の蒸着重合膜形成手段にて該第四の蒸着重合膜を形成している最中に、リチウム塩を含むリチウムイオン伝導性付与物質を該第四の蒸着重合膜に混入するリチウムイオン伝導性付与物質混入手段とを有し、それら第四の蒸着重合膜形成手段とリチウムイオン伝導性付与物質混入手段とによって、該リチウムイオン伝導性付与物質を含有する該第四の蒸着重合膜を形成して、かかる第四の蒸着重合膜にて、前記第二の固体電解質層を形成するように構成される。
すなわち、第一発明に従うリチウムイオン二次電池においては、正極活物質層と負極活物質層と第一及び第二の固体電解質層とが、何れも、蒸着重合膜からなっている。蒸着重合膜は、真空プロセスでの薄膜形成手法の一種である蒸着重合法の実施により、数十ｎｍから数十μｍの極めて薄い厚さで、しかも高い成膜レートで形成されるものである。それ故、かかるリチウムイオン二次電池では、正極活物質層と負極活物質層と第一及び第二の固体電解質層が塗膜層にて構成される場合に生ずる問題が、それら各層を蒸着重合膜にて構成したことによって、悉く解消され得る。
また、そのようなリチウムイオン二次電池では、蒸着重合膜からなる第一の固体電解質層が、正極活物質層に対して一体的に積層形成されている一方、蒸着重合膜からなる第二の固体電解質層が、負極活物質層に対して一体的に積層形成されている。このため、かかるリチウムイオン二次電池においては、正極活物質層と第一の固体電解質層との間、及び負極活物質層と第二の固体電解質層との間に、リチウムイオンの移動を阻害する隙間が何等存在せず、それによって、第一及び第二の固体電解質層と正極活物質層及び負極活物質層との間の界面抵抗が、効果的に低く抑えられ得る。そして、その結果として、電池性能の向上が、極めて有利に図られ得る。
なお、かかるリチウムイオン二次電池では、正極シートと負極シートとの積層状態下で、第一の固体電解質層と第二の固体電解質層とが互いに重ね合わされているため、それら第一の固体電解質層と第二の固体電解質層との間に、リチウムイオンの移動を阻害する恐れのある隙間が形成される。しかしながら、リチウムイオン二次電池の充放電時には、正極活物質層と第一の固体電解質層との間や、負極活物質層と第二の固体電解質層との間において、リチウムイオンが活発に移動するものの、第一の固体電解質層と第二の固体電解質層との間では、リチウムイオンが殆ど移動しない。それ故、それら第一の固体電解質層と第二の固体電解質層との間に、リチウムイオンの移動を阻害する恐れのある隙間が形成されていても、それが、リチウムイオン二次電池の性能に、何等、悪影響を及ぼすことがない。
しかも、第一発明に係るリチウムイオン二次電池においては、正極集電箔の両面のそれぞれに、正極活物質層と第一の固体電解質層とが一体的に積層形成された正極シートと、負極集電箔の両面のそれぞれに、負極活物質層と第二の固体電解質層とが一体的に積層形成された負極シートとを互いに重ね合わせた重合シートの複数が相互に積層されて構成されている。それ故、例えば、正極集電箔の片面だけに、正極活物質層と第一の固体電解質層とが一体的に積層形成された正極シートと、負極集電箔の片面だけに、負極活物質層と第二の固体電解質層とが一体的に積層形成された負極シートとを互いに重ね合わせた重合シートの複数が相互に積層されて構成される場合とは異なって、複数の重合シートの積層状態において、正極集電箔同士、或いは負極集電箔同士が互いに重ね合わされることがなく、それ故、正極集電箔が二枚重ねとなった部分や、負極集電箔が二枚重ねとなった部分等が皆無とされ得る。そして、それにより、正極集電箔や負極集電箔の使用量が有利に少なく抑えられて、材料コストの低減化が、効果的に図られ得る。
従って、かくの如き第一発明に従うリチウムイオン二次電池にあっては、出力密度の向上と小型化が効果的に実現され得ると共に、固体電解質層と正極活物質層及び負極活物質層との間の界面抵抗の低減化による電池性能の向上が十分に達成され得るのであり、しかも、可及的に低いコストで、優れた生産性をもって極めて有利に製造され得るのである。
また、第二発明に従うリチウムイオン二次電池にあっても、前記した第一発明に従うリチウムイオン二次電池において奏される作用・効果と実質的に同一の作用・効果が、有効に享受され得る。
そして、第三発明に従うリチウムイオン二次電池の製造方法と第四発明に従うリチウムイオン二次電池の製造方法の何れにあっても、出力密度の向上と小型化が効果的に実現され得ると共に、固体電解質層と正極活物質層及び負極活物質層との間の界面抵抗の低減化による電池性能の向上が十分に達成され得るリチウムイオン二次電池が、可及的に低いコストで、優れた生産性をもって極めて有利に製造され得るのである。
本発明に従う構造を有するリチウムイオン二次電池の一例を示す部分断面拡大説明図である。 図１に示されたリチウムイオン二次電池を用いて形成された電池セルの断面説明図である。 図１に示されたリチウムイオン二次電池を製造する製造装置の一例を示す概略説明図である。 図３におけるＡ部拡大説明図である。 本発明に従う構造を有するリチウムイオン二次電池の別の例を示す、図１に対応する図である。 図５に示されたリチウムイオン二次電池を製造する製造装置の一例を示す概略説明図である。 図５に示されたリチウムイオン二次電池を製造する製造装置の別の例を示す概略説明図である。 本発明に従う構造を有するリチウムイオン二次電池の更に別の例を示す、図１に対応する図である。 図８に示されたリチウムイオン二次電池を製造する製造装置の一例を示す概略説明図である。 本発明に従う構造を有するリチウムイオン二次電池の他の例を用いて形成された電池セルを示す、図２に対応する図である。
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
先ず、図１には、本発明に従う構造を有するリチウムイオン二次電池の一実施形態が、その部分縦断面形態において示されている。かかる図１から明らかなように、本実施形態のリチウムイオン二次電池１０は、正極シート１２と負極シート１４とを互いに重ね合わせた重合シート１６の複数（ここでは二つ）が相互に積層されて、構成されている。
より具体的には、正極シート１２は、正極集電箔１８の両面に正極活物質層２０がそれぞれ一体的に積層形成されてなる正電極２２を有している。そして、かかる正電極２２の各正極活物質層２０における正極集電箔１８側とは反対側の面に、第一の固体電解質層２４が、それぞれ一体的に積層形成されて、構成されている。また、負極シート１４は、負極集電箔２６の両面に負極活物質層２８がそれぞれ一体的に積層形成されてなる負電極３０を有している。そして、かかる負電極３０の各負極活物質層２８における負極集電箔２６側とは反対側の面に、第二の固体電解質層３２が、それぞれ一体的に積層形成されて、構成されている。
それら正極シート１２の正極集電箔１８と負極シート１４の負極集電箔２６は、それぞれ、金属箔からなっている。そして、ここでは、正極集電箔１８が、アルミニウム箔にて構成されている一方、負極集電箔２６が、銅箔にて構成されている。なお、正極集電箔１８と負極集電箔２６を構成する金属箔の種類は、特に限定されるものではなく、従来と同様なものが用いられる。即ち、アルミニウム以外に、銅や、チタン、ニッケル、鉄等の金属、又はそれらの金属の合金等からなる金属箔も、正極集電箔１８や負極集電箔２６として、適宜に用いられる。
また、図２に示されるように、本実施形態のリチウムイオン二次電池１０においては、正極集電箔１８の幅方向一端部（図２における右側端部）が、正極シート１２の幅方向の一方側の端面（図２における右側の端面）から側方に突出している。一方、負極集電箔２６の幅方向他端部（図２における左側端部）は、負極シート１４の幅方向の他方側の端面（図２における左側の端面）から側方に突出している。
図１から明らかなように、正極活物質層２０は、正極活物質３４を無数に含有する第一の蒸着重合膜としての正極活物質層用蒸着重合膜３６にて構成されている。また、負極活物質層２８は、負極活物質３８を無数に含有する第二の蒸着重合膜としての負極活物質層用蒸着重合膜４０にて構成されている。
そのような正極活物質層２０（正極活物質層用蒸着重合膜３６）中に含まれる正極活物質３４は、ここでは、ＬｉＣｏＯ2 からなっている。この正極活物質３４の構成材料は、ＬｉＣｏＯ2 に限定されるものではなく、従来からリチウムイオン二次電池１０に用いられるものが、何れも使用可能である。即ち、例えば、ＬｉＣｏＯ2 の他、Ｌｉ（Ｎｉ−Ｍｎ−Ｃｏ）Ｏ2 （ＮｉをＣｏ、Ｍｎで一部置換したものでも良い）、ＬｉＮｉＯ2 、ＬｉＭｎ2Ｏ4、ＬｉＦｅＰＯ4 、ＬｉＭｎXＦｅ1-XＰＯ4 、Ｖ2Ｏ5、Ｖ6Ｏ13 、ＴｉＳ2 等が、それぞれ単独で、或いは複数のものが適宜に組み合わされて、正極活物質３４として使用され得るのである。
また、負極活物質層２８（負極活物質層用蒸着重合膜４０）中に含まれる負極活物質３８は、ここでは、天然グラファイト（天然黒鉛）からなっている。この負極活物質３８の構成材料は、天然グラファイトに限定されるものではなく、従来からリチウムイオン二次電池１０に用いられるものが、何れも使用可能である。即ち、例えば、天然グラファイトの他、ハードカーボン、カーボンナノチューブ、カーボンナノウォール、メソフェーズカーボンマイクロビーズ、メソフェーズカーボンファイバー、リチウム金属、リチウム・アルミニウム合金、リチウムがグラファイト或いはカーボンの層間に吸蔵された層間化合物、Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12、Ｓｉ、ＳｉＯ、Ｓｉの合金、Ｓｎ、ＳｎＯ、Ｓｎの合金、ＭｎＯ2 等が、それぞれ単独で、或いは複数のものが適宜に組み合わされて、負極活物質３８として使用され得るのである。
そして、それら正極活物質３４と負極活物質３８は、何れも粉体乃至は粒体の形態で、正極活物質層２０と負極活物質層２８にそれぞれ無数含まれている。なお、それら正極活物質層２０中や負極活物質層２８中に含まれる正極活物質３４と負極活物質３８は、それぞれの大きさが、特に限定されるものではないものの、走査電子顕微鏡によって測定される一次粒子または一次粒子が凝集した二次粒子の平均粒子径が、一般には１０ｎｍ〜５０μｍ程度とされる。何故なら、正極活物質３４と負極活物質３８の一次粒子または二次粒子の平均粒径が５０μｍよりも大きい場合には、薄膜化の妨げとなるばかりでなく、電流密度が大きいときに放電容量が低下し易いといった問題が惹起される可能性があるからである。また、正極活物質３４と負極活物質３８の一次粒子または二次粒子の平均粒径が１０ｎｍよりも小さい場合には、正極活物質３４と負極活物質３８の単位重量当たりの表面積が極めて大きくなり、そのため、必要となる導電補助材の量が増大し、その結果として、リチウムイオン二次電池１０のエネルギー密度が低下する恐れがあるからである。
そして、そのような正極活物質３４の無数が、正極活物質層用蒸着重合膜３６を構成する樹脂材料にて相互に接着された状態で、正極活物質層用蒸着重合膜３６中に含まれていることによって、薄膜状の正極活物質層２０が構成されている。また、負極活物質３８の無数が、負極活物質層用蒸着重合膜４０を構成する樹脂材料にて相互に接着された状態で、負極活物質層用蒸着重合膜４０中に含まれていることによって、薄膜状の負極活物質層２８が構成されているのである。
このように、正極活物質層２０と負極活物質層２８は、真空ドライプロセスの一種たる蒸着重合法の実施によって形成される正極活物質層用蒸着重合膜３６と負極活物質層用蒸着重合膜４０にて構成されている。そのため、それら正極活物質層２０と負極活物質層２８は、何れも、数十ナノメートルオーダーでの膜厚制御が可能となっており、それによって、膜厚が、極めて薄く均一にコントロールされている。また、膜中の不純物が十分に少なくされている。
そして、ここでは、正極活物質層用蒸着重合膜３６と負極活物質層用蒸着重合膜４０とが、何れも、ポリアニリンからなっている。このポリアニリンは、例えば、真空中で、蒸着重合法を公知の手法により実施して生成されたポリユリアに対して紫外線を照射することによって形成されるものであって、十分な電子伝導性と適度な可撓性乃至は柔軟性とを有している。
よく知られているように、ポリユリアは、原料モノマーたるアミン（ジアミン、トリアミン、テトラアミン等を含む）とイソシアネート（ジイソシアネート、トリイソシアネート、テトライソシアネート等を含む）の重合に際して、加熱処理が不要であり、しかも、水やアルコール等の脱離が全くない重付加重合反応において、形成される。このため、そのようなポリユリアに紫外線を照射して形成されるポリアニリンにて正極活物質層形成用及び負極活物質層用蒸着重合膜３６，４０を構成することにより、正極活物質層用及び負極活物質層用蒸着重合膜３６，４０を形成する際の原料モノマーの重合時に加熱処理を実施するための設備や、重合反応によって脱離した水やアルコール等を、重合反応が進行する反応室内から除去するための設備等が不要となって、低コスト化が実現され得る。また、ポリユリアは、優れた耐湿性を有しているため、正極活物質層２０と負極活物質層２８とにおいて、高い耐電圧が、より安定的に確保され得るといった利点が得られる。
なお、そのような正極活物質層用蒸着重合膜３６からなる正極活物質層２０と負極活物質層用蒸着重合膜４０からなる負極活物質層２８の厚さは、何れも、一般に１〜２００μｍ程度とされる。何故なら、正極活物質層２０と負極活物質層２８のそれぞれの厚さが１μｍよりも薄いと、正極活物質層２０中の正極活物質３４の含有量や負極活物質層２８中の負極活物質３８の含有量が過少となってエネルギー密度が低下する可能性があるからであり、また、正極活物質層２０と負極活物質層２８のそれぞれの厚さが２００μｍよりも厚いと、リチウムイオン二次電池１０の薄肉・小型化において不利となるばかりでなく、内部抵抗（イオンの移動抵抗）が大きくなって、必要な電流をとることが困難となる恐れがあるからである。
また、正極活物質層用及び負極活物質層用蒸着重合膜３６，４０を構成する樹脂の種類は、例示のポリアニリンに、何等限定されるものではない。蒸着重合法による成膜により、正極集電箔１８や負極集電箔２６に対して一体的に積層形成可能で、且つ無数の正極活物質３４同士や無数の負極活物質３８同士を、それぞれ互いに結着するバインダとしての機能を有する公知の樹脂が、正極活物質層用及び負極活物質層用蒸着重合膜３６，４０の構成樹脂（形成樹脂）として用いられ得る。例えば、ポリユリアを紫外線照射して得られるポリアニリンの他、ポリユリア、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアゾメチン、アクリル、ポリパラキシリレン、ペリレン等が、正極活物質層用及び負極活物質層用蒸着重合膜３６，４０の構成樹脂として、使用可能なのである。
そして、それらの樹脂の中でも、電子伝導性を有する樹脂が、正極活物質層用及び負極活物質層用蒸着重合膜３６，４０の構成樹脂として好適に用いられる。何故なら、正極活物質層用及び負極活物質層用蒸着重合膜３６，４０が、電子伝導性を有する樹脂材料にて構成されていることにより、正極活物質層２０の電子伝導性が十分に高められて、正極活物質層２０の膜抵抗が効果的に小さくされ、その結果、リチウムイオン二次電池１０の出力密度の向上が有利に図られ得ることとなるからである。
なお、そのような電子伝導性を有する正極活物質層用及び負極活物質層用蒸着重合膜３６，４０としては、導電補助材を含有することなしに、高い電子伝導性を発揮する、所謂電子伝導性ポリマーのうちの蒸着重合可能なものが、導電補助材の添加工程を省略可能な分だけ、良好な生産性を得られること等から、好適に用いられる。このような電子伝導性ポリマーには、例えば、π−共役構造を有し、且つ側鎖にスルホン酸基又はカルボキシル基が結合しているポリユリアや、そのようなポリユリアを紫外線照射して得られる、π−共役構造を有し、且つ側鎖にスルホン酸基又はカルボキシル基が結合しているポリアニリン等がある。
また、そのような電子伝導性ポリマーの範疇には入らないものであっても、導電補助材の含有によって電子伝導性を発揮する、蒸着重合法による成膜が可能な樹脂材料も、電子伝導性を有する正極活物質層用及び負極活物質層用蒸着重合膜３６，４０の構成樹脂として使用可能である。そのような樹脂材料に含まれる導電補助材としては、例えば、カーボンブラック等の導電性炭素粉末や、カーボンナノファイバーやカーボンナノチューブ等の導電性炭素繊維等がある。
一方、正極活物質層２０における正極集電箔１８側とは反対側の面に対して一体的に積層形成された第一の固体電解質層２４と、負極活物質層２８における負極集電箔２６側とは反対側の面に対して一体的に積層形成された第二の固体電解質層３２は、何れも、リチウムイオン伝導性を有する蒸着重合膜にて構成されている。即ち、第一の固体電解質層２４と第二の固体電解質層３２とが、正極活物質層２０や負極活物質層２８と同様に、真空ドライプロセスの一種たる蒸着重合法を実施することによって形成されている。それ故、かかる第一及び第二の固体電解質層２４，３２にあっても、数十ナノメートルオーダーでの膜厚制御が可能となっており、それによって、膜厚が、極めて薄く均一にコントロールされている。また、膜中の不純物が十分に少なくされているのである。
そして、本実施形態においては、特に、第一の固体電解質層２４が、正極活物質層２０側となる内側部分を構成して、正極活物質層２０に一体的に積層形成された第一の内側蒸着重合膜４２と、正極活物質層２０側とは反対の外側部分を構成して、第一の内側蒸着重合膜４２に一体的に積層形成された第一の外側蒸着重合膜４４とからなる二層構造とされている。また、第二の固体電解質３２も、負極活物質層２８側となる内側部分を構成して、負極活物質層２８に一体的に積層形成された第二の内側蒸着重合膜４６と、負極活物質層２８側とは反対の外側部分を構成して、第二の内側蒸着重合膜４６に一体的に積層形成された第二の外側蒸着重合膜４８とからなる二層構造とされている。
第一の固体電解質層２４を構成する第一の内側及び第一の外側蒸着重合膜４２，４４と第二の固体電解質層３２を構成する第二の内側及び第二の外側蒸着重合膜４６，４８は、何れも、ポリユリアにて構成されている。これによって、ポリアニリンからなる正極活物質層用及び負極活物質層用蒸着重合膜３６，４０にて構成された正極活物質層２０及び負極活物質層２８を形成する際と同様に、第一及び第二の固体電解質層２４，３２の形成コストの削減が有利に図られており、更には、それら第一及び第二の固体電解質２４，３２において、高い耐電圧が安定的に確保されると共に、適度な可撓性乃至は柔軟性が発揮されるようになっている。
そして、第一の内側及び第一の外側蒸着重合膜４２，４４と第二の内側及び第二の外側蒸着重合膜４６，４８を構成するポリユリアは、下記の構造式（１）で表されるポリエチレンオキシドの繰返し単位の構造（以下、同一の意味において使用する）を有し、しかも、かかるポリエチレンオシキド中には、リチウム塩が含有されている。これによって、それら各蒸着重合膜４２，４４，４６，４８、ひいては第一の固体電解質層２４と第二の固体電解質層３２が、リチウムイオン伝導性を発揮するようになっているのである。
Figure 2015056344
また、本実施形態においては、正極活物質層２０に対して一体的に積層形成された第一の内側蒸着重合膜４２と、負極活物質層２８に対して一体的に積層形成された第二の内側蒸着重合膜４６とが、電気陰性度の高い元素を含む官能基を有する重合体、つまり、負電荷に偏った官能基を有する重合体にて形成されている。そして、ここでは、そのような第一の内側蒸着重合膜４２と第二の内側蒸着重合層４６とが、例えば、シアノ基（−ＣＮ）を側鎖に有するポリユリアにて形成されているのである。
なお、第一及び第二の固体電解質層２４，３２をそれぞれ構成する、リチウムイオン伝導性を備えた第一の内側及び第一の外側蒸着重合膜４２，４４と第二の内側及び第二の外側蒸着重合膜４６，４８は、例示したポリユリアからなるものに、何等限定されるものではない。蒸着重合法による成膜により、正極活物質層２０や負極活物質層２８に対して一体的に積層形成可能で、且つリチウムイオン伝導性を有する公知の樹脂が、それら四つの蒸着重合膜４２，４４，４６，４８のそれぞれの構成樹脂として、何れも用いられ得る。
具体的には、第一及び第二の固体電解質層２４，３２を構成する四つの蒸着重合膜４２，４４，４６，４８の構成樹脂としては、例えば、ポリエチレンオキシドの繰返し単位の構造を有し、且つかかるポリエチレンオシキド中にリチウム塩が含有されたポリアミド、ポリエチレンオキシドの繰返し単位の構造を有し、且つかかるポリエチレンオシキド中にリチウム塩が含有されたポリイミド、ポリエチレンオキシドの繰返し単位の構造を有し、且つかかるポリエチレンオシキド中にリチウム塩が含有されたポリアミドイミド、ポリエチレンオキシドの繰返し単位の構造を有し、且つかかるポリエチレンオシキド中にリチウム塩が含有されたポリエステル、ポリエチレンオキシドの繰返し単位の構造を有し、且つかかるポリエチレンオシキド中にリチウム塩が含有されたポリウレタン、ポリエチレンオキシドの繰返し単位の構造を有し、且つかかるポリエチレンオシキド中にリチウム塩が含有されたポリアゾメチン、リチウム塩を含有し、且つスルホン酸基が側鎖に結合しているポリユリア、リチウム塩を含有し、且つスルホン酸基が側鎖に結合しているポリアミド、リチウム塩を含有し、且つスルホン酸基が側鎖に結合しているポリイミド、リチウム塩を含有し、且つスルホン酸基が側鎖に結合しているポリアミドイミド、リチウム塩を含有し、且つスルホン酸基が側鎖に結合しているポリエステル、リチウム塩を含有し、且つスルホン酸基が側鎖に結合しているポリウレタン、リチウム塩を含有し、且つスルホン酸基が側鎖に結合しているポリアゾメチン等が、使用可能である。
要するに、ポリエチレンオキシドの繰返し単位の構造を有し、且つかかるポリエチレンオシキド中にリチウム塩が含有されてなる、蒸着重合法によって成膜可能な樹脂（以下、樹脂：Ａと言う）や、リチウム塩を含有し、且つスルホン酸基が側鎖に結合している、蒸着重合法によって成膜可能な樹脂（以下樹脂：Ｂと言う）等が、第一及び第二の固体電解質層２４，３２を構成する、リチウムイオン伝導性を備えた第一の内側及び第一の外側蒸着重合膜４２，４４と第二の内側及び第二の外側蒸着重合膜４６，４８として使用可能なのである。また、樹脂：Ａが有するポリエチレンオキシドの繰返し単位の構造は、樹脂：Ａの分子に結合していても良く、或いは分子に結合せずに、単に、樹脂：Ａ中に混合された状態で存在しているだけでも良い。
なお、第一の内側及び第一の外側蒸着重合膜４２，４４と第二の内側及び第二の外側蒸着重合膜４６，４８は、必ずしも、全てが同一の樹脂材料にて構成されている必要はない。従って、例えば、上記に例示した幾つかの樹脂材料の中から、少なくとも１種類が他のものとは異なる種類の樹脂材料を選択し、それらの樹脂材料にて、四つの蒸着重合膜４２，４４，４６，４８をそれぞれ構成することも可能である。
そして、本実施形態では、第一の内側蒸着重合膜４２と第二の内側蒸着重合膜４６を構成する樹脂材料の選択に際して、上記に例示した幾つかの樹脂材料のうちで、特に、電気陰性度の高い元素を含む官能基を側鎖に有する重合体からなる樹脂材料が選択される。具体的には、例えば、シアノ基（−ＣＮ）や、フルオロ基（−Ｆ）、クロロ基（−Ｃｌ）、ブロモ基（−Ｂｒ）、ヨード基（−Ｉ）、カルボニル基（＝Ｏ）、カルボキシル基（−ＣＯＯＨ）、ヒドロキシル基（−ＯＨ）、ニトロ基（−ＮＯ2 ）、スルホン酸基（−ＳＯ3Ｈ ）等の官能基を側鎖に有する樹脂材料が選択されるのである。
また、第一の固体電解質層２４中と第二の固体電解質層３２中に含まれるリチウム塩とは、リチウムを含むイオン解離性化合物を言い、その種類は、何等限定されるものではなく、所定の樹脂材料にリチウムイオン伝導性を付与するのに従来から用いられるものが、何れも使用可能である。従って、固体電解質層２０中に含まれるリチウム塩としては、例えば、ＬｉＮ（ＳＯ2ＣＦ3）2 、ＬｉＮ（ＳＯ2Ｃ2Ｆ5）2、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＣｌＯ4 等が使用可能である。
このようなリチウム塩は、イオン伝導性を有する樹脂材料（ここでは、ポリエチレンオキシドの繰返し単位の構造を有するポリユリア）からなる第一の固体電解質層２４（第一の内側及び第一の外側蒸着重合膜４２，４４）中と第二の固体電解質層３２（第二の内側及び第二の外側蒸着重合膜４６，４８）中で、一部が解離（電離）している。そのため、第一及び第二の固体電解質層２４，３２中に含有されるリチウム塩は、その一部が、リチウムイオンとアニオンの状態で存在している。
そして、本実施形態のリチウムイオン二次電池１０では、前記したように、第一の固体電解質層２４と第二の固体電解質層３２のうち、正極活物質層２０に対して一体的に積層形成された第一の内側蒸着重合膜４２と、負極活物質層２８に対して一体的に積層形成された第二の内側蒸着重合膜４６とをそれぞれ構成する重合体が、負電荷に偏った、電気陰性度の高い元素を含んだ官能基を有している。それ故、第一の固体電解質層２４と第二の固体電解質層３２では、それらの内部に存在するリチウム塩由来のリチウムイオンが、第一の内側蒸着重合膜４２や第二の内側蒸着重合膜４６を構成する重合体の負電荷に偏った官能基に引き寄せられ、それによって、リチウムイオンが、第一の外側蒸着重合膜４４中よりも第一の内側蒸着重合膜４２中に多く存在し、また、第二の外側蒸着重合膜４８中よりも第二の内側蒸着重合膜４６中に多く存在している。
すなわち、第一の固体電解質層２４においては、リチウムイオンが、厚さ方向の中間部分や正極活物質層２０側とは反対側（第二の固体電解質層３２との積層側）の部分よりも、厚さ方向の正極活物質層２０側の部分に多く存在し、また、第二の固体電解質層３２においては、リチウムイオンが、厚さ方向の中間部分や負極活物質層２８側とは反対側（第一の固体電解質層２４との積層側）の部分よりも、厚さ方向の負極活物質層２８側の部分に多く存在している。つまり、第一の固体電解質層２４では、リチウムイオンが、正極活物質層２０側の部分（第一の内側蒸着重合膜４２中）に偏在している一方、第二の固体電解質層３２では、リチウムイオンが、負極活物質層２８側の部分（第二の内側蒸着重合膜４６中）に偏在しているのである。
かくして、本実施形態のリチウムイオン二次電池１０では、第一の固体電解質層２４の正極活物質層２０側でのリチウムイオンの含有量が十分に多くされているため、リチウムイオン二次電池１０の充放電時に、正極活物質層２０中の正極活物質３４と第一の固体電解質層２４との間で、単位時間当たりに、より多くのリチウムイオンが、より速い速度で移動するようになる。また、第二の固体電解質層３２の負極活物質層２８側でのリチウムイオンの含有量が十分に多くされているため、正極活物質層２０側と同様に、リチウムイオン二次電池１０の充放電時に、負極活物質層２８中の負極活物質３８と第二の固体電解質層３２との間でも、単位時間当たりに、より多くのリチウムイオンが、より速い速度で移動するようになる。そして、それらの結果として、電池性能の大幅な向上が、効果的に図られ得るのである。
なお、前述したように、リチウムイオン二次電池１０の出力密度を高めるには、一般に、正極活物質層２０を構成する正極活物質層用蒸着重合膜３６と負極活物質層２８を構成する負極活物質層用蒸着重合膜４０が、電子伝導性を有する樹脂材料を用いて形成されていることが望ましい。しかしながら、上記の如く、本実施形態のリチウムイオン二次電池１０では、第一の固体電解質層２４における正極活物質層２０の近傍部分と、第二の固体電解質層３２における負極活物質層２８の近傍部分で、リチウムイオンの含有量が、それぞれ十分に多くされていることによって、電池性能の向上が図られている。
それ故、本実施形態においては、正極活物質層用蒸着重合膜３６と負極活物質層用蒸着重合膜４０とを、電子伝導性ではなくイオン伝導性を有する樹脂材料を用いて形成しても、十分な出力密度の向上が期待できる。また、正極活物質層用及び負極活物質層用蒸着重合膜３６，４０をイオン伝導性を有する樹脂材料を用いて形成することによって、正極活物質層２０中の正極活物質３４と第一の固体電解質層２４との間や、負極活物質層２８中の負極活物質３８と第二の固体電解質層３２との間でのリチウムイオンの移動が、よりスムーズに且つ迅速になるといったメリットが得られることとなる。
正極活物質層用及び負極活物質層用蒸着重合膜３６，４０をイオン伝導性を有する樹脂材料にて構成する場合には、例えば、第一の固体電解質層２４（第一の内側及び外側蒸着重合膜４２，４４）や第二の固体電解質層３２（第二の内側及び外側蒸着重合膜４６，４８）を形成するのに使用される、先に例示したイオン伝導性の樹脂材料等が、リチウム塩を含有しない状態で、或いはそれを含有した状態で、正極活物質層用及び負極活物質層用蒸着重合膜３６，４０を形成する樹脂材料として、好適に使用される。
なお、そのような第一の固体電解質層２４と第二の固体電解質層３２のそれぞれの厚さは、特に限定されるものではないものの、一般に２５ｎｍ〜５０μｍ程度とされる。何故なら、第一の固体電解質層２４と第二の固体電解質層３２のそれぞれの厚さが２５ｎｍよりも薄いと、リチウムイオン二次電池１０内での正極活物質層２０と負極活物質層２８との間の距離が短くなり過ぎて、それらの間の絶縁が困難となり、それによって、内部短絡が生ずる可能性があるからである。また、第一の固体電解質層２４と第二の固体電解質層３２のそれぞれの厚さが５０ｎｍよりも厚いと、薄肉化の妨げとなるばかりでなく、内部抵抗が大きくなって出力密度が低下する恐れがあるからである。
さらに、第一の固体電解質層２４を構成する第一の内側蒸着重合膜４２と第一の外側蒸着重合膜４４のそれぞれの厚さや、第二の固体電解質層３２を構成する第二の内側蒸着重合膜４６と第二の外側蒸着重合膜４８のそれぞれの厚さも、第一の固体電解質層２４と第二の固体電解質層３２のそれぞれの厚さ等に応じて、適宜に設定されるところである。
そして、前記したように、本実施形態のリチウムイオン二次電池１０においては、上記の如き構造を有する正極シート１２と負極シート１４とを、非接着で、互いに重ね合わせただけの重合シート１６の二つが、非接着で、相互に積層されている。
かくして、かかるリチウムイオン二次電池１０にあっては、正極集電箔１８の両面に正極活物質層２０がそれぞれ一体的に積層された正電極２２と、負極集電箔２６の両面に負極活物質層２８がそれぞれ一体的に積層された負電極３０とが、第一の固体電解質層２４と第二の固体電解質層３２とを介して積層された積層構造体からなる電池素子を、三つ有して、構成されている。そして、正電極２２と負電極３０との間に位置する第一の固体電解質層２４と第二の固体電解質層３２とが、非接着で、互いに重ね合わされただけの構造とされて、それら第一の固体電解質層２４と第二の固体電解質層３２との間に、積層界面５０が形成されている。なお、正電極２２と負電極３０との間に位置する第一の固体電解質層２４と第二の固体電解質層３２は、熱溶着等によって接合されていても良い。
そして、かくの如き構造とされたリチウムイオン二次電池１０は、その使用に際して、例えば、図２に示されるように、二つの外装フィルム５２，５２にて被覆された電池セル５４として、構成される。
すなわち、かかる電池セル５４においては、リチウムイオン二次電池１０における二つの重合シート１６，１６の積層方向の両側の面に、保護フィルム５６がそれぞれ重ね合わされて、積層されている。また、リチウムイオン二次電池１０の幅方向（図２の左右方向）の一方側に突出した二つの正極集電箔１８，１８の各一端部が、リチウムイオン二次電池１０の一方の側方に、リチウムイオン二次電池１０の幅方向に延びるように配置された正極端子５８の一端部に対して、溶接等により接合されて、接続されている。一方、リチウムイオン二次電池１０の幅方向（図２の左右方向）の他方側に突出した二つの負極集電箔２６，２６の各一端部は、リチウムイオン二次電池１０の他方の側方に、リチウムイオン二次電池１０の幅方向に延びるように配置された負極端子６０の一端部に対して、溶接等により接合されて、接続されている。これにより、リチウムイオン二次電池１０が有する三つの電池素子が並列接続されている。
そして、リチウムイオン二次電池１０と保護フィルム５６，５６の積層体が、二つの外装フィルム５２，５２の間に挟まれるように配置されて、それら二つの外装フィルム５２，５２にて被覆されている。また、そのような状態下において、正極端子５８の正極集電箔１８，１８との接続側とは反対側の端部と、負極端子６０の負極集電箔２６，２６との接続側とは反対側の端部とが、二つの保護フィルム５６，５６の相互の接合部分から外部に突出している。かくして、リチウムイオン二次電池１０が外装フィルム５２，５２にて被覆されてなる電池セル５４が形成されているのである。なお、図２には、電池セル５４の内部構造の理解を容易とするために、外装フィルム５２，５２とリチウムイオン二次電池１０との間に空間が存在する状態で、電池セル５４が示されているが、実際には、電池セル５４内には、そのような空間が存在せず、リチウムイオン二次電池１０と外装フィルム５２，５２とが互いに密接していることが理解されるべきである。
そして、かくの如き構造とされた電池セル５４が、単独で使用されるか、或いは複数が、並列又は直列に接続された状態で組み付けられて、組電池として、使用に供されるのである。
ところで、上記の如き構造を有するリチウムイオン二次電池１０は、例えば、図３に示されるような製造装置６２を用いて製造されることとなる。
図３から明らかなように、本実施形態の製造装置６２は、反応室としての真空槽６４を有している。この真空槽６４は、それに接続された排気パイプ６６上の真空ポンプ６８の作動により、内部が真空状態とされるようになっている。このことから明らかなように、本実施形態では、排気手段が、排気パイプ６６と真空ポンプ６８とによって構成されている。
また、製造装置６２は、第一の巻出しローラ７０と、第二の巻出しローラ７２と、正極シート作製ユニット７４と、負極シート作製ユニット７６と、重合シート作製ユニット７８とを、更に有している。なお、図３中、７９は、何れも、テンションローラである。
より詳細には、第一の巻出しローラ７０と第二の巻出しローラ７２は、何れも、真空槽６４内に、図示しない電動モータ等による自動回転可能に配置されている。そして、第一の巻出しローラ７０は、正極集電箔１８を構成する長尺な帯状のアルミニウム箔８０が巻回されてなるロールが装着されて、かかるロールからアルミニウム箔８０を連続的に巻き出しつつ、正極シート作製ユニット７４に供給し得るようになっている。また、第二の巻出しローラ７２は、負極集電箔２６を構成する長尺な帯状の銅箔８２が巻回されてなるロールが装着されて、かかるロールから銅箔８２を連続的に巻き出しつつ、負極シート作製ユニット７６に供給し得るようになっている。これらのことから明らかなように、本実施形態では、第一の巻出しローラ７０にて、正極集電箔供給手段が、第二の巻出しローラ７２にて、負極集電箔供給手段が、それぞれ構成されている。
正極シート作製ユニット７４は、正極シート１２を連続工程によって作製するもので、真空槽６４内に配置された第一の走行ローラ８４及び第二の走行ローラ８６を有している。また、正極シート作製ユニット７４は、第一の走行ローラ８４に対応して、真空槽６４の外部に設置された正極活物質層形成ユニット８８、第一の内側蒸着重合膜形成ユニット９０、及び第一の外側蒸着重合膜形成ユニット９２と、第二の走行ローラ８６に対応して、真空槽６４の外部に設置された正極活物質層形成ユニット８８、第一の内側蒸着重合膜形成ユニット９０、及び第一の外側蒸着重合膜形成ユニット９２とを有している。
正極シート作製ユニット７４における第一の走行ローラ８４と第二の走行ローラ８６は、何れも、図示しない電動モータ等により自動的に回転可能とされている。そして、第一の走行ローラ８４は、第一の巻出しローラ７０に装着されたアルミニウム箔８０のロールから巻き出されたアルミニウム箔８０が巻き掛けられて、かかるアルミニウム箔８０を周方向の一方向（図３に矢印で示される方向）に走行させ得るようになっている。一方、第二の走行ローラ８６は、第一の走行ローラ８４から送り出されたアルミニウム箔８０が巻き掛けられて、かかるアルミニウム箔８０を周方向の一方向（図３に矢印で示される方向）に走行させ得るように構成されている。なお、ここでは、アルミニウム箔８０が、厚さ方向一方の面において、第一の走行ローラ８４の外周面に接触しつつ走行する一方、厚さ方向他方の面において、第二の走行ローラ８６の外周面に接触しつつ走行するようになっている。
正極活物質層形成ユニット８８は、第一の蒸着重合膜形成手段としての正極活物質層用蒸着重合膜形成装置１０４と、正極活物質混入手段としての正極活物質混入装置１０６と、紫外線照射装置１０８とを含んで構成されている。
なお、二つの正極活物質層形成ユニット８８，８８同士、二つの第一の内側蒸着重合膜形成ユニット９０，９０同士、及び二つの第一の外側蒸着重合膜形成ユニット９２，９２同士は、何れも、互いに同一の構造を有している。そのため、以下には、第一の走行ローラ８４に対応して配置された正極活物質層形成ユニット８８と第一の内側蒸着重合膜形成ユニット９０と第一の外側蒸着重合膜形成ユニット９２のそれぞれの構造のみを説明し、第二の走行ローラ８６に対応して配置された正極活物質層形成ユニット８８と第一の内側蒸着重合膜形成ユニット９０と第一の外側蒸着重合膜形成ユニット９２のそれぞれの構造については省略する。
正極活物質層用蒸着重合膜形成装置１０４は、真空蒸着重合法により、正極活物質層用蒸着重合膜３６を形成するものであって、第一蒸発源１１０と第二蒸発源１１２とを有している。また、それら第一及び第二蒸発源１１０，１１２は、何れも、正極活物質層用蒸着重合膜３６を形成するための原料モノマーを収容する原料モノマー収容ポットと、それらの原料モノマー収容ポット内の原料モノマーを加熱して、蒸発させるヒータとを有している。なお、ここでは、正極活物質層用蒸着重合膜３６がポリアニリンからなるため、各原料モノマー収容ポット内には、例えば、紫外線を照射される前のポリユリアの原料モノマーたる１，４−フェニレンジアミン−２−スルホン酸等の芳香族ジアミンと１，４−フェニレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネートとが、液体状態で、それぞれ収容されている。
また、第一及び第二蒸発源１１０，１１２と真空槽６４との間には、それらを相互に接続する蒸気供給パイプ１１４が設置されている。そして、この蒸気供給パイプ１１４は、真空槽６４内に配置された第一の走行ローラ８４の外周面に向かって開口している。また、蒸気供給パイプ１１４の各原料モノマー収容ポットとの接続部には、各原料モノマー収容ポット内から蒸気供給パイプ１１４内への原料モノマー蒸気の流入を開閉する開閉バルブが設けられている。
かくして、正極活物質層用蒸着重合膜形成装置１０４にあっては、第一及び第二蒸発源１１０，１１２で発生させた二種類の原料モノマーの蒸気を、蒸気供給パイプ１１４から真空槽６４内に供給して、第一の走行ローラ８４の外周面上を周方向に走行するアルミニウム箔８０上に吹き付けるようになっている。
正極活物質混入装置１０６は、アルゴンガスや窒素ガス等の不活性ガス等からなるキャリアガス（第一のキャリアガス）が充填されたガスボンベ１１６と、正極活物質３４（ここでは、ＬｉＣｏＯ2 ）を粉体の状態で収容する粉体収容器１１８とを有している。また、それらガスボンベ１１６と粉体収容器１１８との間には、ガス供給パイプ１２０が設置されており、更に、粉体収容器１１８と真空槽６４との間には、粉体供給パイプ１２２が設置されている。この粉体供給パイプ１２２は、前記正極活物質層用蒸着重合膜形成装置１０４の蒸気供給パイプ１１４内に挿入されている。これにより、粉体供給パイプ１２２の先端開口部が、蒸気供給パイプ１１４内に位置して、かかる蒸気供給パイプ１１４の先端開口部を通じて、真空槽６４内に設置された第一の走行ローラ８４の外周面に向かって開口している。即ち、ここでは、蒸気供給パイプ１１４の先端開口側の端部が、粉体供給パイプ１２２の先端部を内挿した二重管構造とされている。
かくして、かかる正極活物質混入装置１０６にあっては、ガス供給パイプ１２０を通じて、ガスボンベ１１６内のキャリアガスを粉体収容器１１８内に供給するようになっている。また、それにより、粉体収容器１１８内に収容された正極活物質３４を、粉体収容器１１８内に供給されたキャリアガス中に分散させた状態で、キャリアガスと共に、蒸気供給パイプ１１４に挿入された粉体供給パイプ１２２を通じて真空槽６４内に供給するようになっている。更に、ここでは、粉体供給パイプ１２２が蒸気供給パイプ１１４の先端部内に挿入配置されていることにより、正極活物質３４が、蒸気供給パイプ１１４の先端部内で二種類の原料モノマー蒸気と混合されるようになっている。そうして、第一の走行ローラ８４の外周面上を走行するアルミニウム箔８０の一方の面のうちの二種類の原料モノマー蒸気が吹き付けられる箇所に対して、正極活物質３４が、二種類の原料モノマーやキャリアガスと共に、粉体供給パイプ１２２の先端開口部から吹き付けられるようになっている。
なお、ガス供給パイプ１２０上には、公知のマスフローコントローラ１２４が設置され、このマスフローコントローラ１２４によるキャリアガスの流量コントロールに基づいて、正極活物質３４の真空槽６４内への供給量が調節されるようになっている。また、粉体供給パイプ１２２上には、公知の構造を有する粉砕器１２６が設置されて、粉体供給パイプ１２２内をキャリアガスと共に流通する正極活物質３４が、粉砕器１２６にて粉砕され、その粒径が更に細かくされた状態で、アルミニウム箔８０の一方の面に吹き付けられるようになっている。
そして、ここでは、二重管構造とされた蒸気供給パイプ１１４の先端開口部側の端部に、蒸気供給パイプ１１４と粉体供給パイプ１２２とを同時に開閉する開閉バルブ１２３が設けられている。この開閉バルブ１２３は、電磁弁等からなり、図示しないコントローラによって、予め定められた一定の時間毎に開閉作動が繰り返し行われるようになっている。これにより、二種類の原料モノマーと正極活物質３４との混合物が、開閉バルブ１２３の開閉作動に伴って、第一の走行ローラ８４の外周面上を走行するアルミニウム箔８０の一方の面上に、間欠的に吹き付けられるように構成されている。
紫外線照射装置１０８は、真空槽６４内での蒸気供給パイプ１１４の開口部の位置よりも、第一の走行ローラ８４の外周面上でのアルミニウム箔８０の走行方向の下流側に配置されている。そして、かかる紫外線照射装置１０８が、第一の走行ローラ８４の外周面上を走行するアルミニウム箔８０の一方の面上に、後述するように、正極活物質層形成ユニット８８によって形成される、ポリユリアからなる正極活物質層用蒸着重合膜３６に対して、紫外線を照射するように構成されている。
第一の内側蒸着重合膜形成ユニット９０は、第二の蒸着重合膜形成手段としての第一の内側蒸着重合膜形成装置１２８と、リチウムイオン伝導性付与物質混入手段としてのリチウムイオン伝導性付与物質混入装置１３０とを含んで構成されている。第一の内側蒸着重合膜形成装置１２８は、真空蒸着法により第一の内側蒸着重合膜４２を形成するものであって、第一蒸発源１３２と第二蒸発源１３４と第三蒸発源１３６とを有している。それら第一蒸発源１３２と第二蒸発源１３４と第三蒸発源１３６は、何れも、第一の内側蒸着重合膜４２を形成するための原料モノマーを収容する原料モノマー収容ポットと、それらの原料モノマー収容ポット内の原料モノマーを加熱して、蒸発させるヒータとを、更に有している。
なお、ここでは、第一の内側蒸着重合膜４２がポリエチレンオキシドの繰返し単位の構造を有し、且つ電気陰性度の高い元素を含む官能基（シアノ基）を有するポリユリアからなるため、第一及び第二蒸発源１３２，１３４の各原料モノマー収容ポット内には、例えば、ジエチレングリコールビス（３−アミノプロピル）エーテル等のエチレングリコールジアミンと、１−シアノ−３、５−キシリレンジイソシアネート等のシアノ基を有する芳香族ジイソシアネートとが、液体状態で、それぞれ収容されている。また、第三蒸発源１３６の原料モノマー収容ポット内には、オリゴエチレンオキシド（低分子量ポリエチレンオキシド：分子量２００〜２０００）が、液体又は固体の状態で収容されている。そして、それら第一乃至第三蒸発源１３２，１３４，１３６の各原料モノマー収容ポット内に収容された三種類の原料モノマーが、ヒータにて加熱されて、蒸発させられるようになっている。
なお、ポリエチレンオキシドの繰返し単位の構造を有し、且つ電気陰性度の高い元素を含む官能基を有するポリユリアを形成する二種類の原料モノマーとしては、上記に例示したものの組合せの他、例えば、ジエチレングリコールビス（３−アミノプロピル）エーテルと１−フルオロ−３、５−キシリレンジイソシアネート、或いは５−ブロモビフェニル−２、４’−ジアミンと［オキソビス（トリメチレン）ジオキソビス（トリメチレン）］ジイソシアネート等の組合せが、使用可能である。
また、第一乃至第三蒸発源１３２，１３４，１３６と真空槽６４との間には、それらを相互に接続する蒸気供給パイプ１３８が設置されている。そして、この蒸気供給パイプ１３８は、真空槽６４内に配置された第一の走行ローラ８４の外周面に向かって開口するように配置されている。また、この蒸気供給パイプ１３８においては、真空槽６４内での開口部の位置が、正極活物質層形成ユニット８８の蒸気供給パイプ１１４の先端開口部の位置よりも、第一の走行ローラ８４の外周面上でのアルミニウム箔８０の走行方向の下流側とされている。更に、そのような蒸気供給パイプ１３８の各原料モノマー収容ポットとの接続部には、各原料モノマー収容ポット内から蒸気供給パイプ１３８内への原料モノマー蒸気の流入を開閉する開閉バルブが設けられている。
かくして、第一の内側蒸着重合膜形成装置１２８にあっては、第一乃至第三蒸発源１３２，１３４，１３６で発生させた三種類の原料モノマーの蒸気を、蒸気供給パイプ１３８から真空槽６４内に供給して、第一の走行ローラ８４の外周面上を走行するアルミニウム箔８０上に吹き付けるようになっている。
リチウムイオン伝導性付与物質混入装置１３０は、ガスボンベ１４０と粉体収容器１４２とガス供給パイプ１４４とマスフローコントローラ１４６と粉体供給パイプ１４８と粉砕器１５０とを備え、正極活物質層形成ユニット８８に設けられる正極活物質混入装置１０６と同様な基本構造を有している。そして、このリチウムイオン伝導性付与物質混入装置１３０のガスボンベ１４０内には、不活性ガス等からなるキャリアガス（第二のキャリアガス）が充填されている。また、粉体収容器１４２内には、リチウム塩［ここでは、ＬｉＮ（ＳＯ2ＣＦ3）2 ］からなるリチウムイオン伝導性付与物質１５２が、粉体の状態で収容されている。なお、このリチウムイオン伝導性付与物質混入装置１３０の粉体供給パイプ１４８も、その先端側部分が、第一の内側蒸着重合膜形成装置１２８の蒸気供給パイプ１３８の先端側部分内に挿入されている。これにより、粉体供給パイプ１４８の先端開口部が、蒸気供給パイプ１３８の先端開口部内に位置し、且つ蒸気供給パイプ１３８の先端開口部を通じて、第一の走行ローラ８４の外周面に向かって開口するように配置されている。
かくして、リチウムイオン伝導性付与物質混入装置１３０にあっては、ガスボンベ１４０内に充填されたキャリアガスを粉体収容器１４２内に供給すると共に、粉体収容器１４２内に収容されたイオン伝導性付与物質１５２を、粉体収容器１４２内に供給されたキャリアガス中に分散させた状態で、キャリアガスと共に、蒸気供給パイプ１３８の先端側部分内に供給するようになっている。そして、リチウムイオン伝導性付与物質１５２を、蒸気供給パイプ１３８の先端部内で三種類の原料モノマーと混合した状態で、それら三種類の原料モノマーやキャリアガスと共に、蒸気供給パイプ１３８の先端開口部から、第一の走行ローラ８４の外周面上を走行するアルミニウム箔８０の一方の面に吹き付けるようになっている。
また、第一の外側蒸着重合膜形成ユニット９２は、第二の蒸着重合膜形成手段としての第一の外側蒸着重合膜形成装置１５４と、リチウムイオン伝導性付与物質混入手段としてのリチウムイオン伝導性付与物質混入装置１５６とを含んで構成されている。第一の外側蒸着重合膜形成装置１５４は、真空蒸着法により第一の外側蒸着重合膜４４を形成するものである。また、リチウムイオン伝導性付与物質混入装置１５６は、第一の外側蒸着重合膜形成装置１５４にて形成される第一の外側蒸着重合膜４４中に、リチウムイオン伝導性付与物質１５２を混入するものである。そして、そのような第一の外側蒸着重合膜形成装置１５４は、第一の内側蒸着重合膜形成ユニット９０における第一の内側蒸着重合膜形成装置１２８と同様な構造を有している。また、リチウムイオン伝導性付与物質混入装置１５６は、第一の内側蒸着重合膜形成ユニット９０のリチウムイオン伝導性付与物質混入装置１３０と同様な構造を有している。
従って、ここでは、第一の外側蒸着重合膜形成ユニット９２における第一の外側蒸着重合膜形成装置１５４及びリチウムイオン伝導性付与物質混入装置１５６と、第一の内側蒸着重合膜形成ユニット９０における第一の内側蒸着重合膜形成装置１２８とリチウムイオン伝導性付与物質混入装置１３０との間で、互いに同一の構造とされた部材及び部位に、図３において同一の符号を付す。それにより、第一の外側蒸着重合膜形成ユニット９２に関する詳細な説明を省略することとする。
なお、そのような第一の外側蒸着重合膜形成装置１５４の第一、第二、及び第三蒸発源１３２，１３４，１３６の各原料モノマー収容ポット内には、第一の固体電解質層２４の正極活物質層２０側とは反対側の部分を構成する第一の外側蒸着重合膜４４の三種類の原料モノマーが、各々収容されている。ここでは、第一の外側蒸着重合膜４４がポリエチレンオキシドの繰返し単位の構造を有するポリユリアからなるため、第一及び第二蒸発源１３２，１３４の各原料モノマー収容ポット内には、二種類の原料モノマーとして、ポリユリアの原料モノマーたる、例えば、ジエチレングリコールビス（３−アミノプロピル）エーテル等のエチレングリコールジアミンとｍ−キシリレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネートとが、液体状態で、それぞれ収容されている。また、第三蒸発源１３６の原料モノマー収容ポット内には、オリゴエチレンオキシド（低分子量ポリエチレンオキシド：分子量２００〜２０００）が、液体又は固体の状態で収容されている。また、リチウムイオン伝導性付与物質混入装置１５６の粉体収容器１４２内には、リチウム塩［ここでは、ＬｉＮ（ＳＯ2ＣＦ3）2 ］からなるリチウムイオン伝導性付与物質１５２が、粉体の状態で収容されている。
一方、負極シート作製ユニット７６は、負極シート１４を連続工程によって作製するもので、正極シート作製ユニット７４と同様な構造とされ、真空槽６４内に配置された第一の走行ローラ９４及び第二の走行ローラ９６を有している。また、負極シート作製ユニット７６は、第一の走行ローラ９４に対応して、真空槽６４の外部に設置された負極活物質層形成ユニット９８、第二の内側蒸着重合膜形成ユニット１００、及び第二の外側蒸着重合膜形成ユニット１０２と、第二の走行ローラ９６に対応して、真空槽６４の外部に設置された負極活物質層形成ユニット９８、第二の内側蒸着重合膜形成ユニット１００、及び第二の外側蒸着重合膜形成ユニット１０２とを有している。
かかる負極シート作製ユニット７６における第一の走行ローラ９４と第二の走行ローラ９６は、第二の巻出しローラ７２に装着された銅箔８２のロールから巻き出された銅箔８２が、巻き掛け面が互いに逆向きとなるように巻き掛けられて、かかる銅箔８２を、図３に示される矢印方向に走行させるように構成されており、正極シート作製ユニット７４における第一及び第二の走行ローラ８４，８６と基本的に同様な構造とされている。
二つの負極活物質層形成ユニット９８，９８は、それぞれ、第三の蒸着重合膜形成手段としての負極活物質層用蒸着重合膜形成装置１５８と、負極活物質混入手段としての負極活物質混入装置１６０と、紫外線照射装置１６１とを含んで構成されている。負極活物質層用蒸着重合膜形成装置１５８は、真空蒸着重合法により、負極活物質層用蒸着重合膜４０を形成するものである。また、負極活物質混入装置１６０は、負極活物質層用蒸着重合膜形成装置１５８にて形成される負極活物質層用蒸着重合膜４０中に、負極活物質３８を混入するものである。更に、紫外線照射装置１６１は、負極活物質３８が混入された負極活物質層用蒸着重合膜４０に対して紫外線を照射するものである。そして、そのような負極活物質層用蒸着重合膜形成装置１５８と負極活物質混入装置１６０と紫外線照射装置１６１は、正極シート作製ユニット７４の正極活物質層形成ユニット８８における正極活物質層用蒸着重合膜形成装置１０４と正極活物質混入装置１０６と紫外線照射装置１０８と、それぞれ、同様な構造を有している。
また、二つの第二の内側蒸着重合膜形成ユニット１００は、それぞれ、第四の蒸着重合膜形成手段としての第二の内側蒸着重合膜形成装置１６２と、リチウムイオン伝導性付与物質混入手段としてのリチウムイオン伝導性付与物質混入装置１６４とを含んで構成されている。第二の内側蒸着重合膜形成装置１６２は、真空蒸着法により第二の内側蒸着重合膜４６を形成するものである。また、リチウムイオン伝導性付与物質混入装置１６４は、第二の内側蒸着重合膜形成装置１６２にて形成される第二の内側蒸着重合膜４６中に、リチウムイオン伝導性付与物質１５２を混入するものである。そして、そのような第二の内側蒸着重合膜形成装置１６２とリチウムイオン伝導性付与物質混入装置１６４は、正極シート作製ユニット７４の第一の内側蒸着重合膜形成ユニット９０における第一の内側蒸着重合膜形成装置１２８とリチウムイオン伝導性付与物質混入装置１３０と、それぞれ、同様な構造を有している。
さらに、二つの第二の外側蒸着重合膜形成ユニット１０２は、それぞれ、第四の蒸着重合膜形成手段としての第二の外側蒸着重合膜形成装置１６６と、リチウムイオン伝導性付与物質混入手段としてのリチウムイオン伝導性付与物質混入装置１６８とを含んで構成されている。第二の外側蒸着重合膜形成装置１６６は、真空蒸着法により第二の外側蒸着重合膜４８を形成するものである。また、リチウムイオン伝導性付与物質混入装置１６８は、第二の外側蒸着重合膜形成装置１６６にて形成される第二の外側蒸着重合膜４８中に、リチウムイオン伝導性付与物質１５２を混入するものである。そして、そのような第二の内側蒸着重合膜形成装置１６２とリチウムイオン伝導性付与物質混入装置１６８は、正極シート作製ユニット７４の第一の外側蒸着重合膜形成ユニット９２における第一の外側蒸着重合膜形成装置１５４とリチウムイオン伝導性付与物質混入装置１５６と、それぞれ、同様な構造を有している。
従って、ここでは、正極シート作製ユニット７４と負極シート作製ユニット７６との間で互いに同様な構造とされた部材及び部位に、図３において同一の符号を付すことにより、負極シート作製ユニット７６に関する詳細な説明を省略する。
一方、重合シート作製ユニット７８は、一対の積層用ローラ１７０，１７０と巻取りローラ１７２とを有している。一対の積層用ローラ１７０，１７０は、外周面同士が互いに接触した状態で、図示しない電動モータ等により、それぞれ反対側の方向に回転するようになっている。
ところで、かくの如き構造を有する製造装置６２を用いて、目的とするリチウムイオン二次電池１０を製造する際には、以下の手順に従って、その操作が進められる。
すなわち、先ず、第一の巻出しローラ７０に装着されたアルミニウム箔８０のロールから、アルミニウム箔８０の一部を巻き出す。そして、巻き出されたアルミニウム箔８０を、正極シート作製ユニット７４の第一の走行ローラ８４と第二の走行ローラ８６に対して、その順番で、巻き掛け面（各走行ローラ８４，８６の外周面との接触面）が互いに逆向きとなるように巻き掛ける。
一方、第二の巻出しローラ７２に装着された銅箔８２のロールからも、銅箔８２の一部を巻き出す。そして、巻き出された銅箔８２を、負極シート作製ユニット７６の第一の走行ローラ９４と第二の走行ローラ９６に対して、その順番で、巻き掛け面（各走行ローラ９４，９６の外周面との接触面）が互いに逆向きとなるように巻き掛ける。
次いで、二つの第二の走行ローラ８６，９６にそれぞれ巻き掛けられたアルミニウム箔８０と銅箔８２のそれぞれの先端部分を、重合シート作製ユニット７８の一対の積層用ローラ１７０，１７０間に通過させて、互いに重ね合わせた後、巻取りローラ１７２に対して巻取り可能に取り付ける。これらの作業は、リチウムイオン二次電池１０の製造に際しての予備作業となる。
そして、そのような予備作業の終了後に、真空ポンプ６８を作動させて、真空槽６４内を真空状態とする。このとき、真空槽６４内は、例えば１０-4〜１００Ｐａ程度の圧力にまで減圧される。
次に、正極シート作製ユニット７４と負極シート作製ユニット７６における第一の走行ローラ８４，９４と第二の走行ローラ８６，９６と巻取りローラ１７２とを回転駆動させる。これにより、アルミニウム箔８０のロールと銅箔８２のロールから連続的に巻き出されたアルミニウム箔８０と銅箔８２とを、第一の走行ローラ８４，９４と第二の走行ローラ８６，９６の各外周面上を走行させた後、相互に重ね合わせた状態で、巻取りローラ１７２にて連続的に巻き取る。
そして、そのようなアルミニウム箔８０と銅箔８２との連続走行中に、正極シート作製ユニット７４と負極シート作製ユニット７６によって、正極シート１２と負極シート１４とを、以下のようにして同時に作製する。なお、前記したように、正極シート１２と負極シート１４は、互いに同様な工程を経て作製される。そこで、以下には、正極シート１２の作製工程に関する説明のみを記載して、負極シート１４の作製工程に関する詳細な説明を省略する。
すなわち、第一の走行ローラ８４の外周面上でのアルミニウム箔８０の走行中に、正極活物質層形成ユニット８８における正極活物質層用蒸着重合膜装置１０４の第一及び第二蒸発源１１０，１１２で発生させた二種類の原料モノマー蒸気と、正極活物質混入装置１０６からキャリアガスと共に蒸気供給パイプ１１４内に吹き込まれた正極活物質３４とを、蒸気供給パイプ１１４の先端開口部から、第一の走行ローラ８４に巻き掛けられたアルミニウム箔８０の部分の外周面上（第一の走行ローラ８４の外周面との接触面とは反対側の面）の同一箇所に対して、混合状態で同時に吹き付けて、付着させる。これにより、アルミニウム箔８０からなる正極集電箔１８の一方の面上で、二種類の原料モノマーを重合させて、ポリユリアからなる正極活物質層用蒸着重合膜３６を連続的に形成しながら（形成すると同時に）、正極活物質層用蒸着重合膜３６内に正極活物質３４を混入する。
次に、正極活物質３４が混入する正極活物質層用蒸着重合膜３６に対して、紫外線照射装置１０８により紫外線を照射する。これによって、正極活物質層用蒸着重合膜３６を構成するポリユリアからポリアニリンを形成する。そうして、アルミニウム箔８０からなる正極集電箔１８の一方の面上に、正極活物質３４を含有するポリアニリンにて構成された正極活物質層用蒸着重合膜３６にて、正極活物質層２０を一体的に積層形成する。
なお、ここでは、二種類の原料モノマーと正極活物質３４の混合物が、前記開閉バルブ１２３の一定時間間隔での自動的な繰返し開閉作動に伴って、アルミニウム箔８０の一方の面に対して間欠的に吹き付けられる。また、後述するように、アルミニウム箔８０の他方の面への二種類の原料モノマーと正極活物質３４の混合物の吹付けも、開閉バルブ１２３の一定時間間隔での自動的な繰返し開閉作動に伴って、間欠的に実施される。
従って、図４に示されるように、アルミニウム箔８０の両面には、正極活物質層２０が、アルミニウム箔８０の長さ方向（走行方向）において一定の間隔を隔て、且つアルミニウム箔８０の厚さ方向において互いに対応して位置するように、複数個、積層形成される。そして、アルミニウム箔８０の両面にそれぞれ形成された複数の正極活物質層２０のうちの互いに隣り合うもの同士の間に位置するアルミニウム箔８０部分が、正極活物質層２０が積層されていない非積層部６１とされるようになっている。また、ここでは、二種類の原料モノマーと正極活物質３４の混合物が、アルミニウム箔８０幅方向の中間部のみに吹き付けられることで、正極活物質層用蒸着重合膜３６が、アルミニウム箔８０の両面のそれぞれにおける幅方向の両端部を除いた中間部のみに形成されるようになっている。
その後、第一の内側蒸着重合膜形成ユニット９０の第一乃至第三蒸発源１３２，１３４，１３６で発生させた三種類の原料モノマーの蒸気と、リチウムイオン伝導性付与物質混入装置１３０からキャリアガスと共に蒸気供給パイプ１３８内に吹き込まれたリチウムイオン伝導性付与物質１５２とを、蒸気供給パイプ１３８の先端開口部から、第一の走行ローラ８４の外周面上を走行するアルミニウム箔８０の一方の面に形成された正極活物質層２０上に、混合状態で同時に且つ連続的に吹き付けて、付着させる。
これにより、かかるアルミニウム箔８０の一方の面に形成された正極活物質層２０上で、三種類の原料モノマーを重合させて、ポリエチレンオキシドの繰返し単位の構造を有し、且つ電気陰性度の高い元素を含有する官能基を有するポリユリアからなる第一の内側蒸着重合膜４２を形成しながら（形成すると同時に）、かかる第一の内側蒸着重合膜４２内にリチウムイオン伝導性付与物質１５２を混入する。そうして、リチウムイオン伝導性を有し、且つ電気陰性度の高い元素を含有する官能基を有するポリユリアからなる第一の内側蒸着重合膜４２を、アルミニウム箔８０からなる正極集電箔１８の一方の面に積層された正極活物質層２０に対して、一体的に積層形成する。
なお、本工程では、三種類の原料モノマーが、正極活物質層２０上だけでなく、アルミニウム箔８０の正極活物質層２０の形成面のうち、正極活物質層２０が積層形成されていない非積層部６１や、アルミニウム箔８０の幅方向一端部を除いた、正極活物質層２０を間に挟んだ幅方向両側部分にも吹き付けられる。これによって、第一の内側蒸着重合膜４２が、アルミニウム箔８０の一方の面（正極活物質層２０形成面）のうちの幅方向一端部を除く部分の全面に一体的に積層形成される。
次に、第一の外側蒸着重合膜形成ユニット９２の第一乃至第三蒸発源１３２，１３４，１３６で発生させた三種類の原料モノマー蒸気と、リチウムイオン伝導性付与物質入装置１５６からキャリアガスと共に蒸気供給パイプ１３８内に吹き込まれたリチウムイオン伝導性付与物質１５２とを、蒸気供給パイプ１３８の先端開口部から、第一の走行ローラ８４の外周面上を走行するアルミニウム箔８０に正極活物質層２０を介して形成された第一の内側蒸着重合膜４２上に、混合状態で同時に吹き付けて、付着させる。
これにより、かかる第一の内側蒸着重合膜４２上で、三種類の原料モノマーを重合させて、ポリエチレンオキシドの繰返し単位の構造を有するポリユリアからなる第一の外側蒸着重合膜４４を形成しながら（形成すると同時）に、かかる第一の外側蒸着重合膜４４内にリチウムイオン伝導性付与物質１５２を混入する。以て、リチウムイオン伝導性を有するポリユリアからなる第一の外側蒸着重合膜４４を、アルミニウム箔８０からなる正極集電箔１８に正極活物質層２０を介して積層された第一の内側蒸着重合膜４２上に一体的に積層形成する。なお、本工程では、第一の外側蒸着重合膜４４が、第一の内側蒸着重合膜４２の正極活物質層２０側とは反対側の全面に積層形成される。
かくして、アルミニウム箔８０からなる正極集電箔１８の一方の面上に、正極活物質層２０の複数と、第一の内側蒸着重合膜４２及び第一の外側蒸着重合膜４４からなる第一の固体電解質層２４とを、その順番で一体的に積層形成する。そして、そのようなアルミニウム箔８０からなる正極集電箔１８を、第一の走行ローラ８４から第二の走行ローラ８６に向かって送り出す。なお、かかる正極集電箔１８の一方の面上に形成された複数の正極活物質層２０は、正極集電箔１８の一方の面の幅方向中間部において、長さ方向に一定の間隔を隔てて配置され、また、第一の固体電解質層２４は、正極集電箔１８の一方の面における幅方向一端部を除く部分の全体に連続して延びるように配置される。
次に、第二の走行ローラ８６に送り出された正極集電箔１８が、正極活物質層２０と第一の固体電解質層２４の形成面において、第二の走行ローラ８６の外周面に接触しつつ、第二の走行ローラ８６の外周面上を走行している間に、正極集電箔１８における第二の走行ローラ８６の外周面とは反対側の面に対して、複数の正極活物質層２０と第一の固体電解質層２４とを、上記と同様にして一体的に積層形成する。
かくして、アルミニウム箔８０からなる正極集電箔１８の両面のそれぞれに、正極活物質層２０と、第一の内側蒸着重合膜４２及び第一の外側蒸着重合膜４４からなる第一の固体電解質層２４とを、その順番で一体的に積層形成してなる正極シート１２を、連続的に作製する。そして、作製された正極シート１２を、第二の走行ローラ８６から重合シート作製ユニット７８側に連続的に送り出す。なお、かかる正極シート１２においては、その両面のそれぞれに積層形成された正極活物質層２０の複数と第一の固体電解質層２４とが、正極シート１２の幅方向において互いに対応する位置とされている。これによって、正極シート１２の幅方向一端部から、正極集電箔１８の幅方向一端部が側方に突出配置されていると共に、各正極活物質層２０の外周面（四つの側面）が、各第一の固体電解質層２４にて被覆されている。（図３及び図４参照）
一方、上記のようにして、正極シート作製ユニット７４により、正極シート１２を連続的に作製しながら、負極シート作製ユニット７６により、正極シート１２の形成工程と同様な工程を実施する。これにより、銅箔８２からなる負極集電箔２６の両面のそれぞれに、負極活物質層２８の複数と第二の固体電解質層３２とが、正極シート１２と同様な積層形態において一体的に積層形成された負極シート１４を、連続的に作製する。そして、作製された負極シート１４を、第二の走行ローラ９６から重合シート作製ユニット７８側に連続的に送り出す。
引き続き、重合シート作製ユニット７８側に送り出された正極シート１２と負極シート１４とを、一対の積層用ローラ１７０，１７０の間を通過させて、正極集電箔１８の非積層部６１と負極集電箔２６の非積層部６１とを互いに対応位置させた状態（正極活物質層２０と負極活物質層２８とを互いに対応位置させた状態）で、第一の固体電解質層２４と第二の固体電解質層３２とにおいて互いに重ね合わせる。これにより、長尺な帯状の重合シート１６を得た後、かかる帯状の重合シート１６を、巻取りローラ１７２にて巻き取ってロールとする。なお、正極シート１２と負極シート１４とを重ね合わせる際には、有利には、それら正極シート１２と負極シート１４とが、幅方向にずらされた状態で重ね合わされる。
次いで、重合シート１６のロールを、正極集電箔１８の非積層部６１と負極集電箔２６の非積層部６１との対応部分において切断する。これによって、図１に示される如き構造を有する重合シート１６の積層体からなるリチウムイオン二次電池１０を得るのである。そして、それら各リチウムイオン二次電池１０は、一般に、図２に示される如き構造を有する組電池として構成されて、使用に供されることとなるのである。
以上の説明から明らかなように、本実施形態のリチウムイオン二次電池１０は、一つの真空槽６４内で、正極シート１２と負極シート１４とをそれぞれ作製する工程と、それら正極シート１２と負極シート１４とを相互に重ね合わせて、重合シート１６を作製する工程とを、ロールトゥロール方式による一連の流れ作業によって連続的に実施することで、より、一挙に且つ連続的に製造され得る。従って、かかるリチウムイオン二次電池１０においては、生産性の向上が、極めて有効に図られ得るのである。
しかも、本実施形態のリチウムイオン二次電池１０にあっては、例えば、正極集電箔の片面だけに、正極活物質層と第一の固体電解質層とが一体的に積層形成された正極シートと、負極集電箔の片面だけに、負極活物質層と第二の固体電解質層とが一体的に積層形成された負極シートとを互いに重ね合わせた重合シートの複数が相互に積層されて構成されるものとは異なって、複数の重合シート１６の積層状態下で、正極集電箔１８が二枚重ねとなった部分や、負極集電箔２６が二枚重ねとなった部分等が皆無とされ得る。そして、それにより、正極集電箔１８や負極集電箔２６の使用量が有利に少なく抑えられて、材料コストの低減化が、効果的に図られ得るのである。
また、本実施形態のリチウムイオン二次電池１０では、正極活物質層２０と負極活物質層２８と第一及び第二の固体電解質層２４，３２とが、可撓性乃至は柔軟性を有するポリアニリンやポリユリアからなる正極活物質層用蒸着重合膜３６や、負極活物質層用蒸着重合膜４０、第一の内側及び第一の外側蒸着重合膜４２，４４、第二の内側及び第二の外側蒸着重合膜４６，４８にて構成されている。それ故、正極集電箔１８と正極活物質層２０との間や、正極活物質層２０と第一の固体電解質層２４との間、負極集電箔２６と負極活物質層２８との間、負極活物質層２８と第二の固体電解質層３２との間から、リチウムイオン二次電池１０の充放電時におけるリチウムイオンの移動を阻害するような隙間が、完全に消失され得る。これによって、第一及び第二の固体電解質層２４，３２と正極活物質層２０及び負極活物質層２８との間の界面抵抗が、効果的に低く抑えられ、その結果、電池性能の向上が、極めて有利に図られ得るのである。また、リチウムイオン二次電池１０の全体において、適度な可撓性乃至は柔軟性が発揮されて、そのような可撓性乃至は柔軟性に基づく高い曲げ強度が発揮され、その結果、リチウムイオン二次電池１０の取扱性の向上が有利に図られ得ることとなる。
なお、かかるリチウムイオン二次電池１０においては、第一の固体電解質層２４と第二の固体電解質層３２とが互いに重ね合わされるように積層されていることで、それら第一の固体電解質層２４と第二の固体電解質層３２との間だけに、積層界面５０が形成されている。しかしながら、リチウムイオン二次電池１０の充放電時には、第一の固体電解質層２４と第二の固体電解質層３２との間でのリチウムイオンの移動が殆どない。従って、本実施形態のリチウムイオン二次電池１０では、第一の固体電解質層２４と第二の固体電解質層３２との間に形成された積層界面５０によって、電池性能が低下することはない。
また、本実施形態においては、正極活物質層２０と負極活物質層２８と第一及び第二の固体電解質層２４，３２の形成手法として蒸着重合法が採用されているため、例えば、正極集電箔１８や負極集電箔２６の両面に凹部や凸部が形成されていても、そのような正極集電箔１８や負極集電箔２６の両面に対して、正極活物質層２０及び第一の固体電解質層２４や、負極活物質層２８及び第二の固体電解質層３２とを、何れも、十分に薄い均一な厚さで満遍なく形成することができる。従って、正極集電箔１８と負極集電箔２６の両面の形状に拘わらず、安定した電池性能が有利に確保され得ると共に、小型で且つ出力密度と形状自由度の向上が効果的に図られ得る。
さらに、正極活物質層２０と負極活物質層２８と第一及び第二の固体電解質層２４，３２の形成手法として採用される蒸着重合法が真空プロセスであるため、正極活物質層２０と負極活物質層２８と第一及び第二の固体電解質層２４，３２の成膜後の乾燥施設が不要となり、その分だけ、製造設備の簡略化と小型化が図られ得ると共に、ランニングコストの削減も有利に達成され得る。しかも、乾燥工程が省略されることに加えて、蒸着重合法が十分に速い成膜レートを発揮するものであるところから、リチウムイオン二次電池１０のサイクルタイムの短縮も、極めて効果的に図られ得る。これによっても、製造コストの低減化が、有利に図られ得る。
また、本実施形態のリチウムイオン二次電池１０では、第一の固体電解質層２４の正極活物質層２０側部分を構成する第一の内側蒸着重合膜４２と、第二の固体電解質層３２の負極活物質層２８側部分を構成する第二の内側蒸着重合膜４６とが、電気陰性度の高い元素を含む官能基を有するポリユリアにて形成されていることにより、リチウムイオンが、第一及び第二の固体電解質層２４，３２中において、正極活物質層２０側部分と負極活物質層２８側部分とに偏在している。これによっても、電池性能の向上が効果的に図られ得る。
さらに、本実施形態のリチウムイオン二次電池１０は、重合シート１６のロールが、正極集電箔１８の非積層部６１と負極集電箔２６の非積層部６１との対応部分において切断されることによって形成されていた。それ故、重合シート１６のロールの切断時に、正電極２２と負電極３０とが短絡して、ショートするようなことが有利に防止され得る。そして、それによって、安定した電池性能が確保され得るのである。
なお、本実施形態のリチウムイオン二次電池１０においては、リチウムイオンの含有量が、第一の固体電解質層２４のうちの正極活物質層２０側の部位と第二の固体電解質層３２のうちの負極活物質層２８側の部位とにおいて、それぞれ多くされていたが、これに加えて、それらの部位において、アニオンの含有量を十分に小さくしても良い。そうすることによって、正極活物質層２０中の正極活物質３４と第一の固体電解質層２４との間でのリチウムイオンの移動や、負極活物質層２８中の負極活物質３８と第二の固体電解質層３２との間でのリチウムイオンの移動が、アニオンによって阻害されることが効果的に防止され得る。そして、その結果として、電池性能の向上が、より一層有利に図られ得るのである。
また、本実施形態では、第一の固体電解質層２４が、第一の内側蒸着重合膜４２と第一の外側蒸着重合膜４４との二層構造とされている一方、第二の固体電解質層３２が、第二の内側蒸着重合膜４６と第二の外側蒸着重合膜４８の二層構造とされていた。しかしながら、図５に示されるように、リチウムイオン二次電池１７１が、正極活物質層２０に対して、蒸着重合法により一体的に積層形成された正極側蒸着重合膜１７２だけからなる単層構造の第一の固体電解質層２４と、負極活物質層２８に対して、蒸着重合法により一体的に積層形成された負極側蒸着重合膜１７４だけからなる単層構造の第二の固体電解質層３２とを有する構造とされていても良い。この場合には、リチウムイオンとアニオンとが、第一及び第二の固体電解質層２４，３２中において偏在することなく、第一の固体電解質層２４中における正極活物質層２０側の部分とそれとは反対側の部分との間で、或いは第二の固体電解質層３２中における負極活物質層２８とそれとは反対側の部分との間で、それぞれ略均等に存在させられることとなる。
正極側蒸着重合膜１７２のみからなる第一の固体電解質層２４と負極側蒸着重合膜１７４のみからなる第二の固体電解質層３２を有するリチウムイオン二次電池１７１は、例えば、図６に示される如き構造を有する製造装置１７６を用いて、前記第一の実施形態に係るリチウムイオン二次電池１０を製造する際と同様な手法を実施することによって製造される。
なお、本実施形態のリチウムイオン二次電池１７１を製造するための製造装置１７６は、正極側蒸着重合膜形成装置１７８及びリチウムイオン伝導性付与物質混入装置１３０からなる正極側蒸着重合膜形成ユニット１８０と、負極側蒸着重合膜形成装置１８２及びリチウムイオン伝導性付与物質混入装置１６４からなる負極側蒸着重合膜形成ユニット１８４とを有している。かかる正極側蒸着重合膜形成ユニット１８０の正極側蒸着重合膜形成装置１７８及びリチウムイオン伝導性付与物質混入装置１３０は、前記第一の実施形態に係るリチウムイオン二次電池１０を製造する製造装置６２における第一の内側蒸着重合膜形成ユニット９０の第一の内側蒸着重合膜形成装置１２８及びリチウムイオン伝導性付与物質混入装置１３０と同様な構造を有し、また、負極側蒸着重合膜形成ユニット１８４の負極側蒸着重合膜形成装置１８２及びリチウムイオン伝導性付与物質混入装置１６４は、製造装置６２における第二の内側蒸着重合膜形成ユニット１００の第二の内側蒸着重合膜形成装置１６２及びリチウムイオン伝導性付与物質混入装置１６４と同様な構造を有している。かかる製造装置１７６の正極側及び負極側蒸着重合膜形成ユニット１８０，１８４以外の構造は、前記した製造装置６２と同様な構造とされている。それ故、製造装置１７６に関しては、前記した製造装置６２と同様な構造とされた部材及び部位について、図６に、図３と同一の符号を付すことにより、詳細な説明を省略する。
ところで、前述したように、第一及び第二の固体電解質層２４，３２は、ポリエチレンオキシドの繰返し単位の構造を有し、且つかかるポリエチレンオシキド中にリチウム塩が含有されてなる、蒸着重合法によって成膜可能な樹脂：Ａや、リチウム塩を含有し、且つスルホン酸基が側鎖に結合している、蒸着重合法によって成膜可能な樹脂：Ｂによって構成されるものである。従って、前記した製造装置１７６を用いる場合には、以下のようにして、第一の固体電解質層２４と第二の固体電解質層３２とを形成することもできる。なお、それら第一の固体電解質層２４と第二の固体電解質層３２は、それぞれ、同様な構造を有する正極シート作製ユニット７４と負極シート作製ユニット７６とを用いた同様な工程によって形成される。それ故、以下には、第一の固体電解質層２４を形成する工程についてのみ記載する。
例えば、樹脂：Ａの構造を有するポリユリアからなる第一の固体電解質層２４を形成する際には、正極側蒸着重合膜形成ユニット１８０の正極側蒸着重合膜形成装置１７８における第一蒸発源１３２の原料モノマー収容ポット内と第二蒸発源１３４の原料モノマー収容ポット内に、例えば、ジエチレングリコールビス（３−アミノプロピル）エーテル等のエチレングリコールジアミンからなる原料モノマーと、ｍ−キシリレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネートからなる原料モノマーとして、それらのうちの少なくとも何れか一方が、側鎖にポリエチレンオキシドの繰返し単位の構造が結合しているものを収容する。このとき、第三蒸発源１３６は使用しない。
そして、第一及び第二蒸発源１３２，１３４で発生した二種類の原料モノマー蒸気を、真空槽６４内で第一の走行ローラ８４の外周面上を走行するアルミニウム箔８０に形成された正極活物質層２０上で重合させて、正極側蒸着重合膜１７２を形成しながら、この正極側蒸着重合膜１７２に、リチウム塩からなる、粉体状のリチウムイオン伝導性付与物質１５２を、リチウムイオン伝導性付与物質混入装置１３０によって混入させる。これによって、ポリエチレンオキシドの繰返し単位の構造を有し、且つかかるポリエチレンオシキド中にリチウム塩が含有された正極側蒸着重合膜１７２を、アルミニウム箔８０上に形成された正極活物質層２０上に形成する。以て、正極活物質層２０上に、第一の固体電解質層２４を一体的に積層形成するのである。
また、例えば、樹脂：Ｂの構造を有するポリユリアからなる第一の固体電解質層２４を形成する際には、正極側蒸着重合膜形成ユニット１８０の正極側蒸着重合膜形成装置１７８における第一及び第二蒸発源１３２，１３４の各原料モノマー収容ポット内に、例えば、ジエチレングリコールビス（３−アミノプロピル）エーテル等のエチレングリコールジアミンからなる原料モノマーと、ｍ−キシリレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネートからなる原料モノマーとして、それらのうちの少なくとも何れか一方が、側鎖にスルホン酸基が結合しているものを収容する。このときも、第三蒸発源１３６は使用しない。
そして、第一及び第二蒸発源１３２，１３４で発生した二種類の原料モノマー蒸気を、真空槽６４内で第一の走行ローラ８４の外周面上を走行するアルミニウム箔８０に形成された正極活物質層２０上で重合させて、正極側蒸着重合膜１７２を形成しながら、この正極側蒸着重合膜１７２に、リチウム塩からなる、粉体状のリチウムイオン伝導性付与物質１５２を、リチウムイオン伝導性付与物質混入装置１３０によって混入させる。これによって、リチウム塩を含有し、且つスルホン酸基が側鎖に結合している正極側蒸着重合膜１７２を正極活物質層２０上に形成し、以て、正極活物質層２０上に、第一の固体電解質層２４を一体的に積層形成するのである。
ところで、リチウムイオン伝導性付与物質１５２は、第一及び第二の固体電解質層２４，３２に含有されることで、それら第一及び第二の固体電解質層２４，３２に対して、文字通り、リチウムイオン伝導性を付与し得るものであれば、その材質や構造が、何等限定されるものでない。従って、リチウムイオン伝導性付与物質１５２として、例えば、リチウム塩が溶解したイオン伝導性ポリマーを用いることも可能である。このようなリチウム塩が溶解したイオン伝導性ポリマーからなるリチウムイオン伝導性付与物質１５２を用いて、目的とするリチウムイオン二次電池１７１を製造する場合には、例えば、図７に示される如き構造を有する製造装置１８６が、用いられる。
図７から明らかなように、本実施形態の製造装置１８６は、図６に示された製造装置１７６に対して、正極側蒸着重合膜形成ユニット１８０と負極側蒸着重合膜形成ユニット１８４の構造のみが異なり、それ以外は同様な構造とされている。また、正極側蒸着重合膜形成ユニット１８０と負極側蒸着重合膜形成ユニット１８４は、互いに同一の構造を有している。それ故、以下には、製造装置１８６に関して、正極側蒸着重合膜形成ユニット１８０の構造のみを説明する。
すなわち、製造装置１８６では、正極側蒸着重合膜形成ユニット１８０の正極側蒸着重合膜形成装置１８８が、第一蒸発源１３２と第二蒸発源１３４とを有するものの、第三蒸発源（１３６）が省略されている。そして、第一及び第二蒸発源１３２，１３４の原料モノマー収容ポット内には、ここでは、二種類の原料モノマーとして、ポリユリアからなる正極側蒸着重合膜１７２の原料モノマーたる、例えば、ジエチレングリコールビス（３−アミノプロピル）エーテル等のエチレングリコールジアミンとｍ−キシリレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネートとが、液体状態で、それぞれ収容されている。
かくして、正極側蒸着重合膜形成装置１８８にあっては、第一及び第二蒸発源１３２，１３４の各原料モノマー収容ポット内でヒータの加熱により、二種類の原料モノマーの蒸気をそれぞれ発生させ、そして、それら二種類の原料モノマー蒸気を、蒸気供給パイプ１３８を通じて、真空槽６４内に供給して、第一の走行ローラ８４の外周面上を走行するアルミニウム箔８０に形成された正極活物質層２０上に吹き付けるようになっている。
また、リチウムイオン伝導性付与物質混入装置１９２は、ガスボンベ１４０とガス供給パイプ１４４とマスフローコントローラ１４６と液体収容器１９４と液体供給パイプ１９６とを備えて構成されている。そして、かかるリチウムイオン伝導性付与物質混入装置１９２の液体収容器１９４内には、リチウム塩が溶解した、常温で液体状態のイオン伝導性ポリマーからなるリチウムイオン伝導性付与物質１５２が収容されている。ここでは、かかるリチウムイオン伝導性付与物質１５２として、例えば、リチウム塩［例えば、ＬｉＮ（ＳＯ2ＣＦ3）2 ］が溶解した、７００以下程の低分子量のオリゴエチレンオキシド等が用いられている。
また、液体供給パイプ１９６の先端部が、ガス供給パイプ１４４の途中に突入配置されている。更に、ガス供給パイプ１４４の先端部が、正極側蒸着重合膜形成装置１８８の蒸気供給パイプ１３８内に挿入されており、これにより、ガス供給パイプ１４４の先端開口部が、蒸気供給パイプ１３８内に位置して、かかる蒸気供給パイプ１３８の先端開口部を通じて、第一の走行ローラ８４や第二の走行ローラ８６の外周面に向かって開口するように配置されている。
かくして、リチウムイオン伝導性付与物質混入装置１９２にあっては、ガスボンベ１４０の開閉バルブの開作動により、ガスボンベ１４０内に充填されたキャリアガスをガス供給パイプ１４４内に流通させることで、液体収容器１９４内に収容された液体状のリチウムイオン伝導性付与物質１５２を、ガス供給パイプ１４４内に生じた陰圧を利用して、液体供給パイプ１９６を通じてガス供給パイプ１４４内に吸い上げるようになっている。また、かかるガス供給パイプ１４４内で、液体状のリチウムイオン伝導性付与物質１５２を、キャリアガス中に霧状に分散させて、かかるキャリアガスと共に、蒸気供給パイプ１３８の先端側部分内に供給するようになっている。そして、かかるリチウムイオン伝導性付与物質１５２の霧状微粒子を、蒸気供給パイプ１３８の先端部内で二種類の原料モノマー蒸気と混合した状態で、それら二種類の原料モノマー蒸気やキャリアガスと共に、蒸気供給パイプ１３８の先端開口部から、第一の走行ローラ８４や第二の走行ローラ８６の外周面上を走行するアルミニウム箔８０に吹き付けるようになっている。これにより、かかるリチウムイオン伝導性付与物質混入装置１９２が、後述するように正極側蒸着重合膜形成装置１８８にて形成される正極側蒸着重合膜１７２中に、リチウムイオン伝導性付与物質１５２を混入するように構成されているのである。
一方、負極側蒸着重合膜形成ユニット１８４も、負極側蒸着重合膜形成装置１９０とリチウムイオン伝導性付与物質混入装置１９２とを有している。そして、それら負極側蒸着重合膜形成装置１９０とリチウムイオン伝導性付与物質混入装置１９２とが、正極側蒸着重合膜形成ユニット１８０の正極側蒸着重合膜形成装置１８８とリチウムイオン伝導性付与物質混入装置１９２と同様な構造とされているのである。
かくの如き構造を有する製造装置１８６を用いて、目的とするリチウムイオン二次電池１７１を製造する際には、以下の如き手順に従って、その操作が進められる。
すなわち、先ず、リチウムイオン二次電池１０の製造に際しての予備作業の開始から、第一の走行ローラ８４，９４と第二の走行ローラ８６，９６のそれぞれの外周面上において、アルミニウム箔８０上と銅箔８２上に正極活物質層２０と負極活物質層２８とをそれぞれ形成するまでの工程を、前記した製造装置１７６を用いてリチウムイオン二次電池１７１を製造する際と同様にして、実施する。
そして、第一の走行ローラ８４と第二の走行ローラ８６のそれぞれの外周面上を走行するアルミニウム箔８０の一方の面と他方の面にそれぞれ形成された正極活物質層２０上に、第一及び第二蒸発源１３２，１３４で発生させた二種類の原料モノマー蒸気と、リチウムイオン伝導性付与物質混入装置１９２からキャリアガスと共に蒸気供給パイプ１３８内に吹き込まれたリチウムイオン伝導性付与物質１５２とを、蒸気供給パイプ１３８の先端開口部から正極活物質層２０上に、混合状態で同時に吹き付けて、付着させる。これにより、かかる正極活物質層２０上で、二種類の原料モノマーを重合させて、ポリユリアからなる正極側蒸着重合膜１７２を形成すると同時に、かかる正極側蒸着重合膜１７２中にリチウムイオン伝導性付与物質１５２を混入する。そうして、正極シート１２を作製する。また、そのような正極シート１２の作製時と同様な操作を行って、負極シート１４を作製する。
その後、正極シート１２と負極シート１４とを、重合シート作製ユニット７８によって互いに重ね合わせつつ巻き取って、重合シート１６のロールを得る。その後、かかる重合シート１６のロールを周方向に切断して、目的とするリチウムイオン二次電池１７１を作製するのである。
このような本実施形態においても、前記第一の実施形態や前記第二の実施形態において奏される作用・効果と同様な作用・効果が、有効に享受され得る。
次に、図８には、本発明に従う構造を有するリチウムイオン二次電池の別の実施形態が、その部分縦断面形態において示されている。かかる図８から明らかなように、本実施形態のリチウムイオン二次電池１９８においては、正極集電箔１８の両面にそれぞれ積層形成された正極活物質層２０と第一の固体電解質層２４との間に、正極側混合層２００が形成されている一方、負極集電箔２６の両面にそれぞれ積層形成された負極活物質層２８と第二の固体電解質層３２との間に、負極側混合層２０２が形成されている。また、ここでは、正極活物質層２０の正極活物質層用蒸着重合膜３６と負極活物質層２８の負極活物質層用蒸着重合膜４０が、それぞれ、ポリウレタンからなっている。更に、第一の固体電解質層２４が、ポリエチレンオキシドの繰返し単位の構造を有し、且つポリエチレンオシキド中にリチウム塩が含有されたポリユリアからなる正極側蒸着重合膜１７２にて構成されている一方、第二の固体電解質層３２が、ポリエチレンオキシドの繰返し単位の構造を有し、且つポリエチレンオシキド中にリチウム塩が含有されたポリユリアからなる負極側蒸着重合膜１７４にて構成されている。
そして、正極側混合層２００には、正極活物質層２０を構成する第一の重合体としてのポリウレタンと、第一の固体電解質層２４を構成する第二の重合体としてのポリユリアとが混在し、また、負極側混合層２０２には、負極活物質層２８を構成する第三の重合体としてのポリウレタンと、第二の固体電解質層３２を構成する第四の重合体としてのポリユリアが混在している。なお、それら正極側混合層２００と負極側混合層２０２には、必要に応じて、リチウムイオン伝導性付与物質１５２も混在している。また、正極側混合層２００と負極側混合層２０２は、何れも導電性を有している。
そして、正極側混合層２００では、ポリウレタンの含有率が、正極活物質層２０側から第一の固体電解質層２４側に向かって徐々に小さくなっている一方、ポリユリアの含有率が、正極活物質層２０側から第一の固体電解質層２４側に向かって徐々に大きくなっている。また、負極側混合層２０２では、ポリウレタンの含有率が、負極活物質層２８側から第二の固体電解質層３２側に向かって徐々に小さくなっている一方、ポリユリアの含有率が、負極活物質層２８側から第二の固体電解質層３２側に向かって徐々に大きくなっている。つまり、正極側混合層２００と負極側混合層２０２とにおいては、ポリウレタンの含有率とポリユリアの含有率とが、正極活物質層２０側や負極活物質層２８側から第一及び第二の固体電解質層２４，３２側に向かって傾斜的に変化しているのである。
そして、そのような構造を有するリチウムイオン二次電池１９８を製造する際には、例えば、図９に示される如き構造を有する製造装置２０４が、好適に用いられる。
図９から明らかなように、製造装置２０４においては、二つの正極活物質層形成ユニット８８，８８の各蒸気供給パイプ１１４の先端部と、二つの正極側蒸着重合膜形成ユニット１８０，１８０の各蒸気供給パイプ１３８の先端部とが、第一の走行ローラ８４と第二の走行ローラ８６の各外周面に向かって、それぞれ開口するように配置されている。また、二つの負極活物質層形成ユニット９８，９８の各蒸気供給パイプ１１４の先端部と、二つの負極側蒸着重合膜形成ユニット１８４，１８４の各蒸気供給パイプ１３８の先端部とが、第一の走行ローラ９４第二の走行ローラ９６の各外周面に向かって、それぞれ開口するように配置されている。更に、各蒸気供給パイプ１１４の先端部から、開閉バルブ１２３が省略されている。それ以外の本実施形態の製造装置２０４の構造は、図６に示された製造装置１７６と同様な構造とされている。
そして、かくの如き構造を有する製造装置２０４を用いて、目的とするリチウムイオン二次電池１９８を製造する場合には、以下の如き手順に従って、その操作が進められる。
すなわち、先ず、前記した予備作業を実施した後、真空槽６４内を真空状態とする。一方、各正極活物質層形成ユニット８８と各負極活物質層形成ユニット９８と各正極側蒸着重合膜形成ユニット１８０と負極側蒸着重合膜形成ユニット１８４がそれぞれ有する各原料モノマー収容ポット内の原料モノマーを加熱して、それら各原料モノマーの蒸気を発生させる。
なお、ここでは、正極活物質層及び負極活物質層形成ユニット８８，９８の各原料モノマー収容ポット内には、原料モノマーとして、例えば、１，３−ジヒドロキシルベンゼン等の芳香族ジオールと、１，４−フェニレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネートが、それぞれ液体状態で収容される。また、正極側及び負極側蒸着重合膜形成ユニット１８０，１８４の各原料モノマー収容ポット内には、例えば、ジエチレングリコールビス（３−アミノプロピル）エーテル等のエチレングリコールジアミンとｍ−キシリレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネートと、オリゴエチレンオキシドが、液体又は固体の状態で収容される。
そして、真空槽６４内の圧力が所定の値となったら、正極シート作製ユニット７４の第一の走行ローラ８４に対応位置する正極活物質層形成ユニット８８に設けられた開閉バルブ（蒸気供給パイプ１１４と各原料モノマー収容ポットとの接続部分に設けられた開閉バルブと、正極活物質混入装置１０６のガスボンベ１１６に設けられた開閉バルブ）とを一定の量で開作動して、二種類の原料モノマー蒸気と正極活物質３４との混合物を、第一の走行ローラ８４の外周面上を走行するアルミニウム箔８０の一方の面上に吹き付ける。
その後、所定の時間が経過した時点で、蒸気供給パイプ１１４上の開閉バルブとガスボンベ１１６の開閉バルブとを、開放量が徐々に小さくなるように閉じてゆき、やがて、完全に閉鎖する。これにより、正極活物質層形成ユニット８８から真空槽６４内への、二種類の原料モノマー蒸気と正極活物質３４との混合物の供給（第一の走行ローラ８４上のアルミニウム箔８０に対する混合物の吹付け）を、所定の時間だけ一定の量で継続した後、その供給量を徐々に減少させ、やがてゼロとする。なお、蒸気供給パイプ１１４上の開閉バルブの閉作動を開始した時点で、ガスボンベ１１６の開閉バルブを完全に閉鎖しても良い。
一方、正極活物質形成ユニット８８の各開閉バルブの閉作動の開始と同時に、或いはその直前又は直後に、第一の走行ローラ８４に対応位置する正極側蒸着重合膜形成ユニット１８０に設けられた開閉バルブ（蒸気供給パイプ１３８と各原料モノマー収容ポットとの接続部分に設けられた開閉バルブ）を、それぞれの開放量が徐々に大きくなるように開作動し、やがて、それらの開放量を一定とする。そして、その後、所定の時間が経過したら、正極側蒸着重合膜形成ユニット１８０の開閉バルブを閉鎖する。これによって、正極側蒸着重合膜形成ユニット１８０から真空槽６４内への、三種類の原料モノマー蒸気の供給量を徐々に増加させ、やがて、それを一定の量とし、その後、ゼロとする。なお、このとき、真空槽６４の内圧が可及的に一定に保たれるように、正極活物質層形成ユニット８８の開閉バルブの閉作動量と、正極側蒸着重合膜形成ユニット１８０の開閉バルブの開作動量をそれぞれ調節することが、望ましい。
かくして、正極活物質層形成ユニット８８の開閉バルブのみを一定の開放量で開作動させている間に、アルミニウム箔８０の一方の面上にポリウレタンのみを生成させて、正極集電箔１８の一方の面上に、正極活物質層２０を形成する。なお、正極活物質層形成ユニット８８の開閉バルブを一定の開放量で開作動させている間の時間は、形成されるべき正極活物質層２０の厚さ等に応じて、適宜に決定される。
そして、正極活物質層形成ユニット８８の開閉バルブを徐々に閉鎖していく一方、正極側蒸着重合膜形成ユニット１８０の開閉バルブを徐々に開放していくことにより、所定の厚さとされた正極活物質層２０上への更なるポリウレタンの生成量を漸減させる一方、正極活物質層２０上でのポリユリアの生成量を漸増させる。その後、正極側蒸着重合膜形成ユニット１８０の開閉バルブの開放量を、一定時間の間、一定の大きさとすることで、ポリユリアの生成量を一定の量とする。
そして、正極活物質層形成ユニット８８の開閉バルブの閉作動の開始から、それが完全閉鎖されて、正極活物質層形成ユニット８８から供給される二種類の原料モノマーの真空槽６４内での残存量がゼロとなるまでの間、かかるそれら二種類の原料モノマーの重合反応と、正極側蒸着重合膜形成ユニット１８０から供給される三種類の原料モノマーの重合反応とを同時に実施して、正極活物質層２０上に、前記の如き構造を有する正極側混合層２００を形成する。その後、正極側蒸着重合膜形成ユニット１８０の開閉バルブの開放量を、一定時間の間、一定の大きさとすることで、正極側混合層２００上に、正極側蒸着重合膜１７２（第一の固体電解質層２４）を所定の厚さで積層形成するのである。
次に、正極活物質層２０と正極側混合層２００と第一の固体電解質層２４が一方の面上に一体的に積層形成されたアルミニウム箔８０が、それら各層２０，２００，２４の積層面において第二の走行ローラ８６に巻き掛けられて、第二の走行ローラ８６の外周面上を走行している間に、かかる積層面とは反対側の面に対して、正極活物質層２０と正極側混合層２００と第一の固体電解質層２４を、上記と同様にして、一体的に積層形成する。そうして、正極シート１２を連続的に作製する。
そして、正極シート１２を連続的に作製すると同時に、負極集電箔２６の両面のそれぞれに、負極活物質層２８と負極側混合層２０２と第二の固体電解質層３２が、その順番で一体的に積層形成された負極シート１４を連続的に作製する。この負極シート１４の作製工程は、負極活物質層形成ユニット９８，９８と負極側蒸着重合膜形成ユニット１８４，１８４とを用いて、正極シート１２の作製工程と同様にして実施される。
その後、正極シート１２と負極シート１４とを、重合シート作製ユニット７８によって互いに重ね合わせつつ巻き取って、重合シート１６のロールを得る。その後、かかる重合シート１６のロールを周方向に切断して、目的とするリチウムイオン二次電池１７１を作製するのである。
以上の説明から明らかなように、本実施形態にあっても、前記した幾つかの実施形態において奏される作用・効果と同様な作用・効果が有効に享受され得る。
そして、本実施形態によれば、一つの真空槽６４内でのロールトゥロール方式による一連の作業により、正極負極活物質層２０と第一の固体電解質層２４との間、及び負極活物質層２８と第二の固体電解質層３２との間に、正極側及び負極側混合層２００，２０２をそれぞれ形成できる。従って、正極活物質層２０及び負極活物質層２８と第一及び第二の固体電解質層２４，３２との間の明確な界面が無くされて、電子伝導性とイオン伝導性が、共に、より有利に高められ、以て、出力密度の向上が更に一層効果的に図られてなるリチウムイオン二次電池１９８を、優れた生産性をもって、より確実に且つ効率的に製造することが可能となるのである。
ところで、前記幾つかの実施形態に係るリチウムイオン二次電池１０，１７１，１９８は、何れも、並列接続されることによって電池セル５４が形成される構造を有していた。しかしながら、例えば、図１０に示されるように、リチウムイオン二次電池２０６を、直列接続によって電池セル２０７を形成可能な構造とすることもできる。なお、本実施形態のリチウムイオン二次電池２０６は、見かけ上、図５に示されるリチウムイオン二次電池１７１と同様な構造を有している。従って、そのような本実施形態のリチウムイオン二次電池２０６については、図５を援用して説明する。
すなわち、図５に示されるように、本実施形態のリチウムイオン二次電池２０６は、第一電極シート１２と第二電極シート１４とを互いに重ね合わせた二つの重合シート１６が相互に積層されていることにより、三つの電池素子を有して、構成されている。なお、第一電極シート１２と第二電極シート１４は、互いに同一の構造を有している。それ故、以下には、第一電極シート１２の構造のみについて説明する。
より具体的には、第一電極シート１２は、集電箔２０８の一方の面に、正極活物質層２１０が一体的に積層形成される一方、他方の面に、負極活物質層２１２が一体的に積層形成されてなるバイポーラ電極２１４を有している。そして、かかるバイポーラ電極２１４の正極活物質層２１０における集電箔２０８側とは反対側の面に、第一の固体電解質層２４が一体的に積層形成されている一方、バイポーラ電極２１４の負極活物質層２１２における集電箔２０８側とは反対側の面に、第二の固体電解質層３２が一体的に積層形成されて、構成されている。
第一電極シート１２の集電箔２０８は、金属箔からなっている。そして、ここでは、かかる集電箔２０８が、ニッケル箔にて構成されている。なお、集電箔２０８を構成する金属箔の種類は、特に限定されるものではなく、電位差において分解せずに、バイポーラ電極として使用可能なものが、何れも用いられ得る。即ち、ニッケル以外に、銅や、アルミニウム等の金属、又はそれらの金属の合金等からなる金属箔も、集電箔２０８として使用可能である。また、かかる集電箔２０８を互いに異なる金属箔を導電可能に接合してなる複層構造において構成することもできる。そして、そのようなものの中から、正極活物質層２１０中の正極活物質３４の種類や負極活物質層２１２中の負極活物質３８の種類等に応じて、適宜に選択されるのである。例えば、正極活物質３４がＬｉＣｏＯ2 、Ｌｉ（Ｎｉ−Ｍｎ−Ｃｏ）Ｏ2 （ＮｉをＣｏ、Ｍｎで一部置換したものでも良い）、ＬｉＮｉＯ2 、ＬｉＭｎ2Ｏ4、ＬｉＦｅＰＯ4 、ＬｉＭｎXＦｅ1-XＰＯ4 等のＬｉに対する電位が３〜５Ｖ程度のもので、負極活物質３８が天然グラファイトの他、ハードカーボン、カーボンナノチューブ、カーボンナノウォール、メソフェーズカーボンマイクロビーズ、メソフェーズカーボンファイバー、リチウム金属、リチウム・アルミニウム合金、リチウムがグラファイト或いはカーボンの層間に吸蔵された層間化合物、Ｓｉ、Ｓｉの合金、Ｓｎ、Ｓｎの合金等のＬｉに対する電位が０〜１Ｖ程度のものである場合は、集電箔２０８が、銅とアルミニウムのクラッド材、ステンレス鋼、銅、ニッケル等の金属箔にて構成される。また、正極活物質３４がＬｉＣｏＯ2 、Ｌｉ（Ｎｉ−Ｍｎ−Ｃｏ）Ｏ2 （ＮｉをＣｏ、Ｍｎで一部置換したものでも良い）、ＬｉＮｉＯ2 、ＬｉＭｎ2Ｏ4、ＬｉＦｅＰＯ4 、ＬｉＭｎXＦｅ1-XＰＯ4 等のＬｉに対する電位が３〜５Ｖ程度のもので、負極活物質３８がＬｉＴｉ5Ｏ12、ＭｎＯ2、Ｓｉの酸化物、Ｓｎの酸化物等のＬｉに対する電位が１〜２Ｖ程度のものである場合には、集電箔２０８が、銅とアルミニウムのクラッド材、ステンレス鋼、銅、ニッケルの他、アルミニウム、チタン、クロム等の金属箔にて構成される。
正極及び負極活物質層２００，２０２と第一及び第二の固体電解質層２４，３２は、前記第二の実施形態に係るリチウムイオン二次電池１７１の正極及び負極活物質層２０，２８と第一及び第二の固体電解質層２４，３２と同様な構造とされている。
そして、かくの如き構造とされたリチウムイオン二次電池２０６は、その使用に際して、例えば、図１０に示されるように、二つの外装フィルム５２，５２にて被覆された電池セル２０７として、構成される。
すなわち、かかる電池セル２０７においては、リチウムイオン二次電池２０６を構成する二つの重合シート１６，１６の積層方向の両側の面に、保護フィルム５６がそれぞれ重ね合わされて、積層されている。また、互いに積層された第一電極シート１２と第二電極シート１４のうち、それらの積層方向一端部（図１０の上端部）に位置する第一電極シート１２の集電箔２０８が、平板状の正極端子５８に対して電気的に接続されている一方、積層方向他端部（図１０の下端部）に位置する第二電極シート１４の集電箔２０８が、平板状の負極端子６０に対して電気的に接続されている。これにより、リチウムイオン二次電池１０が有する三つの電池素子が直列に接続されている。
そして、リチウムイオン二次電池２０６と保護フィルム５６，５６の積層体が、二つの外装フィルム５２，５２の間に挟まれるように配置されて、それら二つの外装フィルム５２，５２にて被覆されている。また、そのような状態下において、正極端子５８の集電箔２０８との接続側とは反対側の端部と、負極端子６０の集電箔２０８との接続側とは反対側の端部とが、二つの保護フィルム５６，５６の相互の接合部分から外部に突出している。かくして、リチウムイオン二次電池２０６が外装フィルム５２，５２にて被覆されてなる電池セル２０７が形成されているのである。なお、図１０にあっても、前記した図２と同様に、外装フィルム５２，５２とリチウムイオン二次電池２０６との間に、実際には存在しない空間が設けられた状態で、電池セル２０７が示されている。
そして、かくの如き構造とされた電池セル２０７が、単独で使用に供されるか、或いは複数が、並列又は直列に接続された状態で組み付けられて、組電池として、使用に供されるのである。
ところで、本実施形態のリチウムイオン二次電池２０６を製造する場合には、例えば、図６に示される製造装置１７６とは、正極活物質層形成ユニット８８と負極活物質層形成ユニット９８と正極側蒸着重合膜形成ユニット１８０と負極側蒸着重合膜形成ユニット１８４の配置位置が異なる構造を有する製造装置が用いられる。
すなわち、図６を参照しながら説明すると、リチウムイオン二次電池２０６を製造する製造装置１７６は、一つの正極活物質層形成ユニット８８と一つの正極側蒸着重合膜形成ユニット１８０とが、蒸気供給パイプ１１４，１３８の各先端開口部を、（正極シート形成ユニット７４の）第一の走行ローラ８４の外周面に向かって開口させるように配置されている。また、一つの負極活物質形成ユニット９８と一つの負極側蒸着重合膜形成ユニット１８４とが、蒸気供給パイプ１１４，１３８の各先端開口部を、（正極シート形成ユニット７４の）第二の走行ローラ８６の外周面に向かって開口させるように配置されている。更に、別の一つの正極活物質層形成ユニット８８と別の一つの正極側蒸着重合膜形成ユニット１８０とが、蒸気供給パイプ１１４，１３８の各先端開口部を、（負極シート形成ユニット７６の）第一の走行ローラ９４の外周面に向かって開口させるように配置されている。また、別の一つの負極活物質形成ユニット９８と別の一つの負極側蒸着重合膜形成ユニット１８４とが、蒸気供給パイプ１１４，１３８の各先端開口部を、（負極シート形成ユニット７６の）第二の走行ローラ９６の外周面に向かって開口させるように配置されている。そして、第一の巻出しローラ７０と第二の巻出しローラ７２とには、例えば、ニッケル箔等からなる集電箔２０８のロールが装着されている。
このような製造装置１７６を用いて、目的とするリチウムイオン二次電池２０６を製造する際には、例えば、第一の巻出しローラ７０に装着されたロールから巻き出された集電箔２０８が、第一の走行ローラ８４の外周面上を走行している間に、正極活物質層形成ユニット８８と正極側蒸着重合膜形成ユニット１８０とによって、集電泊２０８の一方の面上に、正極活物質層２１０と正極側蒸着重合膜１７２からなる第一の固体電解質層２４を、その順番で一体的に積層形成する。
その後、第一の走行ローラ８４から送り出された集電箔２０８が第二の走行ローラ８６の外周面を走行している間に、負極活物質層形成ユニット９８と負極側蒸着重合膜形成ユニット１８４とによって、集電箔２０８の他方の面上に、負極活物質層２１２と負極側蒸着重合膜１７４からなる第二の固体電解質層３２を、その順番で一体的に積層形成する。これにより、第一の電極シート１２を連続的に作製する。
そのようにして第一の電極シート１２を連続的に作製すると同時に、上記と同様にして、第二の巻出しローラ７２のロールから巻き出された集電箔２０８の一方の面に正極活物質層２１０と第一の固体電解質層２４を一体的に積層形成する一方、他方の面に負極活物質層２１２と第二の固体電解質層３２を一体的に積層形成して、第二の電極シート１４を連続的に作製する。
その後、第一の電極シート１２と第二の電極シート１４とを、重合シート作製ユニット７８によって互いに重ね合わせつつ巻き取って、重合シート１６のロールを得る。その後、かかる重合シート１６のロールを周方向に切断して、目的とするリチウムイオン二次電池２０６を作製するのである。
かくの如き本実施形態のリチウムイオン二次電池２０６にあっても、前記した幾つかの実施形態において奏される作用・効果と同様な作用・効果が有効に享受され得る。そして、かかるリチウムイオン二次電池２０６においては、特に、電池素子の直列接続が有利に可能となり、以て、小型でコンパクトな構造によって、高電圧化が有利に且つ効率的に実現され得るのである。
なお、本実施形態のリチウムイオン二次電池２０６の製造時においても、正極活物質層形成ユニット８８や負極活物質層形成ユニット９８の蒸気供給パイプ１１４，１３８の各先端開口部に設けられた開閉バルブ１２３の開閉作動を、所定の時間間隔で繰返し実施すれば、図４に示されるように、集電箔２０８の一方の面上に、複数の正極活物質層２１０を、集電箔２０８の長さ方向に間隔を隔てて形成する一方、他方の面上に、複数の負極活物質層２１２を、集電箔２０８の長さ方向に間隔を隔てて形成することができる。そして、それによって、集電箔２０８の長さ方向において互いに隣り合う正極活物質層２１０同士の間や負極活物質層２１２同士の間に、それら正極活物質層２１０や負極活物質層２１２が積層されていない非積層部６１を有する電極シート１２（１４）を形成することが可能となる。その結果、第一の実施形態に係るリチウムイオン二次電池１０において非積層部６１を有することで奏される作用・効果と同様な作用・効果が、有効に享受され得ることとなるのである。
また、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池２０６においても、第一及び第二の固体電解質層２４，３２を、図１に示されるような二層構造としても良い。更に、図８に示されるように、正極活物質層２１０と第一の固体電解質層２４との間に正極側混合層２００を形成したり、負極活物質層２１２と第二の固体電解質層３２との間に負極側混合層２０２を形成したりすることも可能である。
以上、本発明の具体的な構成について詳述してきたが、これはあくまでも例示に過ぎないのであって、本発明は、上記の記載によって、何等の制約をも受けるものではない。
例えば、リチウムイオン二次電池１０，１７１，１９８，２０６を構成する重合シート１６の積層数は、適宜に変更可能である。
また、正極集電箔１８や負極集電箔２６、集電箔２０８に多数の貫通孔を形成し、それら多数の貫通孔内に、それぞれ、正極活物質３４や負極活物質３８を充填しても良い。これよって、更に一層優れた電池性能が確保され得る。
さらに、正極集電箔１８や負極集電箔２６、集電箔２０８のそれぞれの両面に、非積層部６１を何等形成することなく、それらの集電箔１８，２６，２０８の両面に、正極活物質層２０，２１０や負極活物質層２８，２１２を、各集電箔１８，２６，２０８の長さ方向に連続して延びるように、一体的に積層形成することも、勿論可能である。
また、正極活物質３４や負極活物質３８、リチウムイオン伝導性付与物質１５２を、正極集電箔１８や負極集電箔２６に対して、アルミニウム箔各種の原料モノマー蒸気と一緒に吹き付け得るのであれば、粉体供給パイプ１２２，１４８やガス供給パイプ１２０，１４４を、蒸気供給パイプ１１４，１３８と並列的に配置しても良い。そして、その場合には、粉体供給パイプ１２２，１４８やガス供給パイプ１２０，１４４の先端開口部を、蒸気供給パイプ１１４，１３８の先端開口部よりも、第一及び第二の走行ローラ８４，９４，８６，９６による正極集電箔１８や負極集電箔２６の走行方向上流側に位置させることが望ましい。それによって、正極活物質３４、負極活物質３８、リチウムイオン伝導性付与物質１５２を、各種の原料モノマー蒸気に対して、それらの重合完了前に確実に混合することが可能となる。
その他、一々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものであり、また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもないところである。
１０，１７１，１９８，２０６ リチウムイオン二次電池
１２ 正極シート １４ 負極シート
１６ 重合シート １８ 正極集電箔
２０，２１０ 正極活物質層 ２４ 第一の固体電解質層
２６ 負極集電箔 ２８，２１２ 負極活物質層
３２ 第二の固体電解質層 ３４ 正極活物質
３６ 正極活物質層用蒸着重合膜 ３８ 負極活物質
４０ 負極活物質層用蒸着重合膜 ５０ 積層界面
６１ 非積層部 ２０８ 集電箔
２１８ バイポーラ電極

Claims (6)

  1. 正極活物質を含有する蒸着重合膜からなる正極活物質層が、金属箔からなる正極集電箔の両面にそれぞれ一体的に積層形成された正電極を有すると共に、リチウムイオン伝導性を有する蒸着重合膜からなる第一の固体電解質層が、該正電極を間に挟んだ両側に位置して、該正電極の各正極活物質層に対してそれぞれ一体的に積層形成されてなる正極シートと、
    負極活物質を含有する蒸着重合膜からなる負極活物質層が、金属箔からなる負極集電箔の両面にそれぞれ一体的に積層形成された負電極を有すると共に、リチウムイオン伝導性を有する蒸着重合膜からなる第二の固体電解質層が、該負電極を間に挟んだ両側に位置して、該負電極の各負極活物質層に対してそれぞれ一体的に積層形成されてなる負極シートと、
    を含み、それら正極シートと負極シートとを互いに重ね合わせた重合シートの複数が相互に積層されて、構成されていることを特徴とするリチウムイオン二次電池。
  2. 正極活物質を含有する蒸着重合膜からなる正極活物質層が、金属箔からなる集電箔の一方の面に一体的に積層形成される一方、負極活物質を含有する蒸着重合膜からなる負極活物質層が、該集電箔の他方の面に一体的に積層形成されてなるバイポーラ電極を有すると共に、リチウムイオン伝導性を有する蒸着重合膜からなる第一の固体電解質層と第二の固体電解質層とが、該バイポーラ電極を間に挟んだ両側に位置して、該第一の固体電解質層が、該バイポーラ電極の該正極活物質層に一体的に積層形成される一方、該第二の固体電解質層が、該バイポーラ電極の該負極活物質層に一体的に積層形成されてなる電極シートを含み、該電極シートの二つを互いに重ね合わせた重合シートの複数が相互に積層されて、構成されていることを特徴とするリチウムイオン二次電池。
  3. 金属箔からなる正極集電箔を準備して、該正極集電箔の両面に、正極活物質を含有する蒸着重合膜からなる正極活物質層を、それぞれ一体的に積層形成する工程と、
    前記正極集電箔に積層形成された前記正極活物質層の該正極集電箔との積層面とは反対側の面に、リチウムイオン伝導性を有する蒸着重合膜からなる第一の固体電解質層を一体的に積層形成する工程と、
    金属箔からなる負極集電箔を準備して、該負極集電箔の両面に、負極活物質を含有する蒸着重合膜からなる負極活物質層を、それぞれ一体的に積層形成する工程と、
    前記負極集電箔に積層形成された前記負極活物質層の該負極集電箔との積層面とは反対側の面に、リチウムイオン伝導性を有する蒸着重合膜からなる第二の固体電解質層を一体的に積層形成する工程と、
    を実施して、前記正極活物質層が、前記正極集電箔の両面にそれぞれ一体的に積層形成されると共に、それら各正極活物質層の該正極集電箔との積層面とは反対側の面に、前記第一の固体電解質層が、それぞれ一体的に積層形成された正極シートと、前記負極活物質層が、前記負極集電箔の両面にそれぞれ一体的に積層形成されると共に、それら各負極活物質層の該負電極集電箔との積層面とは反対側の面に、前記第二の固体電解質層がそれぞれ一体的に積層形成された負極シートとを形成し、
    その後、該正極シートと該負極シートとを互いに重ね合わせて、重合シートを形成した後、該重合シートの複数を相互に積層するようにしたことを特徴とするリチウムイオン二次電池の製造方法。
  4. 帯状の金属箔からなる前記正極集電箔を準備して、該帯状の正極集電箔の両面のそれぞれに、前記正極活物質層の複数を、該正極集電箔の長さ方向に間隔を隔てて一体的に積層形成することにより、該正極集電箔の両面に、該正極活物質層が積層されていない非積層部を有する前記正極シートを形成する一方、帯状の金属箔からなる前記負極集電箔を準備して、該帯状の負極集電箔の両面のそれぞれに、前記負極活物質層の複数を、該負極集電箔の長さ方向に間隔を隔てて一体的に積層形成することにより、該負極集電箔の両面に、該負極活物質層が積層されていない非積層部を有する前記負極シートを形成した後、それら正極シートと負極シートとを、非積層部同士が互いに対応位置するように重ね合わせて、重合物を形成し、その後、該重合物を、該非積層部同士が対応位置する部分において切断することによって、前記重合シートを複数形成するようにした請求項３に記載のリチウムイオン二次電池の製造方法。
  5. 金属箔からなる集電箔を準備する工程と、
    該集電箔の一方の面に、正極活物質を含有する蒸着重合膜からなる正極活物質層を一体的に積層形成する工程と、
    前記集電箔の他方の面に、負極活物質を含有する蒸着重合膜からなる負極活物質層を一体的に積層形成する工程と、
    前記正極活物質層における前記集電箔との積層面とは反対側の面に、リチウムイオン伝導性を有する蒸着重合膜からなる第一の固体電解質層を一体的に積層形成する工程と、
    前記負極活物質層における前記集電箔との積層面とは反対側の面に、リチウムイオン伝導性を有する蒸着重合膜からなる第二の固体電解質層を一体的に積層形成する工程と、
    を実施して、前記集電箔の一方の面に、該正極活物質層と該第一の固体電解質層とが一体的に積層形成される一方、他方の面に、該負極活物質層と該第二の固体電解質層とが一体的に積層された電極シートを形成し、
    その後、該電極シートの二つを互いに重ね合わせて重合シートを形成した後、該重合シートの複数を相互に積層するようにしたことを特徴とするリチウムイオン二次電池の製造方法。
  6. 帯状の金属箔からなる前記集電箔を準備して、該帯状の集電箔の一方の面に、前記正極活物質層の複数を、該集電箔の長さ方向に間隔を隔てて一体的に積層形成する一方、該帯状の集電箔の他方の面に、前記負極活物質層の複数を、該集電箔の長さ方向に間隔を隔てて一体的に積層形成することにより、該集電箔の一方の面に、該正極活物質層が積層されていない非積層部を有すると共に、該集電箔の他方の面に、該負極活物質層が積層されていない非積層部を有する電極シートを形成した後、かかる電極シートの二つを、該非積層部同士が互いに対応位置するように重ね合わせて、重合物を形成し、その後、該重合物を、該非積層部同士が対応位置する部分において切断することによって、前記重合シートを複数形成するようにした請求項５に記載のリチウムイオン二次電池の製造方法。
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