JP2019016493A - 電極体のサブユニット、電極ユニット、積層電極体及び蓄電素子 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、エネルギー密度が大きい蓄電素子を効率よく製造することができる積層電極体のサブユニットを提供することを課題とする。【解決手段】本発明の一態様に係る積層電極体のサブユニットは、両面に接着層を有する２枚のセパレータと、前記２枚のセパレータの間に配置され接着固定された１枚の正極板と、前記２枚のセパレータのうちの一方の前記正極板と反対側の面に接着固定された１枚の負極板とを備え、前記２枚のセパレータの端部が、前記正極板及び前記負極板の端部から突出する。【選択図】図１

Description

本発明は、電極体のサブユニット、電極ユニット、積層電極体及び蓄電素子に関する。

携帯電話、電気自動車等の様々な機器に、充放電可能な蓄電素子が使用されている。近年、これらの機器の高出力化や高性能化に伴い、より小型でエネルギー密度（電気容量）が大きい蓄電素子が求められている。

一般に蓄電素子は、表面に正極活物質層が形成された正極板と表面に負極活物質層が形成された負極板とを電気絶縁性を有するセパレータを介して交互に積層して形成される積層電極体を有する。このような蓄電素子で単位体積当たりのエネルギー密度を大きくするには、セパレータを薄くすることが有効である。このため、セパレータを樹脂フィルムによって形成した蓄電素子が実用化されている。

蓄電素子では、負極において電析によって生成される金属析出物（例えばリチウムデンドライトや金属異物の溶解析出による金属析出物）がセパレータを貫通して正極板と負極板とを微小短絡させる可能性がある。正極板又は負極板を挟み込む一対のセパレータの外縁を接着して袋状にした袋詰電極板を用いて、正極板近傍の電解液に析出物を生成し得る金属イオンを生じる金属種が混入することを抑制し、金属イオンが負極に接触して電析することを抑制する積層電極体が公知である。

セパレータの接着部分は充放電に寄与しないため、セパレータの接着部分は蓄電素子内部の所定空間を占有して、蓄電素子のエネルギー密度を大きくする妨げとなり得る。

積層電極体において、平面視で正極板が負極板からはみ出すと負極板の端部に電流が集中して電析が局所的に促進される。このため、積層電極体では、正極板の平面寸法が負極板の平面寸法よりも小さい必要があり、これも蓄電素子のエネルギー密度を制限する要因となっている。

樹脂フィルムから形成されるセパレータは、比較的熱に弱いため、蓄電素子のエネルギー密度を大きくすると、セパレータが熱により損傷し、電析によって生成される金属析出物がセパレータを貫通して正極板と負極板とを微小短絡させる可能性がある。このため、セパレータの電極板に当接する面に耐熱層（無機層）を形成し、セパレータの耐熱性を向上した蓄電素子が提案されている（特開２０１３−１４３３３７号公報参照）。

特開２０１３−１４３３３７号公報

前記公報に記載の蓄電素子では、正極板を一対のセパレータで挟み込み、正極板の平面視外側において一対のセパレータを接着した袋詰正極板と、正極板よりも大きく、かつセパレータよりも小さい袋詰めされていない負極板とを交互に積層した積層電極体を外装材の中に収容している。外周部において複数のセパレータを外層材で挟み込むことによって複数の袋詰正極板及び複数の負極板を保持している。

このように、複数の袋詰正極板と複数の負極板とを交互に積層する場合、積層電極体の中で負極板を正確に位置決めすることが難しい。正極板が負極板からはみ出さないよう正極板を小さく形成することが必要となるため、エネルギー密度の向上が阻害される。また、正極板を小さくしても、袋詰正極板の上に負極板を正確に位置決めして配置する必要があることから、複数の袋詰正極板と複数の負極板とを積層する作業が煩雑であり、製造効率の向上が制限される。

本発明は、エネルギー密度が大きい蓄電素子を効率よく製造することができる積層電極体のサブユニット、電極ユニット、及び積層電極体、並びにそれらを用いた蓄電素子を提供することを課題とする。

本発明の一態様に係る積層電極体のサブユニットは、両面に接着層を有する２枚のセパレータと、前記２枚のセパレータの間に配置され接着固定された１枚の正極板と、前記２枚のセパレータのうちの一方の前記正極板と反対側の面に接着固定された１枚の負極板とを備え、前記２枚のセパレータの端部が、前記正極板及び前記負極板の端部から突出する。

本発明の一態様に係る積層電極体のサブユニットは、１枚の正極板と、この正極板を挟み込む２枚のセパレータと、一方のセパレータに積層される１枚の負極板とが接着固定されて一体化しているので、このサブユニット内で正極板、セパレータ及び負極板の相対位置が正確かつ不変である。このため、当該サブユニットは、正極板と負極板とが対向する面積を大きくしても、正極板が負極板からはみ出して電析を助長することがない。また、当該サブユニットは、セパレータに正極板及び負極板が接着固定されているので、セパレータが変形し難い。そのためサブユニットは、ガイドで容易に位置決めすることができ、複数のサブユニットを正確かつ迅速に積層することができる。当該サブユニットを用いることで、セパレータの面積に対する正極板と負極板とが対向する領域の面積の比が比較的大きく、エネルギー密度が大きい積層電極体を効率よく製造することができる。

本発明の一実施形態のサブユニットの模式的断面図である。 図１のサブユニットの部分拡大断面図である。 図１のサブユニットを有する電極ユニットの模式的断面図である。 図３の電極ユニットの模式的平面図である。 図３の蓄電ユニットを有する積層電極体の模式的断面図である。 図５の積層電極体を有する蓄電素子の模式的分解斜視図である。 図１のサブユニットを形成する工程を示す模式図である。

本発明の一態様に係る積層電極体のサブユニットは、両面に接着層を有する２枚のセパレータと、前記２枚のセパレータの間に配置され接着固定された１枚の正極板と、前記２枚のセパレータのうちの一方の前記正極板と反対側の面に接着固定された１枚の負極板とを備え、前記２枚のセパレータの端部が、前記正極板及び前記負極板の端部から突出する。

当該サブユニットは、１枚の正極板と、この正極板を挟み込む２枚のセパレータと、一方のセパレータに積層される１枚の負極板とが接着固定されて一体化しているので、このサブユニット内で正極板、セパレータ及び負極板の相対位置が正確かつ不変である。このため、当該サブユニットは、正極板と負極板とが対向する面積を大きくしても、正極板が負極板からはみ出して電析を助長することがない。また、当該サブユニットは、セパレータに正極板及び負極板が接着固定されているので、セパレータが変形し難い。そのためサブユニットは、ガイドで容易に位置決めすることができ、複数のサブユニットを正確かつ迅速に積層することができる。当該サブユニットを用いることで、セパレータの面積に対する正極板と負極板とが対向する領域の面積の比が比較的大きく、エネルギー密度が大きい積層電極体を効率よく製造することができる。

当該サブユニットにおいて、前記２枚のセパレータが、前記接着層の間に配置される多孔性の樹脂層と、前記正極板と対向する面の前記接着層及び前記樹脂層の間に耐酸化層とをそれぞれ有し、前記接着層が、加熱されると接着性を発現してもよい。この構成によれば、接着層が常温では接着性を発現しないことから当該サブユニットの取り扱いが容易であり、かつ加熱することで接着層が接着性を発現することで、他のサブユニットと容易に接合することができる。また、セパレータが、両面の接着層の間に、電解液を保持する樹脂層と、樹脂層の酸化を抑制する耐酸化層とを有することによって、樹脂層が十分な電解液を保持することを担保される。また、耐酸化層は、比較的薄く、容易に破壊できる層とすることができるため、当該サブユニットを積層して積層電極体を形成する際にセパレータの樹脂層同士を溶着することが可能であり、積層電極体の製造を容易にすることができる。

本発明の一態様に係る電極ユニットは上述のサブユニットが複数積層され、前記複数のサブユニットそれぞれの前記正極板及び前記負極板の端部から突出するセパレータ同士が溶着されている。当該電極ユニットは、セパレータ同士が溶着されていることによって複数のサブユニット間の相対位置が固定され、各サブユニットの正極板及び負極板が正確に正対する状態を保持することができる。このため、当該電極ユニットは、正極板と負極板とが対向する面積をより大きくすることができるので、当該電極ユニットを用いて形成される積層電極体のエネルギー密度を大きくすることができる。

当該電極ユニットにおいて、前記負極板と、前記負極板に隣接する前記サブユニットのセパレータとが、接着されていなくてもよい。この構成によれば、当該電極ユニットは、複数のサブユニットを積層してセパレータの端部を溶着するだけで容易に製造することができる。

本発明の一態様に係る積層電極体は、上述の電極ユニットが複数積層され、最も外層に配置される前記セパレータ上に１枚の負極板が配置されている。当該積層電極体は、複数の電極ユニットを積層することによって得られるので、容易に製造することができ、かつエネルギー密度が大きい。

当該積層電極体において、前記複数の電極ユニット及び前記負極板の積層体を覆う樹脂フィルムをさらに備えてもよい。この構成によれば、樹脂フィルムが電極ユニット間の位置ずれを抑制するので、エネルギー密度をより大きくすることができると共に、樹脂フィルムが最外層の負極板を保護するため、蓄電素子の製造が容易となる。

本発明の一態様に係る蓄電素子は、上述の積層電極体と、前記積層電極体を収容するケースと、前記積層電極体に電気的に接続され、前記ケースから露出する外部端子とを備える。当該蓄銭素子は、前記積層電極体を備えるので、製造が容易であり、かつエネルギー密度を大きくすることができる。

以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。

図１及び図２に、本発明の一実施形態に係るサブユニットＳを示す。このサブユニットＳは、図３及び図４に示すそれ自体が本発明の別の実施形態に係る電極ユニットＵを製造するために用いられる。また、電極ユニットＵは、図５に示すようそれ自体が本発明のさらに別の実施形態に係る積層電極体Ｂを製造するために用いられる。さらに積層電極体Ｂは、図６に示すように、本発明の別の実施形態に係る蓄電素子の一構成要素として用いられる。

図１に示すように、サブユニットＳは、２枚のセパレータ１と、この２枚のセパレータ１の間に配置されて接着固定された１枚の正極板２と、２枚のセパレータ１のうちの一方の正極板２と反対側の面に接着固定された１枚の負極板３とを備える。サブユニットＳにおいて、２枚のセパレータ１は、その端部が正極板２及び負極板３の端部から突出している。

図２に詳しく示すように、セパレータ１は、シート状の樹脂層４と、この樹脂層４の少なくとも正極板２に対向する面に積層された耐酸化層５と、この樹脂層４及び耐酸化層５の積層体の両面に積層された一対の接着層６とを有する。

セパレータ１は、サブユニットＳを用いて製造される蓄電素子において、正極板２と負極板３との間に介在して正極板２と負極板３とが直接接触することを防止するとともに、その内部に電解液が含浸して、正極板２と負極板３との間でイオンを介した電荷の受け渡しを可能にする。

セパレータ１の樹脂層４は、主に電解液を保持する層であり、多孔質樹脂フィルムから形成される。

この樹脂層４の主成分としては、例えばポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−メチルアクリレート共重合体、エチレン−エチルアクリレート共重合体、塩素化ポリエチレン等のポリオレフィン誘導体、エチレン−プロピレン共重合体等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレートや共重合ポリエステル等のポリエステルなどを採用することができる。中でも、樹脂層４の主成分としては、耐電解液性、耐久性及び溶着性に優れるポリエチレン及びポリプロピレンが好適に用いられる。なお、「主成分」とは、最も質量含有率が大きい成分を意味する。

樹脂層４の平均厚さの下限としては、５μｍが好ましく、１０μｍがより好ましい。一方、樹脂層４の平均厚さの上限としては、３０μｍが好ましく、２０μｍがより好ましい。樹脂層４の平均厚さを前記下限以上とすることによって、セパレータ１同士の溶着時に樹脂層４が破断することを防止できる。また、樹脂層４の平均厚さを前記上限以下とすることによって、サブユニットＳひいては積層電極体Ｂのエネルギー密度を大きくすることができる。

セパレータ１の耐酸化層５は、主に樹脂層４が酸化して劣化することを抑制するために設けられる層であり、多数の無機粒子とこの無機粒子間を接続するバインダとを含む。

無機粒子の主成分としては、例えばアルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、マグネシア、セリア、イットリア、酸化亜鉛、酸化鉄等の酸化物、窒化ケイ素、窒化チタン、窒化ホウ素等の窒化物、シリコンカーバイド、炭酸カルシウム、硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、チタン酸カリウム、タルク、カオリンクレイ、カオリナイト、ハロイサイト、パイロフィライト、モンモリロナイト、セリサイト、マイカ、アメサイト、ベントナイト、アスベスト、ゼオライト、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウムなどが挙げられる。中でも、耐酸化層５の無機粒子の主成分としては、アルミナ、シリカ及びチタニアが特に好ましい。

耐酸化層５の無機粒子の平均粒子径の下限としては、１ｎｍが好ましく、７ｎｍがより好ましい。一方、無機粒子の平均粒子径の上限としては、５μｍが好ましく、１μｍがより好ましい。無機粒子の平均粒子径を前記下限以上とすることによって、耐酸化層５中のバインダの比率を小さくして、耐酸化層５の耐熱性を大きくすることができる。また、無機粒子の平均粒子径を前記上限以下とすることによって、均質な耐酸化層５を形成することができる。なお、「平均粒子径」とは、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）又は走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いてＪＩＳ−Ｒ１６７０に準じて測定される値である。

耐酸化層５のバインダの主成分としては、例えばポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体等のフッ素ゴム、スチレン−ブタジエン共重合体及びその水素化物、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体及びその水素化物、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体及びその水素化物、メタクリル酸エステル−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等の合成ゴム、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、カルボキシメチルセルロースのアンモニウム塩等のセルロース誘導体、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリアミド及びその前駆体（ポリアミック酸等）等のポリイミド、エチレン−エチルアクリレート共重合体等のエチレン−アクリル酸共重合体、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン、ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエステルなどが挙げられる。

耐酸化層５の平均厚さの下限としては、２μｍが好ましく、４μｍがより好ましい。一方、耐酸化層５の平均厚さの上限としては、６μｍが好ましく、５μｍがより好ましい。耐酸化層５の平均厚さを前記下限以上とすることによって、耐酸化層５がセパレータ１の接着固定時に破断することを防止できる。また、耐酸化層５の平均厚さを前記上限以下とすることによって、セパレータ１同士の溶着時に耐酸化層５が容易に破壊されるので樹脂層４同士を確実に一体化することができる。

セパレータ１の接着層６は、正極板２及び負極板３における電極反応を可能にすることができるようイオン伝導性を有するとともに、セパレータ１を正極板２及び負極板３に接着する層である。具体的には、接着層６は、加熱により接着性を発現する層であることが好ましく、常温を超える温度、例えば６０℃以上の温度かつセパレータ１のシャットダウン温度（樹脂層４が溶融する温度）未満の温度に晒されたときに接着性を発現することができる（接着性を発現する温度が６０℃以上セパレータ１のシャットダウン温度未満である）よう構成される。接着層６をこのような温度範囲で接着正を発現するよう構成することによって、常温では接着層６が接着性を発現しないことからサブユニットＵの取り扱いが容易となり、かつ他の構成要素がダメージを受けない程度に加熱することで接着層６が接着性を発現することで、他のサブユニットＵと容易に接合することができる。

接着層６は、イオン伝導性を発現する粒子と、バインダとを含む混合材料から形成することができる。具体的には、接着層６は、電解液を含んでイオン伝導性を担保する固体電解液粒子と、例えば加熱、超音波振動等により接着性を発現するバインダとを含む材料から形成することができる。接着層６は、液体及び気体が通過できるよう、連続気孔を有することが好ましい。

接着層６の平均厚さの下限としては、０．１μｍが好ましく、０．２μｍがより好ましく、０．４μｍがさらに好ましい。一方、接着層６の平均厚さの上限としては、５μｍが好ましく、３μｍがより好ましく、１．２μｍがさらに好ましい。接着層６の平均厚さを前記下限以上とすることによって、十分な接着性を得ることができる。また、接着層６の平均厚さを前記上限以下とすることによって、十分なイオン伝導性を得ることができる。

接着層６の固体電解液粒子の材質としては、例えば無機固体電解液、純正固体高分子電解液、高分子ゲル電解液（Ｇｅｌ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ）等が挙げられるが、中でもイオン伝導度を大きくできるとともに均質で粒子径を調節し易い高分子ゲル電解液が特に好適に用いられる。

高分子ゲル電解液は、電解液を高分子によってゲル化することによって取り扱いを容易化したものである。電解液をゲル化する高分子としては、例えばフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリメチルメタクリル酸、ポリアクリロニトリル等を挙げることができる。

高分子ゲル電解液の電解液としては、有機溶媒に支持電解液を溶解した有機電解液が用いられる。支持電解液としては、リチウム塩が好適に用いられる。リチウム塩としては、特に制限はないが、例えばＬｉＰＦ_６、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＳｂＦ_６、ＬｉＡｌＣｌ_４、ＬｉＣｌＯ_４、ＣＦ_３ＳＯ_３Ｌｉ、Ｃ_４Ｆ_９ＳＯ_３Ｌｉ、ＣＦ_３ＣＯＯＬｉ、（ＣＦ_３ＣＯ）_２ＮＬｉ、（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２ＮＬｉ、（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）ＮＬｉ等が挙げられる。中でも、有機溶媒に溶けやすく高い解離度を示すＬｉＰＦ_６、ＬｉＣｌＯ_４、ＣＦ_３ＳＯ_３Ｌｉが特に好ましい。

電解液に使用する有機溶媒としては、支持電解液を溶解できるものであれば特に限定されないが、例えばジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）等のカーボネート類、例えばγ−ブチロラクトン、ギ酸メチル等のエステル類、例えば１，２−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン等のエーテル類、スルホラン、ジメチルスルホキシド等の含硫黄化合物類など一種又は複数種を組み合わせて用いることができる。中でも、誘電率が高く、安定な電位領域が広いカーボネート類が特に好適に用いられる。

電解液中における支持電解液の濃度の下限としては、１質量％が好ましく、５質量％がより好ましい。一方、電解液中における支持電解液の濃度の上限としては、３０質量％が好ましく、２０質量％がより好ましい。電解液中における支持電解液の濃度を上記範囲内とすることによって、比較的大きいイオン伝導性を得ることができる。

固体電解液粒子の平均粒子径の下限としては、０．１μｍが好ましく、０．２μｍがより好ましい。一方、固体電解液粒子の平均粒子径の上限としては、２μｍが好ましく、１μｍがより好ましい。固体電解液粒子の平均粒子径を前記下限以上とすることによって、固体電解液粒子同士を接触させて接着層６にイオン伝導性を付与することが容易となる。また、固体電解液粒子の平均粒子径を前記上限以下とすることによって、接着層６を均一な膜状に形成することが容易となる。

固体電解液粒子の形状としては、固体電解液粒子同士の接触を促進してイオン伝導性を大きくできるよう、例えば棒状、錐状、板状等の真球度が小さい形状が好ましい。

接着層６のバインダとしては、固体電解液粒子及び正極活物質層８に対して接着性を有するものであればよいが、比較的低い温度で加熱することによって、正極活物質層８に対して粘着可能な樹脂、つまり比較的低いガラス転移点を有し、粘着性を発現する高分子材料が好適に用いられる。

バインダのガラス転移点の下限としては、−５０℃が好ましく、−４５℃がより好ましい。一方、バインダのガラス転移点の上限としては、５０℃が好ましく、４５℃がより好ましい。バインダのガラス転移点を前記下限以上とすることによって、接着層６の強度を確保できる。また、バインダのガラス転移点を前記上限以下とすることによって、樹脂層４を損傷しない温度でセパレータ１を正極板２及び対向するセパレータ１に接着することができる。

バインダの主成分としては、例えばアクリル系重合体等が挙げられる。アクリル重合体としては、ニトリル基を有する単量体単位及び（メタ）アクリル酸エステル単量体単位を含むニトリル基含有アクリル重合体が好適に用いられる。ここで、ニトリル基を有する単量体単位とは、例えばアクリロニトリル、メタアクリロニトリル等を重合して得られる構造単位であり、（メタ）アクリル酸エステル単量体単位とは、ＣＨ_２＝ＣＲ^１−ＣＯＯＲ^２（式中、Ｒ^１は水素原子又はメチル基を、Ｒ^２はアルキル基又はシクロアルキル基を表す。）で表される化合物由来の単量体単位である。ニトリル基含有アクリル重合体は、ニトリル基を有する単量体単位及び（メタ）アクリル酸エステル単量体単位に加えて、エチレン性不飽和酸単量体を重合して形成されるエチレン性不飽和酸単量体単位を含んでいてもよい。また、ニトリル基含有アクリル重合体は、架橋されていてもよい。

接着層６における固体電解液粒子の割合の下限としては、７０質量％が好ましく、８０質量％がより好ましい。一方、接着層６における固体電解液粒子の割合の上限としては、９５質量％が好ましく、９０質量％がより好ましい。接着層６における固体電解液粒子の割合を前記下限以上とすることによって、接着層６に十分なイオン伝導性を付与することができる。また、接着層６における固体電解液粒子の割合を前記上限以下とすることによって、相対的にバインダの割合を一定以上として接着層６に十分な接着性を付与することができる。

正極板２は、導電性を有する箔状乃至シート状の正極集電体７と、この正極集電体７の表面に積層される正極活物質層８とを有する。より具体的には、正極板２は、正極集電体７の表面に正極活物質層８が積層される平面視矩形状の活物質領域と、この活物質領域から正極集電体７が活物質領域よりも幅の小さい帯状に延出する正極タブ９（図４参照）とを有する。

正極板２の正極集電体７の材質としては、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル等の金属又はそれらの合金が用いられる。これらの中でも、導電性の高さとコストとのバランスからアルミニウム、アルミニウム合金、銅及び銅合金が好ましく、アルミニウム及びアルミニウム合金がより好ましい。また、正極集電体７の形成形態としては、箔、蒸着膜等が挙げられ、コストの面から箔が好ましい。つまり、正極集電体７としてはアルミニウム箔が好ましい。なお、アルミニウム又はアルミニウム合金としては、ＪＩＳ−Ｈ４０００（２０１４）に規定されるＡ１０８５Ｐ、Ａ３００３Ｐ等が例示できる。

正極集電体７の平均厚さの下限としては、５μｍが好ましく、１０μｍがより好ましい、一方、正極集電体７の平均厚さの上限としては、５０μｍが好ましく、４０μｍがより好ましい。正極集電体７の平均厚さを前記下限以上とすることによって、正極集電体７に十分な強度を付与することができる。また、正極集電体７の平均厚さを前記上限以下とすることによって、サブユニットＳひいては積層電極体Ｂのエネルギー密度を大きくすることができる。

正極活物質層８は、正極活物質を含むいわゆる正極合材から形成される。また、正極活物質層８を形成する正極合材は、必要に応じて導電剤、バインダ、増粘剤、フィラー等の任意成分を含む。

前記正極活物質としては、例えばＬｉ_ｘＭＯ_ｙ（Ｍは少なくとも一種の遷移金属を表す）で表される複合酸化物（Ｌｉ_ｘＣｏＯ_２、Ｌｉ_ｘＮｉＯ_２、Ｌｉ_ｘＭｎ_２Ｏ_４、Ｌｉ_ｘＭｎＯ_３、Ｌｉ_ｘＮｉ_αＣｏ_{（１−α）}Ｏ_２、Ｌｉ_ｘＮｉ_αＭｎ_βＣｏ_{（１−α−β）}Ｏ_２、Ｌｉ_ｘＮｉ_αＭｎ_{（２−α）}Ｏ_４等）、Ｌｉ_ｗＭｅ_ｘ（ＸＯ_ｙ）_ｚ（Ｍｅは少なくとも一種の遷移金属を表し、Ｘは例えばＰ、Ｓｉ、Ｂ、Ｖ等を表す）で表されるポリアニオン化合物（ＬｉＦｅＰＯ_４、ＬｉＭｎＰＯ_４、ＬｉＮｉＰＯ_４、ＬｉＣｏＰＯ_４、Ｌｉ_３Ｖ_２（ＰＯ_４）_３、Ｌｉ_２ＭｎＳｉＯ_４、Ｌｉ_２ＣｏＰＯ_４Ｆ等）が挙げられる。これらの化合物中の元素又はポリアニオンは他の元素又はアニオン種で一部が置換されていてもよい。正極活物質層８においては、これら化合物の一種を単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。また、正極活物質の結晶構造は、層状構造又はスピネル構造であることが好ましい。

正極活物質層８における正極活物質の含有量の下限としては、５０質量％が好ましく、７０質量％がより好ましく、８０質量％がさらに好ましい。一方、正極活物質の含有量の上限としては、９９質量％が好ましく、９４質量％がより好ましい。正極活物質粒子の含有量を前記範囲とすることで、サブユニットＳひいては積層電極体Ｂのエネルギー密度を大きくすることができる。

前記導電剤としては、電池性能に悪影響を与えない導電性材料であれば特に限定されない。このような導電剤としては、天然又は人造の黒鉛、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラック、金属、導電性セラミックスなどが挙げられる。導電剤の形状としては、粉状、繊維状等が挙げられる。

正極活物質層８における導電剤の含有量の下限としては、０．１質量％が好ましく、０．５質量％がより好ましい。一方、導電剤の含有量の上限としては、１０質量％が好ましく、５質量％がより好ましい。導電剤の含有量を前記範囲とすることで、サブユニットＳひいては積層電極体Ｂのエネルギー密度を大きくすることができる。

前記バインダとしては、例えばフッ素樹脂（ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド等の熱可塑性樹脂、例えばエチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、スルホン化ＥＰＤＭ、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、フッ素ゴム等のエラストマー、多糖類高分子などが挙げられる。

正極活物質層８におけるバインダの含有量の下限としては、１質量％が好ましく、２質量％がより好ましい。一方、バインダの含有量の上限としては、１０質量％が好ましく、５質量％がより好ましい。バインダの含有量を前記範囲とすることで、正極活物質を安定して保持することができる。

前記増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、メチルセルロース等の多糖類高分子が挙げられる。また、増粘剤がリチウムと反応する官能基を有する場合、予めメチル化等によりこの官能基を失活させておくことが好ましい。

前記フィラーとしては、電池性能に悪影響を与えないものであれば特に限定されない。フィラーの主成分としては、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン、シリカ、アルミナ、ゼオライト、ガラス、炭素などが挙げられる。

正極活物質層８の平均厚さの下限としては、１０μｍが好ましく、２０μｍがより好ましい。一方、正極活物質層８の平均厚さの上限としては、１００μｍが好ましく、８０μｍがより好ましい。正極活物質層８の平均厚さを前記下限以上とすることによって、正極反応を十分に活性化することができる。また、正極活物質層８の平均厚さを前記上限以下とすることによって、サブユニットＳひいては積層電極体Ｂのエネルギー密度を大きくすることができる。

負極板３は、導電性を有する箔状乃至シート状の負極集電体１０と、この負極集電体１０の表面に積層される負極活物質層１１とを有する。具体的には、負極板３は、負極集電体１０の表面に活物質層が積層される平面視矩形状の活物質領域と、この活物質領域から活物質領域よりも幅の小さい帯状に、正極タブ９と間隔を空けて正極タブ９と同じ方向に延出する負極タブ１２（図４参照）とを有する。

負極板３の負極集電体１０は、上述の正極集電体７と同様の構成とすることができるが、材質としては、銅又は銅合金が好ましい。つまり、負極板３の負極集電体１０としては銅箔が好ましい。銅箔としては、圧延銅箔、電解銅箔等が例示される。

負極活物質層１１は、負極活物質を含むいわゆる負極板合材から形成される。また、負極活物質層１１を形成する負極板合材は、必要に応じて導電剤、バインダ、増粘剤、フィラー等の任意成分を含む。導電剤、バインダ、増粘剤、フィラー等の任意成分は、正極活物質層８と同様のものを用いることができる。

負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵及び放出することができる材質が好適に用いられる。具体的な負極活物質としては、例えばリチウム、リチウム合金等の金属、金属酸化物、ポリリン酸化合物、例えば黒鉛、非晶質炭素（易黒鉛化炭素又は難黒鉛化性炭素）等の炭素材料などが挙げられる。

前記負極活物質の中でも、正極板２と負極板３との単位対向面積当たりの放電容量を好適な範囲とする観点から、Ｓｉ、Ｓｉ酸化物、Ｓｎ、Ｓｎ酸化物又はこれらの組み合わせを用いることが好ましく、Ｓｉ酸化物を用いることが特に好ましい。なお、ＳｉとＳｎとは、酸化物にした際に、黒鉛の３倍程度の放電容量を持つことができる。

負極活物質としてＳｉ酸化物を用いる場合、Ｓｉ酸化物に含まれるＯのＳｉに対する原子数の比としては０超２未満が好ましい。つまり、Ｓｉ酸化物としては、ＳｉＯ_ｘ（０＜ｘ＜２）で表される化合物が好ましい。また、前記原子数の比としては、０．５以上１．５以下がより好ましい。

なお、負極活物質は上述したものを一種単体で用いてもよいし、二種以上を混合して用いてもよい。例えば、Ｓｉ酸化物と他の負極活物質とを混合して用いることで、正極板２と負極板３との単位対向面積当たりの放電容量及び後述する負極活物質の質量に対する前記正極活物質の質量の比がともに好適な値となるように調整できる。Ｓｉ酸化物と混合して用いる他の負極活物質としては、黒鉛、ハードカーボン、ソフトカーボン、コークス類、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、気相成長炭素繊維、フラーレン、活性炭等の炭素材料が挙げられる。これらの炭素材料は、一種のみをＳｉ酸化物と混合してもよいし、二種以上を任意の組み合わせ及び比率でＳｉ酸化物と混合してもよい。これらの他の負極活物質の中でも、充放電電位が比較的卑である黒鉛が好ましく、黒鉛を用いることで高いエネルギー密度の二次電池素子が得られる。Ｓｉ酸化物と混合して用いる黒鉛としては、鱗片状黒鉛、球状黒鉛、人造黒鉛、天然黒鉛等が挙げられる。これらの中でも、充放電を繰り返してもＳｉ酸化物粒子表面との接触を維持し易い鱗片状黒鉛が好ましい。

さらに、負極活物質層１１は、Ｓｉ酸化物に加えて少量のＢ、Ｎ、Ｐ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ等の典型非金属元素、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ等の典型金属元素、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｗ等の遷移金属元素を含有してもよい。

前記Ｓｉ酸化物（一般式ＳｉＯ_ｘで表される物質）として、ＳｉＯ_２及びＳｉの両相を含むものを使用することが好ましい。このようなＳｉ酸化物は、ＳｉＯ_２のマトリックス中のＳｉにリチウムが吸蔵及び放出されるため、体積変化が小さく、かつ充放電サイクル特性に優れる。

また、前記Ｓｉ酸化物の平均粒子径は、１μｍ以上１５μｍ以下が好ましい。Ｓｉ酸化物の平均粒子径を前記上限以下とすることで、サブユニットＳひいては積層電極体Ｂの充放電サイクル特性を向上できる。

前記Ｓｉ酸化物は、高結晶性のものからアモルファスのものまで使用することができる。さらに、Ｓｉ酸化物としては、フッ化水素、硫酸などの酸で洗浄されているものや水素で還元されているものを使用してもよい。

負極活物質におけるＳｉ酸化物の含有量の下限としては、３０質量％が好ましく、５０質量％より好ましく、７０質量％がさらに好ましい。一方、Ｓｉ酸化物の含有量の上限としては、通常１００質量％であり、９０質量％が好ましい。

負極活物質層１１における負極活物質の含有量の下限としては、６０質量％が好ましく、８０質量％がより好ましく、９０質量％がさらに好ましい。一方、負極活物質の含有量の上限としては、９９質量％が好ましく、９８質量％がより好ましい。負極活物質粒子の含有量を前記範囲とすることで、サブユニットＳひいては積層電極体Ｂのエネルギー密度を大きくすることができる。

負極活物質層１１におけるバインダの含有量の下限としては、１質量％が好ましく、５質量％がより好ましい。一方、バインダの含有量の上限としては、２０質量％が好ましく、１５質量％がより好ましい。バインダの含有量を前記範囲とすることで、負極活物質を安定して保持することができる。

負極活物質層１１の平均厚さの下限としては、１０μｍが好ましく、２０μｍがより好ましい。逆に、負極活物質層１１の平均厚さの上限としては、１００μｍが好ましく、８０μｍがより好ましい。負極活物質層１１の平均厚さを前記下限以上とすることによって、負極反応を十分に活性化することができる。また、負極活物質層１１の平均厚さを前記上限以下とすることによって、サブユニットＳひいては積層電極体Ｂのエネルギー密度を大きくすることができる。

サブユニットＳは、２枚のセパレータ１の間に１枚の正極板２を配置するとともに２枚のセパレータ１のうちの一方のセパレータ１上に１枚の負極板３を配置する工程（配置工程）と、１枚の負極板３、２枚のセパレータ１の一方、１枚の正極板２及び２枚のセパレータ１の他方をこの順番に積層した状態で加熱及び加圧する工程（ユニット加熱加圧工程）と、２枚のセパレータ１の両側縁が正極板２及び負極板３の側縁からそれぞれ突出するように２枚のセパレータ１を切断する工程（切断工程）とを備える方法によって製造することができる。

サブユニット形成工程は、最初に切断工程を行って予めサブユニットＳにおける寸法に切断されたセパレータ１を用いて行ってもよいが、図７に示すように、２枚の長尺シート状のセパレータ母材１ａを用いて連続的に配置工程及びユニット加熱加圧工程を行った後に切断工程を行うことで、サブユニットＳを連続的に効率よく製造することができる。

具体的に説明すると、配置工程では、２枚のセパレータ母材１ａを連続的に供給して長手方向に搬送し、この搬送状態の２つのセパレータ母材１ａの間に最終製品における寸法に切断された正極板２を等間隔（サブユニットＳの幅と等しいピッチ）で順次挿入するとともに、一方のセパレータ母材１ａの外側に正極板２と対向するよう最終製品における寸法に切断された負極板３を順次配置する。

ユニット加熱加圧工程では、この長尺の積層体を連続搬送しつつ加熱及び加圧する。加熱と加圧とは、同時に行ってもよい。代替的に、加熱後にセパレータ１の接着層６の温度が接着力を喪失する温度まで低下する前に積層体を加圧してもよい。

セパレータ母材１ａ、正極板２及び負極板３の積層体の連続搬送は、例えば離型性を有する搬送ベルト等を用いて行うことができる。

ユニット加熱加圧工程における積層体の加熱は、例えば前記積層体を挟み込むよう配置されるプレートヒータＨ等を用いて行うことができる。また、ユニット加熱加圧工程における加圧は、例えば前記積層体を挟み込む一対の加圧ローラＰを用いて行うことができる。代替的に、前記積層体を挟み込んで発熱する一対の加熱ローラを用いて加熱と加圧とを同時に行ってもよい。

ユニット加熱加圧工程における加熱温度としては、セパレータ１の接着層６が接着力を発現する温度以上、かつ樹脂層４のシャットダウン温度未満とされ、例えば８０℃以上１２０℃以下とすることができる。

ユニット加熱加圧工程における加圧圧力としては、加圧ローラの単位長さ当たりの荷重で、例えば０．１Ｎ／ｃｍ以上１０．０Ｎ／ｃｍ以下とすることができる。

切断工程では、カッタＣによりセパレータ母材１ａを切断して所定の長さのセパレータ１とすることによって、サブユニットＳを順次分離する。

サブユニットＳは、負極板３、一方のセパレータ１、正極板２及び他方のセパレータ１がこの順に積層されて接着固定されているので、２枚のセパレータ１、正極板２及び負極板３の相対位置が保持される。このため、サブユニットＳでは、正極板２と負極板３との大きさの差を小さくしても、平面視で正極板２が負極板３からはみ出して電析を助長することがない。また、サブユニットＳでは、負極板とセパレータとの大きさの差も小さくすることができる。これにより、サブユニットＳの投影面積（セパレータ１、正極板２及び負極板３の積層方向から見た場合の面積）に比して、正極板２の面積、つまり正極板２と負極板３とが対向して電極板の寄与する領域の面積を比較的大きくしてエネルギー密度を大きくすることができる。

また、サブユニットＳは、セパレータ１の外縁部以外に正極板２及び負極板３が接着固定されているのでセパレータ１が撓み難い。このため、サブユニットＳを使用すれば、セパレータ１の外縁にガイド等を当接させることで比較的正確かつ迅速にサブユニットＳを位置決めして積層することができるので、エネルギー密度が大きい積層電極体Ｂを効率よく製造することができる。従来の正極板を袋状に形成されたセパレータの中に収容した袋詰正極板を用いる場合と比べても、サブユニットＳでは、２枚のセパレータ１及び１枚の正極板２に加えて、正極板２よりも大きい１枚の負極板３がさらに一体化されていることによって、セパレータ１の撓みを抑制する効果がより大きい。このため、サブユニットＳはセパレータ１をより正確に位置決めすることができるので、よりエネルギー密度が大きい積層電極体を形成することができる。

本発明の一実施形態に係る電極ユニットＵは、図３に示すように、複数のサブユニットＳを有し、複数のサブユニットＳの正極板２及び負極板３の端部から突出しているセパレータ１の端部がまとめて溶着されている。

この電極ユニットＵにおいて、正極板２は、両側のセパレータ１に接着固定されているが、負極板３は、同じサブユニットＳのセパレータ１のみに接着固定され、隣接するサブユニットＳのセパレータ１には接着固定されていない。

図４に示すように、電極ユニットＵは、正極板２及び負極板３の正極タブ９及び負極タブ１２が存在しない対向する一対の側縁に沿って第１の溶着領域Ｒ１が形成されることが好ましい。また、電極ユニットＵは、正極板２及び負極板３の正極タブ９及び負極タブ１２が存在する側縁及びこれに対向する側縁に沿って、複数のセパレータ１を部分的に溶着した第２の溶着領域Ｒ２が形成されてもよい。この場合、第１の溶着領域Ｒ１及び第２の溶着領域Ｒ２は、セパレータ１の角の近傍には形成されないことが好ましい。複数のセパレータ１を互いに密着させるために各セパレータは正極板２及び負極板３の側縁にそって、正極板２及び負極板３の厚さ方向に折り曲げられるが、セパレータ１の角の近傍では異なる方向の折り曲げが干渉するため、この部分で溶着すると過度の負荷が加わってセパレータ１が損傷するおそれがある。

電極ユニットＵが有するサブユニットＳの数としては、例えば５以上１５以下とすることができる。サブユニットＳの積層数をこの範囲とすることによって、両外側のセパレータ１間の距離が大きくなり過ぎない、これにより、各サブユニットＳの正極板２及び負極板３の端部から突出するセパレータ１の長さを小さくしても、セパレータ１の端部同士を束ねて溶着し、複数のサブユニットＳを一体化することができるので、セパレータ１の使用量を低減することができる。

当該電極ユニットＵは、サブユニットＳを複数積層する工程（サブユニット積層工程）と、積層した複数のサブユニットＳそれぞれの正極板２及び負極板３の端部から突出するセパレータ１同士を溶着する工程（溶着工程）とを備える方法によって製造することができる。また、電極ユニットＵの製造方法は、溶着した複数のセパレータ１の外側部分をトリミングする工程（トリミング工程）と、複数のセパレータ１の溶着部分を正極板２及び負極板３の側縁に沿って折り曲げる工程（折り曲げ工程）とをさらに備えてもよい。

サブユニット積層工程では、複数のサブユニットＳを同じ向きに配向して積層する。これにより、複数の正極板２と複数の負極板３とがセパレータ１を介して交互に配置され、最も外側の正極板２のさらに外側にセパレータ１が配置される積層体が形成される。

複数のサブユニットＳの積層は、例えばセパレータ１の四方の外縁に当接するガイド等を用いて、前記サブユニット形成工程で形成されたサブユニットＳを順番にガイド内に投入して重力によりサブユニットＳを積み重ねることで、比較的迅速かつ正確に行うことができる。

溶着工程では、全てのセパレータ１の端部を互いに密着させるよう束ねて溶着する。具体的には、セパレータ１の耐酸化層５を破壊して樹脂層４同士を溶着させる。このため、セパレータ１の溶着は、超音波振動圧子（ホーン）を用いて行うことが好ましい。

また、超音波振動圧子として、当接面に例えば多数の微細な突起が形成されたものを使用することで、耐酸化層５を破壊し、耐酸化層５の破片を掻き分けるようにして樹脂層４同士を効率よく溶着することができる。超音波振動圧子の突起としては、縦横に等間隔に並んで配設される四角錐台形状とすることが好ましい。このような突起は超音波振動圧子の表面に縦横に一定間隔の溝を形成することによって容易に形成することができ、かつ耐酸化層５を効率的に破壊してセパレータ１を確実に溶着することができる。

トリミング工程では、セパレータ１の溶着領域Ｒ１，Ｒ２の外側に突出する部分を切り落とす。セパレータ１は、溶着領域Ｒ１，Ｒ２を形成できる最小限の大きさに設計されるが、溶着工程で複数のセパレータ１を互いに密着するよう束ねたことによって、図３に二点鎖線で図示するように、正極板２及び負極板３の厚さによりセパレータ１の端部が階段状に位置ずれするため、全てのセパレータ１が積層される部分に形成される溶着領域Ｒ１，Ｒ２の外側にセパレータ１が突出することになる。従って、このトリミング工程では、溶着領域Ｒ１，Ｒ２の外側に階段状に突出する部分を主に切除する。これにより、積層電極体Ｂを形成したときに溶着領域Ｒ１，Ｒ２の外側のセパレータ１が占有するデッドスペースを小さくして、積層電極体Ｂのエネルギー密度を大きくすることができる。

折り曲げ工程では、セパレータ１の正極板２及び負極板３から突出する部分を、正極板２及び負極板３の側縁に沿って折り曲げる。これにより、積層電極体Ｂを形成したときにセパレータ１の正極板２及び負極板３から突出する部分が占有するデッドスペースを小さくして、積層電極体Ｂのエネルギー密度を大きくすることができる。

当該電極ユニットＵは、全てのセパレータ１が一体に溶着されることによって、複数のサブユニットＳの相対位置が保持される。このため、複数の正極板２及び負極板３が比較的正確に正対するよう、セパレータ１を挟んで交互に積層されている。このため、当該電極ユニットは、正極板２及び負極板３の対向面積を大きくしてエネルギー密度を大きくすることができる。

本発明の一実施形態に係る積層電極体Ｂは、図５に示すように、電極ユニットＵが複数積層され、最も外層に配置されるセパレータ１上に１枚の負極板３が配置されている。つまり、この積層電極体Ｂは、積層された複数の電極ユニットＵと、この電極ユニットＵの積層体において最も外側に配置されるセパレータ１のさらに外側に配置された１枚の負極板３とを有する。

なお、「セパレータ上に１枚の負極板が配置されている」とは、複数の電極ユニットＵとさらなる負極板３との上下関係を限定することは意図せず、最も外側に積層される２つの電極ユニットＵのうち隣接する電極ユニットＵのセパレータ１に負極板３を当接させている方の電極ユニットＵの負極板３と反対側のセパレータ１のさらに外側にさらなる負極板３を積層することを意味する。従って、１枚の負極板３の上に複数の電極ユニットＵが積層されてもよい。

積層電極体Ｂにおいて、各負極板３は、同じサブユニットＳのセパレータ１だけでなく隣接するサブユニットＳのセパレータ１にも接着固定されている。また、積層電極体Ｂは、複数の電極ユニットＵ及び１枚のさらなる負極板３の積層体の全体（積層体の外周）を覆う樹脂フィルム１３をさらに備える。

なお、図では、分りやすくするためにセパレータ１、正極板２及び負極板３の厚さが大きく描かれているが、実際のセパレータ１、正極板２及び負極板３は厚さが小さいため、複数のセパレータ１の溶着領域Ｒ１，Ｒ２における厚さは、溶着領域Ｒ１，Ｒ２の幅に比して非常に小さいものとなる。このため、各電極ユニットＵのセパレータ１の第１溶着領域Ｒ１を含む正極板２及び負極板３から突出する部分は、正極板２及び負極板３の側縁に沿って折り曲げられていてもよい。

樹脂フィルム１３の主成分としては、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等を挙げることができる。中でも、樹脂フィルム１３の主成分としては、ヒートシール性が良好なポリプロピレンが特に好適である。

樹脂フィルム１３の平均厚さの下限としては、２０μｍが好ましく、５０μｍがより好ましい。一方、樹脂フィルム１３の平均厚さの上限としては、１５０μｍが好ましく、１００μｍがより好ましい。樹脂フィルム１３の平均厚さを上記下限以上とすることによって、破れることなく複数の電極ユニットＵ及び負極板３の位置ずれを防止すると共に負極板３を保護することができる。また、樹脂フィルム１３の平均厚さを上記上限以下にすることによって、複数の電極ユニットＵ及び負極板３の積層体を容易かつ隙間なくタイトに被覆することができるので、電極ユニットＵ及び負極板３の位置ずれを防止する効果を確実にすることができ、積層電極体Ｂのエネルギー密度向上に貢献する。

当該積層電極体Ｂは、電極ユニットＵを複数積層する工程（電極ユニット積層工程）と、最も外層に配置されるセパレータ１上に１枚の負極板３を配置する工程（負極板配置工程）と、複数の電極ユニットＵ及び負極板３を積層した状態で加熱及び加圧する工程（電極体加熱加圧工程）とを備える。また、この積層電極体Ｂの製造方法は、前記電極体加熱加圧工程の前に、複数の電極ユニットＵ及び負極板３の積層体の外周を樹脂フィルム１３で覆う工程（樹脂フィルムラッピング工程）をさらに備えることが好ましい。

電極ユニット積層工程では、複数の電極ユニットＵを同じ向きに配向して積層する。つまり、隣接する２つの電極ユニットＵ間では、一方の電極ユニットＵの負極板３に他方の電極ユニットＵのセパレータ１が当接する。これにより、複数の正極板２及び負極板３がセパレータ１を介して積層された積層体を形成する。

負極板配置工程では、最も外層に配置されるセパレータ１の外側にさらなる負極板３を積層することで、両外側に負極板３が配置され、複数の正極板２と負極板３とがそれぞれセパレータ１を介して交互に積層された積層体を形成する。

樹脂フィルムラッピング工程では、複数の電極ユニットＵ及び１枚のさらなる負極板３の積層体を樹脂フィルム１３で覆うことによって、次の電極体加熱加圧工程において複数の電極ユニットＵ及び負極板３が位置ずれしないよう保持する。

このように、樹脂フィルム１３によって電極体加熱加圧工程におけるセパレータ１、正極板２及び負極板３の位置ずれを防止することで、正極板２及び負極板３の位置ずれに対するマージンを小さくして正極板２及び負極板３の対向面積をより大きくし、積層電極体Ｂのエネルギー密度をさらに向上することができる。

また、複数の電極ユニットＵ及び負極板３の積層体を覆う樹脂フィルム１３は、両外側の負極板３を保護し、特に後述する蓄電素子の製造を容易にすることができる。

電極体加熱加圧工程では、好ましくは樹脂フィルム１３で覆った複数の電極ユニットＵ及び１枚の負極板３の積層体を加熱及び加圧することにより、隣接するサブユニットＳ間及び最も外側の電極ユニットＵの外側のセパレータ１と負極板３との間を接合する。これにより、全てのセパレータ１、正極板２及び負極板３が互いに接着固定された積層電極体Ｂが得られる。

本発明の一実施形態に係る蓄電素子は、図６に示すように、上述の積層電極体Ｂと、この積層電極体Ｂを収容するケース１４と、積層電極体Ｂの正極タブ９及び負極タブ１２に接続され、ケース１４から露出する正極外部端子１５及び負極外部端子１６とを備える。また、蓄電素子は、ケース１４内に積層電極体Ｂと共に電解液が封入されている。

ケース１４は、有底四角筒状のケース本体１７と、このケース本体１７の開口を封止する板状の蓋体１８とを有する。正極外部端子１５及び負極外部端子１６は、蓋体１８を貫通するよう設けられている。

また、蓄電素子は、ケース１４の内側で正極外部端子１５及び負極外部端子１６に取り付けられ、積層電極体Ｂの正極タブ９及び負極タブ１２が接続される正極接続部材１９及び負極接続部材２０をさらに備える。

ケース１４は、積層電極体Ｂを収容し、内部に電解液が封入される密閉容器である。

ケース１４の材質としては、電解液を封入できるシール性と、積層電極体Ｂを保護できる強度とを備えるものであれば、例えば樹脂等であってもよいが、金属が好適に用いられる。換言すると、ケース１４としては、例えばラミネートフィルムから形成され、可撓性を有する袋体等であってもよいが、積層電極体Ｂをより確実に保護できる堅固な金属ケースを用いることが好ましい。

ケース１４に積層電極体Ｂと共に封入される電解液としては、当該蓄電素子に通常用いられる公知の電解液が使用でき、例えばエチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）等の環状カーボネート、又はジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）等の鎖状カーボネートを含有する溶媒に、リチウムヘキサフルオロホスフェート（ＬｉＰＦ_６）等を溶解した溶液を用いることができる。

当該蓄電素子は、積層電極体Ｂをケース１４に収容する工程（積層電極体収容工程）と、ケース１４内に電解液を充填する工程（電解液充填工程）とを備える。

積層電極体収容工程では、正極タブ９及び負極タブ１２を正極接続部材１９及び負極接続部材２０にそれぞれ接続してから、積層電極体Ｂをケース本体１７内に挿入して、蓋体１８でケース本体１７の開口を封止する。

正極タブ９及び負極タブ１２の正極接続部材１９及び負極接続部材２０への接続方法としては、例えば超音波溶接、レーザー溶接、かしめ等を採用することができる。

電解液充填工程では、ケース１４内に電解液を注入する。このために、ケース１４には、封止可能な注入口が形成されることが好ましい。

当該蓄電素子は、エネルギー密度が大きく、効率よく製造できる積層電極体Ｂを用いるので、エネルギー密度が大きく、効率よく製造することができる。

上記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、上記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて上記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。

当該電極ユニットにおいて、隣接する電極ユニット間でセパレータと負極板とが接着固定されていてもよい。

当該積層電極体において、隣接する電極ユニット間でセパレータと負極板とが接着固定されていなくてもよい。

当該積層電極体は、電極ユニットを１つだけ有するものであってもよい。

当該積層電極体は、樹脂フィルムを有しないものであってもよい。

当該蓄電素子は、正極外部端子が省略され、ケース（例えば蓋板）に正極タブが接続され、ケースが外部端子の役目を果たすものであってもよい。

本発明に係る積層電極体の製造方法及び蓄電素子の製造方法は、多様な蓄電素子を製造するために利用することができるが、特に電気自動車やプラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）といった車両の電力源として用いられる二次電池を製造するために好適に利用される。

１ セパレータ
２ 正極板
３ 負極板
４ 樹脂層
５ 耐酸化層
６ 接着層
７ 正極集電体
８ 正極活物質層
９ 正極タブ
１０ 負極集電体
１１ 負極活物質層
１２ 負極タブ
１３ 樹脂フィルム
１４ ケース
１５ 正極外部端子
１６ 負極外部端子
１７ ケース本体
１８ 蓋体
１９ 正極接続部材
２０ 負極接続部材
Ｂ 積層電極体
Ｃ カッタ
Ｈ プレートヒータ
Ｐ 加圧ローラ
Ｓ サブユニット
Ｕ 電極ユニット

Claims (7)

1. 両面に接着層を有する２枚のセパレータと、
   前記２枚のセパレータの間に配置され接着固定された１枚の正極板と、
   前記２枚のセパレータのうちの一方の前記正極板と反対側の面に接着固定された１枚の負極板と、を備え、
   前記２枚のセパレータの端部が、前記正極板及び前記負極板の端部から突出する、積層電極体のサブユニット。
2. 前記２枚のセパレータが、前記接着層の間に配置される多孔性の樹脂層と、前記正極板と対向する面の前記接着層及び前記樹脂層の間に耐酸化層とをそれぞれ有し、
   前記接着層が、加熱されると接着性を発現する、請求項１に記載の積層電極体のサブユニット。
3. 請求項１又は請求項２に記載のサブユニットが複数積層され、
   前記複数のサブユニットそれぞれの前記正極板及び前記負極板の端部から突出するセパレータ同士が溶着された、電極ユニット。
4. 前記負極板と、前記負極板に隣接する前記サブユニットのセパレータとが、接着されていない、請求項３に記載の電極ユニット。
5. 請求項３又は請求項４に記載の電極ユニットが複数積層され、
   最も外層に配置される前記セパレータ上に１枚の負極板が配置された、積層電極体。
6. 前記複数の電極ユニット及び前記負極板の積層体を覆う樹脂フィルムをさらに備える請求項５に記載の積層電極体。
7. 請求項５又は請求項６に記載の積層電極体と、
   前記積層電極体を収容するケースと、
   前記積層電極体に電気的に接続され、前記ケースから露出する外部端子と
   を備える蓄電素子。

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