JP2019075293A - 電気化学セルおよび電気化学セルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、正極本体の位置ずれの少ない電気化学セルの提供を目的とする。【解決手段】本発明の電気化学セルは、並んで配置された複数の正極本体と、隣り合う２つの前記正極本体を接続する電極接続部を有する帯状の正極電極と、並んで配置された複数の負極本体と、隣り合う２つの前記負極本体を接続する電極接続部を有する帯状の負極電極と、前記正極電極と前記負極電極との間に配置されるセパレータを備え、前記正極本体と前記負極本体を前記セパレータを介し、互い違いにつづら折り状に重ね合わせた重ね合わせ電極ユニットが構成され、つづら折り状態の前記正極電極と前記負極電極のうち、前記正極本体の一部分または前記負極本体の一部分であって、これらの一部分が前記他方の電極の電極接続部に隣接する部分に、相互の接触を避ける逃げ部が形成されたことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、電気化学セルおよび電気化学セルの製造方法に関する。

従来、スマートフォン、ウエアラブル機器、補聴器などの小型機器の電源として、リチウムイオン二次電池、電気化学キャパシタ等の電気化学セルが広く活用されている。
このような電気化学セルにおいては、電池容量並びに充電電流及び放電電流を大きくする観点から、電気化学セル内で対向している電極どうしの面積を大きくすることが必要である。電気化学セルの構造としては、一対の帯状の電極を帯状のセパレータを介して対向させてケースに収め、電解液を電極及びセパレータに含浸させた構造が知られている。

例えば、帯状の電極及び帯状のセパレータを巻回し、筒状又はコイン状のケースに収容した構造、扁平状に変形させた後にラミネートフィルムに収容した構造が知られている。
近年、ウエアラブル機器の薄型化の要求に対応して、帯状の電極及び帯状のセパレータをつづら折り形状とした構成も検討されている。例えば、以下の特許文献１では、帯状の電極をセパレータ袋体に収容した構造が提案されている。

特開２００５−２４３４５５号公報

しかしながら、帯状の電極をセパレータ袋体に収容する構成では、巻回、積層、つづら折り等を行う場合に電極の積層位置（対面位置）がずれる可能性がある。特に、つづら折り構造の電極を採用する場合、帯状の電極がセパレータ袋体に収容された状態で交互に折り曲げられるため、電極の対向面が位置ずれする可能性が高くなる。

つづら折り状の電極を複数積層する場合、１つ下の電極を周回するように次の電極を折り込むので、周回する際の回り込み誤差、つづら折りする際の折り曲げ部分の誤差、積層位置決めの誤差などが累積され、電極毎の対面位置ずれの誤差が大きくなる。
したがって、従来の電気化学セルにおいては、電極の積層位置（対面位置）がずれることを抑制する上で改善の余地があった。

本発明は、以上説明のような従来の実情に鑑みなされたものであり、つづら折り構造の電極を用いて積層型の電気化学セルを構成する場合、積層した電極毎の対面位置ずれを抑制できる構造とした電気化学セルおよび電気化学セルの製造方法の提供を目的とする。

（１）上記課題を解決するため、本発明の一形態に係る電気化学セルは、並んで配置された複数の正極本体と、隣り合う２つの前記正極本体を接続する電極接続部を有する帯状の正極電極と、並んで配置された複数の負極本体と、隣り合う２つの前記負極本体を接続する電極接続部を有する帯状の負極電極と、前記正極電極と前記負極電極との間に配置されるセパレータを備え、前記正極本体と前記負極本体を前記セパレータを介し、互い違いにつづら折り状に重ね合わせた重ね合わせユニットが構成され、つづら折り状態の前記正極電極と前記負極電極のうち、前記正極本体外周部の一部分と前記負極本体外周部の一部分の少なくとも一方であって、前記一部分が前記他方の電極の電極接続部に隣接する部分に、相互の接触を避ける逃げ部が形成されたことを特徴とする。

前記逃げ部を介し電極接続部を周回させて正極本体と負極本体をつづら折り構造とするならば、積層構造であっても層ごとに適正な位置に位置決めした正極本体を有する電気化学セルを提供できる。また、逃げ部の存在により折返し部分において電極本体の巻き込みや折れを生じないため、容量低下のない、抵抗上昇のない電気化学セルを提供できる。

（２）本発明に係る一形態の電気化学セルにおいて、前記逃げ部が、前記正極本体外周部の一部分または前記負極本体外周部の一部分に形成された切欠部である構成を採用できる。

電極接続部を周回させて正極本体と負極本体をつづら折り構造とし、層ごとに適正な位置に正極本体を位置決め可能とする具体的な構成として、切欠部からなる逃げ部を適用できる。

（３）本発明に係る一形態の電気化学セルにおいて、前記逃げ部が、前記帯状の正極電極の展開状態においてその長さ方向に並ぶ前記正極本体に対し、前記帯状の正極電極の長さ方向に沿って前記正極電極の幅方向一側と幅方向他側に交互に並んで配置された構成を採用できる。

帯状の正極電極と帯状の負極電極をそれらの電極接続部を周回させてつづら折り構造とし、層ごとに適正な位置に正極本体を位置決め可能とする具体的な構成として、正極電極の長さ方向にそってそれぞれの幅方向一側と他側に交互に間欠的に形成した逃げ部を適用できる。

（４）本発明に係る一形態の電気化学セルにおいて、前記逃げ部が、前記帯状の負極電極の展開状態においてその長さ方向に並ぶ前記負極本体に対し、前記帯状の負極電極の長さ方向に沿って前記正極電極の幅方向一側と幅方向他側に交互に並んで配置された構成を採用できる。

帯状の正極電極と帯状の負極電極をそれらの電極接続部を周回させてつづら折り構造とし、層ごとに適正な位置に正極本体を位置決め可能とする具体的な構成として、負極電極の長さ方向にそってそれぞれの幅方向一側と他側に交互に間欠的に形成した逃げ部を適用できる。

（５）本発明に係る一形態の電気化学セルにおいて、前記正極電極と前記負極電極の少なくとも一方の表面側と裏面側と外周側を囲むようにセパレータが設けられ、前記逃げ部が前記正極本体外周縁と前記負極本体外周縁の少なくとも一方より外側の前記セパレータ外周部に形成された構成を採用できる。

逃げ部をセパレータの外周部に設け、逃げ部と正極本体または負極本体を離間しておくことで、正極本体または負極本体の絶縁性を確保した上に、積層構造であっても層ごとに適正な位置に位置決めした正極本体または負極本体を有する電気化学セルを提供できる。

（６）本発明に係る電気化学セルにおいて、前記逃げ部の外側で前記正極電極の電極接続部あるいは前記負極電極の電極接続部が折曲された構成を採用できる。

帯状の正極電極と帯状の負極電極をそれらの電極接続部を周回させてつづら折り構造とし、積層した層ごとに適正な位置に正極本体を位置決め可能とする具体的な構成として、逃げ部の外側で正極電極の電極接続部あるいは負極電極の電極接続部を折曲した構成を採用できる。また、逃げ部の外側で折り返すことにより、折返し部分において電極本体の巻き込みや折れを生じないため、容量低下のない、抵抗上昇のない電気化学セルを提供できる。

（７）本発明に係る電気化学セルの製造方法は、並んで配置された複数の正極本体と、隣り合う２つの前記正極本体を接続する電極接続部を有する帯状であって、前記正極本体の外周部の一部分に逃げ部を設けた正極電極と、並んで配置された複数の負極本体と、隣り合う２つの前記負極本体を接続する電極接続部を有する帯状であって、前記負極本体の外周部の一部分に逃げ部を設けた負極電極と、前記正極電極と前記負極電極との間に配置されるセパレータを用い、前記正極本体と前記負極本体を前記セパレータを介し、互い違いにつづら折り状に重ね合わせて重ね合わせユニットを構成するとともに、前記つづら折りする場合に、前記正極本体外周部の逃げ部と前記負極本体外周部の逃げ部の少なくとも一方を隣接する他の電極の前記電極接続部で周回するように折曲してつづら折りすることを特徴とする。

正極本体外周部の逃げ部と負極本体外周部の逃げ部の少なくとも一方を隣接する他の電極の電極接続部で周回するように折曲してつづら折りすることにより、積層構造であっても層ごとに重ねた正極本体の重なり位置を負極本体の重なり位置に対し適正な位置に位置決めした構成の電気化学セルを製造できる。また、逃げ部の存在により折返し部分において電極本体の巻き込みや折れを生じないため、容量低下のない、抵抗上昇のない電気化学セルを製造できる。

本発明によれば、正極電極と負極電極を個々につづら折り状に積層した重ね合わせユニットを備えた電気化学セルにおいて、つづら折りした正極電極とつづら折りした負極電極の重なり合って干渉する位置に逃げ部を設けた。この構成により、積層構造であっても層ごとに重ねた正極本体の重なり位置を負極本体の重なり位置に対し適正な位置に位置決めした構成の電気化学セルを提供できる。このため、また、逃げ部の存在により折返し部分において電極本体の巻き込みや折れを生じないため、容量低下のない、抵抗上昇のない電気化学セルを提供できる。

第１実施形態に係る電池の平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 第１実施形態に係る電池に組み込まれている重ね合わせユニットを示すもので、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図である。 第１実施形態に係る電池に組み込まれている正極構造体の一例を示す斜視図である。 第１実施形態に係る電池に組み込まれている重ね合わせユニットの展開図である。 第１実施形態に係る電池に組み込まれている正極構造体の展開図である。 第１実施形態に係る電池に組み込まれている正極構造体を製造する工程の一例を示す工程図である。 同正極構造体を製造する工程において図７に続く工程図である。 従来の電極のつづら折り構造の一例について示す説明図である。 従来のつづら折り構造において折り畳み部分の一例を示す部分断面図である。 第１実施形態に係る電池を製造する方法の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。以下の実施形態では、電気化学セルの一例として、コイン型のリチウムイオン二次電池（以下、単に「電池」という。）を挙げて説明する。なお、以下の説明に用いる図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。

＜第１実施形態＞
［電池］
図１に示すように、本実施形態の電池１は、平面視円形をなしている。図２を併せて参照し、電池１は、重ね合わせユニット２Ａからなる積層体２と、積層体２に含浸される不図示の電解質溶液と、積層体２を収容する外装体１０と、を備えている。

［積層体］
図３（Ａ）に示すように、重ね合わせユニット２Ａは、つづら折り形状に折り畳まれた負極電極３と、負極電極３と互い違いに積層するように負極電極３と交差する方向につづら折り形状に折り畳まれた正極構造体４を備えている。正極構造体４のみの構成について図４に概要を示す。

図３（Ａ）に示す重ね合わせユニット２Ａにおいて、後に説明する延出部（負極電極端子）２１と、延出部（正極電極端子）３１を個々に外装体１０の必要部分に電気的に接続することで電池１が構成されている。

［負極電極］
負極電極３は、図５に示すように展開すると帯状をなしている。負極電極３は、後述する正極電極５と同様、複数の電極接続部３ａと、複数の張出し部（負極本体）３ｂを備えている。以下、帯状の負極電極３の長手方向と直交する方向を「負極電極３の幅方向」という。

図２に示すように、負極電極３は、負極集電体２０と、負極集電体２０の両面に形成された負極活物質層２２と、を備えている。なお、後に説明するように、負極集電体２０は帯状をなしている。図３（Ａ）、図５に示すように、負極電極３の一端部には、負極集電体２０の延出部（負極電極端子）２１が形成されている。負極電極端子２１は、負極集電体２０のうち、負極電極３の長手方向において負極本体３ｂよりも外側に延在されている部分である。

負極電極３の図５に示す展開状態において、左端側の負極本体３ｂの幅方向一側（負極電極３の長さ方向に直交する方向の一側）であって、張出し部３ｂの外周部の一側に切欠部からなる逃げ部３ｃが形成されている。
逃げ部３ｃは帯状の負極電極３の長さ方向に平行な直線状の切欠部を負極本体３ｂの外周部に形成してなる。本実施形態においては、負極電極３の長さ方向に沿って負極電極３の幅方向一側と幅方向他側に交互に位置するように逃げ部３ｃが形成されている。ただし、負極電極３において、図５に示すように右端側の負極本体３ｂには逃げ部３ｃが形成されていない。

例えば、負極集電体２０は、銅、ニッケル及びステンレス等の金属材料で形成されている。負極活物質層２２は、負極活物質、導電助剤、結着剤及び増粘剤等を含む。例えば、負極活物質層２２は、黒鉛等の炭素材料で形成されている。例えば、導電助剤としては、カーボンブラック類、炭素材料及び金属微粉等が挙げられる。例えば、結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）及びポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の樹脂材料が挙げられる。例えば、増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等の樹脂材料が挙げられる。

［正極構造体］
図４、図５、図６に示すように、正極構造体４は、正極電極５と、正極電極５を覆うセパレータ６を備えている。正極構造体４は、正極電極５とセパレータ６とを一体化したものである。展開した状態において正極構造体４の外形は、負極電極３の外形と実質的に同じ大きさである。

［正極電極］
正極電極５は、帯状をなしている。具体的に、正極電極５は、複数の電極接続部５ａと、複数の正極本体５ｂを備えている。以下、正極電極５の長手方向と直交する方向を「正極電極５の幅方向」という。電極接続部５ａは、正極電極５の幅方向内側に窪んでいる。
図５、図６に示すように正極電極５を展開した状態において、正極本体５ｂは、正極電極５の長手方向で電極接続部５ａと隣り合う位置に配置されている。正極本体５ｂは、正極電極５の幅方向で電極接続部５ａよりも外側に円弧状に張り出している。この実施形態で正極本体５ｂは、円板状をなし、電極接続部５ａを介し６個直線状に接続されている。

図４に示すように、正極構造体４のつづら折り構造において、各正極本体５ｂは互いに実質的に平行に配置されている。電極接続部５ａは、正極電極５の長手方向において各正極本体５ｂの端縁に連なっている。すなわち、電極接続部５ａは、隣り合う２つの正極本体５ｂどうしを直列に接続している。

図３〜図５を併せて参照し、正極電極５の外形（積層方向に沿って平面視した場合の外周輪郭）は、負極電極３の外形（積層方向に沿って平面視した場合の外周輪郭）よりも若干小さい。すなわち、正極電極５における電極接続部５ａ及び正極本体５ｂの外形は、負極電極３における電極接続部３ａ及び負極本体３ｂの外形よりも若干小さい。

図２に示すように、正極電極５は、帯状の正極集電体３０と、正極集電体３０の両面に形成された正極活物質層３２を備えている。図４または図５に示すように、正極電極５の一端部には、正極集電体３０の延出部（正極電極端子）３１が形成されている。正極電極端子３１は、正極集電体３０のうち、正極電極５の長手方向において正極本体５ｂよりも外側に延在されている部分である。

例えば、正極集電体３０は、アルミニウム及びステンレス等の金属材料で形成されている。正極活物質層３２は、正極活物質、導電助剤、結着剤及び増粘剤等を含む。例えば、正極活物質層３２は、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム等の複合金属酸化物で形成されている。例えば、導電助剤としては、カーボンブラック類、炭素材料及び金属微粉等が挙げられる。例えば、結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）及びポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の樹脂材料が挙げられる。例えば、増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等の樹脂材料が挙げられる。

［セパレータ］
図４〜図６に示すように、セパレータ６は、展開状態で帯状をなしている。セパレータ６は、上述した正極電極５と同様、複数の電極接続部６ａと、６つの張出し部６ｂを備えている。セパレータ６における電極接続部６ａ及び張出し部６ｂの外形は、負極電極３における電極接続部３ａ及び負極本体３ｂと実質的に同じ大きさである。従って、セパレータ６は正極電極５の表面側と裏面側に加え、電極接続部５ａの外周部と正極本体５ｂの外周部も所定の幅に渡り覆っている。セパレータ６において電極接続部５ａの外周部を覆っている部分を便宜的に接続耳部６ｄと称し、正極本体５ｂの外周部を覆っている部分を正極耳部６ｅと称する。

図５、図６に示すセパレータ６において、正極電極端子３１を形成した正極本体５ｂの幅方向一側の外側部分であって、セパレータ６の張出し部６ｂの外周の一部分に切欠部からなる逃げ部６ｃが形成されている。この逃げ部６ｃは正極構造体４の長さ方向に平行に形成した直線状の切欠部からなり、逃げ部６ｃは正極本体５ｂに接しないように正極本体５ｂと若干離間した位置に形成されている。セパレータ６の張出し部６ｂは正極本体５ｂの表面と裏面および外周を囲んで絶縁を確保するための部材である。このため、逃げ部６ｃを形成する位置は正極本体５ｂの外周部より若干離れた位置とする。すなわち、逃げ部６ｃを設けた部分において、セパレータ６の張出し部６ｂの外周部が正極本体５ｂを絶縁に必要な幅と厚さで取り囲むように形成されている。

図５、図６に示す展開状態において、正極構造体４の幅方向一側と他側には、正極構造体４の長さ方向に沿って交互に逃げ部６ｃが形成されている。図５、図６に示す例では、正極電極端子３１を形成した正極本体５ｂの左側に逃げ部６ｃが形成され、正極構造体４の長さ方向に沿って、それ以降、右側と左側に順次交互に逃げ部６ｃが形成されている。ただし、図５、図６に示す正極構造体４の下端側の張出し部６ｂには逃げ部６ｃが形成されていない。図５、図６に示す下端側の張出し部６ｂとは、帯状の正極構造体４の長さ方向一端側の張出し部６ｂを示す。

セパレータ６は、リチウムイオン導電性を有する細孔構造の薄膜である。例えば、セパレータ６は、ポリプロピレン（ＰＰ）及びポリエチレン（ＰＥ）等のポリオレフィン並びにポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の樹脂材料で形成されている。セパレータ６は、図７に示す一対の第一セパレータ４１及び第二セパレータ４２どうしが熱融着により一体化されることで形成されている。なお、図４に、図７に示す一対の第一セパレータ４１及び第二セパレータ４２を切り出して負極電極３の外形と実質的に同じ大きさとされた状態の第一セパレータ４１及び第二セパレータ４２を示している。

[重ね合わせユニット]
本実施形態の重ね合わせユニット２Ａは、図５、図６に示す構成のセパレータ６を備えた正極構造体４と、セパレータ６の平面視外形と相似外形の負極電極３をそれぞれ交互に重なるようにつづら折りすることで構成されている。重ね合わせユニット２Ａを図３（Ｂ）に示すように積層方向に沿って平面視した場合、セパレータ６の張出し部６ｂの外周輪郭と正極本体５ｂの外周輪郭が重なるように配置されている。

重ね合わせユニット２Ａは一例として、図５に示すように横向きに負極電極３を配置し、縦向きに正極構造体４を合わせて逆Ｌ字状に配置し、両者をつづら折りして構成される。
例えば、図５に示すように正極電極端子３１を設けていない側の端部の正極本体５ｂの上に負極電極３において負極電極端子２１を設けていない側の端部の負極本体３ｂを重ねる。

図５に示す状態から正極構造体４側の折り線Ｔ１に沿ってセパレータ付きの正極本体５ｂを折り曲げて負極本体３ｂ上に正極本体５ｂ重ね合わせる。この重ね合わせの際、負極本体３ｂの外周部に形成した逃げ部３ｃを周回させて正極本体５ｂを重ね合わせることができる。この重ね合わせの際、逃げ部３ｃの縁を周回するようにセパレータ付きの電極接続部５ａを折り畳むことができるので、負極本体３ｂの外周縁とセパレータ６の張出し部６ｂの外周縁を平面視正確に重ね合わせることができる。
以下、折り線Ｕ１、Ｔ２、Ｕ２、Ｔ３、Ｕ３、Ｔ４、Ｕ４、Ｔ５、Ｕ５の順に同様にそれぞれの電極をつづら折りとすることで図２、図３に示す構造の重ね合わせユニット２Ａが構成される。

［外装体］
図１及び図２を併せて参照し、外装体１０は、正極缶体１１と、負極缶体１２と、正極缶体１１と負極缶体１２との間を電気的に絶縁するガスケット１３を備えている。
正極缶体１１及び負極缶体１２は、偏平型の有底円筒状をなしている。正極缶体１１の内径は、負極缶体１２の外径よりも若干大きい。負極缶体１２の筒状部が正極缶体１１に挿入された状態で、積層体２は、負極缶体１２の底面と正極缶体１１の底面との間に挟まれている。

ガスケット１３は、負極缶体１２の筒状部の外周面と正極缶体１１の筒状部の内周面との間に配置されている。このガスケット１３により、積層体２が外装体１０に封止されている。図２を参照し、正極缶体１１は、重ね合わせユニット２Ａの正極集電体３０の正極電極端子３１と接続されており、正極として機能する。一方、負極缶体１２は、重ね合わせユニット２Ｂの負極集電体２０の負極電極端子２１と接続されており、負極端子として機能する。なお、図２においては、電極端子２１、３１の図示を省略している。

図３に示す構成の重ね合わせユニット２Ａであるならば、逃げ部３ｃ、６ｃを介し外周縁輪郭どうしを平面視正確に重ね合わせた負極本体３ｂとセパレータ６の張出し部６ｂを有している。この構造の重ね合わせユニット２Ａであるならば、平面視、負極本体３ｂの外周輪郭の内側に正確に正極本体５ｂを配置した重ね合わせユニット２Ａを構成できる。
従って、本実施形態の構造を採用することで、正極本体５ｂの対面位置ずれの極めて少ない電池１を提供できる。

これに対し、平面視した場合の負極本体３ｂの外周輪郭から正極本体５ｂの外周輪郭がはみ出す場合、はみ出し量が大きいとリチウムイオン電池においては、金属リチウム析出のおそれがある。
また、逃げ部３ｃ、６ｃの存在により折返し部分において負極本体３ｃや正極本体５ｃの巻き込みや折り返しを生じないため、容量低下のない、抵抗上昇のない電池１を提供できる。

図９、図１０は第１実施形態の重ね合わせユニット２Ａと対比するために、参考として逃げ部を有していない構造の負極本体３と正極構造体４をつづら折り構造とした場合について説明する図である。
図９に示すように逃げ部を有しない負極本体３と正極構造体４をつづら折りする場合、例えば、正極構造体４の先端の張出し部６ｂの上に負極本体３ｂを重ねた状態からつづら折りする。この場合、負極本体３ｂの外周縁の上に平面視セパレータ６の張出し部６ｂの外周縁を位置合わせして重ねようとすると、負極本体３ｂの厚さがあるので、必然的に張出し部６ｂは負極本体３ｂに対し平面視位置ずれする。この位置ずれを無くしようとすると、負極本体３ｂの端部を少し折り曲げるように巻き込まないと負極本体３ｂの外周縁の上にセパレータ６の張出し部６ｂの外周縁を位置合わせできなくなる。この場合の負極本体３ｂの折り曲げ状態と巻き込み状態の一例を図１０に示す。

図１０に示す状態は、折り曲げられた正極本体５ｂと正極電極接続部５ａによって負極本体３ｂの端部が折り曲げられ、折り曲げ不良、あるいは積層不良とされた状態の一例である。この折り曲げ不良あるいは積層不良の構造になると、負極本体３ｂと正極本体５ｂの間隔が不均一となり、電極間の間隔が開くので、内部抵抗が上昇し、電池の容量低下に繋がるおそれがある。また、負極本体３ｂの一部の面積が減少するので、容量低下につながるおそれがある。また、この問題は、正極本体５ｂの一部を負極電極３の電極接続部３ａが巻き込んて折り曲げた場合も同様である。

図９、図１０に示す構造に対し先に説明した実施形態の構造においては、負極本体３ｂと正極本体５ｂは平面視正確に位置合わせされており、負極本体３ｂと正極本体５ｂの電極間間隔は一定のため、電池特性の劣化は生じない。また、負極本体３ｂの外周輪郭の内側に正極本体５ｂの外周輪郭が存在するので、リチウムイオン電池などの場合に金属リチウム析出のおそれなどは生じない。
従って本実施形態の電離１によれば、電池特性の優れた、金属リチウム析出のおそれのない電池を提供できる。

ところで、これまで説明した電池１の負極本体３ｂ、正極本体５ｂについて、いずれも電極接続部３ａ、５ａを介し直線状に配置した電極構造について説明した。しかし、負極電極３、正極電極５は、直線状である必要は無く、折れ曲がり形状、曲線状などの形状に接続された形状であっても、つづら折り状に折り畳み可能であれば正極電極または負極電極の形状は問わない。したがって、負極本体３ｂとセパレータ６の張出し部６ｂに形成する逃げ部３ｃ、６ｃの形成位置も本実施形態のような交互位置に限らず、折り曲げ部分に対応する位置に逃げ部が存在する位置を選択すれば良い。

また、先の実施形態では、逃げ部を正極電極５と負極電極３の両方に設けたが、電極接続部の長さを図より少し長くした場合あるいは積層数が少ない場合など、電極の位置ずれや巻き込みの問題が生じ難い場合、逃げ部を正極電極５と負極電極３のどちらか一方のみに設けても良い。

これまで説明した実施形態では、電極接続部３ａ、５ａの長さを全て同一とした構造について説明した。しかし、電極接続部３ａ、５ａの長さが一定である必要は無く、異なっていても良い。例えば、つづら折り構造とする場合、折り返しの始端側より終端側において電極接続部３ａ、５ａの長さが長くなる構成を採用しても良い。また、つづら折り構造とする場合、折り返しの始端側より終端側において電極接続部３ａ、５ａの長さが徐々に長くなる構成を採用しても良い。
これらの構造を採用することにより、積層数に応じて積層体の厚さが増加しても、常に同じ位置に正極本体５ｂを配置することが可能となる。このため、大量生産時などにおいて大量の電池１を製造する場合であっても、電極接続部３ａ、５ａの長さの管理が可能である場合は、上述の構造を採用しても良い。

また、これまで説明した実施形態では、セパレータ６を正極電極５側に設けた例について説明したが、セパレータ６を負極電極３側に設けても良く、セパレータ６を正極電極５側と負極電極３側の両方に設けても良い。このため、逃げ部については、負極電極３とセパレータ６と正極電極５のいずれに設けても良い。上述の実施形態では、負極本体３ｂよりも正極本体５ｂを小さくした構造について逃げ部を適用したため、負極本体３ｂとセパレータ６に逃げ部３ｃ、６ｃを形成したが、逃げ部を設ける位置はこれらの例に制限されないのは勿論である。
更に、前記実施形態では、積層体２を外装体１０に封入してコイン型とした例を挙げて説明したが、本発明はこの構造に限定されるものではなく、積層体２をラミネートフィルムからなるラミネートパックに封入し、積層体２と電気的に接続したリード線をラミネートパックから外部に突出させた構造を採用しても良い。
ラミネートフィルムからなるラミネートパックである場合、正極缶体１１および負極缶体１２とガスケット１３からなる缶体構造よりも封止性に優れているので、電池としての長期信頼性に優れる特徴を有する。

［電池の製造方法］
次に、上述した電池１の製造方法の一例について説明する。
図１１に示すように、電池１の製造方法は、正極電極５を所定形状に加工する電極加工工程Ｓ１と、正極電極５をセパレータ６で覆う電極被覆工程Ｓ２と、被覆した正極電極５を別途所定形状に加工した負極電極３と組み合わせる電極組み合わせ工程Ｓ３と、正極構造体４と負極電極３とをセパレータ６を介した状態に交互に重ねてつづら折り形状に折り畳むつづら折り工程Ｓ４を含む。

まず（すなわち、電極加工工程Ｓ１の前）、正極活物質層３２及び負極活物質層２２を形成するための構成材料を含む塗布液（スラリー）を調整する。以下、正極活物質層３２を形成するための構成材料を含む塗布液を「正極用スラリー」、負極活物質層２２を形成するための構成材料を含む塗布液を「負極用スラリー」という。正極用スラリーは、上述の正極活物質、導電助剤、結着剤及び増粘剤等を含む。負極用スラリーは、上述の負極活物質、導電助剤、結着剤及び増粘剤等を含む。なお、スラリーの溶媒としては、結着剤及び増粘剤を溶解し、かつ活物質及び導電助剤を分散するものであればよい。

次に、正極集電体３０及び負極集電体２０を用意する。
そして、正極集電体３０の両面に正極用スラリーを塗布する。その後、正極用スラリーを乾燥させる。これにより、正極集電体３０の両面に正極活物質層３２を形成して正極用シートを得る。そして、正極用シートをスリッター等で上述した帯状に切り出して正極電極５を得る（電極加工工程Ｓ１）。

一方、負極集電体２０の両面に負極用スラリーを塗布する。その後、負極用スラリーを乾燥させる。これにより、負極集電体２０の両面に負極活物質層２２を形成して負極用シートを得る。そして、負極用シートをスリッター等で上述した帯状に切り出して負極電極３を得る。このとき、負極用シートの負極本体外周部の必要部分に図５に示すように切欠部を形成することにより逃げ部３ｃを形成する。
なお、電極加工工程Ｓ１では（すなわち、電極被覆工程Ｓ２の前）、正極電極５の外形を、負極電極３の外形よりも小さくする。

次に、図７に示すように、正極電極５を、セパレータ６を構成する第一セパレータ４１と第二セパレータ４２とで挟んで覆い、これらを熱溶着して一体化する（電極被覆工程Ｓ２）。第一セパレータ４１及び第二セパレータ４２は、展開状態（図７の平面視）において、正極電極５の長手方向に延びる長方形状をなしている。なお、第一セパレータ４１及び第二セパレータ４２の外形は、正極電極５における電極接続部５ａ及び正極本体５ｂを覆い、かつ延出部３１を露出させる程度の大きさであればよい。熱融着により正極電極５をセパレータ６と一体化した正極構造体４とする。

第一セパレータ４１及び第二セパレータ４２と正極電極５を熱融着させて図８に示す正極構造体シート４Ａを得る。そして、正極構造体シート４Ａをスリッター等で上述した帯状に切り出して図６に示す正極構造体４を得る。このとき、展開状態において、正極構造体４の外形を、負極電極３の外形と実質的に同じ大きさにする。また、このとき、展開状態において、正極構造体４の外周部に図６に示すように交互に切欠部を形成して逃げ部６ｃを形成する。

次に、正極構造体４と負極電極３とを互い違いに積層するように組み合わせ（電極組み合わせ工程：Ｓ３）、次いで、互いに交差する方向につづら折り形状に折り畳む（つづら折り工程：Ｓ４）。

正極構造体４と負極電極３を得たならば、これらをつづら折りして重ね合わせ、重ね合わせユニット２Ａを形成する。
重ね合わせユニット２Ａは、例えば、図５に示す重ね合わせからのつづら折り構造を採用する。
図５において、正極構造体４の折り曲げ部を符号Ｔ１〜Ｔ５（鎖線）、負極電極３の折り曲げ部を符号Ｕ１〜Ｕ５（鎖線）で示す。

図５に示すように、まず、正極構造体４の長手方向において延出部３１を設けた正極本体５ｂと反対側の正極本体（すなわち、セパレータ６の張出し部６ｂ）５ｂの上に、負極本体３ｂを逆Ｌ字状に直交するように重ねる（電極組み合わせ工程：Ｓ３）。ここで重ねる負極本体３ｂは、負極電極３の長手方向において負極電極端子２１を設けていない側の端部の負極本体３ｂとする。
図５に示す重ね合わせ状態から、正極構造体４の正極本体（すなわち、セパレータ６の張出し部６ｂ）と負極電極３の負極本体３ｂとが順次交互に重なるようにつづら折りして重ね合わせユニット２Ａを形成する（つづら折り工程：Ｓ４）。

そして、重ね合わせユニット２Ａの各電極を電極缶体に接続し（電極端子接続工程：Ｓ５）、不図示の電解質溶液を含浸させた後、電解質溶液を含浸した重ね合わせユニット２Ａを外装体１０内に封入することにより、本実施形態の電池１（図２参照）が完成する。

以上説明した電池１であるならば、正極本体５ｂを負極本体３ｂに対し正確な位置に重ねているため、リチウムイオン電池であるならば金属リチウム析出のおそれのない電池を提供できる。また、負極本体３ｂの周辺部分を不要に折り曲げていない重ね合わせユニット２Ａを提供できるので、電極間間隔の一定の電池を提供できる。

１…電池、２…積層体、２Ａ…重ね合わせユニット、３…負極電極、３ａ…電極接続部、３ｂ…負極本体（張出し部）、３ｃ…逃げ部（切欠部）、４…正極構造体、５…正極電極、５ａ…電極接続部、５ｂ…正極本体（張出し部）、６…セパレータ、６ａ…電極接続部、６ｂ…張出し部、６ｃ…逃げ部（切欠部）、１０…外装体、１１…正極缶体、１２…負極缶体、１３…ガスケット、２０…負極集電体、２１…負極電極端子（延出部）、２２…負極活物質層、３０…正極集電体、３１…正極電極端子（延出部）、３２…正極活物質層、４１…第一セパレータ、４２…第二セパレータ、Ｓ１…電極加工工程、Ｓ２…電極被覆工程、Ｓ３…電極組み合わせ工程、Ｓ４…つづら折り工程、Ｓ５…電極端子接続工程。

（１）上記課題を解決するため、本発明の一形態に係る電気化学セルは、並んで配置された複数の正極本体と、隣り合う２つの前記正極本体を接続する電極接続部を有する帯状の正極電極と、並んで配置された複数の負極本体と、隣り合う２つの前記負極本体を接続する電極接続部を有する帯状の負極電極と、前記正極電極と前記負極電極との間に配置されるセパレータを備え、前記正極本体と前記負極本体を前記セパレータを介し、互い違いにつづら折り状に重ね合わせた重ね合わせユニットが構成され、つづら折り状態の前記正極電極と前記負極電極のうち、前記正極本体外周部の一部分と前記負極本体外周部の一部分の少なくとも一方であって、前記一部分が前記他方の電極の電極接続部に隣接する部分に、相互の接触を避ける逃げ部が形成されるとともに、前記逃げ部が、前記正極本体外周部の一部分または前記負極本体外周部の一部分に形成された切欠部であり、前記切欠部が、前記帯状の正極電極の展開状態においてその長さ方向に並ぶ前記正極本体に対し、前記帯状の正極電極の長さ方向に沿って前記正極電極の幅方向一側と幅方向他側に交互に並んで配置されたことを特徴とする。

前記切欠部を介し電極接続部を周回させて正極本体と負極本体をつづら折り構造とするならば、積層構造であっても層ごとに適正な位置に位置決めした正極本体を有する電気化学セルを提供できる。また、切欠部の存在により折返し部分において電極本体の巻き込みや折れを生じないため、容量低下のない、抵抗上昇のない電気化学セルを提供できる。

帯状の正極電極と帯状の負極電極をそれらの電極接続部を周回させてつづら折り構造とし、層ごとに適正な位置に正極本体を位置決め可能とする具体的な構成として、正極電極の長さ方向にそってそれぞれの幅方向一側と他側に交互に間欠的に形成した切欠部を適用できる。

（２）本発明に係る一形態の電気化学セルにおいて、前記切欠部が、前記帯状の負極電極の展開状態においてその長さ方向に並ぶ前記負極本体に対し、前記帯状の負極電極の長さ方向に沿って前記負極電極の幅方向一側と幅方向他側に交互に並んで配置されたことを特徴とする。
（３）上記課題を解決するため、本発明の一形態に係る電気化学セルは、並んで配置された複数の正極本体と、隣り合う２つの前記正極本体を接続する電極接続部を有する帯状の正極電極と、並んで配置された複数の負極本体と、隣り合う２つの前記負極本体を接続する電極接続部を有する帯状の負極電極と、前記正極電極と前記負極電極との間に配置されるセパレータを備え、前記正極本体と前記負極本体を前記セパレータを介し、互い違いにつづら折り状に重ね合わせた重ね合わせユニットが構成され、つづら折り状態の前記正極電極と前記負極電極のうち、前記正極本体外周部の一部分と前記負極本体外周部の一部分の少なくとも一方であって、前記一部分が前記他方の電極の電極接続部に隣接する部分に、相互の接触を避ける逃げ部が形成されるとともに、前記逃げ部が、前記負極本体外周部の一部分または前記正極本体外周部の一部分に形成された切欠部であり、前記切欠部が、前記帯状の負極電極の展開状態においてその長さ方向に並ぶ前記負極本体に対し、前記帯状の負極電極の長さ方向に沿って前記負極電極の幅方向一側と幅方向他側に交互に並んで配置されたことを特徴とする。

帯状の正極電極と帯状の負極電極をそれらの電極接続部を周回させてつづら折り構造とし、層ごとに適正な位置に正極本体を位置決め可能とする具体的な構成として、負極電極の長さ方向にそってそれぞれの幅方向一側と他側に交互に間欠的に形成した切欠部を適用できる。

（４）本発明に係る一形態の電気化学セルにおいて、前記正極電極と前記負極電極の少なくとも一方の表面側と裏面側と外周側を囲むようにセパレータが設けられ、前記切欠部が前記正極本体外周縁と前記負極本体外周縁の少なくとも一方より外側の前記セパレータ外周部に形成された構成を採用できる。

切欠部をセパレータの外周部に設け、切欠部と正極本体または負極本体を離間しておくことで、正極本体または負極本体の絶縁性を確保した上に、積層構造であっても層ごとに適正な位置に位置決めした正極本体または負極本体を有する電気化学セルを提供できる。

（５）本発明に係る電気化学セルにおいて、前記切欠部の外側で前記正極電極の電極接続部あるいは前記負極電極の電極接続部が折曲された構成を採用できる。

帯状の正極電極と帯状の負極電極をそれらの電極接続部を周回させてつづら折り構造とし、積層した層ごとに適正な位置に正極本体を位置決め可能とする具体的な構成として、切欠部の外側で正極電極の電極接続部あるいは負極電極の電極接続部を折曲した構成を採用できる。また、切欠部の外側で折り返すことにより、折返し部分において電極本体の巻き込みや折れを生じないため、容量低下のない、抵抗上昇のない電気化学セルを提供できる。

（６）本発明に係る電気化学セルの製造方法は、並んで配置された複数の正極本体と、隣り合う２つの前記正極本体を接続する電極接続部を有する帯状であって、前記正極本体の外周部の一部分に前記正極本体の長さ方向に沿って前記正極本体の幅方向一側と幅方向他側に交互に並んで切欠部を設けた正極電極と、並んで配置された複数の負極本体と、隣り合う２つの前記負極本体を接続する電極接続部を有する帯状の負極電極と、前記正極電極と前記負極電極との間に配置されるセパレータを用い、前記正極本体と前記負極本体を前記セパレータを介し、互い違いにつづら折り状に重ね合わせて重ね合わせユニットを構成するとともに、前記つづら折りする場合に、前記正極本体外周部の切欠部を隣接する他の電極の前記電極接続部で周回するように折曲してつづら折りすることを特徴とする。
（７）本発明に係る電気化学セルの製造方法において、前記負極本体の外周部の一部分に前記負極本体の長さ方向に沿って前記負極本体の幅方向一側と幅方向他側に交互に並んで切欠部を設けた負極電極を用い、前記正極本体外周部の切欠部と前記負極本体外周部の切欠部を隣接する他の電極の前記電極接続部で周回するように折曲してつづら折りすることを特徴とする。
（８）本発明に係る電気化学セルの製造方法は、並んで配置された複数の正極本体と、隣り合う２つの前記正極本体を接続する電極接続部を有する帯状の正極電極と、並んで配置された複数の負極本体と、隣り合う２つの前記負極本体を接続する電極接続部を有する帯状であって、前記負極本体の外周部の一部分に前記負極本体の長さ方向に沿って前記負極本体の幅方向一側と幅方向他側に交互に並んで切欠部を設けた負極電極と、前記正極電極と前記負極電極との間に配置されるセパレータを用い、前記正極本体と前記負極本体を前記セパレータを介し、互い違いにつづら折り状に重ね合わせて重ね合わせユニットを構成するとともに、前記つづら折りする場合に、前記負極本体外周部の切欠部を隣接する他の電極の前記電極接続部で周回するように折曲してつづら折りすることを特徴とする。

本発明によれば、正極電極と負極電極を個々につづら折り状に積層した重ね合わせユニットを備えた電気化学セルにおいて、つづら折りした正極電極とつづら折りした負極電極の重なり合って干渉する位置に切欠部を設けた。この構成により、積層構造であっても層ごとに重ねた正極本体の重なり位置を負極本体の重なり位置に対し適正な位置に位置決めした構成の電気化学セルを提供できる。このため、切欠部の存在により折返し部分において電極本体の巻き込みや折れを生じないため、容量低下のない、抵抗上昇のない電気化学セルを提供できる。

Claims (7)

1. 並んで配置された複数の正極本体と、隣り合う２つの前記正極本体を接続する電極接続部を有する帯状の正極電極と、
   並んで配置された複数の負極本体と、隣り合う２つの前記負極本体を接続する電極接続部を有する帯状の負極電極と、
   前記正極電極と前記負極電極との間に配置されるセパレータを備え、
   前記正極本体と前記負極本体を前記セパレータを介し、互い違いにつづら折り状に重ね合わせた重ね合わせユニットが構成され、つづら折り状態の前記正極電極と前記負極電極のうち、前記正極本体外周部の一部分と前記負極本体外周部の一部分の少なくとも一方であって、前記一部分が前記他方の電極の電極接続部に隣接する部分に、相互の接触を避ける逃げ部が形成されたことを特徴とする電気化学セル。
2. 前記逃げ部が、前記正極本体外周部の一部分または前記負極本体外周部の一部分に形成された切欠部であることを特徴とする請求項１に記載の電気化学セル。
3. 前記逃げ部が、前記帯状の正極電極の展開状態においてその長さ方向に並ぶ前記正極本体に対し、前記帯状の正極電極の長さ方向に沿って前記正極電極の幅方向一側と幅方向他側に交互に並んで配置されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電気化学セル。
4. 前記逃げ部が、前記帯状の負極電極の展開状態においてその長さ方向に並ぶ前記負極本体に対し、前記帯状の負極電極の長さ方向に沿って前記負極電極の幅方向一側と幅方向他側に交互に並んで配置されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電気化学セル。
5. 前記正極電極と前記負極電極の少なくとも一方の表面側と裏面側と外周側を囲むようにセパレータが設けられ、前記逃げ部が前記正極本体外周縁と前記負極本体外周縁の少なくとも一方より外側の前記セパレータ外周部に形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の電気化学セル。
6. 前記逃げ部の外側で前記正極電極の電極接続部あるいは前記負極電極の電極接続部が折曲されたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の電気化学セル。
7. 並んで配置された複数の正極本体と、隣り合う２つの前記正極本体を接続する電極接続部を有する帯状であって、前記正極本体の外周部の一部分に逃げ部を設けた正極電極と、
   並んで配置された複数の負極本体と、隣り合う２つの前記負極本体を接続する電極接続部を有する帯状であって、前記負極本体の外周部の一部分に逃げ部を設けた負極電極と、
   前記正極電極と前記負極電極との間に配置されるセパレータを用い、
   前記正極本体と前記負極本体を前記セパレータを介し、互い違いにつづら折り状に重ね合わせて重ね合わせユニットを構成するとともに、
   前記つづら折りする場合に、前記正極本体外周部の逃げ部と前記負極本体外周部の逃げ部の少なくとも一方を隣接する他の電極の前記電極接続部で周回するように折曲してつづら折りすることを特徴とする電気化学セルの製造方法。

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