JP2019179673A - 電気化学デバイスおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電極が破損しにくい電気化学デバイスおよびその製造方法を提供する。【解決手段】電気化学デバイスが、２種類の電極１，２がセパレータ３を介して交互に積層された電極積層体４を有し、電極１，２はそれぞれ、集電体１ａ，２ａに活物質層１ｂ，２ｂが形成された塗布部と、集電体１ａ，２ａに活物質層１ｂ，２ｂが形成されていない未塗布部とを有する。同一種類の電極１の未塗布部の集電体１ａ同士が、電極積層体４の積層方向の両端部の間の中間位置Ｃにおいて重ね合わせられるとともに電極端子５に接合されている。少なくとも１つの電極１の未塗布部の集電体１ａは、塗布部との境界部分から、電極端子５に接合されている接合部分までの間に、積層方向Ｓの一方の端部側から中間位置Ｃを越えて他方の端部側に一旦延びてから再び中間位置Ｃに戻る位置規定部６を有している。【選択図】図３

Description

本発明は、電気化学デバイスおよびその製造方法に関する。

携帯電話、デジタルカメラ、ラップトップコンピュータなどの携帯型電子機器の電源や車両用電源や家庭用電源として、電気化学デバイスの１種である二次電池が広く普及している。電気化学デバイスには、積層型の電気化学デバイスと巻回型の電気化学デバイスがある。積層型の電気化学デバイスは、２種類の電極、すなわち正極と負極とがセパレータを介して交互に繰り返し積層された電極積層体を有している。電極積層体は、電解液とともに外装容器内に収容されている。正極と負極はそれぞれ、集電体に活物質層が形成された塗布部と、集電体に活物質層が形成されていない未塗布部とを有している。そして、特許文献１〜７に記載されているように、電極（正極および負極）の端部に位置する未塗布部の集電体同士が重ね合わせられ、重ね合わせられた未塗布部の集電体は電極端子（正極端子および負極端子）に接合されている。正極端子と負極端子は外装容器の外部にそれぞれ延出し、電気化学デバイスの電極積層体と外部の電気回路とを接続する。

特開２００２−３２９４９３号公報 特開２００９−１８７７６８号公報 特開２００２−２９８８２５号公報 特開２００３−２４９２０９号公報 特開２００７−２３４４６６号公報 特開２０１７−１６８４６２号公報 特開２００５−３１７３１２号公報

特許文献１〜４に記載されている構成では、電極積層体の積層方向の一方の端部（特許文献１〜３では下端部、特許文献４では上端部）において、未塗布部の集電体同士が重ね合わせられて電極端子と接合されている。この構成によると、電極端子と接合される一方の端部付近に位置する電極の未塗布部の集電体は、電極端子との接合部分までの距離が短い。それに対し、他方の端部付近に位置する電極の未塗布部の集電体は、電極端子との接合部分までの距離が長い。特に、単位体積当たりのエネルギー密度の向上のために電極積層体中の電極の数が多い構成では、各電極の未塗布部の長さの差が大きい。そこで、電極積層体の積層方向における位置に応じて、各電極の未塗布部の長さを変えること、ひいては集電体全体の長さを変えることが考えられる。しかし、その場合、電極の製造が煩雑になるとともに、個々の電極において電気抵抗値等の特性が変わる可能性がある。一方、全て同じ長さの未塗布部を有する電極を用いる場合には、電極の製造が効率良く容易に行え、全ての電極の特性は一定である。しかし、電極端子に近接する位置（一方の端部付近）の電極では未塗布部が長過ぎて邪魔になる。また、材料の無駄が多くコスト削減の妨げになる。さらに、このように積層方向における端部において重ね合わせられた未塗布部の集電体と電極端子とが接合される構成であると、外装容器が非対称形状になる。外装容器を構成する電極端子側（一方の端部側）の部分は小型で容易に形成できるものの、電極端子と反対側（他方の端部側）の部分は、ほぼ全ての電極を収容する大型の収容部を有する必要がある。特に電極積層体の積層数が多い場合には、このような大型の収容部を有する部分を形成することは容易ではない。

これに対し、特許文献５〜７に開示されているように、電極積層体の積層方向の両端部の間の中間位置（好ましくは中央部）で、重ね合わせられた未塗布部の集電体と電極端子とを接合する構成であると、各電極の未塗布部の長さの差が比較的小さい。従って、前述した様々な問題点はほとんど解決する。しかし、この構成では、積層方向の一方の端部に位置する電極の未塗布部の集電体は、中間位置まで引っ張られてから電極端子に当接されて接合される。すなわち、この未塗布部の集電体は、一方の端部から中間位置まで引っ張られるために張力がかかった状態で電極端子に当接する。そして、未塗布部の集電体と電極端子とは、互いに接合するために、溶接用部材（ホーンやアンビルなど）を用いて熱や超音波振動を加えられながら加圧される。このとき、未塗布部の集電体は張力がかかった状態で電極端子のエッジに当接され、溶接用部材から電極端子を介して加圧されるため、非常に破損し易い。特に、集電体に比べて電極端子は厚いため、電極端子のエッジが未塗布部の集電体を擦ると集電体は簡単に破れてしまう。

そこで、本発明の目的は、前述した問題を解決して、電極が破損しにくい電気化学デバイスおよびその製造方法を提供することにある。

本発明の電気化学デバイスの特徴は、２種類の電極がセパレータを介して交互に積層された電極積層体を有し、電極はそれぞれ、集電体に活物質層が形成された塗布部と、集電体に活物質層が形成されていない未塗布部とを有し、同一種類の電極の未塗布部の集電体同士が、電極積層体の積層方向の両端部の間の中間位置において重ね合わせられるとともに電極端子に接合されており、少なくとも１つの電極の未塗布部の集電体は、塗布部との境界部分から、電極端子に接合されている接合部分までの間に、積層方向の一方の端部側から他方の端部側に向かって延びてから積層方向において中間位置と同じ高さを維持するか、または積層方向の一方の端部側から中間位置を越えて他方の端部側に一旦延びてから再び中間位置に戻る位置規定部を有しているところにある。

本発明の電気化学デバイスの製造方法の特徴は、集電体の一部に活物質層を形成して、集電体に活物質層が形成された塗布部と、集電体に活物質層が形成されていない未塗布部とを有する２種類の電極を形成するステップと、２種類の電極を、セパレータを介して交互に積層して電極積層体を形成するステップと、同一種類の電極の未塗布部の集電体同士を、電極積層体の積層方向の両端部の間の中間位置において重ね合わせるステップと、重ね合わせられた未塗布部の集電体を電極端子に接合するステップと、を含み、未塗布部の集電体同士を重ね合わせるステップと未塗布部の集電体を電極端子に接合するステップとのいずれかにおいて、または、未塗布部同士を重ね合わせるステップと未塗布部を電極端子に接合するステップとの間に、少なくとも１つの電極の未塗布部の集電体の、塗布部との境界部分から、電極端子に接合されている接合部分までの間に、積層方向の一方の端部側から他方の端部側に向かって延びてから積層方向において中間位置と同じ高さを維持するか、または積層方向の一方の端部側から中間位置を越えて他方の端部側に一旦延びてから再び中間位置に戻る位置規定部を形成するところにある。

本発明によると、電極が破損しにくい電気化学デバイスが得られる。

本発明の第１の実施形態の電気化学デバイスの要部を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態の電気化学デバイスの平面図である。 図２ＡのＡ−Ａ線断面図である。 図２Ａ，２Ｂに示す電気化学デバイスの製造方法の位置規定部の形成状態を示す断面図である。 図２Ａ，２Ｂに示す電気化学デバイスの製造方法の位置規定部の形成状態の他の例を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照し説明する。
図１に、本発明の第１の実施形態の電気化学デバイスの要部を示している。本実施形態の電気化学デバイスは、２種類の電極（正極１と負極２）がセパレータ３を介して交互に重なり合う電極積層体４を有している。電極１，２はそれぞれ、集電体１ａ，２ａに活物質層１ｂ，２ｂが形成された塗布部と、集電体１ａ，２ａに活物質層１ｂ，２ｂが形成されていない未塗布部とを有する。そして、正極１の未塗布部の集電体１ａ同士が、電極積層体４の積層方向Ｓの両端部の間の中間位置Ｃにおいて重ね合わせられるとともに電極端子（正極端子）５に接合されている。少なくとも１つの正極１の未塗布部の集電体１ａは、塗布部との境界部分から、正極端子５に接合されている接合部分までの間に、積層方向の一方の端部側（図１の下側）から他方の端部側（図１の上側）に向かって延びてから積層方向Ｓにおいて中間位置Ｃと同じ高さを維持するか、または積層方向Ｓの一方の端部側から中間位置Ｃを越えて他方の端部側に一旦延びてから再び中間位置に戻る位置規定部６を有している。

本実施形態によると、積層方向Ｓの一方の端部側（図１の下側）に位置する正極１の未塗布部の集電体１ａは、他方の端部側（図１の上側）に延びて、積層方向Ｓの中間位置Ｃにおいて正極端子５に接合されている。より詳しくは、図１に示されている例の未塗布部の集電体１ａは、積層方向Ｓの一方の端部側から中間位置Ｃを越えて他方の端部側に一旦延びてから再び中間位置に戻されて正極端子５に接合されている。この未塗布部の集電体１ａには、一方の端部側から他方の端部側に延ばされるための張力が加わるが、正極端子５と接合される部分は、逆に他方の端部側から一方の端部側に戻されることで中間位置Ｃに到達している。従って、一方の端部側から他方の端部側に延ばされるための張力は、正極端子５と接合される部分にはあまり加わらない。その結果、正極端子５と当接しても破損するおそれが小さい。なお、図１には正極１と正極端子５の接合部分とその周辺が示されているが、負極２と後述する負極端子とその周辺も、図１と同様な構成を有している。

図２Ａ，２Ｂには本発明に係る電気化学デバイスの一例である二次電池を示している。図２Ａは、二次電池の主面（平坦な面）に対して垂直上方から見た模式的な平面図である。図２Ｂは図２ＡのＡ−Ａ線断面図である。この二次電池は、図１に示す第１の実施形態の電気化学デバイスよりもさらに具体的かつ詳細な実施形態（第２の実施形態）である。本実施形態の電気化学デバイスは、第１の実施形態と同様に、正極１と負極２とがセパレータ３を介して交互に重なり合う電極積層体４を有している。この電極積層体４が電解液７とともに、可撓性フィルム（ラミネートフィルム）からなる外装容器８内に収容されている。正極１と負極２のそれぞれの未塗布部の集電体１ａ，２ａは、電極端子（正極端子５、負極端子９）と接続するための電極タブ（正極タブ、負極タブ）として用いられる。正極１の未塗布部の集電体（正極タブ）１ａ同士は正極端子５の一端部の上に重ね合わせられて、超音波溶接等で互いに接続されている。同様に、負極２の未塗布部の集電体（負極タブ）２ａ同士は負極端子９の一端部の上に重ね合わせられて、超音波溶接等で互いに接続されている。正極端子５の他端部および負極端子９の他端部は、可撓性フィルムからなる外装容器８の外部にそれぞれ延びている。図２Ｂでは、電極積層体４を構成する各層の一部（厚さ方向の中間部に位置する層）を図示省略して、電解液７を示している。負極２の塗布部（活物質層２ｂ）の外形寸法は、正極１の塗布部（活物質層１ｂ）の外形寸法よりも大きく、セパレータ３の外形寸法よりも小さいか等しいことが好ましい。重ね合わせられた複数の未塗布部の集電体（正極タブ）１ａは、正極端子５とサポートタブ１０とに挟まれた状態で固定されてもよい。重ね合わせられた複数の未塗布部の集電体（負極タブ）２ａは、負極端子９とサポートタブ１０とに挟まれた状態で固定されてもよい。図２Ｂでは、電極積層体４を構成する各層の一部の省略と同様に、未塗布部の集電体１ａ，２ａの一部を図示省略しているが、図面上で不自然にならないように適宜に修正して電極端子５，９とサポートタブ１０との間に挟まれているように図示している。

このような構成において、第１の実施形態と同様に、少なくとも１つの正極１および負極２の未塗布部の集電体１ａ，２ａは、塗布部との境界部分から、電極端子５，９に接合されている接合部分までの間に位置規定部６を有している。位置規定部６は、積層方向Ｓの一方の端部側（鉛直方向下側）から、中間位置Ｃを越えて他方の端部側（鉛直方向上側）に一旦延びてから再び中間位置Ｃに戻って電極端子５，９に接合される湾曲形状を有している。この構成では、特に一方の端部側に位置する未塗布部の集電体１ａ，２ａ（少なくとも、最も一方の端部側に位置する未塗布部の集電体１ａ，２ａ）に、前述した位置規定部６を有している。しかし、他方の端部側に位置する未塗布部の集電体１ａ，２ａは、必ずしも位置規定部６を有していなくてもよい。

この二次電池の製造方法について説明する。この二次電池の製造にあたっては、まず、集電体１ａ、２ａの両面に活物質層１ｂ、２ｂをそれぞれ形成して、集電体１ａ，２ａに活物質層１ｂ，２ｂが形成された塗布部と、集電体１ａ，２ａに活物質層１ｂ，２ｂが形成されていない未塗布部とを有する２種類の電極（正極１および負極２）を形成する。複数の正極１と複数の負極２とをセパレータ３を介して交互に繰り返し積層して、電極積層体４を形成する。そして、複数の正極１の一方の端部の未塗布部の集電体（正極タブ）１ａを重ね合わせる。同様に、複数の負極２の一方の端部の未塗布部の集電体（負極タブ）２ａを重ね合わせる。さらに、重ね合わせられた正極１の未塗布部の集電体１ａを正極端子５とサポートタブ１０とで挟み込んだ状態で、それらを互いに接合する。また、重ね合わせられた負極２の未塗布部の集電体２ａを負極端子９とサポートタブ１０とで挟み込んだ状態で、それらを互いに接合する。電極積層体４を、その上下から、可撓性フィルム（ラミネートフィルム）からなる容器上部分８ａと容器下部分８ｂとで覆う。容器上部分８ａは、電極積層体４を構成する電極１，２およびセパレータ３の一部を収容する収容部を有している。容器下部分８ｂは、電極積層体４を構成する電極１，２およびセパレータ３の残りの部分を収容する収容部を有している。この容器上部分８ａと容器下部分８ｂとの周縁部を互いに接合して外装容器８を構成するとともに、その外装容器８内に電極積層体４と電解液７を収容する。正極端子５および負極端子９は、容器上部分８ａと容器下部分８ｂとの周縁部の接合部分を通過して外装容器８の外方に延出している。

以上説明した本実施形態の二次電池の製造方法の主な特徴は、正極１の未塗布部の集電体（正極タブ）１ａと正極端子５とを重ね合わせて接合し、負極２の一方の端部のそれぞれの未塗布部の集電体（負極タブ）２ａと負極端子９とを重ね合わせて接合するところにある。すなわち、図３に示すように、重ね合わせた未塗布部の集電体１ａを、鉛直下方に位置する正極端子５と、鉛直上方にあるサポートタブ１０とで挟み込む。そして、これらの全てが重なり合う部分に上下から溶接用部材（ホーン１１およびアンビル１２等）を押し当てる。さらに、本実施形態では、塗布部との境界部分と電極端子５，９との接合部分との間の位置、言い換えると正極１と負極２とが重なり合っている部分と、ホーン１１およびアンビル１２が押し当てられる部分との間の位置で、押し込み治具１３が鉛直下方から未塗布部の集電体１ａを押し上げる。この押し込み治具１３は、一方の端部側（鉛直方向下側）から、未塗布部の集電体１ａと正極端子５とが接合する部分（中間位置Ｃ）を越えて他方の端部側（鉛直方向上側）に先端が位置するまで延びている。この押し込み治具１３に押し上げられることで、未塗布部の集電体１ａに、屈曲形状を有する位置規定部６が形成される。押し上げられた未塗布部の集電体１ａの位置は、最終的に未塗布部の集電体１ａが正極端子５に接合される部分、すなわちホーン１１とアンビル１２に挟まれている部分（中間位置Ｃ）よりも、積層方向Ｓの上方（鉛直上方）である。この方法によると、未塗布部の集電体１ａの一部が押し込み治具１３を用いて押し上げられた状態で、未塗布部の集電体１ａと正極端子５とが接合される。それによって、前述した屈曲形状を有する位置規定部６が形成される。未塗布部の集電体１ａには鉛直下方から中間位置Ｃまで押し上げるための張力が加わるが、本実施形態では、屈曲形状を有する位置規定部６において未塗布部の集電体１ａの延びる方向が転換されるため、張力が緩和される。そのため、未塗布部の集電体１ａに正極端子５のエッジが当接する部分でも破損を生じることなく、未塗布部の集電体１ａと正極端子５とを接合することができる。図示しないが、負極２においても同様に、押し込み治具１３を用いて屈曲形状を有する位置規定部６を形成することで、未塗布部の集電体２ａに負極端子９のエッジが当接する部分でも破損を生じることなく、未塗布部の集電体２ａと負極端子９とを接合することができる。

本実施形態の変形例として、図４に示すように、押し込み治具１３の先端が、積層方向Ｓにおいて、未塗布部の集電体１ａ，２ａと電極端子５，９とが接合する部分（中間位置Ｃ）に位置していてもよい。その場合、未塗布部の集電体１ａ，２ａは、第１〜２の実施形態のような屈曲形状を有しておらず中間位置Ｃに保持される位置規定部６を有していてもよい。

前述した第１および第２の実施形態は、重ね合わせられた未塗布部の集電体１ａ，２ａに対して鉛直下方から電極端子５，９が当接して接合される構成である。そのため、押し込み治具１３は鉛直下方から鉛直上方へ向かって延びている。そして、未塗布部の集電体１ａ，２ａの位置規定部６は、鉛直下方から、中間位置Ｃまで延びてその高さを維持するか、あるいは中間位置Ｃよりも鉛直上方に一旦延びてから再び中間位置に戻っている。しかし、仮に、重ね合わせられた未塗布部の集電体１ａ，２ａに対して鉛直上方から電極端子５，９が当接して接合される構成である場合には、鉛直上方から鉛直下方へ向かって延びる押し込み治具を用いる。そして、未塗布部の集電体１ａ，２ａの位置規定部は、鉛直上方から中間位置Ｃまで延びてその高さを維持するように、あるいは中間位置Ｃよりも鉛直下方に一旦延びてから再び中間位置に戻るように形成される。また、鉛直方向とは異なる方向から電極端子５，９が未塗布部の集電体１ａ，２ａに当接する構成であると、電極端子５，９が位置する側から集電体１ａ，２ａが位置する側に向けて延びる押し込み治具を用いればよい。その場合、未塗布部の集電体１ａ，２ａの位置規定部は、電極端子５，９が位置する側から中間位置Ｃまで延びてその高さを維持するように、あるいは集電体１ａ，２ａが位置する側に向けて中間位置Ｃよりも先の位置まで一旦延びてから再び中間位置Ｃに戻るように形成される。その理由について説明すると、未塗布部の集電体１ａ，２ａの破損が懸念されるのは、僅かに尖っている電極端子５，９のエッジが当接する部分であり、特に溶接のために電極端子５，９が押圧されてエッジが未塗布部の集電体１ａ，２ａに食い込む時である。従って、未塗布部の集電体１ａ，２ａの破損を抑制するためには、未塗布部の集電体１ａ，２ａと電極端子５，９とが当接する部分において作用する圧力を小さくすることが望ましい。未塗布部の集電体１ａ，２ａと電極端子５，９との溶接のための溶接用部材（ホーン１１およびアンビル１２）の加圧を抑えることはできない。しかし、未塗布部の集電体１ａ，２ａが電極端子５，９と接合される位置（中間位置Ｃ）まで引っ張られることで未塗布部の集電体１ａ，２ａに加わる張力を小さくすることで、電極端子５，９との当接部に作用する圧力を吸収して低減させることが可能である。そして、電極端子５，９との接合位置（中間位置Ｃ）において未塗布部の集電体１ａ，２ａに加わる力を低減するためには、図３に示すような構成が有効である。すなわち、未塗布部の集電体１ａ，２ａが、電極端子５，９との接合位置（中間位置Ｃ）を一旦越えて電極端子５，９の反対側（重ね合わせられた集電体１ａ，２ａ側）に到達した後に、再び中間位置Ｃまで戻されて電極端子５，９と当接することが好ましい。ただし、図４に示すように、未塗布部の集電体１ａ，２ａが、電極端子５，９との接合位置（中間位置Ｃ）まで到達してそのまま中間位置Ｃと同じ高さを維持して電極端子５，９と当接する構成でも、ある程度の効果が得られる。

重ね合わせられた未塗布部の集電体１ａ，２ａには電極端子５，９の反対側からサポートタブ１０も当接している。しかし、サポートタブ１０は一般的に電極端子５，９に比べて厚さが非常に薄く、ある程度柔軟である。そのため、サポートタブ１０が当接しても未塗布部の集電体１ａ，２ａを破損するおそれは小さい。従って、サポートタブ１０による未塗布部の集電体１ａ，２ａの破損を抑制するための特別の構成は設けられなくてもよい。

図３，４に示す例では、溶接時に押し込み部材１３を用いて未塗布部の集電体１ａ，２ａに位置規定部６を形成しているが、それに限定されるわけではない。溶接前に、例えば電極積層体４を形成する時点で、押し込み部材１３またはそれと同様の部材を用いて位置規定部６を形成してもよい。その場合、既に位置規定部６が形成された未塗布部の集電体１ａ，２ａに電極端子５，９を接合するが、その際に未塗布部の集電体１ａ，２ａの電極端子５，９と当接する部分に加わる張力は小さく、図３，４に示す例と同様に集電体１ａ，２ａの破損が抑制される。

押し込み治具１３の形状や詳細な構成は特に限定されない。図３，４に示すような棒状の治具でなくても、電極端子５，９側から重ね合わせられた集電体１ａ，２ａ側に向けて未塗布部の集電体１ａ，２ａを適切な量だけ押圧する形状であればよい。この押し込み治具１３は固定されたものであっても、押圧方向に進退可能な構成であってもよい。押し込み治具１３は、未塗布部の集電体１ａ，２ａの幅方向の全長にわたって延びるものであることが好ましい。

以上説明した本発明の二次電池を構成する各部材の材料の例について以下に説明する。正極の活物質層１ｂを構成する活物質としては、例えばＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_２、Ｌｉ_２ＭＯ_３−ＬｉＭＯ_２、ＬｉＮｉ_1/3Ｃｏ_1/3Ｍｎ_1/3Ｏ_２などの層状酸化物系材料や、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４などのスピネル系材料、ＬｉＭＰＯ_４などのオリビン系材料、Ｌｉ_２ＭＰＯ_４Ｆ、Ｌｉ_２ＭＳｉＯ_４Ｆなどのフッ化オリビン系材料、Ｖ_２Ｏ_５などの酸化バナジウム系材料などが挙げられる（Ｍは遷移金属である）。各活物質において、これらの活物質を構成する元素の一部が他の元素で置換されていてもよく、また、Ｌｉが過剰組成となっていてもよい。そして、これらの活物質のうちの１種、または２種以上の混合物を使用することができる。

負極の活物質層２ｂを構成する活物質としては、黒鉛、非晶質炭素、ダイヤモンド状炭素、フラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーンなどの炭素材料や、リチウム金属材料、シリコンやスズなどの合金系材料、Ｎｂ_２Ｏ_５やＴｉＯ_２などの酸化物系材料、あるいはこれらの複合物を用いることができる。

正極および負極の活物質層１ｂ，２ｂを構成する活物質合剤は、前述したそれぞれの活物質に、結着剤や導電助剤等が適宜加えられたものである。導電助剤としては、カーボンブラック、炭素繊維、または黒鉛などのうちの１種、または２種以上の組み合せを用いることができる。また、結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、カルボキシメチルセルロース、スチレンブタジエンゴム、変性アクリロニトリルゴム粒子などを用いることができる。

正極および負極の活物質層１ｂ，２ｂのいずれにおいても、例えば製造上のばらつきや層形成能力に起因する不可避な各層の傾斜や凹凸や丸み等が生じていても構わない。
正極の集電体１ａとしては、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、またはこれらの合金等を用いることができ、特にアルミニウムが好ましい。負極の集電体２ａとしては、銅、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、またはこれらの合金を用いることができる。

電解液７としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ブチレンカーボネート等の環状カーボネート類や、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジプロピルカーボネート（ＤＰＣ）等の鎖状カーボネート類や、脂肪族カルボン酸エステル類や、γ−ブチロラクトン等のγ−ラクトン類や、鎖状エーテル類、環状エーテル類、などの有機溶媒のうちの１種、または２種以上の混合物を使用することができる。さらに、これらの有機溶媒にリチウム塩を溶解させることができる。

セパレータ３は主に樹脂製の多孔膜、織布、不織布等からなり、その樹脂成分として、例えばポリプロピレンやポリエチレン等のポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ナイロン樹脂、アラミド樹脂（芳香族ポリアミド樹脂）、またはポリイミド樹脂等を用いることができる。特にポリオレフィン系の微多孔膜は、イオン透過性と、正極と負極とを物理的に隔離する性能に優れているため好ましい。また、必要に応じて、セパレータ３には無機物粒子を含む層を形成してもよい。無機物粒子としては、絶縁性の酸化物、窒化物、硫化物、炭化物などを挙げることができ、なかでもＴｉＯ_２やＡｌ_２Ｏ_３を含むことが好ましい。

外装容器８は、可撓性フィルムからなる軽量の外装ケースであり、可撓性フィルムは、基材となる金属箔の両面にそれぞれ樹脂層が設けられたラミネートフィルムである。金属箔には、電解液７の漏出や外部からの水分の浸入を防止するためのバリア性を有するものを選択することができ、アルミニウムやステンレス鋼などを用いることができる。金属箔の少なくとも一方の面には、変性ポリオレフィンなどの熱融着性樹脂層が設けられる。可撓性フィルムの熱融着性樹脂層同士を対向させ、電極積層体４を収納する部分の周囲を熱融着することで外装容器８が形成される。金属箔の、熱融着性樹脂層が形成された面と反対側の面には、外装容器８の表面として、ナイロンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエステルフィルムなどの樹脂層を設けることができる。

正極端子５としては、アルミニウムやアルミニウム合金で構成されたものを用いることができる。負極端子９としては、銅や銅合金、あるいはそれらにニッケルメッキを施したものや、ニッケルなどを用いることができる。それぞれの電極端子５，９の他端部側は外装容器８の外部に引き出される。それぞれの電極端子５，９の、外装容器８の外周部分の熱溶着される部分に対応する箇所には、熱融着性の樹脂（封止材）を予め設けておくことができる。

本発明はリチウムイオン二次電池に特に有用であるが、リチウムイオン電池以外の二次電池や、キャパシタ（コンデンサ）等の電池以外の電気化学デバイスに適用しても有効である。

１ 正極（電極）
１ａ，２ａ 集電体
１ｂ，２ｂ 活物質層
２ 負極（電極）
３ セパレータ
４ 電極積層体
５，９ 電極端子
６ 位置規定部

Claims (7)

1. ２種類の電極がセパレータを介して交互に積層された電極積層体を有し、
   前記電極はそれぞれ、集電体に活物質層が形成された塗布部と、前記集電体に活物質層が形成されていない未塗布部とを有し、
   同一種類の前記電極の前記未塗布部の前記集電体同士が、前記電極積層体の積層方向の両端部の間の中間位置において重ね合わせられるとともに電極端子に接合されており、
   少なくとも１つの前記電極の前記未塗布部の前記集電体は、前記塗布部との境界部分から、前記電極端子に接合されている接合部分までの間に、前記積層方向の一方の端部側から他方の端部側に向かって延びてから前記積層方向において前記中間位置と同じ高さを維持するか、または前記積層方向の前記一方の端部側から前記中間位置を越えて前記他方の端部側に一旦延びてから再び前記中間位置に戻る位置規定部を有していることを特徴とする、電気化学デバイス。
2. 前記電極端子は、重ね合わせられた前記未塗布部の前記集電体に対して前記一方の端部側から当接して接合されており、少なくとも、最も前記一方の端部側に位置する前記電極が前記位置規定部を有している、請求項１に記載の電気化学デバイス。
3. 前記一方の端部は鉛直方向下方である、請求項１または２に記載の電気化学デバイス。
4. 前記電極積層体を構成する前記電極および前記セパレータの一部を収容する収容部を有する部分と、前記電極積層体を構成する前記電極および前記セパレータの残りの部分を収容する収容部を有する部分とが接合されて構成されている、前記電極積層体と電解液とを収容する外装容器をさらに有する、請求項１から３のいずれか１項に記載の電気化学デバイス。
5. 集電体の一部に活物質層を形成して、前記集電体に前記活物質層が形成された塗布部と、前記集電体に前記活物質層が形成されていない未塗布部とを有する２種類の電極を形成するステップと、
   前記２種類の電極を、セパレータを介して交互に積層して電極積層体を形成するステップと、
   同一種類の前記電極の前記未塗布部の前記集電体同士を、前記電極積層体の積層方向の両端部の間の中間位置において重ね合わせるステップと、
   重ね合わせられた前記未塗布部の前記集電体を電極端子に接合するステップと、を含み、
   前記未塗布部の前記集電体同士を重ね合わせるステップと前記未塗布部の前記集電体を電極端子に接合するステップとのいずれかにおいて、または、前記未塗布部同士を重ね合わせるステップと前記未塗布部を電極端子に接合するステップとの間に、少なくとも１つの前記電極の前記未塗布部の前記集電体の、前記塗布部との境界部分から、前記電極端子に接合されている接合部分までの間に、前記積層方向の一方の端部側から他方の端部側に向かって延びてから前記積層方向において前記中間位置と同じ高さを維持するか、または前記積層方向の前記一方の端部側から前記中間位置を越えて前記他方の端部側に一旦延びてから再び前記中間位置に戻る位置規定部を形成することを特徴とする、電気化学デバイスの製造方法。
6. 重ね合わせられた前記未塗布部の前記集電体を、前記塗布部と、前記接合部分との間に配置された押し込み部材を用いて押圧することで、前記位置規定部を形成する、請求項５に記載の電気化学デバイスの製造方法。
7. 前記電極積層体と電解液とを外装容器内に収容するステップをさらに含み、前記電極積層体と前記電解液を収容する際に、前記電極積層体を構成する前記電極および前記セパレータの一部を収容する収容部を有する部分と、前記電極積層体を構成する前記電極および前記セパレータの残りの部分を収容する収容部を有する部分とを接合することで前記外装容器を構成する、請求項５または６に記載の電気化学デバイスの製造方法。

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