JP2020092003A - ラミネート型蓄電素子 - Google Patents

Abstract

【課題】多層型の積層電極体を備えつつ、体積容量密度に優れ、かつ安価なラミネート型蓄電素子を提供する。【解決手段】扁平袋状の外装体１１内に、一つの正極２０と一つの負極３０とがセパレーター４０を介して上下方向に対向配置されてなる電極体（１０ａ、１０ｂ）がｎ層分積層されてなる積層電極体１０が密封されたラミネート型蓄電素子１であって、正極集電体２１ｂおよび負極集電体３１ｂの一部（２５、３５）が外装体から正極端子２３、および負極端子３３として突出し、正極集電体２１と負極集電体３１の少なくとも一方は、帯状の集電体１３１からなり、帯状の集電体には、電極材料３２が長手方向にｎ箇所の矩形の電極領域に分割されて配置され、帯状の集電体は、長手方向で隣接する電極領域間に、電極材料が配置されていない接続部１３２を有するとともに、電極材料とセパレーターとを対面させるように接続部にて折り返されている。【選択図】図３

Description

本発明はラミネートフィルムからなる外装体内に発電素子を収納してなるラミネート型蓄電素子に関する。

蓄電素子（一次電池、二次電池、電気二重層コンデンサーなど）には、外装体にラミネートフィルムを用いたものがある。外装体にラミネートフィルムを用いた蓄電素子（以下、ラミネート型蓄電素子と言うことがある）は、小型化、薄型化に適し、例えば、ワンタイムパスワード機能やディスプレイを搭載したＩＣカード、ディスプレイ付きのＩＣカード、あるいはタグやトークン（ワンタイムパスワード生成機）などの薄型の電子機器（以下、薄型電子機器）の電源に用いられている。そして、以下の非特許文献１には、市販のラミネート型蓄電素子である、薄型二酸化マンガンリチウム一次電池の特徴や放電性能などについて記載されている。

図１に、一般的なラミネート型蓄電素子１０１を示した。図１（Ａ）は、ラミネート型蓄電素子１０１の外観図であり、図１（Ｂ）は当該ラミネート型蓄電素子１０１の内部構造の一例を示す分解斜視図である。なお、図１（Ｂ）では一部の部材や部位にハッチングを施し、他の部材や部位と区別し易いようにしている。

ラミネート型蓄電素子１０１は、図１（Ａ）に示したように平板状の外観形状を有し、二枚のラミネートフィルム（１１ａ、１１ｂ）が扁平な矩形袋状に成形されてなる外装体１１の内方には、液体状の電解質（電解液）、あるいは電解液を高分子材料中に分散させたポリマー状の電解質を含む発電要素が密封されている。また、図示したラミネート型蓄電素子１０１では、平板状の正極端子２３および負極端子３３が、矩形の外装体１１の一辺１３から外方に向けて突出している。

ラミネート型蓄電素子１０１は、図１（Ｂ）に示したように、外装体１１内に、シート状の正極２０とシート状の負極３０がセパレーター４０を介して積層されてなる電極体１０が電解質とともに封入されている。正極２０は金属板や金属箔からなる正極集電体２１の一主面に正極活物質を含んだ正極材料２２を配置したものである。負極３０は金属板や金属箔などからなる負極集電体３１の一主面に負極活物質を含んだ負極材料３２を配置したものである。そして電極体１０は、正極２０と負極３０とを、それぞれの電極材料（２２、３２）がセパレーター４０を介して対面するように積層して圧着したものである。

正極材料２２には、例えば、正極活物質に、バインダー、結着剤、導電剤などが混合されてなるスラリーを使用することができる。そして、正極２０は、正極集電体２１上にスラリーを塗工して乾燥させることで作製することができる。正極活物質は、ラミネート型蓄電素子１０１がリチウム一次電池であれば、ＭｎＯ_２などを使用することができ、リチウム二次電池であれば、ＬｉＣｏＯ_２などを使用することができる。負極材料は、ラミネート型蓄電素子１０１がリチウム一次電池であれば、負極活物質であるリチウム金属やリチウム合金などを平板状や箔状にしたものを使用することができ、ラミネート型蓄電素子１０１がリチウム二次電池であれば、黒鉛などの炭素材料を負極活物質として含んだスラリーを使用することができる。

外装体１１は、互いに重ね合わせた矩形状の二枚のアルミラミネートフィルム（１１ａ−１１ｂ）において、図中網掛けのハッチングまたは点線の枠で示した周縁領域１２が熱圧着法により互いに溶着されて内部が密閉されたものである。ラミネートフィルム（１１ａ、１１ｂ）は、周知のごとく、基材となる金属箔（アルミ箔、ステンレス箔）の表裏に１層以上の樹脂層が積層された構造となっており、一般的には、外装体１１の外面となる表面には、例えば、ポリアミド樹脂などからなる保護層が積層され、外装体１１の内面となる裏面には、例えば、変性ポリプロピレンなどの熱溶着性を有する接着層が積層された構造を有している。

正極集電体２１、および負極集電体３１には、金属箔や金属板からなる端子リード５１が接続されている。そして、その端子リード５１の先端側５３が外装体１１の外方に突出して正極端子２３、および負極端子３３となっている。なお、端子リード５１の先端側を外装体１１の外方に引き出すための方式としては、例えば、図１（Ｂ）に示したように、タブリード５０を用いる方式がよく知られている。

タブリード５０は、帯状の端子リード５１の一部に、絶縁樹脂製のシール材（以下、タブフィルム５２）が当該端子リード５１を狭持するように接着された構造を有している。また、正極集電体２１、および負極集電体３１は、それぞれの電極材料（２２、３２）が配置されている矩形の領域の一辺（２４、３４）の一部に、電極材料（２２、３２）が配置されていない矩形状に突出する部位（以下、突起部（２４、３４）と言うことがある）が形成された平面形状を有している。そして、端子リード５１の基端側が、正極集電体２１、および負極集電体３１の突起部（２５、３５）に、超音波溶接や抵抗溶接などの方法によって接続されている。

ところで、図１に示した蓄電素子１０１は、セパレーター４０を介して正極２０と負極３０とが対面する構造を一つだけ備えた一層型の積層電極体１０を備えているが、蓄電素子１０１の容量を増やすために、セパレーター４０を介して正極２０と負極３０とが対面する構造を一層分として、複数層分の電極体１０を上下方向に積層させた多層型の積層電極体を備えたものもある。図２に、多層型の積層電極体１０を備えたラミネート型蓄電素子２０１の一例を示した。

図２は、図１（Ａ）におけるａ−ａ矢視断面に対応しており、図２に示したラミネート型蓄電素子２０１の積層電極体１０には、二層分の電極体（１０ａ、１０ｂ）が含まれている。積層電極体１０において、正極２０、セパレーター４０、および負極３０が積層されている方向を上下方向とすると、図２に示したラミネート型蓄電素子２０１では、積層電極体１０の最上層と最下層とに負極集電体３１が配置され、その負極集電体３１において、積層集電体１０の内層側の面に負極材料３２が配置されている。また、正極材料２２が、正極集電体２１の表裏両面に配置され、正極材料２２と負極材料３２との層間にセパレーター４０が介在している。そして、二つの負極集電体３１は、それぞれ突起部３５を備え、その突起部３５同士が超音波溶接などの方法によって接続されているとともに、互いに溶接されている突起部３５が、一つのタブリード５０の端子リード５１に溶接されている。なお、多層型の積層電極体を備えたラミネート型蓄電素子の構造などについては、以下の特許文献１にも記載されている。

特開２０１２−２１２５０６号公報

ＦＤＫ株式会社、"薄型リチウム一次電池"、[online]、[平成３０年１０月２９日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.fdk.co.jp/battery/lithium/lithium_thin.html＞

ラミネート型蓄電素子は、積層電極体を複数層型にすることで容量を増大させることができる。しかしながら、複数層型の積層電極体は、正極の集電体同士、および負極の集電体同士を一つに纏めて接続する必要がある。そして、その一つに纏めた集電体に外部端子となるリード端子をさらに接続する必要がある。そのため、製造コストが嵩み、ラミネート型蓄電素子を安価に提供することが難しくなる。

また、集電体同士、および集電体とタブ端子とを溶接したときに、集電体の一部が破片として、剥がれたり欠けたりする可能性がある。そして、集電体の破片は、ラミネート型蓄電素子の外装体内に混入すれば、内部短絡を発生させたり、積層電極体を傷つけたりする可能性がある。

さらに、多層型の積層電極体では、外装体内でリード端子と集電体とを接続させている。そのため、外装体内には、このリード端子と集電体との接続に要するスペースが必要となり、ラミネート型蓄電素子の体積容量密度を低下させる。とくに、上下方向への投影面積が小さな小型のラミネート型蓄電素子では、体積容量密度の低下が顕著なものとなり、小型化に適したラミネート型蓄電素子の特性を有効に活用することができない。

そこで、本発明は、多層型の積層電極体を備えつつ、体積容量密度に優れたラミネート型蓄電素子をより安価に提供することを目的としている。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、扁平袋状に成形された外装体内にシート状の正極と負極とがセパレーターを介して積層されてなる積層電極体が密封されてなるラミネート型蓄電素子であって、
前記外装体から平板状の正極端子と平板状の負極端子とが突出し、
前記正極と負極の積層方向を上下方向とし、ｎを２以上の整数として、
前記積層電極体は、一つの正極と一つの負極とがセパレーターを介して上下方向に対向配置されてなる一層分の電極体がｎ層分積層されてなり、
前記積層電極体は、前記正極端子を一体的に備えた一つの正極集電体と、前記負極端子を一体的に備えた一つの負極集電体とを備え、
前記正極は、一つの平板状の正極集電体の少なくとも一主面に、電極材料として、正極活物質を含む正極材料が配置されてなり、
前記負極は、一つの平板状の負極集電体の少なくとも一主面に、電極材料として、負極活物質を含む負極材料が配置されてなり、
セパレーターの表裏両面側に前記正極材料と前記負極材料とが配置され、
前記正極集電体と前記負極集電体の少なくとも一方は、帯状の集電体であり、
前記帯状の集電体には、前記電極材料が長手方向にｎ箇所の矩形の電極領域に分割されて配置され、
前記帯状の集電体は、前記長手方向で隣接する前記電極領域間に、前記電極材料が配置されていない接続部を有するとともに、前記電極材料と前記セパレーターとを対面させるように当該接続部にて折り返されている、
ことを特徴とするラミネート型蓄電素子としている。

ラミネート型蓄電素子は、
ｎ≧３であり、
前記正極集電体、および前記負極集電体は、帯状の集電体であり、
前記正極の集電体と前記負極の集電体とは、上下方向から見て、互いに直交する方向に前記接続部にて折り返され、
前記正極端子と前記負極端子の一方が、帯状の前記集電体の短辺から長辺の延長方向に突出し、
前記正極端子と前記負極端子の他方が、帯状の前記集電体の長辺から短辺の延長方向に突出している、
ものとすることもできる。

上下方向で隣接する二つの前記電極体のセパレーターは、上下方向から見て、当該二つの電極体を構成する帯状の前記集電体の前記接続部が配置されていない側の縁辺同士が接続された一つのセパレーター材料が当該縁辺側で折り返されてなるラミネート型蓄電素子としてもよい。

好ましくは、前記正極端子と前記負極端子とが、同方向に突出させることである。さらには、前記正極の集電体と前記負極の集電体の少なくとも一方の集電体をステンレスで形成することである。

本発明によれば、多層型の積層電極体を備えつつ、体積容量密度に優れ、かつ安価なラミネート型蓄電素子が提供される。なお、その他の効果については以下の記載で明らかにする。

一般的なラミネート型蓄電素子の構造を示す図である。 多層型の積層電極体を備えた従来のラミネート型蓄電素子を示す図である。 本発明の第１の実施例に係るラミネート型蓄電素子の構造を示す分解斜視図ある。 上記第１の実施例に係るラミネート型蓄電素子の構造を示す断面図である。 上記第１の実施例に係るラミネート型蓄電素子を構成する帯状の集電体の構造を示す図である。 本発明の第２の実施例に係るラミネート型蓄電素子が備える積層電極体の構造を示す断面図である。 上記第２の実施例に係るラミネート型蓄電素子の上記積層電極体の構造を簡略化した図である。 本発明の第３の実施例に係るラミネート型蓄電素子が備える積層電極体の構造を示す図である。 上記第３の実施例に係るラミネート型蓄電素子が備えるセパレーター材料の構造を示す図である。＝＝＝第１の実施例＝＝＝ 以下、本発明の実施例に係るラミネート蓄電素子（以下、蓄電素子１と言うことがある）として、幾つかの具体例を挙げる。まず、本発明の第１の実施例として、正極２０と負極３０を二つずつ備えた二層型の積層電極体を備えた蓄電素子１を挙げる。第１の実施例に係る蓄電素子１の外観は、図１に示した蓄電素子１０１と同様であり、矩形のラミネートフィルム（１１ａ、１１ｂ）からなる扁平な袋状の外装体１１の一辺１３から正極端子２３と負極端子３３とが突出されてなる。しかし、第１の実施例に係る蓄電素子１は、多層型の積層電極体を備えながら、集電体の構造に特徴を有して、集電体同士、あるいはリード端子と集電体との溶接箇所がない積層電極体を備えている。

図３、および図４に本発明の第１の実施例に係る蓄電素子１を示した。図３は蓄電素子１の分解斜視図であり、図４は、蓄電素子１を、図３におけるｂ−ｂ矢視断面図である。なお、以下では、図２に示した蓄電素子２０１と同様に、積層電極体１０における発電要素（２０、３０、４０）の積層方向を上下方向とするとともに、外装体１１において、電極端子（２３，３３）が突出する縁辺（以下、端子縁辺１３と言うことがある）の延長方向を左右方向とし、上下方向と左右方向とに直交する方向を前後方向とする。さらに、正極端子２３と負極端子３３とが、ともに前方に向かって突出していることとして、前後の各方向を規定することとする。

図３、図４に示したように、積層電極体１０は、同じ構造の一層型の二つの電極体（１０ａ、１０ｂ）が上下対称となるように配置された構造を有しており、図３に示した例では、正極集電体２１の上下両面に正極材料２２が配置され、正極集電体２１の上下両面に配置された正極材料２２のそれぞれに対して負極材料３２がセパレーター４０を介して対面している。したがって、一つの正極集電体２１が二つの電極体（１０ａ、１０ｂ）の正極集電体２１を兼ねている。

負極集電体（３１ａ、３１ｂ）は、二つの電極体（１０ａ、１０ｂ）のそれぞれに対応して、積層電極体１０の上下両端面となる最外層に配置されている。また、最外層に配置された二つの負極集電体（３１ａ、３１ｂ）は、左右方向の長さが、正極集電体２１の二倍以上ある帯状の一つの集電体１３１からなる。そして、この帯状の集電体１３１が長手方向で折り返されて二つの負極集電体（３１ａ、３１ｂ）が形成されている。また、二つの負極集電体（３１ａ、３１ｂ）のうち、突起部３５は、上下一方の負極集電体３１ａにのみ形成されている。そして、この上下一方の負極集電体３１ａに形成されている突起部３５は、帯状の集電体１３１の長手方向と直交する方向に突出している。

負極集電体３１ａの突起部３５と正極集電体２１の突起部２５は、外装体１１の外方にまで延長し、当該突起部（２５、３５）の先端が正極端子２３、および負極端子３３となっている。なお、実施例に係る蓄電素子１では、周縁領域１２において、端子縁辺１３に沿う領域に帯状のタブフィルム６０が配置されており、突起部（２５、３５）は、上下方向でタブフィルム６０に狭持された状態で、そのタブフィルム６０に溶着されている。また、タブフィルム６０はラミネートフィルム（１１ａ、１１ｂ）に溶着されている。もちろん、図１（Ｂ）に示したタブリード５０と同様にして、正極集電体２１と負極集電体３１のそれぞれの突起部（２５、３５）の延長途上にタブフィルム５２を個別に配置してもよい。いずれにしても、正極集電体２１、および負極集電体３１のそれぞれと一体的に形成されている突起部（２５、３５）が、正極端子２３、および負極端子３３を兼ねている。

図５に、二つの負極集電体（３１ａ、３１ｂ）を兼ねる帯状の集電体１３１の平面図を示した。図５（Ａ）は、帯状の集電体１３１において、積層電極体１０の外方側の面を示しており、図５（Ｂ）は、帯状の集電体１３１において、積層集電体１０の内層側にてセパレーター４０を介して正極材料２２と対応する面を示している。図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示したように、第１の実施例に係る蓄電素子１では、帯状の集電体１３１は、長手方向に対して直交する方向に突起部３５が突出している。

図５（Ａ）に示したように、積層電極体１０の外方側となる面は、外装体１１を構成するラミネートフィルム（１１ａ、１１ｂ）の裏面に接する面であり、この面には、負極材料３２が配置されていない。一方、図５（Ｂ）に示したように、帯状の集電体１３１の積層電極体１０の内層側となる面には、負極材料３２が配置されている矩形の領域（以下、電極領域と言うことがある）が、長手方向に沿って二箇所に分割されて配置されている。そして、二箇所の電極領域間に、負極材料３２が配置されていない領域（以下、接続部１３２と言うことがある）が設けられている。帯状の集電体１３１は、この接続部１３２で折り返されることで、負極材料３２が、セパレーター４０を介して正極材料２２と対面する。

このように、第１の実施例に係る蓄電素子１では、積層電極体１０の形態として、二つの正極２０と二つの負極３０とを備えて二つの一層型電極体（１０ａ、１０ｂ）が形成された多層型である。そして、二つの負極集電体（３１ａ、３１ｂ）が、一つの帯状の集電体１３１を折り曲げることによって形成され、正極集電体２１、および負極集電体３１のそれぞれに設けられた突起部（２５、３５）が、直接外装体１１外に引き出されて正極端子２３、および負極端子３３になっている。それによって、二つの負極集電体（３１ａ、３１ｂ）のそれぞれに突起部３５を設ける必要がなく、かつ外装体１１内に溶接箇所を設ける必要もない。そのため、実施例に係る蓄電素子１は、溶接などの煩雑な工程が不要で、製造コストを低減させることが可能となる。

また、外装体１１内に溶接箇所がないため、集電体（２１、３１ａ、３１ｂ）の破片など、内部短絡の原因となる異物が外装体１１内に混入することもない。すなわち、第１の実施例に係る蓄電素子１は、歩留まりが高く、より安価なコストで製造することができる。また、図２に示した、従来の蓄電素子２０１では、外装体１１内に異物が混入していたとしても、出荷時までに内部短絡が発生しなければ、良品として出荷されてしまう場合があった。そして、良品として出荷された蓄電素子２０１内の異物が、振動などによって外装体１１内で移動し、内部短絡を発生させる可能性があった。しかし、第１の実施例に係る蓄電素子１では、原理的に、溶接に伴う異物が外装体１１内に混入することがなく、高い信頼性を有している。

なお、第１の実施例に係る蓄電素子１では、帯状の集電体１３１に二層分の負極材料３２が配置されており、積層電極体１０に含まれる二層分の負極３０を一度に作製することができる。したがって、第１の実施例に係る蓄電素子１は、各層の負極３０を個別に作製する必要がなく、製造コストをさらに削減できる可能性がある。

＝＝＝第２の実施例＝＝＝
上記第１の実施例に係る蓄電素子１の積層電極体１０は、多層型として最も単純な構造を有する二層型であった。もちろん、第１の実施例に係る蓄電素子１の技術思想は、三層以上の積層電極体１０を備えた蓄電素子１にも適用することができる。そこで、本発明の第２の実施例として、三層型の積層電極体１０を備えた蓄電素子１を挙げる。

図６は、第２の実施例に係る蓄電素子１が備える三層型の積層電極体１０を示している。また、図７に、三層型の積層電極体１０の概略構造を示した。図６（Ａ）は、三層型の積層電極体１０を、左右方向から見たときの断面図であり、図１（Ａ）におけるａ−ａ矢視断面に対応している。図６（Ｂ）は、三層型の積層電極体１０を、上下方向と左右方向とを含む面で切断したときの断面を図６（Ａ）における白抜き矢印方向から見たときの図である。また、図７は、積層電極体１０の斜視図である。なお、図７では、積層電極体１０の構造が理解しやすいように、正極材料２２と負極材料３２とを省略している。

図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示したように、積層電極体１０は、一層分の三つの電極体（１０ａ〜１０ｃ）が、上下方向に積層されてなる。積層電極体１０の上下一方の最外層には、正極集電体２１ｂが配置され、積層電極体１０の上下他方の最外層に負極集電体３１ａが配置されている。二つの正極集電体（２１ａ、２１ｂ）は、左右方向を長手方向とした帯状の集電体１２１が、積層電極体１０の左右一方の端部で折り返されてなる。二つの負極集電体（３１ａ、３１ｂ）は、前後方向を長手方向とした帯状の集電体１３１が、積層電極体１０の後端で折り返されてなる。

そして、内層側の一つの正極集電体２１ａと一つの負極集電体３１ｂとが、それぞれ、上下方向で隣接する二つの電極体（１０ａと１０ｂ、１０ｂと１０ｃ）で共用されている。すなわち、正極２０側の帯状の集電体１２１において、最外層の正極集電体２１ｂに対応する電極領域には内層側となる面にのみ正極材料２２が配置され、内層側の正極集電体２１ａに対応する電極領域には、上下両面に正極材料２２が配置されている。そして、二つの正極集電体（２１ａ、２１ｂ）に対応する電極領域間に左右方向に折り返される接続部１２２が設けられている。

負極３０側の帯状の集電体１３１においても、最外層の負極集電体３１ａに対応する電極領域には、内層側となる面にのみ負極材料３２が配置され、内層側の負極集電体３１ｂに対応する電極領域には、上下両面に負極材料３２が配置されている。そして、二つの負極集電体（３１ａ、３１ｂ）に対応する電極領域間に前後方向に折り返される接続部１３２が設けられている。すなわち、二つの正極集電体（２１ａ、２１ｂ）を構成する帯状の集電体１２１と、二つの負極集電体（３１ａ、３１ｂ）を構成する帯状の集電体１３１とは、上下方向から見て互いに直交する方向に折り返されている。

図７に示したように、正極端子２３となる突起部２５は、最外層側の正極集電体２１ｂの電極領域に、帯状の集電体１２１の前方の長辺に前方に突出するように形成されている。負極端子３３となる突起部３５は、帯状の集電体１３１の短辺に形成されているとともに、内層側の負極集電体３１ｂの電極領域に形成されている。

なお、第１および第２の実施例に係る蓄電素子１は、正極端子２３と負極端子３３とが、ともに外装体１１の前方に突出していた。すなわち、第１および第２の実施例に係る蓄電素子１では、端子縁辺１３が前方にのみあるものとしていた。もちろん、正極端子２３や負極端子３３は、外装体１１の後端や左右両端など、適宜な縁辺から突出させることができる。

さらに、周縁領域１２において、タブフィルム６０を配置すべき縁辺が二つになるものの、正極端子２３と負極端子３３とが異なる縁辺から突出していてもよい。すなわち、図７に示したように、正極集電体（２１ａ、２１ｂ）については、図中、白抜き矢印で示した縁辺に正極端子２３となる突起部２５を設けることができ、負極集電体（３１ａ、３１ｂ）については、図中、黒抜き矢印で示した縁辺に負極端子３３となる突起部３５を設けることができる。いずれにしても、正極集電体（２１ａ、２１ｂ）および負極集電体（３１ａ、３１ｂ）のそれぞれの突起部（２５、３５）は、それぞれ、負極集電体（３１ａ、３１ｂ）および正極集電体（２１ａ、２１ｂ）を構成する帯状の集電体（１３１、１２１）の接続部（１３２、１２２）が配置されていない位置から外装体１１の外方に突出させればよい。

＝＝＝第３の実施例＝＝＝
上記各実施例に係る蓄電素子１では、帯状の集電体（１２１、１３１）が折り曲げられてなる複数の集電体（２１ａ、２１ｂ、３１ａ、３１ｂ）を備えていた。しかし、一層分の電極体（１０ａ〜１０ｃ）は、それぞれ、矩形状の一つのセパレーター材料からなる一つのセパレーター４０を備えていた。そこで、本発明の第３の実施例として、二層分以上の電極体（１０ａ〜１０ｃ）のそれぞれにおけるセパレーター４０が、一つのセパレーター材料によって構成されている蓄電素子１を挙げる。

図８に、複数のセパレーター（４０ａ〜４０ｃ）が、一つのセパレーター材料１４０によって構成されている蓄電素子１の積層電極体１０を示した。なお、図８に示した積層電極体１０は、正極材料２２と負極材料３２とが省略されている。図８に示した積層電極体１０は、三層型であり、正極集電体（２１ａ、２１ｂ）と負極集電体（３１ａ、３１ｂ）のそれぞれを構成する帯状の集電体（１２１、１３１）の折り返し状態は、第２の実施例に係る蓄電素子１と同様である。

ここで、積層電極体１０において、最外層に配置されている負極集電体３１ａを最上層として上下の各方向を規定すると、上方から一番目のセパレーター４０ａの前縁辺と二番目のセパレーター４０ｂの前縁辺とが接続されており、上方から二番目のセパレーター４０ｂと三番目のセパレーター４０ｃとは、帯状の集電体（１２１、１３１）の接続部（１２２、１３２）が配置されていない左右一方の縁辺同士で接続されている。すなわち、セパレーター材料１４０は、上方から下方に向かって交互に９０度方向に折り返されている。また、一番目のセパレーター４０ａと二番目のセパレーター４０ｂは、最上層の負極集電体３１ａを構成する帯状の集電体１３１の折り返し方向と平行で、かつ帯状の集電体１３１の接続部１３２が配置されていない縁辺で折り返されている。以後下方に向かって、折り返し方向が、順次９０゜となるように、帯状の集電体（１２１、１３１）における接続部（１２２、１３２）が配置されていない縁辺側で折り返されていく。

参考までに、図９に、図８に示した積層電極体１０における三つのセパレーター（４０ａ〜４０ｃ）を構成する一枚のセパレーター材料１４０を示した。図９（Ａ）は、屈曲状態にあるセパレーター材料１４０を展開したときの平面図を示しており、図９（Ｂ）は、積層電極体１０におけるセパレーター材料１４０の屈曲状態を示している。図９（Ａ）に示したように、セパレーター材料１４０はＬ字型で、Ｌ字の端部から、一層分の電極体（１０ａ〜１０ｃ）のセパレーター（４０ａ〜４０ｃ）に対応する矩形状の領域（以下、セパレーター領域と言うことがある）間に、山折り方向と谷折り方向とに折り返される領域（以下、折り返し領域１４１と言うことがある）が介在している。そして、図９（ｂ）に示したように、屈曲状態にあるセパレーター材料１４０において、上方から見て折り返しの方向が前後方向から左右方向に直交する位置では、矩形のセパレーター領域において互いに隣接する縁辺に折り返し領域１４１が接続している。このように、第３の実施例に係る蓄電素子１では、複数のセパレーター（４０ａ〜４０ｃ）が一つのセパレーター材料１４０で構成され、上下方向で隣接する電極体（１０ａと１０ｂ、１０ｂと１０ｃ）のそれぞれのセパレーター（４０ａと４０ｂ、４０ｂと４０ｃ）は、帯状の集電体（１２１、１３１）の接続部（１２２、１３２）が配置されていない縁辺同士が折り返し領域１４１を介して接続されている。

なお、第３の実施例に係る蓄電素子１は、全てのセパレーター（４０ａ〜４０ｃ）が一つのセパレーター材料１４０で構成されていなくてもよい。例えば、上下方向で隣接する電極体１０の二つのセパレーター（４０ａと４０ｂ、４０ｂと４０ｃ）が一つのセパレーター材料１４０で構成されていてもよい。

そして、第３の実施例に係る蓄電素子１は、新たな積層電極体１０の組み立て方法を提供するものであり、第３の実施例に係る蓄電素子１の積層電極体１０を採用するか否かは、例えば、各層のセパレーター（４０ａ〜４０ｃ）を個別に裁断するコスト、一つのセパレーター材料１４０に係る部材コスト、個別に裁断された複数層分のセパレーター４０を用いて積層電極体を組み立てるコスト、一つのセパレーター材料１４０を用いて積層電極体１０を組み立てるコストなどを勘案して決めればよい。

＝＝＝その他の実施例＝＝＝
上記各実施例に係る蓄電素子１では、矩形の外装体１１における一辺を端子縁辺１３とし、その端子縁辺１３から正極端子２３および負極端子３３が突出していたが、正極端子２３と負極端子３３とが、外装体１１から二方向に個別に突出されていてもよい。

本発明の実施例に係る蓄電素子１では、正極集電体２１と負極集電体３１の一部が、そのまま電極端子（２３、３３）として外装体１１の外方に引き出されている。すなわち、集電体（２１、３１）が、外装体１１の周縁領域１２における端子縁辺１３にてラミネートフィルム（１１ａ、１１ｂ）の接着層やタブフィルム６０に溶着されている。したがって、外装体１１をより確実に封止するためには、集電体（２１、３１）が、ラミネートフィルムの接着層やタブフィルム６０と溶着し易い素材でできていることが好ましい。

リチウム一次電池の負極集電体３１としてよく用いられている銅箔は、ラミネートフィルム（１１ａ、１１ｂ）の接着層やタブフィルム６０との溶着性が他の金属箔よりも低い。そのため、蓄電素子１の集電体（２１、３１）に銅箔が用いられている場合、その蓄電素子１は、集電体（２１、３１）を、ニッケルやクロムでメッキすることがある。集電体にメッキ処理を施せば、当然のことながら蓄電素子１の製造コストが増加する。そこで、集電体（２１、３１）に、溶着性にすぐれたステンレス（ＳＵＳ３０４など）を用いることが考えられる。

また、一般に正極集電子２１に用いられているアルミ箔は、強度が弱く、厚さが薄い場合、正極端子２３として外装体１１の外方に引き出された箇所が破断する可能性がある。そのため、蓄電素子１にアルミ箔からなる正極集電体２１を用いる場合、アルミ箔の厚さを、例えば、２０μｍ程度にまで厚くしている。しかし、正極集電体２１を厚くすれば、積層電極体１０も厚くなり、蓄電素子１の薄型化が阻害される。そこで、正極集電体２１についてもステンレス（ＳＵＳ３０４など）を用いれば、蓄電素子１の薄型化を達成することができる。すなわち、正極集電体２１と負極集電体３１の一方、あるいは両方にステンレスを用いれば、コストアップを招くことなく、外装体１１をより確実に封止させることができたり、蓄電素子１の薄型化を達成させたりすることができる。

本発明の実施例に係る蓄電素子１は、集電体（２１、３１）の表面に電極材料（２２、３２）が配置されてなる正極２０と負極３０とが複数層分積層されてなる積層電極体１０を備えた蓄電素子１であり、リチウム一次電池やリチウム二次電池に限らず、様々な発電方式の蓄電素子に適用することができる。

１，１０１、２０１ ラミネート型蓄電素子、１０ 積層電極体、
１０ａ〜１０ｃ 一層分の電極体、１１ 外装体、
１１ａ，１１ｂ ラミネートフィルム、１２ 周縁領域、１３ 端子縁辺、２０ 負極、
２１，２１ａ〜２１ｃ 負極集電体、２２ 負極材料、３０ 正極、
３１，３１ａ〜３１ｃ 正極集電体、３２ 正極材料、
４０，４０ａ〜４０ｃ セパレーター、５０ タブリード、５１ 端子リード、
６０ タブフィルム、１２１，１３１ 帯状の集電体、１２２，１３２ 接続部、
１４０ セパレーター材料、１４１ 折り返し部

Claims (5)

1. 扁平袋状に成形された外装体内にシート状の正極と負極とがセパレーターを介して積層されてなる積層電極体が密封されてなるラミネート型蓄電素子であって、
   前記外装体から平板状の正極端子と平板状の負極端子とが突出し、
   前記正極と負極の積層方向を上下方向とし、ｎを２以上の整数として、
   前記積層電極体は、一つの正極と一つの負極とがセパレーターを介して上下方向に対向配置されてなる一層分の電極体がｎ層分積層されてなり、
   前記積層電極体は、前記正極端子を一体的に備えた一つの正極集電体と、前記負極端子を一体的に備えた一つの負極集電体とを備え、
   前記正極は、一つの平板状の正極集電体の少なくとも一主面に、電極材料として、正極活物質を含む正極材料が配置されてなり、
   前記負極は、一つの平板状の負極集電体の少なくとも一主面に、電極材料として、負極活物質を含む負極材料が配置されてなり、
   セパレーターの表裏両面側に前記正極材料と前記負極材料とが配置され、
   前記正極集電体と前記負極集電体の少なくとも一方は、帯状の集電体であり、
   前記帯状の集電体には、前記電極材料が長手方向にｎ箇所の矩形の電極領域に分割されて配置され、
   前記帯状の集電体は、前記長手方向で隣接する前記電極領域間に、前記電極材料が配置されていない接続部を有するとともに、前記電極材料と前記セパレーターとを対面させるように当該接続部にて折り返されている、
   ことを特徴とするラミネート型蓄電素子。
2. 請求項１に記載のラミネート型蓄電素子であって、
   ｎ≧３であり、
   前記正極集電体、および前記負極集電体は、帯状の集電体であり、
   前記正極の集電体と前記負極の集電体とは、上下方向から見て、互いに直交する方向に前記接続部にて折り返され、
   前記正極端子と前記負極端子の一方が、帯状の前記集電体の短辺から長辺の延長方向に突出し、
   前記正極端子と前記負極端子の他方が、帯状の前記集電体の長辺から短辺の延長方向に突出している、
   ことを特徴とするラミネート型蓄電素子。
3. 請求項１又は２に記載のラミネート型蓄電素子であって、
   上下方向で隣接する二つの前記電極体のセパレーターは、上下方向から見て、当該二つの電極体を構成する帯状の前記集電体の前記接続部が配置されていない側の縁辺同士が接続された一つのセパレーター材料が当該縁辺側で折り返されてなる、
   ことを特徴とするラミネート型蓄電素子。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のラミネート型蓄電素子であって、前記正極端子と前記負極端子とが、同方向に突出していることを特徴とするラミネート型蓄電素子。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のラミネート型蓄電素子であって、前記正極の集電体と前記負極の集電体の少なくとも一方の集電体がステンレスからなることを特徴とするラミネート型蓄電素子。

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