JP2022026679A - 蓄電装置及び蓄電装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】活物質層で発生したガスが活物質層と接着層との間に留まることを抑制できる蓄電装置及び蓄電装置の製造方法を提供する。【解決手段】蓄電装置１では、第２接着層２７は、凹部２２ａの谷部２２ｂと、凹部２２ａへの入込部分２７ｆの頂部２７ｇとの距離が相対的に小さい強接着部２７ａと、凹部２２ａの谷部２２ｂと、凹部２２ａへの入込部分２７ｈの頂部２７ｋとの距離が相対的に大きい弱接着部２７ｂとを有している。弱接着部２７ｂは、第２接着層２７の接合領域２７ｃの縁の一端及び他端を結ぶように延在している。【選択図】図２

Description

本開示は、蓄電装置及び蓄電装置の製造方法に関する。

従来の蓄電装置として、例えば特許文献１に記載の蓄電素子がある。この従来の蓄電素子は、タブを有する正極板と、正極板を挟み込む一対のセパレータとを備えている。セパレータは、正極板に対向する面に積層された接着層を有している。接着層は、活物質層に対して接着されるほか、正極板のタブに接着されている。

特開２０１８－１５２２３６号公報

上述した蓄電装置では、セパレータが接着層によって集電体の活物質層に接着されているため、蓄電装置の組み立て時や使用時の集電体に対するセパレータの位置ずれ抑制が図られる。一方、蓄電装置の初回の充放電時においては、活物質層でガスが発生することが知られている。通常、活物質層で発生したガスは、活物質層の表面とセパレータとの間の隙間などから電極の外部へと排出される。しかしながら、セパレータが接着層によって活物質層に接着される構成では、活物質層で発生したガスが電極の外部へ排出されにくくなる。そのため、活物質層と接着層との間に留まるガスにより、電極間の距離が不均一になり又は活物質層の剥離が生じ、その結果、電池性能を悪化させるおそれがある。

本開示は、上記課題の解決のためになされたものであり、活物質層とセパレータとの間に接着層を配置した場合であっても、活物質層で発生したガスが活物質層と接着層との間に留まることを抑制できる蓄電装置及び蓄電装置の製造方法を提供することを目的とする。

本開示の一側面に係る蓄電装置は、活物質層が一方面に設けられ、活物質層同士が互いに対向するように配置された正負一対の集電体と、活物質層間に配置されたセパレータ層と、正負一対の集電体の少なくとも一方の活物質層とセパレータ層との間に配置され、活物質層とセパレータ層とを接着する接着層と、を備え、正負一対の集電体の少なくとも一方の活物質層の表面は、接着層が入り込む微細な凹部を有し、接着層は、凹部の谷部と、凹部への入込部分の頂部との距離が相対的に小さい強接着部と、凹部の谷部と、凹部への入込部分の頂部との距離が相対的に大きい弱接着部とを有し、弱接着部は、接着層における活物質層とセパレータ層との接合領域の縁の一端及び他端を結ぶように延在している。

この蓄電装置では、活物質層とセパレータ層とを接着する接着層が、凹部の谷部と、凹部への入込部分の頂部との距離が相対的に小さい強接着部と、凹部の谷部と、凹部への入込部分の頂部との距離が相対的に大きい弱接着部とを有している。接着層が強接着部を有することにより、活物質層とセパレータ層との接着強度を十分に担保できる。また、弱接着部が接着層における接合領域の縁の一端及び他端を結ぶように延在しているため、活物質層でガスが発生した場合に、活物質層の表面と弱接着部との間の隙間を経路として当該ガスを接合領域の外部に排出することができる。したがって、活物質層で発生したガスが活物質層と接着層との間に留まることを抑制できる。

弱接着部は、接着層の厚さ方向から見て直線状に延在していてもよい。この場合、接合領域の外部にガスが到達するまでの経路の長さを抑えることができ、活物質層で発生したガスを接合領域の外部に効率よく排出することができる。

弱接着部は、接着層の厚さ方向から見て接合領域の中央から縁に向かって放射状に延在していてもよい。活物質層の中央付近は、接合領域の縁までの距離が長くなり易い。したがって、弱接着部を接合領域の中央から縁に向かって放射状に延在させることにより、活物質層の中央付近で発生したガスを接合領域の外部に効率よく排出することができる。

弱接着部は、接着層の厚さ方向から見てストライプ状をなしていてもよい。この場合、接合領域に対してガスの経路が一方向に一様に形成されるため、活物質層で発生したガスを接合領域の外部に効率よく排出することができる。

弱接着部は、接着層の厚さ方向から見て格子状をなしていてもよい。この場合、接合領域に対してガスの経路が二方向に一様に形成されるため、活物質層で発生したガスを接合領域の外部に効率よく排出することができる。

本開示の一側面に係る蓄電装置の製造方法は、それぞれの一方面に活物質層が設けられた正負一対の集電体と、セパレータ層と、接着層と、を準備する準備工程と、活物質層同士が互いに対向するように配置した正負一対の集電体の活物質層間にセパレータ層を配置すると共に、正負一対の集電体の少なくとも一方の活物質層とセパレータ層との間に接着層を配置する配置工程と、正負一対の集電体を押圧することで、活物質層とセパレータ層とを接着層によって接着する接着工程と、を備え、正負一対の集電体の少なくとも一方の活物質層の表面は、接着層が入り込む微細な凹部を有し、接着工程では、接着層における活物質層とセパレータ層との接合領域への押圧の強度を部分的に調整することにより、凹部の谷部と、凹部へ入り込む接着層の頂部との距離が相対的に小さい強接着部を形成すると共に、凹部の谷部と、凹部へ入り込む接着層の頂部との距離が相対的に大きい弱接着部を接合領域の縁における一端及び他端を結ぶように形成する。

この蓄電装置の製造方法では、接着工程において、接着層における活物質層とセパレータ層との接合領域への押圧の強度を部分的に調整することにより、凹部の谷部と、凹部へ入り込む接着層の頂部との距離が相対的に小さい強接着部を形成すると共に、凹部の谷部と、凹部へ入り込む接着層の頂部との距離が相対的に大きい弱接着部とを形成する。接着層が強接着部を有することにより、活物質層とセパレータ層との接着強度を十分に担保できる。また、弱接着部が接着層における接合領域の縁の一端及び他端を結ぶように形成されるため、活物質層でガスが発生した場合に、活物質層の表面と弱接着部との間の隙間を経路として当該ガスを接合領域の外部に排出することができる。したがって、活物質層で発生したガスが活物質層と接着層との間に留まることを抑制できる。

接着工程では、接合領域への面圧をロールプレスによって付与してもよい。この場合、ロールプレスでのプレスパターンの調整により、所望のパターンの強接着部及び弱接着部を一度に形成することができる。

蓄電装置の製造方法は、配置工程と接着工程との間に、正負一対の集電体の間の空間を封止する封止工程と、配置工程と接着工程との間に、空間に電解液を注液する注液工程と、注液工程の後に、初期充放電を行う初期充放電工程とを備えてもよい。注液工程の後に接着工程を実施することで、例えば電解液の注液による活物質層とセパレータ層との接着の状態の変化を回避できる。また、活物質層の表面と弱接着部との間の隙間を経路として、初期充放電工程において活物質層で発生したガスを接合領域の外部に排出することができる。

本開示によれば、活物質層とセパレータ層との間に接着層を配置した場合であっても、活物質層で発生したガスが活物質層と接着層との間に留まることを抑制できる蓄電装置及び蓄電装置の製造方法を提供することが可能となる。

図１は、一実施形態に係る蓄電装置を示す概略的な断面図である。 図２は、接着層の構成を示す平面図である。 図３は、強接着部と活物質層との接合状態を示す概略的な断面図である。 図４は、弱接着部と活物質層との接合状態を示す概略的な断面図である。 図５は、図１に示す蓄電装置の製造方法を示すフローチャートである。 図６は、変形例に係る接着層の構成を示す平面図である。 図７は、別の変形例に係る接着層の構成を示す平面図である。 図８は、更に別の変形例に係る接着層の構成を示す平面図である。 図９は、更に別の変形例に係る接着層の構成を示す平面図である。

以下、添付図面を参照しながら本開示の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。

図１は、一実施形態に係る蓄電装置を示す概略的な断面図である。図１に示す蓄電装置１は、例えば、フォークリフト、ハイブリッド自動車、電気自動車等の各種車両のバッテリに用いられる蓄電モジュールである。蓄電装置１は、例えばニッケル水素二次電池又はリチウムイオン二次電池等の二次電池である。蓄電装置１は、電気二重層キャパシタであってもよいし、全固体電池であってもよい。本実施形態では、蓄電装置１がリチウムイオン二次電池である場合を例示する。

蓄電装置１は、複数の蓄電セル２が積層方向にスタック（積層）されたセルスタック５（積層体）を含んで構成されている。各蓄電セル２は、正極１１と、負極１２と、セパレータ１３と、スペーサ１４とを備える。正極１１は、集電体２１と、集電体２１の第１面（一方面）２１ａに設けられた正極活物質層２２とを備える。正極１１は、例えば矩形状の電極である。負極１２は、集電体２１と、集電体２１の第１面（一方面）２１ａに設けられた負極活物質層２３とを備える。負極１２は、例えば矩形状の電極である。負極１２は、負極活物質層２３が正極活物質層２２と対向するように配置されている。本実施形態では、正極活物質層２２及び負極活物質層２３は、いずれも矩形状に形成されている。負極活物質層２３は、正極活物質層２２よりも一回り大きく形成されており、積層方向から見た平面視において、正極活物質層２２の形成領域の全体が負極活物質層２３の形成領域内に位置している。

各集電体２１は、第１面２１ａとは反対側の面である第２面２１ｂを有する。正極１１の集電体２１の第２面２１ｂには、正極活物質層２２が形成されていない。負極１２の集電体２１の第２面２１ｂには、負極活物質層２３が形成されていない。正極１１の集電体２１の第２面２１ｂと負極１２の集電体２１の第２面２１ｂとが互いに接するように、蓄電セル２がスタックされることによって、セルスタック５が構成される。これにより、複数の蓄電セル２が電気的に直列に接続される。セルスタック５では、積層方向に隣り合う蓄電セル２，２により、互いに接する正極１１の集電体２１及び負極１２の集電体２１を電極体とする疑似的なバイポーラ電極１０が形成される。すなわち、１つのバイポーラ電極１０は、互いに隣接する２つの集電体２１，２１、正極活物質層２２及び負極活物質層２３を含む。積層方向の一端には、終端電極として正極１１の集電体２１が配置される。積層方向の他端には、終端電極として負極１２の集電体２１が配置される。

集電体２１は、リチウムイオン二次電池の放電又は充電の間、正極活物質層２２及び負極活物質層２３に電流を流し続けるための化学的に不活性な電気伝導体である。集電体２１を構成する材料としては、例えば、金属材料、導電性樹脂材料、導電性無機材料等を用いることができる。導電性樹脂材料としては、例えば、導電性高分子材料又は非導電性高分子材料に必要に応じて導電性フィラーが添加された樹脂等が挙げられる。集電体２１は、前述した金属材料又は導電性樹脂材料を含む１以上の層を含む複数層を備えてもよい。集電体２１の表面に、メッキ処理又はスプレーコート等の公知の方法により被覆層を形成してもよい。集電体２１は、例えば、板状、箔状、シート状、フィルム状、メッシュ状等の形態に形成されていてもよい。集電体２１を金属箔とする場合、例えば、アルミニウム箔、銅箔、ニッケル箔、チタン箔又はステンレス鋼箔等を用いることができる。集電体２１としてステンレス鋼箔（例えばＪＩＳ Ｇ ４３０５：２０１５にて規定されるＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４等）を用いた場合、集電体２１の機械的強度を確保することができる。集電体２１は、上記金属の合金箔又はクラッド箔であってもよい。本実施形態において、正極１１の集電体２１はアルミニウム箔であり、負極１２の集電体２１は銅箔である。箔状の集電体２１を用いる場合、その厚みは、例えば、１μｍ～１００μｍとしてよい。

正極活物質層２２は、リチウムイオン等の電荷担体を吸蔵及び放出し得る正極活物質を含む。正極活物質としては、層状岩塩構造を有するリチウム複合金属酸化物、スピネル構造の金属酸化物、ポリアニオン系化合物など、リチウムイオン二次電池の正極活物質として使用可能なものを採用すればよい。また、２種以上の正極活物質を併用してもよい。本実施形態において、正極活物質層２２は複合酸化物としてのオリビン型リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ_４）を含む。

負極活物質層２３は、リチウムイオンなどの電荷担体を吸蔵及び放出可能である単体、合金又は化合物であれば特に限定はなく使用可能である。例えば、負極活物質としてＬｉ、又は、炭素、金属化合物、リチウムと合金化可能な元素もしくはその化合物等が挙げられる。炭素としては天然黒鉛、人造黒鉛、あるいはハードカーボン（難黒鉛化性炭素）又はソフトカーボン（易黒鉛化性炭素）を挙げることができる。人造黒鉛としては、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ等が挙げられる。リチウムと合金化可能な元素の例としては、シリコン（ケイ素）及びスズが挙げられる。本実施形態において、負極活物質層２３は炭素系材料としての黒鉛を含む。

正極活物質層２２及び負極活物質層２３のそれぞれ（以下、単に「活物質層」ともいう）は、必要に応じて電気伝導性を高めるための導電助剤、結着剤、電解質（ポリマーマトリクス、イオン伝導性ポリマー、電解液等）、イオン伝導性を高めるための電解質支持塩（リチウム塩）等をさらに含み得る。活物質層に含まれる成分又は当該成分の配合比及び活物質層の厚さは特に限定されず、リチウムイオン二次電池についての従来公知の知見が適宜参照され得る。活物質層の厚みは、例えば２～１５０μｍである。集電体２１の表面に活物質層を形成させるには、ロールコート法等の従来から公知の方法を用いてもよい。正極１１又は負極１２の熱安定性を向上させるために、集電体２１の表面（片面又は両面）又は活物質層の表面に耐熱層を設けてもよい。耐熱層は、例えば、無機粒子と結着剤とを含み、その他に増粘剤等の添加剤を含んでもよい。

導電助剤は、正極１１又は負極１２の導電性を高めるために添加される。導電助剤は、例えばアセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト等である。

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、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のイミド系樹脂、アルコキシシリル基含有樹脂、ポリ（メタ）アクリル酸等のアクリル系樹脂、スチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸アンモニウム等のアルギン酸塩、水溶性セルロースエステル架橋体、デンプン－アクリル酸グラフト重合体を例示することができる。これらの結着剤は、単独で又は複数で用いられ得る。溶媒には、例えば、水、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）等が用いられる。

セパレータ１３は、正極１１の正極活物質層２２と負極１２の負極活物質層２３との間に配置されて、正極１１と負極１２とを隔離することで両極の接触による短絡を防止しつつ、リチウムイオン等の電荷担体を通過させる部材である。セパレータ１３は、蓄電セル２をスタックした際に隣り合うバイポーラ電極１０，１０間の短絡を防止する。

セパレータ１３は、基材層（セパレータ層）２５と、基材層２５の第１面２５ａに設けられた第１接着層２６と、基材層２５の第２面２５ｂに設けられた第２接着層２７とを有する。第１接着層２６は、第１面２５ａの全面に設けられている。第１接着層２６は、負極活物質層２３と基材層２５との間に配置されている。第１接着層２６は、負極活物質層２３と基材層２５とを接着している。第１接着層２６は、負極１２と基材層２５との間の位置ずれを防止する。第２接着層２７は、第２面２５ｂの全面に設けられている。第２接着層２７は、正極活物質層２２と基材層２５との間に配置されている。第２接着層２７は、正極活物質層２２と基材層２５とを接着している。第２接着層２７は、正極１１と基材層２５との間の位置ずれを防止する。

基材層２５は、例えば、電解質を吸収保持するポリマーを含む多孔性シート又は不織布であってもよい。基材層２５を構成する材料としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリオレフィン、ポリエステルなどが挙げられる。基材層２５は、単層構造又は多層構造を有してもよい。多層構造は、例えば、接着層、耐熱層としてのセラミック層等を有してもよい。基材層２５には、電解質が含浸されてもよく、基材層２５自体を高分子電解質又は無機型電解質等の電解質で構成してもよい。

基材層２５に含浸される電解質としては、例えば、非水溶媒と非水溶媒に溶解した電解質塩とを含む液体電解質（電解液）、又はポリマーマトリクス中に保持された電解質を含む高分子ゲル電解質などが挙げられる。

基材層２５に電解液が含浸される場合、その電解質塩として、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＬｉＮ（ＦＳＯ_２）_２、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２等の公知のリチウム塩を使用できる。また、非水溶媒として、環状カーボネート類、環状エステル類、鎖状カーボネート類、鎖状エステル類、エーテル類等の公知の溶媒を使用できる。なお、これら公知の溶媒材料を二種以上組合せて用いてもよい。

第１接着層２６及び第２接着層２７のそれぞれは、熱硬化性接着剤又は熱可塑性接着剤を含んでもよいし、例えば電解液の溶媒等と反応して固化する接着剤を含んでもよい。熱硬化性接着剤は、例えばエポキシ樹脂又はフェノール樹脂等を含んでもよい。熱可塑性接着剤は、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）又はポリビニールアルコール等の結着剤を含んでもよい。第１接着層２６及び第２接着層２７のそれぞれは、接着剤を塗布することによって形成されてもよい。

スペーサ１４は、正極１１の集電体２１と負極１２の集電体２１との間に形成され、正極１１の集電体２１及び負極１２の集電体２１の少なくとも一方（例えば正極１１の集電体２１及び負極１２の集電体２１の両方、又は正極１１の集電体２１及び負極１２の集電体２１のいずれか一方のみ）に接合又は固定される。スペーサ１４は、絶縁材料を含み、正極１１の集電体２１と負極１２の集電体２１との間を絶縁することによって、それら両集電体間の短絡を防止する。スペーサ１４を構成する材料としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、変性ポリプロピレン（変性ＰＰ）、アクリロニトリルスチレン（ＡＳ）樹脂などの種々の樹脂材料が用いられる。

本実施形態において、スペーサ１４は、集電体２１の縁部２１ｅに沿って延在し、平面視で矩形状に形成された正極活物質層２２又は負極活物質層２３の周囲を取り囲むように、平面視で矩形の枠状に形成されている。スペーサ１４に、セパレータ１３の縁部１３ａが埋設されていてもよい。

本実施形態では、各蓄電セル２に配置されるスペーサ１４は、一対の集電体２１間に配置される部分と集電体２１の縁部２１ｅよりも外側に延びる部分とを有しており、セルスタック５の積層方向に隣り合うスペーサ１４の外側に延びる部分同士が接合されて一体化している。複数のスペーサ１４が一体化されて封止体１４ａを形成している。スペーサ１４、正極１１及び負極１２によって囲まれた空間Ｓには、セパレータ１３及び電解質（電解液）が収容されている。平面視において矩形の枠状をなすスペーサ１４は、集電体２１の縁部２１ｅに接合固定されている。複数のスペーサ１４が一体化されてなる封止体１４ａは、セルスタック５の積層方向の一端に配置された集電体２１から積層方向の他端に配置された集電体２１まで積層方向に延在する筒状部分を有している。隣り合うスペーサ１４同士を接合する方法としては、例えば、熱溶着、超音波溶着又は赤外線溶着など、公知の溶着方法が用いられる。

本実施形態において、スペーサ１４は、正極１１及び負極１２との間の空間Ｓを封止する封止部としても機能しており、空間Ｓに収容された電解質の外部への透過を防止し得る。また、スペーサ１４は、蓄電装置１の外部から空間Ｓ内への水分の侵入を防止し得る。さらに、スペーサ１４は、例えば充放電反応等により正極１１又は負極１２から発生したガスが蓄電装置１の外部に漏れることを防止し得る。

蓄電装置１は、セルスタック５の積層方向においてセルスタック５を挟むように配置された一対の通電体（正極通電板４０及び負極通電板５０）を備える。正極通電板４０及び負極通電板５０のそれぞれは、良導電性材料で構成される。正極通電板４０及び負極通電板５０のそれぞれを構成する材料としては、集電体２１を構成する材料と同じ材料を用いることができる。正極通電板４０及び負極通電板５０のそれぞれは、セルスタック５に用いられた集電体２１よりも厚い金属板で構成してもよい。正極通電板４０は、積層方向の一端において最も外側に配置された正極１１の集電体２１に電気的に接続される。負極通電板５０は、積層方向の他端において最も外側に配置された負極１２の集電体２１に電気的に接続される。正極通電板４０及び負極通電板５０のそれぞれに設けられた端子を通じて蓄電装置１の充放電が行われる。

セルスタック５の積層方向において最も外側に配置された集電体２１と正極通電板４０又は負極通電板５０との間には、両部材間の導電接触を良好にする目的で、導電層３０が更に配置されてもよい。この場合、導電層３０は、集電体２１の第２面２１ｂに密着してもよい。

導電層３０は、例えば集電体２１の硬度よりも低い硬度を有する。導電層３０は、アセチレンブラック又はグラファイト等のカーボンを含む層であってもよく、Ａｕを含むメッキ層であってもよい。

続いて、上述した接着層の構成について更に詳細に説明する。図２は、第２接着層２７の構成を示す平面図である。図２においては、正極１１側に配置された第２接着層２７が示されている。図２においては、セパレータ１３の基材層２５及び第１接着層２６の図示が省略されている。なお、第１接着層２６の構成は、第２接着層２７と同じであるため、第１接着層２６の詳細な説明については、省略する。

まず、第２接着層２７の周辺構成について説明すると、図２に示すように、正極活物質層２２は、積層方向から見て例えば矩形状をなしている。正極１１において、正極活物質層２２の表面２２ｓの面積の合計は、例えば１ｍ^２以上であってもよいし、５ｍ^２以下であってもよい。正極１１の集電体２１の縁部２１ｅにおける第１面２１ａは、正極活物質層２２が形成されていない未塗工領域２１ｆとなっている。未塗工領域２１ｆは、積層方向から見て矩形環状をなしており、正極活物質層２２を囲んでいる。未塗工領域２１ｆには、上述した枠状のスペーサ１４が溶着されている。スペーサ１４の内縁は、積層方向から見て正極活物質層２２の外縁よりも外側に位置している。スペーサ１４の外縁は、積層方向から見て集電体２１の外縁よりも外側に位置（突出）している。

セパレータ１３は、積層方向から見た場合に、正極活物質層２２と重なっている。セパレータ１３の外縁は、積層方向から見た場合に、正極活物質層２２の外縁及びスペーサ１４の内縁よりも外側に位置している。正極１１の集電体２１の第１面２１ａのうちスペーサ１４の内縁と正極活物質層２２の外縁との間の領域（未塗工領域２１ｆ）、正極活物質層２２の外縁、第２接着層２７における基材層２５とは反対側の表面、及びスペーサ１４の内縁は、空間Ｓ（空間Ｓの一部）を画定する（図１参照）。当該空間Ｓは、積層方向から見て矩形環状をなしており、接合領域２７ｃを囲んでいる。

第２接着層２７は、接合領域２７ｃにおいて正極活物質層２２と基材層２５とを接着している。接合領域２７ｃは、第２接着層２７における正極活物質層２２と基材層２５とが接合される領域である。接合領域２７ｃは、第２接着層２７における正極活物質層２２と重なる領域である。本実施形態では、接合領域２７ｃの外縁は、正極活物質層２２の外縁と一致している。つまり、接合領域２７ｃは、積層方向から見て矩形状をなしている。

第２接着層２７は、強接着部２７ａと、弱接着部２７ｂとを有している。強接着部２７ａは、第２接着層２７の厚さ方向（積層方向）から見て複数の矩形状の領域を含んでいる。図２の形態では、複数の矩形状の領域は、弱接着部２７ｂによって互いに離間しており、例えば４×６のマトリクス状に配置されている。弱接着部２７ｂは、接合領域２７ｃのうち強接着部２７ａ以外の領域である。弱接着部２７ｂは、接合領域２７ｃの外縁に到達するように配置されている。弱接着部２７ｂは、接合領域２７ｃの外縁の少なくとも２点（異なる２点）を結ぶように延在している。

具体的には、弱接着部２７ｂは、積層方向から見て格子状をなしている。弱接着部２７ｂは、接合領域２７ｃの一辺（ここでは、長辺）に沿って直線状に延在する複数（ここでは３つ）の第１延在部２７ｄと、接合領域２７ｃの一辺に直交する他辺（ここでは、短辺）に沿って直線状に延在する複数（ここでは５つ）の第２延在部２７ｅとを含んでいる。複数の第１延在部２７ｄは、短辺方向において同間隔に並んでいる。複数の第１延在部２７ｄは、短辺方向において均等に分布している。複数の第２延在部２７ｅは、長辺方向において同間隔に並んでいる。複数の第２延在部２７ｅは、長辺方向において均等に分布している。複数の第１延在部２７ｄのそれぞれと複数の第２延在部２７ｅのそれぞれとは、互いに直交している。

第１延在部２７ｄは、接合領域２７ｃの一方の短辺における１点（一端）と、接合領域２７ｃの他方の短辺における１点（他端）とを結んでいる。第２延在部２７ｅは、接合領域２７ｃの一方の長辺における１点（一端）と、接合領域２７ｃの他方の長辺における１点（他端）とを結んでいる。このように、本実施形態では、弱接着部２７ｂの全ての第１延在部２７ｄ及び第２延在部２７ｅの両端が接合領域２７ｃの外縁に到達している。

図３は、強接着部２７ａと正極活物質層２２との接合状態を示す概略的な断面図である。図３に示すように、正極活物質層２２の表面２２ｓには、正極活物質層２２が集電体２１の第１面２１ａに形成された後（例えば、活物質が第１面２１ａに塗布され乾燥された後）に残留する複数の微細な凹凸が存在する。つまり、表面２２ｓは、複数の微細な凹部２２ａを有している。強接着部２７ａは、凹部２２ａに入り込んでいる。これにより、強接着部２７ａは、正極活物質層２２と基材層２５とを接着している。表面２２ｓと強接着部２７ａとの間には、隙間Ｇ１が形成されている。表面２２ｓへの強接着部２７ａの入込量は、相対的に大きい。つまり、隙間Ｇ１の幅（ここでは、表面２２ｓの凹部２２ａにおける谷部２２ｂと、凹部２２ａへの強接着部２７ａの入込部分２７ｆの頂部２７ｇとの距離の平均値）は、相対的に小さい。なお、強接着部２７ａの形成領域のうち、隙間Ｇ１の幅がゼロである部位が存在する場合がある。

強接着部２７ａは、例えば第２接着層２７の接合領域２７ｃへの面圧を部分的に強くすることにより形成される。強接着部２７ａによる正極活物質層２２と基材層２５との接着強度は、相対的に大きい。例えば、強接着部２７ａを正極活物質層２２から剥離させるために必要な力は、相対的に大きい。

図４は、弱接着部２７ｂと正極活物質層２２との接合状態を示す概略的な断面図である。図４に示すように、弱接着部２７ｂは、正極活物質層２２の表面２２ｓに存在する微細な凹部２２ａに入り込んでいる。これにより、弱接着部２７ｂは、正極活物質層２２と基材層２５とを接着している。表面２２ｓと弱接着部２７ｂとの間には、隙間Ｇ２が形成されている。

表面２２ｓへの弱接着部２７ｂの入込量は、相対的に小さい。具体的には、表面２２ｓへの弱接着部２７ｂの入込量は、表面２２ｓへの強接着部２７ａの入込量よりも小さい。隙間Ｇ２の幅（ここでは、表面２２ｓの凹部２２ａにおける谷部２２ｂと、凹部２２ａへの弱接着部２７ｂの入込部分２７ｈの頂部２７ｋとの距離の平均値）は、相対的に大きい。具体的には、隙間Ｇ２の幅は、隙間Ｇ１の幅よりも大きい。隙間Ｇ２の幅は、所定値よりも大きい。なお、弱接着部２７ｂの形成領域のうち、隙間Ｇ２の幅が隙間Ｇ１の幅以下である部位が存在する場合がある。

弱接着部２７ｂは、例えば第２接着層２７の接合領域２７ｃへの面圧を部分的に弱くすることにより形成される。弱接着部２７ｂによる正極活物質層２２と基材層２５との接着強度は、相対的に小さい。具体的には、弱接着部２７ｂによる接着強度は、強接着部２７ａによる接着強度よりも小さい。例えば、弱接着部２７ｂを正極活物質層２２から剥離させるために必要な力は、相対的に小さい。弱接着部２７ｂを正極活物質層２２から剥離させるために必要な力は、強接着部２７ａを正極活物質層２２から剥離させるために必要な力よりも小さい。

正極活物質層２２の表面２２ｓと弱接着部２７ｂとの間には、隙間Ｇ２に相当する空間が形成されている。当該空間は、接合領域２７ｃを囲む空間Ｓに連通している。具体的には、表面２２ｓと第１延在部２７ｄとの間の空間（隙間Ｇ２）は、長辺方向における接合領域２７ｃの両側の空間Ｓを連通している。表面２２ｓと第２延在部２７ｅとの間の空間（隙間Ｇ２）は、短辺方向における接合領域２７ｃの両側の空間Ｓを連通している。これにより、正極活物質層２２でガスが発生した場合に、当該ガスは、表面２２ｓと弱接着部２７ｂとの間に形成されたこれらの空間（隙間Ｇ２）を通過して、接合領域２７ｃの外部（空間Ｓ）に移動することが可能となる。

続いて、上述した蓄電装置１の製造方法について説明する。

蓄電装置１の製造にあたっては、図５に示すように、まず、集電体２１の第１面２１ａに正極活物質層２２が設けられた正極１１と、集電体２１の第１面２１ａに負極活物質層２３が設けられた負極１２と、基材層２５、第１接着層２６及び第２接着層２７を有するセパレータ１３とを準備する（準備工程Ｓ１）。

次に、正極１１及び負極１２のそれぞれにおける集電体２１の第１面２１ａの縁部２１ｅに樹脂部を溶着して、樹脂部付き正極及び樹脂部付き負極を形成する。この工程では、樹脂部の縁部を正極１１及び負極１２の集電体２１の縁部２１ｅよりも外側にそれぞれ突出させる。樹脂部付き正極の樹脂部の厚さと、樹脂部付き負極の樹脂部の厚さとは、互いに等しくてよい。樹脂部と集電体２１とを溶着する際には、ヒータ等の加熱手段を用いることにより、集電体２１側から樹脂部にそれぞれ熱を加え、金属と樹脂との異種材接合を行う。

次に、正極活物質層２２と負極活物質層２３とが互いに対向するように配置した正極１１及び負極１２の間（正極活物質層２２と負極活物質層２３との間）にセパレータ１３を配置する（配置工程Ｓ２）。配置工程Ｓ２では、正極活物質層２２及び負極活物質層２３のそれぞれと基材層２５との間に、第１接着層２６及び第２接着層２７のそれぞれが配置される。配置工程Ｓ２では、セパレータ１３の縁部１３ａが樹脂部付き正極の樹脂部及び樹脂部付き負極の樹脂部に挟まれるように、セパレータ１３を配置する。具体的には、樹脂部付き正極の正極活物質層２２上にセパレータ１３を配置した後、負極活物質層２３がセパレータ１３を介して正極活物質層２２に対向するように樹脂部付き負極を積層する。

次に、樹脂部付き正極の樹脂部と、樹脂部付き負極の樹脂部とを溶着し、正極１１と負極１２との間の空間Ｓを封止する封止部（スペーサ１４）を形成する（封止工程Ｓ３）。封止工程では、樹脂部付き正極及び樹脂部付き負極のいずれか一方の電極の集電体２１側から熱を付加して樹脂部同士を溶着する。ここでは、ヒータ等の加熱手段を用いることにより、樹脂部付き負極の集電体２１の第２面２１ｂ側から第１面２１ａ側に樹脂部への熱を加え、樹脂同士の同種材接合を行う。次に、空間Ｓに電解液を注液する（注液工程Ｓ４）。以上により、正極活物質層２２及び負極活物質層２３のそれぞれと基材層２５との接着が行われていない蓄電セル（以下、「接着前の蓄電セル」という）が得られる。

次に、正極１１及び負極１２を押圧することで、正極活物質層２２と基材層２５とを第２接着層２７によって接着する（接着工程Ｓ５）。接着工程Ｓ５では、正極１１の集電体２１の第２面２１ｂ及び負極１２の集電体２１の第２面２１ｂのそれぞれにおける所定の領域を押圧することで、第２接着層２７の接合領域２７ｃを押圧する。正極１１及び負極１２のそれぞれにおける所定の領域は、積層方向から見て正極活物質層２２を含む。本実施形態では、正極１１及び負極１２のそれぞれにおける所定の領域は、積層方向から見て負極活物質層２３も含む。

接着工程Ｓ５では、第２接着層２７の接合領域２７ｃへの面圧をロールプレスによって付与する。具体的には、接着工程Ｓ５では、一対のプレスロール対によって、接着前の蓄電セルをプレスする。プレスロール対は、接着前の蓄電セルを挟み込んで所定のプレス圧でプレスを行う。プレスロール対のロール間隔は、接着前の蓄電セルの厚さ未満となるように設定されている。接着前の蓄電セルがプレスロール対のロール間に搬送されると、正極１１及び負極１２のそれぞれにおける所定の領域がプレスロール対によって押圧される。

接着工程Ｓ５では、第２接着層２７の接合領域２７ｃへの押圧の強度を部分的に調整することにより、強接着部２７ａを形成すると共に弱接着部２７ｂを形成する。本実施形態では、プレスロール対は、強接着部２７ａ及び弱接着部２７ｂに対応するプレスパターンを有している。プレスロール対の少なくとも一方のロールの表面には、強接着部２７ａ及び弱接着部２７ｂのパターンに対応する凸部が形成されている。

この凸部は、例えば、強接着部２７ａに対応する第１凸部と、弱接着部２７ｂに対応する第２凸部とによって構成され、第１凸部の高さは、第２凸部の高さよりも大きくなっている。このようなロールを用いて蓄電セルのロールプレスを実施すると、第２接着層２７の配置領域のうち、第１凸部に対応する領域には、相対的に大きい面圧が付与される。第２接着層２７の配置領域に相対的に大きい面圧が付与されると、正極活物質層２２の表面２２ｓへの第２接着層２７の入込量が相対的に大きくなり、強接着部２７ａが形成される。また、第２接着層２７の配置領域のうち、第２凸部に対応する領域には、相対的に小さい面圧が付与される。第２接着層２７の配置領域に相対的に小さい面圧が付与されると、正極活物質層２２の表面２２ｓへの第２接着層２７の入込量が相対的に小さくなり、弱接着部２７ｂが形成される。

以上により、図１に示した蓄電セル２が得られる。準備工程Ｓ１～接着工程Ｓ５を繰り返し実施することにより、複数の蓄電セル２が得られる。複数の蓄電セル２を得た後、正極１１の集電体２１と負極１２の集電体２１とが接するように蓄電セル２を積層する。その後、例えば熱板溶着により熱板から各蓄電セル２における樹脂部の突出部分に熱を加え、積層方向に隣り合う各蓄電セル２の突出部分同士を互いに溶着する。これにより、積層方向に隣り合う蓄電セル２，２において互いに接する正極１１の集電体２１と負極１２の集電体２１との間が封止される。

次に、蓄電装置１に対して初期充放電を行う（初期充放電工程Ｓ６）。初期充放電工程Ｓ６は、正極活物質層２２及び負極活物質層２３の活性化、正極１１及び負極１２に被膜を形成させることで正極活物質層２２及び負極活物質層２３の劣化抑制等を目的として実施される。初期充放電工程Ｓ６では、蓄電装置１に電流を供給することで所定の電圧（満充電状態）まで充電し、充電後に蓄電装置１を放電させる。初期充放電工程Ｓ６では、正極活物質層２２及び負極活物質層２３でガスが発生する。

以上説明したように、蓄電装置１では、正極活物質層２２と基材層２５とを接着する第２接着層２７が、凹部２２ａの谷部２２ｂと、凹部２２ａへの入込部分２７ｆの頂部２７ｇとの距離が相対的に小さい強接着部２７ａと、凹部２２ａの谷部２２ｂと、凹部２２ａへの入込部分２７ｈの頂部２７ｋとの距離が相対的に大きい弱接着部２７ｂとを有している。第２接着層２７が強接着部２７ａを有することにより、正極活物質層２２と基材層２５との接着強度を十分に担保できる。また、弱接着部２７ｂが第２接着層２７における接合領域２７ｃの縁の一端及び他端を結ぶように延在しているため、正極活物質層２２でガスが発生した場合に、正極活物質層２２の表面２２ｓと弱接着部２７ｂとの間の隙間Ｇ２を経路として当該ガスを接合領域２７ｃの外部（空間Ｓ）に排出（ガス抜け）することができる。したがって、正極活物質層２２で発生したガスが正極活物質層２２と第２接着層２７との間に留まることを抑制できる。また、正極活物質層２２で発生したガスによる正極活物質層２２と第２接着層２７との間の内圧の上昇を抑制でき、正極活物質層２２からの基材層２５の剥離を抑制できる。なお、接合領域２７ｃの外部は、セルスタック５が正極通電板４０及び負極通電板５０によって挟まれていない空間Ｓとなっているため、正極通電板４０及び負極通電板５０によって挟まれている正極活物質層２２で発生したガスは、弱接着部２７ｂを介して空間Ｓに排出されやすい。また、正極活物質層２２の表面２２ｓの面積が相対的に大きい（例えば１ｍ^２以上）場合には、正極活物質層２２で発生したガスが接合領域２７ｃの外部に排出されにくい傾向にある。このような場合においては、当該ガスを接合領域２７ｃの外部に効率よく排出することが特に重要になる。

また、弱接着部２７ｂは、積層方向から見て直線状に延在している。これにより、接合領域２７ｃの外部にガスが到達するまでの経路の長さを抑えることができ、正極活物質層２２で発生したガスを接合領域２７ｃの外部に効率よく排出することができる。

また、弱接着部２７ｂは、積層方向から見て格子状をなしている。これにより、接合領域２７ｃに対してガスの経路が二方向に一様に形成されるため、正極活物質層２２で発生したガスを接合領域２７ｃの外部に効率よく排出することができる。

また、蓄電装置の製造方法では、接着工程Ｓ５において、第２接着層２７の接合領域２７ｃへの押圧の強度を部分的に調整することにより、凹部２２ａの谷部２２ｂと、凹部２２ａへ入り込む第２接着層２７の頂部２７ｇとの距離が相対的に小さい強接着部２７ａを形成すると共に、凹部２２ａの谷部２２ｂと、凹部２２ａへ入り込む第２接着層２７の頂部２７ｋとの距離が相対的に大きい弱接着部２７ｂとを形成する。第２接着層２７が強接着部２７ａを有することにより、正極活物質層２２と基材層２５との接着強度を十分に担保できる。また、弱接着部２７ｂが第２接着層２７における接合領域２７ｃの縁の一端及び他端を結ぶように形成されるため、正極活物質層２２でガスが発生した場合に、正極活物質層２２の表面２２ｓと弱接着部２７ｂとの間の隙間Ｇ２を経路として当該ガスを接合領域２７ｃの外部に排出することができる。したがって、正極活物質層２２で発生したガスが正極活物質層２２と第２接着層２７との間に留まることを抑制できる。また、正極活物質層２２で発生したガスによる正極活物質層２２と第２接着層２７との間の内圧の上昇を抑制でき、正極活物質層２２からの基材層２５の剥離を抑制できる。

また、接着工程Ｓ５では、接合領域２７ｃへの面圧をロールプレスによって付与している。これにより、ロールプレスでのプレスパターンの調整により、所望のパターンの強接着部２７ａ及び弱接着部２７ｂを一度に形成することができる。

また、蓄電装置の製造方法は、配置工程Ｓ２と接着工程Ｓ５との間に、正極１１の集電体２１及び負極１２の集電体２１の間の空間Ｓを封止する封止工程Ｓ３と、配置工程Ｓ２と接着工程Ｓ５との間に、空間Ｓに電解液を注液する注液工程Ｓ４と、注液工程の後に、初期充放電を行う初期充放電工程Ｓ６とを備えている。例えば、接着工程Ｓ５を実施した後に、注液工程Ｓ４を実施する場合には、注液工程Ｓ４の実施に起因して、又は、接着工程Ｓ５と注液工程Ｓ４との間の他の要因に起因して、正極活物質層２２と基材層２５との接着状態が変化し、基材層２５が正極活物質層２２から剥離し易くなる場合がある。注液工程Ｓ４の後に接着工程Ｓ５を実施することで、例えば電解液の注液による正極活物質層２２と基材層２５との接着の状態の変化を回避できる。また、正極活物質層２２の表面２２ｓと弱接着部２７ｂとの間の隙間Ｇ２を経路として、初期充放電工程Ｓ６において正極活物質層２２で発生したガスを接合領域２７ｃの外部に排出することができる。

本開示は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上記実施形態では、弱接着部２７ｂの第１延在部２７ｄが接合領域２７ｃの長辺方向に沿って延在し、弱接着部２７ｂの第２延在部２７ｅが接合領域２７ｃの短辺方向に沿って延在しているが、図６に示すように、第１延在部２７ｄ及び第２延在部２７ｅのそれぞれは、例えば接合領域２７ｃの１つの辺に対して斜めに交差するように延在していてもよい。

また、図７に示すように、弱接着部２７ｂは、接合領域２７ｃの中央から縁に向かって放射状に延在していてもよい。具体的には、弱接着部２７ｂは、直線状に延在している複数の延在部を有している。弱接着部２７ｂの複数の延在部は、接合領域２７ｃの中央付近において互いに交差している。延在部は、接合領域２７ｃの対角を結んでもよい。正極活物質層２２の中央付近は、接合領域２７ｃの縁までの距離が長くなり易い。したがって、弱接着部２７ｂを接合領域２７ｃの中央から縁に向かって放射状に延在させることにより、正極活物質層２２の中央付近で発生したガスを接合領域２７ｃの外部に効率よく排出することができる。

また、弱接着部２７ｂは、積層方向から見てストライプ状をなしていてもよい。具体的には、図８に示すように、弱接着部２７ｂは、接合領域２７ｃの短辺方向に沿って延在する複数の延在部のみを有していてもよい。また、図９に示すように、弱接着部２７ｂは、接合領域２７ｃの長辺方向に沿って延在する複数の延在部のみを有していてもよい。これらの場合、接合領域２７ｃに対してガスの経路が一方向に一様に形成されるため、正極活物質層２２で発生したガスを接合領域２７ｃの外部に効率よく排出することができる。

また、第２接着層２７が、基材層２５の第２面２５ｂの全面に設けられているが、第２接着層２７は、第２面２５ｂの一部にのみ設けられていてもよい。第２接着層２７は、正極活物質層２２と基材層２５との間に設けられていればよい。

また、セパレータ１３は、第１接着層２６及び第２接着層２７を有していなくてもよい。蓄電セル２は、基材層２５とは別体として、第１接着層２６及び第２接着層２７を備えていてもよい。

また、セパレータ１３は、第１接着層２６及び第２接着層２７のいずれか一方を有していなくてもよい。つまり、正極１１の正極活物質層２２及び負極１２の負極活物質層２３の少なくとも一方（正負一対の集電体２１の少なくとも一方の活物質層）と基材層２５との間に接着層が配置されていればよい。

また、接着工程Ｓ５では、第２接着層２７の接合領域２７ｃへの面圧をロールプレスによって付与するが、第２接着層２７の接合領域２７ｃへの面圧を平板状のプレス板によって付与してもよい。

また、正極活物質層２２の表面２２ｓは、粗面化されていることが好ましい。これにより、表面２２ｓの凹部２２ａの深さが大きくなるため、表面２２ｓへの第２接着層２７（強接着部２７ａ及び弱接着部２７ｂ）の入込量の調整の自由度を向上できる。

また、例えば、空間Ｓのガスを外部に排出させるため逆止弁等がスペーサ１４に設けられている場合には、弱接着部２７ｂの延在部は、当該逆止弁に向かって延在することが好ましい。これにより、正極活物質層２２で発生したガスを効率よく空間Ｓから蓄電セル２の外部に排出できる。

１…蓄電装置、２１…集電体、２１ａ…第１面（一方面）、２２…正極活物質層、２２ａ…凹部、２２ｂ…谷部、２２ｓ…表面、２３…負極活物質層、２５…基材層（セパレータ層）、２６…第１接着層、２７…第２接着層、２７ａ…強接着部、２７ｂ…弱接着部、２７ｃ…接合領域、２７ｆ…入込部分、２７ｇ…頂部、２７ｈ…入込部分、２７ｋ…頂部。

Claims (8)

1. 活物質層が一方面に設けられ、前記活物質層同士が互いに対向するように配置された正負一対の集電体と、
   前記活物質層間に配置されたセパレータ層と、
   前記正負一対の集電体の少なくとも一方の前記活物質層と前記セパレータ層との間に配置され、前記活物質層と前記セパレータ層とを接着する接着層と、を備え、
   前記正負一対の集電体の少なくとも一方の前記活物質層の表面は、前記接着層が入り込む微細な凹部を有し、
   前記接着層は、
   前記凹部の谷部と、前記凹部への入込部分の頂部との距離が相対的に小さい強接着部と、
   前記凹部の谷部と、前記凹部への入込部分の頂部との距離が相対的に大きい弱接着部とを有し、
   前記弱接着部は、前記接着層における前記活物質層と前記セパレータ層との接合領域の縁の一端及び他端を結ぶように延在している蓄電装置。
2. 前記弱接着部は、前記接着層の厚さ方向から見て直線状に延在している請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記弱接着部は、前記接着層の厚さ方向から見て前記接合領域の中央から前記縁に向かって放射状に延在している請求項１又は２に記載の蓄電装置。
4. 前記弱接着部は、前記接着層の厚さ方向から見てストライプ状をなしている請求項１又は２に記載の蓄電装置。
5. 前記弱接着部は、前記接着層の厚さ方向から見て格子状をなしている請求項１又は２に記載の蓄電装置。
6. それぞれの一方面に活物質層が設けられた正負一対の集電体と、セパレータ層と、接着層と、を準備する準備工程と、
   前記活物質層同士が互いに対向するように配置した前記正負一対の集電体の前記活物質層間に前記セパレータ層を配置すると共に、前記正負一対の集電体の少なくとも一方の前記活物質層と前記セパレータ層との間に前記接着層を配置する配置工程と、
   前記正負一対の集電体を押圧することで、前記活物質層と前記セパレータ層とを前記接着層によって接着する接着工程と、を備え、
   前記正負一対の集電体の少なくとも一方の前記活物質層の表面は、前記接着層が入り込む微細な凹部を有し、
   前記接着工程では、前記接着層における前記活物質層と前記セパレータ層との接合領域への押圧の強度を部分的に調整することにより、前記凹部の谷部と、前記凹部へ入り込む前記接着層の頂部との距離が相対的に小さい強接着部を形成すると共に、前記凹部の谷部と、前記凹部へ入り込む前記接着層の頂部との距離が相対的に大きい弱接着部を前記接合領域の縁における一端及び他端を結ぶように形成する蓄電装置の製造方法。
7. 前記接着工程では、前記接合領域への面圧をロールプレスによって付与する請求項６に記載の蓄電装置の製造方法。
8. 前記配置工程と前記接着工程との間に、前記正負一対の集電体の間の空間を封止する封止工程と、
   前記配置工程と前記接着工程との間に、前記空間に電解液を注液する注液工程と、
   前記注液工程の後に、初期充放電を行う初期充放電工程とを備える請求項６又は７に記載の蓄電装置の製造方法。

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