JP4594594B2 - 電気化学素子 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気化学素子に関し、特に高エネルギー密度を有する二次電池の極板群における短絡の可能性の低減に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子・電気機器の小型化・軽量化に伴い、二次電池などの電気化学素子に対する小型化・軽量化への要望が強まってきている。二次電池の極板群には、積層型と捲回型があり、積層型の極板群は、正極と負極とをセパレータを介して交互に積層して得られる。捲回型の極板群は、長尺の正極と負極とをセパレータを介して捲回して得られる。これらの極板群から短絡を起こさずに電気を取り出すには、集電タブや集電リードが必要となる。しかし、集電タブまたは集電リードが、電極面における均一な電極反応を妨げたり、リードの切断面に通常よりも大きな金属バリが生じた場合に内部短絡を引き起こしたりすることが懸念される。集電タブまたは集電リードを極板間に介在させることで、極板群の構造が不均一になるという欠点もある。
【０００３】
そこで、極板群の側面の１つから正極を突出させ、前記側面とは逆の側面から負極を突出させ、集電タブや集電リードを介さずに、各側面から直接電気を取り出すことが提案されている。例えば、積層型の極板群を有する電池では、突出させた同一極性の極板を、所定の金属部材を用いて一体接合する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、捲回型の極板群を有する電池では、突出させた同一極性の極板の芯材と板状の集電板とを接合する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１２６７０７号公報
【特許文献２】
特開２０００−２９４２２２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の集電構造では、正極と負極の端面が交互に配列する極板群の側面において、短絡を確実に防止することが困難であるという問題がある。正極と負極のいずれよりも面積の大きなセパレータを極板間に介在させることにより、ある程度は短絡を防止することが可能であるが、セパレータが大きくなるため、体積効率が低くなり、高容量の極板群を得ることが困難になる。しかも、極板群の側面の１つから正極を突出させ、前記側面とは逆の側面から負極を突出させる場合、１つずつ極板群を作製しなければならず、極板群の製造工程が複雑になる。すなわち、複数の極板群を同時に作製することができないという問題もある。また、従来の極板群の側面には、必ず正極と負極の両方が少なからず露出することから、金属溶射による集電端子を設けることが不可能であるなど、端子構造が制限されるという問題もある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記状況を鑑みてなされたものである。本発明によれば、短絡の可能性が極めて小さく、信頼性が高く、高い電気容量を有する電気化学素子を提供することができる。本発明の電気化学素子は、構造が簡略であるため、同時に複数の電気化学素子を効率的に製造することができる。
【００１３】
本発明は、複数の第１電極と複数の第２電極とをセパレータを介して交互に積層した極板群を有する電気化学素子であって、前記複数の第１電極は、第１集電体シートおよびこれに担持された少なくとも１つの第１電極合剤層からなり、前記複数の第２電極は、第２集電体シートおよびこれに担持された少なくとも１つの第２電極合剤層からなり、前記第１集電体シートおよび第２集電体シートが、それぞれ導電部と絶縁部とを有し、前記第１集電体シートの導電部および前記第２集電体シートの絶縁部が、前記極板群の第１側面において、第１端子と接続されており、前記第２集電体シートの導電部および第１集電体シートの絶縁部が、前記極板群の第２側面において、第２端子と接続されており、前記第１電極合剤層および第２電極合剤層が、それぞれ絶縁材料で覆われた端部を有し、前記第１電極合剤層の前記絶縁材料で覆われた端部が、前記第１集電体シトの絶縁部に隣接しており、前記第２電極合剤層の前記絶縁材料で覆われた端部が、前記第２集電体シートの絶縁部に隣接しており、前記第１端子と第２端子とが、互いに前記極板群の反対側に位置する電気化学素子（以下、電気化学素子Ｘという。）に関する。
【００１４】
電気化学素子Ｘにおいては、前記第１側面および第２側面以外の前記極板群の側面に、前記第１集電体シートの絶縁部および第２集電体シートの絶縁部を配することができる。
電気化学素子Ｘにおいては、前記極板群が、前記第１側面および第２側面以外に、前記第１集電体シートの絶縁部および／または第２集電体シートの絶縁部が配されている側面を有することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１
本実施の形態では、積層型の極板群を有する電気化学素子の一例について説明する。
図１に、本実施の形態に係る電気化学素子の積層型極板群の縦断面図を示す。また、図２には、その極板群のａ−ａ線断面図を示す。
この極板群１０は、交互に積層された複数の第１電極１５ａと複数の第２電極１５ｂからなり、第１電極１５ａと第２電極１５ｂとの間には、セパレータ１６が介在している。第１電極１５ａは、第１集電体シート１３ａおよび２つの第１電極合剤層１４ａからなり、第１集電体シート１３ａは、樹脂シート１１ａおよびその両面に設けられた所定の形状パターンを有する導電層１２ａからなる。すなわち、第１集電体シート１３ａは、導電層の形状パターンに応じて導電部と絶縁部とを有する。
【００１６】
図１において、極板群１０の各側面では、各集電体シートの端部とセパレータの端部とが面一に配されており、図２においても、極板群１０の各側面では、各集電体シートの端部とセパレータの端部とが面一に配されている。極板群１０においては、その側面からセパレータや極板の端部が突出していないため、体積効率が高く、高容量を得ることが可能である。このような極板群は、均整のとれた簡略な構造を有するため、信頼性を確保しやすい。しかも、後述のように多くの極板群を同時に製造することができるため、製造コストを削減することが可能である。
【００１７】
図１、２においては、第１集電体シートの端部１１ｘ、１１ｘ’および１１ｘ”を除く全面に導電層が設けられている。導電層の表面は導電部となることから、その上に第１電極合剤層が設けられている。導電層を有さないシートの端部１１ｘ、１１ｘ’および１１ｘ”は絶縁部となる。端部１１ｘの反対側に位置する導電層の端部１２ｘには、集電のために用いる導電層の露出部が残されている。
【００１８】
極板群１０は、２種類の第２電極１５ｂ、１５ｂ’を含んでいる。２つの第１電極１５ａで挟持されている内部の第２電極１５ｂは、極板群における配置が逆であること以外、第１電極１５ａと同様の構造を有する。すなわち、内部の第２電極１５ｂは、第２集電体シート１３ｂおよび２つの第２電極合剤層１４ｂからなり、第２集電体シート１３ｂは、樹脂シート１１ｂおよびその両面に設けられた所定の形状パターンを有する導電層１２ｂからなる。最外部の２つの第２電極１５ｂ’は、樹脂シート１１ｂの両面ではなく、片面に導電層１２ｂと第２電極合剤層１４ｂが設けられていること以外、内部の第２電極と同様の構造を有する。
【００１９】
樹脂シートの端部１１ｙ、１１ｙ’および１１ｙ”を除く全面に導電層が設けられている。導電層の表面は導電部となることから、その上に第２電極合剤層が設けられている。導電層を有さないシートの端部１１ｙ、１１ｙ’および１１ｙ”は絶縁部となる。端部１１ｙの反対側に位置する導電層の端部１２ｙには、集電のために用いる導電層の露出部が残されている。
【００２０】
樹脂シートの厚さは、例えば０．５〜５００μｍである。また、導電層の厚さは、例えば０．０１〜１００μｍである。第１電極合剤層の厚さは、例えば１〜１０００μｍである。ただしこれらの厚さは特に限定されない。
平坦な表面を有する通常の樹脂シートを用いてもよく、穿孔体、ラス体、多孔質体、ネット、発泡体、織布、不織布などを用いてもよい。また、表面に凹凸を有する樹脂シートを用いることもできる。
【００２１】
樹脂シートには、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテンなどのオレフィン系ポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート、ポリアリレートなどのエステル系ポリマー、ポリフェニレンサルファィドなどのチオエーテル系ポリマー、ポリスチレンなどの芳香族ビニル系ポリマー、ポリイミド、アラミド樹脂などの窒素含有ポリマー、ポリ４フッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素ポリマーなどを用いることができる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせたコポリマー、ポリマーアロイ、ポリマーブレンドなどを用いてもよい。
【００２２】
導電層には、構成された電池において化学変化を起こさない電子伝導体を特に限定なく用いることができる。第１電極が正極である場合には、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、炭素などを用いることができ、特に、アルミニウム、アルミニウム合金などが好ましい。第１電極が負極である場合には、例えば、ステンレス鋼、ニッケル、銅、銅合金、チタンなどを用いることができ、特に、銅、銅合金などが好ましい。
【００２３】
導電層を形成する方法は特に限定されないが、例えば、導電性材料を樹脂シートの表面に蒸着すれば導電層を得ることができる。所定の形状パターンの蒸着膜を形成するには、樹脂シートに所定形状の開口部を有するマスクを被せてから蒸着を行う。
【００２４】
第１集電体シートの導電層の露出部は、極板群１０の第１側面（図１左側）に配されており、その反対側の絶縁部は、極板群１０の第２側面（図１右側）に配されている。図１では、第１側面と第２側面とが互いに極板群の反対側に位置しているが、これらの配置は特に限定されない。一方、第２集電体シートの導電層の露出部は、極板群１０の第２側面に配されており、その反対側の絶縁部は、極板群１０の第１側面に配されている。
【００２５】
このように、同様の構造を有する第１電極と第２電極とが、互いに逆向きに配置されていることから、第１集電体シートの導電層の露出部は、第２集電体シートの絶縁部と隣接する。第２集電体シートの導電層の露出部は、第１集電体シートの絶縁部と隣接する。このような配置であれば、複数の第１集電体シートまたは第２集電体シートの導電層の露出部を並列に接続して高容量の極板群を得ることが容易である。第１集電体シートの導電層の露出部に隣接する第２集電体シートの絶縁部および第２集電体シートの導電層の露出部に隣接する第１集電体シートの絶縁部は、幅０．００１ｍｍ以上、好ましくは０．１ｍｍ以上とすることが好ましい。
【００２６】
極板群１０において、第３側面（図２左側）および第４側面（図２右側）には、それぞれ第１集電体シートの絶縁部および第２集電体シートの絶縁部が面一に配されている。このような構造によれば、極板間に集電体シートよりも大きなセパレータを介在させることなく、第１電極と第２電極との短絡を防止することが可能である。
【００２７】
第１側面には、第２集電体シートの絶縁部が配され、第２側面には、第１集電体シートの絶縁部が配されているため、第１側面および第２側面において短絡を防止することは可能である。しかし、確実に短絡を防止し、信頼性の高い電気化学素子を得るためには、さらに、第１側面に配された第２電極合剤層の端部を第１絶縁材料部１８ａで覆い、第２側面に配された第１電極合剤層の端部を第２絶縁材料部１８ｂで覆う必要がある。図１のように第１側面に配された第１電極合剤層の端部、および第２側面に配された第２電極合剤層の端部まで絶縁材料部で覆うことも可能であるが、必ずしもその必要はなく、覆わなくてもよい。絶縁材料部の厚さは特に限定されないが、０．００１ｍｍ以上、さらには０．０１ｍｍ以上であることが好ましい。
【００２８】
図３のように、第３側面（図３左側）および第４側面（図３右側）に配された電極合剤層の端部を、それぞれ第３絶縁材料部１８ｃおよび第４絶縁材料部１８ｄで覆うことも可能である。このような構造によれば、さらに確実に短絡を防止することが可能である。
【００２９】
絶縁材料部を設ける方法は特に限定されないが、例えばスクリーン印刷法により、ペースト状もしくは液状の絶縁材料を、電極合剤層周囲の集電体シート上に塗布することにより設けることができる。フィルム状もしくはテープ状の絶縁材料を、電極合剤層周囲の集電体シート上に貼り付けることにより、絶縁材料部を設けることもできる。
【００３０】
絶縁材料部に用いる絶縁材料としては、樹脂、ガラス組成物、セラミックスなどが挙げられる。織布や不織布に樹脂を含浸させた複合物などを用いることもできる。樹脂には、熱可塑性樹脂を用いてもよく、熱硬化性樹脂を用いてもよい。熱硬化性樹脂を用いる場合には、樹脂の塗膜を加熱して硬化させる工程を要する。
【００３１】
絶縁材料部に用いることのできる樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテンなどのオレフィン系ポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート、ポリアリレート、ポリカーボネートなどのエステル系ポリマー、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリアセタール、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミドなどのエーテル系ポリマー、ポリスルホン、ポリエーテルスルホンなどのスルホン系ポリマー、ポリアクリロニトリル、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂などのアクリロニトリル系ポリマー、ポリフェニレンサルファィドなどのチオエーテル系ポリマー、ポリスチレンなどの芳香族ビニル系ポリマー、ポリイミド、アラミド樹脂などの窒素含有ポリマー、ポリ４フッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素ポリマー、ポリメタクリル酸メチルなどのアクリル系ポリマーなどを挙げることができる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせたコポリマー、ポリマーアロイ、ポリマーブレンドなどを用いてもよい。加熱やＵＶ照射により重合固化して得られるポリマーを用いてもよい。
【００３２】
図１のように複数の第１集電体シートまたは第２集電体シートの導電層の露出部を並列に接続して高容量の極板群を得る場合、どのような方法で露出部同士を接続してもよいが、例えば、第１側面と第２側面を、それぞれ導電性材料の被膜１７ａ、１７ｂで被覆する方法を用いることができる。導電性材料の被膜の厚さは、例えば０．０１〜１ｍｍ程度で十分である。こうして得られた導電性材料の被膜１７ａ、１７ｂは、それぞれ第１端子および第２端子として集電に利用することができる。良好な集電状態を得るためには、導電層の露出部と導電性材料の被膜との接触面積が大きいほど好ましく、導電層の露出部が導電性材料の被膜の内部に０．００１〜１ｍｍの深さまで埋没していることが好ましい。
【００３３】
図１〜３では、第１電極合剤層に比べて第２電極合剤層の方が大きな面積を有している。このような構造は、第１電極合剤層を正極とし、第２電極合剤層を負極とするリチウムイオン二次電池の極板群に適する。第１電極合剤層を負極とし、第２電極合剤層を正極とする場合には、第２電極合剤層に比べて第１電極合剤層の面積を大きくする。
【００３４】
極板群は、電解液とともに所定のケースに収容することができる。電解液の組成は電池の種類に応じて異なるが、リチウムイオン二次電池を得る場合には、非水溶媒にリチウム塩を溶解させた電解液が用いられる。ケースの形状、材質などは特に限定されない。
【００３５】
次に、複数の極板群１０を同時に製造する方法の一例について、図４、５を参照しながら説明する。
（イ）第１電極の作製
所望数の集電体シートを与え得る大きさの樹脂シート２１ａを準備する。次いで、樹脂シート２１ａの両面の同じ位置に、複数の所定の形状パターンの導電層２６ａを設ける。例えば、所定形状の導電層を、図４に示すように複数行、複数列に樹脂シート上に形成する。このような導電層は、樹脂シートにマトリックス状の開口部を有するマスクを被せ、開口部から露出する樹脂シート部分に金属を蒸着させることにより得ることができる。
【００３６】
図４に示すように、樹脂シート２１ａには、電極２つ分の大きさの導電層２６ａを複数個形成する。すなわち２ｎ個の電極を得ようとするときには、樹脂シートに片面あたりｎ個の導電層を形成する。次に、図５に示すように、各導電層２６ａの上に、第１電極合剤層２２ａを２つずつ形成する。２つの第１電極合剤層の間には、合剤を有さない導電層の露出部２３ａを残しておく。図５には、３行３列の電極合剤層が描かれているが、通常は、より大きな集電体シート上に、より多くの導電層と電極合剤層が形成される。
【００３７】
第１電極合剤層は、第１電極合剤からなるペーストを、導電層の中央部を除く全面に塗工することにより形成される。塗工方法は特に限定されないが、スクリーン印刷、パターン塗工などを採用することが好ましい。ペーストが塗工されていない導電層の露出部は、極板群の構成後には、第１端子との接続部２４ａとなる。第１電極合剤は、第１電極の活物質、導電材、結着剤などを、分散媒と混合することにより調製される。ペーストの塗膜を乾燥し、乾燥後の塗膜をローラで圧延して、合剤密度が高められる。
【００３８】
第１電極がリチウムイオン二次電池の正極である場合、活物質としては、例えば、リチウム含有遷移金属酸化物を好ましく用いることができる。リチウム含有遷移金属酸化物としては、例えば、ＬｉxＣｏＯz、ＬｉxＮｉＯz、ＬｉxＭｎＯz、ＬｉxＣｏyＮｉ1-yＯz、ＬｉxＣｏfＶ1-fＯz、ＬｉxＮｉ1-yＭyＯz（Ｍ＝Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ）、ＬｉxＣｏaＮｉbＭcＯz（Ｍ＝Ｔｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｚｒ）、ＬｉxＭｎ2Ｏ4、ＬｉxＭｎ2(1-y)Ｍ2yＯ4（Ｍ＝Ｎａ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｙ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｐｂ、Ｓｂ）などを挙げることができる。ただし、ｘ値は電池の充放電により、０≦ｘ≦１．２の範囲で変化する。また、０≦ｙ≦１、０．９≦ｆ≦０．９８、１．９≦ｚ≦２．３、ａ＋ｂ＋ｃ＝１、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、０≦ｃ＜１である。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００３９】
第１電極がリチウムイオン二次電池の負極である場合、活物質としては、例えば、リチウム、リチウム合金、金属間化合物、炭素材料、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な有機化合物や無機化合物、金属錯体、有機高分子化合物などを好ましく用いることができる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。炭素材料としては、コークス、熱分解炭素、天然黒鉛、人造黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ、黒鉛化メソフェーズ小球体、気相成長炭素、ガラス状炭素、炭素繊維（ポリアクリロニトリル系、ピッチ系、セルロース系、気相成長系）、不定形炭素、有機化合物焼成体などが挙げられる。これらのうちでは、特に、天然黒鉛や人造黒鉛が好ましい。
【００４０】
導電材には、例えば、アセチレンブラックなどのカーボンブラック、黒鉛などが用いられる。また、結着剤には、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などのフッ素樹脂、アクリル系樹脂、スチレンブタジエンゴム、エチレンプロピレンターポリマーなどを用いることができる。
【００４１】
極板群において第２集電体シートの導電層の露出部と隣接することになる第１電極合剤層の周縁部、すなわち極板群の第２側面に配されることになる第１電極合剤層の周縁部に沿って絶縁材料を塗工する。ここでもパターン塗工を行うことが好ましい。塗工された絶縁材料は、極板群において、第１絶縁材料部を形成する。極板群の第３側面および第４側面に配されることになる第１電極合剤層の周縁部にも、絶縁材料を被覆してもよい。
【００４２】
（ロ）第２電極の作製
両面に第２電極合剤層を有する第２電極は、第１電極と同様の方法で作製することができる。すなわち所望数の集電体シートを与え得る大きさの樹脂シート２１ｂの両面の同じ位置に、複数の所定の形状パターンの導電層を設け、各導電層の上に、第２電極合剤層２２ｂを２つずつ形成する。２つの第２電極合剤層の間には、合剤を有さない導電層の露出部２３ｂを残しておく。ペーストが塗工されていない導電層の露出部は、極板群において第２端子との接続部２４ｂとなる。片面だけに第２電極合剤層を有する第２電極は、他方の面に導電層、第２電極合剤層および絶縁材料を設けないこと以外、上記と同様の方法で作製することができる。
【００４３】
（ハ）極板群の作製
作製された複数の第１電極からなる集合体と複数の第２電極からなる集合体とを、セパレータを介して積層する。このとき第１電極の第１電極合剤層２２ａと第２電極の第２電極合剤層２２ｂとを互いに対面させてこれらを積層する。第１電極における導電層の露出部２３ａおよび絶縁材料部は、それぞれ第２電極における絶縁材料部および導電層の露出部２３ｂと対面させる。両最外面には、片面だけに第２電極合剤層を有する一対の第２電極を配し、これらで内側の電極を挟持し、全体をプレスする。このようにして複数の極板スタックからなる集合体を得ることができる。
【００４４】
セパレータには、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン系ポリマーやガラス繊維などからなる織布や不織布を用いることができる。固体電解質やゲル電解質をセパレータとして用いることもできる。固体電解質には、例えば、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイドなどをマトリックス材料として用いることができる。ゲル電解質としては、例えば、後述の非水電解液をポリマー材料からなるマトリックスに保持させたものを用いることができる。マトリックスを形成するポリマー材料には、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマーなどを用いることができる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらのうちでは、特に、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマー、ポリフッ化ビニリデンとポリエチレンオキサイドとの混合物を用いることが好ましい。
【００４５】
複数の極板スタックからなる集合体は、極板スタック毎に分割する。第１電極および第２電極は、図５に示す矢印方向に沿って切断される。導電層の露出部は、切断によって端子との接続部２４ａ、２４ｂを形成し、その反対側の樹脂シートの露出部は、切断によって絶縁部２５ａ、２５ｂを形成する。こうして得られた極板スタックの４つの側面においては、各集電体シートの端部とセパレータの端部とが面一に配されているが、異なる極性の電極の導電部同士が各側面において対面することはない。
【００４６】
従来から一般的に用いられている金属箔を集電体シートとして用いて上記のような方法を適用すると、切断時に生じる金属バリが問題となる。金属バリは、セパレータを突き破り、内部短絡を引き起こす大きな原因となる。そこで、金属バリの発生を防ぐことが重要となるが、金属バリを生じることなく金属箔を切断することは著しく困難である。一方、樹脂シートからなる集電体シートを用いる場合、切断面のほとんどが樹脂で占められているため、金属バリを生じることがない。そのため電気化学素子の信頼性は大幅に向上する。
【００４７】
第１集電体シートの導電層の露出部と第２集電体シートの絶縁部とが交互に配列する第１側面を、導電性材料の被膜で被覆すれば、第１端子が得られる。例えば、溶融もしくは半溶融状態の金属微粒子を第１側面に吹き付けることにより、第１側面を金属被膜で被覆することができる。こうして形成された金属被膜は、自動的に第１集電体シートの導電層の露出部と電気的に接続される。第１側面に配された第２電極合剤層の端面には、絶縁材料が塗工されているため、金属被膜と第２電極との短絡は起こらない。第２集電体シートの導電層の露出部と第１集電体シートの絶縁部とが交互に配列する第２側面も、上記と同様に金属被膜で被覆することにより、第２端子を得ることができる。
【００４８】
第１端子もしくは第２端子が正極端子となる場合には、金属微粒子としてアルミニウム粉末を用いることが好ましい。また、第１端子もしくは第２端子が負極端子となる場合には、金属微粒子として銅粉末を用いることが好ましい。
【００４９】
図６に示されるような複数の第１電極からなる集合体と複数の第２電極からなる集合体を用いて、極板群の集合体を得ることもできる。このような第１電極からなる集合体を得る場合、所望数の集電体シートを与え得る大きさの樹脂シート３１ａの両面の同じ位置に、複数列の帯状の導電層を形成する。このような導電層は、樹脂シートに帯状の開口部を有するマスクを被せ、開口部から露出する樹脂シート部分に金属を蒸着させることにより得ることができる。ここでも集電体シート３１ａには、電極合剤層２列分の大きさの導電層を複数列形成する。すなわち２ｎ列の電極合剤層を得ようとするときには、樹脂シートに片面あたりｎ列の導電層を形成する。
【００５０】
各帯状導電層の上には、帯状の第１電極合剤層３２ａを２列ずつ形成する。２列の帯状第１電極合剤層３２ａの間には、合剤を有さない導電層の露出部３３ａを残しておく。帯状の第１電極合剤層３２ａは、上記と同様の第１電極合剤からなるペーストを、導電層の中央部を除く全面に塗工することにより形成される。塗工方法は積層型極板群の場合と同様である。ペーストが塗工されていない導電層の露出部３３ａは第１端子との接続部３４ａとなる。
【００５１】
第２電極からなる集合体を得る場合にも、所望数の集電体シートを与え得る大きさの樹脂シート３１ｂの両面の同じ位置に、複数列の帯状の導電層を設け、各導電層の上に、帯状の第２電極合剤層３２ｂを２列ずつ形成する。２列の帯状の第２電極合剤層の間には、合剤を有さない導電層の露出部３３ｂを残しておく。ペーストが塗工されていない導電層の露出部は第２端子との接続部３４ｂとなる。
【００５２】
このような極板群の集合体を、図６に示す矢印方向に沿って極板スタックごとに分割すると、導電層の露出部は、切断によって端子との接続部３４ａ、３４ｂを形成し、その反対側の樹脂シートの露出部は、切断によって絶縁部３５ａ、３５ｂを形成する。こうして得られた極板スタックの４つの側面においては、各集電体シートの端部とセパレータの端部とが面一に配されているが、第１側面と第２側面においては、異なる極性の電極の導電部同士が各側面において対面することはない。
【００５３】
得られた極板群は、必要に応じて所定形状のケースに所定の電解液とともに収容する。ケースには、例えば、ステンレス鋼板、アルミニウム板などを所定形状に加工したもの、両面に樹脂被膜を有するアルミニウム箔（アルミニウムラミネートシート）、樹脂ケースなどが用いられる。電気化学素子が、例えばリチウムイオン二次電池の場合、電解液には、非水溶媒にリチウム塩を溶解させたものが用いられる。電解液におけるリチウム塩濃度は、例えば０．５〜１．５ｍｏｌ／Ｌである。
【００５４】
非水溶媒には、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネートなどの環状カーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、メチルイソプロピルカーボネート、ジプロピルカーボネートなどの非環状カーボネート、蟻酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチルなどの脂肪族カルボン酸エステル、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトンなどのγ−ラクトン、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、エトキシメトキシエタンなどの非環状エーテル、テトラヒドロフラン、２−メチル−テトラヒドロフランなどの環状エーテル、ジメチルスルホキシド、１，３−ジオキソラン、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリオクチルなどのアルキルリン酸エステルやそれらのフッ化物などを用いることができる。これらは複数種を組み合わせて用いることが好ましい。特に、環状カーボネートと非環状カーボネートを含む混合物、環状カーボネートと非環状カーボネートと脂肪族カルボン酸エステルを含む混合物などが好ましい。
【００５５】
リチウム塩には、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＡｌＣｌ4、ＬｉＳｂＦ6、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＣｌ、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＣＦ3ＣＯ2、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2、Ｌｉ2Ｂ10Ｃｌ10、ＬｉＮ（Ｃ2Ｆ5ＳＯ2）2、ＬｉＰＦ3（ＣＦ3）3、ＬｉＰＦ3（Ｃ2Ｆ5）3などを用いることができる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよいが、少なくともＬｉＰＦ６を用いることが好ましい。
例えば、縦１〜３００ｍｍ、幅１〜３００ｍｍ、厚さ０．０１〜２０ｍｍの大きさの極板群であれば、上記のような製造法によって効率よく製造することができる。
【００５６】
次に、図７に示すような捲回型極板群の製造法の一例について説明する。図７は、第１電極を中心に描かれた部分的な捲回型極板群の概念図であり、更に外周側の合剤層や極板等は省略されている。
（イ）第１電極の作製
捲回型極板群に用いる第１電極は、帯状の形状を有すること以外、積層型極板群に用いる第１電極と同様の構造を有する。第１電極の製造法は積層型の場合とほぼ同様である。例えば、図６に示したような第１電極からなる集合体を作製する。樹脂シート３１ａの露出部と隣接する第１電極合剤層の周縁部には、絶縁材料部３６ａを設ける。この部分は、極板群において第２集電体シートの第２端子との接続部３４ｂと隣接する。
（ロ）第２電極の作製
図６に示したような第２電極からなる集合体を作製する。樹脂シート３１ｂの露出部と隣接する第２電極合剤層の周縁部には、絶縁材料部３６ｂを設ける。この部分は、極板群において第１集電体シートの第１端子との接続部３４ａと隣接する。
【００５７】
（ハ）極板群の作製
第１電極からなる集合体と第２電極からなる集合体とを、セパレータ４０を介して捲回する。このとき、帯状の第１電極合剤層３２ａと第２電極合剤層３２ｂとを互いに対面させ、第１電極における導電層の露出部３４ａおよび絶縁部３５ａを、それぞれ第２電極における絶縁部３５ｂおよび導電層の露出部３４ｂと対面させる。その結果、交互に逆向きに配列した複数の捲回型極板群からなる長尺筒状の集合体が得られる。
【００５８】
このような集合体を分割して得られた極板群の一方の側面（底面Ａ）には、第１集電体シートの導電層の露出部と第２集電体シートの絶縁部とが、交互に、同心円状に配列している。他方の側面（底面Ｂ）には、第２集電体シートの導電層の露出部と第１集電体シートの絶縁部とが、交互に、同心円状に配列している。
【００５９】
底面Ａおよび底面Ｂを、上記と同様に、それぞれ金属被膜で被覆することにより、第１端子４１および第２端子４２を形成することができる。第１端子側では、第２電極合剤層の端面に絶縁材料部３６ｂが設けられているため、第１端子と第２電極との短絡は確実に防止されるし、第２端子側では、第１電極合剤層の端面に絶縁材料部３６ａが設けられているため、第２端子と第１電極との短絡も確実に防止される。
【００６０】
【実施例】
《実施例１》
本実施例では、以下の要領で積層型のリチウムイオン二次電池を作製した。
（イ）第１電極の作製
横１９８ｍｍ、縦２８２ｍｍ、厚さ７μｍのポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴという）のシートを準備した。次いで、マトリックス状の開口部を有するマスクを用いて、ＰＥＴシートの両面の同じ位置に、３行６列に配列する複数の矩形（６５ｍｍ×４６ｍｍ）の銅の蒸着膜を形成した。銅の蒸着膜の厚さは、０．１μｍとした。
【００６１】
活物質の球状黒鉛（黒鉛化メソフェーズ小球体）１００重量部と、結着剤のスチレンブタジエンゴム３重量部と、分散媒である適量のカルボキシメチルセルロース水溶液とを混合することにより、第１電極合剤からなるペーストを調製した。
このペーストを各蒸着膜の中央部を除く全面に塗工した。その結果、各蒸着膜の上に、３２ｍｍ×４６ｍｍの第１電極合剤層が２つずつ形成された。２つの第１電極合剤層の間には、幅１ｍｍの溝状に、電極合剤層を有さない銅の蒸着膜の露出部を残した。その後、ペーストの塗膜を乾燥し、乾燥後の塗膜を厚さ７０μｍになるまでローラで圧延した。
【００６２】
得られた第１電極合剤層の周縁部のうち、蒸着膜の露出部に隣接する部分の反対側の部分に、幅０．３ｍｍのポリフッ化ビニリデンを塗工して、絶縁材料部を設けた。こうして両面に６行６列の第１電極合剤層を有する第１電極の集合体を得た。
【００６３】
（ロ）第２電極の作製
両面に第２電極合剤層を有する第２電極を作製した。
横１９８ｍｍ、縦２８２ｍｍ、厚さ７μｍのＰＥＴシートを準備した。次いで、マトリックス状の開口部を有するマスクを用いて、ＰＥＴシートの両面の同じ位置に、３行６列に配列する複数の矩形（６４ｍｍ×４５ｍｍ）のアルミニウムの蒸着膜を形成した。Ａｌ蒸着膜の厚さは、０．１μｍとした。
【００６４】
活物質のコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）１００重量部と、導電材のアセチレンブラック３重量部と、結着剤のポリフッ化ビニリデン７重量部と、分散媒である適量のカルボキシメチルセルロース水溶液とを混合することにより、第２電極合剤からなるペーストを調製した。このペーストを各蒸着膜の中央部を除く全面に塗工した。その結果、各蒸着膜の上に、３１ｍｍ×４５ｍｍの第２電極合剤層が２つずつ形成された。２つの第２電極合剤層の間には、幅２ｍｍの溝状に、合剤を有さないＡｌの蒸着膜の露出部を残した。その後、ペーストの塗膜を乾燥し、乾燥後の塗膜を厚さ７０μｍになるまでローラで圧延した。
【００６５】
得られた第２電極合剤層の周縁部のうち、蒸着膜の露出部に隣接する部分の反対側の部分に、幅０．３ｍｍのポリフッ化ビニリデンを塗工して、絶縁材料部を設けた。こうして両面に６行６列の第２電極合剤層を有する第２電極の集合体を得た。
次に、片面だけに第２電極合剤層を有する第２電極を、他方の面に導電層、第２電極合剤層および絶縁材料を設けないこと以外、上記と同様の方法で作製した。
【００６６】
（ハ）極板群の作製
両面に第１電極合剤層を有する第１電極からなる集合体２つで、両面に第２電極合剤層を有する第２電極からなる集合体１つを、セパレータを介して挟持した。このとき第１電極合剤層と第２電極合剤層とを互いに対面させ、また、第１電極における蒸着膜の露出部およびポリフッ化ビニリデンからなる絶縁材料部を、それぞれ第２電極におけるポリフッ化ビニリデンからなる絶縁材料部および蒸着膜の露出部と対面させた。両最外面に、片面だけに第２電極合剤層を有する一対の第２電極を配し、これらで内側の電極を挟持し、全体をプレスした。その結果、複数の極板スタックからなる集合体が得られた。
【００６７】
切断位置を、第１電極における蒸着膜の露出部の中心、第２電極における蒸着膜の露出部の中心に合わせて、複数の極板スタックからなる集合体を極板スタック毎に分割した。その結果、一連の塗工・積層工程により、一度に３６個もの極板スタックを得ることができた。こうして得られた極板スタックの４つの側面においては、各集電体シートの端部とセパレータの端部とが面一に配されていた。
【００６８】
１つの側面（第１側面）には、第１集電体シートの蒸着膜の露出部と第２集電体シートのＰＥＴの露出部が交互に配列していた。その反対側の第２側面には、第２集電体シートの蒸着膜の露出部と第１集電体シートのＰＥＴの露出部が交互に配列していた。残りの２つの側面には、各集電体シートのＰＥＴの露出部が配列していた。
【００６９】
第１集電体シートの銅の蒸着膜の露出部と第２集電体シートのＰＥＴの露出部とが交互に配列する第１側面に、半溶融状態の銅微粒子を吹き付けた。その結果、第１側面に、厚さ０．５ｍｍの銅膜が形成された。銅の蒸着膜の露出部は、銅膜の内部に深さ０．２ｍｍまで埋没していた。この銅膜はそのまま負極端子として用いた。
【００７０】
第２集電体シートのＡｌの蒸着膜の露出部と第１集電体シートのＰＥＴの露出部とが交互に配列する第２側面に、半溶融状態のアルミニウム微粒子を吹き付けた。その結果、第２側面に、厚さ０．５ｍｍのアルミニウム膜が形成された。Ａｌの蒸着膜の露出部は、アルミニウム膜の内部に深さ０．２ｍｍまで埋没していた。このアルミニウム膜はそのまま正極端子として用いた。
【００７１】
［充放電試験］
得られた極板群の銅膜とアルミニウム膜に、それぞれリード線を接続し、外部の充放電装置を用いて、充放電試験を行った。ここで用いた電解液は、エチレンカーボネート（ＥＣ）とエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）とを体積比３０：７０で混合した混合溶媒に、ＬｉＰＦ6を１モル／Ｌの濃度で溶解して調製した。
充放電は、２０℃雰囲気中で行った。充電および放電は、それぞれ電極面積に対して２．５ｍＡ／ｃｍ2の電流モードで行った。充電終止電圧は４．２Ｖとした。放電終止電圧は３．０Ｖとした。上記条件によって得られた電気容量は９００ｍＡｈであった。
【００７２】
［短絡発生率］
同様の電池を１００個作製し、それらの電池の集電端子付近を金属丸棒で圧壊させ、その後、電池電圧を測定して、内部短絡発生の可能性のある電池の個数を調べた。内部短絡発生の可能性のある電池は０個であった。
【００７３】
《比較例１》
従来から用いられている銅箔からなる芯材を用いて、実施例１と同じ組成・厚さの第１電極合剤層を有する第１電極を作製し、アルミニウム箔からなる芯材を用いて、実施例１と同じ組成・厚さの第２電極合剤層からなる第２電極を作製し、これらを積層して実施例１と同じ容量９００の電池を作製した。極板群の第１側面からは第１電極の端部を突出させ、第１側面の反対側に位置する第２側面からは第２電極の端部を突出させた。電極合剤層の端部を覆う絶縁材料部は、第１電極にも第２電極にも設けなかった。同一極性の極板同士をリードで接続し、電池を完成した。得られた電池の容量は実施例１と同じであったが、電池の容積は実施例１の電池の約１．２倍となった。同様の電池を１００個作製し、短絡発生率を調べたところ、２個の電池で短絡の発生が確認された。
【００７４】
《実施例２》
本実施例では、以下の要領で捲回型のリチウムイオン二次電池を作製した。
（イ）第１電極の作製
横１９８ｍｍ、縦５０６ｍｍ、厚さ７μｍのポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴという）のシートを準備した。次いで、マトリックス状の開口部を有するマスクを用いて、ＰＥＴシートの両面の同じ位置に、３列に配列する複数の帯状（６５ｍｍ×５０６ｍｍ）の銅の蒸着膜を形成した。銅の蒸着膜の厚さは、０．１μｍとした。
【００７５】
活物質の球状黒鉛（黒鉛化メソフェーズ小球体）１００重量部と、結着剤のスチレンブタジエンゴム３重量部と、分散媒である適量のカルボキシメチルセルロース水溶液とを混合することにより、第１電極合剤からなるペーストを調製した。このペーストを各蒸着膜の中央部を除く全面に塗工し、各蒸着膜の上に、３２ｍｍ×５０６ｍｍの帯状の第１電極合剤層を２列ずつ形成した。２列の帯状の第１電極合剤層の間には、幅１ｍｍの溝状に、第１電極合剤を有さない銅の蒸着膜の露出部を残した。その後、ペーストの塗膜を乾燥し、乾燥後の塗膜を厚さ７０μｍになるまでローラで圧延した。
【００７６】
第１電極合剤層の周縁部のうち、蒸着膜の露出部に隣接する部分の反対側の部分に、幅０．３ｍｍのポリフッ化ビニリデンを塗工して、絶縁材料部を設けた。こうして、両面に６列の帯状の第１電極合剤層を有する第１電極の集合体を得た。
【００７７】
（ロ）第２電極の作製
両面に帯状の第２電極合剤層を有する第２電極を作製した。
横１９８ｍｍ、縦５０６ｍｍ、厚さ７μｍのＰＥＴシートを準備した。次いで、マトリックス状の開口部を有するマスクを用いて、ＰＥＴシートの両面の同じ位置に、３列に配列する複数の帯状（６４ｍｍ×５０６ｍｍ）のアルミニウムの蒸着膜を形成した。Ａｌ蒸着膜の厚さは、０．１μｍとした。
【００７８】
活物質のコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）１００重量部と、導電材のアセチレンブラック３重量部と、結着剤のポリフッ化ビニリデン７重量部と、分散媒である適量のカルボキシメチルセルロース水溶液とを混合することにより、第２電極合剤からなるペーストを調製した。このペーストを各蒸着膜の中央部を除く全面に塗工し、各蒸着膜の上に、３１ｍｍ×５０６ｍｍの帯状の第２電極合剤層を２列ずつ形成した。２列の第２電極合剤層の間には、幅２ｍｍの溝状に、第２電極合剤を有さないＡｌの蒸着膜の露出部を残した。その後、ペーストの塗膜を乾燥し、乾燥後の塗膜を厚さ７０μｍになるまでローラで圧延した。
【００７９】
第２電極合剤層の周縁部のうち、蒸着膜の露出部に隣接する部分の反対側の部分に、幅０．３ｍｍのポリフッ化ビニリデンを塗工して、絶縁材料部を設けた。こうして、両面に６列の第２電極合剤層を有する第２電極の集合体を得た。
【００８０】
（ハ）極板群の作製
第１電極の集合体と、第２電極の集合体とを、セパレータを介して重ねてから捲回した。このとき、第１電極合剤層と第２電極合剤層とを互いに対面させ、第１電極における蒸着膜の露出部およびポリフッ化ビニリデンからなる絶縁材料部を、それぞれ第２電極におけるポリフッ化ビニリデンからなる絶縁材料部および蒸着膜の露出部と対面させた。その結果、交互に逆向きに配列した複数の捲回型極板群からなる長尺筒状の集合体が得られた。
【００８１】
こうして得られた集合体は、第１電極における蒸着膜の露出部の中心、第２電極における蒸着膜の露出部の中心で切断して、極板群毎に分割した。その結果、一連の塗工・捲回工程により、一度に６個もの極板群を得ることができた。
【００８２】
第１集電体シートの銅の蒸着膜の露出部と第２集電体シートのＰＥＴ樹脂部とが交互に配列する側面には、半溶融状態の銅微粒子を吹き付けた。ただし、極板群の内部に電解液を注入するための注入孔を設けるために、該当箇所にマスクを被せた。その結果、前記側面に、厚さ０．５ｍｍの銅膜が形成された。このとき、銅の蒸着膜の露出部が、銅膜の内部に深さ０．２ｍｍまで埋没していた。この銅膜は、そのまま負極端子として用いた。
【００８３】
第２集電体シートのＡｌの蒸着膜の露出部と第１集電体シートのＰＥＴ樹脂部とが交互に配列する側面には、半溶融状態のアルミニウム微粒子を吹き付けた。ただし、極板群の内部に電解液を注入するための注入孔を設けるために、該当箇所にマスクを被せた。その結果、前記側面に、厚さ０．５ｍｍのアルミニウム膜が形成された。このとき、Ａｌの蒸着膜の露出部が、アルミニウム膜の内部に深さ０．２ｍｍまで埋没していた。このアルミニウム膜は、そのまま正極端子として用いた。
【００８４】
こうして得られた極板群をステンレス鋼製の円筒型電池ケースに収容し、極板群底面の銅膜をケースの内底面に接続した。極板群上面のアルミニウム膜は、アルミニウムリードを介して、周囲に絶縁ガスケットを配した封口板の裏側に接続した。次いで、電解液をケース内に注ぎ、電解液を極板群の内部に含浸させた。その後、封口板でケースの開口部を封口し、円筒型電池を完成した。ここで用いた電解液は、エチレンカーボネート（ＥＣ）とエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）とを体積比３０：７０で混合した混合溶媒に、ＬｉＰＦ6を１モル／Ｌの濃度で溶解して調製した。
【００８５】
《比較例２》
従来と同様の方法で、捲回型のリチウムイオン二次電池を作製した。
すなわち、３２×５０６ｍｍの帯状の銅箔およびその両面に担持された実施例２と同じ組成・厚さの第１電極合剤層からなる第１電極を作製し、３１×５０６ｍｍの帯状のアルミニウム箔およびその両面に担持された実施例２と同じ組成・厚さの第２極合剤層からなる第２電極を作製した。それぞれの極板には、集電タブを接続するための電極合剤層の未塗工部を設け、そこに集電タブを接続した。これらの第１電極と第２電極とを、セパレータを介して捲回し、極板群を作製した。
【００８６】
こうして得られた極板群を、実施例２で用いたものより直径が１．２倍大きなステンレス鋼製の円筒型電池ケースに収容し、第２電極リードをケースの内底面に溶接した。また、第１電極リードは、周囲に絶縁ガスケットを配した封口板の裏側に接続した。次いで、電解液をケース内に注ぎ、実施例２と同様の電解液を極板群の内部に含浸させた。その後、封口板でケースの開口部を封口し、円筒型電池を完成した。なお、比較例２で実施例２よりも大きな電池ケースを要したのは、集電タブが極板群の内部に介在していることから極板群の直径が増加したためである。実施例２および比較例２の電池の容量は同じであるが、比較例２の電池は、実施例２の電池よりも１．２倍大きくなった。
【００８７】
［充放電試験］
実施例２および比較例２の電池の充放電を、それぞれ２０℃雰囲気中で行った。充電および放電は、それぞれ電極面積に対して２．５ｍＡ／ｃｍ2の電流モードで行った。充電終止電圧は４．２Ｖとした。放電終止電圧は３．０Ｖとした。上記条件によって得られた実施例２および比較例２の電池の電気容量は、いずれも９００ｍＡｈであった。
【００８８】
［短絡発生率］
実施例２および比較例２の電池をそれぞれ１００個作製し、これらの電池の集電端子付近を圧壊させ、その後、電池電圧を測定して、内部短絡発生の可能性のある電池の個数を調べた。内部短絡発生の可能性のある電池は、実施例２では０個であったが、比較例２では２個であった。
【００８９】
【発明の効果】
上述のように、本発明によれば、短絡の可能性が極めて小さく、信頼性が高く、高い電気容量を有する電気化学素子を提供することができる。そして、本発明によれば、同時に複数の電気化学素子を効率的に製造することができる。このような電気化学素子を含む非水電解液二次電池を用いることにより、信頼性の高い携帯電話、携帯情報端末機器、カムコーダ、パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ、携帯音響機器、電気自動車、ロードレベリング用電源などの機器を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る積層型極板群の縦断面図である。
【図２】第３側面と第４側面に絶縁材料部を有さない場合の図１の積層型極板群のａ−ａ線断面図である。
【図３】第３側面と第４側面に絶縁材料部を有する場合の図１の積層型極板群のａ−ａ線断面図である。
【図４】第１電極または第２電極の集合体を得るための集電体シートの上面図である。
【図５】第１電極からなる集合体と第２電極からなる集合体の切断箇所を示す概念図である。
【図６】別の第１電極からなる集合体と別の第２電極からなる集合体の切断箇所を示す概念図である。
【図７】本発明に係る捲回型極板群の縦断面概念図である。
【符号の説明】
１０ 極板群
１１ａ、ｂ 樹脂シート
１１ｘ、ｘ’、ｘ”、ｙ、ｙ’、ｙ” 樹脂シートの端部
１２ａ、ｂ 導電層
１２ｘ、ｙ 導電層の端部
１３ａ 第１集電体シート
１３ｂ 第２集電体シート
１４ａ 第１電極合剤層
１４ｂ 第２電極合剤層
１５ａ 第１電極
１５ｂ、ｂ’ 第２電極
１６ セパレータ
１７ａ 導電性材料の被膜
１７ｂ 導電性材料の被膜
１８ａ 第１絶縁材料部
１８ｂ 第２絶縁材料部
１８ｃ 第３絶縁材料部
１８ｄ 第４絶縁材料部
２１ａ、ｂ 樹脂シート
２２ａ 第１電極合剤層
２２ｂ 第２電極合剤層
２３ａ、ｂ 導電層の露出部
２４ａ 第１端子との接続部
２４ｂ 第２端子との接続部
２５ａ、ｂ 絶縁部
３１ａ、ｂ 樹脂シート
３２ａ 帯状の第１電極合剤層
３２ｂ 帯状の第２電極合剤層
３３ａ、ｂ 導電層の露出部
３４ａ 第１端子との接続部
３４ｂ 第２端子との接続部
３５ａ、ｂ 絶縁部
３６ａ、ｂ 絶縁材料部
４０ セパレータ
４１ 第１端子
４２ 第２端子
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気化学素子に関し、特に高エネルギー密度を有する二次電池の極板群における短絡の可能性の低減に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子・電気機器の小型化・軽量化に伴い、二次電池などの電気化学素子に対する小型化・軽量化への要望が強まってきている。二次電池の極板群には、積層型と捲回型があり、積層型の極板群は、正極と負極とをセパレータを介して交互に積層して得られる。捲回型の極板群は、長尺の正極と負極とをセパレータを介して捲回して得られる。これらの極板群から短絡を起こさずに電気を取り出すには、集電タブや集電リードが必要となる。しかし、集電タブまたは集電リードが、電極面における均一な電極反応を妨げたり、リードの切断面に通常よりも大きな金属バリが生じた場合に内部短絡を引き起こしたりすることが懸念される。集電タブまたは集電リードを極板間に介在させることで、極板群の構造が不均一になるという欠点もある。
【０００３】
そこで、極板群の側面の１つから正極を突出させ、前記側面とは逆の側面から負極を突出させ、集電タブや集電リードを介さずに、各側面から直接電気を取り出すことが提案されている。例えば、積層型の極板群を有する電池では、突出させた同一極性の極板を、所定の金属部材を用いて一体接合する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、捲回型の極板群を有する電池では、突出させた同一極性の極板の芯材と板状の集電板とを接合する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１２６７０７号公報
【特許文献２】
特開２０００−２９４２２２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の集電構造では、正極と負極の端面が交互に配列する極板群の側面において、短絡を確実に防止することが困難であるという問題がある。正極と負極のいずれよりも面積の大きなセパレータを極板間に介在させることにより、ある程度は短絡を防止することが可能であるが、セパレータが大きくなるため、体積効率が低くなり、高容量の極板群を得ることが困難になる。しかも、極板群の側面の１つから正極を突出させ、前記側面とは逆の側面から負極を突出させる場合、１つずつ極板群を作製しなければならず、極板群の製造工程が複雑になる。すなわち、複数の極板群を同時に作製することができないという問題もある。また、従来の極板群の側面には、必ず正極と負極の両方が少なからず露出することから、金属溶射による集電端子を設けることが不可能であるなど、端子構造が制限されるという問題もある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記状況を鑑みてなされたものである。本発明によれば、短絡の可能性が極めて小さく、信頼性が高く、高い電気容量を有する電気化学素子を提供することができる。本発明の電気化学素子は、構造が簡略であるため、同時に複数の電気化学素子を効率的に製造することができる。
【００１３】
本発明は、複数の第１電極と複数の第２電極とをセパレータを介して交互に積層した極板群を有する電気化学素子であって、前記複数の第１電極は、第１集電体シートおよびこれに担持された少なくとも１つの第１電極合剤層からなり、前記複数の第２電極は、第２集電体シートおよびこれに担持された少なくとも１つの第２電極合剤層からなり、前記第１集電体シートおよび第２集電体シートが、それぞれ導電部と絶縁部とを有し、前記第１集電体シートの導電部および前記第２集電体シートの絶縁部が、前記極板群の第１側面において、第１端子と接続されており、前記第２集電体シートの導電部および第１集電体シートの絶縁部が、前記極板群の第２側面において、第２端子と接続されており、前記第１電極合剤層および第２電極合剤層が、それぞれ絶縁材料で覆われた端部を有し、前記第１電極合剤層の前記絶縁材料で覆われた端部が、前記第１集電体シトの絶縁部に隣接しており、前記第２電極合剤層の前記絶縁材料で覆われた端部が、前記第２集電体シートの絶縁部に隣接しており、前記第１端子と第２端子とが、互いに前記極板群の反対側に位置する電気化学素子（以下、電気化学素子Ｘという。）に関する。
【００１４】
電気化学素子Ｘにおいては、前記第１側面および第２側面以外の前記極板群の側面に、前記第１集電体シートの絶縁部および第２集電体シートの絶縁部を配することができる。
電気化学素子Ｘにおいては、前記極板群が、前記第１側面および第２側面以外に、前記第１集電体シートの絶縁部および／または第２集電体シートの絶縁部が配されている側面を有することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１
本実施の形態では、積層型の極板群を有する電気化学素子の一例について説明する。
図１に、本実施の形態に係る電気化学素子の積層型極板群の縦断面図を示す。また、図２には、その極板群のａ−ａ線断面図を示す。
この極板群１０は、交互に積層された複数の第１電極１５ａと複数の第２電極１５ｂからなり、第１電極１５ａと第２電極１５ｂとの間には、セパレータ１６が介在している。第１電極１５ａは、第１集電体シート１３ａおよび２つの第１電極合剤層１４ａからなり、第１集電体シート１３ａは、樹脂シート１１ａおよびその両面に設けられた所定の形状パターンを有する導電層１２ａからなる。すなわち、第１集電体シート１３ａは、導電層の形状パターンに応じて導電部と絶縁部とを有する。
【００１６】
図１において、極板群１０の各側面では、各集電体シートの端部とセパレータの端部とが面一に配されており、図２においても、極板群１０の各側面では、各集電体シートの端部とセパレータの端部とが面一に配されている。極板群１０においては、その側面からセパレータや極板の端部が突出していないため、体積効率が高く、高容量を得ることが可能である。このような極板群は、均整のとれた簡略な構造を有するため、信頼性を確保しやすい。しかも、後述のように多くの極板群を同時に製造することができるため、製造コストを削減することが可能である。
【００１７】
図１、２においては、第１集電体シートの端部１１ｘ、１１ｘ’および１１ｘ”を除く全面に導電層が設けられている。導電層の表面は導電部となることから、その上に第１電極合剤層が設けられている。導電層を有さないシートの端部１１ｘ、１１ｘ’および１１ｘ”は絶縁部となる。端部１１ｘの反対側に位置する導電層の端部１２ｘには、集電のために用いる導電層の露出部が残されている。
【００１８】
極板群１０は、２種類の第２電極１５ｂ、１５ｂ’を含んでいる。２つの第１電極１５ａで挟持されている内部の第２電極１５ｂは、極板群における配置が逆であること以外、第１電極１５ａと同様の構造を有する。すなわち、内部の第２電極１５ｂは、第２集電体シート１３ｂおよび２つの第２電極合剤層１４ｂからなり、第２集電体シート１３ｂは、樹脂シート１１ｂおよびその両面に設けられた所定の形状パターンを有する導電層１２ｂからなる。最外部の２つの第２電極１５ｂ’は、樹脂シート１１ｂの両面ではなく、片面に導電層１２ｂと第２電極合剤層１４ｂが設けられていること以外、内部の第２電極と同様の構造を有する。
【００１９】
樹脂シートの端部１１ｙ、１１ｙ’および１１ｙ”を除く全面に導電層が設けられている。導電層の表面は導電部となることから、その上に第２電極合剤層が設けられている。導電層を有さないシートの端部１１ｙ、１１ｙ’および１１ｙ”は絶縁部となる。端部１１ｙの反対側に位置する導電層の端部１２ｙには、集電のために用いる導電層の露出部が残されている。
【００２０】
樹脂シートの厚さは、例えば０．５〜５００μｍである。また、導電層の厚さは、例えば０．０１〜１００μｍである。第１電極合剤層の厚さは、例えば１〜１０００μｍである。ただしこれらの厚さは特に限定されない。
平坦な表面を有する通常の樹脂シートを用いてもよく、穿孔体、ラス体、多孔質体、ネット、発泡体、織布、不織布などを用いてもよい。また、表面に凹凸を有する樹脂シートを用いることもできる。
【００２１】
樹脂シートには、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテンなどのオレフィン系ポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート、ポリアリレートなどのエステル系ポリマー、ポリフェニレンサルファィドなどのチオエーテル系ポリマー、ポリスチレンなどの芳香族ビニル系ポリマー、ポリイミド、アラミド樹脂などの窒素含有ポリマー、ポリ４フッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素ポリマーなどを用いることができる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせたコポリマー、ポリマーアロイ、ポリマーブレンドなどを用いてもよい。
【００２２】
導電層には、構成された電池において化学変化を起こさない電子伝導体を特に限定なく用いることができる。第１電極が正極である場合には、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、炭素などを用いることができ、特に、アルミニウム、アルミニウム合金などが好ましい。第１電極が負極である場合には、例えば、ステンレス鋼、ニッケル、銅、銅合金、チタンなどを用いることができ、特に、銅、銅合金などが好ましい。
【００２３】
導電層を形成する方法は特に限定されないが、例えば、導電性材料を樹脂シートの表面に蒸着すれば導電層を得ることができる。所定の形状パターンの蒸着膜を形成するには、樹脂シートに所定形状の開口部を有するマスクを被せてから蒸着を行う。
【００２４】
第１集電体シートの導電層の露出部は、極板群１０の第１側面（図１左側）に配されており、その反対側の絶縁部は、極板群１０の第２側面（図１右側）に配されている。図１では、第１側面と第２側面とが互いに極板群の反対側に位置しているが、これらの配置は特に限定されない。一方、第２集電体シートの導電層の露出部は、極板群１０の第２側面に配されており、その反対側の絶縁部は、極板群１０の第１側面に配されている。
【００２５】
このように、同様の構造を有する第１電極と第２電極とが、互いに逆向きに配置されていることから、第１集電体シートの導電層の露出部は、第２集電体シートの絶縁部と隣接する。第２集電体シートの導電層の露出部は、第１集電体シートの絶縁部と隣接する。このような配置であれば、複数の第１集電体シートまたは第２集電体シートの導電層の露出部を並列に接続して高容量の極板群を得ることが容易である。第１集電体シートの導電層の露出部に隣接する第２集電体シートの絶縁部および第２集電体シートの導電層の露出部に隣接する第１集電体シートの絶縁部は、幅０．００１ｍｍ以上、好ましくは０．１ｍｍ以上とすることが好ましい。
【００２６】
極板群１０において、第３側面（図２左側）および第４側面（図２右側）には、それぞれ第１集電体シートの絶縁部および第２集電体シートの絶縁部が面一に配されている。このような構造によれば、極板間に集電体シートよりも大きなセパレータを介在させることなく、第１電極と第２電極との短絡を防止することが可能である。
【００２７】
第１側面には、第２集電体シートの絶縁部が配され、第２側面には、第１集電体シートの絶縁部が配されているため、第１側面および第２側面において短絡を防止することは可能である。しかし、確実に短絡を防止し、信頼性の高い電気化学素子を得るためには、さらに、第１側面に配された第２電極合剤層の端部を第１絶縁材料部１８ａで覆い、第２側面に配された第１電極合剤層の端部を第２絶縁材料部１８ｂで覆う必要がある。図１のように第１側面に配された第１電極合剤層の端部、および第２側面に配された第２電極合剤層の端部まで絶縁材料部で覆うことも可能であるが、必ずしもその必要はなく、覆わなくてもよい。絶縁材料部の厚さは特に限定されないが、０．００１ｍｍ以上、さらには０．０１ｍｍ以上であることが好ましい。
【００２８】
図３のように、第３側面（図３左側）および第４側面（図３右側）に配された電極合剤層の端部を、それぞれ第３絶縁材料部１８ｃおよび第４絶縁材料部１８ｄで覆うことも可能である。このような構造によれば、さらに確実に短絡を防止することが可能である。
【００２９】
絶縁材料部を設ける方法は特に限定されないが、例えばスクリーン印刷法により、ペースト状もしくは液状の絶縁材料を、電極合剤層周囲の集電体シート上に塗布することにより設けることができる。フィルム状もしくはテープ状の絶縁材料を、電極合剤層周囲の集電体シート上に貼り付けることにより、絶縁材料部を設けることもできる。
【００３０】
絶縁材料部に用いる絶縁材料としては、樹脂、ガラス組成物、セラミックスなどが挙げられる。織布や不織布に樹脂を含浸させた複合物などを用いることもできる。樹脂には、熱可塑性樹脂を用いてもよく、熱硬化性樹脂を用いてもよい。熱硬化性樹脂を用いる場合には、樹脂の塗膜を加熱して硬化させる工程を要する。
【００３１】
絶縁材料部に用いることのできる樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテンなどのオレフィン系ポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート、ポリアリレート、ポリカーボネートなどのエステル系ポリマー、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリアセタール、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミドなどのエーテル系ポリマー、ポリスルホン、ポリエーテルスルホンなどのスルホン系ポリマー、ポリアクリロニトリル、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂などのアクリロニトリル系ポリマー、ポリフェニレンサルファィドなどのチオエーテル系ポリマー、ポリスチレンなどの芳香族ビニル系ポリマー、ポリイミド、アラミド樹脂などの窒素含有ポリマー、ポリ４フッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素ポリマー、ポリメタクリル酸メチルなどのアクリル系ポリマーなどを挙げることができる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせたコポリマー、ポリマーアロイ、ポリマーブレンドなどを用いてもよい。加熱やＵＶ照射により重合固化して得られるポリマーを用いてもよい。
【００３２】
図１のように複数の第１集電体シートまたは第２集電体シートの導電層の露出部を並列に接続して高容量の極板群を得る場合、どのような方法で露出部同士を接続してもよいが、例えば、第１側面と第２側面を、それぞれ導電性材料の被膜１７ａ、１７ｂで被覆する方法を用いることができる。導電性材料の被膜の厚さは、例えば０．０１〜１ｍｍ程度で十分である。こうして得られた導電性材料の被膜１７ａ、１７ｂは、それぞれ第１端子および第２端子として集電に利用することができる。良好な集電状態を得るためには、導電層の露出部と導電性材料の被膜との接触面積が大きいほど好ましく、導電層の露出部が導電性材料の被膜の内部に０．００１〜１ｍｍの深さまで埋没していることが好ましい。
【００３３】
図１〜３では、第１電極合剤層に比べて第２電極合剤層の方が大きな面積を有している。このような構造は、第１電極合剤層を正極とし、第２電極合剤層を負極とするリチウムイオン二次電池の極板群に適する。第１電極合剤層を負極とし、第２電極合剤層を正極とする場合には、第２電極合剤層に比べて第１電極合剤層の面積を大きくする。
【００３４】
極板群は、電解液とともに所定のケースに収容することができる。電解液の組成は電池の種類に応じて異なるが、リチウムイオン二次電池を得る場合には、非水溶媒にリチウム塩を溶解させた電解液が用いられる。ケースの形状、材質などは特に限定されない。
【００３５】
次に、複数の極板群１０を同時に製造する方法の一例について、図４、５を参照しながら説明する。
（イ）第１電極の作製
所望数の集電体シートを与え得る大きさの樹脂シート２１ａを準備する。次いで、樹脂シート２１ａの両面の同じ位置に、複数の所定の形状パターンの導電層２６ａを設ける。例えば、所定形状の導電層を、図４に示すように複数行、複数列に樹脂シート上に形成する。このような導電層は、樹脂シートにマトリックス状の開口部を有するマスクを被せ、開口部から露出する樹脂シート部分に金属を蒸着させることにより得ることができる。
【００３６】
図４に示すように、樹脂シート２１ａには、電極２つ分の大きさの導電層２６ａを複数個形成する。すなわち２ｎ個の電極を得ようとするときには、樹脂シートに片面あたりｎ個の導電層を形成する。次に、図５に示すように、各導電層２６ａの上に、第１電極合剤層２２ａを２つずつ形成する。２つの第１電極合剤層の間には、合剤を有さない導電層の露出部２３ａを残しておく。図５には、３行３列の電極合剤層が描かれているが、通常は、より大きな集電体シート上に、より多くの導電層と電極合剤層が形成される。
【００３７】
第１電極合剤層は、第１電極合剤からなるペーストを、導電層の中央部を除く全面に塗工することにより形成される。塗工方法は特に限定されないが、スクリーン印刷、パターン塗工などを採用することが好ましい。ペーストが塗工されていない導電層の露出部は、極板群の構成後には、第１端子との接続部２４ａとなる。第１電極合剤は、第１電極の活物質、導電材、結着剤などを、分散媒と混合することにより調製される。ペーストの塗膜を乾燥し、乾燥後の塗膜をローラで圧延して、合剤密度が高められる。
【００３８】
第１電極がリチウムイオン二次電池の正極である場合、活物質としては、例えば、リチウム含有遷移金属酸化物を好ましく用いることができる。リチウム含有遷移金属酸化物としては、例えば、ＬｉxＣｏＯz、ＬｉxＮｉＯz、ＬｉxＭｎＯz、ＬｉxＣｏyＮｉ1-yＯz、ＬｉxＣｏfＶ1-fＯz、ＬｉxＮｉ1-yＭyＯz（Ｍ＝Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ）、ＬｉxＣｏaＮｉbＭcＯz（Ｍ＝Ｔｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｚｒ）、ＬｉxＭｎ2Ｏ4、ＬｉxＭｎ2(1-y)Ｍ2yＯ4（Ｍ＝Ｎａ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｙ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｐｂ、Ｓｂ）などを挙げることができる。ただし、ｘ値は電池の充放電により、０≦ｘ≦１．２の範囲で変化する。また、０≦ｙ≦１、０．９≦ｆ≦０．９８、１．９≦ｚ≦２．３、ａ＋ｂ＋ｃ＝１、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、０≦ｃ＜１である。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００３９】
第１電極がリチウムイオン二次電池の負極である場合、活物質としては、例えば、リチウム、リチウム合金、金属間化合物、炭素材料、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な有機化合物や無機化合物、金属錯体、有機高分子化合物などを好ましく用いることができる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。炭素材料としては、コークス、熱分解炭素、天然黒鉛、人造黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ、黒鉛化メソフェーズ小球体、気相成長炭素、ガラス状炭素、炭素繊維（ポリアクリロニトリル系、ピッチ系、セルロース系、気相成長系）、不定形炭素、有機化合物焼成体などが挙げられる。これらのうちでは、特に、天然黒鉛や人造黒鉛が好ましい。
【００４０】
導電材には、例えば、アセチレンブラックなどのカーボンブラック、黒鉛などが用いられる。また、結着剤には、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などのフッ素樹脂、アクリル系樹脂、スチレンブタジエンゴム、エチレンプロピレンターポリマーなどを用いることができる。
【００４１】
極板群において第２集電体シートの導電層の露出部と隣接することになる第１電極合剤層の周縁部、すなわち極板群の第２側面に配されることになる第１電極合剤層の周縁部に沿って絶縁材料を塗工する。ここでもパターン塗工を行うことが好ましい。塗工された絶縁材料は、極板群において、第１絶縁材料部を形成する。極板群の第３側面および第４側面に配されることになる第１電極合剤層の周縁部にも、絶縁材料を被覆してもよい。
【００４２】
（ロ）第２電極の作製
両面に第２電極合剤層を有する第２電極は、第１電極と同様の方法で作製することができる。すなわち所望数の集電体シートを与え得る大きさの樹脂シート２１ｂの両面の同じ位置に、複数の所定の形状パターンの導電層を設け、各導電層の上に、第２電極合剤層２２ｂを２つずつ形成する。２つの第２電極合剤層の間には、合剤を有さない導電層の露出部２３ｂを残しておく。ペーストが塗工されていない導電層の露出部は、極板群において第２端子との接続部２４ｂとなる。片面だけに第２電極合剤層を有する第２電極は、他方の面に導電層、第２電極合剤層および絶縁材料を設けないこと以外、上記と同様の方法で作製することができる。
【００４３】
（ハ）極板群の作製
作製された複数の第１電極からなる集合体と複数の第２電極からなる集合体とを、セパレータを介して積層する。このとき第１電極の第１電極合剤層２２ａと第２電極の第２電極合剤層２２ｂとを互いに対面させてこれらを積層する。第１電極における導電層の露出部２３ａおよび絶縁材料部は、それぞれ第２電極における絶縁材料部および導電層の露出部２３ｂと対面させる。両最外面には、片面だけに第２電極合剤層を有する一対の第２電極を配し、これらで内側の電極を挟持し、全体をプレスする。このようにして複数の極板スタックからなる集合体を得ることができる。
【００４４】
セパレータには、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン系ポリマーやガラス繊維などからなる織布や不織布を用いることができる。固体電解質やゲル電解質をセパレータとして用いることもできる。固体電解質には、例えば、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイドなどをマトリックス材料として用いることができる。ゲル電解質としては、例えば、後述の非水電解液をポリマー材料からなるマトリックスに保持させたものを用いることができる。マトリックスを形成するポリマー材料には、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマーなどを用いることができる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらのうちでは、特に、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマー、ポリフッ化ビニリデンとポリエチレンオキサイドとの混合物を用いることが好ましい。
【００４５】
複数の極板スタックからなる集合体は、極板スタック毎に分割する。第１電極および第２電極は、図５に示す矢印方向に沿って切断される。導電層の露出部は、切断によって端子との接続部２４ａ、２４ｂを形成し、その反対側の樹脂シートの露出部は、切断によって絶縁部２５ａ、２５ｂを形成する。こうして得られた極板スタックの４つの側面においては、各集電体シートの端部とセパレータの端部とが面一に配されているが、異なる極性の電極の導電部同士が各側面において対面することはない。
【００４６】
従来から一般的に用いられている金属箔を集電体シートとして用いて上記のような方法を適用すると、切断時に生じる金属バリが問題となる。金属バリは、セパレータを突き破り、内部短絡を引き起こす大きな原因となる。そこで、金属バリの発生を防ぐことが重要となるが、金属バリを生じることなく金属箔を切断することは著しく困難である。一方、樹脂シートからなる集電体シートを用いる場合、切断面のほとんどが樹脂で占められているため、金属バリを生じることがない。そのため電気化学素子の信頼性は大幅に向上する。
【００４７】
第１集電体シートの導電層の露出部と第２集電体シートの絶縁部とが交互に配列する第１側面を、導電性材料の被膜で被覆すれば、第１端子が得られる。例えば、溶融もしくは半溶融状態の金属微粒子を第１側面に吹き付けることにより、第１側面を金属被膜で被覆することができる。こうして形成された金属被膜は、自動的に第１集電体シートの導電層の露出部と電気的に接続される。第１側面に配された第２電極合剤層の端面には、絶縁材料が塗工されているため、金属被膜と第２電極との短絡は起こらない。第２集電体シートの導電層の露出部と第１集電体シートの絶縁部とが交互に配列する第２側面も、上記と同様に金属被膜で被覆することにより、第２端子を得ることができる。
【００４８】
第１端子もしくは第２端子が正極端子となる場合には、金属微粒子としてアルミニウム粉末を用いることが好ましい。また、第１端子もしくは第２端子が負極端子となる場合には、金属微粒子として銅粉末を用いることが好ましい。
【００４９】
図６に示されるような複数の第１電極からなる集合体と複数の第２電極からなる集合体を用いて、極板群の集合体を得ることもできる。このような第１電極からなる集合体を得る場合、所望数の集電体シートを与え得る大きさの樹脂シート３１ａの両面の同じ位置に、複数列の帯状の導電層を形成する。このような導電層は、樹脂シートに帯状の開口部を有するマスクを被せ、開口部から露出する樹脂シート部分に金属を蒸着させることにより得ることができる。ここでも集電体シート３１ａには、電極合剤層２列分の大きさの導電層を複数列形成する。すなわち２ｎ列の電極合剤層を得ようとするときには、樹脂シートに片面あたりｎ列の導電層を形成する。
【００５０】
各帯状導電層の上には、帯状の第１電極合剤層３２ａを２列ずつ形成する。２列の帯状第１電極合剤層３２ａの間には、合剤を有さない導電層の露出部３３ａを残しておく。帯状の第１電極合剤層３２ａは、上記と同様の第１電極合剤からなるペーストを、導電層の中央部を除く全面に塗工することにより形成される。塗工方法は積層型極板群の場合と同様である。ペーストが塗工されていない導電層の露出部３３ａは第１端子との接続部３４ａとなる。
【００５１】
第２電極からなる集合体を得る場合にも、所望数の集電体シートを与え得る大きさの樹脂シート３１ｂの両面の同じ位置に、複数列の帯状の導電層を設け、各導電層の上に、帯状の第２電極合剤層３２ｂを２列ずつ形成する。２列の帯状の第２電極合剤層の間には、合剤を有さない導電層の露出部３３ｂを残しておく。ペーストが塗工されていない導電層の露出部は第２端子との接続部３４ｂとなる。
【００５２】
このような極板群の集合体を、図６に示す矢印方向に沿って極板スタックごとに分割すると、導電層の露出部は、切断によって端子との接続部３４ａ、３４ｂを形成し、その反対側の樹脂シートの露出部は、切断によって絶縁部３５ａ、３５ｂを形成する。こうして得られた極板スタックの４つの側面においては、各集電体シートの端部とセパレータの端部とが面一に配されているが、第１側面と第２側面においては、異なる極性の電極の導電部同士が各側面において対面することはない。
【００５３】
得られた極板群は、必要に応じて所定形状のケースに所定の電解液とともに収容する。ケースには、例えば、ステンレス鋼板、アルミニウム板などを所定形状に加工したもの、両面に樹脂被膜を有するアルミニウム箔（アルミニウムラミネートシート）、樹脂ケースなどが用いられる。電気化学素子が、例えばリチウムイオン二次電池の場合、電解液には、非水溶媒にリチウム塩を溶解させたものが用いられる。電解液におけるリチウム塩濃度は、例えば０．５〜１．５ｍｏｌ／Ｌである。
【００５４】
非水溶媒には、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネートなどの環状カーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、メチルイソプロピルカーボネート、ジプロピルカーボネートなどの非環状カーボネート、蟻酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチルなどの脂肪族カルボン酸エステル、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトンなどのγ−ラクトン、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、エトキシメトキシエタンなどの非環状エーテル、テトラヒドロフラン、２−メチル−テトラヒドロフランなどの環状エーテル、ジメチルスルホキシド、１，３−ジオキソラン、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリオクチルなどのアルキルリン酸エステルやそれらのフッ化物などを用いることができる。これらは複数種を組み合わせて用いることが好ましい。特に、環状カーボネートと非環状カーボネートを含む混合物、環状カーボネートと非環状カーボネートと脂肪族カルボン酸エステルを含む混合物などが好ましい。
【００５５】
リチウム塩には、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＡｌＣｌ4、ＬｉＳｂＦ6、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＣｌ、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＣＦ3ＣＯ2、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2、Ｌｉ2Ｂ10Ｃｌ10、ＬｉＮ（Ｃ2Ｆ5ＳＯ2）2、ＬｉＰＦ3（ＣＦ3）3、ＬｉＰＦ3（Ｃ2Ｆ5）3などを用いることができる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよいが、少なくともＬｉＰＦ６を用いることが好ましい。
例えば、縦１〜３００ｍｍ、幅１〜３００ｍｍ、厚さ０．０１〜２０ｍｍの大きさの極板群であれば、上記のような製造法によって効率よく製造することができる。
【００５６】
次に、図７に示すような捲回型極板群の製造法の一例について説明する。図７は、第１電極を中心に描かれた部分的な捲回型極板群の概念図であり、更に外周側の合剤層や極板等は省略されている。
（イ）第１電極の作製
捲回型極板群に用いる第１電極は、帯状の形状を有すること以外、積層型極板群に用いる第１電極と同様の構造を有する。第１電極の製造法は積層型の場合とほぼ同様である。例えば、図６に示したような第１電極からなる集合体を作製する。樹脂シート３１ａの露出部と隣接する第１電極合剤層の周縁部には、絶縁材料部３６ａを設ける。この部分は、極板群において第２集電体シートの第２端子との接続部３４ｂと隣接する。
（ロ）第２電極の作製
図６に示したような第２電極からなる集合体を作製する。樹脂シート３１ｂの露出部と隣接する第２電極合剤層の周縁部には、絶縁材料部３６ｂを設ける。この部分は、極板群において第１集電体シートの第１端子との接続部３４ａと隣接する。
【００５７】
（ハ）極板群の作製
第１電極からなる集合体と第２電極からなる集合体とを、セパレータ４０を介して捲回する。このとき、帯状の第１電極合剤層３２ａと第２電極合剤層３２ｂとを互いに対面させ、第１電極における導電層の露出部３４ａおよび絶縁部３５ａを、それぞれ第２電極における絶縁部３５ｂおよび導電層の露出部３４ｂと対面させる。その結果、交互に逆向きに配列した複数の捲回型極板群からなる長尺筒状の集合体が得られる。
【００５８】
このような集合体を分割して得られた極板群の一方の側面（底面Ａ）には、第１集電体シートの導電層の露出部と第２集電体シートの絶縁部とが、交互に、同心円状に配列している。他方の側面（底面Ｂ）には、第２集電体シートの導電層の露出部と第１集電体シートの絶縁部とが、交互に、同心円状に配列している。
【００５９】
底面Ａおよび底面Ｂを、上記と同様に、それぞれ金属被膜で被覆することにより、第１端子４１および第２端子４２を形成することができる。第１端子側では、第２電極合剤層の端面に絶縁材料部３６ｂが設けられているため、第１端子と第２電極との短絡は確実に防止されるし、第２端子側では、第１電極合剤層の端面に絶縁材料部３６ａが設けられているため、第２端子と第１電極との短絡も確実に防止される。
【００６０】
【実施例】
《実施例１》
本実施例では、以下の要領で積層型のリチウムイオン二次電池を作製した。
（イ）第１電極の作製
横１９８ｍｍ、縦２８２ｍｍ、厚さ７μｍのポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴという）のシートを準備した。次いで、マトリックス状の開口部を有するマスクを用いて、ＰＥＴシートの両面の同じ位置に、３行６列に配列する複数の矩形（６５ｍｍ×４６ｍｍ）の銅の蒸着膜を形成した。銅の蒸着膜の厚さは、０．１μｍとした。
【００６１】
活物質の球状黒鉛（黒鉛化メソフェーズ小球体）１００重量部と、結着剤のスチレンブタジエンゴム３重量部と、分散媒である適量のカルボキシメチルセルロース水溶液とを混合することにより、第１電極合剤からなるペーストを調製した。
このペーストを各蒸着膜の中央部を除く全面に塗工した。その結果、各蒸着膜の上に、３２ｍｍ×４６ｍｍの第１電極合剤層が２つずつ形成された。２つの第１電極合剤層の間には、幅１ｍｍの溝状に、電極合剤層を有さない銅の蒸着膜の露出部を残した。その後、ペーストの塗膜を乾燥し、乾燥後の塗膜を厚さ７０μｍになるまでローラで圧延した。
【００６２】
得られた第１電極合剤層の周縁部のうち、蒸着膜の露出部に隣接する部分の反対側の部分に、幅０．３ｍｍのポリフッ化ビニリデンを塗工して、絶縁材料部を設けた。こうして両面に６行６列の第１電極合剤層を有する第１電極の集合体を得た。
【００６３】
（ロ）第２電極の作製
両面に第２電極合剤層を有する第２電極を作製した。
横１９８ｍｍ、縦２８２ｍｍ、厚さ７μｍのＰＥＴシートを準備した。次いで、マトリックス状の開口部を有するマスクを用いて、ＰＥＴシートの両面の同じ位置に、３行６列に配列する複数の矩形（６４ｍｍ×４５ｍｍ）のアルミニウムの蒸着膜を形成した。Ａｌ蒸着膜の厚さは、０．１μｍとした。
【００６４】
活物質のコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）１００重量部と、導電材のアセチレンブラック３重量部と、結着剤のポリフッ化ビニリデン７重量部と、分散媒である適量のカルボキシメチルセルロース水溶液とを混合することにより、第２電極合剤からなるペーストを調製した。このペーストを各蒸着膜の中央部を除く全面に塗工した。その結果、各蒸着膜の上に、３１ｍｍ×４５ｍｍの第２電極合剤層が２つずつ形成された。２つの第２電極合剤層の間には、幅２ｍｍの溝状に、合剤を有さないＡｌの蒸着膜の露出部を残した。その後、ペーストの塗膜を乾燥し、乾燥後の塗膜を厚さ７０μｍになるまでローラで圧延した。
【００６５】
得られた第２電極合剤層の周縁部のうち、蒸着膜の露出部に隣接する部分の反対側の部分に、幅０．３ｍｍのポリフッ化ビニリデンを塗工して、絶縁材料部を設けた。こうして両面に６行６列の第２電極合剤層を有する第２電極の集合体を得た。
次に、片面だけに第２電極合剤層を有する第２電極を、他方の面に導電層、第２電極合剤層および絶縁材料を設けないこと以外、上記と同様の方法で作製した。
【００６６】
（ハ）極板群の作製
両面に第１電極合剤層を有する第１電極からなる集合体２つで、両面に第２電極合剤層を有する第２電極からなる集合体１つを、セパレータを介して挟持した。このとき第１電極合剤層と第２電極合剤層とを互いに対面させ、また、第１電極における蒸着膜の露出部およびポリフッ化ビニリデンからなる絶縁材料部を、それぞれ第２電極におけるポリフッ化ビニリデンからなる絶縁材料部および蒸着膜の露出部と対面させた。両最外面に、片面だけに第２電極合剤層を有する一対の第２電極を配し、これらで内側の電極を挟持し、全体をプレスした。その結果、複数の極板スタックからなる集合体が得られた。
【００６７】
切断位置を、第１電極における蒸着膜の露出部の中心、第２電極における蒸着膜の露出部の中心に合わせて、複数の極板スタックからなる集合体を極板スタック毎に分割した。その結果、一連の塗工・積層工程により、一度に３６個もの極板スタックを得ることができた。こうして得られた極板スタックの４つの側面においては、各集電体シートの端部とセパレータの端部とが面一に配されていた。
【００６８】
１つの側面（第１側面）には、第１集電体シートの蒸着膜の露出部と第２集電体シートのＰＥＴの露出部が交互に配列していた。その反対側の第２側面には、第２集電体シートの蒸着膜の露出部と第１集電体シートのＰＥＴの露出部が交互に配列していた。残りの２つの側面には、各集電体シートのＰＥＴの露出部が配列していた。
【００６９】
第１集電体シートの銅の蒸着膜の露出部と第２集電体シートのＰＥＴの露出部とが交互に配列する第１側面に、半溶融状態の銅微粒子を吹き付けた。その結果、第１側面に、厚さ０．５ｍｍの銅膜が形成された。銅の蒸着膜の露出部は、銅膜の内部に深さ０．２ｍｍまで埋没していた。この銅膜はそのまま負極端子として用いた。
【００７０】
第２集電体シートのＡｌの蒸着膜の露出部と第１集電体シートのＰＥＴの露出部とが交互に配列する第２側面に、半溶融状態のアルミニウム微粒子を吹き付けた。その結果、第２側面に、厚さ０．５ｍｍのアルミニウム膜が形成された。Ａｌの蒸着膜の露出部は、アルミニウム膜の内部に深さ０．２ｍｍまで埋没していた。このアルミニウム膜はそのまま正極端子として用いた。
【００７１】
［充放電試験］
得られた極板群の銅膜とアルミニウム膜に、それぞれリード線を接続し、外部の充放電装置を用いて、充放電試験を行った。ここで用いた電解液は、エチレンカーボネート（ＥＣ）とエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）とを体積比３０：７０で混合した混合溶媒に、ＬｉＰＦ6を１モル／Ｌの濃度で溶解して調製した。
充放電は、２０℃雰囲気中で行った。充電および放電は、それぞれ電極面積に対して２．５ｍＡ／ｃｍ2の電流モードで行った。充電終止電圧は４．２Ｖとした。放電終止電圧は３．０Ｖとした。上記条件によって得られた電気容量は９００ｍＡｈであった。
【００７２】
［短絡発生率］
同様の電池を１００個作製し、それらの電池の集電端子付近を金属丸棒で圧壊させ、その後、電池電圧を測定して、内部短絡発生の可能性のある電池の個数を調べた。内部短絡発生の可能性のある電池は０個であった。
【００７３】
《比較例１》
従来から用いられている銅箔からなる芯材を用いて、実施例１と同じ組成・厚さの第１電極合剤層を有する第１電極を作製し、アルミニウム箔からなる芯材を用いて、実施例１と同じ組成・厚さの第２電極合剤層からなる第２電極を作製し、これらを積層して実施例１と同じ容量９００の電池を作製した。極板群の第１側面からは第１電極の端部を突出させ、第１側面の反対側に位置する第２側面からは第２電極の端部を突出させた。電極合剤層の端部を覆う絶縁材料部は、第１電極にも第２電極にも設けなかった。同一極性の極板同士をリードで接続し、電池を完成した。得られた電池の容量は実施例１と同じであったが、電池の容積は実施例１の電池の約１．２倍となった。同様の電池を１００個作製し、短絡発生率を調べたところ、２個の電池で短絡の発生が確認された。
【００７４】
《実施例２》
本実施例では、以下の要領で捲回型のリチウムイオン二次電池を作製した。
（イ）第１電極の作製
横１９８ｍｍ、縦５０６ｍｍ、厚さ７μｍのポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴという）のシートを準備した。次いで、マトリックス状の開口部を有するマスクを用いて、ＰＥＴシートの両面の同じ位置に、３列に配列する複数の帯状（６５ｍｍ×５０６ｍｍ）の銅の蒸着膜を形成した。銅の蒸着膜の厚さは、０．１μｍとした。
【００７５】
活物質の球状黒鉛（黒鉛化メソフェーズ小球体）１００重量部と、結着剤のスチレンブタジエンゴム３重量部と、分散媒である適量のカルボキシメチルセルロース水溶液とを混合することにより、第１電極合剤からなるペーストを調製した。このペーストを各蒸着膜の中央部を除く全面に塗工し、各蒸着膜の上に、３２ｍｍ×５０６ｍｍの帯状の第１電極合剤層を２列ずつ形成した。２列の帯状の第１電極合剤層の間には、幅１ｍｍの溝状に、第１電極合剤を有さない銅の蒸着膜の露出部を残した。その後、ペーストの塗膜を乾燥し、乾燥後の塗膜を厚さ７０μｍになるまでローラで圧延した。
【００７６】
第１電極合剤層の周縁部のうち、蒸着膜の露出部に隣接する部分の反対側の部分に、幅０．３ｍｍのポリフッ化ビニリデンを塗工して、絶縁材料部を設けた。こうして、両面に６列の帯状の第１電極合剤層を有する第１電極の集合体を得た。
【００７７】
（ロ）第２電極の作製
両面に帯状の第２電極合剤層を有する第２電極を作製した。
横１９８ｍｍ、縦５０６ｍｍ、厚さ７μｍのＰＥＴシートを準備した。次いで、マトリックス状の開口部を有するマスクを用いて、ＰＥＴシートの両面の同じ位置に、３列に配列する複数の帯状（６４ｍｍ×５０６ｍｍ）のアルミニウムの蒸着膜を形成した。Ａｌ蒸着膜の厚さは、０．１μｍとした。
【００７８】
活物質のコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）１００重量部と、導電材のアセチレンブラック３重量部と、結着剤のポリフッ化ビニリデン７重量部と、分散媒である適量のカルボキシメチルセルロース水溶液とを混合することにより、第２電極合剤からなるペーストを調製した。このペーストを各蒸着膜の中央部を除く全面に塗工し、各蒸着膜の上に、３１ｍｍ×５０６ｍｍの帯状の第２電極合剤層を２列ずつ形成した。２列の第２電極合剤層の間には、幅２ｍｍの溝状に、第２電極合剤を有さないＡｌの蒸着膜の露出部を残した。その後、ペーストの塗膜を乾燥し、乾燥後の塗膜を厚さ７０μｍになるまでローラで圧延した。
【００７９】
第２電極合剤層の周縁部のうち、蒸着膜の露出部に隣接する部分の反対側の部分に、幅０．３ｍｍのポリフッ化ビニリデンを塗工して、絶縁材料部を設けた。こうして、両面に６列の第２電極合剤層を有する第２電極の集合体を得た。
【００８０】
（ハ）極板群の作製
第１電極の集合体と、第２電極の集合体とを、セパレータを介して重ねてから捲回した。このとき、第１電極合剤層と第２電極合剤層とを互いに対面させ、第１電極における蒸着膜の露出部およびポリフッ化ビニリデンからなる絶縁材料部を、それぞれ第２電極におけるポリフッ化ビニリデンからなる絶縁材料部および蒸着膜の露出部と対面させた。その結果、交互に逆向きに配列した複数の捲回型極板群からなる長尺筒状の集合体が得られた。
【００８１】
こうして得られた集合体は、第１電極における蒸着膜の露出部の中心、第２電極における蒸着膜の露出部の中心で切断して、極板群毎に分割した。その結果、一連の塗工・捲回工程により、一度に６個もの極板群を得ることができた。
【００８２】
第１集電体シートの銅の蒸着膜の露出部と第２集電体シートのＰＥＴ樹脂部とが交互に配列する側面には、半溶融状態の銅微粒子を吹き付けた。ただし、極板群の内部に電解液を注入するための注入孔を設けるために、該当箇所にマスクを被せた。その結果、前記側面に、厚さ０．５ｍｍの銅膜が形成された。このとき、銅の蒸着膜の露出部が、銅膜の内部に深さ０．２ｍｍまで埋没していた。この銅膜は、そのまま負極端子として用いた。
【００８３】
第２集電体シートのＡｌの蒸着膜の露出部と第１集電体シートのＰＥＴ樹脂部とが交互に配列する側面には、半溶融状態のアルミニウム微粒子を吹き付けた。ただし、極板群の内部に電解液を注入するための注入孔を設けるために、該当箇所にマスクを被せた。その結果、前記側面に、厚さ０．５ｍｍのアルミニウム膜が形成された。このとき、Ａｌの蒸着膜の露出部が、アルミニウム膜の内部に深さ０．２ｍｍまで埋没していた。このアルミニウム膜は、そのまま正極端子として用いた。
【００８４】
こうして得られた極板群をステンレス鋼製の円筒型電池ケースに収容し、極板群底面の銅膜をケースの内底面に接続した。極板群上面のアルミニウム膜は、アルミニウムリードを介して、周囲に絶縁ガスケットを配した封口板の裏側に接続した。次いで、電解液をケース内に注ぎ、電解液を極板群の内部に含浸させた。その後、封口板でケースの開口部を封口し、円筒型電池を完成した。ここで用いた電解液は、エチレンカーボネート（ＥＣ）とエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）とを体積比３０：７０で混合した混合溶媒に、ＬｉＰＦ6を１モル／Ｌの濃度で溶解して調製した。
【００８５】
《比較例２》
従来と同様の方法で、捲回型のリチウムイオン二次電池を作製した。
すなわち、３２×５０６ｍｍの帯状の銅箔およびその両面に担持された実施例２と同じ組成・厚さの第１電極合剤層からなる第１電極を作製し、３１×５０６ｍｍの帯状のアルミニウム箔およびその両面に担持された実施例２と同じ組成・厚さの第２極合剤層からなる第２電極を作製した。それぞれの極板には、集電タブを接続するための電極合剤層の未塗工部を設け、そこに集電タブを接続した。これらの第１電極と第２電極とを、セパレータを介して捲回し、極板群を作製した。
【００８６】
こうして得られた極板群を、実施例２で用いたものより直径が１．２倍大きなステンレス鋼製の円筒型電池ケースに収容し、第２電極リードをケースの内底面に溶接した。また、第１電極リードは、周囲に絶縁ガスケットを配した封口板の裏側に接続した。次いで、電解液をケース内に注ぎ、実施例２と同様の電解液を極板群の内部に含浸させた。その後、封口板でケースの開口部を封口し、円筒型電池を完成した。なお、比較例２で実施例２よりも大きな電池ケースを要したのは、集電タブが極板群の内部に介在していることから極板群の直径が増加したためである。実施例２および比較例２の電池の容量は同じであるが、比較例２の電池は、実施例２の電池よりも１．２倍大きくなった。
【００８７】
［充放電試験］
実施例２および比較例２の電池の充放電を、それぞれ２０℃雰囲気中で行った。充電および放電は、それぞれ電極面積に対して２．５ｍＡ／ｃｍ2の電流モードで行った。充電終止電圧は４．２Ｖとした。放電終止電圧は３．０Ｖとした。上記条件によって得られた実施例２および比較例２の電池の電気容量は、いずれも９００ｍＡｈであった。
【００８８】
［短絡発生率］
実施例２および比較例２の電池をそれぞれ１００個作製し、これらの電池の集電端子付近を圧壊させ、その後、電池電圧を測定して、内部短絡発生の可能性のある電池の個数を調べた。内部短絡発生の可能性のある電池は、実施例２では０個であったが、比較例２では２個であった。
【００８９】
【発明の効果】
上述のように、本発明によれば、短絡の可能性が極めて小さく、信頼性が高く、高い電気容量を有する電気化学素子を提供することができる。そして、本発明によれば、同時に複数の電気化学素子を効率的に製造することができる。このような電気化学素子を含む非水電解液二次電池を用いることにより、信頼性の高い携帯電話、携帯情報端末機器、カムコーダ、パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ、携帯音響機器、電気自動車、ロードレベリング用電源などの機器を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る積層型極板群の縦断面図である。
【図２】第３側面と第４側面に絶縁材料部を有さない場合の図１の積層型極板群のａ−ａ線断面図である。
【図３】第３側面と第４側面に絶縁材料部を有する場合の図１の積層型極板群のａ−ａ線断面図である。
【図４】第１電極または第２電極の集合体を得るための集電体シートの上面図である。
【図５】第１電極からなる集合体と第２電極からなる集合体の切断箇所を示す概念図である。
【図６】別の第１電極からなる集合体と別の第２電極からなる集合体の切断箇所を示す概念図である。
【図７】本発明に係る捲回型極板群の縦断面概念図である。
【符号の説明】
１０ 極板群
１１ａ、ｂ 樹脂シート
１１ｘ、ｘ’、ｘ”、ｙ、ｙ’、ｙ” 樹脂シートの端部
１２ａ、ｂ 導電層
１２ｘ、ｙ 導電層の端部
１３ａ 第１集電体シート
１３ｂ 第２集電体シート
１４ａ 第１電極合剤層
１４ｂ 第２電極合剤層
１５ａ 第１電極
１５ｂ、ｂ’ 第２電極
１６ セパレータ
１７ａ 導電性材料の被膜
１７ｂ 導電性材料の被膜
１８ａ 第１絶縁材料部
１８ｂ 第２絶縁材料部
１８ｃ 第３絶縁材料部
１８ｄ 第４絶縁材料部
２１ａ、ｂ 樹脂シート
２２ａ 第１電極合剤層
２２ｂ 第２電極合剤層
２３ａ、ｂ 導電層の露出部
２４ａ 第１端子との接続部
２４ｂ 第２端子との接続部
２５ａ、ｂ 絶縁部
３１ａ、ｂ 樹脂シート
３２ａ 帯状の第１電極合剤層
３２ｂ 帯状の第２電極合剤層
３３ａ、ｂ 導電層の露出部
３４ａ 第１端子との接続部
３４ｂ 第２端子との接続部
３５ａ、ｂ 絶縁部
３６ａ、ｂ 絶縁材料部
４０ セパレータ
４１ 第１端子
４２ 第２端子
Claims (3)
- 複数の第１電極と複数の第２電極とをセパレータを介して交互に積層した極板群を有する電気化学素子であって、
前記複数の第１電極は、第１集電体シートおよびこれに担持された少なくとも１つの第１電極合剤層からなり、
前記複数の第２電極は、第２集電体シートおよびこれに担持された少なくとも１つの第２電極合剤層からなり、
前記第１集電体シートおよび第２集電体シートが、それぞれ導電部と絶縁部とを有し、
前記第１集電体シートの導電部および前記第２集電体シートの絶縁部が、前記極板群の第１側面において、第１端子と接続されており、
前記第２集電体シートの導電部および前記第１集電体シートの絶縁部が、前記極板群の第２側面において、第２端子と接続されており、
前記第１電極合剤層および第２電極合剤層が、それぞれ絶縁材料で覆われた端部を有し、
前記第１電極合剤層の前記絶縁材料で覆われた端部が、前記第１集電体シートの絶縁部に隣接しており、
前記第２電極合剤層の前記絶縁材料で覆われた端部が、前記第２集電体シートの絶縁部に隣接しており、
前記第１端子と第２端子とが、互いに前記極板群の反対側に位置する電気化学素子。 - 前記第１側面および第２側面以外の前記極板群の側面に、前記第１集電体シートの絶縁部および第２集電体シートの絶縁部が配されている請求項１記載の電気化学素子。
- 前記極板群が、前記第１側面および第２側面以外に、前記第１集電体シートの絶縁部および／または第２集電体シートの絶縁部が配されている側面を有する請求項１記載の電気化学素子。
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