JP5065014B2 - 電池 - Google Patents

Description

本発明は、正極と負極とセパレータとを含む電池に関し、特に小型化や高エネルギー密度化が可能な電池に関する。

近年、携帯用移動端末機器等の需要から、扁平な形状で且つ高エネルギー密度の電池が求められている。例えば、電池ケースに効率よく収容するために、図６に示されるような、正極、負極およびセパレータを含む積層体が提案されている（特許文献１および２参照）。図６の積層体５１は、正極５４と、負極５７と、これらの間に配置されたセパレータ５８とを備える電極群５９を、ジグザグに折り畳むことにより、形成されている。正極５４は、アルミ二ウム箔からなる正極集電体５２とその上に担持されたＬｉＣｏＯ₂等のリチウム複合酸化物からなる正極活物質層５３を含む。負極５７は、銅箔からなる負極集電体５５とその上に担持された炭素質材料からなる負極活物質層５６を含む。

また、特許文献１に記載される電池においては、正極集電体および負極集電体の少なくとも一方に、活物質を担持しない領域を設けて、その領域を、積層体の屈曲部とすることもできる。この場合、屈曲部に、正極活物質層および負極活物質層が存在しないため、その屈曲部が肉薄となる。これにより、積層体は均一な厚さとなる。

一方で、図７に示すような構造の電池も提案されている（特許文献３参照）。図７の電池においても、図６に示されるような積層体５１が用いられている。積層体５１の周囲には、電気絶縁性シール材６１が配設されている。積層体の下面にある正極集電体５２に接するように、導電性板材６２が配されている。導電性板材６２は、正極用の端子となる。同様に、電極群の上面にある負極集電体５５に接するように、導電性板材６３が配されている。導電性板材６３は、負極用の端子となる。
特開平９−７６１０号公報 特開平８−２６４２０６号公報 特開平６−１４００７７号公報

しかしながら、上記のような構造を有する電池を、回路基板に半田付けするためには、別途、リード端子が必要となる。このため、電池自体を小型化することができない。
さらに、電池自体の横断面積よりも大きな実装面積が必要となる。また、電池の高さも高くなる。よって、回路基板の小型化が困難になる。
さらには、部品数が多くなるために、コストアップにもつながる。

電極群における活物質層の割合を高くして、高容量化を達成するために、正極集電体および負極集電体の厚さを薄くすることが考えられる。しかしながら、特に集電体の厚さが５μｍ未満となると、集電体にリード端子を溶着することが困難となる。集電体の厚さが薄いと、その取り扱いも困難となる。よって、集電体を破損せずに、リード端子を形成することが困難となる。

本発明は、集電体が薄い場合でも、集電体を破損することなく、リード端子を設けることを目的とし、さらに、信頼性の高い薄型の電池を提供することを目的とする。

本発明の好ましい実施形態に係る電池は、帯状の電極群を有し、前記電極群は、第１電極、第２電極、およびこれらの間に介在するセパレータからなる。第１電極は、帯状の第１集電体およびその片面に担持された第１活物質層を有し、第１活物質層が、セパレータと対面している。第２電極は、帯状の第２集電体およびその片面に担持された第２活物質層を有し、第２活物質層が、セパレータと対面している。電極群は、ジグザグに折られて、複数の平坦部と、複数の平坦部の第１端部側に位置し、第１集電体が最外周側に位置する複数の第１屈曲部と、第１端部側とは反対側の第２端部側に位置し、第２集電体が最外周側に位置する複数の第２屈曲部とを有する積層体を構成している。第１端部側および第２端部側の少なくとも一方において、屈曲部の位置が、積層体の厚さ方向に垂直な所定の方向に、順にずらされており、かつ第１端部側および第２端部側には、それぞれ第１集電体および第２集電体が露出している。積層体は、第１端部側に露出した第１集電体を覆う第１端子、および第２端部側に露出した第２集電体を覆う第２端子を有する。
本発明の別の好ましい実施形態に係る電池は、帯状の電極群を有し、前記電極群は、第１電極、第２電極、およびこれらの間に介在するセパレータからなる。第１電極は、帯状の第１集電体およびその片面に担持された第１活物質層を有し、第１活物質層が、セパレータと対面している。第２電極は、帯状の第２集電体およびその片面に担持された第２活物質層を有し、第２活物質層が、セパレータと対面している。電極群は、ジグザグに折られて、複数の平坦部と、複数の平坦部の第１端部側に位置し、第１集電体が最外周側に位置する複数の第１屈曲部と、第１端部側とは反対側の第２端部側に位置し、第２集電体が最外周側に位置する複数の第２屈曲部とを有する積層体を構成している。第１端部側および第２端部側の少なくとも一方において、屈曲部の位置が、１つおきに前記積層体の厚さ方向に垂直な所定の方向に突出しており、かつ第１端部側および第２端部側には、それぞれ第１集電体および第２集電体が露出している。積層体は、第１端部側に露出した第１集電体を覆う第１端子、および第２端部側に露出した第２集電体を覆う第２端子を有する。

換言すると、本発明の電池は、ジグザグに折られている。よって、セパレータは、開放部が相互に反対方向に向くように折られており、交互に配列した断面Ｕ字状の第１電極収容部と第２電極収容部を形成している。第１電極収容部には、第１電極が収容される。第２電極収容部には、第２電極が収容される。第１電極は、２つの第１電極部片を備え、各第１電極部片は、第１集電体とその片面に担持された第１活物質層とを含む。第２電極は、２つの第２電極部片を備え、第２集電体とその片面に担持された第２活物質層とを含む。２つの第１電極部片は、活物質層がセパレータに接するように第１電極収容部に配置され、２つの第２電極部片は、活物質層がセパレータに接するように第２電極収容部に配置される。隣接する２つの第１電極収容部に収容され、活物質層が互いに向き合う第１電極部片同士は、第１電極収容部間のセパレータをまたぐように設けられた第１連結部によって連結される。隣接する２つの第２電極収容部に収容され、活物質層が互いに向き合う第２電極部片同士は、第２電極収容部間のセパレータをまたぐように設けられた第２連結部によって連結される。第１連結部は少なくとも第１集電体から構成され、第２連結部は少なくとも第２集電体から構成される。さらに、本発明の電池は、第１連結部を相互に接続する第１端子部、および第２連結部を相互に接続する第２端子部を具備する。

ここで、積層体の厚さ方向とは、平坦部が積層された方向のことをいう。

第１屈曲部および第２屈曲部の少なくとも１つの屈曲部において、集電体は活物質層を担持していないことが好ましい。また、少なくとも１つの屈曲部において、その集電体の表面には、凹凸が設けられていることが好ましい。

本発明の電池に含まれる積層体においては、平坦部の第１端部側および第２端部側に、それぞれ、少なくとも１つの第１屈曲部および少なくとも１つの第２屈曲部が配されている。第１屈曲部の最外周側には第１集電体が位置し、第２屈曲部の最外周側には第２集電体が位置する。さらに、積層体は、少なくとも１つの第１屈曲部に接続された第１端子および少なくとも１つの第２屈曲部に接続された第２端子を有する。このため、集電体の厚さが薄い場合でも、これらの端子に別のリード端子を接続することにより、集電が可能となる。
また、第１端子および第２端子は、積層体の側面に形成されるため、端子を設けたことによる、厚みの増大のない電池を提供することができる。
さらには、前記端子は、屈曲部全体に接続することにより、端子の一部が、集電体と接触しなくなったとしても、端子の他の部分と集電体と接触が維持される。よって、信頼性の高い電池を提供することができる。

実施の形態１
図１に、本発明の参考形態にかかる電池に含まれる発電部を示す。
図１の発電部１は、積層体２、ならびに積層体２に設けられた第１端子３および第２端子４を備える。積層体は、複数の平坦部８と、複数の平坦部８の第１端部側に位置し、第１集電体５ａが最外周側に位置する第１屈曲部９および１０と、第１端部側とは反対側の第２端部側に位置し、第２集電体６ａが最外周側に位置する第２屈曲部１１および１２とを有する。
積層体は、帯状の電極群を、ジグザグに折ることにより形成される。帯状の電極群は、第１電極５、第２電極６、およびこれらの間に配置されたセパレータ７からなる。第１電極５は、帯状の第１集電体５ａおよびその片面に担持された第１活物質層５ｂを有する。第２電極６は、第２集電体６ｂおよびその片面に担持された第２活物質層６ｂを有する。第１活物質層５ｂと第２活物質層６ｂとは、セパレータを介して対向している。
なお、第１電極および第２電極は、どちらが正極であっても、負極であってもよい。

上記積層体の第１端部側の端面（第１端面）には、第１屈曲部９および１０が位置している。第１端部側とは反対側の第２端部側の端面（第２端面）には、第２屈曲部１１および１２が位置している。第１屈曲部９および１０の最外周側には、第１集電体の屈曲部１３および１４が位置している。第２屈曲部１１および１２の最外周側には、第２集電体の屈曲部１５および１６が位置している。これにより、第１屈曲部９および１０が配置された積層体の第１端面には、第１集電体５ａが配されることとなる。また、第２屈曲部１１および１２が配置された積層体の第２端面には、第２集電体６ａが配されることとなる。なお、図１の発電部において、第１屈曲部および第２屈曲部は、集電体およびその上に担持された活物質層からなる電極、ならびにセパレータから構成されている。

さらに、上記積層体は、第１屈曲部９および１０に接続された第１端子３、ならびに第２屈曲部１１および１２に接続された第２端子４を有する。つまり、積層体は、第１集電体の屈曲部１３および１４が配された第１端面に第１端子３を有し、第２集電体の屈曲部１５および１６が配された第２端面に第２端子４を有する。

このように、第１集電体の屈曲部が配された第１端面に第１端子３を設け、第２集電体の屈曲部が配された第２端面に第２端子４を設けることにより、これらの端子にリード端子を取り付けることができる。よって、集電体が薄膜である場合でも、集電体を損傷することなく、リード端子の接続が可能となる。

また、従来、積層体の厚さ方向に端子が配置されていたため、積層体の厚さが厚くなっていた。しかしながら、本発明においては、第１端子および第２端子は、積層体の側面に位置する第１端面および第２端面に設けられるため、積層体の厚さが増大することもない。ここで、積層体の厚さ方向とは、複数の平坦部の積層方向のことをいう。積層体の側面とは、積層体の厚さ方向に平行な端面のことをいう。
また、このような発電部を有する電池は、回路基板等に、簡単に取り付けることができる。

図１において、第１端子は、第１屈曲部９および１０の両方に接続され、第２端子は、第１屈曲部１１および１２の両方に接続されている。このときに、図１に示されるように、各端子は、２つの屈曲部の全体に設けることが好ましい。これにより、集電体と端子との電気的導通が一部分で切れた場合や、屈曲部に位置する集電体が破損した場合でも、第１端子および第２端子からの集電が可能となる。このため、信頼性の高い電池を得ることが可能となる。なお、第１端子および第２端子は、それぞれ、第１端面の全体および第２端面の全体を覆うように形成することが好ましい。
なお、各端面に、屈曲部が１つずつしか存在しない場合、端子は、その屈曲部全体に設けることが好ましい。

また、第１端子の厚さは、例えば、第１屈曲部の頂部１７から、５μｍ以上であることが好ましい。このことは、第２端子においても同様である。

上記積層体において、第１端面と第２端面とは、互いに反対方向にある。このため、第１端子と第２端子とが接触することを防止することができる。

第１端子および第２端子は導電性層から構成することができる。例えば、第１端子および第２端子は、金属膜からなってもよい。第１端子および第２端子を構成する材料としては、当該分野で公知の材料を用いることができる。例えば、第１端子が正極端子である場合、第１端子を構成する材料には、例えば、アルミニウムを用いることができる。第２端子が負極端子である場合には、第２端子を構成する材料には、例えば、銅を用いることができる。
第１端子および第２端子は、例えば、上記のような材料を用いるアーク溶射法を用いて形成することができる。

また、導電性ペーストを、第１端面および第２端面に塗布し、乾燥して、導電性層を形成し、これらを第１端子および第２端子としてもよい。

なお、図１の発電部の上部において、セパレータ７が第２電極６の端部６ｃで折り返されており、第２電極６の集電体６ａ上までセパレータ７が延びている。よって、第２電極６と第１端子３とは、それらの間にセパレータが介在するため、短絡することはない。
同様に、発電部の下部において、セパレータ７が第１電極５の端部５ｃで折り返されており、第１電極５の集電体５ａ上までセパレータ７が延びている。よって、第１電極５と第２端子４とは、それらの間にセパレータが介在するため、短絡することはない。

正極活物質および負極活物質は、作製される電池の種類に応じて、適宜選択される。例えば、リチウム二次電池の場合には、正極活物質としては、当該分野で公知の材料、例えば、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ₂）を用いることができる。負極活物質としては、当該分野で公知の材料、例えば、金属リチウム、黒鉛、ケイ素（Ｓｉ）、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）およびスズ（Ｓｎ）を用いることができる。また、負極活物質層は、Ｓｉ、ＳｉＯｘおよびＳｎの堆積膜であってもよい。
正極活物質層および負極活物質層は、必要に応じて、結着剤、導電剤等を含んでいてもよい。

正極集電体および負極集電体としては、例えば、当該分野で公知の金属材料からなるシートを用いることができる。正極集電体を構成する材料としては、例えば、アルミニウムが挙げられる。負極集電体を構成する材料としては、例えば、銅が挙げられる。

以下に、図１の発電部の作製方法の一例を示す。以下では、第１電極を正極とし、第２電極を負極として説明する。
正極集電体の片面に正極活物質層を形成して、正極を作製する。正極活物質層の作製方法は、当該分野で公知の方法を用いることができる。ただし、作製される電池の種類や用いられる正極活物質の種類に応じて、正極活物質層の作製方法は、適宜選択することができる。
負極の作製方法についても、上記正極の場合と同様である。

次に、得られた正極と負極とを、セパレータを介して積層して、電極群を得る。このとき、正極活物質層と負極活物質層とを、セパレータを介して対向させる。

次いで、得られた電極群を、ジグザグに折り、複数の平坦部と、複数の平坦部の第１端部側に位置し、第１集電体が最外周側に位置する少なくとも１つの第１屈曲部と、第１端部側とは反対側の第２端部側に位置し、第２集電体が最外周側に位置する少なくとも１つの第２屈曲部とを有する積層体を得る。
この積層体は、第１集電体が配された第１端面と、第２集電体が配された第２端面とを有する。このような積層体において、第１端面とは反対側の面に、第２端面が位置する。

次に、第１端面に、少なくとも１つの第１屈曲部に接続された第１端子（正極端子）を設け、第２端面に、少なくとも１つの第２屈曲部に接続された第２端子（負極端子）を設ける。
こうして、図１に示されるような発電部を作製することができる。

実施の形態２
積層体の第１端面および第２端面のそれぞれに、屈曲部が２つ以上含まれる場合、第１端面および第２端面の少なくとも一方において、それらの屈曲部の位置がずれていることが好ましい。このとき、屈曲部の位置が、積層体の厚さ方向に垂直な所定の方向に、順にずれていてもよいし、屈曲部の位置が、１つおきに、積層体の厚さ方向に垂直な所定の方向に突出していてもよい。換言すれば、複数の屈曲部の位置が、一方の最端の屈曲部から、他方の最端の集電体屈曲部に向かって、徐々に一方向にずれていてもよい。または、その複数の屈曲部の位置が、一方の最端の屈曲部から、他方の最端の屈曲部に向かって、交互に一方向およびその逆方向にずれていてもよい。このことを、図２〜３を参照しながら説明する。なお、図２および３において、図１と同様の構成要素には、同じ番号を付している。

図２には、第１屈曲部の位置と第２屈曲部の位置が、それぞれ、同じ方向にずれている積層体を示す。平坦部の第１端部側に位置する屈曲部９の頂部（つまり、第１集電体の屈曲部１３の頂部）と、積層体の上部に位置する電極群の端部２０とは、長さａだけずれている。屈曲部９の頂部と、屈曲部９に隣接する屈曲部１０の頂部（つまり、第１集電体の屈曲部１４の頂部）とは、長さｂだけずれている。

同様に、平坦部の第２端部側に位置する屈曲部１２の頂部（つまり、第２集電体の屈曲部１６の頂部）と、積層体の下部に位置する電極群の端部２１とは、長さｄだけずれている。屈曲部１２の頂部と、屈曲部１２に隣接する屈曲部１１の頂部（つまり、第２集電体の屈曲部１５の頂部）とは、長さｃだけずれている。

図３に、屈曲部の位置が、交互に一方向およびその逆方向にずれている積層体を示す。図３の積層体では、屈曲部の位置が、１つおきに、積層体の厚さ方向に垂直な方向に突出している。
平坦部の第１端部側において、屈曲部１０の位置は、図１の積層体における屈曲部１０の位置より、所定の方向（図３の右側に向いている矢印の方向）にずれている。なお、積層体の下部に位置する電極群の端部２１も、第２屈曲部１０と同じ方向にずれている。
屈曲部９の位置は、屈曲部１０がずらされた方向とは逆の方向（図３の左側に向いている矢印の方向）にずれている。なお、屈曲部９の頂部は、屈曲部１０の頂部より、長さｂだけ、左側にずれている。

平坦部の第２端部側において、屈曲部１２は、屈曲部９と同じ方向にずれている。屈曲部１１は、屈曲部１２がずらされた方向とは反対側の方向にずれている。図３において、屈曲部１２の頂部は、電極群の端部２１から、左側に長さｄだけずれている。屈曲部１１の頂部は、屈曲部１２の頂部から、右側に長さｃだけずれている。

なお、上記長さａ、長さｂ、長さｃ、および長さｄは、種々の値に設定することができる。

以上のように、第１端部側および第２端部側の少なくとも一方において、屈曲部の位置をずらすことにより、その集電体屈曲部以外の部分の集電体も露出することとなる。これにより、外部への集電体の露出面積が大きくなる。このため、第１集電体と第１端子との接触面積および／または第２集電体と第２端子との接触面積が増加し、集電体と端子との密着性が向上する。

このような積層体は、例えば、電極群をジグザグに折り曲げたときに、屈曲部の位置を、積層体の厚さ方向に垂直な所定の方向に徐々にずらすか、または屈曲部の位置を、積層体の厚さ方向に垂直な所定の方向に、１つおきに突出させることにより作製することができる。

実施の形態３
本発明において、平坦部の第１端部側および第２端部側の少なくとも一方に位置する少なくとも１つの屈曲部は、セパレータと集電体とから構成されていてもよい。
図４に、全ての屈曲部が、セパレータと集電体とからなる積層体を具備する発電部を示す。図４において、図１と同じ構成要素には、同じ番号を付している。
図４に示されるように、第１端部側に位置する屈曲部９および１０は、セパレータ７および第１集電体５ａからなる。同様に、第２端部側に位置する屈曲部１１および１２は、セパレータ７および第２集電体６ａからなる。このように、屈曲部において、集電体の上に活物質層が存在しないため、屈曲部が肉薄となる。このため、屈曲部が厚くなることがなく、積層体を均一な厚さとすることが可能となる。

さらに、屈曲部を構成する集電体に所定のパターンで凹凸（図示せず）を設けてもよい。このように、屈曲部を構成する集電体の表面に所定のパターンの凹凸を設けることにより、集電体の表面積が増加し、集電体と端子との接触面積が増加する。よって、屈曲部を構成する集電体と端子との密着性を向上させることができる。
集電体に設けられる凹凸のパターンは、集電体の表面積を増加することができれば、どのようなパターンであってもよい。

また、上記実施形態１および２においても、屈曲部をセパレータと集電体とから構成してもよい。また、屈曲部をセパレータと集電体とから構成するとともに、屈曲部を構成する集電体に所定のパターンの凹凸を設けてもよい。

図４に示されるような積層体は、例えば、以下のようにして作製することができる。
集電体に活物質層を形成していない部分を設けた第１電極および第２電極を作製する。第１電極および第２電極を、セパレータを介して積層して、電極群を作製する。その電極群を、集電体に活物質層を形成していない部分が、屈曲部に位置するように、ジグザグに折ることにより、図４に示される積層体を作製することができる。

実施の形態４
第１電極および第２電極の少なくとも一方は、集電体とその片面に担持された活物質層とからなる、複数の極板から構成されていてもよい。
図５に、第１電極が、複数の極板から構成される発電部を示す。図５において、図１と同じ構成要素には、同じ番号を付している。
図５の発電部に用いられる積層体において、第１電極は、３つの極板２１〜２３から構成されている。各極板は、集電体５ａおよびその片面に担持された活物質層５ｂからなる。
図５の積層体は、第１電極と第２電極とその間に配置されたセパレータを含む電極群を、ジグザグに折ることにより形成されている。形成された積層体において、極板２１の一方の端部と、極板２２の一方の端部とは、位置２４で接している。極板２２の他方の端部と極板２３の一方の端部とは、位置２５で接している。このように、第１電極を３つの極板で構成したとしても、第１屈曲部９および１０の最外周側には、第１集電体５ａを配することができる。なお、極板の端部同士の接触位置は、平坦部、屈曲部等、いずれの位置にあってもよい。

本実施形態では、第１電極と第２電極の両方が、複数の極板から構成されていてもよいし、第１電極または第２電極のいずれか一方が、複数の極板から構成されていてもよい。

あるいは、第１電極および第２電極の少なくとも一方を、複数の極板と、それらの極板同士を接続する帯状の導電性材料とで構成してもよい。帯状の導電性材料は、積層体を構成したときに、屈曲部に位置させることがことが好ましい。これにより、屈曲部が活物質層を含まないため、上記実施の形態３と同様に、積層体を均一な厚さとすることが可能となる。

実施の形態１〜３においても、第１電極および第２電極の少なくとも一方が、複数の極板から構成されていてもよい。

本発明を実施例に基づいて説明する。なお、本発明は、以下に示す実施例に限定されない。

（参考電池１）
図１に示されるような発電部を有する電池を作製した。なお、本参考例では、第１電極を正極とし、第２電極を負極とした。

（正極の作製）
まず、離型剤付きのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムの離型剤が付いた方の面に、アルミニウム金属を蒸着させて、アルミニウム箔からなる正極集電体（厚さ２μｍ）を形成した。

次いで、正極活物質であるＬｉＣｏＯ₂と、バインダーであるポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）と、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）とを、所定の割合で混合して、正極合剤ペーストを得た。得られたペーストを、正極集電体のＰＥＴフィルムが存在する面とは反対側の面に、約１００μｍの厚さとなるように塗工し、乾燥して、正極活物質層を形成した。次に、正極集電体から、離型剤付きＰＥＴフィルムを剥がして、正極を得た。

（負極の作製）
離型剤付きのＰＥＴフィルム上に、銅を蒸着させて、銅箔からなる負極集電体（厚さ２μｍ）を形成した。
次いで、負極活物質であるメソカーボンマイクロビーンズ（ＭＣＭＢ）（三菱化学（株）製）と、ＰＶＤＦと、ＮＭＰとを、所定の割合で混合し、負極合剤ペーストを得た。得られたペーストを、負極集電体のＰＥＴフィルムが存在する面とは反対側の面に、約１４０μｍの厚さとなるように塗工し、乾燥して、負極活物質層を形成した。次に、負極集電体から、離型剤付きＰＥＴフィルムを剥がして、負極を得た。

（積層体の作製）
このようにして得られた正極と負極とを、ポリエチレン微多孔膜からなる厚さ２０μｍのセパレーターを介して、積層して、厚さ約２６０μｍのフィルム状の電極群を得た。このとき、正極活物質層と負極活物質層とがセパレータを介して対向するように、正極、セパレータおよび負極を積層した。

次いで、得られた電極群を、ジグザグに４回折って、図１に示されるような積層体を得た。積層体の厚さは１．３ｍｍであった。積層体をその厚さ方向に上方から見たときに、積層体の幅（電極群の幅と同じ）は３５ｍｍであり、その幅方向に垂直な方向の長さは３０ｍｍであった。

（正極端子および負極端子の形成）
次に、積層体の、第１屈曲部が配された第１端面全体に、アルミニウムからなる正極端子を形成した。こうして、正極端子を、全ての第１屈曲部に接続した。同様にして、第２屈曲部が配された第２端面全体に、銅からなる負極端子を形成した。こうして、負極端子を、全ての第２屈曲部に接続した。正極端子および負極端子の厚さは、それぞれ、５００μｍとした。
正極端子および負極端子の形成は、溶射装置（コーケン・テクノ（株）製のＥＡＳ−ＷＤ−Ｉ）を用いるアーク溶射により行った。アルミニウムの溶射条件は、電流値５０Ａ、電圧２８Ｖ、溶射距離１５０ｍｍ、メインエアー圧４．０ｋｇｆ／ｃｍ²、サブエアー圧４．５ｋｇｆ／ｃｍ²とした。銅の溶射条件は、電流値４０Ａ、電圧４８Ｖ、溶射距離１５０ｍｍ、メインエアー圧４．０ｋｇｆ／ｃｍ²、サブエアー圧４．５ｋｇｆ／ｃｍ²とした。
こうして、図１に示されるような発電部を作製した。
なお、正極端子および負極端子には、それぞれ、正極リードおよび負極リードを取り付けておいた。

次に、得られた発電部の積層体に、電解液を含浸させた。電解液としては、炭酸エチレンと炭酸ジエチルを体積比１：１で混合した混合溶媒に、ＬｉＰＦ₆を１ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解した非水電解液を用いた。

電池ケースに、積層体に電解液を含浸させた発電部を収容した。正極リードおよび負極リードを外部に取り出すとともに、電池ケースの開口部を密閉して、参考電池１を得た。電池ケースとしては、アルミニウムラミネートシート（大日本印刷（株）製）からなる袋を用いた。

（電池２）
図２に示されるような発電部を用いたこと以外、参考電池１と同様にして、電池２を作製した。電池２の発電部において、ａは２０ｍｍとし、ｂおよびｃは１０ｍｍとし、ｄは１５ｍｍとした。

（電池３）
図３に示されるような発電部を用いたこと以外、参考電池１と同様にして、電池３を作製した。電池３の発電部において、ａおよびｂは１５ｍｍとし、ｃは２５ｍｍとした。

（参考電池４）
図４に示されるような発電部を用いたこと以外、参考電池１と同様にして、参考電池４を作製した。なお、参考電池４の発電部において、第１屈曲部を構成する集電体および第２屈曲部を構成する集電体の表面には、凹凸を設けておいた。

（比較電池１）
比較として、図７に示されるような電池を作製した。なお、比較電池１で用いた積層体と、参考電池１で用いた積層体とは、同じにした。
積層体５１の下面には、正極集電体５２が露出しており、正極集電体５２に接するように、アルミニウムからなる導電性板材６２を配置した。積層体５１の上面には、負極集電体５５が露出しており、負極集電体５５に接するように銅からなる導電性板材６３を配置した。積層体６１の上面および下面以外の面は、電気絶縁シール材６１で覆った。このようにして、比較電池１を得た。
ここで、正極集電体と接する導電性板材６２は、正極端子として機能する。負極集電体に接する導電性板材６３は、負極端子として機能する。つまり、比較電池１では、積層体の上下に端子が設けられている。

（評価）
参考電池１、電池２〜３および参考電池４と比較電池１について、以下のような評価を行った。以下の評価では、各電池につき、５個のセルを用いた。
まず、初期電池容量を以下のようにして測定した。
各電池を、６０ｍＡの電流値で、電池電圧が４．２Ｖになるまで充電し、その後、４．２Ｖの定電圧で、所定の時間の間、充電を行った。次いで、充電後の電池を、６０ｍＡの定電流で、電池電圧が３．０Ｖに低下するまで放電して、初期電池容量を求めた。その結果、各電池の初期電池容量は、ほぼ同じであり、概ね３００ｍＡｈであった。

次に、７５ｃｍの高さから、図８に示されるように、矢印で示される４つの面がそれぞれ底面となるように、５回ずつ、所定の板の上に落とす落下試験を行った。
落下試験後、上記と同様にして、再度電池容量を測定した。測定した電池容量が、初期電池容量とほとんど同じであったセルの数を表１に示す。

表１に示されるように、参考電池１、電池２〜３および参考電池４は、落下試験後も、その容量は、ほとんど低下してはいなかった。一方、比較電池１は、全てのセルにおいて、容量が０ｍＡｈにまで低下していた。

落下試験後に、各電池を分解し、発電部の断面を、光学顕微鏡で観察した。その結果、比較電池１において、端子が、集電体から完全に剥がれていた。参考電池１では、積層体の側面に設けられた端子の一部が、集電体から剥がれていた。一方、電池２〜３および参考電池４では、正極端子および負極端子は、正極集電体および負極集電体から、全く剥がれていなかった。

参考電池１の結果から、端子の一部が集電体から剥がれた場合でも、その端子からの集電が可能であることがわかる。第１端面の全体および第２端面の全体に、第１端子および第２端子が形成されているため、端子の一部が集電体から剥がれたとしても、端子の他の部分が、集電体と接している。これにより、端子からの集電が十分に可能となる。
さらには、参考電池１、電池２〜３および参考電池４では、正極端子および負極端子は、それぞれ第１端面および第２端面に、溶射により形成されている。このため、比較電池と比べて、端子と集電体との接合力が大きくなり、端子が集電体から剥がれにくくなったと考えられる。

本発明にかかる電池は、側面端子を有し、薄型電池等として有用である。また、例えば、外部からの衝撃に対して高い信頼性を有するため、耐衝撃性を必要とされるモバイル機器等の電源として用いることができる。

本発明の参考形態にかかる電池に含まれる発電部を概略的に示す縦断面である。 本発明の一実施形態にかかる電池に含まれる発電部を概略的に示す縦断面である。 本発明の別の実施形態にかかる電池に含まれる発電部を概略的に示す縦断面である。 本発明の別の参考形態にかかる電池に含まれる発電部を概略的に示す縦断面である。 本発明のさらに別の参考形態にかかる電池に含まれる発電部を概略的に示す縦断面である。 従来の積層型電池を概略的に示す縦断面である。 実施例で作製した比較電池１を概略的に示す縦断面図である。 落下試験において、底面となる４つの面を示す図である。

Claims (6)

1. 帯状の電極群を有し、前記電極群は、第１電極、第２電極、およびこれらの間に介在するセパレータからなり、前記第１電極は、帯状の第１集電体およびその片面に担持された第１活物質層を有し、前記第１活物質層が、前記セパレータと対面しており、前記第２電極は、帯状の第２集電体およびその片面に担持された第２活物質層を有し、前記第２活物質層が、前記セパレータと対面しており、
   前記電極群は、ジグザグに折られて、複数の平坦部と、前記複数の平坦部の第１端部側に位置し、前記第１集電体が最外周側に位置する複数の第１屈曲部と、前記第１端部側とは反対側の第２端部側に位置し、前記第２集電体が最外周側に位置する複数の第２屈曲部とを有する積層体を構成しており、
   前記第１端部側および前記第２端部側の少なくとも一方において、屈曲部の位置が、前記積層体の厚さ方向に垂直な所定の方向に、順にずらされており、かつ前記第１端部側および前記第２端部側には、それぞれ前記第１集電体および前記第２集電体が露出しており、
   前記積層体は、前記第１端部側に露出した前記第１集電体を覆う第１端子、および前記第２端部側に露出した前記第２集電体を覆う第２端子を有する、電池。
2. 前記第１端部側および前記第２端部側の少なくとも一方において、前記屈曲部の位置が、前記積層体の厚さ方向に垂直な所定の方向に、一方の最端の屈曲部から、他方の最端の集電体屈曲部に向かって、徐々に一方向にずらされている、請求項１記載の電池。
3. 帯状の電極群を有し、前記電極群は、第１電極、第２電極、およびこれらの間に介在するセパレータからなり、前記第１電極は、帯状の第１集電体およびその片面に担持された第１活物質層を有し、前記第１活物質層が、前記セパレータと対面しており、前記第２電極は、帯状の第２集電体およびその片面に担持された第２活物質層を有し、前記第２活物質層が、前記セパレータと対面しており、
   前記電極群は、ジグザグに折られて、複数の平坦部と、前記複数の平坦部の第１端部側に位置し、前記第１集電体が最外周側に位置する複数の第１屈曲部と、前記第１端部側とは反対側の第２端部側に位置し、前記第２集電体が最外周側に位置する複数の第２屈曲部とを有する積層体を構成しており、
   前記第１端部側および前記第２端部側の少なくとも一方において、屈曲部の位置が、１つおきに前記積層体の厚さ方向に垂直な所定の方向に突出しており、かつ前記第１端部側および前記第２端部側には、それぞれ前記第１集電体および前記第２集電体が露出しており、
   前記積層体は、前記第１端部側に露出した前記第１集電体を覆う第１端子、および前記第２端部側に露出した前記第２集電体を覆う第２端子を有する、電池。
4. 前記第１端部側および前記第２端部側の少なくとも一方において、前記屈曲部の位置が、前記積層体の厚さ方向に垂直な所定の方向に、一方の最端の屈曲部から、他方の最端の集電体屈曲部に向かって、交互に一方向および逆方向にずらされている、請求項３記載の電池。
5. 前記第１屈曲部および前記第２屈曲部の少なくとも１つの屈曲部において、前記集電体が前記活物質層を担持していない、請求項１〜４のいずれかに記載の電池。
6. 前記第１屈曲部および前記第２屈曲部の少なくとも１つの屈曲部において、前記集電体の表面に、凹凸が設けられている、請求項１〜５のいずれかに記載の電池。

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