JP6835925B1 - 積層型電池の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】電極板の位置ずれを防止しつつ、積層型電池の性能低下を抑制する。【解決手段】積層型電池は、外装体と、積層方向に交互に積層された複数の第１電極板および複数の第２電極板を有する膜電極接合体と、膜電極接合体の一側に配置された第１タブと、を備える。第１電極板は、互いに隣接する第１接続領域および第１有効領域を含む第１電極集電体と、第１有効領域に設けられた第１電極活物質層と、を含み、複数の第１接続領域が重ね合わされて第１接続部が形成され、第１タブは、第１接続部に接合されている。第１接続部は、積層方向で見たときに第１タブとは異なる位置に設けられた第１固定部であって、第１接続領域の各々が互いに固定された第１固定部を含む。【選択図】図３

Description

本発明は、積層型電池および積層型電池の製造方法に関する。
例えば特許文献１で提案されているように、正極板と負極板とを交互に積層してなる積層型電池が広く普及している。積層型電池の一例として、リチウムイオン二次電池が例示され得る。リチウムイオン二次電池は、他の形式の積層型電池と比較して大容量であることを特徴の一つとしている。このような特徴を有するリチウムイオン二次電池は、今般、車載用途や定置住宅用途等の種々の用途での更なる普及を期待されている。
積層型電池は、積層方向に交互に積層された複数の正極板および複数の負極板を有する膜電極接合体を備えている。積層型電池の製造時において、まず、複数の正極板および複数の負極板が、積層方向に交互に積層されて電極積層体が得られる。次に、電極積層体にタブが接合されて膜電極接合体が得られる。そして、膜電極接合体が外装体内に封止されて積層型電池が得られる。
積層型電池の製造時において、電極板を積層してからタブを接合するまでの間に、各電極板が互いに位置ずれを起こすことが考えられる。このような電極板の位置ずれを防止するために、各電極板の電極活物質層を挟持するように膜電極接合体の縁部にテープを貼り付ける場合がある。
特開２０１７−９１６１４号公報
しかしながら、このテープを貼り付けた状態で膜電極接合体を外装体内に封止した場合、テープが貼り付けられた位置で電極板間の間隔が狭くなり得る。この場合、充電時および放電時に反応ムラが生じ、積層型電池の性能が低下するおそれがある。
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、電極板の位置ずれを防止しつつ、積層型電池の性能低下を抑制することができる積層型電池および積層型電池の製造方法を提供することを目的とする。
本発明による積層型電池は、
封止空間を形成する外装体と、
前記封止空間に設けられた膜電極接合体であって、積層方向に交互に積層された複数の第１電極板および複数の第２電極板を有する膜電極接合体と、
前記積層方向で見たときの第１方向において前記膜電極接合体の一側に配置された第１タブと、を備え、
前記第１電極板は、互いに隣接する第１接続領域および第１有効領域を含む第１電極集電体と、前記第１有効領域に設けられた第１電極活物質層と、を含み、
複数の前記第１接続領域が重ね合わされて第１接続部が形成され、
前記第１タブは、前記第１接続部に接合され、
前記第１接続部は、前記積層方向で見たときに前記第１タブとは異なる位置に設けられた第１固定部であって、前記第１接続領域の各々が互いに固定された第１固定部を含む。
本発明による積層型電池において、
前記第１固定部は、前記積層方向で見たときに前記第１方向に直交する第２方向において前記第１タブの両側に設けられている、
ようにしてもよい。
本発明による積層型電池において、
前記第１固定部は、前記積層方向で見たときに前記第１タブから離間している、
ようにしてもよい。
本発明による積層型電池において、
前記第１固定部は、スポット状に形成されている、
ようにしてもよい。
本発明による積層型電池において、
前記積層方向で見たときの前記第１電極板の面積は、２０，０００ｍｍ２以上である、
ようにしてもよい。
本発明による積層型電池において、
前記第１方向において前記膜電極接合体の他側に配置された第２タブを更に備え、
前記第２電極板は、互いに隣接する第２接続領域および第２有効領域を含む第２電極集電体と、前記第２有効領域に設けられた第２電極活物質層と、を含み、
複数の前記第２接続領域が重ね合わされて第２接続部が形成され、
前記第２タブは、前記第２接続部に接合され、
前記第２接続部は、前記積層方向で見たときに前記第２タブとは異なる位置に設けられた第２固定部であって、前記第２接続領域の各々が互いに固定された第２固定部を含む、
ようにしてもよい。
本発明による積層型電池において、
前記第２固定部は、前記積層方向で見たときに前記第１方向に直交する第２方向において前記第２タブの両側に設けられている、
ようにしてもよい。
本発明による積層型電池において、
前記第２固定部は、前記積層方向で見たときに前記第２タブから離間している、
ようにしてもよい。
本発明による積層型電池において、
前記第２固定部は、スポット状に形成されている、
ようにしてもよい。
本発明による積層型電池において、
前記積層方向で見たときの前記第２電極板の面積は、２０，０００ｍｍ２以上である、
ようにしてもよい。
本発明による積層型電池において、
前記外装体は、金属層と前記金属層の内面に設けられた樹脂接着層とを含む第１基材と、前記第１基材に対向する第２基材と、を有し、前記第１基材と前記第２基材とをヒートシールして、前記第１基材と前記第２基材との間に前記封止空間を形成する、
ようにしてもよい。
本発明による積層型電池の製造方法は、
複数の第１電極板および複数の第２電極板を積層方向に交互に積層して電極積層体を形成する積層工程であって、前記第１電極板は、互いに隣接する第１接続領域および第１有効領域を含む第１電極集電体と、前記第１有効領域に設けられた第１電極活物質層と、を含み、複数の前記第１接続領域が重ね合わされて第１接続部が形成される、積層工程と、
前記積層工程の後、前記第１接続部で前記第１接続領域の各々を互いに固定して、第１固定部を形成する固定工程と、
前記固定工程の後、前記第１接続部に第１タブを接合するとともに、前記第１接続部で前記第１接続領域の各々を互いに接合して、膜電極接合体を得る接合工程と、
外装体内に前記膜電極接合体を封止する封止工程と、を備え、
前記固定工程において、前記第１固定部は、前記積層方向で見たときに、前記接合工程の際に前記第１タブが接合される位置とは異なる位置に形成される。
本発明による積層型電池の製造方法において、
前記積層工程において、前記第２電極板は、互いに隣接する第２接続領域および第２有効領域を含む第２電極集電体と、前記第２有効領域に設けられた第２電極活物質層と、を含み、複数の前記第２接続領域が重ね合わされて第２接続部が形成され、
前記固定工程において、前記第２接続部で前記第２接続領域の各々が互いに固定されて、第２固定部が形成され、
前記接合工程において、前記第２接続部に第２タブが接合されるとともに、前記第２接続部で前記第２接続領域の各々が互いに接合され、
前記固定工程において、前記第２固定部は、前記積層方向で見たときに、前記接合工程の際に前記第２タブが接合される位置とは異なる位置に形成される、
ようにしてもよい。
本発明による積層型電池の製造方法において、
前記封止工程において、前記外装体は、金属層と前記金属層の内面に設けられた樹脂接着層とを含む第１基材と、前記第１基材に対向する第２基材と、を有し、前記第１基材と前記第２基材とをヒートシールして、前記第１基材と前記第２基材との間に前記膜電極接合体が封止される、
ようにしてもよい。
本発明によれば、電極板の位置ずれを防止しつつ、積層型電池の性能低下を抑制することができる。
図１は、実施の形態による積層型電池を示す斜視図である。 図２は、図１の積層型電池に含まれる膜電極接合体を示す斜視図である。 図３は、図２の平面図である。 図４は、図２の膜電極接合体の第２方向ｄ２で見た部分断面図である。 図５は、図１の積層型電池の第２方向ｄ２で見た断面図である。 図６は、実施の形態による積層型電池の製造方法において、正極板および負極板を積層する工程を説明するための図である。 図７は、実施の形態による積層型電池の製造方法において、各接続領域を互いに固定する工程を説明するための図である。 図８は、図７のＡ−Ａ線（Ａ’−Ａ’線）に沿った断面であって、超音波接合機を追加して示す部分断面図である。 図９は、実施の形態による積層型電池の製造方法において、電極積層体にタブを接合する工程を説明するための図である。 図１０は、図９のＢ−Ｂ線（Ｂ’−Ｂ’線）に沿った断面であって、超音波接合機を追加して示す部分断面図である。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。
［積層型電池］
図１〜図５は、本発明の実施の形態による積層型電池を説明するための図である。
図１および図２に示すように、本実施の形態による積層型電池１は、外装体４０と、外装体４０内に収容された膜電極接合体５と、膜電極接合体５に接続された一対のタブ１６，２６と、を備えている。タブ１６，２６は、外装体４０の外側に延び出ている。電気自動車等の自動車の分野においては、複数の積層型電池１を組み合わせることにより構成されるモジュールが自動車に搭載される。複数の積層型電池１の間の電気的な接続は、タブ１６，２６を介して実現される。
以下、積層型電池１の各構成要素について説明する。
（外装体）
外装体４０は、膜電極接合体５を封止するための包装材である。外装体４０は、第１基材４１（上側外装体）と、第１基材４１に対向する第２基材４２（下側外装体）と、を有している（図５参照）。本実施の形態においては、第１基材４１と第２基材４２は、別体として構成されている。
第１基材４１は、凸状に形成されている。すなわち、第１基材４１は、周辺部４３と、周辺部４３に対して外側（第２基材４２の側とは反対側）に膨出した膨出部４４と、を有している。一方、第２基材４２は、平坦状に形成されている。第１基材４１の膨出部４４により、第１基材４１と第２基材４２との間に、封止空間４５が画定されている。この封止空間４５に、膜電極接合体５が収容されている。このような膨出部４４は、例えば、平坦状の第１基材４１のうち所望の領域を押圧すること（絞り加工）により形成される。この場合、周辺部４３と膨出部４４は一体的に形成されてもよい。
外装体４０は、フレキシブル性を有していてもよい。外装体４０の第１基材４１および第２基材４２はそれぞれ、金属層４０ａと、金属層４０ａの内面に設けられた樹脂接着層４０ｂと、を有するラミネートフィルムで構成されている。金属層４０ａは、高ガスバリア性と成形加工性を有していてもよい。このような金属層４０ａは、アルミニウム箔やステンレス箔等の金属材料により形成されていてもよい。樹脂接着層４０ｂは、金属層４０ａの内面に位置し、金属層４０ａを接合するためのシール層として機能する。樹脂接着層４０ｂは、接着性に加え、絶縁性、耐薬品性、熱可塑性等を有していてもよい。このような樹脂接着層４０ｂは、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、低密度ポリプロピレン、アイオノマー、エチレン・酢酸ビニル等の樹脂材料により形成されていてもよい。
本実施の形態においては、積層型電池１は、第１基材４１と第２基材４２との間に膜電極接合体５を配置した後、ラミネート加工される。すなわち、外装体４０の周縁部において、第１基材４１および第２基材４２の各々の内面に形成された樹脂接着層４０ｂがヒートシール（熱溶着）されて、シール部４６が形成される。このようにして、第１基材４１と第２基材４２とが接合されて、外装体４０の内部を封止した封止空間４５に、膜電極接合体５が収容されている。
本実施の形態においては、外装体４０は、後述するような比較的大きなサイズの正極板１０Ｘおよび負極板２０Ｙを収容する。このため、外装体４０は、比較的大きなサイズを有している。第１方向ｄ１における第１基材４１の寸法は、２００ｍｍ以上であってもよい。また、第２方向ｄ２における第１基材４１の寸法は、１００ｍｍ以上であってもよい。第１方向ｄ１における第２基材４２の寸法および第２方向ｄ２における第２基材４２の寸法は、第１基材４１のそれらの寸法と同程度であってもよい。
（膜電極接合体）
膜電極接合体５は、積層方向ｄＬに交互に積層された正極板１０Ｘ（第１電極板）および負極板２０Ｙ（第２電極板）を含む複数の電極板１０Ｘ，２０Ｙを有している。
本実施の形態においては、膜電極接合体５がリチウムイオン二次電池を構成する例について説明する。この例において、第１電極板は正極板１０Ｘを構成し、第２電極板は負極板２０Ｙを構成するものとする。ただし、以下に説明する作用効果の記載からも理解され得るように、第１電極板が負極板２０Ｙを構成し、第２電極板が正極板１０Ｘを構成してもよい。更には、リチウムイオン二次電池に限定されることなく、第１電極板および第２電極板を交互に積層してなる膜電極接合体５に広く適用され得る。
図２〜図４に示すように、正極板１０Ｘおよび負極板２０Ｙは、積層方向ｄＬに沿って交互に配列されて積層されている。本実施の形態においては、積層方向ｄＬにおける膜電極接合体５の最下部および最上部に、負極板２０Ｙが配置されている。膜電極接合体５および積層型電池１は、全体的に偏平形状を有し、積層方向ｄＬへの厚さが薄く、積層方向ｄＬに直交する方向ｄ１，ｄ２に広がっている。
正極板１０Ｘおよび負極板２０Ｙは、積層方向ｄＬで見たときに、任意の形状を有していてもよい。図示するように、正極板１０Ｘおよび負極板２０Ｙは、積層方向ｄＬで見たときに、全体的に長方形形状の外輪郭を有していてもよい。積層型電池１は、一対のタブ１６，２６が配列される方向である第１方向ｄ１と、第１方向ｄ１に直交する第２方向ｄ２と、を有している。図示された例においては、第１方向ｄ１が、積層型電池１の長手方向（長さ方向）に相当し、第２方向ｄ２が、積層型電池１の短手方向（幅方向）に相当する。しかしながら、第１方向ｄ１が、積層型電池１の短手方向に相当し、第２方向ｄ２が、積層型電池１の長手方向に相当するようにしてもよい。積層方向ｄＬは、第１方向ｄ１および第２方向ｄ２の両方に直交している。正極板１０Ｘおよび負極板２０Ｙは、第１方向ｄ１にずらして配置されている。より具体的には、複数の正極板１０Ｘは、第１方向ｄ１における一側（図３における右側）に寄って配置され、複数の負極板２０Ｙは、第１方向ｄ１における他側（図３における左側）に寄って配置されている。正極板１０Ｘおよび負極板２０Ｙは、後述する正極有効領域ｂ１および負極有効領域ｂ２において、積層方向ｄＬに重なり合っている。
正極板１０Ｘは、図示するように、シート状の外形状を有している。正極板１０Ｘは、正極集電体１１Ｘ（第１電極集電体）と、正極集電体１１Ｘ上に設けられた正極活物質層１２Ｘ（第１電極活物質層）と、を有している。正極活物質層１２Ｘは、任意の形状を有していてもよいが、図示するように、長方形形状の外輪郭を有していてもよい。リチウムイオン二次電池において、正極板１０Ｘは、放電時にリチウムイオンを吸蔵し、充電時にリチウムイオンを放出する。
正極集電体１１Ｘは、互いに反対側に位置する第１面１１ａおよび第２面１１ｂを主面として有している。正極活物質層１２Ｘは、正極集電体１１Ｘの第１面１１ａおよび第２面１１ｂの少なくとも一方の面上に形成される。本実施の形態においては、各正極板１０Ｘの正極集電体１１Ｘの両側に、正極活物質層１２Ｘがそれぞれ設けられており、各正極板１０Ｘは、互いに同一に構成され得る。
正極集電体１１Ｘおよび正極活物質層１２Ｘは、積層型電池１（リチウムイオン二次電池）に適用され得る種々の材料を用いて種々の製法により、作製され得る。一例として、正極集電体１１Ｘは、アルミニウム箔、または高導電性のカーボン粒子もしくはカーボンナノチューブを塗布したアルミニウム箔によって形成され得る。正極活物質層１２Ｘは、例えば、正極活物質、導電助剤、およびバインダーとなる結着剤を含んでいてもよい。正極活物質層１２Ｘは、正極活物質、導電助剤および結着剤を溶媒に分散させてなる正極用スラリーを、正極集電体１１Ｘをなす材料上に塗工し、続いて乾燥し、その後プレスして高密度化することで、作製され得る。正極活物質は、遷移金属とリチウムを含有していてもよく、１種の遷移金属とリチウムを含有していてもよい。正極活物質としては、例えば、リチウム遷移金属複合酸化物、リチウム含有遷移金属リン酸化合物等が挙げられ、これらを混合して用いてもよい。リチウム遷移金属複合酸化物の遷移金属としては、バナジウム、チタン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅等であってもよい。リチウム遷移金属複合酸化物の具体例としては、ＬｉＣｏＯ２等のリチウムコバルト複合酸化物、ＬｉＮｉＯ２等のリチウムニッケル複合酸化物、ＬｉＭｎＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｌｉ２ＭｎＯ３等のリチウムマンガン複合酸化物、これらのリチウム遷移金属複合酸化物の主体となる遷移金属原子の一部をアルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、マグネシウム、ガリウム、ジルコニウム等の他の金属で置換した置換物等が挙げられる。当該置換物の具体例としては、例えば、ＬｉＮｉ０．５Ｍｎ０．５Ｏ２、ＬｉＮｉ０．８０Ｃｏ０．１７Ａｌ０．０３Ｏ２、ＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２、ＬｉＭｎ１．８Ａｌ０．２Ｏ４、ＬｉＭｎ１．５Ｎｉ０．５Ｏ４等が挙げられる。また、リチウム含有遷移金属リン酸化合物の遷移金属としては、バナジウム、チタン、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル等が好ましく、具体例としては、例えば、ＬｉＦｅＰＯ４等のリン酸鉄類、ＬｉＣｏＰＯ４等のリン酸コバルト類、これらのリチウム遷移金属リン酸化合物の主体となる遷移金属原子の一部をアルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、マグネシウム、ガリウム、ジルコニウム、ニオブ等の他の金属で置換した置換物等が挙げられる。導電助剤としては、グラファイトの微粒子、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラック、ニードルコークス等の無定形炭素の微粒子等、カーボンナノファイバー等が使用されるが、これらに限定されない。結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂が用いられ得る。
図３に示すように、正極集電体１１Ｘは、互いに隣接する正極接続領域ａ１（第１接続領域）および正極有効領域ｂ１（第１有効領域）を有している。正極活物質層１２Ｘは、正極集電体１１Ｘの正極有効領域ｂ１のみに配置されている。正極有効領域ｂ１は、任意の形状を有していてもよい。図示するように、正極有効領域ｂ１は、長方形形状の外輪郭を有していてもよく、全体的に正極活物質層１２Ｘが設けられた領域になっていてもよい。正極接続領域ａ１および正極有効領域ｂ１は、正極板１０Ｘの第１方向ｄ１に配列されている。正極接続領域ａ１は、正極有効領域ｂ１よりも正極板１０Ｘの第１方向ｄ１における外側（図３における右側）に位置している。
各々の正極集電体１１Ｘの正極接続領域ａ１によって、正極接続部１３（第１接続部）が構成されている。正極接続部１３は、第１基材４１の側の面である第１面１３ａと、第２基材４２の側の面である第２面１３ｂと、を有している。第１面１３ａは、複数の正極集電体１１Ｘのうち最も第１基材４１の側に配置された正極集電体１１Ｘの正極接続領域ａ１における第１面１１ａに相当する。また、第２面１３ｂは、複数の正極集電体１１Ｘのうち最も第２基材４２の側に配置された正極集電体１１Ｘの正極接続領域ａ１における第２面１１ｂに相当する。本実施の形態においては、第２面１３ｂに、正極タブ１６（第１タブ）が接合されている（図５参照）。本実施の形態による正極接続部１３は、積層方向ｄＬで見たときに、正極接続部１３の第２方向ｄ２における中央部に設けられた正極タブ接合部１５を有している。正極タブ１６は、この正極タブ接合部１５において抵抗溶接や超音波接合、熱溶着等によって接合されている。また、各々の正極集電体１１Ｘも、この正極タブ接合部１５において互いに接合されている。これにより、各々の正極集電体１１Ｘと正極タブ１６とが電気的に接続されている。
また、図３に示すように、本実施の形態による正極接続部１３は、積層方向ｄＬで見たときに正極タブ１６（または正極タブ接合部１５）とは異なる位置に設けられた正極固定部１７ａ，１７ｂ（第１固定部）を有している。正極接続領域ａ１の各々は、正極固定部１７ａ，１７ｂにおいて互いに固定されている。正極固定部１７ａ，１７ｂは、積層方向ｄＬで見たときに正極タブ１６とは異なる位置であれば、正極接続部１３の任意の位置に設けられていてもよい。図示された例においては、正極固定部１７ａ，１７ｂは、第２方向ｄ２において正極タブ１６の両側に設けられている。より具体的には、正極固定部１７ａは、正極タブ１６よりも正極接続部１３の第２方向ｄ２における一側の端部（図３における上側）に近い位置に設けられ、正極固定部１７ｂは、正極タブ１６よりも正極接続部１３の第２方向ｄ２における他側の端部（図３における下側）に近い位置に設けられている。また、正極固定部１７ａ，１７ｂは、積層方向ｄＬで見たときに正極タブ１６から離間しており、正極固定部１７ａ，１７ｂは、スポット状に形成されている。正極固定部１７ａ，１７ｂは、正極接続領域ａ１の各々を互いに固定することができれば、任意の方法により形成されてもよい。例えば、正極固定部１７ａ，１７ｂは、正極タブ１６を正極接続部１３に接合する場合と同様、抵抗溶接や超音波接合、熱溶着等によって形成されてもよい。この場合、各々の正極接続領域ａ１が互いに接合されて固定される。
一方、図３に示すように、正極有効領域ｂ１は、積層方向ｄＬで見たときに、負極板２０Ｙの後述する負極活物質層２２Ｙに対向する領域内に設けられている。このため、第１方向ｄ１における正極板１０Ｘの正極有効領域ｂ１の寸法は、第１方向ｄ１における負極板２０Ｙの後述する負極有効領域ｂ２の寸法よりも小さくなっている。また、第２方向ｄ２における正極板１０Ｘの寸法は、第２方向ｄ２における負極板２０Ｙの寸法よりも小さくなっている。このような正極有効領域ｂ１の配置により、負極活物質層２２Ｙからのリチウムの析出を防止することができる。
本実施の形態においては、正極板１０Ｘは、比較的大きなサイズを有している。第１方向ｄ１における正極板１０Ｘの寸法は、１８０ｍｍ以上であってもよい。第１方向ｄ１における正極板１０Ｘの正極有効領域ｂ１の寸法は、１５０ｍｍ以上であってもよい。また、第２方向ｄ２における正極板１０Ｘの寸法は、８０ｍｍ以上であってもよい。また、本実施の形態において、積層方向ｄＬで見たときの正極板１０Ｘの面積は、２０，０００ｍｍ２以上であってもよい。
次に、負極板２０Ｙについて説明する。負極板２０Ｙも、正極板１０Ｘと同様に、シート状の外形状を有している。負極板２０Ｙは、負極集電体２１Ｙ（第２電極集電体）と、負極集電体２１Ｙ上に設けられた負極活物質層２２Ｙ（第２電極活物質層）と、を有している。負極活物質層２２Ｙは、任意の形状を有していてもよいが、図示するように、長方形形状の外輪郭を有していてもよい。リチウムイオン二次電池において、負極板２０Ｙは、放電時にリチウムイオンを放出し、充電時にリチウムイオンを吸蔵する。
負極集電体２１Ｙは、互いに反対側に位置する第１面２１ａおよび第２面２１ｂを主面として有している。負極活物質層２２Ｙは、負極集電体２１Ｙの第１面２１ａおよび第２面２１ｂの少なくとも一方の面上に形成される。本実施の形態においては、各負極板２０Ｙの負極集電体２１Ｙの両側に、負極活物質層２２Ｙがそれぞれ設けられており、各負極板２０Ｙは、互いに同一に構成され得る。なお、最も第１基材４１の側に配置された負極板２０Ｙの負極集電体２１Ｙの第１面２１ａには、負極活物質層２２Ｙは設けられていなくてもよい。また、最も第２基材４２の側に配置された負極板２０Ｙの負極集電体２１Ｙの第２面２１ｂにも、負極活物質層２２Ｙは設けられていなくてもよい。
負極集電体２１Ｙおよび負極活物質層２２Ｙは、積層型電池１（リチウムイオン二次電池）に適用され得る種々の材料を用いて種々の製法により、作製され得る。一例として、負極集電体２１Ｙは、例えば銅箔によって形成される。負極活物質層２２Ｙは、例えば、負極活物質、導電助剤、バインダーとなる結着剤、および増粘剤を含んでいてもよい。負極活物質層２２Ｙは、負極活物質、導電助剤、結着剤および増粘剤を溶媒に分散させてなる負極用スラリーを、負極集電体２１Ｙをなす材料上に塗工し、続いて乾燥し、その後プレスして高密度化することで、作製され得る。負極活物質としては、例えば、金属リチウム、リチウム合金、リチウムイオンを吸蔵および放出し得る炭素系材料（炭素粉末、黒鉛粉末等）、金属酸化物等が挙げられる。導電助剤としては、例えば、アセチレンブラック、カーボンナノチューブ等が挙げられる。結着材としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂、スチレンブタジエンゴム等が挙げられる。増粘剤としては、例えば、カルボキシメチルセルロース等が挙げられる。
図３に示すように、負極集電体２１Ｙは、互いに隣接する負極接続領域ａ２（第２接続領域）および負極有効領域ｂ２（第２有効領域）を有している。負極活物質層２２Ｙは、負極集電体２１Ｙの負極有効領域ｂ２のみに配置されている。負極有効領域ｂ２は、任意の形状を有していてもよい。図示するように、負極有効領域ｂ２は、長方形形状の外輪郭を有していてもよく、全体的に負極活物質層２２Ｙが設けられた領域になっていてもよい。負極接続領域ａ２および負極有効領域ｂ２は、負極板２０Ｙの第１方向ｄ１に配列されている。負極接続領域ａ２は、負極有効領域ｂ２よりも負極板２０Ｙの第１方向ｄ１における外側（図３における左側）に位置している。
各々の負極集電体２１Ｙの負極接続領域ａ２によって、負極接続部２３（第２接続部）が構成されている。負極接続部２３は、第１基材４１の側の面である第１面２３ａと、第２基材４２の側の面である第２面２３ｂと、を有している。第１面２３ａは、複数の負極集電体２１Ｙのうち最も第１基材４１の側に配置された負極集電体２１Ｙの負極接続領域ａ２における第１面２１ａに相当する。また、第２面２３ｂは、複数の負極集電体２１Ｙのうち最も第２基材４２の側に配置された負極集電体２１Ｙの負極接続領域ａ２における第２面２１ｂに相当する。本実施の形態においては、第２面２３ｂに、負極タブ２６（第２タブ）が接合されている（図５参照）。本実施の形態による負極接続部２３は、積層方向ｄＬで見たときに、負極接続部２３の第２方向ｄ２における中央部に設けられた負極タブ接合部２５を有している。負極タブ２６は、この負極タブ接合部２５において抵抗溶接や超音波接合、熱溶着等によって接合されている。また、各々の負極集電体２１Ｙも、この負極タブ接合部２５において互いに接合されている。これにより、各々の負極集電体２１Ｙと負極タブ２６とが電気的に接続されている。
また、図３に示すように、本実施の形態による負極接続部２３は、積層方向ｄＬで見たときに負極タブ２６（または負極タブ接合部２５）とは異なる位置に設けられた負極固定部２７ａ，２７ｂ（第２固定部）を有している。負極接続領域ａ２の各々は、負極固定部２７ａ，２７ｂにおいて互いに固定されている。負極固定部２７ａ，２７ｂは、積層方向ｄＬで見たときに負極タブ２６とは異なる位置であれば、負極接続部２３の任意の位置に設けられていてもよい。図示された例においては、負極固定部２７ａ，２７ｂは、第２方向ｄ２において負極タブ２６の両側に設けられている。より具体的には、負極固定部２７ａは、負極タブ２６よりも負極接続部２３の第２方向ｄ２における一側の端部（図３における上側）に近い位置に設けられ、負極固定部２７ｂは、負極タブ２６よりも負極接続部２３の第２方向ｄ２における他側の端部（図３における下側）に近い位置に設けられている。また、負極固定部２７ａ，２７ｂは、積層方向ｄＬで見たときに負極タブ２６から離間しており、負極固定部２７ａ，２７ｂは、スポット状に形成されている。負極固定部２７ａ，２７ｂは、負極接続領域ａ２の各々を互いに固定することができれば、任意の方法により形成されてもよい。例えば、負極固定部２７ａ，２７ｂは、負極タブ２６を負極接続部２３に接合する場合と同様、抵抗溶接や超音波接合、熱溶着等によって形成されてもよい。この場合、各々の負極接続領域ａ２が互いに接合されて固定される。
一方、図３に示すように、負極有効領域ｂ２は、積層方向ｄＬで見たときに、正極板１０Ｘの正極活物質層１２Ｘに対向する領域を内包するように広がっている。すなわち、負極有効領域ｂ２は、積層方向ｄＬで見たときに、全周に亘って、正極活物質層１２Ｘの外側にはみ出すように広がっている。このため、上述したように、第１方向ｄ１における負極板２０Ｙの負極有効領域ｂ２の寸法は、第１方向ｄ１における正極板１０Ｘの正極有効領域ｂ１の寸法よりも大きくなっている。また、第２方向ｄ２における負極板２０Ｙの寸法は、第２方向ｄ２における正極板１０Ｘの寸法よりも大きくなっている。
本実施の形態においては、負極板２０Ｙは、比較的大きなサイズを有している。第１方向ｄ１における負極板２０Ｙの寸法は、１８０ｍｍ以上であってもよい。第１方向ｄ１における負極板２０Ｙの負極有効領域ｂ２の寸法は、１５０ｍｍ以上であってもよい。また、第２方向ｄ２における負極板２０Ｙの寸法は、８０ｍｍ以上であってもよい。また、本実施の形態において、積層方向ｄＬで見たときの負極板２０Ｙの面積は、２０，０００ｍｍ２以上であってもよい。
図４に示すように、正極板１０Ｘおよび負極板２０Ｙの間に絶縁シート３１が配置されていてもよい。絶縁シート３１は、正極板１０Ｘと負極板２０Ｙとの間に介在されて、セパレータとして機能する。図４に示す例では、絶縁シート３１は、正極板１０Ｘの後述する機能層３０Ａと負極板２０Ｙの負極活物質層２２Ｙとの間に配置されている。このような絶縁シート３１は、例えば、不織布や多孔質材から形成され得る。この例において、外装体４０内に収容された電解液またはゲル状電解液が、絶縁シート３１に含浸して保持される。この例に用いられる絶縁シート３１は、特に限定されることはなく、積層型電池１、とりわけリチウムイオン二次電池に適用され得る種々の絶縁体を用いることができる。
また、図４に示すように、正極板１０Ｘおよび負極板２０Ｙの少なくとも一方が、他方に対向する面に機能層３０Ａを有していてもよい。機能層３０Ａは、絶縁性を有し、正極板１０Ｘおよび負極板２０Ｙが短絡することを防止する。図示された例においては、正極板１０Ｘが機能層３０Ａを有している。機能層３０Ａは、正極活物質層１２Ｘの絶縁シート３１の側の面（絶縁シート３１に対向する面）に設けられている。すなわち、各正極活物質層１２Ｘの対向する絶縁シート３１の側の面に機能層３０Ａが設けられている。各正極活物質層１２Ｘの当該面は、機能層３０Ａにより覆われている。そして、正極板１０Ｘのうち絶縁シート３１と積層方向ｄＬに対向する面が、機能層３０Ａによって形成されている。なお、図４に示す機能層３０Ａの代わりに、あるいは加えて、負極板２０Ｙが、各負極活物質層２２Ｙを覆う機能層３０Ａを有することも可能である。
機能層３０Ａは、負極活物質層２２Ｙよりも高い空孔率を有していてもよい。また、機能層３０Ａは、優れた耐熱性を有していてもよい。このような機能層３０Ａの材料には、無機材料を用いてもよい。無機材料は、高い空孔率とともに優れた耐熱性、例えば１５０℃以上の耐熱性を機能層３０Ａに付与することができる。無機材料としては、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、アルミナ、ベーマイト、チタニア、ジルコニア、窒化ホウ素、酸化亜鉛、二酸化スズ、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、フッ化カリウム、フッ化リチウム、クレイ、ゼオライト、炭酸カルシウム、ニオブ−タンタル複合酸化物及びマグネシウム−タンタル複合酸化物等が挙げられる。また、機能層３０Ａの材料には、有機材料を用いてもよい。有機材料としては、セルロースおよびその変成体、ポリオレフィン、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、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアクリロニトリル、アラミド、ポリアミドイミド、ポリイミド等の繊維状物や粒子状物が挙げられる。機能層３０Ａは、アルミナで形成する場合には、正極活物質層１２Ｘ上に塗工して固化させることで、作製され得る。
（タブ）
図２および図３に示すように、第１方向ｄ１において膜電極接合体５の一側（図３における右側）に正極タブ１６が配置されている。上述したように、本実施の形態においては、正極タブ１６は、正極接続部１３の第２面１３ｂに接続されている。また、正極タブ１６は、積層方向ｄＬで見たときに、上述した正極タブ接合部１５において抵抗溶接や超音波接合、熱溶着等によって接合されている。これにより、正極タブ１６は、各々の正極集電体１１Ｘと電気的に接続されている。
同様に、第１方向ｄ１において膜電極接合体５の他側（図３における左側）に負極タブ２６が配置されている。上述したように、本実施の形態においては、負極タブ２６は、負極接続部２３の第２面２３ｂに接続されている。また、負極タブ２６は、積層方向ｄＬで見たときに、上述した負極タブ接合部２５において抵抗溶接や超音波接合、熱溶着等によって接合されている。これにより、負極タブ２６は、各々の負極集電体２１Ｙと電気的に接続されている。
図１および図５に示すように、正極タブ１６は、第１方向ｄ１において外装体４０の内側からシール部４６を通って外側に延び出ており、積層型電池１の正極端子として機能する。同様に、負極タブ２６は、第１方向ｄ１において外装体４０の内側からシール部４６を通っての外側に延び出ており、積層型電池１の負極端子として機能する。正極タブ１６には、正極シーラント１８が設けられている。負極タブ２６には、負極シーラント２８が設けられている。正極タブ１６は、シーラント１８を介して外装体４０の第１基材４１および第２基材４２にヒートシールされる。また、負極タブ２６は、シーラント２８を介して外装体４０の第１基材４１および第２基材４２にヒートシールされる。このようにして、封止空間４５と外装体４０の外部とを連通するような隙間が各タブ１６，２６の周囲に形成されることを防止している。
正極タブ１６は、アルミニウム等を用いて形成され得る。負極タブ２６は、ニッケル、ニッケルメッキ銅等を用いて形成され得る。シーラント１８，２８は、外装体４０の樹脂接着層４０ｂとタブ１６，２６とに溶着可能な材料から構成される。シーラント１８，２８の材料としては、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、低密度ポリプロピレン、アイオノマー、エチレン・酢酸ビニル等を挙げることができる。
［積層型電池の製造方法］
次に、リチウムイオン二次電池として構成された本実施の形態による積層型電池１の製造方法について説明する。以下に説明する積層型電池の製造方法は、複数の正極板１０Ｘおよび複数の負極板２０Ｙを積層方向ｄＬに交互に積層して電極積層体３を形成する積層工程と、電極積層体３の接続部１３，２３で各接続領域ａ１，ａ２を互いに固定して固定部１７ａ，１７ｂ，２７ａ，２７ｂを形成する固定工程と、を備える。また、積層型電池の製造方法は、接続部１３，２３にタブ１６，２６を接合するとともに、接続部１３，２３で各接続領域ａ１，ａ２を互いに接合して、膜電極接合体５を得る接合工程と、外装体４０内に膜電極接合体５を封止する封止工程と、を備える。以下、各工程について説明する。
（積層工程）
積層工程では、正極板１０Ｘおよび負極板２０Ｙを積層して電極積層体３を形成する。積層工程は、正極板１０Ｘおよび負極板２０Ｙをそれぞれ準備する工程と、正極板１０Ｘおよび負極板２０Ｙを交互に積層する工程と、を含んでいる。
まず、正極板１０Ｘおよび負極板２０Ｙをそれぞれ準備する工程を実施する。この工程においては、正極板１０Ｘおよび負極板２０Ｙをそれぞれ作製する。まず、正極集電体１１Ｘを構成するようになる長尺のアルミニウム箔上に、正極活物質層１２Ｘを構成するようになる組成物（スラリー）を塗工し、続いて乾燥し、その後プレスして高密度化する。次に、所望の大きさに断裁し、枚葉状の正極板１０Ｘが作製され得る。同様に、負極集電体２１Ｙを構成するようになる長尺の銅箔上に、負極活物質層２２Ｙを構成するようになる組成物（スラリー）を塗工し、続いて乾燥し、その後プレスして高密度化する。次に、所望の大きさに断裁し、枚葉状の負極板２０Ｙが作製され得る。なお、正極板１０Ｘおよび負極板２０Ｙの少なくとも一方に機能層３０Ａをアルミナで形成して付与する場合には、例えば、電極板１０Ｘ，２０Ｙをなすようになる断裁前の長尺材上または断裁後の枚葉材上に、アルミナを含む材料を塗布して固化させることで機能層３０Ａが作製され得る。このようにして、正極板１０Ｘおよび負極板２０Ｙをそれぞれ得ることができる。
次に、正極板１０Ｘおよび負極板２０Ｙを交互に積層する工程を実施する。この工程においては、正極板１０Ｘの正極活物質層１２Ｘと負極板２０Ｙの負極活物質層２２Ｙとが正対するようにして、正極板１０Ｘと負極板２０Ｙとの間に絶縁シート３１を介在させながら、正極板１０Ｘおよび負極板２０Ｙを積層していく。積層方向ｄＬにおける最下部および最上部には、負極板２０Ｙが配置される。このように正極板１０Ｘおよび負極板２０Ｙを積層することにより、第１方向ｄ１における一側（図６における右側）で複数の正極接続領域ａ１が重ね合わされて正極接続部１３が形成される。また、第１方向ｄ１における他側（図６における左側）で複数の負極接続領域ａ２が重ね合わされて負極接続部２３が形成される。
このようにして、図６に示すような、複数の正極板１０Ｘおよび複数の負極板２０Ｙが積層方向ｄＬに交互に積層された電極積層体３を得ることができる。
（固定工程）
積層工程の後に、固定工程が行われる。固定工程では、電極積層体３の接続部１３，２３で各接続領域ａ１，ａ２を互いに固定して固定部１７ａ，１７ｂ，２７ａ，２７ｂする。固定工程は、正極接続部１３で各正極接続領域ａ１を互いに固定して正極固定部１７ａ，１７ｂを形成する工程と、負極接続部２３で各負極接続領域ａ２を互いに固定して負極固定部２７ａ，２７ｂする工程と、を含んでいる。
まず、正極接続部１３で各正極接続領域ａ１を互いに固定して正極固定部１７ａ，１７ｂを形成する工程を実施する。この工程においては、積層方向ｄＬで見たときに、次の接合工程の際に正極タブ１６が接合される位置とは異なる位置、すなわち後述する正極タブ接合部１５が形成される位置とは異なる位置に、正極固定部１７ａ，１７ｂを形成する。まず、第２方向ｄ２において正極タブ接合部１５が形成される位置よりも一側（図７における上側）の位置に、正極固定部１７ａを形成する。より具体的には、図８に示すように、まず、当該位置において、正極接続部１３の第２面１３ｂが超音波接合機５０のアンビル５１の載置面を向くように、正極接続部１３をアンビル５１上に載置する。次に、その位置において、正極接続部１３の第１面１３ａを、超音波接合機５０のホーン５２により押圧する。この超音波接合機５０のホーン５２により、振動エネルギーが各正極板１０Ｘの正極接続領域ａ１に伝えられる。この振動エネルギーにより、その位置において各正極板１０Ｘが部分的に溶解し、各正極接続領域ａ１が互いに接合される。この各正極板１０Ｘが溶解し互いに接合された部分により、正極固定部１７ａが形成される。このように超音波接合機５０のホーン５２により押圧されることで、スポット状の正極固定部１７ａが形成される。同様にして、第２方向ｄ２において正極タブ接合部１５が形成される位置よりも他側（図７における下側）の位置にも、同様の正極固定部１７ｂを形成する。このような正極固定部１７ａ，１７ｂにより、各正極接続領域ａ１を互いに固定することができる。また、各正極集電体１１Ｘを互いに電気的に接続することができる。
また同様に、負極接続部２３で各負極接続領域ａ２を互いに固定して負極固定部２７ａ，２７ｂする工程を実施する。この工程においては、積層方向ｄＬで見たときに、次の接合工程の際に負極タブ２６が接合される位置とは異なる位置、すなわち後述する負極タブ接合部２５が形成される位置とは異なる位置に、負極固定部２７ａ，２７ｂを形成する。まず、第２方向ｄ２において負極タブ接合部２５が形成される位置よりも一側（図７における上側）の位置に、負極固定部２７ａを形成する。より具体的には、図８に示すように、まず、当該位置において、負極接続部２３の第２面２３ｂが超音波接合機５０のアンビル５１の載置面を向くように、負極接続部２３をアンビル５１上に載置する。次に、その位置において、負極接続部２３の第１面２３ａを、超音波接合機５０のホーン５２により押圧する。この超音波接合機５０のホーン５２により、振動エネルギーが各負極板２０Ｙの負極接続領域ａ２に伝えられる。この振動エネルギーにより、その位置において各負極板２０Ｙが部分的に溶解し、各負極接続領域ａ２が互いに接合される。この各負極板２０Ｙが溶解し互いに接合された部分により、負極固定部２７ａが形成される。このように超音波接合機５０のホーン５２により押圧されることで、スポット状の負極固定部２７ａが形成される。同様にして、第２方向ｄ２において負極タブ接合部２５が形成される位置よりも他側（図７における下側）の位置にも、同様の負極固定部２７ｂを形成する。このような負極固定部２７ａ，２７ｂにより、各負極接続領域ａ２を互いに固定することができる。また、各負極集電体２１Ｙを互いに電気的に接続することができる。
このようにして、図７に示すように、電極積層体３の接続部１３，２３において各接続領域ａ１，ａ２が互いに固定される。
なお、上述した正極固定部１７ａ，１７ｂおよび負極固定部２７ａ，２７ｂは、一の超音波接合機５０により順次形成されてもよい。
（接合工程）
固定工程の後に、接合工程が行われる。接合工程では、電極積層体３の接続部１３，２３にタブ１６，２６を接合する。接合工程は、正極タブ１６および負極タブ２６をそれぞれ準備する工程と、正極接続部１３に正極タブ１６を接合する工程と、負極接続部２３に負極タブ２６を接合する工程と、を含んでいる。
まず、正極タブ１６および負極タブ２６をそれぞれ準備する工程を実施する。この工程においては、アルミニウム金属で形成された正極タブ１６であって、正極シーラント１８が取り付けられた正極タブ１６を準備する。正極シーラント１８は、第１方向ｄ１において正極タブ１６の一部を覆うように取り付けられ、第２方向ｄ２において正極タブ１６の両側に延び出るように取り付けられている。また、銅金属で形成された負極タブ２６であって、負極シーラント２８が取り付けられた負極タブ２６を準備する。負極シーラント２８は、第１方向ｄ１において負極タブ２６の一部を覆うように取り付けられ、第２方向ｄ２において負極タブ２６の両側に延び出るように取り付けられている。
次に、正極接続部１３に正極タブ１６を接合する工程を実施する。この工程においては、正極タブ接合部１５を形成して、正極接続部１３に正極タブ１６を接合する。まず、準備した正極タブ１６を、正極タブ１６の下面が超音波接合機５０のアンビル５１の載置面を向くように、アンビル５１上に載置する。続いて、図９および図１０に示すように、正極タブ１６の上面と正極接続部１３の第２面１３ｂとが部分的に重なるように、電極積層体３を正極タブ１６上に載置する。この際、第２方向ｄ２における正極接続領域ａ１の中心位置と正極タブ１６の中心位置とが一致するように、正極タブ１６に対する電極積層体３の位置合わせを行う。次に、その位置において、正極接続部１３の第１面１３ａを、超音波接合機５０のホーン５２により押圧する。この超音波接合機５０のホーン５２により、振動エネルギーが各正極板１０Ｘの正極接続領域ａ１および正極タブ１６に伝えられる。この振動エネルギーにより、その位置において各正極板１０Ｘおよび正極タブ１６が部分的に溶解し、正極タブ１６と正極接続領域ａ１とが互いに接合されるとともに、正極接続領域ａ１の各々が互いに接合される。このようにして、正極タブ接合部１５が形成される。この正極タブ接合部１５により、正極タブ１６が各正極集電体１１Ｘと電気的に接続される。
また同様に、負極接続部２３に負極タブ２６を接合する工程を実施する。この工程においては、負極タブ接合部２５を形成して、負極接続部２３に負極タブ２６を接合する。まず、準備した負極タブ２６を、負極タブ２６の下面が超音波接合機５０のアンビル５１の載置面を向くように、アンビル５１上に載置する。続いて、図９および図１０に示すように、負極タブ２６の上面と負極接続部２３の第２面２３ｂとが部分的に重なるように、電極積層体３を負極タブ２６上に載置する。この際、第２方向ｄ２における負極接続領域ａ２の中心位置と負極タブ２６の中心位置とが一致するように、負極タブ２６に対する電極積層体３の位置合わせを行う。次に、その位置において、負極接続部２３の第１面２３ａを、超音波接合機５０のホーン５２により押圧する。この超音波接合機５０のホーン５２により、振動エネルギーが各負極板２０Ｙの負極接続領域ａ２および負極タブ２６に伝えられる。この振動エネルギーにより、その位置において各負極板２０Ｙおよび負極タブ２６が部分的に溶融し、負極タブ２６と負極接続領域ａ２とが互いに接合されるとともに、負極接続領域ａ２の各々が互いに接合される。このようにして、負極タブ接合部２５が形成される。この負極タブ接合部２５により、負極タブ２６が各負極集電体２１Ｙと電気的に接続される。
ここで、上述した接続部１３，２３にタブ１６，２６を接合する工程において、タブ１６，２６を取り付けるために、電極積層体３を移動させることがある。電極積層体３は正極板１０Ｘおよび負極板２０Ｙが交互に積層して構成されているため、各接続領域ａ１，ａ２が固定されていない場合、その移動時に正極板１０Ｘおよび負極板２０Ｙが互いに位置ずれを起こすことが考えられる。しかしながら、本実施の形態においては、正極接続部１３には、正極接続領域ａ１の各々が互いに固定された正極固定部１７ａ，１７ｂが形成されているとともに、負極接続部２３には、負極接続領域ａ２の各々が互いに固定された負極固定部２７ａ，２７ｂが形成されている。このため、電極積層体３の移動時に、正極板１０Ｘおよび負極板２０Ｙが位置ずれを起こすことを防止することができる。
このようにして、図９に示すような、接続部１３，２３にタブ１６，２６が接合されるとともに、接続部１３，２３で各接続領域ａ１，ａ２が互いに接合された膜電極接合体５を得ることができる。
なお、上述した正極タブ接合部１５および負極タブ接合部２５は、一の超音波接合機５０により順次形成されてもよい。また、正極タブ接合部１５および負極タブ接合部２５は、上述した正極固定部１７ａ，１７ｂおよび負極固定部２７ａ，２７ｂを形成した超音波接合機５０で形成されてもよい。
（封止工程）
接合工程の後に、封止工程が行われる。封止工程では、外装体４０内に膜電極接合体５を封止する。封止工程は、第１基材４１および第２基材４２をそれぞれ準備する工程と、第１基材４１および第２基材４２の間に膜電極接合体５を封止する工程と、を含んでいる。
まず、第１基材４１および第２基材４２をそれぞれ準備する工程を実施する。この工程においては、第１基材４１および第２基材４２をそれぞれ製造する。まず、金属層４０ａを構成するアルミニウム箔の一側に、樹脂接着層４０ｂを構成するようになる樹脂材料の組成物を塗工して固化する。次に、所望の大きさに断裁し、平板状の第１基材４１が得られる。その後、平板状の第１基材４１に対して、絞り加工を行い、膨出部４４を形成する。これにより、膨出部４４を有する第１基材４１が得られる。また、金属層４０ａを構成するアルミニウム箔の一側に、樹脂接着層４０ｂを構成するようになる樹脂材料の組成物を塗工して固化する。次に、所望の大きさに断裁し、平板状の第２基材４２が得られる。このようにして、膜電極接合体５を封止する外装体４０を構成する第１基材４１および第２基材４２を得ることができる。
次に、第１基材４１および第２基材４２の間に膜電極接合体５を封止する工程を実施する。この工程においては、まず、樹脂接着層４０ｂが上を向くように、第２基材４２をステージ上に載置する。続いて、第２基材４２上に膜電極接合体５を載置する。次に、膜電極接合体５の上から、膜電極接合体５が膨出部４４内に収容されるように、第１基材４１を被せる。ここで、第１基材４１の樹脂接着層４０ｂが第２基材４２の樹脂接着層４０ｂに対向するように、第１基材４１を被せる。この際、タブ１６，２６が外部に延び出た状態で、膜電極接合体５が第１基材４１と第２基材４２との間に配置される。また、この際、外装体４０とタブ１６，２６との間に、シーラント１８，２８が配置される。
その後、膜電極接合体５の周囲において、第１基材４１と第２基材４２とを、例えば１５０℃〜２００℃の温度を有する金属製のヒートバーにより押圧する。これにより、ヒートバーにより押圧された領域の近傍において、第１基材４１と第２基材４２の各々の内面に形成された樹脂接着層４０ｂが溶解し、それらが互いにヒートシール（熱溶着）して、シール部４６が形成される。
より具体的には、まず、第２方向ｄ２における外装体４０の一側の縁部（図１における下側）、第１方向ｄ１における外装体４０の一側の縁部（正極タブ１６の側、図１における右側）および第１方向ｄ１における外装体４０の他側の縁部（負極タブ２６の側、図１における左側）を、ヒートバーにより押圧する。これにより、ヒートバーにより押圧された領域の近傍において、第１基材４１と第２基材４２の各々の内面に形成された樹脂接着層４０ｂが溶解し、それらが互いにヒートシール（熱溶着）される。ヒートシールの際、タブ１６，２６の周囲においては、シーラント１８，２８が第１基材４１および第２基材４２の樹脂接着層４０ｂとともに溶解する。このため、第１基材４１とタブ１６，２６とがヒートシールされるとともに、第２基材４２とタブ１６，２６とがヒートシールされる。これにより、タブ１６，２６の周囲に、封止空間４５と外装体４０の外部とを連通するような隙間が形成されることを防止することができる。このようにヒートシールされることにより、第２方向ｄ２における外装体４０の他側の縁部（図１における上側）に開口部が形成される。
次に、この開口部から外装体４０内に電解液を注入する。これにより、外装体４０内が電解液で充填される。
その後、第２方向ｄ２において外装体４０の他側の縁部（図１における上側）を、ヒートバーにより押圧する。これにより、外装体４０の第２方向ｄ２における他側の縁部がヒートシールされ、開口部が塞がれる。このため、図１に示すように、膜電極接合体５の周囲で全周にわたってシール部４６が連続状に形成され、枠状のシール部４６によって封止空間４５内の膜電極接合体５が電解液とともに外装体４０内に封止される。なお、このヒートシールは図示しない減圧チャンバ内で行われ、封止空間４５が減圧されながら封止される。
このように、タブ１６，２６が外装体４０の外側に延び出た状態で、外装体４０の周縁部でシール部４６が形成されることにより、外装体４０内の封止空間４５に膜電極接合体５が封止される。
このようにして、図１に示すような、外装体４０内に膜電極接合体５が封止された積層型電池１を得ることができる。
このように本実施の形態によれば、正極接続部１３は、積層方向ｄＬで見たときに正極タブ１６とは異なる位置に設けられた正極固定部１７ａ，１７ｂであって、正極接続領域ａ１の各々が互いに固定された正極固定部１７ａ，１７ｂを含んでいる。このことにより、正極タブ１６が正極接続部１３に接合される位置とは異なる位置で、各正極板１０Ｘの正極接続領域ａ１を互いに固定することができる。このため、電極板１０Ｘ，２０Ｙを積層してから正極タブ１６を接合するまでの間に、正極板１０Ｘが位置ずれを起こすことを防止することができる。とりわけ、電極板１０Ｘ，２０Ｙを積層してから正極タブ１６を接合するまでの間に、電極積層体３を移動させたとしても、正極板１０Ｘが位置ずれを起こすことを防止することができる。
また、本実施の形態によれば、積層型電池１の製造時において、膜電極接合体５にテープを貼り付けることを不要にすることができる。このため、反応ムラの発生を防止することができ、積層型電池１の性能低下を抑制することができる。
また、本実施の形態によれば、正極固定部１７ａ，１７ｂは、積層方向ｄＬで見たときに第２方向ｄ２において正極タブ１６の両側に設けられている。このように第２方向ｄ２における正極タブ１６の両側で各正極接続領域ａ１を固定することにより、正極板１０Ｘの第１方向ｄ１および第２方向ｄ２への位置ずれを防止するとともに、正極板１０Ｘの平面内における回転方向への位置ずれも効果的に防止することができる。このため、正極板１０Ｘの位置ずれをより一層防止することができる。
また、本実施の形態によれば、正極固定部１７ａ，１７ｂは、積層方向ｄＬで見たときに正極タブ１６から離間している。このことにより、積層型電池１の製造時において、正極タブ１６を接合する際に、正極タブ１６に正極固定部１７ａ，１７ｂが重なることを回避することができる。このため、正極タブ１６の接合を容易化することができ、積層型電池１の製造効率の低下を抑制することができる。
また、本実施の形態によれば、正極固定部１７ａ，１７ｂは、スポット状に形成されている。このことにより、正極固定部１７ａ，１７ｂを正極接続部１３上に局所的に形成することができる。このため、各正極接続領域ａ１の固定に要する時間を短縮することができ、積層型電池１の製造工数の増大を抑制することができる。
また、本実施の形態によれば、負極接続部２３は、積層方向ｄＬで見たときに負極タブ２６とは異なる位置に設けられた負極固定部２７ａ，２７ｂであって、負極接続領域ａ２の各々が互いに固定された負極固定部２７ａ，２７ｂを含んでいる。このことにより、負極タブ２６が負極接続部２３に接合される位置とは異なる位置で、各負極板２０Ｙの負極接続領域ａ２を互いに固定することができる。このため、電極板１０Ｘ，２０Ｙを積層してから負極タブ２６を接合するまでの間に、負極板２０Ｙが位置ずれを起こすことを防止することができる。とりわけ、電極板１０Ｘ，２０Ｙを積層してから負極タブ２６を接合するまでの間に、電極積層体３を移動させたとしても、負極板２０Ｙが位置ずれを起こすことを防止することができる。
また、本実施の形態によれば、負極固定部２７ａ，２７ｂは、積層方向ｄＬで見たときに第２方向ｄ２において負極タブ２６の両側に設けられている。このように第２方向ｄ２における負極タブ２６の両側で各負極接続領域ａ２を固定することにより、負極板２０Ｙの第１方向ｄ１および第２方向ｄ２への位置ずれを防止するとともに、負極板２０Ｙの平面内における回転方向への位置ずれも効果的に防止することができる。このため、負極板２０Ｙの位置ずれをより一層防止することができる。
また、本実施の形態によれば、負極固定部２７ａ，２７ｂは、積層方向ｄＬで見たときに負極タブ２６から離間している。このことにより、積層型電池１の製造時において、負極タブ２６を接合する際に、負極タブ２６に負極固定部２７ａ，２７ｂが重なることを回避することができる。このため、負極タブ２６の接合を容易化することができ、積層型電池１の製造効率の低下を抑制することができる。
また、本実施の形態によれば、負極固定部２７ａ，２７ｂは、スポット状に形成されている。このことにより、負極固定部２７ａ，２７ｂを負極接続部２３上に局所的に形成することができる。このため、各負極接続領域ａ１の固定に要する時間を短縮することができ、積層型電池１の製造工数の増大を抑制することができる。
また、本実施の形態によれば、積層方向ｄＬで見たときの電極板１０Ｘ，２０Ｙの面積は、２０，０００ｍｍ２以上である。一般に、このように電極板１０Ｘ，２０Ｙの面積が大きい場合に、電極板１０Ｘ，２０Ｙの位置ずれが問題になりやすい。例えば、電極板１０Ｘ，２０Ｙ間の位置ずれによる正極板１０Ｘと負極板２０Ｙとの接触が起きやすくなり、短絡が発生するおそれがある。このため、電極板１０Ｘ，２０Ｙの位置ずれを防止するために、電極板１０Ｘ，２０Ｙの積層速度を低下させることがあり、積層型電池１の製造工数を増大させるおそれがある。これに対して本実施の形態によれば、このような大きな面積を有する電極板１０Ｘ,２０Ｙであっても、各電極板１０Ｘ，２０Ｙの接続領域ａ１，ａ２を互いに固定することができる。このため、電極板１０Ｘ,２０Ｙが位置ずれを起こすことを防止することができる。この結果、正極板１０Ｘと負極板２０Ｙとが短絡することを防止することができるとともに、積層型電池１の製造工数の増大を抑制することができる。
また、本実施の形態によれば、外装体４０は、金属層４０ａと金属層４０ａの内面に設けられた樹脂接着層４０ｂとを含む第１基材４１と、第１基材４１に対向する第２基材４２と、を有し、第１基材４１と第２基材４２とをヒートシールして第１基材４１と第２基材４２との間に封止空間４５を形成している。一般に、このような所謂ラミネートフィルム型の外装体４０に膜電極接合体５を収容する場合、電極板１０Ｘ，２０Ｙの位置ずれを想定して、外装体４０の封止空間４５を画定する部分（例えば膨出部４４）を余裕を持たせて大きめに設計することが考えられる。この場合、積層型電池１のエネルギー密度が低下し得る。これに対して本実施の形態によれば、電極板１０Ｘ,２０Ｙが位置ずれを起こすことを防止することができるため、外装体４０の封止空間４５を画定する部分を余裕を減らして小さくすることができる。このため、積層型電池１のエネルギー密度の低下を抑制することができる。
以上において、具体例を参照しながら一実施の形態を説明してきたが、上述した具体例が一実施の形態を限定することを意図していない。上述した一実施の形態は、その他の様々な具体例で実施されることが可能であり、その要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。
以下、図面を参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した具体例と同様に構成され得る部分について、上述の具体例における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いるとともに、重複する説明を省略する。
（第１の変形例）
上述した実施の形態において、正極固定部１７ａ，１７ｂが、第２方向ｄ２において正極タブ１６の両側に設けられている例を示した。しかしながら、このことに限定されることはなく、正極固定部１７ａ，１７ｂは、正極タブ１６と異なる位置であれば、正極接続部１３の任意の位置に設けられていてもよい。また、正極接続部１３に任意の数の正極固定部１７ａ，１７ｂが設けられていてもよい。
例えば、正極接続部１３の任意の位置に１つの正極固定部のみが設けられていてもよい。この場合、各正極接続領域ａ１の固定に要する時間を短縮することができ、積層型電池１の製造工数の増大を抑制することができる。
また例えば、正極接続部１３の任意の位置に３つ以上の正極固定部が設けられていてもよい。この場合、各正極接続領域ａ１の固定をより強固にすることができ、正極板１０Ｘが位置ずれを起こすことをより一層防止することができる。
同様に、負極固定部２７ａ，２７ｂも、負極タブ２６と異なる位置であれば、負極接続部２３の任意の位置に設けられていてもよい。また、負極接続部２３に任意の数の負極固定部２７ａ，２７ｂが設けられていてもよい。
例えば、負極接続部２３の任意の位置に１つの負極固定部のみが設けられていてもよい。この場合、各負極接続領域ａ２の固定に要する時間を短縮することができ、積層型電池１の製造工数の増大を抑制することができる。
また例えば、負極接続部２３の任意の位置に３つ以上の負極固定部が設けられていてもよい。この場合、各負極接続領域ａ２の固定をより強固にすることができ、負極板２０Ｙが位置ずれを起こすことをより一層防止することができる。
（第２の変形例）
また、上述した実施の形態において、正極固定部１７ａ，１７ｂが、積層方向ｄＬで見たときに正極タブ１６から離間している例を示した。しかしながら、このことに限定されることはなく、正極固定部１７ａ，１７ｂは、正極タブ１６と隣接するように設けられていてもよい。このような場合であっても、各正極板１０Ｘの正極接続領域ａ１を互いに固定することができ、正極板１０Ｘが位置ずれを起こすことを防止することができる。
同様に、負極固定部２７ａ，２７ｂは、負極タブ２６と隣接するように設けられていてもよい。このような場合であっても、各負極板２０Ｙの負極接続領域ａ２を互いに固定することができ、負極板２０Ｙが位置ずれを起こすことを防止することができる。
（第３の変形例）
また、上述した実施の形態において、正極固定部１７ａ，１７ｂが、スポット状に形成されている例を示した。しかしながら、このことに限定されることはなく、正極固定部１７ａ，１７ｂは、所定の広範な領域を有するように形成されてもよい。
例えば、正極固定部１７ａ，１７ｂは、積層方向ｄＬで見たときに正極接続部１３の正極タブ１６が設けられている部分を除く大部分を占めるように形成されてもよい。このような正極固定部１７ａ，１７ｂを形成するために、例えば、各正極接続領域ａ１の所定の領域に外装体４０の樹脂接着層４０ｂを構成する樹脂材料と同一の樹脂材料の組成物を塗工しておき、接合工程において、その領域を高温のヒートバーにより押圧し、各正極接続領域ａ１の樹脂材料を溶解させて、それらを互いに熱溶着させてもよい。また例えば、各正極接続領域ａ１の所定の領域に接着剤を塗工して、各正極接続領域ａ１を互いに接着させてもよい。接着剤は、各正極集電体１１Ｘの電気的な接続を確保するために、導電性接着剤であってもよい。この場合、各正極接続領域ａ１の固定をより強固にすることができ、正極板１０Ｘが位置ずれを起こすことをより一層防止することができる。
同様に、負極固定部２７ａ，２７ｂも、所定の広範な領域を有するように形成されてもよい。
例えば、負極固定部２７ａ，２７ｂは、積層方向ｄＬで見たときに負極接続部２３の負極タブ２６が設けられている部分を除く大部分を占めるように形成されてもよい。このような負極固定部２７ａ，２７ｂを形成するために、例えば、各負極接続領域ａ２の所定の領域に外装体４０の樹脂接着層４０ｂを構成する樹脂材料と同一の樹脂材料の組成物を塗工しておき、接合工程において、その領域を高温のヒートバーにより押圧し、各負極接続領域ａ２の樹脂材料を溶解させて、それらを互いに熱溶着させてもよい。また例えば、各負極接続領域ａ２の所定の領域に接着剤を塗工して、各負極接続領域ａ２を互いに接着させてもよい。接着剤は、各負極集電体２１Ｙの電気的な接続を確保するために、導電性接着剤であってもよい。この場合、各負極接続領域ａ２の固定をより強固にすることができ、負極板２０Ｙが位置ずれを起こすことをより一層防止することができる。
（第４の変形例）
また、上述した実施の形態において、正極固定部１７ａ，１７ｂが、超音波接合によって形成される例を示した。しかしながら、このことに限定されることはなく、正極固定部１７ａ，１７ｂは、各正極接続領域ａ１を互いに固定することができれば、任意の方法により形成されてもよい。
例えば、正極固定部１７ａ，１７ｂは、抵抗溶接や熱溶着によって形成されてもよく、抵抗溶接や熱溶着によって各正極接続領域ａ１が互いに接合されて固定されてもよい。また例えば、正極固定部１７ａ，１７ｂは、ステープラによって形成されてもよく、ステープラ用つづり針が各正極接続領域ａ１を積層方向ｄＬに貫通することにより各正極接続領域ａ１が互いに固定されてもよい。また例えば、正極固定部１７ａ，１７ｂは、リベットによって形成されてもよく、各正極接続領域ａ１が互いにリベット止めされて固定されてもよい。また例えば、正極固定部１７ａ，１７ｂは、導電性繊維によって形成されてもよく、導電性繊維が各正極接続領域ａ１にミシン縫いされることにより各正極接続領域ａ１が互いに固定されてもよい。このような場合であっても、各正極板１０Ｘの正極接続領域ａ１を互いに固定することができ、正極板１０Ｘが位置ずれを起こすことを防止することができる。
同様に、負極固定部２７ａ，２７ｂも、各負極接続領域ａ２を互いに固定することができれば、任意の方法により形成されてもよい。
例えば、負極固定部２７ａ，２７ｂは、抵抗溶接や熱溶着によって形成されてもよく、抵抗溶接や熱溶着によって各負極接続領域ａ２が互いに接合されて固定されてもよい。また例えば、負極固定部２７ａ，２７ｂは、ステープラによって形成されてもよく、ステープラ用つづり針が各負極接続領域ａ２を積層方向ｄＬに貫通することにより各負極接続領域ａ２が互いに固定されてもよい。また例えば、負極固定部２７ａ，２７ｂは、リベットによって形成されてもよく、各負極接続領域ａ２が互いにリベット止めされて固定されてもよい。また例えば、負極固定部２７ａ，２７ｂは、導電性繊維によって形成されてもよく、導電性繊維が各負極接続領域ａ２にミシン縫いされることにより各負極接続領域ａ２が互いに固定されてもよい。このような場合であっても、各負極板２０Ｙの負極接続領域ａ２を互いに固定することができ、負極板２０Ｙが位置ずれを起こすことを防止することができる。
（第５の変形例）
また、上述した実施の形態において、固定部１７ａ，１７ｂ，２７ａ，２７ｂが、正極接続部１３および負極接続部２３の両方に設けられている例を示した。しかしながら、このことに限定されることはなく、固定部１７ａ，１７ｂ，２７ａ，２７ｂは、正極接続部１３および負極接続部２３のうちのいずれか一方にのみ設けられていてもよい。このような場合であっても、正極板１０Ｘおよび負極板２０Ｙのうちのいずれか一方が位置ずれを起こすことを防止することができる。
（第６の変形例）
また、上述した実施の形態において、第１基材４１と第２基材４２とが、別体として構成されている例を示した。しかしながら、このことに限定されることはなく、第１基材４１と第２基材４２とが、一体的に連続状に形成されていてもよい。例えば、第１基材４１と第２基材４２とが、第２方向ｄ２における他側（図１における上側）で連続して、単一のシート状に形成されていてもよい。そして、第１基材４１と第２基材４２との境界で折り曲げられて、外装体４０が形成されてもよい。この折り曲げた部分にはシール部４６が形成されていなくてもよい。このように第１基材４１と第２基材４２とが一体的に連続状に形成されていることにより、第１基材４１と第２基材４２とがシールされる部分を少なくすることができ、積層型電池１の封止性能を向上させることができる。
（第７の変形例）
また、上述した実施の形態において、正極板１０Ｘおよび負極板２０Ｙの間に絶縁シート３１が配置されている例を示した。しかしながら、このことに限定されることはなく、正極板１０Ｘおよび負極板２０Ｙの間に絶縁シート３１が配置されていなくてもよい。このような場合であっても、正極板１０Ｘおよび負極板２０Ｙの少なくとも一方が、他方に対向する面に機能層３０Ａを有していることにより、正極板１０Ｘおよび負極板２０Ｙが短絡することを防止することができる。
１ 積層型電池
３ 電極積層体
５ 膜電極接合体
１０Ｘ 正極板
１１Ｘ 正極集電体
１２Ｘ 正極活物質層
１３ 正極接続部
１６ 正極タブ
１７ａ 正極固定部
１７ｂ 正極固定部
２０Ｙ 負極板
２１Ｙ 負極集電体
２２Ｙ 負極活物質層
２３ 負極接続部
２６ 負極タブ
２７ａ 負極固定部
２７ｂ 負極固定部
４０ 外装体
４０ａ 金属層
４０ｂ 樹脂接着層
４１ 第１基材
４２ 第２基材
４５ 封止空間
ａ１ 正極接続領域
ａ２ 負極接続領域
ｂ１ 正極有効領域
ｂ２ 負極有効領域

Claims (2)

  1. 複数の第１電極板および複数の第２電極板を積層方向に交互に積層して電極積層体を形成する積層工程であって、前記第１電極板は、互いに隣接する第１接続領域および第１有効領域を含む第１電極集電体と、前記第１有効領域に設けられた第１電極活物質層と、を含み、複数の前記第１接続領域が重ね合わされて第１接続部が形成される、積層工程と、
    前記積層工程の後、前記第１接続部で前記第１接続領域の各々を互いに固定して、第１固定部を形成する固定工程と、
    前記固定工程の後、前記第１接続部に第１タブを接合するとともに、前記第１接続部で前記第１接続領域の各々を互いに接合して、膜電極接合体を得る接合工程と、
    外装体内に前記膜電極接合体を封止する封止工程と、を備え、
    前記固定工程において、前記第１固定部は、前記積層方向で見たときに、前記接合工程の際に前記第１タブが接合される位置とは異なる位置に形成され、
    前記積層工程において、前記第２電極板は、互いに隣接する第２接続領域および第２有効領域を含む第２電極集電体と、前記第２有効領域に設けられた第２電極活物質層と、を含み、複数の前記第２接続領域が重ね合わされて第２接続部が形成され、
    前記固定工程において、前記第２接続部で前記第２接続領域の各々が互いに固定されて、第２固定部が形成され、
    前記接合工程において、前記第２接続部に第２タブが接合されるとともに、前記第２接続部で前記第２接続領域の各々が互いに接合され、
    前記固定工程において、前記第２固定部は、前記積層方向で見たときに、前記接合工程の際に前記第２タブが接合される位置とは異なる位置に形成される、
    積層型電池の製造方法。
  2. 前記封止工程において、前記外装体は、金属層と前記金属層の内面に設けられた樹脂接着層とを含む第１基材と、前記第１基材に対向する第２基材と、を有し、前記第１基材と前記第２基材とをヒートシールして、前記第１基材と前記第２基材との間に前記膜電極接合体が封止される、
    請求項１に記載の積層型電池の製造方法。
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