JP6846490B1 - 蓄電素子及び蓄電素子の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】高容量の蓄電素子の薄型化を目的とする。【解決手段】蓄電素子１は、第１外装材４０及び第２外装材５０を含む外装体７と、第１外装材４０と第２外装材５０との間に形成される収容空間７ａに収容された電極体５と、を有し、電極体５は第１方向ｄ１に交互に積層された負極２０Ｙ及び正極１０Ｘを含んでいる。そして、電極体５の第１方向ｄ１に沿った厚みＴ〔ｍｍ〕の２乗に対する正極活物質層１２Ｘの平均面積Ａ〔ｍｍ２〕の比の値（Ａ／Ｔ２）を、１００以上２００００以下としている。【選択図】図１

Description

本発明は、蓄電素子及び蓄電素子の製造方法に関する。
例えば特許文献１や特許文献２に開示されているように、正極と負極とを交互に積層してなる電極体を有する積層型の蓄電素子が知られている。このような蓄電素子では、正極と負極の積層枚数を増やすことで高容量化を図ることができる。
ＷＯ２０１３／１３７２８５Ａ ＪＰ２０１８−５３４７３７Ａ
ただし、特許文献１に開示された蓄電素子に含まれる電極の一辺の長さは１００〜１５０ｍｍ程度であり、特許文献２に開示された蓄電素子に含まれる電極は９０ｍｍ×２６０ｍｍ程度の大きさを有している。このような大きさの電極を含む蓄電素子において高容量化を図るには、電極の積層枚数を増大させる必要がある。一方、蓄電素子に含まれる電極枚数が増大すると、元々偏平形状を有していた蓄電素子の厚みを増大させることになる。積層型の蓄電素子の用途は、近年、車載用途や定置住宅用途等の種々の用途に展開されつつあるが、厚みが増大することで蓄電素子は設置場所の制約を受けることになる。
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、高容量の蓄電素子の薄型化を目的とする。
本発明による蓄電素子は、
第１外装材および第２外装材を含む外装体と、
前記第１外装材と前記第２外装材との間に形成される収容空間に収容され、第１方向に交互に積層された負極及び正極を含む電極体と、を備え、
前記負極は、負極集電箔と、負極集電箔の少なくとも一方の面上に設けられた負極活物質を含む負極活物質層と、を有し、
前記正極は、正極集電箔と、正極集電箔の少なくとも一方の面上に設けられた正極活物質を含む正極活物質層と、を有し、
前記電極体の前記第１方向に沿った厚みＴ〔ｍｍ〕の２乗に対する前記正極活物質層の平均面積Ａ〔ｍｍ２〕の比の値（Ａ／Ｔ２）は、１００以上２００００以下であり、
前記負極と前記正極との合計枚数は１０枚以上である。
本発明による蓄電素子において、前記正極活物質層の平均面積Ａは８４００ｍｍ２以上７５６０００ｍｍ２以下であるようにしてもよい。
本発明による蓄電素子において、平面視における前記電極体の面積は９０００ｍｍ２以上８１００００ｍｍ２以下であるようにしてもよい。
平面視における前記外装体の面積は１２０００ｍｍ２以上９０００００ｍｍ２以下であるようにしてもよい。
本発明による蓄電素子において、前記電極体の前記第１方向に沿った厚さは０．２５ｍｍ以上９．５ｍｍ以下であるようにしてもよい。
本発明による蓄電素子において、前記蓄電素子の前記第１方向に沿った厚さは０．３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であるようにしてもよい。
本発明による蓄電素子において、
前記正極活物質層は平面視において矩形状を有し、
平面視における前記正極活物質層の長辺の長さ〔ｍｍ〕の前記正極活物質層の短辺の長さ〔ｍｍ〕に対する比の値は１．５０以上５．００以下であるようにしてもよい。
本発明による蓄電素子において、
前記外装体は平面視において矩形状を有し、
平面視における前記外装体の長辺の長さ〔ｍｍ〕の前記外装体の短辺の長さ〔ｍｍ〕に対する比の値は１．５０以上５．００以下であるようにしてもよい。
本発明による蓄電素子において、密充電時における電圧が４．０〔Ｖ〕以下であるようにしてもよい。
本発明による蓄電素子において、密充電時における前記正極の平均反応電位は４．０〔Ｖ ｖｓ Ｌｉ／Ｌｉ＋〕以下であるようにしてもよい。
本発明による蓄電素子において、前記正極活物質層はリン酸鉄リチウムを前記正極活物質として含むようにしてもよい。
本発明による蓄電素子において、密充電時における前記負極の平均反応電位は１．５〔Ｖ ｖｓ Ｌｉ／Ｌｉ＋〕以上であるようにしてもよい。
本発明による蓄電素子において、前記負極活物質層はチタン酸リチウムを前記負極活物質として含むようにしてもよい。
本発明による蓄電素子において、前記電極体は、前記正極および前記負極の間に設けられ前記正極および前記負極に粘着した絶縁シートを更に有するようにしてもよい。
本発明による蓄電素子において、前記第１外装材及び前記第２外装材は、縁部に位置する接合部において接合していてもよい。
本発明による蓄電素子の製造方法は、
上述した本発明による蓄電素子のいずれかの製造方法であって、
前記正極および前記負極の間に絶縁シートを介在させるようにして前記電極体を作製する工程と、
前記電極体を前記外装体内に収容して前記外装体を封止する工程と、を備え、
前記電極体を作製する工程において、粘着性を有する前記絶縁シートによって、当該絶縁シートに隣接する前記正極および前記負極を当該絶縁シートに仮留めする。
本発明による蓄電素子の製造方法の前記電極体を作製する工程において、前記正極及び前記負極に積層する前記絶縁シートに電解液が含浸していてもよい。
本発明によれば、高容量の蓄電素子を十分に薄型化することができる。
図１は、本発明の一実施の形態を説明するための図であって、蓄電素子を示す斜視図である。 図２は、図１の蓄電素子を示す平面図である。 図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。 図４は、図１の蓄電素子に含まれる電極体を示す斜視図である。 図５は、図３の電極体を示す平面図である。 図６は、絶縁シートを除いた状態で図３の電極体を示す平面図である。
以下、図面を参照して本発明の一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、適宜縮尺及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。
なお、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件ならびにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「同一」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。
図１乃至図６は、本発明による蓄電素子の一実施の形態を説明するための図である。図１は、蓄電素子の一具体例を示す斜視図である。図２は、平面視における蓄電素子を示している。図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面において、蓄電素子１を示す断面図である。なお、図示された具体例での平面視とは、対象となる部材を第１方向ｄ１から観察することを意味している。図１〜図３に示すように、蓄電素子１は、外装体７と、外装体７によって形成された収容空間７ａに収容された電極体５及び電解液と、電極体５に接続されて外装体７の内部から外部へと延び出したタブ６と、を有している。図３及び図４に示すように、電極体５は、第１方向ｄ１に積層された複数の第１電極１０及び複数の第２電極２０を有している。
図示された蓄電素子１は、全体的に厚さ方向である第１方向ｄ１に薄い偏平形状を有しており、長手方向となる第２方向ｄ２と短手方向となる第３方向ｄ３に広がっている。第１方向ｄ１、第２方向ｄ２及び第３方向ｄ３は、互いに非平行であり、図示された例では、互いに直交している。図２に示された蓄電素子１の平面視とは、後に参照する図５及び図６における電極体５における平面視と同様に、第１方向ｄ１に沿った方向からの観察を意味している。
このように大型で偏平形状となっている蓄電素子１は、厚みに制限のある狭い隙間にも設置することができる。また、偏平形状の蓄電素子１を撓ませて湾曲させることもできる。さらに、大型で偏平形状となっている蓄電素子１は、容易に積層させることができる。複数の蓄電素子１を積層させてユニットとすることで、容易に大容量の蓄電素子ユニットを形成することもできる。
以下において、蓄電素子１が積層型のリチウムイオン二次電池である例について説明する。この例において、第１電極１０は正極１０Ｘを構成し、第２電極２０は負極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、ここで説明する一実施の形態は、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１０及び第２電極２０を第１方向ｄ１に交互に積層してなる蓄電素子１に広く適用され得る。
以下、蓄電素子１の各構成要素について説明する。
まず、電極体５について説明する。図３及び図４に示すように、電極体５は、第１方向ｄ１に交互に積層された正極１０Ｘ（第１電極１０）及び負極２０Ｙ（第２電極２０）と、正極１０Ｘと負極２０Ｙとの間に配置された絶縁シート３０と、を有している。電極体５は、例えば板状の正極１０Ｘ及び負極２０Ｙを合計で２０枚以上含んでいる。なお、図４は電極体５を示す斜視図であるが、図４において、絶縁シート３０の図示は省略されている。図３に示された例において、絶縁シート３０は、第１方向ｄ１に直交する方向に広がる枚葉シート状に形成されている。そして、複数の絶縁シート３０が、電極１０Ｘ，２０Ｙと第１方向ｄ１に交互に配置されている。絶縁シート３０は、電極体５の最も一側及び最も他側にも、言い換えると電極体５と外装体７との間にも、配置されている。この例に限られず、一枚の長尺の絶縁シート３０が九十九折り状に折り曲げられて、第１方向ｄ１に隣り合う正極１０Ｘ及び負極２０Ｙの間に位置するようにしてもよい。すなわち、この例においては、長尺の絶縁シート３０の一方の面が正極１０Ｘに対面し、絶縁シート３０の他方の面が負極２０Ｙに対面するようになる。
電極体５は、全体的に偏平形状を有し、第１方向ｄ１への厚さが薄く、第１方向ｄ１に非平行な第２方向ｄ２及び第３方向ｄ３に広がっている。図５は、電極体５の平面図である。図６は、絶縁シート３０を除いた状態で、図５に示された電極体５を示す平面図である。図５及び図６に示された非限定的な例において、正極１０Ｘ及び負極２０Ｙは、略長方形形状の外輪郭を有している板状の電極である。第１方向ｄ１に非平行な第２方向ｄ２が、正極１０Ｘ及び負極２０Ｙの長手方向であり、第１方向ｄ１及び第２方向ｄ２の両方に非平行な第３方向ｄ３が、正極１０Ｘ及び負極２０Ｙの短手方向（幅方向）である。図４に示されているように、正極１０Ｘ及び負極２０Ｙは、第２方向ｄ２にずらして配置されている。より具体的には、複数の正極１０Ｘは、第２方向ｄ２における一側に寄って配置され、複数の負極２０Ｙは、第２方向ｄ２における他側に寄って配置されている。図５及び図６に示すように、正極１０Ｘ及び負極２０Ｙは、第２方向ｄ２における中央において、第１方向ｄ１に重なり合っている。
図５及び図６に示された例では、負極２０Ｙは、正極１０Ｘより、第３方向ｄ３の一側及び他側に延び出ている。正極１０Ｘ及び負極２０Ｙの厚さ、すなわち第１方向ｄ１に沿った正極１０Ｘ及び負極２０Ｙの長さを、例えば２５μｍ以上５００μｍ以下とすることができる。
次に、正極１０Ｘ（第１電極１０）について説明する。図３に示されているように、正極１０Ｘ（第１電極１０）は、正極集電体１１Ｘ（第１電極集電体１１）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１２）と、を有している。リチウムイオン二次電池において、正極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。
図３に示すように、正極集電体１１Ｘは、互いに対向する第１面１１ａ及び第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及び第２面１１ｂの両側の面上に形成されている。具体的には、正極集電体１１Ｘの第１面１１ａ又は第２面１１ｂが、電極体５に含まれる電極１０Ｘ，２０Ｙのうちの積層方向ｄ１における最外方に位置する場合、正極集電体１１Ｘの最外方側となる面には正極活物質層１２Ｘが設けられない。このような正極集電体１１Ｘの位置に依存した正極活物質層１２Ｘの有無を除き、電極体５に含まれる複数の正極１０Ｘは、正極集電体１１Ｘの両側に正極活物質層１２Ｘを有し、互いに同一に構成され得る。
正極集電体１１Ｘ及び正極活物質層１２Ｘは、蓄電素子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、バインダーとなる結着剤を含んでいる。正極活物質層１２Ｘは、正極活物質、導電助剤及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て固化させることで、作製され得る。正極活物質として、例えば、一般式ＬｉＭｘＯｙ（ただし、Ｍは金属であり、ｘ及びｙは金属Ｍと酸素Ｏの組成比である）で表される金属酸リチウム化合物が用いられる。金属酸リチウム化合物の具体例として、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム等が例示され得る。または、正極活物質として、一般式ＬｉＭＰＯ4（ただし、Ｍは金属である）で表されるリン酸金属リチウム化合物が用いられてもよい。リン酸金属リチウム化合物の具体例として、リン酸鉄リチウム、リン酸マンガンリチウム、リン酸コバルトリチウム等が例示され得る。とりわけ、正極活物質層１２Ｘが含む正極活物質がリン酸鉄リチウムである場合、充電電位が４Ｖ以下であるため、高容量という利点に加えてサイクル特性と安全性に優れた蓄電素子とすることができる。すなわち、蓄電素子１を長期間にわたって安全に使用することができる。導電助剤としては、アセチレンブラック等が用いられ得る。結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン等が用いられ得る。
図６に示すように、正極集電体１１Ｘ（第１電極集電体１１）は、第１接続領域ａ１及び第１電極領域ｂ１を有している。正極活物質層１２Ｘ（第１電極活物質層１２）は、正極集電体１１Ｘの第１電極領域ｂ１のみに積層されている。このため、第１接続領域ａ１は、電極体５の正極集電体１１Ｘにおいて電力の供給に寄与しない部分となっている。第１接続領域ａ１及び第１電極領域ｂ１は、第２方向ｄ２に配列されている。第１接続領域ａ１は、第１電極領域ｂ１よりも第２方向ｄ２における一側（図６における下側）に位置している。すなわち、第１接続領域ａ１は、第２方向ｄ２の端部に位置している。複数の正極集電体１１Ｘは、図４に示すように、第１接続領域ａ１において、抵抗溶接や超音波溶接、テープによる貼着、融着等によって互いに接合され、互いに電気的に接続している。
図示された例では、一つのタブ６が、第１接続領域ａ１において正極集電体１１Ｘに電気的に接続している。タブ６は、電極体５から第２方向ｄ２に延び出している。一方、図４及び図６に示すように、第１電極領域ｂ１は、負極２０Ｙの後述する負極活物質層２２Ｙに対面する領域の内側に位置している。そして、第３方向ｄ３に沿った正極１０Ｘの幅は、第３方向ｄ３に沿った負極２０Ｙの幅よりも狭くなっている。このような第１電極領域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。
次に、負極２０Ｙ（第２電極２０）について説明する。負極２０Ｙ（第２電極２０）は、負極集電体２１Ｙ（第２電極集電体２１）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２２）と、を有している。リチウムイオン二次電池において、負極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。
図３に示すように、負極集電体２１Ｙは、互いに対向する第１面２１ａ及び第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及び第２面２１ｂの少なくとも一方の面上に形成される。具体的には、負極集電体２１Ｙの第１面２１ａ又は第２面２１ｂが、電極体５に含まれる電極１０Ｘ，２０Ｙのうちの積層方向ｄ１における最外方に位置する場合、負極集電体２１Ｙの最外方側となる面には負極活物質層２２Ｙが設けられない。このような負極集電体２１Ｙの位置に依存した負極活物質層２２Ｙの有無を除き、電極体５に含まれる複数の負極２０Ｙは、負極集電体２１Ｙの両側に設けられた一対の負極活物質層２２Ｙを有し、互いに同一に構成され得る。
負極集電体２１Ｙ及び負極活物質層２２Ｙは、蓄電素子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、炭素材料からなる負極活物質、及び、バインダーとして機能する結着剤を含んでいる。負極活物質層２２Ｙは、例えば、炭素粉末や黒鉛粉末等からなる負極活物質とポリフッ化ビニリデンやスチレン−ブタジエンゴムのような結着剤と必要に応じてカルボキシメチルセルロースのような増粘剤と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て固化することで、作製され得る。
図６に示すように、負極集電体２１Ｙ（第２電極集電体２１）は、第２接続領域ａ２及び第２電極領域ｂ２を有している。負極活物質層２２Ｙ（第２電極活物質層２２）は、負極集電体２１Ｙの第２電極領域ｂ２のみに積層されている。このため、第２接続領域ａ２は、電極体５の負極集電体２１Ｙにおいて電力の供給に寄与しない部分となっている。第２接続領域ａ２及び第２電極領域ｂ２は、第２方向ｄ２に配列されている。第２接続領域ａ２は、第２電極領域ｂ２よりも第２方向ｄ２における他側（図６における上側）に位置している。すなわち、第２接続領域ａ２は、第２方向ｄ２の端部に位置している。複数の負極集電体２１Ｙは、第２接続領域ａ２において、抵抗溶接や超音波溶接、テープによる貼着、融着等によって互いに接合され、互いに電気的に接続している。図示された例では、正極集電体１１Ｘに接続したタブとは別のタブ６が、第２接続領域ａ２において負極集電体２１Ｙに電気的に接続している。タブ６は、電極体５から第２方向ｄ２の他側に延び出している。
既に説明したように、正極１０Ｘの第１電極領域ｂ１は、負極２０Ｙの第２電極領域ｂ２に対面する領域の内側に位置している（図６参照）。すなわち、第２電極領域ｂ２は、正極１０Ｘの正極活物質層１２Ｘに対面する領域を内包する領域に広がっている。第３方向ｄ３に沿った負極２０Ｙの幅は、第３方向ｄ３に沿った正極１０Ｘの幅よりも広くなっている。とりわけ、負極２０Ｙの第３方向ｄ３における一側（図６の左側）に位置する一側端部２０ａは、正極１０Ｘの第３方向ｄ３における一側端部１０ａよりも、第３方向ｄ３における一側に位置し、且つ、負極２０Ｙの第３方向ｄ３における他側（図６の右側）に位置する他側端部２０ｂは、正極１０Ｘの第３方向ｄ３における他側端部１０ｂよりも、第３方向ｄ３における他側に位置している。
次に、絶縁シート３０について説明する。絶縁シート３０は、例えば第１方向ｄ１に隣り合う任意の二つの電極１０Ｘ，２０Ｙの間に位置している。正極１０Ｘ（第１電極１０）及び負極２０Ｙ（第２電極２０）の間に位置する絶縁シート３０は、正極１０Ｘ及び負極２０Ｙが接触しないように離間させている。電極体５の第１方向ｄ１の最も一側及び最も他側に配置されている絶縁シート３０は、電極体５の表面の一部を形成しており、電極体５に含まれる電極１０Ｘ，２０Ｙが外部の部材と接触しないように離間させている。絶縁シート３０は、絶縁性を有しており、正極１０Ｘ及び負極２０Ｙの接触による短絡を防止する。
図５及び図６に示されている例では、絶縁シート３０は、平面視において第２方向ｄ２及び第３方向ｄ３に広がる矩形形状である。また、絶縁シート３０は、平面視において、正極１０Ｘの正極活物質層１２Ｘの全領域及び負極２０Ｙの負極活物質層２２Ｙの全領域を覆うように広がっている。
絶縁シート３０は、大きなイオン透過度(透気度)、所定の機械的強度、および、電解液、正極活物質、負極活物質等に対する耐久性を有していることが好ましい。このような絶縁シート３０として、例えば、絶縁性の材料によって形成された多孔質体や不織布等を用いることができる。より具体的には、絶縁シート３０として、融点が８０〜１４０℃程度の熱可塑性樹脂からなる多孔フィルムを用いることができる。熱可塑性樹脂として、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン系ポリマー、またはポリエチレンテレフタレートを採用することができる。外装体７の収容空間７ａには、電極体５とともに電解液が封入される。電解液が、多孔質体や不織布からなる絶縁シート３０に含浸することで、絶縁シート３０を間に配置した電極１０Ｘ，２０Ｙの電極活物質層１２Ｘ，２２Ｙが電解液に接触した状態に維持される。
次に、タブ６について説明する。タブ６は、蓄電素子１における端子として機能する。図４〜図６に示すように、電極体５の正極１０Ｘ（第１電極１０）に一方（第２方向ｄ２の一側）のタブ６が電気的に接続している。同様に、電極体５の負極２０Ｙ（第２電極２０）に他方（第２方向ｄ２の他側）のタブ６が電気的に接続している。図１及び図３に示すように、一対のタブ６は、外装体７の内部である収容空間７ａから、外装体７の外部へと第２方向ｄ２に延び出している。より具体的には、一方のタブ６の第２方向ｄ２における他側に位置する部分が正極１０Ｘ（第１電極１０）に電気的に接続し、一方のタブ６の第２方向ｄ２における一側に位置する部分が外装体７の外部に延び出している。他方のタブ６の第２方向ｄ２における一側に位置する部分が負極２０Ｙ（第２電極２０）に電気的に接続し、他方のタブ６の第２方向ｄ２における他側に位置する部分が外装体７の外部に延び出している。タブ６の外装体７の外部に延びている部分の第２方向ｄ２に沿った長さは、例えば１０ｍｍ以上２５ｍｍ以下である。
なお、図３に示すように、タブ６は、後述する外装体７が有する第１外装材４０と第２外装材５０との間、より詳しくは第１外装材４０の第１シーラント層４２と第２外装材５０の第２シーラント層５２との間を通過する。また、外装体７とタブ６との間は、タブ６が延び出す領域において、封止されている。外装体７とタブ６との間を封止するため、外装体７とタブ６との間にはシール部８が設けられている。シール部８は、タブ６の第２方向ｄ２における中間部において、タブ６を周囲から取り囲んでいる。シール部８は、外装体７に溶着しており、タブ６と外装体７との間を封止している。シール部８は、タブ６と外装体７との間の接触、特にタブ６と外装体７における外装材４０，５０の後述する金属層４１，５１との接触を効果的に防止し、絶縁している。
タブ６は、アルミニウム、銅、ニッケル、ニッケルメッキ銅等を用いて板状または短冊状に形成され得る。タブ６の厚みを、例えば０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下とすることができる。また、タブ６の幅、すなわち第３方向ｄ３に沿ったタブ６の長さを、一定とすることができる。シール部８の材料としては、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、低密度ポリエチレン、アイオノマー、エチレン・酢酸ビニル共重合体等を挙げることができる。シール部８の厚みを、例えば０．０５ｍｍ以上０．４ｍｍ以下とすることができる。
次に、外装体７について説明する。外装体７は、電極体５及び電解液を封止するための包装体である。図３に示すように、外装体７は、電極体５を収容するための収容空間７ａを形成している。外装体７は、電極体５及び電解液をその内部の収容空間７ａに収容して密閉する。
収容空間７ａは、電極体５を収容することができるよう、電極体５の寸法以上の寸法となっている。一方、蓄電素子１の体積エネルギー密度を高くするため、収容空間７ａは、小さくなっていることが好ましい。ここで、体積エネルギー密度とは、蓄電素子が占める体積あたりの当該蓄電素子が供給可能な電力量（容量）のことを意味する。このため、外装体７は、少なくとも第１方向ｄ１においては収容している電極体５に接していることが好ましい。収容空間７ａは、収容される電極体５の形状に合わせた形状となるよう、形成されている。図示された例では、収容空間７ａは、略直方体形状となっている。
また、外装体７は、第１外装材４０と、第２外装材５０と、を有している。図１によく示されているように、第１外装材４０と第２外装材５０とがそれぞれの周縁の接合部３５において接合されていることで、収容空間７ａが形成されている。とりわけ、図２に示された例では、第１外装材４０及び第２外装材５０は、互いに対向して配置され、接合部３５において接合されている。第１外装材４０と第２外装材５０とは、例えば接着性を有する接着層によって接合されていてもよいし、溶着されることによって接合されていてもよい。接着層によって接合される場合、接着層は、接着性に加え、絶縁性、耐薬品性、熱可塑性等を有していることが好ましく、例えば、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、低密度ポリエチレン、アイオノマー、エチレン・酢酸ビニル共重合体等を用いることができる。このような第１外装材４０及び第２外装材５０の厚さを、例えば０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下とすることができる。
なお、第１外装材４０と第２外装材５０とは、それぞれ別の部材であってもよいが、一体化している部材であってもよい。すなわち、第１外装材４０及び第２外装材５０は、１つのシート状の部材の折り曲げ線を介して区分けされた二つの部分であってもよい。この場合、第１外装材４０と第２外装材５０とが接続されている部分（折り曲げ線の部分）以外の部分（縁部）において第１外装材４０と第２外装材５０とが接合されることで、収容空間７ａが形成される。
図１及び図３によく示されているように、第１外装材４０は、電極体５を収容可能な十分な大きさの収容空間７ａを形成するため、第１外装材４０の周縁から膨出した膨出部４７を含んでいる。膨出部４７は、第１外装材４０の周縁によって取り囲まれて、第２外装材５０から離間する向きに膨出している。膨出部４７は、第１外装材４０の中央部に位置している。一方、図示された例では、第２外装材５０は、膨出部を含んでおらず、平坦になっている。
しかしながら、図示された例に限らず、第１外装材４０は膨出部を含んでおらず、第２外装材５０が収容空間７ａを形成するための膨出部を含んでいてもよい。さらには、第１外装材４０及び第２外装材５０の両方が、収容空間７ａを形成するための膨出部を含んでいてもよい。
図３に示された例において、第１外装材４０は、第１金属層４１及び第１金属層４１に積層された第１シーラント層４２を含んでいる。同様に、第２外装材５０は、第２金属層５１及び第２金属層５１に積層された第２シーラント層５２を含んでいる。第１シーラント層４２は、第１外装材４０において第２外装材５０に対面する側に設けられている。第２シーラント層５２は、第２外装材５０において第１外装材４０に対面する側に設けられている。すなわち、第１外装材４０と第２外装材５０とは、第１外装材４０の第１シーラント層４２と第２外装材５０の第２シーラント層５２とが向かい合うように配置されている。
また、図示された例では、第１外装材４０は、第１金属層４１の表面をなす面に設けられた、すなわち第１金属層４１の第１シーラント層４２が積層された面とは逆側の面に設けられた、絶縁性を有する第１絶縁層４３をさらに含んでいる。さらに、図示された例では、第２外装材５０は、第２金属層５１の表面をなす面に設けられた、すなわち第２金属層５１の第２シーラント層５２が積層された面とは逆側の面に設けられた、絶縁性を有する第２絶縁層５３をさらに含んでいる。図３に示すように、第２方向ｄ２において、第１外装材４０の第１シーラント層４２と第２外装材５０の第２シーラント層５２との間を、タブ６が通過している。シール部８と第１シーラント層４２及び第２シーラント層５２が溶着等されることで、タブ６と外装体７との間が封止されている。
第１金属層４１及び第２金属層５１は、高ガスバリア性と成形加工性を有することが好ましく、例えばアルミニウム箔やステンレス箔等を用いることができる。第１シーラント層４２及び第２シーラント層５２は、収容空間７ａに収容された電極体５と第１金属層４１及び第２金属層５１とが電気的に接続されることを防止する。第１シーラント層４２及び第２シーラント層５２は、熱可塑性を有する。熱可塑性を有する第１シーラント層４２及び第２シーラント層５２によって、第１外装材４０と第２外装材５０とを溶着によって接合することができる。第１シーラント層４２及び第２シーラント層５２としては、例えばポリプロピレン等を用いることができる。第１絶縁層４３及び第２絶縁層５３は、外部の導体と第１金属層４１及び第２金属層５１とが電気的に接続されることを防止する。第１絶縁層４３及び第２絶縁層５３は、例えば薄膜状のナイロンやポリエチレンテレフタレートからなる層である。
次に、上述した構成からなる蓄電素子１の製造方法の一例について、説明する。
まず、正極１０Ｘ、絶縁シート３０、負極２０Ｙ、絶縁シート３０をこの順で繰り返し積層する。これにより、正極１０Ｘ及び負極２０Ｙが交互に積層され且つ正極１０Ｘ及び負極２０Ｙの間に絶縁シート３０が配置された電極体５が作製される。電極体５が正極１０Ｘ及び負極２０Ｙを合計で２０以上含むよう、正極１０Ｘ、絶縁シート３０及び負極２０Ｙを積層するようにしてもよい。
次に、作製された電極体５の第２方向ｄ２における一側において、第２方向ｄ２に延びるタブ６を正極１０Ｘと電気的に接続し、第２方向ｄ２における他側において、第２方向ｄ２に延びる別のタブ６を負極２０Ｙと電気的に接続する。このとき、電極体５に含まれる複数の正極１０Ｘを、第１接続領域ａ１において、互いに電気的に接続するようにしてもよい。また、電極体５に含まれる複数の負極２０Ｙを、第２接続領域ａ２において、互いに電気的に接続するようにしてもよい。タブ６と電極１０、２０との電気的接続、及び、複数の電極１０、２０の間での電気的接続は、例えば、超音波接合による導電性材料の溶着によって、実現され得る。
なお、本実施の形態においては、後述する理由から、電極体５の第１方向ｄ１に沿った厚みＴ〔ｍｍ〕の２乗に対する正極活物質層１２Ｘの平均面積Ａ〔ｍｍ２〕の比の値（Ａ／Ｔ２）が、１００以上２００００以下となるよう、より好ましくは２００以上１００００以下となるよう、更に好ましくは５００以上５０００以下となるよう、電極体５を作製する。また、本実施の形態においては、負極と正極との合計枚数が１０枚以上となるよう、より好ましくは２０枚以上となるよう、更に好ましくは３０枚以上となるよう、電極体５を作製する。
また、第１外装材４０及び第２外装材５０を用意（作製）する。外装材４０，５０は、例えばアルミニウム箔からなる金属層４１，５１に、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、またはポリエチレンテレフタレートからなるシーラント層４２，５２、更には絶縁層４３，５３をラミネートすることで作製され得る。第１外装材４０及び第２外装材５０は、平板状に形成される。第１外装材４０には、例えばエンボス加工によって、膨出部４７が形成され得る。
その後、電極体５を第１外装材４０及び第２外装材５０の間に配置する。第１外装材４０及び第２外装材５０は、第１シーラント層４２及び第２シーラント層５２の側が向かい合うように配置される。このとき、一方のタブ６は、第２方向ｄ２の一側において第１外装材４０及び第２外装材５０の間から外方に延び出しており、他方のタブ６は第２方向ｄ２の他方において第１外装材４０及び第２外装材５０の間から外方に延び出している。その後、第１外装材４０及び第２外装材５０を周縁において接合する。第１シーラント層４２及び第２シーラント層５２の溶着によって、第１外装材４０及び第２外装材５０を接合することができる。第１シーラント層４２及び第２シーラント層５２の溶着は、例えば、第１外装材４０及び第２外装材５０を加熱加圧にすることによって、実現され得る。第１外装材４０と第２外装材５０とが縁部（周縁）の接合部３５において接合されることで、収容空間７ａが形成される。収容空間７ａに電解液が注入される。
以上の工程により、膨出部４７によって形成された収容空間７ａに、電極体５及び電解液が収容されて、図１に示すような蓄電素子１が製造される。
ところで、各電極の電極活物質層の面積を大型化することで、蓄電素子の容量を増加させることができる。ただし、各電極の電極活物質層の面積を大型化するには、製造設備等の物理的な制約を解消する必要があるだけでなく、大型化することによって積層時の位置ずれ量が大きくなるといった問題にも対処する必要があった。上述したように、正極活物質層は積層方向への投影において負極活物質層が配置されている領域の内側に配置される必要がある。正極活物質層と対面する位置に負極活物質層が位置していない場合、負極活物質層にリチウムが析出してしまう。リチウムの析出は、単なる性能低下だけでなく、外装体の損傷や破裂といった種々の不具合の原因となり得る。
さらに、正極活物質層の負極活物質層からの位置ずれを回避するために、言い換えると、正極活物質層と負極活物質層との位置決め誤差を許容するために、負極活物質層の大きさを正極活物質層の大きさよりも大幅に広げることも考えられる。しかしながら、負極活物質層と正極活物質層との面積差が大きくなることは、リチウムイオンの放出および吸蔵が有効に実施され得ない領域の増加を意味する。結果として、蓄電素子が占める体積に対する蓄電素子の容量の比率を表す体積エネルギー密度が低下してしまう。すなわち、リチウムの析出に伴った不具合を回避することができても、蓄電素子の基本的な特性が劣化してしまう。
以上のことから、従来の蓄電素子では、各電極の電極活物質層の面積が大きくなり過ぎないように設定されてきた。
一方、昨今では車載用途や定置住宅用途等の種々の用途への展開にともない、蓄電素子１の高容量化の要望が高まっている。各電極の電極活物質層の面積が制限された従来の蓄電素子の容量を増大させるには、蓄電素子に含まれる電極の枚数を増やす必要が生じる。ただし、蓄電素子は、多数の電極を含むことで、その厚みを増大させしまうことになる。そして、厚みが増大した蓄電素子は、設置場所の制約を受けることになる。
これに対し本実施の形態の蓄電素子１では、当該蓄電素子１に含まれた正極活物質層１２Ｘの平均面積Ａ〔ｍｍ２〕の電極体５の積層方向ｄ１への厚みＴ〔ｍｍ〕の２乗に対する比の値（Ａ／Ｔ２）を、１００以上２００００以下としており、より好ましくは２００以上１００００以下としており、更に好ましくは５００以上５０００以下としている。また、本実施の形態の蓄電素子１では、負極と正極との合計枚数を１０枚以上としており、より好ましくは２０枚以上としており、更に好ましくは３０枚以上としている。すなわち、正極活物質層１２Ｘ及び負極活物質層２２Ｙの積層方向ｄ１に直交する方向ｄ２，ｄ３への過度な相対位置ずれを引き起こさず、かつ高容量を実現可能な程度に、正極活物質層１２Ｘの平均面積Ａ〔ｍｍ２〕と電極枚数（負極と正極の合計枚数）を大きく設定しながら、様々な用途への適用に際して設置場所の制約を有効に軽減できる程度に電極体５の厚みＴ〔ｍｍ〕を薄くすることができる。したがって、正極活物質層１２Ｘの平均面積Ａ〔ｍｍ２〕の電極体５の厚みＴ〔ｍｍ〕の２乗に対する比の値（Ａ／Ｔ２）が調節された本実施の形態によれば、リチウムの析出が生じてしまうことを効果的に回避することができるとともに、更に体積エネルギー密度を向上させることができる。併せて、蓄電素子１が十分に薄型化されるので、僅かな隙間等に高容量の蓄電素子１を配置することができる。また、蓄電素子１を或る程度撓ませることもできる。これにより、蓄電素子１を湾曲させることによって狭い経路を通じて所望の設置場所へ持ち込むことが可能になり、また、湾曲した状態に維持して蓄電素子１を設置することも可能となる。すなわち、高容量の蓄電素子１を十分に薄型化して、蓄電素子１の設置の自由度を効果的に改善することができる。
なお、「正極活物質層の平均面積Ａ〔ｍｍ２〕」とは、一つの正極１０Ｘが正極集電体１１Ｘの両面にそれぞれ正極活物質層を有している場合、各面上に設けられた正極活物質層の面積Ａの平均値を意味している。つまり、一つの正極１０Ｘが、二つの正極活物質層１２Ｘを含んでいる場合には、当該二つの正極活物質層１２Ｘの面積の合計を一つの面積の値として平均値を算出するのではなく、当該二つの正極活物質層１２Ｘの面積をそれぞれ別々の正極活物質層の面積の値として平均値を算出することとする。
この蓄電素子１において、正極活物質層１２Ｘの平均面積Ａは、８４００ｍｍ２以上７５６０００ｍｍ２以下であることが好ましく、４００００ｍｍ２以上７５６０００ｍｍ２以下であることがより好ましく、６００００ｍｍ２以上７５６０００ｍｍ２以下であることが更に好ましい。この蓄電素子１によれば、偏平形状を有し設置の自由度を改善された蓄電素子１を十分に高容量化することができ、これにより、優れた体積エネルギー密度を確保することができる。また、このような蓄電素子１によれば、リチウムの析出が生じてしまうことをより効果的に回避することができるとともに、更に体積エネルギー密度の低下をより効果的に回避することができる。
このように正極活物質層１２Ｘの平均面積Ａ〔ｍｍ２〕を調節して、高体積エネルギー密度の確保およびリチウムの析出回避を図る観点から、平面視における電極体５の面積は、９０００ｍｍ２以上８１００００ｍｍ２以下であることが好ましく、２７０００ｍｍ２以上８１００００ｍｍ２以下であることがより好ましく、５４０００ｍｍ２以上８１００００ｍｍ２以下であることが更に好ましい。同様に、正極活物質層１２Ｘの平均面積Ａを調節して、高体積エネルギー密度の確保およびリチウムの析出回避を図る観点から、平面視における外装体７の面積は１２０００ｍｍ２以上９０００００ｍｍ２以下であることが好ましく、４８０００ｍｍ２以上９０００００ｍｍ２以下であることがより好ましく、９６０００ｍｍ２以上９０００００ｍｍ２以下であることが更に好ましい。
この蓄電素子１において、電極体５の第１方向ｄ１に沿った厚さＴ〔ｍｍ〕は、０．２５ｍｍ以上９．５ｍｍ以下であることが好ましく、０．９ｍｍ以上９．５ｍｍ以下であることがより好ましく、２．９ｍｍ以上９．５ｍｍ以下であることが更に好ましい。この蓄電素子１によれば、設置の自由度を有効に改善することができる。
このように電極体５の厚さＴ〔ｍｍ〕を調節して、薄型化による蓄電素子１の設置自由度の改善を図る観点から、蓄電素子１及び外装体７の第１方向ｄ１に沿った厚さは、０．３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましく、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることがより好ましく、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが更に好ましい。
また、図示された具体例において、正極活物質層１２Ｘは平面視において矩形状を有している。そして、平面視における正極活物質層１２Ｘの長辺の長さ〔ｍｍ〕の正極活物質層１２Ｘの短辺の長さ〔ｍｍ〕に対する比の値は、１．５０以上５．００以下であることが好ましく、１．８０以上５．００以下であることがより好ましく、２．００以上５．００以下であることが更に得好ましい。この蓄電素子１によれば、電極体５の厚さＴが薄いだけでなく、正極活物質層１２Ｘの短辺の長さ〔ｍｍ〕も十分に短くすることができる。したがって、蓄電素子１が挿入されるべき隙間（空間）の厚さ（幅）だけでなく、当該隙間の深さ又は当該隙間の長さが狭い場合にも、蓄電素子１を当該隙間に収容することが可能となる。これにより、蓄電素子１の配置や設置の自由度を更に改善することができる。
このように正極活物質層層１２Ｘの長辺の長さ〔ｍｍ〕の短辺の長さ〔ｍｍ〕に対する比の値を調節して、蓄電素子１の設置自由度の改善を図る観点から、平面視において矩形状を有する電極体５の長辺の長さ〔ｍｍ〕の当該電極体５の短辺の長さ〔ｍｍ〕に対する比の値は、１．５０以上５．００以下であることが好ましく、１．８０以上５．００以下であることがより好ましく、２．００以上５．００以下であることが更に好ましい。同様に、正極活物質層層１２Ｘの長辺の長さ〔ｍｍ〕の短辺の長さ〔ｍｍ〕に対する比の値を調節して、蓄電素子１の設置自由度の改善を図る観点から、平面視において矩形状を有する外装体７の長辺の長さ〔ｍｍ〕の当該外装体７の短辺の長さ〔ｍｍ〕に対する比の値は、１．５０以上５．００以下であることが好ましく、１．８０以上５．００以下であることがより好ましく、２．００以上５．００以下であることが更に好ましい。
なお、蓄電素子１に関するその他の寸法等は、以下のように設定することができる。蓄電素子１の重さは、例えば０．０６ｋｇ以上４．００ｋｇ以下とすることができる。平面視において矩形形状を有する外装体７の長辺の長さ〔ｍｍ〕を１００ｍｍ以上１０００ｍｍ以下とすることができ、外装体７の短辺の長さ〔ｍｍ〕を１００ｍｍ以上５００ｍｍ以下とすることができる。平面視において矩形形状を有する電極体５の長辺の長さ〔ｍｍ〕を２００ｍｍ以上９５０ｍｍ以下とすることができ、電極体５の短辺の長さ〔ｍｍ〕を７０ｍｍ以上３５０ｍｍ以下とすることができる。平面視において矩形形状を有する正極活物質層１２Ｘの長辺の長さ〔ｍｍ〕を１００ｍｍ以上１０００ｍｍ以下とすることができ、正極活物質層１２Ｘの短辺の長さ〔ｍｍ〕を１００ｍｍ以上５００ｍｍ以下とすることができる。
さらに、以上に説明した蓄電素子１では、電極体５に含まれる電極１０Ｘ，２０Ｙの数量を低減しながら、体積エネルギー効率を維持することを意図されている。したがって、一対の正極１０Ｘ及び負極２０Ｙの間での容量は大きくなる傾向があり、リチウムの析出を回避することの重要性が増す。このような蓄電素子１においては、絶縁シート３０を介して対向する一対の正極１０Ｘ及び負極２０Ｙの間における満充電時での電圧を、４．０Ｖ以下とすることが好ましく、３．８Ｖ以下とすることがより好ましく、３．７Ｖ以下とすることが更に好ましい。このような蓄電素子１によれば、高体積エネルギー密度を確保しながら、同時にサイクル特性と安全性を向上させることができる。
絶縁シート３０を介して対向する一対の正極１０Ｘ及び負極２０Ｙの間における満充電時での電圧を調節して、リチウムの析出を効果的に回避する観点から、密充電時における正極１０Ｘの平均反応電位を、４．０〔Ｖ ｖｓ Ｌｉ／Ｌｉ＋〕以下とすることが好ましく、３．８Ｖ以下とすることがより好ましく、３．７Ｖ以下とすることが更に好ましい。また同様に、絶縁シート３０を介して対向する一対の正極１０Ｘ及び負極２０Ｙの間における満充電時での電圧を調節して、リチウムの析出を効果的に回避する観点から、正極活物質層１２Ｘはリン酸鉄リチウムを正極活物質として含むことが好ましい。
なお、正極１０Ｘの平均反応電位は、例えば、蓄電素子１から正極１０Ｘ、負極２０Ｙおよび電解液を取り出し、さらに別途用意した参照極用のリチウム箔と組み合わせてラミネート型の三極セルを作製し、参照極に対する正極１０Ｘの電圧を測定することで求めることができる。
更に同様に、絶縁シート３０を介して対向する一対の正極１０Ｘ及び負極２０Ｙの間における満充電時での電圧を調節して、リチウムの析出を効果的に回避する観点から、密充電時における負極２０Ｙの平均反応電位を、１．５〔Ｖ ｖｓ Ｌｉ／Ｌｉ＋〕以上とすることが好ましく、１．８）Ｖ以上とすることがより好ましく、２．０）Ｖ以上とすることが更に好ましい。更に同様に、絶縁シート３０を介して対向する一対の正極１０Ｘ及び負極２０Ｙの間における満充電時での電圧を調節して、リチウムの析出を効果的に回避する観点から、負極活物質層２２Ｙはチタン酸リチウムを負極活物質として含むことが好ましい。
なお、負極２０Ｙの平均反応電位は、例えば、蓄電素子１から正極１０Ｘ、負極２０Ｙおよび電解液を取り出し、さらに別途用意した参照極用のリチウム箔と組み合わせてラミネート型の三極セルを作製し、参照極に対する負極２０Ｙの電圧を測定することで求めることができる。
さらに、上述した蓄電素子１において、正極１０Ｘ及び負極２０Ｙの間に設けられた絶縁シート３０が、正極１０Ｘ及び負極２０Ｙに粘着するようにしてもよい。このような蓄電素子１の電極体５において、正極１０Ｘ及び負極２０Ｙが隣接する絶縁シート３０に対して相対移動することを効果的に抑制することができる。より具体的には、用いられる電解液の種類を調節したり、絶縁シート３０の表面に粘着性樹脂を設けたりすることで、絶縁シート３０にいくらかの粘着性を付与することができる。例えば、エチレンカーボネートやプロピレンカーボネートなどの環状炭酸エステルの含有率を増やすと、電解液の粘度が上昇するため、絶縁シート３０と正極１０Ｘ及び２０Ｙとの間にいくらかの粘着性が生じる。あるいは、アクリル系、シリコーン系、ゴム系などの粘着剤を溶剤に分散させて絶縁シート３０の表面に塗布した後に溶剤を乾燥させることで、絶縁シート３０の表面に粘着剤樹脂を設けることによっても、絶縁シート３０と正極１０Ｘ及び２０Ｙとの間に粘着性が生じる。絶縁シート３０が正極１０Ｘ及び負極２０Ｙに粘着することで、蓄電素子１及び電極体５に含まれる電極間の相対位置を安定して維持することができる。これにより、リチウムの析出を効果的に抑制することができる。
また、上述した蓄電素子１の製造方法における電極体５の作製段階において、絶縁シート３０が粘着性を有していることが有効である。すなわち、電極１０Ｘ，２０Ｙを積層して電極体５を作製する際に、絶縁シート３０に電解液を含浸させておく。この例によれば、電極体５を作製する工程において、粘着性を有する絶縁シート３０によって、当該絶縁シート３０に隣接する正極１０Ｘ及び負極２０Ｙを当該絶縁シート３０に仮留めすることができる。すなわち、粘着性を有した絶縁シート３０と積層された電極１０Ｘ，２０Ｙを、絶縁シート３０に対して位置決めした位置に維持することができる。結果として、絶縁シート３０を介して対向する一対の電極１０Ｘ，２０Ｙの相対位置を、蓄電素子１の作製中や作製された蓄電素子１の使用中に維持することができる。これにより、蓄電素子１における意図しないリチウムの析出を効果的に抑制することができる。
以上に説明してきた一実施の形態において、蓄電素子１は、第１外装材４０及び第２外装材５０を含む外装体７と、第１外装材４０と第２外装材５０との間に形成される収容空間７ａに収容された電極体５と、を有し、電極体５は第１方向ｄ１に交互に積層された負極２０Ｙ及び正極１０Ｘを含んでいる。そして、電極体５の第１方向ｄ１に沿った厚みＴ〔ｍｍ〕の２乗に対する正極活物質層１２Ｘの平均面積Ａ〔ｍｍ２〕の比の値（Ａ／Ｔ２）を、１００以上２００００以下としている。さらに、負極と正極との合計枚数を１０枚以上としている。このような本実施の形態では、正極活物質層１２Ｘの面積Ａ〔ｍｍ２〕の大きさに対して電極体５の厚みＴ〔ｍｍ〕が十分薄く設定されている。したがって、蓄電素子１の体積エネルギー密度を十分大きく確保しながら、蓄電素子１の厚みを十分に薄くすることができる。これにより、例えば偏平形状の蓄電素子１を僅かな隙間に設置することや湾曲した状態で設置することも可能となり、蓄電素子１の設置の自由度を大幅に改善することができる。
また、以上に説明してきた一実施の形態において、蓄電素子の製造方法は、正極１０Ｘ及び負極２０Ｙの間に絶縁シート３０を介在させるようにして電極体５を作製する工程と、電極体５を外装体７内に収容して外装体７を封止する工程と、を含んでいる。電極体５を作製する工程において、粘着性を有する絶縁シート３０によって、当該絶縁シート３０に隣接する正極１０Ｘ及び負極２０Ｙを当該絶縁シート３０に仮留めする。このような一実施の形態によれば、絶縁シート３０によって正極１０Ｘ及び負極２０Ｙを位置決めした位置に仮留めしながら積層していくことができる。したがって、正極１０Ｘ及び負極２０Ｙの位置ずれ量を効果的に抑制することが可能となり、大型偏平形状を有する蓄電素子１を安定して製造することが可能となる。
一実施の形態を複数の具体例により説明してきたが、これらの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、追加等を行うことができる。
以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
＜蓄電素子の作製＞
負極活物質として黒鉛を９８重量部、バインダーとしてスチレンブタジエンゴムを１重量部、増粘剤としてカルボキシメチルセルロースを１重量部、溶剤として水を含む負極スラリーを作製した。これを、４６５ｍｍ×１７５ｍｍの負極集電体（材質はＣｕ）上にバーコーターにて塗布し、加熱乾燥により溶剤の水を揮発させ、大きさ４４０ｍｍ×１７５ｍｍの負極活物質層を形成した。同様にして負極集電体の反対面にも負極活物質層を形成し、負極集電体の両面に負極活物質層が形成された負極を得た。なお、負極活物質層が形成された領域は、積層方向ｄ１への投影においてちょうど重なりあっていた。これを繰り返し、合計１７枚の負極を得た。
正極活物質としてリン酸鉄リチウムを９０重量部、バインダーとしてポリフッ化ビニリデンを４重量部、導電助剤としてカーボンブラックを６重量部、溶剤としてＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）を含む正極スラリーを作製した。これを、４６５ｍｍ×１７０ｍｍの正極集電体（材質はＡｌ）上にバーコーターにて塗布し、加熱乾燥により溶剤のＮＭＰを揮発させ、大きさ４３０ｍｍ×１７０ｍｍの正極活物質層を形成した。したがって、正極活物質層の平均面積は７３１００ｍｍ２となった。同様にして正極集電体の版対面にも正極活物質層を形成し、正極集電体の両面に正極活物質層が形成された正極を得た。なお、正極活物質層が形成された領域は、正極の平面視にてちょうど重なり合っていた。これを繰り返し、合計１６枚の正極を得た。
これとは別に、大きさ４５０ｍｍ×１８０ｍｍの絶縁シート（材質はポリプロピレン）を３２枚、大きさ５１０ｍｍ×２１０ｍｍの外装体（材質はＡｌ、熱溶着層としてポリプロピレン層あり）を２枚用意した。
負極１７枚、正極１６枚、絶縁シート３２枚を、負極、絶縁シート、正極、絶縁シート、負極・・・の順に積層し、電極体７を得た。電極体７の平面視による第２方向においては、絶縁シートの一端から１５ｍｍ離れたところに１７枚の負極集電体の第２方向端部が、絶縁シートの他端から１５ｍｍ離れたところに１６枚の正極集電体の第２方向端部が存在していた。なお、第１方向への投影において、負極活物質層が正極活物質層を内包するように負極および正極を積層した。
１７枚の負極集電体（正極活物質未塗布部分）の第３方向中央に、第１方向長さ０．２ｍｍ、第２方向長さ２５ｍｍ、第３方向長さ１０ｍｍの負極用タブ（材質はＣｕ）を載せ、負極用タブと１７枚の負極集電体とを超音波溶着にて溶着した。また、１６枚の正極集電体（正極活物質未塗布部分）の第３方向中央に、第１方向長さ０．２ｍｍ、第２方向長さ２５ｍｍ、第３方向長さ１０ｍｍの正極用タブ（材質はＡｌ）を載せ、正極用タブと１６枚の正極集電体とを超音波溶着にて溶着した。
以上のようにして作製された電極体を第１方向から観察した場合における、第２方向に沿った長さは４６０ｍｍとなり、第３方向に沿った長さは１８０ｍｍとなった。また、電極体の第１方向に沿った厚みは４．６ｍｍとなった。
２枚の外装材のうち１枚（第１外装材）のみに、エンボス加工により、第１方向長さ（深さ）４．７ｍｍ、第２方向長さ４８０ｍｍ、第３方向長さ１９０ｍｍの収容空間を設けた。
エンボス加工を施さなかった外装材（第２外装材）を平面上に裁置し、外装体の長辺が電極体の第２方向と、外装材の短辺が電極体の第３方向と、外装材の中心が電極体の中心と、それぞれ一致するよう、電極体を外装材の上に裁置した。その上から、エンボス加工により設けた空間部分が電極体を収容するよう、エンボス加工を施した外装材（第１外装材）を裁置した。このとき、負極用タブと正極用タブは、２枚の外装材の間を通過して第２方向に延びていた。
２枚の外装材の第２方向両端から各々１５ｍｍを、第３方向に平行に、熱溶着により溶着した。このとき、負極用タブと正極用タブは、各々２枚の外装材の間に固定された。次に、２枚の外装材の第３方向の一端から１０ｍｍを、熱溶着により溶着した。
２枚の外装材の第３方向他端から、電解液（エチレンカーボネート：ジエチルカーボネート＝３；７、ＬｉＰＦ６濃度１ｍｏｌ／Ｌ）１６０ｍＬを注入した。次に、２枚の外装体の第３方向他端を熱溶着により溶着し、電極体と電解液を外装体の収容空間内に封止した。
以上のようにして作製された蓄電素子を第１方向から観察した場合における、外装体の第２方向に沿った長さは５１０ｍｍとなり、外装体及び蓄電素子の第３方向に沿った長さは２１０ｍｍとなった。そして、外装体及び蓄電素子の第１方向に沿った厚みは５ｍｍとなり、電極体の第１方向に沿った厚みＴ〔ｍｍ〕の２乗に対する正極活物質層の平均面積Ａ〔ｍｍ２〕の比の値（Ａ／Ｔ２）は、２９２４となった。この蓄電素子は、十分に大きな体積エネルギー密度（２３４Ｗｈ／Ｌ）を有する一方で、厚みが５ｍｍと十分に薄型化されて湾曲させることもできた。
１ 蓄電素子
５ 電極体
６ タブ
７ 外装体
７ａ 収容空間
８ シール部
１０ 第１電極
１０Ｘ 正極
１１ 第１電極集電体
１１Ｘ 正極集電体
１２ 第１電極活物質層
１２Ｘ 正極活物質層
２０ 第２電極
２０Ｙ 負極
２１ 第２電極集電体
２１Ｙ 負極集電体
２２ 第２電極活物質層
２２Ｙ 負極活物質層
３０ 絶縁シート
３５ 接合部
４０ 第１外装材
４１ 第１金属層
４２ 第１シーラント層
４３ 第１絶縁層
４７ 膨出部
５０ 第２外装材
５１ 第２金属層
５２ 第２シーラント層
５３ 第２絶縁層
ｄ１ 第１方向
ｄ２ 第２方向
ｄ３ 第３方向
ａ１ 第１接続領域
ｂ１ 第１電極領域
ａ２ 第２接続領域
ｂ２ 第２電極領域

Claims (12)

  1. 第１外装材および第２外装材を含む外装体と、
    前記第１外装材と前記第２外装材との間に形成される収容空間に収容され、第１方向に交互に積層された負極及び正極を含む電極体と、を備え、
    前記負極は、負極集電箔と、負極集電箔の少なくとも一方の面上に設けられた負極活物質を含む負極活物質層と、を有し、
    前記正極は、正極集電箔と、正極集電箔の少なくとも一方の面上に設けられた正極活物質を含む正極活物質層と、を有し、
    前記電極体の前記第１方向に沿った厚みＴ〔ｍｍ〕の２乗に対する前記正極活物質層の平均面積Ａ〔ｍｍ２〕の比の値（Ａ／Ｔ２）は、１００以上２００００以下であり、
    前記負極と前記正極との合計枚数は１０枚以上である、蓄電素子。
  2. 前記正極活物質層の平均面積Ａは８４００ｍｍ２以上７５６０００ｍｍ２以下である、請求項１に記載の蓄電素子。
  3. 前記電極体の前記第１方向に沿った厚さは０．３ｍｍ以上１０ｍｍ以下である、請求項１又は２に記載の蓄電素子。
  4. 前記正極活物質層は平面視において矩形状を有し、
    平面視における前記正極活物質層の長辺の長さ〔ｍｍ〕の前記正極活物質層の短辺の長さ〔ｍｍ〕に対する比の値は１．５０以上５．００以下である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の蓄電素子。
  5. 密充電時における電圧が４．０〔Ｖ〕以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の蓄電素子。
  6. 密充電時における前記正極の平均反応電位は４．０〔Ｖ ｖｓ Ｌｉ／Ｌｉ＋〕以下である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の蓄電素子。
  7. 前記正極活物質層はリン酸鉄リチウムを前記正極活物質として含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の蓄電素子。
  8. 密充電時における前記負極の平均反応電位は１．５〔Ｖ ｖｓ Ｌｉ／Ｌｉ＋〕以上である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の蓄電素子。
  9. 前記負極活物質層はチタン酸リチウムを前記負極活物質として含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の蓄電素子。
  10. 前記第１外装材及び前記第２外装材は、縁部に位置する接合部において接合している、請求項１〜９のいずれか一項に記載の蓄電素子。
  11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の蓄電素子の製造方法であって、
    前記正極および前記負極の間に絶縁シートを介在させるようにして前記電極体を作製する工程と、
    前記電極体を前記外装体内に収容して前記外装体を封止する工程と、を備え、
    前記電極体を作製する工程において、粘着性を有する前記絶縁シートによって、当該絶縁シートに隣接する前記正極および前記負極を当該絶縁シートに仮留めする、蓄電素子の製造方法。
  12. 前記電極体を作製する工程において、前記正極及び前記負極に積層する前記絶縁シートに電解液が含浸している、請求項１１に記載の蓄電素子の製造方法。
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