JPH11154534A - リチウムイオン二次電池要素 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 正極／セパレ−タ／負極が積層された構造の
リチウムイオン二次電池においてパッキング効率が高
く、コンパクトに充填された高エネルギ−密度の電池で
あり、高安全性、高信頼性、生産性に優れた軽量、薄型
が容易なリチウムイオン二次電池要素とその電池、製造
法を提供する。 【解決手段】 ゲル分率２０〜８０％の架橋されたポリ
弗化ビニリデンまたは弗化ビニリデン共重合体を含むポ
リマーゲルをセパレ−タとして、正極および負極が積層
・一体化された構造において、電極の活物質層が集電体
上に帯状に形成され、この活物質ゾ−ンサイズを規定す
ることにより積層体を折り曲げ構造に加工できる電池要
素とこの製法およびこれを外装体にパッケ−ジした電
池。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電池要素およびその
製造法、ならびにこれを用いた電池に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】現在、パソコン、携帯電話、ビデオカメ
ラなど種々の携帯機器に用いる電源として高エネルギー
密度電池が開発されている。この電池として繰り返し充
放電使用可能なリチウムイオン二次電池、ニッケル水素
電池、ニッケルカドミウム電池などが利用されている。
特にリチウムイオン二次電池はエネルギー密度が大きい
ことが特徴であり、電池の小型軽量化が可能であるため
活発な開発が進められている。

【０００３】従来、リチウムイオン二次電池は電極間の
イオン移動媒体として電解液が用いられ、通常は電極と
ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン多
孔質セパレータの積層体に電解液が含浸された構造を有
している。しかしながら、電極と該セパレ−タは一体化
しておらず、電極空孔部およびセパレ−タからの液漏れ
を防ぐため電池パッケージに重厚な金属材料が用いられ
ている。また、高容量化を図る目的で、九十九折りに折
畳み込んだ正極／セパレ−タ／負極積層構造も提案され
ている（特開平５−１０１８３０号公報、特開平８−６
４２２５号公報、特開平９−７６１０号公報）。この場
合もセパレ−タと電極とが一体化しておらず、積層体の
電極間のイオン輸送のコンタクトを保持するために、完
全密閉した外装体や外部応力を印加する必要があり、金
属缶に封入された折畳み電極構造の電池も提案されてい
る（特開平５−２８３１０７号公報）。また、電極積層
のために熱融着工程を行った場合には空孔部分が閉塞
し、イオン輸送不能となるという問題もあった。

【０００４】これに対して、ポリ弗化ビニリデン等を含
むポリマーゲルをイオン移動媒体とする電池は、従来の
電解液をイオン移動媒体とする電池に比べ、電極とセパ
レ−タが一体化しているため実質的に液漏れがなく、ま
た、シート状の電極とポリマーゲルが積層された積層体
や電極表面にポリマーゲル層を塗布形成後積層させた積
層対を所定の形状に加工して作製することができること
から、電極／セパレータ／電極積層体の直列接続積層に
よる高電圧化も期待され、電極／セパレ−タ／電極の積
層体の構造として、捲回構造や折り曲げ構造（米国特許
第５４７８６６８号明細書、特開平２−１６８５６０号
公報、特開平５−１２１０９９号公報）も提案されてい
る。

【０００５】しかしながら、これら従来のポリ弗化ビニ
リデン等を含むポリマーゲルを用いた電池では、セパレ
ータとして用いているポリ弗化ビニリデン等のポリマー
は、熱安定性に乏しく、高温度で溶融することから、電
極とセパレータの積層一体化加工における熱融着により
電極間短絡が起こりやすいという問題とともに、電池使
用時の誤作動によって過充電や短絡などを起こした場
合、急激な温度上昇に伴い電極間短絡が起こる恐れもあ
った。また、電極／セパレ−タ／電極を積層した後、捲
回構造や折り曲げ構造を作製する際、折り曲げ部でセパ
レ−タや電極が変形を受けやすく、電極間短絡に至るこ
ともあり問題であった。さらに、折り曲げ部分の積層体
で厚くなりやすく、電池としてかさばった構造となりや
すいという問題もあった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、パッキング
効率が高く、コンパクトに充填された高エネルギ−密度
とともに加工時および使用時の電極間短絡を起こさない
高安全性、高信頼性を有するリチウムイオン二次電池要
素、及び該二次電池要素の生産性に優れた製造法を提供
することを目的とする。さらに、電極とセパレ−タの積
層構造において電極セパレ−タが密着一体化した電池要
素構造を有し、簡便軽量のパッケ−ジが利用できる軽
量、薄型を特徴とするリチウムイオン二次電池を提供す
ることも目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために電池積層体構造の研究を進め、本発明
に至った。即ち、本発明は、（１） 正極と負極をセパ
レ−タを介して積層してなる電池要素において、該セパ
レ−タが、ポリ弗化ビニリデンおよび／または弗化ビニ
リデン共重合体を含むゲル分率２０〜８０％のポリマー
マトリックスにリチウムイオン電解液を保持させてなる
ポリマーゲルからなり、該セパレ−タ、負極、正極の幅
が下記（Ｉ）式で表される関係を有し、 Ｗｓ＞Ｗｃ≧Ｗａ （Ｉ） （式中、Ｗｓはセパレ−タの幅を、Ｗｃは負極の幅を、
Ｗａは正極の幅を表す。） 且つ、正極および負極が、それぞれの電極活物質層を集
電体表面に形成してなるものであって、少なくとも正極
において、活物質層の厚さが均一である領域（平面領
域）と該活物質層の厚さが平面領域より薄いまたは活物
質層のない領域（薄層領域）とを長手方向に交互に帯状
に有しており、正極と負極の対向する薄層領域と平面領
域の長さが下記（ＩＩ）式と（ＩＩＩ）式を満足してお
り、 Ｌａ＋ｌa ＝Ｌｃ＋ｌｃ （ＩＩ） Ｌａ≦Ｌｃ （ＩＩＩ） （式中、Ｌａは正極の平面領域の長さを、Ｌｃは負極の
平面領域の長さを、ｌａは正極の薄層領域の長さを、ｌ
ｃは負極の薄層領域の長さを表し、ｌｃ＝０であっても
良い。） 更に、この電池要素が少なくとも１箇所、上記薄層領域
で約１８０゜折り曲げられた構造を有することを特徴と
するリチウムイオン二次電池要素、（２） 正極と負極
をセパレ−タを介して積層してなる電池要素において、
正極および／または負極の長手方向末端のセパレ−タ対
向表面に、帯状絶縁層（絶縁領域）を有することを特徴
とする上記１のリチウムイオン二次電池要素、（３）
集電体上に薄層領域および平面領域を形成して正極と負
極を作成した後に、該正極の平面領域が該負極の平面領
域に対向した構造で該正極負極間にセパレ−タを挟み込
み、加熱融着させて積層一体化することを特徴とする上
記１のリチウムイオン二次電池要素の製造法、（４）
集電体シート上に薄層領域、平面領域および帯状の絶縁
領域を形成して正極シートと負極シートを形成した後
に、該正極シートの平面領域が負極シートの平面領域に
対向した構造で該正極シート負極シート間にセパレ−タ
を挟み込み、加熱融着させて電極シ−トとセパレ−タを
積層一体化し、その後に上記絶縁領域で積層体を切断す
ることを特徴する上記２のリチウムイオン二次電池要素
の製造法、（５） 集電体または集電体シート上に平面
領域の厚みで均一に活物質層を形成した後に、該活物質
層の一部を帯状に剥離または研削して薄層領域を形成す
ることを特徴とする上記３または４のリチウムイオン二
次電池要素の製造法、（６） 上記１または２のリチウ
ムイオン二次電池要素の集電体露出面の一部を電極端子
とした構造、または該集電体露出面に電極端子が接続さ
れた構造を有するリチウムイオン二次電池要素を、該電
極端子の一部を外部に露出させてポリマ−シ−ト積層体
でパッケ−ジしてなるリチウムイオン二次電池、を提供
するものである。

【０００８】以下、本発明のリチウムイオン二次電池要
素、電池要素の製法、リチウムイオン二次電池、電池の
製法について説明する。本発明のリチウムイオン二次電
池要素は正極、負極、セパレ−タから構成され、正極と
負極がセパレ−タを介して積層された構造を有し、この
電池要素において少なくとも一箇所折り曲げられた構造
を持つものである。

【０００９】本発明の電池要素において、正極、負極、
セパレ−タの幅が以下の関係を満たすことが必要であ
る。本発明において折り曲げ線と直角方向を長手方向と
いう。すなわち、セパレ−タの長手方向と直角方向の幅
をＷｓ、負極の長手方向と直角方向の幅をＷｃ、正極の
長手方向と直角方向の幅をＷａとした場合、 Ｗｓ＞Ｗｃ≧Ｗａ （Ｉ） である。正極、負極間の短絡を抑制するために正極、負
極の電極幅よりセパレ−タが幅広いことが必要であり、
また、正極に対向する部分に必ず負極が存在すること
が、充放電の繰り返しの放電容量低下抑制に必要であ
る。後者は負極充電における負極表面の金属リチウム析
出を抑制する効果を有し、安全性向上に寄与するもので
ある。本発明の効果を奏するには、この幅のマ−ジン
（Ｗｓ−Ｗｃ）は、下限として電極活物質層の厚み以
上、好ましくは２倍以上であり、この上限としては好ま
しくは電極活物質層厚みの２０倍以下、さらに好ましく
は１０倍以下である。また、正極幅と負極幅のマ−ジン
（Ｗｃ−Ｗａ）の上限は好ましくは電極活物質層の厚さ
の２０倍以下であり、さらに好ましくは１０倍以下であ
る。下限はセパレータ厚さにより異なるが、好ましくは
電極活物質層の厚さ以上である。

【００１０】また、本発明の電池要素を構成する電極で
ある正極、負極は、金属集電体シート上に電極活物質層
が形成されてなる電極であり、少なくとも正極は、その
長手方向に活物質層の膜厚が厚く且つ均一厚で形成され
た領域（平面領域）と、電極活物質の膜厚の薄いまたは
活物質層のない領域（薄層領域）とが交互に帯状に形成
された構造を有することが必要であり、正極、負極とも
に上記平面領域と薄層領域を有することが好ましい。

【００１１】本発明の電池要素は、薄層領域を有する構
造である電極とセパレ−タが積層され一体化された構造
で、この薄層領域でほぼ１８０゜折り曲げられる構造を
有する。通常の均一膜厚の電極活物質層を有した電極を
用いた積層体では、この折り曲げ部分でセパレ−タや電
極活物質層が応力を受け、該電極活物質層の構造変形や
セパレ−タの変形、場合によっては電極間短絡につなが
ることがあり、また、電極活物質層やセパレ−タの変形
を伴わない場合は１８０゜折り曲げができないため電池
要素として膨らんだ構造となってしまい、かさばった構
造となるという問題があった。本発明の電池要素におい
ては折り曲げ部分の電極活物質層の厚さを薄くし、この
折り曲げにおける応力を低減することで、折り曲げ部分
の膨らみが低減でき、上記の問題が大幅に解消され、ほ
ぼ１８０゜折り曲げが可能となったものである。

【００１２】本発明におけるこの薄層領域の長手方向の
長さは、平面領域の電極活物質層の厚さの２倍以上１０
０倍以下が好ましく、さらに好ましくは５倍以上５０倍
以上である。また、薄層領域の活物質層の膜厚は、好ま
しくは平面領域の膜厚の半分以下、さらに好ましくは１
／４以下である。活物質層の膜厚を順次変化させた断面
がＶ字構造、Ｕ字構造を持つ構造でも効果を持つ。この
場合は活物質層の膜厚は、平均膜厚さが上記の範囲であ
れば良い。この薄層領域に活物質のない構造、若干活物
質が残存した構造も利用でき本発明の電池要素に含まれ
る。

【００１３】また、本発明の電池要素における正極およ
び負極の薄層領域と平面領域の長手方向の長さは、正極
の平面領域の長手方向の長さをＬａ、負極の平面領域の
長手方向の長さをＬｃ、正極の薄層領域の長手方向の長
さをｌａ、負極の薄層領域の長手方向の長さをｌｃとし
た場合、次の式を満たすことが必要である。 Ｌａ＋ｌa ＝Ｌｃ＋ｌｃ （ＩＩ） Ｌａ≦Ｌｃ （ＩＩＩ） 前者の式は折り曲げ構造の正極と負極の周期を揃え、は
み出しを小さくするともに、薄層領域の周期を一致させ
て前記の折り曲げにおける応力、変形を低減させる効果
を有する。この平面領域の長さは設計する電池のサイズ
によって調整することができる。また、負極の平面領域
長さを正極の対向する平面領域長さより長くとること
は、負極表面の平面領域周辺部の充放電における金属リ
チウム析出を抑制する効果がある。この（Ｌｃ−Ｌａ）
のマ−ジンは好ましくは平面領域の電極活物質層厚以上
１００倍以下、さらに好ましくは電極活物質層厚の２倍
以上５０倍以下である。また、本発明の電池要素におけ
る電極として集電体の片面に活物質層を形成した電極、
集電体の両面に活物質層を形成した電極のいずれも利用
可能であり、集電体の両面に活物質層を形成した場合に
は両面における平面領域と薄層領域が一致することが好
ましい。

【００１４】本発明の電池要素は、長手方向と直角方向
に設けられた薄層領域で少なくとも１箇所折り曲げられ
た構造であることが必要であり、長手方向の末端部分の
電極のセパレ−タに対向する表面に絶縁層が帯状に形成
されている構造を有することが好ましい。この絶縁層に
よって電池要素末端での電極間短絡を防止することがで
きる。この絶縁層の材料として、たとえば、ポリエチレ
ン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリスチレ
ン、ポリエステル、ポリフェニレンオキシド、ポリフェ
ニレンサルファイド、ナイロン、ポリカ−ボネ−ト、ポ
リイミドなどの絶縁材料が利用できる。この絶縁層は形
成後イオンバリア性を有することが好ましく、電解液成
分で膨潤しない性質を持つことが好ましい。これらの絶
縁層を熱融着、塗布などの方法によって電極表面に層形
成することができる。また、絶縁層を形成する領域の活
物質層を絶縁層形成前に一部除去した集電体面に絶縁層
を形成させることができる。絶縁層の長手方向の幅は、
加工方法により異なるが電極活物質層厚さの２倍以上２
００倍以下である。また絶縁層材料によって異なるが好
ましくは１０μｍ以上、１ｍｍ以下である。

【００１５】本発明の電池要素の製造法は、集電体表面
に電極活物質層の平面領域、薄層領域を設けて作製され
た電極もしくは電極シ−トとセパレ−タを正極／セパレ
−タ／負極の構成で積層・一体化する工程を含むもので
ある。この積層・一体化の方法として、平板プレス、ロ
−ルまたはベルトによるラミネ−ションプレスなどが挙
げられ、積層時に加熱して電極−セパレータ積層体間を
融着させることが好ましい。この加熱温度は、セパレー
タにポリフッ化ビニリデンやフッ化ビニリデン・ヘキサ
フルオロプロピレン共重合体を含むポリマーゲルを用い
た場合、８０℃以上１３０℃以下である。また電極表面
に粘着物塗布などを併用してもよい。現在、リチウムイ
オン二次電池に多用されるポリエチレンやポリプロピレ
ンなどのポリオレフィンの微多孔膜をセパレ−タに用い
た場合、電極積層体が一体化されておらず積層によりコ
ンタクトするのみであったため、電極間のイオン輸送を
行なう（電極積層体の要素間コンタクトをとる。）ため
に、積層体を密閉して外装したり、また弱く外部応力を
継続印加する必要があった。また、このポリオレフィン
セパレ−タを用いて、前記のラミネ−ションプレスや平
板プレスによる積層体の要素間の密着化・一体化を行な
った場合、ポリオレフィンセパレ−タの孔構造が加熱や
応力によって閉塞し、これにともなってイオン伝導度が
低下してしまうことが問題であった。これに比べて、本
発明で用いられるゲル分率２０〜８０％の架橋されたポ
リ弗化ビニリデンおよび／またはフッ化ビニリデン共重
合体を含むセパレ−タは、従来のポリオレフィンセパレ
−タの積層体一体化工程における問題がないため電池性
能に優れた電池が得られ、一体化しているためにパッケ
−ジに軽量なポリマ−シ−ト積層体が利用できるため好
ましい。

【００１６】また、電極の形状として、短冊状、長尺状
いずれも利用可能である。このうち長尺状の電極および
セパレ−タをラミネ−ションによって連続的に積層する
方法は、ロ−ル段数、加熱条件など調整しながら高速積
層できるので好ましい。電極形状が短冊状、長尺状いず
れの場合においても、電極の長手方向の末端部分の電極
表面に前記の絶縁層を設置して電極間の短絡を防止する
ことができる。

【００１７】短冊状または長尺状の電極を複数有する電
極シートを用いて電池要素を製造する場合、電極ユニッ
トと隣の電極ユニットの境界に絶縁層を設けて電極シー
トを作製した後に、該電極シートとセパレ−タとを積層
・一体化し、該絶縁層領域でユニットセルを切断して電
池要素を得ることができる。この切断において絶縁層存
在により電極間の短絡を防止できる。この方法は、長尺
の電極シートを用いてセパレ−タと積層・一体化した後
に、一つの電池要素当たり１回の切断で電池要素が作製
できるため生産性が高く好ましい製造方法である。

【００１８】長尺の電極および電極シートは、長手方向
に平面領域と薄層領域を交互に帯状に有する。この長尺
の電極および電極シートの作製法として、集電体表面上
に、平面領域の活物質層厚みに相当する厚みで均一に活
物質層を形成し、プレスにより活物質層の密度を調整し
た後、この活物質層の一部を帯状に剥離または研削して
薄層領域を形成する方法が利用できる。この剥離、研削
方法として、電極活物質層が活物質粒子と樹脂バインダ
−から形成される場合、バインダ−に可溶な溶剤で剥離
を行なう方法、機械的な研磨、応力により活物質層を研
削して部分的に薄層化することができる。

【００１９】また、電極活物質層の一部をマスク、エッ
チングする方法、予め下層に溶出可能な層を形成した後
リフトオフする方法などで剥離することができる。また
部分塗工法によって電極活物質層を部分的に形成した電
極および電極シートや、電極活物質層を短冊状シ−トの
形体で集電体および集電体シ−ト上に所定間隔で設置し
た後に電極活物質層と集電体とを密着させて作製した電
極および電極シートも本発明の電池要素の製造に用いる
ことができる。

【００２０】本発明において用いられる活物質、集電体
について説明する。正極の活物質としては、リチウムイ
オンの電気化学的なド−ピング、脱ド−ピングが可能な
電気化学的な電位の高い物質であり、例えば、コバルト
酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウ
ム、コバルト・ニッケル酸リチウム、リチウムバナジウ
ム複合酸化物、ニオブ酸リチウムなどの遷移金属リチウ
ム複合酸化物、リチウムチタン硫化物、リチウムモリブ
デン硫化物、リチウムセレン化ニオブなどの金属カルコ
ゲナイド、ポリピロ−ル、ポリチオフェン、ポリアニリ
ン、ポリアセン化合物、ポリアセチレン、ポリアリレン
ビニレン、ジチオ−ル誘導体、ジスルフィド誘導体など
の有機化合物、およびこれらの混合体を挙げることがで
きる。正極の集電体として、金属アルミニウム、金属ア
ルミニウム／ポリマ−積層体、ステンレス、カ−ボン、
チタンなどを用いることができるが、金属アルミニウム
が加工性、量産性の点から好ましい。

【００２１】本発明で用いられる集電体の厚みは、電気
抵抗や加工における力学的強度により異なるが、好まし
くは５μｍ以上３０μｍ以下である。また平面領域の電
極活物質層の厚みは、１ｍｍ以下５μｍ以上である。ま
た、負極の活物質として、上記正極に対して電気化学的
に低い電位を有するリチウムイオンの電気化学的なド−
ピング、脱ド−ピング可能な材料を用いる。この例とし
て、グラファイト、コ−クス、不定形炭素などの炭素系
材料、すず系複合酸化物、シリカ系複合酸化物などの複
合酸化物、酸化チタン、酸化鉄などの金属酸化物のリチ
ウム固溶体、リチウム窒化マンガン、リチウム窒化鉄、
リチウム窒化ニッケル、リチウム窒化銅、リチウム窒化
アルミニウムなどの窒化物などのセラミックスが用いら
れる。負極集電体としては、金属銅、ニッケル、銅やニ
ッケルメッキしたポリマ−材料、ステンレス、炭素など
を用いることができる。このうち金属銅は電気抵抗が低
く、リチウムド−ピングを受けにくく耐久性に優れるた
め好ましい。

【００２２】上記の活物質を所定の形状に加工して電極
を構成する。この形態として集電体表面に活物質粉末を
バインダ−で分散結合させた形態、活物質をたとえば薄
膜とした連続体の形態が挙げられる。粉末状の活物質を
バインダ−で分散した形態では、集電体と電極活物質層
との電気抵抗を低減するため、カ−ボン、金属などの導
電助剤を添加して活物質層の抵抗を低減することが好ま
しい。

【００２３】本発明のセパレ−タとしては、イオン伝導
度として１０^-6Ｓ／ｃｍ以上であることが好ましく、さ
らに好ましくは１０^-4Ｓ／ｃｍ以上である。セパレータ
として、電極との密着性に優れ、電極積層体として一体
化の加工を経ても高いイオン伝導度を持つイオン伝導性
ゲル材料を用いることができる。このゲル材料として、
本発明においては、ポリ弗化ビニリデンおよび／または
弗化ビニリデン共重合体を含むゲル分率２０〜８０％の
ポリマ−マトリックスに電解液を保持させたポリマ−ゲ
ルを用いることが必要である。該ポリマ−ゲルはフレキ
シブルであり、電極との密着・一体化ができるため好ま
しい。また、ポリ弗化ビニリデンおよび／または弗化ビ
ニリデン共重合体を２０重量％以上含むことが好まし
く、５０重量％以上含むことがより好ましい。

【００２４】この弗化ビニリデン共重合体の例として、
弗化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、
弗化ビニリデン−トリフルオロエチレン共重合体を挙げ
ることができる。ポリ弗化ビニリデン、弗化ビニリデン
共重合体は電気化学的に安定な領域が広く、高強度であ
ることから加工性、電池性能に優れ、セパレータ材料と
して好適である。

【００２５】このポリマ−の構造として、バルク、多孔
質構造、発泡体構造、粉末焼結体、粉末圧縮体などの成
形体に電解液を含浸した形態、ポリマ−と電解液を溶媒
や加熱溶融によって均一化した後所定の形状に成形した
形態が用いられる。多孔構造の膜を用い、電極との積層
一体化工程において該多孔構造が閉塞する場合において
も、ポリマ−が電解液に含浸されてイオン伝導性を発現
するため、ポリオレフィンセパレ−タでみられたような
イオン輸送阻害は起こらない。同じ理由で、独立気泡構
造の発泡体ポリマ−に電解液が含浸されたポリマ−ゲル
においても良好なイオン伝導性を発現することができ
る。特に、この発泡体ポリマ−に電解液が含浸したポリ
マ−ゲルは、貫通孔構造がないため根本的に液漏れがな
く、その上高強度、高イオン伝導度であるためセパレ−
タに好ましい。

【００２６】上記したように、ポリマ−マトリックス材
料として、架橋されたポリ弗化ビニリデンや弗化ビニリ
デン共重合体およびこれらの混合体を含み、さらに他の
ポリマ−との混合物としても利用できる。この混合物に
おける他のポリマーとして、電解液を含浸させた状態で
イオン伝導性を有する材料が好ましく、例えばポリアク
リロニトリル、ポリエチレンオキシド、ポリメタクリレ
ートなどが挙げられる。本発明においてはポリ弗化ビニ
リデンや弗化ビニリデン共重合体及びこれらの混合物は
架橋されていることが必要である。この架橋構造によっ
て積層一体化の加工における熱融着で溶融して完全にメ
ルトフロ−することを防ぐことができる。また、電池と
して誤作動により過充電や短絡などを起こした場合、急
激な温度上昇を伴う場合においても、電極間短絡を助長
することなく発熱暴走を阻止できるという性質を持ち、
電池に高い安全性を付与できる。この架橋構造は、ポリ
マ−成形体に電子線やγ線などの高エネルギ−線照射を
行い架橋させる方法、アルカリにより脱ＨＦさせて生成
した不飽和結合を用い、不飽和結合同士または、多官能
性架橋剤を共存重合させて架橋させる方法が利用でき
る。中でも電子線架橋は工程が簡単で、量産性に優れる
ため好ましい。

【００２７】該架橋構造は、未架橋体が溶解可能な溶剤
で未架橋成分を抽出し、架橋成分と未架橋成分の重量比
を求めることによって架橋成分の割合を求めることがで
きる。本発明におけるゲル分率とは、この架橋成分の全
ポリマ−マトリックス量に対する割合を表した値であ
り、本発明の電池要素および電池におけるセパレ−タの
ポリマ−マトリックスのゲル分率は、２０％以上８０％
以下であることが必要である。このゲル分率が２０％未
満の場合、電極との積層一体化加工時や電池誤作動時に
おいてメルトフロ−してしまう。また、ゲル分率が８０
％を越える場合、短絡は起こらないが、電極とセパレ−
タの密着性が充分でなく一体化が難しい。本発明のセパ
レータに用いられるポリ弗化ビニリデンや弗化ビニリデ
ン共重合体を含む架橋されたポリマ−マトリックスのゲ
ル分率は、例えば、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルア
セトアミド、ジメチルスルホキシドまたはこれをべ−ス
とする混合溶剤で未架橋成分を抽出することにより求め
ることができる。

【００２８】本発明に用いられるセパレータの厚さの範
囲は、通常１〜５００μｍであり、好ましくは１０〜３
００μｍ、さらに好ましくは２０〜１５０μｍである。
本発明において電解液としては、リチウム塩を有機溶媒
に溶解した溶液が用いられる。このリチウム塩として
は、弗化ホウ酸リチウム、弗化燐酸リチウム、過塩素酸
リチウム、弗化ヒ素酸リチウム、トリフルオロメタンス
ルホン酸リチウム、トリフルオロメタンスルホニルイミ
ドリチウム、パ−フルオロブタンスルホン酸リチウムな
どのリチウム塩及びこれらの混合物、並びにこれらの塩
の単独もしくは混合物の溶融塩が用いられる。この溶融
塩の場合、室温で液状のものもあり、必ずしも電解液溶
媒が含まれなくても利用可能である。また電解液溶媒と
して、エチレンカ−ボネ−ト、プロピレンカ−ボネ−
ト、ブチレンカ−ボネ−トなどの環状カ−ボネ−ト化合
物、ジメチルカ−ボネ−ト、ジエチルカ−ボネ−ト、メ
チルエチルカ−ボネ−トなどの鎖状カ−ボネ−ト、テト
ラヒドロフラン、ジオキサンなどのエ−テル化合物、γ
−ブチルラクトン、プロピオラクトン、酢酸メチルなど
のエステル化合物、アセトニトリル、プロピオ二トリル
などの二トリル化合物、スルホラン、ホスファゼンなど
の化合物などの単体、混合物、前記のポリマ−マトリッ
クスの液状オリゴマ−やオリゴマ−と溶媒の混合物など
が用いられる。

【００２９】セパレ−タと電極の積層前に、上記の電解
液や電解液にポリマ−マトリックス材料を溶解、分散し
た溶液やスラリ−、電解液溶媒を前記の電極活物質表面
に塗布、含浸させて電極とセパレ−タの密着性や電極活
物質層のイオン移動を向上させることができる。また、
電極とセパレ−タを積層後、電解液、電解液にポリマ−
マトリックス材料を溶解、分散した溶液、スラリ−、電
解液溶媒を含浸させることもできる。

【００３０】次に、本発明のリチウムイオン二次電池要
素を用いたリチウムイオン電池について説明する。本発
明のリチウムイオン電池は、前記の正極、セパレ−タ及
び負極が積層した構造で形成される。また、この正極お
よび負極は電極活物質層と集電体から形成され、この集
電体を通じて活物質層と電流の注入、放出を行なう。集
電体には導電性材料からなる電極端子を設けることがで
きるが、集電体の一部を加工して電極端子として用いる
ことも可能である。従って、正極および負極の集電体に
電極端子を接続した構造、集電体の一部を電極端子とし
た構造のいずれも利用できる。素電池として正極／セパ
レータ／負極からなるリチウムイオン二次電池要素単独
のものや、この二次電池要素を直列または並列積層した
ものも利用できる。本発明の正極／セパレ−タ／負極の
積層構造は少なくとも一箇所薄層領域でほぼ１８０°折
り曲げられた折り曲げ構造である。該折り曲げ構造は体
積充填率が高くできるため好ましい。この積層体構造
は、外部からの保護、防湿の目的で外装体を設け、積層
体構造を封止した構造とすることができる。

【００３１】この外装体材料として、ポリマ−シート積
層体、金属缶が用いられる。特に、ポリマ−シ−ト積層
体は、金属缶に比べて軽量であること、積層構造の素電
池の種々の構造に対応したパッケ−ジができることなど
から好ましい。このポリマ−シート積層体として、種々
のポリマ−と金属箔の積層体、ポリマ−成形体が用いら
れる。このポリマ−シ−ト積層体として例えば、シ−ラ
ント層／金属層／ポリマ−層の構造が用いられる。この
構造における、シ−ラント層形成に用いられるシーラン
トシ−トとして、ポリプロピレン、ポリエチレン、エチ
レン・ビニルアルコ−ル共重合体、アイオノマ−などの
炭化水素系ポリマ−シ−トが用いられる。金属層の金属
シートとしてアルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅
合金、ニッケル、ステンレスなどの金属シートが用いら
れ、このうちアルミニウム、アルミニウム合金は軽量、
加工性に優れるため好ましい。また、ポリマ層形成に用
いられるポリマ−シ−トとして、ポリエチレンテレフタ
レ−ト、ポリエチレンナフタレ−ト、ポリフェニレンス
ルフィド、ポリフェ二レンオキシド、脂肪族ポリアミ
ド、芳香族ポリアミド、ポリイミド、ポリエ−テルケト
ン、塩化ビニリデン、フェノ−ル樹脂などが用いられ、
上記の金属シ−ト、シ−ラントシートとラミネ−トして
ポリマ−シ−ト積層体を作製することができる。

【００３２】ポリマ−シ−ト積層体としてシ−ラント層
／金属層／ポリマ−層の構造のものを用いた場合はシ−
ラント層側を向かい合わせて熱融着させ、シ−ラント層
同士を接着、外装体を形成することができる。該外装体
を用い、電極端子の一部を外部に露出させた構造で電池
要素を該外装体でパッケ−ジして電池を作製する。この
際、電極端子と外装体を形成するポリマ−シ−ト積層体
中の金属層との間で短絡が起こりやすいため、電極端子
の周辺を絶縁処理された構造により電極端子間の短絡を
防止することが好ましい。この防止方法として例えば、
ポリマ−シ−ト積層体中の金属層の一部を除去した積層
体や、シ−ラント層／金属層間に絶縁層を設けた積層
体、封止部周辺の電極端子を絶縁処理した構造またはポ
リマ−シ−ト積層体を絶縁処理した構造などが用いられ
る。

【００３３】本発明のリチウムイオン二次電池要素は、
特にリチウムイオン二次電池に好適であるが、これにと
どまらず鉛電池、アルカリ電池、ニッケル水素電池など
種々の電池にも応用することが可能である。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下実施例で本発明を詳細に説明
する。

【００３５】

【実施例１】ＬｉＣｏＯ₂ 長尺シート（平均粒径５μｍ
のＬｉＣｏＯ₂ １００重量部と、バインダーであるポリ
フッ化ビニリデン３重量部およびアセチレンブラック３
重量部をＮ−メチルピロリドンに分散し、１５μｍアル
ミ集電体上に塗工、加熱プレスした膜厚１１０μｍ片面
塗工の正極シ−トを幅９８ｍｍにスリットしたもの）、
ニードルコークス長尺シート（平均粒径１０μｍの二−
ドルコ−クス１００重量部、スチレン−ブタジエンラテ
ックスの水分散スラリ−を固形分換算で２重量部および
カルボキシメチルセルロ−スの水溶液を固形分換算で
０．８重量部の割合で水に均一分散したスラリ−を１２
μｍの銅集電体上に塗布、加熱プレスした膜厚１１５μ
ｍ片面塗工の負極シ−トを幅１００ｍｍにスリットした
もの）をそれぞれ正極、負極に用いた。この正極の長手
方向に薄層領域（ｌａ：長手方向の長さ３ｍｍで電極活
物質層をエンドミルで研削し、薄層領域の電極活物質層
の平均厚さは５μｍであった。）、平面領域（Ｌａ：長
手方向の長さ３２ｍｍ）を交互に帯状に作製し、この平
面領域８回とその間に７回の薄層領域が形成されたユニ
ットで、長尺シ−トにおけるユニットの最初と最後の平
面領域の外に長手方向の長さ５ｍｍで活物質層剥離（エ
ンドミルで剥離、活物質層の平均厚さ５μｍとした。）
して、集電体裏面（セパレータと接触している側と反対
側をいう。）に電極端子（アルミニウムシ−ト、幅２ｍ
ｍ、長さ１２０ｍｍ、３０μｍ厚み）を超音波溶接で接
合した後、絶縁層（活物質層側に膜厚５０μｍ、幅４ｍ
ｍ、長さ１０５ｍｍのポリプロピレンシ−トを融着、電
極端子側に幅５ｍｍ、長さ１０５ｍｍ、膜厚２５μｍの
ポリイミドシ−トテ−プを粘着）を設けた。一方、負極
は長手方向に薄層領域（ｌｃ：長手方向の長さ２ｍｍ、
エンドミルで研削し、電極活物質層の平均厚さ１１μｍ
の薄層領域を形成した。）、平面領域（Ｌｃ：長手方向
の長さ３３ｍｍ）を交互に帯状に作製し、この平面領域
８回とその間に薄層領域７回が形成されたユニットとし
て、長尺シ−トにおけるユニットの最初と最後に幅５ｍ
ｍで活物質層剥離（エンドミルで剥離、剥離後の活物質
層平均厚さ１０μｍ）して集電体裏面に電極端子（金属
銅シ−ト、幅２ｍｍ、長さ１２０ｍｍ、厚さ３０μｍ）
を超音波溶接で接合した後、絶縁領域（活物質層側に幅
４ｍｍ、長さ１０５ｍｍ、膜厚５０μｍのポリプロピレ
ンシ−トを融着、電極端子側に幅５ｍｍ、長さ１０５ｍ
ｍ、厚さ２５μｍのポリイミドシ−トテ−プを粘着）を
設けた。このようにして、正極および負極シ−トに平面
領域／薄層領域／（平面領域／薄層領域）を６回／対面
領域／絶縁領域をユニットとして、このユニットを繰り
返して電極シートを作製した。

【００３６】ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプ
ロピレン共重合体（ヘキサフルオロプロピレン含量３重
量％、エルフアトケム社製カイナ−ル２８５０）のバル
クシ−ト（膜厚５０μｍ）に電子線照射（照射量１０Ｍ
ｒａｄ）を行い架橋処理した後、フロン（ＨＦＣ−１３
４ａ）を７重量部含浸、加熱延伸処理して得られた発泡
体シート（発泡倍率４倍、膜厚６０μｍ）に電解液とし
てエチレンカ−ボネ−ト、プロピレンカ−ボネ−ト、γ
−ブチルラクトンを体積比１：１：２で混合したＬｉＢ
Ｆ₄ の１．５モル／リットル溶液を含浸させたポリマー
ゲル（電解液含量７５重量％、平均膜厚６５μｍ、幅１
０２mmの長尺シ−ト）をセパレ−タとした。このセパレ
−タ中の電解液成分をエタノ−ルで１日抽出した後、乾
燥してポリマ−マトリックス量を求め、次いでポリマ−
マトリックスをステンレス金網に入れ、Ｎ−ジメチルア
セトアミドとアセトンの混合溶媒（容積比７：３）で３
時間ソックスレ−抽出器で加熱還流して未架橋成分を抽
出除去し、乾燥により架橋成分重量を求めた結果、ゲル
分率として６０％であることがわかった。

【００３７】ついで、電極の平面領域の表面に上記の電
解液をロ−ルコ−タ−で塗布した。塗布量は正極３０ｇ
／ｍ² 、負極４０ｇ／ｍ² とした。正極シートおよび負
極シートを正極と負極の末端の位置合わせを行い、正極
の平面領域が負極の平面領域に完全に向き合うようにし
て、この正極シートと負極シートの間にセパレ−タを挟
み込み、加熱ロ−ルのラミネ−タ（ロ−ル温度１３０
℃、ロ−ル速度６０ｍｍ／ｍｉｎ）で積層一体化させ
た。次いで、積層体の絶縁領域をカッタ−で切断、薄層
領域で折り曲げを行い二次電池要素を得た。折り曲げた
二次電池要素は、幅１０２ｍｍ、長さ３４ｍｍ、厚さ
２．４ｍｍで電極端子が片側からはみ出した構造であっ
た。

【００３８】この電池要素を、ポリマ−シ−ト積層体
（ポリエチレンテレフタレ−ト２５μｍ、金属アルミニ
ウムシ−ト１２μｍ、ポリプロピレン５０μｍを順次積
層したシ−ト）を袋状に加工したパッケ−ジ（幅４０ｍ
ｍの封筒状、長さ１１０ｍｍの片面を幅３ｍｍで融着し
て封止）に挿入して電極端子を外部にはみ出させて、真
空引きを行いながら挿入部分を加熱シ−ルして電池を作
製した。シ−ル後の電池の厚さは２．７ｍｍであった。

【００３９】電極端子を充放電機に接続して充放電試験
（２１５ｍＡ定電流、４．２Ｖ定電位充電、２１５ｍＡ
定電流放電をおこなった結果、初回放電量６８０ｍＡ
ｈ、平均電圧３．６Ｖ（２．４５Ｗｈ）であり繰り返し
充放電が可能であった。作製した電池を２ｍの高さから
コンクリ−ト床に１００回落下させたが、電池の変形や
電池から液漏れはみられず、試験後の充放電が可能であ
った。また、落下試験を施さない電池を充電状態で１６
０℃に１時間保持して電位を追跡した結果、電極間の短
絡はみられなかった。

【００４０】

【実施例２】実施例１で用いた負極に代えてグラファイ
ト長尺シート（平均粒径１０μｍのグラファイトＭＣＭ
Ｂ（大阪ガス製）１００重量部、スチレン−ブタジエン
ラテックスの水分散スラリ−を固形分換算で２重量部お
よびカルボキシメチルセルロ−スの水溶液を固形分換算
で０．８重量部の割合で水に均一分散したスラリ−を１
２μｍの銅集電体上に塗布、加熱プレスした膜厚８５μ
ｍ片面塗工の負極シ−トを幅１００ｍｍにスリットした
もの）を負極に用い、実施例１と同様にして薄層領域、
平面領域を形成して電極を加工した。また、電極端子、
絶縁領域を実施例１と同様に形成し、電極シートを得
た。

【００４１】実施例１で用いたポリフッ化ビニリデン−
ヘキサフルオロプロピレン共重合体の発泡体シート（発
泡倍率４倍、膜厚６０μｍ）に電解液としてエチレンカ
−ボネ−ト、γ−ブチルラクトンを体積比１：１で混合
したＬｉＢＦ₄ の１．５モル／リットル溶液を含浸させ
たポリマーゲル（電解液含量７６重量％、平均膜厚幅６
３μｍ、幅１０２ｍｍの長尺シ−ト）をセパレ−タとし
た。

【００４２】ついで、電極の平面領域の表面に上記の電
解液をロ−ルコ−タ−で塗布した。塗布量は正極３０ｇ
／ｍ² 、負極４０ｇ／ｍ² とした。正極シート及び負極
シートを、正極および負極の末端の位置合わせを行い、
正極の平面領域が負極の平面領域に完全に重なるよう向
かい合わせて、この正極と負極の間にセパレ−タを挟み
込み、加熱ロ−ルのラミネ−タ（ロ−ル温度１３０℃、
ロ−ル速度６０ｍｍ／ｍｉｎ）で積層一体化させた。次
いで、積層体の絶縁領域をカッタ−で切断、薄層領域で
折り曲げを行い電池要素を得た。折り曲げた電池要素
は、幅１０２ｍｍ、長さ３４ｍｍ、厚さ２．２ｍｍで電
極端子が片側からはみ出した構造であった。

【００４３】この電池要素を、実施例１と同様にしてポ
リマ−シ−ト積層体を袋状に加工したパッケ−ジ（幅４
０ｍｍの封筒状、長さ１１０ｍｍの片面を幅３ｍｍで融
着して封止）に挿入して電極端子を外部にはみ出させ
て、真空引きを行いながら挿入部分を加熱シ−ルして電
池を作製した。シ−ル後の電池の厚さは２．４ｍｍであ
った。

【００４４】電極端子を充放電機に接続して充放電試験
（２５０ｍＡ定電流、４．２Ｖ定電位充電、２５０ｍＡ
定電流放電）をおこなった結果、初回放電量７９０ｍＡ
ｈ、平均電圧３．７Ｖ（２．９２Ｗｈ）であり繰り返し
充放電が可能であった。同様にして電極積層体を切断、
折り曲げを行い電池要素を作製、パッケ−ジ化して電池
を１０セル作製した。これら電池の充放電を行った結
果、初回重電量ばらつきは３％以内、平均放電量７９３
ｍＡｈであった。従って、セルの平均体積エネルギ−密
度は２７７Ｗｈ／リットルであった。

【００４５】作製した電池を２ｍの高さからコンクリ−
ト床に１００回落下させた結果、電池の変形や液漏れは
みられず、落下試験後の電池の充放電が可能であった。
また、落下試験を施さない電池を充電状態で１６０℃に
１時間保持して電位を追跡した結果、電極間の短絡はみ
られなかった。

【００４６】

【実施例３】ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプ
ロピレン共重合体（ヘキサフルオロプロピレン含量３重
量％、エルフアトケム社製カイナ−ル２８５０）１７．
３重量部、平均分子量２００のポリエチレングリコ−ル
１１．５重量部、ジメチルアセトアミド７１．２重量部
からなる溶液を作り、この溶液１００ｇに対してポリオ
キシエチレンソルビタンモノオレエ−ト（花王アトラス
（株）製、商品名Ｔｗｅｅｎ８０）を０．８ｍｌ加え、
均一な溶液とした。該溶液をガラス板上にキャストして
膜厚２００μｍの液膜を形成した。該液膜を７０℃の水
中に浸せき、凝固させた後、水、アルコ−ルで洗浄後乾
燥して膜厚５２μｍ、空孔率７５％の多孔質薄膜を作製
した。次いで該薄膜に電子線照射（照射量１０Ｍｒａ
ｄ）を行い架橋処理した。実施例１と同様にして求めた
ゲル分率は５８％であった。

【００４７】電解液としてエチレンカ−ボネ−ト、プロ
ピレンカ−ボネ−ト、γ−ブチルラクトンを体積比１：
１：２で混合したＬｉＢＦ₄ の１．５モル／リットル溶
液を該薄膜に含浸させたポリマーゲル（電解液含量７５
重量％、平均膜厚幅６５μｍ、幅１０２mmの長尺シ−
ト）を作製し、セパレ−タとした。ついで、電極の平面
領域の表面に上記の電解液をロ−ルコ−タ−で塗布（塗
布量は正極３０ｇ／ｍ² 、負極４０ｇ／ｍ² ）した。実
施例１と同様にして、正極シートおよび負極シートを正
極と負極の末端の位置合わせを行い、正極の平面領域が
負極の平面領域に完全に向き合うようにして、この正極
シートと負極シートの間にセパレ−タを挟み込み、加熱
ロ−ルのラミネ−タ（ロ−ル温度１３０℃、ロ−ル速度
６０ｍｍ／ｍｉｎ）で積層一体化させた。次いで、積層
体の絶縁領域をカッタ−で切断、薄層領域で折り曲げを
行い二次電池要素を得た。折り曲げた二次電池要素は、
幅１０２ｍｍ、長さ３４ｍｍ、厚さ２．４ｍｍで電極端
子が片側からはみ出した構造であった。

【００４８】この電池要素を、実施例１と同様のポリマ
−シ−ト積層体を加工したパッケ−ジに挿入して電極端
子を外部にはみ出させて、真空引きを行いながら挿入部
分を加熱シ−ルして電池を作製した。シ−ル後の電池の
厚さは２．７ｍｍであった。電極端子を充放電機に接続
して充放電試験（２１５ｍＡ定電流、４．２Ｖ定電位充
電、２１５ｍＡ定電流放電）をおこなった結果、初回放
電量６５０ｍＡｈ、平均電圧３．６Ｖ（２．３４Ｗｈ）
であり繰り返し充放電が可能であった。

【００４９】作製した電池を２ｍの高さからコンクリ−
ト床に１００回落下させた、電池の変形や電池から液漏
れはみられず、試験後の充放電が可能であった。また落
下試験を施さない電池を充電状態で１６０℃に１時間保
持して電位を追跡した結果、電極間の短絡はみられなか
った。

【００５０】

【比較例１】実施例１と同様にして薄層領域、平面領域
を形成して電極を加工した。また、電極端子、絶縁層を
実施例１と同様に形成し、電極シートを得た。実施例１
で用いたポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピ
レン共重合体の発泡体シートに代えて２５μｍ厚（空孔
率４０％）のポリエチレン微多孔膜に電解液としてプロ
ピレンカ−ボネ−ト、エチレンカ−ボネ−ト、γ−ブチ
ルラクトンを体積比１：１：２で混合したＬｉＢＦ４の
１．５モル／リットル溶液を含浸させてセパレ−タとし
た。

【００５１】ついで、電極の対面領域の表面に前記の電
解液をロ−ルコ−タ−で塗布した。塗布量は正極３０ｇ
／ｍ² 、負極４０ｇ／ｍ² とした。正極および負極の末
端の位置合わせを行い、正極の対面領域が負極の対面領
域に完全に重なるようにして正極シートと負極シートを
向かい合わせ、この正極シートと負極シートの間にセパ
レ−タとともに積層し、加熱ロ−ルのラミネ−タ（ロ−
ル温度１３０℃、ロ−ル速度６０ｍｍ／ｍｉｎ）で積層
一体化させたが、電極シートとセパレ−タが密着しなか
った。また両極間の集電体に端子を接合し、両極間の抵
抗値を測定した結果、１ＭΩ以上の抵抗値であり充放電
できなかった。

【００５２】

【比較例２】実施例３と同様にして作製した電子線架橋
を施さない未架橋の薄膜に電解液を含浸した膜をセパレ
−タとした。実施例１と同様に求めたゲル分率は０％で
あった。実施例３と同様に、電解液を塗布した電極シ−
トと該セパレ−タを加熱ロ−ルのラミネ−タ（ロ−ル温
度１３０℃、ロ−ル速度６０ｍｍ／ｍｉｎ）で積層一体
化させた。同様にして１０枚の電池要素を作製した。こ
の電池要素を、実施例１と同様のポリマ−シ−ト積層体
を加工したパッケ−ジに挿入して電極端子を外部にはみ
出させて、真空引きを行いながら挿入部分を加熱シ−ル
して電池を作製した。シ−ル後の電池の厚さは２．７ｍ
ｍであった。

【００５３】電極端子を充放電機に接続して充放電試験
（２１５ｍＡ定電流、４．２Ｖ定電位充電、２１５ｍＡ
定電流放電）をおこなった結果、１０個の電池のうち７
個の電池で電極間短絡が発生していることがわかった。
また、３個の電池は充放電可能であった（初回平均放電
量５４０ｍＡｈ、平均電圧３．６Ｖ（１．９Ｗｈ））。

【００５４】作製した電池を２ｍの高さからコンクリ−
ト床に１００回落下させた、電池の変形や電池から液漏
れはみられなかったが、この試験後充放電した結果、電
極間短絡が起こっており充電できなかった。また、落下
試験を施さなかった電池を充電状態で１６０℃に１時間
加熱して電位を追跡した結果、加熱中に電位が急激に低
下し、電極間が短絡した。

【００５５】

【発明の効果】本発明は、パッキング効率が高く、コン
パクトに充填された高エネルギ−密度であり、高安全
性、高信頼性の軽量、薄型化が容易なリチウム二次電池
要素の提供が可能にした。また、本発明のリチウム二次
電池要素は、生産性に優れ、産業上大いに有用である。

【００５６】

【図面の簡単な説明】

【００５７】

【図１】本発明の正極の一例の上面図および断面図であ
る。

【００５８】

【図２】本発明の薄層領域で折り曲げる前のリチウムイ
オン二次電池要素の一例の長手方向に垂直方向の断面図
である。

【００５９】

【図３】本発明の薄層領域で折り曲げる前のリチウムイ
オン二次電池要素の一例の長手方向に平行方向の断面図
である。

【００６０】

【符号の説明】

１ 平面領域 ２ 薄層領域 ３ 絶縁領域

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 正極と負極をセパレ−タを介して積層し
   てなる電池要素において、該セパレ−タが、ポリ弗化ビ
   ニリデンおよび／または弗化ビニリデン共重合体を含む
   ゲル分率２０〜８０％のポリマーマトリックスにリチウ
   ムイオン電解液を保持させてなるポリマーゲルからな
   り、該セパレ−タ、負極、正極の幅が下記（Ｉ）式で表
   される関係を有し、 Ｗｓ＞Ｗｃ≧Ｗａ （Ｉ） （式中、Ｗｓはセパレ−タの幅を、Ｗｃは負極の幅を、
   Ｗａは正極の幅を表す。） 且つ、正極および負極が、それぞれの電極活物質層を集
   電体表面に形成してなるものであって、少なくとも正極
   において、活物質層の厚さが均一である領域（平面領
   域）と該活物質層の厚さが平面領域より薄いまたは活物
   質層のない領域（薄層領域）とを長手方向に交互に帯状
   に有しており、正極と負極の対向する薄層領域と平面領
   域の長さが下記（ＩＩ）式と（ＩＩＩ）式を満足してお
   り、 Ｌａ＋ｌa ＝Ｌｃ＋ｌｃ （ＩＩ） Ｌａ≦Ｌｃ （ＩＩＩ） （式中、Ｌａは正極の平面領域の長さを、Ｌｃは負極の
   平面領域の長さを、ｌａは正極の薄層領域の長さを、ｌ
   ｃは負極の薄層領域の長さを表し、ｌｃ＝０であっても
   良い。） 更に、この電池要素が少なくとも１箇所、上記薄層領域
   で約１８０゜折り曲げられた構造を有することを特徴と
   するリチウムイオン二次電池要素。
2. 【請求項２】 正極と負極をセパレ−タを介して積層し
   てなる電池要素において、正極および／または負極の長
   手方向末端のセパレ−タ対向表面に、帯状絶縁層（絶縁
   領域）を有することを特徴とする請求項１記載のリチウ
   ムイオン二次電池要素。
3. 【請求項３】 集電体上に薄層領域および平面領域を形
   成して正極と負極を作成した後に、該正極の平面領域が
   該負極の平面領域に対向した構造で該正極負極間にセパ
   レ−タを挟み込み、加熱融着させて積層一体化すること
   を特徴とする請求項１記載のリチウムイオン二次電池要
   素の製造法。
4. 【請求項４】 集電体シート上に薄層領域、平面領域お
   よび帯状の絶縁領域を形成して正極シートと負極シート
   を形成した後に、該正極シートの平面領域が負極シート
   の平面領域に対向した構造で該正極シート負極シート間
   にセパレ−タを挟み込み、加熱融着させて電極シ−トと
   セパレ−タを積層一体化し、その後に上記絶縁領域で積
   層体を切断することを特徴する請求項２記載のリチウム
   イオン二次電池要素の製造法。
5. 【請求項５】 集電体または集電体シート上に平面領域
   の厚みで均一に活物質層を形成した後に、該活物質層の
   一部を帯状に剥離または研削して薄層領域を形成するこ
   とを特徴とする請求項３または４記載のリチウムイオン
   二次電池要素の製造法。
6. 【請求項６】 請求項１または２記載のリチウムイオン
   二次電池要素の集電体露出面の一部を電極端子とした構
   造、または該集電体露出面に電極端子が接続された構造
   を有するリチウムイオン二次電池要素を、該電極端子の
   一部を外部に露出させてポリマ−シ−ト積層体でパッケ
   −ジしてなるリチウムイオン二次電池。