JPWO2011111200A1

JPWO2011111200A1 - 集電体及びその製造方法並びに電池及びその製造方法

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Publication number: JPWO2011111200A1
Application number: JP2010545299A
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Inventors: 広和川岡
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Filing date: 2010-03-11
Publication date: 2013-06-27
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Abstract

本発明は、エネルギー密度や出力密度を高めることが可能であり且つ安定性を向上させることが可能な集電体及び該集電体を備えた電池、並びに、生産性を向上させることが可能な集電体の製造方法及び電池の製造方法を提供する。本発明の一形態は、絶縁性基板と、該絶縁性基板の一方の面上及び他方の面上にそれぞれ配設された電子伝導部とを有する集電体であって、一方の面上に、少なくとも２以上の電子伝導部が平面方向に間隔を開けて配設され、他方の面上に配設されている電子伝導部は、絶縁性基板を挟んで、一方の面上に配設されている少なくとも１つの電子伝導部と対向するように配設され、絶縁性基板を挟んで対向するように配設されている、一方の面上に配設された電子伝導部及び他方の面上に配設されている電子伝導部が、絶縁性基板を貫通する孔に配設された電子伝導体を介して接続されている、集電体とする。

Description

本発明は、集電体及びその製造方法並びに電池及びその製造方法に関する。

リチウムイオン二次電池は、他の二次電池よりもエネルギー密度が高く、高電圧での動作が可能という特徴を有している。そのため、小型軽量化を図りやすい二次電池として携帯電話等の情報機器に使用されており、近年、電気自動車やハイブリッド自動車用等、大型の動力用としての需要も高まっている。

リチウムイオン二次電池には、正極層及び負極層と、これらの間に配置される電解質とが備えられ、電解質は、非水系の液体又は固体によって構成される。電解質に非水系の液体（以下において、「電解液」という。）が用いられる場合には、電解液が正極層の内部へと浸透する。そのため、正極層の正極活物質と電解質との界面が形成されやすく、性能を向上させやすい。ところが、広く用いられている電解液は可燃性であるため、安全性を確保するためのシステムを搭載する必要がある。一方、固体の電解質は不燃性であるため、上記システムを簡素化できる。それゆえ、不燃性である固体の電解質を含有する層（以下において、「固体電解質層」ということがある。）が備えられる形態のリチウムイオン二次電池（以下において、「固体電池」という。）が提案されている。

リチウムイオン二次電池に関する技術として、例えば特許文献１には、複数の平面状の蓄電体を整列させて配置し、各蓄電体を電気的に接続してなる蓄電体の平面整列構造において、複数の蓄電体の整列構造に対応して、複数の蓄電体間に曲げ自由度を有して懸架される補強部材を設けたことを特徴とする蓄電体の平面整列構造が開示されている。また、特許文献２には、活物質又はリチウムイオンを吸蔵放出可能なホスト物質を含む合剤層を備え、集電体は、絶縁性の基体と、基体の両面を連通する連通孔と、基体の両面に設けられた電子伝導性の導体とを有しており、基体両面に位置するそれぞれの導体が連通孔を介して電気的に接続されたことを特徴とする電池用集電体が開示されている。また、特許文献３には、発電要素を容器本体に縦横に配列、収納し、隣り合う発電要素同士をリード端子により電気的に接続しつつ全体を直列接続して、その一端より延びる正極端子及び他端より延びる負極端子を容器本体周縁部から突出させている電池モジュールが開示されている。また、特許文献４には、一方の面が正極用集電体層であり他方の面が負極用集電体層である複合集電体の正極用集電体層の上に正極活物質層を有し、負極用集電体層の上に負極活物質層を有するバイポーラ電極ユニットと、固体電解質とを有するシート電池が開示されており、バイポーラ電極ユニットと固体電解質とが交互に積層された形態が開示されている。

特開２００５−２６８１３８号公報特開平１０−２４１６９９号公報特開２００７−９５５９７号公報特開２０００−１００４７１号公報

特許文献１に開示されている技術によれば、複数の蓄電体間に曲げ自由度を有して補強部材が懸架されているので、曲げ自由度を確保することが可能になると考えられる。しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、補強部材を別途取り付ける工程が必要とされるため、生産性が低下しやすいという問題があった。また、特許文献２に開示されている技術のように、絶縁性基体の表面全体に導体を設けると、絶縁性基体が曲がり難くなるため、生産性が低下しやすいという問題があった。また、特許文献３に開示されている技術は、充電や放電に寄与しないデッドスペースを低減し難いほか、発電要素の周囲部分とこれに対向する蓋材の下面とを熱接着しているので接触抵抗の安定性に欠けるという問題があった。また、特許文献４に開示されている技術は、シート電極と固体電解質を積層するため、捲回等に比べ生産性が低下しやすいという問題があった。

そこで本発明は、生産性や安定性を高めることが可能な、集電体及び該集電体を備えた電池、並びに、集電体の製造方法及び電池の製造方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段をとる。すなわち、
本発明の第１の態様は、絶縁性基板と、該絶縁性基板の一方の面上及び他方の面上にそれぞれ配設された電子伝導部とを有する集電体であって、上記一方の面上に、少なくとも２以上の電子伝導部が平面方向に間隔を開けて配設され、上記他方の面上に配設されている電子伝導部は、絶縁性基板を挟んで、一方の面上に配設されている少なくとも１つの電子伝導部と対向するように配設され、絶縁性基板を挟んで対向するように配設されている、一方の面上に配設された電子伝導部及び他方の面上に配設されている電子伝導部が、絶縁性基板を貫通する孔に配設された電子伝導体を介して接続されていることを特徴とする、集電体である。

本発明の第２の態様は、上記本発明の第１の態様にかかる集電体、該集電体の電子伝導部と接触するように配設された正極層及び負極層、並びに、正極層及び負極層と接触するように配設された電解質層を備え、絶縁性基板の一方の面上に配設された隣接する電子伝導部の間が折り曲げられて積層された、又は、捲回された、集電体、正極層、負極層、及び、電解質層を備えることを特徴とする、電池である。

本発明の第３の態様は、貫通孔を有する絶縁性基板の貫通孔に電子伝導体を配設する工程と、貫通孔に配設された電子伝導体と接触するように、絶縁性基板の一方の面の一部へ少なくとも２以上の電子伝導部を平面方向に間隔を開けて配設する工程と、貫通孔に配設された電子伝導体と接触するように、絶縁性基板の他方の面の一部へ電子伝導部を配設する工程と、を有することを特徴とする、集電体の製造方法である。

本発明の第４の態様は、絶縁性基板と該絶縁性基板の一方の面上及び他方の面上にそれぞれ配設された電子伝導部とを有する集電体、該集電体と接触するように配設された正極層及び負極層、並びに、正極層及び負極層と接触するように配設された電解質層を備える電池を製造する方法であって、上記本発明の第３の態様にかかる集電体の製造方法によって集電体を製造する工程と、絶縁性基板の面上に配設された電子伝導部と接触するように正極層及び負極層を配設する工程と、正極層及び／又は負極層と接触するように電解質層を配設する工程と、絶縁性基板の一方の面上に配設された隣接する電子伝導部の間を折り曲げる過程又は捲き取る過程を経て、集電体、正極層、負極層、及び、電解質層を積層又は捲回する工程と、を有することを特徴とする、電池の製造方法である。

本発明の第１の態様にかかる集電体は、平面方向に間隔を開けて配設された２以上の電子伝導部を有している。このような形態とすることにより、集電体を備える電池の作製時に、複数の電極と集電体の複数の電子伝導部とを一度に接触させることが可能になるので、電池の生産性を高めることが可能になる。また、本発明の集電体は、２以上の電子伝導部が間隔を開けて配設されているので、電子伝導部の間に存在する絶縁性基板によって、本発明の集電体を備える電池の電極間の短絡を防止することが可能になる。したがって、本発明の第１の態様によれば、電池の生産性や安定性を高めることが可能な、集電体を提供することができる。

本発明の第２の態様にかかる電池は、電池の生産性や安定性を高めることが可能な、本発明の第１の態様にかかる集電体を備えている。したがって、本発明の第２の態様によれば、生産性や安定性を高めることが可能な、電池を提供することができる。

本発明の第３の態様にかかる集電体の製造方法によれば、本発明の第１の態様にかかる集電体を製造することができる。したがって、本発明の第３の態様によれば、電池の生産性や安定性を高め得る集電体を製造することが可能な、集電体の製造方法を提供することができる。

本発明の第４の態様にかかる電池の製造方法によれば、本発明の第２の態様にかかる電池を製造することができる。したがって、本発明の第４の態様によれば、生産性や安定性を高め得る電池を製造することが可能な、電池の製造方法を提供することができる。

集電体１の断面図である。集電体１の正面図である。集電体の製造方法を説明するフローチャートである。積層体８の断面図である。積層体８の正面図である。捲回体９の正面図である。電池の製造方法を説明するフローチャートである。電極体５の断面図である。電極体６の断面図である。構造体１０の断面図である。構造体１１の断面図である。構造体１０’の断面図である。構造体１１’の断面図である。捲回体９の正面図である。積層体１６の断面図である。捲回体１７の断面図である。電池の製造方法を説明するフローチャートである。電極体１８の断面図である。捲回体１７’の断面図である。積層体２０の断面図である。捲回体２１の断面図である。電池の製造方法を説明するフローチャートである。電極体２３の断面図である。捲回体２１’の断面図である。捲回体２１’の断面図である。積層体２４の断面図である。構造体２５の断面図である。電池の製造方法を説明するフローチャートである。構造体２６の断面図である。

１、１２…集電体
１ａ…絶縁性基板
１ｂ…孔
１ｘ、１２ｘ…電子伝導部
１ｙ、１２ｙ…電子伝導部
１ｚ…電子伝導体
２、１３…正極層
３、１４…負極層
４、１５…電解質層
５、６、１８…電極体
７、１９…端子
８、１６、２０…積層体
９、１７、２１…捲回体
１０、１１…構造体
２２…軸心
２３…電極体
２４…積層体
２５、２６…構造体

エネルギー密度や出力密度を高めるため、集電体、電極（正極層、負極層）、及び、電解質層等を積層して構成した積層体を捲回又は折り畳むことによって作製した構造体を有する電池が開発されてきている。しかしながら、これまでに提案されている形態の電池では、積層体を構成する層（シート）の数が増大しやすい。シート数が増大すると、捲回速度又は折り畳む速度が低減しやすいため、電池の生産性が低下しやすい。また、上記の構造体を有する電池は、捲回又は折り畳んで構造体を作製する際等に、電極等の滑落が生じやすく、短絡が懸念されるため、電池の安定性が低下しやすい。それゆえ、生産性及び安定性を高めた電池を得るためには、シート数の増大及び電極等の滑落を低減する必要がある。

本発明者は、鋭意研究の結果、絶縁性基板の表裏面それぞれの一部に、間隔を開けて電子伝導部を形成し、表面側の電子伝導部と裏面側の電子伝導部とを、絶縁性基板を貫通する孔に配置した導電性物質で接続した構造の集電体を用いることにより、電池の生産性及び安定性を高めることが可能になることを知見した。

本発明は、かかる知見に基づいてなされたものである。本発明は、生産性や安定性を高めることが可能な、集電体及び該集電体を備えた電池、並びに、集電体の製造方法及び電池の製造方法を提供することを、主な要旨とする。

以下、図面を参照しつつ、本発明について説明する。図面では、一部符号の記載を省略することがある。なお、以下に示す形態は本発明の例示であり、本発明は以下に示す形態に限定されるものではない。本発明における絶縁性基板の形態には、シート状形態やフィルム状形態が含まれる。

図１は、本発明の集電体１の断面図であり、図２は、集電体１の正面図である。図１及び図２に示すように、集電体１は、絶縁性基板１ａと、該絶縁性基板１ａの一方の面上へ間隔を開けて形成された電子伝導部１ｘ、１ｘ、…と、絶縁性基板１ａの他方の面上へ間隔を開けて形成された電子伝導部１ｙ、１ｙ、…と、を有し、電子伝導部１ｘ、１ｘ、…及び電子伝導部１ｙ、１ｙ、…は、絶縁性基板１ａを挟んで対向するように形成されている。絶縁性基板１ａは、該絶縁性基板１ａを貫通する複数の孔１ｂ、１ｂ、…を有し、それぞれの孔１ｂ、１ｂ、…には電子伝導体１ｚ、１ｚ、…が配設されている。そして、絶縁性基板１ａを介して対向する電子伝導部１ｘ、１ｘ、…及び電子伝導部１ｙ、１ｙ、…は、電子伝導体１ｚ、１ｚ、…を介して接続されている。

集電体１は、平面方向（図１及び図２の紙面左右方向。集電体１の説明において以下同じ。）に間隔を開けて配設された電子伝導部１ｘ、１ｘ、…及び電子伝導部１ｙ、１ｙ、…を有している。そのため、集電体１を備える電池の作製時に、複数の電極と、集電体１の複数の電子伝導部１ｘ、１ｘ、…又は電子伝導部１ｙ、１ｙ、…とを一度に接触させることができる。したがって、集電体１を用いることにより、電池の生産性を高めることが可能になる。また、集電体１は、電子伝導部１ｘ、１ｘ、…及び電子伝導部１ｙ、１ｙ、…が平面方向に間隔を開けて配設されているので、隣接する電子伝導部間に存在する絶縁性基板１ａによって、集電体１を有する電池の電極間の短絡を防止することが可能になる。したがって、集電体１によれば、電池の生産性や安定性を高めることが可能になる。

図３は、本発明の集電体の製造方法を説明するフローチャートである。図３に示すように、本発明の集電体の製造方法は、被覆工程（Ｓ１）と、孔形成工程（Ｓ２）と、電子伝導体配設工程（Ｓ３）と、電子伝導部配設工程（Ｓ４）と、除去工程（Ｓ５）と、を有している。以下、図１〜図３を参照しつつ、集電体１の製造方法の一例を説明する。

被覆工程（以下において、「Ｓ１」ということがある。）は、絶縁性基板１ａの表面のうち、電子伝導部を配設したくない箇所にめっきレジスト層を形成する工程である。Ｓ１で絶縁性基板１ａの表面の一部に形成されるめっきレジスト層は、電子伝導部の形成が終了するまで絶縁性基板１ａの表面を被覆し続けることが可能な材料によって構成されていれば、その形態は特に限定されるものではない。また、Ｓ１は、電子伝導部を配設したくない絶縁性基板１ａの一部にめっきレジスト層を形成可能であれば、その形態は特に限定されるものではない。Ｓ１は、例えば、公知の方法で、厚さ１０μｍのポリプロピレンシートによって構成される絶縁性基板１ａの一方の面及び他方の面の全面へめっきレジスト層の構成材料を塗布し、電子伝導部を配設したい箇所にのみ光を照射して溶解性を変化させた後、現像することによって、複数のめっきレジスト層を間隔を開けて形成する工程、とすることができる。

孔形成工程（以下において、「Ｓ２」ということがある。）は、上記Ｓ１でめっきレジスト層が形成されなかった絶縁性基板１ａの部位に、絶縁性基板１ａを貫通する孔１ｂ、１ｂ、…を形成する工程である。Ｓ２は、電子伝導部を配設したい箇所に孔１ｂ、１ｂ、…を形成可能であれば、その形態は特に限定されるものではない。Ｓ２は、例えば、絶縁性基板１ａの、電子伝導部を配設したい箇所へ、パンチングプレスにより孔１ｂ、１ｂ、…を形成する工程、とすることができる。Ｓ２で形成される孔１ｂ、１ｂ、…の直径は、孔１ｂ、１ｂ、…に電子伝導体１ｚを配設可能であれば特に限定されるものではなく、例えば１０μｍとすることができる。また、隣接する孔１ｂ、１ｂの間隔も特に限定されるものではなく、例えば１００μｍ以上５００μｍ以下とすることができる。なお、ここでは、Ｓ１の後にＳ２が行われる形態を示したが、本発明は、被覆工程の後に孔形成工程が行われる形態に限定されるものではなく、孔形成工程の後に被覆工程が行われても良い。

電子伝導体配設工程（以下において、「Ｓ３」という。）は、上記Ｓ２で形成された孔１ｂ、１ｂ、…に電子伝導体１ｚ、１ｚ、…を配設する工程である。Ｓ３は、孔１ｂ、１ｂ、…に電子伝導体１ｚ、１ｚ、…を配設可能であれば、その形態は特に限定されるものではない。Ｓ３は、例えば、無電解めっきにより、孔１ｂ、１ｂ、…へ金属Ｎｉを配設する工程、とすることができる。Ｓ３が、無電解めっきにより孔１ｂ、１ｂ、…へ金属Ｎｉを配設する工程である場合、無電解めっきの形態は特に限定されるものではなく、公知の無電解めっき法を適宜用いることができる。

電子伝導部配設工程（以下において、「Ｓ４」という。）は、上記Ｓ３で孔１ｂ、１ｂ、…に配設された電子伝導体１ｚ、１ｚ、…と接触するように、上記Ｓ１でめっきレジスト層が形成されなかった絶縁性基板１ａの一方の面へ電子伝導部１ｘ、１ｘ、…を配設し、さらに、電子伝導体１ｚ、１ｚ、…と接触するように、上記Ｓ１でめっきレジスト層が形成されなかった絶縁性基板１ａの他方の面へ電子伝導部１ｙ、１ｙ、…を配設する工程である。Ｓ４は、電子伝導体１ｚ、１ｚ、…と接触するように電子伝導部１ｘ、１ｘ、…、及び、電子伝導部１ｙ、１ｙ、…を形成可能であれば、その形態は特に限定されるものではない。Ｓ４は、孔１ｂ、１ｂ、…に配設された金属Ｎｉと接触するように、例えば、蒸着法、スパッタ法、又は、ガスデポジション法等の公知の方法でステンレス鋼（以下において、「ＳＵＳ」ということがある。）層を形成することにより、電子伝導部を配設したい箇所へ電子伝導部１ｘ、１ｘ、…及び電子伝導部１ｙ、１ｙ、…を形成する工程、とすることができる。Ｓ４で形成される電子伝導部１ｘ、１ｘ、…及び電子伝導部１ｙ、１ｙ、…の厚さは特に限定されるものではないが、例えば、１μｍとすることができる。本発明において、Ｓ４は、例えばめっきで、表面ともう一方の面に同時に電子伝導部を形成する形態とすることも可能である。

除去工程（以下において、「Ｓ５」という。）は、上記Ｓ４の終了後に、上記Ｓ１で形成しためっきレジスト層を除去する工程である。Ｓ５は、上記Ｓ４で形成した電子伝導部１ｘ、１ｘ、…及び電子伝導部１ｙ、１ｙ、…を除去せずに、上記Ｓ１１で形成しためっきレジスト層を除去可能であれば、その形態は特に限定されるものではない。Ｓ５は、例えば、公知のアルカリ性処理液を用いてめっきレジスト層を除去する工程、とすることができる。

このように、本発明の集電体の製造方法によれば、集電体１を製造することができる。上述のように、集電体１によれば、電池の生産性や安定性を高めることが可能になるので、本発明によれば、電池の生産性や安定性を高め得る集電体１を製造することが可能な、集電体の製造方法を提供することができる。

本発明の集電体の製造方法に関する上記説明では、Ｓ５を有する形態について言及したが、本発明の集電体の製造方法は当該形態に限定されるものではない。本発明の集電体の製造方法は、Ｓ５を有しない形態とすることも可能である。

本発明の集電体及びその製造方法に関する上記説明では、孔１ｂ、１ｂ、…に配設された電子伝導体１ｚ、１ｚ、…と、絶縁性基板１ａの表裏面にそれぞれ配設された電子伝導部１ｘ、１ｘ、…及び電子伝導部１ｙ、１ｙ、…とが、異なる材料によって構成される形態について言及したが、本発明は当該形態に限定されるものではない。本発明では、絶縁性基板を貫通する孔に配設された電子伝導体と、絶縁性基板の表裏面に配設された電子伝導部とが、同一の材料によって構成されていてもよい。孔に配設した電子伝導体と絶縁性基板の表裏面に配設した電子伝導部とを同一材料によって構成する場合、その同一材料は、例えば、ＳＵＳとすることができる。この場合、孔や絶縁性基板の表裏面にＳＵＳを配設する方法は特に限定されるものではない。本発明では、例えば、蒸着法やスパッタ法によりＳＵＳを孔に充填するとともに絶縁性基板の表裏面に間隔を開けて電子伝導部を形成する形態や、ガスデポジション法により平均粒径数μｍ（例えば、３μｍ程度）のＳＵＳ粉末を孔に充填するとともに絶縁性基板の表裏面に間隔を開けて電子伝導部を形成する形態等、公知の方法を適宜用いることができる。

図４は、積層された本発明の集電体１、電極（正極層２、負極層３）、及び、電解質層４を有する積層体８の断面図であり、図５は、図４に示す積層体８の正面図である。また、図６は、本発明の電池に備えられる捲回体９の正面図である。捲回体９は、積層体８を捲回する過程を経て作製されており、図６では、最外周に配設されている電解質層４の記載を省略している。

積層体８は、図４の紙面上下方向（図５の紙面手前／奥方向）へ交互に配設された電解質層４、電極体６、電解質層４、及び、電極体５を有している。電極体５、６は、集電体１、正極層２、２、…、及び、負極層３、３、…を有しており、積層体８の２つの電極体５、６のうち、電極体５は、右端の電子伝導部１ｘに端子７が接続されており、電極体６は、左端の電子伝導部１ｙに端子７が接続されている。積層体８は、すべての電子伝導部１ｘ、１ｘ、…及び電子伝導部１ｙ、１ｙ、…に、正極層２及び／又は負極層３が接触している。そして、正極層２、２、…及び負極層３、３、…は、集電体１を挟んで一対の正極層２、２同士又は一対の負極層３、３同士が対向するように配設され、２つの電極体５、６の間に配設された電解質層４を挟んで一対の正極層２及び負極層３が対向するように配設されている。積層体８において、正極層２、２、…及び負極層３、３、…は、電子伝導部１ｘ、電子伝導部１ｙ、電解質層４と接触する一方、絶縁性基板１ａとは接触していない。

捲回体９は、例えば、図５の紙面奥側が凸となるように積層体８を捲回する過程を経て作製される。この捲回体９では、１組の正極層２、電解質層４、及び、負極層３によって構成される単電池が、図４の紙面上下方向に並列に接続され、且つ、図４の紙面左右方向に直列に接続されている。

本発明の電池に備えられる捲回体９は集電体１、１を有している。そして、集電体１、１の一方の面側に形成されている電子伝導部１ｘ、１ｘ、…は、図４の右端に配設されている電子伝導部１ｘを除いて、複数の電極（正極層２及び負極層３。集電体１の説明において以下同じ。）と接触しており、集電体１、１の他方の面側に形成されている電子伝導部１ｙ、１ｙ、…も、図４の左端に配設されている電子伝導部１ｙを除いて、複数の電極と接触している。かかる形態とすることにより、捲回体９を備える電池の作製時には、複数の電極と電子伝導部１ｘ、１ｘ、…又は電子伝導部１ｙ、１ｙ、…とを一度に接触させることが可能になるので、捲回体９を備える電池の生産性を高めることができる。また、電子伝導部１ｘ、１ｘ、…及び電子伝導部１ｙ、１ｙ、…は平面方向に間隔を開けて形成されているので、電子伝導部１ｘ、１ｘ、…や電子伝導部１ｙ、１ｙ、…の間に存在する絶縁性基板１ａにより、当該絶縁性基板１ａによって平面方向に隔てられた電極間の短絡を防止することが可能になる。したがって、捲回体９が備えられる形態とすることにより、本発明によれば、生産性や安定性を高めることが可能な、電池を提供することができる。

図７は、本発明の電池の製造方法を説明するフローチャートである。図７に示すように、本発明の電池の製造方法は、集電体作製工程（Ｓ１１）と、電極配設工程（Ｓ１２）と、電解質配設工程（Ｓ１３）と、プレス工程（Ｓ１４）と、スリット工程（Ｓ１５）と、端子接続工程（Ｓ１６）と、捲回工程（Ｓ１７）と、挿入封止工程（Ｓ１８）と、を有している。また、図８〜図１４は、捲回体８を備える本発明の電池の製造工程を説明する図である。図８は電極配設工程によって作製された電極体５の断面図、図９は電極配設工程によって作製された電極体６の断面図、図１０は電解質層４及び電極体５を有する構造体１０の断面図、図１１は電解質層４及び電極体６を有する構造体１１の断面図である。また、図１２は端子接続工程で端子７が接続された構造体１０’の断面図、図１３は端子接続工程で端子７が接続された構造体１１’の断面図、図１４は捲回工程で作製された捲回体９を示す正面図である。以下、図４〜図１４を参照しつつ、本発明の電池の製造方法の一例を説明する。

集電体作製工程（以下において、「Ｓ１１」という。）は、集電体１を作製する工程である。より具体的に、Ｓ１１は、上記Ｓ１〜Ｓ５により、集電体１を作製する工程である。

電極配設工程（以下において、「Ｓ１２」という。）は、上記Ｓ１１で作製した集電体１の電子伝導部１ｘ、１ｘ、…や電子伝導部１ｙ、１ｙ、…と接触するように正極層２、２、…及び負極層３、３、…を配設して、図８に示す電極体５及び図９に示す電極体６を作製する工程である。Ｓ１２は、電子伝導部１ｘ、１ｘ、…や電子伝導部１ｙ、１ｙ、…と接触するように正極層２、２、…及び負極層３、３、…を配設可能であれば、その形態は特に限定されるものではない。Ｓ１２では、例えば、まず、ダイコート法で、すべての電子伝導部１ｘ、１ｘ、…の表面へ、正極用組成物と負極用組成物とを間隔を開けて交互に塗工し乾燥することにより、集電体１の一方の面側に正極層２、２、…を一度に形成し、負極層３、３、…を一度に形成することができる。その後、集電体１を挟んで一対の正極層２、２又は一対の負極層３、３が対向するように、ダイコート法で、すべての電子伝導部１ｙ、１ｙ、…の表面へ、正極用組成物と負極用組成物とを間隔を開けて交互に塗工し乾燥する。かかる過程を経ることにより、集電体１の一方の面側及び他方の面側に、正極層２、２、…及び負極層３、３、…をそれぞれ一度に形成することができるので、電極体５、６を容易に作製することができる。

Ｓ１２で電子伝導部１ｘ、１ｘ、…や電子伝導部１ｙ、１ｙ、…の表面に塗工される正極用組成物は、電池の正極作製時に用いられるものであれば特に限定されるものではない。Ｓ１２では、例えば、質量比で、正極活物質：電解質：導電助剤：結着材＝４５：４５：９：１となるように配合した混合物を溶媒に入れて混ぜ合わせることにより作製した組成物を正極用組成物とすることができる。Ｓ１２において、正極活物質としては、例えば、コバルト酸リチウムを用いることができ、電解質としては、例えば、質量比で、Ｌｉ_２Ｓ：Ｐ_２Ｓ_５＝５０：５０〜１００：０となるようにＬｉ_２Ｓ及びＰ_２Ｓ_５を混合して作製した硫化物固体電解質のほか、公知の有機固体電解質を用いることができる。また、Ｓ１２において、導電助剤としては、例えば、アセチレンブラックを用いることができ、結着材としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を用いることができる。Ｓ１２で電子伝導部１ｘ、１ｘ、…や電子伝導部１ｙ、１ｙ、…の表面に形成される正極２の幅は、例えば５０ｍｍとすることができ、捲回体８に備えられる正極層２、２、…の厚さは、例えば３０μｍとすることができる。

また、Ｓ１２で電子伝導部１ｘ、１ｘ、…や電子伝導部１ｙ、１ｙ、…の表面に塗工される負極用組成物は、電池の負極作製時に用いられるものであれば特に限定されるものではない。Ｓ１２では、例えば、質量比で、負極活物質：電解質：導電助剤：結着材＝４７：４７：５：１となるように配合した混合物を溶媒に入れて混ぜ合わせることにより作製した組成物を負極用組成物とすることができる。Ｓ１２において、負極活物質としては、例えば、グラファイトカーボンを用いることができ、電解質としては、例えば、質量比で、Ｌｉ_２Ｓ：Ｐ_２Ｓ_５＝５０：５０〜１００：０となるようにＬｉ_２Ｓ及びＰ_２Ｓ_５を混合して作製した硫化物固体電解質のほか、公知の有機固体電解質を用いることができる。また、導電助剤としては、例えば、アセチレンブラックを用いることができ、結着材としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を用いることができる。Ｓ１２で電子伝導部１ｘ、１ｘ、…や電子伝導部１ｙ、１ｙ、…の表面に形成される負極３の幅は、例えば５２ｍｍとすることができ、捲回体８に備えられる負極層３、３、…の厚さは、例えば３５μｍとすることができる。

電解質配設工程（以下において、「Ｓ１３」という。）は、上記Ｓ１２で作製した電極体５の片側に配設されている正極層２、２、…及び負極層３、３、…を覆うように電解質層４を配設し、上記Ｓ１２で作製した電極体６の片側に配設されている正極層２、２、…及び負極層３、３、…を覆うように電解質層４を配設する工程である。Ｓ１３は、電極体５及び電極体６の片側に配設されている正極層２、２、…及び負極層３、３、…のすべてと電解質層４とが接触するように電解質層４、４を配設可能であれば、その形態は特に限定されるものではない。Ｓ１３は、例えば、グラビア印刷法により、電極体５及び電極体６の片側に配設されている正極層２、２、…及び負極層３、３、…を覆うように電解質用組成物を塗工し乾燥させることにより、電解質層４、４をそれぞれ配設する工程、とすることができる。

Ｓ１３で正極層２、２、…や負極層３、３、…の表面に塗工される電解質用組成物は、電池の電解質層作製時に用いられるものであれば特に限定されるものではない。Ｓ１３では、例えば、質量比で、電解質：結着材＝９９：１となるように配合した混合物を溶媒に入れて混ぜ合わせることにより作製した組成物を電解質用組成物とすることができる。Ｓ１３において、電解質としては、例えば、質量比で、Ｌｉ_２Ｓ：Ｐ_２Ｓ_５＝５０：５０〜１００：０となるようにＬｉ_２Ｓ及びＰ_２Ｓ_５を混合して作製した硫化物固体電解質のほか、公知の有機固体電解質を用いることができ、結着材としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を用いることができる。捲回体８に備えられる電解質層４、４の厚さは、例えば２０μｍとすることができる。

プレス工程（以下において、「Ｓ１４」という。）は、上記Ｓ１３で電解質層４が配設された電極体５、６をプレスする工程である。Ｓ１４は、電解質同士の接触面積を拡大してエネルギー密度や出力密度を高めた電池を製造するため正極活物質と電解質、負極活物質と電解質に行われる工程であり、例えば、ロールプレスにより、電解質層４が配設された電極体５及び電解質層４が配設された電極体６をプレスする工程、とすることができる。

スリット工程（以下において、「Ｓ１５」という。）は、上記Ｓ１４でプレスされた、電解質層４が配設されている電極体５、６のそれぞれに備えられている正極層２、２、…や負極層３、３、…のうち、設計上、正極用組成物や負極用組成物を塗工すべきではないと考えられる未塗工部へとはみ出してしまった正極層２、２、…及び／又は負極層３、３、…の一部を除去する工程である。Ｓ１５は、例えば、シャーカット方式スリッターによって電極を塗工していない集電体部７、７の一部を除去することにより、図１０に示す構造体１０及び図１１に示す構造体１１を作製する工程、とすることができる。

端子接続工程（以下において、「Ｓ１６」という。）は、上記Ｓ１５で未塗工部が画定された構造体１０及び構造体１１に備えられる電子伝導部に、端子７を接続して、図１２に示す構造体１０’及び図１３に示す構造体１１’を作製する工程である。Ｓ１６は、例えば、構造体１０の右端の電子伝導部１ｘにＮｉリード端子７を溶接し、構造体１１の左端の電子伝導部１ｙにＮｉリード端子７を溶接した後、短絡保護のためにＮｉリード端子７、７の表面に絶縁テープ（不図示）を貼ることにより、構造体１０’及び構造体１１’を作製する工程、とすることができる。

捲回工程（以下において、「Ｓ１７」という。）は、上記Ｓ１６で作製した構造体１０’、１１’を積層することにより積層体８を作製した後、積層体８を捲回することにより、図１４に示される捲回体９を作製する工程である。Ｓ１７は、例えば、電解質層４を挟んで構造体１０’の正極層２、２、…と構造体１１’の負極層３、３、…とが対向し、且つ、電解質層４を挟んで構造体１０’の負極層３、３、…と構造体１１’の正極層２、２、…とが対向するように構造体１０’、１１’を積層することにより積層体８を作製した後、積層体８を円筒状に捲回することにより、捲回体９を作製する工程、とすることができる。

挿入封止工程（以下において、「Ｓ１８」という。）は、上記Ｓ１７で作製した捲回体９をケースに挿入して封止することにより、捲回体９を備える電池を作製する工程である。Ｓ１８は、例えば、上記Ｓ１７で作製した捲回体９の端子７、７を、円筒型のケースに溶接し、捲回体９を当該円筒型のケースへと挿入した後、捲回体９を収容したケースをかしめて封止することにより、捲回体９を備える電池を作製する工程、とすることができる。

このように、本発明の電池の製造方法によれば、捲回体９を備える電池を製造することができる。上述のように、捲回体９が備えられる形態とすることにより、電池の生産性や安定性を高めることが可能になるので、本発明によれば、生産性や安定性を高めた電池を製造することが可能な、電池の製造方法を提供することができる。

本発明の電池及びその製造方法に関する上記説明では、集電体１を挟んで一対の正極層２、２同士又は一対の負極層３、３同士が対向するように配設された電極体５、６が備えられる形態を例示したが、本発明は当該形態に限定されるものではない。そこで、集電体１を挟んで正極層２及び負極層３が対向するように配設されている電極体が備えられる本発明の電池、及び、当該電池の製造方法について、以下に説明する。

図１５は、積層された本発明の集電体１２、電極（正極層１３、負極層１４）、及び、電解質層１５を有する積層体１６の断面図であり、図１６は、積層体１６を捲回することによって作製される捲回体１７を簡略化して示す断面図である。集電体１２は、電子伝導部１２ｘ、１２ｘ、…及び電子伝導部１２ｙ、１２ｙ、…の平面方向（図１５の紙面左右方向。集電体１２並びに正極層１３及び負極層１４の説明において、以下同じ。）の幅が集電体１と異なっており、構成材料や製造方法は集電体１と同一である。また、正極層１３は、図１５及び図１６の紙面奥／手前方向の長さが正極層２と異なっており、構成材料は正極層２と同一である。また、負極層１４は、図１５及び図１６の紙面奥／手前方向の長さが負極層３と異なっており、構成材料は負極層３と同一である。また、電解質層１５は、図１５及び図１６の紙面奥／手前方向の長さ、並びに、図１５及び図１６の紙面左右方向の長さが電解質層４と異なっており、構成材料は電解質層４と同一である。図１５及び図１６において、集電体１と同様に構成されるものには、図１〜図１４にて使用した符号と同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。

積層体１６は、集電体１２と、正極層１３、１３、…と、負極層１４、１４、…と、電解質層１５、１５、…と、を有している。集電体１２は、絶縁性基板１ａと、該絶縁性基板１ａの一方の面側へ平面方向に間隔を開けて配設された電子伝導部１２ｘ、１２ｘ、…と、絶縁性基板１ａの他方の面側へ平面方向に間隔を開けて配設された電子伝導部１２ｙ、１２ｙ、…とを有している。絶縁性基板１ａは、複数の孔１ｂ、１ｂ、…を有し、集電体１２を挟んで対向している電子伝導部１２ｘ、１２ｘ、…及び電子伝導部１２ｙ、１２ｙ、…は、孔１ｂ、１ｂ、…に配設されている電子伝導体１ｚ、１ｚ、…を介して接続されている。それぞれの電子伝導部１２ｘ、１２ｘ、…及び電子伝導部１２ｙ、１２ｙ、…の表面には、正極層１３、１３、…又は負極層１４、１４、…が平面方向に交互に配設されており、集電体１２の一方の面側に配設されている正極層１３、１３、…及び負極層１４、１４、…の表面には、電解質層１５、１５、…が配設されている。そして、電子伝導部１２ｘの表面に配設されている正極層１３は、集電体１２を挟んで、電子伝導部１２ｙの表面に配設されている負極層１４と対向しており、電子伝導部１２ｘの表面に配設されている負極層１４は、集電体１２を挟んで、電子伝導部１２ｙの表面に配設されている正極層１３と対向している。積層体１６において、正極層１２、１２、…及び負極層１３、１３、…は、電子伝導部１２ｘ及び電解質層１５、又は、電子伝導部１２ｙと接触する一方、絶縁性基板１ａとは接触していない。

捲回体１７は、積層体１６の正極層１３が電解質層１５を挟んで負極層１４と対向するように捲回されることによって作製される。この捲回体１７では、１組の正極層１３、電解質層１５、及び、負極層１４によって構成される単電池が、図１６の紙面上下方向に直列に接続されている。

図１６に示すように、本発明の電池に備えられる捲回体１７は、本発明の集電体１２を有している。そして、集電体１２の一方の面側に形成されている電子伝導部１２ｘ、１２ｘ、…は、それぞれ、正極層１３又は負極層１４と接触しており、集電体１２、１２の他方の面側に形成されている電子伝導部１２ｙ、１２ｙ、…も、それぞれ、正極層１３又は負極層１４と接触している。かかる形態とすることにより、捲回体１７の作製時には、複数の電極と電子伝導部１２ｘ、１２ｘ、…又は電子伝導部１２ｙ、１２ｙ、…とを一度に接触させることが可能になるので、捲回体１７を備える電池の生産性を高めることができる。また、電子伝導部１２ｘ、１２ｘ、…及び電子伝導部１２ｙ、１２ｙ、…は平面方向に間隔を開けて形成されているので、電子伝導部１２ｘ、１２ｘ、…や電子伝導部１２ｙ、１２ｙ、…の間に存在する絶縁性基板１ａにより、当該絶縁性基体１ａによって平面方向に隔てられていた電極間の短絡を防止することが可能になる。したがって、捲回体１７が備えられる形態であっても、本発明によれば、生産性や安定性を高めることが可能な、電池を提供することができる。

また、捲回体１７によれば、捲回される積層体１６の捲回方向（図１５の紙面左右方向）の長さを長くすることによって、直列接続される単電池の数を容易に増大することができるため、電圧設計が容易な電池を提供することもできる。さらに、捲回体１７は、湾曲している捲回体１７の左端部及び右端部（以下において、「湾曲部」という。）に、電極及び電解質１５が配設されていない。かかる形態とすることにより、捲回体１７を備える電池の作製時や使用時に、湾曲部から電極や電解質が滑落する事態を防止することが可能になるほか、発電に寄与しない湾曲部の体積を低減することができるので、捲回体１７を備える電池のエネルギー密度や出力密度を高めることも可能になる。加えて、捲回体１７は捲回の機構が単純であるため、製造速度を高めることが可能になる。

図１７は、本発明の電池の製造方法を説明するフローチャートである。図１７に示す本発明の電池の製造方法は、集電体作製工程（Ｓ２１）と、電極配設工程（Ｓ２２）と、電解質配設工程（Ｓ２３）と、スリット工程（Ｓ２４）と、捲回工程（Ｓ２５）と、端子接続工程（Ｓ２６）と、挿入封止工程（Ｓ２７）と、を有している。また、図１８及び図１９は、本発明の電池の製造工程を説明する図である。図１８は電極配設工程によって作製された電極体１８を示す断面図、図１９は端子接続工程で端子１９、１９が接続された捲回体１７’を示す断面図である。以下、図１５〜図１９を参照しつつ、本発明の電池の製造方法の一例を説明する。

集電体作製工程（以下において、「Ｓ２１」という。）は、集電体１２を作製する工程である。より具体的に、Ｓ２１は、上記Ｓ１〜Ｓ５により、集電体１２を作製する工程である。

電極配設工程（以下において、「Ｓ２２」という。）は、上記Ｓ２１で作製した集電体１２の電子伝導部１２ｘ、１２ｘ、…や電子伝導部１２ｙ、１２ｙ、…と接触するように正極層１３、１３、…及び負極層１４、１４、…を配設して、図１８に示す電極体１８を作製する工程である。Ｓ２２は、電子伝導部１２ｘ、１２ｘ、…や電子伝導部１２ｙ、１２ｙ、…と接触するように正極層１３、１３、…及び負極層１４、１４、…を配設可能であれば、その形態は特に限定されるものではない。Ｓ２２では、例えば、まず、すべての電子伝導部１２ｘ、１２ｘ、…の表面へ、グラビア印刷法で正極用組成物と負極用組成物とを間隔を開けて交互に塗工し乾燥することにより、集電体１２の一方の面側に正極層１３、１３、…を一度に形成し、負極層１４、１４、…を一度に形成することができる。その後、集電体１２を挟んで正極層１３と負極層１４とが対向するように、グラビア印刷法で、すべての電子伝導部１２ｙ、１２ｙ、…の表面へ、正極用組成物と負極用組成物とを間隔を開けて交互に塗工し乾燥する。かかる過程を経ることにより、集電体１２の一方の面側及び他方の面側に、正極層１３、１３、…及び負極層１４、１４、…をそれぞれ一度に形成することができるので、電極体１８を容易に作製することができる。

Ｓ２２で電子伝導部１２ｘ、１２ｘ、…や電子伝導部１２ｙ、１２ｙ、…の表面に形成される正極層１３の大きさは、例えば５０ｍｍ×５０ｍｍとすることができ、捲回体１７に備えられる正極層１３、１３、…の厚さは、例えば３０μｍとすることができる。また、Ｓ２２で電子伝導部１２ｘ、１２ｘ、…や電子伝導部１２ｙ、１２ｙ、…の表面に形成される負極層１４の大きさは、例えば５２ｍｍ×５２ｍｍとすることができ、捲回体１７に備えられる負極層１４、１４、…の厚さは、例えば３５μｍとすることができる。

電解質配設工程（以下において、「Ｓ２３」という。）は、上記Ｓ２２で作製した電極体１８の片側に配設されている正極層１３、１３、…及び負極層１４、１４、…の表面にのみ電解質層１５、１５、…を配設する工程である。Ｓ２３は、電極体１８の片側に配設されている正極層１３、１３、…及び負極層１４、１４、…の表面にのみ電解質層１５、１５、…を配設可能であれば、その形態は特に限定されるものではない。Ｓ２３は、例えば、グラビア印刷法により、電極体１８の片側に配設されている正極層１３、１３、…及び負極層１４、１４、…の表面に電解質用組成物を塗工し乾燥させることにより、電解質層１５、１５、…を配設して図１５に示す積層体１６を作製する工程、とすることができる。

スリット工程（以下において、「Ｓ２４」という。）は、積層体１６の奥行き方向長さ（図１５の紙面奥／手前方向の長さ）を短くする工程である。

捲回工程（以下において、「Ｓ２５」という。）は、上記Ｓ２４で奥行き方向長さが整えられた積層体１６における、未塗工部の絶縁性基板１ａを折り畳みながら捲回することにより、図１６に示される捲回体１７を作製する工程である。Ｓ２５は、例えば、電解質層１５を挟んで正極層１３と負極層１４とが対向するように、未塗工部の絶縁性基板１ａを折り畳みながら捲回することにより、捲回体１７を作製する工程、とすることができる。このようなＳ２５を経て作製される捲回体１７は、電解質層１５を挟んで対向する正極層１３及び負極層１４の、図１６における右側端面及び左側端面の位置が、すべて揃っていることが好ましい。かかる形態の捲回体１７は、捲回体１７の外周側に位置する未塗工部ほど長さを長くしておくことにより、作製することが可能になる。

端子接続工程（以下において、「Ｓ２６」という。）は、上記Ｓ２５で作製された捲回体１７に備えられる電子伝導部１２ｙ、１２ｙに、端子１９、１９を接続する工程である。Ｓ２６は、単電池の積層方向一端側に配設されている正極層１３と接触している電子伝導部１２ｙに端子１９を接続し、かつ、単電池の積層方向他端側に配設されている負極層１４と接触している電子伝導部１２ｙに端子１９を接続可能であれば、その形態は特に限定されるものではない。Ｓ２６は、例えば、捲回体１７の上端及び下端へ、大きさが５３ｍｍ×８０ｍｍであり表面に凹凸を有するステンレス鋼箔によって構成される端子１９、１９を配設し、捲回体１７の上端に配設されている正極層１３を突き破って電子伝導部１２ｙと端子１９とを接続し、捲回体１７の下端に配設されている負極層１４を突き破って電子伝導部１２ｙと端子１９とを接続することにより、図１９に示される捲回体１７’を作製する工程、とすることができる。

挿入封止工程（以下において、「Ｓ２７」という。）は、上記Ｓ２６で作製した捲回体１７’をケースに挿入して封止することにより、捲回体１７’を備える電池を作製する工程である。Ｓ２７は、例えば、上記Ｓ２６で作製した捲回体１７’の端子１９、１９を筐体に溶接し、捲回体１７’を当該筐体へと挿入した後、捲回体１７’を収容した筐体をラミネート封入することにより、捲回体１７’を備える電池を作製する工程、とすることができる。

このように、本発明の電池の製造方法によれば、集電体１２を備える電池を製造することができる。上述のように、集電体１２が備えられる形態とすることにより、電池の生産性や安定性を高めることが可能になるので、本発明によれば、生産性や安定性を高めた電池を製造することが可能な、電池の製造方法を提供することができる。

捲回体１７’を備える本発明の電池の製造方法に関する上記説明では、表面に凹凸を有するステンレス鋼箔によって構成される端子１９、１９を捲回体１７の上端及び下端へと配設し、端子１９、１９の凹凸で正極層１３や負極層１４を突き破ることにより、電子伝導部１２ｙ、１２ｙと端子１９、１９とを接続する形態のＳ２６について説明したが、捲回された集電体１２を備える本発明の電池の製造方法における端子接続工程は当該形態に限定されるものではない。端子接続工程は、捲回体１７の上端に配設されている正極層１３及び下端に配設されている負極層１４を除去した後、除去された正極層１３と接触していた電子伝導部１２ｙ及び除去された負極層１４と接触していた電子伝導部１２ｙのそれぞれに、公知のリード端子を接続する形態とすることも可能である。このほか、除去された正極層１３と接触していた電子伝導部１２ｙ及び除去された負極層１４と接触していた電子伝導部１２ｙのそれぞれに、端子としても機能する外装材を直接接触させる形態とすることも可能である。

また、捲回体１７’を備える本発明の電池及びその製造方法に関する上記説明では、集電体１２の一方の面側に配設されている正極層１３、１３、…及び負極層１４、１４、…の表面にのみ電解質層１５、１５、…が配設されている形態について言及したが、本発明は当該形態に限定されるものではなく、集電体１２の一方の面側に配設されている正極層１３、１３、…と負極層１４、１４、…との間にも電解質層１５、１５、…が配設されていても良い。ただし、エネルギー密度や出力密度を高めやすい電池を提供可能にする等の観点からは、集電体１２の一方の面側に配設されている正極層１３、１３、…及び負極層１４、１４、…の表面にのみ電解質層１５、１５、…が配設された形態とすることが好ましい。

図２０は、集電体１２、電極（正極層１３、負極層１４）、及び、電解質層１５を有する積層体２０の断面図であり、図２１は、積層体２０を軸心２２の周囲に捲回することによって作製される捲回体２１を簡略化して示す断面図である。図２０及び図２１において、図１５〜図１９と同様に構成されるものには、これらの図で使用した符号と同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。

積層体２０は、集電体１２と、正極層１３、１３、…と、負極層１４、１４、…と、電解質層１５、１５、…と、を有している。集電体１２の電子伝導部１２ｘ、１２ｘ、…の表面には正極層１３、１３、…が配設されており、電子伝導部１２ｙ、１２ｙ、…の表面には負極層１４、１４、…が配設されている。正極層１３、１３、…の表面には電解質層１５、１５、…が配設されており、電子伝導部１２ｘの表面に配設されている正極層１３は、集電体１２を挟んで、電子伝導部１２ｙの表面に配設されている負極層１４と対向している。積層体２０において、正極層１３、１３、…及び負極層１４、１４、…は、絶縁性基板１ａとは接触していない。

捲回体２１は、断面が長方形である軸心２２の周囲に積層体２０を捲回することによって構成されている。捲回体２１において、軸心２２の上側に配置されている複数の単電池は直列に接続され、軸心２２の下側に配置されている複数の単電池は直列に接続されている。これに対し、軸心２２の上面及び下面は、負極層１４、１４と接触しているので、軸心２２の上側で直列接続された複数の単電池によって構成される単電池群と軸心２２の下側で直列接続された複数の単電池によって構成される単電池群とは、並列に接続されている。

図２１に示すように、捲回体２１も集電体１２を有している。そのため、捲回体２１が備えられる形態であっても、本発明によれば、生産性や安定性を高めることが可能な、電池を提供することができる。また、上述のように、捲回体２１によれば、単電池同士を直列に接続すること及び並列に接続することができる。したがって、捲回体２１が備えられる形態とすることにより、モジュール設計の自由度を高めた電池を提供することができる。

また、捲回体２１も捲回体１７と同様に、捲回される積層体２０の捲回方向（図２０の紙面左右方向）の長さを長くすることによって、直列接続される単電池の数を容易に増大することができるため、電圧設計が容易な電池を提供することもできる。さらに、捲回体２１も捲回体１７と同様に、捲回体２１の湾曲している部位（湾曲部）に、正極層１３、１３、…、負極層１４、１４、…、及び、電解質層１５、１５、…が配設されていない。かかる形態とすることにより、捲回体２１を備える電池の作製時や使用時に、湾曲部から電極や電解質が滑落する事態を防止することが可能になるほか、発電に寄与しない湾曲部の体積を低減することができるので、捲回体２１を備える電池のエネルギー密度や出力密度を高めることも可能になる。加えて、捲回体２１も捲回の機構が単純であるため、製造速度を高めることが可能になる。

図２２は、本発明の電池の製造方法を説明するフローチャートである。図２２に示す本発明の電池の製造方法は、集電体作製工程（Ｓ３１）と、電極配設工程（Ｓ３２）と、電解質配設工程（Ｓ３３）と、スリット工程（Ｓ３４）と、捲回工程（Ｓ３５）と、端子接続工程（Ｓ３６）と、挿入封止工程（Ｓ３７）と、を有している。また、図２３〜図２５は、本発明の電池の製造工程を説明する図である。図２３は電極配設工程によって作製された電極体２３を示す断面図、図２４は端子接続工程で端子１９、１９が接続された捲回体２１’を示す断面図、図２５は図２４の紙面右側から見た場合の捲回体２１’を示す断面図である。捲回体２１’の理解を容易にするため、図２５では絶縁性基板１ａの記載を一部省略している。以下、図２０〜図２５を参照しつつ、本発明の電池の製造方法の一例を説明する。

集電体作製工程（以下において、「Ｓ３１」という。）は、集電体１２を作製する工程である。より具体的に、Ｓ３１は、上記Ｓ１〜Ｓ５により、集電体１２を作製する工程である。

電極配設工程（以下において、「Ｓ３２」という。）は、上記Ｓ３１で作製した集電体１２の電子伝導部１２ｘ、１２ｘ、…と接触するように正極層１３、１３、…を配設し、電子伝導部１２ｙ、１２ｙ、…と接触するように負極層１４、１４、…を配設することにより、図２３に示す電極体２３を作製する工程である。Ｓ３２は、電子伝導部１２ｘ、１２ｘ、…と接触するように正極層１３、１３、…を配設し、且つ、電子伝導部１２ｙ、１２ｙ、…と接触するように負極層１４、１４、…を配設可能であれば、その形態は特に限定されるものではない。Ｓ３２では、例えば、まず、すべての電子伝導部１２ｘ、１２ｘ、…の表面へ、グラビア印刷法で正極用組成物を塗工し乾燥することにより、集電体１２の一方の面側に正極層１３、１３、…を一度に形成し、その後、すべての電子伝導部１２ｙ、１２ｙ、…の表面へ、グラビア印刷法で負極用組成物を塗工し乾燥することにより、集電体１２の他方の面側に負極層１４、１４、…を一度に形成することができる。かかる過程を経ることにより、集電体１２の一方の面側に正極層１３、１３、…を、他方の面側に負極層１４、１４、…を、それぞれ一度に形成することができるので、電極体２３を容易に作製することができる。

電解質配設工程（以下において、「Ｓ３３」という。）は、上記Ｓ３２で作製した電極体２３の片側に配設されている電極の表面にのみ電解質層１５、１５、…を配設する工程である。Ｓ３３は、電極体２３の片側に配設されている電極の表面にのみ電解質層１５、１５、…を配設可能であれば、その形態は特に限定されるものではない。Ｓ３３は、例えば、グラビア印刷法により、電極体２３の片側に配設されている正極層１３、１３、…の表面に電解質用組成物を塗工し乾燥させて図２０に示す積層体２０を作製する工程、とすることができる。

スリット工程（以下において、「Ｓ３４」という。）は、積層体２０の奥行き方向長さ（図２０の紙面奥／手前方向の長さ）を短くする工程である。

捲回工程（以下において、「Ｓ３５」という。）は、上記Ｓ３４で奥行き方向長さが整えられた積層体２０における、未塗工部の絶縁性基板１ａを折り畳みながら、幅５３ｍｍ×奥行き６５ｍｍ×厚さ１ｍｍである表裏面に凹凸を有するステンレス鋼によって構成される軸心２２の周囲に積層体２０を捲回することにより、図２１に示される捲回体２１を作製する工程である。Ｓ３５は、例えば、軸心２２の上面及び裏面に負極層１４、１４が接触するように、未塗工部の絶縁性基板１ａを折り畳みながら軸心２２の周囲に積層体２０を捲回することにより、捲回体２１を作製する工程、とすることができる。本実施形態において、軸心２２は、端子としても機能し、軸心２２の表裏面に存在する凹凸が負極層１４、１４を突き破って電子伝導部１２ｙ、１２ｙに接触する。このようなＳ３５を経て作製される捲回体２１は、電解質層１５を挟んで対向する正極層１３及び負極層１４の、図２１における右側端面及び左側端面の位置が、すべて揃っていることが好ましい。かかる形態の捲回体２１は、捲回体２１の外周側に位置する未塗工部ほど長さを長くしておくことにより、作製することが可能になる。

端子接続工程（以下において、「Ｓ３６」という。）は、上記Ｓ３５で作製された捲回体２１に備えられる電子伝導部１２ｘ、１２ｘに、端子１９、１９を接続する工程である。Ｓ３６は、単電池の積層方向両端側にそれぞれ配設されている正極層１３、１３と接触している電子伝導部１２ｘ、１２ｘに端子１９、１９を接続可能であれば、その形態は特に限定されるものではない。Ｓ３６は、例えば、表面に凹凸を有するステンレス鋼箔によって構成される端子１９、１９を捲回体２１の上端及び下端へと配設し、端子１９、１９の凹凸で正極層１３を突き破ることにより、電子伝導部１２ｘ、１２ｘと端子１９、１９とを接続することにより、図２４及び図２５に示される捲回体２１’を作製する工程、とすることができる。

挿入封止工程（以下において、「Ｓ３７」という。）は、上記Ｓ３６で作製した捲回体２１’をケースに挿入して封止することにより、捲回体２１’を備える電池を作製する工程である。Ｓ３７は、例えば、上記Ｓ３６で作製した捲回体２１’の端子１９、１９を筐体に溶接し、捲回体２１’を当該筐体へと挿入した後、捲回体２１’を収容した筐体をラミネート封入することにより、捲回体２１’を備える電池を作製する工程、とすることができる。

このように、かかる形態であっても、集電体１２を備える電池を製造することができる。上述のように、集電体１２が備えられる形態とすることにより、電池の生産性や安定性を高めることが可能になるので、本発明によれば、生産性や安定性を高めた電池を製造することが可能な、電池の製造方法を提供することができる。

捲回体２１’を備える本発明の電池の製造方法に関する上記説明では、表面に凹凸を有するステンレス鋼箔によって構成される端子１９、１９を捲回体２１の上端及び下端へと配設し、端子１９、１９の凹凸で正極層１３を突き破ることにより、電子伝導部１２ｘ、１２ｘと端子１９、１９とを接続する形態のＳ３６について説明したが、軸心を用いる本発明の電池の製造方法における端子接続工程は、当該形態に限定されるものではない。端子接続工程は、捲回体２１の上端及び下端にそれぞれ配設されている正極層１３、１３を公知の方法で除去した後、正極１３、１３が除去されることによって剥き出しになった電子伝導部１２ｘ、１２ｘの表面へ端子１９、１９を接続する形態とすることも可能である。また、除去された正極１３と接触していた電子伝導部１２ｘ、１２ｘに、端子としても機能する外装材を直接接触させる形態や公知のリード端子を接続する形態とすることも可能である。このほか、ドーナツ型ケースに捲回体を挿入し、端子としても機能するケースに接触する捲回体の内周面及び外周面をそれぞれ接触させる形態、とすることも可能である。

また、捲回体２１’を備える本発明の電池及びその製造方法に関する上記説明では、断面が長方形である軸心２２が用いられる形態について言及したが、本発明で用いられる軸心は、当該形態に限定されるものではない。本発明で軸心が用いられる場合、その軸心の断面形状は、円形や楕円形のほか、三角形、五角形、六角形等の多角形形状とすることができる。

また、捲回体２１’を備える本発明の電池及びその製造方法に関する上記説明では、集電体１２の一方の面側に配設されている正極層１３、１３、…の表面にのみ電解質層１５、１５、…が配設されている形態について言及したが、本発明は当該形態に限定されるものではない。正極層１３、１３、…の表面のみならず、正極層１３、１３、…の間にも電解質層１５、１５、…が配設されていても良い。また、集電体１２の他方の面側に配設されている負極層１４、１４、…の表面にのみ電解質層１５、１５、…が配設されていても良く、集電体１２の他方の面側に配設されている負極層１４、１４、…の表面のみならず、負極層１４、１４、…の間にも電解質層１５、１５、…が配設されていても良い。ただし、エネルギー密度や出力密度を高めやすい電池を提供可能にする等の観点からは、集電体１２の一方の面側に配設されている正極層１３、１３、…、又は、他方の面側に配設されている負極層１４、１４、…の表面にのみ電解質層１５、１５、…が配設された形態とすることが好ましい。

また、捲回体２１’を備える本発明の電池及びその製造方法に関する上記説明では、集電体１２の一方の面側に正極層１３、１３、…が配設され、集電体１２の他方の面側に負極層１４、１４、…が配設される形態について言及したが、本発明は当該形態に限定されるものではない。本発明において、軸心が用いられる場合、集電体の一方の面側並びに他方の面側には、それぞれ、積層体１６のように、正極層１３及び負極層１４が交互に配設される形態とすることも可能である。

図２６は、集電体１２、電極（正極層１３、負極層１４）、及び、電解質層１５を有する積層体２４の断面図であり、図２７は積層体２４をジグザグに折り畳むことによって作製される構造体２５を簡略化して示す断面図である。図２６及び図２７において、図１５〜図１９と同様に構成されるものには、これらの図で使用した符号と同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。

積層体２４は、集電体１２と、正極層１３、１３、…と、負極層１４、１４、…と、電解質層１５、１５、…と、を有している。集電体１２の電子伝導部１２ｘ、１２ｘ、…及び電子伝導部１２ｙ、１２ｙ、…の表面には、正極層１３、１３、…及び負極層１４、１４、…が平面方向に交互に配設されており、集電体１２の一方の面側及び他方の面側に配設されている正極層１３、１３、…の表面には電解質層１５、１５、…が配設されている。電子伝導部１２ｘの表面に配設されている正極層１３は、集電体１２を挟んで、電子伝導部１２ｙの表面に配設されている負極層１４と対向している。積層体２４において、正極層１３、１３、…及び負極層１４、１４、…は、絶縁性基板１ａとは接触していない。

構造体２５は、積層体２４の絶縁性基板１ａを曲げながら、正極層１３が電解質層１５を挟んで負極層１４と対向するように積層体２４をジグザグに折り畳むことによって作製されている。この構造体２５では、１組の正極層１３、電解質層１５、及び、負極層１４によって構成される単電池が、図２７の紙面上下方向に直列に接続されている。

図２７に示すように、本発明の電池に備えられる構造体２５は、本発明の集電体１２を有している。したがって、構造体２５が備えられる形態であっても、本発明によれば、生産性や安定性を高めることが可能な、電池を提供することができる。また、構造体２５によれば、折り畳まれる積層体２４の長さ（図２６の紙面左右方向の長さ）を長くすることによって、直列接続される単電池の数を容易に増大することができるため、電圧設計が容易な電池を提供することもできる。さらに、構造体２５は、湾曲している構造体２５の左端部及び右端部（湾曲部）に、電極及び電解質層１５が配設されていない。かかる形態とすることにより、構造体２５を備える電池の作製時や使用時に、湾曲部から電極や電解質が滑落する事態を防止することが可能になるほか、発電に寄与しない湾曲部の体積を低減することができるので、構造体２５を備える電池のエネルギー密度や出力密度を高めることも可能になる。加えて、構造体２５は捲回の機構が単純であるため、製造速度を高めることが可能になる。

図２８は、本発明の電池の製造方法を説明するフローチャートである。図２８に示す本発明の電池の製造方法は、集電体作製工程（Ｓ４１）と、電極配設工程（Ｓ４２）と、電解質配設工程（Ｓ４３）と、スリット工程（Ｓ４４）と、折り畳み工程（Ｓ４５）と、端子接続工程（Ｓ４６）と、挿入封止工程（Ｓ４７）と、を有している。また、図２９は、本発明の電池の製造工程を説明する図であり、端子接続工程で端子７、７が接続された構造体２６を示す断面図である。以下、図１８、及び、図２６〜図２９を参照しつつ、本発明の電池の製造方法の一例を説明する。

集電体作製工程（以下において、「Ｓ４１」という。）は、集電体１２を作製する工程である。より具体的に、Ｓ４１は、上記Ｓ１〜Ｓ５により、集電体１２を作製する工程である。

電極配設工程（以下において、「Ｓ４２」という。）は、上記Ｓ４１で作製した集電体１２の電子伝導部１２ｘ、１２ｘ、…や電子伝導部１２ｙ、１２ｙ、…と接触するように正極層１３、１３、…及び負極層１４、１４、…を配設して、図１８に示す電極体１８を作製する工程である。Ｓ４２は、電子伝導部１２ｘ、１２ｘ、…や電子伝導部１２ｙ、１２ｙ、…と接触するように正極層１３、１３、…及び負極層１４、１４、…を配設可能であれば、その形態は特に限定されるものではない。Ｓ４２は、上記Ｓ２２と同様の形態とすることができる。

電解質配設工程（以下において、「Ｓ４３」という。）は、上記Ｓ４２で作製した電極体１８の一方の面側並びに他方の面側にそれぞれ配設されている正極層１３、１３、…の表面にのみ電解質層１５、１５、…を配設する工程である。Ｓ４３は、正極層１３、１３、…の表面にのみ電解質層１５、１５、…を配設可能であれば、その形態は特に限定されるものではない。Ｓ４３は、上記Ｓ２３と同様の形態とすることができる。

スリット工程（以下において、「Ｓ４４」という。）は、上記Ｓ４３で電解質層１５、１５、…が配設された電極体１８に備えられる正極層１３、１３、…、負極層１４、１４、…、及び、電解質層１５、１５、…のうち、設計上、正極用組成物や負極用組成物や電解質組成物を塗工すべきではないと考えられる未塗工部へとはみ出してしまった正極層１３、１３、…、負極層１４、１４、…、電解質層１５、１５、…の一部を除去する工程である。Ｓ４４は、上記Ｓ１５と同様の過程によって、図２６に示す積層体２４を作製する工程、とすることができる。

折り畳み工程（以下において、「Ｓ４５」という。）は、上記Ｓ４４で未塗工部が画定された積層体２４における、未塗工部の絶縁性基板１ａをジグザグに折り畳むことにより、図２７に示される構造体２５を作製する工程である。Ｓ４５は、電解質層１５を挟んで正極層１３と負極層１４とが対向するように、未塗工部の絶縁性基板１ａをジグザグに折り畳むことにより、構造体２５を作製する工程、とすることができる。このようなＳ４５を経て作製される構造体２５は、電解質層１５を挟んで対向する正極層１３及び負極層１４の、図２６における右側端面及び左側端面の位置が、すべて揃っていることが好ましい。かかる形態の構造体２５は、積層体２４の未塗工部の長さを一定にしておくことにより、作製することが可能になる。

端子接続工程（以下において、「Ｓ４６」という。）は、上記Ｓ４５で作製された構造体２５に備えられる電子伝導部１２ｘ、１２ｙに、端子７、７を接続する工程である。Ｓ４６は、単電池の積層方向一端側に配設されている正極層１３と接触している電子伝導部１２ｘに端子７を接続し、かつ、単電池の積層方向他端側に配設されている負極層１４と接触している電子伝導部１２ｙに端子７を接続可能であれば、その形態は特に限定されるものではない。Ｓ４６は、例えば、上記Ｓ１６と同様の過程で端子７、７を接続することにより、図２９に示す構造体２６を作製する工程、とすることができる。

挿入封止工程（以下において、「Ｓ４７」という。）は、上記Ｓ４６で作製した構造体２６をケースに挿入して封止することにより、構造体２６を備える電池を作製する工程である。Ｓ４７は、例えば、上記Ｓ４６で作製した構造体２６の端子７、７を筐体に溶接し、構造体２６を当該筐体へと挿入した後、構造体２６を収容した筐体をラミネート封入することにより、構造体２６を備える電池を作製する工程、とすることができる。

構造体２５を備える本発明の電池及びその製造方法に関する上記説明では、集電体１２の一方の面側及び他方の面側に配設されている正極層１３、１３、…の表面にのみ電解質層１５、１５、…が配設されている形態について言及したが、本発明は当該形態に限定されるものではない。集電体１２をジグザグに折り畳む過程を経て作製される構造体を有する本発明の電池は、集電体１２の一方の面側及び他方の面側に配設されている負極層１４、１４、…の表面にのみ電解質層１５、１５、…が配設されていても良い。また、すべての正極層１３、１３、…及び負極層１４、１４、…の表面に電解質１５、１５、…が配設されていても良く、さらに、正極層１３、１３、…と負極層１４、１４、…との間にも電解質１５、１５、…が配設されていても良い。ただし、エネルギー密度や出力密度を高めやすい電池を提供可能にする等の観点からは、集電体１２の一方の面側並びに他方の面側に配設されている正極層１３、１３、…及び／又は負極層１４、１４、…の表面にのみ電解質層１５、１５、…が配設された形態とすることが好ましい。

また、本発明の電池の製造方法に関する上記説明では、Ｓ１６と同様の過程で端子７、７が接続される形態のＳ４６について言及したが、ジグザグに折り畳まれた集電体１２を備える本発明の電池の製造方法における端子接続工程は、当該形態に限定されるものではない。端子接続工程は、例えば、構造体２５の上端に配設されている電解質層１５及び正極層１３を除去し、構造体２５の下端に配設されている負極層１４を除去してから、剥き出しになった電子伝導部１２ｘ、１２ｙに端子７、７を接続する形態とすることも可能である。また、表面に凹凸を有するステンレス鋼箔によって構成される端子を構造体２５の上端及び下端へと配設し、端子の凹凸で正極層１３及び電解質層１５や負極層１４を突き破ることにより、電子伝導部１２ｘ、１２ｙと端子とを接続する形態とすることも可能である。このほか、除去された正極層１３と接触していた電子伝導部１２ｘや除去された負極層１４と接触していた電子伝導部１２ｙに、端子としても機能する外装材を直接接触させる形態とすることも可能である。

また、本発明の電池の製造方法に関する上記説明では、集電体に配設されている電子伝導部の表面に正極層及び／又は負極層が形成される形態について言及したが、本発明の電池の製造方法は当該形態に限定されるものではない。本発明の電池の製造方法では、公知の基板又は電解質層の表面に正極層や負極層を形成することも可能であり、形成されている正極層及び／又は負極層の表面に本発明の集電体を配設する過程を経て、本発明の電池を製造する形態とすることも可能である。かかる形態であっても、集電体に配設されている電子伝導部と複数の電極とを一度に接触させることが可能になるので、生産性を向上させることが可能になる。

本発明の集電体及び電池は、電気自動車やハイブリッド自動車用等に利用することができ、本発明の集電体の製造方法及び電池の製造方法は、電気自動車やハイブリッド自動車用等に利用される電池を製造する際に利用することができる。

Claims

絶縁性基板と、該絶縁性基板の一方の面上及び他方の面上にそれぞれ配設された電子伝導部とを有する集電体であって、
前記一方の面上に、少なくとも２以上の前記電子伝導部が平面方向に間隔を開けて配設され、
前記他方の面上に配設されている前記電子伝導部は、前記絶縁性基板を挟んで、前記一方の面上に配設されている少なくとも１つの前記電子伝導部と対向するように配設され、
前記絶縁性基板を挟んで対向するように配設されている、前記一方の面上に配設された前記電子伝導部及び前記他方の面上に配設されている前記電子伝導部が、前記絶縁性基板を貫通する孔に配設された電子伝導体を介して接続されていることを特徴とする、集電体。
請求の範囲第１項に記載の集電体、該集電体の電子伝導部と接触するように配設された正極層及び負極層、並びに、前記正極層及び前記負極層と接触するように配設された電解質層を備え、
前記絶縁性基板の一方の面上に配設された隣接する前記電子伝導部の間が折り曲げられて積層された、又は、捲回された、前記集電体、前記正極層、前記負極層、及び、前記電解質層を備えることを特徴とする、電池。
貫通孔を有する絶縁性基板の前記貫通孔に電子伝導体を配設する工程と、
前記貫通孔に配設された前記電子伝導体と接触するように、前記絶縁性基板の一方の面の一部へ少なくとも２以上の電子伝導部を平面方向に間隔を開けて配設する工程と、
前記貫通孔に配設された前記電子伝導体と接触するように、前記絶縁性基板の他方の面の一部へ電子伝導部を配設する工程と、
を有することを特徴とする、集電体の製造方法。
絶縁性基板と該絶縁性基板の一方の面上及び他方の面上にそれぞれ配設された電子伝導部とを有する集電体、該集電体と接触するように配設された正極層及び負極層、並びに、前記正極層及び前記負極層と接触するように配設された電解質層を備える電池を製造する方法であって、
請求の範囲第３項に記載の集電体の製造方法によって、前記集電体を製造する工程と、
前記絶縁性基板の面上に配設された前記電子伝導部と接触するように、前記正極層及び前記負極層を配設する工程と、
前記正極層及び／又は前記負極層と接触するように、前記電解質層を配設する工程と、
前記絶縁性基板の一方の面上に配設された隣接する前記電子伝導部の間を折り曲げる過程又は捲き取る過程を経て、前記集電体、前記正極層、前記負極層、及び、前記電解質層を積層又は捲回する工程と、
を有することを特徴とする、電池の製造方法。