JPWO2020067511A1 - 積層型電池および積層型電池の製造方法 - Google Patents

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Abstract

積層型電池は、金属層と樹脂接着層とを含む第１基材と、第１基材に対向する第２基材と、第１基材と第２基材とをヒートシールして、第１基材と第２基材との間に封止空間を形成するシール部と、を有する外装体と、膜電極接合体と、膜電極接合体の第１接続部と電気的に接続され、外装体のシール部を通って外装体の外部に延びる第１タブと、を備えている。また、積層型電池は、膜電極接合体の第１接続部における第１基材の側の面および第１タブにおける第１基材の側の面に設けられた第１短絡防止層を備えている。第１タブにおける第１短絡防止層の最大厚みは、膜電極接合体の第１接続部における第１短絡防止層の最大厚みと異なっている。

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、通常、交互に積層される複数の正極板および複数の負極板を有する積層体（膜電極接合体）を備えている。積層体は、正極板および負極板等の電極板から電気を取り出すために、各電極板のうち活物質層が設けられていない部分（接続部）にそれぞれタブが取り付けられている。積層体は、タブが外部に延び出た状態で外装体に収容され、ヒートシールされて外装体により封止される。外装体は、通常、金属層を含んでおり、当該金属層がタブや電極板の接続部と電気的に接触しないよう、金属層の内面に絶縁性を有する樹脂接着層が設けられている。ヒートシールする際、樹脂接着層のうち意図した領域（周縁部）に熱が与えられて当該領域を溶着させる。
特開２０１７−４１３４６号公報
しかしながら、外装体をヒートシールする際、ヒートシールのために与えられた熱により、意図しない領域で樹脂接着層が溶解するおそれがある。この場合、金属層が露出し、露出した金属層が、タブや電極板の接続部と電気的に接触するおそれがある。
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、外装体の金属層とタブおよび電極板の接続部との電気的な接触を防止することができる積層型電池および当該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、
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、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基材との間に封止空間を形成するシール部と、を有する外装体と、
前記封止空間に設けられた膜電極接合体であって、交互に積層された複数の第１電極板および複数の第２電極板と、複数の前記第１電極板が互いに電気的に接続された第１接続部と、を有する膜電極接合体と、
前記膜電極接合体の前記第１接続部と電気的に接続され、前記外装体の前記シール部を通って前記外装体の外部に延びる第１タブと、
前記膜電極接合体の前記第１接続部における前記第１基材の側の面および前記第１タブにおける前記第１基材の側の面に設けられた第１短絡防止層と、を備え、
前記第１タブにおける前記第１短絡防止層の最大厚みが、前記膜電極接合体の前記第１接続部における前記第１短絡防止層の最大厚みと異なる。
本発明による積層型電池において、
前記第１タブは、前記膜電極接合体の前記第１接続部に対して前記第２基材の側に配置され、
前記第１タブにおける前記第１短絡防止層の最大厚みが、前記膜電極接合体の前記第１接続部における前記第１短絡防止層の最大厚みよりも大きい、
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タブは、前記膜電極接合体の前記第１接続部に対して前記第１基材の側に配置され、
前記膜電極接合体の前記第１接続部における前記第１短絡防止層の最大厚みが、前記第１タブにおける前記第１短絡防止層の最大厚みよりも大きい、
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タブにおける前記第１短絡防止層は、前記シール部よりも前記第１接続部の側に形成されている、
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、を有し、
前記膜電極接合体の前記第１接続部は、前記第１電極集電体の各々の前記第１接続領域によって構成され、
最も前記第１基材の側に配置された前記第１電極板は、最も前記第１基材の側に配置された前記第２電極板よりも前記第１基材の側に配置され、
前記第１短絡防止層は、最も前記第１基材の側に配置された前記第１電極集電体の前記第１有効領域における前記第１基材の側の面に延びている、
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短絡防止層は、前記膜電極接合体の前記第１接続部における前記第２基材の側の面および前記第１タブにおける前記第２基材の側の面にも設けられている、
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電極板および前記第２電極板の一方は、他方に対向する面に設けられた絶縁層を有し、
前記第１短絡防止層は、前記絶縁層の材料と同じ材料を含む、
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１短絡防止層は、アルミナを含む、
ようにしてもよい。
本発明による積層型電池において、
前記金属層は、アルミニウムを含む、
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１基材は、周辺部と、前記周辺部に対して前記第２基材の側とは反対側に膨出した、前記封止空間を画定する膨出部と、を有する、
ようにしてもよい。
本発明による積層型電池において、
前記膜電極接合体は、複数の前記第２電極板が互いに電気的に接続された第２接続部を更に有し、
前記膜電極接合体の前記第２接続部に、前記外装体の前記シール部を通って前記外装体の外部に延びる第２タブが電気的に接続され、
前記膜電極接合体の前記第２接続部における前記第１基材の側の面および前記第２タブにおける前記第１基材の側の面に、第２短絡防止層が設けられている、
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、を有し、
最も前記第１基材の側に配置された前記第１電極板は、最も前記第１基材の側に配置された前記第２電極板よりも前記第１基材の側に配置され、
前記第２短絡防止層は、最も前記第１基材の側に配置された前記第１電極集電体の前記第１有効領域における前記第１基材の側の面に延びている、
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、
交互に積層された複数の第１電極板および複数の第２電極板と、複数の前記第１電極板が互いに電気的に接続された第１接続部と、を有する膜電極接合体であって、前記膜電極接合体の前記第１接続部と第１タブが電気的に接続された前記膜電極接合体を準備する第１準備工程と、
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基材との間に前記膜電極接合体を収容するための外装体を準備する第２準備工程と、
前記膜電極接合体の前記第１接続部における前記第１基材の側の面および前記第１タブにおける前記第１基材の側の面に第１短絡防止層を形成する形成工程と、
前記第１基材と前記第２基材との間に、前記第１タブが電気的に接続された前記膜電極接合体を収容して、前記第１基材と前記第２基材とをヒートシールしてシール部を形成するヒートシール工程であって、前記第１タブが、前記シール部を通って前記外装体の外部に延びるように配置される、ヒートシール工程と、を備え、
前記第１タブにおける前記第１短絡防止層の最大厚みが、前記膜電極接合体の前記第１接続部における前記第１短絡防止層の最大厚みと異なる。
本発明による積層型電池の製造方法において、
前記形成工程において、前記膜電極接合体の前記第１接続部における前記第１基材の側の面および前記第１タブにおける前記第１基材の側の面に前記第１短絡防止層の材料を塗工することにより前記第１短絡防止層を形成する、
ようにしてもよい。
本発明による積層型電池の製造方法において、
前記第１準備工程において、前記第１タブに、前記ヒートシール工程の際に前記第１基材と前記第１タブとをヒートシールするシーラント部が設けられており、
前記形成工程において、前記第１タブにおける前記第１短絡防止層は、前記シーラント部よりも前記第１接続部の側に形成される、
ようにしてもよい。
本発明によれば、外装体の金属層とタブおよび電極板の接続部との電気的な接触を防止することができる。
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、膜電極接合体が外装体により封止された状態の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の膜電極接合体を示す平面図である。 図４は、図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面を示す断面図である。 図５は、図２の膜電極接合体を示す部分拡大断面図である。 図６は、図３のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面を示す部分拡大断面図である。 図７は、図３のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面を示す部分拡大断面図である。 図８Ａは、積層型電池の製造方法において、膜電極接合体を準備する工程を説明するための図である。 図８Ｂは、積層型電池の製造方法において、短絡防止層の材料を塗工する工程を説明するための図である。 図８Ｃは、積層型電池の製造方法において、外装体をヒートシールする工程を説明するための図である。 図８Ｄは、積層型電池の製造方法により作製された積層型電池を示す部分拡大断面図である。 図９は、第１の変形例を図６と同様な断面で示す部分拡大断面図である。 図１０は、第２の変形例を図６と同様な断面で示す部分拡大断面図である。
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。
図１〜図６は、本発明による積層型電池を説明するための図である。
図１〜図３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。外装体４０は、その内部に膜電極接合体５を収容している。タブ１６，２６は、外装体４０の内部から外部へと延び出している。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。図４に示すように、外装体４０は、第１基材４１と、第１基材４１に対向する第２基材４２と、を有している。第２基材４２は、平板状に形成されている。一方、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。この膨出部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が収容される。このような膨出部４４は、例えば、平板状の第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る。
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、この金属層４０ａに積層された樹脂接着層４０ｂと、を有している。金属層４０ａは、高ガスバリア性と成形加工性を有することが好ましい。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る。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ることが好ましい。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る。
本実施の形態による積層型電池１は、封止空間４５に膜電極接合体５を配置した後、ラミネート加工を行うことによって作製される。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の内部を封止している。
（膜電極接合体）
図２および図３に示すように、膜電極接合体５は、交互に積層された正極板１０Ｘ（第２電極板）および負極板２０Ｙ（第１電極板）と、複数の正極板１０Ｘが互いに電気的に接続された正極接続部１３（第２接続部）と、複数の負極板２０Ｙが互いに電気的に接続された負極接続部２３（第１接続部）と、を有している。正極接続部１３および負極接続部２３は、上述したタブ１６，２６が電気的に接続される部分である。正極接続部１３および負極接続部２３についての詳細は後述する。
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電極板は負極板２０Ｙを構成し、第２電極板は正極板１０Ｘ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電極板が正極板１０Ｘを構成し、第２電極板が負極板２０Ｙ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５に示すように、膜電極接合体５は、複数の正極板１０Ｘおよび複数の負極板２０Ｙを有している。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。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。
図示された非限定的な例において、正極板１０Ｘおよび負極板２０Ｙは、長方形形状の外輪郭を有している。正極板１０Ｘおよび負極板２０Ｙは、積層方向ｄＬに直交するとともにタブ１６，２６が延びる（あるいは一対のタブ１６，２６が配列される）方向である第１方向ｄ１に長手方向を有し、積層方向ｄＬおよび第１方向ｄ１の両方に直交する第２方向ｄ２に短手方向（幅方向）を有している。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の右側）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の左側）に寄って配置されている。正極板１０Ｘおよび負極板２０Ｙは、第１方向ｄ１における中央部（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２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２電極活物質層）と、を有している。正極活物質層１２Ｘは、長方形形状の外輪郭を有している。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。後述する負極集電体２１Ｙの第１面２１ａまたは第２面２１ｂが、膜電極接合体５のうちの積層方向ｄＬにおける最外面５ａ，５ｂを形成する場合、積層型電池１に含まれる各正極板１０Ｘは、正極集電体１１Ｘの両側に設けられた一対の正極活物質層１２Ｘを有するものとして、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る。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および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。導電助剤としては、黒鉛粉末や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３に示すように、正極集電体１１Ｘは、上述した正極接続部１３を構成する正極接続領域ａ１（第２接続領域）と、正極接続領域ａ１に隣接する正極有効領域ｂ１（第２有効領域）と、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、長方形形状の外輪郭を有しており、全体的に正極活物質層１２Ｘが設けられた領域になっている。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。
複数の正極集電体１１Ｘは、正極接続領域ａ１において、抵抗溶接や超音波溶接、テープによる貼着、融着等によって接合され、電気的に接続している。このように、正極集電体１１Ｘの各々の正極接続領域ａ１によって、膜電極接合体５の正極接続部１３を構成している。膜電極接合体５の正極接続部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。すなわち、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。本実施の形態では、第２面１３ｂに、正極側タブ１６（第２タブ）が電気的に接続されている。一方、正極有効領域ｂ１は、負極板２０Ｙの後述する負極活物質層２２Ｙに対面する領域内に位置している。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。
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１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１電極活物質層）と、を有している。負極活物質層２２Ｙは、長方形形状の外輪郭を有している。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。具体的には、負極集電体２１Ｙの第１面２１ａまたは第２面２１ｂが、膜電極接合体５のうちの積層方向ｄＬにおける最外面５ａ，５ｂを形成する場合、負極集電体２１Ｙの当該面には負極活物質層２２Ｙが設けられない。この最外面５ａ，５ｂを構成する負極集電体２１Ｙを除き、積層型電池１に含まれる各負極板２０Ｙは、負極集電体２１Ｙの両側に負極活物質層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、炭素材料からなる負極活物質、および、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のような結着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３に示すように、負極集電体２１Ｙは、上述した負極接続部２３を構成する負極接続領域ａ２（第１接続領域）と、負極接続領域ａ２に隣接する負極有効領域ｂ２（第１有効領域）と、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、長方形形状の外輪郭を有しており、全体的に負極活物質層２２Ｙが設けられた領域になっている。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。
複数の負極集電体２１Ｙは、負極接続領域ａ２において、抵抗溶接や超音波溶接、テープによる貼着、融着等によって接合され、電気的に接続している。このように、負極集電体２１Ｙの各々の負極接続領域ａ２によって、膜電極接合体５の負極接続部２３を構成している。膜電極接合体５の負極接続部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。すなわち、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１３ｂ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２２ｂに相当する。本実施の形態では、第２面１３ｂに、負極側タブ２６（第１タブ）が電気的に接続されている。一方、負極有効領域ｂ２は、正極板１０Ｘの正極活物質層１２Ｘに対面する領域に広がっている。
図５に示すように、正極板１０Ｘおよび負極板２０Ｙの一方が、他方に対向する面に機能層３０Ａ（第１絶縁層）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、負極板２０Ｙが機能層３０Ａを有している。機能層３０Ａは、負極活物質層２２Ｙの正極板１０Ｘの側の面（正極板１０Ｘに対向する面）に設けられている。すなわち、各負極活物質層２２Ｙの対面する正極板１０Ｘの側の面に機能層３０Ａが設けられている。各負極活物質層２２Ｙの当該面は、機能層３０Ａにより覆われている。そして、負極板２０Ｙは、正極板１０Ｘの正極活物質層１２Ｘと積層方向ｄＬに対向する面を、機能層３０Ａによって形成されている。ただし、図示された機能層３０Ａに加えて、各正極板１０Ｘに含まれる一対の正極活物質層１２Ｘを覆う機能層３０Ａを設置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、アルミナ等が挙げられる。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、負極活物質層２２Ｙ上に塗工して固化させることで、作製され得る。
（タブ）
図１〜図３に示すように、膜電極接合体５の正極接続部１３に正極側タブ１６が電気的に接続され、膜電極接合体５の負極接続部２３に負極側タブ２６が電気的に接続されている。図示された例においては、正極側タブ１６は、膜電極接合体５の正極接続部１３の第２面１３ｂに取り付けられており、負極側タブ２６は、膜電極接合体５の負極接続部２３の第２面２３ｂに取り付けられている。タブ１６，２６はそれぞれ、融着等によって取り付けられている。これにより、正極側タブ１６は、正極集電体１１Ｘと電気的に接続され、負極側タブ２６は、負極集電体２１Ｙと電気的に接続される。
図１に示すように、タブ１６，２６はそれぞれ、外装体４０の内部からシール部４６を通って外装体４０の外部へ第１方向ｄ１に延び出ており、積層型電池１における端子として機能する。外装体４０の第１基材４１と各タブ１６，２６とは、後述するシーラント部１８，２８を介してヒートシールされる。同様に、外装体４０の第２基材４２と各タブ１６，２６とは、シーラント部１８，２８を介して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。
正極側タブ１６は、アルミニウム等を用いて形成され得る。負極側タブ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。各タブ１６，２６の厚みは、例えば０．１ｍｍ以上であり、１ｍｍ以下であってもよい。
（シーラント部）
正極側タブ１６と、外装体４０の第１基材４１および第２基材４２との間に、正極側シーラント部１８が位置している。負極側タブ２６と、外装体４０の第１基材４１および第２基材４２との間に、負極側シーラント部２８が位置している。シーラント部１８，２８は、タブ１６、２６に直交する方向（第２方向ｄ２）に延びている。シーラント部１８、２８は、第２方向ｄ２において、タブ１６，２６の両側に延び出るように、タブ１６，２６に取り付けられる。
図６に示すように、正極側シーラント部１８は、正極側タブ１６のうち第１基材４１の側の面である第１面１６ａ、および、正極側タブ１６のうち第２基材４２の側の面である第２面１６ｂの両面において、正極側タブ１６の一部を覆っている。正極側シーラント部１８は、第１基材４１の樹脂接着層４０ｂおよび第２基材４２の樹脂接着層４０ｂと共に第１基材４１の金属層４０ａおよび第２基材４２の金属層４０ａを正極側タブ１６にヒートシールしている。このように、正極側シーラント部１８は、第１基材４１と第２基材４２との間に挟持されて、正極側タブ１６を挟んで、第１基材４１と第２基材４２とを互いにヒートシールしている。なお、この正極側シーラント部１８は、外装体４０のシール部４６に一体化される。
また、図７に示すように、負極側シーラント部２８は、負極側タブ２６のうち第１基材４１の側の面である第１面２６ａ、および、負極側タブ２６のうち第２基材４２の側の面である第２面２６ｂの両面において、負極側タブ２６の一部を覆っている。負極側シーラント部２８は、第１基材４１の樹脂接着層４０ｂおよび第２基材４２の樹脂接着層４０ｂと共に第１基材４１の金属層４０ａおよび第２基材４２の金属層４０ａを負極側タブ２６にヒートシールしている。このように、負極側シーラント部２８は、第１基材４１と第２基材４２との間に挟持されて、負極側タブ２６を挟んで、第１基材４１と第２基材４２とを互いにヒートシールしている。なお、この負極側シーラント部２８は、外装体４０のシール部４６に一体化される。
シーラント部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た部材である。シーラント部１８，２８の材料としては、外装体４０の樹脂接着層４０ｂと同様に、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。シーラント部１８，２８の厚みは、例えば０．０５ｍｍ以上であり、０．４ｍｍ以下であってもよい。
（短絡防止層）
図６および図７に示すように、膜電極接合体５の正極接続部１３の第１面１３ａおよび正極側タブ１６の第１面１６ａ、並びに、負極接続部２３の第１面２３ａおよび負極側タブ２６の第１面２６ａに、短絡防止層５０，５１（第２絶縁層）が設けられている。
正極側の短絡防止層５０（第２短絡防止層）は、外装体４０の金属層４０ａと、膜電極接合体５の正極接続部１３および正極側タブ１６とが短絡することを防止する。当該短絡防止層５０は、膜電極接合体５の正極接続部１３の第１面１３ａと正極側タブ１６の第１面１６ａとに連続状に形成されている。正極接続部１３の第１面１３ａにおける短絡防止層５０は、図２および図３に示される正極接続領域ａ１の第１面１３ａの全体に渡って形成されていてもよい。正極側タブ１６の第１面１６ａにおける短絡防止層５０は、外装体４０のシール部４６（正極側シーラント部１８）よりも正極接続部１３の側に形成されていてもよい。より具体的には、正極側タブ１６の第１面１６ａにおける短絡防止層５０は、正極側シーラント部１８と正極接続部１３との間に形成されていてもよい。
また、短絡防止層５０は、膜電極接合体５の最外面５ａに延びて、当該最外面５ａの一部を覆うように形成されていてもよい。ここで、最外面５ａは、膜電極接合体５において、最も第１基材４１の側に配置された負極板２０Ｙ（第１電極板）が、最も第１基材４１の側に配置された正極板１０Ｘ（第２電極板）よりも第１基材４１の側に配置された場合、最も第１基材４１の側に配置された負極集電体２１Ｙ（第１電極集電体）の負極有効領域ｂ２（第１有効領域）における第１面２１ａに相当する。なお、この最外面５ａを構成する負極集電体２１Ｙの第１面２１ａには、上述した機能層３０Ａは設けられていなくてもよい。
負極側の短絡防止層５１（第１短絡防止層）は、外装体４０の金属層４０ａと、膜電極接合体５の負極接続部２３および負極側タブ２６とが短絡することを防止する。当該短絡防止層５１は、膜電極接合体５の負極接続部２３の第２面２３ｂと負極側タブ２６の第２面２６ｂとに連続状に形成されている。負極接続部２３の第１面２３ａにおける短絡防止層５１は、図２および図３に示される負極接続領域ａ２の全体に渡って形成されていてもよい。負極側タブ２６の第１面２６ａにおける短絡防止層５１は、外装体４０のシール部４６（負極側シーラント部２８）よりも負極接続部２３の側に形成されていてもよい。より具体的には、負極側タブ２６の第１面２６ａにおける短絡防止層５１は、負極側シーラント部２８と負極接続部２３との間に形成されていてもよい。
また、短絡防止層５１は、膜電極接合体５の上述した最外面５ａに延びて、当該最外面５ａの一部を覆うように形成されていてもよい。更には、当該最外面５ａにおいて、上述した正極側の短絡防止層５０（図６参照）と負極側の短絡防止層５１（図７参照）とが、接続されていてもよく、当該最外面５ａの全体に渡って短絡防止層５０，５１が形成されていてもよい。
短絡防止層５０，５１は、膜電極接合体５の接続部１３，２３に設けられた部分とタブ１６，２６に設けられた部分とで、厚みが異なっている。本実施の形態では、タブ１６，２６における短絡防止層５０，５１の最大厚みが、膜電極接合体５の接続部１３，２３における短絡防止層５０，５１の最大厚みよりも大きくなっている。タブ１６，２６における短絡防止層５０，５１の最大厚みは、例えば５μｍ〜６０μｍとしてもよい。５μｍ以上とすることにより、絶縁性を確保することができるとともに、タブ１６，２６を強固に固定することができる。一方、６０μｍ以下とすることにより、積層型電池１の製造性を向上させることができる。また、膜電極接合体５の接続部１３，２３における短絡防止層５０，５１の最大厚みは、例えば２μｍ〜５０μｍとしてもよい。２μｍ以上とすることにより、絶縁性を確保することができる。一方、５０μｍ以下とすることにより、積層型電池１の厚みの増大を抑制し、エネルギー密度の低下を抑制することができる。
また、膜電極接合体５の最外面５ａにおける短絡防止層５０，５１の最大厚みが、膜電極接合体５の接続部１３，２３における短絡防止層５０，５１の最大厚みよりも小さくなっていてもよい。膜電極接合体５の最外面５ａにおける短絡防止層５０，５１の最大厚みは、例えば１μｍ〜４０μｍとしてもよい。１μｍ以上とすることにより、絶縁性を確保することができる。一方、４０μｍ以下とすることにより、積層型電池１の厚みの増大を抑制し、エネルギー密度の低下を抑制することができる。
短絡防止層５０，５１は、絶縁性に加え、高い耐熱性を有していることが好ましい。短絡防止層５０，５１は、膜電極接合体５の機能層３０Ａの材料と同じ材料で形成されていてもよい。このような短絡防止層５０，５１の材料には、無機材料を用いてもよい。無機材料としては、膜電極接合体５の機能層３０Ａと同様に、アルミナ等が挙げられる。また、短絡防止層５０，５１の材料には、有機材料を用いてもよい。有機材料としては、膜電極接合体５の機能層３０Ａと同様に、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。短絡防止層５０，５１は、アルミナで形成する場合には、塗工して固化させることで、作製され得る。
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係る積層型電池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、膜電極接合体５を準備する膜電極接合体準備工程と、外装体４０を準備する外装体準備工程と、短絡防止層５０，５１を形成する短絡防止層形成工程と、外装体４０の第１基材４１と第２基材４２とをヒートシールするヒートシール工程と、を備える。以下、各工程について説明する。
（膜電極接合体準備工程）
膜電極接合体準備工程（第１準備工程）は、正極板１０Ｘおよび負極板２０Ｙをそれぞれ作製する工程と、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をそれぞれ作製する工程について説明する。正極板１０Ｘおよび負極板２０Ｙは、別々の工程により別々のタイミングで作製されてもよい。また、正極板１０Ｘおよび負極板２０Ｙは、並行して同時に作製され、作製された正極板１０Ｘおよび負極板２０Ｙが、順次、正極板１０Ｘおよび負極板２０Ｙを交互に積層する工程に供給されるようにしてもよい。
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）を塗工して固化する。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）を塗工して固化する。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を作製することができる。
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。この工程では、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および負極板２０Ｙを積層していく。このようにして、図８Ａに示すような複数の正極板１０Ｘおよび複数の負極板２０Ｙが交互に積層された膜電極接合体５を得ることができる。
また、膜電極接合体準備工程は、タブ１６，２６を準備する工程と、タブ１６，２６を取り付ける工程と、を含んでいる。
タブ１６，２６を準備する工程においては、まず、第１方向ｄ１に延びるタブ１６，２６を準備する。続いて、第１方向ｄ１に交差する方向（タブ１６，２６に直交する方向）に延びるシーラント部１８，２８を、タブ１６，２６に設ける。シーラント部１８，２８は、第１方向ｄ１においてタブ１６，２６の第１面１６ａ，２６ａおよび第２面１６ｂ，２６ｂの一部を覆うようにそれぞれ設けられる。好ましくは、シーラント部１８，２８は、第２方向ｄ２において、タブ１６，２６の両側に延び出るように、タブ１６，２６に取り付けられる。
タブ１６，２６を取り付ける工程においては、シーラント部１８，２８が設けられたタブ１６，２６を、膜電極接合体５の複数の接続領域ａ１，ａ２によって構成される接続部１３，２３にそれぞれ取り付ける。
まず、負極側タブ２６をステージ上に載置する。次に、負極側タブ２６の第１面２６ａに膜電極接合体５の負極接続部２３の第２面２３ｂが重なるように、膜電極接合体５を載せる。この際、第２方向ｄ２における負極接続領域ａ２の中心位置と負極側タブ２６の中心位置とが一致するように、負極側タブ２６に対する膜電極接合体５の位置合わせを行う。その後、抵抗溶接や超音波溶接等によって負極側タブ２６を膜電極接合体５の負極接続部２３に融着させる。これにより、負極側タブ２６を膜電極接合体５の負極集電体２１Ｙの負極接続領域ａ２に電気的に接続させることができる。このようにして、図８Ａに示すような、負極接続部２３に負極側タブ２６が電気的に接続された膜電極接合体５を得ることができる。同様にして、正極側タブ１６を膜電極接合体５の正極接続部１３に融着させて、正極側タブ１６を膜電極接合体５の正極集電体１１Ｘの正極接続領域ａ１に電気的に接続させる。このようにして、正極接続部１３に正極側タブ１６が電気的に接続された膜電極接合体５を得ることができる。
（外装体準備工程）
外装体準備工程（第２準備工程）は、第１基材４１および第２基材４２をそれぞれ作成する工程を含んでいる。
まず、金属層４０ａを構成するアルミニウム箔上に、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、周辺部４３に対して膨出した膨出部４４を有する第１基材４１が作製され得る（図４参照）。また、金属層４０ａを構成するアルミニウム箔上に、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。
（短絡防止層形成工程）
短絡防止層形成工程は、正極側の短絡防止層５０および負極側の短絡防止層５１をそれぞれ形成する工程を含んでいる。ここでは、アルミナを含む材料で短絡防止層５０，５１が形成される例について説明する。
まず、負極側の短絡防止層５１を形成する。図８Ｂに示すように、負極側シーラント部２８から膜電極接合体５の最外面５ａに渡って、アルミナを含む短絡防止層５１の液状の材料を塗工する。この際、負極側タブ２６の第１面２６ａには、負極側シーラント部２８と負極接続部２３との間の全面に渡って短絡防止層５１の材料が塗工される。負極接続部２３の第１面２３ａには、全面に渡って短絡防止層５１の材料が塗工される。短絡防止層５１の材料は、スプレー塗布されるようにしてもよい。続いて、塗工された短絡防止層５１の材料を固化させる。
塗工された短絡防止層５１の材料は、固化するまでの間、流動する。ここで、図８Ｂに示すように、負極側タブ２６の第１面２６ａが、膜電極接合体５の負極接続部２３の第２面２３ｂに取り付けられており、負極側タブ２６の第１面２６ａは、膜電極接合体５の負極接続部２３の第１面２３ａよりも下方に配置されている。このため、膜電極接合体５の負極接続部２３の第１面２３ａに塗工された材料の一部は、下方にある負極側タブ２６の第１面２６ａに流れ込む。アルミナを含む短絡防止層５１の材料は、ある程度の粘性を有しているため、負極接続部２３の壁と負極側シーラント部２８の壁に対して付着するようにして、負極側タブ２６の第１面２６ａ上に留まる傾向にある。このため、負極側タブ２６における短絡防止層５１の最大厚みが、膜電極接合体５の負極接続部２３における短絡防止層５１の最大厚みよりも大きくなるように、負極側の短絡防止層５１が形成される。
同様に、膜電極接合体５の負極接続部２３の第１面２３ａは、膜電極接合体５の最外面５ａよりも下方に配置されている。このため、膜電極接合体５の最外面５ａに塗工された材料の一部は、下方にある膜電極接合体５の負極接続部２３の第１面２３ａに流れ込む。アルミナを含む短絡防止層５１の材料は、ある程度の粘性を有しているため、一部は膜電極接合体５の負極接続部２３の第１面２３ａ上に留まる傾向にある。このため、膜電極接合体５の最外面５ａにおける短絡防止層５１の最大厚みが、膜電極接合体５の負極接続部２３における短絡防止層５１の最大厚みよりも小さくなるように、短絡防止層５１が形成される。
また、負極側の短絡防止層５１と同様にして、正極側の短絡防止層５０を形成する。すなわち、正極側シーラント部１８から膜電極接合体５の最外面５ａに渡って、アルミナを含む短絡防止層５０の液状の材料を塗工する。この場合においても、塗工された短絡防止層５０の材料が流動する結果、正極側タブ１６における短絡防止層５０の最大厚みが、膜電極接合体５の正極接続部１３における短絡防止層５０の最大厚みよりも大きくなるように、短絡防止層５０が形成される。また、膜電極接合体５の最外面５ａにおける短絡防止層５０の最大厚みが、膜電極接合体５の正極接続部１３における短絡防止層５０の最大厚みよりも小さくなるように、正極側の短絡防止層５０が形成される。
（ヒートシール工程）
ヒートシール工程は、外装体４０を構成する第１基材４１と第２基材４２とをヒートシールする工程を含んでいる。
ヒートシール工程においては、まず、第２基材４２を載置する。次に、第２基材４２の上にタブ１６，２６が取り付けられた膜電極接合体５を載せる。続いて、その上から第１基材４１を被せて、図８Ｃに示すように、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との間に収容されるようにする。その後、外装体４０の周縁部に沿って、第１基材４１と第２基材４２とをそれぞれ、１００℃〜２００℃の温度を有する金属製のヒートバー６０により押圧する。これにより、ヒートバー６０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。なお、ヒートシールする工程は、減圧チャンバ内で行われ、ヒートシール後の封止空間４５は減圧される。
ところで、ヒートシール工程において、第１基材４１と第２基材４２とをヒートシールする際、そのヒートシールのために与えられた熱により、意図しない領域で樹脂接着層４０ｂが溶解し、金属層４０ａが露出するおそれがある。このような金属層４０ａの露出は、高温となるシール部４６の近傍において生じやすい。これに対して、本実施の形態では、ヒートシールする際には、膜電極接合体５の接続部１３，２３の第１面１３ａ，２３ａおよびタブ１６，２６の第１面１６ａ，２６ａに、短絡防止層５０，５１が形成されている。このため、意図しない領域で樹脂接着層４０ｂが溶解し、金属層４０ａが露出したとしても、露出した金属層４０ａと、膜電極接合体５の接続部１３，２３およびタブ１６，２６とが短絡することを防止することができる。
また、図８Ｃに示すように、シール部４６において、外装体４０とタブ１６，２６との間には、シーラント部１８，２８が介在されている。このため、ヒートシールする際、第１基材４１、第２基材４２およびシーラント部１８，２８に熱および圧力が加わり、第１基材４１の樹脂接着層４０ｂ、第２基材４２の樹脂接着層４０ｂおよびシーラント部１８，２８がそれぞれ溶解する。これにより、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。このようにして、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している。また、シーラント部１８，２８は、露出した金属層４０ａと、タブ１６，２６とが短絡することを防止することもできる。シーラント部１８，２８の一部は、外装体４０の外部に露出していてもよい。
このようにして、図８Ｄに示すような、タブ１６，２６がシール部４６を通って外装体４０の外部に延び出た状態で外装体４０の内部に封止された膜電極接合体５を備える積層型電池１を作製することができる。
このように本実施の形態によれば、膜電極接合体５の接続部１３，２３における第１基材４１の側の面およびタブ１６，２６における第１基材４１の側の面に、短絡防止層５０，５１が設けられている。このことにより、第１基材４１と第２基材４２とをヒートシールする際、そのヒートシールのために与えられた熱により、意図しない領域で第１基材４１の樹脂接着層４０ｂが溶解し、第１基材４１の金属層４０ａが露出したとしても、露出した金属層４０ａが、膜電極接合体５の接続部１３，２３およびタブ１６，２６と電気的に接触することを防止することができる。このように第１基材４１の金属層４０ａと、膜電極接合体５の接続部１３，２３およびタブ１６，２６とが短絡することを防止することができ、積層型電池１の信頼性を向上させることができる。
また、本実施の形態によれば、タブ１６，２６は、膜電極接合体５の接続部１３，２３に対して第２基材４２の側に配置されており、タブ１６，２６における短絡防止層５０，５１の最大厚みが、膜電極接合体５の接続部１３，２３における短絡防止層５０，５１の最大厚みよりも大きくなっている。このことにより、膜電極接合体５の接続部１３，２３とタブ１６，２６との境界を跨っている部分の短絡防止層５０，５１の厚みを大きくすることができ、タブ１６，２６を膜電極接合体５に対して強固に固定することができる。このため、積層型電池１の製造時または使用時にタブ１６，２６が不意に外れてしまうことを防止することができる。この結果、積層型電池１の製造時の作業性を向上させることができるとともに、積層型電池１の信頼性を向上させることができる。また、短絡がより発生しやすいシール部４６に近い側で短絡防止層５０，５１の最大厚みが大きくなっているため、より効果的に第１基材４１の金属層４０ａとタブ１６，２６とが短絡することを防止することができる。このため、積層型電池１の信頼性をより一層向上させることができる。
また、本実施の形態によれば、タブ１６，２６における短絡防止層５０，５１は、シール部４６（シーラント部１８，２８）よりも接続部１３，２３の側に形成されている。このことにより、外装体４０をヒートシールする際、第１基材４１と第２基材４２との間のシール部４６に短絡防止層５０，５１が介在することを抑制することができる。このため、外装体４０内の封止空間４５の気密性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、短絡防止層５０，５１は、膜電極接合体５の最も第１基材４１の側に配置された負極集電体２１Ｙの負極有効領域ｂ２における第１基材４１の側の面に延びている。このことにより、露出した金属層４０ａが、膜電極接合体５の負極有効領域ｂ２と電気的に接触することを防止することができる。このように金属層４０ａと、膜電極接合体５の負極有効領域ｂ２とが短絡することを防止することができ、積層型電池１の信頼性をより一層向上させることができる。
また、本実施の形態によれば、短絡防止層５０，５１は、正極板１０Ｘおよび負極板２０Ｙの一方の他方に対向する面に設けられた機能層３０Ａ（第１絶縁層）と同じ材料を含んでいる。このため、短絡防止層５０，５１を形成する材料に、機能層３０Ａを形成する材料を用いることができ、積層型電池１の製造コストを低減することができる。
また、本実施の形態によれば、短絡防止層５０，５１は、アルミナを含んでいる。このため、短絡防止層５０，５１は、絶縁性に加え、高い耐熱性を有している。このことにより、第１基材４１と第２基材４２とをヒートシールする際、熱により短絡防止層５０，５１が破損してしまうことを抑制することができる。このため、金属層４０ａと、膜電極接合体５の接続部１３，２３およびタブ１６，２６とが短絡することを防止することができ、積層型電池１の信頼性をより一層向上させることができる。
また、本実施の形態によれば、金属層４０ａは、アルミニウムを含んでいる。アルミニウムは、膜電極接合体５の負極接続部２３または負極側タブ２６と接触すると、還元反応を起こし、リチウムアルミニウム合金が生成され得る。このようなアルミニウムの合金化が進行すると、外装体４０が脆くなり、積層型電池１の寿命が低下するおそれがある。本実施の形態によれば、このようなアルミニウムの合金化の進行を抑制し、積層型電池１の寿命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、第１基材４１は、周辺部４３に対して第２基材４２の側とは反対側に膨出した、封止空間を画定する膨出部４４を有している。第１基材４１は、この膨出部４４が形成されることで、樹脂接着層４０ｂの一部が薄くなり、金属層４０ａが露出し易くなる。本実施の形態によれば、第１基材４１に膨出部４４が形成され、金属層４０ａが露出し易くなっていたとしても、露出した金属層４０ａと、膜電極接合体５の接続部１３，２３およびタブ１６，２６とが短絡する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、短絡防止層５０，５１の材料を塗工することにより短絡防止層５０，５１を形成している。このことにより、膜電極接合体５の接続部１３，２３およびタブ１６，２６において、簡単に、かつ広範囲に渡って、短絡防止層５０，５１を形成することができる。このため、積層型電池１の製造コストの増大を抑制しつつ、膜電極接合体５の接続部１３，２３およびタブ１６，２６上において、満遍なく短絡防止層５０，５１を形成することができる。この結果、より確実に、露出した金属層４０ａと、膜電極接合体５の接続部１３，２３およびタブ１６，２６とが短絡することを防止することができる。更には、このように塗工された材料の一部は、固化するまでの間、流動することができる。このため、膜電極接合体５の接続部１３，２３における第１基材４１の側の面に塗工された材料の一部は、タブ１６，２６における第１基材４１の側の面に流れ込むことができる。このようにして、タブ１６，２６における短絡防止層５０，５１の最大厚みが、膜電極接合体５の接続部１３，２３における短絡防止層５０，５１の最大厚みよりも大きくなるように、短絡防止層５０，５１を形成することができる。
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）
上述した説明において、膜電極接合体５の接続部１３，２３における第１基材４１の側の面（第１面１３ａ，２３ａ）およびタブ１６，２６における第１基材４１の側の面（第１面１６ａ，２６ａ）に短絡防止層５０，５１を設ける例を示した。しかしながら、図９に示すように、そのことに加えて、膜電極接合体５の接続部１３，２３における第２基材４２の側の面（第２面１３ｂ，２３ｂ）およびタブ１６，２６における第２基材４２の側の面（第２面１６ｂ，２６ｂ）にも短絡防止層５０，５１を設けてよい。図９では、短絡防止層５０，５１は、膜電極接合体５の接続部１３，２３の第２面１３ｂ，２３ｂとタブ１６，２６の第２面１６ｂ，２６ｂとに連続状に形成されている例が示されている。
また、短絡防止層５０，５１は、膜電極接合体５の最外面５ｂに延びて、当該最外面５ｂの一部を覆うように形成されていてもよい。ここで、最外面５ｂは、膜電極接合体５において、最も第２基材４２の側に配置された負極板２０Ｙが、最も第２基材４２の側に配置された正極板１０Ｘよりも第２基材４２の側に配置された場合、最も第２基材４２の側に配置された負極集電体２１Ｙの負極有効領域ｂ２における第２面２１ｂに相当する。
また、このような短絡防止層５０，５１は、アルミナで形成する場合には、上述した短絡防止層形成工程と同様にして、短絡防止層５０，５１を形成する液状の材料を塗工して固化させることで、作製され得る。
図９に示す変形例によれば、膜電極接合体５の接続部１３，２３における第２基材４２の側の面およびタブ１６，２６における第２基材４２の側の面にも短絡防止層５０，５１を設けたことにより、第２基材４２の金属層４０ａと、膜電極接合体５の接続部１３，２３およびタブ１６，２６とが短絡することを防止することができる。すなわち、第１基材４１と第２基材４２とをヒートシールする際、そのヒートシールのために与えられた熱により、第２基材４２の側の意図しない領域で樹脂接着層４０ｂが溶解し、金属層４０ａが露出するおそれがある。そのような場合であっても、露出した金属層４０ａが、膜電極接合体５の接続部１３，２３における第２基材４２の側の面およびタブ１６，２６における第２基材４２の側の面と電気的に接触することを防止することができる。
また、図９に示す変形例によれば、短絡防止層５０，５１を、膜電極接合体５の接続部１３，２３の第２面１３ｂ，２３ｂとタブ１６，２６の第２面１６ｂ，２６ｂとの境界に跨って設けることができる。このため、タブ１６，２６を膜電極接合体５に対してより一層強固に固定することができる。
（第２の変形例）
上述した説明において、タブ１６，２６が、膜電極接合体５の接続部１３，２３に対して第２基材４２の側に配置されている例を示した。しかしながら、図１０に示すように、タブ１６，２６が、膜電極接合体５の接続部１３，２３に対して第１基材４１の側に配置されていてもよい。この場合においても、膜電極接合体５の接続部１３，２３における第１基材４１の側の面（第１面１３ａ，２３ａ）およびタブ１６，２６における第１基材４１の側の面（第１面１６ａ，２６ａ）に、短絡防止層５０，５１が形成される。
ここで、膜電極接合体５の接続部１３，２３における短絡防止層５０，５１の最大厚みが、タブ１６，２６における短絡防止層５０，５１の最大厚みよりも大きくなるように、短絡防止層５０，５１を形成してもよい。膜電極接合体５の接続部１３，２３における短絡防止層５０，５１の最大厚みは、例えば５μｍ〜６０μｍとしてもよい。５μｍ以上とすることにより、絶縁性を確保することができるとともに、タブ１６，２６を強固に固定することができる。一方、６０μｍ以下とすることにより、積層型電池１の製造性を向上させることができる。また、膜電極接合体５のタブ１６，２６における短絡防止層５０，５１の最大厚みは、例えば２μｍ〜５０μｍとしてもよい。２μｍ以上とすることにより、絶縁性を確保することができる。一方、５０μｍ以下とすることにより、積層型電池１の厚みの増大を抑制し、エネルギー密度の低下を抑制することができる。
また、短絡防止層５０，５１は、膜電極接合体５の上述した最外面５ａに延びて、当該最外面５ａの一部を覆うように形成されていてもよい。膜電極接合体５の最外面５ａにおける短絡防止層５０，５１の最大厚みが、膜電極接合体５の接続部１３，２３における短絡防止層５０，５１の最大厚みよりも小さくなっていてもよい。膜電極接合体５の最外面５ａにおける短絡防止層５０，５１の最大厚みは、例えば１μｍ〜４０μｍとしてもよい。１μｍ以上とすることにより、絶縁性を確保することができる。一方、４０μｍ以下とすることにより、積層型電池１の厚みの増大を抑制し、エネルギー密度の低下を抑制することができる。
本変形例では、図１０に示すように、タブ１６，２６の第２面１６ｂ，２６ｂが膜電極接合体５の接続部１３，２３の第１面１３ａ，２３ａに取り付けられており、膜電極接合体５の接続部１３，２３の第１面１３ａ，２３ａは、タブ１６，２６の第１面１６ａ，２６ａよりも下方に配置されている。このため、上述した短絡防止層形成工程において、タブ１６，２６の第１面１６ａ，２６ａに塗工された材料の一部は、下方にある膜電極接合体５の接続部１３，２３の第１面１３ａ，２３ａに流れ込む。アルミナを含む短絡防止層５０，５１の材料は、ある程度の粘性を有しているため、タブ１６，２６の壁に対して付着するようにして、膜電極接合体５の接続部１３，２３の第１面１３ａ，２３ａ上に留まる傾向にある。このため、膜電極接合体５の接続部１３，２３における短絡防止層５０，５１の最大厚みが、タブ１６，２６における短絡防止層５０，５１の最大厚みよりも大きくなるように、短絡防止層５０，５１が形成される。
同様に、膜電極接合体５の接続部１３，２３の第１面１３ａ，２３ａは、膜電極接合体５の最外面５ａよりも下方に配置されている。このため、膜電極接合体５の最外面５ａに塗工された材料の一部は、下方にある膜電極接合体５の接続部１３，２３の第１面１３ａ，２３ａに流れ込む。このようにして、膜電極接合体５の最外面５ａにおける短絡防止層５０，５１の最大厚みが、膜電極接合体５の接続部１３，２３における短絡防止層５０，５１の最大厚みよりも小さくなるように、短絡防止層５０，５１が形成される。
このように図１０に示す変形例によれば、タブ１６，２６は、膜電極接合体５の接続部１３，２３に対して第１基材４１の側に配置されており、膜電極接合体５の接続部１３，２３における短絡防止層５０，５１の最大厚みが、タブ１６，２６における短絡防止層５０，５１の最大厚みよりも大きくなっている。このことにより、膜電極接合体５の接続部１３，２３とタブ１６，２６との間を跨っている部分の短絡防止層５０，５１の厚みを大きくすることができ、タブ１６，２６を膜電極接合体５に対して強固に固定することができる。このため、積層型電池１の製造時または使用時にタブ１６，２６が不意に外れてしまうことを防止することができる。この結果、積層型電池１の製造時の作業性を向上させることができるとともに、積層型電池１の信頼性を向上させることができる。
また、図１０に示す変形例によれば、短絡防止層５０，５１の材料を塗工することにより短絡防止層５０，５１を形成している。このように塗工された材料の一部は、固化するまでの間、流動することができる。このため、タブ１６，２６における第１基材４１の側の面に塗工された材料の一部は、膜電極接合体５の接続部１３，２３における第１基材４１の側の面に流れ込むことができる。このようにして、膜電極接合体５の接続部１３，２３における短絡防止層５０，５１の最大厚みが、タブ１６，２６における短絡防止層５０，５１の最大厚みよりも大きくなるように、短絡防止層５０，５１を形成することができる。
なお、図１０に示す変形例においても、図９の変形例で示したように、膜電極接合体５の接続部１３，２３における第２基材４２の側の面およびタブ１６，２６における第２基材４２の側の面に短絡防止層５０，５１を設けてもよい。
（第３の変形例）
また、上述した説明において、短絡防止層５０，５１が、正極側（膜電極接合体５の正極接続部１３および正極側タブ１６）並びに負極側（膜電極接合体５の負極接続部２３および負極側タブ２６）の両方に設けられている例を示した。しかしながら、短絡防止層５０，５１は、正極側および負極側のいずれか一方に設けられていればよく、他方には設けられていなくてもよい。例えば、外装体４０の金属層４０ａがアルミニウムを含んでいる場合、上述したようなアルミニウムの合金化を防ぐ観点から、負極側に短絡防止層５０，５１を設けるようにしてもよい。
以上において上述した実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。

Claims (15)

  1. 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、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基材との間に封止空間を形成するシール部と、を有する外装体と、
    前記封止空間に設けられた膜電極接合体であって、交互に積層された複数の第１電極板および複数の第２電極板と、複数の前記第１電極板が互いに電気的に接続された第１接続部と、を有する膜電極接合体と、
    前記膜電極接合体の前記第１接続部と電気的に接続され、前記外装体の前記シール部を通って前記外装体の外部に延びる第１タブと、
    前記膜電極接合体の前記第１接続部における前記第１基材の側の面および前記第１タブにおける前記第１基材の側の面に設けられた第１短絡防止層と、を備え、
    前記第１タブにおける前記第１短絡防止層の最大厚みが、前記膜電極接合体の前記第１接続部における前記第１短絡防止層の最大厚みと異なる、積層型電池。
  2. 前記第１タブは、前記膜電極接合体の前記第１接続部に対して前記第２基材の側に配置され、
    前記第１タブにおける前記第１短絡防止層の最大厚みが、前記膜電極接合体の前記第１接続部における前記第１短絡防止層の最大厚みよりも大きい、請求項１に記載の積層型電池。
  3. 前記第１タブは、前記膜電極接合体の前記第１接続部に対して前記第１基材の側に配置され、
    前記膜電極接合体の前記第１接続部における前記第１短絡防止層の最大厚みが、前記第１タブにおける前記第１短絡防止層の最大厚みよりも大きい、請求項１に記載の積層型電池。
  4. 前記第１タブにおける前記第１短絡防止層は、前記シール部よりも前記第１接続部の側に形成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の積層型電池。
  5. 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、を有し、
    前記膜電極接合体の前記第１接続部は、前記第１電極集電体の各々の前記第１接続領域によって構成され、
    最も前記第１基材の側に配置された前記第１電極板は、最も前記第１基材の側に配置された前記第２電極板よりも前記第１基材の側に配置され、
    前記第１短絡防止層は、最も前記第１基材の側に配置された前記第１電極集電体の前記第１有効領域における前記第１基材の側の面に延びている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の積層型電池。
  6. 前記第１短絡防止層は、前記膜電極接合体の前記第１接続部における前記第２基材の側の面および前記第１タブにおける前記第２基材の側の面にも設けられている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の積層型電池。
  7. 前記第１電極板および前記第２電極板の一方は、他方に対向する面に設けられた絶縁層を有し、
    前記第１短絡防止層は、前記絶縁層の材料と同じ材料を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の積層型電池。
  8. 前記第１短絡防止層は、アルミナを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の積層型電池。
  9. 前記金属層は、アルミニウムを含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の積層型電池。
  10. 前記第１基材は、周辺部と、前記周辺部に対して前記第２基材の側とは反対側に膨出した、前記封止空間を画定する膨出部と、を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の積層型電池。
  11. 前記膜電極接合体は、複数の前記第２電極板が互いに電気的に接続された第２接続部を更に有し、
    前記膜電極接合体の前記第２接続部に、前記外装体の前記シール部を通って前記外装体の外部に延びる第２タブが電気的に接続され、
    前記膜電極接合体の前記第２接続部における前記第１基材の側の面および前記第２タブにおける前記第１基材の側の面に、第２短絡防止層が設けられている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の積層型電池。
  12. 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、を有し、
    最も前記第１基材の側に配置された前記第１電極板は、最も前記第１基材の側に配置された前記第２電極板よりも前記第１基材の側に配置され、
    前記第２短絡防止層は、最も前記第１基材の側に配置された前記第１電極集電体の前記第１有効領域における前記第１基材の側の面に延びている、請求項１１に記載の積層型電池。
  13. 交互に積層された複数の第１電極板および複数の第２電極板と、複数の前記第１電極板が互いに電気的に接続された第１接続部と、を有する膜電極接合体であって、前記膜電極接合体の前記第１接続部と第１タブが電気的に接続された前記膜電極接合体を準備する第１準備工程と、
    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基材との間に前記膜電極接合体を収容するための外装体を準備する第２準備工程と、
    前記膜電極接合体の前記第１接続部における前記第１基材の側の面および前記第１タブにおける前記第１基材の側の面に第１短絡防止層を形成する形成工程と、
    前記第１基材と前記第２基材との間に、前記第１タブが電気的に接続された前記膜電極接合体を収容して、前記第１基材と前記第２基材とをヒートシールしてシール部を形成するヒートシール工程であって、前記第１タブが、前記シール部を通って前記外装体の外部に延びるように配置される、ヒートシール工程と、を備え、
    前記第１タブにおける前記第１短絡防止層の最大厚みが、前記膜電極接合体の前記第１接続部における前記第１短絡防止層の最大厚みと異なる、積層型電池の製造方法。
  14. 前記形成工程において、前記膜電極接合体の前記第１接続部における前記第１基材の側の面および前記第１タブにおける前記第１基材の側の面に前記第１短絡防止層の材料を塗工することにより前記第１短絡防止層を形成する、請求項１３に記載の積層型電池の製造方法。
  15. 前記第１準備工程において、前記第１タブに、前記ヒートシール工程の際に前記第１基材と前記第１タブとをヒートシールするシーラント部が設けられており、
    前記形成工程において、前記第１タブにおける前記第１短絡防止層は、前記シーラント部よりも前記第１接続部の側に形成される、請求項１３または１４に記載の積層型電池の製造方法。
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