WO2006120959A1 - 電池 - Google Patents

Abstract

　本発明の電池は、セパレータが、ジグザグに折り畳まれて、交互に配列された、少なくとも１つの第１電極収容部および少なくとも１つの第２電極収容部を有する積層体と、第１電極収容部に収容された第１電極と、第２電極収容部に収容された第２電極を備える。第１電極および第２電極の少なくとも一方は、少なくとも１つの突部を有する。第１電極は、第１端子に接続されており、第２電極は、第２端子に接続されている。

Description

技術分野

[0001] 本発明は、集電体と外部端子との接続を十分に確保することができる電池に関する 背景技術

[0002] 電子機器や電気機器の小型化、軽量化、または薄型化に伴!ヽ、その電源として用 いられる二次電池などの電気化学素子についても、小型化、軽量化、または薄型化 が要望されている。例えば、リチウム二次電池は、集電体上に正極活物質層を形成 した正極と、集電体上に負極活物質層を形成した負極とを、セパレータを介在させて 積層し、得られた三層構造のシートを捲回したロール型の極板群、あるいは前記三 層構造のシートを多段に折り畳んだ積層構造を有する極板群が用いられている。さら には、複数の正極シートと複数の負極シートとが、セパレータを介して交互に積層さ れており、そのセパレータが正極シートと負極シートとの間を縫うようにジグザグに折り 畳まれた極板群も提案されて ヽる (例えば、特許文献 1参照)。

[0003] 一方で、体積エネルギー密度を高くするために、例えば、セパレータ上に正極活物 質または負極活物質を積層し、前記活物質上に、薄い内部電極層 (集電体)を形成 することが提案されている（例えば、特許文献 2参照)。このように、集電体の厚さを薄 くして、体積エネルギー密度を高くすることにより、薄型で高エネルギー密度の電池 を実現することができる。

[0004] さらに、電池の出力特性、信頼性および容量を向上させるために、榭脂シートと、そ の両面に設けられた所定の形状パターンを有する導電層とからなる集電体シートを 用いることが提案されて ヽる (例えば、特許文献 3参照)。

特許文献 1：特開 2002— 329530号公報

特許文献 2：特開平 8— 138726号公報

特許文献 3：特開 2004— 253340号公報

発明の開示 発明が解決しょうとする課題

[0005] し力しながら、特許文献 1に記載されるような構造を有する電池では、集電体の厚 みが非常に薄くなると、複数の正極シートまたは複数の負極シートに含まれる集電体 を、外部端子に接続するのが困難となる。

[0006] 特許文献 2においては、セパレータと、セパレータの上に形成された活物質層と、 活物質層上に形成された内部電極層とを有するユニットが、内部電極層を内側にし て二つ折りにされている。二つ折りにされたユニットでは、セパレータの厚みが 2倍に なる。このため、内部電極層を薄くしたにもかかわらず、電池の厚さを薄くできないこ とがある。よって、体積エネルギー密度を顕著に向上させることはできない。さらに、 上記と同様に、内部電極層は非常に薄いため、上記ユニットに含まれる内部電極層 を、外部端子に接続するのが困難となる。

[0007] 特許文献 3のように、榭脂シート上に金属薄膜からなる導電層を有する集電体を用 いる場合、電池は、電池反応に関係しない榭脂シートを含むために、エネルギー密 度が低下する。金属薄膜のみ力もなる集電体を用いる場合には、その集電体は、榭 脂シートを含まないので、エネルギー密度が低下することはない。しかし、金属薄膜 力 なる集電体は、その厚さが 5 m以下になると、支持体で支持しない限り、集電 体の取り扱いが困難となる。

[0008] そこで、本発明は、集電体の厚さが 5 μ m以下と薄 、場合でも、集電体と外部端子 との接続を十分に確保することができる電池を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0009] 本発明の電池は、少なくとも 1つの第 1電極、少なくとも 1つの第 2電極、および帯状 のセパレータを具備する。セパレータは、ジグザグに折り畳まれて、交互に配列され た、少なくとも 1つの第 1電極収容部および少なくとも 1つの第 2電極収容部を有する 積層体を構成している。積層体は、少なくとも 1つの第 1屈曲部が配された第 1端面 および少なくとも 1つの第 2屈曲部が配された第 2端面を有する。第 1端面は、第 2端 面の反対側に位置している。第 1電極収容部は、第 1端面側に開放部を有し、第 2電 極収容部は、第 2端面側に開放部を有する。第 1電極収容部には、第 1電極が収容 され、第 2電極収容部には、前記第 2電極が収容される。第 1電極および第 2電極は 、それぞれ、集電体とその片面に担持された活物質層とを含む 2つの電極部分を有 し、 2つの電極部分は、集電体が相互に接するように配置されている。第 1電極およ び第 2電極の少なくとも一方において、 2つの電極部分の少なくとも 1つは、前記端面 の開放部側に突出する突部を有する。突部は、集電体と活物質層とを含む。第 1端 面は、第 1電極に接続された第 1端子を備え、第 2端面は、第 2電極に接続された第 2端子を備える。第 1端子および第 2端子は、それぞれ、金属膜からなることが好まし い。また、第 1端子および第 2端子は、それぞれ、リードを備えることが好ましい。

[0010] 第 1電極および第 2電極の少なくとも一方において、 2つの電極部分は、集電体とそ の片方の面に担持された活物質層カゝらなる 1枚の極板を、集電体の活物質層を担持 して！/ヽな 、面同士が接触するように折り曲げることにより構成されてもょ 、。ある 、は、

2つの電極部分は、集電体とその片方の面に担持された活物質層からなる 2枚の極 板を、集電体の活物質層を担持していない面同士が接触するように積層することによ り構成されてもよい。

[0011] 2つの電極部分が、 1枚の極板を折り曲げることにより構成される場合、その極板を 折り曲げるときに、極板の折り曲げ軸に平行な 2つの辺の位置を、極板の長さ方向に ずらすことにより、 2つの電極部分の一方にのみ、突部が、その電極部分の幅方向全 体にわたって設けられて 、ることが好まし！/、。

[0012] 第 1電極および第 2電極の少なくとも一方において、 2つの電極部分の各々に、面 積が等 、突部が設けられて 、ることが好ま 、。第 1電極および第 2電極の少なくと も一方に含まれる集電体の厚さは、 0. 1 m〜5 μ mであることが好ましい。

[0013] 積層体の両端の各電極収容部に収容される電極は、集電体とその片面に担持され た活物質層を含む 1つの極板から構成されており、活物質層が、隣接する電極収容 部に収容された電極の活物質層とセパレータを介して対向して 、ることが好まし 、。

[0014] また、本発明は、 2つの第 1電極、第 2電極、および帯状のセパレータを具備する電 池に関する。セパレータは、ジグザグに折り畳まれて、 2つの第 1電極収容部と、それ らの間に配置された 1つの第 2電極収容部とを有する積層体を構成している。積層体 は、 1つの第 1屈曲部が配された第 1端面および 2つの第 2屈曲部が配された第 2端 面を有し、第 1端面は、第 2端面の反対側に位置している。第 1電極収容部は、第 1 端面側に開放部を有し、第 2電極収容部は、第 2端面側に開放部を有する。第 1電 極収容部には、第 1電極が収容され、第 2電極収容部には、第 2電極が収容される。 第 1電極は、集電体とその片面に担持された活物質層とを含む 1つの電極部分を有 する。第 2電極は、集電体とその片面に担持された活物質層とを含む 2つの電極部 分を有し、 2つの電極部分は、集電体が相互に接するように配置されている。第 1電 極の各々は、その活物質層力 セパレータを介して、第 2電極の活物質層と対向して いる。第 2電極の 2つの電極部分および第 1電極の電極部分の少なくとも一方は、前 記端面の開放部側に突出する少なくとも 1つの突部を有し、前記突部は、集電体と活 物質層とを含む。第 1端面は、第 1電極に接続された第 1端子を備え、第 2端面は、 第 2電極に接続された第 2端子を備える。

発明の効果

[0015] 本発明の電池において、第 1電極および第 2電極の少なくとも一方は、開放部側に 突出した突部を有する。さらに、電池に含まれる第 1電極の各々および Zまたは第 2 電極の各々は、突部を介して、端子に接続される。よって、集電体が薄い場合にも、 突部が突出した端面に端子を設けることにより、集電体からの集電を確実に行うこと ができる。

図面の簡単な説明

[0016] [図 1]本発明の一実施形態に力かる電池に用いられる極板群を概略的に示す縦断 面図である。

[図 2]本発明の別の実施形態にカゝかる電池に用いられる極板群を概略的に示す縦断 面図である。

[図 3]本発明の一実施形態に力かる電池に含まれる第 1電極を概略的に示す上面図 である。

[図 4]本発明の一実施形態に力かる電池に含まれる第 1電極を概略的に示す下面図 である。

[図 5]図 2の第 1電極を、線 A— Aで切り取ったときの縦断面図を示す。

[図 6]図 2の第 1電極を、線 B— Bで切り取ったときの縦断面図を示す。

[図 7]図 2の第 1電極を構成する第 1正極部分と第 2正極部分とを、離された状態で示 す図である。

圆 8]本発明の一実施形態に力かる電池に含まれる第 2電極の一例を概略的に示す 上面図である。

圆 9]本発明の一実施形態に力かる電池に含まれる第 2電極の一例を概略的に示す 下面図である。

[図 10]図 7の第 2電極を、線 C— Cで切り取ったときの縦断面図を示す。

[図 11]図 7の第 2電極を、線 D— Dで切り取ったときの縦断面図を示す。

圆 12]本発明の別の実施形態に力かる電池に含まれる第 1電極を概略的に示す上 面図である。

[図 13]本発明の別の実施形態にカゝかる電池に含まれる第 2電極を概略的に示す上 面図である。

[図 14]本発明のさらに別の実施形態に力かる電池に含まれる電極を概略的に示す 上面図である。

圆 15]集電体とその上に担持された活物質層の作製方法を説明するための図である

[図 16]本発明の一実施形態に力かる電池に含まれる極板群における第 1電極と第 2 電極との配置を示す上面図である。

[図 17]図 14の線 E—Eでの縦断面図を示す。

[図 18]図 14の線 F—Fでの縦断面図を示す。

圆 19]本発明の別の実施形態にカゝかる電池に含まれる極板群における第 1電極と第

2電極との配置を示す上面図である。

[図 20]図 17の線 G— Gでの縦断面図を示す。

[図 21]図 17の線 H—Hでの縦断面図を示す。

圆 22]複数の第 1電極および複数の第 2電極を、 1枚のセパレータを介して積層した 極板群の縦断面図である。

圆 23]異なる端面にそれぞれ設けられた第 1端子および第 2端子が設けられた図 22 の極板群を概略的に示す縦断面図である。

[図 24]落下試験において、底面となる 4つの面を示す図である。 発明を実施するための最良の形態

[0017] 本発明の電池は、少なくとも 1つの第 1電極、少なくとも 1つの第 2電極、および帯状 のセパレータを具備する。セパレータは、ジグザグに折り畳まれて、交互に配列され た、少なくとも 1つの第 1電極収容部および少なくとも 1つの第 2電極収容部を有する 積層体を構成している。積層体は、少なくとも 1つの第 1屈曲部が配された第 1端面 および少なくとも 1つの第 2屈曲部が配された第 2端面を有する。第 1端面は、第 2端 面の反対側に位置している。第 1電極収容部は、第 1端面側に開放部を有し、第 2電 極収容部は、第 2端面側に開放部を有する。第 1電極収容部には、第 1電極が収容 され、第 2電極収容部には、第 2電極が収容される。第 1電極および第 2電極は、それ ぞれ、集電体とその片面に担持された活物質層とを含む 2つの電極部分を有し、 2つ の電極部分は、集電体が相互に接するように配置されている。第 1電極および第 2電 極の少なくとも一方において、 2つの電極部分の少なくとも 1つは、前記端面の開放 部側に突出する突部を有する。突部は、集電体と活物質層とを含む。第 1端面は、第 1電極に接続された第 1端子を備え、第 2端面は、第 2電極に接続された第 2端子を 備える。

[0018] 図 1に、本発明の一実施形態に係る電池に用いられる極板群を示す。本実施形態 では、本発明の電池力 リチウムイオン二次電池である場合について説明する。なお 、本発明は、他の二次電池にも適用可能である。

[0019] 図 1に示される極板群は、 4つの第 1電極 3、 3つの第 2電極 6、および 1枚の帯状の セパレータ 7を含む。以下では、第 1電極を正極とし、第 2電極を負極として説明を行 う。なお、第 1電極が負極であり、第 2電極が正極であってもよい。

[0020] 各正極 3は、 2つの電極部分、つまり、第 1正極部分 1および第 2正極部分 2を含む 。第 1正極部分 1は、帯状の第 1正極集電体 laとその片面に担持された第 1正極活 物質層 lbとを含む。第 2正極部分 2は、帯状の第 2正極集電体 2aとその片面に担持 された第 2正極活物質層 2bとを含む。

[0021] 各負極 6も同様に、第 1負極部分 4および第 2負極部分 5を含む。第 1負極部分 4は 、帯状の第 1負極集電体 4aとその片面に担持された第 1負極活物質層 4bとを含む。 第 2負極部分 5は、帯状の第 2負極集電体 5aとその片面に担持された第 2負極活物 質層 5bとを含む。

[0022] 正極 3において、第 1正極部分 1と第 2正極部分 2とは、第 1正極集電体 laの活物 質層が担持されて 、な 、面と第 2正極集電体 2aの活物質層が担持されて 、な 、面と が重なるように積層されている。負極 6においても、第 1負極部分 4と第 2負極部分 5と は、第 1負極集電体 4aの活物質層が担持されていない面と、第 2負極集電体 5aの活 物質層が担持されて ヽな 、面とが重なるように積層されて 、る。

[0023] セパレータ 7は、ジグザグに折り畳まれて、交互に配列された、第 1電極収容部 8お よび第 2電極収容部 10を有する積層体を構成している。図 1において、積層体は、 4 つの第 1電極 (正極)収容部 8と、 3つの第 2電極 (負極)収容部 10を有する。また、積 層体は、 3つの第 1屈曲部 11が配された第 1端面および 4つの第 2屈曲部 9が配され た第 2端面を有する。第 1端面は、第 2端面の反対側に位置している。

[0024] 第 1電極収容部 8は、第 1端面側に開放部 16を有し、第 2端面側に第 2屈曲部 9を 有している。第 2電極収容部 10は、第 2端面側に開放部 17を有し、第 1端面側に第 1 屈曲部 11を有している。正極 3は、第 1電極収容部 8に収容され、負極 6は、第 2電極 収容部 10に収容されている。正極 3の活物質層と負極 6の活物質層とは、セパレータ 7を介して対向している。

[0025] なお、図 1において、第 1電極収容部 8および第 2電極収容部 10は、その断面が U 字状となっている。各電極収容部の断面は、厳密に直線と曲線のみカゝら構成された 形状である必要はなぐ曲線部が直線力もなるコの字状であってもよい。または、曲 線線部が複数の直線部から構成された形状であってもよい。また、電極収容部の断 面は、 V字状であってもよい。実際の電池においては、セパレータにたるみがあれば 、その断面が U字状になることがあり、また、セパレータにテンションが力かると、その 断面が V字状になったり、コの字状になったりすることがある。

[0026] 本発明においては、第 1電極および第 2電極の少なくとも一方において、 2つの電 極部分の少なくとも 1つ力 少なくとも 1つの突部を有している。図 1は、正極および負 極の両方において、 2つの電極部分の各々力 1つの突部を有する場合を示してい る。

正極 3の 2つの電極部分は、それぞれ、第 1電極収容部 8の第 1端面に位置する開 放部 16側に突出する突部を有する。負極 6の 2つの電極部分は、それぞれ、第 2電 極収容部 10の第 2端面に位置する開放部 17側に突出する突部を有する。これらの 突部は、集電体と活物質層とから構成される。なお、図 1では、第 2正極部片 2に設け られた突部 2c、および第 1負極部片 4に設けられた突部 4cが示されている。

[0027] 正極に設けられた突部が突出する第 1端面には、第 1端子 (正極集電端子） 12が形 成される。負極に設けられた突部が突出する第 2端面には、第 2端子 (負極集電端子 ) 13が形成される。各正極に設けられた突部は第 1端子 12に接続され、各負極に設 けられた突部は、第 2端子 13に接続されている。

[0028] このように、正極および負極が、それぞれ、突部を備えることにより、特に集電体の 厚さが 0. 1〜5 /ζ πιのように薄い場合でも、活物質層により集電体が確実に支持され るとともに、集電体と端子との接続面積が増加する。このため、集電体と端子との接続 を確実に行うことが可能となる。また、本発明においては、集電体が活物質層により 支持されているため、集電体の厚さを、 0. 1〜5 mと薄くすることができる。なお、集 電体の厚さが、 0. 1 μ mより薄くなると、集電体の比抵抗が大きくなることがある。

[0029] セパレータの積層体の厚さ方向に垂直な方向における、第 1端子および第 2端子 の厚さは、それぞれ 0. 1mm〜： Lmmであることが好ましい。

[0030] さらに、第 1端子 12には、第 1のリード 14が接続されており、第 2端子 13には、第 2 のリード 15が接続されている。第 1端子は、全ての正極に接続されており、第 2端子 は、全ての負極に接続されている。このため、正極および負極が複数個ある場合でも 、第 1端子および第 2端子に、それぞれリード端子を接続すればよい。よって、全ての 電極の各々に、リード端子を接続する必要がない。

[0031] 図 1に示されるように、第 1端子 12と第 2電極 6とは、それらの間にセパレータ 7の第 1屈曲部 11が介在しているために接触することはない。第 2端子 13と第 1電極 3とは、 それらの間にセパレータ 7の第 2屈曲部 9が介在して 、るために接触することはな!/、。

[0032] 正極活物質層は、正極活物質を含む。リチウムイオン二次電池の場合には、正極 活物質として、例えば、リチウム含有遷移金属酸ィ匕物を用いることができる。リチウム 含有遷移金属酸化物としては、例えば、 Li CoO、 Li NiO、 Li MnO、 Li Co Ni

x z x z x z x y 1-y

O、 Li Co V O、 Li Ni M O (M=Ti、 V、 Mn、 Fe) , Li Co Ni M O (M=Ti、 Mnゝ Al、 Mgゝ Feゝ Zr)ゝ Li Mn O 、 Li Mn M O (M=Naゝ Mgゝ Scゝ Y、 Feゝ x 2 4 x 2(l-y) 2y 4

Co、 Ni、 Ti、 Zr、 Cu、 Zn、 Al、 Pb、 Sb)などが挙げられる。ただし、 x値は電池の充 放電により、 0≤χ≤1. 2の範囲で変ィ匕する。また、 0≤y≤l, 0. 9≤f≤0. 98、 1. 9 ≤z≤2. 3、 a + b + c = l、 0≤a≤l, 0≤b≤l, 0≤c< lである。これらは単独で用 いてもよぐ 2種以上を組み合わせて用いてもよい。

なお、用いられる正極活物質は、作製される電池の種類により適宜変更される。

[0033] 負極活物質層は、負極活物質を含む。リチウムイオン二次電池の場合、負極活物 質としては、例えば、リチウム、リチウム合金、金属間化合物、炭素材料、ケィ素 (Si) 、酸化ケィ素（SiO )、スズ (Sn)、リチウムイオンを吸蔵および放出可能な有機化合 物や無機化合物、金属錯体、ならびに有機高分子化合物を用いることができる。これ らは単独で用いてもよ!、し、 2種以上を組み合わせて用いてもょ 、。

炭素材料としては、コータス、熱分解炭素、天然黒鉛、人造黒鉛、メソカーボンマイ クロビーズ、黒鉛化メソフェーズ小球体、気相成長炭素、ガラス状炭素、炭素繊維 (ポ リアクリロニトリル系、ピッチ系、セルロース系、気相成長系）、不定形炭素、有機化合 物焼成体などが挙げられる。これらのうちでは、特に、天然黒鉛や人造黒鉛が好まし い。

負極活物質が Si、 SiOおよび Snの少なくとも 1種を含む場合、負極活物質層は、こ れらの元素を含む堆積膜であってもよ 、。

なお、負極活物質の種類も、作製される電池の種類により、適宜変更される。

[0034] 正極活物質層および負極活物質層は、必要に応じて、導電材および Zまたは結着 剤を含んでいてもよい。リチウムイオン二次電池の場合、導電材としては、例えば、ァ セチレンブラックなどのカーボンブラック、および黒鈴を用いることができる。結着剤と しては、例えば、ポリフッ化ビ-リデン、ポリテトラフルォロエチレンなどのフッ素榭脂、 アクリル系榭脂、スチレンブタジエンゴム、およびエチレンプロピレンターポリマーを用 いることがでさる。

導電材および結着剤の種類も、電池の種類に応じて、適宜変更される。

[0035] 正極集電体および負極集電体としては、当該分野で公知の金属材料からなるシー トまたは薄膜を用いることができる。リチウムイオン二次電池の場合、正極集電体を構 成する材料としては、アルミニウムが挙げられる。負極集電体を構成する材料として は、銅が挙げられる。

[0036] 第 1端子である正極集電端子を構成する材料としては、当該分野で公知の材料を 用いることができる。例えば、金属アルミニウム膜、または金属アルミニウム力もなる多 孔質膜を正極集電端子として用いることができる。第 2端子である負極集電端子を構 成する材料としては、当該分野で公知の材料を用いることができる。例えば、銅金属 膜、または銅力もなる多孔質膜を負極集電端子として用いることができる。なお、第 1 電極が負極であり、第 2電極が正極である場合、第 1端子が負極集電端子となり、第 2端子が正極集電端子となる。

第 1端子および第 2端子は、真空蒸着、スパッタ、溶射などにより形成することがで きる。また、第 1端子および第 2端子は、金属粒子を含む導電性ペーストを、各端面 に塗布し、乾燥させることにより形成してもよい。

上記のような第 1端子および第 2端子を用いることにより、これらの端子と集電体との 接続を確実に行うことができる。

[0037] セパレータには、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのォレフィン系ポリマー、 あるいはガラス繊維など力もなる織布または不織布を用いることができる。

[0038] 正極リード 14および負極リード 15としては、当該分野で公知のものを用いることが できる。正極リードを構成する材料としては、例えば、金属アルミニウムを用いることが できる。負極リードを構成する材料としては、例えば、金属ニッケルを用いることがで きる。なお、第 1電極が負極であり、第 2電極が正極である場合、第 1のリードが負極リ ードとなり、第 2のリードが正極リードとなる。

また、第 1のリードおよび第 2のリードは、それぞれ第 1端子および第 2端子に、埋め 込まれていてもよい。これにより、端子へのリードの接続をより確実に行うことができる

[0039] 図 1において、セパレータの積層体の厚さ方向の両端には、第 1電極収容部 8aお よび 8bが位置している。第 1電極収容部 8aおよび 8bに収容される正極は、それぞれ 集電体とその片面に担持された活物質層を含む 1つの極板 18および 19からなること が好ましい。このとき、第 1電極収容部 8aおよび 8bに収容される正極の活物質層は、 隣接する第 2電極収容部に収容された負極の活物質層とセパレータを介して対向し ている。

[0040] 図 1に示されるように、第 1電極収容部 8aおよび 8bに収容された正極の正極集電 体面の少なくとも一部が外部に露出するように、その集電体面をセパレータですべて 覆わないようにすることが好ましい。これにより、極板群の積層方向の両端にある極板 力もの集電を確実に行うことが可能となる。第 1電極収容部 8aおよび 8bに収容される 電極は、突部を有してもよいし、有さなくてもよい。なお、図 1は、第 1電極収容部 8a および 8bに収容される電極力 突部を有して ヽな 、極板群を示して 、る。

[0041] 次に、 1つの第 2電極力 2つの第 1電極に挟まれている極板群を、図 2を参照しな 力 説明する。図 2において、図 1と同じ構成要素には、同じ番号が付されている。 図 2に示される極板群は、 2つの第 1電極 21および 22、 1つの第 2電極 23、ならび に帯状のセパレータ 7を具備する。セパレータ 7は、ジグザグに折り畳まれて、 2つの 第 1電極収容部 26aおよび 26bと、それらの間に配置された 1つの第 2電極収容部 2 7とを有する積層体を構成している。第 1電極収容部 26aに収容された第 1電極 21は 、集電体 21aとその上に担持された活物質層 21bとを含む 1つの極板力もなる。同様 に、第 1電極収容部 26bに収容された第 1電極 22は、集電体 22aとその上に担持さ れた活物質層 22bとを含む 1つの極板カゝらなる。つまり、図 2の極板群において、第 1 電極は、 1つの電極部分のみを有する。

第 2電極 23は、 2つの電極部分 24および 25を有する。電極部分 24は、集電体 24a およびその片面に担持された活物質層 24bを含む。電極部分 25は、集電体 25aお よびその片面に担持された活物質層 25bを含む。電極部分 24と電極部分 25とは、 集電体 24aと集電体 25aとが相互に接するように配置されて 、る。

図 2の極板群において、第 1電極 21の活物質層 21bは、セパレータ 7を介して、第 2 電極 23の活物質層 24bと対向しており、第 1電極 22の活物質層 22bは、セパレータ 7を介して、第 2電極 23の活物質層 25bと対向している。

[0042] 第 2電極の 2つの電極部分の各々は、第 2端面の開放部側に突出した突部を有す る。図 2においては、第 2電極 23の電極部分 24の突部 24cを示している。なお、図 2 において、第 1電極の電極部分は、突部を有していない。第 2電極と同様に、第 1電 極の電極部分も、第 1端面の開放部側に突出した突部を有してもよい。なお、各電極 部分に設けられる突部の数は、 1つであってもよいし、 2つ以上であってもよい。

[0043] 次に、正極 3および負極 6の各々について、図面を参照しながら説明する。以下の 図面において、図 1と同じ構成要素には、図 1と同じ番号を付している。

[0044] 図 3に正極 3の上面図を示し、図 4に正極 3の下面図を示す。図 5に、図 3の正極を 線 A— Aで切ったときの縦断面図を示し、図 6に、図 3の正極を線 B— Bで切ったとき の縦断面図を示す。図 7に、図 3の正極を構成する第 1正極部分 1および第 2正極部 分 2の各々を示す。

[0045] 図 3〜6に示されるように、正極において、第 1正極部分 1および第 2正極部分 2は、 集電体 laの活物質層が担持されていない面と集電体 2aの活物質層が担持されてい ない面とが接するように積層されている。第 1正極部分 1は突部 lcを有し、第 2正極 部分 2は、突部 2cを有する。図 5に示されるように、第 1正極部分 1と第 2正極部分 2 力 集電体面同士が接するように積層された場合でも、突部 lcを設けることにより、第 1正極部分 1の正極集電体面が露出される。また、図 6に示されるように、突部 2cを設 けることにより、第 2正極部分 2の正極集電体面が露出される。突部 lcと突部 2cとは、 互 ヽに重ならな 、ことが好まし 、。

[0046] 突部と端子との接続が確実に行われるならば、突部の形状は特に限定されない。

例えば、突部の形状は、例えば、矩形、三角形、または台形であってもよい。

[0047] 突部 lcの幅方向に平行な辺の長さ Wtと、突部 2cの幅方向に平行な辺の長さ Wu と、正極の幅方向に平行な辺の長さ Wsとの関係は、 Ws≥Wt+Wuであることが好ま しぐ特に、 Ws >Wt=Wuであることが好ましい。これにより、各正極と第 1端子との 接続をより確実なものとすることができる。

[0048] また、突部 lcにおける集電体の露出面積 Suと、突部 2cにおける集電体の露出部 S tは同面積であることが好ましい。これにより、第 1正極部分 1と第 2正極部分 2とで、接 続抵抗を等しくすることが可能となる。

[0049] 突部の突出長さは、 0. 5mm〜lcmであればよい。これにより、本発明の効果を十 分に得ることができる。

[0050] 負極 6について、図 8〜： L 1を参照しながら説明する。 図 8に負極 6の上面図を示し、図 9に負極 6の下面図を示す。図 10に、図 8の負極 を線 C— Cで切ったときの縦断面図を示し、図 11に、図 8の負極を線 D—Dで切った ときの縦断面図を示す。

[0051] 図 8〜： L 1に示されるように、負極 6において、第 1負極部分 4と第 2負極部分 5とは、 集電体 4aの活物質層を担持して 、な 、面と集電体 5aの活物質層を担持して 、な ヽ 面が接するように、積層されている。第 1負極部分 4は、突部 4cを有し、第 2電極部分 5は、突部 5cを有する。図 10に示されるように、第 1負極部分 4と第 2負極部分 5とが 集電体面同士が接するように積層された場合でも、突部 4cを設けることにより、第 1負 極部分 4の負極集電体面が露出される。また、図 11に示されるように、突部 5cを設け ることにより、第 2負極部分 5の負極集電体面が露出される。上記と同様に、突部 4cと 突部 5cとは、互いに重ならな 、ことが好まし 、。

[0052] 突部 4cの幅方向に平行な辺の長さ Wyと、突部 5cの幅方向に平行な辺の長さ Wx と、負極の幅方向に平行な辺の長さ Wfとの関係は、 Wf≥Wx+Wyであることが好ま しぐ Wf >Wx=Wyであることが特に好ましい。突部 4cにおける集電体の露出面積 Syと、突部 5cにおける集電体の露出面積 Sxとは、同面積であることが好ましい。これ らの理由は、正極の場合と同様である。

[0053] 図 12および図 13に示されるように、 2つの電極部分の各々力 2つの突部を有して ちょい。

例えば、正極において、図 12に示されるように、第 1正極部分 1に設けられた 2つの 突部 lcと、第 2正極部分 2に設けられた 2つの突部 2cとを、正極の幅方向に、交互に 配置することが好ましい。また、各突部は、互いに重ならないことが好ましい。

負極においても、図 13に示されるように、 2つの突部 4cと 2つの突部 5cを、負極の 幅方向に、交互に配置することが好ましぐまた、各突部は、重ならないことが好まし い。

なお、図 12および 13では、各電極部分に、 2つの突部が設けられている力 各電 極部分に設けられる突部の数は、 3つ以上でもよい。

[0054] 正極に含まれる 2つの電極部分は、正極集電体とその片面に担持された正極活物 質層を含む、 1枚の極板を、集電体の活物質層を担持していない面同士が接触する ように折り曲げることにより構成されてもよい。または、 2つの電極部分は、図 1に示さ れるように、正極集電体とその片面に担持された正極活物質層を含む 2枚の極板を、 集電体の活物質層を担持していない面同士が接触するように重ねることにより構成さ れていてもよい。

[0055] 正極が 1枚の極板を折り曲げることにより構成される場合、突部は、その極板の折り 曲げ軸に平行な 2つの辺のそれぞれに設けられる。このとき、それらの突部は、極板 が折り曲げられたときに、互いに重ならないように配置される。各辺も設けられる突部 の数は、 1つであってもよいし、 2つ以上であってもよい。

[0056] あるいは、正極の 1つの電極部分にのみ、突部を、極板の幅方向全体にわたって 設けてもよい。図 14に、正極が突部 2cのみを有し、突部 2cが極板の幅方向全体に わたって設けられて!/ヽる場合を示す。

正極が 1枚の極板カゝら構成される場合、図 14の正極は、 1枚の極板を折り曲げると きに、極板の折り曲げ軸に平行な 2つの辺の位置を、極板の長さ方向にずらすことに より作製することができる。

[0057] 正極が 2枚の極板力 なる場合には、それらの極板の同じ端部に突部が設けられる とともに、それらの突部は、互いに重ならないようにされる。

[0058] なお、これらのことは、負極においても、同様である。

[0059] リチウムイオン二次電池では、正極のサイズが負極のサイズより大きいと、充放電時 に負極側にリチウムのデンドライトが発生することがある。このため、正極は、負極より 小さくすることが好ましい。つまり、図 4に示される正極の長さ方向に平行な辺と突部 の長さとの合計 Lsは、図 9に示される負極の長さ方向に平行な辺の長さ Lf (突部の 長さを除く）より短くすることが好ましい。また、正極の幅方向に平行な辺の長さ Wsは 、負極の幅方向に平行な辺の長さ W£iり短くすることが好ましい。

[0060] 正極および負極において、集電体の上に担持される活物質層の厚さは電池の容 量設計に応じて適宜変更される。例えば、活物質層の厚さは、 1 m〜150 mとす ることがでさる。

[0061] 次に、図 1に示される極板群の作製方法の一例を示す。

まず、正極および負極の作製方法の一例を、図 15を参照しながら説明する。 (ィ)正極の作製

図 15 (a)に示されるような、所定の大きさの、離型剤 (剥離剤) 32付きの榭脂シート 31を準備する。離型剤としては、メラニン系で Siを含まないものが望ましい。 Siを含有 していると、榭脂シートから金属膜が剥離することが困難となる場合があるからである

[0062] 次に、榭脂シート 31の離型剤 32の上に、所定の形状で所定のサイズの開口部を 有するマスクを被せる。榭脂シート 31の開口部力も露出する部分に、所定の金属を 堆積させて、金属薄膜からなる正極集電体 33を形成する（図 15 (b) )。このとき、金属 の堆積は、蒸着法等を用いて行うことができる。

[0063] 次いで、正極集電体 33の全面に、正極合剤ペーストを塗工し、乾燥する。その後、 乾燥後の塗膜を圧延して、集電体の上に、正極活物質層 34を形成する（図 15 (c) )

。塗膜の圧延は、例えばローラを用いて行うことができる。なお、乾燥後の塗膜が圧 延されるため、活物質層の密度が高められる。

[0064] 正極合剤ペーストは、正極活物質、導電材、結着剤などを、分散媒と所定の割合で 混合すること〖こより調製することができる。

作製する電池が、リチウムイオン二次電池である場合、上記のような正極活物質、 導電材、および結着剤を用いることができる。また、分散媒は、用いられる活物質、導 電材、結着剤の種類に応じて適宜選択される。

[0065] 正極合剤ペーストの集電体への塗工方法は、特に限定されず、当該分野で公知の 方法を用いることができる。例えば、スクリーン印刷およびパターン塗工を用いること ができる。

[0066] 次に、得られた積層シートを、所定の大きさおよび形状に切断して、極板前駆体を 得る。このとき、極板前駆体には、少なくとも 1つの突部が設けられている。

次いで、集電体 33から、離型剤 32を備えた榭脂シート 31を剥離する（図 15 (d) )。 これにより、正極集電体とその上に担持された正極活物質層とを含み、突部が形成さ れた極板を得ることができる。なお、図 15において、突部は示していない。

[0067] このようにして 2つの極板を作製し、これらを集電体面同士が接触するように積層す ることにより、正極を得ることができる。このとき、突部が正極の同じ端部に位置するよ うに、 2つの極板が積層される。

または、両端に、それぞれ、少なくとも 1つの突部を備える 1枚の極板を作製し、そ の極板を、集電体同士が重なるように折り曲げることにより、正極を得ることもできる。 この場合にも、正極の 1つの端部のみに、突部が位置する。

[0068] (口）負極の作製

負極は、基本的に、正極と同様にして、作製することができる。

所定の大きさの、離型剤付きの榭脂シートを準備する。榭脂シートの離型剤の上に 、所定の形状で所定のサイズの開口部を有するマスクを被せる。榭脂シートの開口 部から露出する部分に、所定の金属を堆積させて、負極集電体を形成する。

[0069] 次いで、負極集電体の全面に、負極合剤ペーストを塗工し、乾燥する。その後、乾 燥後の塗膜を圧延して、集電体の上に負極活物質層を形成する。

[0070] 負極合剤ペーストは、負極活物質、結着剤、必要に応じて導電材などを、分散媒と 、所定の割合で混合することにより調製することができる。

作製する電池がリチウムイオン二次電池である場合、上記のような負極極活物質、 導電材、および結着剤を用いることができる。分散媒は、用いられる活物質、導電材 、結着剤の種類に応じて適宜選択される。

負極活物質が、 Si、 SiOxおよび Snの少なくとも 1種を含む場合、負極活物質層は 、その少なくとも 1種の元素を含む堆積膜であってもよい。その堆積膜は、例えば、ス ノッタ法および蒸着法により作製することができる。

[0071] 次に、得られた積層シートを、所定の大きさおよび形状に切断して、極板前駆体を 得る。このとき、極板前駆体には、少なくとも 1つの突部が設けられている。

次いで、集電体から、離型剤を備えた榭脂シートを剥離する。これにより、負極集電 体とその上に担持された負極活物質層とを含み、突部が形成された極板を得ること ができる。

[0072] 正極の場合と同様に、 2つの極板を、集電体面同士が接触するように積層すること により、負極を得ることができる。または、両端に、それぞれ、少なくとも 1つの突部を 備える 1枚の極板を作製し、その極板を、集電体同士が重なるように折り曲げることに より、負極を得ることちできる。 [0073] なお、従来から一般的に用いられている金属箔カ なる集電体を用いても、正極お よび負極を作製することができる。

[0074] (ハ)極板群の組立

1枚の帯状のセパレータをジグザグに折り畳んで、第 1電極収容部と第 2電極収容 部とが交互に配列された積層体を得る。得られた積層体は、 4つの第 1電極収容部と 3つの第 2電極収容部を有する。

得られた正極および負極を、図 16〜18に示されるように、あるいは、図 19〜21に 示されるように、第 1電極収容部および第 2電極収容部に配置する。このとき、正極の 正極活物質層と負極の負極活物質層とを、セパレータを介して対向させる。

[0075] 図 16〜18と、図 19〜21とでは、正極 3において、第 1正極部分に設けられた突部 lcと、第 2正極部分に設けられた突部 2cとの位置力 互いに逆になつている。

図 16は、 1つの正極と 1つの負極とをセパレータを介して積層したときの上面図であ る。図 17は、図 16の線 E— Eでの縦断面図であり、図 18は、図 16の線 F— Fでの縦 断面図である。

図 19は、 1つの負極と、図 16の正極とは突部に位置が異なる 1つの正極とを、セパ レータを介して積層したときの上面図である。図 20は、図 19の線 G— Gでの縦断面 図であり、図 21は、図 19の線 H— Hでの縦断面図である。

なお、図 16および図 19において、セパレータは示していない。

[0076] 上記のようにして、 4つの正極 3および 3つの負極 6を、セパレータを介して、交互に 積層して、図 22に示すような構造物を得ることをできる。

セパレータの積層体の厚さ方向の両端の第 1電極収容部には、それぞれ、正極集 電体とその片面の担持された正極活物質層を含む 1枚の極板が配置される。両端の 電極収容部に配置された正極の活物質層は、それぞれ、隣接する第 2電極収容部 に収容された負極の活物質層と、セパレータを介して対向している。

[0077] 次 、で、得られた構造物を、正極および負極の積層方向に、全体をプレスして、複 数の正極、負極、およびセパレータカ なる集合体を得ることができる。なお、このプ レスは、必要に応じて実施すればよい。

[0078] 正極と負極との位置では入れ替わって 、てもよ 、。その場合、上記集合体の積層 方向の両端の収容部には、それぞれ、 1つの負極部分力 なる負極が配置される。

[0079] 次に、図 23に示されるように、正極 3の突部が露出する領域 (第 1端面）に、第 1端 子 (正極集電端子） 12を形成して、各正極を並列に接続する。第 1端子 12は、例え ば、第 1端面に、溶融状態または半溶融状態の、所定の金属を吹き付けることにより

、作製することがでさる。

[0080] 同様にして、負極 6の突部が露出する第 2端面に、第 2端子 (負極集電端子） 13を 形成して、各負極を並列に接続する。第 2端子 13は、例えば、第 2端面に、例えば、 第 1端子を構成する金属とは異なる金属を、溶融状態または半溶融状態で、吹き付 けることにより、作製することができる。

[0081] 溶融状態または半溶融状態の金属の吹き付けは、例えば、ノズルから、溶融状態ま たは半溶融状態の金属を、圧縮空気を用いて、吹き出させることにより、行うことがで きる。

[0082] 次いで、第 1端子 12に正極リード 14を取り付け、第 2端子 13に負極リード 15を取り 付けて、図 1に示されるような電極群を構成することができる。

なお、極板群の第 1端子および第 2端子を有していない他の領域は、そのままでも よいし、絶縁材料で被覆されていてもよい。

[0083] 正極リード 14は、第 1端子 12に、金属アルミニウム等を溶射することにより、設ける ことができる。または、金属アルミニウム等力もなる金属リードを第 1端子に溶接し、こ れを正極リードとしてもよい。同様に、負極リード 15は、第 2端子 13に、金属ニッケル 等を溶射することにより、設けることができる。または、金属ニッケル等力もなる金属リ 一ドを第 2端子に溶接し、これを負極リードとしてもよい。

[0084] 正極リード 14および負極リード 15は、それぞれ、第 1端子 12および第 2端子 13に 埋め込まれていてもよい。例えば、正極リードの埋め込みは、第 1端子を形成した後、 第 1端子上に正極リードを配置し、その上力 第 1端子を構成する金属を、例えば、 再度溶射することにより、行うことができる。負極リードの埋め込みについても、同様で ある。

[0085] 図 1に示されるような極板群は、通常、電解液とともに所定のケースに収容され、そ のケースの開口部が密封されて、電池が作製される。 [0086] ケースの形状、材質などは特に限定されな 、。例えば、ケースとしては、ステンレス 鋼板、アルミニウム板などを所定形状に加工したケース、両面に榭脂被膜を有するァ ルミ-ゥム箔 (アルミニウムラミネートシート)力もなるケース、榭脂ケースなどが用いら れる。

[0087] 使用される電解液の書類は、電池の種類に応じて適宜変更される。例えば、リチウ ムイオン二次電池に用いられる電解液は、非水溶媒と、非水溶媒に溶解されたリチウ ム塩とからなる。この場合、電解液に溶解されたリチウム塩の濃度は、 0. 5〜1. 5mo 1ZLとすることが好ましい。

[0088] 非水溶媒には、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレン カーボネート、ビニレンカーボネートなどの環状カーボネート、ジメチルカーボネート、 ジェチノレカーボネート、ェチルメチルカーボネート、ェチルプロピルカーボネート、メ チノレプロピノレカーボネート、メチノレイソプロピノレカーボネート、ジプロピルカーボネート などの非環状カーボネート、蟻酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、プロピオ ン酸ェチルなどの脂肪族カルボン酸エステル、 γ —ブチロラタトン、 γ —バレロラクト ンなどの γ —ラタトン、 1, 2—ジメトキシェタン、 1, 2—ジエトキシェタン、エトキシメト キシェタンなどの非環状エーテル、テトラヒドロフラン、 2—メチルーテトラヒドロフラン などの環状エーテル、ジメチルスルホキシド、 1, 3—ジォキソラン、リン酸トリメチル、リ ン酸トリエチル、リン酸トリオクチルなどのアルキルリン酸エステル、およびそれらのフ ッ化物を用いることができる。これらは、単独で用いてもよいし、 2種以上を組み合わ せて用いてもよい。中でも、環状カーボネートと非環状カーボネートを含む混合物、 環状カーボネートと非環状カーボネートと脂肪族カルボン酸エステルを含む混合物 などが好ましい。

[0089] リチウム塩には、例えば、 LiPF、 LiBF、 LiCIO、 LiAlCl、 LiSbF、 LiSCN、 Li

6 4 4 4 6

Cl、 LiCF SO、 LiCF CO、 LiAsF、 LiN (CF SO )、 Li B CI 、 LiN (C F SO )

3 3 3 2 6 3 2 2 2 10 10 2 5 2

、 LiPF (CF ) 、および LiPF (C F )を用いることができる。これらは単独で用いて

2 3 3 3 3 2 5 3

もよぐ 2種以上を組み合わせて用いてもよい。リチウム塩は、少なくとも LiPFを含む

6 ことが好ましい。

[0090] 以上で説明したような作製方法により、例えば、縦 10〜300mm、幅 10〜300mm 、厚さ 0. l〜5mmの範囲であれば、任意の大きさの極板群を効率よく製造すること ができる。

実施例 1

[0091] 以下、本発明を実施例に基づいて説明する。本実施例では、リチウムイオン二次電 池を作製した。作製した電池では、第 1電極を正極とし、第 2電極を負極とした。なお 、以下の実施例は、本発明を限定するものではない。

[0092] (電池 A)

(ィ)正極の作製

所定の長さの離型剤付きポリエチレンテレフタレート (PET)フィルムを準備した。そ の PETフィルムの幅は 100mmであり、厚さは 7 μ mであった。

[0093] 所定の蒸着装置および開口部が 80mm X 50mmのサイズを有するマスクを用いて 、 PETフィルムの離型剤を備える面に、正極集電体である A1蒸着膜を形成した。形 成した A1蒸着膜の幅は 80mmであり、長さは lmであり、厚さは 1 μ mであった。

[0094] 正極活物質であるコバルト酸リチウム（LiCoO ) 100重量部と、導電材であるァセチ

2

レンブラック 3重量部と、結着剤であるポリフッ化ビニリデン 7重量部と、分散媒である 適量のカルボキシメチルセルロース水溶液とを混合することにより、正極合剤ペースト を調製した。このペーストを A1蒸着膜の全面に塗工し、幅 80mm、長さ lmの塗膜層 を形成した。その後、その塗膜層を乾燥し、厚さ 70 mになるまでローラで圧延して 、正極活物質層を得た。

[0095] 続ヽて、離型剤付き PETフィルム、正極集電体および正極活物質層とからなる積 層シートを打ち抜き、極板前駆体を得た。極板前駆体は、長さ 150mm X幅 45mm の長方形に 2つの突部が設けられた形状を有した。突部の形状は、矩形であった。こ こで、第 1の突部は、その長方形の幅方向に平行な辺の一方に設け、第 2の突部は、 他方の辺に設けた。突部の突出長さは 3mmとし、突部の幅は 10mmとした。なお、 突部の突出方向に平行な辺は、前記長方形の長さ方向と平行にした。突部の幅方 向に平行な辺は、前記長方形の幅方向と平行にした。

[0096] 第 1の突部の幅方向に平行な辺の中心位置と、第 2の突部の幅方向に平行な辺の 中心位置とは、前記長方形の幅方向に平行な辺の中心位置から、互いに逆方向に 5 mmずつずらした。

[0097] 極板前駆体から、離型剤付き PETフィルムをはがし、 2つの突部を備える正極集電 体とその上に担持された正極活物質層とからなる正極板を得た。

極板の長さ方向に平行な辺の中心を通り、幅方向に平行な辺に平行な折り曲げ軸 で、集電体面が互いに接する方向に、得られた極板を折り曲げて、（75mm+突部 3 mm) X 45mmのサイズの正極を得た。このとき、第 1および第 2の突部は、その位置 が反対方向にずらされて 、るため、互 ヽに重なることはなかった。

このようにして、 4つの正極を用意した。

[0098] さらに、正極集電体とその片面に正極集電体を含む極板を 2つ用意しておいた。こ れらの極板は、上記のようにして得られた正極板を切断することにより得ることができ る。

[0099] (口）負極の作製

所定の長さの離型剤付き PETフィルムを準備した。 PETフィルムの幅は 100mmと し、厚さは 7 mとした。

[0100] 次!、で、所定の蒸着装置および開口部が 80mm X 50mmのサイズを有するマスク を用いて、 PETフィルムの離型剤を備える面に、負極集電体である Cu蒸着膜を形成 した。 Cu蒸着膜の幅は 80mmと、長さは lmとし、厚さは 1 μ mとした。

[0101] 負極活物質である球状黒鉛 (黒鉛化メソフェーズ小球体） 100重量部と、結着剤で あるスチレンブタジエンゴム 10重量部と、分散媒である適量のカルボキシメチルセル ロース水溶液と混合することにより、負極合剤ペーストを調製した。

このペーストを Cu蒸着膜の全面に塗工し、幅 80mm、長さ lmの塗膜層を形成した 。その後、その塗膜層を乾燥し、厚さ 73 /z mになるまでローラで圧延して、負極活物 質層を得た。

[0102] 続ヽて、離型剤付き PETフィルム、負極集電体および負極活物質層とからなる積 層シートを打ち抜き、極板前記体を得た。極板前駆体は、長さ 160mm X幅 47mm の長方形に 2つの突部が設けられた形状を有した。正極の場合と同様に、突部の形 状は、矩形であった。第 1の突部は、その長方形の幅方向に平行な辺の一方に設け 、第 2の突部は、長方形の幅方向に平行な他方の辺に設けた。突部の突出長さは 3 mmとし、突部の幅は 10mmとした。なお、突部の突出方向に平行な辺は、前記長方 形の長さ方向と平行にした。突部の幅方向に平行な辺は、前記長方形の幅方向と平 行にした。

[0103] 第 1の突部の幅方向に平行な辺の中心位置と、第 2の突部の幅方向に平行な辺の 中心位置とは、前記長方形の幅方向に平行な辺の中心位置から、互いに逆方向に 5 mmずつずらした。

[0104] 極板前駆体から、離型剤付き PETフィルムをはがし、 2つの突部を備える負極集電 体とその上に担持された負極活物質層とからなる負極板を得た。

極板の長さ方向に平行な辺（160mmの辺）の中心を通り、幅方向に平行な辺（47 mmの辺）に平行な折り曲げ軸で、集電体面が互いに接するように、得られた極板を 折り曲げて、（80mm+突部 3mm) X 47mmのサイズの負極を得た。このとき、上記 のように、各突部は、その位置が反対方向にずらされているため、互いに重なること はなかった。

このようにして、 4つの負極を用意した。

[0105] (ハ)極板群の作製

幅 50mm、長さ 814mm、厚さ 0. 016mmのセパレータを用意した。セパレータとし ては、ポロプロピレン層、ポリエチレン層およびポリプロピレン層の 3層構造からなるも のを用いた。

そのセパレータを、一方の端部から、長さ 75mmの位置で折り曲げた。次に、 83m m進んだ位置で反対方向に折り曲げ、次いで、 83mm進んだ位置で、また前回折り 曲げた方向とは反対方向に折り曲げた。このようにして、セパレータを 9回折り曲げて 、積層体を得た。この積層体を、折り畳みの方向から見た場合、そのサイズは、幅 50 mm X長さ 83mmであった。ここで、最上部および最下部の外側に位置するセパレ ータは、電極の突部の集電体面が露出するように、その長さを 75mmと短くしておい た。

[0106] セパレータを折り畳んで得られた積層体は、 4つの第 1屈曲部が配された第 1端面 と、 5つの第 2屈曲部が配された第 2端面を有した。なお、積層体において、第 1側面 は、第 2端面の反対側に位置した。 [0107] 5つの第 1電極収容部のうち、最上部に位置する収容部と最下部に位置する収容 部以外の収容部には、それぞれ、 2つの電極部分力もなる正極を、突部が第 1端面 の開放部側に突出するように配置した。最上部および最下部にある収容部には、正 極集電体とその片面に担持された正極活物質層からなる 1枚の極板を配置した。こ のとき、正極活物質層が、セパレータを介して、負極活物質層に対向させた。

4つの第 2電極収容部の各々には、負極を、突部が第 2端面側に突出するように配 し 7こ。

[0108] 次 、で、得られた構造物全体をプレスして、集合体を得た。

得られた集合体の縦断面において、上力も順に、セパレータ、正極集電体、正極活 物質層、セパレータ、負極活物質層、負極集電体、負極活物質層、セパレータ、正 極活物質層、正極集電体、正極活物質層、セパレータ、負極活物質層、負極集電体 、負極活物質層、セパレータ、正極活物質層、正極集電体、正極活物質層、セパレ ータ、負極活物質層、負極集電体、負極活物質層、セパレータ、正極活物質層、正 極集電体、正極活物質層、セパレータ、負極活物質層、負極集電体、負極活物質層 、セパレータ、正極活物質層、正極集電体、およびセパレータが配置されていた。 また、集合体において、正極と、セパレータと、負極とは、積層方向から見たときに、 セパレータより負極が内側にあり、負極より正極が内側になるように配置した。

[0109] 次いで、正極の突部が露出している第 1端面に、半溶融状態の A1微粒子を吹き付 けて、 A1金属の多孔質膜からなる第 1端子を形成した。このようにして、各正極の突 部を、第 1端子に接続した。第 1端子の厚さは、 0. 5mmとした。

[0110] 同様に、負極の突部が露出している第 2端面に、半溶融状態の Cu微粒子を吹き付 けて、 Cu金属の多孔質膜からなる第 2端子を形成した。このようにして、各負極の突 部を、第 2端子に接続した。第 2端子の厚さは、 0. 5mmとした。

[0111] 次いで、第 1端子に、金属アルミニウム力 なる正極リードを溶接し、第 2端子に、金 属-ッケルカもなる負極リードを溶接した。端子へのリードの溶接は、超音波溶接に より行った。第 1端子と正極リードとの接合面積、および第 2端子と負極リードとの接合 面積は、それぞれ 0. 5cm²とした。このようにして、極板群を得た。

[0112] 次いで、得られた極板群を、所定の電解液に浸漬し、極板群内部に電解液を充分 に含浸させた。電解液は、エチレンカーボネート（EC)とェチルメチルカーボネート（ EMC)とを 30： 70の体積比で含む混合溶媒と、その混合溶媒に 1モル ZLの濃度で 溶解した LiPFとを含んだ。

6

[0113] 次いで、アルミニウムラミネートシートからなる袋に、電解液を含浸させた電極群を 入れ、正極リードと負極リードとを外部に出した状態で、袋の開口部を融着して、密閉 した。このようにして、リチウムイオン二次電池を作製した。得られた電池を電池 Aとし た。

[0114] (電池 B)

電池 Aで用いた正極板を、長さ方向に平行な辺（突部は含まない）の中心、つまり 前記折り曲げ軸に沿って切断して、 2つの極板を得た。この 2つの極板を集電体面同 士が重なるように重ね合わせて、 2つの電極部分を有する正極を形成した。同様に、 電池 Aで用いた負極板を、前記折り曲げ軸に沿って切断して、 2つの極板を得た。こ の 2つの極板を集電体面同士が重なるように重ね合わせて、 2つの電極部分を有す る負極を作製した。これらのこと以外は、電池 Aを作製するときの方法と同様にして、 リチウムイオン二次電池を作製した。得られた電池を電池 Bとした。なお、電池 Bと図 1 に示される電池とは、第 1電極収容部および第 2電極収容部の数が異なること以外は 、同じである。

[0115] (電池 C)

図 12に示されるような正極および図 13に示されるような負極を用いたこと以外、電 池 Aと同様にして、電池 Cを作製した。

[0116] 正極を、以下のようにして作製した。

電池 Bで用いた正極板において、その幅方向に平行な辺の各々に、 2つの突部（ 長さ 3mm X幅 5mm)を設けた。具体的には、正極板の幅方向に平行な第 1の辺に、 第 1の突部および第 2の突部を設けた。第 1の突部の幅方向に平行な辺の中心位置 は、第 1の辺の中心位置から 2. 5mmずれた位置に配した。第 2の突部の幅方向に 平行な辺の中心位置は、第 1の辺の中心位置力も第 1の突部が設けられた位置とは 反対方向で、かつ第 1の辺の中心位置から 7. 5mmずれた位置に配した。

[0117] 同様に、正極板の幅方向に平行な第 2の辺には、第 3の突部および第 4の突部を 設けた。第 3の突部の幅方向に平行な辺の中心位置は、第 2の辺の中心位置から 2. 5mmずれた位置に配した。第 4の突部の幅方向に平行な辺の中心位置は、第 2の 辺の中心位置力も第 3の突部が設けられた位置とは反対方向で、かつ第 2の辺の中 心位置から 7. 5mmずれた位置に配した。

なお、第 1の辺の中心位置力も第 1の突部が設けられる方向と、第 2の辺の中心位 置力 第 3の突部が設けられる方向とは、反対方向とした。

このような正極板を用いて、図 12に示されるような正極を作製した。

[0118] 負極を、以下のようにして作製した。

電池 Bで用いた負極板において、その幅方向に平行な辺の各々に、 2つの突部（ 長さ 3mm X幅 5mm)を設けた。具体的には、負極板の幅方向に平行な第 1の辺に、 第 1の突部および第 2の突部を設けた。第 1の突部の幅方向に平行な辺の中心位置 は、第 1の辺の中心位置から 2. 5mmずれた位置に配した。第 2の突部の幅方向に 平行な辺の中心位置は、第 1の辺の中心位置力も第 1の突部が設けられた位置とは 反対方向で、かつ第 1の辺の中心位置から 7. 5mmずれた位置に配した。

[0119] 同様に、負極板の幅方向に平行な第 2の辺には、第 3の突部および第 4の突部を 設けた。第 3の突部の幅方向に平行な辺の中心位置は、第 2の辺の中心位置から 2. 5mmずれた位置に配した。第 4の突部の幅方向に平行な辺の中心位置は、第 2の 辺の中心位置力も第 3の突部が設けられた位置とは反対方向で、かつ第 2の辺の中 心位置から 7. 5mmずれた位置に配した。

なお、第 1の辺の中心位置力も第 1の突部が設けられる方向と、第 2の辺の中心位 置力 第 3の突部が設けられる方向とは、反対方向とした。

このような負極板を用いて、図 13に示されるような負極を作製した。

[0120] (電池 D)

第 1端子に、アルミニウム力 なる正極リードを半溶融状態の A1微粒子を吹き付ける ことにより接合し、第 2端子に、ニッケル力 なる負極リードを半溶融状態の Cu微粒子 を吹き付けることにより接合した。前記以外は、電池 Aと同様にして、電池 Dを作製し た。

[0121] (電池 E) 正極集電体の厚さを 0. 1 μ mとし、負極集電体の厚さを 0. 1 μ mとしたこと以外、 電池 Aと同様にして、電池 Eを作製した。

[0122] (電池 F)

正極集電体の厚さを 5 μ mとし、負極集電体の厚さを 5 μ mとしたこと以外、電池 Aと 同様にして、電池 Fを作製した。

[0123] (電池 G)

正極集電体として、 A1蒸着膜の代わりに、厚さ 10 mの A1箔シートを用い、負極集 電体として、 Cu蒸着膜の代わりに、厚さ 10 mの Cu箔シートを用いた。前記以外、 電池 Aと同様にして、電池 Gを作製した。

[0124] (電池 H)

正極集電体の厚さを 0. 05 μ mとし、負極集電体の厚さを 0. 05 μ mとしたこと以外 、電池 Aと同様にして、電池 Hを作製した。

[0125] (比較電池 I)

突部を有さない正極および負極を用いたこと以外、電池 Aと同様にして、比較電池 I を作製した。

[0126] (評価）

上記のようにして得られた電池 A〜Hおよび比較電池 Iを、 0. 2Cの電流値で、電池 電圧が 4. 2Vとなるまで充電した。次いで、充電後の電池を 0. 2Cの電流値で、電池 電圧が 3. OVに低下するまで放電した。このときの電池容量を求め、初期電池容量と した。

[0127] 次に、初期放電容量を測定した後の各電池を、 75cmの高さから、所定の板の上に 落とす落下試験を行った。このとき、各電池を、図 24に示されるように、矢印で示され る 4つの面がそれぞれ底面となるように、落下させた。落下は、各面につき、 5回行つ た。この落下試験の後、初期放電容量を求めたときと同じ条件で充放電を行い、電 池容量を求めた。初期電池容量と、落下試験後の電池容量を、表 1に示す。表 1に は、各電池の厚み (mm)および体積エネルギー密度 (WhZL)も示す。

[0128] [表 1] 初期 体積エネルギー 落下試験後の

電池容量 密度 電池厚み 電池容量

(mAh) (Wh/L) (.mm) (mAh) 電池 A 925 465 1 . 284 925 電池 B 925 465 1 . 284 925 電池 C 925 465 1 . 284 925 電池 D 925 465 1 . 284 925 電池 E 925 470 1. 268 925 電池 F 925 445 1. 355 925 電池 G 925 421 1. 444 925 電池 H 702 393 1. 267 702 比較電池 1 925 465 1 . 284 230

[0129] 表 1に示されるように、電池 A〜Hでは、落下試験後にも、電池容量の変化は見ら れな力つた。一方、比較電池 Iでは、落下試験後には、電池容量が大きく低下してい た。

評価後の比較電池 Iを分解および切断し、その断面を、走査型電子顕微鏡 (SEM) で観察した。その結果、端子と集電体との接合部が切れていたところが、数箇所認め られた。

また、電池 E〜Gの 0. 2Cでの充放電容量の結果より、集電体の厚さが厚くなるに つれて、体積エネルギー密度が小さくなることがわ力つた。

[0130] なお、電池 Hは、他の電池より、初期電池容量が多少低くなつていた。 A1蒸着膜か らなる正極集電体の厚さおよび Cu蒸着膜からなる負極集電体の厚さは、それぞれ、 0. 05 μ mであり、集電体の厚さが、光が透過するレベルまで薄くなつている。また、 集電体には、ピンホールなどが存在し、多少ポーラスになっていると考えられる。この ようなことから、集電体の抵抗が増加し、その結果、電極の分極が大きくなり、容量が 低下したと考えられる。

産業上の利用可能性

[0131] 本発明によれば、集電体が薄い場合でも、集電性を確実に向上させた電池を提供 することができる。このような電池を用いることにより、高い信頼性を有する携帯電話、 携帯情報端末機器、カムコーダ、パーソナルコンピュータ、 PDA,携帯音響機器、電 気自動車、ロードレべリング用電源などの機器を提供することが可能となる。

Claims

請求の範囲

[1] 少なくとも 1つの第 1電極、少なくとも 1つの第 2電極、および帯状のセパレータを具 備し、

前記セパレータは、ジグザグに折り畳まれて、交互に配列された、少なくとも 1つの 第 1電極収容部および少なくとも 1つの第 2電極収容部を有する積層体を構成してお り、前記積層体は、少なくとも 1つの第 1屈曲部が配された第 1端面および少なくとも 1 つの第 2屈曲部が配された第 2端面を有し、前記第 1端面は、前記第 2端面の反対側 に位置しており、

前記第 1電極収容部は、第 1端面側に開放部を有し、前記第 2電極収容部は、第 2 端面側に開放部を有し、前記第 1電極収容部には、前記第 1電極が収容され、前記 第 2電極収容部には、前記第 2電極が収容され、

前記第 1電極および前記第 2電極は、それぞれ、集電体と前記集電体の片面に担 持された活物質層とを含む 2つの電極部分を有し、前記 2つの電極部分は、前記集 電体が相互に接するように配置されており、

前記第 1電極および前記第 2電極の少なくとも一方にお 、て、前記電極部分の少 なくとも 1つは、前記端面の開放部側に突出する突部を有し、前記突部は、集電体と 活物質層とを含み、

前記第 1端面は、前記第 1電極に接続された第 1端子を備え、前記第 2端面は、前 記第 2電極に接続された第 2端子を備える、電池。

[2] 前記第 1端子および前記第 2端子が、それぞれ、金属膜からなる請求項 1記載の電 池。

[3] 前記第 1電極および前記第 2電極の少なくとも一方において、前記 2つの電極部分 力 集電体と前記集電体の片方の面に担持された活物質層からなる 1枚の極板を、 前記集電体の活物質層を担持して 、な 、面同士が接触するように折り曲げることに より構成されている、請求項 1記載の電池。

[4] 前記 1枚の極板を折り曲げるときに、前記極板の折り曲げ軸に平行な 2つの辺の位 置を、前記極板の長さ方向にずらすことにより、前記 2つの電極部分の一方にのみ、 突部が、その電極部分の幅方向全体にわたって、設けられている、請求項 3記載の 電池。

[5] 前記第 1電極および前記第 2電極の少なくとも一方において、前記 2つの電極部分 力 集電体と前記集電体の片方の面に担持された活物質層からなる 2枚の極板を、 前記集電体の活物質層を担持していない面同士が接触するように積層することによ り構成されている、請求項 1記載の電池。

[6] 前記第 1電極および前記第 2電極の少なくとも一方において、前記 2つの電極部分 の各々に、面積が等しい前記突部が設けられている、請求項 1記載の電池。

[7] 前記第 1端子および前記第 2端子が、それぞれ、リードを備える請求項 1記載の電 池。

[8] 前記第 1電極および前記第 2電極の少なくとも一方に含まれる前記集電体の厚さが

、0. 1 m〜5 mである、請求項 1記載の電池。

[9] 前記積層体の両端の各電極収容部に収容される電極が、集電体と前記集電体の 片面に担持された活物質層を含む 1つの極板カゝら構成されており、前記活物質層が

、隣接する電極収容部に収容された電極の活物質層と前記セパレータを介して対向 している、請求項 1記載の電池。

[10] 2つの第 1電極、第 2電極、および帯状のセパレータを具備し、

前記セパレータは、ジグザグに折り畳まれて、 2つの第 1電極収容部と、それらの間 に配置された 1つの第 2電極収容部とを有する積層体を構成しており、前記積層体は

、 1つの第 1屈曲部が配された第 1端面および 2つの第 2屈曲部が配された第 2端面 を有し、前記第 1端面は、前記第 2端面の反対側に位置しており、

前記第 1電極収容部は、第 1端面側に開放部を有し、前記第 2電極収容部は、第 2 端面側に開放部を有し、前記第 1電極収容部には、前記第 1電極が収容され、前記 第 2電極収容部には、前記第 2電極が収容され、

前記第 1電極は、集電体と前記集電体の片面に担持された活物質層とを含む 1つ の電極部分を有し、

前記第 2電極は、集電体と前記集電体の片面に担持された活物質層とを含む 2つ の電極部分を有し、前記 2つの電極部分は、前記集電体が相互に接するように配置 されており、 前記第 1電極の各々は、その活物質層が、前記セパレータを介して、前記第 2電極 の活物質層と対向しており、

前記第 2電極の 2つの電極部分および前記第 1電極の電極部分の少なくとも一方 は、前記端面の開放部側に突出する少なくとも 1つの突部を有し、前記突部は、集電 体と活物質層とを含み、

前記第 1端面は、前記第 1電極に接続された第 1端子を備え、前記第 2端面は、前 記第 2電極に接続された第 2端子を備える、電池。