WO2021192289A1 - 集電体、蓄電素子及び蓄電モジュール - Google Patents

集電体、蓄電素子及び蓄電モジュール Download PDF

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昭信 野島
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Definitions

  • the present invention relates to a current collector, a power storage element, and a power storage module.
  • Lithium-ion secondary batteries are also widely used as a power source for mobile devices such as mobile phones and laptop computers, and hybrid cars. With the development of these fields, lithium ion secondary batteries are required to have higher performance.
  • Patent Document 1 describes a resin current collector.
  • the resin current collector is composed of a resin layer and metal layers formed on both sides thereof.
  • a secondary battery using a resin current collector has a high output density per weight of the secondary battery.
  • the electric power generated inside the storage battery is output to the outside via the tab connected to the current collector.
  • the tabs are connected to the current collector by adhesion, welding, screwing, or the like.
  • the resin layer of the resin current collector is weaker than the metal, and the resin layer may be damaged when the tabs are connected, and the two metal layers sandwiching the resin layer may be short-circuited.
  • the present disclosure has been made in view of the above problems, and an object of the present disclosure is to provide a current collector and a power storage element that are unlikely to cause a short circuit, and a power storage module using the same.
  • the current collector according to the first aspect is on a resin layer having a first surface and a second surface facing the side opposite to the first surface, and on the first surface of the resin layer. It has a first metal layer and a second metal layer on the second surface of the resin layer, and the first metal layer has a first opening.
  • the first metal layer has a first region and a second region, and the first region and the second region are separated by the first opening. You may be.
  • the second metal layer may have a second opening.
  • the second metal layer has a third region and a fourth region, and the third region and the fourth region are separated by the second opening. You may be.
  • the resin layer may be 1.0 ⁇ 10 9 ⁇ ⁇ cm or more insulating layers.
  • the resin layer is selected from the group consisting of polyethylene terephthalate (PET), polyimide (PI), polyamideimide (PAI), polypropylene (PP), and polyethylene (PE). Either may be included.
  • the first metal layer and the second metal layer may be any one selected from aluminum, nickel, stainless steel, copper, platinum, and gold, respectively. ..
  • the first metal layer and the second metal layer may contain different metals or alloys.
  • the power storage element according to the second aspect includes the current collector according to the above aspect, the first electrode formed on the first surface of the current collector, and the side opposite to the first surface of the current collector.
  • a second electrode formed on the second surface of the above, and a separator or a solid electrolyte layer laminated on one surface of the first electrode or the second electrode are provided.
  • the current collector and the power storage element according to the above aspect can suppress a short circuit.
  • FIG. 1 is a schematic view of a power storage element according to the present embodiment.
  • the power storage element 200 is, for example, a lithium ion secondary battery which is a kind of non-aqueous electrolyte secondary battery.
  • FIG. 1 illustrates a state immediately before the electrode body 100 is housed in the exterior body C for easy understanding.
  • the power storage element 200 includes an electrode body 100 and an exterior body C.
  • the structure of the electrode body 100 will be described later.
  • the electrode body 100 is housed in the storage space K of the exterior body C together with the electrolytic solution.
  • the electrode body 100 has tabs t1 and t2 that are responsible for electrical connection with the outside. The tabs t1 and t2 project from the inside of the exterior body C to the outside.
  • Tabs t1 and t2 are composed of metal.
  • the metal include aluminum, copper, nickel, SUS and the like.
  • the tabs t1 and t2 are, for example, rectangular in the first direction view (plan view from the z direction described later), but various shapes can be adopted without being limited to the same shape.
  • the exterior body C seals the electrode body 100 and the electrolytic solution inside.
  • the exterior body C suppresses leakage of the electrolytic solution to the outside and invasion of water or the like into the electrode body 100 from the outside.
  • the exterior body C is, for example, a metal laminate film in which a metal foil is coated from both sides with a polymer film.
  • the metal foil is, for example, an aluminum foil
  • the polymer film is, for example, a resin such as polypropylene.
  • the outer polymer film is, for example, polyethylene terephthalate (PET), polyamide or the like
  • the inner polymer film is, for example, polyethylene (PE), polypropylene (PP) or the like.
  • the inner polymer film has a lower melting point than, for example, the outer polymer film in order to facilitate welding by heat.
  • An adhesive layer containing an adhesive substance may be provided between the exterior body C and the electrode body 100.
  • the exterior body C covers the outermost surface of the electrode body 100.
  • the inner surface of the exterior body C faces the outermost surface of the electrode body 100.
  • the adhesive layer is, for example, on a surface of the exterior body C facing the electrode body 100 (inner surface) and a surface of the electrode body 100 facing the exterior body C (outermost surface of the electrode body).
  • the adhesive layer is, for example, a double-sided tape having resistance to an electrolytic solution.
  • the adhesive layer may be, for example, a polypropylene base material on which an adhesive layer of polyisobutylene rubber is formed, rubber such as butyl rubber, a saturated hydrocarbon resin, or the like.
  • the adhesive layer prevents the electrode body 100 from moving inside the exterior body C. Further, even when a metal body such as a nail is stuck in the adhesive layer, the adhesive substance clings to the metal body such as a nail to suppress a short circuit.
  • the electrolytic solution is, for example, a non-aqueous electrolytic solution containing a lithium salt or the like.
  • the electrolytic solution is a solution in which an electrolyte is dissolved in a non-aqueous solvent, and may contain a cyclic carbonate and a chain carbonate as the non-aqueous solvent.
  • Cyclic carbonate solvates the electrolyte.
  • Cyclic carbonates are, for example, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate and the like.
  • the chain carbonate reduces the viscosity of the cyclic carbonate.
  • the chain carbonate is, for example, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate.
  • methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, ⁇ -butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, etc. are mixed and used. You may.
  • the ratio of the cyclic carbonate to the chain carbonate is, for example, 1: 9 to 1: 1 in terms of volume ratio.
  • the non-aqueous solvent may be, for example, one in which a part of hydrogen of the cyclic carbonate or the chain carbonate is replaced with fluorine.
  • the non-aqueous solvent may have, for example, fluoroethylene carbonate, difluoroethylene carbonate and the like.
  • Electrolytes include, for example, LiPF 6 , LiClO 4 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CF 2 SO 3 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 CF 2). SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ), LiN (CF 3 CF 2 CO) 2 , LiBOB and other lithium salts.
  • LiPF 6 LiClO 4 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CF 2 SO 3 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 CF 2).
  • SO 2 ) 2 LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ), LiN (CF 3 CF 2 CO) 2 , LiBOB and other lithium salts.
  • One of these lithium salts may be used alone, or two or more thereof
  • the concentration of the electrolyte in the electrolytic solution is adjusted to, for example, 0.5 to 2.0 mol / L.
  • the concentration of the electrolyte is 0.5 mol / L or more, the lithium ion concentration of the non-aqueous electrolyte solution can be sufficiently secured, and a sufficient capacity can be easily obtained during charging / discharging.
  • the concentration of the electrolyte is 2.0 mol / L or less, it is possible to suppress an increase in the viscosity of the non-aqueous electrolyte solution, to sufficiently secure the mobility of lithium ions, and to obtain a sufficient capacity during charging and discharging. It will be easier.
  • the lithium ion concentration in the non-aqueous electrolyte solution is adjusted to 0.5 to 2.0 mol / L, and the lithium ion concentration from LiPF 6 is 50 mol% or more thereof. Is preferable.
  • the non-aqueous solvent may have, for example, a room temperature molten salt.
  • the room temperature molten salt is a salt obtained by a combination of a cation and an anion and is in a liquid state even at a temperature lower than 100 ° C. Since the room temperature molten salt is a liquid consisting of only ions, it has strong electrostatic interactions and is characterized by being non-volatile and non-flammable.
  • Examples of the cation component of the room temperature molten salt include nitrogen-based cations containing nitrogen, phosphorus-based cations containing phosphorus, and sulfur-based cations containing sulfur. These cation components may contain one kind alone or a combination of two or more kinds.
  • nitrogen-based cations include chain or cyclic ammonium cations such as imidazolium cations, pyrrolidinium cations, piperidinium cations, pyridinium cations, and azoniaspirocations.
  • Examples of phosphorus cations include chain or cyclic phosphonium cations.
  • sulfur-based cations examples include chain or cyclic sulfonium cations.
  • N-methyl-N-propyl-pyrrolidinium which is a nitrogen-based cation, has high lithium ion conduction and wide redox resistance, especially when a lithium imide salt is dissolved. ) Is preferable.
  • the anionic component of the ambient temperature molten salt AlCl 4 -, NO 2 - , NO 3 -, I -, BF 4 -, PF 6 -, AsF 6 -, SbF 6 -, NbF 6 -, TaF 6 -, F ( HF) 2.3 -, p-CH 3 PhSO 3 -, CH 3 CO 2 -, CF 3 CO 2 -, CH 3 SO 3 -, CF 3 SO 3 -, (CF 3 SO 2) 3 C -, C 3 F 7 CO 2 -, C 4 F 9 SO 3 -, (FSO 2) 2 N - ( bis (fluorosulfonyl) imide: FSI), (CF 3 SO 2) 2 N - ( bis (trifluoromethanesulfonyl) imide : TFSI), (C 2 F 5 SO 2) 2 N - ( bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide), (CF 3 SO 2) (CF 3 CO)
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the electrode body 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross section of the electrode body 100 orthogonal to the winding axis direction of the electrode body 100.
  • the electrode body 100 is formed by winding a current collector 10, a positive electrode active material layer 20, a negative electrode active material layer 30, and a separator 40.
  • the electrode body 100 is repeated, for example, in the order of the separator 40, the negative electrode active material layer 30, the current collector 10, and the positive electrode active material layer 20 from the winding inside to the winding outside.
  • the negative electrode active material layer 30 is, for example, wound inside the positive electrode active material layer 20.
  • the energy density of the power storage element 200 increases. This is because the weight of the negative electrode active material layer 30 is often lighter than the weight of the positive electrode active material layer 20, and even when the negative electrodes face each other inside the winding, the loss of weight energy density is small.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the electrode body 100 according to the first embodiment.
  • the electrode body 100 is wound around the left end of FIG. 3, for example, as a winding center.
  • the stacking direction of each layer is set to the z direction.
  • the direction from the second metal layer 13 to the first metal layer 12 is the + z direction, and the direction opposite to the + z direction is the ⁇ z direction.
  • One direction in the plane in which the deployed body 100 is deployed is defined as the x direction, and the direction orthogonal to the x direction is defined as the y direction.
  • the x direction is, for example, the length direction of the unfolded body in which the electrode body 100 is unfolded.
  • the y direction is, for example, the width direction of the deployed body in which the electrode body 100 is deployed.
  • the electrode body 100 has a current collector 10, a positive electrode active material layer 20, a negative electrode active material layer 30, and a separator 40.
  • the positive electrode active material layer 20 is formed on the first surface 10a side of the current collector 10.
  • the negative electrode active material layer 30 is formed on the second surface 10b side of the current collector 10.
  • the second surface 10b is the surface of the current collector 10 opposite to the first surface 10a.
  • the current collector 10 has a first surface 10a and a second surface 20 facing the side opposite to the first surface 10.
  • the positive electrode active material layer 20 is an example of the first active material layer.
  • the negative electrode active material layer 30 is an example of the second active material layer.
  • the separator 40 is in contact with the positive electrode active material layer 20 or the negative electrode active material layer 30.
  • the separator 40 is between the positive electrode active material layer 20 and the negative electrode active material layer 30 in a state where the electrode body 100 is wound.
  • the current collector 10 has a resin layer 11, a first metal layer 12, and a second metal layer 13.
  • the first metal layer 12 is formed on the first surface 11a side of the resin layer 11.
  • the second metal layer 13 is formed on the second surface 11b side of the resin layer 11.
  • the second surface 11b is a surface of the resin layer 11 opposite to the first surface 11a.
  • the first metal layer 12 is, for example, a positive electrode current collector.
  • the second metal layer 13 is, for example, a negative electrode current collector.
  • the positive electrode active material layer 20 is formed on the surface of the first metal layer 12 opposite to the resin layer 11. In this case, the first metal layer 12 and the positive electrode active material layer 20 form a positive electrode.
  • the negative electrode active material layer 30 is formed on the surface of the second metal layer 13 opposite to the resin layer 11.
  • the second metal layer 13 and the negative electrode active material layer 30 form a negative electrode.
  • the relationship between the first metal layer 12 and the second metal layer 13 is opposite, and the first metal layer 12 may be a negative electrode current collector and the second metal layer 13 may be a positive electrode current collector.
  • the first metal layer 12 and the second metal layer may be conductive layers.
  • the resin layer 11 is composed of a material having an insulating property.
  • the insulating and the resistance means more than 1.0 ⁇ 10 9 ⁇ ⁇ cm.
  • the resin layer 11 is, for example, an insulating layer having an insulating property.
  • the resin layer 11 contains, for example, any one selected from the group consisting of polyethylene terephthalate (PET), polyimide (PI), polyamide-imide (PAI), polypropylene (PP), and polyethylene (PE).
  • PET polyethylene terephthalate
  • PI polyimide
  • PAI polyamide-imide
  • PP polypropylene
  • PE polyethylene
  • the bark layer 11 is not limited to the above materials.
  • the resin layer 11 is, for example, a PET film.
  • the thickness of the resin layer 11 is, for example, 3 ⁇ m or more and 9 ⁇ m or less, preferably 4 ⁇ m or more and 6 ⁇ m or less.
  • the first metal layer 12 and the second metal layer 13 are any one selected from aluminum, nickel, stainless steel, copper, platinum, and gold, respectively.
  • the first metal layer 12 and the second metal layer 13 are not limited to these materials, respectively.
  • the first metal layer 12 and the second metal layer 13 include, for example, different metals or alloys.
  • the first metal layer 12 is, for example, aluminum
  • the second metal layer 13 is, for example, copper.
  • the first metal layer 12 and the second metal layer 13 may be made of the same material.
  • the first metal layer 12 and the second metal layer 13 are both aluminum. The specific configurations of the first metal layer 12 and the second metal layer 13 will be described later.
  • first metal layer 12 and the second metal layer 13 are both made of aluminum, or one of the first metal layer 12 and the second metal layer 13 is made of aluminum and the other is made of copper.
  • the thicknesses of the first metal layer 12 and the second metal layer 13 may be the same or different.
  • the thickness of the first metal layer 12 and the second metal layer 13 is, for example, preferably 0.3 ⁇ m or more and 2 ⁇ m or less, and preferably 0.4 ⁇ m or more and 1 ⁇ m or less.
  • the first metal layer 12 is thicker than, for example, the resin layer 11.
  • the weight energy density is improved and the decrease in flexibility is suppressed.
  • the second metal layer 13 is thicker than, for example, the resin layer 11.
  • the weight energy density is improved and the decrease in flexibility is suppressed.
  • the thickness of the resin layer 11 may be thicker than the sum of the thickness of the first metal layer 12 and the thickness of the second metal layer 13. If the configuration is satisfied, the decrease in flexibility of the current collector 10 can be further suppressed. Further, as the ratio of the resin layer 11 having a low specific gravity increases as the ratio in the current collector 10, the weight energy density of the power storage element using the resin layer 11 is improved.
  • the positive electrode active material layer 20 has, for example, a positive electrode active material, a conductive auxiliary material, and a binder.
  • the positive electrode active material can reversibly proceed with the occlusion and release of lithium ions, the desorption and insertion (intercalation) of lithium ions, or the doping and dedoping of lithium ions and counter anions.
  • Conductive auxiliary materials are scattered in the positive electrode active material layer.
  • the conductive auxiliary material enhances the conductivity between the positive electrode active materials in the positive electrode active material layer.
  • the conductive auxiliary material is, for example, carbon powder such as carbon black, carbon nanotube, carbon material, metal fine powder such as copper, nickel, stainless steel, iron, a mixture of carbon material and metal fine powder, and conductive oxide such as ITO. ..
  • the conductive auxiliary material is preferably a carbon material such as carbon black.
  • the positive electrode active material layer 20 may not contain the conductive auxiliary material.
  • the binder binds the positive electrode active materials in the positive electrode active material layer to each other.
  • a known binder can be used.
  • the binder is, for example, a fluororesin.
  • the fluororesin includes, for example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), and the like.
  • Ethylene-tetrafluoroethylene copolymer Ethylene-tetrafluoroethylene copolymer
  • PCTFE polychlorotrifluoroethylene
  • ECTFE ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer
  • PVF polyvinyl fluoride
  • the binder is, for example, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-based fluororubber (VDF-HFP-based fluororubber), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene-based fluororubber (VDF-HFP-TFE-based).
  • VDF-HFP-based fluororubber vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-based fluororubber
  • VDF-HFP-TFE-based vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene-based fluororubber
  • VDF-PFP-TFE Fluororesin Vinylidene Fluoride-Pentafluoropropylene Fluororesin
  • VDF-PFP-TFE Fluororesin Vinylidene Fluoride-Pentafluoropropylene-Tetrafluoroethylene Fluororesin
  • VDF-PFP-TFE Fluororesin Vinylidene Fluoro Vinylidene fluoride-based fluoropolymers such as Ride-Perfluoromethyl Vinyl Ether-Tetrafluoroethylene Fluororesin (VDF-PFMVE-TFE Fluororesin) and Vinylidene Fluoride-Chlorotrifluoroethylene Fluororesin (VDF-CTFE Fluororesin) It may be rubber.
  • the positive electrode active material layer 20 is thicker than, for example, the current collector 10. By satisfying this configuration, the capacity and volumetric energy density of the power storage element using the current collector 10 are further increased.
  • the capacity loss in the power storage element can be further reduced. Further, when the thickness of the current collector 10 is thicker than the thickness of the positive electrode active material layer 20, the proportion of the highly flexible current collector 10 is large, so that the rigidity of the electrode body 100 produced using this is large. Is reduced, and the electrode body 100 is easily deformed.
  • the negative electrode active material layer 30 contains a negative electrode active material. Further, if necessary, a conductive auxiliary material, a binder, and a solid electrolyte may be contained.
  • the negative electrode active material may be any compound that can occlude and release ions, and a known negative electrode active material used in a lithium ion secondary battery can be used.
  • the negative electrode active material is, for example, a carbon material such as metallic lithium, a lithium alloy, graphite capable of storing and releasing ions (natural graphite, artificial graphite), carbon nanotubes, non-graphitizable carbon, easily graphitized carbon, and low-temperature calcined carbon.
  • a semi-metal or metal that can be combined with metals such as lithium such as aluminum, silicon, tin and germanium, and amorphous compounds mainly composed of oxides such as SiO x (0 ⁇ x ⁇ 2) and tin dioxide.
  • the negative electrode active material layer 30 may contain, for example, silicon, tin, and germanium. Silicon, tin, and germanium may exist as a simple substance element or as a compound. The compound is, for example, an alloy, an oxide, or the like. As an example, when the negative electrode active material is silicon, the negative electrode is sometimes called a Si negative electrode.
  • the negative electrode active material may be, for example, a simple substance of silicon, tin, or germanium, or a mixed system of a compound and a carbon material.
  • the carbon material is, for example, natural graphite.
  • the negative electrode active material may be, for example, a simple substance of silicon, tin, germanium or a compound whose surface is coated with carbon. The carbon material and the coated carbon enhance the conductivity between the negative electrode active material and the conductive auxiliary agent.
  • the capacity of the power storage element 200 becomes large.
  • the negative electrode active material layer 30 may contain, for example, lithium as described above.
  • Lithium may be metallic lithium or a lithium alloy.
  • the negative electrode active material layer 30 may be metallic lithium or a lithium alloy.
  • Lithium alloys include, for example, Si, Sn, C, Pt, Ir, Ni, Cu, Ti, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Sb, Pb, In, Zn, Ba, It is an alloy of lithium and one or more elements selected from the group consisting of Ra, Ge, and Al.
  • the negative electrode active material is metallic lithium, the negative electrode is sometimes called a Li negative electrode.
  • the negative electrode active material layer 30 may be a lithium sheet.
  • the negative electrode may be only the negative electrode current collector (second metal layer 13) without having the negative electrode active material layer 30 at the time of fabrication.
  • metallic lithium is deposited on the surface of the negative electrode current collector.
  • Metallic lithium is a simple substance lithium in which lithium ions are precipitated, and metallic lithium functions as a negative electrode active material layer.
  • the binder in the negative electrode active material layer 30 may be, for example, cellulose, styrene / butadiene rubber, ethylene / propylene rubber, polyimide resin, polyamide-imide resin, acrylic resin or the like, in addition to those listed in the positive electrode active material layer 20.
  • Cellulose may be, for example, carboxymethyl cellulose (CMC).
  • the negative electrode active material layer 30 is thicker than, for example, the current collector 10. When the above configuration is satisfied, the capacity of the power storage element using the current collector 10 and the volumetric energy density are further increased.
  • the capacity loss in the power storage element can be further reduced. Further, when the thickness of the current collector 10 is thicker than the thickness of the negative electrode active material layer 30, the proportion of the highly flexible current collector 10 becomes large, so that the rigidity of the electrode body 100 produced using this becomes large. Is reduced, and the electrode body 100 is easily deformed.
  • the separator 40 has, for example, an electrically insulating porous structure.
  • the separator 40 is selected from, for example, a monolayer of a film made of polyolefin such as polyethylene or polypropylene, a stretched film of a laminate or a mixture of the above resins, or a group consisting of cellulose, polyester, polyacrylonitrile, polyamide, polyethylene and polypropylene. Examples thereof include fibrous polypropylene made of at least one constituent material.
  • the thickness of the separator 40 is, for example, thicker than the thickness of the resin layer 11. Further, the thickness of the separator 40 is thicker than, for example, the thickness of the current collector 10. By using a thicker separator, the separator is preferentially insulated, so that it is possible to suppress a short circuit between the first metal layer 12 and the second metal layer 13 that may occur in the current collector 10.
  • a solid electrolyte layer may be provided instead of the separator 40.
  • an electrolytic solution is not required.
  • the solid electrolyte layer and the separator 40 may be used in combination.
  • the solid electrolyte is, for example, an ionic conductive film having an ionic conductivity of 1.0 ⁇ 10 -8 S / cm or more and 1.0 ⁇ 10 ⁇ 2 S / cm or less.
  • the solid electrolyte is, for example, a polymer solid electrolyte, an oxide-based solid electrolyte, or a sulfide-based solid electrolyte.
  • the polymer solid electrolyte is, for example, a polyethylene oxide-based polymer in which an alkali metal salt is dissolved.
  • Oxide-based solid electrolytes include, for example, Li 1.3 Al 0.3 Ti 1.7 (PO 4 ) 3 (ceramic type), Li 1.07 Al 0.69 Ti 1.46 (PO 4 ) 3 (glass).
  • the sulfide-based solid electrolyte is, for example, Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 (crystal), Li 10 GeP 2 S 12 (crystal, LGPS), Li 6 PS 5 Cl (crystal, algyrodite type).
  • FIG. 4 is an enlarged plan view of a characteristic portion of the current collector 10 according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a characteristic portion of the current collector 10 according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a cross section taken along the line AA in FIG.
  • a tab t1 is connected to the first metal layer 12.
  • the tab t1 is provided, for example, on the surface of the first metal layer 12 opposite to the resin layer 11.
  • the tab t1 is an example of the first metal plate.
  • a tab t2 is connected to the second metal layer 13.
  • the tab t2 is provided, for example, on the surface of the second metal layer 13 opposite to the resin layer 11.
  • the tab t2 is an example of the second metal plate.
  • the tabs t1 and t2 are responsible for electrical connection with the outside.
  • the tab t1 is connected to the first metal layer 12 by adhesion, welding, screwing, or the like. Further, the tab t2 is connected to the second metal layer 13 by adhesion, welding, screwing or the like.
  • the tab t1 is welded to each of the first metal layer 12 and the second metal layer 13 by ultrasonic waves, for example. Further, each of t2 is welded to the second metal layer 13 by, for example, ultrasonic waves.
  • the first metal layer 12 has an opening 12A.
  • the second metal layer 13 has an opening 13A.
  • the opening 12A is on the opposite side of the resin layer 11 from the region to which the tab t2 of the second metal layer 13 is connected in a plan view from the z direction. At least a portion of the opening 12A has a portion that overlaps at least a portion of the tab t2 in plan view.
  • the opening 13A is on the opposite side of the resin layer 11 from the region to which the tab t1 of the first metal layer 12 is connected in a plan view. At least a portion of the opening 13A has a portion that overlaps at least a portion of the tab t1 in plan view.
  • the openings 12A and 13A reach the resin layer 11. The resin layer 11 is exposed at the positions of the openings 12A and 13A.
  • metal layers are formed on both sides of a commercially available resin film.
  • the metal layer can be formed by, for example, a sputtering method, a chemical vapor deposition method (CVD method), or the like.
  • the metal layer at the position facing the joint of the tabs t1 and t2 is removed.
  • the metal layer can be removed by, for example, a photolithography method.
  • the tabs t1 and t2 are joined at positions facing the removed portion.
  • the tabs t1 and t2 are welded to the metal layer by, for example, ultrasonic waves.
  • the tabs t1 and t2 may be adhered to a metal layer, may be screwed, or may be welded by heat or the like.
  • the tabs t1 and t2 may be joined after the positive electrode active material layer 20 and the negative electrode active material layer 30 are laminated and the positive electrode active material layer 20 and the negative electrode active material layer 30 at the tab joining portion are removed.
  • the positive electrode slurry is applied to the surface of one metal layer (first metal layer 12).
  • the positive electrode slurry is a paste obtained by mixing a positive electrode active material, a binder and a solvent.
  • the positive electrode slurry can be applied by, for example, a slit die coating method, a doctor blade method, or the like.
  • the removal method is not particularly limited.
  • the current collector 10 coated with the positive electrode slurry is dried in an atmosphere of 80 ° C. to 150 ° C.
  • the obtained coating film is pressed to increase the density of the positive electrode active material layer 20.
  • the pressing means for example, a roll press machine, a hydrostatic press machine or the like can be used.
  • the negative electrode slurry is applied to the surface of the metal layer (second metal layer 13) opposite to the surface to which the positive electrode slurry is applied.
  • the negative electrode slurry is a paste obtained by mixing a negative electrode active material, a binder and a solvent.
  • the negative electrode slurry can be applied in the same manner as the positive electrode slurry.
  • the solvent in the negative electrode slurry after coating is removed by drying to form the negative electrode active material layer 30.
  • the negative electrode active material is metallic lithium
  • a lithium foil may be attached to the second metal layer 13.
  • a separator 40 is provided at a position in contact with the positive electrode active material layer 20 or the negative electrode active material layer 30, and is wound around one end side as an axis. Then, the electrode body 100 is sealed in the exterior body C together with the electrolytic solution. By performing the encapsulation while reducing the pressure and heating, the electrolytic solution invades the inside of the electrode body 100. When the exterior body C is sealed with heat or the like, the power storage element 200 is obtained.
  • the current collector 10 has openings 12A and 13A at positions facing the positions where the tabs t1 and t2 are joined, and can suppress a short circuit between the first metal layer 12 and the second metal layer 13. .
  • the resin layer 11 is damaged. For example, cracks occur in the resin layer 11.
  • the first metal layer 12 and the second metal layer 13 may be short-circuited through cracks. If the first metal layer 12 and the second metal layer 13 are short-circuited, the power storage element 200 does not function normally.
  • the current collector according to the first embodiment since the current collector according to the first embodiment has openings 12A and 13A at positions facing the positions where the tabs t1 and t2 are joined, even if the resin layer 11 is cracked, the first metal layer is formed. A short circuit between the 12 and the second metal layer 13 can be suppressed. Further, by having the openings 12A and 13A at positions facing the positions where the tabs t1 and t2 are joined, it is possible to alleviate the local increase in thickness caused by joining the tabs t1 and t2. As a result, the stress caused by the difference in thickness at the joints of the tabs t1 and t2 can be relaxed.
  • the above-mentioned current collector 10 has presented an example in which the openings 12A and 13A are provided at positions facing the tabs t1 and t2, respectively.
  • the opening 13A may be provided.
  • the risk of short circuit is lower than that in the case where neither the openings 12A and 13A are provided.
  • the power storage element 200 is not limited to the electrode body, and may be a laminated body.
  • the laminated body is a stack of battery sheets in which a separator 40, a negative electrode active material layer 30, a current collector 10, and a positive electrode active material layer 20 are laminated in this order.
  • FIG. 6 is an enlarged plan view of a characteristic portion of the current collector 10A according to the first modification.
  • the shape of the opening 13B of the current collector 10A is different from that of the current collector 10 shown in FIG.
  • the same configuration as that of the current collector 10 shown in FIG. 5 is designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
  • the opening 13B is on the opposite side of the resin layer 11 from the region to which the tab t1 of the first metal layer 12 is connected.
  • the opening 13B extends from one end to the other end of the second metal layer 13 in the width direction.
  • the opening 13B reaches the resin layer 11.
  • the power storage element according to the second embodiment has a different shape of the current collector from the power storage element 200 according to the first embodiment.
  • the same configuration as the power storage element 200 according to the first embodiment will not be described.
  • FIG. 7 is an enlarged plan view of a characteristic portion of the current collector 50 according to the second embodiment.
  • the current collector 50 has a resin layer, a first metal layer 52 provided on the first surface of the resin layer, and a second metal layer 53 provided on the second surface of the resin layer.
  • the first metal layer 52 has a first region 52A and a second region 52B.
  • the first region 52A is located at a position facing the tab joining portion where the tab t2 is joined in the second metal layer 53 in a plan view. At least a portion of the first region 52A has a portion that overlaps at least a portion of the tab t2 in plan view.
  • the second region 52B is a region other than the first region 52A in the first metal layer 52. There is an opening between the first region 52A and the second region 52B, and the first region 52A and the second region 52B are electrically insulated from each other. The opening between the first region 52A and the second region 52B may be filled with an insulator.
  • the second metal layer 53 has a third region 53A and a fourth region 53B.
  • the third region 53A is located at a position facing the tab joining portion where the tab t1 is joined in the first metal layer 52 in a plan view. At least a portion of the third region 53A has a portion that overlaps at least a portion of the tab t2 in plan view.
  • the fourth region 53B is a region other than the third region 53A in the second metal layer 53. There is an opening between the third region 53A and the fourth region 53B, and the third region 53A and the fourth region 53B are electrically insulated from each other. The opening between the third region 53A and the fourth region 53B may be filled with an insulator.
  • the first region 52A and the second region 52B or the third region 53A and the fourth region 54A are insulated from each other. Therefore, for example, even if the first region 52A and the second region 53B or the third region 53A and the fourth region 52B are short-circuited, the effect on the behavior of the battery is small. Therefore, even if the resin layer 11 is cracked, the influence on the power storage element can be suppressed.
  • the same modification as the power storage element 200 according to the first embodiment can be applied to the power storage element according to the second embodiment.
  • Example 1 Aluminum having a thickness of 2.1 ⁇ m was laminated as a first metal layer on one surface of a PET film having a thickness of 6.0 ⁇ m. Next, copper having a thickness of 2.0 ⁇ m was laminated as the first metal layer on the surface of the PET film opposite to the surface on which the aluminum was laminated.
  • openings were formed at predetermined positions of the first metal layer and the second metal layer by photolithography.
  • the opening is similar in shape to the area where the mounting tab and the first metal layer or the second metal layer overlap, and is 10% larger than the area where the mounting tab and the first metal layer or the second metal layer overlap.
  • Example 2 As shown in FIG. 7, Example 2 is different from Example 1 in that a first region and a second region are formed in each of the first metal layer and the second metal layer, and the regions are insulated from each other. ..
  • the first area was the same size as the area where the tab to be attached and the first metal layer or the second metal layer overlap.
  • the outer shape of the opening between the first region and the second region is similar to the region where the mounting tab and the first metal layer or the second metal layer overlap, respectively, and the mounting tab and the first metal layer or the second metal layer are similar to each other. It was made 10% larger than the area where and overlap.
  • Comparative Example 1 Comparative Example 1 is different from Example 1 in that an opening is not provided at a position facing the tab attachment location. The test was conducted in the same manner as in Example 1 under other conditions. In the current collector of Comparative Example 1, 10 out of 10 samples were short-circuited.

Abstract

この集電体は、第１面と、前記第１面と反対側を向く第２面と、を有する樹脂層と、前記樹脂層の前記第１面上にある第１金属層と、前記樹脂層の前記第２面上にある第２金属層と、を有し、前記第１金属層は第１開口を有する。

Description

集電体、蓄電素子及び蓄電モジュール
　本発明は、集電体、蓄電素子及び蓄電モジュールに関する。
　リチウムイオン二次電池は、携帯電話、ノートパソコン等のモバイル機器やハイブリットカー等の動力源としても広く用いられている。これらの分野の発展と共に、リチウムイオン二次電池は、より高い性能が求められている。
　例えば、特許文献１には、樹脂集電体が記載されている。樹脂集電体は、樹脂層と、その両面に形成された金属層と、からなる。樹脂集電体を用いた二次電池は、二次電池の重量当たりの出力密度が高い。
国際公開第２０１９／０３１０９１号
　蓄電電池内部で生じた電力は、集電体に接続されたタブを介して外部に出力される。タブは、集電体に接着、溶着、ねじ止め等で接続される。樹脂集電体の樹脂層は金属と比較して強度が弱く、タブを接続する際に樹脂層が破損し、樹脂層を挟む２つの金属層が短絡する場合がある。
　本開示は上記問題に鑑みてなされたものであり、短絡しにくい集電体及び蓄電素子、それを用いた蓄電モジュールを提供することを目的とする。
　上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
（１）第１の態様にかかる集電体は、第１面と、前記第１面と反対側を向く第２面と、を有する樹脂層と、前記樹脂層の前記第１面上にある第１金属層と、前記樹脂層の前記第２面上にある第２金属層と、を有し、前記第１金属層は第１開口を有する。
（２）上記態様にかかる集電体において、前記第１開口は、外部との電気的な接続を担う金属板を接合する前記第２金属層の金属板接合箇所と対向する位置にあってもよい。
（３）上記態様にかかる集電体において、前記第１金属層は、第１領域と第２領域とを有し、前記第１領域と前記第２領域とは、前記第１開口で分離されていてもよい。
（４）上記態様にかかる集電体において、前記第２金属層は、第２開口を有してもよい。
（５）上記態様にかかる集電体において、前記第２開口は、外部との電気的な接続を担う金属板を接合する前記第１金属層の金属板接合箇所と対向する位置にあってもよい。
（６）上記態様にかかる集電体において、前記第２金属層は、第３領域と第４領域とを有し、前記第３領域と前記第４領域とは、前記第２開口で分離されていてもよい。
（７）上記態様にかかる集電体において、前記樹脂層は、１．０×１０９Ω・ｃｍ以上の絶縁層であってもよい。
（８）上記態様にかかる集電体において、前記樹脂層は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）からなる群から選択されるいずれかを含んでもよい。
（９）上記態様にかかる集電体において、前記第１金属層と前記第２金属層とはそれぞれ、アルミニウム、ニッケル、ステンレス鋼、銅、白金、金から選択されるいずれかであってもよい。
（１０）上記態様にかかる集電体において、前記第１金属層と前記第２金属層とは、異なる金属又は合金を含んでもよい。
（１１）第２の態様にかかる蓄電素子は、上記態様にかかる集電体と、前記集電体の第１面に形成された第１電極と、前記集電体の第１面と反対側の第２面に形成された第２電極と、前記第１電極又は前記第２電極の一面に積層されたセパレータ又は固体電解質層と、を備える。
　上記態様に係る集電体及び蓄電素子は、短絡を抑制できる。
第１実施形態に係る蓄電素子の模式図である。 第１実施形態に係る電極体の断面図である。 第１実施形態に係る電極体を展開した断面図である。 第１実施形態に係る集電体の特徴部分を拡大した断面図である。 第１実施形態に係る集電体の特徴部分を拡大した平面図である。 第１変形例に係る集電体の特徴部分を拡大した平面図である。 第２変形例に係る集電体の特徴部分を拡大した平面図である。
　以下、実施形態について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等は実際とは異なっていることがある。以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
　以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
　本発明の実施例は当該技術分野の当業者に本発明を詳細に説明するために提供されるものであり、下記の実施例は多様な他の形態に変形され得、本発明の範囲は下記の実施例に限定されるものではない。
　また、以下の図面において各層の厚さや大きさは説明の便宜および明確性のために記載されたものであり、図面上で同一符号は同じ要素を指し示すものである。本明細書で使われた通り、用語「および／または」は該当列挙された項目のうちいずれか一つおよび一つ以上のすべての組み合わせを含むものである。
　本明細書で使われた用語は特定の実施例を説明するために使われるものであって、本発明を制限するためのものではない。本明細書で使われた通り、単数の形態は文脈上異なる場合を明確に指摘しない限り、複数の形態を含むことができる。また、本明細書で使われる場合、「含む」は言及した形状、数字、段階、動作、部材、要素および／またはこれらのグループの存在を特定するものであり、一つ以上の他の形状、数字、動作、部材、要素および／またはグループの存在または付加を排除するものではない。
　「下部」、「下」、「低い」、「上部」、「上」、「左」、「右」のような空間と関連した用語が、図面に図示された一つの要素または特徴と他の要素または特徴の容易な理解のために利用され得る。このような空間と関連した用語は本発明の多様な工程状態または使用状態により本発明を容易に理解するためのものであって、本発明を限定するためのものではない。例えば、図面の要素または特徴がひっくり返されると、「下部」または「下」で説明された要素または特徴は「上部」または「の上に」となる。したがって、「下部」は「上部」または「下」を包括する概念である。また図面の要素を見る方向によっては、「左」と「右」が反転する場合がある。
「第１実施形態」
　図１は、本実施形態にかかる蓄電素子の模式図である。蓄電素子２００は、例えば、非水電解液二次電池の一種であるリチウムイオン二次電池である。図１では、理解を容易にするために、電極体１００が外装体Ｃ内に収容される直前の状態を図示している。
　蓄電素子２００は、電極体１００と外装体Ｃとを備える。電極体１００の構造については後述する。電極体１００は、電解液と共に、外装体Ｃの収容空間Ｋに収容される。電極体１００は、外部との電気的な接続を担うタブｔ１、ｔ２を有する。タブｔ１、ｔ２は、外装体Ｃの内部から外部に突出する。
　タブｔ１、ｔ２は金属を含んで構成される。金属としては、例えばアルミニウム、銅、ニッケル、ＳＵＳ等である。
　タブｔ１、ｔ２は、例えば第１方向視（後述するｚ方向からの平面視）で矩形であるが、同形状に限らず種々形状を採用可能である。
　外装体Ｃは、その内部に電極体１００及び電解液を密封するものである。外装体Ｃは、電解液の外部への漏出や、外部からの電極体１００への水分等の侵入等を抑止する。
　外装体Ｃは、例えば、金属箔を高分子膜で両側からコーティングした金属ラミネートフィルムである。金属箔は例えばアルミ箔であり、高分子膜は、例えばポリプロピレン等の樹脂である。外側の高分子膜は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアミド等であり、内側の高分子膜は、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等である。熱により溶着しやすくするために、内側の高分子膜は、例えば、外側の高分子膜より融点が低い。
　外装体Ｃと電極体１００との間には、粘着性物質を含む粘着層を有してもよい。外装体Ｃは、電極体１００の最外面を覆う。外装体Ｃの内面は、電極体１００の最外面と対向する。粘着層は、例えば、外装体Ｃの電極体１００と対向する面（内面）、電極体１００の外装体Ｃと対向する面（電極体の最外面）にある。粘着層は、例えば、電解液耐性のある両面テープ等である。粘着層は、例えば、ポリプロピレン基材にポリイソブチレンゴムの粘着層が形成されたもの、ブチルゴム等のゴム、飽和炭化水素樹脂等でもよい。粘着層は、電極体１００が外装体Ｃ内部で動くことを抑制する。また粘着層は、釘等の金属体が刺さった場合においても、釘等の金属体に粘着性物質が纏わりつくことで、短絡を抑制する。
　電解液は、例えば、リチウム塩等を含む非水電解液である。電解液は、非水溶媒に電解質が溶解されたものであり、非水溶媒として環状カーボネートと鎖状カーボネートとを含有してもよい。
　環状カーボネートは、電解質を溶媒和する。環状カーボネートは、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート及びブチレンカーボネートなどである。鎖状カーボネートは、環状カーボネートの粘性を低下させる。鎖状カーボネートは、例えば、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートである。鎖状カーボネートとして、その他、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、γ－ブチロラクトン、１，２－ジメトキシエタン、１，２－ジエトキシエタンなどを混合して使用してもよい。環状カーボネートと鎖状カーボネートとの割合は、例えば、体積比にして１：９～１：１である。
　非水溶媒は、例えば、環状カーボネート又は鎖状カーボネートの水素の一部がフッ素に置換されたものでもよい。非水溶媒は、例えば、フルオロエチレンカーボネート、ジフルオロエチレンカーボネート等を有してもよい。
　電解質は、例えば、ＬｉＰＦ６、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣＦ３ＣＦ２ＳＯ３、ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＮ（ＣＦ３ＣＦ２ＳＯ２）２、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）、ＬｉＮ（ＣＦ３ＣＦ２ＣＯ）２、ＬｉＢＯＢ等のリチウム塩である。これらのリチウム塩は１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。電離度の観点から、電解質としてＬｉＰＦ６を含むことが好ましい。
　ＬｉＰＦ６を非水溶媒に溶解する際は、電解液中の電解質の濃度を、例えば、０．５～２．０ｍｏｌ／Ｌに調整する。電解質の濃度が０．５ｍｏｌ／Ｌ以上であると、非水電解液のリチウムイオン濃度を充分に確保することができ、充放電時に十分な容量が得られやすい。また、電解質の濃度が２．０ｍｏｌ／Ｌ以内に抑えることで、非水電解液の粘度上昇を抑え、リチウムイオンの移動度を充分に確保することができ、充放電時に十分な容量が得られやすくなる。
　ＬｉＰＦ６をその他の電解質と混合する場合にも、例えば、非水電解液中のリチウムイオン濃度が０．５～２．０ｍｏｌ／Ｌに調整し、ＬｉＰＦ６からのリチウムイオン濃度がその５０ｍｏｌ％以上であることが好ましい。
　非水溶媒は、例えば、常温溶融塩を有してもよい。常温溶融塩は、カチオンとアニオンの組合せによって得られる１００℃未満でも液体状の塩である。常温溶融塩は、イオンのみからなる液体であるため、静電的な相互作用が強く、不揮発性、不燃性と言う特徴を有する。
　常温溶融塩のカチオン成分としては、窒素を含む窒素系カチオン、リンを含むリン系カチオン、硫黄を含む硫黄系カチオンなどが挙げられる。これらのカチオン成分は、１種を単独で含んでいてもよいし、２種以上を組合せて含んでいてもよい。
　窒素系カチオンとしては、イミダゾリウムカチオン、ピロリジニウムカチオン、ピペリジニウムカチオン、ピリジニウムカチオン、アゾニアスピロカチオンなど鎖状または環状のアンモニウムカチオンが挙げられる。
　リン系カチオンとしては、鎖状または環状のホスホニウムカチオンが挙げられる。
　硫黄系カチオンの例としては、鎖状または環状のスルホニウムカチオンが挙げられる。
　カチオン成分としては、特に、リチウムイミド塩を溶解させた際に、高いリチウムイオン伝導を有し、かつ広い酸化還元耐性をもつため、窒素系カチオンであるＮ－メチル－Ｎ－プロピル－ピロリジニウム（Ｐ１３）が好ましい。
　常温溶融塩のアニオン成分としては、ＡｌＣｌ４ －、ＮＯ２ －、ＮＯ３ －、Ｉ－、ＢＦ４ －、ＰＦ６ －、ＡｓＦ６ －、ＳｂＦ６ －、ＮｂＦ６ －、ＴａＦ６ －、Ｆ（ＨＦ）２．３ －、ｐ－ＣＨ３ＰｈＳＯ３ －、ＣＨ３ＣＯ２ －、ＣＦ３ＣＯ２ －、ＣＨ３ＳＯ３ －、ＣＦ３ＳＯ３ －、（ＣＦ３ＳＯ２）３Ｃ－、Ｃ３Ｆ７ＣＯ２ －、Ｃ４Ｆ９ＳＯ３ －、（ＦＳＯ２）２Ｎ－（ビス（フルオロスルホニル）イミド：ＦＳＩ）、（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ－（ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド：ＴＦＳＩ）、（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ－（ビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド）、（ＣＦ３ＳＯ２）（ＣＦ３ＣＯ）Ｎ－（（トリフルオロメタンスルホニル）（トリフルオロメタンカルボニル）イミド）、（ＣＮ）２Ｎ－（ジシアノイミド）等が挙げられる。これらのアニオン成分は、１種を単独で含んでいてもよいし、２種以上を組合せて含んでいてもよい。
　図２は、第１実施形態にかかる電極体１００の断面図である。図２は、電極体１００の巻軸方向と直交する電極体１００の断面である。電極体１００は、集電体１０と正極活物質層２０と負極活物質層３０とセパレータ４０とが巻回されたものである。電極体１００は、例えば、セパレータ４０、負極活物質層３０、集電体１０、正極活物質層２０の順に、巻き内側から巻き外側に向かって、繰り返す。負極活物質層３０は、例えば、正極活物質層２０より巻き内側にある。負極活物質層３０が巻き内側にあると、蓄電素子２００のエネルギー密度が高まる。負極活物質層３０の重量は、正極活物質層２０の重量より軽い場合が多く、巻き内側で負極同士が対向した場合でも、重量エネルギー密度の損失が少ないためである。
　図３は、第１実施形態にかかる電極体１００を展開した断面図である。電極体１００は、例えば、図３の左端を巻き中心として巻回されている。
　電極体１００を展開した展開体において、各層の積層方向をｚ方向とする。第２金属層１３から第１金属層１２へ向かう方向を＋ｚ方向、＋ｚ方向と反対の方向を－ｚ方向とする。電極体１００を展開した展開体の広がる面内の一方向をｘ方向とし、ｘ方向と直交する方向をｙ方向とする。ｘ方向は、例えば、電極体１００を展開した展開体の長さ方向である。ｙ方向は、例えば、電極体１００を展開した展開体の幅方向である。
　電極体１００は、集電体１０と正極活物質層２０と負極活物質層３０とセパレータ４０とを有する。正極活物質層２０は、集電体１０の第１面１０ａ側に形成されている。負極活物質層３０は、集電体１０の第２面１０ｂ側に形成されている。第２面１０ｂは、集電体１０において、第１面１０ａの反対側の面である。集電体１０は、第１面１０ａと、第１面１０とは反対側を向く第２面２０と、を有する。正極活物質層２０は、第１活物質層の一例である。負極活物質層３０は、第２活物質層の一例である。セパレータ４０は、正極活物質層２０又は負極活物質層３０に接する。セパレータ４０は、電極体１００が巻回された状態において、正極活物質層２０と負極活物質層３０との間にある。
　集電体１０は、樹脂層１１と第１金属層１２と第２金属層１３とを有する。第１金属層１２は、樹脂層１１の第１面１１ａ側に形成されている。第２金属層１３は、樹脂層１１の第２面１１ｂ側に形成されている。第２面１１ｂは、樹脂層１１において第１面１１ａと反対側の面である。第１金属層１２は、例えば、正極集電体である。第２金属層１３は、例えば、負極集電体である。例えば、第１金属層１２の樹脂層１１と反対側の面に正極活物質層２０が形成されている。この場合、第１金属層１２と正極活物質層２０とで正極となる。例えば、第２金属層１３の樹脂層１１と反対側の面に負極活物質層３０が形成されている。この場合、第２金属層１３と負極活物質層３０とで負極となる。第１金属層１２と第２金属層１３との関係が反対であり、第１金属層１２が負極集電体で、第２金属層１３が正極集電体でもよい。第１金属層１２、第２金属層は、導電層であればよい。
　樹脂層１１は、絶縁性を有する材料を含んで構成されている。本明細書において、絶縁性とは、抵抗値が１．０×１０９Ω・ｃｍ以上を意味する。樹脂層１１は、例えば、絶縁性を有する絶縁層である。樹脂層１１は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）からなる群から選択されるいずれかを含む。樹皮層１１は、上記の材料に限られない。樹脂層１１は、例えば、ＰＥＴフィルムである。樹脂層１１の厚みは、例えば、３μｍ以上９μｍ以下であり、好ましくは４μｍ以上６μｍ以下である。
　第１金属層１２と第２金属層１３とは、それぞれ、アルミニウム、ニッケル、ステンレス鋼、銅、白金、金から選択されるいずれかである。第１金属層１２と第２金属層１３とは、それぞれこれらの材料に限られない。第１金属層１２と第２金属層１３とは、例えば、異なる金属又は合金を含む。第１金属層１２は、例えば、アルミニウムであり、第２金属層１３は、例えば、銅である。第１金属層１２と第２金属層１３とは、同じ材質からなってもよい。例えば、第１金属層１２と第２金属層１３は、いずれもアルミニウムである。第１金属層１２と第２金属層１３の具体的な構成は、後述する。
　第１金属層１２と第２金属層１３とは、両方ともがアルミニウムである構成、または第１金属層１２と第２金属層１３とのうち一方がアルミニウムで他方が銅である構成が好ましい。
　第１金属層１２と第２金属層１３との厚みは同じであってもよく、違っていてもよい。第１金属層１２と第２金属層１３の厚みは、例えば、０．３μｍ以上２μｍ以下であることが好ましく、０．４μｍ以上１μｍ以下であることが好ましい。
　第１金属層１２は、例えば、樹脂層１１より厚い。第１金属層１２が樹脂層１１より厚いと、重量エネルギー密度が向上し、柔軟性低下が抑制される。
　第２金属層１３は、例えば、樹脂層１１より厚い。第２金属層１３が樹脂層１１より厚いと、重量エネルギー密度が向上し、柔軟性低下が抑制される。
　また第１金属層１２の厚みと、第２金属層１３の厚みとの和に対して樹脂層１１の厚みが厚くてもよい。当該構成を満たすと、集電体１０の柔軟性低下をより抑制することができる。また、集電体１０における割合として比重が低い樹脂層１１の比率が増えることで、これを用いた蓄電素子の重量エネルギー密度が向上する。
　正極活物質層２０は、例えば、正極活物質と導電助材とバインダーとを有する。
　正極活物質は、リチウムイオンの吸蔵及び放出、リチウムイオンの脱離及び挿入（インターカレーション）、又は、リチウムイオンとカウンターアニオンのドープ及び脱ドープを可逆的に進行させることができる。
　正極活物質は、例えば、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ２）、リチウムマンガンスピネル（ＬｉＭｎ２Ｏ４）、及び、一般式：ＬｉＮｉｘＣｏｙＭｎｚＭａＯ２（ｘ＋ｙ＋ｚ＋ａ＝１、０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１、０≦ｚ＜１、０≦ａ＜１、ＭはＡｌ、Ｍｇ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｒより選ばれる１種類以上の元素）で表される複合金属酸化物、リチウムバナジウム化合物（ＬｉＶ２Ｏ５）、オリビン型ＬｉＭＰＯ４（ただし、Ｍは、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒより選ばれる１種類以上の元素又はＶＯを示す）、チタン酸リチウム（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）、ＬｉＮｉｘＣｏｙＡｌｚＯ２（０．９＜ｘ＋ｙ＋ｚ＜１．１）等の複合金属酸化物、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセンなどである。また正極活物質は、これらを混合したものでもよい。
　導電助材は、正極活物質層内に点在している。導電助材は、正極活物質層における正極活物質の間の導電性を高める。導電助材は、例えば、カーボンブラック類等のカーボン粉末、カーボンナノチューブ、炭素材料、銅、ニッケル、ステンレス、鉄等の金属微粉、炭素材料及び金属微粉の混合物、ＩＴＯ等の導電性酸化物である。導電助材は、カーボンブラック等の炭素材料が好ましい。活物質で十分な導電性を確保できる場合は、正極活物質層２０は導電助材を含まなくてもよい。
　バインダーは、正極活物質層における正極活物質同士を結合する。バインダーは、公知のものを用いることができる。バインダーは、例えば、フッ素樹脂である。フッ素樹脂は、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン－パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、エチレン－テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、エチレン－クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）等である。
　上記の他に、バインダーは、例えば、ビニリデンフルオライド－ヘキサフルオロプロピレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ－ＨＦＰ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド－ヘキサフルオロプロピレン－テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ－ＨＦＰ－ＴＦＥ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド－ペンタフルオロプロピレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ－ＰＦＰ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド－ペンタフルオロプロピレン－テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ－ＰＦＰ－ＴＦＥ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド－パーフルオロメチルビニルエーテル－テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ－ＰＦＭＶＥ－ＴＦＥ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド－クロロトリフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ－ＣＴＦＥ系フッ素ゴム）等のビニリデンフルオライド系フッ素ゴムでもよい。
　正極活物質層２０は、例えば、集電体１０よりも厚い。当該構成を満たすとにより、集電体１０を用いた蓄電素子の容量と、体積エネルギー密度がより高まる。
　充放電反応に起因しない集電体１０に対して、充放電反応に起因する正極活物質層２０の厚みを厚くすることで、蓄電素子内の容量ロスがより低減される。また、集電体１０の厚みが正極活物質層２０の厚みに対して厚い場合、柔軟性の高い集電体１０の占める割合が大きくなることから、これを用いて作製した電極体１００の剛性が低下し、電極体１００が変形しやすくなる。
　負極活物質層３０は、負極活物質を含む。また必要に応じて、導電助材、バインダー、固体電解質を含んでもよい。
　負極活物質は、イオンを吸蔵・放出可能な化合物であればよく、公知のリチウムイオン二次電池に用いられる負極活物質を使用できる。負極活物質は、例えば、金属リチウム、リチウム合金、イオンを吸蔵・放出可能な黒鉛（天然黒鉛、人造黒鉛）、カーボンナノチューブ、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、低温度焼成炭素等の炭素材料、アルミニウム、シリコン、スズ、ゲルマニウム等のリチウム等の金属と化合することのできる半金属または金属、ＳｉＯｘ（０＜ｘ＜２）、二酸化スズ等の酸化物を主体とする非晶質の化合物、チタン酸リチウム（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）等を含む粒子である。
　負極活物質層３０は、上述のように例えば、シリコン、スズ、ゲルマニウムを含んでもよい。シリコン、スズ、ゲルマニウムは、単体元素として存在してもよいし、化合物として存在してもよい。化合物は、例えば、合金、酸化物等である。一例として、負極活物質がシリコンの場合、負極はＳｉ負極と呼ばれることがある。負極活物質は、例えば、シリコン、スズ、ゲルマニウムの単体又は化合物と炭素材との混合系でもよい。炭素材は、例えば天然黒鉛である。また負極活物質は、例えば、シリコン、スズ、ゲルマニウムの単体又は化合物の表面が炭素で被覆されたものでもよい。炭素材及び被覆された炭素は、負極活物質と導電助剤との間の導電性を高める。負極活物質層がシリコン、スズ、ゲルマニウムを含むと、蓄電素子２００の容量が大きくなる。
　負極活物質層３０は、上述のように例えば、リチウムを含んでもよい。リチウムは、金属リチウムでもリチウム合金でもよい。負極活物質層３０は、金属リチウム又はリチウム合金でもよい。リチウム合金は、例えば、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｃ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｆｒ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｂａ、Ｒａ、Ｇｅ、Ａｌからなる群から選択される１種以上の元素と、リチウムと、の合金である。一例として、負極活物質が金属リチウムの場合、負極はＬｉ負極と呼ばれることがある。負極活物質層３０は、リチウムのシートでもよい。
　負極は、作製時に負極活物質層３０を有さずに、負極集電体（第２金属層１３）のみであってもよい。蓄電素子２００を充電すると、負極集電体の表面に金属リチウムが析出する。金属リチウムはリチウムイオンが析出した単体のリチウムであり、金属リチウムは負極活物質層として機能する。
　導電助材及びバインダーは、正極活物質層２０と同様のものを用いることができる。負極活物質層３０におけるバインダーは、正極活物質層２０に挙げたものの他に、例えば、セルロース、スチレン・ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、アクリル樹脂等でもよい。セルロースは、例えば、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）でもよい。
　負極活物質層３０は、例えば、集電体１０よりも厚い。当該構成を満たすと、集電体１０を用いた蓄電素子の容量と、体積エネルギー密度がより高まる。
　充放電反応に起因しない集電体１０に対して、充放電反応に起因する負極活物質層３０の厚みを厚くすることで、蓄電素子内の容量ロスがより低減される。また、集電体１０の厚みが負極活物質層３０の厚みに対して厚い場合、柔軟性の高い集電体１０の占める割合が大きくなることから、これを用いて作製した電極体１００の剛性が低下し、電極体１００が変形しやすくなる。
　セパレータ４０は、例えば、電気絶縁性の多孔質構造を有する。セパレータ４０は、例えば、ポリエチレン又はポリプロピレン等のポリオレフィンからなるフィルムの単層体、積層体や上記樹脂の混合物の延伸膜、或いはセルロース、ポリエステル、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、ポリエチレン及びポリプロピレンからなる群より選択される少なくとも１種の構成材料からなる繊維不織布が挙げられる。
　セパレータ４０の厚みは、例えば、樹脂層１１の厚みよりも厚い。また、セパレータ４０の厚みは、例えば、集電体１０の厚みよりも厚い。より厚みの厚いセパレータを用いることで、セパレータが優先的に絶縁することによって、集電体１０において起こりえる第１金属層１２と第２金属層１３との短絡を抑制することが可能となる。
　セパレータ４０に変えて、固体電解質層を設けてもよい。固体電解質層を用いる場合は、電解液が不要となる。固体電解質層とセパレータ４０とを併用してもよい。
　固体電解質は、例えば、イオン電導度が１．０×１０－８Ｓ／ｃｍ以上１．０×１０－２Ｓ／ｃｍ以下のイオン導電膜である。固体電解質は、例えば、高分子固体電解質、酸化物系固体電解質、硫化物系固体電解質である。高分子固体電解質は、例えば、ポリエチレンオキサイド系高分子にアルカリ金属塩を溶解させたものである。酸化物系固体電解質は、例えば、Ｌｉ１．３Ａｌ０．３Ｔｉ１．７（ＰＯ４）３（ナシコン型）、Ｌｉ１．０７Ａｌ０．６９Ｔｉ１．４６（ＰＯ４）３（ガラスセラミックス）、Ｌｉ０．３４Ｌａ０．５１ＴｉＯ２．９４（ペロブスカイト型）、Ｌｉ７Ｌａ３Ｚｒ２Ｏ１２（ガーネット型）、Ｌｉ２．９ＰＯ３．３Ｎ０．４６（アモルファス、ＬＩＰＯＮ）、５０Ｌｉ４ＳｉＯ４・５０Ｌｉ２ＢＯ３（ガラス）、９０Ｌｉ３ＢＯ３・１０Ｌｉ２ＳＯ４（ガラスセラミックス）である。硫化物系固体電解質は、例えば、Ｌｉ３．２５Ｇｅ０．２５Ｐ０．７５Ｓ４（結晶）、Ｌｉ１０ＧｅＰ２Ｓ１２（結晶、ＬＧＰＳ）、Ｌｉ６ＰＳ５Ｃｌ（結晶、アルジロダイト型）、Ｌｉ９．５４Ｓｉ１．７４Ｐ１．４４Ｓ１１．７Ｃｌ０．３（結晶）、Ｌｉ３．２５Ｐ０．９５Ｓ４（ガラスセラミックス）、Ｌｉ７Ｐ３Ｓ１１（ガラスセラミックス）、７０Ｌｉ２Ｓ・３０Ｐ２Ｓ５（ガラス）、３０Ｌｉ２Ｓ・２６Ｂ２Ｓ３・４４ＬｉＩ（ガラス）、５０Ｌｉ２Ｓ・１７Ｐ２Ｓ５・３３ＬｉＢＨ４（ガラス）、６３Ｌｉ２Ｓ・３６ＳｉＳ２・Ｌｉ３ＰＯ４（ガラス）、５７Ｌｉ２Ｓ・３８ＳｉＳ２・５Ｌｉ４ＳｉＯ４（ガラス）である。
　図４は、第１実施形態に係る集電体１０の特徴部分を拡大した平面図である。図５は、第１実施形態に係る集電体１０の特徴部分を拡大した断面図である。図５は、図４におけるＡ－Ａ線に沿った断面である。
　第１金属層１２には、タブｔ１が接続されている。タブｔ１は、例えば、第１金属層１２の樹脂層１１と反対側の面上に設けられている。タブｔ１は、第１金属板の一例である。第２金属層１３には、タブｔ２が接続されている。タブｔ２は、例えば、第２金属層１３の樹脂層１１と反対側の面上に設けられている。タブｔ２は、第２金属板の一例である。タブｔ１、ｔ２は、外部との電気的な接続を担う。タブｔ１は第１金属層１２に接着、溶着、ねじ止め等で接続されている。また、タブｔ２は第２金属層１３に、接着、溶着、ねじ止め等で接続されている。タブｔ１は、例えば、超音波により第１金属層１２、第２金属層１３のそれぞれと溶着されている。また、ｔ２はそれぞれ、例えば、超音波により第２金属層１３と溶着されている。
　第１金属層１２は、開口１２Ａを有する。第２金属層１３は、開口１３Ａを有する。開口１２Ａは、ｚ方向からの平面視において、第２金属層１３のタブｔ２が接続されている領域と、樹脂層１１を挟んで反対側にある。開口１２Ａの少なくとも一部は、平面視において、タブｔ２の少なくとも一部と重なる部分を有する。開口１３Ａは、平面視において、第１金属層１２のタブｔ１が接続されている領域と、樹脂層１１を挟んで反対側にある。開口１３Ａの少なくとも一部は、平面視において、タブｔ１の少なくとも一部と重なる部分を有する。開口１２Ａ、１３Ａは、樹脂層１１まで至っている。開口１２Ａ、１３Ａの位置において、樹脂層１１が露出している。
　次いで、蓄電素子の製造方法について説明する。まず、市販の樹脂フィルムの両面に金属層を形成する。金属層は、例えば、スパッタリング法、化学気相成長法（ＣＶＤ法）等で成膜できる。
　次いで、タブｔ１、ｔ２を接合する箇所と対向する位置にある金属層を除去する。金属層は、例えば、フォトリソグラフィー法等により除去できる。そして、金属層を一部除去した後に、除去した部分と対向する位置に、タブｔ１、ｔ２を接合する。タブｔ１、ｔ２は、例えば、超音波により金属層と溶着される。タブｔ１、ｔ２は、金属層に接着してもよいし、ねじ止めしてもよいし、熱等により溶着してもよい。タブｔ１、ｔ２は、正極活物質層２０及び負極活物質層３０を積層し、タブ接合箇所の正極活物質層２０及び負極活物質層３０を除去した後に、接合してもよい。
　次いで、一方の金属層（第１金属層１２）の表面に、正極スラリーを塗布する。正極スラリーは、正極活物質、バインダー及び溶媒を混合して、ペースト化したものである。正極スラリーは、例えば、スリットダイコート法、ドクターブレード法等で塗布できる。
　塗布後の正極スラリー中の溶媒を除去する。除去方法は特に限定されない。例えば、正極スラリーが塗布された集電体１０を、８０℃～１５０℃の雰囲気下で乾燥させる。次いで、得られた塗膜をプレスして、正極活物質層２０を高密度化する。プレスの手段は、例えばロールプレス機、静水圧プレス機等を用いることができる。
　次いで、正極スラリーを塗布した面と反対側の金属層（第２金属層１３）の表面に、負極スラリーを塗布する。負極スラリーは負極活物質、バインダー及び溶媒を混合して、ペースト化したものである。負極スラリーは、正極スラリーと同様の方法で塗布できる。塗布後の負極スラリー中の溶媒は、乾燥により除去され、負極活物質層３０となる。負極活物質が金属リチウムの場合は、第２金属層１３にリチウム箔を貼り付けてもよい。
　次いで、正極活物質層２０又は負極活物質層３０と接する位置にセパレータ４０を設け、一端側を軸として巻回する。その後、電極体１００を電解液と共に、外装体Ｃ内に封入する。封入は、減圧、加熱しながら行うことで、電極体１００の内部まで、電解液が含侵する。外装体Ｃを熱等で封止すると、蓄電素子２００が得られる。
　第１実施形態にかかる集電体１０は、タブｔ１、ｔ２を接合する位置と対向する位置に開口１２Ａ、１３Ａを有し、第１金属層１２と第２金属層１３との短絡を抑制できる。タブｔ１、ｔ２を接合する際に、樹脂層１１にダメージが加わる。樹脂層１１には、例えば亀裂が生じる。樹脂層１１の両面に金属層が存在する場合、亀裂を介して第１金属層１２と第２金属層１３とが短絡する場合がある。第１金属層１２と第２金属層１３とが短絡すると、蓄電素子２００は、正常に機能しない。これに対し、第１実施形態にかかる集電体は、タブｔ１、ｔ２を接合する位置と対向する位置に開口１２Ａ、１３Ａを有するため、例え樹脂層１１に亀裂した場合でも、第１金属層１２と第２金属層１３との短絡を抑制できる。また、タブｔ１、ｔ２を接合する位置と対向する位置に開口１２Ａ、１３Ａを有することで、タブｔ１、ｔ２を接合することで生じる局所的な厚み増加を緩和することができる。これによって、タブｔ１、ｔ２の接合箇所における厚み差によって生じる応力を緩和することができる。
　例えば、上述の集電体１０は、タブｔ１、ｔ２と対向する位置のそれぞれに、開口１２Ａ、１３Ａを有する例を提示したが、タブｔ１、ｔ２のいずれか一方と対向する位置に開口１２Ａ又は開口１３Ａを設けてもよい。この場合、開口１２Ａ、１３Ａを共に有さない場合よりは短絡のリスクが低い。
　また蓄電素子２００は、電極体に限られず、積層体でもよい。積層体は、セパレータ４０、負極活物質層３０、集電体１０、正極活物質層２０が順に積層された電池シートが積層されたものである。
　また図６は、第１変形例に係る集電体１０Ａの特徴部分を拡大した平面図である。集電体１０Ａは、開口１３Ｂの形状が図５に示す集電体１０と異なる。集電体１０Ａにおいて、図５に示す集電体１０と同様の構成については、同様の符号を付し、説明を省く。
　開口１３Ｂは、第１金属層１２のタブｔ１が接続されている領域と、樹脂層１１を挟んで反対側にある。開口１３Ｂは、第２金属層１３の幅方向の一端から他端まで至る。開口１３Ｂは、樹脂層１１まで至っている。
「第２実施形態」
　第２実施形態にかかる蓄電素子は、第１実施形態にかかる蓄電素子２００と集電体の形状が異なる。第２実施形態にかかる蓄電素子において、第１実施形態にかかる蓄電素子２００と同様の構成については、説明を省く。
　図７は、第２実施形態に係る集電体５０の特徴部分を拡大した平面図である。集電体５０は、樹脂層と、樹脂層の第１面に設けられた第１金属層５２と、樹脂層の第２面に設けられた第２金属層５３と、を有する。
　第１金属層５２は、第１領域５２Ａと第２領域５２Ｂとを有する。第１領域５２Ａは、平面視において、第２金属層５３においてタブｔ２が接合されるタブ接合箇所と対向する位置にある。第１領域５２Ａの少なくとも一部は、平面視において、タブｔ２の少なくとも一部と重なる部分を有する。第２領域５２Ｂは、第１金属層５２において第１領域５２Ａ以外の領域である。第１領域５２Ａと第２領域５２Ｂとの間には開口があり、第１領域５２Ａと第２領域５２Ｂとは、電気的に絶縁されている。第１領域５２Ａと第２領域５２Ｂとの間の開口は、絶縁体で埋めてもよい。
　第２金属層５３は、第３領域５３Ａと第４領域５３Ｂとを有する。第３領域５３Ａは、平面視において、第１金属層５２においてタブｔ１が接合されるタブ接合箇所と対向する位置にある。第３領域５３Ａの少なくとも一部は、平面視において、タブｔ２の少なくとも一部と重なる部分を有する。第４領域５３Ｂは、第２金属層５３において第３領域５３Ａ以外の領域である。第３領域５３Ａと第４領域５３Ｂとの間には開口があり、第３領域５３Ａと第４領域５３Ｂとは、電気的に絶縁されている。第３領域５３Ａと第４領域５３Ｂとの間の開口は、絶縁体で埋めてもよい。
　第２実施形態にかかる集電体５０は、第１領域５２Ａと第２領域５２Ｂ又は第３領域５３Ａと第４領域５４Ａとが、絶縁されている。そのため、例えば、第１領域５２Ａと第２領域５３Ｂ、又は、第３領域５３Ａと第４領域５２Ｂとが短絡しても電池の挙動への影響が少ない。したがって、例え樹脂層１１に亀裂した場合でも、蓄電素子への影響を抑えることができる。
　第２実施形態にかかる蓄電素子も第１実施形態にかかる蓄電素子２００と同様の変形例が適用可能である。
「実施例１」
　厚み６．０μｍのＰＥＴフィルムの一面に、第１金属層として、厚み２．１μｍのアルミニウムを積層した。次いで、ＰＥＴフィルムのアルミニウムを積層した面と反対側の面に、第１金属層として、厚み２．０μｍの銅を積層した。
　次いで、第１金属層及び第２金属層の所定の位置にフォトリソグラフィーにより開口を形成した。開口は、取り付けるタブと第１金属層又は第２金属層とが重なる領域の相似形であり、取り付けるタブと第１金属層又は第２金属層とが重なる領域より１０％大きくした。
　次いで、第１金属層と第２金属層とのそれぞれにタブを接続した。タブは、それぞれの開口と対向する位置に接続した。そして、第１金属層と第２金属層との間の電位差を測定した。同様の試験を１０サンプルで行った。実施例１の集電体は、１０サンプルのいずれも短絡していなかった。
「実施例２」
　実施例２は、図７に示すように、第１金属層及び第２金属層のそれぞれに第１領域と第２領域とを形成し、これらの間を絶縁した点が、実施例１と異なる。
　第１領域はそれぞれ、取り付けるタブと第１金属層又は第２金属層とが重なる領域と同じサイズとした。第１領域と第２領域との間の開口の外形はそれぞれ、取り付けるタブと第１金属層又は第２金属層とが重なる領域の相似形とし、取り付けるタブと第１金属層又は第２金属層とが重なる領域より１０％大きくした。
　次いで、第１金属層と第２金属層とのそれぞれにタブを接続した。タブは、それぞれの第１領域と対向する位置に接続した。そして、第１金属層と第２金属層との間の電位差を測定した。同様の試験を１０サンプルで行った。実施例２の集電体は、１０サンプルのいずれも短絡していなかった。
「比較例１」
　比較例１は、タブを取り付ける箇所と対向する位置に開口を設けなかった点が実施例1と異なる。その他の条件は、実施例１と同様にして試験を行った。比較例１の集電体は、１０サンプルのうちの１０サンプルが短絡した。
１０、１０Ａ、５０　集電体
１１　樹脂層
１２、５２　第１金属層
１２Ａ、１３Ａ、１３Ｂ　開口
１３、５３　第２金属層
２０　正極活物質層
３０　負極活物質層
４０　セパレータ
５２Ａ、５３Ａ　第１領域
５２Ｂ、５３Ｂ　第２領域
１００　電極体
２００　蓄電素子
Ｃ　外装体
Ｋ　収容空間
ｔ１、ｔ２　タブ

Claims (12)

  1. 　第１面と、前記第１面と反対側を向く第２面と、を有する樹脂層と、
    　前記樹脂層の前記第１面上にある第１金属層と、
    　前記樹脂層の前記第２面上にある第２金属層と、を有し、
    　前記第１金属層は第１開口を有する、集電体。
  2. 　前記第１開口は、外部との電気的な接続を担う金属板を接合する前記第２金属層の金属板接合箇所と対向する位置にある、請求項１に記載の集電体。
  3. 　前記第１金属層は、第１領域と第２領域とを有し、
    　前記第１領域と前記第２領域とは、前記第１開口で分離されている、請求項１又は２に記載の集電体。
  4. 　前記第２金属層は、第２開口を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の集電体。
  5. 　前記第２開口は、外部との電気的な接続を担う金属板を接合する前記第１金属層の金属板接合箇所と対向する位置にある、請求項４に記載の集電体。
  6. 　前記第２金属層は、第３領域と第４領域とを有し、
    　前記第３領域と前記第４領域とは、前記第２開口で分離されている、請求項４又は５に記載の集電体。
  7. 　前記樹脂層は、１．０×１０９Ω・ｃｍ以上の絶縁層である、請求項１～６のいずれか一項に記載の集電体。
  8. 　前記樹脂層は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）からなる群から選択されるいずれかを含む、請求項１～７のいずれか一項に記載の集電体。
  9. 　前記第１金属層と前記第２金属層とはそれぞれ、アルミニウム、ニッケル、ステンレス鋼、銅、白金、金から選択されるいずれかである、請求項１～８のいずれか一項に記載の集電体。
  10. 　前記第１金属層と前記第２金属層とは、異なる金属又は合金を含む、請求項１～９のいずれか一項に記載の集電体。
  11. 　請求項１～１０のいずれか一項に記載の集電体と、前記集電体の第１面に形成された第１活物質層と、前記集電体の第１面と反対側の第２面に形成された第２活物質層と、前記第１活物質層又は前記第２活物質層の一面に積層されたセパレータ又は固体電解質層と、を備える、蓄電素子。
  12. 　請求項１１に記載の蓄電素子を備える、蓄電モジュール。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114050229A (zh) * 2021-11-11 2022-02-15 惠州赣锋锂电科技有限公司 一种极片及其制备方法和应用
CN115275460A (zh) * 2022-08-30 2022-11-01 宁德新能源科技有限公司 电芯、电池和用电设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012129114A (ja) * 2010-12-16 2012-07-05 Sharp Corp 非水系二次電池
US20120315537A1 (en) * 2011-06-10 2012-12-13 Yardney Technical Products Inc. Composite current collector, methods of manufacture thereof, and articles including the same
JP2019186204A (ja) * 2018-03-30 2019-10-24 寧徳時代新能源科技股▲分▼有限公司Ｃｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ａｍｐｅｒｅｘ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｉｍｉｔｅｄ 集電体、その極シート及び電気化学デバイス

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012129114A (ja) * 2010-12-16 2012-07-05 Sharp Corp 非水系二次電池
US20120315537A1 (en) * 2011-06-10 2012-12-13 Yardney Technical Products Inc. Composite current collector, methods of manufacture thereof, and articles including the same
JP2019186204A (ja) * 2018-03-30 2019-10-24 寧徳時代新能源科技股▲分▼有限公司Ｃｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ａｍｐｅｒｅｘ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｉｍｉｔｅｄ 集電体、その極シート及び電気化学デバイス

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114050229A (zh) * 2021-11-11 2022-02-15 惠州赣锋锂电科技有限公司 一种极片及其制备方法和应用
CN115275460A (zh) * 2022-08-30 2022-11-01 宁德新能源科技有限公司 电芯、电池和用电设备

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