WO2022208770A1 - 蓄電デバイス用電極、蓄電デバイスおよび二次電池 - Google Patents
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- H01M50/178—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells for pouch or flexible bag cells
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
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- H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
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- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
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- H01G11/28—Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features arranged or disposed on a current collector; Layers or phases between electrodes and current collectors, e.g. adhesives
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- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
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- H01G11/84—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
- H01G11/86—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof specially adapted for electrodes
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Definitions
- the present disclosure relates to an electricity storage device electrode, and an electricity storage device and a secondary battery having the electricity storage device electrode.
- Patent Documents 1 and 2 below disclose lithium ion secondary batteries in which such a composite material is applied to a current collector.
- a conductive member in order to extract power to the outside of the exterior body.
- Improved electrical and mechanical connections between current collectors and leads can improve reliability of electrical storage devices.
- An electricity storage device electrode is a conductor plate having a first surface having at least one first recess and a second surface located opposite to the first surface,
- the first surface is a first composite film having a conductive plate, a first layer containing an insulating material, a first conductive layer and a second conductive layer, the first surface having a first region located outside the first recess.
- said first layer comprises a first composite film positioned between said first conductive layer and said second conductive layer, said first conductive layer of said first composite film comprising said first
- the second conductive layer of the first composite film is connected to the conductor plate at a recess, and the second conductive layer of the first composite film is positioned so as to overlap the first recess when viewed from the normal direction of the first region of the conductor plate. connected to the layer.
- the reliability of power storage devices can be improved.
- FIG. 1 is a partial cutaway view of an example electrical storage device according to certain embodiments of the present disclosure
- FIG. 2 is an exploded perspective view showing cells and leads taken out from the electricity storage device shown in FIG. 1.
- FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of part of the first electrode shown in FIG. 2
- FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of part of a second electrode shown in FIG. 2
- FIG. 3 is a schematic perspective view showing a third portion between a second electrode and a lead in the structure shown in FIG. 2 and its surroundings
- FIG. 4 is a schematic perspective view showing an enlarged portion of the composite film laminate that is coupled to the lead.
- FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of part of the first electrode shown in FIG. 2
- FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of part of a second electrode shown in FIG. 2
- FIG. 3 is a schematic perspective view showing a third portion between a second electrode and a lead in the structure shown in FIG. 2 and its surroundings
- FIG. 4 is a schematic partial cross-sectional view for explaining the structure of a third portion between the composite film and the lead; 8 is an enlarged view of the area indicated by the dotted circle in FIG. 7.
- FIG. 4 is a schematic diagram showing a microscopic image of a cross section of a recess formed on the upper surface of a lead and its periphery.
- FIG. 2 is a diagrammatic representation of a microscopic image of a cross-section of a laminate of composite films and a lead.
- FIG. 4 is a schematic partial cross-sectional view showing an example of a cross-sectional shape of a composite film connected to leads;
- FIG. 4 is a schematic partial cross-sectional view showing another example of the cross-sectional shape of the composite film connected to the lead;
- FIG. 10 is a schematic partial cross-sectional view showing still another example of the cross-sectional shape of the composite film connected to the lead;
- FIG. 10 is a schematic partial cross-sectional view showing still another example of the cross-sectional shape of the composite film connected to the lead;
- FIG. 4 is a schematic partial cross-sectional view showing an enlarged connection portion between the lowermost composite film of the laminate of composite films and a lead.
- FIG. 4 is a schematic top view showing an example of the shape and arrangement of recesses formed on the upper surface of a lead;
- FIG. 7 is a schematic top view showing another example of the shape and arrangement of recesses formed on the upper surface of the lead;
- FIG. 4 is a schematic top view showing another example of a plurality of recesses that can be formed in a laminate of composite films.
- FIG. 10 is a schematic top view showing still another example of a plurality of recesses that can be formed in a laminate of composite films.
- FIG. 4 is an enlarged top view showing one of a plurality of recesses that can be formed in a laminate of composite films;
- FIG. 10 is a schematic top view showing still another example of the shape and arrangement of recesses formed on the upper surface of the lead;
- FIG. 22 is a schematic top view showing an example of the shape of a plurality of recesses that can be formed in the composite film connected to the lead having the recesses on the upper surface shown in FIG.
- FIG. 21; 23 is an enlarged top view showing one of the plurality of recesses shown in FIG. 22;
- FIG. FIG. 10 is a schematic top view showing still another example of the shape and arrangement of recesses formed on the upper surface of the lead;
- FIG. 25 is a schematic cross-sectional view showing part of the structure shown in FIG. 24;
- FIG. 25 is a schematic top view showing an example of the shape of a plurality of recesses that can be formed in the composite film connected to the lead having the recesses on the upper surface shown in FIG. 24;
- FIG. FIG. 10 is a schematic top view showing still another example of the shape and arrangement of recesses formed on the upper surface of the lead;
- FIG. 30 is a schematic top view showing an example of the shape of a plurality of recesses that can be formed in the composite film connected to the lead having the recesses on the upper surface shown in FIG. 29;
- FIG. 10 is a schematic top view showing still another example of the shape and arrangement of recesses formed on the upper surface of the lead; 32 is a schematic top view showing an example of the shape of a plurality of recesses that can be formed in the composite film connected to the lead having the recesses on the top surface shown in FIG. 31; FIG. FIG. 10 is a schematic top view showing still another example of the shape and arrangement of recesses formed on the upper surface of the lead; 34 is a schematic top view showing an example of the shape of a plurality of recesses that can be formed in the composite film connected to the lead having the recesses on the upper surface shown in FIG. 33; FIG. FIG.
- FIG. 10 is a schematic top view showing still another example of the shape and arrangement of recesses formed on the upper surface of the lead; 36 is a schematic top view showing an example of the shape of a plurality of recesses that can be formed in the composite film connected to the lead having the recesses on the upper surface shown in FIG. 35; FIG. FIG. 10 is a schematic top view showing still another example of the shape and arrangement of recesses formed on the upper surface of the lead; 38 is a schematic top view showing an example of the shape of a plurality of recesses that can be formed in the composite film connected to the lead having the recesses on the top surface shown in FIG. 37; FIG. FIG.
- FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining another example of connection between electrodes and leads in the electricity storage device according to an embodiment of the present disclosure
- FIG. 10 is a partial cutaway view showing a variation of an electrical storage device according to certain embodiments of the present disclosure
- FIG. 41 is a schematic exploded perspective view showing cells of the electric storage device shown in FIG. 40 taken out
- FIG. 10 is a partial cutaway view showing another variation of an electricity storage device according to certain embodiments of the present disclosure
- FIG. 43 is a schematic exploded view for explaining the laminated structure of the first electrode, the second electrode, and the separator in the cell shown in FIG. 42
- FIG. 43 is a schematic perspective view showing a second electrode extracted from the cell shown in FIG.
- FIG. 42; 43 is a schematic perspective view showing a first electrode extracted from the cell shown in FIG. 42;
- FIG. FIG. 10 is a partial cutaway view showing yet another modification of the electricity storage device according to an embodiment of the present disclosure;
- FIG. 47 is a schematic exploded view for explaining the laminated structure of the first electrode, the second electrode and the separator in the cell shown in FIG. 46;
- 4 is a flow chart for explaining an exemplary method of manufacturing a power storage device according to another embodiment of the present disclosure;
- FIG. 4 is a perspective view for explaining an exemplary tip shape of a horn applicable for ultrasonic bonding between a lead and a composite film;
- FIG. 4 is a perspective view showing another example of tip shape of a horn applicable to ultrasonic bonding between a lead and a composite film;
- FIG. 4A is a schematic cross-sectional view for explaining an exemplary manufacturing process of an electricity storage device;
- FIG. 4A is a schematic cross-sectional view for explaining an exemplary manufacturing process of an electricity storage device;
- FIG. 4 is a schematic enlarged cross-sectional view for explaining an exemplary manufacturing process of an electricity storage device;
- FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a microscopic image of the underside of a lead after ultrasonic bonding has been performed;
- FIG. 10 is a partial cutaway view showing an example of a power storage device according to still another embodiment of the present disclosure;
- FIG. 56 is a schematic partial cross-sectional view of the electricity storage device shown in FIG. 55;
- FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining the geometrical properties of a horn microscope used for manufacturing Battery 1-1.
- FIG. 3 is a schematic diagram showing a microscope image of the third portion on the positive electrode side of Battery 1-1 when viewed in the lamination direction of the composite film.
- FIG. 4 is a schematic diagram showing a microscopic image of a cross section of the joint portion on the positive electrode side of the battery 1-1 after ultrasonic bonding is performed.
- FIG. 59 is a diagrammatic schematic diagram of a microscope image showing the joint on the positive electrode side of the battery 1-1, and is an enlarged view of a part of FIG. FIG.
- FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining the geometrical properties of the horn used to fabricate the battery 2.
- FIG. FIG. 3 is a schematic diagram showing a microscopic image of the third portion on the positive electrode side of the battery 2 when viewed in the stacking direction of the composite film.
- 3 is a schematic cross-sectional view for explaining the geometrical properties of a horn used in manufacturing battery 3.
- FIG. FIG. 3 is a schematic diagram showing a microscopic image of the third portion on the positive electrode side of the battery 3 when viewed in the lamination direction of the composite film.
- 3 is a schematic perspective view showing a third portion between the first electrode and the lead in the structure shown in FIG. 2 and its surroundings;
- FIG. FIG. 4 is a schematic perspective view showing an enlarged portion of the composite film laminate that is coupled to the lead.
- FIG. 4 is a schematic partial cross-sectional view for explaining the structure of a third portion between the composite film and the lead;
- the structure, shape, etc. of members may be compared to plane figures such as polygons and circles, or solid figures such as rectangular parallelepipeds, pyramids, and cones.
- plane figures such as polygons and circles, or solid figures such as rectangular parallelepipeds, pyramids, and cones.
- the illustration of figures in such description is not intended to imply that the structure, shape, etc. of the member corresponds to such figures in a strictly mathematical sense.
- an actual member may have a shape in which the sides or faces of the illustrated figures are partially deformed.
- “Perpendicular” and “perpendicular” in the present disclosure are not limited to two straight lines, sides, planes, etc. forming an angle of 90°, but may be in the range of 90° to ⁇ 5°. include.
- the term “cell” refers to a structure in which at least a pair of a positive electrode and a negative electrode are assembled together.
- the term “battery” as used herein is used as an umbrella term for various forms such as battery modules, battery packs, etc., having one or more “cells” electrically connected to each other.
- FIG. 1 shows an example of the configuration of an electricity storage device according to an embodiment of the present disclosure.
- a laminated lithium-ion secondary battery is exemplified as an electricity storage device.
- the secondary battery 100A a pouch-type or laminate-type lithium ion secondary battery is exemplified.
- the cell 200A is accommodated in a space formed inside the exterior body 300.
- Conductive plate 250 has a portion located inside exterior body 300 and a portion located outside exterior body 300 .
- conductor plate 260 also has a portion located inside exterior body 300 and a portion located outside exterior body 300 .
- the portion of the conductor plate 250 that is drawn out of the exterior body 300 functions as a positive electrode terminal of the secondary battery 100A, and the portion of the conductor plate 260 that is drawn out of the exterior body 300 functions as the secondary battery 100A. Functions as a negative terminal.
- the conductor plate 250 and the conductor plate 260 are hereinafter referred to as "leads 250" and “leads 260", respectively.
- Electrolyte 290 is, for example, a non-aqueous electrolyte.
- a sealing material for example, A resin film such as polypropylene (not shown in FIG. 1) may be placed.
- FIG. 2 schematically shows the cell and the pair of leads shown in FIG.
- the cell 200A includes one or more first electrodes 210A, one or more second electrodes 220A, and one or more third layers 270A.
- the first electrode 210A is, for example, the positive electrode of the cell 200A
- the second electrode 220A is the negative electrode of the cell 200A.
- the first electrode 210A, the second electrode 220A and the third layer 270A are all sheet-like.
- FIG. 2 shows arrows indicating three mutually orthogonal directions, the X-direction, the Y-direction and the Z-direction.
- the first electrode 210A, the second electrode 220A and the third layer 270A are laminated along the Z direction in the drawing.
- the cell 200A has a structure in which a first electrode 210A and a second electrode 220A are alternately laminated via a third layer 270A.
- the third layer 270A contains an insulating material and functions as a separator for the cell 200A.
- the cell 200A includes, for example, 19 first electrodes 210A and 20 second electrodes 220A.
- the cell 200A includes a total of 38 third layers 270A each positioned between the first electrode 210A and the second electrode 220A.
- the Z direction in the figure matches the direction in which the first electrode 210A, the second electrode 220A and the third layer 270A are laminated. In this specification, the Z direction in the drawing is sometimes referred to as the stacking direction.
- Each of the first electrodes 210A includes a composite film 215A having a first side 215a and a second side 215b and a first material layer 212.
- the first surface 215a is the upper surface of the composite film 215A
- the second surface 215b is the lower surface of the composite film 215A, facing away from the first surface 215a in the Z direction of the drawing.
- the first material layer 212 is provided on the first side 215a and the second side 215b of the composite film 215A.
- the first material layer 212 is a layer containing, for example, a positive electrode active material of the cell 200A.
- Each of the second electrodes 220A includes a composite film 225A having a third side 225a and a fourth side 225b and a second material layer 222.
- the third surface 225a is the upper surface of the composite film 225A
- the fourth surface 225b is the lower surface of the composite film 225A, facing away from the third surface 225a in the Z direction of the drawing.
- the second material layer 222 is a layer containing, for example, a negative electrode active material of the cell 200A.
- a second material layer 222 is provided on one or both of the third side 225a and the fourth side 225b of the composite film 225A.
- one of the plurality of second electrodes 220A which is the uppermost layer of the laminated structure of the first electrode 210A and the second electrode 220A, may not have the second material layer 222 on its third surface 225a. could be.
- one located at the bottom layer of the laminated structure of the first electrode 210A and the second electrode 220A is placed on the fourth surface 225b opposite to the third surface 225a. It is possible to not have the bi-material layer 222 .
- Each of the third layers 270A is arranged between the first electrode 210A and the second electrode 220A located closest to the first electrode 210A.
- Third layer 270A is formed from an insulating material, such as resin, to prevent direct contact between first material layer 212 on composite film 215A and second material layer 222 on composite film 225A.
- the composite film 215A has a conductive layer in contact with the first material layer 212 and functions as a current collector for the first electrode 210A.
- composite film 225A has a conductive layer in contact with second material layer 222 and functions as a current collector for second electrode 220A.
- the composite film 215A of each first electrode 210A has regions on each of the first surface 215a and the second surface 215b where the first material layer 212 is not arranged. Although shown separated from each other in FIG. 2, in an actual device the regions are physically contacted and electrically connected to each other between different composite films 215A.
- each of the third surface 225a and the fourth surface 225b of each composite film 225A has no second material layer 222 and is between the plurality of second electrodes 220A. contains regions connected to each other by FIG. 2 is an example of a configuration in which a plurality of sets each including one first electrode 210A and one second electrode 220A are electrically connected in parallel.
- the lead 250 is connected to one of the plurality of first electrodes 210A, the second surface 215b located at the bottom layer of the laminated structure of the first electrode 210A and the second electrode 220A. Further, the lead 260 is connected to one fourth surface 225b located at the bottom layer of the laminated structure of the first electrode 210A and the second electrode 220A among the plurality of second electrodes 220A.
- a composite material is applied to the composite film 215A and the composite film 225A, in which conductive layers are arranged on both sides of a film containing an insulating material such as resin.
- a composite material is applied to the composite film 215A and the composite film 225A, in which conductive layers are arranged on both sides of a film containing an insulating material such as resin.
- embodiments of the present disclosure provide an electrical connection between the conductive layers in the composite film and the leads while forming an electrical connection between the two conductive layers in the composite film. also form an electrical connection.
- one or more recesses are provided on the surface of the lead facing the composite film, and the recesses realize mechanical connection and electrical connection between the lead and the conductive layer in the composite film. Beneficial.
- one or more recesses provided in the lead connect the lead to the conductive layer of the composite film, thereby increasing the area of the interface between the lead and the composite film. . Since the area in which the mechanical and electrical connections are formed between the lead and the composite film can be enlarged, it becomes possible to bond them together more firmly, improving the bonding strength. As a result, it becomes possible to improve the reliability of a power storage device such as a secondary battery.
- the first electrode 210A, the second electrode 220A and the leads 250, 260 and the connections therebetween are described in more detail below.
- FIG. 3 schematically shows a part of the cross section of the first electrode shown in FIG. Similar to FIG. 2, FIG. 3 shows arrows indicating mutually orthogonal X, Y and Z directions. Arrows indicating the X, Y, and Z directions may also be shown in other drawings of the present disclosure.
- the first electrode 210A includes a composite film 215A and a first material layer 212 supported by the composite film 215A.
- the first material layer 212 is arranged on both the first surface 215a side and the second surface 215b side of the composite film 215A.
- each of the first surface 215a and the second surface 215b of the composite film 215A has a region overlapping the first material layer 212 and a region located outside the first material layer 212 in the Z direction.
- the region of the composite film 215A that does not overlap the first material layer 212 in the Z direction of the figure, i.e., that is located outside the first material layer 212 will be referred to as the "tab region 210t.”
- the composite film 215A includes the first conductive layer 11, the second conductive layer 12, and the first layer sandwiched between the first conductive layer 11 and the second conductive layer 12.
- the first conductive layer 11 has an upper surface 11a located on the first layer 14 side and a lower surface 11b located on the opposite side of the upper surface 11a.
- the second conductive layer 12 has a lower surface 12b located on the first layer 14 side and an upper surface 12a located on the opposite side of the lower surface 12b.
- the bottom surface 11b of the first conductive layer 11 is also the second surface 215b of the composite film 215A
- the top surface 12a of the second conductive layer 12 is also the first surface 215a of the composite film 215A.
- the first layer 14 is a support layer for the first conductive layer 11 and the second conductive layer 12 and contains an insulating material such as resin.
- An example of the first layer 14 is a resin layer containing a thermoplastic resin such as polyethylene terephthalate (PET).
- PET polyethylene terephthalate
- the first layer 14 has a thickness in the range of 3 ⁇ m to 12 ⁇ m, preferably in the range of 3 ⁇ m to 6 ⁇ m (for example, about 4.5 ⁇ m).
- each of the first conductive layer 11 and the second conductive layer 12 can be an aluminum film.
- FIG. 4 schematically shows a part of the cross section of the second electrode shown in FIG.
- the second electrode 220A of this embodiment has basically the same structure as the first electrode 210A, except that the materials constituting each part are different. That is, the second electrode 220A includes a composite film 225A having a third side 225a and a fourth side 225b. Second electrode 220A further includes one or more second material layers 222 . In the configuration illustrated in FIG. 2, of the second electrodes 220A in the cell 200A, the second electrode 220A positioned on the outermost side of the laminated structure of the first electrode 210A and the second electrode 220A is the third electrode of the composite film 225A.
- the second material layer 222 on one of the surface 225a side and the fourth surface 225b side.
- the second electrode 220A at other positions in the laminated structure of the first electrode 210A and the second electrode 220A is, as shown in FIG. , and a second material layer 222 disposed on the side of the fourth surface 225b.
- composite film 225A includes first conductive layer 21, second conductive layer 22, and first layer 24 positioned between first conductive layer 21 and second conductive layer 22.
- first conductive layer 21 has an upper surface 21a located on the first layer 24 side and a lower surface 21b located on the opposite side of the upper surface 21a.
- second conductive layer 22 has a lower surface 22b located on the first layer 24 side and an upper surface 22a located on the opposite side of the lower surface 22b.
- the bottom surface 21b of the first conductive layer 21 is also the fourth surface 225b of the composite film 225A
- the top surface 22a of the second conductive layer 22 is also the third surface 225a of the composite film 225A.
- the composite film 225A of the second electrode 220A Similar to the composite film 215A of the first electrode 210A, the composite film 225A of the second electrode 220A also has a region where the second material layer 222 is not arranged (hereinafter referred to as "tab region 220t").
- the first layer 24 is a support layer for the first conductive layer 21 and the second conductive layer 22, and can be a resin layer containing an insulating material such as polyethylene terephthalate, like the first layer 14 described above.
- each of the first conductive layer 21 and the second conductive layer 22 may be a conductive layer made of copper.
- the lead 250 is connected to the first electrode 210A and the lead 260 is connected to the second electrode 220A.
- the "plate” in this specification means a self-supporting structure, and is not limited to a member having a thickness within a specific range.
- a “plate” herein can include various forms such as foil, sheet, bar, and the like.
- FIG. 5 schematically shows a plurality of portions including the junction between the second electrode and the lead (hereinafter referred to as "third portion") and the periphery thereof from the structure shown in FIG.
- the lead 260 has an upper surface 260a (first surface) and a lower surface 260b (second surface) opposite to the upper surface 260a.
- the lead 260 has a part of the upper surface 260a facing the fourth surface 225b of the plurality of second electrodes 220A, which is located at the bottom of the cell 200A. It is joined to film 225A.
- one or more third portions 240J are provided between the lead 260 and the stack of tab regions 220t on the lead 260.
- Each of the third portions 240J includes one or more joints.
- FIG. 5 shows an example in which the third portions 240J between the second electrode 220A and the lead 260 are provided at multiple locations in the tab region 220t.
- each third portion 240J includes one or more joints in which the second electrode 220A and the lead 260 are electrically and mechanically joined to each other by solid state bonding.
- the third portion 240J may also include a region where no solid phase bonding is formed between the second electrode 220A and the lead 260. As shown in FIG.
- connection structure similar to that of the second electrode 220A can also be applied between the first electrode 210A and the lead 250 in the cell 200A.
- the details of the connection between the second electrode 220A and the lead 260 will be mainly described below.
- FIG. 6 schematically shows the appearance of the third portion of the laminate of composite films.
- Each of the third portions 240J shown in FIG. 5 has a plurality of recesses 228 formed in the stack of composite films 225A as shown in FIG.
- a plurality of recesses 228 are formed in the laminate of composite films 225A along the mutually orthogonal X and Y directions in the figure.
- FIG. 6 shows an example in which a plurality of recesses 228 are formed in the tab region 220t as a connection structure between the leads 260 and the plurality of second electrodes 220A.
- each of the plurality of recesses 228 has an opening 28a located on the third surface 225a of the top composite film 225A and an inner wall surface 28c.
- the opening 28a has a generally rectangular shape when viewed in the Z direction of the drawing.
- the "rectangle" in this specification is not limited to a quadrilateral in which all the corners are strictly right angles, and a shape with rounded corners is also included in the "rectangle” in this specification.
- each side of the quadrangle is not limited to a line segment, and may have undulations.
- “Has undulations” means, for example, meandering in a direction perpendicular to a virtual line segment that constitutes a rectangle with a width of ⁇ 30% or less of the length of the line segment. Say. Alternatively, it means meandering with a width of ⁇ 300 ⁇ m or less in a direction orthogonal to a virtual line segment forming a side of a rectangle.
- a protrusion 28p rising in the positive Z direction is formed on the top surface 260a of the lead 260 so as to surround the opening 28a.
- two protrusions 28p may be formed between two adjacent openings 28a, or one protrusion 28p may be formed between two adjacent openings 28a. be. It is not essential in the embodiments of the present disclosure that the third surface 225a of the composite film 225A has protrusions 28p around each opening 28a.
- FIG. 7 schematically shows part of the cross section of the third portion between the composite film and the lead.
- about 20 composite films can be connected to the leads.
- the bottom layer of the laminated structure of the first electrode 210A and the second electrode 220A (in other words, the one closest to the lead 260) and the upper layer with the first electrode 210A interposed therebetween are taken out. showing.
- the lead 260 has a plate shape extending on a plane parallel to the XY plane in the figure.
- the term “plate-like” in this specification includes a shape with a partially undulating shape and a shape with a concave portion on the surface.
- FIG. 8 shows an enlarged view of the area indicated by the dotted circle in FIG.
- the top surface 260a of the lead 260 may have at least one recess 61.
- Each recess 61 has an opening 61a located in the upper surface 260a of the lead 260.
- the composite film 225A in the cell 200A is electrically and mechanically connected, for example, in the recess 61 of the lead 260.
- the composite film 225Ak the one closest to the lead 260 is referred to as composite film 225Ak.
- a composite film 225Ah the composite film 225Ah may be called the "first composite film” and the composite film 225Ah may be called the "second composite film”.
- first layer, the first conductive layer and the second conductive layer of the first composite film are referred to as the "first layer”, the “first conductive layer” and the “second conductive layer” respectively, and the second composite film
- first layer, first conductive layer, and second conductive layer of the film are sometimes referred to as the "second layer,” “third conductive layer,” and “fourth conductive layer,” respectively.
- a part of the first conductive layer 21 of the composite film 225Ak is, as schematically shown in FIG. , contacts the lead 260 at a position overlapping the recess 61 and is connected to the lead 260 . Furthermore, looking at the second conductive layer 22 of the composite film 225Ak located on the opposite side of the first layer 24 from the first conductive layer 21, the second conductive layer 22 overlaps the recess 61 in the Z direction of the figure. It is connected to the first conductive layer 21 at a position.
- the first conductive layer 21 and the second conductive layer 22 of the composite film 225Ak are connected to the leads 260 at positions overlapping the recesses 61 of the leads 260 in the Z direction of the figure.
- the first conductive layer 21 and the second conductive layer 22 may be connected to the lead 260 at a position lower than the region of the upper surface 260a of the lead 260 where the recess 61 is not formed.
- At least part of the first conductive layer 21 of the second composite film 225Ah is located between the second conductive layer 22 of the composite film 225Ah and the second material layer 222 of the lowermost composite film 225Ak. Another part of the first conductive layer 21 of the composite film 225Ah is, as schematically shown in FIG. It is connected to the conductive layer 22 . Furthermore, the second conductive layer 22 of the composite film 225Ah is connected to the first conductive layer 21 of the composite film 225Ah at a position overlapping the recess 61 of the lead 260 in the Z direction of the figure. That is, conductive paths are formed between the first conductive layers 21 and the second conductive layers 22 of the multiple composite films 225A at positions overlapping the recesses 61 of the leads 260 in the Z direction of the drawing.
- the upper surface 260a of the lead 260 has a flat first region R1 facing the fourth surface 225b of the lowermost composite film 225Ak.
- first region R1 is "flat” means that the distance from the highest portion to the lowest portion is within 3% of the thickness of the lead.
- the lead thickness is the distance from the bottom surface to the top surface of the lead in the Z direction.
- viewing from the Z direction may be referred to as “viewing in the normal direction of the first region”.
- the upper surface 260a of the lead 260 further has one or more second regions R2.
- the second region R2 is a region where a bonding interface is formed between the material of the first conductive layer 21 of the composite film 225A and the material of the lead 260. As shown in FIG. It can be said that the first region R1 described above is a region located outside the second region R2.
- the second region R2 may be located inside each recess 61, as illustrated in FIG. Alternatively, the second region R2 may include the recess 61, as described later.
- the first region R1 is a region located outside the one or more recesses 61 and outside the second region R2.
- the first region R1 may include a flat region. As illustrated in FIG. 8, when the upper surface 260a has, for example, a plurality of recesses 61 arranged two-dimensionally along the X direction and the Y direction of the drawing, when viewed in the Z direction of the drawing, the first region R1 is formed in a grid on the upper surface 260a.
- the third surface 225 a of the composite film 225 A is recessed toward the lead 260 at least at the portion located above the recess 61 . That is, it can be said that the opening 28a of the composite film 225A is a portion of the third surface 225a of the composite film 225A that overlaps the peripheral edge of the recess 61 (that is, the opening 61a) in the Z direction.
- the upper surface 260a of the lead 260 has two recesses 61 adjacent to each other in the X direction of the drawing.
- the portion located between these two recesses 61 when viewed in the Z direction of the figure includes a portion with varying thickness along the X direction in the figure. More specifically, the first portion 24X has a portion whose thickness increases from one of these two recesses 61 to the other, and conversely, a portion whose thickness increases from one of these two recesses 61 to the other. and a decreasing portion of The thickness of the first portion 24X is the upper surface 21a of the first conductive layer 21 (first layer 24 side) to the lower surface 22b of the second conductive layer 22 (surface on the first layer 24 side).
- the first portion 24X of the first layer 24 in the same composite film 225A is the portion of the first layer 24 that overlaps the second material layer 222 when viewed in the Z direction of the drawing (hereinafter referred to as the “second portion 24Y , see FIG. 7). Since the thickness of the composite film is increased between two recesses adjacent to each other on the upper surface of the lead, when a shear stress is applied to the composite film, for example, the position between the two recesses of the lead is regarded as a starting point. Therefore, the occurrence of tearing of the composite film can be suppressed. That is, it is possible to obtain the effect of suppressing breakage of the composite film and improving the reliability of the electricity storage device.
- the second conductive layer 22 of the composite film 225Ah has an upper surface 22a located on the side opposite to the first conductive layer 21 .
- the top surface 22a of the second conductive layer 22 constitutes the third surface 225a of the composite film 225A.
- the portion of the upper surface 22a of the second conductive layer 22 that overlaps with the recess 61 of the lead 260 in the Z direction of the figure corresponds to the position of the first region R1 of the lead 260 indicated by the dashed line in FIG. located lower than That is, the upper surface 22a of the second conductive layer 22 may have a portion located closer to the lower surface 260b of the lead 260 than the position of the first region R1 of the upper surface 260a of the lead 260 as a reference.
- connection structure similar to that of the second electrode 220A can also be applied between the first electrode 210A and the lead 250 in the cell 200A.
- FIG. 65 schematically shows a plurality of third portions 140J including joints between the first electrodes and leads and their surroundings extracted from the structure shown in FIG.
- the lead 250 has an upper surface 250a (first surface) and a lower surface 250b (second surface) opposite to the upper surface 250a.
- the lead 250 has a part of the upper surface 250a facing the second surface 215b of the plurality of first electrodes 210A, which is located on the lowest side of the cell 200A. It is joined to the film 215A.
- each third portion 140J includes one or more joints in which the first electrode 210A and the lead 250 are electrically and mechanically joined to each other by solid state bonding.
- the third portion 140J may also include a region where no solid phase junction is formed between the first electrode 210A and the lead 250. As shown in FIG. 65
- FIG. 66 schematically shows the appearance of the third portion 140J in the laminate of composite films.
- Each of the third portions 140J shown in FIG. 65 has a plurality of recesses 218 formed in the stack of composite films 215A as shown in FIG.
- a plurality of recesses 218 are formed in the laminate of composite films 215A along the mutually orthogonal X and Y directions in the figure.
- FIG. 66 shows an example in which a plurality of recesses 218 are formed in the tab region 210t as a connection structure between the leads 250 and the plurality of first electrodes 210A.
- each of the plurality of recesses 218 has an opening 18a positioned on the first surface 215a of the uppermost composite film 215A and four inner wall surfaces 18c. Similar to the configuration illustrated in FIG. 6, opening 18a has a generally rectangular shape when viewed in the Z direction of the figure.
- a protrusion 18p rising in the positive Z direction is formed on the upper surface 250a of the lead 250 so as to surround the opening 18a.
- two protrusions 18p may be formed between two adjacent openings 18a, or one protrusion 18p may be formed between two adjacent openings 18a. be. It is not essential in the embodiments of the present disclosure that the first surface 215a of the composite film 215A have protrusions 18p around each opening 18a.
- FIG. 67 schematically shows part of the cross section of the third portion between the composite film and the lead.
- the composite film 215A included in the cell 200A one of the lowest layers of the laminated structure of the first electrode 210A and the second electrode 220A (in other words, the one closest to the lead 250)
- One sheet positioned above the two electrodes 220A is taken out and illustrated.
- the lead 250 has a plate shape extending on a plane parallel to the XY plane in the figure.
- FIG. 67 also shows an enlarged view of the area indicated by the dotted circle in FIG.
- the top surface 250a of the lead 250 may have at least one recess 51. As shown in FIG.
- the composite film 215A in the cell 200A is electrically and mechanically connected in the recess 51 of the lead 250, for example.
- the one closest to the lead 250 is referred to as composite film 215Ak.
- composite film 215Ah is called a composite film 215Ah.
- composite film 215Ak may be referred to as "first composite film”
- composite film 215Ah may be referred to as "second composite film”.
- first layer, the first conductive layer and the second conductive layer of the first composite film are referred to as the "first layer”, the “first conductive layer” and the “second conductive layer” respectively, and the second composite film
- first layer, first conductive layer, and second conductive layer of the film are sometimes referred to as the "second layer,” “third conductive layer,” and “fourth conductive layer,” respectively.
- part of the first conductive layer 11 of the composite film 215Ak extends in the Z direction of the figure, as schematically shown in FIG. , contacts the lead 250 at a position overlapping the recess 51 and is connected to the lead 250 . Furthermore, focusing on the second conductive layer 12 of the composite film 215Ak located on the opposite side of the first layer 14 from the first conductive layer 11, the second conductive layer 12 overlaps the recess 51 in the Z direction of the figure. It is connected to the first conductive layer 11 at a position.
- the first conductive layer 11 and the second conductive layer 12 of the composite film 215Ak are connected to the leads 250 at positions overlapping the recesses 51 of the leads 250 in the Z direction of the figure.
- the first conductive layer 11 and the second conductive layer 12 may be connected to the lead 260 at a position lower than the region of the upper surface 250a of the lead 250 where the recess 51 is not formed.
- At least part of the first conductive layer 11 of the second composite film 215Ah is located between the second conductive layer 12 of the composite film 215Ah and the first material layer 212 of the lowermost composite film 215Ak. Another part of the first conductive layer 11 of the composite film 215Ah, as schematically shown in FIG. It is connected to the conductive layer 12 . Furthermore, the second conductive layer 12 of the composite film 215Ah is connected to the first conductive layer 11 of the composite film 215Ah at a position overlapping the recess 51 of the lead 250 in the Z direction of the figure. That is, a conductive path is formed between the first conductive layer 11 and the second conductive layer 12 of the multiple composite films 215A at positions overlapping the recesses 51 of the leads 250 in the Z direction of the drawing.
- the top surface 250a of the lead 250 has a flat first region R1 facing the second surface 215b of the composite film 215Ak of the bottom layer.
- the upper surface 250a of the lead 250 further has one or more second regions R2 each including the recess 51.
- the second region R2 is a region where a bonding interface is formed between the material of the first conductive layer 11 of the composite film 215A and the material of the lead 250.
- the first region R1 is a region located outside the second region R2.
- the second region R2 may be located inside each recess 51, as illustrated in FIG. Alternatively, the second region R2 may include the recess 51, as described later.
- the first region R1 is a region located outside the one or more recesses 51 and outside the second region R2.
- the first region R1 may include a flat region. As illustrated in FIG. 67, when the upper surface 250a has, for example, a plurality of recesses 51 two-dimensionally arranged along the X direction and the Y direction of the drawing, when viewed in the Z direction of the drawing, the first region R1 is formed in a grid on the upper surface 250a.
- the upper surface 215 a of the composite film 215 A is recessed toward the lead 250 at least at the portion located above the recess 51 . That is, it can be said that the opening 18a of the composite film 215A is a portion of the upper surface 215a of the composite film 215A that overlaps the peripheral edge of the recess 51 (that is, the opening 51a) in the Z direction.
- the upper surface 250a of the lead 250 has two recesses 51 adjacent to each other in the X direction of the drawing.
- the portion located between these two recesses 51 when viewed in the Z direction of the figure includes a portion with varying thickness along the X direction in the figure. More specifically, the first portion 14X has a portion whose thickness increases from one of these two recesses 51 to the other, and conversely, a portion whose thickness increases from one of these two recesses 51 to the other.
- the thickness of the first portion 14X is the upper surface 11a of the first conductive layer 11 (the surface on the side of the first layer 14) in the direction in which the multiple composite films are laminated (in the example of FIG. 67, it coincides with the Z direction in the figure). ) to the lower surface 12b of the second conductive layer 12 (the surface on the first layer 14 side).
- the first portion 14X of the first layer 14 in the same composite film 215A is the portion of the first layer 14 that overlaps the first material layer 212 when viewed in the Z direction of the drawing (hereinafter referred to as the “second portion 14Y ".”). Since the thickness of the composite film is increased between two recesses adjacent to each other on the upper surface of the lead, when a shear stress is applied to the composite film, for example, the position between the two recesses of the lead is regarded as a starting point. Therefore, the occurrence of tearing of the composite film can be suppressed. That is, it is possible to obtain the effect of suppressing breakage of the composite film and improving the reliability of the electricity storage device.
- the second conductive layer 12 of the composite film 215Ah has a top surface 12a located on the opposite side of the first conductive layer 11 .
- the top surface 12a of the second conductive layer 12 constitutes the first surface 215a of the composite film 215A.
- the portion of the upper surface 12a of the second conductive layer 12 that overlaps with the recess 51 of the lead 250 in the Z direction of the drawing is the position of the first region R1 of the lead 250 indicated by the dashed line in FIG. located lower than That is, the upper surface 12a of the second conductive layer 12 may have a portion located closer to the lower surface 250b of the lead 250 than the position of the first region R1 of the upper surface 250a of the lead 250.
- connection structure between the first electrode and the lead and a connection structure between the second electrode and the lead will be described in more detail. Although the connection structure between the first electrode and the lead will be described below as an example, the same connection structure can also be applied to the second electrode.
- FIG. 9 is a diagrammatic representation of a microscopic image of a cross section of the recess formed on the top surface of the lead and its periphery.
- FIG. 9 shows an example of a configuration in which a total of nine composite films are connected to leads.
- the upper surface 260a of the lead 260 has two recesses 61 adjacent to each other along the X direction in the drawing.
- a portion of the laminated body of the composite film 225A that is located between the two recesses 61 of the lead 260 bulges in the positive direction of Z in the figure.
- the thickness of the entire laminated body is reduced in the portion overlapping with the concave portion 61 when viewed in the Z direction of the figure.
- a recessed portion 228 (see FIG. 6) is formed in a portion of the laminate of composite films 225A that overlaps with the recessed portion 61 when viewed in the Z direction of the drawing.
- the region overlapping the second region R2 of the upper surface 260a of the lead 260 is the first conductive layer 21 and the second conductive layer of the multiple composite films 225A. 22 are connected together.
- the joint portion 25 includes the material of the first conductive layer 21 and the material of the second conductive layer 22 .
- the joint 25 includes at least a portion located inside the recess 61 when viewed in the Z direction of the drawing. However, the joint portion 25 may include a portion positioned outside the recess 61 when viewed in the Z direction of the drawing.
- the multiple composite films are selectively connected to the lead only at the position of the recess on the upper surface side of the lead.
- the plurality of composite films may be bonded to the lead at least at a position overlapping the recess on the upper surface side of the lead in the lamination direction of the plurality of composite films.
- the composite film closest to the lead is the first It may be connected to the lead throughout the two regions R2.
- the joint 25 can include a resin 24r inside.
- the resin 24r may be the resin contained in the first layer 24 of any of the multiple composite films 225A connected to the lead 260.
- the bonding strength is higher when the bonding portion 25 includes metal-resin-metal bonding of dissimilar materials than metal-metal bonding alone.
- the viscosity of the resin 24r makes it possible to adhere to the conductive layer of the joint 25, thereby suppressing the peeling of the conductive layer of the joint 25, thereby improving the joint reliability of the joint 25. .
- the resin 24r is located in a portion overlapping with the recessed portion 61 of the lead 260 when viewed in the Z direction of the drawing, and is located on the upper surface of the lead 260 in the Z direction of the drawing. It may be located deeper than the first region R1 of 260a. In other words, the resin 24r may be positioned closer to the lower surface 260b than the position of the first region R1 of the upper surface 260a in the Z direction of the figure.
- the lead 260 has a recess 62A on the lower surface 260b in addition to the recess 61 located on the upper surface 260a side.
- the recess 62A is positioned substantially directly below one of the recesses 61 on the upper surface 260a side.
- the recess 62A is formed on the lower surface 260b at a position overlapping one of the recesses 61 when viewed in the Z direction of the drawing.
- the recessed portion 62A is, for example, a portion of the lower surface 260b located closer to the upper surface 260a than the flat third region R3.
- the "flat area" of the lower surface 260b of lead 260 is the area where the distance from the highest point to the lowest point is within 3% of the thickness of the lead.
- the third region R3 may at least partially overlap the first region R1 of the upper surface 260a when viewed in the Z direction of the figure.
- FIG. 10 is a diagrammatic representation of another example of a microscopic image of a cross-section of a laminate of composite films and a lead.
- the lower surface 260b of the lead 260 has a recess 62B.
- the recess 62B is positioned between two recesses 61 adjacent to each other along the X direction of the drawing when viewed in the Z direction of the drawing. In other words, the recess 62B is located on the top surface 260a of the lead 260 on the opposite side of the first region R1.
- the first region R1 may be convexly curved.
- the other first regions in the upper surface 260a of the leads 260 may include planar regions.
- the flat areas can be identified from a microscopic image of the composite film stack.
- a virtual plane (reference plane) S1 based on the flat area is indicated by a dashed line in FIG.
- the concave portion 61 described above is a portion of the upper surface 260a located closer to the lower surface 260b than the surface S1.
- the shape and arrangement of the recesses on the lower surface side of the lead are not limited to the shapes and arrangements illustrated in FIGS. 9 and 10, and may be various shapes and arrangements.
- the lower surface 260b of the lead 260 includes a recess 62A that overlaps with one of the recesses 61 on the upper surface 260a side and a recess 62B that is located between two adjacent recesses 61 when viewed in the Z direction of the drawing. and both.
- the concave portion on the upper surface side of the lead can also have various shapes.
- the bottom of the recess 61 may partially include a flat area.
- the left one bottom includes a flat portion as part of it.
- the bottom of the recess 61 being “flat” means that the distance from the highest part to the lowest part of the surface of the bottom of the recess 61 is within 3% of the thickness of the lead. .
- FIG. 11 schematically shows an example of a cross-sectional shape of a composite film connected to leads.
- FIG. 11 shows part of the cross section of the lead 260 and the composite film 225A taken along a plane perpendicular to the first region R1 of the upper surface 260a of the lead 260.
- FIG. Here, in order to avoid excessively complicating the drawing, one sheet of the lowest layer closest to the lead 260 among the plurality of composite films 225A connected to the lead 260 is taken out and illustrated.
- a cross-section of a portion of the composite film located between two recesses 61 adjacent to each other may have a shape that is bent multiple times, as shown in FIG. 11 .
- the composite film 225A has portions 225f that are folded over each other between two concave portions 61 that are adjacent to each other in the X direction of the drawing.
- the composite film 225A has a portion 225f that overlaps itself in the Z direction of the figure.
- the portion of composite film 225A located between two recesses 61 adjacent to each other is the first portion of upper surface 260a of lead 260 sandwiched between the two recesses 61. away from region R1.
- the portion of the composite film 225A located between the two recesses 61 adjacent to each other is not connected to the first region R1. If the composite film 225A has the mutually folded portion 225f between the two recessed portions 61 adjacent to each other, for example, when the lead 260 receives an external force, the two adjacent portions of the composite film 225A may It is possible to suppress the occurrence of tears originating from portions located between the recesses 61 . That is, it is possible to obtain the same effect as if the thickness of the composite film 225A were increased. A portion of the composite film 225A may be in contact with the first region R1.
- FIG. 12 schematically shows another example of the cross-sectional shape of the composite film connected to the lead.
- one or both of the first conductive layer 21 and the second conductive layer 22 of the composite film 225A may have a bent shape when viewed in cross section.
- the first conductive layer 21 of the composite film 225A has curved arcuate portions 21s between two concave portions 61 adjacent to each other in the X direction of the figure. Focusing on the portion 21as located in the arc-shaped portion 21s of the upper surface 21a of the first conductive layer 21, the portion 21as curves away from the lead 260 in a cross-sectional view.
- the upper surface 21a of the first conductive layer 21 is the surface opposite to the lower surface 21b of the lead 260 facing the first region R1. It can also be said that the upper surface 21a is the surface of the composite film 225A located on the opposite side of the lead 260 when the first conductive layer 21 is focused.
- “Curved” in this specification refers to a shape that exhibits a larger curvature than an arc connecting the centers of two recesses 61 adjacent to each other in a cross-sectional view.
- the term “arcuate” in the present disclosure means curvilinear in a cross-sectional view, and is not limited to having an arched shape or drawing an arc.
- FIG. 13 schematically shows still another example of the cross-sectional shape of the composite film connected to the lead.
- the first conductive layer 21 of the composite film 225A has two arcuate portions 21t each curved between two concave portions 61 adjacent to each other in the X direction of the figure.
- the first conductive layer 21 has an arc-shaped portion 21t that folds from the +X direction to the ⁇ X direction in the drawing, and an arc-shaped portion 21t that folds from the ⁇ X direction to the +X direction in the drawing. is doing.
- the first conductive layer 21 includes a folded portion 21f between two concave portions 61 that are adjacent to each other in the X direction of the figure and overlap each other in the Z direction of the figure by bending and folding over each other. I'm in.
- the effective thickness of the first layer 24 along the Z direction of the figure is 100% of the two overlapping in the Z direction of the figure. It is the sum of the thicknesses of the parts. Since the first conductive layer 21 has a portion that folds over each other between the two recesses 61, shear stress is applied to the composite film 225A, similar to the case where the composite film 225A as a whole includes a portion that folds over each other (see FIG. 11). Even if it works, the effect of suppressing the occurrence of tearing of the composite film 225A starting from the position between the two recesses 61 can be expected.
- FIG. 14 schematically shows still another example of the cross-sectional shape of the composite film connected to the lead.
- the second conductive layer 22 of the composite film 225A has curved arcuate portions 22s between two concave portions 61 adjacent to each other in the X direction of the figure.
- the arcuate portion 22s of the second conductive layer 22 is curved in the direction away from the lead 260, and the portion 22as located in the arcuate portion 22s of the upper surface 22a of the second conductive layer 22 is also curved. It has a shape according to the shape of the second conductive layer 22 . That is, the portion 22as has a shape curved in a direction away from the lead 260 in cross-sectional view.
- the upper surface 22a is the surface located on the opposite side of the lower surface 21b of the first conductive layer 21 with respect to the first layer 24 of the composite film 225A.
- the second conductive layer 22 further has a folded portion 22f between the two concave portions 61 that are curved and folded to overlap each other in the Z direction of the drawing.
- the folded portion 22f includes an arc-shaped portion 22t that folds back from the -X direction to the +X direction in the drawing, and an arc-shaped portion 22t that folds from the +X direction to the -X direction in the drawing.
- the composite films may form an integral structure between the two recesses of the lead. This can suppress the occurrence of peeling and/or tearing of the composite film from the lead. Formation of a cross-sectional shape that meshes with each other among a plurality of composite films can contribute to improving the reliability of the electricity storage device.
- FIG. 15 shows an enlarged view of the connecting portion between the composite film, which is the lowest layer in the laminate of composite films, and the lead. As schematically shown in FIG. 15, focusing on the portion of the composite film 225A that is connected to the recess 61 of the lead 260, the joint portion 25 is formed in the composite film 225A.
- the first conductive layer 21 and the second conductive layer 22 are connected to each other to form a conductive path therebetween.
- the first conductive layer 21 and the second conductive layer 22 contain a common material, a clear boundary between the first conductive layer 21 and the second conductive layer 22 may not be confirmed.
- the joint portion 25 has a resin 24r in its interior, the first conductive layer 21 and the first conductive layer 21 and the first conductive layer 21 and the first conductive layer 21 are separated from the position of the resin 24r in the depth direction (here, the Z direction in the figure). It is possible to estimate the approximate position of the boundary between the two conductive layers 22 .
- the first conductive layer 21 and the lead contain a common material, it may not be possible to confirm a clear boundary between them. However, for example, if the presence of the resin 24r is recognized at a position deeper than the first region R1 on the top surface of the lead, it can be concluded that the recess is formed on the top surface of the lead.
- the upper surface of the second conductive layer overlaps the recessed portion of the lead in the Z direction of the drawing, with the position of the first region R1 on the upper surface of the lead as a reference.
- a recess is said to be formed in the upper surface of the lead, sometimes including a portion located closer to the lower surface of the lead.
- the joint portion 25 may have a smaller thickness than other portions of the composite film 225A (eg, portions overlapping the second material layer 222 in the stacking direction).
- the composite film 225A when taken out as a single unit, the composite film 225A has a concave portion 63 recessed toward the lead 260 on the third surface 225a, which is the surface opposite to the lead 260. (See FIG. 15).
- the recessed portion 63 of the composite film 225A is located at a position corresponding to the recessed portion 61 of the upper surface 260a of the lead 260 (for example, directly above the recessed portion 61).
- the double arrow H1 indicates the thickness of the portion of the composite film 225A that overlaps the recess 61 of the lead 260 in the Z direction of the drawing.
- the length indicated by the double arrow H1 is the length of the second conductive layer 22 when the straight line z1 is extended from the deepest position 61z of the weld interface between the composite film 225A and the lead 260 along the Z direction in the drawing. is the distance to the position where it intersects with the upper surface 22a of .
- the upper surface 22a of the second conductive layer 22 refers to the surface of the second conductive layer 22 opposite to the lead 260, and constitutes the third surface 225a of the composite film 225A.
- the composite film 225A connected to the lead 260 can have a bulging shape in the direction away from the lead 260 between the two recesses 61 of the lead 260.
- FIG. 15 the distance in the Z direction from the position of the upper surface 22a of the second conductive layer 22 overlapping the first region R1 of the lead 260 in the Z direction to the lead 260 is the distance from the farthest position from the lead 260 to the lead 260. is indicated by a double arrow H2.
- this distance H2 is compared with the distance H1 described above, a relationship of H1 ⁇ H2 is established in the embodiment of the present disclosure.
- connection structure with the lead was described with the second electrode as an example, but a similar connection structure can be applied to the first electrode.
- An example of the connection structure of the first electrode is shown in schematic diagrams (for example, FIG. 60, etc.) based on microscopic images of Examples described later.
- FIG. 16 schematically shows an example of the shape and arrangement of recesses formed on the upper surface of the lead.
- FIG. 16 corresponds to a top view when the leads 260 are separated from the second electrode group of the cell 200A shown in FIG.
- the upper surface 260a of the lead 260 has a total of 35 recesses 61 arranged two-dimensionally along the X and Y directions in the figure.
- the plurality of recesses 61 are formed on the upper surface 260a of the lead 260 such that the centers of the recesses 61 are positioned approximately on the lattice points of the rectangular lattice.
- the arrangement of the plurality of recesses 61 is of course not limited to this example.
- the plurality of recesses 61 are arranged two-dimensionally along a first axis and a second axis forming an acute or obtuse angle with respect to the first axis in a plane parallel to the XY plane of the drawing. good too.
- the bond between them can be made stronger. Moreover, even if an external force acts on the leads, the stress is dispersed in a plurality of locations, so that the leads can be prevented from falling off from the composite film. That is, the effect of improving the reliability of the electricity storage device can be obtained.
- Each recess 61 has an opening 61a positioned on the upper surface 260a of the lead 260. As shown in FIG. In the configuration illustrated in FIG. 16, the opening 61a of the recess 61 has a rectangular shape. As will be described later, the shape of the opening 61a of the recess 61 when viewed in the Z direction of the drawing is not limited to a rectangular shape.
- the width X1 in the X direction of the opening 61a of the recess 61P which is one of these two recesses, is greater than the distance D1 from the opening 61a of the recess 61P to the opening 61a of the recess 61Q.
- the width X1 of the openings 61a means the maximum width of the openings 61a in a certain direction (here, the X direction in the figure), and the distance D1 between the openings 61a means the distance between the openings 61a in that direction. means the minimum value of the distances between
- the bonding interface between the composite film 225A and the lead 260 can be enlarged.
- the effect of reducing the connection resistance between composite film 225A and lead 260 is obtained.
- an effect of improving the bonding strength between the composite film 225A and the lead 260 for each recess 61 can be expected. From the viewpoint of obtaining low connection resistance and high bonding strength, it is advantageous to make width X1 larger than distance D1 between openings 61a.
- the width X1 in the X direction of the opening 61a of the recess 61P may be smaller than the distance D1 from the opening 61a of the recess 61P to the opening 61a of the recess 61Q.
- the shape and arrangement of the recesses 61 that increase the distance D1 between the openings 61a compared to the width X1 of the openings 61a facilitates the connection of a larger number of composite films 225A to the leads 260.
- FIG. the shape and arrangement of the concave portion 61 that satisfies X1 ⁇ D1 is advantageous for a configuration in which a larger number of composite films 225A are connected to the lead 260.
- the width X1 of the openings 61a of the recesses 61P may be the same as the distance D1 between the openings 61a.
- the shape of each recess 61 and the arrangement of these recesses 61 are not limited to any particular combination.
- the widths of the openings 61a are the same among the plurality of recesses 61. Moreover, it is not essential that the distances in the X direction in the figure between the openings 61a of the two recesses 61 adjacent to each other are all the same between the plurality of recesses 61.
- the plurality of recesses 61 includes, in addition to the above-described set of recesses 61P and 61Q, a recess 61R adjacent to the recess 61Q on the side opposite to the recess 61P along the X direction in the figure.
- the distance D2 from the opening 61a of the recess 61Q to the opening 61a of the recess 61R is different from the distance D1 from the opening 61a of the recess 61P to the opening 61a of the recess 61Q.
- the recesses 61 may be distributed uniformly or non-uniformly in the coupling portion (third portion).
- the spacing between recesses 61 may be changed randomly.
- the arrangement pitch of the concave portions 61 may be changed stepwise.
- the arrangement of the recesses 61 can control the flow of the resin of the composite film bonded to the leads 260 .
- the height of the convex portions (the convex portions 28p in FIG. 8) formed on the composite film can be distributed.
- the multiple recesses 61 further include a set of recesses 61S and 61T adjacent to each other along the X direction in the figure.
- the distance D3 may be different from at least one of the distance D1 and the distance D2.
- the opening 61a is drawn in a shape close to a square.
- the shape of the opening 61a when viewed in the stacking direction of the composite films may be a distorted quadrilateral, a quadrilateral including a partially curved side, or the like.
- a quadrilateral being "distorted” means that some or all of the vertices of the quadrilateral are displaced from the vertices of the ideal shape (rectangle).
- the distance between the vertices of the distorted quadrilateral and the vertices of the ideal rectangle may be, for example, within 30% of the length of the sides forming the rectangle.
- the distance between the vertices of the distorted quadrilateral and the vertices of the ideal rectangle may be within 300 ⁇ m, for example.
- the shape of the opening 61a is determined from the shape of the boundary between the first region R1 of the upper surface 260a of the lead 260 and the portion of the upper surface 260a that is lower than the first region R1 in the stacking direction of the composite film. can be determined.
- the fact that the sizes of the plurality of recesses 61 formed on the upper surface 260a of the lead 260 (for example, the area when viewed in the Z direction in the figure) are closely matched is because Not required.
- the width of the opening 61a in the X direction in the figure or the width of the opening 61a in the Y direction in the figure may be different between the recess 61P and the recess 61Q adjacent to each other.
- the third portion 240J may include a plurality of recesses 61 having different widths of the openings 61a along the X direction or the Y direction in the figure.
- the plurality of recesses 228 may include recesses 228 such that the widths of the openings 28a along the X direction or the Y direction in the figure are different from each other.
- FIG. 18 shows an example of a plurality of recesses that can be formed in a laminate of composite films.
- a plurality of recesses 228 are formed in a laminate of composite films 225A two-dimensionally arranged along the X and Y directions in the figure.
- Each of the plurality of recesses 228 has a recessed shape toward the lead 260 .
- each of the plurality of recesses 228 has a shape including four inner wall surfaces 28c.
- the plurality of recesses 228 are formed at positions corresponding to the plurality of recesses 61 of the lead 260 (for example, directly above) on the third surface 225a of the composite film 225A.
- the plurality of recesses 228 includes recesses 228P and recesses 228Q adjacent to each other along the X direction in the figure.
- the width X7 in the X direction of the opening 28a of the recess 228P which is one of these two recesses, is greater than the distance D5 from the opening 28a of the recess 228P to the opening 28a of the recess 228Q.
- the width X7 of the openings 28a means the maximum width of the openings 28a in a certain direction (here, the X direction in the figure), and the distance D5 between the openings 28a means the distance between the openings 28a in that direction. means the minimum value of the distances between
- a large width X7 of the opening 28a of the recess 228P means that the bonding interface between the composite film 225A and the lead 260 is relatively large. That is, according to the shape and arrangement of the concave portion 228 satisfying X7>D5, the effect of reducing the connection resistance or improving the bonding strength can be expected.
- FIG. 19 schematically shows another example of a plurality of recesses that can be formed in a laminate of composite films. Contrary to the example shown in FIG. 18, the relationship X7 ⁇ D5 may be established as shown in FIG. The shape and arrangement of the recesses 228 that satisfy the relationship X7 ⁇ D5 are advantageous for the configuration in which a larger number of composite films 225A are connected to the leads 260.
- FIG. 19 schematically shows another example of a plurality of recesses that can be formed in a laminate of composite films. Contrary to the example shown in FIG. 18, the relationship X7 ⁇ D5 may be established as shown in FIG. The shape and arrangement of the recesses 228 that satisfy the relationship X7 ⁇ D5 are advantageous for the configuration in which a larger number of composite films 225A are connected to the leads 260.
- the multiple recesses 228 further include recesses 228R adjacent to the recesses 228Q on the opposite side of the recesses 228P along the X direction of the drawing.
- the distance D6 is different from the distance D5 from the opening 28a of the recess 228P to the opening 28a of the recess 228Q.
- the multiple recesses 228 further include a set of recesses 228S and 228T adjacent to each other along the X direction in the figure.
- the distance D7 may be different from at least one of the distance D5 and the distance D6.
- the relationship between the width of the recesses 61 formed in the upper surface 260a of the lead 260 and the distance between the two recesses 61 is similar to that of the recesses 228 formed in the third surface 225a of the composite film 225A. There may be a relationship between the width and the distance between the two recesses 228 . It is not essential in the embodiment of the present disclosure that the widths of the openings 28a (for example, the width in the X direction in the drawing) are the same among the plurality of recesses 228. Further, it is not essential that the distances between the openings 28a of the two recesses 228 that are adjacent to each other in the X direction in the drawing are all the same between the plurality of recesses 228.
- the distance between the centers of the two recesses 228 may be used instead of the distance between the openings 28a.
- the opening 28a is drawn in a shape close to a square.
- the shape of the opening 28a when viewed in the lamination direction of the multiple composite films is a distorted quadrilateral shape, part of which is curved. It may be a quadrilateral shape including the side where the line is.
- FIG. 20 shows an enlarged view of one of the plurality of recesses that can be formed in the laminate of composite films.
- the convex portion 28p positioned around the rectangular opening 28a has a structure formed by raising the third surface 225a of the composite film 225A.
- the bottom surface 28b of the recess 228 has a rectangular shape.
- the shape of the recess 228 itself formed in the laminate of the composite films 225A is not limited to the shape shown in FIG.
- the shapes of the bottom surface 28b of the recess 228 and the opening 28a are not limited to rectangular shapes either.
- FIG. 21 schematically shows still another example of the shape and arrangement of recesses formed on the upper surface of the lead. It can also be said that FIG. 21 is an example in which a plurality of recesses 61 each having a rectangular opening 61a are arranged relatively sparsely. In the configuration illustrated in FIG. 21, the center of each concave portion 61 is located on the lattice point of the triangular lattice.
- the plurality of recesses 61 are two-dimensionally arranged along the X direction in the drawing and a direction different from both the X direction and the Y direction.
- the opening 61a of each recess 61 has a shape such that its width varies along the X direction and the Y direction in the drawing.
- the plurality of concave portions 61 are formed in a direction forming +45° with respect to the X direction in the drawing (hereinafter simply referred to as “+45° direction”) and a direction forming ⁇ 45° (hereinafter simply referred to as “ ⁇ 45° direction”). ) are arranged two-dimensionally along the Focusing on two recesses 61 adjacent to each other in the ⁇ 45° direction, the width S1 in the ⁇ 45° direction of one opening 61a of these two recesses and the distance E1 between the openings 61a of the two recesses are: A relationship of S1 ⁇ E1 is established. As in the example described with reference to FIG. 16, the shape and arrangement of the concave portion 61 may be adopted such that the relationship of S1>E1 is established.
- FIG. 22 shows an example of the shape of multiple recesses that can be formed in the composite film connected to the lead having the recesses 61 shown in FIG.
- FIG. 22 corresponds to a top view of the laminate of composite films 225A on the lead 260 viewed from the side of the third surface 225a of the composite film 225A located at the uppermost layer.
- FIG. 22 is an example in which two composite films 225A are connected to leads 260.
- FIG. 22 a plurality of recesses 228 each having a rectangular opening 28a are formed on the third surface 225a of the composite film 225A located on the uppermost layer.
- a plurality of recesses 228 are two-dimensionally arranged along +45° and -45° directions. Focusing on two recesses 228 adjacent to each other in the -45° direction, in this example, the width S7 of one opening 28a of these two recesses in the -45° direction and the -45° width between the openings 28a of the two recesses A relationship of S7>E7 is established with the distance E7 in the direction. Conversely, the relationship S7 ⁇ E7 may be established.
- one third portion 240J is configured by arranging a set of concave portions 228 within a rectangular region as a whole.
- Each of the third portions 240J includes a plurality of recesses 228 in, for example, a 3 mm ⁇ 4 mm rectangular area.
- the shape of each third portion 240J is not limited to a rectangular shape.
- one third portion 240J may be configured by arranging a set of recesses 228 within a circular region as a whole. In other words, the shape of each third portion 240J may be circular or the like.
- FIG. 23 shows an enlarged view of one of the recesses shown in FIG.
- the inner wall surface 28c of the recess 228 has a plurality of steps.
- each of the inner wall surfaces 28c that define the shape of the recess 228 be flat.
- the inner wall surface and/or the bottom surface that define the shape of the recess 228 may have a stepped shape or the like.
- FIG. 24 schematically shows still another example of the shape and arrangement of recesses formed on the upper surface of the lead.
- FIG. 25 schematically shows a cross-section of part of the structure shown in FIG.
- the concave portion 61 has a belt-like planar shape that is longer in the Y direction than in the X direction in the drawing.
- the width X1 in the X direction of the opening 61a of the recess 61 is smaller than the width Y1 in the Y direction.
- the bonding portion 25 By forming the bonding portion 25 in a strip shape, the bond between the lead and the composite film can be made stronger than when the bonding portion 25 is formed in a dot shape.
- the width X1 in the X direction of the opening 61a of the recess 61 and the distance between the openings 61a of the two recesses 61 adjacent to each other in the X direction in the figure A relationship of D1>X1 is established with D1.
- the relationship D1 ⁇ X1 may be established between the width X1 of the openings 61a and the distance D1 between the openings 61a.
- FIG. 26 schematically shows an example of the shape of a plurality of recesses that can be formed in the composite film connected to the lead having the recesses on the upper surface shown in FIG.
- each of the plurality of recesses 228 formed in the laminate of the composite films 225A has a belt-like planar shape that is longer in the Y direction than in the X direction in the drawing.
- the width X7 in the X direction of the opening 28a of the recess 228 may be smaller than the width Y7 in the Y direction.
- the distance D7 between the openings 28a of the two concave portions 228 adjacent to each other in the X direction of the drawing is larger than the width X7 of the openings 28a in the X direction.
- the relationship of D7 ⁇ X7 may be established.
- FIG. 27 schematically shows still another example of the shape and arrangement of recesses formed on the upper surface of the lead.
- the concave portion 61 may have a plan view shape that is longer in the X direction than in the Y direction in the figure.
- the relationship X1>Y1 is established.
- the distance along the Y direction between the openings 28a of the two recesses 228 that are adjacent to each other in the Y direction of the drawing is D4
- the distance D4 and the width Y1 of the opening 61a of the recess 61 in the Y direction A relationship of D4>Y1 is established between.
- the relationship D4 ⁇ Y1 may be established.
- FIG. 28 schematically shows an example of the shape of a plurality of recesses that can be formed in the composite film connected to the lead having the recesses on the upper surface shown in FIG.
- the recess 228 has a planar shape that is longer in the X direction than in the Y direction in the figure.
- the relationship X7>Y7 is established between the width X7 in the X direction and the width Y7 in the Y direction of the opening 28a of the recess 228.
- FIG. 28 schematically shows an example of the shape of a plurality of recesses that can be formed in the composite film connected to the lead having the recesses on the upper surface shown in FIG.
- the recess 228 has a planar shape that is longer in the X direction than in the Y direction in the figure.
- the relationship X7>Y7 is established between the width X7 in the X direction and the width Y7 in the Y direction of the opening 28a of the recess 228.
- the relationship D10>Y7 is established between the distance D10 along the Y direction between the openings 28a of the two recesses 228 adjacent to each other and the width Y7 of the openings 28a in the Y direction.
- the relationship D10 ⁇ Y7 may be established.
- FIG. 29 schematically shows still another example of the shape and arrangement of recesses formed on the upper surface of the lead.
- the extending direction of the recess 61 is parallel or perpendicular to one side of the tab region, for example.
- the extending direction of the recess 61 may be a direction that is inclined with respect to one side of the tab region.
- FIG. 30 schematically shows an example of the shape of multiple recesses that can be formed in the composite film connected to the lead having the recesses on the upper surface shown in FIG.
- each recess 228 extends, for example, in an oblique direction with respect to one side of the tab region.
- FIG. 31 schematically shows still another example of the shape and arrangement of recesses formed on the upper surface of the lead. 24, 27 and 29, when the opening 61a of the recess 61 has an elongated shape such as a belt shape, the elongated shape of the opening 61a has rounded corners as in the example shown in FIG. It may be a shape that is Similar to the example shown in FIG. 27, also in the example shown in FIG. 31, the relationship of X1>Y1 is established. Also, when comparing the distance D4 between the openings 28a of the two recesses 228 adjacent to each other in the Y direction in the figure and the width Y1 of the opening 61a of the recess 61 in the Y direction, the relationship D4>Y1 is established. Conversely, the relationship D4 ⁇ Y1 may be established.
- FIG. 32 schematically shows an example of the shape of a plurality of recesses that can be formed in the composite film connected to the lead having the recesses on the upper surface shown in FIG.
- the elongated shape of the opening 28a of the recess 228 formed in the composite film also has rounded corners. It may also be in the shape of Similar to the example shown in FIG. 28, here, the relationship of X7>Y7 and the relationship of D10>Y7 are established. A relationship of D10 ⁇ Y7 may be established.
- the width of the elongated shape of the opening 61a and/or the width of the elongated shape of the opening 28a may be constant along the direction in which the elongated shape extends, or may vary.
- FIG. 33 schematically shows still another example of the shape and arrangement of recesses formed on the upper surface of the lead.
- the plurality of recesses 61 includes recesses 61U and recesses 61V arranged along the Y direction in the drawing.
- the opening 61a of the concave portion 61U has a shape such that the width in the Y direction increases along the X direction in the drawing. That is, the width of the opening 61a of the concave portion 61U in the Y direction of the drawing differs for each position in the X direction of the drawing. For example, the width Y2 at the left end of the opening 61a of the recess 61U is smaller than the width Y3 at the right end.
- the opening 61a of the concave portion 61V has a shape such that the width in the Y direction decreases along the X direction in the figure.
- the distance D5 between the opening 61a of the recess 61U and the opening 61a of the recess 61V in the Y direction of the figure is constant regardless of the position in the X direction of the figure.
- the shape of the opening 61a of the recess 61U and the shape of the opening 61a of the recess 61V may be adopted such that the distance D5 changes depending on the position in the X direction in the figure.
- the width of the opening 61a of the recess 61U and the width of the opening 61a of the recess 61V in the X direction of the figure are both equal to X1.
- FIG. 34 schematically shows an example of the shape of a plurality of recesses that can be formed in the composite film connected to the lead having the recesses on the upper surface shown in FIG.
- the plurality of recesses 228 formed in the laminate of composite films 225A includes recesses 228U and recesses 228V arranged along the Y direction in the figure.
- the opening 28a of the concave portion 228U has a shape such that the width in the Y direction increases along the X direction in the figure.
- the opening 28a of the recess 228V has such a shape that the width in the Y direction decreases along the X direction in the figure.
- the width Y8 at the left end of the opening 28a of the recess 228U is smaller than the width Y9 at the right end.
- a distance D11 between the opening 28a of the concave portion 228U and the opening 28a of the concave portion 228V in the Y direction of the drawing may be constant regardless of the position in the X direction of the drawing, or may be constant for each position in the X direction of the drawing. may differ from
- the recess 61 and/or the recess 228 may have a bent shape when viewed from the lamination direction of the composite film 225A.
- FIG. 35 schematically shows still another example of the shape and arrangement of recesses formed on the upper surface of the lead.
- the opening 61a of the recess 61 has a meandering shape in the XY plane of the drawing, and part of it includes a bent portion 61d.
- the relationship D4>Y1 is established between the width Y1 in the Y direction of the opening 61a of the recess 61 and the distance D4 between the openings 61a of the two recesses 61 adjacent to each other in the Y direction in the drawing. .
- a relationship of D4 ⁇ Y1 may be established.
- the width X1 in the X direction of the opening 61a of the recess 61 is larger than the width Y1 in the Y direction.
- FIG. 36 schematically shows an example of the shape of a plurality of recesses that can be formed in the composite film connected to the lead having the recesses on the upper surface shown in FIG.
- the opening 28a of the recess 228 has a bent portion 28d as part of it, and has a meandering shape within the XY plane of the figure.
- the relationship D10>Y7 is established between the width Y7 in the Y direction of the opening 28a of the recess 228 and the distance D10 between the openings 28a of the two recesses 228 adjacent to each other in the Y direction in the drawing. is doing.
- a relationship of D10 ⁇ Y7 may be established.
- the width X7 in the X direction of the opening 28a of the recess 228 is larger than the width Y7 in the Y direction.
- FIG. 37 schematically shows still another example of the shape and arrangement of recesses formed on the upper surface of the lead.
- the opening 61a of the concave portion 61 has a meandering shape in the XY plane of the figure, and a bent portion 61d contains.
- the width Y1 in the Y direction of the opening 61a of the recess 61 is made larger than the width X1 in the X direction. That is, here, Y1>X1.
- the relationship D1>X1 is established between the width X1 in the X direction of the opening 61a of the recess 61 and the distance D1 between the openings 61a of two recesses 61 adjacent to each other in the X direction in the figure. is doing.
- a relationship of D1 ⁇ X1 may be established.
- FIG. 38 schematically shows an example of the shape of multiple recesses that can be formed in the composite film connected to the lead having the recesses on the upper surface shown in FIG.
- the opening 28a of the recess 228 has a bent portion 28d as part of it, and has a meandering shape within the XY plane of the figure.
- the meandering shape of the opening 28a of each recess 228 extends longer in the Y direction than in the X direction in the figure. That is, here, a relationship of Y7>X7 is established between the width Y7 in the Y direction and the width X7 in the X direction of the opening 28a of the recess 228.
- a relationship of Y7>X7 is established between the width Y7 in the Y direction and the width X7 in the X direction of the opening 28a of the recess 228.
- the relationship D7>X7 is established between the width X7 in the X direction of the opening 28a of the recess 228 and the distance D7 between the openings 28a of the two recesses 228 adjacent to each other in the X direction in the figure. is doing.
- a relationship of D7 ⁇ X7 may be established.
- the shape of the opening 61a of the recess 61 on the upper surface 260a of the lead 260 is not limited to a point shape and a linear shape, and may be a curved shape, a shape combining a straight line and a curved line, or the like.
- the shape of the openings 28a of the recesses 228 formed in the laminate of the composite films 225A is not limited to point-like and linear.
- the shape of the opening 28a of the recess 228 may be curved, or may be a combination of a straight line and a curved line.
- the joint portion 25 in a meandering shape, the joint interface between the lead and the composite film can be enlarged and the joint strength therebetween can be further improved.
- FIG. 39 schematically shows another example of connection between the second electrode in the cell and the lead.
- FIG. 39 similar to FIG. Two composite films 225Ah located at .
- the composite film 225A is connected to the second region R2 of the upper surface 260a of the lead 260.
- the upper surface 260a of the lead 260 including the first region R1 and the second region R2 is a flat surface as a whole.
- the top surface 260a of the lead 260 connected to the stack of tab regions 210t of the composite film 225A may be planar. In other words, the top surface 260a of the lead 260 connected to the stack of tab regions 210t may not have the recess 61 described above.
- the third portion 240J includes a plurality of joints 25 in this example.
- Each of these joint portions 25 is arranged at a position overlapping the second region R2 of the upper surface 260a of the lead 260 when viewed in the Z direction of the figure.
- the joint portion 25 is a portion where solid phase bonding occurs between the first conductive layer 21 and the second conductive layer 22 of the composite film 225A. Solid phase bonding is also formed between the junction 25 and the lead 260 .
- it can be formed like a grid.
- the joint portion 25 may have a smaller thickness than other portions of the composite film 225A, such as portions overlapping the second material layer 222 in the stacking direction.
- the portion of the composite film 225A located between the two adjacent second regions R2 on the upper surface 260a of the lead 260 swelled in the direction away from the lead 260, as schematically shown in FIG. shape. Attention is paid to the distance in the Z direction of the figure from the upper surface 22a of the second conductive layer 22 of the composite film 225Ak of the composite film 225A to the lead 260, for example.
- the distance from the farthest position from the lead 260 to the lead 260 in the portion overlapping the first region R1 in the Z direction of the upper surface 22a of the second conductive layer 22 is the second region in the Z direction of the drawing. It is larger than the thickness of the portion overlapping with R2.
- a plurality of recesses 228 are formed in the laminate of the composite films 225A at positions corresponding to the second regions R2 of the upper surfaces 260a of the leads 260 in the Z direction of the figure.
- the concave portion 61 is not formed in the portion of the upper surface 260a of the lead 260 that is connected to the composite film 225A.
- the second region R2 partially having the recess 61 and the second region R2 not having the recess 61 may coexist on the upper surface 260a of the lead 260.
- FIG. Needless to say, a joint structure similar to the connection structure shown in FIG. 39 may be applied between the first electrode 210A and the lead 250 in the cell 200A.
- FIG. 40 shows a variation of an electricity storage device according to certain embodiments of the present disclosure.
- the configuration shown in FIG. 40 is another example of a laminated lithium ion secondary battery.
- a lithium ion secondary battery 100B shown in FIG. 40 includes a cell 200B including one or more sets of a positive electrode and a negative electrode, a pair of leads 250 and 260 connected to the cell 200B, an exterior body 300 covering the cell 200B, and an electrolyte. 290.
- FIG. 41 schematically shows the structure of the cell 200B of the electricity storage device shown in FIG. Similar to cell 200A shown in FIG. 2, cell 200B has one or more first electrodes 210B, one or more second electrodes 220B, and a third layer 270B that prevents direct contact therebetween.
- Composite film 215B of each first electrode 210B has a tab region 210t formed by having no first material layer 212 disposed thereon.
- the composite film 225B of each second electrode 220B also has a tab region 220t formed by having no second material layer 222 disposed thereon.
- the tab region 210t on the side of the first electrode 210B is provided at a position overlapping each other between the first electrodes 210B in the Z direction of the drawing, and is connected to the lead 250 on the side of the first electrode 210B.
- the lead 250 is connected to the second surface 215b side of the composite film 215B of the first electrode 210B located in the bottom layer.
- the tab regions 220t on the side of the second electrodes 220B are similarly provided at positions overlapping each other between the second electrodes 220B in the Z direction of the figure, and leads 260 are connected to the stack of tab regions 220t.
- the lead 260 is connected to the fourth surface 225b side of the composite film 225B of the second electrode 220B located in the bottom layer.
- both the tab region 210t and the tab region 220t are located in the stacked structure of the first electrode 210B and the second electrode 220B. It is pulled out to the same side with respect to the direction (here, the negative side in the X direction).
- the tab region 210t on the side of the first electrode 210B and the tab region 220t on the side of the second electrode 220B are located on opposite sides of each other in the direction perpendicular to the stacking direction of the first electrode 210B and the second electrode 220B, as in the example shown in FIG. , or may be pulled out in the same direction as in the example shown in FIG.
- the third layer 270B is a single sheet.
- the third layer 270B has a zigzag shape in the cell 200B.
- the third layer 270B includes multiple portions each located between the first material layer 212 of the first electrode 210B and the second material layer 222 of the second electrode 220B.
- Each of the first electrodes 210B is located on one surface side of the third layer 270B, and each of the second electrodes 220B is located on the other surface side of the third layer 270B.
- the separator may be arranged in the cell in the form of a single sheet.
- the separator may comprise multiple sheets, each positioned between the positive and negative electrodes, as in the example shown in FIG. Note that when the cell 200B is cut along a plane parallel to the ZX plane of the drawing, a section substantially similar to the section shown in FIG. 7 or FIG. 39 is obtained except for the arrangement of the tab region. Therefore, illustration of the cross section of the cell 200B is omitted here.
- FIG. 42 shows another variation of an electricity storage device according to certain embodiments of the present disclosure.
- FIG. 42 shows still another example of a laminated lithium ion secondary battery as an electricity storage device.
- a lithium ion secondary battery 100C shown in FIG. have.
- a cell 200C shown in FIG. 42 has a first electrode 210C, a second electrode 220C, and two third layers 270Ca and 270Cb.
- the cell 200C has a so-called wound structure in which a first electrode 210C, a third layer 270Ca, a second electrode 220C, and a third layer 270Cb are stacked in order and then the stack is wound.
- the cell 200C has a flat shape as a whole, but the shape is not limited to this example, and the cell 200C may have a cylindrical shape or the like.
- the second electrode 220C also has four tab regions 210t.
- the tab region 210t on the side of the first electrode 210C is stacked in the Z direction in the figure and connected to the lead 250.
- the tab region 220t on the side of the second electrode 220C is stacked in the Z direction in the figure and connected to the lead 260.
- a third portion 240J is formed in tab region 210t and tab region 220t.
- FIG. 43 shows the structure of lamination of the first electrode, second electrode and separator in the cell shown in FIG.
- FIG. 43 schematically shows the state before winding of the first electrode 210C, the third layer 270Ca, the second electrode 220C and the third layer 270Cb.
- Each of the third layers 270Ca and 270Cb is a sheet having a rectangular shape that is long in the Y direction compared to the X direction in the figure.
- Each of the first electrode 210C and the second electrode 220C also has a rectangular shape extending in the Y direction of the drawing, except for the tab region.
- FIG. 44 shows the second electrode extracted from the cell shown in FIG.
- a second electrode 220C of cell 200C has a second material layer 222 and a composite film 225C supporting the second material layer 222 .
- the second material layer 222 is arranged on both sides of the sheet-shaped composite film 225C.
- the basic structure of the composite film 225C is the same as the composite films 225A and 225B described above, except that a plurality of tab regions 220t are provided instead of the single tab region 220t.
- the composite film 225C includes the first conductive layer 21, the second conductive layer 22, and the first layer positioned between the first conductive layer 21 and the second conductive layer 22. 24.
- FIG. 45 shows the first electrode extracted from the cell shown in FIG.
- the first electrode 210C has a first material layer 212 and a composite film 215C supporting the first material layer 212.
- the basic structure of composite film 215C is also similar to composite films 215A and 215B described above, except that multiple tab regions 210t are provided instead of single tab region 210t.
- the composite film 215C includes a first conductive layer 11, a second conductive layer 12, and a first layer positioned between the first conductive layer 11 and the second conductive layer 12. 14.
- the first material layer 212 on the side of the first electrode 210C is formed in a strip shape on the composite film 215C and is not provided on the tab region 210t.
- the second material layer 222 on the side of the second electrode 220C is formed in strips on the composite film 225C and is not located on the tab region 220t.
- the composite film 215C of the first electrode 210C has a plurality of tab regions 210t each drawn from one side of the rectangular shape to the negative side in the X direction in the drawing. These tab regions 210t are provided at positions where the first electrode 210C, the third layer 270Ca, the second electrode 220C and the third layer 270Cb are laminated and wound in the composite film 215C so as to overlap in the Z direction in the figure. . Therefore, the tab regions 210t need not be arranged at regular intervals in the Y direction in the drawing when the first electrodes 210C are flattened. That is, a relationship of L1 ⁇ L2 may be established between two adjacent tab regions 210t indicated by double arrows L1 and L2 in FIG.
- the composite film 225C of the second electrode 220C also has a plurality of tab regions 220t each drawn from one side of the rectangular shape to the negative side in the X direction in the drawing. These tab regions 220t also typically overlap in the Z direction of the figure when the first electrode 210C, third layer 270Ca, second electrode 220C and third layer 270Cb are laminated and wound. When the second electrodes 220C are flattened, they are not arranged at regular intervals in the Y direction of the drawing.
- multiple tab regions may be provided in the composite film for a single electrode.
- tab regions By arranging tab regions at a plurality of locations on a single electrode, it is possible to distribute current to each tab region during charging and discharging of the electricity storage device. That is, current concentration in a single tab region during charging and discharging can be avoided, and local excessive temperature rise due to current concentration can be suppressed.
- Such a configuration in which a plurality of tab regions are provided is advantageous for improving the reliability of the electricity storage device.
- the number and arrangement of tab regions in the composite film can be appropriately changed according to the size of the electricity storage device, the number of turns of the electrode, and the like.
- FIG. 46 shows yet another modification of the electricity storage device according to certain embodiments of the present disclosure.
- FIG. 46 has a flattened wound configuration, similar to the lithium ion secondary battery 100C shown in FIG.
- the lithium ion battery 100D shown in FIG. 46 has a cell 200D instead of the cell 200C.
- cell 200D includes a set of first electrode 210D and second electrode 220D instead of the set of first electrode 210C and second electrode 220C.
- Cell 200D is arranged in the space inside package 300 together with electrolyte 290 with a pair of leads 250 and 260 connected.
- FIG. 47 schematically shows the state before winding of the first electrode, the second electrode and the separator in the cell shown in FIG.
- the first electrode 210D has a first material layer 212 and a composite film 215D supporting the first material layer 212.
- Composite film 215D is provided with one tab region 210t.
- the basic structure of composite film 215D is the same as composite film 215C described with reference to FIG. 45, except that the number of tab regions 210t is different. That is, composite film 215D has first conductive layer 11 , second conductive layer 12 , and first layer 14 positioned between first conductive layer 11 and second conductive layer 12 .
- the second electrode 220D has a second material layer 222 and a composite film 225D that supports the second material layer 222.
- the basic structure of composite film 225D is the same as composite film 225C described with reference to FIG. 44, except that the number of tab regions 220t is one. That is, composite film 225D has first conductive layer 21 , second conductive layer 22 , and first layer 24 positioned between first conductive layer 21 and second conductive layer 22 .
- the cell 200D shown in FIG. 46 is obtained by stacking the first electrode 210D, the third layer 270Ca, the second electrode 220D, and the third layer 270Cb in order and then winding these stacks.
- the shape of the cell 200D is not limited to a flat shape, and may be a cylindrical shape or the like.
- composite films 215A, 225A As described with reference to FIGS. 3 and 4, in the embodiment of the present disclosure, composite films 215A and 225A supporting active material layers are provided with conductive layers on both sides of a support layer containing a resin or the like. material is applied.
- the composite film 215A has the first conductive layer 11 on one surface of the first layer 14 and the second conductive layer 12 on the other surface, thereby functioning as a current collector for the first electrode 210A.
- the composite film 225A has the first conductive layer 21 on one surface of the first layer 24 and the second conductive layer 22 on the other surface, thereby functioning as a current collector for the second electrode 220A.
- first layer 14 of the composite film 215A and the first layer 24 of the composite film 225A is a sheet whose base material is a thermoplastic resin.
- Base materials for the first layer 14 and the first layer 24 include polyester-based resin, polyamide-based resin, polyethylene-based resin, polypropylene-based resin, polyolefin-based resin, polystyrene-based resin, polyurethane-based resin, acetal-based resin, cellophane, and ethylene.
- - Vinyl alcohol copolymer (EVOH), polyimide and polyvinyl chloride, etc. can be used.
- polyolefin resins include polyethylene (PE) and polypropylene (PP).
- the polyolefin-based resin may be an acid-modified polyolefin-based resin.
- polyester resins include polybutylene terephthalate (PBT) and polyethylene naphthalate.
- polyamide-based resins include nylon 6, nylon 66 and polymetaxylylene adipamide (MXD6).
- polystyrene-based resins include polystyrene (PS).
- PS polystyrene
- a uniaxially or biaxially oriented sheet of polyethylene terephthalate or a biaxially oriented sheet of polypropylene can be suitably used for first layer 14 and/or first layer 24 .
- first layer 14 of the composite film 215A and the material of the first layer 24 of the composite film 225A may be common or different from each other.
- First layer 14 and/or first layer 24 may be provided in the form of a laminated film comprising two or more of the materials described above.
- the first layer 14 and/or the first layer 24 may further contain a flameproofing agent or the like.
- the first layer 14 and the first layer 24 are formed with a thickness in the range of, for example, 3 ⁇ m or more and 12 ⁇ m or less, in consideration of improvement in energy density and strength as a current collector.
- First layer 14 and first layer 24 preferably have a thickness in the range of 3 ⁇ m to 6 ⁇ m.
- the first layer 14 and the first layer 24 are not limited to the form of a resin film, and one or both of the first layer 14 and the first layer 24 are in the form of a nonwoven fabric or a porous film containing a thermoplastic resin. may be provided in One or both of the first layer 14 and the first layer 24 may have a single layer structure, or may have a laminated structure of multiple layers.
- the composite film 215A on the side of the first electrode 210A has the first conductive layer 11 and the second conductive layer 12 supported by the first layer 14.
- a typical example of the first conductive layer 11 and the second conductive layer 12 is a conductive film containing aluminum (aluminum film or aluminum alloy film).
- titanium, chromium, stainless steel, nickel, or an alloy containing one or more of these may be applied.
- the first conductive layer 11 and the second conductive layer 12 can be formed by a known semiconductor process. For example, vapor deposition, sputtering, electrolytic plating, electroless plating, etc. may be used. After forming a seed layer of nickel chromium or the like on the surface of the first layer 14 by sputtering, an aluminum film is formed on the seed layer by electroplating, electroless plating, vapor deposition, or the like, thereby forming the first conductive layer 11 . and the second conductive layer 12 can be obtained.
- each of the first conductive layer 11 and the second conductive layer 12 can be in the range of 50 nm or more and 5 ⁇ m or less, preferably in the range of 100 nm or more and 2 ⁇ m or less (for example, about 0.5 ⁇ m).
- the first conductive layer 11 and the second conductive layer 12 are not limited to single-layer films.
- One or both of the first conductive layer 11 and the second conductive layer 12 may include multiple layers.
- a protective layer or the like for suppressing oxidation may be further formed on the surfaces of the first conductive layer 11 and the second conductive layer 12 .
- each of the first conductive layer 11 and the second conductive layer 12 is shown to be in direct contact with the first layer 14, but between the first conductive layer 11 and the first layer 14, and/or other functional layers may be interposed between the second conductive layer 12 and the first layer 14 .
- an undercoat layer or the like may be arranged between the first conductive layer 11 and the first layer 14 and between the second conductive layer 12 and the first layer 14 .
- the undercoat layer may be a layer formed from an organic material such as acrylic resin or polyolefin resin, or a metal-containing layer formed by sputtering.
- the undercoat layer By providing the undercoat layer, the effect of making the bonding of the conductive layers (the first conductive layer 11 and the second conductive layer 12) to the first layer 14 stronger and/or the formation of pinholes in the conductive layers is suppressed. effect to be obtained.
- the composite film 225A on the side of the second electrode 220A has the first conductive layer 21 and the second conductive layer 22 supported by the first layer 24.
- a typical example of the first conductive layer 21 and the second conductive layer 22 is a copper-containing conductive film (copper film or copper alloy film).
- the first conductive layer 21 and the second conductive layer 22 can be formed by a known semiconductor process. For example, after forming a seed layer of nickel chromium (NiCr) on the surface of the first layer 24 by sputtering, the first conductive layer 21 and the second conductive layer 22 are formed by forming a copper film on the seed layer by electroplating. Obtainable.
- the first conductive layer 21 and the second conductive layer 22 are also not limited to single-layer films.
- the thickness of each of the first conductive layer 21 and the second conductive layer 22 is also in the range of 50 nm or more and 5 ⁇ m or less, preferably 100 nm or more and 2 ⁇ m.
- the following range (for example, about 0.5 ⁇ m) can be set.
- an undercoat layer or the like is interposed between the first conductive layer 21 and the first layer 24 and between the second conductive layer 22 and the first layer 24.
- Each of the first conductive layer 21 and the second conductive layer 22 may have a protective layer or the like on its surface.
- the first material layer 212 of the first electrode 210A contains at least a material capable of intercalating and deintercalating lithium ions as a positive electrode active material.
- the first material layer 212 may further contain binders, conductive aids, and the like.
- An undercoat layer containing carbon may be interposed between the composite film 215A and the first material layer 212 .
- Examples of materials capable of intercalating and deintercalating lithium ions are composite metal oxides containing lithium.
- PVDF polyvinylidene fluoride
- PTFE polytetrafluoroethylene
- FEP tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer
- ECTFE ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer
- PVF polyvinyl fluoride
- Vinylidene fluoride-based fluororubber may be used as the binder in the first material layer 212 .
- vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-based fluororubber VDF-HFP-based fluororubber
- vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene-based fluororubber VDF-HFP-TFE-based fluororubber
- vinylidene fluoride- Pentafluoropropylene fluororubber VDF-PFP fluorubber
- vinylidene fluoride-pentafluoropropylene-tetrafluoroethylene fluororubber VDF-PFP-TFE fluorubber
- vinylidene fluoride-perfluoromethyl vinyl ether-tetra Fluoroethylene fluororubber VDF-PFMVE-TFE fluororubber
- Examples of the conductive aid in the first material layer 212 are carbon materials such as carbon powder and carbon nanotubes. Carbon black or the like can be applied to the carbon powder.
- Other examples of the conductive aid in the first material layer 212 are metal powders such as nickel, stainless steel, and iron, and conductive oxide powders such as ITO. Two or more of the materials described above may be mixed and contained in the first material layer 212 .
- the second material layer 222 of the second electrode 220A contains at least a material capable of intercalating and deintercalating lithium ions as a negative electrode active material.
- the second material layer 222 may further contain a binder, a conductive aid, and the like.
- An undercoat layer containing carbon may be interposed between the composite film 225A and the second material layer 222 .
- Examples of materials applicable to the second material layer 222 in lithium-ion secondary battery applications include natural or artificial graphite, carbon nanotubes, non-graphitizable carbon, easily graphitizable carbon (soft carbon), low-temperature It is a carbon material such as calcined carbon.
- Other examples of applicable materials for the second material layer 222 are alkali metals and alkaline earth metals such as metallic lithium, and metals such as tin or silicon that can form compounds with metals such as lithium.
- a silicon-carbon composite may be applied to the second material layer 222 .
- the second material layer 222 is composed of an amorphous compound mainly composed of oxide (SiO x (0 ⁇ x ⁇ 2), tin dioxide, etc.), lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ) and other particles may be contained.
- the materials exemplified as the binder and conductive aid applicable to the first material layer 212 on the first electrode 210A side can be applied.
- the binder in the second material layer 222 on the second electrode 220A side cellulose, styrene-butadiene rubber, ethylene-propylene rubber, polyimide resin, polyamide-imide resin, acrylic resin, etc. may be used in addition to the materials described above. can.
- Leads 250 and 260 are plate-shaped members made of a conductive material. Examples of materials for the lead 250 on the first electrode 210A side are aluminum and an aluminum alloy. A typical example of the material of the lead 260 on the second electrode 220A side is nickel and a nickel alloy. Lead 260 may have a layer of copper plating on its surface.
- each of the leads 250 and 260 in each of the above examples is a rectangular conductor plate.
- the shape of leads 250 and leads 260 is not limited to a rectangular plate shape.
- Various shapes such as a shape that is L-shaped when viewed perpendicularly to the XY plane, a shape that has a through hole, and a shape that is bent in the Z direction can be employed.
- the third layer 270A is disposed between the first material layer 212 and the second material layer 222 closest to the first material layer 212 in the cell 200A thereby forming the first electrode 210A and the second electrode 220A. It is an insulating member that allows the passage of lithium ions while preventing an electrical short circuit between them.
- the third layer 270A may have a ceramic coating layer on its surface. The thickness of the ceramic coat layer is, for example, in the range of 2 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
- the third layer 270A as a whole has a thickness in the range of, for example, 5 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less. More preferably, the thickness of the third layer 270A is in the range of 8 ⁇ m to 20 ⁇ m.
- an insulating porous material is used for the third layer 270A.
- Typical examples of such porous materials are monolayer or laminate films of polyolefins such as polyethylene, polypropylene, or the group consisting of cellulose, polyesters, polyacrylonitrile, polyimides, polyamides (e.g. aromatic polyamides), polyethylene and polypropylene.
- the electrolyte is not only between the first material layer 212 and the third layer 270A on the first electrode 210A side and between the second material layer 222 and the third layer 270A on the second electrode 220A side, but also between the third layer 212 and the third layer 270A. It is also located in the air gap in 270A.
- Electrolyte 290 for example, a nonaqueous electrolytic solution containing a metal salt such as lithium salt and an organic solvent can be used.
- Lithium salts include, for example, LiPF6 , LiClO4, LiBF4 , LiCF3SO3 , LiCF3CF2SO3 , LiC ( CF3SO2 ) 3 , LiN ( CF3SO2 ) 2 , LiN ( CF3 CF2SO2 ) 2 , LiN ( CF3SO2 ) ( C4F9SO2 ), LiN ( CF3CF2CO ) 2 , LiBOB , etc. can be used.
- LiPF6 LiClO4, LiBF4 , LiCF3SO3 , LiCF3CF2SO3 , LiC ( CF3SO2 ) 3 , LiN ( CF3SO2 ) 2 , LiN ( CF3 CF2SO2 ) 2 , LiN ( CF3SO2 ) ( C4F9SO
- an organic solvent containing cyclic carbonate and chain carbonate can be applied.
- cyclic carbonates applicable to electrolyte 290 are ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and the like.
- the organic solvent contains at least propylene carbonate as cyclic carbonate.
- Addition of chain carbonate lowers the kinematic viscosity of the organic solvent. Diethyl carbonate, dimethyl carbonate or ethyl methyl carbonate can be used as the chain carbonate.
- the volume ratio between cyclic carbonate and linear carbonate in the non-aqueous solvent is preferably in the range of 1:9 to 1:1.
- the organic solvent may further contain methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, ⁇ -butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane and the like.
- the concentration of the electrolyte in the non-aqueous electrolyte is in the range of 0.5 mol/L or more and 2.0 mol/L or less.
- concentration of the electrolyte is 0.5 mol/L or more, the lithium ion concentration of the non-aqueous electrolyte is ensured, and it is easy to obtain sufficient capacity during charging and discharging.
- concentration of the electrolyte is 2.0 mol/L or less, the decrease in the mobility of lithium ions in the non-aqueous electrolyte is suppressed, making it easier to obtain sufficient capacity during charging and discharging.
- a solid electrolyte layer may also be employed as the electrolyte 290 .
- Materials for the solid electrolyte layer include perovskite compounds such as La 0.5 Li 0.5 TiO 3 , lysicone compounds such as Li 14 Zn(GeO 4 ) 4 , and garnet compounds such as Li 7 La 3 Zr 2 O 12 .
- NASICON such as LiZr2 ( PO4 ) 3 , Li1.3Al0.3Ti1.7 ( PO4 ) 3 , Li1.5Al0.5Ge1.5 ( PO4 ) 3 ) type compounds, thio-LISICON type compounds such as Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 and Li 3 PS 4 , Li 2 SP 2 S 5 , Li 2 O—V 2 O Glass compounds such as 5 -SiO 2 and phosphoric acid compounds such as Li 3 PO 4 , Li 3.5 Si 0.5 P 0.5 O 4 , Li 2.9 PO 3.3 N 0.46 At least one selected from the group can be used.
- the exterior body 300 is a covering member that holds the cells 200A and the electrolyte 290 inside.
- the exterior body 300 has a function of protecting the cell 200A and the electrolyte 290 from external moisture and the like.
- exterior body 300 also has a function of preventing leakage of the electrolytic solution to the outside.
- the exterior body 300 is, for example, a laminated film in which resin films are formed on both sides of a metal foil.
- a representative example of the metal foil used for the laminated film as the exterior body 300 is aluminum foil.
- Polymers such as polypropylene, for example, can be applied to the resin that coats the metal foil.
- the material of the resin film covering the surface of the metal foil on the cell 200A side (the inner surface of the exterior body 300) and the material of the resin film covering the surface opposite to the cell 200A may be the same. and may be different.
- the surface of the metal foil on the cell 200A side may be coated with polyethylene, polypropylene, or the like, and the opposite surface may be coated with a resin material having a higher melting point, such as polyethylene terephthalate or polyamide (PA). .
- a resin material having a higher melting point such as polyethylene terephthalate or polyamide (PA).
- a metal can or the like can be applied in addition to the laminated film.
- the can may be provided with a valve for discharging gas generated inside.
- an active material layer may be provided on both sides of the composite film as a current collector.
- the active material layer is positioned on the outermost side of the cell 200A, and an insulating protective layer for ensuring electrical insulation is provided between the can as the exterior body 300 and the cell 200A.
- a member or the like may be arranged.
- a material similar to that of the third layer 270 can be applied as the material of such a protective member.
- the exterior body 300 may be a resin covering member formed by curing epoxy resin or the like. In other words, the exterior body 300 may be the resin itself formed by potting.
- FIG. 48 outlines an exemplary method of manufacturing a power storage device according to another embodiment of the present disclosure.
- the method for manufacturing an electricity storage device illustrated in FIG. 48 generally includes a step of placing a composite film and a conductor plate between an anvil and a horn having a convex portion (step S1); A step of applying ultrasonic vibrations to the horn while pressing the region between the convex portion and the anvil toward the upper surface of the conductor plate (step S2); A step of moving the first conductive layer and the second conductive layer of the composite film to the outside of the part to contact each other (step S3); and a step of moving toward the lower surface of the conductor plate to a position deeper than the upper surface (step S4).
- a lead 250, a plurality of first electrodes 210A, a lead 260, and a plurality of second electrodes 220A are prepared.
- an active material layer is formed on each of the upper and lower surfaces of the resin sheet. It can be obtained by forming the first material layer 212 or the second material layer 222 and cutting the resin sheet into a predetermined shape.
- first, slurry containing an active material, a binder and a solvent is prepared, and the slurry is applied to the surface of the resin sheet.
- Organic solvents such as methanol, ethanol, propanol, N-methyl-2-pyrrolidone and N,N-dimethylformamide, or water can be used as the solvent.
- a doctor blade coater, a slit die coater, a bar coater, or the like can be applied to apply the slurry.
- screen printing or gravure printing may be applied to apply the slurry.
- slurry is not applied to the entire surface of the resin sheet, leaving a region where no slurry is applied.
- the solvent in the slurry is removed by drying.
- the thickness of the slurry layer is adjusted using a roll press device or the like.
- the pressing pressure can control the density of the active material in the first material layer 212 and the second material layer 222 .
- the resin sheet is cut into a predetermined shape. By cutting out the resin sheet so as to include a region to which slurry is not applied, an electrode (positive electrode) including a composite film having a tab region and an active material layer (first material layer 212 or second material layer 222) on the composite film or negative electrode).
- a resin sheet having aluminum films on both sides of the resin layer is used for forming the first electrode 210A, and a slurry containing a positive electrode active material is applied onto the resin sheet.
- a resin sheet having copper films on both sides of the resin layer is used for forming the second electrode 220A, and a slurry containing the negative electrode active material is applied onto the resin sheet.
- An aluminum plate having a thickness of about 150 ⁇ m can be applied to the lead on the first electrode 210A side, and a nickel plate having a thickness of about 150 ⁇ m can be applied to the lead on the second electrode 220A side.
- the first electrode 210A and the second electrode 220A are alternately laminated via the third layer 270A as a separator to assemble the cell 200A.
- the plurality of first electrodes 210A and the plurality of second electrodes 220A are stacked such that the tab regions 210t on the first electrode 210A side and the tab regions 220t on the second electrode 220A side overlap each other.
- the leads 250 are connected to the tab regions 210t of the plurality of first electrodes 210A included in the cell 200A, and the leads 260 are connected to the tab regions 220t of the plurality of second electrodes 220A.
- a specific method of lead connection is substantially common between the first electrode 210A side and the second electrode 220A side. Accordingly, the connection between the tab region 220t of the plurality of second electrodes 220A and the lead 260 will be described herein, and the illustration and the connection between the tab region 210t of the plurality of first electrodes 210A and the lead 250 will be described herein. Description is omitted.
- a lead and a laminate of a plurality of composite films are placed between an anvil and a horn provided with one or more projections on the surface, and a plurality of composite films are bonded to the lead by ultrasonic bonding. Connecting.
- the connection between the lead and the electrode is achieved by ultrasonic bonding using lateral ultrasonic vibration.
- FIG. 49 shows an exemplary horn tip shape applicable for ultrasonic bonding between a lead and a composite film.
- An upper surface 80a of a horn 80A illustrated in FIG. 49 has a plurality of convex portions 84A each having a truncated quadrangular pyramid shape.
- the truncated quadrangular pyramid shape of each projection 84A includes a rectangular top surface 84a.
- Examples of materials for horn 80A are titanium and iron.
- each projection of the horn is not limited to the shape shown in FIG.
- FIG. 50 shows another example of a horn tip shape applicable for ultrasonic bonding between a lead and a composite film.
- a horn 80B shown in FIG. 50 has a plurality of protrusions 84B on its upper surface 80a.
- Each of the plurality of protrusions 84B has a rod shape extending in one direction on the upper surface 80a.
- the top surface 84a of each projection 84B has a rectangular shape.
- each of the convex portions 84A and each of the convex portions 84B has a trapezoidal cross-sectional shape.
- the shape of each protrusion of the horn shown in FIGS. 49 and 50 is merely an example, and it goes without saying that the shape of each protrusion of the horn is not limited to these examples.
- the leads 260 and the plurality of composite films 225A are arranged between the horn 80 and the anvil 90, as shown in FIG.
- the horn 80 having a plurality of projections 84 the plurality of projections 84 are opposed to the tab region 220t of the composite film 225A, and the lead 260 and the plurality of composite films 225A are connected to the horn 80 and the anvil 90.
- a horn 80A having a shape illustrated in FIG. 49 or a horn 80B having a shape illustrated in FIG. 50 can be used.
- the lead 260 is supported on the upper surface 90a of the anvil 90, and the multiple composite films 225A are positioned on the upper surface 260a of the lead 260.
- the upper surface 90a of the anvil 90 may have a plurality of protrusions 94.
- the plurality of protrusions 94 are provided to suppress displacement of the leads 260 during ultrasonic bonding. In other words, by applying the anvil 90 having an uneven surface, the leads 260 move relative to the laminate of the composite films 225A due to movement of the leads 260 on the anvil 90 when ultrasonic vibration is applied. can reduce the misalignment of In the example shown in FIG. 51 , the size of each protrusion 94 on anvil 90 is smaller than the size of protrusion 84 on horn 80 .
- the convex portion 84 of the horn 80 is brought into contact with the third surface 225a of the uppermost composite film 225A to perform ultrasonic bonding.
- the horn 80 is lowered toward the anvil 90, and after the laminate of the composite film 225A is pressed by the projections 84 of the horn 80, ultrasonic vibration is applied to the horn 80. As shown in FIG.
- ultrasonic vibration By applying ultrasonic vibration to the horn 80 after pressing the laminate of the composite films 225A with the horn 80, occurrence of misalignment of the composite film 225A between the horn 80 and the anvil 90 can be suppressed.
- lateral vibration in the Z direction in the figure that is, in the direction perpendicular to the stacking direction of the multiple composite films 225A is applied to ultrasonic bonding.
- the horn 80 is given a reciprocating motion along the X direction in the figure.
- the amplitude of the lateral vibration is, for example, approximately 10 to 50 ⁇ m. It is not essential that the ultrasonic vibration applied to the horn 80 is a linear reciprocating motion.
- a composite vibration obtained by combining vibrations in two directions perpendicular to the stacking direction of the composite film 225A may be applied to the horn 80 .
- ultrasonic bonding may be performed by applying an in-plane elliptical vibration to the horn 80 perpendicular to the stacking direction of the composite film 225A.
- each of the protrusions 84 of the horn 80 has a trapezoidal shape including a top surface 84a in a cross-sectional view. Therefore, as the horn 80 descends, the top surface 84a of the projection 84 first contacts the third surface 225a of the uppermost composite film 225A.
- the composite film 225A is sandwiched between the convex portion 84 of the horn 80 and the anvil 90. The bent area is pressed against the anvil 90 and undergoes compression in the stacking direction.
- the ultrasonic vibration partially melts the resin material in the first layer 24 of the composite film 225A. and the second conductive layer 22 toward the outside of the projection 84 of the horn 80 .
- the first layer 24 is compressed from the left and right in the region between the projections 84 of the horn 80, and the composite film 225A is deformed as schematically shown in FIG.
- the portion of the composite film 225A located between the two protrusions 84 of the horn 80 is deformed so as to rise toward the bottom of the valley 84v formed between the protrusions 84.
- the resin in the first layer 24 is removed from the protrusions 84 of the horn 80 using lateral vibration and pressure. It is possible to push outside 84 .
- the molten resin moves between the first conductive layer 21 and the second conductive layer 22, and as a result, two adjacent parts of the horn 80 of the composite film 225A are exposed.
- the portion sandwiched between the projections 84 receives pressure from the left and right, and a portion of the first layer 24 having an increased thickness is generated.
- the portion where the thickness changes compared to before the bonding process is reduced to the first layer. 24.
- a portion of the first layer 24 located between the two protrusions 84 may have a thickness that is reduced compared to before the ultrasonic bonding due to the resin material flowing from the left and right during the ultrasonic bonding process. An increased area can be formed.
- the first portion 24X described with reference to FIG. 8 can be formed in the first layer 24 of the composite film 225A.
- the thickness of the portion of the first layer 24 of the composite film 225A that overlaps with the second material layer 222 when viewed in the Z direction (that is, the lamination direction of the composite film 225A) varies between before and after the bonding process. does not change in A second portion 24Y shown in FIG. 7 is a portion of the first layer 24 that was outside the region sandwiched between the horn 80 and the anvil 90 in the bonding process.
- FIG. 53 shows an enlarged view of one of the protrusions 84 of the horn 80 and its periphery.
- the plurality of composite films 225A on the lead 260 one of the lowest layers closest to the lead 260 and one positioned above it are extracted and schematically shown.
- recesses 61 are formed in the upper surface 260a of the lead 260 by pressing the laminated body of the composite film 225A against the lead 260 supported by the anvil 90 by the protrusion 84 of the horn 80.
- Solid phase bonding also occurs between the first conductive layer 21 on one side and the second conductive layer 22 on the other side of the two composite films 225A adjacent to each other. That is, a conductive path is also formed between the first conductive layer 21 and the second conductive layer 22 facing each other between the two composite films 225A, so that the multiple composite films 225A can be electrically connected. can.
- the application of ultrasonic vibration and pressure also causes a solid phase bond between the first conductive layer 21 of the lowermost composite film 225A and the lead 260, forming a conductive path therebetween.
- a conductive path can be subsequently formed between the first conductive layer 21 and the second conductive layer 22 in the composite film 225A of each second electrode 220A, and the plurality of second electrodes included in the cell 200A can be formed. It becomes possible to electrically connect the first conductive layer 21 and the second conductive layer 22 in the composite film 225A of 220A to the lead 260 collectively.
- the lead 260 can be mechanically and electrically connected to the tab region 220t of the second electrode 220A in the cell 200A through the use of ultrasonic bonding.
- the term "joint" as used herein basically refers to a form of "weld”.
- ultrasonic bonding a conductive path is formed not only between the composite film 225A of the second electrode 220A located in the lowermost layer of the cell 200A and the lead 260, but also between the composite films 225A of the second electrodes 220A adjacent to each other. is formed.
- the application of ultrasonic bonding also enables the formation of conductive paths between the first conductive layer 21 and the second conductive layer 22 in the composite film 225A of each second electrode 220A.
- the resin material in the first layer 24 of the composite film 225A is pushed out from the region located between the projection 84 of the horn 80 and the anvil 90. , solid state bonding between the leads 260 and the conductive layers (first conductive layer 21 and second conductive layer 22) on both sides of each composite film 225A.
- recesses 61 corresponding to the protrusions 84 of the horn 80 can be formed on the surface of the lead facing the composite film.
- Conductive paths can be formed between the conductive layers and between the conductive layers and leads.
- Suitable conditions for ultrasonic bonding may vary depending on the material of the lead, the material and thickness of the conductive layer in the composite film, the thickness of the laminate of composite films, the shape and arrangement pitch of the horn, and the like.
- Conditions for ultrasonic bonding when lateral vibration is applied can be set, for example, within the following range. In addition, the following range is an example, and does not limit the conditions of the ultrasonic bonding of this embodiment.
- the amplitude is shown as a ratio to the device output (800 W, for example).
- the portion overlapping the concave portion 61 when viewed in the Z direction of the drawing is formed by removing most of the resin in the first layer 24 of each composite film 225A in the process of ultrasonic bonding. , the thickness of the entire stack is reduced.
- the joint 25 is formed by solid state bonding between the material of the first conductive layer 21 and the material of the second conductive layer 22 of the multiple composite films 225A. Compression between protrusions 84 of horn 80 and anvil 90 causes joints in composite film 225A compared to other portions of composite film 225A (e.g., portions overlapping second material layer 222 in the stacking direction). The thickness of 25 can be reduced.
- most of the joint 25 can be located inside the recess 61 of the lead 260 when viewed in the Z direction of the figure. However, as described with reference to FIG. 9, part of the resin material in the first layer 24 remains in the region of the first layer 24 sandwiched between the protrusion 84 of the horn 80 and the anvil 90. can.
- the resin 24r derived from the resin material of the first layer 24 of the composite film 225A, which is the lowermost layer, and the resin 24r derived from the resin material of the first layer 24 of the composite film 225A one layer above. is located inside the joint 25 .
- the resin 24r is deeper than the portion of the upper surface 260a of the lead 260 located in the first region R1, and the portion of the third surface 225a of the composite film 225A is also deeper than the upper surface 260a.
- the joint time and joint conditions can be relaxed as compared with the case of forming the joint which does not contain the resin, thus reducing the manufacturing cost.
- solid state bonding also occurs between the material of the first conductive layer 21 of the composite film 225A and the material of the lead 260.
- the first region R1 and the second region R2 of the upper surface 260a of the lead 260 You can define the position of the boundary between When the second region R2 is viewed in the Z direction of the figure, the bonding interface between the material of the first conductive layer 21 of the composite film 225A and the material of the lead 260 is outside the recess 61 included in the second region R2. may extend to That is, in plan view, the range of the second region R2 may not match the range of the recess 61 located in the second region R2.
- the individual shapes of the recesses 61 on the lead 260 and the placement of these recesses 61 can be adjusted according to the individual shapes of the protrusions 84 of the horn 80 and the placement of these protrusions 84 .
- the arrangement as shown in FIG. 16 or the arrangement as shown in FIG. A recess 61 may be formed in the lead 260 .
- the size relationship between the width X1 of the opening 61a of the recess 61 and the distance D1 between the openings 61a can be changed by, for example, adjusting the arrangement of the projections 84A of the horn 80A and/or the shape of each projection 84A. is.
- an inverted truncated quadrangular pyramid-shaped recess defined by the four inner wall surfaces corresponding to the truncated quadrangular pyramid shape of the projections 84A is formed in the composite film 225A.
- the size relationship between the width X7 of the openings 28a of the recesses 228 and the distance D5 between the openings 28a can be changed by adjusting the arrangement of the projections 84A and/or the shape of the individual projections 84A.
- the shape of the recess 228 can change according to the number of composite films 225A connected to the lead 260 even when the common horn 80A is used.
- the arrangement of the protrusions 84A arranged on the upper surface 80a of the horn 80A is relatively sparse. This is because a space for receiving the composite film 225A deformed by being compressed between the projections 84A of the horn 80A and the anvil 90 is easily secured in the valley portion between the projections 84A.
- the arrangement of the concave portions 228 that satisfies the relationship of X7 ⁇ D5 as illustrated in FIG. 19 is advantageous when the number of composite films 225A connected to the leads 260 is large.
- the arrangement of the projections 84 on the upper surface 80a of the horn 80 is not limited to the uniform arrangement as shown in FIG.
- the protrusions 84 may be arranged at uneven intervals on the upper surface 80a of the horn 80, or the protrusions 84 may not be provided on a part of the upper surface 80a.
- an arrangement of recesses 228 such that D5.noteq.D6 or D5.noteq.D7 may be realized.
- the recesses 61 as described with reference to FIG. 16 ie the distances D1, D2 and D3 between the openings 61a in different sets each containing two recesses 61, D1 ⁇ D2 or D1 ⁇ D3 It is possible to realize the arrangement of the concave portion 61 such that
- each projection 84 of the horn 80 is not limited to a truncated quadrangular pyramid or a quadrangular prism, but may be conical or the like.
- the height of each protrusion, the center-to-center distance between two adjacent protrusions, and the like can be appropriately changed according to the number of composite films to be connected to the lead, and the like.
- the horn 80 conforms to the structure of the composite film 225A including the first conductive layer 21 and the second conductive layer 22 spatially separated from each other by the first layer 24 and the Application of ultrasonic bonding using a combination of anvils 90 can eliminate most of the resin located between first conductive layer 21 and second conductive layer 22 from some areas of composite film 225A. become.
- the portion of the first layer 24 located between the two recesses 61 of the lead 260 is , receives compression from the left and right.
- a portion of the first layer 24 located between the two recesses 61 in a cross-sectional view can be formed with an increased thickness.
- a portion of the first layer 24 that is positioned between the two second regions in a cross-sectional view may be formed with an increased thickness.
- the composite film 225A by deforming the composite film 225A between the protrusions 84 of the horn 80, the composite film 225A is formed at a position overlapping the first region R1 of the lead 260 in the Z direction of the figure.
- the overall thickness of the stack of films 225A may be increased compared to before ultrasonic bonding is performed.
- one of the plurality of composite films 225A arranged on the lead 260 is located on the convex portion 84 of the horn 80.
- the horn 80 is easily deformed into a shape that conforms to the shape of the surface of the projections 84 (which may be called the shape of the valleys formed between the projections 84).
- the cross-sectional shape of the composite film 225A after ultrasonic bonding is often gently curved.
- the cross-sectional shape is likely to be intricate between the two recesses 61 .
- the composite film 225A is positioned between the two recesses 61 (or the second region R2) of the lead 260. It is possible to produce intricate shapes in the part, such as the examples shown in FIGS. 11-14.
- the third portion 240J (see, for example, FIG. 5) can be formed in the tab region 220t of the composite film 225A.
- the third portion 240J may be formed at a plurality of locations in the tab region 220t by repeating ultrasonic bonding while changing the location where the horn 80 is brought into contact.
- the proportion of the third portion 240J that is occupied by the area where bonding occurs between the lead and the composite film depending on the shape of the tip of the horn.
- increasing the area ratio of the entire second region R2 to the first region R1 has the effect of reducing the connection resistance between the lead and the conductive layer of the composite film.
- simply increasing the area of the top surface of each projection of the horn does not provide support from the region sandwiched between the projection of the horn and the anvil in the support layer of the composite film as the area of the top surface increases. It can be difficult to move the resin in the layer outward.
- the space between the protrusions can be enlarged by arranging the protrusions of the horn sparsely or increasing the interval between the protrusions. That is, it is possible to secure a space between the projections of the horn that can accommodate the deformation of the composite film. If the area of the top surface of each projection is simply reduced, the connection resistance at each location where the joint 25 is formed may increase. can be avoided by In addition, by increasing the number of projections of the horn, it is possible to obtain the effect of avoiding local concentration of current when the electricity storage device is in use.
- the surface of the anvil that supports the leads may be a flat surface or an uneven surface.
- an anvil having an uneven surface it is possible to provide one or more recesses on the lower surface 260b side of the lead 260 .
- an anvil 90 having a plurality of projections 94 provided on an upper surface 90a is used.
- composite film 225A and lead 260 are pressed against anvil 90 by horn 80, and as shown in FIGS. (recess 62A in FIG. 9 and recess 62B in FIG. 10).
- FIG. 54 shows an example of the appearance of the lower surface of the lead after ultrasonic bonding.
- a plurality of recesses 62 are formed in the lower surface 260b of the lead 260.
- These concave portions 62 are formed at positions corresponding to the convex portions 94 of the anvil 90 .
- the shape of the recesses on the underside of the lead and their arrangement may vary depending on the shape of the anvil surface.
- Patent Document 1 In the technique described in Patent Document 1, a lead and a current collector are sandwiched between an anvil having a convex portion on the surface and a horn having a flat surface, and ultrasonic vibration is applied to the horn to create a gap between these members. The junction is running.
- the current collector a film in which metal films are formed on both sides of a resin layer is used.
- a concave portion is formed on the surface of the lead on the anvil side, and the surface on the opposite side of the lead bites into the inside of the film (Fig. 25 of Patent Document 1).
- the metal films on the upper surface side and the lower surface side of the film are brought into contact with each other by protruding the surface of the lead on the film side into the inside of the film.
- the metal films of the film are connected by deformation of the lead, higher pressure may be required for contact between the metal films.
- higher pressure may be required for contact between the metal films.
- a combination of a resin film having copper films on both sides and a lead made of nickel can be applied.
- high pressure is required to deform the lead due to the hardness of nickel, and especially when relatively large projections are provided on the surface of the anvil, the film may break at the location of contact with these projections. there's a possibility that.
- a plurality of projections are provided on the horn side to which ultrasonic vibration is applied, and these projections face the composite film. Therefore, ultrasonic vibration can be efficiently applied to the composite film while avoiding excessive pressing.
- the composite film can be connected to the lead without impairing the function of the composite film as a current collector.
- a plurality of protrusions are provided on the horn side, portions of the composite film deformed by pressure can be accommodated in valleys between the protrusions. Therefore, the portion of the composite film sandwiched between the protrusions of the horn swelled on the side opposite to the lead compared to before the ultrasonic bonding was performed, and these portions were deformed with reference to FIGS.
- the cell 200A to which the leads 250 and 260 are connected is housed in the exterior body 300, and the electrolyte 290 is placed in the internal space of the exterior body 300. After that, the outer periphery of the exterior body 300 is sealed such that a part of each of the leads 250 and 260 is positioned outside the exterior body 300 .
- the secondary battery 100A shown in FIG. 1 is obtained.
- FIG. 55 shows an example configuration of a power storage device according to still another embodiment of the present disclosure.
- FIG. 55 shows the configuration of an electric double layer capacitor as an electricity storage device.
- the electric double layer capacitor 100E shown in FIG. 55 includes a cell 200E including one or more pairs of a positive electrode and a negative electrode, a pair of leads 250 and 260 connected to the cell 200E, an exterior body 300 covering the cell 200E, and an electrolyte 290E. and
- cell 200E has a pair of first electrode 210E and second electrode 220E.
- first electrode 210E and second electrode 220E include composite film 215 and composite film 225, respectively, having conductive layers on both sides.
- Composite film 215 is provided with tab region 210t, and lead 250 is connected to tab region 210t by third portion 240J.
- composite film 225 is provided with tab region 220t, and lead 260 is connected to tab region 220t by third portion 240J.
- FIG. 56 schematically shows a cross section of the electric double layer capacitor 100E shown in FIG. FIG. 56 corresponds to a cross-sectional view of the electric double layer capacitor 100E cut parallel to a plane including the stacking direction (the Z direction in the figure) of the first electrode 210E and the second electrode 220E in the cell 200E.
- the cell 200E of the electric double layer capacitor 100E is sealed in the space inside the exterior body 300 together with the electrolyte 290E.
- the exterior body 300 has a first resin film 301, a second resin film 302, and a metal foil 304 sandwiched between these resin films.
- a portion of the lead 250 and a portion of the lead 260 are located outside the outer package 300 and function as a positive terminal and a negative terminal, respectively.
- the cell 200E includes a pair of first electrode 210E and second electrode 220E, and a third layer 270E arranged between the first electrode 210E and the second electrode 220E.
- the first electrode 210E has a first material layer 212E provided on the composite film 215 and the second electrode 220E has a second material layer 222E provided on the composite film 225.
- FIG. 5 the material of the conductive layer may be different between the composite film 215 on the side of the first electrode 210E and the composite film 225 on the side of the second electrode 220E. is not required.
- Composite film 215 can be applied to both the current collector of first electrode 210E and the current collector of second electrode 220E, or composite film 225 can be applied to both the current collector of first electrode 210E and the current collector of second electrode 220E. may be applied to the current collector.
- the first material layer 212E of the first electrode 210E is formed on a partial area of the first surface 215a of the composite film 215, and the second material layer 222E of the second electrode 220E is the composite film. 225 is formed on a partial region of the fourth surface 225b.
- the third layer 270E is located between the first material layer 212E of the first electrode 210E and the second material layer 222E of the second electrode 220E.
- the material forming the first material layer 212E of the first electrode 210E and the second material layer 222E of the second electrode 220E can be common.
- the upper surface 250a of the lead 250 on the side of the first electrode 210E has a plurality of recesses 51, and the composite film 215 of the first electrode 210E is positioned at these recesses 51. It is connected to lead 250 . Also, the first conductive layer 11 and the second conductive layer 12 of the composite film 215 are connected to each other at the position of the recess 51 . That is, in the example shown in FIG. 56, the leads from the first material layer 212 of the first electrode 210E are connected by a configuration similar to the example of connecting the composite film 225A to the leads 260 described with reference to FIGS. An electrical connection to 250 is realized through composite film 215 .
- connections similar to the example described with reference to FIGS. 7 and 8 are also formed between the composite film 225 and the lead 260 on the second electrode 220E side. That is, the first conductive layer 21 and the second conductive layer 22 in the composite film 225 on the side of the second electrode 220E are also electrically connected to the lead 260 at the positions of the plurality of recesses 61 on the upper surface 260a of the lead 260.
- Composite film 215 of first electrode 210E and lead 250 may be connected to each other by a connection structure similar to the example described with reference to FIG. Similarly, a connection structure similar to the example described with reference to FIG. 39 may be realized between the composite film 225 and the lead 260 on the second electrode 220E side.
- An electrical and mechanical connection between the composite film as a current collector and the lead can be formed, for example, by ultrasonic bonding.
- ultrasonic bonding By forming a conductive path using ultrasonic bonding, it is possible to prevent the leads from falling off from the composite film and to prevent the composite film from tearing around the third portion between the lead and the composite film, thereby improving reliability.
- An excellent electric double layer capacitor can be provided.
- first material layer 212E, second material layer 222E As described above, the first material layer 212E on the side of the first electrode 210E and the second material layer 222E on the side of the second electrode 220E can be formed from a common material.
- a representative example of the active material in the first material layer 212E and the second material layer 222E is activated carbon.
- the active materials of the first material layer 212E and the second material layer 222E include graphite and carbon nanotubes exemplified as the material of the second material layer 222 for use in lithium-ion secondary batteries, fullerene, graphene, and the like. A carbon material can be applied.
- a silicon-containing carbon material may be used as the active material of the first material layer 212E and the second material layer 222E.
- a silicon-containing carbon material can be obtained according to the method described in JP-A-2020-064971.
- a silicon-containing carbon material can be obtained by, for example, mixing tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrabutoxysilane, or the like with a carbon material such as activated carbon in ethanol as a solvent, adding water and hydrochloric acid, and drying the mixture. can get.
- a carbon material such as activated carbon in ethanol as a solvent
- a binder for the first material layer 212E and the second material layer 222E for example, a conductive polymer such as polyacetylene can be used.
- the conductive polymer also functions as a conductive aid.
- Electrode 290E An aqueous electrolyte, a non-aqueous electrolyte, or an ionic liquid can be used for the electrolyte 290E.
- the solute of the non-aqueous electrolyte is a salt containing cations and anions.
- the cations include quaternary ammonium such as tetraethylammonium, triethylmethylammonium, spiro-(1,1′)-bipyrrolidinium or diethylmethyl-2-methoxyethylammonium (DEME), or 1,3-dialkylimidazolium, 1 , 2,3-trialkylimidazolium, 1-ethyl-3-methylimidazolium (EMI) or 1,2-dimethyl-3-propylimidazolium (DMPI).
- BF 4 ⁇ , PF 6 ⁇ , ClO 4 ⁇ , AlCl 4 ⁇ or CF 3 SO 3 ⁇ can be used as the anion.
- solvents for the non-aqueous electrolyte include organic solvents exemplified as solvents for the electrolyte 290, acetonitrile, propionitrile, dimethylformamide, tetrahydrofuran, dimethoxymethane, sulfolane, dimethylsulfoxide, ethylene glycol, propylene glycol, methyl cellosolve, and the like. can also be used.
- the organic solvents described above may be used alone, or two or more of them may be mixed in any proportion and used.
- a composite film provided with conductive layers on both sides is applied to both the current collector on the positive electrode side and the current collector on the negative electrode side.
- applying such composite films to both the positive and negative electrodes is not essential to embodiments of the present disclosure.
- a composite film may be applied to the current collector on the positive electrode side, and a copper foil may be applied to the current collector on the negative electrode side.
- a configuration is also possible in which a current collector composite film is applied on the negative electrode side and an aluminum foil is applied as the current collector on the positive electrode side.
- Example 10 Evaluation of change in thickness of laminated structure of current collector
- a laminated secondary battery cell in which the composite film was applied to either one of the current collector of the positive electrode and the current collector of the negative electrode was assembled, and a sample was produced in which the lead was connected to the tab region of the current collector by ultrasonic bonding.
- a plurality of samples were prepared by changing the number of current collectors and the shape of the tip of the horn, and the change in the thickness of the laminated structure of the current collector and the bondability before and after ultrasonic bonding were evaluated.
- Battery 1-1 A cell of Battery 1-1 was produced by the following procedure. First, as a current collector on the positive electrode side, a composite film was prepared by forming an aluminum conductive layer on both sides of a polyethylene terephthalate sheet. Next, an active material layer was formed on the composite film, leaving a part of the composite film. The formation of the active material layer was carried out by applying a paint containing a positive electrode active material onto the composite film, drying it, and rolling it. Lithium cobaltate (LiCoO 2 ) was used as a positive electrode active material. Active material layers were formed on both sides of the composite film.
- Lithium cobaltate Lithium cobaltate
- the composite film is punched into a predetermined shape so that the composite film includes a region where the active material layer is not provided, each including a composite film as a current collector, and a tab on a part thereof A plurality of positive electrodes with regions was obtained.
- a plurality of negative electrodes were prepared by almost the same procedure as for the positive electrode. However, here, a copper foil that does not include a resin insulating layer was used as the current collector on the negative electrode side. Furthermore, active material layers were arranged on both sides of the copper foil. Formation of the active material layer was carried out by applying a paint containing a negative electrode active material onto the composite film, drying it, and then rolling it. Graphite was used as the negative electrode material.
- an aluminum plate with a thickness of 100 ⁇ m was prepared as a lead on the positive electrode side, and the laminate in the tab region on the positive electrode side was connected to the lead on the positive electrode side by ultrasonic bonding.
- ultrasonic bonding was performed using a horn 80X having a plurality of projections 84X on its upper surface. Hardened iron was selected as the material of the horn 80X.
- Each of the projections 84X of the horn 80X shown in FIG. 57 has a shape obtained by cutting off the apex from a quadrangular pyramid in which two sides facing each other form an angle of 90°.
- Each projection 84X has a top surface 84a.
- the plurality of protrusions 84X are arranged on the upper surface of the horn 80X along two directions perpendicular to each other.
- the arrangement pitch of the protrusions 84X that is, the center-to-center distance P1 between two adjacent protrusions 84X is 1 mm.
- the width T1 of the top surface 84a in a cross-sectional view when the horn 80X is cut along the direction in which the plurality of protrusions 84X are arranged is 0.47 mm, and the valley 84v formed between the two protrusions 84X
- the width V1 of the bottom of is 0.05 mm.
- a distance M1 from the bottom of the valley 84v to the top surface 84a of the projection 84X is 0.24 mm.
- the ultrasonic bonding conditions applied to the connection of the lead on the positive electrode side are as follows.
- "amplitude” is expressed as a ratio to the output of the device (800W). Press pressure: 0.2 MPa Amplitude: 100% Vibration application time: 0.4s Direction of vibration: Lateral vibration (reciprocating motion) Oscillation frequency: 40 kHz Number of joining times: 1 time
- FIG. 58 is a schematic diagram showing a microscope image of the third portion on the positive electrode side of Battery 1-1 when viewed in the stacking direction of the composite film.
- FIGS. 59 and 60 are schematic diagrams of microscopic images showing cross-sections of the third portion on the positive electrode side after ultrasonic bonding has been performed.
- FIG. 59 is based on a microscope image of a vertical cross-section of the composite film shown in FIG. 58 taken along line LXI--LXI.
- FIG. 60 corresponds to a partially enlarged view of FIG. As shown in FIGS.
- a concave portion is formed in a portion of the upper surface of the lead that is compressed in the stacking direction of the tab region (the Z direction in the drawing) between the convex portion 84X of the horn 80X and the anvil. ing. Also, from the diagram shown in FIG. 60, it was confirmed that a flat region with a width of approximately 450 ⁇ m was formed at the bottom of the recess 218. In FIG.
- the total thickness of the lead on the positive electrode side and the thickness of the laminate in the tab region before ultrasonic bonding was performed was 0.16 mm.
- the distance from the lower surface of the lead to the upper surface of the joint was reduced to 0.11 mm after ultrasonic bonding was performed.
- the distance from the lower surface of the lead to the upper surface of the joint portion was measured with the lead placed on a surface plate.
- the laminate in the tab area on the negative electrode side was also connected to the lead on the negative electrode side by ultrasonic bonding.
- a nickel plate with a thickness of 100 ⁇ m was used for the lead on the negative electrode side.
- the ultrasonic bonding conditions applied to the connection of the lead on the negative electrode side are as follows. Press pressure: 0.1 MPa Amplitude: 50% Vibration application time: 0.06s Direction of vibration: Lateral vibration (reciprocating motion) Oscillation frequency: 40 kHz Number of joining times: 1 time
- the sum of the thickness of the lead on the negative electrode side and the thickness of the laminate in the tab region before ultrasonic bonding was 0.18 mm.
- the distance from the lower surface of the lead to the upper surface of the composite film of the uppermost layer after ultrasonic bonding is the area where solid phase bonding occurs between the conductive layer of the composite film and the lead, or It remained at 0.18 mm regardless of whether it was a region where phase bonding did not occur.
- a copper foil as a current collector and a lead made of nickel are joined together.
- Ultrasonic bonding produces a solid phase bond between these members, but the application of ultrasonic vibrations does not melt the current collectors or leads. It can be said that there is no significant change in the thickness of the lead and copper foil laminate before and after the ultrasonic bonding process.
- the cell was covered with a laminate film as an exterior body, and after the electrolytic solution was injected, the laminate film was sealed. Battery 1-1 was thus obtained.
- Battery 1-2 A cell of Battery 1-2 was assembled in the same manner as the cell of Battery 1-1, except that the number of positive electrodes was 19 and the number of negative electrodes was 20. After that, by ultrasonic bonding, the composite film laminate on the positive electrode side was connected to an aluminum lead, and the copper foil laminate on the negative electrode side was connected to a nickel lead. However, here, a lead having a thickness of 0.2 mm was joined to the current collector on both the positive electrode side and the negative electrode side.
- the ultrasonic bonding conditions applied to the connection of the lead on the positive electrode side are as follows. Press pressure: 0.25 MPa Amplitude: 100% Vibration application time: 0.5s Direction of vibration: Lateral vibration (reciprocating motion) Oscillation frequency: 40kHz Number of joining times: 1 time
- the ultrasonic bonding conditions applied to the connection of the lead on the negative electrode side are as follows. Press pressure: 0.125MPa Amplitude: 50% Vibration application time: 0.08s Direction of vibration: Lateral vibration (reciprocating motion) Oscillation frequency: 40 kHz Number of joining times: 1 time
- the sum of the thickness of the lead on the positive electrode side and the thickness of the laminate in the tab region before ultrasonic bonding was 0.32 mm. After performing ultrasonic bonding, the distance from the lower surface of the lead to the highest point of the composite film between the lead recesses increased to 0.68 mm. On the other hand, focusing on the negative electrode, the distance from the lower surface of the lead to the upper surface of the uppermost copper foil was 0.32 mm before and after the ultrasonic bonding process, and no change was observed.
- the thickness of the polyethylene terephthalate sheet in the composite film of each positive electrode of Battery 1-1 and Battery 1-2 is in the range of 5 to 7 ⁇ m, and the thickness of the aluminum conductive layer is in the range of 0.5 to 1 ⁇ m. was in the range of Moreover, the thickness of the copper foil of each negative electrode was in the range of 6 to 8 ⁇ m.
- Battery 1-3 was produced by the following procedure. Battery 1-3 differs from Battery 1-1 in that an aluminum foil was used as the current collector on the positive electrode side instead of the composite film having the conductive layer, and a composite film was used instead of the copper foil.
- a plurality of positive electrodes were prepared according to the following procedure.
- an aluminum foil that does not include a resin insulating layer was used as the current collector on the positive electrode side.
- Active material layers were formed on both sides of an aluminum foil as a current collector.
- the active material layer was placed on the foil while leaving a partial region of each of the upper and lower surfaces of the foil.
- the foil was punched into a predetermined shape so as to include a region of the foil where the active material layer was not provided, thereby obtaining a plurality of positive electrodes each including a tab region.
- a composite film was prepared by forming a copper conductive layer on both sides of a polyethylene terephthalate sheet. Next, active material layers were formed on both sides of the composite film, leaving a part of the composite film. Active material layers were formed on both sides of the composite film. Next, the composite film is punched into a predetermined shape so that the composite film includes the region where the active material layer is not provided, each including the composite film as a current collector, and a tab on a part thereof A plurality of negative electrodes with regions was obtained.
- the ultrasonic bonding conditions applied to the connection of the lead on the positive electrode side are as follows. Press pressure: 0.1 MPa Amplitude: 45% Vibration application time: 0.06s Direction of vibration: Lateral vibration (reciprocating motion) Oscillation frequency: 40 kHz Number of joining times: 1 time
- the ultrasonic bonding conditions applied to the connection of the lead on the negative electrode side are as follows. Press pressure: 0.2 MPa Amplitude: 100% Vibration application time: 0.35s Direction of vibration: Lateral vibration (reciprocating motion) Oscillation frequency: 40 kHz Number of joining times: 1 time
- the sum of the thickness of the lead on the positive electrode side and the thickness of the laminate in the tab region before ultrasonic bonding is 0.21 mm, and after ultrasonic bonding, the top aluminum layer from the bottom surface of the lead The distance to the top surface of the foil remained unchanged at 0.21 mm.
- the sum of the thickness of the lead on the negative electrode side and the thickness of the laminate in the tab region before ultrasonic bonding was 0.16 mm. After performing ultrasonic bonding, the distance from the lower surface of the lead to the highest point of the composite film between the lead recesses increased to 0.29 mm. Thereafter, in the same manner as in Battery 1-1, the cell to which the leads were connected was placed inside the package together with the electrolytic solution, and then the package was sealed to obtain Battery 1-3.
- Battery 1-4 A cell of battery 1-4 was assembled in the same manner as the cell of battery 1-3, except that the number of positive electrodes was 19 and the number of negative electrodes was 20. After that, by ultrasonic bonding, the aluminum foil laminate on the positive electrode side was connected to an aluminum lead, and the composite film laminate on the negative electrode side was connected to a nickel lead. However, here, as in Battery 1-2, leads having a thickness of 0.2 mm were joined to the current collectors on both the positive electrode side and the negative electrode side.
- the ultrasonic bonding conditions applied to the connection of the lead on the positive electrode side are as follows. Press pressure: 0.125MPa Amplitude: 45% Vibration application time: 0.08s Direction of vibration: Lateral vibration (reciprocating motion) Oscillation frequency: 40kHz Number of joining times: 1 time
- the ultrasonic bonding conditions applied to the connection of the lead on the negative electrode side are as follows. Press pressure: 0.25 MPa Amplitude: 100% Vibration application time: 0.4s Direction of vibration: Lateral vibration (reciprocating motion) Oscillation frequency: 40kHz Number of joining times: 1 time
- the distance from the lower surface of the lead on the positive electrode side to the upper surface of the uppermost aluminum foil was 0.43 mm before and after the ultrasonic bonding process, and no change was observed.
- the sum of the thickness of the lead on the negative electrode side and the thickness of the laminate in the tab region before ultrasonic bonding is 0.32 mm.
- the distance to the highest point of the composite film between the recesses was increased to 0.57 mm.
- Battery 1-4 The thickness of the aluminum foil of each positive electrode of Battery 1-3 and Battery 1-4 was in the range of 11 to 13 ⁇ m.
- the thickness of the polyethylene terephthalate sheet in each negative electrode composite film ranged from 3 to 5 ⁇ m, and the thickness of the copper conductive layer ranged from 0.3 to 1 ⁇ m.
- connection resistance was measured as follows. First, in the positive electrode or negative electrode at the top of each battery (that is, farthest from the lead), the active material layer located on the upper surface of the composite film, which is the current collector, is partially peeled off to form a conductive layer ( aluminum foil or copper foil) was exposed and the resistance between the exposed portion of the conductive layer and the lead was measured. The distance from the end of the current collector on the lead side to the exposed portion of the conductive layer was about 1 cm. A Hioki Battery High Tester was used to measure the connection resistance.
- the positive electrode or negative electrode is turned over, and the active material layer located on the lower surface of the composite film is partially peeled off to expose the conductive layer, and similarly, the resistance between the exposed portion of the conductive layer and the lead is measured. was measured. Thereafter, the positive electrode or negative electrode that was measured and the counter electrode thereunder were peeled off, and the same measurement was performed on the second positive electrode or negative electrode from the top. In this way, the connection resistance between the conductive layers on the front and back surfaces of the composite film and the leads was sequentially measured for all the positive electrodes or negative electrodes (9 positive electrodes in the battery 1-1) in each battery, and the electrical I checked to see if I had a connection.
- 100 m ⁇ is used as a standard, and it was determined that electrical connection was obtained if the measured value of the connection resistance was 100 m ⁇ or less.
- connection resistance comparable to that obtained when the metal foil was used as the current collector was realized. It has been found that even when a composite film is used as a current collector instead of a metal foil, an increase in connection resistance can be avoided by using ultrasonic bonding to form a connection with the lead.
- FIG. 61 shows the cross-sectional shape of the horn used for manufacturing the battery 2. Similar to the horn 80X shown in FIG. 57, the horn 80Y shown in FIG. 61 has a plurality of protrusions 84Y arranged along two mutually orthogonal directions. A center-to-center distance (arrangement pitch) P2 of the projections 84Y is 1 mm, which is the same as the center-to-center distance P1 of the projections 84X of the horn 80X shown in FIG. The number of projections 84Y of horn 80Y is also the same as the number of projections 84X of horn 80X shown in FIG.
- each part of the horn 80Y is as follows.
- Each convex portion 84Y has a truncated quadrangular pyramid shape in which two side surfaces facing each other form an angle of 90°, and a top surface 84a is included in a portion thereof.
- the width T2 of the top surface 84a in cross section when the horn 80Y is cut along the direction in which the plurality of protrusions 84Y are arranged is 0.12 mm, and the valley 84v formed between the two protrusions 84Y
- the width V2 of the bottom of is 0.05 mm.
- a distance M2 from the bottom of the valley 84v to the top surface 84a of the projection 84Y is 0.415 mm.
- FIG. 62 is a schematic diagram showing a microscopic image of the third portion on the positive electrode side of the battery 2 when viewed in the stacking direction of the composite film. Observation of the cross section of Battery 2 also revealed that, in the same manner as in the third portion of Battery 1-1, the portion of the upper surface of the lead that was compressed in the stacking direction between the convex portion 84Y of the horn 80Y and the anvil It was found that a recess 218 was formed.
- the third part of the battery 2 has a larger recess depth. It is presumed that this is because in the horn 80Y, the area of the top surface 84a of the projection 84Y is reduced compared to the horn 80X, and as a result, the leads are compressed more strongly.
- the composite film is compressed from the left and right by pressing the convex portion 84Y of the horn 80Y toward the anvil, and rises in the direction away from the upper surface of the lead.
- the laminated structure of the composite film unlike the examples shown in FIGS. 59 and 60, there are no intricate bends in the cross section of the composite film except for some layers located closer to the leads.
- horn 80Y shown in FIG. 61 has a larger distance from the bottom of valley 84v to top surface 84a than horn 80X shown in FIG. That is, as a result of the expansion of the space between the projections 84Y of the horn 80Y, it is possible to receive more portions of each composite film that receive compression from the left and right sides into the valleys 84v of the horn 80Y.
- the lead has an undulating shape in a partial cross section, but the fact that the lead has an undulating shape itself has a great effect on the characteristics when the cell is applied to an electricity storage device. Not likely.
- the top surface 84a of the convex portion 84X can have a larger area. Therefore, it is possible to expand the weld interface between the conductive layer of the composite film and the lead, and from the viewpoint of reducing the connection resistance between the composite film and the lead, the protrusion 84X of the horn 80X shown in FIG. is advantageous.
- the joint strength when the horn 80X shown in FIG. 57 is used is higher than when the horn 80Y shown in FIG. may be advantageous.
- the area of the top surface 84a of each projection is relatively small as in the horn 80Y shown in FIG. decline can be avoided.
- the width of the joint in cross-section may be greater than the center-to-center distance between two adjacent joints, or vice versa. The size relationship between the width of the joint and the center-to-center distance between two joints adjacent to each other can be appropriately changed according to the shape of the horn.
- Battery 3 a cell of Battery 3 as a comparative example was fabricated in the same manner as Battery 1-1, and leads were connected to tab regions on the positive electrode side and the negative electrode side of the cell by ultrasonic bonding. However, here, ultrasonic bonding was performed using a horn having a tip shape different from that of the horn used to fabricate Battery 1-1 and the horn used to fabricate Battery 2. FIG. 3
- FIG. 63 shows the cross-sectional shape of the horn used for manufacturing the battery 3. Similar to horn 80X shown in FIG. 57 and horn 80Y shown in FIG. 61, horn 80Z shown in FIG. 63 also has a plurality of protrusions 84Z arranged along two mutually orthogonal directions. A center-to-center distance (arrangement pitch) P3 of the protrusions 84Z is 0.4 mm. Each convex portion 84Z has a truncated quadrangular pyramid shape in which two side surfaces facing each other form an angle of 90°, and a top surface 84a is included in part thereof.
- the width T3 of the top surface 84a in a cross-sectional view when the horn 80Z is cut along the direction in which the plurality of protrusions 84Z are arranged is 0.06 mm, and the valley 84v formed between the two protrusions 84Z
- the distance M3 from the bottom of the projection 84Z to the top surface 84a of the projection 84Z is 0.17 mm.
- FIG. 64 is a schematic diagram showing a microscopic image of the third portion on the positive electrode side of the battery 3 when viewed in the stacking direction of the composite film. Observation of the cross section of the battery 3 also revealed that, in the third portion of the battery 3, a recess-like structure 218z was formed in the portion of the upper surface of the lead that was compressed between the protrusion 84Z of the horn 80Z and the anvil. However, it was found that not a part of the lead but the entire lead was deformed into an undulating shape.
- Electrode structure 4-1 The horn tip geometry was varied to further evaluate the bond between the lead and the composite film.
- An electrode structure 4-1 was produced by setting the number of composite films as a current collector on the positive electrode side to 10, and connecting the laminate of the composite films to a lead by ultrasonic bonding. Connection between the composite film laminate and the lead was performed in the same manner as in Battery 1-1, except that the shape of the tip of the horn used for ultrasonic bonding was changed.
- the horn For the ultrasonic bonding of the lead in the electrode structure 4-1, similarly to the horn 80X shown in FIG. used the horn.
- the arrangement pitch of the protrusions was 0.62 mm, and the width of the top surface of the protrusions in cross section when the horn was cut along the direction in which the protrusions were arranged was 0.21 mm.
- the total thickness of the lead on the positive electrode side and the thickness of the laminate in the tab region before ultrasonic bonding was performed was 0.16 mm.
- the distance from the lower surface of the lead to the highest point of the composite film between the lead recesses increased to 0.29 mm.
- Electrode structure 4-2 The horn tip geometry was varied to further evaluate the bond between the lead and the composite film.
- An electrode structure 4-2 was produced in the same manner as the electrode structure 4-1, except that the shape of the horn used for ultrasonic bonding was changed.
- a horn having projections arranged at a pitch of 0.3 mm and a top surface width of each projection of 0.1 mm was used.
- the total thickness of the lead on the positive electrode side and the thickness of the laminate in the tab region before ultrasonic bonding was performed was 0.16 mm.
- the distance from the lower surface of the lead to the highest point of the composite film between the lead recesses increased to 0.2 mm.
- connection resistance between the current collector on the positive electrode side and the lead was measured by the same method as for each of the batteries 1-1 to 1-4. .
- a connection resistance value approximately equal to that obtained when a metal foil is used as the current collector was obtained.
- a sufficiently low value of connection resistance could not be obtained. From the comparison between the electrode structure 4-1 and the electrode structure 4-2, it is found that the arrangement pitch of the projections is an inappropriate value, such as the arrangement pitch of the projections of the horn being too small for the number of composite films in the cell. , it may not be possible to form a proper electrical connection between the electrodes and the leads in the cell.
- electrode structures 5-1 to 5-4 were fabricated by the same procedure as for electrode structure 4-1, with the number of composite films connected to the lead changed. Furthermore, the extent to which the laminated body of the composite film rises from the lead between the recesses formed in the lead was compared.
- Electrode structure 5-1 In electrode structure 5-1, the number of positive electrodes was five.
- the laminate thickness in the tab area was 0.04 mm before ultrasonic bonding was performed. After performing ultrasonic bonding, the distance from the top surface of the lead to the highest point of the composite film between the lead recesses increased to 0.07 mm. That is, between the recesses of the leads, the distance from the upper surface of the leads to the highest point of the composite film increased by about 75% compared to before the ultrasonic bonding was performed.
- Electrode structure 5-2 In the electrode structure 5-2, ten positive electrodes were used. The laminate thickness in the tab area was 0.07 mm before ultrasonic bonding was performed. After performing ultrasonic bonding, the distance from the top surface of the lead to the highest point of the composite film between the lead recesses increased to 0.17 mm. That is, between the recesses of the leads, the distance from the upper surface of the leads to the highest point of the composite film showed an increase of about 143% compared to before the ultrasonic bonding was performed.
- Electrode structure 5-3 In the cell of electrode structure 5-3, the number of positive electrodes was 15. Similar to Battery 1-2, in electrode structure 5-3, a lead with a thickness of 0.2 mm was bonded to a stack of 15 composite films.
- the thickness of the laminate in the tab area was 0.11 mm before ultrasonic bonding was performed. After performing ultrasonic bonding, the distance from the top surface of the lead to the highest point of the composite film between the lead recesses increased to 0.31 mm. That is, between the concave portions of the leads, the distance from the upper surface of the leads to the highest point of the composite film showed an increase of about 182% compared to before the ultrasonic bonding was performed.
- Electrode structure 5-4 In electrode structure 5-4, the number of positive electrodes was 20. Similar to electrode structure 5-3, in electrode structure 5-4 a lead having a thickness of 0.2 mm was bonded to the composite film stack.
- the thickness of the laminate in the tab area was 0.15 mm before ultrasonic bonding was performed. After performing ultrasonic bonding, the distance from the top surface of the lead to the highest point of the composite film between the lead recesses increased to 0.48 mm. That is, between the recesses of the leads, the distance from the upper surface of the leads to the highest point of the composite film showed an increase of about 220% compared to before the ultrasonic bonding was performed.
- the amount of change in the distance from the upper surface of the lead to the highest position of the composite film before and after the ultrasonic bonding process differs depending on the number of composite films connected to the lead by ultrasonic bonding.
- this amount of change may vary depending on the tip shape of the horn used for ultrasonic bonding.
- the degree of swelling of the composite film between the recesses of the leads depends on the arrangement pitch of the protrusions of the horn, the area of the region of the surface of the protrusions of the horn that contacts one of the uppermost layers included in the laminate of the composite films, and the like. It can be of different size accordingly.
- the power storage device electrodes according to the embodiments of the present disclosure are useful as power sources for various electronic devices, electric motors, and the like.
- Power storage devices according to embodiments of the present disclosure include, for example, power sources for vehicles typified by bicycles and passenger cars, power sources for communication devices typified by smartphones, power sources for various sensors, unmanned eXtended vehicles ( UxV)) power supply.
- UxV unmanned eXtended vehicles
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Abstract
蓄電デバイス用電極は、少なくとも1つの第1凹部を有する第1表面、および、第1表面とは反対側に位置する第2表面を有する導体板であって、第1表面は、第1凹部の外側に位置する第1領域を有する、導体板と、絶縁材料を含有する第1層、第1導電層および第2導電層を有する第1複合フィルムであって、第1層は、第1導電層と第2導電層との間に位置する、第1複合フィルムとを備え、第1複合フィルムの第1導電層は、第1凹部において導体板に接続されており、第1複合フィルムの第2導電層は、導体板の第1領域の法線方向視において第1凹部と重なる位置で第1導電層に接続されている。
Description
本開示は、蓄電デバイス用電極、ならびに、蓄電デバイス用電極を有する蓄電デバイスおよび二次電池に関する。
二次電池の集電体に、樹脂フィルムの両面に金属層を形成した複合材を用いることが提案されている。下記の特許文献1および2は、そのような複合材を集電体に適用したリチウムイオン二次電池を開示している。
リチウムイオン二次電池のような蓄電デバイスにおいては、外装体の外部への電力の取り出しのために、導電性の部材(リード)を集電体に接続することが一般に行われている。集電体とリードとの間の電気的および機械的な接続の改良は、蓄電デバイスの信頼性を向上させ得る。
本開示のある実施形態による蓄電デバイス用電極は、少なくとも1つの第1凹部を有する第1表面、および、前記第1表面とは反対側に位置する第2表面を有する導体板であって、前記第1表面は、前記第1凹部の外側に位置する第1領域を有する、導体板と、絶縁材料を含有する第1層、第1導電層および第2導電層を有する第1複合フィルムであって、前記第1層は、前記第1導電層と前記第2導電層との間に位置する、第1複合フィルムとを備え、前記第1複合フィルムの前記第1導電層は、前記第1凹部において前記導体板に接続されており、前記第1複合フィルムの前記第2導電層は、前記導体板の前記第1領域の法線方向視において前記第1凹部と重なる位置で前記第1導電層に接続されている。
本開示の実施形態によれば、蓄電デバイスの信頼性を向上させ得る。
以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を説明する。以下の説明で提示される数値、形状、材料、ステップ、そのステップの順序などは、あくまでも一例であって、技術的に矛盾が生じない限りにおいて種々の改変が可能である。また、以下に説明する各実施形態も、あくまでも例示であり、技術的に矛盾が生じない限りにおいて種々の組み合わせが可能である。
本開示の図面に表された部材のそれぞれの寸法、形状等は、説明の便宜のために誇張されていることがある。また、本開示の図面では、過度の複雑さを避けるために、一部の部材を取り出して図示したり、一部の要素の図示を省略したりすることがある。そのため、本開示の図面に表された部材のそれぞれの寸法および部材間の配置は、実際のデバイスにおける部材のそれぞれの寸法および部材間の配置を反映しないことがある。
以下では、部材の構造、形状等を多角形、円形等の平面図形、または、直方体、角錐、円錐等の立体図形にたとえて説明することがある。しかしながら、このような説明における図形の例示は、部材の構造、形状等が数学に厳密な意味でそのような図形に一致することを意図するものではない。例えば、実際の部材が、例示された図形の辺あるいは面が一部変形したような形状を有することもあり得る。本開示における「垂直」および「直交」は、2つの直線、辺、面等が厳密に90°の角度をなしていることに限られず、90°から±5°程度の範囲にある場合をも含む。
本明細書において、「セル」の用語は、少なくとも一対の正極および負極が一体的に組み立てられた構造を指す。本明細書の「電池」の用語は、互いに電気的に接続された1以上の「セル」を有する、電池モジュール、電池パック等の種々の形態を包括する用語として用いられる。
[蓄電デバイスの実施形態1]
図1は、本開示のある実施形態による蓄電デバイスの構成の一例を示す。ここでは、蓄電デバイスとして、積層型のリチウムイオン二次電池を例示する。
図1は、本開示のある実施形態による蓄電デバイスの構成の一例を示す。ここでは、蓄電デバイスとして、積層型のリチウムイオン二次電池を例示する。
図1に示すリチウムイオン二次電池100Aは、正極および負極の1以上の組を含むセル200Aと、セル200Aに接続された一対の導体板250および260と、セル200Aを覆う外装体300と、電解質290とを有する。ここでは、二次電池100Aとして、パウチ型あるいはラミネート型と呼ばれるリチウムイオン二次電池を例示する。
セル200Aは、外装体300の内側に形成された空間に収容される。導体板250は、外装体300の内側に位置する部分と、外装体300の外側に位置する部分とを有する。同様に、導体板260も、外装体300の内側に位置する部分と、外装体300の外側に位置する部分とを有する。導体板250のうち外装体300の外側に引き出された部分は、二次電池100Aの正極端子として機能し、導体板260のうち外装体300の外側に引き出された部分は、二次電池100Aの負極端子として機能する。以下では、導体板250および導体板260をそれぞれ「リード250」および「リード260」と呼ぶ。
外装体300の内側の空間には、電解質290がさらに収容される。電解質290は、例えば非水電解液である。電解質290に非水電解液を適用した場合、外装体300とリード250との間、および、外装体300とリード260との間に、電解液の漏出を防止するための封止材(例えば、ポリプロピレン等の樹脂フィルム、図1において不図示)が配置され得る。
図2は、図1に示すセルおよび一対のリードを取り出して模式的に示す。図2に例示する構成において、セル200Aは、1以上の第1電極210Aと、1以上の第2電極220Aと、1以上の第3層270Aとを含む。第1電極210Aは、セル200Aの例えば正極であり、第2電極220Aは、セル200Aの負極である。図2に例示する構成において、これらの第1電極210A、第2電極220Aおよび第3層270Aは、いずれもシート状である。図2には、説明の便宜のために、互いに直交する3つの方向であるX方向、Y方向およびZ方向を示す矢印が示されている。図2に示す例において、第1電極210A、第2電極220Aおよび第3層270Aは、図のZ方向に沿って積層されている。
図2に模式的に示すように、セル200Aは、第3層270Aを介して第1電極210Aおよび第2電極220Aを交互に積層した構造を有する。第3層270Aは、絶縁材料を含み、セル200Aのセパレータとしての機能を有する。セル200Aは、例えば、19枚の第1電極210Aと、20枚の第2電極220Aとを含む。この場合、セル200Aは、それぞれが第1電極210Aと第2電極220Aとの間に位置する合計38枚の第3層270Aを含む。ここでは、図のZ方向は、第1電極210A、第2電極220Aおよび第3層270Aが積層された方向に一致している。本明細書において、図のZ方向を積層方向と呼ぶことがある。
第1電極210Aのそれぞれは、第1面215aおよび第2面215bを有する複合フィルム215Aと、第1材料層212とを含む。第1面215aは、複合フィルム215Aの上面であり、第2面215bは、図のZ方向において第1面215aとは反対側を向く、複合フィルム215Aの下面である。第1材料層212は、複合フィルム215Aの第1面215a上および第2面215b上に設けられる。第1材料層212は、セル200Aの例えば正極活物質を含む層である。なお、本開示の説明においては、「上面」、「下面」、「上層」および「下層」等の、「上」または「下」を含む用語を使用することがある。しかしながら、これは、部材間の相対的な配置を説明するための便宜であって蓄電デバイスの使用時の姿勢を限定する意図ではない。例えば、「上面」は、図のZ方向の正側に位置する面を指し、「下面」は、図のZ方向の負側に位置する面を指す。
第2電極220Aのそれぞれは、第3面225aおよび第4面225bを有する複合フィルム225Aと、第2材料層222とを含む。第3面225aは、複合フィルム225Aの上面であり、第4面225bは、図のZ方向において第3面225aとは反対側を向く、複合フィルム225Aの下面である。第2材料層222は、セル200Aの例えば負極活物質を含む層である。第2材料層222は、複合フィルム225Aの第3面225aおよび第4面225bの一方または両方の上に設けられる。ただし、複数の第2電極220Aのうち、第1電極210Aおよび第2電極220Aの積層構造の最上層に位置する1つは、その第3面225a上に第2材料層222を有しないことがあり得る。同様に、複数の第2電極220Aのうち、第1電極210Aおよび第2電極220Aの積層構造の最下層に位置する1つは、第3面225aとは反対側の第4面225b上に第2材料層222を有しないことがあり得る。
第3層270Aのそれぞれは、第1電極210Aと、その第1電極210Aの最も近くに位置する第2電極220Aとの間に配置される。第3層270Aは、樹脂等の絶縁材料から形成され、複合フィルム215A上の第1材料層212と、複合フィルム225A上の第2材料層222との間の直接の接触を防止する。
後述するように、複合フィルム215Aは、第1材料層212に接する導電層を有し、第1電極210Aの集電体として機能する。同様に、複合フィルム225Aは、第2材料層222に接する導電層を有し、第2電極220Aの集電体として機能する。図2に模式的に示すように、各第1電極210Aの複合フィルム215Aは、第1面215aおよび第2面215bのそれぞれに、第1材料層212の配置されていない領域を有する。図2では互いに分離されて図示されているが、実際のデバイスでは、それら領域は、相異なる複合フィルム215Aの間で互いに物理的に接触させられ、電気的に接続される。第2電極220Aについても同様であり、各複合フィルム225Aの第3面225aおよび第4面225bのそれぞれは、第2材料層222が配置されておらず、かつ、複数の第2電極220Aの間で互いに接続された領域を含む。図2は、それぞれが1つの第1電極210Aおよび1つの第2電極220Aを含む複数の組を電気的に並列に接続する構成の例である。
図2に示す例では、リード250は、複数の第1電極210Aのうち、第1電極210Aおよび第2電極220Aの積層構造の最下層に位置する1つの第2面215bに接続されている。また、リード260は、複数の第2電極220Aのうち、第1電極210Aおよび第2電極220Aの積層構造の最下層に位置する1つの第4面225bに接続されている。
本開示の実施形態では、複合フィルム215Aおよび複合フィルム225Aに、樹脂等の絶縁材料を含有するフィルムの両面に導電層を配置した複合材を適用する。図面を参照しながら後に詳しく説明するように、本開示の実施形態では、複合フィルム中の2つの導電層の間に電気的接続を形成しながら、複合フィルム中の導電層とリードとの間にも電気的接続を形成する。このとき、リードの表面のうち、複合フィルムと対向する側の表面に1以上の凹部を設け、それら凹部でリードと複合フィルム中の導電層との間の機械的接続および電気的接続を実現すると有益である。
本開示のある実施形態によれば、リードに設けられた1以上の凹部でリードと複合フィルムの導電層とを接続しているので、リードと複合フィルムとの間の界面の面積を増大し得る。リードと複合フィルムとの間において機械的および電気的な接続が形成された領域を拡大し得るので、これらをより強固に互いに接合することが可能になり、接合強度が向上する。結果として、二次電池等の蓄電デバイスの信頼性を向上させることが可能になる。以下、第1電極210A、第2電極220Aおよびリード250、260、ならびに、これらの間の接続をより詳細に説明する。
図3は、図2に示す第1電極の断面の一部を模式的に示す。図2と同様に、図3には、互いに直交するX方向、Y方向およびZ方向を示す矢印が表されている。本開示の他の図面においても、X方向、Y方向およびZ方向を示す矢印を図示することがある。
図2を参照しながら説明したように、第1電極210Aは、複合フィルム215Aと、複合フィルム215Aに支持された第1材料層212とを含む。第1材料層212は、複合フィルム215Aの第1面215a側および第2面215b側の両方に配置されている。
図3に示すように、複合フィルム215Aの第1面215aおよび第2面215bのそれぞれは、Z方向において、第1材料層212と重なる領域と、第1材料層212の外側に位置する領域とを有する。説明の便宜のために、以下では、複合フィルム215Aのうち図のZ方向において第1材料層212と重ならない、すなわち第1材料層212の外側に位置する領域を「タブ領域210t」と呼ぶことがある。
図3に例示する構成において、複合フィルム215Aは、第1導電層11と、第2導電層12と、第1導電層11と第2導電層12との間に挟まれた第1層とを含む。第1導電層11は、第1導電層11の表面のうち、第1層14側に位置する上面11aと、上面11aの反対側に位置する下面11bとを有する。第2導電層12は、第2導電層12の表面のうち、第1層14側に位置する下面12bと、下面12bの反対側に位置する上面12aとを有する。ここでは、第1導電層11の下面11bは、複合フィルム215Aの第2面215bでもあり、第2導電層12の上面12aは、複合フィルム215Aの第1面215aでもある。
第1層14は、第1導電層11および第2導電層12の支持層であり、樹脂等の絶縁材料を含む。第1層14の例は、ポリエチレンテレフタレート(PET)等の熱可塑性樹脂を含有する樹脂層である。第1層14は、3μm以上12μm以下の範囲、好ましくは3μm以上6μm以下の範囲(例えば4.5μm程度)の厚さを有する。リチウムイオン二次電池の正極への応用において、第1導電層11および第2導電層12のそれぞれは、アルミニウム膜であり得る。
図4は、図2に示す第2電極の断面の一部を模式的に示す。本実施形態の第2電極220Aは、各部を構成する材料が異なる点を除き、第1電極210Aと基本的に同様の構造を有する。すなわち、第2電極220Aは、第3面225aおよび第4面225bを有する複合フィルム225Aを含む。第2電極220Aは、さらに、1以上の第2材料層222を含む。図2に例示する構成において、セル200A中の第2電極220Aのうち、第1電極210Aおよび第2電極220Aの積層構造の一番外側に位置する第2電極220Aは、複合フィルム225Aの第3面225a側および第4面225b側の一方に第2材料層222を有する。第1電極210Aおよび第2電極220Aの積層構造のその他の位置にある第2電極220Aは、図4に示すように、複合フィルム225Aの第3面225a側に配置された第2材料層222と、第4面225b側に配置された第2材料層222とを有する。
図4に例示する構成において、複合フィルム225Aは、第1導電層21と、第2導電層22と、第1導電層21と第2導電層22との間に位置する第1層24とを含む。第1導電層21は、第1導電層21の表面のうち、第1層24側に位置する上面21aと、上面21aの反対側に位置する下面21bとを有する。第2導電層22は、第2導電層22の表面のうち、第1層24側に位置する下面22bと、下面22bの反対側に位置する上面22aとを有する。図4に示すように、ここでは、第1導電層21の下面21bは、複合フィルム225Aの第4面225bでもあり、第2導電層22の上面22aは、複合フィルム225Aの第3面225aでもある。第1電極210Aの複合フィルム215Aと同様に、第2電極220Aの複合フィルム225Aも、第2材料層222の配置されていない領域(以下、「タブ領域220t」と呼ぶ。)を有する。
第1層24は、第1導電層21および第2導電層22の支持層であり、上述の第1層14と同様に、ポリエチレンテレフタレート等の絶縁材料を含有する樹脂層であり得る。他方、リチウムイオン二次電池への応用において、第1導電層21および第2導電層22のそれぞれは、銅から形成された導電層であり得る。
図2を参照しながら簡単に説明したように、リード250は、第1電極210Aに接続され、リード260は、第2電極220Aに接続される。第1電極210A側のリード250には、例えば、100~200μm程度の厚さを有するアルミニウム板が適用される。他方、第2電極220A側のリード260には、例えば、100~200μm程度の厚さを有するニッケル板が適用される。なお、本明細書における「板」は、自己支持型の構造であることを意味し、特定の範囲の厚さを有する部材に限定されない。本明細書における「板」には、箔、シート、バー等の種々の形態が含まれ得る。
図5は、図2に示す構造のうち、第2電極とリードとの接合部を含む複数の部分(以下、「第3部分」と呼ぶ)とその周辺とを取り出して模式的に示す。リード260は、上面260a(第1表面)と、上面260aとは反対側に位置する下面260b(第2表面)とを有する。図5に例示する構成において、リード260は、その上面260aの一部が、複数の第2電極220Aのうちセル200Aの最も下側に位置する1つの第4面225bに対向させられ、その複合フィルム225Aに接合されている。
図5に模式的に示すように、リード260と、リード260上の複数のタブ領域220tの積層体との間には、1以上の第3部分240Jが設けられる。第3部分240Jのそれぞれは、1以上の接合部を含む。図5は、第2電極220Aとリード260との間の第3部分240Jをタブ領域220tの複数の箇所に設けた例を示している。後述するように、各第3部分240Jは、固相接合により第2電極220Aとリード260とが互いに電気的および機械的に接合された1以上の接合部を含む。また、第3部分240Jは、第2電極220Aとリード260との間に固相接合が形成されていない領域をも含み得る。なお、セル200A中の第1電極210Aとリード250との間にも第2電極220Aと同様の接続構造を適用できる。ただし、以下では、説明が冗長となることを避けるために、第2電極220Aとリード260との間の接続の詳細を主に説明する。
図6は、複合フィルムの積層体における第3部分の外観を模式的に示す。図5に示す第3部分240Jのそれぞれは、図6に示すように、複合フィルム225Aの積層体に形成された複数の凹部228を有する。図6に示す例では、互いに直交する、図のX方向およびY方向に沿って、複数の凹部228が複合フィルム225Aの積層体に形成されている。
図6は、リード260と複数の第2電極220Aとの間の接続構造として、複数の凹部228をタブ領域220tに形成した例である。図6に例示する構成において、複数の凹部228のそれぞれは、最上層の複合フィルム225Aの第3面225aに位置する開口28aと、内壁面28cとを有する。
図のZ方向に見たときに、開口28aは、概ね矩形の形状を有している。ここで、本明細書における「矩形」は、すべての角が厳密に直角になっている四辺形に限定されず、角が丸まったような形状も本明細書の「矩形」に包含される。また、四辺形の各辺は線分に限られず、うねりを有してもよい。「うねりを有する」とは、例えば、矩形を構成する辺となる仮想的な線分に対し、その直交方向に、その線分の長さの±30%以内の幅で蛇行していることをいう。または、矩形を構成する辺となる仮想的な線分に対し、その直交方向に、±300μm以内の幅で蛇行していることをいう。
図6に示す例では、リード260の上面260aに対してZの正方向に盛り上がった凸部28pが開口28aを取り囲むように形成されている。図のZ方向に見て、凸部28pは、互いに隣接する2つの開口28aの間に2つ形成されることもあれば、互いに隣接する2つの開口28aの間で1つ形成されることもある。複合フィルム225Aの第3面225aが、各開口28aの周囲に凸部28pを有することは、本開示の実施形態において必須ではない。
図7は、複合フィルムとリードとの間の第3部分の断面の一部を模式的に示す。なお、実際のデバイスでは、20枚程度の複合フィルムがリードに接続され得るが、図7では、図面が過度に複雑になることを避けるために、セル200Aに含まれる複合フィルム225Aのうち、第1電極210Aおよび第2電極220Aの積層構造の最下層の1枚(言い換えれば、リード260に最も近い1枚)と、第1電極210Aを挟んでその上層に位置する1枚とを取り出して図示している。
リード260は、図のXY面に平行な平面に拡がる板状を有する。ここで、本明細書における「板状」には、一部にうねりを有するような形状、表面の一部に凹部を有するような形状も含まれる。図8は、図7中に点線の円で示した領域を拡大して示す。図8に示すように、リード260の上面260aは、少なくとも1つの凹部61を有し得る。各凹部61は、リード260の上面260aに位置する開口61aを有する。
セル200A中の複合フィルム225Aは、例えばリード260の凹部61において電気的および機械的に接続される。ここでは、説明の便宜のために、第1電極210Aおよび第2電極220Aの積層構造に含まれる複数の複合フィルム225Aのうち、リード260に最も近い1枚を複合フィルム225Akと呼び、複合フィルム225Akの1つ上層の1枚を複合フィルム225Ahと呼ぶ。本明細書において、複合フィルム225Akを「第1複合フィルム」、複合フィルム225Ahを「第2複合フィルム」と呼ぶことがある。その場合、第1複合フィルムの第1層、第1導電層および第2導電層を、それぞれ、「第1層」、「第1導電層」および「第2導電層」と呼び、第2複合フィルムの第1層、第1導電層および第2導電層を、それぞれ、「第2層」、「第3導電層」および「第4導電層」と呼ぶことがある。
まず、複数の複合フィルム225Aのうち、リード260に最も近い複合フィルム225Akに注目すると、複合フィルム225Akの第1導電層21の一部は、図8に模式的に示すように、図のZ方向において凹部61と重なる位置でリード260に接触し、リード260に接続される。さらに、複合フィルム225Akの、第1層24に関して第1導電層21とは反対側に位置する第2導電層22に注目すると、その第2導電層22は、図のZ方向において凹部61と重なる位置で第1導電層21に接続される。言い換えれば、この例では、複合フィルム225Akの第1導電層21および第2導電層22が、図のZ方向においてリード260の凹部61と重なる位置でリード260に接続されている。第1導電層21および第2導電層22は、リード260の上面260aのうち凹部61の形成されていない領域よりも低い位置でリード260に接続されてもかまわない。
2層目の複合フィルム225Ahの第1導電層21の少なくとも一部は、複合フィルム225Ahの第2導電層22と、最下層の複合フィルム225Akの第2材料層222との間に位置する。複合フィルム225Ahの第1導電層21の他の一部は、図8に模式的に示すように、図のZ方向においてリード260の凹部61と重なる位置で、最下層の複合フィルム225Akの第2導電層22に接続される。さらに、複合フィルム225Ahの第2導電層22は、図のZ方向においてリード260の凹部61と重なる位置で、複合フィルム225Ahの第1導電層21に接続されている。すなわち、図のZ方向においてリード260の凹部61と重なる位置で、複数の複合フィルム225Aの第1導電層21および第2導電層22の間に導電経路が形成されている。
図8に示すように、リード260の上面260aは、最下層の複合フィルム225Akの第4面225bに対向する、平坦な第1領域R1を有する。ここで、本明細書において、第1領域R1が「平坦」であるとは、最も高い部分から最も低い部分までの距離がリードの厚さの3%以内であることを指す。リードの厚さは、Z方向における、リードの下面から上面までの距離である。また、本明細書において、Z方向から見ること(平面視)を「第1領域の法線方向視」ということがある。
リード260の上面260aは、1以上の第2領域R2をさらに有する。第2領域R2は、複合フィルム225Aの第1導電層21の材料とリード260の材料との間に接合界面が形成されている領域である。上述の第1領域R1は、第2領域R2の外側に位置する領域であるといってよい。
上面260aが1以上の凹部61を有する場合、図8に例示するように、第2領域R2は、各凹部61の内部に位置してもよい。あるいは、後述するように、第2領域R2は、凹部61を含んでもよい。第1領域R1は、1以上の凹部61の外側に位置し、かつ、第2領域R2の外側に位置する領域である。第1領域R1は、平坦な領域を含んでもよい。図8に例示するように、上面260aが、例えば、図のX方向およびY方向に沿って二次元に配置された複数の凹部61を有する場合、図のZ方向に見たとき、第1領域R1は、上面260aにグリッド状に形成される。
リード260の上面260aが凹部61を有する場合、複合フィルム225Aの第3面225aは、少なくとも凹部61上に位置する部分でリード260側に窪む。つまり、複合フィルム225Aの開口28aは、複合フィルム225Aの第3面225aのうち、Z方向において、凹部61の周縁(すなわち開口61a)に重なる部分であるといえる。
図8に示す例では、リード260の上面260aは、図のX方向において互いに隣接する2つの凹部61を有している。この例において、リード260の最も近くに位置する複合フィルム225Akの第1層24のうち、図のZ方向に見たときにこれら2つの凹部61の間に位置する部分(以下、「第1部分24X」と呼ぶ。)は、図のX方向に沿って厚さの変化している部分を含む。より詳細には、第1部分24Xは、これら2つの凹部61の一方から他方に近づくに従って厚さの増大する部分と、これとは逆にこれら2つの凹部61の一方から他方に近づくに従って厚さの減少する部分とを含んでいる。第1部分24Xの厚さは、複数の複合フィルムが積層された方向(図7および図8の例では図中のZ方向に一致)における、第1導電層21の上面21a(第1層24側の表面)から第2導電層22の下面22b(第1層24側の表面)までの距離を指す。
同一の複合フィルム225A中の第1層24の第1部分24Xは、第1層24のうち、図のZ方向に見たときに第2材料層222と重なる部分(以下、「第2部分24Y」と呼ぶ。図7参照。)よりも厚さの大きな部分を有し得る。リード上面の、互いに隣接する2つの凹部の間で複合フィルムの厚さが増大していることにより、複合フィルムに例えばせん断応力が加わった場合に、リードの2つの凹部の間の位置を起点とする、複合フィルムの裂けの発生を抑制し得る。すなわち、複合フィルムの破損を抑制して、蓄電デバイスの信頼性を向上させる効果が得られる。
図8において、最下層の複合フィルム225Akの1つ上の複合フィルム225Ahに注目する。複合フィルム225Ahの第2導電層22は、第1導電層21とは反対側に位置する上面22aを有する。第2導電層22の上面22aは、複合フィルム225Aの第3面225aを構成する。図8に例示する構成において、第2導電層22の上面22aのうち図のZ方向においてリード260の凹部61と重なる部分は、図8中に破線で示す、リード260の第1領域R1の位置よりも低い位置にある。すなわち、第2導電層22の上面22aは、リード260の上面260aの第1領域R1の位置を基準としてリード260の下面260bのより近くに位置する部分を有し得る。
セル200A中の第1電極210Aとリード250との間にも第2電極220Aと同様の接続構造を適用できる。
図65は、図2に示す構造のうち、第1電極とリードとの接合部を含む複数の第3部分140Jとその周辺とを取り出して模式的に示す。リード250は、上面250a(第1表面)と、上面250aとは反対側に位置する下面250b(第2表面)とを有する。図65に例示する構成において、リード250は、その上面250aの一部が、複数の第1電極210Aのうちセル200Aの最も下側に位置する1つの第2面215bに対向させられ、その複合フィルム215Aに接合されている。
図65に模式的に示すように、リード250と、リード250上の複数のタブ領域210tの積層体との間には、それぞれが1以上の接合部を含む1以上の第3部分140Jが設けられる。図65は、第1電極210Aとリード250との間の第3部分140Jをタブ領域210tの複数の箇所に設けた例を示している。後述するように、各第3部分140Jは、固相接合により第1電極210Aとリード250とが互いに電気的および機械的に接合された1以上の接合部を含む。また、第3部分140Jは、第1電極210Aとリード250との間に固相接合が形成されていない領域をも含み得る。
図66は、複合フィルムの積層体における第3部分140Jの外観を模式的に示す。図65に示す第3部分140Jのそれぞれは、図66に示すように、複合フィルム215Aの積層体に形成された複数の凹部218を有する。図66に示す例では、互いに直交する、図のX方向およびY方向に沿って、複数の凹部218が複合フィルム215Aの積層体に形成されている。
図66は、リード250と複数の第1電極210Aとの間の接続構造として、複数の凹部218をタブ領域210tに形成した例である。図66に例示する構成において、複数の凹部218のそれぞれは、最上層の複合フィルム215Aの第1面215aに位置する開口18aと、4つの内壁面18cとを有する。図6に例示した構成と同様に、図のZ方向に見たときに、開口18aは、概ね矩形の形状を有している。
図66に示す例では、リード250の上面250aに対してZの正方向に盛り上がった凸部18pが開口18aを取り囲むように形成されている。図のZ方向に見て、凸部18pは、互いに隣接する2つの開口18aの間に2つ形成されることもあれば、互いに隣接する2つの開口18aの間で1つ形成されることもある。複合フィルム215Aの第1面215aが、各開口18aの周囲に凸部18pを有することは、本開示の実施形態において必須ではない。
図67は、複合フィルムとリードとの間の第3部分の断面の一部を模式的に示す。図8と同様に、セル200Aに含まれる複合フィルム215Aのうち、第1電極210Aおよび第2電極220Aの積層構造の最下層の1枚(言い換えれば、リード250に最も近い1枚)と、第2電極220Aを挟んでその上層に位置する1枚とを取り出して図示している。
リード250は、図のXY面に平行な平面に拡がる板状を有する。図67には、図67中に点線の円で示した領域の拡大図を併せて示す。図67に示すように、リード250の上面250aは、少なくとも1つの凹部51を有し得る。
セル200A中の複合フィルム215Aは、例えばリード250の凹部51において電気的および機械的に接続される。ここでは、説明の便宜のために、第1電極210Aおよび第2電極220Aの積層構造に含まれる複数の複合フィルム215Aのうち、リード250に最も近い1枚を複合フィルム215Akと呼び、複合フィルム215Akの1つ上層の1枚を複合フィルム215Ahと呼ぶ。本明細書において、複合フィルム215Akを「第1複合フィルム」、複合フィルム215Ahを「第2複合フィルム」と呼ぶことがある。その場合、第1複合フィルムの第1層、第1導電層および第2導電層を、それぞれ、「第1層」、「第1導電層」および「第2導電層」と呼び、第2複合フィルムの第1層、第1導電層および第2導電層を、それぞれ、「第2層」、「第3導電層」および「第4導電層」と呼ぶことがある。
まず、複数の複合フィルム215Aのうち、リード250に最も近い複合フィルム215Akに注目すると、複合フィルム215Akの第1導電層11の一部は、図67に模式的に示すように、図のZ方向において凹部51と重なる位置でリード250に接触し、リード250に接続される。さらに、複合フィルム215Akの、第1層14に関して第1導電層11とは反対側に位置する第2導電層12に注目すると、その第2導電層12は、図のZ方向において凹部51と重なる位置で第1導電層11に接続される。言い換えれば、この例では、複合フィルム215Akの第1導電層11および第2導電層12が、図のZ方向においてリード250の凹部51と重なる位置でリード250に接続されている。第1導電層11および第2導電層12は、リード250の上面250aのうち凹部51の形成されていない領域よりも低い位置でリード260に接続されてもかまわない。
2層目の複合フィルム215Ahの第1導電層11の少なくとも一部は、複合フィルム215Ahの第2導電層12と、最下層の複合フィルム215Akの第1材料層212との間に位置する。複合フィルム215Ahの第1導電層11の他の一部は、図67に模式的に示すように、図のZ方向においてリード250の凹部51と重なる位置で、最下層の複合フィルム215Akの第2導電層12に接続される。さらに、複合フィルム215Ahの第2導電層12は、図のZ方向においてリード250の凹部51と重なる位置で、複合フィルム215Ahの第1導電層11に接続されている。すなわち、図のZ方向においてリード250の凹部51と重なる位置で、複数の複合フィルム215Aの第1導電層11および第2導電層12の間に導電経路が形成されている。
図67に示すように、リード250の上面250aは、最下層の複合フィルム215Akの第2面215bに対向する、平坦な第1領域R1を有する。リード250の上面250aは、それぞれが凹部51を含む1以上の第2領域R2をさらに有する。ここでは、第2領域R2は、複合フィルム215Aの第1導電層11の材料とリード250の材料との間に接合界面が形成されている領域である。第1領域R1は、第2領域R2の外側に位置する領域であるといえる。
上面250aが1以上の凹部51を有する場合、図67に例示するように、第2領域R2は、各凹部51の内部に位置してもよい。あるいは、後述するように、第2領域R2は、凹部51を含んでもよい。第1領域R1は、1以上の凹部51の外側に位置し、かつ、第2領域R2の外側に位置する領域である。第1領域R1は、平坦な領域を含んでもよい。図67に例示するように、上面250aが、例えば、図のX方向およびY方向に沿って二次元に配置された複数の凹部51を有する場合、図のZ方向に見たとき、第1領域R1は、上面250aにグリッド状に形成される。
リード250の上面250aが凹部51を有する場合、複合フィルム215Aの上面215aは、少なくとも凹部51上に位置する部分でリード250側に窪む。つまり、複合フィルム215Aの開口18aは、複合フィルム215Aの上面215aのうち、Z方向において、凹部51の周縁(すなわち開口51a)に重なる部分であるといえる。
図67に示す例では、リード250の上面250aは、図のX方向において互いに隣接する2つの凹部51を有している。この例において、リード250の最も近くに位置する複合フィルム215Akの第1層14のうち、図のZ方向に見たときにこれら2つの凹部51の間に位置する部分(以下、「第1部分14X」と呼ぶ。)は、図のX方向に沿って厚さの変化している部分を含む。より詳細には、第1部分14Xは、これら2つの凹部51の一方から他方に近づくに従って厚さの増大する部分と、これとは逆にこれら2つの凹部51の一方から他方に近づくに従って厚さの減少する部分とを含んでいる。第1部分14Xの厚さは、複数の複合フィルムが積層された方向(図67の例では図中のZ方向に一致)における、第1導電層11の上面11a(第1層14側の表面)から第2導電層12の下面12b(第1層14側の表面)までの距離を指す。
同一の複合フィルム215A中の第1層14の第1部分14Xは、第1層14のうち、図のZ方向に見たときに第1材料層212と重なる部分(以下、「第2部分14Y」と呼ぶ。)よりも厚さの大きな部分を有し得る。リード上面の、互いに隣接する2つの凹部の間で複合フィルムの厚さが増大していることにより、複合フィルムに例えばせん断応力が加わった場合に、リードの2つの凹部の間の位置を起点とする、複合フィルムの裂けの発生を抑制し得る。すなわち、複合フィルムの破損を抑制して、蓄電デバイスの信頼性を向上させる効果が得られる。
図67において、最下層の複合フィルム215Akの1つ上の複合フィルム215Ahに注目する。複合フィルム215Ahの第2導電層12は、第1導電層11とは反対側に位置する上面12aを有する。第2導電層12の上面12aは、複合フィルム215Aの第1面215aを構成する。図67に例示する構成において、第2導電層12の上面12aのうち図のZ方向においてリード250の凹部51と重なる部分は、図67中に破線で示す、リード250の第1領域R1の位置よりも低い位置にある。すなわち、第2導電層12の上面12aは、リード250の上面250aの第1領域R1の位置を基準としてリード250の下面250bのより近くに位置する部分を有し得る。
第1電極とリードとの接続構造、および、第2電極とリードとの接続構造をより詳細に説明する。以下では、第1電極とリードとの接続構造を例に説明するが、第2電極にも同様の接続構造を適用できる。
図9は、リードの上面に形成された凹部およびその周辺の断面に関する顕微鏡画像を線図で表したものである。図9は、合計9枚の複合フィルムをリードに接続した構成の例である。
図9に示す例では、リード260の上面260aは、図のX方向に沿って互いに隣接する2つの凹部61を有している。複合フィルム225Aの積層体のうち、リード260の2つの凹部61の間に位置する部分は、図のZの正方向に盛り上がっている。これに対し、複合フィルム225Aの積層体のうち、図のZ方向に見て凹部61と重なる部分は、積層体全体の厚さが小さくなっている。結果として、複合フィルム225Aの積層体の、図のZ方向に見て凹部61と重なる部分には、凹部228(図6参照)が形成されている。
図9に模式的に示すように、複合フィルム225Aの積層体のうち、リード260の上面260aの第2領域R2と重なる領域は、複数の複合フィルム225Aの第1導電層21と第2導電層22とが互いに接続された接合部25を含む。接合部25は、第1導電層21の材料と第2導電層22の材料とを含んでいる。図のZ方向に見たとき、接合部25は、凹部61の内側に位置する部分を少なくとも含む。ただし、接合部25が、図のZ方向に見たときに凹部61の外側に位置する部分を含むこともあり得る。
本開示の実施形態において、複数の複合フィルムがリードの上面側の凹部の位置でのみ選択的にリードに接続されていることは、必須ではない。複数の複合フィルムは、複数の複合フィルムの積層方向において少なくともリードの上面側の凹部と重なる位置でリードに接合されていればよく、例えば、複数の複合フィルムのうちリードに最も近い複合フィルムが第2領域R2の全体においてリードに接続されてもよい。
図9に模式的に示すように、接合部25は、その内部に樹脂24rを包含し得る。樹脂24rは、リード260に接続される複数の複合フィルム225Aのいずれかの第1層24に含まれていた樹脂であり得る。接合部25が内部に樹脂24rを含むことで、凸部28pを低く抑えることができる。また、接合部25が金属―金属間の接合のみで構成されているよりも、金属―樹脂―金属の異種材料接合を含む方が、接合強度が高くなる場合もある。さらに、樹脂24rは、その粘性により、接合部25が備える導電層に密着することで、接合部25が備える導電層の剥離を抑制でき、ひいては接合部25の接合信頼性を向上させることができる。
図9中に拡大して模式的に示すように、樹脂24rは、図のZ方向に見たときにリード260の凹部61と重なる部分に位置し、かつ、図のZ方向に関してリード260の上面260aの第1領域R1よりも深くに位置し得る。言い換えれば、樹脂24rは、図のZ方向において上面260aの第1領域R1の位置を基準として下面260bのより近くに位置していることがある。
図9に例示する構成において、リード260は、上面260a側に位置する凹部61に加えて、凹部62Aを下面260bに有している。図9に示す例では、凹部62Aは、上面260a側の凹部61のうちの1つの概ね直下に位置している。言い換えれば、これらの例では、凹部62Aは、下面260bにおいて、図のZ方向に見たときに凹部61のうちの1つと重なる位置に形成されている。凹部62Aは、例えば、下面260bのうち、平坦な第3領域R3よりも上面260a側に位置する部分である。リード260の下面260bの「平坦な領域」は、最も高い部分から最も低い部分までの距離がリードの厚さの3%以内である領域である。第3領域R3は、図のZ方向に見たときに、上面260aの第1領域R1と少なくとも部分的に重なっていてもよい。
リードの下面側(すなわち、複合フィルムと接触していない側)に形成される凹部の形状およびそれらの配置は、図9に示す例に限定されない。図10は、複合フィルムの積層体およびリードの断面に関する顕微鏡画像の他の例を線図で表した模式図である。図10に例示する構成において、リード260の下面260bは、凹部62Bを有している。凹部62Bは、図のZ方向に見たときに、図のX方向に沿って互いに隣接する2つの凹部61の間に位置する。言い換えれば、凹部62Bは、リード260の上面260aの第1領域R1の反対側に位置している。第1領域R1は凸状に湾曲していてもよい。図10は拡大図であるため示されていないが、リード260の上面260aにおける他の第1領域は、平坦な領域を含んでもよい。平坦な領域は、複合フィルムの積層体の顕微鏡画像から確認され得る。平坦な領域を基準とする仮想的な面(基準面)S1を図10に破線で示す。上述した凹部61は、上面260aのうち面S1よりも下面260b側に位置する部分である。
リードの下面側の凹部の形状およびそれらの配置は、図9および図10に例示するような形状および配置に限定されず、種々の形状および配置であり得る。リード260の下面260bは、図のZ方向に見たときに、上面260a側の凹部61のうちの1つと重なる位置にある凹部62Aと、互いに隣接する2つの凹部61の間に位置する凹部62Bとの両方を有していてもかまわない。
リードの上面側の凹部も、種々の形状をとり得る。凹部61の底部は、その一部に平坦な領域を含んでいてもよい。図10に示す例において、図のX方向に沿って互いに隣接する2つの凹部61のうち右側の1つと比較して、左側の1つの底部は、平坦な部分をその一部に含んでいる。本明細書において、凹部61の底部が「平坦」であるとは、凹部61の底部の表面のうち最も高い部分から最も低い部分までの距離がリードの厚さの3%以内であることを指す。
図11は、リードに接続された複合フィルムの断面形状の一例を模式的に示す。図11には、リード260の上面260aの第1領域R1に垂直な平面で切断したときの、リード260および複合フィルム225Aの断面の一部が表されている。なお、ここでは、図面が過度に複雑になることを避けるために、リード260に接続される複数の複合フィルム225Aのうちリード260に最も近い最下層の1枚を取り出して図示している。
複合フィルムのうち、互いに隣接する2つの凹部61の間に位置する部分の断面は、図11に示すように、複数回折れ曲がったような形状を示し得る。図11に例示する構成において、複合フィルム225Aは、図のX方向において互いに隣接する2つの凹部61の間に、互いに折り重なった部分225fを有している。言い換えれば、図11に例示する構成において、複合フィルム225Aは、図のZ方向において自身に重なっている部分225fを有している。
本開示の典型的な実施形態において、複合フィルム225Aのうち、互いに隣接する2つの凹部61の間に位置する部分は、リード260の上面260aのうち、それら2つの凹部61に挟まれた第1領域R1からは離れている。言い換えれば、複合フィルム225Aのうち、互いに隣接する2つの凹部61の間に位置する部分は、第1領域R1には接続されていない。複合フィルム225Aが、互いに隣接する2つの凹部61の間に、互いに折り重なった部分225fを有していると、例えばリード260が外力を受けた場合に、複合フィルム225Aのうち、互いに隣接する2つの凹部61の間に位置する部分を起点とする裂けの発生を抑制し得る。すなわち、複合フィルム225Aの厚さをあたかも増大したことと同様の効果を得ることが可能になる。なお、複合フィルム225Aの一部が第1領域R1に接していてもよい。
図12は、リードに接続された複合フィルムの断面形状の他の一例を模式的に示す。図12に模式的に示すように、複合フィルム225Aの第1導電層21および第2導電層22の一方または両方が、断面視において折れ曲がったような形状を示していてもよい。
図12に例示する構成において、複合フィルム225Aの第1導電層21は、図のX方向において互いに隣接する2つの凹部61の間に、湾曲している弧状部分21sを有している。第1導電層21の上面21aのうち、弧状部分21sに位置する部分21asに注目すると、部分21asは、断面視においてリード260から離れる方向に湾曲している。第1導電層21の上面21aは、リード260の第1領域R1に対向する下面21bとは反対側の表面である。上面21aは、複合フィルム225Aのうち第1導電層21に注目したときにリード260とは反対側に位置する表面であるともいえる。
本明細書における「湾曲している」とは、断面視において、互いに隣接する2つの凹部61の中心を結ぶ円弧よりも大きな曲率を示すような形状を指す。また、本開示の「弧状」は、断面視において曲線状であることを意味し、弓なりの形状を有すること、あるいは、円弧を描いていることに限定されない。
図13は、リードに接続された複合フィルムの断面形状のさらに他の一例を模式的に示す。図13に例示する構成において、複合フィルム225Aの第1導電層21は、図のX方向において互いに隣接する2つの凹部61の間に、それぞれが湾曲している2つの弧状部分21tを有している。図13に示す例では、第1導電層21が、図の+X方向から-X方向に折り返す弧状部分21tと、これとは逆に図の-X方向から+X方向に折り返す弧状部分21tとを有している。すなわち、この例では、第1導電層21は、図のX方向において互いに隣接する2つの凹部61の間に、湾曲して互いに折り重なることにより図のZ方向において互いに重なっている折り返し部分21fを含んでいる。
図13に示す例において、第1導電層21が互いに折り重なった部分に注目すると、図のZ方向に沿った第1層24の実効的な厚さは、図のZ方向において重なっている2つの部分の厚さを足し合わせたものになる。第1導電層21が、互いに折り重なる部分を2つの凹部61の間に有することにより、複合フィルム225Aが全体として互いに折り重なる部分を含む場合(図11参照)と同様に、複合フィルム225Aにせん断応力が働いた場合であっても、これら2つの凹部61の間の位置を起点とする、複合フィルム225Aの裂けの発生を抑制する効果を期待できる。
第1導電層21と同様に、第2導電層22も、断面視において折れ曲がった形状を有していてもよい。図14は、リードに接続された複合フィルムの断面形状のさらに他の一例を模式的に示す。図14に示す例において、複合フィルム225Aの第2導電層22は、図のX方向において互いに隣接する2つの凹部61の間に、湾曲している弧状部分22sを有している。
図14に例示する構成において、第2導電層22の弧状部分22sは、リード260から離れる方向に湾曲しており、第2導電層22の上面22aのうち、弧状部分22sに位置する部分22asも第2導電層22の形状に従った形状を有する。すなわち、部分22asは、断面視においてリード260から離れる方向に湾曲した形状を有している。ここで、上面22aは、複合フィルム225Aの第1層24に関して第1導電層21の下面21bとは反対側に位置する表面である。
図14に例示する構成において、第2導電層22は、さらに、湾曲して互いに折り重なることにより図のZ方向において互いに重なっている折り返し部分22fを2つの凹部61の間に有している。折り返し部分22fは、図の-X方向から+X方向に折り返す弧状部分22tと、これとは逆に図の+X方向から-X方向に折り返す弧状部分22tとを含む。
リードの2つの凹部の間において、積層された複数の複合フィルムのうち最近接の2枚の複合フィルムの間に、例えば図11に示すような入り組んだ構造を導入することにより、2枚の複合フィルムの間に機械的なかみ合いを生じさせ得る。複数の複合フィルムの間で、互いにかみ合うような断面形状を生じさせることにより、リードの2つの凹部の間で複数の複合フィルムに一体的な構造を形成し得る。これにより、リードからの複合フィルムの剥離および/または裂けの発生を抑制し得る。複数の複合フィルムの間で、互いにかみ合うような断面形状の形成は、蓄電デバイスの信頼性の向上に寄与し得る。
図15は、複合フィルムの積層体のうち最下層の複合フィルムと、リードとの間の接続部を取り出して拡大して示す。図15に模式的に示すように、複合フィルム225Aのうちリード260の凹部61に接続された部分に注目すると、複合フィルム225Aに接合部25が形成されている。
接合部25では、第1導電層21と第2導電層22とが互いに接続されることにより、これらの間に導電経路が形成されている。第1導電層21と、第2導電層22とが共通の材料を含むような場合には、第1導電層21および第2導電層22の間に明確な境界が確認できないことがある。ただし、図15に示すように、接合部25がその内部に樹脂の樹脂24rを有する場合には、深さ方向(ここでは図のZ方向)における樹脂24rの位置から第1導電層21と第2導電層22との間の境界のおおよその位置を推定することが可能である。
第1導電層21と、リードとが共通の材料を含んでいる場合には、これらの間に明確な境界を確認できないことがある。しかしながら、例えば、リードの上面の第1領域R1よりも深い位置に樹脂24rの存在が認められる場合、リードの上面に凹部が形成されていると結論することができる。あるいは、図8を参照しながら説明した例のように、第2導電層の上面が、図のZ方向においてリードの凹部と重なる部分に、リードの上面の第1領域R1の位置を基準としたときにリードの下面側のより近くに位置する部分を含んでいれば、リードの上面に凹部が形成されているといえる。
接合部25は、複合フィルム225Aの他の部分(例えば積層方向において第2材料層222と重なる部分)よりも小さな厚さを有し得る。その場合、複合フィルム225Aを単体として取り出してみたとき、複合フィルム225Aは、リード260とは反対側の表面である第3面225aに、リード260に向かって窪んだ凹部63を有しているといってよい(図15参照)。複合フィルム225Aの凹部63は、リード260の上面260aの凹部61と対応した位置(例えば凹部61の直上)に位置する。
図15では、複合フィルム225Aのうち図のZ方向においてリード260の凹部61と重なる部分の厚さを両矢印H1で示している。ここで、両矢印H1で示す長さは、複合フィルム225Aとリード260との間の溶接界面のうち最も深い位置61zから図のZ方向に沿って直線z1を延ばしたときに第2導電層22の上面22aと交差する位置までの距離である。なお、第2導電層22の上面22aは、第2導電層22の、リード260とは反対側に位置する表面を指し、複合フィルム225Aの第3面225aを構成する。
図11~図14に示すように、リード260に接続された複合フィルム225Aは、リード260の2つの凹部61の間で、リード260から離れる方向に膨らんだ形状を有し得る。図15中、第2導電層22の上面22aの、図のZ方向においてリード260の第1領域R1と重なる部分のうちリード260から最も離れた位置から、リード260までの図のZ方向における距離を両矢印H2で示す。この距離H2と、上述の距離H1とを比較したとき、本開示の実施形態では、H1<H2の関係が成り立つ。
上述したように、図9~図15では、第2電極を例にリードとの接続構造の例を説明したが、同様の接続構造を第1電極に適用できる。第1電極の接続構造の一例は、後述する実施例の顕微鏡画像に基づく模式図(例えば図60等)に示される。
図16は、リードの上面に形成される凹部の形状および配置の一例を模式的に示す。図16は、図1に示すセル200Aの第2電極群からリード260を分離し、第3部分240Jをリード260の上面260aの法線方向に見たときの上面図に相当する。
図16に例示する構成において、リード260の上面260aは、図のX方向およびY方向に沿って二次元に配列された合計35個の凹部61を有する。この例では、複数の凹部61は、それぞれの中心が矩形格子の格子点上に概ね位置するようにリード260の上面260aに形成されている。複数の凹部61の配置は、もちろん、この例に限定されない。複数の凹部61は、図のXY面に平行な面内において、第1の軸と、第1の軸に対して鋭角あるいは鈍角をなす第2の軸とに沿って二次元に配列されていてもよい。
二次元に配置された複数の箇所でリードと複合フィルムとを互いに接続することにより、これらの間の結合をより強固とできる。また、リードに外力が働いた場合であっても、応力が複数の箇所に分散されるので複合フィルムからのリードの脱落を回避し得る。すなわち、蓄電デバイスの信頼性向上の効果が得られる。
各凹部61は、リード260の上面260aに位置する開口61aを有する。図16に例示する構成において、凹部61の開口61aは、矩形状を有している。後述するように、凹部61の開口61aを図のZ方向に見たときの形状は、矩形状に限定されない。
図のX方向またはY方向に沿って互いに隣接する2つの開口、例えば、図16において、複数の凹部61のうち図のX方向に沿って互いに隣接する凹部61Pおよび凹部61Qの開口61aに注目する。これら2つの開口は、リード260の上面260aの第1領域R1を挟んで図のX方向に沿って並んでいる。
この例では、これら2つの凹部の一方である凹部61Pの開口61aのX方向における幅X1は、凹部61Pの開口61aから凹部61Qの開口61aまでの距離D1よりも大きい。ここで、開口61aの幅X1は、ある方向(ここでは図のX方向)における開口61aの幅のうちの最大値を意味し、開口61aの間の距離D1は、その方向における開口61aの間の距離のうちの最小値を意味する。
凹部61Pの開口61aの例えばX方向における幅X1を大きくすることにより、複合フィルム225Aとリード260との間の接合界面を拡大し得る。複合フィルム225Aとリード260との間の接合界面を拡大することにより、複合フィルム225Aとリード260との間の接続抵抗を低減する効果が得られる。また、凹部61ごとの、複合フィルム225Aとリード260との間の接合強度向上の効果も期待できる。低い接続抵抗および高い接合強度を得る観点からは、幅X1を開口61a間の距離D1よりも大きくすることが有利である。
これとは逆に、図17に示すように、凹部61Pの開口61aのX方向における幅X1が、凹部61Pの開口61aから凹部61Qの開口61aまでの距離D1よりも小さくてもよい。開口61aの幅X1と比較して開口61a間の距離D1を大きくするような凹部61の形状および配置は、より多くの枚数の複合フィルム225Aのリード260への接続を容易にする。すなわち、X1<D1を満足するような凹部61の形状および配置は、より多くの枚数の複合フィルム225Aをリード260に接続する構成に有利である。あるいは、凹部61Pの開口61aの幅X1は、開口61a間の距離D1と同じであってもよい。このように、凹部61のそれぞれの形状およびこれら凹部61の配置は、特定の組み合わせに限定されない。
複数の凹部61の間で、開口61aの幅(例えば図のX方向における幅)が一致していることは、本開示の実施形態において必須ではない。また、互いに隣接する2つの凹部61の開口61a間の、図のX方向における距離が複数の凹部61の間ですべてそろっていることも、必須ではない。
図16に示す例では、複数の凹部61は、上述の凹部61Pおよび凹部61Qの組に加えて、図のX方向に沿って凹部61Pとは反対側において凹部61Qに隣接する凹部61Rを含んでいる。凹部61Qの開口61aから凹部61Rの開口61aまでの、図のX方向に沿った距離をD2としたとき、距離D2は、凹部61Pの開口61aから凹部61Qの開口61aまでの距離D1と異なっていてもよい。
このように、凹部61は、結合部分(第3部分)において、均一に分布させてもよいし、不均一に分布させてもよい。例えば、凹部61間の間隔を、ランダムに変化させてもよい。あるいは、例えば、第3部分において、凹部61の配列ピッチは段階的に変化してもよい。凹部61の分布を不均一にすることで、凹部61に密度分布を持たせることが可能になる。これにより、例えば、第3部分内において、複合フィルムとの接合強度に分布を持たせることできる。また、凹部61の配置によって、リード260に接合される複合フィルムの樹脂の流れを制御できる。さらに、凹部61の間隔を変化させることで、複合フィルムに形成される凸部(図8の凸部28p)の高さに分布を持たせることもできる。
図16に示す例では、複数の凹部61は、さらに、図のX方向に沿って互いに隣接する凹部61Sおよび凹部61Tの組を含む。凹部61Sの開口61aから凹部61Tの開口61aまでの、図のX方向に沿った距離をD3としたとき、距離D3は、上述の距離D1および距離D2の少なくともいずれかと異なっていてもよい。
図16および図17では、正方形に近い形状で開口61aが描かれている。しかしながら、これはあくまでも説明の便宜のためにすぎない。複数の複合フィルムの積層方向(ここでは図のZ方向)に見たときの開口61aの形状は、ゆがみを有する四辺形状、一部が曲がっている辺を含む四辺形状等であり得る。四辺形が「ゆがみを有する」とは、その四辺形の頂点の一部または全部が、理想的な形状(矩形)の頂点から移動していることをいう。ゆがみを有する四辺形の頂点と、理想的な矩形の頂点との距離は、例えば、矩形を構成する辺の長さの30%以内であってもよい。または、ゆがみを有する四辺形の頂点と、理想的な矩形の頂点との距離は、例えば、300μm以内であってもよい。ここで、開口61aの形状は、リード260の上面260aの第1領域R1と、上面260aのうち複合フィルムの積層方向において第1領域R1よりも低い位置にある部分との間の境界の形状から定めることができる。
本開示の実施形態において、リード260の上面260aに形成される複数の凹部61の間でこれらの大きさ(例えば図のZ方向に見たときの面積)が厳密に一致していることは、必須ではない。例えば、互いに隣接する凹部61Pと凹部61Qとの間で、図のX方向における開口61aの幅または図のY方向に沿った開口61aの幅が異なっていてもよい。言い換えれば、第3部分240Jは、図のX方向またはY方向に沿った開口61aの幅が互いに異なる複数の凹部61を含んでいてもよい。
また、複合フィルム225Aの積層体に形成される複数の凹部228の間でこれらの大きさが厳密に一致していることも必須ではない。複数の凹部228に、図のX方向またはY方向に沿った開口28aの幅が互いに異なるような凹部228が含まれていてもよい。
図18は、複合フィルムの積層体に形成され得る複数の凹部の一例を示す。図18に示す例では、複合フィルム225Aの積層体に、図のX方向およびY方向に沿って二次元に配置された複数の凹部228が形成されている。複数の凹部228のそれぞれは、リード260に向かって窪んだ形状を有する。この例では、複数の凹部228のそれぞれは、4つの内壁面28cを含む形状を有する。複数の凹部228は、複合フィルム225Aの第3面225aにおいてリード260の複数の凹部61に対応した位置(例えば直上)に形成される。
図18に示す例において、複数の凹部228は、図のX方向に沿って互いに隣接する凹部228Pおよび凹部228Qを含む。この例では、これら2つの凹部の一方である凹部228Pの開口28aのX方向における幅X7は、凹部228Pの開口28aから凹部228Qの開口28aまでの距離D5よりも大きい。ここで、開口28aの幅X7は、ある方向(ここでは図のX方向)における開口28aの幅のうちの最大値を意味し、開口28aの間の距離D5は、その方向における開口28aの間の距離のうちの最小値を意味する。
凹部228Pの開口28aの幅X7が大きいということは、複合フィルム225Aとリード260との間の接合界面が比較的に大きいということを意味する。すなわち、X7>D5を満足するような凹部228の形状および配置によれば、接続抵抗の低減あるいは接合強度の向上の効果を期待できる。
図19は、複合フィルムの積層体に形成され得る複数の凹部の他の一例を模式的に示す。図18に示す例とは逆に、図19に示すように、X7<D5の関係が成立してもよい。X7<D5の関係が成立するような凹部228の形状および配置は、より多くの枚数の複合フィルム225Aをリード260に接続する構成に有利である。
図18に例示する構成において、複数の凹部228は、図のX方向に沿って凹部228Pとは反対側において凹部228Qに隣接する凹部228Rをさらに含む。凹部228Qの開口28aから凹部228Rの開口28aまでの、図のX方向に沿った距離をD6としたとき、距離D6は、凹部228Pの開口28aから凹部228Qの開口28aまでの距離D5と異なっていてもよい。
図18に示す例では、複数の凹部228は、さらに、図のX方向に沿って互いに隣接する凹部228Sおよび凹部228Tの組を含む。凹部228Sの開口28aから凹部228Tの開口28aまでの、図のX方向に沿った距離をD7としたとき、距離D7は、上述の距離D5および距離D6の少なくともいずれかと異なっていてもよい。
このように、リード260の上面260aに形成された凹部61の幅と、2つの凹部61間の距離との間と同様の関係が、複合フィルム225Aの第3面225aに形成された凹部228の幅と、2つの凹部228間の距離との間に成立してもよい。複数の凹部228の間で、開口28aの幅(例えば図のX方向における幅)が一致していることは、本開示の実施形態において必須ではない。また、互いに隣接する2つの凹部228の開口28a間の、図のX方向における距離が複数の凹部228の間ですべてそろっていることも、必須ではない。2つの凹部228間の距離に関して、開口28a間の距離に代えて、2つの凹部228の中心間距離を採用してもよい。なお、図18および図19では、正方形に近い形状で開口28aが描かれている。しかしながら、これはあくまでも説明の便宜のためにすぎず、複数の複合フィルムの積層方向(ここでは図のZ方向)に見たときの開口28aの形状は、ゆがんだ四辺形状、一部が曲がっている辺を含む四辺形状等であり得る。
図20は、複合フィルムの積層体に形成され得る複数の凹部のうちの1つを拡大して示す。図20に示す例において、矩形状の開口28aの周囲に位置する凸部28pは、複合フィルム225Aの第3面225aが盛り上がることにより形成された構造である。図20に示す例において、凹部228の底面28bは、矩形状を有している。複合フィルム225Aの積層体に形成される凹部228自体の形状も、図20に示すような形状に限定されないことは言うまでもない。凹部228の底面28bおよび開口28aの形状も、矩形状に限定されない。
図21は、リードの上面に形成される凹部の形状および配置のさらに他の一例を模式的に示す。図21は、それぞれが矩形状の開口61aを有する複数の凹部61を比較的疎らに配置した例であるともいえる。図21に例示する構成において、各凹部61の中心は、三角格子の格子点上に位置する。
図21に示す例では、複数の凹部61は、図のX方向と、X方向およびY方向のいずれとも異なる方向とに沿って二次元に配置されている。図21に示す例において、各凹部61の開口61aは、その幅が図のX方向およびY方向に沿って変化するような形状を有しているといえる。
この例では、複数の凹部61は、図のX方向に対して+45°をなす方向(以下、単に「+45°方向」と呼ぶ。)と、-45°をなす方向(以下、単に「-45°方向」と呼ぶ。)とに沿って二次元に配置されている。-45°方向において互いに隣接する2つの凹部61に注目すると、これら2つの凹部の一方の開口61aの-45°方向における幅S1と、2つの凹部の開口61a間の距離E1との間に、S1<E1の関係が成立している。図16を参照しながら説明した例と同様に、S1>E1の関係が成立するような、凹部61の形状および配置を採用してもよい。
図22は、図21に示す凹部61を有するリードに接続された複合フィルムに形成され得る複数の凹部の形状の一例を示す。図22は、リード260上の複合フィルム225Aの積層体を最上層に位置する複合フィルム225Aの第3面225a側から見た上面図に相当する。
図22は、2枚の複合フィルム225Aをリード260に接続した例である。いずれの例においても、最上層に位置する複合フィルム225Aの第3面225aに、それぞれが矩形状の開口28aを有する複数の凹部228が形成されている。
図22に示す例においては、複数の凹部228が、+45°方向および-45°方向に沿って二次元に配置されている。-45°方向において互いに隣接する2つの凹部228に注目すると、この例では、これら2つの凹部の一方の開口28aの-45°方向における幅S7と、2つの凹部の開口28a間の-45°方向における距離E7との間に、S7>E7の関係が成立している。これとは逆に、S7<E7の関係が成立していてもよい。
ここでは、凹部228の集合が、全体として矩形状の領域内に配置されることにより1つの第3部分240Jが構成されている。第3部分240Jのそれぞれは、例えば3mm×4mmの長方形の領域に複数の凹部228を含む。ただし、各第3部分240Jの形状は、矩形状に限定されない。例えば、凹部228の集合が全体として円形状の領域内に配置されることにより1つの第3部分240Jが構成されてもよい。言い換えれば、各第3部分240Jの形状は、円形状等であってもかまわない。
図23は、図22に示す複数の凹部のうちの1つを拡大して示す。この例では、凹部228の内壁面28cは、複数の段差を有している。このように、凹部228の形状を規定する内壁面28cのそれぞれが平坦面であることは、必須ではない。凹部228の形状を規定する内壁面および/または底面が、段差等を有する形状であってもかまわない。
図24は、リードの上面に形成される凹部の形状および配置のさらに他の一例を模式的に示す。図25は、図24に示す構造の一部の断面を模式的に示す。図24に示す例において、凹部61は、図のX方向と比較してY方向に長い帯状の平面視形状を有する。
図24に示す例では、凹部61の開口61aのX方向における幅X1は、Y方向における幅Y1よりも小さい。接合部25を帯状に形成することにより、接合部25を点状に形成したときと比較して、リードと複合フィルムとの間の結合をより強固とできる。なお、この例では、図24および図25に模式的に示すように、凹部61の開口61aのX方向における幅X1と、図のX方向に互いに隣接する2つの凹部61の開口61a間の距離D1との間にD1>X1の関係が成立している。これとは逆に、開口61aの幅X1と、開口61a間の距離D1との間にD1<X1の関係が成立していてもよい。
図26は、図24に示す凹部を上面に有するリードに接続された複合フィルムに形成され得る複数の凹部の形状の一例を模式的に示す。この例では、複合フィルム225Aの積層体に形成される複数の凹部228のそれぞれは、図のX方向と比較してY方向に長い帯状の平面視形状を有する。凹部228の開口28aのX方向における幅X7は、Y方向における幅Y7よりも小さくてもよい。また、この例では、図のX方向に互いに隣接する2つの凹部228の開口28a間の距離D7は、開口28aのX方向における幅X7と比較して大きい。これとは逆に、D7<X7の関係が成立していてもよい。
図27は、リードの上面に形成される凹部の形状および配置のさらに他の一例を模式的に示す。図27に例示するように、凹部61は、図のY方向と比較してX方向に長い平面視形状を有していてもよい。図27に示す例では、X1>Y1の関係が成立している。また、図27において、図のY方向に互いに隣接する2つの凹部228の開口28a間の、Y方向に沿った距離をD4とすると、距離D4と、凹部61の開口61aのY方向における幅Y1との間に、D4>Y1の関係が成立している。これとは逆に、D4<Y1の関係が成立してもよい。
図28は、図27に示す凹部を上面に有するリードに接続された複合フィルムに形成され得る複数の凹部の形状の一例を模式的に示す。図28に示す例において、凹部228は、図のY方向と比較してX方向に長い平面視形状を有する。図28に示す例では、凹部228の開口28aのX方向における幅X7と、Y方向における幅Y7との間に、X7>Y7の関係が成立している。また、この例では、互いに隣接する2つの凹部228の開口28a間の、Y方向に沿った距離D10と、開口28aのY方向における幅Y7との間に、D10>Y7の関係が成立している。これとは逆に、D10<Y7の関係が成立してもよい。
図29は、リードの上面に形成される凹部の形状および配置のさらに他の一例を模式的に示す。本開示の実施形態において、凹部61の延びる方向が例えばタブ領域の一辺に対して平行または垂直であることは必須ではない。図29に例示するように、凹部61の延びる方向は、タブ領域の一辺に対して傾斜した方向であってもよい。接合部25の延びる方向を複合フィルムが裂けやすい方向に対して傾斜させることにより、複合フィルムの裂けの発生を抑制する効果を期待できる。
この例では、図21を参照しながら説明した例と同様に、-45°方向において互いに隣接する2つの凹部61の一方の開口61aの-45°方向における幅S1と、2つの凹部の開口61a間の距離E1との間に、S1<E1の関係が成立している。これとは逆に、S1>E1の関係が成立していてもよい。
図30は、図29に示す凹部を上面に有するリードに接続された複合フィルムに形成され得る複数の凹部の形状の一例を模式的に示す。図30に示す例において、凹部228のそれぞれは、例えばタブ領域の一辺に対して傾斜した方向に延びる。
図30に示す例では、図22に示す例とは逆に、-45°方向において互いに隣接する2つの凹部228の一方の開口28aの-45°方向における幅S7と、2つの凹部の開口28a間の-45°方向における距離E7との間にS7<E7の関係が成立している。S7>E7の関係が成立していてもよいことは言うまでもない。
図31は、リードの上面に形成される凹部の形状および配置のさらに他の一例を模式的に示す。図24、図27および図29に例示するように凹部61の開口61aが帯状等の長尺形状を有する場合、開口61aの長尺形状は、図31に示す例のように、角部が丸められた形状であってもよい。図27に示す例と同様に、図31に示す例においても、X1>Y1の関係が成立している。また、図のY方向に互いに隣接する2つの凹部228の開口28a間の距離D4と、凹部61の開口61aのY方向における幅Y1とを比較すると、D4>Y1の関係が成立している。これとは逆に、D4<Y1の関係が成立してもよい。
図32は、図31に示す凹部を上面に有するリードに接続された複合フィルムに形成され得る複数の凹部の形状の一例を模式的に示す。図32に模式的に示すように、リードの上面に形成される凹部61の開口61aの形状と同様に、複合フィルムに形成される凹部228の開口28aの長尺形状も、角部が丸められた形状であってもよい。図28に示す例と同様に、ここでは、X7>Y7の関係と、D10>Y7の関係とが成立している。D10<Y7の関係が成立してもよい。
開口61aの長尺形状の幅および/または開口28aの長尺形状の幅は、長尺形状の延びる方向に沿って一定であってもよいし、変化していてもよい。図33は、リードの上面に形成される凹部の形状および配置のさらに他の一例を模式的に示す。図33に例示する構成において、複数の凹部61は、図のY方向に沿って配置された凹部61Uおよび凹部61Vを含んでいる。
図33に模式的に示すように、凹部61Uの開口61aは、図のX方向に沿って進むに従ってY方向における幅が拡大するような形状を有する。すなわち、図のY方向における、凹部61Uの開口61aの幅は、図のX方向における位置ごとに異なる。例えば、凹部61Uの開口61aの、左側の端部における幅Y2は、右側の端部における幅Y3よりも小さい。他方、図33に示す例において、凹部61Vの開口61aは、図のX方向に沿って進むに従ってY方向における幅が縮小するような形状を有する。
この例では、図のY方向における、凹部61Uの開口61aと凹部61Vの開口61aとの間の距離D5は、図のX方向における位置によらずに一定である。もちろん、図のX方向における位置に依存して距離D5が変わるような、凹部61Uの開口61aの形状および凹部61Vの開口61aの形状を採用してもよい。なお、この例では、図のX方向における、凹部61Uの開口61aの幅および凹部61Vの開口61aの幅は、ともにX1で等しい。
図34は、図33に示す凹部を上面に有するリードに接続された複合フィルムに形成され得る複数の凹部の形状の一例を模式的に示す。図34に示す例では、複合フィルム225Aの積層体に形成された複数の凹部228は、図のY方向に沿って配置された凹部228Uおよび凹部228Vを含んでいる。
図34に例示する構成において、凹部228Uの開口28aは、図のX方向に沿って進むに従ってY方向における幅が拡大するような形状を有する。他方、凹部228Vの開口28aは、図のX方向に沿って進むに従ってY方向における幅が縮小するような形状を有している。ここでは、凹部228Uの開口28aの、左側の端部における幅Y8は、右側の端部における幅Y9よりも小さい。図のY方向における、凹部228Uの開口28aと凹部228Vの開口28aとの間の距離D11は、図のX方向における位置によらずに一定であってもよいし、図のX方向における位置ごとに異なっていてもよい。
複合フィルム225Aの積層方向から見たとき、凹部61および/または凹部228は、屈曲した形状を有していてもよい。図35は、リードの上面に形成される凹部の形状および配置のさらに他の一例を模式的に示す。図35に例示する構成において、凹部61の開口61aは、図のXY面内で蛇行した形状を有し、その一部に、屈曲した部分61dを含んでいる。この例では、凹部61の開口61aのY方向における幅Y1と、図のY方向に互いに隣接する2つの凹部61の開口61a間の距離D4との間にD4>Y1の関係が成立している。D4<Y1の関係が成立していてもよい。また、この例では、凹部61の開口61aのX方向における幅X1は、Y方向における幅Y1よりも大きい。
図36は、図35に示す凹部を上面に有するリードに接続された複合フィルムに形成され得る複数の凹部の形状の一例を模式的に示す。図36に例示する構成において、凹部228の開口28aは、屈曲した部分28dをその一部に有し、図のXY面内で蛇行した形状を有する。図36に示す例では、凹部228の開口28aのY方向における幅Y7と、図のY方向に互いに隣接する2つの凹部228の開口28a間の距離D10との間にD10>Y7の関係が成立している。D10<Y7の関係が成立していてもよい。また、この例では、凹部228の開口28aのX方向における幅X7は、Y方向における幅Y7よりも大きい。
図37は、リードの上面に形成される凹部の形状および配置のさらに他の一例を模式的に示す。図35を参照しながら説明した例と同様に、図37に例示する構成において、凹部61の開口61aは、図のXY面内で蛇行した形状を有し、その一部に、屈曲した部分61dを含んでいる。ただし、この例では、凹部61の開口61aのY方向における幅Y1は、X方向における幅X1よりも大きくされている。すなわち、ここでは、Y1>X1である。
図37に示す例では、凹部61の開口61aのX方向における幅X1と、図のX方向に互いに隣接する2つの凹部61の開口61a間の距離D1との間にD1>X1の関係が成立している。D1<X1の関係が成立していてもよい。
図38は、図37に示す凹部を上面に有するリードに接続された複合フィルムに形成され得る複数の凹部の形状の一例を模式的に示す。図38に例示する構成において、凹部228の開口28aは、屈曲した部分28dをその一部に有し、図のXY面内で蛇行した形状を有する。図38に示す例において、各凹部228の開口28aの蛇行した形状は、図のX方向と比較してY方向に長く延びている。すなわち、ここでは、凹部228の開口28aのY方向における幅Y7と、X方向における幅X7との間にY7>X7の関係が成立している。
図38に示す例では、凹部228の開口28aのX方向における幅X7と、図のX方向に互いに隣接する2つの凹部228の開口28a間の距離D7との間にD7>X7の関係が成立している。D7<X7の関係が成立していてもよい。
このように、凹部61の開口61aの、リード260の上面260aにおける形状は、点状および直線状に限定されず、曲線状であってもよいし、直線と曲線とを組み合わせた形状等であってもよい。複合フィルム225Aの積層体に形成される凹部228の開口28aの形状も、点状および直線状に限定されない。凹部228の開口28aの形状は、曲線状であってもよいし、直線と曲線とを組み合わせた形状等であってもよい。例えば、蛇行した形状に接合部25を形成することにより、リードと複合フィルムとの間の接合界面を拡大し、これらの間の接合強度をより向上させ得る。
図39は、セル中の第2電極とリードとの間の接続の他の例を模式的に示す。簡単のために、図39では、図7と同様に、セル200Aに含まれる複合フィルム225Aのうち、第1電極210Aおよび第2電極220Aの積層構造の最下層に位置する複合フィルム225Akおよびその上層に位置する複合フィルム225Ahの2枚を取り出して図示している。
図39に例示する構成において、複合フィルム225Aは、リード260の上面260aのうち第2領域R2に接続されている。ここでは、第1領域R1と第2領域R2とを含む、リード260の上面260aは、全体として平坦な面である。このように、複合フィルム225Aのタブ領域210tの積層体に接続されたリード260の上面260aは、平坦面であってもよい。言い換えれば、タブ領域210tの積層体に接続されたリード260の上面260aは、上述の凹部61を有しないことがある。
図39中に拡大して示すように、この例では、第3部分240Jは、複数の接合部25を含んでいる。これら接合部25のそれぞれは、図のZ方向に見たときにリード260の上面260aの第2領域R2と重なる位置に配置されている。後述するように、接合部25は、複合フィルム225Aの第1導電層21と第2導電層22との間に固相接合の生じている部分である。また、固相接合は、接合部25とリード260との間にも形成されている。なお、例えば図16を参照しながら説明した例のように、矩形格子の格子点の位置で複合フィルム225Aとリード260とを接続するような場合、第1領域R1は、リード260の上面260aにグリッド状に形成され得る。
接合部25は、複合フィルム225Aの他の部分、例えば積層方向において第2材料層222と重なる部分よりも小さな厚さを有し得る。他方、複合フィルム225Aのうち、リード260の上面260a上で互いに隣接する2つの第2領域R2の間に位置する部分は、図39に模式的に示すように、リード260から離れる方向に盛り上がった形状を示し得る。複合フィルム225Aの積層体のうち例えば複合フィルム225Akの第2導電層22の上面22aからリード260までの、図のZ方向における距離に注目する。ここでは、第2導電層22の上面22aの、図のZ方向において第1領域R1と重なる部分のうちリード260から最も離れた位置からリード260までの距離は、図のZ方向において第2領域R2と重なる部分の厚さよりも大きい。この例でも、複合フィルム225Aの積層体に、図のZ方向においてリード260の上面260aの第2領域R2と対応した位置に複数の凹部228が形成されているといえる。
このように、リード260の上面260aのうち複合フィルム225Aと接続された部分に凹部61が形成されていないこともあり得る。その一部に凹部61を有する第2領域R2と、凹部61を有しない第2領域R2とがリード260の上面260aに混在してもかまわない。セル200A中の第1電極210Aとリード250との間にも、図39に示すような接続構造と同様の接合構造が適用されてもよいことは、言うまでもない。
(変形例1)
図40は、本開示のある実施形態による蓄電デバイスの変形例を示す。図40に示す構成は、積層型のリチウムイオン二次電池の他の例である。図40に示すリチウムイオン二次電池100Bは、正極および負極の1以上の組を含むセル200Bと、セル200Bに接続された一対のリード250および260と、セル200Bを覆う外装体300と、電解質290とを有する。
図40は、本開示のある実施形態による蓄電デバイスの変形例を示す。図40に示す構成は、積層型のリチウムイオン二次電池の他の例である。図40に示すリチウムイオン二次電池100Bは、正極および負極の1以上の組を含むセル200Bと、セル200Bに接続された一対のリード250および260と、セル200Bを覆う外装体300と、電解質290とを有する。
図41は、図40に示す蓄電デバイスのセル200Bを取り出してその構造を模式的に示す。図2に示すセル200Aと同様に、セル200Bは、1以上の第1電極210Bと、1以上の第2電極220Bと、これらの間の直接の接触を防止する第3層270Bとを有する。各第1電極210Bの複合フィルム215Bは、その表面上に第1材料層212が配置されないことにより形成されたタブ領域210tを有する。同様に、各第2電極220Bの複合フィルム225Bも、その表面上に第2材料層222が配置されないことにより形成されたタブ領域220tを有する。
第1電極210B側のタブ領域210tは、図のZ方向においてこれら第1電極210Bの間で互いに重なる位置に設けられ、第1電極210B側のリード250に接続される。この例では、リード250は、最下層に位置する第1電極210Bの複合フィルム215Bの第2面215b側に接続される。第2電極220B側のタブ領域220tも同様に、図のZ方向においてこれら第2電極220Bの間で互いに重なる位置に設けられ、タブ領域220tの積層体にリード260が接続される。この例では、リード260は、最下層に位置する第2電極220Bの複合フィルム225Bの第4面225b側に接続される。
図2を参照しながら説明した例と比較して、図41に示す例では、タブ領域210tおよびタブ領域220tは、いずれも、第1電極210Bおよび第2電極220Bの積層構造において、図のX方向に関して同じ側(ここではX方向の負側)に引き出されている。第1電極210B側のタブ領域210tおよび第2電極220B側のタブ領域220tは、第1電極210Bおよび第2電極220Bの積層方向に垂直な方向において、図2に示す例のように互いに反対側に位置していてもよいし、図41に示す例のように同じ方向に引き出されていてもよい。
図41に示す例において、第3層270Bは、単一のシートである。第3層270Bは、セル200B中においてジグザグに折られた形状を有する。第3層270Bは、それぞれが第1電極210Bの第1材料層212と第2電極220Bの第2材料層222との間に位置する複数の部分を含む。第1電極210Bのそれぞれは、第3層270Bの一方の表面の側に位置し、第2電極220Bのそれぞれは、第3層270Bの他方の表面の側に位置する。
このように、セパレータは、単一のシートの形でセル中に配置されてもよい。あるいは、セパレータは、図2に示す例のように、それぞれが正極と負極との間に位置する複数のシートを含んでいてもよい。なお、図のZX面に平行な面でセル200Bを切断した場合、タブ領域の配置を除き、図7または図39に示す断面とほぼ同様の断面が得られる。したがって、ここでは、セル200Bの断面の図示を省略する。
(変形例2)
図42は、本開示のある実施形態による蓄電デバイスの他の変形例を示す。図42は、蓄電デバイスとしての積層型リチウムイオン二次電池のさらに他の例を示している。図42に示すリチウムイオン二次電池100Cは、正極および負極の組を含むセル200Cと、セル200Cに接続された一対のリード250および260と、セル200Cを覆う外装体300と、電解質290とを有する。
図42は、本開示のある実施形態による蓄電デバイスの他の変形例を示す。図42は、蓄電デバイスとしての積層型リチウムイオン二次電池のさらに他の例を示している。図42に示すリチウムイオン二次電池100Cは、正極および負極の組を含むセル200Cと、セル200Cに接続された一対のリード250および260と、セル200Cを覆う外装体300と、電解質290とを有する。
図42に示すセル200Cは、第1電極210C、第2電極220C、ならびに、2枚の第3層270Caおよび270Cbを有する。セル200Cは、第1電極210C、第3層270Ca、第2電極220Cおよび第3層270Cbを順に重ねた後にこれらの積層体を巻いた、いわゆる巻回型の構造を有する。なお、図42に示す例では、セル200Cは、全体として扁平形状を有しているが、もちろんこの例に限定されず、セル200Cは、円筒形状等であってもよい。
上述の各例(例えば図41参照)において、正極ごとに単一のタブ領域210tが設けられていたことに対し、図42に例示する構成において、第1電極210Cは、4つのタブ領域210tを有している。また、図42に例示する構成において、第2電極220Cも、4つのタブ領域210tを有する。第1電極210C側のタブ領域210tは、図のZ方向に積層されてリード250に接続される。同様に、第2電極220C側のタブ領域220tは、図のZ方向に積層されてリード260に接続される。図42に示すように、タブ領域210tおよびタブ領域220tには、第3部分240Jが形成される。
図43は、図42に示すセル中の第1電極、第2電極およびセパレータの積層の構造を示す。図43は、第1電極210C、第3層270Ca、第2電極220Cおよび第3層270Cbの巻回前の状態を模式的に示している。第3層270Caおよび270Cbのそれぞれは、図のX方向と比較してY方向に長い長方形状を有するシートである。第1電極210Cおよび第2電極220Cのそれぞれも、タブ領域を除いて、図のY方向に延ばされた長方形の形状を有している。これらのシート状の部材を重ねて巻回することにより、第3層270Caまたは270Cbを介して第1電極210Cと第2電極220Cとが図のZ方向に交互に積層された構造を実現する。
図44は、図42に示すセルから第2電極を取り出して示す。セル200Cの第2電極220Cは、第2材料層222と、第2材料層222を支持する複合フィルム225Cとを有する。この例では、シート状の複合フィルム225Cの両面に第2材料層222が配置されている。
単一のタブ領域220tに代えて複数のタブ領域220tが設けられていることを除き、複合フィルム225Cの基本的な構造は、上述の複合フィルム225A、225Bと同様である。図44中に拡大して示すように、複合フィルム225Cは、第1導電層21と、第2導電層22と、第1導電層21と第2導電層22との間に位置する第1層24とを有する。
図45は、図42に示すセルから第1電極を取り出して示す。図45に示すように、第1電極210Cは、第1材料層212と、第1材料層212を支持する複合フィルム215Cとを有する。単一のタブ領域210tに代えて複数のタブ領域210tが設けられていることを除き、複合フィルム215Cの基本的な構造も、上述の複合フィルム215A、215Bと同様である。これまでに説明した各例と同様に、複合フィルム215Cは、第1導電層11と、第2導電層12と、第1導電層11と第2導電層12との間に位置する第1層14とを有する。
なお、第1電極210C側の第1材料層212は、複合フィルム215C上に帯状に形成され、タブ領域210t上には設けられない。同様に、第2電極220C側の第2材料層222は、複合フィルム225C上に帯状に形成され、タブ領域220t上には位置しない。
図43を再び参照する。第1電極210Cの複合フィルム215Cは、それぞれが長方形状の一辺から図のX方向の負側に引き出された複数のタブ領域210tを有する。これらのタブ領域210tは、複合フィルム215Cにおいて、第1電極210C、第3層270Ca、第2電極220Cおよび第3層270Cbを積層して巻回したときに図のZ方向に重なる位置に設けられる。そのため、タブ領域210tは、第1電極210Cを平らにした状態において、図のY方向に等間隔では並ばなくてもよい。すなわち、図43中に両矢印L1およびL2で示す、互いに隣接する2つのタブ領域210t間の距離の間にL1≠L2の関係が成立していてもよい。
第2電極220Cの複合フィルム225Cも同様に、それぞれが長方形状の一辺から図のX方向の負側に引き出された複数のタブ領域220tを有する。これらのタブ領域220tもやはり、第1電極210C、第3層270Ca、第2電極220Cおよび第3層270Cbを積層して巻回したときに図のZ方向に重なるように、典型的には、第2電極220Cを平らにした状態では図のY方向に等間隔では並ばない。
このように、電極(正極または負極)ごとに単一のタブ領域を設けることに代えて、単一の電極の複合フィルムに複数のタブ領域を設けてもよい。単一の電極の複数箇所にタブ領域を配置することにより、蓄電デバイスの充放電時において各タブ領域に電流を分散させることが可能になる。すなわち、充放電時に単一のタブ領域に電流が集中することを回避でき、電流の集中に起因した局所的な過度の温度上昇を抑制し得る。このように、複数のタブ領域を設ける構成は、蓄電デバイスの信頼性の向上に有利である。複合フィルム中のタブ領域の数および配置は、蓄電デバイスのサイズ、電極の巻き数等に応じて適宜に変更され得る。
(変形例3)
図46は、本開示のある実施形態による蓄電デバイスのさらに他の変形例を示す。図46は、図42に示すリチウムイオン二次電池100Cと同様に、扁平形状の巻回型の構成を有する。リチウムイオン二次電池100Cと比較して、図46に示すリチウムイオン電池100Dは、セル200Cに代えてセル200Dを有する。リチウムイオン二次電池100Cのセル200Cと比較して、セル200Dは、第1電極210Cおよび第2電極220Cの組に代えて、第1電極210Dおよび第2電極220Dの組を含む。セル200Dは、一対のリード250および260が接続された状態で電解質290とともに外装体300の内部の空間に配置される。
図46は、本開示のある実施形態による蓄電デバイスのさらに他の変形例を示す。図46は、図42に示すリチウムイオン二次電池100Cと同様に、扁平形状の巻回型の構成を有する。リチウムイオン二次電池100Cと比較して、図46に示すリチウムイオン電池100Dは、セル200Cに代えてセル200Dを有する。リチウムイオン二次電池100Cのセル200Cと比較して、セル200Dは、第1電極210Cおよび第2電極220Cの組に代えて、第1電極210Dおよび第2電極220Dの組を含む。セル200Dは、一対のリード250および260が接続された状態で電解質290とともに外装体300の内部の空間に配置される。
図47は、図46に示すセル中の第1電極、第2電極およびセパレータの巻回前の状態を模式的に示す。図47に示すように、第1電極210Dは、第1材料層212と、第1材料層212を支持する複合フィルム215Dとを有する。複合フィルム215Dには、タブ領域210tが1つ設けられている。タブ領域210tの数が異なることを除き、複合フィルム215Dの基本的な構造は、図45を参照しながら説明した複合フィルム215Cと同じである。すなわち、複合フィルム215Dは、第1導電層11と、第2導電層12と、第1導電層11と第2導電層12との間に位置する第1層14とを有する。
第2電極220Dは、第2材料層222と、第2材料層222を支持する複合フィルム225Dとを有する。タブ領域220tの数が1つとされていることを除き、複合フィルム225Dの基本的な構造は、図44を参照しながら説明した複合フィルム225Cと同じである。すなわち、複合フィルム225Dは、第1導電層21と、第2導電層22と、第1導電層21と第2導電層22との間に位置する第1層24とを有する。
第1電極210D、第3層270Ca、第2電極220Dおよび第3層270Cbを順に重ねた後にこれらの積層体を巻回することにより、図46に示すセル200Dが得られる。セル200Dの形状は、扁平形状に限定されず、円筒形状等であってもよい。
以下、図2に示すリチウムイオン二次電池100Aを例にとり、本開示の実施形態1による蓄電デバイスの各構成要素をより詳細に説明する。
(複合フィルム215A、225A)
図3および図4を参照しながら説明したように、本開示の実施形態では、活物質層を支持する複合フィルム215A、225Aに、樹脂等を含有する支持層の両面に導電層を設けた複合材を適用している。複合フィルム215Aは、第1層14の一方の表面に第1導電層11を有し、他方の表面に第2導電層12を有することにより、第1電極210Aの集電体として機能する。複合フィルム225Aは、第1層24の一方の表面に第1導電層21を有し、他方の表面に第2導電層22を有することにより、第2電極220Aの集電体として機能する。
図3および図4を参照しながら説明したように、本開示の実施形態では、活物質層を支持する複合フィルム215A、225Aに、樹脂等を含有する支持層の両面に導電層を設けた複合材を適用している。複合フィルム215Aは、第1層14の一方の表面に第1導電層11を有し、他方の表面に第2導電層12を有することにより、第1電極210Aの集電体として機能する。複合フィルム225Aは、第1層24の一方の表面に第1導電層21を有し、他方の表面に第2導電層22を有することにより、第2電極220Aの集電体として機能する。
複合フィルム215Aの第1層14および複合フィルム225Aの第1層24の例は、熱可塑性樹脂を母材とするシートである。第1層14および第1層24の母材としては、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、アセタール系樹脂、セロファンおよびエチレン-ビニルアルコール共重合体(EVOH)、ポリイミドおよびポリ塩化ビニル等を用いることができる。ポリオレフィン系樹脂の例は、ポリエチレン(PE)およびポリプロピレン(PP)等である。ポリオレフィン系樹脂は、酸変性ポリオレフィン系樹脂であってもよい。ポリエステル系樹脂の例は、ポリブチレンテレフタレート(PBT)およびポリエチレンナフタレート等である。ポリアミド系樹脂の例は、ナイロン6、ナイロン66およびポリメタキシリレンアジパミド(MXD6)等である。ポリスチレン系樹脂の例は、ポリスチレン(PS)等である。例えば、ポリエチレンテレフタレートの一軸延伸シートもしくは二軸延伸シート、または、ポリプロピレンの二軸延伸シートを第1層14および/または第1層24に好適に用いることができる。
第1層14および第1層24の母材に、セパレータの材料と同様の材料を適用することも可能である。複合フィルム215Aの第1層14の材料および複合フィルム225Aの第1層24の材料は、共通であってもよいし、互いに異なっていてもよい。第1層14および/または第1層24は、上述した材料の2種以上を含むラミネートフィルムの形態で提供されてもよい。第1層14および/または第1層24が、防炎加工剤等をさらに含有していてもよい。
第1層14および第1層24は、エネルギ密度の向上および集電体としての強度を考慮して、例えば、3μm以上12μm以下の範囲の厚さに形成される。第1層14および第1層24は、好ましくは、3μm以上6μm以下の範囲の厚さを有する。なお、第1層14および第1層24は、樹脂フィルムの形態に限定されず、第1層14および第1層24の一方または両方が、熱可塑性樹脂を含有する不織布または多孔質フィルムの形態で提供されてもよい。第1層14および第1層24の一方または両方は、単層構造を有していてもよいし、複数の層の積層構造を有していてもよい。
第1電極210A側の複合フィルム215Aは、第1層14に支持された第1導電層11および第2導電層12を有する。図3を参照しながら説明したように、リチウムイオン二次電池の正極への応用において、第1導電層11および第2導電層12の典型例は、アルミニウムを含有する導電膜(アルミニウム膜またはアルミニウム合金膜)である。第1導電層11および/または第2導電層12の材料として、チタン、クロム、ステンレスもしくはニッケル、または、これらの1種以上を含む合金を適用してもよい。
第1導電層11および第2導電層12は、公知の半導体プロセスにより形成できる。例えば、蒸着、スパッタリング、電解めっき、無電解めっき等を用いてもよい。スパッタリング法によって、第1層14の表面にニッケルクロム等のシード層を形成した後、電解めっき、無電解めっき、蒸着などによって、シード層上にアルミニウム膜を形成することによって、第1導電層11および第2導電層12を得ることができる。第1導電層11および第2導電層12のそれぞれの厚さは、50nm以上5μm以下の範囲、好ましくは100nm以上2μm以下の範囲(例えば、0.5μm程度)とできる。第1導電層11および第2導電層12は、単層膜に限定されない。第1導電層11および第2導電層12の一方または両方が複数の層を含んでいてもよい。第1導電層11および第2導電層12の表面に、酸化抑制のための保護層等がさらに形成されてもよい。
なお、図3では、第1導電層11および第2導電層12のそれぞれが第1層14に直接に接するように図示されているが、第1導電層11と第1層14との間、および/または、第2導電層12と第1層14との間に他の機能層が介在されることもあり得る。例えば、第1導電層11と第1層14との間、および、第2導電層12と第1層14との間に、アンダーコート層等が配置されることもあり得る。アンダーコート層は、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂等の有機材料から形成された層、または、スパッタリングにより形成された、金属を含有する層であり得る。アンダーコート層を設けることにより、第1層14に対する導電層(第1導電層11および第2導電層12)の結合をより強固とする効果、および/または、導電層へのピンホール形成を抑制する効果が得られる。
複合フィルム215Aと同様に、第2電極220A側の複合フィルム225Aは、第1層24に支持された第1導電層21および第2導電層22を有する。図4を参照しながら説明したように、リチウムイオン二次電池の負極への応用において、第1導電層21および第2導電層22の典型例は、銅を含有する導電膜(銅膜または銅合金の膜)である。
第1導電層21および第2導電層22は、公知の半導体プロセスにより形成できる。例えば、スパッタリングにより第1層24の表面にニッケルクロム(NiCr)のシード層を形成した後、電解めっきによりシード層上に銅膜を形成することによって第1導電層21および第2導電層22を得ることができる。第1導電層21および第2導電層22も単層膜の形態に限定されない。第1電極210A側の第1導電層11および第2導電層12と同様に、第1導電層21および第2導電層22それぞれの厚さも、50nm以上5μm以下の範囲、好ましくは、100nm以上2μm以下の範囲(例えば、0.5μm程度)とできる。
第1電極210A側の複合フィルム215Aと同様に、第1導電層21と第1層24との間、および、第2導電層22と第1層24との間にアンダーコート層等を介在させてもよい。第1導電層21および第2導電層22のそれぞれは、その表面に保護層等を有していてもよい。
(第1材料層212)
リチウムイオン二次電池の正極への応用において、第1電極210Aの第1材料層212は、少なくとも、リチウムイオンを吸蔵および放出可能な材料を正極活物質として含有する。第1材料層212は、さらに、バインダー、導電助剤等を含有し得る。複合フィルム215Aと第1材料層212との間に、カーボンを含有するアンダーコート層を介在させてもよい。
リチウムイオン二次電池の正極への応用において、第1電極210Aの第1材料層212は、少なくとも、リチウムイオンを吸蔵および放出可能な材料を正極活物質として含有する。第1材料層212は、さらに、バインダー、導電助剤等を含有し得る。複合フィルム215Aと第1材料層212との間に、カーボンを含有するアンダーコート層を介在させてもよい。
リチウムイオンを吸蔵および放出可能な材料の例は、リチウムを含有する複合金属酸化物である。このような複合金属酸化物としては、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)、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からなる群より選ばれる1種類以上の元素またはバナジウム酸化物)、チタン酸リチウム(Li4Ti5O12)、一般式:LiNixCoyMnzMaO2(x+y+z+a=1、0≦x<1、0≦y<1、0≦z<1、0≦a<1、上記一般式中のMは、Al、Mg、Nb、Ti、Cu、Zn、Crからなる群より選ばれる1種類以上の元素)で表される複合金属酸化物、および、一般式:LiNixCoyAlzO2(0.9<x+y+z<1.1)で表される複合金属酸化物等を挙げることができる。第1材料層212は、リチウムイオンを吸蔵および放出可能な材料として、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、ポリアセン等を含有することがある。
第1材料層212中のバインダーには、公知の種々の材料を用いることができる。第1材料層212中のバインダーとしては、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)およびポリフッ化ビニル(PVF)等のフッ素樹脂を用いることができる。
第1材料層212中のバインダーとして、ビニリデンフルオライド系フッ素ゴムを用いてもよい。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)等を第1材料層212中のバインダーに適用してもよい。
第1材料層212中の導電助剤の例は、カーボン粉末、カーボンナノチューブ等の炭素材料である。カーボン粉末には、カーボンブラック等を適用できる。第1材料層212中の導電助剤の他の例は、ニッケル、ステンレス、鉄等の金属粉末、および、ITO等の導電性酸化物の粉末である。上述した材料の2種以上を混合して第1材料層212に含有させてもよい。
(第2材料層222)
リチウムイオン二次電池の負極への応用においては、第2電極220Aの第2材料層222は、少なくとも、リチウムイオンを吸蔵および放出可能な材料を負極活物質として含有する。第1電極210A側の第1材料層212と同様に、第2材料層222は、バインダー、導電助剤等をさらに含有していてもよい。複合フィルム225Aと第2材料層222との間に、カーボンを含有するアンダーコート層を介在させてもよい。
リチウムイオン二次電池の負極への応用においては、第2電極220Aの第2材料層222は、少なくとも、リチウムイオンを吸蔵および放出可能な材料を負極活物質として含有する。第1電極210A側の第1材料層212と同様に、第2材料層222は、バインダー、導電助剤等をさらに含有していてもよい。複合フィルム225Aと第2材料層222との間に、カーボンを含有するアンダーコート層を介在させてもよい。
リチウムイオン二次電池への応用において第2材料層222に適用可能な材料の例は、天然または人造の黒鉛、カーボンナノチューブ、難黒鉛化性炭素、易黒鉛化性炭素(ソフトカーボン)、低温度焼成炭素等の炭素材料である。第2材料層222に適用可能な材料の他の例は、金属リチウム等のアルカリ金属およびアルカリ土類金属、ならびに、リチウム等の金属と化合物を形成できる、スズ等の金属またはシリコンである。シリコン・カーボン複合材を第2材料層222に適用してもよい。第2材料層222は、リチウムイオンを吸蔵および放出可能な材料として、酸化物を主体とする非晶質の化合物(SiOx(0<x<2)、二酸化スズ等)、チタン酸リチウム(Li4Ti5O12)等の粒子を含有していてもよい。
第2材料層222のバインダーおよび導電助剤には、第1電極210A側の第1材料層212に適用可能なバインダーおよび導電助剤としてそれぞれ例示した材料を適用できる。第2電極220A側の第2材料層222中のバインダーとしては、上述した材料のほかに、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、アクリル樹脂等を用いることもできる。
(リード250、260)
リード250およびリード260は、導電材料から形成される板状の部材である。第1電極210A側のリード250の材料の例は、アルミニウムおよびアルミニウム合金である。第2電極220A側のリード260の材料の典型例は、ニッケルおよびニッケル合金である。リード260は、その表面に銅めっきの層を有していてもよい。
リード250およびリード260は、導電材料から形成される板状の部材である。第1電極210A側のリード250の材料の例は、アルミニウムおよびアルミニウム合金である。第2電極220A側のリード260の材料の典型例は、ニッケルおよびニッケル合金である。リード260は、その表面に銅めっきの層を有していてもよい。
上述した各例における、リード250およびリード260のそれぞれは、矩形状の導体板である。もちろん、リード250およびリード260の形状は、矩形の板状に限定されない。XY面に垂直に見たときにL字に折れ曲っているような形状、貫通孔を有する形状、Z方向に折れ曲がった形状等、種々の形状を採用し得る。
(第3層270A)
第3層270Aは、第1材料層212と、セル200A中でその第1材料層212に最近接の第2材料層222との間に配置されることにより第1電極210Aと第2電極220Aと間の電気的な短絡を防止しつつ、リチウムイオンの通過を許容する絶縁性の部材である。第3層270Aは、その表面にセラミックスのコート層を有していてもよい。セラミックスのコート層の厚さは、例えば、2μm以上5μm以下の範囲である。第3層270Aは、全体として、例えば、5μm以上30μm以下の範囲の厚さを有する。第3層270Aの厚さが8μm以上20μm以下の範囲にあるとより好ましい。
第3層270Aは、第1材料層212と、セル200A中でその第1材料層212に最近接の第2材料層222との間に配置されることにより第1電極210Aと第2電極220Aと間の電気的な短絡を防止しつつ、リチウムイオンの通過を許容する絶縁性の部材である。第3層270Aは、その表面にセラミックスのコート層を有していてもよい。セラミックスのコート層の厚さは、例えば、2μm以上5μm以下の範囲である。第3層270Aは、全体として、例えば、5μm以上30μm以下の範囲の厚さを有する。第3層270Aの厚さが8μm以上20μm以下の範囲にあるとより好ましい。
電解質290に電解液を適用する場合、第3層270Aには、絶縁性の多孔質材が用いられる。このような多孔質材の典型例は、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンの単層フィルムもしくは積層フィルム、または、セルロース、ポリエステル、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリアミド(例えば芳香族ポリアミド)、ポリエチレンおよ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種の繊維の不織布である。あるいは、第3層270Aは、多孔質フィルムであってもよい。電解液は、第1電極210A側の第1材料層212と第3層270Aの間、および、第2電極220A側の第2材料層222と第3層270Aの間だけでなく、第3層270A中の空隙内にも配置される。
(電解質290)
電解質290としては、例えば、リチウム塩等の金属塩および有機溶媒を含有する非水電解液を用いることができる。リチウム塩には、例えば、LiPF6、LiClO4、LiBF4、LiCF3SO3、LiCF3CF2SO3、LiC(CF3SO2)3、LiN(CF3SO2)2、LiN(CF3CF2SO2)2、LiN(CF3SO2)(C4F9SO2)、LiN(CF3CF2CO)2、LiBOB等を使用できる。これらのリチウム塩の1種を単独で使用してもよく、2種以上を混合させてもよい。電離度の観点から、電解質290がLiPF6を含有していることが好ましい。
電解質290としては、例えば、リチウム塩等の金属塩および有機溶媒を含有する非水電解液を用いることができる。リチウム塩には、例えば、LiPF6、LiClO4、LiBF4、LiCF3SO3、LiCF3CF2SO3、LiC(CF3SO2)3、LiN(CF3SO2)2、LiN(CF3CF2SO2)2、LiN(CF3SO2)(C4F9SO2)、LiN(CF3CF2CO)2、LiBOB等を使用できる。これらのリチウム塩の1種を単独で使用してもよく、2種以上を混合させてもよい。電離度の観点から、電解質290がLiPF6を含有していることが好ましい。
電解質290の溶媒には、例えば、環状カーボネートおよび鎖状カーボネートを含有する有機溶媒を適用できる。電解質290に適用可能な環状カーボネートの例は、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等である。有機溶媒が、環状カーボネートとして少なくともプロピレンカーボネートを含有していると有益である。鎖状カーボネートの添加は、有機溶媒の動粘度を低下させる。鎖状カーボネートとしては、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネートまたはエチルメチルカーボネートを用いることができる。非水溶媒中の環状カーボネートと鎖状カーボネートとの間の体積比は、1:9~1:1の範囲にあることが好ましい。有機溶媒は、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-ジエトキシエタン等をさらに含有していてもよい。
非水電解液中の電解質の濃度が0.5mol/L以上2.0mol/L以下の範囲にあると有益である。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確保して、充放電時に十分な容量を得やすい。電解質の濃度が2.0mol/L以下であると、非水電解液のリチウムイオンの移動度の低下を抑制して、充放電時に十分な容量を得やすくなる。
電解質290として、固体電解質層も採用し得る。固体電解質層の材料としては、La0.5Li0.5TiO3等のペロブスカイト型化合物、Li14Zn(GeO4)4等のリシコン型化合物、Li7La3Zr2O12等のガーネット型化合物、LiZr2(PO4)3、Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3、Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3等のナシコン(NASICON)型化合物、Li3.25Ge0.25P0.75S4、Li3PS4等のチオリシコン(thio-LISICON)型化合物、Li2S-P2S5、Li2O-V2O5-SiO2等のガラス化合物、および、Li3PO4、Li3.5Si0.5P0.5O4、Li2.9PO3.3N0.46等のリン酸化合物からなる群から選択される少なくとも一種を用いることができる。
(外装体300)
外装体300は、その内部にセル200Aおよび電解質290を保持する被覆部材である。外装体300は、外部の水分等からセル200Aおよび電解質290を保護する機能を有する。電解液を電解質290に用いる構成においては、外装体300は、外部への電解液の漏出を防止する機能も有する。
外装体300は、その内部にセル200Aおよび電解質290を保持する被覆部材である。外装体300は、外部の水分等からセル200Aおよび電解質290を保護する機能を有する。電解液を電解質290に用いる構成においては、外装体300は、外部への電解液の漏出を防止する機能も有する。
外装体300は、例えば、金属箔の両面に樹脂膜を形成した積層フィルムである。外装体300としての積層フィルムに用いられる金属箔の代表例は、アルミニウム箔である。金属箔を被覆する樹脂には、例えば、ポリプロピレン等の高分子を適用できる。金属箔のセル200A側の表面(外装体300の内側の面)を被覆する樹脂膜の材料と、セル200Aとは反対側の表面を被覆する樹脂膜の材料とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。例えば、金属箔の表面のうちセル200A側の表面をポリエチレン、ポリプロピレン等で被覆し、より高い融点を示す樹脂材料、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリアミド(PA)等で反対側の表面を被覆してもよい。
外装体300としては、積層フィルムのほかに、金属の缶等を適用できる。金属の缶を外装体300に適用する場合、内部で発生したガスを排出するための弁が缶に設けられることがある。また、正極および負極ともに、集電体としての複合フィルムの両面に活物質層を設けることがある。このような構成においては、セル200Aの最も外側に活物質層が位置することになり、外装体300としての缶と、セル200Aとの間に、電気的絶縁を確保するための絶縁性の保護部材等が配置されることもある。このような保護部材の材料としては、第3層270と同様の材料を適用し得る。
外装体300は、エポキシ樹脂等の硬化により形成した樹脂の被覆部材であってもよい。言い換えれば、外装体300は、ポッティングにより形成された樹脂そのものであってもよい。
[蓄電デバイスの製造方法]
以下、図面を参照しながら、蓄電デバイスの例示的な製造方法を説明する。ここでは、蓄電デバイスとして、図2に示すセル200Aを有するリチウムイオン二次電池100Aを例にとり、その製造方法を説明する。
以下、図面を参照しながら、蓄電デバイスの例示的な製造方法を説明する。ここでは、蓄電デバイスとして、図2に示すセル200Aを有するリチウムイオン二次電池100Aを例にとり、その製造方法を説明する。
図48は、本開示の他のある実施形態による蓄電デバイスの例示的な製造方法の概略を示す。図48に例示する蓄電デバイスの製造方法は、概略的には、アンビルと、凸部を有するホーンとの間に複合フィルムおよび導体板を配置する工程(ステップS1)と、複合フィルムのうちホーンの凸部とアンビルとの間にある領域を導体板の上面に向けて押し付けながら、ホーンに超音波振動を印加する工程(ステップS2)と、複合フィルムの支持層の材料の一部をホーンの凸部の外側に移動させて複合フィルムの第1導電層と第2導電層とを互いに接触させる工程(ステップS3)と、複合フィルムの第1導電層および第2導電層の少なくとも一方の一部を導体板の下面に向けて上面よりも深い位置に移動させる工程(ステップS4)とを含む。
まず、リード250と、複数の第1電極210Aと、リード260と、複数の第2電極220Aとを準備する。複数の第1電極210Aのそれぞれ、および、複数の第2電極220Aのそれぞれは、例えば樹脂層の両面に導電膜を有する樹脂シートを準備した後、樹脂シートの上面および下面のそれぞれに活物質層としての第1材料層212または第2材料層222を形成して樹脂シートを所定の形状に切り出すことによって得ることができる。
第1材料層212および第2材料層222の形成には、まず、活物質、バインダーおよび溶媒を含むスラリーを調製し、樹脂シートの表面にスラリーを付与する。溶媒には、メタノール、エタノール、プロパノール、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド等の有機溶媒、あるいは、水を用いることができる。スラリーの付与には、ドクターブレードコーター、スリットダイコーター、バーコーター等を適用できる。あるいは、スラリーの付与にスクリーン印刷またはグラビア印刷を適用してもよい。このとき、樹脂シートの全面にはスラリーを付与せずに、スラリーの付与されない領域を残す。樹脂シートへのスラリーの付与後、乾燥により、スラリー中の溶媒を除去する。
スラリーの層の乾燥後、ロールプレス装置等により、スラリーの層の厚さを調整する。プレス圧力により、第1材料層212中および第2材料層222中の活物質の密度を制御し得る。その後、樹脂シートを所定の形状に切り出す。スラリーの付与されない領域を含むように樹脂シートを切り出すことにより、タブ領域を有する複合フィルムと、複合フィルム上の活物質層(第1材料層212または第2材料層222)とを含む電極(正極または負極)を得られる。
ここでは、樹脂層の両面にアルミニウム膜を有する樹脂シートを第1電極210Aの形成に用い、正極活物質を含有するスラリーを樹脂シート上に付与する。他方、第2電極220Aの形成には、樹脂層の両面に銅膜を有する樹脂シートを用い、負極活物質を含有するスラリーを樹脂シート上に付与する。第1電極210A側のリードには、150μm程度の厚さを有するアルミニウム板を適用でき、第2電極220A側のリードには、150μm程度の厚さを有するニッケル板を適用できる。
次に、図2に示すように、セパレータとしての第3層270Aを介して第1電極210Aおよび第2電極220Aを交互に積層し、セル200Aを組み立てる。このとき、第1電極210A側のタブ領域210t同士、および、第2電極220A側のタブ領域220t同士が互いに重なるように複数の第1電極210Aおよび複数の第2電極220Aを積層する。
その後、セル200Aに含まれる複数の第1電極210Aのタブ領域210tにリード250を接続し、複数の第2電極220Aのタブ領域220tにリード260を接続する。リードの接続の具体的な方法は、第1電極210A側と第2電極220A側との間でほぼ共通である。したがって、ここでは、複数の第2電極220Aのタブ領域220tと、リード260との間の接続を説明し、複数の第1電極210Aのタブ領域210tと、リード250との間の接続に関する図示および説明を省略する。
本実施形態では、アンビルと、表面に1以上の凸部が設けられたホーンとの間に、リードおよび複数の複合フィルムの積層体を配置し、超音波接合により、複数の複合フィルムをリードに接続する。ここでは、横方向の超音波振動を利用した超音波接合により、リードと電極との間の接続を実現する。
図49は、リードと複合フィルムとの間の超音波接合に適用可能なホーンの例示的な先端形状を示す。図49に例示するホーン80Aの上面80aは、それぞれが四角錐台状の複数の凸部84Aを有する。図49に示す例において、各凸部84Aの四角錐台状形は、矩形状の頂面84aを含んでいる。ホーン80Aの材料の例は、チタンおよび鉄である。
ホーンの各凸部の形状は、図49に示した形状に限定されない。図50は、リードと複合フィルムとの間の超音波接合に適用可能なホーンの先端形状の他の例を示す。図50に示すホーン80Bは、その上面80aに複数の凸部84Bを有する。複数の凸部84Bのそれぞれは、上面80a上において一方向に延長された棒形状を有する。この例において、各凸部84Bの頂面84aは、長方形状を有している。
図49および図50に例示する構成において、凸部84Aのそれぞれ、および、凸部84Bのそれぞれは、台形状の断面形状を有する。図49および図50に示す、ホーンの各凸部の形状は、あくまでも例示であり、ホーンの各凸部の形状がこれらの例に限定されないことは言うまでもない。
リード260への複数のタブ領域220tの接続においては、まず、図51に示すように、ホーン80とアンビル90との間に、リード260および複数の複合フィルム225Aを配置する。このとき、複数の凸部84を有するホーン80を用い、複数の凸部84が複合フィルム225Aのタブ領域220tに対向するようにして、リード260および複数の複合フィルム225Aをホーン80とアンビル90との間に配置する。ホーン80として、例えば、図49に例示した形状のホーン80A、あるいは、図50に例示した形状のホーン80Bを用いることができる。
図51に示すように、リード260は、アンビル90の上面90aに支持され、複数の複合フィルム225Aは、リード260の上面260a上に位置する。図51に示すように、アンビル90の上面90aは、複数の凸部94を有していてもよい。複数の凸部94は、超音波接合の過程におけるリード260の位置ずれを抑制するために設けられる。言い換えれば、表面に凹凸が設けられた形状のアンビル90を適用することにより、超音波振動を印加した際のアンビル90上でのリード260の移動に起因する、複合フィルム225Aの積層体に対するリード260のアラインメントのズレを低減し得る。図51に示す例において、アンビル90の各凸部94のサイズは、ホーン80の凸部84のサイズよりも小さい。
次に、ホーン80の凸部84を最上層の複合フィルム225Aの第3面225aに接触させ、超音波接合を実行する。このとき、まず、ホーン80をアンビル90に向けて降下させ、ホーン80の凸部84で複合フィルム225Aの積層体を押圧してから、ホーン80に超音波振動を印加する。ホーン80で複合フィルム225Aの積層体を押圧してから、ホーン80に超音波振動を印加することにより、ホーン80とアンビル90との間での複合フィルム225Aの位置ずれの発生を抑制し得る。
図52中に太い両矢印VBで模式的に示すように、本実施形態では、図のZ方向、すなわち、複数の複合フィルム225Aの積層方向に垂直な方向の横振動を超音波接合に適用する。ここでは、図のX方向に沿った往復動をホーン80に与えている。横振動の振幅は、例えば10~50μm程度である。なお、ホーン80に印加する超音波振動が直線往復運動であることは、必須ではない。複合フィルム225Aの積層方向に垂直な2方向の振動を組み合わせた複合振動をホーン80に印加してもよい。例えば、複合フィルム225Aの積層方向に垂直な面内の楕円振動をホーン80に印加することにより超音波接合を実行してもよい。
ここでは、ホーン80の凸部84のそれぞれは、断面視において、頂面84aを含む台形状を有している。そのため、ホーン80の降下に伴い、凸部84の頂面84aがまず最上層の複合フィルム225Aの第3面225aに接触する。超音波接合の工程において、アンビル90上の複合フィルム225Aをホーン80で押圧し、ホーン80に超音波振動を印加することにより、複合フィルム225Aのうちホーン80の凸部84とアンビル90とに挟まれた領域は、アンビル90に向けて押し付けられ、積層方向に圧縮を受ける。
このとき、超音波振動により、複合フィルム225Aの第1層24中の樹脂材料が一部溶融し、複合フィルム225Aが上下から圧縮を受けることと相まって、樹脂材料の一部が第1導電層21と第2導電層22との間でホーン80の凸部84の外側に向けて移動する。その結果、ホーン80の凸部84の間の領域では第1層24が左右から圧縮を受け、図52に模式的に示すように、複合フィルム225Aが変形する。図52に示す例では、複合フィルム225Aのうちホーン80の2つの凸部84の間に位置する部分が、凸部84の間に形成された谷84vの底に向けて盛り上がるように変形している。
すなわち、複合フィルム225Aをホーン80の凸部84で押圧しながらホーン80に超音波振動を印加することにより、横振動および圧力を利用して、第1層24中の樹脂をホーン80の凸部84の外側に押し出すことが可能である。特に、ホーン80が複数の凸部84を有する場合、溶融した樹脂が第1導電層21と第2導電層22との間で移動する結果、複合フィルム225Aのうちホーン80の互いに隣接する2つの凸部84に挟まれた部分は、左右から圧力を受けることになり、第1層24に厚さの増大する部分が生じる。すなわち、複数の凸部84を有するホーン80を用いてリード260と複合フィルム225Aとの間の接合を実行することにより、接合の工程の前と比較して厚さの変化する部分を第1層24に生じさせることができる。例えば、第1層24のうち2つの凸部84の間に位置する部分に、超音波接合の過程で左右から樹脂材料が流入することにより、超音波接合の実行前と比較して厚さの増大した領域を形成できる。言い換えれば、複数の凸部84を有するホーン80を用いることにより、図8を参照しながら説明した第1部分24Xを複合フィルム225Aの第1層24に形成できる。
他方、複合フィルム225Aの第1層24のうち、図のZ方向(すなわち複合フィルム225Aの積層の方向)に見たときに第2材料層222と重なる部分の厚さは、接合の工程の前後において変化しない。図7に示す第2部分24Yは、第1層24のうち、接合の工程においてホーン80とアンビル90とに挟まれた領域の外側にあった部分である。
複合フィルム225Aおよびリード260のうち、アンビル90とホーン80の凸部84の頂面84aとの間に挟まれた領域に注目する。第1層24中の樹脂材料とは異なり、複合フィルム225Aの第1導電層21および第2導電層22には、超音波振動を受けても溶融は生じない。アンビル90とホーン80の凸部84との間での圧縮により、複合フィルム225Aの第1層24のうちホーン80の凸部84とアンビル90とに挟まれた領域では、第1層24中の樹脂材料の一部が凸部84の外側に向けて押し出されることに対して、第1導電層21および第2導電層22には、これらの領域に向かう引張応力が生じる。
図53は、ホーン80の凸部84のうちの1つおよびその周辺を拡大して示す。図53では、リード260上の複数の複合フィルム225Aのうち、リード260に最も近い最下層の1つと、その上層に位置する1つとを取り出して模式的に示している。図53に示す例では、アンビル90に支持されたリード260に向かって複合フィルム225Aの積層体がホーン80の凸部84で押圧されることにより、リード260の上面260aに凹部61が形成されている。図53に示す2つの複合フィルム225Aの一部は、この凹部61内に位置している。
上述したように、超音波振動および圧力の印加により、複合フィルム225Aの第1層24のうち、ホーン80の凸部84とアンビル90とに挟まれた領域の材料の一部が、その領域の外側に移動する。ホーン80の凸部84とアンビル90とに挟まれた領域から、第1層24を構成する材料の一部が外側に向けて押し出されることにより、第1層24によって空間的に隔てられていた第1導電層21の少なくとも一部と、第2導電層22とが接触する。さらに、第1導電層21と第2導電層22との間に固相接合が生じ、第1導電層21と第2導電層22との間に導電経路が形成される。すなわち、超音波振動および圧力の印加により、ホーン80の凸部84とアンビル90とに挟まれた領域において、第1導電層21と第2導電層22とが互いに電気的に接続される。
固相接合は、互いに隣接する2つの複合フィルム225Aの一方の第1導電層21と、他方の第2導電層22との間にも生じる。すなわち、2つの複合フィルム225Aの間で互いに対向する第1導電層21と第2導電層22との間にも導電経路が形成される結果、複数の複合フィルム225Aを電気的に接続することができる。また、超音波振動および圧力の印加により、最下層の複合フィルム225Aの第1導電層21とリード260との間にも固相接合が生じ、これらの間に導電経路が形成される。すなわち、各第2電極220Aの複合フィルム225A中の第1導電層21と第2導電層22との間に事後的に導電経路を形成することができ、セル200Aに含まれる複数の第2電極220Aの複合フィルム225A中の第1導電層21および第2導電層22を一括してリード260に電気的に接続させることが可能になる。
このように、リード260は、超音波接合の利用により、セル200A中の第2電極220Aのタブ領域220tに機械的および電気的に接続され得る。この意味で、本明細書で使用される「接合」の用語は、基本的に「溶接(weld)」の形態を指している。超音波接合により、セル200Aの例えば最下層に位置する第2電極220Aの複合フィルム225Aとリード260との間だけでなく、互いに隣接する第2電極220Aの複合フィルム225A同士の間にも導電経路が形成される。さらに、超音波接合の適用は、各第2電極220Aの複合フィルム225A中の第1導電層21と第2導電層22との間にも導電経路を形成することを可能にする。
一般に、樹脂部材同士の超音波接合では、ホーン(ソノトロードとも呼ばれる)による加圧の方向と平行に超音波振動をホーンに印加するいわゆる縦振動が適用される。これに対し、本実施形態では、ホーンによる加圧の方向に垂直な超音波振動(横振動)を適用している。このような横振動の適用は、複合フィルムの支持層のうちホーンの凸部とアンビルとの間に挟まれた領域にある樹脂を外側に押し出すことを容易にする。言い換えれば、縦振動を適用する場合と比較して、絶縁材料を含む支持層に隔てられた、複合フィルム中の2つの導電層の間に導電経路を形成しやすい。
圧力および超音波振動の印加により、複合フィルム225Aの第1層24のうち、ホーン80の凸部84とアンビル90との間に位置する領域から第1層24中の樹脂材料が外側に押し出され、リード260と、各複合フィルム225Aの両面の導電層(第1導電層21および第2導電層22)との間の固相接合が生じる。複合フィルムをアンビル90に向けて凸部84で強く押圧することにより、複合フィルムに対向するリードの表面に、ホーン80の凸部84に対応した凹部61を形成できる。すなわち、本開示の実施形態によれば、樹脂等の絶縁材料により隔てられた導電層を有する複合フィルムを用いた場合であっても、例えば複合フィルムの積層方向においてリードの凹部と重なる位置で、これら導電層同士の間、および、これら導電層とリードとの間に導電経路を形成することが可能である。
超音波接合の好適な条件は、リードの材料、複合フィルムにおける導電層の材料や厚さ、複合フィルムの積層体の厚さ、ホーンの形状や配列ピッチ等によって変わり得る。横振動を適用する場合の超音波接合の条件は、例えば以下の範囲に設定され得る。なお、下記範囲は例示であり、本実施形態の超音波接合の条件を限定するものではない。また、振幅は、装置出力(例えば800W)に対する割合で示している。
プレス圧力:0.05MPa~0.5MPa
振幅:50%~100%
振動印加の時間:0.2s~1.0s
発振周波数:10kHz~40kHz(例えば、20kHzまたは40kHz)
プレス圧力:0.05MPa~0.5MPa
振幅:50%~100%
振動印加の時間:0.2s~1.0s
発振周波数:10kHz~40kHz(例えば、20kHzまたは40kHz)
複合フィルム225Aの積層体のうち、図のZ方向に見て凹部61と重なる部分は、超音波接合の過程で各複合フィルム225Aの第1層24中の樹脂の大部分が排除されることにより、積層体全体の厚さが縮小する。さらに、複数の複合フィルム225Aの第1導電層21の材料と第2導電層22の材料との間の固相接合によって接合部25が形成される。ホーン80の凸部84とアンビル90との間の圧縮により、複合フィルム225Aの他の部分(例えば積層方向において第2材料層222と重なる部分)と比較して、複合フィルム225Aに生じた接合部25の厚さを小さくし得る。なお、超音波接合の過程で各複合フィルム225Aの第1層24中の樹脂の大部分が排除されることにより、積層体全体の厚さが縮小する点は、図39を参照しながら説明した例のように、リードの上面に凹部が形成されない場合においても同様である。
図53に模式的に示すように、接合部25の大部分は、図のZ方向に見たときにリード260の凹部61の内部に位置し得る。ただし、図9を参照しながら説明したように、第1層24中の樹脂材料の一部は、第1層24のうちホーン80の凸部84とアンビル90とに挟まれていた領域に残存し得る。
図53に示す例では、最下層の複合フィルム225Aの第1層24の樹脂材料に由来する樹脂24rと、その1層上の複合フィルム225Aの第1層24の樹脂材料に由来する樹脂24rとが接合部25の内部に位置している。この例では、これらの樹脂24rは、リード260の上面260aのうち第1領域R1に位置する部分よりも深い位置にあり、複合フィルム225Aの第3面225aの一部も、上面260aよりも深くに位置している。これは、超音波接合の際のホーン80による押圧により、複合フィルム225Aの第1導電層21および第2導電層22が下面260bに向けてリード260の上面260aよりも深い位置に移動させられたことを示している。
図55に示す例のように、樹脂24rが含まれるように接合部25を形成すると、樹脂を含まない接合部を形成する場合と比べて、接合時間や接合条件を緩和できるので、製造コストの面で有利である。さらに、接合部25の形成工程において、複合フィルム225Aに過度なストレスをかけなくてもよいので、複合フィルム225Aの導電性の低下を抑制できる。
上述したように、固相接合は、複合フィルム225Aの第1導電層21の材料とリード260の材料との間にも生じる。複合フィルム225Aの第1導電層21の材料とリード260の材料との間に接合界面が形成されているか否かの観点から、リード260の上面260aの第1領域R1と第2領域R2との間の境界の位置を定めることができる。第2領域R2を図のZ方向に見たとき、複合フィルム225Aの第1導電層21の材料とリード260の材料との間の接合界面は、その第2領域R2に含まれる凹部61の外側まで拡がっていることがあり得る。すなわち、平面視において、第2領域R2の範囲と、その第2領域R2に位置する凹部61の範囲とが一致しないこともあり得る。
リード260上の凹部61の個々の形状およびこれら凹部61の配置は、ホーン80の凸部84の個々の形状およびこれら凸部84の配置に応じて調整し得る。例えば、図49に示すような、それぞれが四角錐台状の複数の凸部84Aを上面80aに有するホーン80Aを適用することにより、図16に示すような配置あるいは図17に示すような配置でリード260に凹部61を形成し得る。凹部61の開口61aの幅X1と、開口61a間の距離D1との間の大小関係は、例えば、ホーン80Aの凸部84Aの配置および/または個々の凸部84Aの形状の調整により、変更可能である。
また、四角錐台状の凸部84Aを有するホーン80Aを適用した場合、凸部84Aの四角錐台状に対応した、4つの内壁面で規定される逆四角錐台状の凹部を複合フィルム225Aの積層体に形成し得る。例えば、凸部84Aの配置および/または個々の凸部84Aの形状の調整により、凹部228の開口28aの幅X7と、開口28a間の距離D5との間の大小関係を変更可能である。
凹部228の形状は、共通のホーン80Aを用いた場合であっても、リード260に接続する複合フィルム225Aの枚数に応じて変化し得る。リード260に接続する複合フィルム225Aの枚数が大きい場合には、ホーン80Aの上面80aに配置する凸部84Aの配置が比較的に疎であると有益である。ホーン80Aの凸部84Aとアンビル90との間で圧縮を受けることにより変形した複合フィルム225Aを受け容れる空間を凸部84A間の谷の部分に確保しやすいからである。図19に例示するような、X7<D5の関係が成立するような凹部228の配置は、リード260に接続する複合フィルム225Aの枚数が大きい場合に有利である。
なお、ホーン80の上面80aの凸部84の配置は、図49に示す例のような均等な配置に限定されない。凸部84は、ホーン80の上面80aに不等間隔で配置されてもよいし、上面80aの一部の領域に凸部84を設けないようにしてもよい。ホーン80の上面80aに不等間隔で凸部84を配置したり、形状の異なる凸部84を混在させたりすることにより、単一のホーン80で多様な枚数の複合フィルムの接続に対応することが可能になる。例えば凸部84の配置を不等間隔にすることにより、図18を参照しながら説明したような凹部228の配置、すなわち、それぞれが2つの凹部228を含む相異なる組における開口28a間の距離D5、D6およびD7に関して、D5≠D6あるいはD5≠D7となるような凹部228の配置を実現し得る。あるいは、図16を参照しながら説明したような凹部61の配置、すなわち、それぞれが2つの凹部61を含む相異なる組における開口61a間の距離D1、D2およびD3に関して、D1≠D2あるいはD1≠D3となるような凹部61の配置を実現し得る。
図49に示すホーン80Aに代えて、図50に示すような、長方形状の頂面84aを有する凸部84Bが設けられたホーン80Bを超音波接合に適用することにより、図24、図27、図29または図31に示すような形状の凹部61をリード260の上面260aに形成し得る。このように、本開示の実施形態によれば、ホーン先端の形状に応じて、リードの上面に形成される凹部および/または複合フィルムの積層体に形成される凹部の配置および形状を調整できる。ホーン80の凸部84のそれぞれの形状は、四角錐台状あるいは四角柱状に限定されず、円錐形状等であってもよい。個々の凸部の高さ、および、互いに隣接する2つの凸部間の中心間距離等は、リードに接続される複合フィルムの枚数等に応じて適宜に変更され得る。
上述したように、本実施形態によれば、第1層24によって空間的に互いに隔てられた第1導電層21および第2導電層22を含む複合フィルム225Aの構造に適合した形状のホーン80およびアンビル90の組み合わせを利用した超音波接合の適用により、複合フィルム225Aの一部の領域から、第1導電層21および第2導電層22の間に位置する樹脂の大部分を排除することが可能になる。このとき、複合フィルム225A中の第1導電層21および第2導電層22が凹部61に向かって引きずられる一方で、第1層24のうちリード260の2つの凹部61の間に位置する部分では、左右から圧縮を受ける。これにより、図8に示す例のように、第1層24のうち断面視において2つの凹部61の間に位置する部分に、厚さの増大した部分を形成し得る。あるいは、図39に示す例のように、第1層24のうち断面視において2つの第2領域の間に位置する部分に、厚さの増大した部分を形成し得る。これに代えて、または、これに加えて、ホーン80の凸部84の間で複合フィルム225Aに変形を生じさせることにより、図のZ方向においてリード260の第1領域R1と重なる位置で、複合フィルム225Aの積層体の全体としての厚さを超音波接合の実行前と比較して増大させてもよい。
互いに隣接する2つの凹部61(または第2領域R2)の間の位置では、リード260上に配置された複数の複合フィルム225Aのうち特に最上層に位置する1枚は、ホーン80の凸部84の間で左右から圧縮を受けることにより、ホーン80の凸部84の表面の形状(凸部84間に形成される谷の形状といってもよい)に従った形状に変形しやすい。言い換えれば、超音波接合の実行後の複合フィルム225Aの断面形状は、緩やかな曲線状を示すことが多い。
これに対し、複数の複合フィルム225Aのうちリード260に近い位置にある複合フィルム225Aは、左右からの圧縮を受けた際、さらに上層の複合フィルム225Aとリード260との間において、その変形を受け容れるだけの十分な空間を得られないことが多い。そのため、図9および図10に例示するように、2つの凹部61の間において入り組んだ断面形状となりやすい。言い換えれば、複数の凸部84が設けられたホーン80を用いることにより、超音波接合の過程において、複合フィルム225Aのうちリード260の2つの凹部61(または第2領域R2)の間に位置する部分に、図11~図14に示す例のような入り組んだ形状を生じさせることが可能である。
リードの2つの凹部(または第2領域R2)の間において、複合フィルムの導電層または複合フィルム自体に湾曲等を生じさせることにより、リードの上面の第1領域に垂直な方向に沿って複数の導電層を積層したことと同様の効果、あるいは、絶縁層の実質的な厚さを局所的に増大させたことと同様の効果を得ることが可能になり、せん断応力が働いた場合の複合フィルム225Aの裂けを抑制し得る。超音波振動の利用は、複合フィルムに単純に熱と圧力を印加する場合と比較して、図11~図14に示す例のような、複合フィルムの導電層または複合フィルム自体の、断面視においてリードの2つの凹部(または第2領域R2)の間に位置する部分における入り組んだ形状の形成を容易にする。
上述の工程により、複合フィルム225Aのタブ領域220tに第3部分240J(例えば図5を参照)を形成することができる。ホーン80を接触させる箇所を変えて超音波接合を繰り返すことにより、タブ領域220tの複数の箇所に第3部分240Jを形成してもよい。
本開示の実施形態によれば、さらに、ホーン先端の形状に応じて、第3部分240Jのうち、リードと複合フィルムとの間に接合の生じている領域が占める割合を調整できる。例えば第1領域R1に対する第2領域R2全体の面積比を増大させることにより、リードと複合フィルムの導電層との間の接続抵抗を低下させる効果が得られる。ただし、ホーンの各凸部の頂面の面積を単純に拡大するだけでは、頂面の面積の拡大に従い、複合フィルムの支持層のうち、ホーンの凸部とアンビルとに挟まれた領域から支持層中の樹脂を外側に移動させることが困難になり得る。
しかしながら、ホーンの凸部の数および配置を調整することにより、各凸部の頂面の面積の拡大を回避しながらも、第1領域R1に対する第2領域R2全体の面積比を増大させることが可能である。例えば、ホーンの凸部を疎に配置したり、凸部間の間隔を拡げたりすることにより、凸部の間の空間を拡大できる。すなわち、ホーンの凸部の間に、複合フィルムの変形を受け容れることが可能な空間を確保できる。なお、各凸部の頂面の面積を単純に縮小すると、接合部25の形成された各箇所での接続抵抗が増大し得るが、接続抵抗の増大は、ホーンの凸部の数を増やすことにより回避可能である。また、ホーンの凸部の数を増やすことにより、蓄電デバイス使用時における電流の局所的な集中を回避できるという効果も得られる。
リードを支持するアンビルの表面は、平坦面であってもよいし、凹凸を有する面であってもよい。例えば、表面に凹凸が設けられた形状のアンビルを適用することにより、リード260の下面260b側に1以上の凹部を設けることが可能になる。図51および図52に示すように、ここでは、上面90aに複数の凸部94の設けられたアンビル90を用いている。このようなアンビル90を用いた場合、ホーン80によって複合フィルム225Aおよびリード260がアンビル90に向けて押し付けられることにより、図9および図10に示すように、リード260の下面260bに複数の凹部が形成され得る(図9の凹部62Aおよび図10の凹部62B)。
図54は、超音波接合の実行後のリードの下面の外観の一例を示す。図54に示す例では、リード260の下面260bに複数の凹部62が形成されている。これらの凹部62は、アンビル90の凸部94に対応した位置に形成される。リードの下面側の凹部の形状およびそれらの配置は、アンビルの表面の形状に応じて種々に変化し得る。
特許文献1に記載の技術では、表面に凸部を設けたアンビルと、平坦な表面のホーンとの間にリードと集電体とを挟み、ホーンに超音波振動を印加してこれらの部材間の接合を実行している。ここで、集電体としては、樹脂層の両面にメタル膜を形成したフィルムを用いている。超音波接合の結果、リードのアンビル側の表面に凹部が形成され、リードの反対側の表面がフィルムの内部に食い込んでいる(特許文献1のFig. 25)。特許文献1に記載の技術では、リードのフィルム側の表面をフィルム内部に突出させることにより、フィルム上面側およびフィルム下面側のメタル膜を互いに接触させている。
しかしながら、リードの変形によってフィルムのメタル膜間の接続を図っているために、メタル膜同士の接触に、より高い圧力が要求され得る。特に、リードの材質の選択によっては、リードの表面をフィルム内部に突出させることが困難になり、超音波接合の過程でフィルムを破損する可能性がある。例えば、リチウムイオン二次電池への応用では、両面に銅膜を有する樹脂フィルム、および、ニッケルから形成されたリードの組み合わせが適用され得る。この場合、ニッケルが固いためにリードの変形に高圧が必要となり、特にアンビルの表面に比較的に大きな凸部が設けられている場合には、これらの凸部との接点の位置でフィルムが破損する可能性がある。
これに対し、本実施形態では、超音波振動の印加されるホーン側に複数の凸部を設け、これらの凸部を複合フィルムに対向させている。そのため、過度な押圧を回避しながら、複合フィルムに効率的に超音波振動を印加し得る。本実施形態によれば、複合フィルムの集電体としての機能を損なうことなく、複合フィルムをリードに接続することが可能になる。また、ホーン側に複数の凸部を設けているので、複合フィルムのうち加圧により変形した部分を凸部間の谷の部分に収容することができる。そのため、複合フィルムのうちホーンの凸部の間に挟まれた部分が、超音波接合の実行前と比較してリードと反対側に盛り上がり、これらの部分に、図9~図14を参照しながら説明したような入り組んだ形状を実現し得る。これにより、例えば、互いに重なる複合フィルムの間に、機械的に絡み合った構造を導入でき、外力による複合フィルムの破損、あるいは、リードからの脱落といった不具合を回避する効果を得ることが可能になる。
超音波接合の工程の実行後、リード250、260の接続されたセル200Aを外装体300に収容し、外装体300の内部空間に電解質290を配置する。その後、リード250、260のそれぞれの一部が外装体300の外側に位置するようにして外装体300の外周部を封止する。以上の工程により、図1に示す二次電池100Aが得られる。
[蓄電デバイスの実施形態2]
図55は、本開示のさらに他のある実施形態による蓄電デバイスの構成の一例を示す。図55は、蓄電デバイスとしての電気二重層キャパシタの構成を示している。
図55は、本開示のさらに他のある実施形態による蓄電デバイスの構成の一例を示す。図55は、蓄電デバイスとしての電気二重層キャパシタの構成を示している。
図55に示す電気二重層キャパシタ100Eは、正極および負極の1以上の組を含むセル200Eと、セル200Eに接続された一対のリード250および260と、セル200Eを覆う外装体300と、電解質290Eとを有する。この例では、セル200Eは、一対の第1電極210Eおよび第2電極220Eを有している。後述するように、第1電極210Eおよび第2電極220Eは、それぞれ、両面に導電層を有する複合フィルム215および複合フィルム225を含む。複合フィルム215にはタブ領域210tが設けられており、第3部分240Jによりタブ領域210tにリード250が接続されている。同様に、複合フィルム225にはタブ領域220tが設けられており、第3部分240Jによりタブ領域220tにリード260が接続されている。
図56は、図55に示す電気二重層キャパシタ100Eの断面を模式的に示す。図56は、セル200E中の第1電極210Eおよび第2電極220Eの積層方向(図のZ方向)を含む平面に平行に電気二重層キャパシタ100Eを切断したときの断面図に相当する。
図56に模式的に示すように、電気二重層キャパシタ100Eのセル200Eは、電解質290Eとともに外装体300の内部の空間に封止される。この例では、外装体300は、第1樹脂膜301および第2樹脂膜302と、これらの樹脂膜に挟まれた金属箔304とを有する。リード250の一部およびリード260の一部は、外装体300の外部に位置し、それぞれ、正極側端子および負極側端子として機能する。
図56に例示する構成において、セル200Eは、一対の第1電極210Eおよび第2電極220Eと、第1電極210Eと第2電極220Eとの間に配置された第3層270Eとを含む。第1電極210Eは、複合フィルム215上に設けられた第1材料層212Eを有し、第2電極220Eは、複合フィルム225上に設けられた第2材料層222Eを有する。なお、本開示の実施形態の、電気二重層キャパシタへの応用において、第1電極210E側の複合フィルム215と、第2電極220E側の複合フィルム225との間で導電層の材料を異ならせることは、必須ではない。第1電極210Eの集電体および第2電極220Eの集電体の両方に複合フィルム215を適用することも可能であるし、複合フィルム225を第1電極210Eの集電体および第2電極220Eの集電体に適用してもよい。
この例では、第1電極210Eの第1材料層212Eは、複合フィルム215の第1面215aの一部の領域上に形成されており、第2電極220Eの第2材料層222Eは、複合フィルム225の第4面225bの一部の領域上に形成されている。第3層270Eは、第1電極210Eの第1材料層212Eと、第2電極220Eの第2材料層222Eとの間に位置する。電気二重層キャパシタへの応用において、第1電極210Eの第1材料層212Eを構成する材料と、第2電極220Eの第2材料層222Eとは、共通であり得る。
図56に模式的に示すように、第1電極210E側のリード250の上面250aは、複数の凹部51を有しており、第1電極210Eの複合フィルム215は、これらの凹部51の位置でリード250に接続されている。また、複合フィルム215の第1導電層11および第2導電層12は、凹部51の位置で互いに接続される。すなわち、図56に示す例において、図7および図8を参照しながら説明した、複合フィルム225Aのリード260への接続の例と同様の構成により、第1電極210Eの第1材料層212からリード250への複合フィルム215を介した電気的な接続が実現されている。
図示を省略するが、第2電極220E側の複合フィルム225とリード260との間にも、図7および図8を参照しながら説明した例と同様の接続が形成される。すなわち、第2電極220E側の複合フィルム225中の第1導電層21および第2導電層22もやはり、リード260の上面260aの複数の凹部61の位置でリード260に電気的に接続される。
なお、リード250の上面250aが凹部51を有していることは、必須ではない。図39を参照しながら説明した例と同様の接続構造により、第1電極210Eの複合フィルム215とリード250とが互いに接続されていてもかまわない。同様に、第2電極220E側の複合フィルム225とリード260との間に、図39を参照しながら説明した例と同様の接続構造が実現されていてもよい。
集電体としての複合フィルムとリードとの間の電気的および機械的な接続は、例えば超音波接合により形成可能である。超音波接合を利用した導電経路の形成により、複合フィルムからのリードの脱落、リードと複合フィルムとの間の第3部分の周辺を起点とする複合フィルムの破れ等を抑制して、信頼性に優れた電気二重層キャパシタを提供し得る。
以下、電気二重層キャパシタ100Eの構成要素をより詳細に説明する。
(第1材料層212E、第2材料層222E)
上述したように、第1電極210E側の第1材料層212Eおよび第2電極220E側の第2材料層222Eは、共通の材料から形成され得る。第1材料層212Eおよび第2材料層222E中の活物質の代表例は、活性炭である。第1材料層212Eおよび第2材料層222Eの活物質には、リチウムイオン二次電池の用途に向けられた第2材料層222の材料として例示した黒鉛、カーボンナノチューブのほか、フラーレン、グラフェン等の炭素材料を適用できる。
上述したように、第1電極210E側の第1材料層212Eおよび第2電極220E側の第2材料層222Eは、共通の材料から形成され得る。第1材料層212Eおよび第2材料層222E中の活物質の代表例は、活性炭である。第1材料層212Eおよび第2材料層222Eの活物質には、リチウムイオン二次電池の用途に向けられた第2材料層222の材料として例示した黒鉛、カーボンナノチューブのほか、フラーレン、グラフェン等の炭素材料を適用できる。
第1材料層212Eおよび第2材料層222Eの活物質として、シリコン含有炭素材料を用いてもよい。シリコン含有炭素材料は、特開2020-064971号公報に記載の方法に従って得ることが可能である。シリコン含有炭素材料は、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラブトキシシラン等と、活性炭等の炭素材料とを溶媒としてのエタノール中で混合し、さらに水および塩酸を加えた後に乾燥させることにより得られる。参考のために、特開2020-064971号公報の開示内容の全てを本明細書に援用する。
第1材料層212Eおよび第2材料層222Eのバインダーとしては、例えば、ポリアセチレン等の導電性高分子を用いることができる。導電性高分子は、導電助剤としても機能する。
(電解質290E)
電解質290Eには、水系電解液、非水電解液、あるいは、イオン液体を用い得る。非水電解液の溶質は、カチオンとアニオンとを含む塩である。カチオンとしては、テトラエチルアンモニウム、トリエチルメチルアンモニウム、スピロ-(1、1’)-ビピロリジニウムもしくはジエチルメチル-2-メトキシエチルアンモニウム(DEME)等の4級アンモニウム、または、1、3-ジアルキルイミダゾリウム、1,2,3-トリアルキルイミダゾリウム、1-エチル-3-メチルイミダゾリウム(EMI)もしくは1,2-ジメチル-3-プロピルイミダゾリウム(DMPI)等のイミダゾリウムを用いることができる。アニオンとしては、BF4 -、PF6 -、ClO4 -、AlCl4 -またはCF3SO3 -を用いることができる。
電解質290Eには、水系電解液、非水電解液、あるいは、イオン液体を用い得る。非水電解液の溶質は、カチオンとアニオンとを含む塩である。カチオンとしては、テトラエチルアンモニウム、トリエチルメチルアンモニウム、スピロ-(1、1’)-ビピロリジニウムもしくはジエチルメチル-2-メトキシエチルアンモニウム(DEME)等の4級アンモニウム、または、1、3-ジアルキルイミダゾリウム、1,2,3-トリアルキルイミダゾリウム、1-エチル-3-メチルイミダゾリウム(EMI)もしくは1,2-ジメチル-3-プロピルイミダゾリウム(DMPI)等のイミダゾリウムを用いることができる。アニオンとしては、BF4 -、PF6 -、ClO4 -、AlCl4 -またはCF3SO3 -を用いることができる。
非水電解液の溶媒には、電解質290の溶媒として例示した有機溶媒のほか、アセトニトリル、プロピオニトリル、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、ジメトキシメタン、スルホラン、ジメチルスルホキシド、エチレングリコール、プロピレングリコール、メチルセルソルブ等も用い得る。上述した有機溶媒を単独で使用してもよく、2種以上を任意の割合で混合して使用してもよい。
[その他の変形例]
上述の各実施形態では、正極側の集電体および負極側の集電体の両方に、両面に導電層の設けられた複合フィルムを適用している。しかしながら、正極および負極の両方にこのような複合フィルムを適用することは、本開示の実施形態に必須ではない。例えば、正極側の集電体に複合フィルムを適用し、負極側の集電体に銅箔を適用してもよい。あるいは、負極側の集電体複合フィルムを適用し、正極側の集電体にアルミニウム箔を適用するような構成も可能である。
上述の各実施形態では、正極側の集電体および負極側の集電体の両方に、両面に導電層の設けられた複合フィルムを適用している。しかしながら、正極および負極の両方にこのような複合フィルムを適用することは、本開示の実施形態に必須ではない。例えば、正極側の集電体に複合フィルムを適用し、負極側の集電体に銅箔を適用してもよい。あるいは、負極側の集電体複合フィルムを適用し、正極側の集電体にアルミニウム箔を適用するような構成も可能である。
(実施例)
[集電体の積層構造の厚さの変化の評価]
正極の集電体および負極の集電体のいずれか一方に複合フィルムを適用した積層型の二次電池セルを組み立て、超音波接合によりリードを集電体のタブ領域に接続したサンプルを作製した。また、集電体の枚数およびホーン先端の形状を変えて複数のサンプルを準備し、超音波接合の前後における集電体の積層構造の厚さの変化および接合性を評価した。
[集電体の積層構造の厚さの変化の評価]
正極の集電体および負極の集電体のいずれか一方に複合フィルムを適用した積層型の二次電池セルを組み立て、超音波接合によりリードを集電体のタブ領域に接続したサンプルを作製した。また、集電体の枚数およびホーン先端の形状を変えて複数のサンプルを準備し、超音波接合の前後における集電体の積層構造の厚さの変化および接合性を評価した。
(電池1-1)
以下の手順により、電池1-1のセルを作製した。まず、正極側の集電体として、ポリエチレンテレフタレートのシートの両面にアルミニウムの導電層を形成した複合フィルムを準備した。次に、複合フィルムの一部の領域を残して複合フィルム上に活物質層を形成した。活物質層の形成は、正極活物質を含む塗料を複合フィルム上に塗布し、乾燥させた後、圧延することによって行った。正極活物質としてコバルト酸リチウム(LiCoO2)を用いた。活物質層は、複合フィルムの両面に形成した。次に、複合フィルムのうち活物質層を設けていない領域が含まれるようにして複合フィルムを所定の形状に打ち抜き、それぞれが、集電体としての複合フィルムを含み、かつ、その一部にタブ領域を有する複数の正極を得た。
以下の手順により、電池1-1のセルを作製した。まず、正極側の集電体として、ポリエチレンテレフタレートのシートの両面にアルミニウムの導電層を形成した複合フィルムを準備した。次に、複合フィルムの一部の領域を残して複合フィルム上に活物質層を形成した。活物質層の形成は、正極活物質を含む塗料を複合フィルム上に塗布し、乾燥させた後、圧延することによって行った。正極活物質としてコバルト酸リチウム(LiCoO2)を用いた。活物質層は、複合フィルムの両面に形成した。次に、複合フィルムのうち活物質層を設けていない領域が含まれるようにして複合フィルムを所定の形状に打ち抜き、それぞれが、集電体としての複合フィルムを含み、かつ、その一部にタブ領域を有する複数の正極を得た。
正極とほぼ同様の手順により、複数の負極を準備した。ただし、ここでは、負極側の集電体として、樹脂の絶縁層を含まない、銅箔を用いた。さらに、銅箔の両面に活物質層を配置した。活物質層の形成は、負極極活物質を含む塗料を複合フィルム上に塗布し、乾燥させた後、圧延することによって行った。負極物質として黒鉛を用いた。
次に、9枚の正極と、10枚の負極とをセパレータを介在させながら交互に積層してセルを組み立てた。セパレータには、厚さが12μmのポリエチレン製のセパレータを用いた。このとき、最も外側に負極が位置するようにして、正極、負極およびセパレータを積層した。また、正極の複合フィルムのタブ領域同士が互いに重なり、負極の銅箔のタブ領域同士が重なるようにセル中の各電極の配置を調整した。
次に、正極側のリードとして、厚さが100μmのアルミニウム板を準備し、超音波接合により、正極側のタブ領域の積層体を正極側のリードに接続した。ここでは、図57に示すような、上面に複数の凸部84Xを有する形状のホーン80Xを使用して超音波接合を実行した。ホーン80Xの材質には、焼入れされた鉄を選択した。
図57に示すホーン80Xの凸部84Xのそれぞれは、互いに対向する2つの側面が90°をなす四角錐から頂上を切り取った形状を有する。各凸部84Xは、頂面84aを有する。ホーン80Xにおいて、これら複数の凸部84Xは、互いに直交する2つの方向に沿ってホーン80Xの上面に配置されている。凸部84Xの配置ピッチ、すなわち、互いに隣接する2つの凸部84Xの中心間距離P1は、1mmである。複数の凸部84Xの配列された方向に沿ってホーン80Xを切断したときの断面視における頂面84aの幅T1は、0.47mmであり、2つの凸部84Xの間に形成された谷84vの底の幅V1は、0.05mmである。谷84vの底から凸部84Xの頂面84aまでの距離M1は、0.24mmである。
正極側のリードの接続に適用した超音波接合の条件は、以下のとおりである。なお、以下の説明において、「振幅」を、装置の出力(800W)に対する割合で示す。
プレス圧力:0.2MPa
振幅:100%
振動印加の時間:0.4s
振動の方向:横振動(往復動)
発振周波数:40kHz
接合の回数:1回
プレス圧力:0.2MPa
振幅:100%
振動印加の時間:0.4s
振動の方向:横振動(往復動)
発振周波数:40kHz
接合の回数:1回
図58は、電池1-1の正極側の第3部分を複合フィルムの積層方向に見たときの顕微鏡画像を線図で表した模式図である。図59および図60は、超音波接合の実行後の正極側の第3部分に関する断面を示す顕微鏡画像を線図で表した模式図である。図59は、図58に示す複合フィルムをLXI-LXI線の位置で切断したときの垂直断面に関する顕微鏡画像に基づいている。図60は、図59の一部拡大図に相当する。図59および図60に示すように、リードの上面のうち、ホーン80Xの凸部84Xとアンビルとの間でタブ領域の積層の方向(図のZ方向)に圧縮を受ける部分では凹部が形成されている。また、図60に示す図から、凹部218の底部におよそ450μmの幅の平坦な領域が形成されていることを確認できた。
集電体のタブ領域に注目すると、リードの上面の凹部と重なる部分では、アルミニウムの導電層の間から樹脂材料のほとんどが追い出され、各複合フィルム中の導電層同士の固相接合および互いに隣接する2つの複合フィルムの導電層間の固相接合による接合部が形成されていることがわかった。また、リードと複合フィルムの導電層との間の固相接合が生じていることも確認できた。すなわち、9枚の複合フィルムのそれぞれの導電層と、リードとの間に電気的な接続が生じていることがわかった。
超音波接合の実行前における、正極側のリードの厚さと、タブ領域の積層体の厚さとの合計は、0.16mmであった。これに対して、リードの凹部の位置では、超音波接合の実行後における、リードの下面から接合部の上面までの距離が0.11mmに縮小されていた。なお、リードの下面から接合部の上面までの距離は、リードを定盤の上に置いた状態で測定した。各複合フィルムのうちホーン80Xの凸部84Xとアンビルとに挟まれた領域では、導電層を支持するシート中のポリエチレンテレフタレートが、超音波振動によって生じた摩擦熱で溶融し、ホーン80Xの谷84vと重なる領域に移動したと推察される。
複合フィルムのうちリードの凹部の間に位置する領域に注目する。図59および図60に示すように、リードの凹部の間では、アンビルに向けたホーン80Xの凸部84Xの押圧の影響を受けて複合フィルムが左右から圧縮される結果、リードの上面から離れる方向に複合フィルムが盛り上がっている。リードの下面から、リードの凹部の間において複合フィルムの最も高い位置までの距離は、0.26mmであった。すなわち、超音波接合の実行前と比較して63%程度の増大を確認できた。また、図59および図60に示すように、リードの凹部の間では、左右から圧縮される結果、特にリードに近い位置にある複合フィルムに入り組んだ形状が生じていることもわかる。
さらに、負極側のタブ領域の積層体も負極側のリードに超音波接合で接続した。負極側のリードには、厚さが100μmのニッケル板を用いた。
負極側のリードの接続に適用した超音波接合の条件は、以下のとおりである。
プレス圧力:0.1MPa
振幅:50%
振動印加の時間:0.06s
振動の方向:横振動(往復動)
発振周波数:40kHz
接合の回数:1回
プレス圧力:0.1MPa
振幅:50%
振動印加の時間:0.06s
振動の方向:横振動(往復動)
発振周波数:40kHz
接合の回数:1回
超音波接合の実行前における、負極側のリードの厚さと、タブ領域の積層体の厚さとの合計は、0.18mmであった。他方、超音波接合の実行後における、リードの下面から最上層の複合フィルムの上面までの距離は、複合フィルムの導電層とリードとの間に固相接合の生じている領域であるか、固相接合の生じていない領域であるかによらず、0.18mmのままであった。
負極の第3部分では、集電体としての銅箔と、ニッケルから形成されたリードとが互いに接合される。超音波接合によりこれらの部材間に固相接合が生じるが、超音波振動の印加によって集電体またはリードが溶融するわけではない。超音波接合の工程の前後でリードおよび銅箔の積層体の厚さに大きな変化は生じないといえる。
超音波接合の実行後、セルを外装体としてのラミネートフィルムで被覆し、電解液を注入した後、ラミネートフィルムを封止した。以上により、電池1-1を得た。
(電池1-2)
正極の数を19とし、負極の数を20としたこと以外は電池1-1のセルと同様にして、電池1-2のセルを組み立てた。その後、超音波接合により、正極側の複合フィルムの積層体をアルミニウムのリードに接続し、負極側の銅箔の積層体をニッケルのリードに接続した。ただし、ここでは、正極側・負極側ともに、0.2mmの厚さを有するリードを集電体に接合した。
正極の数を19とし、負極の数を20としたこと以外は電池1-1のセルと同様にして、電池1-2のセルを組み立てた。その後、超音波接合により、正極側の複合フィルムの積層体をアルミニウムのリードに接続し、負極側の銅箔の積層体をニッケルのリードに接続した。ただし、ここでは、正極側・負極側ともに、0.2mmの厚さを有するリードを集電体に接合した。
正極側のリードの接続に適用した超音波接合の条件は、以下のとおりである。
プレス圧力:0.25MPa
振幅:100%
振動印加の時間:0.5s
振動の方向:横振動(往復動)
発振周波数:40kHz
接合の回数:1回
プレス圧力:0.25MPa
振幅:100%
振動印加の時間:0.5s
振動の方向:横振動(往復動)
発振周波数:40kHz
接合の回数:1回
負極側のリードの接続に適用した超音波接合の条件は、以下のとおりである。
プレス圧力:0.125MPa
振幅:50%
振動印加の時間:0.08s
振動の方向:横振動(往復動)
発振周波数:40kHz
接合の回数:1回
プレス圧力:0.125MPa
振幅:50%
振動印加の時間:0.08s
振動の方向:横振動(往復動)
発振周波数:40kHz
接合の回数:1回
超音波接合の実行前における、正極側のリードの厚さと、タブ領域の積層体の厚さとの合計は、0.32mmであった。超音波接合の実行後では、リードの下面から、リードの凹部の間において複合フィルムの最も高い位置までの距離は、0.68mmに増大していた。他方、負極に注目すると、リードの下面から最上層の銅箔の上面までの距離は、超音波接合の工程の前後で0.32mmのまま変化はみられなかった。
その後、電池1-1と同様にして、リードの接続されたセルを電解液とともに外装体の内部に配置した後、外装体を封止し、電池1-2を得た。なお、電池1-1および電池1-2の各正極の複合フィルム中のポリエチレンテレフタレートのシートの厚さは、5~7μmの範囲にあり、アルミニウムの導電層の厚さは、0.5~1μmの範囲にあった。また、各負極の銅箔の厚さは、6~8μmの範囲にあった。
(電池1-3)
以下の手順により、電池1-3を作製した。電池1-3は、導電層を有する複合フィルムに代えてアルミニウムの箔を正極側の集電体に用い、銅箔に代えて複合フィルムを用いた点で、電池1-1と異なる。
以下の手順により、電池1-3を作製した。電池1-3は、導電層を有する複合フィルムに代えてアルミニウムの箔を正極側の集電体に用い、銅箔に代えて複合フィルムを用いた点で、電池1-1と異なる。
まず、以下の手順により、複数の正極を準備した。ここでは、正極側の集電体として、樹脂の絶縁層を含まない、アルミニウムの箔を用いた。集電体としてのアルミニウムの箔の両面に活物質層を形成した。このとき、箔の上面および下面のそれぞれの一部の領域を残して活物質層を箔上に配置した。その後、箔のうち活物質層を設けていない領域が含まれるようにして箔を所定の形状に打ち抜き、それぞれがタブ領域を含む複数の正極を得た。
負極側の集電体には、ポリエチレンテレフタレートのシートの両面に銅の導電層を形成した複合フィルムを準備した。次に、複合フィルムの一部の領域を残して複合フィルムの両面に活物質層を形成した。活物質層は、複合フィルムの両面に形成した。次に、複合フィルムのうち活物質層を設けていない領域が含まれるようにして複合フィルムを所定の形状に打ち抜き、それぞれが、集電体としての複合フィルムを含み、かつ、その一部にタブ領域を有する複数の負極を得た。
次に、電池1-1と同様に、9枚の正極と、10枚の負極とをセパレータを介在させながら交互に積層してセルを組み立てた。その後、電池1-1と同様にして、超音波接合により、正極側のタブ領域の積層体を正極側のリード(厚さが0.1mmのアルミニウム板)に、負極側のタブ領域の積層体を負極側のリード(厚さが0.1mmのニッケル板)にそれぞれ接続した。
正極側のリードの接続に適用した超音波接合の条件は、以下のとおりである。
プレス圧力:0.1MPa
振幅:45%
振動印加の時間:0.06s
振動の方向:横振動(往復動)
発振周波数:40kHz
接合の回数:1回
プレス圧力:0.1MPa
振幅:45%
振動印加の時間:0.06s
振動の方向:横振動(往復動)
発振周波数:40kHz
接合の回数:1回
負極側のリードの接続に適用した超音波接合の条件は、以下のとおりである。
プレス圧力:0.2MPa
振幅:100%
振動印加の時間:0.35s
振動の方向:横振動(往復動)
発振周波数:40kHz
接合の回数:1回
プレス圧力:0.2MPa
振幅:100%
振動印加の時間:0.35s
振動の方向:横振動(往復動)
発振周波数:40kHz
接合の回数:1回
超音波接合の実行前における、正極側のリードの厚さと、タブ領域の積層体の厚さとの合計は、0.21mmであり、超音波接合の実行後の、リードの下面から最上層のアルミニウム箔の上面までの距離は、0.21mmのままで変化はみられなかった。
超音波接合の実行前における、負極側のリードの厚さと、タブ領域の積層体の厚さとの合計は、0.16mmであった。超音波接合の実行後では、リードの下面から、リードの凹部の間において複合フィルムの最も高い位置までの距離は、0.29mmに増大していた。その後、電池1-1と同様にして、リードの接続されたセルを電解液とともに外装体の内部に配置した後、外装体を封止し、電池1-3を得た。
(電池1-4)
正極の数を19とし、負極の数を20としたこと以外は電池1-3のセルと同様にして、電池1-4のセルを組み立てた。その後、超音波接合により、正極側のアルミニウム箔の積層体をアルミニウムのリードに接続し、負極側の複合フィルムの積層体をニッケルのリードに接続した。ただし、ここでは、電池1-2と同様に、正極側・負極側ともに、0.2mmの厚さを有するリードを集電体に接合した。
正極の数を19とし、負極の数を20としたこと以外は電池1-3のセルと同様にして、電池1-4のセルを組み立てた。その後、超音波接合により、正極側のアルミニウム箔の積層体をアルミニウムのリードに接続し、負極側の複合フィルムの積層体をニッケルのリードに接続した。ただし、ここでは、電池1-2と同様に、正極側・負極側ともに、0.2mmの厚さを有するリードを集電体に接合した。
正極側のリードの接続に適用した超音波接合の条件は、以下のとおりである。
プレス圧力:0.125MPa
振幅:45%
振動印加の時間:0.08s
振動の方向:横振動(往復動)
発振周波数:40kHz
接合の回数:1回
プレス圧力:0.125MPa
振幅:45%
振動印加の時間:0.08s
振動の方向:横振動(往復動)
発振周波数:40kHz
接合の回数:1回
負極側のリードの接続に適用した超音波接合の条件は、以下のとおりである。
プレス圧力:0.25MPa
振幅:100%
振動印加の時間:0.4s
振動の方向:横振動(往復動)
発振周波数:40kHz
接合の回数:1回
プレス圧力:0.25MPa
振幅:100%
振動印加の時間:0.4s
振動の方向:横振動(往復動)
発振周波数:40kHz
接合の回数:1回
正極側の、リードの下面から最上層のアルミニウム箔の上面までの距離は、超音波接合の工程の前後で0.43mmのまま変化はみられなかった。他方、超音波接合の実行前における、負極側のリードの厚さと、タブ領域の積層体の厚さとの合計は、0.32mmであり、超音波接合の実行後では、リードの下面から、リードの凹部の間において複合フィルムの最も高い位置までの距離は、0.57mmに増大していた。
その後、電池1-1と同様にして、リードの接続されたセルを電解液とともに外装体の内部に配置した後、外装体を封止し、電池1-4を得た。なお、電池1-3および電池1-4の各正極のアルミニウム箔の厚さは、11~13μmの範囲にあった。各負極の複合フィルム中のポリエチレンテレフタレートのシートの厚さは、3~5μmの範囲にあり、銅の導電層の厚さは、0.3~1μmの範囲にあった。
(電気的接続および電池性能の評価)
電池1-1~電池1-4のそれぞれについて、正極側または負極側の集電体(複合フィルム)とリードとの間の接続抵抗を調べた。
電池1-1~電池1-4のそれぞれについて、正極側または負極側の集電体(複合フィルム)とリードとの間の接続抵抗を調べた。
接続抵抗の測定は、以下のようにして行った。まず、各電池の一番上の(つまり、リードから最も遠い位置にある)正極または負極において、集電体である複合フィルムの上面に位置する活物質層を部分的に剥離して導電層(アルミニウム箔または銅箔)を露出させ、導電層の露出させた部分とリードとの間の抵抗を測定した。集電体のリード側の端部から、導電層の露出部分までの距離を1cm程度とした。接続抵抗の測定には、HIOKI社製のバッテリーハイテスターを用いた。次いで、その正極または負極を裏返し、複合フィルムの下面に位置する活物質層を部分的に剥離して導電層を露出させ、同様にして、導電層の露出させた部分とリードとの間の抵抗を測定した。この後、測定を行った正極または負極とその下の対極とを剥離し、上から2番目の正極または負極についても同様の測定を行った。このようにして、各電池における全ての正極または負極(電池1-1では9枚の正極)について、順次、複合フィルムの表面および裏面の導電層とリードとの接続抵抗を測定し、電気的な接続が得られているか否かを確認した。ここでは、100mΩを基準として、接続抵抗の測定値が100mΩ以下であれば電気的な接続が得られていると判断した。
この結果、電池1―1~1-4のそれぞれにおいて、全ての複合フィルムの導電層(アルミニウム箔または銅箔)とリードとの抵抗が100mΩ以下であり、電気的な接続が得られることを確認した。電池1-1と、電池1-3との間で接続抵抗の大きさを比較したところ、大きな差はみられなかった。また、電池1-2と、電池1-4との間で接続抵抗の大きさを比較したところ、大きな差はみられなかった。
すなわち、金属箔に代えて複合フィルムを集電体として用いた場合でも、金属箔を集電体に用いた場合と遜色のない接続抵抗が実現されていた。金属箔に代えて複合フィルムを集電体として用いた場合でも、超音波接合を利用してリードとの間の接続を形成することにより、接続抵抗の増大を回避し得ることがわかった。
さらに、電池1-1~電池1-4のそれぞれについて、充放電試験により動作確認を行った。これにより、正極側の集電体および負極側の集電体の一方または両方に複合フィルムを適用することにより、信頼性を損ねることなく蓄電デバイスの軽量化の効果を期待できることがわかった。
[ホーン先端の形状が接合性に与える影響の検証1]
(電池2)
次に、電池1-1と同様にして電池2のセルを作製し、超音波接合により、セルの正極側および負極側のタブ領域にリードをそれぞれ接続した。ただし、ここでは、電池1-1の作製に用いたホーンとは先端の形状の異なるホーンを用いて超音波接合を実行した。
(電池2)
次に、電池1-1と同様にして電池2のセルを作製し、超音波接合により、セルの正極側および負極側のタブ領域にリードをそれぞれ接続した。ただし、ここでは、電池1-1の作製に用いたホーンとは先端の形状の異なるホーンを用いて超音波接合を実行した。
図61は、電池2の作製に使用したホーンの断面形状を示す。図57に示すホーン80Xと同様に、図61に示すホーン80Yは、互いに直交する2つの方向に沿って配置された複数の凸部84Yを有する。凸部84Yの中心間距離(配置ピッチ)P2は、図57に示すホーン80Xの凸部84Xの中心間距離P1と同じ1mmである。ホーン80Yの凸部84Yの数も、図57に示すホーン80Xにおける凸部84Xの数と同じである。
ホーン80Yの各部の形状は、以下のとおりである。各凸部84Yは、互いに対向する2つの側面が90°をなす四角錐台形状を有し、その一部に頂面84aを含む。複数の凸部84Yの配列された方向に沿ってホーン80Yを切断したときの断面視における頂面84aの幅T2は、0.12mmであり、2つの凸部84Yの間に形成された谷84vの底の幅V2は、0.05mmである。谷84vの底から凸部84Yの頂面84aまでの距離M2は、0.415mmである。
電池2の作製において、正極側のリードの接続に適用した超音波接合時の条件は、以下のとおりである。
プレス圧力:0.2MPa
振幅:100%
振動印加の時間:0.4s
振動の方向:横振動(往復動)
発振周波数:40kHz
接合の回数:1回
プレス圧力:0.2MPa
振幅:100%
振動印加の時間:0.4s
振動の方向:横振動(往復動)
発振周波数:40kHz
接合の回数:1回
電池2を得た後、リードと複合フィルムとの間の第3部分の断面を観察することにより、ホーン先端の形状が接合性に与える影響を評価した。
図62は、電池2の正極側の第3部分を複合フィルムの積層方向に見たときの顕微鏡画像を線図で表した模式図である。電池2についても、断面観察を行った結果、電池1-1の第3部分と同様に、リードの上面のうち、ホーン80Yの凸部84Yとアンビルとの間で積層方向に圧縮を受ける部分では凹部218が形成されていることがわかった。
図62に示す複合フィルムをLXV-LXV線の位置で切断したときの垂直断面を顕微鏡で観察したところ、凹部218の底部におよそ160μmの幅の平坦な領域が形成されていることを確認できた。また、電池1-1と同様に、リードの上面の凹部と重なる部分では、アルミニウムの導電層の間から樹脂材料のほとんどが追い出され、各複合フィルム中の導電層同士の固相接合および互いに隣接する2つの複合フィルムの導電層間の固相接合による接合部が形成されていることがわかった。また、リードと複合フィルムの導電層との間にも固相接合による接合部が形成されていた。
図57から図60に示した電池1-1の第3部分と比較すると、電池2の第3部分では、凹部の深さがより大きくなっていることがわかった。これは、ホーン80Xと比較して、ホーン80Yでは、凸部84Yの頂面84aの面積が縮小された結果、リードがより強く圧縮されためであると推測される。
電池2では、リードの凹部の間では、ホーン80Yの凸部84Yのアンビルに向けた押圧により、複合フィルムが左右から圧縮され、リードの上面から離れる方向に盛り上がっている。ただし、複合フィルムの積層構造に注目すると、図59および図60に示す例とは異なり、リードのより近くに位置するいくつかの層を除き、複合フィルムの断面に入り組んだ折れ曲がりは生じていない。これは、図61に示すホーン80Yでは、図57に示すホーン80Xと比較して、谷84vの底から頂面84aまでの距離が拡大されているためであると推測される。すなわち、ホーン80Yの凸部84Y間の空間が拡大された結果、左右からの圧縮を受ける各複合フィルムのより多くの部分をホーン80Yの谷84vに受け容れることが可能になったと考えられる。
このように、超音波接合に使用するホーンの先端の形状を調整することにより、リードの凹部の形状、および、リードの凹部の間の位置における複合フィルムの形状をある程度の範囲で制御可能であることがわかった。なお、電池2では、一部の断面においてリードがうねった形状を示したが、リードがうねった形状となっていること自体は、セルを蓄電デバイスに適用した際の特性には大きな影響を与えないと考えられる。
図61に示すホーン80Yの凸部84Yの形状と、図57に示すホーン80Xの凸部84Xの形状とを比較すると、断面視における頂面84aの幅は、凸部84Xの方が大きい(T1>T2)。すなわち、凸部84Xの頂面84aの方が、より大きな面積を有し得る。そのため、複合フィルムの導電層とリードとの間の溶接界面を拡大することが可能になり、複合フィルムとリードとの間の接続抵抗を低減する観点では、図57に示すホーン80Xの凸部84Xの形状が有利である。ただし、複合フィルムの絶縁層のうち、ホーンの凸部とアンビルとに挟まれた領域が大きくなる結果、絶縁層の樹脂材料をホーンの凸部の外側に押し出すために、より高いプレス圧力を要求される傾向がある。また、プレスによって盛り上がるように変形した複合フィルムを受け容れる空間を拡大するために、凸部の配置ピッチの拡大が要求されることもあり得る。そのため、より大きな面積を有する頂面84aを含む形状の凸部が形成されたホーンを用いた場合、タブ領域の積層体に形成される個々の第3部分の面積が拡大し得る。
ホーンの凸部に対応した位置に形成される接合部のそれぞれにおける接合強度の観点では、図61に示すホーン80Yを使用した場合と比較して、図57に示すホーン80Xを使用した場合の方が有利であり得る。ただし、図61に示すホーン80Yのように、各凸部の頂面84aの面積が比較的小さい場合であっても、凸部の数を増加させることにより、第3部分全体としての接合強度の低下を回避し得る。断面視における、接合部の幅は、互いに隣接する2つの接合部の中心間距離よりも大きくてもよいし、これとは逆に狭くてもよい。接合部の幅と、互いに隣接する2つの接合部の中心間距離との間の大小関係は、ホーンの形状に応じて適宜変更し得る。
(電池3)
次に、電池1-1と同様にして、比較例としての電池3のセルを作製し、超音波接合により、セルの正極側および負極側のタブ領域にリードをそれぞれ接続した。ただし、ここでは、電池1-1の作製に用いたホーンおよび電池2の作製に用いたホーンとは先端の形状の異なるホーンを用いて超音波接合を実行した。
次に、電池1-1と同様にして、比較例としての電池3のセルを作製し、超音波接合により、セルの正極側および負極側のタブ領域にリードをそれぞれ接続した。ただし、ここでは、電池1-1の作製に用いたホーンおよび電池2の作製に用いたホーンとは先端の形状の異なるホーンを用いて超音波接合を実行した。
図63は、電池3の作製に使用したホーンの断面形状を示す。図57に示すホーン80Xおよび図61に示すホーン80Yと同様に、図63に示すホーン80Zも、互いに直交する2つの方向に沿って配置された複数の凸部84Zを有する。凸部84Zの中心間距離(配置ピッチ)P3は、0.4mmである。各凸部84Zは、互いに対向する2つの側面が90°をなす四角錐台形状を有し、その一部に頂面84aを含む。複数の凸部84Zの配列された方向に沿ってホーン80Zを切断したときの断面視における頂面84aの幅T3は、0.06mmであり、2つの凸部84Zの間に形成された谷84vの底から凸部84Zの頂面84aまでの距離M3は、0.17mmである。
電池3の作製において、正極側のリードの接続に適用した超音波接合時の条件は、以下のとおりである。
プレス圧力:0.25MPa
振幅:100%
振動印加の時間:0.4s
振動の方向:横振動(往復動)
発振周波数:40kHz
接合の回数:1回
プレス圧力:0.25MPa
振幅:100%
振動印加の時間:0.4s
振動の方向:横振動(往復動)
発振周波数:40kHz
接合の回数:1回
電池3を得た後、リードと複合フィルムとの間の第3部分の断面を観察することにより、ホーン先端の形状が接合性に与える影響を評価した。
図64は、電池3の正極側の第3部分を複合フィルムの積層方向に見たときの顕微鏡画像を線図で表した模式図である。電池3についても、断面観察を行った結果、電池3の第3部分では、リードの上面のうち、ホーン80Zの凸部84Zとアンビルとの間で圧縮を受ける部分に凹部らしき構造218zが形成されているものの、リードの一部ではなくリードの全体がうねったような形状に変形を受けていることがわかった。
図64に示す複合フィルムをLXIX-LXIX線の位置で切断したときの垂直断面を顕微鏡で観察したところ、リードの上面の窪んだ部分が、およそ140μmの幅の平坦な領域を底部に含んでいることを確認できた。電池3では、リードの上面に凹部らしき構造218zが形成されていたものの、複合フィルムの導電層とリードとの間の接続が十分に形成できておらず、リードの全体も変形してしまっている。
このように、リードに意図しない過度の変形が生じた理由の1つには、ホーン先端の凸部の間隔が狭い、または、凸部の高さが小さい等により、各複合フィルムの導電層の間からの樹脂材料の排除に、より高い圧力が必要になってしまったということが考えられる。また、ホーン先端の凸部の間隔が狭い、または、凸部の高さが小さい等の場合には、ホーン先端に形成される谷の部分が小さいために、左右からの圧縮を受ける各複合フィルムを受け容れる空間の大きさが不十分になってしまうと推察される。
[ホーン先端の形状が接合性に与える影響の検証2]
(電極構造4-1)
ホーン先端の形状を変えて、リードと複合フィルムとの間の接合性をさらに評価した。正極側の集電体としての複合フィルムの枚数を10とし、超音波接合によって複合フィルムの積層体をリードに接続することにより、電極構造4-1を作製した。超音波接合に使用するホーンの先端の形状を変えたこと以外は電池1-1と同様にして、複合フィルムの積層体とリードとの間の接続を実行した。
(電極構造4-1)
ホーン先端の形状を変えて、リードと複合フィルムとの間の接合性をさらに評価した。正極側の集電体としての複合フィルムの枚数を10とし、超音波接合によって複合フィルムの積層体をリードに接続することにより、電極構造4-1を作製した。超音波接合に使用するホーンの先端の形状を変えたこと以外は電池1-1と同様にして、複合フィルムの積層体とリードとの間の接続を実行した。
電極構造4-1におけるリードの超音波接合には、図57に示すホーン80Xと同様に、互いに直交する2つの方向に沿って配置された、それぞれが四角錐台状の複数の凸部を有するホーンを使用した。凸部の配置ピッチは、0.62mm、凸部の配列された方向に沿ってホーンを切断したときの断面視における凸部の頂面の幅は、0.21mmであった。
超音波接合の実行前における、正極側のリードの厚さと、タブ領域の積層体の厚さとの合計は、0.16mmであった。これに対し、超音波接合の実行後では、リードの下面から、リードの凹部の間において複合フィルムの最も高い位置までの距離は、0.29mmに増大していた。
(電極構造4-2)
ホーン先端の形状を変えて、リードと複合フィルムとの間の接合性をさらに評価した。超音波接合に使用するホーンの形状を変えたこと以外は電極構造4-1と同様にして、電極構造4-2を作製した。電極構造4-2の超音波接合では、凸部の配置ピッチが0.3mm、各凸部の頂面の幅が0.1mmのホーンを使用した。
ホーン先端の形状を変えて、リードと複合フィルムとの間の接合性をさらに評価した。超音波接合に使用するホーンの形状を変えたこと以外は電極構造4-1と同様にして、電極構造4-2を作製した。電極構造4-2の超音波接合では、凸部の配置ピッチが0.3mm、各凸部の頂面の幅が0.1mmのホーンを使用した。
超音波接合の実行前における、正極側のリードの厚さと、タブ領域の積層体の厚さとの合計は、0.16mmであった。これに対し、超音波接合の実行後では、リードの下面から、リードの凹部の間において複合フィルムの最も高い位置までの距離は、0.2mmに増大していた。
電極構造4-1および電極構造4-2のそれぞれについて、電池1-1~電池1-4のそれぞれと同様の方法により、正極側の集電体と、リードとの間の接続抵抗を測定した。電極構造4-1については、金属箔を集電体に用いた場合とほぼ同等の接続抵抗の値が得られた。しかしながら、電極構造4-2では、接続抵抗の値として十分に低い値を得られなかった。電極構造4-1と電極構造4-2との間の比較から、セル中の複合フィルムの数に対してホーンの凸部の配置ピッチが小さすぎる等、凸部の配置ピッチが不適当な値であるような場合には、セル中の電極とリードとの間に適切に電気的接続を形成できない可能性があることがわかった。
[複合フィルムの枚数が接合性に与える影響の検証]
次に、リードに接続する複合フィルムの数を変えて、電極構造4-1と同様の手順により、電極構造5-1~電極構造5-4を作製した。さらに、リードに形成される凹部の間において複合フィルムの積層体がリードから盛り上がる程度を比較した。
次に、リードに接続する複合フィルムの数を変えて、電極構造4-1と同様の手順により、電極構造5-1~電極構造5-4を作製した。さらに、リードに形成される凹部の間において複合フィルムの積層体がリードから盛り上がる程度を比較した。
(電極構造5-1)
電極構造5-1では、正極の数を5とした。超音波接合の実行前における、タブ領域の積層体の厚さは、0.04mmであった。超音波接合の実行後では、リードの上面から、リードの凹部の間において複合フィルムの最も高い位置までの距離は、0.07mmに増大していた。すなわち、リードの凹部の間では、リードの上面から複合フィルムの最も高い位置までの距離は、超音波接合の実行前と比較して75%程度の増大を示した。
電極構造5-1では、正極の数を5とした。超音波接合の実行前における、タブ領域の積層体の厚さは、0.04mmであった。超音波接合の実行後では、リードの上面から、リードの凹部の間において複合フィルムの最も高い位置までの距離は、0.07mmに増大していた。すなわち、リードの凹部の間では、リードの上面から複合フィルムの最も高い位置までの距離は、超音波接合の実行前と比較して75%程度の増大を示した。
(電極構造5-2)
電極構造5-2では、正極の数を10とした。超音波接合の実行前における、タブ領域の積層体の厚さは、0.07mmであった。超音波接合の実行後では、リードの上面から、リードの凹部の間において複合フィルムの最も高い位置までの距離は、0.17mmに増大していた。すなわち、リードの凹部の間では、リードの上面から複合フィルムの最も高い位置までの距離は、超音波接合の実行前と比較して143%程度の増大を示した。
電極構造5-2では、正極の数を10とした。超音波接合の実行前における、タブ領域の積層体の厚さは、0.07mmであった。超音波接合の実行後では、リードの上面から、リードの凹部の間において複合フィルムの最も高い位置までの距離は、0.17mmに増大していた。すなわち、リードの凹部の間では、リードの上面から複合フィルムの最も高い位置までの距離は、超音波接合の実行前と比較して143%程度の増大を示した。
(電極構造5-3)
電極構造5-3のセルでは、正極の数を15とした。電池1-2と同様に、電極構造5-3では、0.2mmの厚さを有するリードを15枚の複合フィルムの積層体に接合した。
電極構造5-3のセルでは、正極の数を15とした。電池1-2と同様に、電極構造5-3では、0.2mmの厚さを有するリードを15枚の複合フィルムの積層体に接合した。
超音波接合の実行前における、タブ領域の積層体の厚さは、0.11mmであった。超音波接合の実行後では、リードの上面から、リードの凹部の間において複合フィルムの最も高い位置までの距離は、0.31mmに増大していた。すなわち、リードの凹部の間では、リードの上面から複合フィルムの最も高い位置までの距離は、超音波接合の実行前と比較して182%程度の増大を示した。
(電極構造5-4)
電極構造5-4では、正極の数を20とした。電極構造5-3と同様に、電極構造5-4でも、0.2mmの厚さを有するリードを複合フィルムの積層体に接合した。
電極構造5-4では、正極の数を20とした。電極構造5-3と同様に、電極構造5-4でも、0.2mmの厚さを有するリードを複合フィルムの積層体に接合した。
超音波接合の実行前における、タブ領域の積層体の厚さは、0.15mmであった。超音波接合の実行後では、リードの上面から、リードの凹部の間において複合フィルムの最も高い位置までの距離は、0.48mmに増大していた。すなわち、リードの凹部の間では、リードの上面から複合フィルムの最も高い位置までの距離は、超音波接合の実行前と比較して220%程度の増大を示した。
このように、超音波接合の工程の前後での、リードの上面から複合フィルムの最も高い位置までの距離の変化量は、超音波接合によってリードに接続する複合フィルムの数に応じて異なる。ただし、この変化量は、複合フィルムの数を共通とした場合でも、超音波接合に用いるホーンの先端形状によって変化し得る。リードの凹部の間における複合フィルムの盛り上がりの程度は、ホーンの凸部の配置ピッチ、ホーンの凸部の表面のうち複合フィルムの積層体に含まれる最上層の1つと接触する領域の面積等に応じて異なる大きさとなり得る。
本開示の実施形態による蓄電デバイス用電極は、各種電子機器、電動機等の電源に有用である。本開示の実施形態による蓄電デバイスは、例えば、自転車および乗用車等に代表される車両用の電源、スマートフォン等に代表される通信機器用の電源、各種センサー用の電源、無人機(Unmanned eXtended Vehicle(UxV))の動力用電源に適用可能である。
11、21 (複合フィルムの)第1導電層
12、22 (複合フィルムの)第2導電層
14、24 第1層
24r 樹脂
25 接合部
28a (複合フィルムの凹部の)開口
28p 凸部
51、61、61P~61V (リード上面の)凹部
61a (リード上面の凹部の)開口
62、62A、62B (リード下面の)凹部
63 (複合フィルムの)凹部
80、80A、80B、80X~80Z ホーン
84、84A、84B、84X~84Z (ホーンの)凸部
90 アンビル
94 (アンビルの)凸部
100A~100D リチウムイオン二次電池
100E 電気二重層キャパシタ
200A~200E セル
210A~210E 第1電極(正極)
210t タブ領域
212、212E 第1材料層(活物質層)
215、215A~215D 複合フィルム
220A~220E 第2電極(負極)
220t タブ領域
222、222E 第2材料層(活物質層)
225、225A~225D 複合フィルム
228、228U、228V (複合フィルムの)凹部
240J 第3部分
250、260 導体板(リード)
270、270A、270B 第3層(セパレータ)
270Ca、270Cb、270E 第3層(セパレータ)
290、290E 電解質
300 外装体
12、22 (複合フィルムの)第2導電層
14、24 第1層
24r 樹脂
25 接合部
28a (複合フィルムの凹部の)開口
28p 凸部
51、61、61P~61V (リード上面の)凹部
61a (リード上面の凹部の)開口
62、62A、62B (リード下面の)凹部
63 (複合フィルムの)凹部
80、80A、80B、80X~80Z ホーン
84、84A、84B、84X~84Z (ホーンの)凸部
90 アンビル
94 (アンビルの)凸部
100A~100D リチウムイオン二次電池
100E 電気二重層キャパシタ
200A~200E セル
210A~210E 第1電極(正極)
210t タブ領域
212、212E 第1材料層(活物質層)
215、215A~215D 複合フィルム
220A~220E 第2電極(負極)
220t タブ領域
222、222E 第2材料層(活物質層)
225、225A~225D 複合フィルム
228、228U、228V (複合フィルムの)凹部
240J 第3部分
250、260 導体板(リード)
270、270A、270B 第3層(セパレータ)
270Ca、270Cb、270E 第3層(セパレータ)
290、290E 電解質
300 外装体
Claims (34)
- 少なくとも1つの第1凹部を有する第1表面、および、前記第1表面とは反対側に位置する第2表面を有する導体板であって、前記第1表面は、前記第1凹部の外側に位置する第1領域を有する、導体板と、
絶縁材料を含有する第1層、第1導電層および第2導電層を有する第1複合フィルムであって、前記第1層は、前記第1導電層と前記第2導電層との間に位置する、第1複合フィルムと
を備え、
前記第1複合フィルムの前記第1導電層は、前記第1凹部において前記導体板に接続されており、
前記第1複合フィルムの前記第2導電層は、前記導体板の前記第1領域の法線方向視において前記第1凹部と重なる位置で前記第1導電層に接続されている、蓄電デバイス用電極。 - 前記法線方向視において前記第1凹部と重なる部分に、前記第1表面のうち前記第1領域よりも深くに位置する有機物を含んでいる、請求項1に記載の蓄電デバイス用電極。
- 前記第1複合フィルムの前記第1導電層は、前記導体板の前記第1領域に対向する第3表面を有し、前記第1複合フィルムの前記第2導電層は、前記第1層に関して前記第3表面とは反対側に位置する第4表面を有し、
前記第2導電層の前記第4表面のうち前記法線方向視において前記導体板の前記第1凹部と重なっている部分から前記導体板までの前記法線方向に沿った距離は、前記第2導電層の前記第4表面のうち前記法線方向視において前記導体板の前記第1領域と重なっている部分から前記導体板までの前記法線方向に沿った距離よりも小さい、請求項1または2に記載の蓄電デバイス用電極。 - 前記第1凹部の底部は、平坦な領域を含む、請求項1から3のいずれかに記載の蓄電デバイス用電極。
- 第3導電層、第4導電層、および、絶縁材料を含有する第2層を有する第2複合フィルムをさらに備え、
前記第2層は、前記第3導電層と前記第4導電層との間に位置し、
前記第3導電層の少なくとも一部は、前記第4導電層と前記第1複合フィルムとの間に位置し、
前記第4導電層は、前記第3導電層とは反対側に位置する第5表面を有し、
前記第3導電層は、前記法線方向視において前記第1凹部と重なる位置で前記第1複合フィルムの前記第1導電層および前記第2導電層に接続されており、
前記第4導電層は、前記法線方向視において前記第1凹部と重なる位置で前記第3導電層に接続されており、
前記第4導電層の前記第5表面は、前記法線方向視において前記第1凹部に重なる部分に、前記導体板の前記第1表面のうち前記第1領域に位置する部分よりも前記第2表面に近い部分を含む、請求項1から4のいずれかに記載の蓄電デバイス用電極。 - 前記導体板の前記第2表面は、1以上の第2凹部を有する、請求項1から5のいずれかに記載の蓄電デバイス用電極。
- 前記1以上の第2凹部は、前記法線方向視において前記第1凹部と重なる位置に配置された第2凹部を含む、請求項6に記載の蓄電デバイス用電極。
- 前記少なくとも1つの第1凹部は、前記法線方向に垂直な第1方向に沿って並ぶ2つの第1凹部を含み、
前記1以上の第2凹部は、前記法線方向視において前記2つの第1凹部の間に位置する第2凹部を含む、請求項6または7に記載の蓄電デバイス用電極。 - 前記少なくとも1つの第1凹部は、前記法線方向に垂直な第1方向に沿って並ぶ2つの第1凹部を含む、請求項1から7のいずれかに記載の蓄電デバイス用電極。
- 前記第1複合フィルムの前記第1層は、前記2つの第1凹部の一方から他方に近づくに従って厚さが増大している部分を有している、請求項8または9に記載の蓄電デバイス用電極。
- 前記第1導電層は、前記第1領域に垂直な断面において湾曲している第1弧状部分を有し、
前記第1弧状部分は、前記2つの第1凹部の間に位置する、請求項8から10のいずれかに記載の蓄電デバイス用電極。 - 前記第1導電層の、前記導体板とは反対側に位置する第6表面の一部は、前記第1領域に垂直な断面において前記導体板から離れる方向に湾曲しており、
前記第6表面の前記一部は、
前記2つの第1凹部の間に位置する、請求項8から11のいずれかに記載の蓄電デバイス用電極。 - 前記第1複合フィルムの前記第1導電層は、湾曲して互いに折り重なることにより前記法線方向視において互いに重なっている第1折り返し部分を有し、
前記第1折り返し部分は、前記2つの第1凹部の間に位置する、請求項8から12のいずれかに記載の蓄電デバイス用電極。 - 前記第2導電層は、前記第1領域に垂直な断面において湾曲している第2弧状部分を有し、
前記第2弧状部分は、前記2つの第1凹部の間に位置する、請求項11から13のいずれかに記載の蓄電デバイス用電極。 - 前記第2導電層の、前記導体板から遠い側の表面の一部は、前記第1領域に垂直な断面において前記導体板から離れる方向に湾曲しており、
前記第2導電層の前記表面の前記一部は、
前記2つの第1凹部の間に位置する、請求項11から14のいずれかに記載の蓄電デバイス用電極。 - 前記第1複合フィルムの前記第2導電層は、湾曲して互いに折り重なることにより前記法線方向視において互いに重なっている第2折り返し部分を有し、
前記第2折り返し部分は、
前記2つの第1凹部の間に位置する、請求項11から15のいずれかに記載の蓄電デバイス用電極。 - 前記2つの第1凹部のそれぞれは、前記導体板の前記第1表面に位置する開口を有し、
前記開口のうちの一方の幅の最大値は、前記開口の前記一方から前記開口の他方までの距離の最小値よりも大きい、請求項8から16のいずれかに記載の蓄電デバイス用電極。 - 前記2つの第1凹部のそれぞれは、前記導体板の前記第1表面に位置する開口を有し、
前記開口のうちの一方の幅の最大値は、前記開口の前記一方から前記開口の他方までの距離の最小値よりも小さい、請求項8から16のいずれかに記載の蓄電デバイス用電極。 - 前記2つの第1凹部のそれぞれは、前記導体板の前記第1表面に位置する開口を有し、
前記開口のうちの一方の、前記第1方向に沿った幅は、前記開口のうちの前記一方の、前記法線方向および前記第1方向に垂直な第2方向に沿った幅よりも小さい、請求項8から16のいずれかに記載の蓄電デバイス用電極。 - 前記2つの第1凹部のそれぞれは、前記導体板の前記第1表面に位置する開口を有し、
前記開口のうちの一方は、前記第1方向、または、前記第1方向に垂直な第2方向に沿って幅が変化している部分を含む、請求項8から16のいずれかに記載の蓄電デバイス用電極。 - 前記2つの第1凹部のそれぞれは、前記導体板の前記第1表面に位置する開口を有し、
前記開口のうちの一方は、屈曲した形状を有している、請求項8から16のいずれかに記載の蓄電デバイス用電極。 - 前記2つの第1凹部のそれぞれは、前記導体板の前記第1表面に位置する開口を有し、
前記開口のうちの一方は、蛇行した形状を有している、請求項8から16のいずれかに記載の蓄電デバイス用電極。 - 前記開口は、矩形状を有する、請求項17から20のいずれかに記載の蓄電デバイス用電極。
- 前記少なくとも1つの第1凹部は、前記法線方向に垂直かつ相異なる第3方向および第4方向に沿って配置された複数の第1凹部を含む、請求項1から7のいずれかに記載の蓄電デバイス用電極。
- 前記複数の第1凹部は、前記第3方向に沿って配置された少なくとも3つの第1凹部であって、それぞれが、前記導体板の前記第1表面に位置する開口を有する少なくとも3つの第1凹部を含み、
前記少なくとも3つの第1凹部は、それぞれが、前記第1領域を間に挟んで前記第3方向に沿って隣接する2つの第1凹部の第1の組および第2の組を含み、
前記第1の組に含まれる2つの第1凹部の開口間の距離は、前記第2の組に含まれる2つの第1凹部の開口間の距離と異なっている、請求項24に記載の蓄電デバイス用電極。 - 前記第1複合フィルムは、前記導体板とは反対側の、前記導体板の各第1凹部に対応した位置に、前記導体板に向かって窪んでいる第3凹部を有する、請求項1から25のいずれかに記載の蓄電デバイス用電極。
- 前記第1複合フィルムの一部上に配置された第1の活物質層をさらに備え、
前記第1複合フィルムの前記第1層は、
前記2つの第1凹部の間に位置する第1部分と、
前記第1の活物質層と重なる第2部分と
を含み、
前記第1部分の少なくとも一部における前記法線方向に沿った厚さは、前記第2部分の厚さよりも大きい、請求項9に記載の蓄電デバイス用電極。 - 請求項27に記載の蓄電デバイス用電極と、
第2の電極と、
前記第2の電極上に位置する第2の活物質層と、
前記第1の活物質層と前記第2の活物質層との間に位置する電解質およびセパレータと
をさらに備える、蓄電デバイス。 - 請求項1から26のいずれかに記載の蓄電デバイス用電極と、
第2の電極と、
前記第1複合フィルムの一部と前記第2の電極との間に位置する電解質と
を備える蓄電デバイス。 - 前記第1複合フィルムの前記一部上に配置された第1の活物質層と、
前記第1の活物質層と前記第2の電極との間に配置されたセパレータと、
前記第2の電極上に位置する第2の活物質層と
をさらに備え、
前記第2の活物質層は、前記第2の電極と前記セパレータとの間に位置する、請求項29に記載の蓄電デバイス。 - 請求項28または30に記載の蓄電デバイスと、
前記蓄電デバイスを被覆する外装体と
をさらに備え、
前記第1の活物質層および前記第2の活物質層の少なくとも一方は、リチウムイオンを吸蔵および放出可能な材料を含有する、二次電池。 - 前記第1導電層は、アルミニウムを含有する、請求項31に記載の二次電池。
- 前記第1導電層は、銅を含有する、請求項31に記載の二次電池。
- 前記第1の活物質層および前記第2の活物質層の一方は、炭素を含有する、請求項31から33のいずれかに記載の二次電池。
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