(57)【要約】【課題】ラミネート外装体の溶着部の幅を短くしつつ、外部応力が生じた場合に、溶着部が剥がれにくい蓄電素子を提供することを課題とする。【解決手段】内面層としてプラスチックフィルムを備えるラミネート外装体に、電極体が収容されている蓄電素子であって、前記電極体が、正極と、負極と、前記正極と負極との間に配置される接着層とを備えており、前記ラミネート外装体の周縁には、プラスチックフィルム同士が溶着された溶着部が設けられており、前記溶着部の幅が、ラミネート外装体の長手方向の長さの０．００８〜０．０６倍である蓄電素子。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面層としてプラスチックフィルムを備えるラミネート外装体に、電極体が収容されている蓄電素子であって、
前記電極体が、正極と、負極と、前記正極と負極との間に配置される接着層とを備えており、
前記ラミネート外装体の周縁には、プラスチックフィルム同士が溶着された溶着部が設けられており、
前記溶着部の幅が、ラミネート外装体の長手方向の長さの０．００８〜０．０６倍である、蓄電素子。
【請求項２】
前記接着層はバインダーを含有し、バインダーの含有量が前記接着層の全体積に対して３０〜８０体積％である、請求項１に記載の蓄電素子。
【請求項３】
前記電極体が、正極活物質層を有する正極と、負極活物質層を有する負極と、正極と負極との間に配置される接着層及びセパレータを備え、前記接着層が、正極活物質層及び負極活物質層の少なくともいずれかの表面上に形成されている、請求項１又は２に記載の蓄電素子。
【請求項４】
前記接着層が、正極活物質層及び負極活物質層の両方の表面上に形成されている、請求項３に記載の蓄電素子。
【請求項５】
前記接着層が、熱可塑性樹脂及び絶縁性微粒子を含有する、請求項１〜４のいずれかに記載の蓄電素子。
【請求項６】
前記接着層が、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体を含有する、請求項１〜５のいずれかに記載の蓄電素子。
【請求項７】
前記プラスチックフィルムがポリオレフィンフィルムである、請求項１〜６のいずれかに記載の蓄電素子。
【請求項８】
前記ラミネート外装体が矩形である、請求項１〜７のいずれかに記載の蓄電素子。
【請求項９】
前記電極体が、正極と負極とがセパレータを介して交互に積層された積層電極体である、請求項１〜８のいずれかに記載の蓄電素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラミネート外装体を備える蓄電素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池等の蓄電素子は、電力貯蔵用の大型定置用電源、電気自動車用等の電源として利用されており、近年では電池の小型化及び薄型化の研究が進展している。蓄電素子は、金属箔の表面に電極活物質層を形成した両電極（正極及び負極）と、両電極の間に配置されるセパレータを備える電極体を用いることが一般的である。セパレータは、両電極間の短絡防止や電解液を保持する役割を果たす。
【０００３】
このような蓄電素子として、小型化及び軽量化の観点、並びに外気の侵入防止及び長期間にわたり高い電池性能を維持する観点から、ラミネートフィルム外装体の中に電極体を封入したものが提案されている（特許文献１）。ラミネート外装体は、一般的には、アルミニウムなどの金属層の両面にプラスチックフィルム層が積層及びラミネートされた積層フィルムで形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２８５８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
蓄電素子は、例えば、ラミネートフィルム外装体の周縁をヒートシールなどにより溶着することにより、電極体がその内部に封入されている。フィルムの周縁を溶着する際には、フィルム同士が熱により溶着された溶着部が生じ、該溶着部の幅が短すぎると、外部応力が生じた際に、溶着部が剥がれやすくなり、外装体としての機能を果たせなくなる。
一方で、溶着部の幅を長くすると、溶着部は剥がれ難くなるものの、ラミネート外装体の内部に封入する電極体のサイズを小さくする必要が生じ、そのため電極体の容量が低くなり、さらに電極体の形状選択の自由度が低下するという問題が生じる。
そこで、本発明は、ラミネート外装体の溶着部の幅を短くしつつ、外部応力が生じた場合に、溶着部が剥がれにくい蓄電素子を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、鋭意検討の結果、電極体として、正極と、負極と、該正極と負極との間に配置される接着層とを備える電極体を用い、かつ該電極体を封入するラミネート外装体の周縁の溶着部の幅を一定範囲とすることで、上記課題を解決できることを見出し、以下の本発明を完成させた。本発明の要旨は、以下の［１］〜［９］である。
［１］内面層としてプラスチックフィルムを備えるラミネート外装体に、電極体が収容されている蓄電素子であって、前記電極体が、正極と、負極と、前記正極と負極との間に配置される接着層とを備えており、前記ラミネート外装体の周縁には、プラスチックフィルム同士が溶着された溶着部が設けられており、前記溶着部の幅が、ラミネート外装体の長手方向の長さの０．００８〜０．０６倍である、蓄電素子。
［２］前記接着層はバインダーを含有し、バインダーの含有量が前記接着層の全体積に対して３０〜８０体積％である、上記［１］に記載の蓄電素子。
［３］前記電極体が、正極活物質層を有する正極と、負極活物質層を有する負極と、正極と負極との間に配置される接着層及びセパレータを備え、前記接着層が、正極活物質層及び負極活物質層の少なくともいずれかの表面上に形成されている、上記［１］又は［２］に記載の蓄電素子。
［４］前記接着層が、正極活物質層及び負極活物質層の両方の表面上に形成されている、上記［３］に記載の蓄電素子。
［５］前記接着層が、熱可塑性樹脂及び絶縁性微粒子を含有する、上記［１］〜［４］のいずれかに記載の蓄電素子。
［６］前記接着層が、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体を含有する、上記［１］〜［５］のいずれかに記載の蓄電素子。
［７］前記プラスチックフィルムがポリオレフィンフィルムである、上記［１］〜［６］のいずれかに記載の蓄電素子。
［８］前記ラミネート外装体が矩形である、上記［１］〜［７］のいずれかに記載の蓄電素子。
［９］前記電極体が、正極と負極とがセパレータを介して交互に積層された積層電極体である、上記［１］〜［８］のいずれかに記載の蓄電素子。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ラミネート外装体の溶着部の幅を短くしつつ、外部応力が生じた場合に、溶着部が剥がれにくい蓄電素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の蓄電素子の概略構成を示す斜視図である。
【図２】ラミネート外装体を形成するための積層フィルムの層構成を示す図である。
【図３】第１の実施形態の蓄電素子の断面図（図１のＡ−Ａ線）である。
【図４】第２の実施形態の蓄電素子の断面図（図１のＡ−Ａ線）である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜蓄電素子＞
本発明は、内面層としてプラスチックフィルムを備えるラミネート外装体に、電極体が収容されている蓄電素子である。該電極体は、正極と、負極と、前記正極と負極との間に配置される接着層とを備えている。また、ラミネート外装体の周縁には、プラスチックフィルム同士が溶着された溶着部が設けられており、溶着部の幅は、ラミネート外装体の長手方向の長さの０．００８〜０．０６倍である。
蓄電素子は、典型的には、リチウムイオン二次電池であるが、これに限らず、リチウムイオン二次電池以外の二次電池や、電気化学現象を伴うキャパシタ等であってもよい。
以下、本発明の蓄電素子について図１〜４を用いて詳細に説明するが、本発明はこれら図面に限定されるものではない。
【００１０】
（ラミネート外装体）
図１は、本発明の蓄電素子の概略構成を示す斜視図である。蓄電素子１０は、充放電反応が進行する電極体２０を、これを覆うラミネート外装体１１によって封止した構成を有する。電力を取り出すための正極集電板１２及び負極集電板１３が、ラミネート外装体１１の両側部から引き出されている。
ラミネート外装体１１は、扁平な袋状の構造を有しており、電極体２０を封止するために、周縁が溶着されている。ラミネート外装体の形状は、特に限定されず、楕円、円形、方形、矩形などいかなる形状でもよいが、一方向の長さがその垂直方向の長さに対して長い形状であることが好ましく、矩形であることがより好ましい。
ラミネート外装体１１は積層フィルム１４により構成されており、積層フィルム１４を重ねて、ヒートシール等で周縁を加熱し溶着することにより形成されている。具体的には、２枚の積層フィルム１４を重ね合わせ、すべての周縁を溶着させてラミネート外装体としてもよいし、１枚の積層フィルムを折り曲げて、折り曲げた部分以外の周縁を溶着させてラミネート外装体としてもよい。
【００１１】
本発明では、溶着によって、実際にフィルム同士が溶着した溶着部の幅を、ラミネート外装体１１の長手方向の長さの０．００８〜０．０６倍としている。溶着部の幅がラミネート外装体１１の長手方向の長さの０．００８倍未満であると、蓄電素子１０に外部応力が加わった場合に溶着部分が剥離しやすくなる。一方、溶着部の幅がラミネート外装体１１の長手方向の長さの０．０６倍を超えると、ラミネート外装体１１の内部の空間が狭くなり、電極体２０のサイズを一定以下にする必要が生じ、電極体２０の形状選択の自由度が低下する。
本発明では、上記のようにラミネート外装体１１の溶着部の幅を比較的短くしても、溶着部が剥がれ難いため、ラミネート外装体の内部の空間を広くでき、電極体のサイズを大きくして容量を高めることが可能となる。
ラミネート外装体１１の溶着部の幅Ｄは、ラミネート外装体１１の長手方向の長さの０．０１倍〜０．０５倍であることが好ましく、０．０１５〜０．０４倍であることがより好ましく、０．０２〜０．０３倍であることが更に好ましい。
ここで、本発明における溶着部の幅Ｄとは、ラミネート外装体１１の実際に溶着されたすべての周縁上の溶着部について等間隔で４０点の溶着幅を測定し、その平均値とする。
ラミネート外装体の形状が矩形である場合の溶着部の幅Ｄは、ラミネート外装体の長手方向と短手方向とで同一であっても異なっていてもよいが、溶着部の幅を短くしつつ、外部応力による溶着部分の剥離を防止する観点から、ラミネート外装体の長手方向の溶着部の幅Ｄ１が、短手方向の溶着部の幅Ｄ２よりも長いことが好ましい。ラミネート外装体の長手方向の溶着部の幅に対する短手方向の溶着部の幅（Ｄ２／Ｄ１）は、０．２〜０．９倍がより好ましく、０．２５〜０．４５倍であることがより好ましい。
なお、ラミネート外装体の短手方向とは、ラミネート外装体の長手方向に直交する方向を意味する。
長手方向の溶着部の幅Ｄ１は、ラミネート外装体の長手方向の端部から、長手方向に向かって、実際に溶着されている部分の長さを、等間隔で２０点測定し、その平均値とする。
同様に、短手方向の溶着部の幅Ｄ２は、ラミネート外装体の短手方向の端部から、短手方向に向かって、実際に溶着されている部分の長さを、等間隔で２０点測定し、その平均値とする。
【００１２】
上記したラミネート外装体１１を形成するための積層フィルム１４は、内面層としてプラスチックフィルムを備えるものであり、２層構造であっても３層以上の構造であてもよい。積層フィルム１４は、例えば図２に示すように、プラスチックフィルム１５、金属層１６、及びプラスチックフィルム１７がこの順で積層された積層フィルムであることが好ましい。
プラスチックフィルム１５は外面層を構成する熱可塑性樹脂層であり、外力による傷防止の観点から、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン等のフィルムが好ましい。プラスチックフィルム１７は、内面層を構成する層であり、熱を加えて溶着させるための熱可塑性樹脂層であるため、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィンフィルムが好ましく、中でもポリプロピレンフィルムがより好ましい。
金属層１６は、例えば、アルミニウム、ステンレス、銅、ニッケルなどを挙げることができ、中でもアルミニウムが好ましい。
積層フィルムは、その内面層同士を溶着させることによりラミネート外装体を形成することができる。
【００１３】
（電極体）
本発明の蓄電素子は、ラミネート外装体に電極体が収容されている。電極体は、正極と、負極と、該正極と負極との間に配置される接着層とを備えている。
電極体が接着層を備えることで、電極体が強固になり、外部応力に起因した面方向及び厚み方向の変形が防止される。外部応力に対する電極体の変形が防止されると、ラミネート外装体の撓み及び歪みも抑制される。その結果、ラミネート外装体の溶着幅を短くしても、溶着部が剥離し難くなり、具体的には上記したように、溶着部の幅を、比較的短くすることが可能となる。
図３は、第１の実施形態の蓄電素子の断面図（図１のＡ−Ａ線）を示している。第１の実施形態の蓄電素子は、図３に示すとおり、ラミネート外装体１１に、電極体２０が封入されている。電極体２０は、正極活物質層２１を有する正極２３と、負極活物質層２６を有する負極２８と、正極２３と負極２８との間に配置される接着層２４及びセパレータ２５を備えている。
本発明において電極体は、セパレータを備えることは必須ではないものの、セパレータを備えていることが好ましい。セパレータを備えることにより、正極及び負極の間の短絡が効果的に防止される。電極体がセパレータを備えない場合は、正極と負極との間に配置される接着層が、セパレータとしての機能も兼ね備えるようにすればよい。
正極２３は、詳細には、正極集電体２２と、正極集電体２２の表面に積層された正極活物質層２１とを備えている。負極２８も同様に、負極集電体２７と、負極集電体２７の表面に積層された負極活物質層２６とを備えている。正極集電体２２は、正極集電板１２と電気的に接続されており、負極集電体２７は、負極集電板１３と電気的に接続されている。
２つの接着層２４は、それぞれ正極２３の正極活物質層２１及び負極２８の負極活物質層２６の表面上に形成されている。これにより、セパレータ２５と正極２３、セパレータ２５と負極２８とがそれぞれ接着層２４により固定され、電極体２０全体が強固になり、ラミネート外装体１１の溶着部の幅を短くても、外部応力による変形が防止され、溶着部の剥がれが抑制される。
図３では、接着層２４を、セパレータ２５に対向している正極活物質層２１及び負極活物質層２６の両方の表面に形成させているが、いずれか一方の表面にのみ形成させてもよい。ただし、接着層２４が正極活物質層２１及び負極活物質層２６の両方の表面に形成されていることで、電極体２０がより強固になり、ラミネート外装体１１の溶着幅をより短くすることが可能となる。
【００１４】
図４は、第２の実施形態の蓄電素子の断面図（図１のＡ−Ａ線）を示している。第２の実施形態の蓄電素子は、図４に示すとおり、ラミネート外装体１１に、電極体２０’が封入されている。電極体２０’は、正極２３、負極２８、接着層２４、及びセパレータ２５とで構成されている。電極体２０’は、正極２３と負極２８とが、接着層２４及びセパレータ２５を介して交互に積層された積層電極体である。
電極体２０’は、正極２３と負極２８との間に接着層２４を有しており、正極２３とセパレータ２５、負極２８とセパレータ２５それぞれが、接着層２４により固定されている。
接着層２４は、第１の実施形態と同様に、正極２３の正極活物質層２１及び負極２８の負極活物質層２６の表面上に形成されている。これにより、セパレータ２５と正極２３、セパレータ２５と負極２８とがそれぞれ接着層２４により固定され、電極体２０’全体が強固になり、ラミネート外装体１１の溶着部の幅を短くても、外部応力による変形が防止され、溶着部の剥がれが抑制される。
図４では、接着層２４を、セパレータ２５に対向している正極活物質層２１及び負極活物質層２６の両方の表面に形成させているが、いずれか一方の表面にのみ形成させてもよい。ただし、接着層２４が正極活物質層２１及び負極活物質層２６の両方の表面に形成されていることで、電極体２０’全体がより強固になり、ラミネート外装体１１の溶着幅をより短くすることが可能となる。
本発明において、電極体が、積層電極体である場合において、複数ある正極活物質層とセパレータとの間、及び複数ある負極活物質層とセパレータとの間のすべてに接着層が存在することが特に好ましい。
セパレータ２５は、図４のように一枚の長いシートを複数個所で折り曲げられて形成されている。すなわち、セパレータ２５は、各正極２３及び各負極２８との間に存在する複数の平面部２５Ａと、該複数の平面部２５Ａを連結する屈曲部２５Ｂとから構成されている。
このような第２の実施形態である蓄電素子も、ラミネート外装体の溶着部の幅を短くしつつ、外部応力により溶着部の剥がれを抑制することができる。
【００１５】
（接着層の組成）
本発明の電極体における接着層は、上記例示した各実施形態のように、正極と負極との間に配置され、電極体を構成する正極、負極、及び必要に応じて使用するセパレータなどの各部材同士を固定できるものであれば特に制限されないが、バインダーを含むことが好ましい。バインダーを含むことで、電極体が強固になり、外部応力に対する変形を防止しやすくなる。また、バインダーを含有させることにより、必要に応じて接着層に含有される絶縁性微粒子を結着することができる。バインダーとしては、特に制限されないが、熱可塑性樹脂が好ましい。
バインダーの具体例としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＰＶＤＦ−ＨＦＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素含有樹脂、ポリメチルアクリレート（ＰＭＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのアクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ポリ（メタ）アクリル酸、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、及びポリビニルアルコール等が挙げられる。これらバインダーは、１種単独で使用されてもよいし、２種以上が併用されてもよい。また、カルボキシメチルセルロースなどは、ナトリウム塩などの塩の態様にて使用されていてもよい。これらの中でも、電極体の外部応力に対する変形を防止しやすくする観点からフッ素含有樹脂であることが好ましく、フッ素含有樹脂の中でもポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＰＶＤＦ−ＨＦＰ）を使用することが好ましい。
接着層中のバインダーの含有量は、接着層全体積に対して、５〜８０体積％であることが好ましく、１０〜５０体積％であることがより好ましい。このような範囲であると、電極体が強固になり、外部応力に対する変形を防止しやすくなる。
【００１６】
接着層は、上記バインダーと共に絶縁性微粒子を含有することが好ましい。接着層が絶縁性微粒子を含有することで、正極及び負極の間の短絡が効果的に防止される。
絶縁性微粒子は、絶縁性であれば特に限定されず、有機粒子、無機粒子の何れであってもよい。具体的な有機粒子としては、例えば、架橋ポリメタクリル酸メチル、架橋スチレン−アクリル酸共重合体、架橋アクリロニトリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリ（２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸リチウム）、ポリアセタール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂等の有機化合物から構成される粒子が挙げられる。無機粒子としては二酸化ケイ素、窒化ケイ素、アルミナ、ベーマイト、チタニア、ジルコニア、窒化ホウ素、酸化亜鉛、二酸化スズ、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、フッ化カリウム、フッ化リチウム、クレイ、ゼオライト、炭酸カルシウム等の無機化合物から構成される粒子が挙げられる。また、無機粒子は、ニオブ−タンタル複合酸化物、マグネシウム−タンタル複合酸化物等の公知の複合酸化物から構成される粒子であってもよい。絶縁性微粒子は１種を単独で用いてもよいし、複数種を併用してもよい。
絶縁性微粒子の平均粒子径は、接着層の厚さよりも小さければ特に限定されず、例えば０．００１〜１μｍ、好ましくは０．０５〜０．８μｍ、より好ましくは０．１〜０．６μｍである。
なお、平均粒子径は、レーザー回折・散乱法によって求めた絶縁性微粒子の粒度分布において、体積積算が５０％での粒径（Ｄ５０）を意味する。
また、絶縁性微粒子は、平均粒子径が上記範囲内の１種が単独で使用されてもよいし、平均粒子径の異なる２種の絶縁性微粒子が混合されて使用されてもよい。
接着層に含有される絶縁性微粒子の含有量は、接着層の全体積に対して、好ましくは２０〜９５体積％、より好ましくは５０〜９０体積％である。絶縁性微粒子の含有量が上記範囲内であると、適切な絶縁性が付与される。
【００１７】
接着層の厚さは、特に限定されないが、１〜２５μｍが好ましい。接着層の厚さを２５μｍ以下とすることで、充電性等の蓄電素子としての性能が良好となる。また、１μｍ以上とすることで、電極体の外部応力に対する変形が防止され易くなり、ラミネート外装体の溶着部の幅をより短くすることができる。接着層の厚さは、３〜２０μｍがより好ましく、４〜１５μｍがさらに好ましい。
【００１８】
接着層は、バインダー、絶縁性微粒子、溶剤などを含有する接着層用組成物を、正極活物質層、負極活物質層、セパレータなどの部材上に塗布し、乾燥させることで形成させることができる。そして、ある特定の部材上に形成させた接着層上に別の部材を積層して、熱プレス等を行うことにより、部材同士を接合することができる。
【００１９】
（正極）
本発明の電極体における正極は、好ましくは、正極集電体と、正極集電体の片面又は両面に積層された正極活物質層とを有する。正極活物質層は、典型的には、正極活物質と、正極用バインダーとを含む。
正極活物質としては、金属酸リチウム化合物が挙げられる。金属酸リチウム化合物としては、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（ＬｉＭｎ２Ｏ４）等が例示できる。また、オリビン型リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ４）などであってもよい。さらに、リチウム以外の金属を複数使用したものでもよく、リチウムニッケルコバルトアルミニウム系酸化物（ＮＣＡ）などを使用してもよい。
正極活物質の含有量は、正極活物質層の全体積に対して、８０〜９９．９体積％が好ましく、９０〜９９体積％がより好ましい。
【００２０】
正極用バインダーとしては、特に制限されないが、具体例としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＰＶＤＦ−ＨＦＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素含有樹脂、ポリメチルアクリレート（ＰＭＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのアクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ポリ（メタ）アクリル酸、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、及びポリビニルアルコール等が挙げられる。これらバインダーは、１種単独で使用されてもよいし、２種以上が併用されてもよい。また、カルボキシメチルセルロースなどは、ナトリウム塩などの塩の態様にて使用されていてもよい。
【００２１】
正極活物質層における正極用バインダーの含有量は、正極活物質層の全体積に対して、０．１〜２０体積％であることが好ましく、１〜１０体積％がより好ましい。
正極活物質層の厚みは、特に限定されないが、１０〜２００μｍであることが好ましく、５０〜１５０μｍであることがより好ましい。
また、正極集電体となる材料は、例えば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性を有する金属が挙げられ、好ましくはアルミニウム又は銅、より好ましくはアルミニウムが使用される。正極集電体は、一般的に金属箔からなり、その厚さは、特に限定されないが、１〜５０μｍが好ましい。
【００２２】
（負極）
本発明の電極体における負極は、好ましくは、負極集電体と、負極集電体の片面又は両面に積層された負極活物質層とを有する。負極活物質層は、典型的には、負極活物質と、負極用バインダーとを含む。
負極活物質層に使用される負極活物質としては、グラファイト、ハードカーボンなどの炭素材料、スズ化合物とシリコンと炭素の複合体、リチウムなどが挙げられるが、これら中では炭素材料が好ましく、グラファイトがより好ましい。
負極活物質は、特に限定されないが、その平均粒子径が０．５〜５０μｍであることが好ましく、１〜３０μｍであることがより好ましい。
負極活物質層における負極活物質の含有量は、負極活物質層全体に対して、８０〜９９．９体積％であることが好ましく、９０〜９９体積％がより好ましい。
【００２３】
負極活物質層に含有される負極用バインダーとしては、上記した正極材料にて使用されるバインダーと同種のものが使用できる。
負極活物質層における負極用バインダーの含有量は、負極活物質層の全体積に対して、０．１〜２０体積％であることが好ましく、１〜１０体積％がより好ましい。
負極活物質層は、導電助剤を含有してもよい。導電助剤は、上記負極活物質よりも導電性が高い材料が使用され、具体的には、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、カーボンナノチューブ、棒状カーボンなどの炭素材料などが挙げられる。
負極活物質層の厚みは、特に限定されないが、１０〜２００μｍであることが好ましく、５０〜１５０μｍであることがより好ましい。
【００２４】
負極集電体を構成する材料としては、例えば、銅、アルミニウム、チタン、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性を有する金属が挙げられ、これらの中ではアルミニウム又は銅が好ましく、銅がより好ましい。負極集電体は、一般的に金属箔からなり、その厚さは、特に限定されないが、１〜５０μｍが好ましい。
【００２５】
（セパレータ）
セパレータとしては、多孔性の高分子膜、不織布、ガラスファイバー等が挙げられ、これらの中では多孔性の高分子膜が好ましい。多孔性の高分子膜としては、エチレン系多孔質フィルムなどのオレフィン系多孔質フィルムが例示される。セパレータの厚さは、特に限定されないが、５〜２５μｍが好ましい。
また、セパレータは、後述する電解質を保持してもよい。
【００２６】
（電解質）
本発明の蓄電素子は、電解質を備える。電解質は特に限定されず、蓄電素子で使用される公知の電解質を使用すればよい。電解質としては例えば電解液を使用する。
電解液としては、有機溶媒と、電解質塩を含む電解液が例示できる。有機溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、スルホラン、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、テトロヒドラフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、ジオキソラン、メチルアセテートなどの極性溶媒、又はこれら溶媒の２種類以上の混合物が挙げられる。電解質塩としては、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ６、ＬｉＣＦ３ＣＯ２、ＬｉＰＦ６ＳＯ３、ＬｉＮ（ＳＯ３ＣＦ３）２、Ｌｉ（ＳＯ２ＣＦ２ＣＦ３）２、ＬｉＮ（ＣＯＣＦ３）２及びＬｉＮ（ＣＯＣＦ２ＣＦ３）２、リチウムビスオキサレートボラート（ＬｉＢ（Ｃ２Ｏ４）２等のリチウムを含む塩が挙げられる。また、有機酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体、ＬｉＢＨ４等の錯体水素化物等の錯体が挙げられる。これらの塩又は錯体は、１種単独で使用してもよいが、２種以上の混合物であってもよい。
また、電解質は、上記電解液に更に高分子化合物を含むゲル状電解質であってもよい。高分子化合物としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素系ポリマー、ポリ（メタ）アクリル酸メチル等のポリアクリル系ポリマーが挙げられる。なお、ゲル状電解質は、セパレータとして使用されてもよい。
電解質は、負極及び正極間に配置されればよく、例えば、電解液は、上記した負極、正極、及びセパレータが内部に収納されたラミネート外装体に充填される。また、電解質は、例えば、負極又は正極上に塗布されて負極及び正極間に配置されてもよい。
【００２７】
（蓄電素子の製造方法）
本発明の蓄電素子は、例えば、電極体を、ラミネート外装体を形成する積層フィルムにより挟み込んで、フィルム周縁を溶着させることで製造できる。この際、積層フィルムを２枚用いて、上下から電極体を挟み込んで周縁を溶着させてもよいし、１枚の積層フィルムを折り曲げて、間に電極体を挟みこんで周縁を溶着させてもよい。
溶着する方法は特に制限されず、インパルス方式、熱板方式、高周波誘導加熱方式、超音波誘導加熱方式等を用いることができる。
【実施例】
【００２８】
以下に実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００２９】
（実施例１）
正極集電体としての厚さ１５μｍのアルミニウム箔の両面に、リチウムニッケルコバルトアルミニウム系酸化物（ＮＣＡ）、導電助剤（カーボンナノチューブ）、バインダー（ポリフッ化ビニリデン）、溶媒（Ｎ−メチルピロリドン）とを混合した組成物を塗布し、１２０℃で真空乾燥した。これにより、ＮＣＡ９２質量％、導電助剤４質量％、バインダー４質量％の正極活物質層が正極集電体上の両面に形成された正極を得た。なお、正極活物質層の厚さは、それぞれ４５μｍであった。
絶縁性微粒子（アルミナ粒子）、バインダー（ポリフッ化ビニリデンヘキサフルオロプロピレン共重合体）、溶媒（Ｎ−メチルピロリドン）を混合し、攪拌機で３０分間穏やかに攪拌し、目開き８０μｍのフィルターでろ過し、接着層用組成物を得た。
得られた接着層用組成物を、バーコーターで、上記正極活物質層の表面全体に塗布した。組成物を塗布して形成した塗膜を６０℃で乾燥することによって、正極活物質層の表面に接着層を形成し、接着層を有する正極を得た。接着層の全体積に対するバインダーの含有量は、１５体積％であり、絶縁性微粒子の含有量は、８５体積％であった。接着層の厚みを測定したところ、それぞれ４μｍであった。
該接着層を有する正極を切り出し、縦９８ｍｍ、横９８ｍｍの同サイズの正極を２０枚得て、これらを積層した後、１００℃でヒートプレスして、評価用電極体を得た。
該評価用電極体を、２枚の積層フィルム［外面層（ポリエチレンテレフタレート）３０μｍ、中層（アルミニウム箔）４０μｍ、内面層（ポリプロピレン）８０μｍ）］で内面層同士を対向させて挟み込み、周縁を圧力０．５ＭＰａ、温度１８０℃、時間２ｓｅｃの条件でヒートシールした後に、積層フィルムの重なり合った部分の周縁を切断して成形した。これにより、評価用電極体をラミネート外装体に収容した評価用試料を得た。ラミネート外装体の溶着部の幅は１ｍｍであり、溶着部の幅は、ラミネート外装体の長手方向の長さの０．０１倍であった。
なお、本実施例１及びその他の実施例、比較例では、実験の簡略化のために、評価用電極体は、負極を用いず正極のみを積層して形成しているが、接着層の有無、溶着部の幅以外は同条件であるため、接着層の有無、溶着部の幅の影響を適切に評価できている。
【００３０】
（実施例２）
実施例１において、ラミネート外装体の溶着部の幅を５ｍｍとし、溶着部の幅を、ラミネート外装体の長手方向の長さの０．０５倍とした以外は、実施例１と同様にして、評価用試料を得た。
【００３１】
（比較例１）
実施例１において、正極活物質層の表面に接着層を形成させない以外は、実施例１と同様にして、評価用試料を得た。ラミネート外装体の溶着部の幅は１ｍｍであり、溶着部の幅は、ラミネート外装体の長手方向の長さの０．０１倍であった。
【００３２】
（比較例２）
比較例１において、ラミネート外装体の溶着部の幅を５ｍｍとし、溶着部の幅を、ラミネート外装体の長手方向の長さの０．０５倍とした以外は、比較例１と同様にして、評価用試料を得た。
【００３３】
（比較例３）
実施例１において、ラミネート外装体の溶着部の幅を０．５ｍｍとし、溶着部の幅を、ラミネート外装体の長手方向の長さの０．００５倍とした以外は、実施例１と同様にして、評価用試料を得た。
【００３４】
（評価）
以下の方法により、各評価用試料のラミネート外装体の溶着部の強度を評価した。
ラミネート外装体を、中空上の円柱形状を有する載置台（直径：８０ｍｍ、高さ：１００ｍｍ、材質：樹脂）に置いた。この際、ラミネート外装体の中央部と、載置台の中央部とが一致するようにして、ラミネート外装体を載置台の上に置いた。その後、ラミネート外装体の扁平面の中央部に、ステンレス製の棒（直径：２５ｍｍ）を０．０２ＭＰａの条件で押圧し、ラミネート外装体を破壊した。この際、ラミネート外装体の中央部を押圧することによって中央部が歪み、その歪みが中央部から溶着部にまで伝播することにより、溶着部において折れ曲がる箇所（破壊箇所）が発生した。本評価においては、ラミネート外装体の溶着部に発生した折れ曲がり箇所（破壊箇所）の個数の大小により、溶着部の強度を検証した。
【００３５】
【表１】
2020017398.tif 000002
【００３６】
各実施例の結果より、溶着部の幅が一定範囲内にある本発明の蓄電素子は、破壊箇所の個数が少なく、溶着部の強度が高かった。
一方、溶着部の幅が一定範囲内にない各比較例の蓄電素子は、破壊箇所の個数が多く、溶着部の強度が低かった。
【符号の説明】
【００３７】
１０    蓄電素子
１１    ラミネート外装体
１２    正極集電板
１３    負極集電板
１４    積層フィルム
１５    プラスチックフィルム
１６    金属層
１７    プラスチックフィルム
２０    電極体
２０’  電極体
２１    正極活物質層
２２    正極集電体
２３    正極
２４    接着層
２５    セパレータ
２５Ａ  平面部
２５Ｂ  屈曲部
２６    負極活物質層
２７    負極集電体
２８    負極
２９    溶着部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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