(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極層、負極層、前記正極層と前記負極層との間に配設された電解質層、前記正極層に接続された正極集電体、及び、前記負極層に接続された負極集電体を具備する発電要素を複数備え、
複数の前記発電要素は、捲回又は折りたたまれており、
一の前記発電要素に含まれる前記正極集電体と前記一の発電要素に隣接する他の発電要素に含まれる前記負極集電体とが、別々に形成されるとともに、前記発電要素が捲回又は折りたたまれる前の前記正極集電体及び前記負極集電体の長尺方向の全域に亘って、直接又は間接的に接続されていることを特徴とする、電池。
【請求項２】
曲げられた前記正極集電体と曲げられた前記負極集電体とが嵌め合わされて、前記正極集電体と前記負極集電体とが接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池。
【請求項３】
接続された前記正極集電体及び前記負極集電体が、固定部材を介して固定されていることを特徴とする、請求項２に記載の電池。
【請求項４】
前記正極集電体及び前記負極集電体と接触する導電体を介して、前記正極集電体と前記負極集電体とが接続されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池。
【請求項５】
曲げられた前記正極集電体と曲げられた前記導電体とが嵌め合わされ、且つ、曲げられた前記導電体と曲げられた前記負極集電体とが嵌め合わされていることを特徴とする、請求項４に記載の電池。
【請求項６】
正極層、負極層、前記正極層と前記負極層との間に配設された電解質層、前記正極層に接続された正極集電体、及び、前記負極層に接続された負極集電体を具備する複数の発電要素を作製する発電要素作製工程と、
前記発電要素作製工程で作製された一の前記発電要素に含まれる前記正極集電体、及び、前記発電要素作製工程で作製された他の前記発電要素に含まれる前記負極集電体を、前記正極集電体及び前記負極集電体の長尺方向の全域に亘って、直接又は間接的に接続する接続工程と、
前記接続工程後に、複数の前記発電要素を捲回又は折りたたむ捲回折りたたみ工程と、を有することを特徴とする、電池の製造方法。
【請求項７】
前記接続工程が、曲げられた前記正極集電体と曲げられた前記負極集電体とを嵌め合わせることによって、前記正極集電体と前記負極集電体とを接続する工程であることを特徴とする、請求項６に記載の電池の製造方法。
【請求項８】
さらに、前記捲回折りたたみ工程後に、接続された前記正極集電体及び前記負極集電体を、固定部材を用いて固定する固定工程、を有することを特徴とする、請求項７に記載の電池の製造方法。
【請求項９】
前記接続工程が、前記正極集電体及び前記負極集電体と接触する導電体を介して、前記正極集電体と前記負極集電体とを接続する工程であることを特徴とする、請求項６に記載の電池の製造方法。
【請求項１０】
前記接続工程が、曲げられた前記正極集電体と曲げられた前記導電体とを嵌め合わせ、且つ、曲げられた前記導電体と曲げられた前記負極集電体とを嵌め合わせることによって、前記正極集電体と前記負極集電体とを接続する工程であることを特徴とする、請求項９に記載の電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池及びその製造方法に関し、特に、互いに接続された２以上の集電体を備える電池及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池は、他の二次電池よりもエネルギー密度が高く、高電圧での動作が可能という特徴を有している。そのため、小型軽量化を図りやすい二次電池として携帯電話等の情報機器に使用されており、近年、電気自動車やハイブリッド自動車用等、大型の動力用としての需要も高まっている。【０００３】
このような電池に関する技術として、例えば特許文献１には、正極基板の短尺方向の一方端部全体に正極リード部を有する正極と、負極基板の短尺方向の一方端部全体に負極リード部を有する負極と、正極と負極との間に介在される固体電解質層とを有する電池素子を備え、正極リード部及び負極リード部が各電極の長尺方向に亘る全域で外部と電気的に接続されている電池が開示されている。さらに、特許文献１には、正極基板及び負極基板の長尺方向に電池素子が捲回又は折りたたまれる形態や、正極リード部及び負極リード部を積層一体化させた後に一方の電池素子に備えられる正極リード部と他方の電池素子に備えられる負極リード部とを直接接続させる形態についても開示されている。また、特許文献２には、平板状の形状を有する正極及び負極がセパレータを介して積層された電極からなるセルを形成する第１の形成ステップと、該第１の形成ステップにより形成されたセルの電極の端部に、該セルの電極の端部の極性と異なる極性を有する電極の端部が重なるように、積層された電極からなる他のセルを形成する第２の形成ステップとを含む、二次電池の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１８７７８１号公報
【特許文献２】特開２００４−２４７１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されている技術では、電池素子における正極露出部及び負極露出部が正極基板及び負極基板の短尺方向に亘る全体に設けられているので、電気抵抗を低減することが可能になると考えられる。また、特許文献２に開示されている技術では、セルの接続部分において正極の端部と負極の端部とが接続されるので、複数のセルを接続するための部品が不要となり、セルの接続部における電気抵抗を低減することが可能になると考えられる。しかしながら、これらの技術では、隣接するセル（発電要素）の集電体同士を接続する際に、集電体の長尺方向の一部（集電体が捲回又は折りたたまれている場合は、捲回又は折りたたまれる前の集電体の長尺方向の一部に相当する部位）のみを接触させる過程を経て、集電体を接続している。そのため、例えば特許文献１に開示されているように、集電体同士を接続する際に、複数の集電体を一箇所に集める必要がある。集電体は、一箇所に集めて一体化させる際に破損・破断しやすいため、特許文献１や特許文献２に開示されている技術では、電気抵抗を低減する効果が不十分になる虞があるという問題があった。【０００６】
そこで本発明は、発電要素間の電気抵抗を低減することが可能な電池及びその製造方法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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段をとる。すなわち、
本発明の第１の態様は、正極層、負極層、正極層と負極層との間に配設された電解質層、正極層に接続された正極集電体、及び、負極層に接続された負極集電体を具備する発電要素を複数備え、複数の発電要素は、捲回又は折りたたまれており、一の発電要素に含まれる正極集電体と該一の発電要素に隣接する他の発電要素に含まれる負極集電体とが、発電要素が捲回又は折りたたまれる前後の正極集電体及び負極集電体の長尺方向の全域に亘って、直接又は間接的に接続されていることを特徴とする、電池である。【０００８】
上記本発明の第１の態様において、曲げられた正極集電体と曲げられた負極集電体とが嵌め合わされて、正極集電体と負極集電体とが接続されていても良い。【０００９】
曲げられた正極集電体と曲げられた負極集電体とが嵌め合わされて正極集電体と負極集電体とが接続されている上記本発明の第１の態様において、接続された正極集電体及び負極集電体が、固定部材を介して固定されていることが好ましい。【００１０】
上記本発明の第１の態様において、正極集電体及び負極集電体と接触する導電体を介して、正極集電体と負極集電体とが接続されていても良い。【００１１】
また、導電体を介して正極集電体と負極集電体とが接続されている上記本発明の第１の態様において、曲げられた正極集電体と曲げられた導電体とが嵌め合わされ、且つ、曲げられた導電体と曲げられた負極集電体とが嵌め合わされていても良い。【００１２】
本発明の第２の態様は、正極層、負極層、正極層と負極層との間に配設された電解質層、正極層に接続された正極集電体、及び、負極層に接続された負極集電体を具備する複数の発電要素を作製する発電要素作製工程と、発電要素作製工程で作製された一の発電要素に含まれる正極集電体、及び、発電要素作製工程で作製された他の発電要素に含まれる負極集電体を、正極集電体及び負極集電体の長尺方向の全域に亘って、直接又は間接的に接続する接続工程と、該接続工程後に、複数の前記発電要素を捲回又は折りたたむ捲回折りたたみ工程と、を有することを特徴とする、電池の製造方法である。【００１３】
上記本発明の第２の態様において、接続工程が、曲げられた正極集電体と曲げられた負極集電体とを嵌め合わせることによって、正極集電体と負極集電体とを接続する工程であっても良い。【００１４】
曲げられた正極集電体と曲げられた負極集電体とを嵌め合わせることによって、正極集電体と負極集電体とを接続する接続工程を有する上記本発明の第２の態様において、さらに、捲回折りたたみ工程後に、接続された正極集電体及び負極集電体を、固定部材を用いて固定する固定工程、を有することが好ましい。【００１５】
本発明の第２の態様において、「曲げられた正極集電体」及び「曲げられた負極集電体」とは、接続工程で曲げられた正極集電体や負極集電体であっても良く、接続工程の前に予め曲げられていた正極集電体や負極集電体であっても良い。【００１６】
上記本発明の第２の態様において、接続工程が、正極集電体及び負極集電体と接触する導電体を介して、正極集電体と負極集電体とを接続する工程であっても良い。【００１７】
また、導電体を介して正極集電体と負極集電体とを接続する形態の接続工程を有する上記本発明の第２の態様において、接続工程が、曲げられた正極集電体と曲げられた導電体とを嵌め合わせ、且つ、曲げられた導電体と曲げられた負極集電体とを嵌め合わせることによって、正極集電体と負極集電体とを接続する工程であっても良い。【００１８】
本発明の第２の態様において、「曲げられた導電体」とは、接続工程で曲げられた導電体であっても良く、接続工程の前に予め曲げられていた導電体であっても良い。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の第１の態様では、発電要素が捲回又は折りたたまれる前後の正極集電体及び負極集電体の長尺方向全域に亘って、一の発電要素に含まれる正極集電体と該一の発電要素に隣接する他の発電要素に含まれる負極集電体とが接続されている。かかる形態とすることにより、従来のような集電体の一体化が必要とされない形態の電池を提供することも可能になるので、集電体を一体化する際の集電体の破損・破断を防止することができる。また、かかる形態とすることにより、従来のような集電体の一体化を行う場合であっても、集電体の破損・破断を抑制することができる。したがって、本発明の第１の態様によれば、発電要素間の電気抵抗を低減することが可能な電池を提供することができる。【００２０】
本発明の第１の態様において、曲げられた正極集電体と曲げられた負極集電体とが嵌め合わされて、正極集電体と負極集電体とが接続されていることにより、正極集電体と負極集電体とを接続する接続部の厚さを従来よりも厚くすることができる。そのため、かかる形態とすることにより、集電体の一体化を行う場合であっても、集電体の破損・破断を抑制することができる。【００２１】
曲げられた正極集電体と曲げられた負極集電体とが嵌め合わされて正極集電体と負極集電体とが接続されている上記本発明の第１の態様において、接続された正極集電体及び負極集電体が、固定部材を介して固定されていることにより、発電要素間の電気抵抗を低減することが容易になる。【００２２】
本発明の第１の態様において、正極集電体及び負極集電体と接触する導電体を介して、正極集電体と負極集電体とが接続されていることにより、発電要素の捲回又は折りたたみ後に集電体を一体化する必要がなくなる。そのため、かかる形態とすることにより、集電体を一体化する際の集電体の破損・破断を防止することができる。【００２３】
導電体を介して正極集電体と負極集電体とが接続される本発明の第１の態様において、曲げられた正極集電体と曲げられた導電体と曲げられた負極集電体とが嵌め合わされていても、発電要素の捲回又は折りたたみ後に集電体を一体化する必要がなくなる。そのため、かかる形態であっても、集電体を一体化する際の集電体の破損・破断を防止することができる。【００２４】
本発明の第２の態様では、一の発電要素に含まれる正極集電体と該一の発電要素に隣接する他の発電要素に含まれる負極集電体とを、正極集電体及び負極集電体の長尺方向全域に亘って接続した後、発電要素が捲回又は折りたたまれる。そのため、本発明の第２の態様では、本発明の第１の態様にかかる電池を製造することができる。したがって、本発明の第２の態様によれば、発電要素間の電気抵抗を低減することが可能な電池を製造し得る、電池の製造方法を提供することができる。【００２５】
本発明の第２の態様において、曲げられた正極集電体と曲げられた負極集電体とを嵌め合わせて、正極集電体と負極集電体とを接続することにより、正極集電体と負極集電体とを接続する接続部の厚さを従来よりも厚くすることができる。そのため、かかる形態とすることにより、発電要素を捲回又は折りたたんだ後に集電体の一体化を行う場合であっても、集電体の破損・破断を抑制することができる。【００２６】
曲げられた正極集電体と曲げられた負極集電体とを嵌め合わせることによって、正極集電体と負極集電体とを接続する接続工程を有する上記本発明の第２の態様において、さらに固定工程を有することにより、発電要素間の電気抵抗を低減することが容易になる。【００２７】
本発明の第２の態様において、正極集電体及び負極集電体と接触する導電体を介して、正極集電体と負極集電体とを接続することにより、発電要素の捲回又は折りたたみ後に集電体を一体化する必要がなくなる。そのため、かかる形態とすることにより、集電体を一体化する際の集電体の破損・破断を防止することができる。【００２８】
導電体を介して正極集電体と負極集電体とが接続される本発明の第２の態様において、曲げられた正極集電体と曲げられた導電体と曲げられた負極集電体とを嵌め合わせることにより正極集電体と負極集電体とを接続しても、発電要素の捲回又は折りたたみ後に集電体を一体化する必要がなくなる。そのため、かかる形態であっても、集電体を一体化する際の集電体の破損・破断を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】構造体７を説明する断面図である。
【図２】捲回体９を説明する図である。
【図３】一体化された集電体を有する従来の電池を説明する図である。
【図４】電池１０の製造工程を説明するフローチャートである。
【図５】構造体２６を説明する断面図である。
【図６】捲回体２７を説明する図である。
【図７】電池２０の製造工程を説明するフローチャートである。
【図８】構造体３６を説明する断面図である。
【図９】捲回体３７を説明する図である。
【図１０】電池３０の製造工程を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００３０】
１…正極層
２…負極層
３…電解質層
４…正極集電体
５…負極集電体
６…発電要素
７…構造体
８…接続部
９…捲回体
１０…電池
１１…固定部材
２０…電池
２１…正極集電体
２２…負極集電体
２３…発電要素
２４…導電体
２５…接続部
２６…構造体
２７…捲回体
３０…電池
３１…正極集電体
３２…負極集電体
３３…発電要素
３４…導電体
３５…接続部
３６…構造体
３７…捲回体
９１…正極集電体
９２…負極集電体
９３…発電要素
９４…接続端子
９５…構造体
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、図面を参照しつつ、本発明について説明する。なお、以下に示す形態は本発明の例示であり、本発明は以下に示す形態に限定されるものではない。
【００３２】
図１及び図２は、第１実施形態にかかる本発明の電池１０を説明する図である。図１は、捲回される前の発電要素６、６、…を有する構造体７の断面図であり、二組の正極集電体４、４と負極集電体５、５との接続箇所及びその周辺のみを抽出して示している。図１の紙面左右方向が正極集電体４及び負極集電体５の短尺方向であり、図１の紙面奥／手前方向が正極集電体４及び負極集電体５の長尺方向である。また、図２は、発電要素６、６、…を捲回した後の捲回体９を説明する正面図であり、一組の固定部材１１、１１、…が配置されている箇所及びその周辺のみを抽出して示している。図２の紙面左右方向が正極集電体４及び負極集電体５の短尺方向である。
【００３３】
図１及び図２に示すように、構造体７及び捲回体９は、正極層１、負極層２、正極層１と負極層２との間に配設された電解質層３、正極層１に接続された正極集電体４、及び、負極層２に接続された負極集電体５、を具備する複数の発電要素６、６、…を備えている。正極層１、１は正極集電体４の表裏面に、負極層２、２は負極集電体５の表裏面に、それぞれ配設されており、電解質層３は、一対の正極層１及び負極層２の間に配設されている。構造体７及び捲回体９において、正極集電体４、４、…の短尺方向一端、及び、負極集電体５、５、…の短尺方向一端は折り曲げられている。そして、折り曲げられている正極集電体４の短尺方向端部と折り曲げられている負極集電体５の短尺方向端部とが、正極集電体４及び負極集電体５の長尺方向全域に亘って嵌め合わされることにより、長尺方向の全域に亘って接続された正極集電体４及び負極集電体５を有する接続部８が構成されている。複数の接続部８、８、…を備える構造体７は、図１の紙面奥／手前方向へと捲回される。そして、固定部材１１、１１、…を用いて、図２の紙面奥／手前方向に複数備えられている接続部８、８、…が一体化されて固定されることにより、捲回体９とされる。捲回体９は、図示されていない外装材に収容される等して、本発明の電池１０とされる。
【００３４】
図３は、参考例にかかる電池の形態を説明する断面図である。図３では、捲回される前の発電要素９３、９３、…を有する構造体９５の様子を示しており、接続端子９４を用いて一体化された正極集電体９１、９１及び負極集電体９２、９２並びにその周辺のみを抽出して示している。図３の紙面左右方向が正極集電体９１及び負極集電体９２の短尺方向であり、図３の紙面奥／手前方向が正極集電体９１及び負極集電体９２の長尺方向である。従来の電池は、構造体９５を図３の紙面奥／手前方向へと捲回して構成した捲回体を、図示されていない外装材等に収容することによって、作製される。図３において、電池１０と同様に構成されるものには、図１及び図２で使用した符号と同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。
【００３５】
図３に示すように、構造体９５は、正極層１、負極層２、正極層１と負極層２との間に配設された電解質層３、正極層１に接続された正極集電体９１、及び、負極層２に接続された負極集電体９２、を具備する複数の発電要素９３、９３、…を備えている。正極層１、１は正極集電体９１の表裏面に、負極層２、２は負極集電体９２の表裏面に、それぞれ配設されており、電解質層３は、一対の正極層１及び負極層２の間に配設されている。電池１０とは異なり、正極集電体９１及び負極集電体９２の短尺方向両端は折り曲げられていない。構造体９５では、接続されるべき複数の正極集電体９１、９１、…、及び、負極集電体９２、９２、…が一箇所に集められた後、接続端子９４を用いてこれらを固定することにより、複数の正極集電体９１、９１、…、及び、負極集電体９２、９２、…が一体化されている。図３に示すように、従来の電池では、正極集電体９１、９１、…、及び、負極集電体９２、９２、…の厚さと発電要素９３、９３、…の厚さとの差が大きい。そのため、接続端子９４を用いて一体化される場所から離れた位置に配設されている正極集電体９１、９１、…、及び、負極集電体９２、９２、…（例えば、図３の紙面上側に配設されている正極集電体９１及び負極集電体９２）は、一箇所に集められる際に大きく引っ張られ、破損・破断しやすかった。正極集電体９１や負極集電体９２が破損・破断すると、正極集電体９１及び負極集電体９２を介して電気的に接続された発電要素９３、９３間の電気抵抗が増大しやすいため、従来の電池には、電気抵抗を低減し難いという問題があった。
【００３６】
これに対し、電池１０には、短尺方向の一端が折り曲げられた正極集電体４、４、…、及び、負極集電体５、５、…が備えられている。このような正極集電体４、４、…、及び、負極集電体５、５、…が備えられる形態とすることにより、接続部８、８、…の厚さと発電要素６、６、…の厚さとの差（以下において、「厚さの差」という。）を、正極集電体９１や負極集電体９２の厚さと発電要素９３の厚さとの差（以下において、「参考例の差」という。）よりも低減することができる。より具体的に、例えば、正極集電体４及び負極集電体５が同じ厚さの場合、接続部８、８、…の厚さは、正極集電体４や負極集電体５の厚さの４倍になるので、電池１０によれば、厚さの差を、参考例の差よりも低減することができる。こうして厚さの差を低減することにより、複数の接続部８、８、…を一箇所に集める際に、当該一箇所に集められる場所から離れた位置に配設されている正極集電体４、４、…や負極集電体５、５、…へと付与される張力を低減することが可能になるので、正極集電体４、４、…、及び、負極集電体５、５、…の破損・破断を抑制することができる。正極集電体４、４、…、及び、負極集電体５、５、…の破損・破断が抑制されることにより、接続部８、８、…を介して電気的に接続される発電要素６、６、…の間における電気抵抗を低減することが可能になるので、本発明によれば、電気抵抗を低減することが可能な電池１０を提供することができる。
【００３７】
さらに、電池１０では、複数の接続部８、８、…が、固定手段１１、１１、…を用いて一体化され、固定されている。かかる形態とすることにより、正極集電体４、４、…と負極集電体５、５、…とを強固に密着させることが容易になるので、電気抵抗の低減効果を高めることが可能になる。
【００３８】
本発明において、正極集電体４の表裏面に配設されている正極層１、１は、例えば、正極材と固体電解質（例えば、Ｌｉ３ＰＳ４等の硫化物固体電解質、Ｌｉ３ＰＯ４等の酸化物固体電解質、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）等のポリマー電解質等。）とを混合して作製した混合材を正極集電体４の表面や裏面に塗布した後、室温で１０秒間に亘って１００ＭＰａの圧力でプレスすることにより作製することができる。正極層１に含有させる正極材としては、リチウム遷移金属酸化物及びカルコゲン化物を例示することができる。正極層１に含有させるリチウム遷移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）、鉄オリビン（ＬｉＦｅＰＯ４）、コバルトオリビン（ＬｉＣｏＰＯ４）、マンガンオリビン（ＬｉＭｎＰＯ４）、及び、チタン酸リチウム（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）等を例示することができる。また、正極層１に含有させるカルコゲン化物としては、銅シュブレル（Ｃｕ２Ｍｏ６Ｓ８）、硫化鉄（ＦｅＳ）、及び、硫化コバルト（ＣｏＳ）、及び、硫化ニッケル（ＮｉＳ）等を例示することができる。本発明において、正極層１の厚さは、例えば５０μｍとすることができる。
【００３９】
また、本発明において、負極集電体５の表裏面に配設されている負極層２、２は、例えば、負極材と固体電解質（例えば、Ｌｉ３ＰＳ４等の硫化物固体電解質、Ｌｉ３ＰＯ４等の酸化物固体電解質、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）等のポリマー電解質等。）とを混合して作製した混合材を負極集電体５の表面や裏面に塗布した後、室温で１０秒間に亘って１００ＭＰａの圧力でプレスすることにより作製することができる。負極層２に含有させる負極材としては、カーボン、リチウム遷移金属酸化物、及び、合金を例示することができる。負極層２に含有させるリチウム遷移金属酸化物としては、チタン酸リチウム（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）を例示することができる。また、負極層２に含有させる合金としては、Ｌａ３Ｎｉ２Ｓｎ７を例示することができる。本発明において、負極層２の厚さは、例えば６０μｍとすることができる。
【００４０】
また、本発明において、一対の正極層１及び負極層２の間に配設されている電解質層３の形態は特に限定されるものではなく、例えば、公知の固体電解質を含む固体電解質層のほか、公知のゲル状電解質を含む電解質層とすることができる。電解質層３が固体電解質層である場合、電解質層３は、例えば、Ｌｉ３ＰＳ４等の硫化物固体電解質を１０秒間に亘って１００ＭＰａの圧力でプレスすることにより作製することができる。本発明において、電解質層３の厚さは、例えば２０μｍとすることができる。
【００４１】
また、本発明において、正極集電体４は、電池１０の使用環境に耐え得る導電材料によって構成されていれば良く、例えば、厚さ数μｍ〜数十μｍのアルミニウム箔等によって構成することができる。また、本発明において、負極集電体５は、電池１０の使用環境に耐え得る導電材料によって構成されていれば良く、厚さ数μｍ〜数十μｍの銅箔等によって構成することができる。
【００４２】
また、本発明において、固定部材１１は、電池１０の使用環境に耐えることができ、且つ、複数の接続部８、８、…を一体化させて固定することが可能なものであれば、その形態は特に限定されるものではない。固定部材１１は、公知のリベット等を適宜用いることができる。なお、これまで、固定部材１１、１１、…を備えた電池１０について説明したが、複数の接続部８、８、…を有する本発明の電池は、固定部材が備えられる形態に限定されるものではない。ただし、長尺方向の全域に亘って接続された正極集電体４と負極集電体５とをより強固に密着させることにより電気抵抗を低減しやすい形態の電池を提供する等の観点からは、複数の接続部を一体化して固定する固定部材が備えられる形態の電池とすることが好ましい。
【００４３】
図４は、電池１０の製造工程を説明するフローチャートである。以下、図１、図２、及び、図４を参照しつつ、電池１０の製造方法（本発明にかかる電池の製造方法の一形態）について説明する。図４に示すように、電池１０は、発電要素作製工程（Ｓ１１）と、接続工程（Ｓ１２）と、捲回折りたたみ工程（Ｓ１３）と、固定工程（Ｓ１４）とを経て製造される。
【００４４】
発電要素作製工程（以下において、「Ｓ１１」という。）は、発電要素６、６、…を作製する工程である。電池１０の製造方法において、Ｓ１１は、発電要素６、６、…を作製可能であれば、その形態は特に限定されるものではない。Ｓ１１では、例えば、正極材と固体電解質とを混合して作製した混合材を、短尺方向の一端が折り曲げられている正極集電体４の表面・裏面に塗布した後、室温で１０秒間に亘って１００ＭＰａの圧力でプレスすることにより、正極集電体４の表面及び裏面にそれぞれ厚さ５０μｍの正極層１、１が配設された、正極構造体を作製することができる。また、例えば、負極材と固体電解質とを混合して作成した混合材を、短尺方向の一端が折り曲げられている負極集電体５の表面・裏面に塗布した後、室温で１０秒間に亘って１００ＭＰａの圧力でプレスすることにより、負極集電体５の表面及び裏面にそれぞれ厚さ６０μｍの負極層２、２が配設された、負極構造体を作製することができる。さらに、例えば、Ｌｉ３ＰＳ４等の硫化物固体電解質を１０秒間に亘って１００ＭＰａの圧力でプレスすることにより、厚さ２０μｍの電解質層３を作製することができる。こうして、正極構造体、負極構造体、及び、電解質層３を作製したら、一対の正極層１及び負極層２の間に電解質層３が配設されるように、正極構造体、電解質層３、及び、負極構造体を積層することにより、発電要素６を作製することができる。そして、上記過程を繰り返すことにより、複数の発電要素６、６、…を作製することができる。
【００４５】
接続工程（以下において、「Ｓ１２」という。）は、上記Ｓ１１で作製した発電要素６に含まれる正極集電体４、及び、これと図１の紙面左右方向に隣接する発電要素６に含まれる負極集電体５を、正極集電体４及び負極集電体５の長尺方向の全域に亘って接続して接続部８を形成する過程を経て、図１に示した構造体７を作製する工程である。Ｓ１２は、複数の接続部８、８、…を有する構造体７を作製可能であれば、その形態は特に限定されるものではない。Ｓ１２では、例えば、長尺方向の全長に亘って折り曲げられている正極集電体４の短尺方向一端と、長尺方向の全長に亘って折り曲げられている負極集電体５の短尺方向一端とを嵌め合わせることにより、接続部８を形成することができる。
【００４６】
捲回折りたたみ工程（以下において、「Ｓ１３」という。）は、上記Ｓ１２で作製した構造体７を、正極集電体４及び負極集電体５の長尺方向へと捲回することにより、捲回体を作製する工程である。
【００４７】
固定工程（以下において、「Ｓ１４」という。）は、上記Ｓ１３で作製した捲回体に備えられている複数の接続部８、８、…を、固定部材１１、１１、…を用いて一体化することにより、固定された複数の接続部８、８、…を備える捲回体９を作製する工程である。Ｓ１４は、捲回体９を作製可能であれば、その形態は特に限定されるものではない。Ｓ１４は、例えば、一体化されるべき複数の接続部８、８、…を貫通する孔を形成した後、この孔に固定部材１１、１１、…を挿入し、挿入された固定部材１１、１１、…の先端を変形させることにより、捲回体９を作製する工程、とすることができる。
【００４８】
このように、Ｓ１１〜Ｓ１４を経ることにより、捲回体９を作製することができる。そして、捲回体９を外装材へと収容し、捲回体９を収容した外装材を密閉する等の過程を経ることにより、電池１０を製造することができる。したがって、本発明によれば、発電要素６、６間の電気抵抗を低減することが可能な電池１０を製造し得る、電池の製造方法を提供することができる。
【００４９】
本発明の電池１０、及び、電池１０の製造方法に関する上記説明では、正極集電体４、４、…と負極集電体５、５、…とを直接接続して形成した接続部８、８、…が備えられる形態について言及したが、本発明は当該形態に限定されるものではない。そこで、他の形態にかかる本発明について、以下に説明する。
【００５０】
図５及び図６は、第２実施形態にかかる本発明の電池２０を説明する図である。図５は図１と対応している。図５は、捲回される前の発電要素２３、２３、…を有する構造体２６を示す断面図であり、二組の正極集電体２１、２１と負極集電体２２、２２との接続箇所及びその周辺のみを抽出して示している。図５の紙面左右方向が正極集電体２１及び負極集電体２２の短尺方向であり、図５の紙面奥／手前方向が正極集電体２１及び負極集電体２２の長尺方向である。また、図６は、発電要素２３、２３、…を捲回した後の捲回体２７を説明する正面図であり、接続部２５及びその周辺のみを抽出して示している。図６の紙面左右方向が正極集電体２１及び負極集電体２２の短尺方向である。図５及び図６において、電池１０と同様に構成されるものには、図１及び図２で使用した符号と同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。
【００５１】
図５及び図６に示すように、構造体２６及び捲回体２７は、正極層１、負極層２、正極層１と負極層２との間に配設された電解質層３、正極層１に接続された正極集電体２１、及び、負極層２に接続された負極集電体２２、を具備する複数の発電要素２３、２３、…を備えている。正極層１、１は正極集電体２１の表裏面に、負極層２、２は負極集電体２２の表裏面に、それぞれ配設されており、電解質層３は、一対の正極層１及び負極層２の間に配設されている。構造体２６において、正極集電体２１、２１、…、及び、負極集電体２２、２２、…は、短尺方向両端が折り曲げられていない。構造体２６では、導電体２４が、正極集電体２１の短尺方向一端における長尺方向全長、及び、負極集電体２２の短尺方向一端における長尺方向全長と接触している。そして、導電体２４及び正極集電体２１、並びに、導電体２４及び負極集電体２２が接合されることにより、接続部２５が構成されている。複数の接続部２５、２５、…を備える構造体２６は、図５の紙面奥／手前方向へと捲回されることにより、捲回体２７とされ、この捲回体２７が外装材に収容される等して、本発明の電池２０とされる。
【００５２】
電池２０では、構造体２６の段階で、正極集電体２１及び負極集電体２２が導電体２４を介して一体化されているので、捲回体２７を形成した後に、正極集電体２１、２１、…、及び、負極集電体２２、２２、…を一体化する必要がない。すなわち、かかる形態とすることにより、集電体を一体化する際の集電体の破損・破断を防止することができるので、本発明によれば、電気抵抗を低減することが可能な電池２０を提供することができる。
【００５３】
本発明において、正極集電体２１は、正極集電体４と同様の材料によって構成することができ、正極集電体２１の厚さは、例えば数μｍ〜数十μｍとすることができる。また、負極集電体２２は、負極集電体５と同様の材料によって構成することができ、負極集電体２２の厚さは、例えば、数μｍ〜数十μｍとすることができる。
【００５４】
また、本発明において、導電体２４は、電池２０の使用環境に耐えることができ、且つ、正極集電体２１及び負極集電体２２と接合させることが可能な公知の導電材料によって構成することができる。正極集電体２１としてアルミニウム箔を用い、負極集電体２２として銅箔を用いた場合、導電材２４は、アルミニウム及び銅を金属学的に結合させることによって構成したクラッド材等を用いることができる。
【００５５】
また、本発明において、接続部２５は、導電体２４を介して、長尺方向の全域に亘って正極集電体２１及び負極集電体２２が接続されていれば、その形態は特に限定されるものではない。接続部２５は、例えば、正極集電体２１の短尺方向一端における長尺方向の少なくとも一部と導電体２４とが溶接され、且つ、負極集電体２２の短尺方向一端における長尺方向の少なくとも一部と導電体２４とが溶接された形態、とすることができる。
【００５６】
図７は、電池２０の製造工程を説明するフローチャートである。以下、図５〜図７を参照しつつ、電池２０の製造方法（本発明にかかる電池の製造方法の一形態）について説明する。図７に示すように、電池２０は、発電要素作製工程（Ｓ２１）と、接続工程（Ｓ２２）と、捲回折りたたみ工程（Ｓ２３）とを経て製造される。
【００５７】
発電要素作製工程（以下において、「Ｓ２１」という。）は、発電要素２３、２３、…を作製する工程である。電池２０の製造方法において、Ｓ２１は、発電要素２３、２３、…を作製可能であれば、その形態は特に限定されるものではない。Ｓ２１では、例えば、Ｓ１１と同様の方法によって、正極集電体２１の表面及び裏面にそれぞれ厚さ５０μｍの正極層１、１を配設することにより、正極構造体を作製することができる。また、例えば、Ｓ１１と同様の方法によって、負極集電体２２の表面及び裏面にそれぞれ厚さ６０μｍの負極層２、２を配設することにより、負極構造体を作製することができる。さらに、例えば、Ｓ１１と同様の方法により、厚さ２０μｍの電解質層３を作製することができる。こうして、正極構造体、負極構造体、及び、電解質層３を作製したら、一対の正極層１及び負極層２の間に電解質層３が配設されるように、正極構造体、電解質層３、及び、負極構造体を積層することにより、発電要素２３を作製することができる。そして、上記過程を繰り返すことにより、複数の発電要素２３、２３、…を作製することができる。
【００５８】
接続工程（以下において、「Ｓ２２」という。）は、上記Ｓ２１で作製した発電要素２３に含まれる正極集電体２１、及び、これと図５の紙面左右方向に隣接する発電要素２３に含まれる負極集電体２２を、導電材２４を用いて接続して接続部２５を形成する過程を経て、図５に示した構造体２６を作製する工程である。Ｓ２２は、複数の接続部２５、２５、…を有する構造体２６を作製可能であれば、その形態は特に限定されるものではない。Ｓ２２では、例えば、正極集電体２１の短尺方向一端における長尺方向の少なくとも一部と導電体２４とを溶接し、且つ、負極集電体２２の短尺方向一端における長尺方向の少なくとも一部と導電体２４とを溶接することにより、接続部２５を形成することができる。
【００５９】
捲回折りたたみ工程（以下において、「Ｓ２３」という。）は、上記Ｓ２２で作製した構造体２６を、正極集電体２１及び負極集電体２２の長尺方向へと捲回することにより、捲回体２７を作製する工程である。
【００６０】
このように、Ｓ２１〜Ｓ２３を経ることにより、捲回体２７を作製することができる。そして、捲回体２７を外装材へと収容し、捲回体２７を収容した外装材を密閉する等の過程を経ることにより、電池２０を製造することができる。したがって、本発明によれば、発電要素２３、２３間の電気抵抗を低減することが可能な電池２０を製造し得る、電池の製造方法を提供することができる。
【００６１】
図８及び図９は、第３実施形態にかかる本発明の電池３０を説明する図である。図８は図５と対応している。図８は、捲回される前の発電要素３３、３３、…を有する構造体３６を示す断面図であり、二組の正極集電体３１、３１と負極集電体３２、３２との接続箇所及びその周辺のみを抽出して示している。図８の紙面左右方向が正極集電体３１及び負極集電体３２の短尺方向であり、図８の紙面奥／手前方向が正極集電体３１及び負極集電体３２の長尺方向である。また、図９は、発電要素３３、３３、…を捲回した後の捲回体３７を説明する正面図であり、接続部３５及びその周辺のみを抽出して示している。図９の紙面左右方向が、正極集電体３１、負極集電体３２、及び、導電体３４の短尺方向である。図８及び図９において、電池２０と同様に構成されるものには、図５及び図６で使用した符号と同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。
【００６２】
図８及び図９に示すように、構造体３６及び捲回体３７は、正極層１、負極層２、正極層１と負極層２との間に配設された電解質層３、正極層１に接続された正極集電体３１、及び、負極層２に接続された負極集電体３２、を具備する複数の発電要素３３、３３、…を備えている。正極層１、１は正極集電体３１の表裏面に、負極層２、２は負極集電体３２の表裏面に、それぞれ配設されており、電解質層３は、一対の正極層１及び負極層２の間に配設されている。構造体３６において、正極集電体３１、３１、…、及び、負極集電体３２、３２、…は、短尺方向一端が長尺方向の全長に亘って折り曲げられており、導電体３４は、短尺方向両端が長尺方向の全長に亘って折り曲げられている。そして、正極集電体３１の折り曲げられている側と導電体３４の短尺方向一端側とが嵌め合わされ、且つ、負極集電体３２の折り曲げられている側と導電体３４の短尺方向他端側とが嵌め合わされることにより、接続部３５が構成されている。複数の接続部３５、３５、…を備える構造体３６は、図８の紙面奥／手前方向へと捲回されることにより、捲回体３７とされ、この捲回体３７が外装材に収容される等して、本発明の電池３０とされる。
【００６３】
電池３０では、構造体３６の段階で、正極集電体３１及び負極集電体３２が導電体３４を介して一体化されているので、捲回体３７を形成した後に、正極集電体３１、３１、…、及び、負極集電体３２、３２、…を一体化する必要がない。すなわち、かかる形態であっても、集電体を一体化する際の集電体の破損・破断を防止することができるので、本発明によれば、電気抵抗を低減することが可能な電池３０を提供することができる。
【００６４】
本発明において、正極集電体３１は、正極集電体４と同様の材料によって構成することができ、正極集電体３１の厚さは、例えば数μｍ〜数十μｍとすることができる。また、負極集電体３２は、負極集電体５と同様の材料によって構成することができ、負極集電体３２の厚さは、例えば、数μｍ〜数十μｍとすることができる。
【００６５】
また、本発明において、導電体３４は、導電体２４と同様の材料によって構成することができる。正極集電体３１としてアルミニウム箔を用い、負極集電体３２として銅箔を用いた場合、導電材３４は、アルミニウム及び銅を金属学的に結合させることによって構成したクラッド材等を用いることができる。
【００６６】
また、本発明において、接続部３５は、導電体３４を介して、長尺方向の全域に亘って正極集電体３１及び負極集電体３２が接続された構造であれば、その形態は特に限定されるものではない。接続部３５は、例えば、嵌め合わされた正極集電体３１及び導電体３４の長尺方向の少なくとも一部が溶接され、且つ、嵌め合わされた負極集電体３２及び導電体３４の長尺方向の少なくとも一部が溶接された形態、とすることができる。
【００６７】
図１０は、電池３０の製造工程を説明するフローチャートである。以下、図８〜図１０を参照しつつ、電池３０の製造方法（本発明にかかる電池の製造方法の一形態）について説明する。図１０に示すように、電池３０は、発電要素作製工程（Ｓ３１）と、接続工程（Ｓ３２）と、捲回折りたたみ工程（Ｓ３３）とを経て製造される。
【００６８】
発電要素作製工程（以下において、「Ｓ３１」という。）は、発電要素３３、３３、…を作製する工程である。電池３０の製造方法において、Ｓ３１は、発電要素３３、３３、…を作製可能であれば、その形態は特に限定されるものではない。Ｓ３１では、例えば、Ｓ１１と同様の方法によって、正極集電体３１の表面及び裏面にそれぞれ厚さ５０μｍの正極層１、１を配設することにより、正極構造体を作製することができる。また、例えば、Ｓ１１と同様の方法によって、負極集電体３２の表面及び裏面にそれぞれ厚さ６０μｍの負極層２、２を配設することにより、負極構造体を作製することができる。さらに、例えば、Ｓ１１と同様の方法により、厚さ２０μｍの電解質層３を作製することができる。こうして、正極構造体、負極構造体、及び、電解質層３を作製したら、一対の正極層１及び負極層２の間に電解質層３が配設されるように、正極構造体、電解質層３、及び、負極構造体を積層することにより、発電要素３３を作製することができる。そして、上記過程を繰り返すことにより、複数の発電要素３３、３３、…を作製することができる。
【００６９】
接続工程（以下において、「Ｓ３２」という。）は、上記Ｓ３１で作製した発電要素３３に含まれる正極集電体３１、及び、これと図８の紙面左右方向に隣接する発電要素３３に含まれる負極集電体３２を、導電材３４を用いて接続して接続部３５を形成する過程を経て、図８に示した構造体３６を作製する工程である。Ｓ３２は、複数の接続部３５、３５、…を有する構造体３６を作製可能であれば、その形態は特に限定されるものではない。Ｓ３２では、例えば、正極集電体３１の折り曲げられている側と導電体３４の短尺方向一端側とを嵌め合わせた後にこれらを溶接し、且つ、負極集電体３２の折り曲げられている側と導電体３４の短尺方向他端側とを嵌め合わせた後にこれらを溶接することにより、接続部３５を形成することができる。
【００７０】
捲回折りたたみ工程（以下において、「Ｓ３３」という。）は、上記Ｓ３２で作製した構造体３６を、正極集電体３１及び負極集電体３２の長尺方向へと捲回することにより、捲回体３７を作製する工程である。
【００７１】
このように、Ｓ３１〜Ｓ３３を経ることにより、捲回体３７を作製することができる。そして、捲回体３７を外装材へと収容し、捲回体３７を収容した外装材を密閉する等の過程を経ることにより、電池３０を製造することができる。したがって、本発明によれば、発電要素３３、３３間の電気抵抗を低減することが可能な電池３０を製造し得る、電池の製造方法を提供することができる。
【００７２】
本発明に関する上記説明では、複数の発電要素が捲回される形態について言及したが、本発明は当該形態に限定されるものではない。本発明の電池は、折りたたまれた複数の発電要素を備える形態とすることも可能であり、本発明の電池の製造方法は、複数の発電要素を折りたたむ形態の捲回折りたたみ工程を有していても良い。
【００７３】
また、本発明に関する上記説明では、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極材及び負極材が備えられる形態を例示したが、本発明は当該形態に限定されるものではない。例えば、ナトリウムイオンやマグネシウムイオンを吸蔵・放出可能な正極材及び負極材が備えられる形態とすることにより、本発明は、ナトリウムイオンやマグネシウムイオンが移動する形態の電池及びその製造方法とすることもできる。
【実施例】
【００７４】
負極集電体と接続される正極集電体の短尺方向一端から、この正極集電体の表裏面に形成した正極層の端面までの距離、及び、正極集電体と接続される負極集電体の短尺方向一端から、この負極集電体の表裏面に形成した負極層の端面までの距離を何れも１５ｍｍとし、且つ、正極層及び負極層の間に電解質層を配設して構成される複数の発電要素を厚さが１０ｍｍになるまで積層する過程を経て、捲回体９、構造体２６、３６、及び、構造体９５を作製した。そして、集電体（正極集電体及び負極集電体）の破損・破断の有無を調査し、接続された正極集電体及び負極集電体の間（発電要素間）の電気抵抗を測定した。【００７５】
その結果、捲回体９、構造体２６、３６では、正極集電体及び負極集電体の破損・破断が確認されなかった。これに対し、構造体９５では、複数の集電体を一箇所に集めた場所から最も離れた位置に配設されていた正極集電体、及び、この正極集電体に隣接して配設されていた正極集電体が破損（一部が破断）した。
また、捲回体９における発電要素間の電気抵抗は０．８ｍΩ、構造体２６における発電要素間の電気抵抗は１．１ｍΩ、構造体３６における発電要素間の電気抵抗は０．９ｍΩであった。これに対し、構造体９５における発電要素間の電気抵抗は１．５ｍΩであった。
以上より、本発明によれば、集電体の破損を抑制することができ、発電要素間の電気抵抗を低減することができた。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明の電池は、電気自動車や情報機器等の動力源として利用することができ、本発明の電池の製造方法は、このような電池を製造する際に利用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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