(57)【要約】【課題】集電タブ同士の接合を高い信頼性および十分な強度で行うことができる電極、電池特性に優れ且つ集電タブ同士の接合の信頼性に優れた電池、および該電池を備える電池パックを提供すること。【解決手段】実施形態によると、活物質含有層と、集電体とを備える電極が提供される。集電体は、第１の領域と第２の領域とを表面に含む。第１の領域は、活物質含有層を担持しておらず、表面粗さがＲａ1である。第２の領域は、活物質含有層を担持しており、表面粗さがＲａ2である。第１の領域の表面粗さＲａ1は、第２の領域の表面粗さＲａ2よりも小さい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
活物質含有層と、
前記活物質含有層を担持しておらず且つ表面粗さがＲａ1である第１の領域と前記活物質含有層を担持しており且つ表面粗さがＲａ2である第２の領域とを表面に含み、前記第１の領域の表面粗さＲａ1が、前記第２の領域の表面粗さＲａ2よりも小さい集電体と
を備えることを特徴とする電極。
【請求項２】
前記第１の領域の集電体厚さＴ1が前記第２の領域の集電体厚さＴ2よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の電極。
【請求項３】
前記第１の領域の表面粗さＲａ1が、０．０１μｍ以上０．４μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の電極。
【請求項４】
前記第２の領域の表面粗さＲａ2が、０．４μｍより大きく５μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電極。
【請求項５】
前記集電体が電解エッチング箔であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電極。
【請求項６】
前記集電体が、（ａ）アルミニウム、銅、ニッケル、チタンおよび鉄からなる群より選択される少なくとも１種の金属、または（ｂ）ステンレス鋼、または（ｃ）アルミニウム、銅、ニッケル、チタンおよび鉄からなる群より選択される少なくとも１種を含む合金、または（ｄ）アルミニウム、銅、ニッケル、チタン、鉄およびステンレス鋼からなる群より選択される少なくとも１種を含むクラッド箔を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電極。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の電極を具備することを特徴とする電池。
【請求項８】
前記集電体の前記第１の領域を表面とする部分が集電タブとして機能し、該第１の領域同士が超音波溶着により接合されていることを特徴とする請求項７に記載の電池。
【請求項９】
請求項７に記載の電池を備える電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電極、電池および電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン非水電解質電池は、高エネルギー密度電池として、電気自動車、電力蓄電、情報機器などの様々な分野に広く普及するに至っている。それに伴い、リチウムイオン非水電解質電池は、市場からの要求もさらに増し、その研究が盛んに進められている。
【０００３】
その中でも、電気自動車用電源に用いられるリチウムイオン非水電解質電池は、その用途で使用できるために、エネルギー密度が高いこと、つまり単位重量あるいは単位体積あたりの放電容量が大きいことが要求される。また、電気自動車用電源に用いられるリチウムイオン非水電解質電池は、減速時の運動エネルギーを回生するために、瞬時に大きな電流が電池に入力された場合であっても、効率的に充電が可能であることが要求されている。さらに、電気自動車用電源に用いられるリチウムイオン非水電解質電池は、電気自動車の始動時、急発進時、急加速時等の場合には逆に、大きな出力、つまり大電流を瞬時に放電可能であることが要求されている。このように、電気自動車用電源としてのリチウムイオン非水電解質電池には、大容量であることに加え、短時間における入出力特性が良好であることが望まれている。
【０００４】
このリチウムイオン非水電解質電池の負極活物質としては、主に炭素系材料が使用されている。また、炭素系材料に比してＬｉ吸蔵放出電位が高いスピネル型チタン酸リチウムや、更に高容量負極材料としてＴｉＯ2の結晶構造のひとつである単射晶系β型構造を有するチタン複合酸化物ＴｉＯ2（Ｂ）も、リチウムイオン非水電解質電池用負極活物質として有望視されている。
【０００５】
それに併せて、これら活物質と導電助剤や結着剤とを混合および／または混練する技術や、活物質を含むスラリーを集電体に塗布する技術などに関する技術開発も、材料およびプロセスの両面において盛んに行われている。特に、集電体に対する活物質含有層の結着強度は、その電極の長期信頼性に寄与するところが大きいことから、特に注目されている。そのような背景のもと、集電体の比表面積を増やして結着強度を上げるために、集電体の表面を電解エッチングで粗面化する技術も用いられている。
【０００６】
集電体として電解箔を用いると、表面を粗面化していない集電体と比べた場合に、相対的に集電体の比表面積が増える。そのため、集電体としてのこのような電解箔に活物質を含むスラリーを塗布して乾燥させると、その活物質含有層と集電体との結着性が向上する。
【０００７】
しかしながら、その反面、集電体として用いる電解箔のうちスラリーを塗布していない部分を集電タブとして用いると、電解エッチングによる表面凹凸が影響して超音波溶着を施しても互いに溶着しづらい。そのため、電池容量を増やすために複数の集電タブを重ね合わせてこれらを超音波することが困難である。
【０００８】
電池容量を高めるために集電体として使用する電解箔の厚さを薄くすると、高い出力で超音波溶着を行った際にこの電解箔が破断しやすい。電解箔が破断するのを防ぐために低い出力で超音波溶着を行うと、超音波溶着部分の接合強度が低くなる。その結果、溶着部分の接触抵抗が増加して電池性能が低下するおそれがある。また、このような超音波溶着を行った電池は、集電タブ同士の接合の長期的な信頼性にも欠ける。例えば、このような電池は、外部から振動が加わった際に接合部分が外れてしまい通電できなくなるおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−２０８１２９号公報
【特許文献２】特開平０９−２１３３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
集電タブ同士の接合を高い信頼性および十分な強度で行うことができる電極、電池特性に優れ且つ集電タブ同士の接合の信頼性に優れた電池、および該電池を備える電池パックを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
実施形態によると、活物質含有層と、集電体とを備える電極が提供される。集電体は、第１の領域と第２の領域とを表面に含む。第１の領域は、活物質含有層を担持しておらず、表面粗さがＲａ1である。第２の領域は、活物質含有層を担持しており、表面粗さがＲａ2である。第１の領域の表面粗さＲａ1は、第２の領域の表面粗さＲａ2よりも小さい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、第二の実施形態に係る一例の電池の概略的な部分切欠斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す電池が備える電極群の線分ＩＩ−ＩＩ’に沿った概略断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、図１に示す電池が具備する正極の概略平面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図１に示す電池が具備する正極の概略断面図である。
【図４】図４は、第二の実施形態に係る電池が備える電極群の他の例を示す概略図である。
【図５】図５は、第二の実施形態に係る他の例の電池の概略展開斜視図である。
【図６】図６は、第三の実施形態に係る一例の電池パックの概略分解斜視図である。
【図７】図７は、図７に示す電池パックの電気回路を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態を通して共通の構成には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、各図は実施の形態の説明とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術とを参酌して、適宜設計変更することができる。
【００１４】
（第一の実施形態）
第一の実施形態によれば、活物質含有層と集電体とを備える電極が提供される。集電体は、端面を除いた表面に、第１の領域と第２の領域とを含む。第１の領域は、活物質含有層を担持しておらず、表面粗さがＲａ1である。第２の領域は、活物質含有層を担持しており、表面粗さがＲａ2である。第１の領域の表面粗さＲａ1は、第２の領域の表面粗さＲａ2よりも小さい。
【００１５】
集電体の表面粗さは、例えば、ＪＩＳ  Ｂ  ００３１：２００３に規定されている方法を用いて測定することができる。
【００１６】
活物質含有層を担持していない第１の領域の表面粗さＲａ1は、活物質含有層を担持している第２の領域の表面粗さＲａ2よりも小さい。集電体の第１の領域は表面粗さが小さいため、低い出力での超音波溶着でも第１の領域同士を十分な強度で接合することができる。そのため、集電体のうち第１の領域を表面とする部分を集電タブとして用いると、集電タブ同士の接合の信頼性を向上させることができる。このような第１の領域を表面に含む集電体を備える電極を具備する電池は、接触抵抗が増加することを抑えることができ、長期的な接続信頼性を高めることができる。
【００１７】
一方、活物質含有層を担持している第２の領域の表面粗さＲａ2は、活物質含有層を担持していない第１の領域の表面粗さＲａ1よりも大きい。集電体の第２の領域は表面粗さが大きいため、その上に担持する活物質含有層との結着性を高くすることができる。このような第２の領域を表面に含む集電体を備える電極を用いて電池を作製すると、集電体と活物質含有層との結着性に優れ、そのおかげで、電池特性、例えば出力特性、急速充電特性、および充放電サイクル特性に優れた電池を提供できる。
【００１８】
また、第１の領域の集電体厚さＴ1が第２の領域の集電体厚さＴ2よりも小さいことが好ましい。第１の領域の集電体厚さは、集電体のうち第１の領域を表面とする部分の厚さである。同様に、第２の領域の集電体厚さは、集電体のうち第２の領域を少なくとも一方の表面とする部分の厚さである。
【００１９】
第１の領域の集電体厚さＴ1が第２の領域の集電体厚さＴ2よりも小さい集電体は、集電タブとして機能する第１の領域が撓性に富むので、複数の集電タブを１つにまとめやすい。そのおかげで、このような電極は、集電タブ同士の超音波溶着をより容易に且つより強固に行うことができる。このような電極を用いると、集電タブ同士の接合がより強固な電池を提供することができる。
【００２０】
また、このような集電体は第１の領域の集電体厚さＴ1が活物質含有層を担持する第２の領域の集電体厚さＴ2よりも小さいので、第２の領域が担持する活物質含有層のプレスを第１の領域の干渉をあまり受けずに行うことができる。それゆえに、このような集電体を備える電極は第２の領域が担持する活物質含有層の高密度化を容易に行うことができる。ひいては、このような電極を具備する電池では、電池容量の向上を容易に達成することができる。
【００２１】
第１の領域の表面粗さＲａ1は、０．０１μｍ以上０．４μｍ以下であることが好ましい。表面粗さＲａ1がこの範囲にある第１の領域を含む集電体は、第１の領域同士の超音波溶着をより低い出力で行うことができる。
【００２２】
第２の領域の表面粗さＲａ2は、０．４μｍより大きく５μｍ以下であることが好ましい。表面粗さＲａ2がこの範囲にある第２の領域を含む集電体は、この第２の領域において、その上に担持する活物質含有層との密着性をより高めることができる。そのため、このような第２の領域を含む集電体を備える電極を用いると、電池特性、例えば出力特性、急速充電特性、および充放電サイクル特性がさらに優れた電池を提供することができる。
【００２３】
集電体の第１の領域および第２の領域のそれぞれの形状は、所望される電池および特には電極群の形状に応じて自由に設計することができる。
【００２４】
集電体としては、電解エッチング箔を用いることが好ましい。
【００２５】
集電体は、限定はされないが、（ａ）金属、（ｂ）ステンレス鋼、（ｃ）合金、または（ｄ）クラッド箔を含むことができる。集電体が含むことができる金属としては、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル、チタンおよび鉄からなる群より選択される少なくとも１種の金属が挙げられる。集電体が含むことができるステンレス鋼としては、例えば、ＳＵＳ３０４が挙げられる。集電体が含むことができる合金としては、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル、チタンおよび鉄からなる群より選択される少なくとも１種を含む合金が挙げられる。集電体が含むことができるクラッド箔としては、アルミニウム、銅、ニッケル、チタン、鉄およびステンレス鋼からなる群より選択される少なくとも１種を含むクラッド箔が挙げられる。
【００２６】
集電体の材料としては、例えば製作コスト、導電性、重量などの観点から、アルミニウム箔またはアルミニウム合金箔を用いることが好ましい。アルミニウム箔としては、純度が９９質量％以上のものを用いることが好ましい。アルミニウム合金を集電体として用いる場合、マグネシウム、亜鉛、ケイ素などの元素を含む合金を用いることが好ましい。また、アルミニウム合金は、鉄、銅、ニッケル、クロムなどの遷移金属の含有量が１質量％以下であることが好ましい。
【００２７】
集電体の厚さは、電池容量の観点から、２０μｍ以下であることが好ましい。集電体は厚さが１５μｍ以下であることがより好ましい。先に説明したように、第一の実施形態に係る電極は、集電体の第１の領域の表面粗さＲａ1が小さい。そのため、低い出力の超音波溶着でも、集電体の第１の領域同士を十分な強度で接合させることができる。すなわち、第一の実施形態に係る電極は、集電体の厚さが２０μｍ以下であっても、集電体を破断させることなく、第１の領域同士を超音波溶着により十分な強度で接合させることができる。
【００２８】
集電体は、平均結晶粒径が５０μｍ以下であることが好ましい。平均結晶粒径がこの範囲にある集電体は、強度を増大させることができる。そのため、このような集電体を備える電極は、高いプレス圧をかけることができ、高密度化、つまりは電池容量の増大が可能となる。また、平均結晶粒径が５０μｍ以下である集電体を備える電極は、高温環境（４０℃以上）下における過放電サイクルに曝されても、溶解または腐食による集電体の劣化を防ぐことができる。そのため、平均結晶粒径が５０μｍ以下である集電体を備える電極は、高温環境（４０℃以上）下における過放電サイクルに曝された際の電極のインピーダンスの上昇を抑制することができる。集電体は、平均結晶粒径が３０μｍ以下であることがより好ましく、５μｍ以下であることがさらに好ましい。
【００２９】
平均結晶粒径は次のようにして求めることができる。集電体表面の組織を光学顕微鏡で組織観察し、１ｍｍ×１ｍｍ内に存在する結晶粒の数ｎを求める。この数ｎを式Ｓ（μｍ2）＝１×１０6／ｎに代入して、平均結晶粒子面積Ｓを求める。得られたＳの値を下記式（１）に代入することによって、平均結晶粒子径ｄ（μｍ）を算出することができる。
【００３０】
ｄ＝２（Ｓ／π）1/2                            （１）
集電体の平均結晶粒径は、材料組成、不純物、加工条件、熱処理履歴ならびに焼なましの加熱条件など多くの因子に複雑に影響を受ける。平均結晶粒径が５０μｍ以下である集電体は、製造工程の中で、上記諸因子を組み合わせて調製することができる。
【００３１】
第一の実施形態に係る電極が備える活物質含有層は、活物質、導電剤および結着剤を含むことができる。活物質含有層が含むことができる材料については、第二の実施形態で詳述する。
【００３２】
第一の実施形態に係る電極は、電池の正極として、負極として、または正極および負極の両方として使用することができる。第一の実施形態に係る電極を電池の正極および負極として用いると、正極集電タブ同士の接合信頼性および負極集電タブ同士の接合信頼性の両方を向上させることができる。また、この場合、正極および負極の両方において集電体と活物質含有層との結着性を高くすることができ、その結果、電池の電池特性、例えば出力特性、急速充電特性、および充放電サイクル特性をさらに向上させることができる。
【００３３】
第一の実施形態に係る電極は、例えば、以下の方法により作製することができる。
【００３４】
まず、金属箔を粗面化する。金属箔としては、集電体が含むことができる材料として上で挙げた材料を使用することができる。金属箔の粗面化は、例えば金属箔を陽極酸化して電解エッチング箔を得ることにより行うことができる。
【００３５】
次に、上記金属箔を陽極酸化して得られた電解エッチング箔の一部をプレスすることによって、プレスをした部分に対応する第１の領域と第１の領域よりも表面粗さが大きい第２の領域とを表面に含む集電体を得ることができる。このような方法によると、第１の領域の集電体厚さＴ1が第２の領域の集電体厚さＴ2よりも小さい集電体を作製することもできる。
【００３６】
一方で、活物質、導電剤および結着剤を適切な溶媒中に懸濁させ、スラリーを作製する。このようにして作製したスラリーを、先に説明した方法で得られた集電体の第２の領域のみに塗布する。或いは、集電体の表面のうち第２の領域を含んだ一部または集電体の表面全体にスラリーを塗布した後、塗布したスラリーを第２の表面上に塗布された部分を残して除去する。このようにして、第１の領域にはスラリーが塗布されておらず、第２の領域にはスラリーが塗布されている集電体を得ることができる。
【００３７】
次に、集電体の第２の領域に塗布されたスラリーを乾燥させることによって、活物質含有層を得ることができる。その後、このようにして得られた活物質含有層をプレスすることによって、第一の実施形態に係る電極を得ることができる。
【００３８】
第一の実施形態に係る電極は、上で説明した作製方法によってのみ作製できるのではなく、上記方法に変更を加えた方法などの様々な方法によって作製することができる。
【００３９】
例えば、電解エッチング箔の一部に活物質含有層を担持させた後に、活物質含有層を担持していない部分に対してプレスを行うことによっても、第一の実施形態に係る電極を作製することができる。このような方法によっても、第１の領域の集電体厚さＴ1が第２の領域の集電体厚さＴ2よりも小さい集電体を作製することができる。
【００４０】
また、金属箔の粗面化は、金属箔の表面の一部を機械的に荒らすことによっても行うことができる。
【００４１】
また、活物質含有層としては、活物質、導電剤および結着剤をペレット状に形成したものを用いることもできる。
【００４２】
以上説明したように、第一の実施形態に係る電池は、集電体の活物質含有層を担持していない第１の領域の表面粗さが小さいため、低い出力での超音波溶着でも第１の領域同士を十分な強度で接合することができる。そのため、集電体のうち第１の領域を表面とする部分を集電タブとして用いると、集電タブ同士の接合の信頼性を向上させることができる。このような第１の領域を表面に含む集電体を備える電極を具備する電池は、接触抵抗が増加することを抑えることができ、長期的な接続信頼性を高めることができる。
【００４３】
一方、活物質含有層を担持している第２の領域は表面粗さが大きいため、その上に担持する活物質含有層との結着性を高くすることができる。このような第２の領域を表面に含む集電体を備える電極を用いて電池を作製すると、集電体と活物質含有層との結着性に優れ、そのおかげで、電池特性、例えば出力特性、急速充電特性、および充放電サイクル特性に優れた電池を提供できる。
【００４４】
（第二の実施形態）
第二の実施形態によれば、第一の実施形態に係る電極を具備する電池が提供される。
【００４５】
第一の実施形態で説明したように、第一の実施形態に係る電極の第１の領域を表面とする部分を集電タブとして用いると、集電タブ同士の接合の信頼性を向上させることができる。よって、第二の実施形態によれば、接触抵抗が増加することを抑えることができ、長期的な接続信頼性に優れた電池を提供することができる。
【００４６】
また、第一の実施形態で説明したように、第一の実施形態に係る電極は、集電体と活物質含有層との結着性を高くすることができる。よって、第二の実施形態によると、電池特性に優れた電池を提供することができる。
【００４７】
第二の実施形態に係る電池が具備する第一の実施形態に係る電極は、正極でもよいし、負極でもよいし、または正極および負極の両方でもよい。第一の実施形態に係る電極を電池の正極および負極として用いた場合、正極集電タブ同士の接合信頼性および負極集電タブ同士の接合信頼性の両方を向上させることができる。また、この場合、正極および負極の両方において集電体と活物質含有層との結着性を高くすることができ、その結果、電池特性、例えば出力特性、急速充電特性、および充放電サイクル特性をさらに向上させた電池を提供することができる。
【００４８】
第二の実施形態に係る電池が具備する第一の実施形態に係る電極が備える集電体のうち第１の領域を表面とする部分は、第一の実施形態で説明したように、集電タブとして機能することができる。
【００４９】
また、集電タブとして機能する部分は、第一の実施形態で説明したように、超音波溶着により互いに接合できる。第１の領域は表面粗さが低いので、低い出力での超音波溶着でも、第１の領域同士を十分な強度で接合できる。つまり、集電体の第１の領域同士が超音波溶着により接合されている電池は、集電タブ同士の接合の優れた信頼性を示すことができる。
【００５０】
以下、第二の実施形態の例を、図面を参照しながら説明する。
【００５１】
図１は、第二の実施形態に係る一例の電池の概略的な部分切欠斜視図である。図２は、図１に示す電池が備える電極群の線分ＩＩ−ＩＩ’に沿った概略断面図である。図３Ａは、図１に示す電池が具備する正極の概略平面図である。図３Ｂは、図１に示す電池が具備する正極の概略断面図である。
【００５２】
図１および図２に示す電池１０は、ラミネートフィルム製容器１と、容器１内に収納された電極群２と、容器１内に収納された非水電解質（図示しない）とを具備する。すなわち、図１および図２に示す電池１０は非水電解質電池である。
【００５３】
電極群２は、図２に示すように、複数の正極３と複数の負極４とを備える。電極群２は、図２に示すように、正極３と負極４とをその間にセパレータ５を介在させながら交互に積層した構造を有する。
【００５４】
図２に示すように、複数の正極３は、それぞれ、正極集電体３ａと、正極集電体３ａの表面の一部に担持された正極活物質含有層３ｂとを備える。正極集電体３ａは、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、矩形の主部と、主部の一片から延出し且つ該主部の幅よりも小さな幅を有する狭小部とを有する。正極集電体３ａの主部の表面粗さは、該正極集電体３ａの狭小部の表面粗さよりも大きい。また、正極集電体３ａの主部は、端面を除いた表面に正極活物質含有層３ｂを担持している。一方、正極集電体３ａの狭小部の表面は正極活物質含有層３ｂを担持していない。すなわち、図２、図３Ａおよび図３Ｂに示す正極３は、第一の実施形態に係る電極である。ここで、正極集電体３ａの狭小部は、表面が第１の領域であり、正極３の正極集電タブ３ｃである。また、正極集電体３ａの主部の表面は、第２の領域である。
【００５５】
電池１０が備える複数の負極４は、図２に示すように、それぞれ、負極集電体４ａと、負極集電体４ａの表面の一部に担持された負極活物質含有層４ｂとを備える。図示はしていないが、負極集電体４ａは、正極集電体３ａと同様の構造、すなわち、矩形の主部と、主部の一片から延出し且つ該主部の幅よりも小さな幅を有する狭小部とを有する。負極集電体４ａの主部の表面粗さは、該負極集電体４ａの狭小部の表面粗さよりも大きい。また、負極集電体４ａの主部は、端面を除いた表面に負極活物質含有層４ｂを担持している。一方、負極集電体４ａの狭小部の表面は負極活物質含有層４ｂを担持していない。すなわち、図２に示す負極４は、第一の実施形態に係る電極である。ここで、負極集電体４ａの狭小部は、表面が第１の領域であり、負極４の負極集電タブ４ｃである。また、負極集電体４ａの主部の表面は、第２の領域である。
【００５６】
電極群２において、セパレータ５を介して一方の活物質含有層と対向する部分に他方の活物質含有層が存在していればよく、セパレータ５を介して一方の活物質含有層と対向しない部分には、他方の活物質含有層を設けなくてもよい。よって、正極集電体３ａおよび負極集電体４ａの主部は、第２の領域以外に、活物質含有層を担持していない領域を表面に含むことができる。実際、図２に示す電極群２では、最も外側に位置する負極４の負極集電体４ａの主部の外側に向いている表面は、負極活物質含有層４ｂを担持していない。
【００５７】
複数の正極集電体３ａの正極集電タブ３ｃは、図２に示すように、電極群２から突出し、互いに重ね合わされた状態で接合されている。互いに接合された複数の正極集電タブ３ｃは、帯状の正極端子６に電気的に接続されている。
【００５８】
複数の負極集電体４ａの負極集電タブ４ｃは、図２に示すように、電極群２から突出し、互いに重ね合わされた状態で接合されている。互いに接合された負極集電タブ４ｃは、帯状の負極端子７に電気的に接続されている。
【００５９】
図１に示す電池１０では、正極端子６および負極端子７のそれぞれの先端は容器１から延出している。正極端子６の先端が容器１から延出する方向は、負極端子７の先端が容器１から延出する方向と約１８０°を成している。
【００６０】
次に、図３Ａおよび図３Ｂに示す構造を有する正極３および正極３と同様の構造を有する負極４の作製方法の例を説明する。
【００６１】
正極３および負極４は、例えば、以下の３つの方法によって作製することができる：（１）金属箔を打ち抜き成形し、その後これを粗面化し、その一部をプレスすることにより得られた集電体を用いる方法；（２）金属箔を粗面化し、その一部をプレスしたものを打ち抜き成形することにより得られた集電体を用いる方法；（３）金属箔を粗面化したものを打ち抜き成形し、その一部をプレスすることにより得られた集電体を用いる方法。
【００６２】
方法（１）は、例えば、以下のように行うことができる。  
まず、金属箔を打ち抜き成形して、主部と狭小部とにそれぞれ対応する部分を含む金属箔を作る。次に、狭小部を含むこの金属箔を陽極酸化による粗面化に供する。その後、狭小部をプレスして、プレスをした部分に対応する第１の領域と第１の領域よりも表面粗さが大きい第２の領域とを表面に含む集電体を得る。一方で、活物質、導電剤および結着剤を適切な溶媒中に懸濁させ、スラリーを作製する。このようにして作製したスラリーを、先に説明したようにして得られた集電体の第２の領域のみに塗布する。その結果、図３Ａおよび図３Ｂに示す構造を有する正極３および正極３と同様の構造を有する負極４を得ることができる。
【００６３】
方法（２）は、例えば、以下のように行うことができる。  
まず、金属箔の全表面を粗面化する。次に、粗面化した金属箔の一部をプレスし、プレスをした部分に対応する第１の領域と第１の領域よりも表面粗さが大きい第２の領域とを表面に含む集電体を得る。一方で、活物質、導電剤および結着剤を適切な溶媒中に懸濁させ、スラリーを作製する。このようにして作製したスラリーを、先に説明した方法で得られた集電体の第２の領域のみに塗布する。その後、第１の領域を打ち抜くことにより、集電体の第１の領域に狭小部を作ることができる。その結果、図３Ａおよび図３Ｂに示す構造を有する正極３および正極３と同様の構造を有する負極４を得ることができる。
【００６４】
方法（３）は、例えば、以下のように行うことができる。  
まず、金属箔の全表面を粗面化する。一方で、活物質、導電剤および結着剤を適切な溶媒中に懸濁させ、スラリーを作製する。このようにして作製したスラリーを、粗面化した金属箔の表面に未塗布部が生じるように塗布する。次に、金属箔の未塗布部を打ち抜いて、主部と狭小部とにそれぞれ対応する部分を金属箔に作る。その後、狭小部をプレスすることによって、プレスをした部分に対応する第１の領域と第１の領域よりも表面粗さが大きい第２の領域とを表面に含む集電体を得る。その結果、図３Ａおよび図３Ｂに示す構造を有する正極３および正極３と同様の構造を有する負極４を得ることができる。
【００６５】
次に、正極集電タブ３ｃ同士の接合および複数の負極集電タブ４ｃ同士の接合、並びに複数の正極集電タブ３ｃと正極端子６との接続および複数の負極集電タブ４ｃと負極端子７との接続について説明する。
【００６６】
複数の正極集電タブ３ｃ同士の接合および複数の負極集電タブ４ｃ同士の接合は、例えば、超音波溶着によって行うことができる。
【００６７】
超音波溶着による集電タブの接合は、例えば、以下の手順で行うことができる。まず、電極群２から突出した正極集電タブ３ｃおよび負極集電タブ４ｃの先端をそれぞれ重ね、これらを挟持部材で固定した状態で超音波溶着を施す。先に説明したように、正極集電タブ３ｃおよび負極集電タブ４ｃは、それぞれ、正極集電体３ａおよび負極集電体４ａの第１の領域であり、表面粗さＲａ1が小さい。そのため、正極集電タブ３ｃ同士および負極集電タブ４ｃ同士は、小さな出力での超音波溶着でも、十分な強度で接合することができる。
【００６８】
複数の正極集電タブ３ｃと正極端子６との接続は、任意の方法で行うことができる。例えば、複数の正極集電タブ３ｃを正極端子６と共に超音波溶着してもよいし、複数の正極集電タブ３ｃを接合した後、これらを例えば溶接によって正極端子６に接合してもよい。
【００６９】
複数の負極集電タブ４ｃと負極端子７との接続は、任意の方法で行うことができる。例えば、複数の負極集電タブ４ｃを負極端子７と共に超音波溶着してもよいし、複数の負極集電タブ４ｃを接合した後、これらを例えば溶接によって負極端子７に接合してもよい。
【００７０】
以下、第二の実施形態に係る電池において用いることができる正極３、負極４、セパレータ５、非水電解質、正極端子６、負極端子７および容器１について説明する。
【００７１】
（１）正極３
正極３が備える正極集電体３ａとしては、第一の実施形態で説明したものを用いることができる。
【００７２】
正極３が備える正極活物質含有層３ｂは、正極活物質、正極導電剤および結着剤を含むことができる。
【００７３】
正極活物質含有層３ｂにおいて、正極活物質と導電剤と結着剤との配合比は、正極活物質８０〜９５質量％、導電剤３〜１８質量％、結着剤２〜１７質量％の範囲にすることが好ましい。
【００７４】
正極活物質には、種々の酸化物、硫化物、ポリマー等を使用することができる。例えば、二酸化マンガン（ＭｎＯ2）、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、リチウムマンガン複合酸化物（例えばＬｉxＭｎ2Ｏ4またはＬｉxＭｎＯ2）、リチウムニッケル複合酸化物（例えばＬｉxＮｉＯ2）、リチウムコバルト複合酸化物（ＬｉxＣｏＯ2）、リチウムニッケルコバルト複合酸化物（例えばＬｉＮｉ1-yＣｏyＯ2）、リチウムマンガンコバルト複合酸化物（例えばＬｉＭｎyＣｏ1-yＯ2）、スピネル型リチウムマンガンニッケル複合酸化物（ＬｉxＭｎ2-yＮｉyＯ4）、オリビン構造を有するリチウムリン酸化物（ＬｉxＦｅＰＯ４、ＬｉxＦｅ1-yＭｎyＰＯ4、ＬｉxＣｏＰＯ4など）、硫酸鉄（Ｆｅ2（ＳＯ4）3）、バナジウム酸化物（例えばＶ2Ｏ5）などが挙げられる。また、ポリアニリンやポリピロールなどの導電性ポリマー材料、ジスルフィド系ポリマー材料、イオウ（Ｓ）、フッ化カーボンなどの有機材料および無機材料も挙げられる。なお、ｘおよびｙは０〜１の範囲であることが好ましい。
【００７５】
また、正極活物質には、組成がＬｉaＮｉbＣｏcＭｎdＯ2（但し、モル比ａ、ｂ、ｃおよびｄは０≦ａ≦１．１、０．１≦ｂ≦０．５、０≦ｃ≦０．９および０．１≦ｄ≦０．５である）で表されるリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物を用いることが可能である。
【００７６】
常温溶融塩を含む非水電解質を用いる際には、リチウムリン酸鉄、ＬｉxＶＰＯ4Ｆ、リチウムマンガン複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムニッケルコバルト複合酸化物を用いることが、サイクル寿命の観点から好ましい。これは、上記正極活物質と常温溶融塩との反応性が少なくなるためである。
【００７７】
正極導電剤としては、例えばアセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛等を挙げることができる。
【００７８】
正極結着剤としては、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、フッ素系ゴム、アクリル系ゴム、アクリル系樹脂などが挙げられる。
【００７９】
正極活物質含有層３ｂのセパレータ５に面する表面粗さＲａ（＋）は、０．１μｍ以上、０．６μｍ以下にすることが好ましい。これにより、非水電解質による副反応を抑えつつ、非水電解質との濡れ面積を十分に確保することができるため、入出力特性だけでなくサイクル特性をも改善することができる。正極活物質含有層３ｂのセパレータ５に面する表面粗さＲａ（＋）のより好ましい範囲は、０．１５〜０．４μｍである。ここで、正極活物質含有層３ｂの表面粗さＲａ（＋）の測定には、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１（１９９４）またはＪＩＳ  Ｂ  ００３１（１９９４）で規定される算術平均粗さＲａが使用される。
【００８０】
正極３の密度は、３ｇ／ｃｍ3以上にすることが望ましい。これは、正極３の密度を３ｇ／ｃｍ3未満にすると、０．１μｍ以上、０．６μｍ以下の表面粗さＲａ（＋）を有する正極活物質含有層３ｂを得られない恐れがあるからである。
【００８１】
（２）負極４
負極４が備える負極集電体４ａとしては、第一の実施形態で説明したものを用いることができる。
【００８２】
負極４が備える負極活物質含有層４ｂは、負極活物質、負極導電剤および結着剤を含むことができる。
【００８３】
負極活物質含有層において、負極活物質、負極導電剤および結着剤の配合比は、負極活物質６２〜９７．５質量％、導電剤２〜２８質量％、結着剤０．５〜１０質量％の範囲にすることが好ましい。導電剤量を２質量％以上にすることによって、高い集電性能を得られるため、優れた大電流特性が得られる。一方、高容量化の観点からは、導電剤量は２８質量％以下であることが好ましい。また、結着剤量を０．５質量％以上にすることによって、剥離強度を０．００５Ｎ／ｍｍ以上にすることができる。一方、結着剤量を１０質量％以下にすることによって、適切な塗液粘度が得られ、良好な塗工が可能となる。
【００８４】
負極活物質としては、Ｌｉ吸蔵電位が０．４Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ+）以上である負極活物質を使用することが好ましい。
【００８５】
０．４Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ+）よりも卑な電位でリチウムを吸蔵する活物質（例えば、黒鉛、リチウム金属など）では、大電流での入出力を繰り返すと負極表面上で金属リチウムが析出し、デンドライド状に成長する。リチウム吸蔵電位が０．４Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ+）よりも貴な負極活物質を用いることによって、負極表面上における金属リチウムの析出を抑制することができるため、大電流での入出力の際の内部短絡を回避することができる。負極活物質のリチウム吸蔵電位の上限値としては、３Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ+）が好ましく、より好ましくは２Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ+）である。
【００８６】
０．４〜３Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ+）の範囲でリチウムを吸蔵することが可能な負極活物質は、金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物、あるいは合金であることが好ましい。
【００８７】
このような金属酸化物としては、例えば、チタン含有金属複合酸化物、例えばＳｎＢ0.4Ｐ0.6Ｏ3.1やＳｎＳｉＯ3などのスズ系酸化物、例えばＳｉＯなどのケイ素系酸化物、例えばＷＯ3などのタングステン系酸化物などが挙げられる。中でも、チタン含有金属複合酸化物が好ましい。
【００８８】
負極活物質の一次粒子の粒径は０．１〜１０μｍであることが好ましい。また、負極活物質の一次粒子の凝集による二次粒子の粒径は１〜３０μｍであることが望ましい。
【００８９】
また、負極活物質のＮ2吸着によるＢＥＴ法での比表面積が１〜３０ｍ2／ｇであることが好ましい。比表面積が１ｍ2／ｇ〜３０ｍ2／ｇであると、電極反応に寄与する有効面積を十分にとることができると共に、充放電効率の低下や貯蔵時のガス発生を防ぐことができる。なお、平均粒径が０．００１μｍ以上であれば、非水電解質の分布が負極側に偏ることを防ぐことができ、正極での電解質の枯渇を防ぐことができる。
【００９０】
負極導電剤としては、コークスやカーボンラック、ならびに黒鉛などの炭素系材料が用いることができる。炭素系材料の平均粒径は、ガス発生を効果的に抑制するためには、０．１μｍ以上であることが好ましく、良好な導電ネットワークを構築するために、１０μｍ以下であることが好ましい。同様に、炭素系材料の比表面積は、良好な導電ネットワークを構築するために、１０ｍ2／ｇ以上であることが好ましく、ガス発生を効果的に抑制するためには、１００ｍ2／ｇ以下であることが好ましい。
【００９１】
負極結着剤としては、平均分子量が３×１０5以上２０×１０5以下のポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、もしくはアクリル系ゴム、アクリル系樹脂を用いることができる。分子量がこの範囲にあるＰＶｄＦを用いることによって、負極集電体と負極活物質含有層の剥離強度を０．００５Ｎ／ｍｍ以上にすることが可能となり、大電流特性が改善される。また、平均分子量がこの範囲の負極導電剤は、塗液粘度が適度であり、塗工性に優れる。より好ましい平均分子量は、５×１０5以上、１０×１０5以下である。
【００９２】
負極活物質含有層４ｂのセパレータ５と面する表面粗さＲａ（−）は、０．１μｍ以上、０．６μｍ以下にすることが好ましい。これにより、非水電解質による副反応を抑えつつ、非水電解質との濡れ面積を十分に確保することができるため、入出力特性と併せてサイクル特性を改善することができる。負極活物質含有層４ｂのセパレータ５と面する表面粗さＲａ（−）のより好ましい範囲は、０．１５〜０．４μｍである。ここで、負極活物質含有層４ｂの表面粗さＲａ（−）の測定には、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１（１９９４）またはＪＩＳ  Ｂ  ００３１（１９９４）で規定される算術平均粗さＲａが使用される。
【００９３】
負極４の密度は、２．０ｇ／ｃｍ3以上、２．４ｇ／ｃｍ3未満にすることが望ましい。密度がこの範囲にある負極４では、０．１μｍ以上、０．６μｍ以下の表面粗さＲａ（−）を有する負極活物質含有層４ｂを得ることが容易となると共に、大電流での入出力特性の劣化を防ぐことができる。さらに、平均粒径が１μｍ以下の負極活物質を使用することによって、０．１μｍ以上、０．６μｍ以下の表面粗さＲａ（−）を有する負極４をより簡単な方法で得ることができる。
【００９４】
３）セパレータ５
セパレータ５には多孔質セパレータを用いることができる。多孔質セパレータとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、セルロース、またはポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を含む多孔質フィルム、合成樹脂製不織布等を挙げることができる。中でも、ポリエチレンか、あるいはポリプロピレン、または両者からなる多孔質フィルムは、二次電池の安全性を向上できるため、好ましい。
【００９５】
４）非水電解質
非水電解質としては、液状非水電解質を使用することができる。
【００９６】
液状非水電解質は、例えば、電解質を有機溶媒に溶解することにより調製される。
【００９７】
前記電解質としては、例えば、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ4）、六フッ化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ6）、トリフルオロメタスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ３ＳＯ3）、ビストリフルオロメチルスルホニルイミドリチウム［ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2］などのリチウム塩が挙げられる。
【００９８】
前記電解質は、有機溶媒に対して、０．５〜２．５ｍｏｌ／Ｌの範囲で溶解させることが好ましい。
【００９９】
前記有機溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ビニレンカーボネート（ＶＣ）などの環状カーボネート、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）などの鎖状カーボネート、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２メチルテトラヒドロフラン（２ＭｅＴＨＦ）などの環状エーテル、ジメトキシエタン（ＤＭＥ）などの鎖状エーテル、γ−ブチロラクトン（ＢＬ）アセトニトリル（ＡＮ）、スルホラン（ＳＬ）等を挙げることができる。これらの有機溶媒は、単独または２種以上の混合物の形態で用いることができる。
【０１００】
また、液状非水電解質として、リチウムイオンを含有した常温溶融塩を用いることができる。
【０１０１】
常温溶融塩とは、常温において少なくとも一部が液状を呈する塩をいい、常温とは電源が通常作動すると想定される温度範囲をいう。電源が通常作動すると想定される温度範囲とは、上限が１２０℃程度、場合によっては６０℃程度であり、下限は−４０℃程度、場合によっては−２０℃程度である。
【０１０２】
リチウム塩としては、非水電解質電池に一般的に利用されているような、広い電位窓を有するリチウム塩が用いられる。例えば、ＬｉＢＦ4、ＬｉＰＦ6、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2、ＬｉＮ（Ｃ2Ｆ5ＳＯ2）、ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＣ（Ｃ2Ｆ5ＳＯ2）3などを挙げられるが、これらの限定されるものではない。これらは、単独で用いても、２種類以上を混合して用いても良い。
【０１０３】
リチウム塩の含有量は、０．１〜３．０ｍｏｌ／Ｌであること、特に、１．０〜２．０ｍｏｌ／Ｌであることが好ましい。リチウム塩の含有量を０．１ｍｏｌ／Ｌ以上にすることによって、電解質の抵抗を小さくすることができるため、大電流・低温放電特性を向上することができる。リチウム塩の含有量を３．０ｍｏｌ／Ｌ以下にすることによって、電解質の融点を低く抑えて常温で液状を保つことが可能となる。
【０１０４】
常温溶融塩は、例えば、４級アンモニウム有機物カチオンを有するもの、あるいは、イミダゾリウムカチオンを有するものである。
【０１０５】
５）正極端子６
正極端子６は、リチウムイオン金属に対する電位が３Ｖ以上５Ｖ以下の範囲における電気的安定性と導電性とを備える材料から形成することができる。具体的には、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｓｉ等の元素を含むアルミニウム合金、アルミニウムが挙げられる。接触抵抗を低減するために、正極集電体３ａと同様の材料が好ましい。
【０１０６】
６）負極端子７
負極端子７は、リチウムイオン金属に対する電位が０．４Ｖ以上３Ｖ以下の範囲における電気的安定性と導電性とを備える材料から形成することができる。具体的には、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｓｉ等の元素を含むアルミニウム合金、アルミニウムが挙げられる。接触抵抗を低減するために、負極集電体４ａと同様の材料が好ましい。
【０１０７】
７）容器１
電極群２を収納する容器１としては、ラミネートフィルム製容器を用いることができる。
【０１０８】
ラミネートフィルムとしては、金属箔が樹脂フィルムで被覆された多層フィルムを使用することができる。樹脂として、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの高分子を用いることができる。
【０１０９】
ラミネートフィルムの板厚は、０．２ｍｍ以下にすることが望ましい。
【０１１０】
電極群２を収納する容器１としては、板厚が０．５ｍｍ以下の金属製容器を用いることもできる。
【０１１１】
金属製容器としてアルミニウム、アルミニウム合金、鉄、ステンレスなどからなる金属缶で角形、円筒形の形状のものが使用できる。金属製容器の板厚は０．２ｍｍ以下にすることがより望ましい。
【０１１２】
金属製容器を構成するアルミニウム合金としては、マグネシウム、亜鉛、ケイ素等の元素を含む合金が好ましい。一方、鉄、銅、ニッケル、クロム等の遷移金属の含有量は１質量％以下にすることが好ましい。これにより、高温環境下での長期信頼性、放熱性を飛躍的に向上させることが可能となる。
【０１１３】
アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属缶は、平均結晶粒径が５０μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは３０μｍ以下である。更に好ましくは５μｍ以下である。前記平均結晶粒径を５０μｍ以下とすることによって、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属缶の強度を飛躍的に増大させることができ、より缶の薄肉化が可能になる。その結果、軽量かつ高出力で長期信頼性に優れ、そのおかげで車載に適切な電池を実現することができる。
【０１１４】
次に、図４を参照しながら、第二の実施形態に係る他の例の電池を説明する。
【０１１５】
第二の実施形態に係る電池は、例えば、図４に示すように、電極群２が九十九折状のセパレータ５を備えていてもよい。  
図４に示す変形例の電極群２は、九十九に折り重ねられている帯状のセパレータ５を備える。九十九折状のセパレータ５は、最上層に短冊状の負極４が積層されている。セパレータ５が向き合って形成された空間には、短冊状の正極３および負極４が交互に挿入されている。正極集電体３ａの正極集電タブ３ｃと負極集電体４ａの負極集電タブ４ｃとは、電極群２から同じ方向に突出している。図４に示す電極群２では、該電極群２の積層方向において、正極集電タブ３ｃ同士および負極集電タブ４ｃ同士は重なり合っており、正極集電タブ３ｃと負極集電タブ４ｃとは重なり合っていない。
【０１１６】
図４に示す電極群２における複数の正極３の正極集電タブは、図１および図２に示した電極群２と同様に、互いに接合することができる。図４に示す電極群２における負極４の負極集電タブを、互いに接合することができる。上で説明したように、正極集電タブおよび負極集電タブの表面粗さＲａ1は小さいので、正極タブ同士の接合および負極タブ同士を、小さな出力での超音波溶着でも、十分な強度で接合することができる。
【０１１７】
また、互いに接合された複数の正極集電タブ３ｃは、図１および図２に示した電池と同様に、正極端子（図示せず）に電気的に接続することができる。同様に、互いに接合された複数の負極集電タブ４ｃは、図１および図２に示した電池と同様に、負極端子（図示せず）に電気的に接続することができる。
【０１１８】
なお、図４は、それぞれ２枚の正極３および負極４を備える電極群２を図示している。しかしながら、正極３および負極４の枚数は目的および用途などに応じて自由に変更できる。また、電極群２からの正極集電タブ３ｃおよび負極集電タブ４ｃの突出方向は、図４に示すように同じである必要はなく、例えば、互いに約９０°または約１８０°を成す方向であってもよい。
【０１１９】
次に、第二の実施形態に係る電池の他の例を、図５を参照しながら説明する。
【０１２０】
第二の実施形態に係る電池は、図５に示すような捲回型の電極群２を具備することができる。  
図５に示す電極群２は、帯状の正極３と帯状の負極４とを間に帯状のセパレータ５を介して捲回した構造を有する。正極３、負極４およびセパレータ５は、正極集電タブ３ｃが電極群２の捲回軸方向にセパレータ５から突出し、且つ負極集電タブ４ｃがこれとは反対方向にセパレータ５から突出するよう、正極３および負極４の位置をずらして捲回されている。
【０１２１】
図５に示す電極群２では、捲回された正極集電タブ３ｃを例えば挟持部材により固定し、そのようにして固定した正極集電タブ３ｃに超音波溶着を施すことにより、捲回された正極集電タブ３ｃの互いに向き合う部分を接合することができる。上で説明したように、正極集電タブ３ｃの表面粗さＲａ1は小さいので、捲回された正極集電タブ３ｃの接合は、小さな出力での超音波溶着でも、十分な接合強度で達成することができる。
【０１２２】
また、捲回された正極集電タブ３ｃと共に正極端子（図示しない）を挟持部材により固定した状態の積層体に超音波溶着を施すことにより、正極３と正極端子とを電気的に接続することができる。
【０１２３】
また、図５に示す電極群では、捲回された負極集電タブ４ｃを例えば挟持部材により固定し、そのようにして固定した負極集電タブ４ｃに超音波溶着を施すことにより、捲回された負極集電タブ４ｃの互いに向き合う部分を接合することができる。上で説明したように、負極集電タブ４ｃの表面粗さＲａ1は小さいので、捲回された負極集電タブ４ｃの接合は、小さな出力での超音波溶着でも、十分な接合強度で達成することができる。
【０１２４】
また、捲回された負極集電タブ４ｃと共に負極端子（図示しない）を挟持部材により固定した状態の積層体に超音波溶着を施すことにより、負極４と負極端子とを電気的に接続することができる。
【０１２５】
以上説明したように、図５に示す電極群２では、１つの正極集電体３の複数箇所を接合することができ、１つの負極集電体４の複数箇所を接合することができる。すなわち、第二の実施形態に係る電池は、１つの集電体の複数箇所を接合した電極群２を具備することもできる。
【０１２６】
なお、以上では、第二の実施形態に係る電池を非水電解質電池を例に挙げて説明したが、第二の実施形態に係る電池は、非水電解質電池に限定されず、電解質として水溶液を用いる電池であってもよい。
【０１２７】
以上説明したように、第二の実施形態に係る電池は、第一の実施形態に係る電極を具備する。そのため、第二の実施形態によると、電池特性に優れ且つ集電タブ同士の接合の信頼性に優れた電池を提供できる。
【０１２８】
（第三の実施形態）
第三の実施形態によれば、電池を備える電池パックが提供される。この電池パックが備える電池は、第二の実施形態に係る電池である。
【０１２９】
第三の実施形態に係る電池パックは、第二の実施形態に係る電池を複数備えることができる。また、第三の実施形態に係る電池パックは、外部機器への通電用端子を備えることができる。
【０１３０】
以下、第三の実施の形態に係る電池パックの一例について、図６および図７を参照して詳細に説明する。
【０１３１】
図６は、第三の実施形態に係る一例の電池パックの概略的な分解斜視図である。図７は、図６に示す電池パックの電気回路を示すブロック図である。
【０１３２】
図６および図７に示す電池パック１００は、複数の第一の実施形態に係る電池（単電池）１０を備える。電池１０は、正極端子６と負極端子７とが同じ向きに突出している。複数の電池１０は、正極端子６と負極端子７とが突出している向きが揃った状態で積層されている。図５および図６に示すように、複数の電池１０は、直列に接続されて組電池２１をなしている。組電池２１は、図６に示すように、粘着テープ２２によって一体化されている。
【０１３３】
正極端子６および負極端子７が突出する側面に対しては、プリント配線基板２３が配置されている。プリント配線基板２３には、図７にそれぞれ示す、サーミスタ２４、保護回路２５および外部機器への通電用の端子２６が搭載されている。
【０１３４】
図６および図７に示すように、組電池２１の正極側配線２７は、プリント配線基板２３の保護回路２５の正極側コネクタ２８に電気的に接続されている。組電池２１の負極側配線２９は、プリント配線基板２３の保護回路２５の負極側コネクタ３０に電気的に接続されている。
【０１３５】
サーミスタ２４は、電池１０の温度を検知するように構成されている。電池１０の温度に関する検知信号はサーミスタ２４から保護回路２５に送信される。保護回路２５は、所定の条件で保護回路と外部機器への通電用端子との間のプラス側配線３１ａおよびマイナス側配線３１ｂを遮断できる。所定の条件とは、例えば、サーミスタ２４の検出温度が所定温度以上になったとき、電池１０の過充電、過放電、過電流等を検知したときである。この検知方法は、個々の電池１０もしくは組電池２１全体について行われる。個々の電池１０に対して検知を行う場合、電池電圧を検知してもよいし、正極電位もしくは負極電位を検知してもよい。組電池２１全体に対する検知は、個々の電池１０中に参照極として用いるリチウム電極を挿入することで行うことができる。図７の場合、電池１０のそれぞれに電圧検知のための配線３２を接続し、これら配線３２を通して検知信号が保護回路２５に送信される。
【０１３６】
組電池２１について、正極端子６および負極端子７が突出する側面以外の三側面には、ゴムもしくは樹脂からなる保護シート３３が配置される。正極端子６および負極端子７が突出する側面とプリント配線基板２３との間には、ゴムもしくは樹脂からなるブロック状の保護ブロック３４が配置される。
【０１３７】
この組電池２１は、各保護シート３３、保護ブロック３４およびプリント配線基板２３と共に収納容器３５に収納される。すなわち、収納容器３５の長辺方向の両方の内側面と短辺方向の内側面それぞれに保護シート３３が配置され、短辺方向の反対側の内側面にプリント配線基板２４が配置される。組電池２１は、保護シート３３およびプリント配線基板２４で囲まれた空間内に位置する。収納容器３５の上面には、蓋３６が取り付けられる。
【０１３８】
なお、組電池２１の固定には、粘着テープ２２に代えて、熱収縮テープを用いても良い。この場合、組電池の両側面に保護シートを配置し、熱収縮チューブを周回させた後、該熱収縮チューブを熱収縮させて組電池を結束させる。
【０１３９】
また、図６および７に示した電池１０は直列に接続されているが、電池容量を増大させるために並列に接続することもできる。無論、組み上がった電池パックを直列、並列に接続することもできる。
【０１４０】
また、電池パックの態様は用途により適宜変更することができる。
【０１４１】
第三の実施形態に係る電池パックの用途としては、大電流特性でのサイクル特性が望まれるものが好ましい。具体的には、デジタルカメラの電源用や、二輪乃至四輪のハイブリッド電気自動車、二輪乃至四輪の電気自動車、アシスト自転車等の車載用が挙げられる。特に、車載用が好適である。
【０１４２】
以上説明した第三の実施形態に係る電池パックは、第二の実施形態に係る電池を備える。先に説明したように、第二の実施形態に係る電池は、電池特性に優れ且つ集電タブ同士の接合の信頼性に優れている。そのため、このような電池を備える第三の実施形態に係る電池パックは、電池特性、例えば出力特性、急速充電特性、および充放電サイクル特性を向上させることができ、且つこれらの特性に関する長期信頼性を担保することができる。
【０１４３】
［実施例］
以下に例を挙げ、本発明をさらに詳しく説明するが、発明の主旨を超えない限り本発明は以下に掲載される実施例に限定されるものでない。
【０１４４】
（実施例１）
実施例１では、以下の手順により、図１および図２に示した電池１０と同様の電池１０を作製した。
【０１４５】
＜正極３の作製＞
正極活物質としてリチウムコバルト酸化物（ＬｉＣｏＯ2）粉末９０質量％、導電剤としてアセチレンブラック３質量％およびグラファイト３質量％、ならびに結着剤としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）４質量％をＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）に加えて混合してスラリーとした。
【０１４６】
得られたスラリーを、アルミニウム箔からなる正極集電体３ａの両面に塗布した。このアルミニウム箔は、厚さが１５μｍであり、平均結晶粒子径が３０μｍであった。また、このアルミニウム箔は、電解エッチングによる粗面化により、０．４０μｍの表面粗さＲａ2を有しているものであった。スラリーは、正極集電体３ａの両面の一部にスラリー未塗布部が形成するように塗布した。
【０１４７】
スラリーを塗布した正極集電体３ａを乾燥し、正極集電体３ａの一部に担持された正極活物質含有層３ｂを得た。その後、正極活物質含有層３ｂをプレスした。
【０１４８】
プレス後、正極活物質含有層３ｂを担持した正極集電体３ａを打ち抜いて、図３Ａおよび図３Ｂに示した構造を有する正極３を得た。打ち抜きによって得られた正極３は、矩形の主部と、主部の一片から延出し且つ該主部の幅よりも小さな幅を有する狭小部とを有した正極集電体３ａを備えていた。正極集電体３ａの主部は、正極活物質含有層３ｂを担持していた。一方、正極集電体３ａの狭小部は正極活物質含有層３ｂを担持していなかった。
【０１４９】
次に、正極集電体３ａの狭小部をハンマーを用いてプレスし、その表面粗さＲａ1を０．１５μｍにした。
【０１５０】
以上のようにして作製した正極３の正極集電体３ａの主部は、正極活物質含有層３ｂを担持しており且つ表面粗さＲａ2が狭小部のそれよりも大きかった。つまり、正極集電体３ａの主部の表面は、第２の領域である。
【０１５１】
また、以上のようにして作製した正極３の正極集電体３ａの狭小部は、正極活物質含有層３ｂを担持しておらず且つ表面粗さＲａ1が主部のそれよりも小さかった。つまり、正極集電体３ａの狭小部は、表面が第１の領域であり、正極集電タブ３ｃとして機能する。
【０１５２】
さらに、正極３は、電極密度が３．０ｇ／ｃｍ3であった。また、この正極３の正極活物質含有層３ｂの表面粗さＲａ（＋）は０．１５μｍであった。
【０１５３】
＜負極４の作製＞
負極活物質として、平均粒子径が１０μｍであり、リチウム吸蔵放出電位が２．３Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ+）であるＴｉＯ2（Ｂ）を用意した。負極活物質の粒子径測定にはレーザー回折式粒度分布測定器（日機装マイクロトラックＭＴ３０００）を用いた。この負極活物質と、導電材としてアセチレンブラックと、結着剤として平均分子量４×１０5のポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とを重量比９５：２．５：２．５になるようにＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）溶液に加えて混合し、スラリーを調製した。
【０１５４】
得られたスラリーを、アルミニウム箔からなる負極集電体４ａの両面に塗布をした。このアルミニウム箔は、厚さが１５μｍであり、平均結晶粒子径が３０μｍであった。また、このアルミニウム箔は、電解エッチングによる粗面化により、０．４０μｍの表面粗さＲａ2を有しているものであった＜※コメント４：正極集電体のＲａ2と同じでよいでしょうか？。スラリーは、負極集電体４ａの両面の一部にスラリー未塗布部が形成するように塗布した。
【０１５５】
スラリーを塗布した負極集電体４ａを乾燥し、負極集電体４ａの一部に担持された負極活物質含有層４ｂを得た。その後、負極活物質含有層４ｂをプレスした。
【０１５６】
プレス後、負極活物質層４ｂを担持した負極集電体４ａを打ち抜いて、負極４を得た。打ち抜きによって得られた負極４は、矩形の主部と、主部の一片から延出し且つ該主部の幅よりも小さな幅を有する狭小部とを有した負極集電体４ａを備えていた。負極集電体４ａの主部は、負極活物質含有層４ｂを担持していた。一方、負極集電体４ａの狭小部は負極活物質含有層４ｂを担持していなかった。
【０１５７】
次に、負極集電体４ａの狭小部をハンマーを用いてプレスし、その表面粗さＲａ1を０．１５μｍにした。
【０１５８】
以上のようにして作製した負極４の負極集電体４ａの主部は、負極活物質含有層４ｂを担持しており且つ表面粗さＲａ2が狭小部のそれよりも大きかった。つまり、負極集電体４ａの主部の表面は、第２の領域である。
【０１５９】
また、以上のようにして作製した負極４の負極集電体４ａの狭小部は、負極活物質含有層４ｂを担持しておらず且つ表面粗さＲａ1が主部のそれよりも小さかった。つまり、負極集電体４ａの狭小部は、表面が第１の領域であり、負極集電タブ４ｃとして機能する。
【０１６０】
さらに、負極４は、電極密度が２．０ｇ／ｃｍ3であった。
【０１６１】
＜電極群２の作製＞
以上の通りにして、正極３を３００枚、および負極４を３００枚作製した。
【０１６２】
次に、複数の正極３と複数の負極４とを、間にセパレータ５として高密度ポリエチレンを介在させて順に積層した。この際、正極集電タブ３ｃおよび負極集電タブ４ｃが電極群スタック２から突出するようにした。
【０１６３】
次に、電極群スタック２から突出した複数の正極集電タブ３ｃを、挟持部材で固定し、これをコプラス０．２４ｍｍ、ホールド時間０．１Ｓ、トリガー圧力２００Ｎ、振幅６６％の条件における超音波溶着により互いに接合させた。これにより、互いに電気的に接続された複数の正極３が得られた。同様に、電極群スタック２から突出した複数の負極集電タブ４ｃを、挟持部材で固定し、これをコプラス０．２４ｍｍ、ホールド時間０．１Ｓ、トリガー圧力２００Ｎ、振幅６６％の条件における超音波溶着で互いに接合させた。これにより、互いに電気的に接続された複数の負極４が得られた。このようにして、電極群２を作製した。
【０１６４】
次に、作製した電極群２において、互いに電気的に接続された複数の正極３に正極端子６を電気的に接続した。一方、互いに電気的に接続された複数の負極４に負極端子７を電気的に接続した。
【０１６５】
正極端子６および負極端子７に電気的に接続させた電極群２を、正極端子６および負極端子７のそれぞれ一部を外に出した状態で、ラミネートフィルム製の容器１内に収納した。
【０１６６】
次に、容器１の周縁部を一部を残して熱シールした。次に、容器１の熱シールをしていなかった部分を通して容器１内に非水電解質を収納し、電極群２に非水電解質を含浸させた。最後に容器１の熱シールをしていなかった部分を熱シールすることにより、電池１０が得られた。
【０１６７】
（実施例２および３ならびに比較例１）
実施例２および３ならびに比較例１では、第１の領域の表面粗さＲａ1および第２の領域の表面粗さＲａ2が表１に示す値である正極集電体３ａを備えた正極３、および第１の領域の表面粗さＲａ1および第２の領域の表面粗さＲａ2が表１に示す値である負極集電体４ａを備えた負極４を作製したこと以外実施例１と同様にして、電池１０をそれぞれ作製した。
【０１６８】
［ピール強度］
実施例１〜３および比較例１の電池１０に対して、ピール強度を測定した。ピール強度は、３６０度の剥離角度で、２ｃｍ／ｍｉｎの剥離速度で測定した。その結果を以下の表１に示す。
【０１６９】
［容量維持率］
実施例１〜３および比較例１の電池１０に対して、高温加速度試験、具体的には、５０℃の環境下、１Ｃ充放電をＳＯＣ０〜１００％の範囲にて５０サイクル行った後、容量維持率測定を行った。その結果を以下の表１に示す。
【表１】
2014120399.tif 000003
【０１７０】
表１の結果から、実施例１〜３の電池１０は、比較例１の電池に比べ、ピール強度に優れると共に、高温加速試験を５０サイクル行った後でも高い容量維持率を示したことが分かる。これは、実施例１〜３の電池１０では、正極集電体３ａの表面のうち正極活物質含有層３ｂを担持していない第１の領域３ｃおよび負極集電体４ａの表面のうち負極活物質含有層４ｂを担持していない第１の領域４ｃのそれぞれの表面粗さＲａ1が小さいため、低い出力の超音波溶着でも十分な接合強度を得ることができたことと、正極集電体３ａの表面のうち正極活物質含有層３ｂを担持した第２の領域および負極集電体４ａの表面のうち負極活物質含有層４ｂを担持した第２の領域のそれぞれの表面粗さＲａ2が大きいため、正極および負極のそれぞれにおいて集電体と活物質との密着性を高めることができたこととによると推測される。
【０１７１】
一方、比較例１の電池は、実施例１〜３の電池に比べて、高温加速試験を５０サイクル行った後の容量維持率が低かった。これは、正極および負極のそれぞれにおいて、集電体の表面のうち活物質を担持した領域の表面粗さが小さいため、集電体と活物質との密着性が低かったことが原因であると推測される。
【０１７２】
また、実施例２および３の電池は、実施例１と比べて、高温加速試験を５０サイクル行った後の容量維持率が高かった。これは、実施例２および３の電池では、集電体の活物質含有層を担持した第２の領域の表面粗さが、実施例１のそれよりも高く、集電体と活物質含有層との密着性をより高めることができたからであると推測される。
【０１７３】
また、実施例３の電池は、実施例２と比べて、前記容量維持率が高かった。これも同様に、実施例３の電池では、集電体の活物質含有層を担持した第２の領域の表面粗さが、実施例２のそれよりも高く、集電体と活物質含有層との密着性をさらに高めることができたからであると推測される。
【０１７４】
さらに、表１の結果から、比較例１の電池が、実施例１〜３の電池に比べて、ピール強度にも劣っていることが分かる。また、表１の結果から、実施例２および３の電池が、実施例１の電池に比べてピール強度にも優れていることが分かる。つまり、表１の結果から、第１の表面粗さＲａ1が同じ電池であっても、Ｒａ1とＲａ2との差が大きい方がピール強度に優れていることが分かる。
【０１７５】
すなわち、以上に説明した少なくとも一つの実施形態および実施例に係る電池は、電極が備える集電体のうち活物質含有層を担持していない第１の領域の表面粗さＲａ1が活物質含有層を担持している第２の領域の表面粗さＲａ2よりも小さい。そのため、以上に説明した少なくとも一つの実施形態および実施例によると、電池特性に優れ且つ集電タブ同士の接合の信頼性に優れた電池を提供できる。
【０１７６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１７７】
１…容器、２…電極群、３…正極、３ａ…正極集電体、３ｂ…正極活物質含有層、３ｃ…正極集電タブ、４ａ…負極集電体、４ｂ…負極活物質含有層、４ｃ…負極集電タブ、５…セパレータ、６…正極端子、７…負極端子、１０…電池、２１…組電池、２２…粘着テープ、２３…プリント配線基板、２４…サーミスタ、２５…保護回路、２６…外部機器への通電用の端子、２７…正極側配線、２８…正極側コネクタ、２９…負極側配線、３０…負極側コネクタ、３１ａ…プラス側配線、３１ｂ…マイナス側配線、３２…電圧検知のための配線、３３…保護シート、３４…保護ブロック、３５…収納容器、蓋…３６、１００…電池パック
【図１】
2014120399.tif 000004
【図２】
2014120399.tif 000005
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
2014120399.tif 000008
【図５】
2014120399.tif 000009
【図６】
2014120399.tif 000010
【図７】
2014120399.tif 000011