(57)【要約】  シート状の第１電極と、シート状の第２電極と、これらの間に配置されているセパレータと、第１電極と接続され、外装体の外部に延在する第１リードと、第２電極と接続され、外装体の外部に延在する第２リードとを具備し、第１電極および第２電極は、矩形の集電体シートおよびその表面に付着した活物質層を含む。さらに、集電体シートの少なくとも一方は、その一辺の一部から集電体シートの面方向に延在し、かつリードと接続されるタブを有し、タブが面方向に伸縮する平面的なバネ構造を形成している薄型電池。
2016157685.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状の電極群と、前記電極群に含浸された非水電解質と、前記電極群および前記非水電解質を密閉収納する外装体と、を含み、
前記電極群は、
シート状の第１電極と、
シート状の第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に配置されているセパレータと、
を具備し、
前記第１電極は、第１集電体シートおよび前記第１集電体シートの表面に付着した第１活物質層を含み、
前記第２電極は、第２集電体シートおよび前記第２集電体シートの表面に付着した第２活物質層を含み、
前記第１集電体シートおよび前記第２集電体シートの少なくとも一方は、前記第１集電体シートの一辺の一部から前記第１集電体シートの面方向に延在する第１タブを有するか、または、前記第２集電体シートの一辺の一部から前記第２集電体シートの面方向に延在する第２タブを有し、
前記第１タブおよび第２タブの少なくとも一方は、その延在方向に伸縮する第１バネ構造を形成している、薄型電池。
【請求項２】
更に、前記第１タブおよび前記第２タブの少なくとも一方は、前記第１タブと接続され、前記外装体の外部に引き出される第１リード、または、前記第２タブと接続され、前記外装体の外部に引き出される第２リード、を具備する、請求項１に記載の薄型電池。
【請求項３】
前記第１タブおよび前記第２タブの少なくとも一方は、前記第１集電体シートと前記第１リードとを導通させる複数の導電経路を有する複線構造を含むか、または、前記第２集電体シートと前記第２リードとを導通させる複数の導電経路を有する複線構造を含む、請求項１または２に記載の薄型電池。
【請求項４】
前記第１リードおよび前記第２リードの少なくとも一方は、第２バネ構造を形成している、請求項２〜３のいずれか１項に記載の薄型電池。
【請求項５】
前記第１タブの一部および前記第２タブの一部が、前記外装体の外部に引き出される第１リード部を形成するか、または、前記外装体の外部に引き出される第２リード部を形成する、請求項１に記載の薄型電池。
【請求項６】
前記第１集電体シートと前記第１タブおよび前記第２集電体シートと前記第２タブの少なくとも一方は、同一の導電性シート材料から切り出されたシームレス構造を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の薄型電池。
【請求項７】
前記第１バネ構造は、前記第１タブおよび前記第２タブの少なくとも一方に設けられたスリットにより形成され、前記スリットは、前記第１タブまたは前記第２タブの延在方向と交わる方向に形成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の薄型電池。
【請求項８】
更に、前記第１タブおよび前記第２タブの少なくとも一方は、前記第１タブまたは前記第２タブの少なくとも一部を覆う樹脂フィルムを具備する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の薄型電池。
【請求項９】
前記非水電解質の少なくとも一部が、ゲル電解質を形成しており、
前記ゲル電解質が、前記第１活物質層と前記セパレータとの間および前記第２活物質層と前記セパレータとの間を接着している、請求項１〜８のいずれか１項に記載の薄型電池。
【請求項１０】
シート状の電極群と、前記電極群に含浸された非水電解質と、前記電極群および前記非水電解質を密閉収納する外装体と、を含み、
前記電極群は、
シート状の第１電極と、
シート状の第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に配置されているセパレータと、
前記第１電極と前記第２電極の少なくとも一方は、前記第１電極と接続され前記外装体の外部に延在する第１リード、または前記第２電極と接続され前記外装体の外部に延在する第２リード、
を具備し、
前記第１電極は、第１集電体シートおよび前記第１集電体シートの表面に付着した第１活物質層を含み、
前記第２電極は、第２集電体シートおよび前記第２集電体シートの表面に付着した第２活物質層を含み、
前記第１リードおよび前記第２リードの少なくとも一方は、その延在方向に伸縮する第２バネ構造を形成している、薄型電池。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の薄型電池と、前記薄型電池からの電力供給により駆動される可撓性を有する電子機器を具備し、
前記薄型電池と前記電子機器とが、一体となってシート化されている、電池搭載デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート状の電極群を含む薄型電池と、これを搭載した電池搭載デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生体貼付型装置、携帯電話機、音声録音再生装置、腕時計、動画および静止画撮影機、液晶ディスプレイ、電卓、ＩＣカード、温度センサ、補聴器、感圧ブザーなどの小型の電子機器の電源として、薄型電池が用いられている。このような薄型電池には柔軟性が求められる。例えば、生体貼付型装置もしくはウェアラブル携帯端末に搭載される薄型電池は、生体の動きに追従するように変形することが求められる。そこで、外装体に、薄くかつ柔軟なラミネートフィルムを用いた薄型電池が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−４８０４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
薄型電池の電極群は、それぞれシート状の第１電極と第２電極、これらの間に配置されているセパレータ、第１電極と接続され、外装体の外部に延在する第１リード、第２電極と接続され、外装体の外部に延在する第２リードを具備する。第１電極および第２電極は、それぞれ集電体シートおよびその表面に付着した活物質層を含む。集電体シートの一辺の一部には、集電体シートの面方向に延在するタブが設けられる。タブには外装体の外部に延在させるリードが接続される。【０００５】
薄型電池は、柔軟性に富むことが前提であるため、変形しても電池性能が維持される必要がある。一方、薄型電池の本体とリードは、電子機器に固定されている。そのため、屈曲による負荷は、リードとタブとの接続箇所に集中する。そのため、薄型電池が過度に屈曲し、または想定以上に頻繁に屈曲を繰り返すと、タブが破断し、電流が遮断されることがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記を鑑み、本発明の一局面は、シート状の電極群と、電極群に含浸された非水電解質と、電極群および非水電解質を密閉収納する外装体と、を含み、電極群は、シート状の第１電極と、シート状の第２電極と、第１電極と第２電極との間に配置されているセパレータと、を具備する。第１電極は、第１集電体シートおよび第１集電体シートの表面に付着した第１活物質層を含み、第２電極は、第２集電体シートおよび第２集電体シートの表面に付着した第２活物質層を含む。第１集電体シートは、第１集電体シートの一辺の一部から第１集電体シートの面方向に延在する第１タブを有し、および／または、第２集電体シートは、第２集電体シートの一辺の一部から第２集電体シートの面方向に延在する第２タブを有し、第１タブおよび／または第２タブは、その延在方向に伸縮する第１バネ構造を形成している、薄型電池に関する。【０００７】
本発明の別の局面は、シート状の電極群と、電極群に含浸された非水電解質と、電極群および非水電解質を密閉収納する外装体と、を含み、電極群は、シート状の第１電極と、シート状の第２電極と、第１電極と第２電極との間に配置されているセパレータとを含む。さらに、第１電極と接続され、外装体の外部に延在する第１リードおよび／または第２電極と接続され、外装体の外部に延在する第２リードと、を具備する。第１電極は、第１集電体シートおよび第１集電体シートの表面に付着した第１活物質層を含み、第２電極は、第２集電体シートおよび第２集電体シートの表面に付着した第２活物質層を含み、第１リードおよび／または第２リードは、その延在方向に伸縮する第２バネ構造を形成している、薄型電池に関する。【０００８】
本発明の更に別の局面は、上記の薄型電池と、薄型電池からの電力供給により駆動される可撓性を有する電子機器を具備し、薄型電池と前記電子機器とが、一体となってシート化されている、電池搭載デバイスに関する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、薄型電池および電池搭載デバイスが過度に屈曲し、または想定以上に頻繁に屈曲を繰り返した場合に、タブにかかる負荷が緩和される。よって、タブの破断が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】薄型電池を具備する電池搭載デバイスの一例（生体貼付型装置）を示す斜視図。
【図２】変形させた同デバイスの外観の一例を示す斜視図。
【図３】第１実施形態に係る薄型電池の外装体の一部を切り欠いた平面図。
【図４】同薄型電池の要部である第１タブを含む領域の縦断面図。
【図５】同薄型電池の第１電極（ａ）および第２電極（ｂ）の平面図。
【図６】第１実施形態に係る薄型電池の電極の要部の変形例の平面図。
【図７】第２実施形態に係る薄型電池の電極の要部の平面図。
【図８】第３実施形態に係る薄型電池の電極（ａ）〜（ｃ）の要部の平面図。
【図９】第４実施形態に係る薄型電池の電極の要部の平面図。
【図１０】第５実施形態に係る薄型電池の電極の要部の平面図。
【図１１】第６実施形態に係る薄型電池の電極の要部の平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施形態に係る薄型電池は、シート状の電極群と、電極群に含浸された非水電解質と、電極群および非水電解質を密閉収納する外装体とを具備する。電極群は、シート状の第１電極と、シート状の第２電極と、第１電極と第２電極との間に配置されているセパレータとを具備する。第１電極は、第１集電体シートおよび第１集電体シートの表面に付着した第１活物質層を含む。第２電極は、第２集電体シートおよび第２集電体シートの表面に付着した第２活物質層を含む。第１集電体シートは、第１集電体シートの一辺の一部から第１集電体シートの面方向に延在する第１タブを有し、および／または、第２集電体シートは、第２集電体シートの一辺の一部から第２集電体シートの面方向に延在する第２タブを有する。ここで、第１タブおよび／または第２タブは、その延在方向に伸縮する第１バネ構造を形成している。第１タブおよび／または第２タブが第１バネ構造を有することで、タブにかかる負荷が大幅に緩和される。第１集電体シートおよび第２集電体シートの少なくとも一方が、対応するタブ（第１タブまたは第２タブ）を有すればよい。また、第１タブおよび第２タブの少なくとも一方が第１バネ構造を有すればよい。
【００１２】
薄型電池は、更に、第１タブと接続され、外装体の外部に引き出される第１リード、および／または、第２タブと接続され、外装体の外部に引き出される第２リードを具備してもよい。
【００１３】
第１タブは、第１集電体シートと第１リードとを導通させる複数の導電経路を有する複線構造を含んでもよい。また、第２タブは、第２集電体シートと第２リードとを導通させる複数の導電経路を有する複線構造を含んでもよい。複線構造を有するタブは、集電体シートと同一の導電性シート材料から切り出されたシームレス構造を有してもよく、ワイヤーなどで形成してもよい。
【００１４】
第１リードおよび／または第２リードは、その引き出し方向に伸縮する第２バネ構造を形成していてもよい。引き出し方向は、第１および／または第２タブの延在方向と同じである。これにより、タブとリードとが一体となってバネ構造を形成することができる。
【００１５】
薄型電池は、リードを有さなくてもよい。この場合、第１タブの一部が、外装体の外部に引き出される第１リード部を形成し、および／または、第２タブの一部が、外装体の外部に引き出される第２リード部を形成すればよい。
【００１６】
第１集電体シートと第１タブおよび／または第２集電体シートと第２タブは、同一の導電性シート材料から切り出されたシームレス構造を有することが好ましい。このような構造は容易に形成することができるため、製造コストの低減に有利である。
【００１７】
第１バネ構造は、第１タブおよび／または第２タブにスリットを設けることにより得ることができる。このような構造は更に容易に形成することができるため、製造コストの低減に更に有利である。スリットは、第１タブおよび／または第２タブの延在方向と交わる方向に形成すればよい。
【００１８】
薄型電池は、更に、第１タブおよび／または第２タブの少なくとも一部を覆う樹脂フィルムを具備してもよい。これにより、タブの強度が向上し、タブの破断が非常に起こりにくくなる。また、薄型電池は、更に、第１リードおよび／または第２リードの少なくとも一部を覆う樹脂フィルムを具備してもよい。これにより、タブやリードの強度が向上し、タブやリードの破断が非常に起こりにくくなる。
【００１９】
本発明の別の実施形態に係る薄型電池は、シート状の電極群と、電極群に含浸された非水電解質と、電極群および非水電解質を密閉収納する外装体とを具備する。電極群は、シート状の第１電極と、シート状の第２電極と、第１電極と第２電極との間に配置されているセパレータと、第１電極と接続され、外装体の外部に延在する第１リードおよび／または第２電極と接続され、外装体の外部に延在する第２リードとを具備する。第１電極は、第１集電体シートおよび第１集電体シートの表面に付着した第１活物質層を含む。第２電極は、第２集電体シートおよび第２集電体シートの表面に付着した第２活物質層を含む。第１リードおよび／または第２リードは、その延在方向に伸縮する第２バネ構造を形成している。第１リードおよび／または第２リードが第２バネ構造を有することで、リードにかかる負荷が大幅に緩和される。第１電極および第２電極の少なくとも一方が、対応するリード（第１リードまたは第２リード）を有すればよい。また、第１リードおよび第２リードの少なくとも一方が第２バネ構造を有すればよい。
【００２０】
非水電解質の少なくとも一部が、ゲル電解質を形成している場合、ゲル電解質により、第１活物質層とセパレータとの間、および、第２活物質層とセパレータとの間を接着することができる。これにより、電極群の強度は高められるが、一方で、タブおよび／またはリードにかかる負荷は大きくなりやすい。このような場合、第１バネ構造および第２バネ構造は、タブおよびリードにかかる負荷を緩和する顕著な効果を発揮する。
【００２１】
本発明の実施形態に係る電池搭載デバイスは、上記薄型電池と、薄型電池からの電力供給により駆動される可撓性を有する電子機器を具備し、薄型電池と電子機器とが一体となってシート化されている。薄型電池と一体となってシート化される電子機器としては、例えば、生体貼付型装置もしくはウェアラブル（wearable）携帯端末、携帯電話機、音声録音再生装置、腕時計、動画および静止画撮影機、液晶ディスプレイ、電卓、ＩＣカード、温度センサ、補聴器、感圧ブザーなどが挙げられる。特に、生体貼付型装置は、生体に密着した状態で使用されるため、可撓性が要求される。生体貼付型装置としては、生体情報測定装置、イオントフォレシス経皮投薬装置などが挙げられる。
【００２２】
薄型電池の厚さは、特に限定されないが、柔軟性を考慮すると、３ｍｍ以下、さらには２ｍｍ以下もしくは１．５ｍｍ以下であることが好ましい。シート状の電池搭載デバイスの厚さは、薄型電池より厚くてもよいが、同様の観点から、３ｍｍ以下であることが好ましい。ただし、薄型電池および電池搭載デバイスの厚さは、いずれも５ｍｍ程度以下であれば、比較的良好な柔軟性が得られる。薄型電池および電池搭載デバイスの厚さの下限は、例えば５０μｍである。
【００２３】
電極群の構成は、特に限定されないが、例えば以下を挙げることができる。
【００２４】
最もシンプルな構造の電極群は、１つの第１電極と、１つの第２電極と、第１電極と第２電極との間に介在するセパレータとを具備する（第１電極／第２電極）。この場合、第１電極は、第１集電体シートおよびその一方の表面に付着した第１活物質層を含む片面電極である。第２電極も、第２集電体シートおよびその一方の表面に付着した第２活物質層を含む片面電極である。
【００２５】
次にシンプルな構造の電極群は、最外に配置されている一対の第１電極と、一対の第１電極の間に配置されている１つの第２電極と、第１電極と第２電極との間に介在するセパレータとを具備する（第１電極／第２電極／第１電極）。この場合、第１電極は、第１集電体シートおよびその一方の表面に付着した第１活物質層を含む片面電極である。一方、第２電極は、第２集電体シートおよびその両方の表面に付着した第２活物質層を含む両面電極である。
【００２６】
別の構造の薄型電池は、一対の第１電極（片面電極）と、２以上の第２電極（両面電極）と、一対の第２電極の間に配置される第１電極（両面電極）と、第１電極と第2電極との間に介在するセパレータとを含む（例えば、第１電極／第２電極／第１電極／第２電極／第１電極）。
【００２７】
以下、本発明の実施形態を更に詳細に説明する。ただし、以下の実施形態は、発明の範囲を限定するものではない。
【００２８】
図１は、電子機器として生体情報測定装置を具備する電池搭載デバイス２０の一例を斜視図で示す。図２は、同デバイスを変形させた場合の外観の一例を示している。
【００２９】
生体情報測定装置１０は、その構成素子および薄型電池を保持するシート状の保持部材１１を具備する。保持部材１１は、柔軟性を有する材料で構成されている。保持部材１１には、ボタン型のスイッチ１２、温度センサ１３、感圧素子１５、記憶部１６、情報送信部１７、制御部１８などの素子が埋め込まれている。薄型電池１００は、保持部材１１の内部に収容されている。つまり、薄型電池１００と生体情報測定装置１０は、一体となってシート化されており、電池搭載デバイス２０を構成している。保持部材１１には、例えば絶縁性の樹脂材料を用いることができる。電池搭載デバイス２０の一方の主面に、例えば粘着力を有する粘着剤１９を塗布することで、電池搭載デバイス２０をユーザの手首、足首、首等に巻き付けることが可能となる。
【００３０】
温度センサ１３は、ユーザの体温を示す信号を制御部１８へ出力する。感圧素子１５は、ユーザの血圧や脈拍を示す信号を制御部１８へ出力する。記憶部１６は、出力された信号に応じた情報を記憶する。情報送信部１７は、必要な情報を電波に変換して放射する。制御部１８は、生体情報測定装置１０の各部の動作を制御する。スイッチ１２は、生体情報測定装置１０のオンとオフとを切り替える。
【００３１】
（第１実施形態）
次に、本発明の第１実施形態に係る薄型電池について、図３、図４を参照しながら説明する。図３は薄型電池の外装体の一部を切り欠いた平面図であり、図４は、薄型電池が具備する電極群の要部を概念的に示す縦断面図である。なお、図４は、図３に示す薄型電池のIV−IV線矢視断面図に相当する。
【００３２】
薄型電池１００は、電極群１０３と、非水電解質（図示せず）と、これらを収納する外装体１０８とを備える。電極群１０３は、外側に位置する一対の第１電極１１０と、これらの間に配置されている第２電極１２０と、第１電極１１０と第２電極１２０との間に介在するセパレータ１０７を具備する。第１電極１１０は、第１集電体シート１１１およびその一方の表面に付着した第１活物質層１１２を含む。第２電極１２０は、第２集電体シート１２１およびその両方の表面に付着した第２活物質層１２２を含む。一対の第１電極１１０は、セパレータ１０７を介して第１活物質層１１２と第２活物質層１２２とが向かい合うように、第２電極１２０を挟んで配置される。
【００３３】
第１集電体シート１１１の一辺からは、第１集電体シート１１１と同一の導電性シート材料から切り出された第１タブ１１４が延在している。第１集電体シート１１１と第１タブ１１４とは、別部材でもよいが、第１集電体シート１１１と第１タブ１１４とはシームレス構造を形成していることが好ましい。一対の第１電極１１０の第１タブ１１４は、互いに重ねられ、例えば溶接により電気的に接続される。これにより、集合タブ１１４Ａが形成される。集合タブ１１４Ａには、第１リード１１３が接続され（図４参照）、第１リード１１３は外装体１０８の外部に引き出されている。
【００３４】
同様に、第２集電体シート１２１の一辺からは、第２集電体シート１２１と同一の導電性シートから切り出された第２タブ１２４が延在している。第２タブ１２４には第２リード１２３が接続され、第２リード１２３は外装体１０８の外部に引き出されている。
【００３５】
外装体１０８の外部に導出された第１リード１１３および第２リード１２３の端部は、それぞれ正極外部端子または負極外部端子として機能する。外装体１０８と各リードとの間には、密閉性を高めるためにシール材１３０を介在させることが望ましい。シール材１３０には、熱可塑性樹脂を用いることができる。
【００３６】
図３において、電極群は概ね矩形で示されているが、電極群の形状は、これに限定されない。タブを除く電極の形状は、一部（タブが設けられる部分）に直線部分を有する形状であればよく、矩形（正方形を含む）、台形、平行四辺形、一部に直線部分を有する略楕円形、少なくとも一つの丸角を有する略矩形、略台形、略平行四辺形などが挙げられる。生産性の観点からは、矩形または略矩形が好ましい。電極群が矩形または略矩形である場合、その長辺と短辺との長さの比は、例えば、長辺：短辺＝１：１〜８：１である。
【００３７】
同様に、タブの形状も特に限定されない。タブの形状は、例えば、矩形（正方形を含む）、台形、平行四辺形、半円形、半楕円形、先端が円弧状の矩形、少なくとも一つの丸角を有する略矩形、略台形、略平行四辺形などである。
【００３８】
次に、図５を参照しながら、第一実施形態に係る第１電極および第２電極の構造について説明する。
【００３９】
図５（ａ）は、第１電極の平面図であり、図５（ｂ）は、第２電極の平面図である。
【００４０】
第１電極１１０は、第１集電体シート１１１およびその片面（図５では裏面）に付着した第１活物質層１１２を有する。第１タブ１１４は、第１集電体シート１１１の一辺の一部から、第１集電体シート１１１の面方向に延在している。
【００４１】
同様に、第２電極１２０は、第２集電体シート１２１およびその両面に付着した第２活物質層１２２を有する。第２タブ１２４は、第２集電体シート１２１の一辺の一部から、第２集電体シート１２１の面方向に延在している。第２集電体シート１２１および第２タブ１２４の形状は、第１集電体シート１１１および第１タブ１１４と概ね対称な形状である。
【００４２】
シームレス構造の集電体シートとタブの一体化物は、同一の導電性シート材料から切り出すことで作製される。タブには活物質層は形成されていない。タブは、集電体シートと同一の導電性シート材料の露出部である。タブには、リードの一端が、例えば溶接により接続される。リードの他端は、外装体１０８の外部に引き出される。集電体シートとタブとを別部材で形成する場合には、集電体シートとタブとを、例えば溶接により、あるいは導電性接着剤を用いて接続することができる。
【００４３】
タブには、その延在方向と交わる方向に、複数のスリット１１５が形成されている。タブの延在方向と交わる方向とは、タブの幅方向、すなわち集電体シートのタブが設けられている辺と０〜１５°の角度（絶対値）を成す方向であることが好ましい。これにより、タブは、その延在方向（矢印Ａの方向）に伸縮する平面的な第１バネ構造を形成している。
【００４４】
タブの幅方向の長さをＬとするとき、スリット１１５の長さは、タブの幅方向の一端から例えば０．５Ｌ以上、０．７５Ｌ以下、好ましくは０．８０Ｌ以下、更に好ましくは０．８５Ｌ以下の長さとすればよい。これにより、タブの強度を確保するとともに弾性に富む第１バネ構造を形成することができる。
【００４５】
スリット１１５の形態は、タブの強度が確保される限り、限定されない。スリット１１５は、図５に示すように、ほとんど幅のない線状の切れ目でもよい。線状の切れ目は、例えば、タブにカッターで線を引くだけ、あるいは、タブに上下方向の少なくとも一方から刃を入れるだけの単純な操作で形成することができる。スリットの数は限定されず、１本でもよいが、２本以上であることが、弾性を大きくできる点で好ましい。また、図６に示す変形例のように、スリットとして、タブの幅方向の一端から他端側に向かう細長い切り欠き部１１５Ａを形成してもよい。切り欠き部１１５Ａは、図示例のように曲線の輪郭を有することが望ましいが、細長い矩形や楔形の切り欠き部でもよい。
【００４６】
（第２実施形態）
図７は、第２実施形態に係る薄型電池の第１電極１１０Ａの要部の平面図である。第２電極の要部の構成は、概ね第１電極と同様である。
【００４７】
本実施形態は、第１バネ構造が形成された第１タブ１１４の少なくとも一部が樹脂フィルム１１６で覆われている。この点以外、本実施形態に係る要部は、例えば第１実施形態と同様の構造を有する。図示例では、樹脂フィルムを破線で概念的に示す。
【００４８】
樹脂フィルム１１６は、柔軟であり、ある程度の伸縮性を有する。よって、第１バネ構造が樹脂フィルム１１６で覆われている場合でも、第１バネ構造の伸縮性は大きくは阻害されない。一方、第１バネ構造が形成されたタブの少なくとも一部を樹脂フィルム１１６で覆うことで、タブの機械的強度を大きく向上させることができる。
【００４９】
樹脂フィルム１１６としては、非水電解質に対する耐性を有するテープ材料を用いることが好ましい。中でも、一方の面に粘着剤を有する粘着テープが好ましい。このような粘着テープは、第１バネ構造が形成されたタブに容易に貼り付けることができる。粘着テープの基材としては、フッ素樹脂、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレートなどを用いることができる。粘着剤には、ブチルゴム、ポリイソブチレンゴムなどのゴム成分を含む粘着剤、アクリル樹脂を含む粘着剤などを用いることができる。
【００５０】
あるいは、熱溶着性を有する樹脂フィルム１１６でタブの少なくとも一部を覆い、樹脂フィルム１１６を加熱してタブに溶着させてもよい。熱溶着性を有する樹脂としては、ポリプロピレン、ポリエチレンなどを用いることができる。
【００５１】
（第３実施形態）
図８は、第３実施形態に係る薄型電池の第１電極１１０Ｂａ、１１０Ｂｂ、１１０Ｂｃの要部の平面図である。第２電極の要部の構成は、概ね第１電極と同様である。
【００５２】
本実施形態では、第１バネ構造が、第１集電体シート１１１と第１リード１１３とを導通させる複数の導電経路１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃを有する複線構造を含む第１タブ１１４により形成されている。この点以外、本実施形態に係る要部は、例えば第１実施形態と同様の構造を有する。
【００５３】
複数の導電経路１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃは、例えば導電性材料で形成されたワイヤーにより形成することができる。各ワイヤーには、弾性を持たせるために、屈曲部が形成されている。このようなワイヤーを用いる場合、ワイヤーと集電体シートおよびリードとを溶接などの手法により、あるいは導電性接着剤を用いて接続することが必要となる。一方、ワイヤーにより形成された第１バネ構造は非常に弾性に富むことから、ワイヤーと、集電体シートおよび／またはリードとの接続部分にかかる負荷は最小限に抑えられる。
【００５４】
複数の導電経路１１４ａ、１１４ｂは、平面的な第１バネ構造を形成していることから、集電体シートとともに複数の導電経路となるバネ状の配線を、同一の導電性シート材料から切り出すこともできる。この場合、集電体シートとタブ（バネ状の配線）とのシームレス構造を得ることができる。
【００５５】
（第４実施形態）
図９は、第４実施形態に係る薄型電池の第１電極１１０Ｃの要部の平面図である。第２電極の要部の構成は、概ね第１電極と同様である。
【００５６】
本実施形態では、第１タブ１１４だけでなく、第１リード１１３が、その引き出し方向（すなわちタブの延在方向）に伸縮する第２バネ構造を形成している。この点以外、本実施形態に係る要部は、例えば第１実施形態と同様の構造を有する。
【００５７】
第２バネ構造は、例えば、リードに、その引き出し方向と交わる方向の複数のスリット１１７を形成することにより得ることができる。ここで、リードの引き出し方向と交わる方向とは、リードの幅方向、すなわち集電体シートのタブが設けられている辺と０〜１５°の角度（絶対値）を成す方向であることが好ましい。これにより、タブとリードとが一体となった非常に弾性に富むバネ構造が形成される。
【００５８】
リードの幅方向の長さをＤとするとき、スリット１１７の長さは、例えば、リードの幅方向の一端から０．５Ｄ以上、０．７５Ｄ以下、好ましくは０．８０Ｄ以下、更に好ましくは０．８５Ｄ以下の長さとすればよい。これにより、リードの強度を確保するとともに弾性に富む第２バネ構造を形成することができる。
【００５９】
スリット１１７の形態は、リードの強度が確保される限り、限定されない。スリット１１７の形態は、第１実施形態で説明したタブに形成されるスリットに準じればよい。例えば図示例のように、幅の小さい切り欠きを形成してもよく、ほとんど幅のない線状の切れ目でもよい。また、第２実施形態に準じて、樹脂フィルムにより、タブとともに、もしくはタブの代わりに、リードの少なくとも一部を樹脂フィルムで覆ってもよい。
【００６０】
（第５実施形態）
図１０は、第５実施形態に係る薄型電池の第１電極１１０Ｄの要部の平面図である。第２電極の要部の構成は、概ね第１電極と同様である。
【００６１】
本実施形態では、第１バネ構造を有する第１タブ１１４が、リードの機能を兼ねている。この点以外、本実施形態に係る要部は、例えば第１実施形態と同様の構造を有する。すなわち、第１タブ１１４は、第１バネ構造を有するとともに、第１リード部１１３Ａを有する。このようなタブは、他の実施形態よりも、タブの延在方向における長さを大きくすることにより形成することができる。
【００６２】
（第６実施形態）
図１１は、第６実施形態に係る薄型電池の第１電極１１０Ｅの要部の平面図である。第２電極の要部の構成は、概ね第１電極と同様である。
【００６３】
本実施形態では、第１タブ１１４が第１バネ構造を有さず、第１リード１１３だけが、その引き出し方向（すなわちタブの延在方向）に伸縮する第２バネ構造を形成している。この点以外、本実施形態に係る要部は、例えば第４実施形態と同様の構造を有する。よって、第２バネ構造は、第４実施形態に準じて形成すればよい。これにより、リードをバネ構造に加工するだけで、第４実施形態と同様またはこれに類似する効果が期待できる。更に、第２実施形態に準じて、樹脂フィルムにより、リードの少なくとも一部を樹脂フィルムで覆ってもよい。このとき、図示例のように、第１タブ１１４の延在方向における長さを短くしてもよい。これにより、第１タブ１１４の強度が高められる。
【００６４】
次に、電極群を構成する電極、リード、セパレータ、非水電解質、外装体などについて説明する。
【００６５】
（負極）
負極は、第１または第２集電体シートとしての負極集電体シートと、第１または第２活物質層としての負極活物質層とを有する。負極集電体シートには、金属フィルム、金属箔などが用いられる。負極集電体シートの材料は、銅、ニッケル、チタンおよびこれらの合金ならびにステンレス鋼からなる群より選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。負極集電体シートの厚みは、例えば５〜３０μｍであることが好ましい。
【００６６】
負極活物質層は、負極活物質を含み、必要に応じて結着剤と導電剤を含む。負極活物質層は、気相法（例えば蒸着）で形成される堆積膜でもよい。負極活物質としては、Ｌｉ金属、Ｌｉと電気化学的に反応する金属もしくは合金、炭素材料（例えば黒鉛）、ケイ素合金、ケイ素酸化物などが挙げられる。負極活物質層の厚みは、例えば１〜３００μｍであることが好ましい。
【００６７】
（正極）
正極は、第１または第２集電体シートとしての正極集電体シートと、第１または第２活物質層としての正極活物質層とを有する。正極集電体シートには、金属フィルム、金属箔などが用いられる。正極集電体シートの材料は、例えば、銀、ニッケル、パラジウム、金、白金、アルミニウムおよびこれらの合金ならびにステンレス鋼からなる群より選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。正極集電体シートの厚さは、例えば１〜３０μｍであることが好ましい。
【００６８】
正極活物質層は、正極活物質および結着剤を含み、必要に応じて導電剤を含む。正極活物質は、特に限定されないが、薄型電池が二次電池である場合には、ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2のようなリチウム含有複合酸化物を、薄型電池が一次電池である場合には、二酸化マンガン、フッ化カーボン（フッ化黒鉛）、リチウム含有複合酸化物などを用いることができる。正極活物質層の厚みは、例えば１〜３００μｍであることが好ましい。
【００６９】
活物質層に含ませる導電剤には、グラファイト、カーボンブラックなどが用いられる。導電剤の量は、活物質１００質量部あたり、例えば０〜２０質量部である。活物質層に含ませる結着剤には、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ゴム粒子などが用いられる。結着剤の量は、活物質１００質量部あたり、例えば０．５〜１５質量部である。
【００７０】
（セパレータ）
セパレータとしては、樹脂製の微多孔膜や不織布が好ましく用いられる。セパレータの材料（樹脂）としては、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン等）、ポリアミド、ポリアミドイミドなどが好ましい。セパレータの厚さは、例えば８〜３０μｍである。
【００７１】
（リード）
負極リードおよび正極リードは、負極集電体シートまたは正極集電体シートにそれぞれ溶接などにより接続される。負極リードとしては、銅リード、銅合金リード、ニッケルリードなどが好ましく用いられる。正極リードとしては、ニッケルリード、アルミニウムリードなどが好ましく用いられる。
【００７２】
（ワイヤー）
第３実施形態に係る負極と接続されるワイヤーの材料としては、銅、ニッケル、チタン、これらの合金およびステンレス鋼からなる群より選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。また、正極と接続されるワイヤーの材料としては、銀、ニッケル、パラジウム、金、白金、アルミニウム、これらの合金およびステンレス鋼からなる群より選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
【００７３】
（非水電解質）
薄型電池がリチウムイオン電池である場合、非水電解質としては、リチウム塩と、リチウム塩を溶解させる非水溶媒との混合物が好ましい。リチウム塩としては、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＢＦ4、ＬｉＰＦ6、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＣＦ3ＣＯ2、イミド塩類などが挙げられる。非水溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネートなどの環状炭酸エステル、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネートなどの鎖状炭酸エステル、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトンなどの環状カルボン酸エステルなどが挙げられる。
【００７４】
電極群に含浸された非水電解質の少なくとも一部は、ゲル電解質を形成していることが好ましい。ゲル電解質は、少なくとも、各活物質層と各セパレータとの界面領域に存在することが好ましい。活物質層とセパレータとの界面領域にゲル電解質が存在することで、電極とセパレータとの接着性が向上する。ゲル電解質は、各活物質層が有する空隙の内部および／または各セパレータの細孔内にも存在することが好ましい。
【００７５】
ゲル電解質は、例えば、非水電解質と、非水電解質で膨潤する樹脂とを含む。非水電解質で膨潤する樹脂としては、フッ化ビニリデン単位を含むフッ素樹脂が好ましい。フッ化ビニリデン単位を含むフッ素樹脂は、非水電解質を保持しやすく、ゲル化し易い。
【００７６】
フッ化ビニリデン単位を含むフッ素樹脂としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、フッ化ビニリデン（ＶｄＦ）単位とヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）単位とを含む共重合体（ＰＶｄＦ−ＨＦＰ）、フッ化ビニリデン（ＶｄＦ）単位とトリフルオロエチレン（ＴＦＥ）単位とを含む共重合体などが挙げられる。フッ化ビニリデン単位を含むフッ素樹脂に含まれるフッ化ビニリデン単位の量は、フッ素樹脂が非水電解質で膨潤しやすいように、１モル％以上であることが好ましい。
【００７７】
活物質層とセパレータとの界面領域にゲル電解質を配置する場合、例えば、活物質層の表面および／またはセパレータの表面に非水電解質で膨潤する樹脂を、例えば薄膜状に塗布する。その後、活物質層とセパレータとを、樹脂の塗膜を介して積層し、得られた積層体もしくは電極群に、非水電解質を含浸させる。これにより、樹脂が非水電解質で膨湿し、界面領域にゲル電解質が形成される。ゲル電解質にフッ化ビニリデン単位を含むフッ素樹脂を用いる場合、塗膜に含まれる樹脂の量は、活物質層とセパレータとの界面領域の単位表面積あたり（すなわち活物質層またはセパレータの単位表面積あたり）、１〜３０ｇ／ｍ2であることが好ましい。
【００７８】
外装体は、例えば、水蒸気に対するバリア層およびその両面にそれぞれ形成された樹脂層を具備するラミネートフィルムで形成されている。バリア層に用いられる材料は、特に限定されないが、金属層、セラミックス層などを用いることが好適である。例えば、アルミニウム、チタン、ニッケル、鉄、白金、金、銀などの金属材料や、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化アルミニウムなどのセラミックス材料が好ましい。バリア層の厚さは、例えば、０．０１〜５０μｍであることが好ましい。外装体の内面側に配置される樹脂層の材料は、熱溶着の容易さ、耐電解質性および耐薬品性の観点から、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）などであることが好ましい。内面側の樹脂層の厚さは、１０〜１００μｍであることが好ましい。外装体の外面側に配置される樹脂層は、強度、耐衝撃性および耐薬品性の観点から、６，６−ナイロンのようなポリアミド、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートのようなポリエステルなどが好ましい。外面側の樹脂層の厚さは、５〜１００μｍであることが好ましい。
【００７９】
《実施例１》
以下の手順で、片面電極である一対の負極と、これらに挟まれた両面電極である正極とを有する薄型電池を作製した。
【００８０】
（１）負極の作製
負極集電体シートとして、厚さ８μｍの電解銅箔を準備した。電解銅箔の一方の表面に、負極合剤スラリーを塗布し、乾燥後、圧延して、負極活物質層を形成し、負極シートを得た。負極合剤スラリーは、負極活物質である黒鉛（平均粒径２２μｍ）１００質量部と、結着剤であるポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）８質量部と、適量のＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）とを混合して調製した。負極活物質層の厚みは１４５μｍであった。負極シートから６ｍｍ×７ｍｍの負極タブを有する１８ｍｍ×４８．５ｍｍサイズの負極を切り出し、負極タブから活物質層を剥がして銅箔を露出させた。その後、負極タブの先端１．４ｍｍ幅の部分に銅製の負極リードを超音波溶接した。
【００８１】
負極タブに、その延在方向と９０°で交わる方向に３本のスリットを形成し、延在方向に伸縮する平面的な第１バネ構造を形成した。具体的には、負極タブの上端から２．５ｍｍおよび６．５ｍｍの位置に、負極タブの幅方向の外側の一端から他端側に向かう長さ４．５ｍｍの線状の切れ目を入れた。また、負極タブの上端から４．５ｍｍの位置に、上記他端から上記一端側に向かう長さ４．５ｍｍの線状の切れ目を入れた。
【００８２】
（２）正極の作製
正極集電体シートとして、厚さ１５μｍのアルミニウム箔を準備した。アルミニウム箔の両方の表面に、正極合剤スラリーを塗布し、乾燥後、圧延して、正極活物質層を形成し、正極シートを得た。正極合剤スラリーは、正極活物質であるＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.16Ａｌ0.4Ｏ2（平均粒径２０μｍ）１００質量部と、導電剤であるアセチレンブラック０．７５質量部と、結着剤であるＰＶｄＦ０．７５質量部と、適量のＮＭＰとを混合して調製した。正極活物質層の厚み（片面あたり）は８０μｍであった。正極シートから６ｍｍ×８ｍｍのタブを有する１６ｍｍ×４６．５ｍｍサイズの正極を切り出し、正極タブから活物質層を剥がしてアルミニウム箔を露出させた。その後、正極タブの先端１．５ｍｍ幅の部分にアルミニウム製の正極リードを超音波溶接した。
【００８３】
正極タブに、負極と同様の３本のスリットを形成し、延在方向に伸縮する平面的な第１バネ構造を形成した。具体的には、正極タブの上端から２．５ｍｍおよび７．５ｍｍの位置に、正極タブの幅方向の外側の一端から他端側に向かう長さ４．５ｍｍの線状の切れ目を入れた。また、正極タブの上端から５．０ｍｍの位置に、上記他端から上記一端側に向かう長さ４．５ｍｍの線状の切れ目を入れた。
【００８４】
（３）非水電解質
非水電解質は、エチレンカーボネート（ＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）およびジエチルカーボネート（ＤＥＣ）の混合溶媒（体積比２０：３０：５０）に、ＬｉＰＦ6を１ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解させることにより調製した。
【００８５】
（４）薄型電池の組み立て
上記混合溶媒１００重量部に対し、ＰＶｄＦを５重量部溶解してポリマー溶液を調製した。得られたポリマー溶液を１８ｍｍ×５０ｍｍサイズの微多孔性ポリエチレンフィルム（厚さ９μｍ）からなるセパレータの両面に塗布した後、溶媒を揮散させ、ＰＶｄＦ膜を形成した。塗布されたＰＶｄＦ量は１５ｇ／ｍ2であった。その後、負極活物質層と正極活物質層とが互いに向かい合うように、一対の負極の間にセパレータを介して正極を配置し、積層電極群を形成した。
【００８６】
次に、アルミニウムのバリア層、ポリプロピレンの内層およびナイロンの外層を有するラミネートフィルム（厚さ８５μｍ）で形成された筒状外装体に電極群を収納した。外装体の一方の開口から正極リードおよび負極リードを導出させ、各リードをシール材となる熱可塑性樹脂で包囲した後、開口を熱溶着により密閉した。次に、他方の開口より非水電解質を注液し、−６５０ｍｍＨｇの減圧環境下で他方の開口部を熱溶着した。その後、電池を４５℃環境下でエージングし、電極群全体に非水電解質を含浸させた。最後に０．２５ＭＰａの圧力で３０秒間、電池を２５℃でプレスし、厚さ０．７ｍｍの電池Ａ１を作製した。
【００８７】
［評価］
（初期の電池容量）
２５℃の環境下で、電池Ａ１に対して以下の充放電を行い、初期容量（Ｃ0）を求めた。
ただし、電池Ａ１の設計容量を１Ｃ（ｍＡｈ）とする。
（１）定電流充電：０．２ＣｍＡ（終止電圧４．２Ｖ）
（２）定電圧充電：４．２Ｖ（終止電流０．０５ＣｍＡ）
（３）定電流放電：０．５ＣｍＡ（終止電圧２．５Ｖ）
（屈曲試験後の容量維持率）
伸縮可能な一対の固定部材を水平に対向配置し、各固定部材で放電状態の電池Ａ１の両端の熱溶着で閉じられた部分を固定した。そして、２５℃の環境下で、曲率半径Ｒが１５ｍｍの曲面部を有する治具を電池に押し当て、曲面部に沿って電池を屈曲させた後、治具を電池から引き離し、電池の形状を元に戻した。この操作を１００００回繰り返した。その後、薄型電池に対して、上記と同じ条件で充放電を行い、屈曲試験後の放電容量（ＣX）を求めた。得られた放電容量ＣXと初期容量Ｃ0から、以下の式より容量維持率を求めた。
【００８８】
屈曲試験後の容量維持率（％）＝（ＣX／Ｃ0）×１００
１０個の電池Ａ１を作製して、それぞれに同様の試験を行い、容量維持率の平均値を求めた。結果を表１に示す。
【００８９】
《比較例１》
正極タブおよび負極タブにスリットを形成しなかったこと以外、実施例１と同様に、１０個の電池Ｂ１を作製し、評価した。結果を表１に示す。
【００９０】
【表１】
2016157685.tif 000003
【００９１】
表１に示すように、タブにバネ構造を形成した実施例１では高い容量維持率が得られているのに対し、タブにバネ構造を有さない比較例１では、容量維持率が大きく低下した。これは、１０個の電池Ｂ１のうちの４個で、タブが破断し、容量が得られなかったためである。
【００９２】
《実施例２》
電解銅箔の両面に負極活物質層を形成した負極シートを用い、実施例１と同様に、負極タブに３本のスリットを形成することで、第１バネ構造を持つ負極を得た。この負極の両面に、セパレータを介して正極を配置した後、電解銅箔の片面に負極活物質層を形成した負極を、負極活物質層と正極活物質層とが互いに向かい合うように、セパレータを介して一対の負極を配置し、積層電極群を形成した。それ以外は、実施例１と同様に、正極タブおよび負極のタブにバネ構造を有す、厚さ１．１ｍｍの電池Ａ２を作製し、評価した。
【００９３】
《実施例３》
正極タブの両面に、６ｍｍ×６ｍｍサイズのポリエチレンフィルム（厚さ２０μｍ）を、正極タブの上端から２．０ｍｍの位置に熱溶着した後、３本のスリットを形成した。また、負極タブの両面にも、６ｍｍ×５ｍｍサイズのポリエチレンフィルム（厚さ２０μｍ）を、負極タブの上端から２．０ｍｍの位置に熱溶着した後、３本のスリットを形成した。それにより、スリット部分がポリエチレンフィルムで覆われる構成としたこと以外、実施例２と同様にして、１０個の電池Ａ３を作製し、評価した。
【００９４】
《比較例２》
正極タブおよび負極タブの両方にスリットを形成しなかったこと以外、実施例２と同様に、１０個の電池Ｂ２を作製し、評価した。結果を表２に示す。
【００９５】
【表２】
2016157685.tif 000004
【００９６】
表２に示すように、タブにバネ構造を形成した電池Ａ２とＡ３は高い容量維持率が得られているのに対し、タブにバネ構造を有さない比較例２では、容量維持率が大きく低下した。積層数を増やした電池Ａ２、Ａ３及びＢ２では、屈曲試験の際、電池Ａ１及びＢ１と比較して、正極及び最外面に位置する負極のタブに対する負荷が大きくなる。そのため、タブにバネ構造を有さない比較例２では、１０個の電池Ｂ２のうちの８個で、タブが破断し、容量が得られなかった。タブにバネ構造を形成した電池Ａ２及びＡ３では、タブの破断は確認できなかったが、電池Ａ２では亀裂の発生に起因する抵抗の上昇により、容量維持率が少し低下した。一方、バネ構造部分を樹脂フィルムで被覆した電池Ａ３では、亀裂の発生もなく、高い容量維持率が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明の薄型電池は、例えば、生体貼付型装置もしくはウェアラブル携帯端末のような小型の電子機器への使用に適している。
【符号の説明】
【００９８】
１０  生体情報測定装置
１１  保持部材
１２  スイッチ
１３  温度センサ
１５  感圧素子
１６  記憶部
１７  情報送信部
１８  制御部
１９  粘着剤
２０  電池搭載デバイス
１００  薄型電池
１０３  電極群
１０７  セパレータ
１０８  外装体
１１０  第１電極
１１１  第１集電体シート
１１２  第１活物質層
１１３  第１リード
１１４  第１タブ
１１５，１１７  スリット
１２０  第２電極
１２１  第２集電体シート
１２２  第２活物質層
１２３  第２リード
１２４  第２タブ
１３０  シール材
【図１】
2016157685.tif 000005
【図２】
2016157685.tif 000006
【図３】
2016157685.tif 000007
【図４】
2016157685.tif 000008
【図５】
2016157685.tif 000009
【図６】
2016157685.tif 000010
【図７】
2016157685.tif 000011
【図８】
2016157685.tif 000012
【図９】
2016157685.tif 000013
【図１０】
2016157685.tif 000014
【図１１】
2016157685.tif 000015
【国際調査報告】
2016157685.tif 000016
2016157685.tif 000017
2016157685.tif 000018
2016157685.tif 000019