(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と、負極と、電解液とを有し、
前記正極の少なくとも一部と、前記負極の少なくとも一部と、前記電解液とを内包する外装体を有し、前記外装体は、第１の端部、及び前記第１の端部と対向する第２の端部を有し、
前記第１の端部、及び前記第２の端部の各々は、直線形状を有し、
前記第１の端部は、曲線、波線、または、円弧を有する形状の第１の封止部を有し、
前記第２の端部は、前記第１の封止部と同形状の第２の封止部を有する可撓性を有する二次電池において、
前記第１の封止部は、前記二次電池の内部側に前記波線を有する形状を備え、
前記可撓性を有する二次電池の変形することができる機能を有する領域の外装体は、前記第１の封止部を含む可撓性を有する二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一形態は、二次電池に関する。
【０００２】
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の
一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明
の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・
オブ・マター）に関するものである。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発明
の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、照明装
置、蓄電装置、記憶装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法、を一例として
挙げることができる。
【背景技術】
【０００３】
近年、リチウムイオン二次電池等の二次電池、リチウムイオンキャパシタ、空気電池、燃
料電池等、種々の蓄電装置の開発が盛んに行われている（特許文献１乃至特許文献４）。
特に高出力、高エネルギー密度であるリチウムイオン二次電池は、携帯電話やスマートフ
ォン、ノート型パーソナルコンピュータ等の携帯情報端末、携帯音楽プレーヤ、デジタル
カメラ等の電気機器、あるいは医療機器、ハイブリッド車（ＨＥＶ）、電気自動車（ＥＶ
）、又はプラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）等の次世代クリーンエネルギー自動車、
定置用蓄電装置など、半導体産業の発展および省エネルギー化の要求の高まりに伴い急速
にその用途が拡大し、現代社会に不可欠なものとなっている。さらに近年、フレキシブル
デバイス或いはウエアラブルデバイスに対する期待が高まっており、デバイスの変形に追
従して変形することができる可撓性を有するリチウムイオン二次電池、すなわち、フレキ
シブルリチウムイオン二次電池の開発が急務である。
【０００４】
非水系二次電池の一つであるリチウムイオン二次電池は、正極と、負極と、セパレータと
、非水電解液と、これらを覆う外装体と、を有する。一般的に、リチウムイオン二次電池
では、アルミニウム等からなる正極集電体の両面にリチウムイオンを吸蔵・放出する正極
活物質を含む正極合剤を塗布した正極と、銅等からなる負極集電体の両面にリチウムイオ
ンを吸蔵放出する負極活物質を含む負極合剤を塗布した負極が用いられる。また、これら
正極と負極の間にセパレータが挟まれることで絶縁され、正極及び負極は、外装体に設け
られた正極端子及び負極端子と電気的に接続されている。外装体は、円筒形や角形等の一
定の形状を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２０１２／１６５３５８号パンフレット
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１２／０００２３４９号明細書
【特許文献３】特開２０１３−２１１２６２号公報
【特許文献４】特開２０１３−１９１５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
可撓性を有するリチウムイオン二次電池は、例えば平型の二次電池において、電極、活物
質、セパレータ、外装体等の構成物が可撓性を有し、外力に応じて変形することができる
機能を有することにより実現することができる。可撓性を有するリチウムイオン二次電池
に求められる性能としては、高容量、充放電の繰り返しによる劣化が少ない等の二次電池
に求められる一般的な性能に加え、繰り返しの変形にも耐えられる機械的強度が重要な性
能のひとつである。
【０００７】
可撓性を有するリチウムイオン二次電池を試作し、変形を繰り返す試験を行うと、変形の
回数が増すごとに、電池の各構成物や電解液を保持する外装体の外周の封止部近傍にダメ
ージが蓄積し、やがて封止構造または外装体が破壊され、二次電池内部に空気が入り込む
、という問題が確認された。
【０００８】
二次電池に可撓性を持たせるため外装体も変形可能な材料を用いる必要があり、可撓性を
有する二次電池の外装体には、高分子フィルムとアルミニウムなどの金属シートをラミネ
ートして形成したシートを用いる。電極集電体、活物質、セパレータ等を該シートで挟み
込み、熱融着またはその他の方法により該シートの外周を封止して可撓性を有する二次電
池を作製する。なお、外装体の封止部の形状は、封止のコスト及び簡便性を考慮して直線
形とされている。ここで、外装体の封止部とは、熱融着またはその他の方法により２枚の
外装体若しくは１枚の外装体の２つの領域が密着している部分をいう。また、特に記載し
ない限り、本明細書における外装体の封止部の形状とは、二次電池の断面における外装体
の封止部の形状ではなく、シート状の外装体の有する平面の垂線方向から見た外装体の封
止部の形状である。
【０００９】
二次電池の変形を繰り返す試験では、変形する領域における外装体の封止部に変形による
応力が集中している様子が確認される。例えば二次電池をある軸を曲率中心として折り曲
げる場合を考えると、二次電池の表裏２つの外装体のうち該軸に近い方の外装体は、曲率
半径が比較的小さく圧縮応力がかかり、該軸に遠い方の外装体は曲率半径が比較的大きく
引張応力がかかる。軸近傍における封止部は、圧縮応力のかかる外装体と引張応力のかか
る外装体とを接続している部分となる。
【００１０】
封止部は上述の通り直線形であり、変形による応力が集中しても応力を緩和する余地がな
い。その結果、封止部や周辺の外装体に負担がかかり疲労が蓄積され、やがて破壊されて
電解液が漏れると同時に二次電池内に空気が侵入する。二次電池の内部に空気が入ると、
電池としての機能が失われるに留まらず、発熱や発火をも引き起こす恐れがあるため、安
全上の大きな問題となる。
【００１１】
また、外装体破壊は、特に封止箇所と二次電池内部との境界付近で特に顕著である。封止
個所は熱融着により２枚の外装体シートが接着されており、変形の自由度が比較的低いが
、その内側の外装体シートは固定されておらず変形の自由度が比較的高い。上述の境界付
近は変形の様子の異なる２つの領域の境界であり、さらに応力が集中しやすい個所である
。そのため、外装体は破壊されやすい。
【００１２】
上記に鑑み、本発明の一態様は、可撓性を有する二次電池において変形による応力を緩和
する封止部の構造を提供することを課題の一つとする。また、可撓性を有する二次電池に
おいて、形状変化に耐え得る封止構造を提供することも課題の一つとする。または、可撓
性を有する二次電池における安全性の確保を実現することを課題の一つとする。
【００１３】
また、本発明の一態様は、リチウムイオン二次電池において、新規な外装体の封止構造を
提供することを課題の一つとする。または、本発明の一態様は、新規の二次電池、または
、新規な蓄電装置などを提供することを課題の一つとする。
【００１４】
また、本発明の一態様は、形状が変化することができる機能を有する二次電池、つまり可
撓性を有する二次電池を提供することを課題の一つとする。
【００１５】
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一
態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題
は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図
面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本明細書で開示する発明の一態様の構成は、正極と、負極と、電解液とを有し、正極の少
なくとも一部と、負極の少なくとも一部と、電解液とを内包する外装体を有し、外装体は
曲線、波線、円弧、または、複数の変曲点を有する形状の第１の領域と、第１の領域と同
形状の第２の領域とを有し、第１の領域と第２の領域とは接している二次電池である。
【００１７】
本明細書で開示する発明の他の一態様の構成は、正極と、負極と、電解液とを有し、正極
の少なくとも一部と、負極の少なくとも一部と、電解液とを内包する外装体を有し、外装
体は直線を有さない形状の第１の領域と、第１の領域と同形状の第２の領域とを有し、第
１の領域と第２の領域とは接している二次電池である。
【００１８】
本明細書で開示する発明の他の一態様の構成は、正極と、負極と、電解液とを有し、正極
の少なくとも一部と、負極の少なくとも一部と、電解液とを内包する外装体を有し、外装
体は曲線、波線、円弧、または、複数の変曲点を有する形状の封止部を有する二次電池で
ある。
【００１９】
本明細書で開示する発明の他の一態様の構成は、正極と、負極と、電解液とを有し、正極
の少なくとも一部と、負極の少なくとも一部と、電解液とを内包する外装体を有し、外装
体は直線を有さない形状の封止部を有する二次電池である。
【００２０】
なお、二次電池は可撓性を有していてもよい。
【００２１】
本明細書で開示する発明の他の一態様の構成は、正極と、負極と、電解液とを有し、正極
の少なくとも一部と、負極の少なくとも一部と、電解液とを内包する外装体を有し、外装
体は曲線、波線、円弧、または、複数の変曲点を有する形状の第１の領域と、第１の領域
と同形状の第２の領域とを有し、第１の領域と第２の領域とは接している可撓性を有する
二次電池において、可撓性を有する二次電池の変形することができる機能を有する領域の
外装体は、第１の領域を含むことを特徴とする可撓性を有する二次電池である。
【００２２】
本明細書で開示する発明の他の一態様の構成は、正極と、負極と、電解液とを有し、正極
の少なくとも一部と、負極の少なくとも一部と、電解液とを内包する外装体を有し、外装
体は直線を有さない形状の第１の領域と、第１の領域と同形状の第２の領域とを有し、第
１の領域と第２の領域とは接している可撓性を有する二次電池において、可撓性を有する
二次電池の変形することができる機能を有する領域の外装体は、第１の領域を含むことを
特徴とする可撓性を有する二次電池である。
【００２３】
可撓性を有する二次電池において、外装体の封止部１００の形状を直線形ではなく、曲線
、波線、円弧、または、複数の変曲点を有する形状（図１（Ａ）、図１（Ｂ））にすると
、変形による応力が外装体１０３の封止部の一部１０１に印加される場合に、直線形状（
図１（Ｃ））よりも応力を受ける封止部を広くすることができる。外装体の封止部を直線
形状とした二次電池と波線形状とした二次電池とを比較した場合、二次電池を同様に変化
させて同様の応力を与えると、応力の係る部分の封止部の広さは波線形状の封止部の方が
広くなる。
【００２４】
したがって、封止部を波線形状とすることで応力が分散緩和し、外装体封止部の単位面積
あたりの力の強さを小さくすることができる。すると二次電池の変形に対する耐性が高ま
り、繰り返しの変形に耐え得る二次電池とすることができる。
【００２５】
また、封止部の形状を直線形状としない場合、同じ幅で直線形状とする場合と比べて封止
部の面積が大きくなるため、封止の強度が強くなる。したがって、可撓性を有さない二次
電池に適用した場合にも、長期信頼性を確保することができる。
【００２６】
なお、封止部の形状を曲線、波線、円弧、または、複数の変曲点を有する形状のうち複数
を組み合わせて用いることも可能であり、これらの形状と直線形状とを組み合わせて用い
ることもできる。部分的に可撓性を有する二次電池の、変形することができる機能を有す
る領域において、封止部の形状を曲線、波線、円弧、または、複数の変曲点を有する形状
とし、その他の封止部の形状を直線形状としてもよい。部分的に直線形状を使用すること
により封止工程のコストや手間を小さく抑えつつ、本発明の一態様に係る効果を享受する
ことができる。
【００２７】
本発明の一態様に係る可撓性を有する二次電池の外装体は、曲率半径１０ｍｍ以上好まし
くは曲率半径３０ｍｍ以上の範囲で変形することができる。二次電池の外装体であるフィ
ルムは、１枚または２枚で構成されており、積層構造の二次電池である場合、湾曲させた
電池の断面構造は、外装体であるフィルムの２つの曲線で挟まれた構造となる。
【００２８】
面の曲率半径について、図１６を用いて説明する。図１６（Ａ）において、曲面１７００
を切断した平面１７０１において、曲面１７００に含まれる曲線１７０２の一部を円の弧
に近似して、その円の半径を曲率半径１７０３とし、円の中心を曲率中心１７０４とする
。図１６（Ｂ）に曲面１７００の上面図を示す。図１６（Ｃ）に、平面１７０１で曲面１
７００を切断した断面図を示す。曲面を平面で切断するとき、曲面に対する平面の角度や
切断する位置に応じて、断面に現れる曲線の曲率半径は異なるものとなるが、本明細書等
では、最も小さい曲率半径を面の曲率半径とする。
【００２９】
２枚のフィルムを外装体として電極・電解液など１８０５を挟む二次電池を湾曲させた場
合には、二次電池の曲率中心１８００に近い側のフィルム１８０１の曲率半径１８０２は
、曲率中心１８００から遠い側のフィルム１８０３の曲率半径１８０４よりも小さい（図
１７（Ａ））。二次電池を湾曲させて断面を円弧状とすると曲率中心１８００に近いフィ
ルムの表面には圧縮応力がかかり、曲率中心１８００から遠いフィルムの表面には引っ張
り応力がかかる（図１７（Ｂ））。外装体の表面に凹部または凸部で形成される模様を形
成すると、このように圧縮応力や引っ張り応力がかかったとしても、ひずみによる影響を
許容範囲内に抑えることができる。そのため、二次電池は、曲率中心に近い側の外装体の
曲率半径が１０ｍｍ以上好ましくは３０ｍｍ以上となる範囲で変形することができる。
【００３０】
なお、二次電池の断面形状は、単純な円弧状に限定されず、一部が円弧を有する形状にす
ることができ、例えば図１７（Ｃ）に示す形状や、波状（図１７（Ｄ））、Ｓ字形状など
とすることもできる。二次電池の曲面が複数の曲率中心を有する形状となる場合は、複数
の曲率中心それぞれにおける曲率半径の中で、最も曲率半径が小さい曲面において、２枚
の外装体の曲率中心に近い方の外装体の曲率半径が、１０ｍｍ以上好ましくは３０ｍｍ以
上となる範囲で二次電池が変形することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の一態様は、可撓性を有する二次電池において変形による応力を緩和する封止部の
構造を提供することができる。または、可撓性を有する二次電池における安全性の確保を
することができる。
【００３２】
また、本発明の一態様は、リチウムイオン二次電池において、新規な外装体の封止構造を
提供することができる。また、可撓性を有する二次電池において、形状変化に耐え得る封
止構造を提供することができる。または、本発明の一態様は、新規の二次電池、または、
新規の蓄電装置などを提供することができる。
【００３３】
また、本発明の一態様は、形状が変化することができる機能を有する二次電池、つまり可
撓性を有する二次電池を提供することができる。
【００３４】
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一
態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は
、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面
、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一態様に係る二次電池を示す図。
【図２】本発明の一態様に係る二次電池を示す図。
【図３】集電体と活物質層を示す図。
【図４】本発明の一態様に係る二次電池を示す図。
【図５】本発明の一態様に係る二次電池を示す図。
【図６】本発明の一態様に係る二次電池を示す図。
【図７】本発明の一態様に係る二次電池を示す図。
【図８】本発明の一態様に係る二次電池を示す図。
【図９】本発明の一態様に係る二次電池の作製工程を示す図。
【図１０】本発明の一態様に係る二次電池の作製工程を示す図。
【図１１】集電体の形状を示す図。
【図１２】本発明の一態様に係る二次電池の作製工程を示す図。
【図１３】本発明の一態様に係る二次電池の作製工程を示す図。
【図１４】電子機器を説明する図。
【図１５】電子機器を説明する図。
【図１６】曲率半径を説明する図。
【図１７】可撓性を有する二次電池を説明する図。
【図１８】本発明の一態様に係る二次電池を示す図。
【図１９】本発明の一態様に係る二次電池を示す図。
【図２０】本発明の一態様に係る二次電池を示す図。
【図２１】本発明の一態様に係る二次電池を示す図。
【図２２】本発明の一態様に係る二次電池を示す図。
【図２３】本発明の一態様に係る二次電池を示す図。
【図２４】本発明の一態様に係る二次電池を示す図。
【図２５】本発明の一態様に係る二次電池を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は
以下の説明に限定されず、その形態および詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれ
ば容易に理解される。また、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈さ
れるものではない。
【００３７】
なお、本明細書で説明する各図において、正極、負極、活物質層、セパレータ、外装体な
どの大きさや厚さ等の各構成要素の大きさは、個々に説明の明瞭化のために誇張されてい
る場合がある。よって、必ずしも各構成要素はその大きさに限定されず、また各構成要素
間での相対的な大きさに限定されない。
【００３８】
また、本明細書等において、第１、第２、第３などとして付される序数詞は、便宜上用い
るものであって工程の順番や上下の位置関係などを示すものではない。そのため、例えば
、「第１の」を「第２の」又は「第３の」などと適宜置き換えて説明することができる。
また、本明細書等に記載されている序数詞と、本発明の一態様を特定するために用いられ
る序数詞は一致しない場合がある。
【００３９】
また、本明細書等で説明する本発明の構成において、同一部分又は同様の機能を有する部
分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また
、同様の機能を有する部分を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さ
ない場合がある。
【００４０】
また、本明細書において可撓性とは、物体が柔軟であり、曲がることが可能である性質を
指す。物体にかかる外力に応じて物体が変形することができる性質であり、弾性や変形前
の形状への復元性の有無を問題にはしない。可撓性を有する二次電池は、外力に応じて変
形することができる。可撓性を有する二次電池は、変形した状態で固定して使用すること
もでき、繰り返し変形させて使用してもよく、変形していない状態で使用することもでき
る。
【００４１】
また、この発明を実施するための形態に記載の内容は、適宜組み合わせて用いることがで
きる。
【００４２】
（実施の形態１）
本発明の一態様にかかるリチウムイオン二次電池の作製方法について図２を用い、以下に
説明する。まず、正極集電体２０１ａと、正極活物質層２０１ｂと、セパレータ２０３と
、負極活物質層２０２ｂと、負極集電体２０２ａとを積み重ねた状態の断面模式図を示す
。集電体および活物質層の詳細については後述する。なお、活物質層は集電体の両面に形
成することもでき、二次電池を積層構造とすることも可能である。
【００４３】
負極について図３（Ａ）を用いて説明する。負極は、負極活物質層２０２ｂと、負極集電
体２０２ａとを少なくとも含む。本実施の形態では、負極活物質層２０２ｂに用いられる
材料として炭素系材料を用い負極を形成する工程を以下に説明する。なお、図３（Ａ）に
おいて負極活物質は、粒状の活物質である。このため、図３（Ａ）においては、負極活物
質を模式的に円形で示しているが、この形状に限られるものではない。また、負極活物質
を模式的に数種の大きさで均一に示しているが、大きさにばらつきを有していてもよい。
負極を形成する工程を以下に説明する。
【００４４】
負極活物質として、炭素系材料としては、黒鉛、易黒鉛化性炭素（ソフトカーボン）、難
黒鉛化性炭素（ハードカーボン）、カーボンナノチューブ、グラフェン、カーボンブラッ
ク等がある。黒鉛としては、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、コークス系人造
黒鉛、ピッチ系人造黒鉛等の人造黒鉛や、球状化天然黒鉛等の天然黒鉛がある。また、黒
鉛の形状としては鱗片状のものや球状のものなどがある。
【００４５】
負極活物質として、炭素系材料以外に、リチウムとの合金化・脱合金化反応により充放電
反応を行うことが可能な材料も用いることができる。例えば、Ｇａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｇｅ、
Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｉｎ等のうち少なくとも一つを含む材料を
用いることができる。このような元素は炭素と比べて容量が大きく、特にシリコンは理論
容量が４２００ｍＡｈ／ｇと高く好ましい。このような元素を用いた合金系材料としては
、例えば、Ｍｇ２Ｓｉ、Ｍｇ２Ｇｅ、ＳｎＯ、ＳｎＯ２、Ｍｇ２Ｓｎ、ＳｎＳ２、Ｖ２Ｓ
ｎ３、ＦｅＳｎ２、ＣｏＳｎ２、Ｎｉ３Ｓｎ２、Ｃｕ６Ｓｎ５、Ａｇ３Ｓｎ、Ａｇ３Ｓｂ
、Ｎｉ２ＭｎＳｂ、ＣｅＳｂ３、ＬａＳｎ３、Ｌａ３Ｃｏ２Ｓｎ７、ＣｏＳｂ３、ＩｎＳ
ｂ、ＳｂＳｎ等がある。
【００４６】
また、負極活物質として、酸化シリコン（ＳｉＯ）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、リチウ
ムチタン酸化物（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）、リチウム−黒鉛層間化合物、（ＬｉｘＣ６）、
五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化タングステン（ＷＯ２）、酸化モリブデン（ＭｏＯ２
）等の酸化物を用いることができる。
【００４７】
また、負極活物質として、リチウムと遷移金属の複窒化物である、Ｌｉ３Ｎ型構造をもつ
Ｌｉ３−ｘＭｘＮ（ＭはＣｏ、ＮｉまたはＣｕ）を用いることができる。例えば、Ｌｉ２
．６Ｃｏ０．４Ｎ３は大きな充放電容量（９００ｍＡｈ／ｇ、１８９０ｍＡｈ／ｃｍ３）
を示し好ましい。
【００４８】
リチウムと遷移金属の複窒化物を用いると、負極活物質中にリチウムイオンを含むため、
正極活物質としてリチウムイオンを含まないＶ２Ｏ５、Ｃｒ３Ｏ８等の材料と組み合わせ
ることができる。なお、正極活物質にリチウムイオンを含む材料を用いる場合でも、あら
かじめ正極活物質に含まれるリチウムイオンを脱離させることで、負極活物質としてリチ
ウムと遷移金属の複窒化物を用いることができる。
【００４９】
また、コンバージョン反応が生じる材料を負極活物質として用いることもできる。例えば
、酸化コバルト（ＣｏＯ）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化鉄（ＦｅＯ）等の、リチウム
と合金化反応を行わない遷移金属酸化物を負極活物質に用いてもよい。コンバージョン反
応が生じる材料としては、さらに、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、ＲｕＯ２、Ｃｒ２Ｏ
３等の酸化物、ＣｏＳ０．８９、ＮｉＳ、ＣｕＳ等の硫化物、Ｚｎ３Ｎ２、Ｃｕ３Ｎ、Ｇ
ｅ３Ｎ４等の窒化物、ＮｉＰ２、ＦｅＰ２、ＣｏＰ３等のリン化物、ＦｅＦ３、ＢｉＦ３
等のフッ化物でも起こる。
【００５０】
負極活物質は、一例としては、粒径が５０ｎｍ以上１００μｍ以下のものを用いるとよい
。
【００５１】
電極の導電助剤として、アセチレンブラック（ＡＢ）、グラファイト（黒鉛）粒子、カー
ボンナノチューブ、グラフェン、フラーレンなどを用いることができる。
【００５２】
導電助剤により、電極中に電気伝導のネットワークを形成することができる。導電助剤に
より、負極活物質どうしの電気伝導の経路を維持することができる。負極活物質層中に導
電助剤を添加することにより、高い電気伝導性を有する負極活物質層２０２ｂを実現する
ことができる。
【００５３】
また、バインダーとして、代表的なポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）の他、ポリイミド
、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニルクロライド、エチレンプロピレンジエンポリ
マー、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、フッ素ゴム、ポ
リ酢酸ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、ニトロセルロース等を用いる
ことができる。
【００５４】
負極活物質層２０２ｂの総量に対するバインダーの含有量は、１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以
下が好ましく、２ｗｔ％以上８ｗｔ％以下がより好ましく、３ｗｔ％以上５ｗｔ％以下が
さらに好ましい。また、負極活物質層２０２ｂの総量に対する導電助剤の含有量は、１ｗ
ｔ％以上１０ｗｔ％以下が好ましく、１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下がより好ましい。
【００５５】
次いで、負極集電体２０２ａ上に負極活物質層２０２ｂを形成する。塗布法を用いて負極
活物質層２０２ｂを形成する場合は、負極活物質とバインダーと導電助剤と分散媒を混合
して電極ペースト（スラリー）を作製し、負極集電体２０２ａに塗布し、溶媒を蒸発させ
る。また、その後に必要があればプレス処理を行ってもよい。
【００５６】
本実施の形態で負極集電体２０２ａとして銅の金属箔を用い、スラリーとしては、メソカ
ーボンマイクロビーズとバインダーとしてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）とを混合さ
せたものを用いる。
【００５７】
なお、負極集電体２０２ａには、ステンレス、金、白金、亜鉛、鉄、銅、チタン、タンタ
ル等の金属、及びこれらの合金など、導電性の高く、リチウム等のキャリアイオンと合金
化しない材料を用いることができる。また、シリコンと反応してシリサイドを形成する金
属元素で形成してもよい。シリコンと反応してシリサイドを形成する金属元素としては、
ジルコニウム、チタン、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデ
ン、タングステン、コバルト、ニッケル等がある。負極集電体２０２ａは、箔状、板状（
シート状）、網状、円柱状、コイル状、パンチングメタル状、エキスパンドメタル状等の
形状を適宜用いることができる。負極集電体２０２ａは、厚みが５μｍ以上３０μｍ以下
のものを用いるとよい。また、電極集電体の表面の一部に、グラファイトなどを用いてア
ンダーコート層を設けてもよい。
【００５８】
以上の工程でリチウムイオン二次電池の負極を作製することができる。
【００５９】
正極について図３（Ｂ）を用いて説明する。正極は、正極活物質層２０１ｂと、正極集電
体２０１ａとを少なくとも含む。図３（Ｂ）においては、正極活物質を模式的に円形で示
しているが、この形状に限られるものではない。正極活物質を数種の均一な大きさで示し
ているが、正極活物質は大きさのばらつきを有していてもよい。
【００６０】
正極２０１は、正極集電体２０１ａと、正極集電体２０１ａ上に形成された正極活物質層
２０１ｂなどにより構成される。本実施の形態では、シート状（又は帯状）の正極集電体
２０１ａの一方の面に正極活物質層２０１ｂを設けた例を示しているが、これに限られず
、正極活物質層２０１ｂを正極集電体２０１ａの両面に設けてもよい。正極活物質層２０
１ｂを正極集電体２０１ａの両面に設けることで、二次電池の容量を大きくすることがで
きる。また、本実施の形態では、正極活物質層２０１ｂは、正極集電体２０１ａ上の全域
に設けているが、これに限られず、正極集電体２０１ａの一部に設けても良い。例えば、
正極集電体２０１ａの、正極リードと電気的に接する部分（以下、「正極タブ」ともいう
。）には、正極活物質層２０１ｂを設けない構成とするとよい。
【００６１】
正極活物質としては、リチウムイオン等のキャリアイオンの挿入及び脱離が可能な材料を
用いることができ、例えば、オリビン型の結晶構造、層状岩塩型の結晶構造、又はスピネ
ル型の結晶構造を有するリチウム含有材料等が挙げられる。
【００６２】
オリビン型構造のリチウム含有材料（一般式ＬｉＭＰＯ４（Ｍは、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｍｎ（
ＩＩ）、Ｃｏ（ＩＩ）またはＮｉ（ＩＩ）））の代表例としては、ＬｉＦｅＰＯ４、Ｌｉ
ＮｉＰＯ４、ＬｉＣｏＰＯ４、ＬｉＭｎＰＯ４、ＬｉＦｅａＮｉｂＰＯ４、ＬｉＦｅａＣ
ｏｂＰＯ４、ＬｉＦｅａＭｎｂＰＯ４、ＬｉＮｉａＣｏｂＰＯ４、ＬｉＮｉａＭｎｂＰＯ
４（ａ＋ｂは１以下、０＜ａ＜１、０＜ｂ＜１）、ＬｉＦｅｃＮｉｄＣｏｅＰＯ４、Ｌｉ
ＦｅｃＮｉｄＭｎｅＰＯ４、ＬｉＮｉｃＣｏｄＭｎｅＰＯ４（ｃ＋ｄ＋ｅは１以下、０＜
ｃ＜１、０＜ｄ＜１、０＜ｅ＜１）、ＬｉＦｅｆＮｉｇＣｏｈＭｎｉＰＯ４（ｆ＋ｇ＋ｈ
＋ｉは１以下、０＜ｆ＜１、０＜ｇ＜１、０＜ｈ＜１、０＜ｉ＜１）等がある。
【００６３】
特にリン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ４）は、安全性、安定性、高容量密度、高電位、初
期酸化（充電）時に引き抜けるリチウムイオンの存在等、正極活物質に求められる事項を
バランスよく満たしているため、好ましい。
【００６４】
層状岩塩型の結晶構造を有するリチウム含有材料としては、例えば、コバルト酸リチウム
（ＬｉＣｏＯ２）、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎＯ２、Ｌｉ２ＭｎＯ３、ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ
０．２Ｏ２等のＮｉＣｏ系（一般式は、ＬｉＮｉｘＣｏ１−ｘＯ２（０＜ｘ＜１））、Ｌ
ｉＮｉ０．５Ｍｎ０．５Ｏ２等のＮｉＭｎ系（一般式は、ＬｉＮｉｘＭｎ１−ｘＯ２（０
＜ｘ＜１））、ＬｉＮｉ１／３Ｍｎ１／３Ｃｏ１／３Ｏ２等のＮｉＭｎＣｏ系（ＮＭＣと
もいう。一般式は、ＬｉＮｉｘＭｎｙＣｏ１−ｘ−ｙＯ２（ｘ＞０、ｙ＞０、ｘ＋ｙ＜１
））が挙げられる。さらに、Ｌｉ（Ｎｉ０．８Ｃｏ０．１５Ａｌ０．０５）Ｏ２、Ｌｉ２
ＭｎＯ３−ＬｉＭＯ２（ＭはＣｏ、ＮｉまたはＭｎ）等も挙げられる。
【００６５】
特に、ＬｉＣｏＯ２は、容量が大きいこと、ＬｉＮｉＯ２に比べて大気中で安定であるこ
と、ＬｉＮｉＯ２に比べて熱的に安定であること等の利点があるため、好ましい。
【００６６】
スピネル型の結晶構造を有するリチウム含有材料としては、例えば、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｌ
ｉ１＋ｘＭｎ２−ｘＯ４、ＬｉＭｎＡｌ２Ｏ４、ＬｉＭｎ１．５Ｎｉ０．５Ｏ４等が挙げ
られる。
【００６７】
ＬｉＭｎ２Ｏ４等のマンガンを含むスピネル型の結晶構造を有するリチウム含有材料に、
少量のニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２やＬｉＮｉ１−ｘＭＯ２（Ｍ＝Ｃｏ、Ａｌ等）
）を混合すると、マンガンの溶出を抑制する、電解液の分解を抑制する等の利点があり好
ましい。
【００６８】
また、正極活物質として、一般式Ｌｉ（２−ｊ）ＭＳｉＯ４（Ｍは、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｍｎ
（ＩＩ）、Ｃｏ（ＩＩ）、またはＮｉ（ＩＩ））（ｊは０以上２以下）で表される複合酸
化物を用いることができる。一般式Ｌｉ（２−ｊ）ＭＳｉＯ４の代表例としては、Ｌｉ（
２−ｊ）ＦｅＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＮｉＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＣｏＳｉＯ４、Ｌ
ｉ（２−ｊ）ＭｎＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｋＮｉｌＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）Ｆｅ
ｋＣｏｌＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｋＭｎｌＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＮｉｋＣｏｌ
ＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＮｉｋＭｎｌＳｉＯ４（ｋ＋ｌは１以下、０＜ｋ＜１、０＜ｌ
＜１）、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｍＮｉｎＣｏｑＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｍＮｉｎＭｎ
ｑＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＮｉｍＣｏｎＭｎｑＳｉＯ４（ｍ＋ｎ＋ｑは１以下、０＜ｍ
＜１、０＜ｎ＜１、０＜ｑ＜１）、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｒＮｉｓＣｏｔＭｎｕＳｉＯ４（
ｒ＋ｓ＋ｔ＋ｕは１以下、０＜ｒ＜１、０＜ｓ＜１、０＜ｔ＜１、０＜ｕ＜１）等が挙げ
られる。
【００６９】
また、正極活物質として、ＡｘＭ２（ＸＯ４）３（ＡはＬｉ、Ｎａ、または、Ｍｇ）（Ｍ
はＦｅ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、または、Ａｌ）（ＸはＳ、Ｐ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｓ、または
、Ｓｉ）の一般式で表されるナシコン型化合物を用いることができる。ナシコン型化合物
としては、Ｆｅ２（ＭｎＯ４）３、Ｆｅ２（ＳＯ４）３、Ｌｉ３Ｆｅ２（ＰＯ４）３等が
挙げられる。また、正極活物質として、Ｌｉ２ＭＰＯ４Ｆ、Ｌｉ２ＭＰ２Ｏ７、Ｌｉ５Ｍ
Ｏ４（ＭはＦｅまたはＭｎ）の一般式で表される化合物、ＮａＦ３、ＦｅＦ３等のペロブ
スカイト型フッ化物、ＴｉＳ２、ＭｏＳ２等の金属カルコゲナイド（硫化物、セレン化物
、テルル化物）、ＬｉＭＶＯ４等の逆スピネル型の結晶構造を有するリチウム含有材料、
バナジウム酸化物系（Ｖ２Ｏ５、Ｖ６Ｏ１３、ＬｉＶ３Ｏ８等）、マンガン酸化物、有機
硫黄化合物等の材料を用いることができる。
【００７０】
なお、キャリアイオンが、リチウムイオン以外のアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属
イオンの場合、正極活物質として、上記化合物や酸化物において、リチウムの代わりに、
アルカリ金属（例えば、ナトリウムやカリウム等）、アルカリ土類金属（例えば、カルシ
ウム、ストロンチウム、バリウム、ベリリウム、マグネシウム等）、を用いてもよい。例
えば、ＮａＦｅＯ２や、Ｎａ２／３［Ｆｅ１／２Ｍｎ１／２］Ｏ２などのナトリウム含有
層状酸化物を正極活物質として用いることができる。
【００７１】
また、正極活物質として、上記材料を複数組み合わせた材料を用いてもよい。例えば、上
記材料を複数組み合わせた固溶体を正極活物質として用いることができる。例えば、Ｌｉ
Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｎｉ１／３Ｏ２とＬｉ２ＭｎＯ３の固溶体を正極活物質として用い
ることができる。
【００７２】
正極活物質は、一次粒子の平均粒径が５０ｎｍ以上１００μｍ以下のものを用いるとよい
。
【００７３】
セパレータについて説明する。セパレータの材料としては、紙、不織布、ガラス繊維、あ
るいは、ナイロン（ポリアミド）、ビニロン（ポリビニルアルコール系繊維）、ポリエス
テル、アクリル、ポリオレフィン、ポリウレタンといった合成繊維等を用いればよい。た
だし、後述の電解液に溶解しない材料を選ぶ必要がある。
【００７４】
より具体的には、セパレータの材料として、例えば、フッ素系ポリマー、ポリエチレンオ
キシド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル、ポリエチレン、ポリプロピレン等の
ポリオレフィン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニリデン、ポリメチルメタクリレー
ト、ポリメチルアクリレート、ポリビニルアルコール、ポリメタクリロニトリル、ポリビ
ニルアセテート、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンイミン、ポリブタジエン、ポリス
チレン、ポリイソプレン、ポリウレタン系高分子及びこれらの誘導体、セルロース、紙、
不織布、ガラス繊維から選ばれる一種を単独で、又は二種以上を組み合せて用いることが
できる。
【００７５】
セパレータは、両極の接触を防ぐ絶縁性能、電解液を保持する性能、イオンの伝導性がな
ければならない。セパレータとしての機能を有する膜を製造する方法として、膜の延伸に
よる方法がある。例えば、溶融したポリマー材料を展開して放熱させ、得られた膜を膜と
平行の二軸方向に延伸して孔を形成する、延伸開孔法がある。
【００７６】
次に、セパレータを二次電池に組み込む方法としては、セパレータを正極及び負極の間に
挟みこむ方法が可能である。また、正極又は負極の一方にセパレータを載置し、正極又は
負極のもう一方を併せる方法も可能である。正極、負極、及びセパレータを外装体に収納
し、電解液を含ませることにより、二次電池を形成することができる。
【００７７】
また、セパレータを正極または負極の一方の両面を覆うことができる大きさのシート状若
しくはエンベロープ状に形成し、セパレータに包まれた電極とすると、二次電池の製造上
、電極を機械的な損傷から保護することができ、電極の取り扱いが容易となる。セパレー
タに包まれた電極ともう一方の電極とを、併せて外装体に収納し、電解液を含ませること
により、二次電池を形成することができる。図２に、セパレータをエンベロープ状に形成
して作製した二次電池の断面構造を示す。図２は、正極と負極を１組用いて作製した二次
電池の断面構造を示しているが、正極と負極を複数組用いて積層型二次電池を作製するこ
ともできる。
【００７８】
さらに、セパレータは複数層としてもよい。セパレータは、上述の方法で形成できるが、
構成材料と膜の機械的強度のために、膜の孔の大きさや膜の厚さの範囲には制限がある。
第１のセパレータ及び第２のセパレータをそれぞれ延伸法により作製して、これを併せて
二次電池に用いることができる。第１のセパレータ及び第２のセパレータを構成する材料
には、上記の材料または上記以外の材料から１種類以上を選択して用いることができ、膜
の形成の条件及び延伸の条件等により、膜中の孔の大きさ、孔の占める体積の割合（空隙
率ともいう）、膜の厚さ等の特性をそれぞれ決定することができる。特性の異なる第１の
セパレータ及び第２のセパレータを併せて用いることにより、一方の膜を単独で用いる場
合と比べ、二次電池のセパレータの性能を多彩に選択することができるようになる。
【００７９】
さらに、二次電池に変形応力がかかる場合にも、第１のセパレータと第２のセパレータと
の界面において、両セパレータが摺動することにより応力を緩和することができるため、
２つのセパレータを用いた構造は、可撓性を有する二次電池のセパレータの構造としても
適している。
【００８０】
リチウムイオン二次電池において用いることができる電解液は、支持電解質塩（溶質）を
含む非水溶液（溶媒）とすることが好ましい。
【００８１】
電解液の溶媒としては、非プロトン性有機溶媒が好ましく、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）、ブチレンカーボネート、クロロエチレン
カーボネート、ビニレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、ジメ
チルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネ
ート（ＥＭＣ）、ギ酸メチル、酢酸メチル、酪酸メチル、１，３−ジオキサン、１，４−
ジオキサン、ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、ジメチルスルホキシド、ジエチルエーテル、
メチルジグライム、アセトニトリル、ベンゾニトリル、テトラヒドロフラン、スルホラン
、スルトン等の１種、又はこれらのうちの２種以上を任意の組み合わせ及び比率で用いる
ことができる。
【００８２】
また、電解質の溶媒としてゲル化される高分子材料を用いることで、漏液性等に対する安
全性が高まる。また、リチウムイオン二次電池の薄型化及び軽量化が可能である。ゲル化
される高分子材料の代表例としては、シリコーンゲル、アクリルゲル、アクリロニトリル
ゲル、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、フッ素系ポリマー等がある
。
【００８３】
また、電解液の溶媒として、難燃性及び難蒸発性であるイオン液体（常温溶融塩ともいう
）を一つまたは複数用いることで、リチウムイオン二次電池の内部短絡や、過充電等によ
って内部温度が上昇しても、リチウムイオン二次電池の破裂や発火などを防ぐことができ
る。これにより、リチウムイオン二次電池の安全性を高めることができる。
【００８４】
また、上記の溶媒に溶解させる支持電解質塩としては、例えば、ＬｉＰＦ６、ＬｉＣｌＯ
４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＡｌＣｌ４、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、Ｌｉ
２ＳＯ４、Ｌｉ２Ｂ１０Ｃｌ１０、Ｌｉ２Ｂ１２Ｃｌ１２、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣ４
Ｆ９ＳＯ３、ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３、ＬｉＣ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）３、ＬｉＮ（ＣＦ３
ＳＯ２）２、ＬｉＮ（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）（ＣＦ３ＳＯ２）、ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２
等のリチウム塩を一種、又はこれらのうちの二種以上を任意の組み合わせ及び比率で用い
ることができる。
【００８５】
なお、上記の電解質では、キャリアイオンがリチウムイオンである場合について説明した
が、リチウムイオン以外のキャリアイオンも用いることができる。リチウムイオン以外の
キャリアイオンとしては、アルカリ金属イオン、または、アルカリ土類金属イオンの場合
、電解質として、上記リチウム塩において、リチウムの代わりに、アルカリ金属（例えば
、ナトリウムやカリウム等）、アルカリ土類金属（例えば、カルシウム、ストロンチウム
、バリウム、ベリリウム、または、マグネシウム等）、を用いてもよい。
【００８６】
また、二次電池に用いる電解液は、粒状のごみや電解液の構成元素以外の元素（以下、単
に「不純物」ともいう。）の含有量が少ない高純度化された電解液を用いることが好まし
い。具体的には、電解液に対する不純物の重量比を１％以下、好ましくは０．１％以下、
より好ましくは０．０１％以下とすることが好ましい。また、電解液にビニレンカーボネ
ートなどの添加剤を加えてもよい。
【００８７】
次に、本発明の一態様に係る外装体について説明する。外装体には、例えばポリエチレン
、ポリプロピレン、ポリカーボネート、アイオノマー、ポリアミド等の材料からなる膜上
に、アルミニウム、ステンレス、銅、ニッケル等の可撓性に優れた金属薄膜を設け、さら
に該金属薄膜上に外装体の外面としてポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂等の絶縁性
合成樹脂膜を設けた三層構造のフィルムを用いることができる。このような三層構造とす
ることで、電解液や気体の透過を遮断するとともに、絶縁性を確保し、併せて耐電解液性
を有する。外装体を内側に折り曲げて重ねて、または、２つの外装体それぞれの内面を向
い合せて重ねて熱を加えることにより、内面の材料が融け２つの外装体を融着することが
でき、封止構造を作製することができる。
【００８８】
本発明の一態様に係る二次電池において、外装体が融着等され封止構造が形成されている
箇所を封止部とすると、外装体を内側に折り曲げて重ねた場合は、折り目以外の個所に封
止部が形成され、外装体の第１の領域と、該第１の領域と重なる第２の領域とが融着等さ
れた構造となる。また、２枚の外装体を重ねた場合は熱融着等の方法で外周すべてに封止
部が形成される。
【００８９】
本発明の一態様に係る二次電池において、外装体の封止部の平面形状は、曲線、波線、円
弧、または、複数の変曲点を有する形状とすることができる。例えば、封止部の形状を波
線形状とした場合を図４（Ａ）に示す。図４（Ａ）に示した二次電池は、１枚の外装体を
折り重ねて、折り目部分以外に波線型の封止部を形成している。
【００９０】
波線形の封止部は、直線形状の封止部と比較して形状が複雑となる分、作製の工夫を要す
るが、封止部の総延長は長くなる。すると同じ幅の封止部を形成する場合、波線形は直線
形よりも封止に用いられる領域は大きくなる。そのため、封止部における外装体の密着性
が向上する。
【００９１】
また、本発明に係る外装体の断面構造と、変形時の断面構造について図４を用いて説明す
る。図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＡＢ間の断面構造を模式的に示す図である。二次電池を図
４（Ｃ）のように変形させると、変形の軸側の外装体には圧縮応力がかかり、軸の外側の
外装体には引張応力がかかる。封止部は２つの異なる応力の接合個所であり、変形により
大きな負担がかかり、変形を繰り返すと疲労が蓄積されていく。波線形の封止部は直線形
の封止部よりも密着性が大きいため、応力による破壊が生じにくいため、耐久性の高い二
次電池の封止構造に適している。
【００９２】
また、図４（Ｄ）は図４（Ａ）のＣＤ間の断面構造を模式的に示す図である。外装体に挟
まれて、正極、負極を一組有し、セパレータ、電解液等が内部に含まれているが、本発明
の一態様の係る二次電池は、正極、負極、セパレータを多層積み重ねて積層型二次電池と
することもできる。図４（Ｄ）の両端に封止部が存在し、上下の外装体は融着等されて接
しており、電解液を保持している。封止部において外装体は上下で固定されている一方で
、封止部の内側の外装体は固定されておらず、封止部近傍の外装体は、変形の様子の異な
る２つの領域の境界であり、さらに応力が集中しやすい個所である。
【００９３】
封止部の形状が波線形状であると、直線形状である場合よりも該境界となる領域が封止部
に沿って長く形成されるため、二次電池の変形により一定の応力がかかる場合に広い領域
に応力を分散することができ、外装体の封止部近傍が破壊されにくくなる。したがって、
耐久性の高い二次電池の封止構造に適している。
【００９４】
なお、二次電池の該境界となる領域にかかる応力を広い領域に分散する構造としては、封
止部の二次電池内部側の形状が波線形状であればよく、封止部の電池外部側の形状を異な
る形状としてもよい。さらに、封止部の二次電池内部側の形状が波線形状であれば、封止
部の二次電池外側の形状が、外装体の平面形状と重なってもよい。言い換えると、外装体
は該波線形状等の外側がすべて圧着または融着等されていてもよい。図１８に、封止部の
二次電池内部側の形状が波線形状であり、二次電池外側の形状が、外装体の平面形状と重
なっている構造を示す。なお、本図においては説明の便宜上、封止部１００にハッチング
を付している。
【００９５】
封止部の形状および封止部の電池内部側の形状について波線形を示して説明したが、形状
は波線形に限らず曲線、円弧、または、複数の変曲点を有する形状とすることができる。
直線形状よりも総延長の長い封止部を形成することができれば、波線、円弧を有する形状
に限らず様々な形状で作成してもよく、変形の繰り返しにも耐えうる信頼性の高い二次電
池を提供することがでる。
【００９６】
例えば、２枚のフィルムを重ねて融着させることにより外装体を形成する場合、例えば図
５に示すような全周を波線形の封止部とすることができる。また、外装体材料からなるフ
ィルムで円筒を形成し、正極、負極、セパレータ等を合わせた電極体を内部に収納し、波
線形の封止部を形成して二次電池を作製することもできる（図６）。また、封止部を波線
形以外に、例えば図７に示すようなジグザグの形状としてもよく、図８に示すような形状
としてもよい。
【００９７】
なお、封止部の形状および封止部の電池内部側の形状について波線形を示して説明したが
、形状は、直線、曲線、波線、円弧、または、複数の変曲点を有する形状などを組み合わ
せることができる。または、各辺によって、形状を変えることができる。または、ある領
域において、形状を変えることができる。一例として、図１（Ａ）において、上辺を直線
状にした場合の例を、図１９に示す。なお、図１（Ａ）だけでなく、他の図面においても
、一部の辺を直線状や、様々な形状にすることが可能である。例えば、図５に対して適用
した場合の一例を、図２０に示し、図７に対して適用した場合の一例を、図２１に示し、
図１８に対して適用した場合の一例を、図２２に示す。また、一例として、図１（Ａ）に
おいて、上辺をジグザグの形状にした場合の例を、図２３に示す。また、一部の領域にお
いて、形状を変えた場合の例を、図２４、図２５に示す。
【００９８】
このように、本明細書において示す様々な図面において、一部の辺や、一部の領域などに
おいて、封止部の形状および封止部の電池内部側の形状を様々な形状に変えることができ
る。
【００９９】
本発明の一態様に係る可撓性を有する二次電池の外装体は、曲率半径１０ｍｍ以上好まし
くは曲率半径３０ｍｍ以上の範囲で変形することができる。二次電池の外装体であるフィ
ルムは、１枚または２枚で構成されている。
【０１００】
なお、本実施の形態では、一例として、リチウムイオン二次電池に適用した場合を示した
が、本発明の一態様は、これに限定されない。様々な二次電池、例えば、鉛蓄電池、リチ
ウムイオンポリマー二次電池、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニ
ッケル・鉄蓄電池、ニッケル・亜鉛蓄電池、酸化銀・亜鉛蓄電池、固体電池、空気電池、
などに適用することも可能である。または、様々な蓄電装置に適用することが可能であり
、例えば、一次電池、コンデンサ、リチウムイオンキャパシタなどに適用することも可能
である。
【０１０１】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０１０２】
（実施の形態２）
本実施の形態では、二次電池の作製方法の一例について、図面を用いて説明する。
【０１０３】
［１．負極をセパレータで覆う］
負極には、実施の形態１で示した負極を用いることができるが、負極はこれに限られない
。二次電池において正極と負極間にセパレータが設けられるが、例えば、あらかじめ負極
をセパレータのフィルムで覆い袋状に包み、正極とセパレータに覆われた負極とを二次電
池に組み込む方法も可能である。まず、セパレータを形成するためのフィルム３０１上に
負極３０２を配置する（図９（Ａ）参照。）。次いで、フィルム３０１を図９（Ａ）の点
線で示した部分で折り（図９（Ｂ）参照。）、フィルム３０１で負極３０２を挟む（図９
（Ｃ）参照。）。
【０１０４】
次に、負極３０２の外側の、フィルム３０１の外周部分を接合して、セパレータを形成す
る。フィルム３０１の外周部分の接合は、接着材などを用いて行ってもよいし、超音波溶
接や、加熱による融着により行ってもよい。
【０１０５】
本実施の形態では、フィルム３０１としてポリプロピレンを用いて、フィルム３０１の外
周部分を加熱により接合する。図９（Ｄ）に接合部３０３を示す。このようにして、負極
３０２をセパレータで覆うことができる。
【０１０６】
［２．負極タブに負極リードを接続する］
次に、負極集電体３０２ａの負極タブに、封止層３０４を有する負極リード３０５を、圧
力を加えながら超音波により電気的に接続する（超音波溶接）（図１０（Ａ））。
【０１０７】
また、リード電極は、二次電池の作製後に外から力が加えられて生じる応力により、ヒビ
や切断が生じやすい。
【０１０８】
そこで、本実施の形態では、図１０（Ｂ）に示すボンディングダイを有する超音波溶接装
置を用いる。なお、図１０（Ｂ）では、簡略化のため、超音波溶接装置のうち、上下のボ
ンディングダイのみを図示する。
【０１０９】
突起３１０を有する第１のボンディングダイ３１１と、第２のボンディングダイ３１２と
の間に、負極タブと負極リード３０５を配置する。接続する領域が突起３１０と重なるよ
うにして超音波溶接を行うと、負極タブに接続領域３１３と湾曲部３１４を形成すること
ができる。図１０（Ｃ）に、負極タブの接続領域３１３と湾曲部３１４を拡大した斜視図
を示す。
【０１１０】
この湾曲部３１４を設けることによって、二次電池の作製後に外から力が加えられて生じ
る応力を緩和することができる。よって、二次電池の信頼性を高めることができる。
【０１１１】
また、図１０（Ｂ）に示すボンディングダイを有する超音波溶接装置は、超音波溶接と同
時に湾曲部を形成することができるため、工程数も増やすことなく二次電池を作製するこ
とができるが、超音波溶接と湾曲部３１４の形成を別々に行ってもよい。
【０１１２】
また、負極タブに湾曲部３１４を形成することに限定されず、負極集電体の負極タブの形
状を改良することでも応力を緩和させることもできる。一例として、図１１（Ａ）および
図１１（Ｂ）に負極集電体３０２ａの斜視図を示す。例えば、負極タブにスリット３１５
を設け、二次電池の作製後に外から力が加えられて生じる応力を緩和する構成としてもよ
い（図１１（Ａ）参照。）。
【０１１３】
また、負極集電体３０２ａの、二点鎖線で囲んだ領域３１６の角を丸めて応力集中を緩和
させた負極集電体３０２ａとしてもよい（図１１（Ｂ）参照。）。また、領域３１６の角
は、他の角よりも曲率半径の大きい形状とすることが好ましい。
【０１１４】
また、他の一例として、負極集電体の材料をステンレスなどの強度のあるものとし、負極
集電体の膜厚を１０μｍ以下とすることで二次電池の作製後に外から外力が加えられ生じ
る応力を緩和する構成としてもよい。
【０１１５】
勿論、これらを複数組み合わせて負極タブの応力集中を緩和してもよいことは言うまでも
ない。
【０１１６】
［３．正極タブに正極リードを接続する］
次に、正極集電体の正極タブに、封止層を有する正極リードを電気的に接続する。正極タ
ブと正極リードの接続は、負極タブと負極リードの接続と同様に行うことができる。
【０１１７】
［４．正極と負極を外装体で覆う］
次に、外装体３１７上に正極３１８と負極３０２を重ね合せて配置する。この時、正極活
物質層３１８ｂと負極活物質層３０２ｂが向き合うように重ねる（図１２（Ａ）参照。）
。
【０１１８】
次いで、外装体３１７を、図１２（Ａ）の外装体３１７の中央付近に点線で示した部分で
折り曲げて（図１２（Ｂ）参照。）、図１３（Ａ）に示す状態とする。
【０１１９】
［５．外装体内に電解液を入れる］
電解液を入れるための導入口３２０以外の外装体３１７の外周部を、熱圧着により接合す
る。熱圧着により形成される封止部３２２の形状は実施の形態１にて説明した、波線、円
弧、または、複数の変曲点を有する形状とすることができる。封止部の形状が直線形状で
ある場合よりも、接合されている部分と接合されていない部分との境界となる領域が封止
部に沿ってより長く形成されるため、二次電池の変形により一定の応力がかかる場合に広
い領域に応力を分散することができ、外装体の封止部近傍が破壊されにくくなる。したが
って、耐久性の高い二次電池の封止構造に適している。また、直線形状よりも総延長の長
い封止部を形成することができ、密着性が向上するため、変形の繰り返しにも耐えうる信
頼性の高い二次電池を提供することがでる。
【０１２０】
熱圧着の際、リード電極に設けられた封止層３０４も溶けてリード電極と外装体３１７と
の間を固定することができる。図１３（Ｂ）に、外装体３１７の第１の領域と、同形状の
第２の領域とを熱圧着により接合した部位を、封止部３２２として示す。
【０１２１】
そして、減圧雰囲気下、或いは不活性ガス雰囲気下で所望の量の電解液を導入口３２０か
ら外装体の内側に入れる。そして、最後に、導入口３２０を熱圧着により接合する。この
ようにして、二次電池３２１を作製することができる（図１３（Ｃ）参照。）。なお、導
入口を塞ぐ圧着においても、他の封止部と同様の平面形状とすることができる。
【０１２２】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０１２３】
（実施の形態３）
本実施の形態においては、先の実施の形態で説明した二次電池を有する電子機器の一例に
ついて図１４及び図１５を用いて説明を行う。
【０１２４】
二次電池を適用した電子機器として、例えば、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、
デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携帯型ゲー
ム機、携帯情報端末、音響再生装置などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を図１
４及び図１５に示す。
【０１２５】
図１４（Ａ）は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機８００は、筐体８０１に組
み込まれた表示部８０２の他、操作ボタン８０３、スピーカ８０５、マイク８０６などを
備えている。なお、携帯電話機８００内部に本発明の一態様の二次電池８０４を用いるこ
とにより軽量化される。
【０１２６】
図１４（Ａ）に示す携帯電話機８００は、表示部８０２を指などで触れることで、情報を
入力することができる。また、電話を掛ける、或いはメールを作成するなどの操作は、表
示部８０２を指などで触れることにより行うことができる。
【０１２７】
表示部８０２の画面は主として３つのモードがある。第１は、画像の表示を主とする表示
モードであり、第２は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第３は表示モ
ードと入力モードの二つのモードが混合した表示＋入力モードである。
【０１２８】
例えば、電話を掛ける、或いはメールを作成する場合は、表示部８０２を文字の入力を主
とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。
【０１２９】
また、携帯電話機８００内部に、ジャイロセンサ、加速度センサ等の傾きを検出するセン
サを有する検出装置を設けることで、携帯電話機８００の向き（縦か横か）を判断して、
表示部８０２の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。
【０１３０】
また、画面モードの切り替えは、表示部８０２を触れること、又は筐体８０１の操作ボタ
ン８０３の操作により行われる。また、表示部８０２に表示される画像の種類によって切
り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画のデータで
あれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。
【０１３１】
また、入力モードにおいて、表示部８０２の光センサで検出される信号を検知し、表示部
８０２のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モードから
表示モードに切り替えるように制御してもよい。
【０１３２】
表示部８０２は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部８０２
に掌や指で触れ、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことができる。また、
表示部に近赤外光を発光するバックライト又は近赤外光を発光するセンシング用光源を用
いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。
【０１３３】
図１４（Ｂ）は、携帯電話機８００を湾曲させた状態を示している。携帯電話機８００を
外部の力により変形させて全体を湾曲させると、その内部に設けられている二次電池８０
４も湾曲される。また、その時、曲げられた二次電池８０４の状態を図１４（Ｃ）に示す
。二次電池８０４は積層型の二次電池である。
【０１３４】
図１５（Ａ）は、スマートウオッチであり、筐体７０２、表示パネル７０４、操作ボタン
７１１、７１２、接続端子７１３、バンド７２１、留め金７２２、等を有することができ
る。なお、スマートウオッチ内部に本発明の一態様の二次電池を有することにより軽量化
を図ることができる。筐体７０２内部に、実施の形態１又は２に示した本発明の一態様に
係る二次電池を有していてもよい。また、二次電池はバンド７２１内部に、本発明の一態
様に係る可撓性を有する二次電池７４０を有していてもよい。可撓性を有する二次電池７
４０をバンド型形状とし、筐体７０２と着脱が可能な構造とすることもできる。正極端子
７４１及び負極端子７４２を通じて筐体７０２に電力を供給することができる（図１５（
Ｂ））。
【０１３５】
ベゼル部分を兼ねる筐体７０２に搭載された表示パネル７０４は、非矩形状の表示領域を
有している。表示パネル７０４は、時刻を表すアイコン７０５、その他のアイコン７０６
等を表示することができる。
【０１３６】
なお、図１５に示すスマートウオッチは、様々な機能を有することができる。例えば、様
々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、タッチパネル機
能、カレンダー、日付又は時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア（プログラム）
によって処理を制御する機能、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々なコンピュータ
ネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信又は受信を行う
機能、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機
能、等を有することができる。
【０１３７】
また、筐体７０２の内部に、スピーカ、センサ（力、変位、位置、速度、加速度、角速度
、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧
、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの
）、マイクロフォン等を有することができる。
【０１３８】
図１４（Ｄ）は、バングル型の表示装置の一例を示している。携帯表示装置７１００は、
筐体７１０１、表示部７１０２、操作ボタン７１０３、及び二次電池７１０４を備える。
また、図１４（Ｅ）に曲げられた二次電池７１０４の状態を示す。
【０１３９】
図１４（Ｆ）は、腕章型の表示装置の一例を示している。腕章型表示装置７２００は、筐
体７２０１、表示部７２０２を備える。図示しないが、腕章型表示装置７２００は可撓性
を有する二次電池を有しており、腕章型表示装置７２００の形状変化に応じて、可撓性を
有する二次電池も形状を変化する。
【０１４０】
なお、本実施の形態に示す構成などは、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用
いることができる。
【符号の説明】
【０１４１】
１００    封止部
１０１    封止部の一部
１０２    二次電池
１０３    外装体
１０４    正極リード電極
１０５    負極リード電極
２００    二次電池
２０１    正極
２０１ａ    正極集電体
２０１ｂ    正極活物質層
２０３    セパレータ
２０２    負極
２０２ａ    負極集電体
２０２ｂ    負極活物質層
２０６    電解液
２０７    外装体
３０１    フィルム
３０２    負極
３０２ａ    負極集電体
３０２ｂ    負極活物質層
３０３    接合部
３０４    封止層
３０５    負極リード
３１０    突起
３１１    第１のボンディングダイ
３１２    第２のボンディングダイ
３１３    接続領域
３１４    湾曲部
３１５    スリット
３１６    領域
３１７    外装体
３１８    正極
３１８ａ    正極集電体
３１８ｂ    正極活物質層
３１９    正極リード
３２０    導入口
３２１    二次電池
３２２    封止部
７０２    筐体
７０４    表示パネル
７０５    時計を表すアイコン
７０６    その他アイコン
７１１    操作ボタン
７１２    操作ボタン
７１３    接続端子
７２１    バンド
７２２    留め金
７３０    二次電池
７４０    可撓性を有する二次電池
７４１    正極端子
７４２    負極端子
８００    携帯電話機
８０１    筐体
８０２    表示部
８０３    操作ボタン
８０４    二次電池
８０５    スピーカ
８０６    マイク
１７００    曲面
１７０１    平面
１７０２    曲面の形状である曲線
１７０３    曲率半径
１７０４    曲率中心
１８００    曲率中心
１８０１    フィルム
１８０２    曲率半径
１８０３    フィルム
１８０４    曲率半径
１８０５    電極・電解液など
７１００    携帯表示装置
７１０１    筐体
７１０２    表示部
７１０３    操作ボタン
７１０４    二次電池
７２００    腕章型表示装置
７２０１    筐体
７２０２    表示部
【図１】
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【図２】
0006987813.tif 000003
【図３】
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【図４】
0006987813.tif 000005
【図５】
0006987813.tif 000006
【図６】
0006987813.tif 000007
【図７】
0006987813.tif 000008
【図８】
0006987813.tif 000009
【図９】
0006987813.tif 000010
【図１０】
0006987813.tif 000011
【図１１】
0006987813.tif 000012
【図１２】
0006987813.tif 000013
【図１３】
0006987813.tif 000014
【図１４】
0006987813.tif 000015
【図１５】
0006987813.tif 000016
【図１６】
0006987813.tif 000017
【図１７】
0006987813.tif 000018
【図１８】
0006987813.tif 000019
【図１９】
0006987813.tif 000020
【図２０】
0006987813.tif 000021
【図２１】
0006987813.tif 000022
【図２２】
0006987813.tif 000023
【図２３】
0006987813.tif 000024
【図２４】
0006987813.tif 000025
【図２５】
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