(57)【要約】【課題】安全に変形することのできる電池を提供する。繰り返し曲げることのできる電池を提供する。【解決手段】第１のリードと、第２のリードと、第１の集電体と、第２の集電体と、を有する電池とする。第１の集電体は、第１のリードと接合された第１の部分と、第１の活物質が塗工された第２の部分と、を有する。第２の集電体は、第２のリードと接合された第３の部分と、第２の活物質が塗工された第４の部分と、を有する。第１のリードと、第２の部分と、第４の部分とは、互いに重なる部分を有し、第２のリードと、第２の部分と、第４の部分とは、互いに重なる部分を有する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のリードと、第２のリードと、第１の集電体と、第２の集電体と、を有し、
前記第１の集電体は、前記第１のリードと接合された第１の部分と、第１の活物質が塗工された第２の部分と、を有し、
前記第２の集電体は、前記第２のリードと接合された第３の部分と、第２の活物質が塗工された第４の部分と、を有し、
前記第１のリードと、前記第２の部分と、前記第４の部分とは、互いに重なる部分を有し、
前記第２のリードと、前記第２の部分と、前記第４の部分とは、互いに重なる部分を有する、
電池。
【請求項２】
請求項１において、
絶縁性の固定部材を有し、
前記第１のリード、前記第１の集電体、及び前記第２の集電体は、互いに重なる部分で前記固定部材により固定され、
前記第２のリード、前記第１の集電体、及び前記第２の集電体は、互いに重なる部分で前記固定部材により固定された、
電池。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記第１の集電体は、前記第１の部分と、前記第２の部分の間で折り返され、
前記第１のリードと、前記第１の部分と、前記第２の部分とは、互いに重なる部分を有し、
前記第２の集電体は、前記第３の部分と、前記第４の部分の間で折り返され、
前記第２のリードと、前記第３の部分と、前記第４の部分とは、互いに重なる部分を有する、
電池。
【請求項４】
請求項３において、
前記第１の集電体は、前記第１のリードと接合される面が外側になるように折り返され、
前記第２の集電体は、前記第２のリードと接合される面が外側になるように折り返された、
電池。
【請求項５】
請求項３または請求項４において、
第１の絶縁部材と、第２の絶縁部材と、を有し、
前記第１の部分と前記第２の部分とは、前記第１の絶縁部材を介して重なり、
前記第３の部分と前記第４の部分とは、前記第２の絶縁部材を介して重なる、
電池。
【請求項６】
請求項５において、
前記第１の絶縁部材は、前記第１の部分と前記第１のリードとを覆い、
前記第２の絶縁部材は、前記第３の部分と前記第２のリードとを覆う、
電池。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一において、
外装体を有し、
前記外装体は、フィルム状の形状を有し、前記第１の集電体及び前記第２の集電体を挟むように２つに折り曲げられており、
前記外装体は、前記第１の集電体及び前記第２の集電体を挟む一対の第１のシール部と、前記第１のリード及び前記第２のリードと重なる第２のシール部と、を有し、
前記外装体は、前記第１の集電体及び前記第２の集電体と重なる領域において、前記第２のシール部と概略平行な波形状を有する、
電池。
【請求項８】
請求項７において、
前記第１のシール部、及び前記第２のシール部は、前記波形状を有さず平坦である、
電池。
【請求項９】
請求項７または請求項８において、
前記第１のシール部と、前記第１の集電体の端部または前記第２の集電体の端部との距離が、前記第１の集電体及び前記第２の集電体を含む積層体の厚さの０．８倍以上３．０倍以下である、
電池。
【請求項１０】
請求項７乃至請求項９のいずれか一において、
一対の前記第１のシール部の間の距離と、前記第１の集電体の幅または前記第２の集電体の幅との差が、前記第１の集電体及び前記第２の集電体を含む積層体の厚さの１．６倍以上６．０倍以下である、
電池。
【請求項１１】
第１の集電体、第２の集電体、第１のリード及び第２のリードを有する電池の作製方法であって、
前記第１の集電体と前記第２の集電体とを重ねる第１のステップと、
前記第１の集電体と前記第１のリード、及び前記第２の集電体と前記第２のリードを、それぞれ接合する第２のステップと、
前記第１の集電体、前記第２の集電体、前記第１のリード及び前記第２のリードを、固定部材により固定する第３のステップと、を有する、
電池の作製方法。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記第２のステップと前記第３のステップとの間に、
前記第１の集電体の一部、及び前記第２の集電体の一部をそれぞれ折り返す第４のステップを有する、
電池の作製方法。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記第１のステップに代えて、複数の第１の集電体と複数の第２の集電体とを重ねる第５のステップを有し、
前記第５のステップにおいて、複数の前記第１の集電体を互いにずらして重ね、且つ複数の前記第２の集電体を互いにずらして重ねる、
電池の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、電池に関する。本発明の一態様は、曲げることのできる電池に関する。本発明の一態様は、電池の内部構造に関する。
【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、発光装置、蓄電装置、記憶装置、電子機器、照明装置、入力装置、入出力装置、それらの駆動方法、又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】
スマートフォンやタブレット端末に代表される携帯情報端末機器が活発に開発されている。またこのような電子機器は、軽量であること、小型であることなどが求められている。
【０００４】
特に近年、装着型の電子機器（ウェアラブル機器ともいう）の開発が盛んに行われている。ウェアラブル機器の一例としては、腕に装着する腕時計型の機器、頭部に装着するメガネ型、またはゴーグル型の機器、首に装着するネックレス型の機器などが挙げられる。例えば腕時計型の機器は、従来の時計における文字盤に代えて小型のディスプレイを備え、時刻以外の様々な情報を使用者に提供することができる。またこのようなウェアラブル機器は、医療用途や、健康状態の自己管理などの用途にも注目され、実用化が進んでいる。
【０００５】
携帯型の機器は、繰り返し充電が可能な二次電池が搭載されることが多い。特に、ウェアラブル機器では小型の二次電池が用いられるため、二次電池は軽量且つ小型であり、長時間の使用が可能であることが求められている。
【０００６】
特許文献１には、薄く柔軟なフィルム状の素材を外装体として使用した、柔軟性の高い電池が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１４０７０９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
携帯機器において、バッテリの容積は大きな割合を占める。そのため曲げるなどの変形が可能なバッテリとすることで、筐体内の限られたスペースにバッテリを配置することができ、機器の小型化を実現することができる。また、ウェアラブル機器においては、これまで機器の可動部にはバッテリを配置することは困難であったが、繰り返し変形が可能なバッテリが実現できれば、よりデザイン性の高い機器を実現することが可能となる。
【０００９】
しかしながら、二次電池は、外装体が破損すると発熱や発火の恐れがあるため、外装体にフィルムを用いた場合であっても、硬い外装体でさらに覆うことが一般に行われている。しかしこの構成では、二次電池に曲げなどの変形を加えることは想定されておらず、電子機器に搭載する場合において、その配置場所が限定されてしまうという問題があった。
【００１０】
また、従来の二次電池を繰り返し曲げると、外装体の破損だけでなく、外装体内の電極間のショート、電極自体の破損などが生じる恐れがあり、安全性に課題があった。
【００１１】
本発明の一態様は、安全に変形することのできる電池を提供することを課題の一とする。または、繰り返し曲げることのできる電池を提供することを課題の一とする。
【００１２】
また、本発明の一態様は、体積当たりの容量の大きい電池を提供することを課題の一とする。または、信頼性の高い電池を提供することを課題の一とする。
【００１３】
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。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。また、明細書等の記載から上記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】
【００１４】
本発明の一態様は、第１のリードと、第２のリードと、第１の集電体と、第２の集電体と、を有する電池である。第１の集電体は、第１のリードと接合された第１の部分と、第１の活物質が塗工された第２の部分と、を有する。第２の集電体は、第２のリードと接合された第３の部分と、第２の活物質が塗工された第４の部分と、を有する。第１のリードと、第２の部分と、第４の部分とは、互いに重なる部分を有し、第２のリードと、第２の部分と、第４の部分とは、互いに重なる部分を有する。
【００１５】
また、上記において、絶縁性の固定部材を有することが好ましい。このとき、第１のリード、第１の集電体、及び第２の集電体は、互いに重なる部分で固定部材により固定され、第２のリード、第１の集電体、及び第２の集電体は、互いに重なる部分で固定部材により固定されることが好ましい。
【００１６】
また、上記において、第１の集電体は、第１の部分と、第２の部分の間で折り返され、第１のリードと、第１の部分と、第２の部分とは、互いに重なる部分を有することが好ましい。また、第２の集電体は、第３の部分と、第４の部分の間で折り返され、第２のリードと、第３の部分と、第４の部分とは、互いに重なる部分を有することが好ましい。
【００１７】
また、上記において、第１の集電体は、第１のリードと接合される面が外側になるように折り返され、第２の集電体は、第２のリードと接合される面が外側になるように折り返されていることが好ましい。
【００１８】
また、上記において、第１の絶縁部材と、第２の絶縁部材と、を有することが好ましい。このとき、第１の部分と第２の部分とは、第１の絶縁部材を介して重なり、第３の部分と第４の部分とは、第２の絶縁部材を介して重なることが好ましい。このとき、第１の絶縁部材は、第１の部分と第１のリードとを覆い、第２の絶縁部材は、第３の部分と第２のリードとを覆うことが好ましい。
【００１９】
また、上記において、外装体を有することが好ましい。このとき、外装体は、フィルム状の形状を有し、第１の集電体及び第２の集電体を挟むように２つに折り曲げられていることが好ましい。また、外装体は、第１の集電体及び第２の集電体を挟む一対の第１のシール部と、第１のリード及び第２のリードと重なる第２のシール部と、を有することが好ましい。また、外装体は、第１の集電体及び第２の集電体と重なる領域において、第２のシール部と概略平行な波形状を有することが好ましい。
【００２０】
また、上記において、第１のシール部、及び第２のシール部は、波形状を有さず平坦であることが好ましい。
【００２１】
また、上記において、第１のシール部と、第１の集電体の端部または第２の集電体の端部との距離が、第１の集電体及び第２の集電体を含む積層体の厚さの０．８倍以上３．０倍以下であることが好ましい。
【００２２】
また、上記において、一対の第１のシール部の間の距離と、第１の集電体の幅または第２の集電体の幅との差が、第１の集電体及び第２の集電体を含む積層体の厚さの１．６倍以上６．０倍以下であることが好ましい。
【００２３】
また、本発明の他の一態様は、第１の集電体、第２の集電体、第１のリード及び第２のリードを有する電池の作製方法であって、第１の集電体と第２の集電体とを重ねる第１のステップと、第１の集電体と第１のリード、及び第２の集電体と第２のリードを、それぞれ接合する第２のステップと、第１の集電体、第２の集電体、第１のリード及び第２のリードを、固定部材により固定する第３のステップと、を有する。
【００２４】
また、上記において、第２のステップと第３のステップとの間に、第１の集電体の一部、及び第２の集電体の一部をそれぞれ折り返す第４のステップを有することが好ましい。
【００２５】
また、上記において、第１のステップに代えて、複数の第１の集電体と複数の第２の集電体とを重ねる下記第５のステップを有することが好ましい。第５のステップは、複数の第１の集電体を互いにずらして重ね、且つ複数の第２の集電体を互いにずらして重ねるステップである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の一態様によれば、安全に変形することのできる電池を提供できる。または、繰り返し曲げることのできる電池を提供できる。または、体積当たりの容量の大きい電池を提供できる。または、信頼性の高い電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施の形態に係る、電池の作製方法のフローチャート。
【図２】実施の形態に係る、集電体。
【図３】実施の形態に係る、電池の作製方法を説明する図。
【図４】実施の形態に係る、電池の作製方法を説明する図。
【図５】実施の形態に係る、電池の作製方法を説明する図。
【図６】実施の形態に係る、電池の作製方法を説明する図。
【図７】実施の形態に係る、電池の作製方法を説明する図。
【図８】実施の形態に係る、電池の作製方法を説明する図。
【図９】実施の形態に係る、電池の作製方法のフローチャート。
【図１０】実施の形態に係る、電池の作製方法を説明する図。
【図１１】実施の形態に係る、電池の作製方法を説明する図。
【図１２】実施の形態に係る、電池の作製方法を説明する図。
【図１３】実施の形態に係る、電池の構成例。
【図１４】実施の形態に係る、電池の構成例。
【図１５】実施の形態に係る、電子機器。
【図１６】実施の形態に係る、電子機器。
【図１７】実施例１に係る、外観写真。
【図１８】実施例１に係る、外観写真。
【図１９】実施例１に係る、外観写真。
【図２０】実施例１に係る、電池の外観写真。
【図２１】実施例２に係る、電池の透過Ｘ線像。
【図２２】実施例２に係る、電池の透過Ｘ線像。
【図２３】実施例２に係る、電池のＸ線ＣＴ像。
【図２４】実施例２に係る、電池の充放電特性。
【図２５】実施例２に係る、電池の充放電特性。
【図２６】実施例２に係る、電池の充放電特性。
【図２７】実施例２に係る、電池の透過Ｘ線像。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及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。従って、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。
【００２９】
なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な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。
【００３０】
なお、本明細書で説明する各図において、各構成の大きさ、層の厚さ、または領域は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。
【００３１】
なお、本明細書等における「第１」、「第２」等の序数詞は、構成要素の混同を避けるために付すものであり、数的に限定するものではない。
【００３２】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の電池の構成例、及び作製方法例について説明する。
【００３３】
本発明の一態様の電池は、フィルム状の外装体の内部に、第１の集電体と第２の集電体とが積層された構成を有する。第１の集電体は、正極集電体または負極集電体の一方であり、第２の集電体は、正極集電体または負極集電体の他方である。また、電池は、外装体の内部から外部に延在する一対のリードを有する。各リードは、外装体の内部において、それぞれ第１の集電体または第２の集電体と接合される。
【００３４】
第１の集電体及び第２の集電体は、それぞれ平面視において突出した部分（タブ部ともいう）を有する。タブ部は、リードが接合される接合部（第１の部分ともいう）を有する。また、第１の集電体及び第２の集電体は、活物質等が塗工された部分（電極部、または第２の部分ともいう）を有する。
【００３５】
本明細書等において、外装体の内部に含まれる構成を、電極積層体、積層体、または電極部材などと呼ぶことがある。電極積層体は、少なくとも第１の集電体と、第２の集電体と、を有する。また、電極積層体は、第１の集電体と接合するリードと、第２の集電体と接合するリードを含む場合がある。また、電極積層体は、第１の集電体と第２の集電体との間に、セパレータと電解液を有していてもよい。なお、電解液に固体電解質を用いた場合では、セパレータを有さなくてもよい。
【００３６】
また電池は、第１の集電体及び第２の集電体を、それぞれ複数有していてもよい。積層される集電体の数が多いほど電池の容量を増大させることができる。
【００３７】
本発明の一態様は、リードと、第１の集電体の第２の部分と、第２の集電体の第２の部分とが、互いに固定部材により固定される部分を有する。すなわち、リードと第１の集電体とは、タブ部と重なる部分で接合されるだけでなく、タブ部以外の部分でさらに固定される。同様に、リードと第２の集電体とは、タブ部以外の部分でさらに固定される。
【００３８】
ここで、リードと第１の集電体とがタブ部のみで固定され、リードと第２の集電体とがタブ部のみで固定されている場合を考える。電池に対して繰り返し曲げるなどの変形を加えたとき、第１の集電体及び第２の集電体も繰り返し変形する。第１の集電体及び第２の集電体において、タブ部は活物質層が塗工されていない部分であり、他の部分よりも厚さが薄い。またタブ部は、活物質層が塗工された第２の部分よりも幅が小さい。したがってタブ部は、集電体の他の部分よりも機械的強度が低い。また突出したタブ部の付け根部分も機械的強度が比較的弱い。そのため、第１の集電体及び第２の集電体の変形が繰り返されることで、これらのタブ部、及びタブ部の付け根部分に亀裂が生じやすい。また最悪の場合、タブ部が破断してしまう恐れもある。
【００３９】
そこで、本発明の一態様では、タブ部を介して第１の集電体または第２の集電体とリードとが接合されるだけでなく、リードと集電体の第２の部分とを固定部材を用いて固定することで、タブ部が変形しにくい構成が実現されている。これにより、繰り返し曲げるなどの変形を加えても不具合が生じにくく、信頼性の高い電池を実現することができる。
【００４０】
また、第１の集電体と第２の集電体とは、固定部材により固定される部分以外の部分は互いに固定されないことが好ましい。これにより、電池を曲げたときに、固定部材により固定される部分を支点として、各集電体が互いにずれることで、各集電体にかかる応力が緩和され、各集電体が破損してしまうことを防ぐことができる。さらにこのような構成とすることで、より小さい力で曲げることができる。
【００４１】
好ましい構成の一例としては、第１の集電体及び第２の集電体のタブ部が、リードとの接合部と活物質等が塗工される電極部の間の領域で折り返された構成とする。そして、第１の集電体及び第２の集電体の、接合部（第１の部分）を含むタブ部の一部と、リードの一部と、電極部（第２の部分）とを、固定部材により固定する構成とする。
【００４２】
ここで、タブ部は屈曲させるのではなく、湾曲させた状態で折り返されることが好ましい。例えば、曲率半径がタブ部の厚さの５倍以上、好ましくは１０倍以上、さらに好ましくは２０倍以上で、且つ５０倍未満となるように、タブ部が曲げられていることが好ましい。集電体の材料によっては、折り返された部分の曲率半径がタブ部の厚さの５倍未満の場合、タブ部を折り返す際に破断してしまう場合もある。また、曲率半径が大きすぎる（例えば５０倍以上）場合には、電池の厚さが厚くなってしまう。
【００４３】
タブ部を折り返す構成とする場合、一方の集電体のタブ部と、これとは極性の異なる他方の集電体とが接触すると、電気的にショートしてしまう恐れがある。そのため、タブ部の一部の表面を絶縁することが好ましい。より具体的には、折り返したタブ部と、集電体との間に絶縁部材を挟むことが好ましい。このとき、絶縁部材でタブ部の一部を覆うことがより好ましい。
【００４４】
また、タブ部を折り返す構成とする場合、リードと接合される面が外側になるように折り返すことが好ましい。
【００４５】
また、好ましい構成の他の一例としては、リードを、タブ部と接合される部分から、電極部にまで延在する形状とする。そして、リードの一部と、電極部とが重なる領域で、これらを固定部材により固定する構成としてもよい。
【００４６】
また、このような第１の集電体と第２の集電体を覆う外装体には、一方向に周期的に連続する波状のフィルムを用いることが好ましい。外装体を波形状とすることで、外装体を曲げたときの応力が、波の周期及び振幅が変化するように変形することで緩和され、外装体が破損してしまうことを防ぐことができる。
【００４７】
また、外装体は、第１の集電体と第２の集電体とを挟むように一辺が折り畳まれ、第１の集電体と第２の集電体を囲う部分（残りの三辺）を圧着してシール部が形成された構成とすることが好ましい。このとき、リードの一部と重なる部分をトップシール部と呼び、他の部分をサイドシール部と呼ぶことができる。
【００４８】
このとき、第１の集電体または第２の集電体の幅方向（トップシール部と平行な方向）の端部と、サイドシール部との間に隙間を設けると、電池を繰り返し曲げたときに第１の集電体または第２の集電体と外装体とが擦れることを抑制することができる。例えば、第１の集電体または第２の集電体と、サイドシール部との間の距離が、第１の集電体及び第２の集電体を積層した積層体の厚さの０．８倍以上、好ましくは０．９倍以上、より好ましくは１．０倍以上であって、３倍以下、好ましくは２倍以下とすることが好ましい。または、例えば、一対のサイドシール間の距離と、第１の集電体または第２の集電体の幅との差が、第１の集電体及び第２の集電体を積層した積層体の厚さの１．６倍以上、好ましくは１．８倍以上、より好ましくは２．０倍以上であって、４倍以下とすることが好ましい。
【００４９】
また、第１の集電体または第２の集電体の幅方向の端部と、外装体のサイドシールとの間に隙間を設けるために、外装体の形状をあらかじめ成型（予備成型ともいう）しておくことが好ましい。予備成型は、例えばサイドシールの形成工程よりも前に、外装体の第１の集電体または第２の集電体の幅方向の端部と重なる位置と、後の工程でサイドシールする部分との間に、緩やかな湾曲形状を設けるように、外装体をプレス成型すればよい。
【００５０】
例えば、予備成型を行わない場合には、例えばサイドシールの形成時に、第１の集電体または第２の集電体の幅方向の端部を支点に外装体が屈曲する部分が形成されてしまう場合がある。一方、上述した予備成型を行った外装体を用いると、サイドシールの形成時にこのような屈曲部分が形成されにくい。これにより、電池を繰り返し曲げたときに第１の集電体または第２の集電体と外装体とが擦れることをより効果的に抑制することができ、繰り返し曲げるなどの変形に対して高い耐性を有する電池を実現できる。
【００５１】
以下では、より具体的な例について、図面を参照して説明する。
【００５２】
［作製方法例１］
以下では、本発明の一態様の電池の作製方法の例について説明する。図１は、以下で例示する電池の作製方法にかかるフローチャートである。
【００５３】
〔集電体について〕
まず、本発明の一態様の電池が有する集電体について説明する。図２（Ａ）、（Ｂ）にそれぞれ集電体１１ａと集電体１１ｂの上面概略図を示す。
【００５４】
集電体１１ａ及び集電体１１ｂは、一方が正極集電体として、他方が負極集電体として機能する。本実施の形態では、集電体１１ａを負極集電体として、集電体１１ｂを正極集電体として用いる。
【００５５】
集電体１１ａは、タブ部２１ａと、電池の電極として機能する電極部２２ａとを有する。タブ部２１ａは、集電体１１ａの突出した部分であり、電極部２２ａよりも幅が小さい。電極部２２ａには、活物質層１３ａが塗工されている。
【００５６】
集電体１１ｂは、タブ部２１ｂと、電池の電極として機能する電極部２２ｂとを有する。タブ部２１ｂは、集電体１１ｂの突出した部分であり、電極部２２ｂよりも幅が小さい。電極部２２ｂには、活物質層１３ｂが塗工されている。
【００５７】
ここで、集電体１１ａ及び集電体１１ｂは、一方の面のみに活物質層１３ａまたは活物質層１３ｂが塗工され、他方の面には塗工されていないことが好ましい。
【００５８】
ここで、集電体１１ａの幅Ｗａと、集電体１１ｂの幅Ｗｂとを異ならせることが好ましい。図２（Ａ）（Ｂ）では、集電体１１ａの幅Ｗａが、集電体１１ｂの幅Ｗｂよりも大きい場合の例を示している。
【００５９】
以上が集電体についての説明である。
【００６０】
続いて、図１に示すフローチャートと、図３乃至図８を用いて、電池の作製方法について説明する。
【００６１】
〔ステップＳ０１〕
まず、集電体１１ａと集電体１１ｂを複数準備し、それぞれを長さ方向にずらして積層する。
【００６２】
図３（Ａ）は、積層構造を示す斜視概略図である。なお、以降では明瞭化のため、活物質層１３ａ及び活物質層１３ｂを明示していない。
【００６３】
図３（Ａ）では、集電体１１ａと集電体１１ｂを各４枚用いる場合の例を示している。２つの集電体１１ａがそれぞれ外側に配置され、その内側には一対の集電体１１ｂ、一対の集電体１１ａがそれぞれ交互に配置されている。ここで、一対の集電体１１ａは、活物質層１３ａ（図示しない）の塗工面とは反対側の面同士が接するように配置される。同様に、一対の集電体１１ｂは、活物質層１３ｂ（図示しない）の塗工面とは反対側の面同士が接するように配置される。すなわち、集電体１１ａと集電体１１ｂとの間には、活物質層１３ａ及び活物質層１３ｂが位置し、隣り合う２つの集電体１１ａの間、及び２つの集電体１１ｂの間には、活物質層が設けられない構成とする。これにより、電池を曲げたときに、一対の集電体１１ａ同士、及び一対の集電体１１ｂ同士をずれやすくすることができる。後述するように、同極の集電体同士が滑ることにより、電池を曲げたときに集電体自体にかかる応力を緩和することができる。
【００６４】
また、図３（Ａ）に示すように、集電体１１ａと集電体１１ｂとの間には、破線で示すセパレータ１４を配置してもよい。セパレータ１４は、集電体１１ｂよりも幅の大きいものを用いることが好ましい。
【００６５】
ここで、積層構造は図３（Ａ）に示す構成に限られない。例えば、図４（Ａ）に示すように、最も外側に位置する２つの集電体１１ａの外側に、それぞれセパレータ１４を配置してもよい。これにより、後述する外装体と集電体１１ａとが接触することを防ぐことが可能なため、外装体と集電体１１ａとが擦れることで外装体が破損してしまうことを防ぐことができる。この場合は、セパレータ１４に集電体１１ａよりも幅の大きいものを用いることが好ましい。
【００６６】
また、図４（Ｂ）には、２つの集電体１１ａの間に、１つの集電体１１ｂを有する例を示している。ここで、集電体１１ｂは、両面に活物質層１３ｂが塗工された構成とすることが好ましい。このような構成とすることで、電池を薄くすることができ、単位体積当たりの容量、及び単位重量当たりの容量を大きくできる。また、電池自体を薄くできるため、小さな力で曲げることが可能となる。さらに、集電体１１ａは、活物質層１３ａ（図示しない）の塗工面とは反対側の面同士が接するように配置されるため、一対の集電体１１ａ同士が滑りやすい。そのため、電池をより小さな力で曲げることが可能となる。
【００６７】
また、図４（Ｃ）には、一対の集電体１１ｂを、１つのセパレータ１４ａで挟んだ構成を示している。ここで、セパレータ１４ａは折り返した後に、周辺部を接合して袋状に成型することが好ましい。このようなセパレータ１４ａを用いることで、一対の集電体１１ｂの位置ずれが生じたとしても、正極と負極とが電気的にショートすることを抑制できる。
【００６８】
図４（Ｄ）では、図４（Ｃ）に対して、最も外側に位置する２つの集電体１１ａもセパレータ１４ａで挟まれている。これにより、外装体と集電体１１ａとが擦れることで外装体が破損してしまうことを防ぐことができる。
【００６９】
図３（Ｂ）は、集電体１１ａと集電体１１ｂとを重ねた状態を示している。なお、明瞭化のため以降ではセパレータ１４を明示していない。
【００７０】
図３（Ｂ）に示すように、集電体１１ａ同士、及び集電体１１ｂ同士は、それぞれタブ部２１ａまたはタブ部２１ｂが設けられている方向（矢印で示す方向）に相対的にずらして積層することが好ましい。あらかじめこれらをずらして配置することで、後述するように集電体１１ａの一部及び集電体１１ｂの一部を折り曲げたときに生じるずれを、相殺することができる。具体的には、複数の電極部２２ａと電極部２２ｂの位置を揃えることができる。なおこのとき、全ての集電体１１ａのタブ部２１ａが重なる部分が形成されるように、積層することが好ましい。同様に、全ての集電体１１ｂのタブ部２１ｂが重なる部分が形成されるように、積層することが好ましい。
【００７１】
なお、図３（Ｂ）に示すように、内側に配置される一対の集電体１１ａ、及び一対の集電体１１ｂは、ずらして配置しなくてもよい。
【００７２】
〔ステップＳ０２〕
続いて、図３（Ｃ）に示すように、集電体１１ａのタブ部２１ａ、及び集電体１１ｂのタブ部２１ｂに、それぞれリード１２ａ、リード１２ｂを接合する。接合には、例えば超音波溶接等を用いることができる。
【００７３】
ここで、集電体１１ａのタブ部２１ａがずれて配置されているため、集電体１１ａのタブ部２１ａとリード１２ａとの接合部１５ａは、全ての集電体１１ａのタブ部２１ａを包含する範囲とすることが重要である。また集電体１１ｂのタブ部２１ｂとリード１２ｂとの接合部１５ｂも同様である。
【００７４】
なお、図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）では、複数の集電体１１ａ、集電体１１ｂを、同一形状とした場合の例を示したが、長さの異なる複数の集電体１１ａ、集電体１１ｂを用いてもよい。図５（Ａ）、（Ｂ）では、接合面側に近いほど、長さ方向に長い集電体１１ａ及び集電体１１ｂを用いた場合の例を示している。このような構成とすることで、タブ部２１ａ及びタブ部２１ｂが長さ方向にずれないため、リード１２ａ及びリード１２ｂの接合が容易となる。また、図５（Ａ）、（Ｂ）ではタブ部２１ａまたはタブ部２１ｂの長さが等しく、電極部２２ａまたは電極部２２ｂの長さが異なる集電体１１ａ及び集電体１１ｂを用いたが、図５（Ｃ）に示すように、電極部２２ａまたは電極部２２ｂの長さが等しく、タブ部２１ａまたはタブ部２１ｂの長さがそれぞれ異なる複数の集電体１１ａ及び集電体１１ｂを用いてもよい。
【００７５】
〔ステップＳ０３〕
続いて、タブ部２１ａとリード１２ａの一部、及びタブ部２１ｂとリード１２ｂの一部を、それぞれ絶縁する。
【００７６】
図６（Ａ）は、リード１２ａ及びリード１２ｂをそれぞれ複数の集電体１１ａ、集電体１１ｂに接合した状態における斜視図である。
【００７７】
図６（Ｂ）に示すように、集電体１１ａのタブ部２１ａの一部と、リード１２ａの一部を、絶縁部材１６ａで覆うことで、これらの表面を絶縁することができる。このとき、絶縁部材１６ａが接合部１５ａを覆うように設けることが好ましい。同様に、集電体１１ｂのタブ部２１ｂの一部、リード１２ｂの一部を、絶縁部材１６ｂで覆う。
【００７８】
絶縁部材１６ａ及び絶縁部材１６ｂは、後に集電体１１ａ及び集電体１１ｂを折り返す部分に設ける。これにより、集電体１１ｂの折り返した部分が集電体１１ａの表面に接触し、これらが電気的にショートしてしまうことを防ぐことができる。なお、図６（Ａ）等のように２つの集電体１１ａが最も外側に位置する場合では、集電体１１ａとリード１２ａとはもともと電気的に接続されており、これらが接触しても問題が生じないため、集電体１１ａ側の絶縁部材１６ａを設けなくてもよい。
【００７９】
また、図６（Ｃ）に示すように、集電体１１ａのタブ部２１ａの一部、リード１２ａの一部、集電体１１ｂのタブ部２１ｂの一部、及びリード１２ｂの一部を覆って、１つの絶縁部材１６を設ける構成としてもよい。
【００８０】
絶縁部材１６ａ、絶縁部材１６ｂ、及び絶縁部材１６としては、好適にはポリイミドテープ等の絶縁テープを好適に用いることができる。これら絶縁部材が粘着性を有することで、電池を変形させたときにずれてしまうことを防ぐことができる。なお、これら絶縁部材はこれに限られず、袋状、シート状など、様々な形態とすることができる。また、絶縁部材として、液状の樹脂材料を絶縁したい部分の表面に塗布し、これを硬化させたものを用いてもよい。
【００８１】
また、上記絶縁部材は、タブ部２１ａやタブ部２１ｂを折り返した際の電気的なショートを防ぐためのものであり、これを配置する位置は上記に限られない。例えば、電極部２２ａ及び電極部２２ｂを覆って設ける、またはこれらの表面の一部に貼り付けることもできる。またタブ部２１ｂを折り返した時に、タブ部２１ｂの折り返された部分と集電体１１ａとの間に絶縁部材を配置することもできる。
【００８２】
〔ステップＳ０４〕
続いて、タブ部２１ａ、タブ部２１ｂを、それぞれ折り返す。
【００８３】
このとき、タブ部２１ａのリード１２ａと接合される面、及びタブ部２１ｂのリード１２ｂと接合される面が、外側に位置するように、タブ部２１ａとタブ部２１ｂを折り返すことが好ましい。
【００８４】
図７（Ａ）は、タブ部２１ａ及びタブ部２１ｂを折り返したときの、接合部１５ａ側の斜視図であり、図７（Ｂ）は図７（Ａ）を１８０度回転させたときの斜視図である。なお、明瞭化のため以降では上記絶縁部材１６ａ及び絶縁部材１６ｂ、または絶縁部材１６を明示していない。
【００８５】
図７（Ａ）に示すように、リード１２ａの一部、及びリード１２ｂの一部が、集電体１１ａの電極部２２ａ、及び集電体１１ｂの電極部２２ｂと重なるように、タブ部２１ａ、タブ部２１ｂを折り曲げることが好ましい。また、タブ部２１ａとタブ部２１ｂも同様に、電極部２２ａ及び電極部２２ｂと重なるように折り曲げられていることが好ましい。
【００８６】
〔ステップＳ０５〕
続いて、リード１２ａ、リード１２ｂ、電極部２２ａ、電極部２２ｂを、固定部材１７により固定する。
【００８７】
図８（Ａ）は、固定部材１７を設けたときの、接合部１５ａ側の斜視図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）を１８０度回転させたときの斜視図である。
【００８８】
固定部材１７としては、好適にはポリイミドテープ等の絶縁テープを用いることができる。なお、固定部材１７はこれに限らず、環状のゴム（輪ゴム）を用いてもよいし、適当な形状に成型された樹脂材料等の絶縁材料を用いてもよい。
【００８９】
以上により、電極部材１０を作製することができる。
【００９０】
図８（Ａ）等に示すように、電極部材１０は、タブ部２１ａ及びタブ部２１ｂが折り返され、接合部１５ａ及び接合部１５ｂが、電極部２２ａ及び電極部２２ｂの一部と重なる構成を有する。したがって、タブ部２１ａ及びタブ部２１ｂを折り返さない構成と比較して、長さ方向の長さを短くすることができる。そのため、電極部材１０を用いた電池は、よりコンパクトにできるため、単位体積当たりの容量を大きくできる。
【００９１】
〔ステップＳ０６〕
続いて、電極部材１０を、電解液とともに外装体で覆い、外装体の周囲をシール（封止）する。
【００９２】
以上の工程により、本発明の一態様の電池を作製することができる。
【００９３】
［作製方法例２］
以下では、上記作製方法例１とは一部の異なる電池の作製方法例について図面を参照して説明する。なおここでは、上記と重複する部分については説明を省略する場合がある。
【００９４】
図９は、以下で例示する作製方法にかかるフローチャートである。
【００９５】
〔ステップＳ１１〕
まず、図１０（Ａ）に示すように、集電体１１ａと集電体１１ｂを複数準備し、それぞれを積層する。ここでは作製方法例１とは異なり、それぞれを意図的にずらさずに積層する。
【００９６】
〔ステップＳ１２〕
続いて、図１０（Ｂ）に示すように、集電体１１ａのタブ部２１ａ、及び集電体１１ｂのタブ部２１ｂに、それぞれリード１２ａ、リード１２ｂを接合する。
【００９７】
このとき、リード１２ａとリード１２ｂは、一部が電極部２２ａ及び電極部２２ｂと重なるような形状とする。
【００９８】
〔ステップＳ１３〕
続いて、リード１２ｂと、集電体１１ａとが電気的にショートすることを防ぐため、これらの間に、絶縁部材１８を設け、リード１２ｂと集電体１１ａとを絶縁する。
【００９９】
図１１（Ａ）では、集電体１１ａ及び集電体１１ｂの一部に、絶縁部材１８を巻きつけた例を示している。
【０１００】
なお、絶縁部材１８の構成はこれに限られず、異なる極のリードと集電体とを絶縁できれば、様々な構成とすることができる。図１２（Ａ）では、集電体１１ａとリード１２ｂとの間にのみ、絶縁部材１８ａを配置した場合の例を示している。また、図１２（Ｂ）では、リード１２ｂの集電体１１ａと重なる部分を、絶縁部材１８ｂで被覆した場合の例を示している。また、図１２（Ｃ）では、リード１２ａの集電体１１ａと重なる部分、及びリード１２ｂの集電体１１ａと重なる部分を、絶縁部材１８ｃで挟んだ例を示している。
【０１０１】
絶縁部材１８、絶縁部材１８ａ、及び絶縁部材１８ｂとしては、上記絶縁部材１６等と同様の材料を用いることができる。
【０１０２】
〔ステップＳ１４〕
続いて、図１１（Ｂ）に示すように、リード１２ａ、リード１２ｂ、電極部２２ａ、電極部２２ｂを、固定部材１７により固定する。
【０１０３】
以上により、電極部材１０ａを作製することができる。
【０１０４】
本作製方法例によれば、タブ部２１ａ及びタブ部２１ｂを折り返す工程を有さないため、より生産性を向上させることができる。
【０１０５】
〔ステップＳ１５〕
続いて、電極部材１０ａを、電解液とともに外装体で覆い、外装体の周囲をシール（封止）する。
【０１０６】
以上の工程により、本発明の一態様の電池を作製することができる。
【０１０７】
以上が、電池の作製方法例についての説明である。
【０１０８】
［電池の構成例］
以下では、上記作製方法例で例示した電極部材を用いた電池の構成例について、図面を参照して説明する。ここでは特に、繰り返し曲げる用途に適した電池の構成例について説明する。
【０１０９】
図１３（Ａ）に、電池５０の上面概略図を示す。また図１３（Ｂ１）、（Ｂ２）、（Ｃ）にはそれぞれ、図１３（Ａ）中の切断線Ｃ１−Ｃ２、切断線Ｃ３−Ｃ４、切断線Ａ１−Ａ２における断面概略図を示す。
【０１１０】
電池５０は、外装体５１と、外装体５１の内部に収容された電極部材１０と、を有する。電極部材１０が有するリード１２ａ及びリード１２ｂは、外装体５１の外側に延在している。また外装体５１の内部には、電極部材１０に加えて電解液（図示しない）が封入されている。
【０１１１】
外装体５１は、フィルム状の形状を有し、電極部材１０を挟むように２つに折り曲げられている。外装体５１は、折り曲げ部６１と、一対のシール部６２と、シール部６３と、を有する。一対のシール部６２は、電極部材１０を挟んで設けられ、サイドシールとも呼ぶことができる。また、シール部６３は、リード１２ａ及びリード１２ｂと重なる部分を有し、トップシールとも呼ぶことができる。
【０１１２】
外装体５１は、電極部材１０と重なる部分に、稜線７１と谷線７２が交互に並んだ波形状を有することが好ましい。また、外装体５１のシール部６２及びシール部６３は、波形状を有さずに平坦であることが好ましい。なお、シール部６３は、リード１２ａ及びリード１２ｂと重なる部分に段差を有する場合がある。
【０１１３】
電極部材１０の構成は、上記を援用できる。
【０１１４】
図１３（Ｂ１）は、稜線７１と重なる部分で切断した断面であり、図１３（Ｂ２）は、谷線７２と重なる部分で切断した断面である。図１３（Ｂ１）、（Ｂ２）は共に、電池５０及び電極部材１０の幅方向の断面に対応する。
【０１１５】
ここで、電極部材１０の幅方向の端部、すなわち集電体１１ａまたは集電体１１ｂの端部と、シール部６２との間の距離を距離Ｌａとする。電池５０に曲げるなどの変形を加えたとき、後述するように集電体１１ａ及び集電体１１ｂが長さ方向に互いにずれるように変形する。その際、距離Ｌａが短すぎると、外装体５１と集電体１１ａまたは集電体１１ｂとが強く擦れ、外装体５１が破損してしまう場合がある。特に外装体５１の金属フィルムが露出すると、当該金属フィルムが電解液により腐食されてしまう恐れがある。したがって、距離Ｌａを出来るだけ長く設定することが好ましい。一方で、距離Ｌａを大きくしすぎると、電池５０の体積が増大してしまう。
【０１１６】
また、電極部材１０の厚さが厚いほど、集電体１１ａまたは集電体１１ｂの端部と、シール部６２との間の距離Ｌａを大きくすることが好ましい。
【０１１７】
より具体的には、電極部材１０の厚さを厚さｔとしたとき、距離Ｌａは、厚さｔの０．８倍以上３．０倍以下、好ましくは０．９倍以上２．５倍以下、より好ましくは１．０倍以上２．０倍以下であることが好ましい。距離Ｌａをこの範囲とすることで、コンパクトで、且つ曲げに対する信頼性の高い電池を実現できる。
【０１１８】
また、一対のシール部６２の間の距離を距離Ｌｂとしたとき、距離Ｌｂを電極部材１０の幅（ここでは、集電体１１ａの幅Ｗａ）よりも十分大きくすることが好ましい。これにより、電池５０に繰り返し曲げるなどの変形を加えたときに、電極部材１０と外装体５１とが接触しても、電極部材１０の一部が幅方向にずれることができるため、電極部材１０と外装体５１とが擦れてしまうことを効果的に防ぐことができる。
【０１１９】
例えば、一対のシール部６２の間の距離Ｌｂと、集電体１１ａの幅Ｗａ（または集電体１１ｂの幅Ｗｂ）との差が、電極部材１０の厚さｔの１．６倍以上６．０倍以下、好ましくは１．８倍以上５．０倍以下、より好ましくは、２．０倍以上４．０倍以下を満たすことが好ましい。
【０１２０】
言い換えると、距離Ｌｂ、幅Ｗａ、及び厚さｔが、以下の関係を満たすことが好ましい。
【０１２１】
【数１】
2018006336.tif 000003
【０１２２】
ここで、ａは、０．８以上３．０以下、好ましくは０．９以上２．５以下、より好ましくは１．０以上２．０以下を満たす。
【０１２３】
図１３（Ｃ）は、リード１２ａを含む断面であり、電池５０及び電極部材１０の長さ方向の断面に対応する。
【０１２４】
また、図１３（Ｄ）は、電極部材１０に代えて、電極部材１０ａを適用した場合の断面概略図を示している。
【０１２５】
図１３（Ｃ）に示すように、折り曲げ部６１において、電極部材１０の長さ方向の端部、すなわち集電体１１ａまたは集電体１１ｂの端部と、外装体５１との間に空間７３を有することが好ましい。
【０１２６】
図１４に、電池５０を曲げたときの断面概略図を示している。図１４は、図１３（Ａ）中の切断線Ｂ１−Ｂ２における断面に相当する。
【０１２７】
電池５０を曲げると、曲げの外側に位置する外装体５１の一部は伸び、内側に位置する他の一部は縮むように変形する。より具体的には、外装体５１の外側に位置する部分は、波の振幅が小さく、且つ波の周期が大きくなるように変形する。一方、外装体５１の内側に位置する部分は、波の振幅が大きく、且つ波の周期が小さくなるように変形する。このように、外装体５１が変形することにより、曲げに伴って外装体５１にかかる応力が緩和されるため、外装体５１を構成する材料自体が伸縮する必要がない。その結果、外装体５１は破損することなく、小さな力で電池５０を曲げることができる。
【０１２８】
また、図１４に示すように、集電体１１ａと集電体１１ｂとがそれぞれ相対的にずれるように、電極部材１０が変形する。このとき、電極部材１０が有する複数の集電体１１ａ及び複数の集電体１１ｂは、シール部６３側の一端が固定部材１７で固定されているため、折り曲げ部６１に近いほどずれ量が大きくなるように、それぞれが変形する。これにより、電極部材１０にかかる応力が緩和され、集電体１１ａ及び集電体１１ｂ自体が伸縮する必要がない。その結果、電極部材１０が破損することなく電池５０を曲げることができる。
【０１２９】
なお、固体電解質や、粘度の高いゲル電解質を用いた電池を有する場合には、電極部材１０全体が電解質で覆われると、集電体１１ａと集電体１１ｂとが相対的にずれにくくなり、応力の緩和が期待できない。そのため、あらかじめ一対の集電体１１ａ及び集電体１１ｂの間に電解質層を設けた積層体を複数準備し、当該積層体を積層する構成とすることが好ましい。これにより、固体電解質や粘度の高いゲル電解質を用いた場合においても、集電体１１ａと集電体１１ｂとが相対的にずれる構成とすることができる。
【０１３０】
また、電極部材１０と外装体５１との間に空間７３を有していることにより、電極部材１０の中立面よりも内側に位置する集電体１１ａ及び集電体１１ｂが、外装体５１に接触することなく、相対的にずれることができる。
【０１３１】
本構成例で例示した電池は、繰り返し曲げ伸ばしを行っても、外装体の破損、電極部材の破損などが生じにくく、電池特性も劣化しにくい電池である。
【０１３２】
以上が電池の構成例についての説明である。
【０１３３】
［各構成要素について］
以下では、本発明の一態様の電極部材、及び電池の各構成要素について説明する。
【０１３４】
〔正極〕
正極は、正極集電体と、正極集電体上に形成された正極活物質層などにより構成される。正極活物質層は、正極集電体の一方の面、または両方の面に形成することができる。
【０１３５】
正極集電体には、ステンレス、金、白金、アルミニウム、チタン等の金属、及びこれらの合金など、導電性が高く、正極の電位で溶出しない材料を用いることができる。また、シリコン、チタン、ネオジム、スカンジウム、モリブデンなどの耐熱性を向上させる元素が添加されたアルミニウム合金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。正極集電体は、箔状、板状（シート状）、網状、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。正極集電体は、厚みが５μｍ以上３０μｍ以下のものを用いるとよい。また、正極集電体の表面に、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。
【０１３６】
正極活物質層は、正極活物質の他、正極活物質の密着性を高めるための結着剤（バインダ）、正極活物質層の導電性を高めるための導電助剤等を有してもよい。
【０１３７】
正極活物質層に用いる正極活物質としては、オリビン型の結晶構造、層状岩塩型の結晶構造、またはスピネル型の結晶構造を有する複合酸化物等がある。正極活物質として、例えば、ＬｉＦｅＯ２、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｖ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ５、ＭｎＯ２等の化合物を用いる。
【０１３８】
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。
【０１３９】
また、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−ｘＭｘＯ２（０＜ｘ＜１）（Ｍ＝Ｃｏ、Ａｌ等））を混合すると、これを用いた二次電池の特性を向上させることができ好ましい。
【０１４０】
または、複合材料（一般式ＬｉＭＰＯ４（Ｍは、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｃｏ（ＩＩ）、Ｎｉ（ＩＩ）の一以上））を用いることができる。一般式ＬｉＭＰＯ４の代表例としては、ＬｉＦｅＰＯ４、ＬｉＮｉＰＯ４、ＬｉＣｏＰＯ４、ＬｉＭｎＰＯ４、ＬｉＦｅａＮｉｂＰＯ４、ＬｉＦｅａＣｏｂＰＯ４、ＬｉＦｅａＭｎｂＰＯ４、ＬｉＮｉａＣｏｂＰＯ４、ＬｉＮｉａＭｎｂＰＯ４（ａ＋ｂは１以下、０＜ａ＜１、０＜ｂ＜１）、ＬｉＦｅｃＮｉｄＣｏｅＰＯ４、ＬｉＦｅｃＮｉｄＭｎｅＰＯ４、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）等のリチウム化合物を材料として用いることができる。
【０１４１】
特にＬｉＦｅＰＯ４は、安全性、安定性、高容量密度、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。
【０１４２】
または、一般式Ｌｉ（２−ｊ）ＭＳｉＯ４（Ｍは、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｃｏ（ＩＩ）、Ｎｉ（ＩＩ）の一以上、０≦ｊ≦２）等の複合材料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、Ｌｉ（２−ｊ）ＭｎＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｋＮｉｌＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｋＣｏｌＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｋＭｎｌＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＮｉｋＣｏｌＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＮｉｋＭｎｌＳｉＯ４（ｋ＋ｌは１以下、０＜ｋ＜１、０＜ｌ＜１）、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｍＮｉｎＣｏｑＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｍＮｉｎＭｎｑＳｉＯ４、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）等のリチウム化合物を材料として用いることができる。
【０１４３】
また、正極活物質として、ＡｘＭ２（ＸＯ４）３（Ａ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｘ＝Ｓ、Ｐ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｓ、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等がある。また、正極活物質として、Ｌｉ２ＭＰＯ４Ｆ、Ｌｉ２ＭＰ２Ｏ７、Ｌｉ５ＭＯ４（Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ）の一般式で表される化合物、ＮａＦｅＦ３、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酸化物、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。
【０１４４】
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や、アルカリ土類金属イオンの場合、正極活物質として、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。
【０１４５】
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、ＬｉＣｏ１／３Ｍｎ１／３Ｎｉ１／３Ｏ２とＬｉ２ＭｎＯ３の固溶体を正極活物質として用いることができる。
【０１４６】
なお、正極活物質層の表面に炭素層などの導電性材料を設けてもよい。炭素層などの導電性材料を設けることで、電極の導電性を向上させることができる。例えば、正極活物質層への炭素層の被覆は、正極活物質の焼成時にグルコース等の炭水化物を混合することで形成することができる。
【０１４７】
粒状の正極活物質層の一次粒子の平均粒径は、５０ｎｍ以上１００μｍ以下のものを用いるとよい。
【０１４８】
導電助剤としては、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。
【０１４９】
導電助剤により、正極中に電子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、正極活物質層同士の電気伝導の経路を維持することができる。正極活物質層中に導電助剤を添加することにより、高い電子伝導性を有する正極活物質層を実現することができる。
【０１５０】
また、バインダとして、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。
【０１５１】
正極活物質層の総量に対するバインダの含有量の好ましい範囲は、活物質の粒径に応じて適宜設定すればよく、好ましくは１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下とすることができる。例えば、２ｗｔ％以上８ｗｔ％以下、または３ｗｔ％以上５ｗｔ％以下などとすることができる。また、正極活物質層の総量に対する導電助剤の含有量は、１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下が好ましく、１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下がより好ましい。
【０１５２】
塗布法を用いて正極活物質層を形成する場合は、正極活物質とバインダと導電助剤を混合して正極ペースト（スラリー）を作製し、正極集電体上に塗布して乾燥させればよい。
【０１５３】
〔負極〕
負極は、負極集電体と、負極集電体上に形成された負極活物質層などにより構成される。負極活物質層は、負極集電体の一方の面、または両方の面に形成することができる。
【０１５４】
負極集電体には、ステンレス、金、白金、鉄、銅、チタン等の金属、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、チタン、ネオジム、スカンジウム、モリブデンなどの耐熱性を向上させる元素が添加されたアルミニウム合金を用いることができる。負極集電体は、箔状、板状（シート状）、網状、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。負極集電体は、厚みが５μｍ以上３０μｍ以下のものを用いるとよい。また、負極集電体の表面に、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。
【０１５５】
負極活物質層は、負極活物質の他、負極活物質の密着性を高めるための結着剤（バインダ）、負極活物質層の導電性を高めるための導電助剤等を有してもよい。
【０１５６】
負極活物質は、リチウムの溶解・析出、又はリチウムイオンの挿入・脱離が可能な材料であれば、特に限定されない。負極活物質層の材料としては、リチウム金属やチタン酸リチウムの他、蓄電分野に一般的な炭素系材料や、合金系材料等が挙げられる。
【０１５７】
リチウム金属は、酸化還元電位が低く（標準水素電極に対して−３．０４５Ｖ）、重量及び体積当たりの比容量が大きい（それぞれ３８６０ｍＡｈ／ｇ、２０６２ｍＡｈ／ｃｍ３）ため、好ましい。
【０１５８】
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挙げられる。
【０１５９】
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挙げられる。
【０１６０】
黒鉛は、リチウムイオンが層間に挿入されたときに（リチウム−黒鉛層間化合物の生成時に）、リチウム金属と同程度に卑な電位を示す（０．１乃至０．３Ｖ  ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）。これにより、リチウムイオン電池は高い作動電圧を示すことができる。さらに、黒鉛は、単位体積当たりの容量が比較的高い、体積膨張が小さい、安価である、リチウム金属に比べて安全性が高い等の利点を有するため、好ましい。
【０１６１】
負極活物質として、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合金系材料または酸化物も用いることができる。キャリアイオンがリチウムイオンである場合、合金系材料としては、例えば、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、ＨｇおよびＩｎ等のうち少なくとも一つを含む材料が挙げられる。このような元素は炭素に対して容量が大きく、特にシリコンは理論容量が４２００ｍＡｈ／ｇと飛躍的に高い。このため、負極活物質にシリコンを用いることが好ましい。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、Ｍｇ２Ｓｎ、ＳｎＳ２、Ｖ２Ｓｎ３、ＦｅＳｎ２、ＣｏＳｎ２、Ｎｉ３Ｓｎ２、Ｃｕ６Ｓｎ５、Ａｇ３Ｓｎ、Ａｇ３Ｓｂ、Ｎｉ２ＭｎＳｂ、ＣｅＳｂ３、ＬａＳｎ３、Ｌａ３Ｃｏ２Ｓｎ７、ＣｏＳｂ３、ＩｎＳｂ、ＳｂＳｎ等が挙げられる。
【０１６２】
また、負極活物質として、ＳｉＯ、ＳｎＯ、ＳｎＯ２、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）、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。
【０１６３】
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＝Ｃｏ、Ｎｉ、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。
【０１６４】
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好ましい。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ておくことで、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。
【０１６５】
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、Ｃｒ２Ｏ３等の酸化物、ＣｏＳ０．８９、ＮｉＳ、ＣｕＳ等の硫化物、Ｚｎ３Ｎ２、Ｃｕ３Ｎ、Ｇｅ３Ｎ４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。なお、上記フッ化物の電位は高いため、正極活物質として用いてもよい。
【０１６６】
塗布法を用いて負極活物質層を形成する場合は、負極活物質と結着剤を混合して負極ペースト（スラリー）を作製し、負極集電体上に塗布して乾燥させればよい。なお、負極ペーストに導電助剤を添加してもよい。
【０１６７】
また、負極活物質層の表面に、グラフェンを形成してもよい。例えば、負極活物質をシリコンとした場合、充放電サイクルにおけるキャリアイオンの吸蔵・放出に伴う体積の変化が大きいため、負極集電体と負極活物質層との密着性が低下し、充放電により電池特性が劣化してしまう。そこで、シリコンを含む負極活物質層の表面にグラフェンを形成すると、充放電サイクルにおいて、シリコンの体積が変化したとしても、負極集電体と負極活物質層との密着性の低下を抑制することができ、電池特性の劣化が低減されるため好ましい。
【０１６８】
また、負極活物質層の表面に、酸化物等の被膜を形成してもよい。充電時において電解液の分解等により形成される被膜は、その形成時に消費された電荷量を放出することができず、不可逆容量を形成する。これに対し、酸化物等の被膜をあらかじめ負極活物質層の表面に設けておくことで、不可逆容量の発生を抑制又は防止することができる。
【０１６９】
このような負極活物質層を被覆する被膜には、ニオブ、チタン、バナジウム、タンタル、タングステン、ジルコニウム、モリブデン、ハフニウム、クロム、アルミニウム若しくはシリコンのいずれか一の酸化膜、又はこれら元素のいずれか一とリチウムとを含む酸化膜を用いることができる。このような被膜は、従来の電解液の分解生成物により負極表面に形成される被膜に比べ、十分緻密な膜である。
【０１７０】
例えば、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）は、電気伝導度が１０−９Ｓ／ｃｍと低く、高い絶縁性を示す。このため、酸化ニオブ膜は負極活物質と電解液との電気化学的な分解反応を阻害する。一方で、酸化ニオブのリチウム拡散係数は１０−９ｃｍ２／ｓｅｃであり、高いリチウムイオン伝導性を有する。このため、リチウムイオンを透過させることが可能である。また、酸化シリコンや酸化アルミニウムを用いてもよい。
【０１７１】
負極活物質層を被覆する被膜の形成には、例えばゾル−ゲル法を用いることができる。ゾル−ゲル法とは、金属アルコキシドや金属塩等からなる溶液を、加水分解反応・重縮合反応により流動性を失ったゲルとし、このゲルを焼成して薄膜を形成する方法である。ゾル−ゲル法は液相から薄膜を形成する方法であるから、原料を分子レベルで均質に混合することができる。このため、溶媒の段階の金属酸化膜の原料に、黒鉛等の負極活物質を加えることで、容易にゲル中に活物質を分散させることができる。このようにして、負極活物質層の表面に被膜を形成することができる。当該被膜を用いることで、電池の容量の低下を防止することができる。
【０１７２】
〔セパレータ〕
セパレータを形成するための材料として、セルロースや、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリブテン、ナイロン、ポリエステル、ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、ポリフェニレンサルファイド等の多孔性絶縁体を用いることができる。また、ガラス繊維等の不織布や、ガラス繊維と高分子繊維を複合した隔膜を用いてもよい。
【０１７３】
〔電解液〕
電解液は、電解質として、キャリアイオンが移動可能であり、且つキャリアイオンであるリチウムイオンを有する材料を用いる。電解質の代表例としては、ＬｉＰＦ６、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、Ｌｉ（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ、Ｌｉ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ、Ｌｉ（ＳＯ２Ｆ）２Ｎ等のリチウム塩がある。これらの電解質は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を任意の組み合わせ及び比率で用いてもよい。
【０１７４】
特に、ゴム等の成型時に高温の処理が行われる場合には、電解質は耐熱性が高いことが好ましい。例えば、熱分解温度の高いイミド塩を用いることが好ましい。
【０１７５】
また、電解液の溶媒としては、キャリアイオンが移動可能な材料を用いる。電解液の溶媒としては、非プロトン性有機溶媒が好ましい。非プロトン性有機溶媒の代表例としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、γーブチロラクトン、アセトニトリル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン等があり、これらの一つまたは複数を用いることができる。また、電解液の溶媒としてゲル化される高分子材料を用いる、電解液にゲル化のための高分子材料を添加する、などにより、漏液性等に対する安全性が高まる。また、蓄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系ゲル、ポリプロピレンオキサイド系ゲル、フッ素系ポリマーのゲル等がある。また、電解液の溶媒として、難燃性及び難揮発性であるイオン液体（常温溶融塩）を一つまたは複数用いることで、蓄電池の内部短絡や、過充電等によって内部温度が上昇しても、蓄電池の破裂や発火などを防ぐことができる。なお、イオン液体は、流動状態である塩であり、イオン移動度（伝導度）が高い。また、イオン液体は、カチオンとアニオンとを含む。イオン液体としては、エチルメチルイミダゾリウム（ＥＭＩ）カチオンを含むイオン液体、またはＮ−メチル−Ｎ−プロピルピペリジニウム（ＰＰ１３）カチオンを含むイオン液体などがある。
【０１７６】
特に、高温の処理が行われる場合には、電解液の溶媒は沸点の高い材料を用いることが好ましい。例えば、プロピレンカーボネート（ＰＣ）を用いることが好ましい。
【０１７７】
〔外装体〕
二次電池の構造としては、様々な構造があるが、本実施の形態では、外装体にフィルムを用いる。なお、外装体を形成するためのフィルムは金属フィルム（アルミニウム、ステンレス、ニッケル鋼など）、有機材料からなるプラスチックフィルム、有機材料（有機樹脂や繊維など）と無機材料（セラミックなど）とを含むハイブリッド材料フィルム、炭素含有無機フィルム（カーボンフィルム、グラファイトフィルムなど）から選ばれる単層フィルムまたはこれら複数からなる積層フィルムを用いる。金属フィルムは、エンボス加工を行いやすく、エンボス加工を行って凹部または凸部を形成すると外気に触れる外装体の表面積が増大するため、放熱効果に優れている。
【０１７８】
また、外部から力を加えて二次電池の形状を変化させた場合、二次電池の外装体に外部から曲げ応力が加わり、外装体の一部が変形または一部破壊が生じる恐れがある。外装体に凹部または凸部を形成することにより、外装体に加えられた応力によって生じるひずみ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。なお、ひずみとは物体の基準（初期状態）長さに対する物体内の物質点の変位を示す変形の尺度である。外装体に凹部または凸部を形成することにより、電池の外部から力を加えて生じるひずみによる影響を許容範囲内に抑えることができる。よって、信頼性の良い電池を提供することができる。
【０１７９】
以上が、各構成要素についての説明である。
【０１８０】
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【０１８１】
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１を用いて得られる電池、特に二次電池を組み込んだ電子機器の一例を示す。
【０１８２】
実施の形態１を用いて得られる二次電池は、外装体が薄く柔軟性を有するフィルムであり、フレキシブルな形状に変形させることができる。
【０１８３】
時計などのように、電子機器の一部を使用者の身体の一部（手首や腕など）に接触させる、即ち電子機器を使用者に装着させることで、使用者が電子機器を実際の重量よりも軽量と感じることができる。使用者の身体の一部に沿った曲面を有する外観形状の電子機器にフレキシブルな二次電池を用いることで、二次電池を電子機器に適した形状に固定して設置することができる。
【０１８４】
また、使用者が電子機器を装着した部分を動かした場合、電子機器が身体の一部に沿った曲面を有していても、使用者は違和感を覚え、その電子機器を邪魔なものと認識し、ストレスを感じる恐れがある。そこで、電子機器が変形し得る部分にフレキシブルな二次電池を設けることで、身体の動きに合わせて電子機器の少なくとも一部が変形できる構成とすることが可能であり、使用者が違和感を覚えることのない電子機器とすることができる。
【０１８５】
または、電子機器の外観形状が曲面や複雑な形状である場合に限定されず、シンプルな外観形状であってもよい。例えばシンプルな外観形状の電子機器の内部において、電子機器に内蔵できる部品の数や大きさは、電子機器の筐体で形成される空間の体積で決定される場合が多い。二次電池以外の部品の隙間にフレキシブルな二次電池を設けることで、電子機器の筐体で形成される空間を有効利用することができ、小型化することもできる。
【０１８６】
なお、ウェアラブルデバイスとは、ウェアラブルカメラ、ウェアラブルマイク、ウェアラブルセンサなどのウェアラブルな入力端末や、ウェアラブルディスプレイ、ウェアラブルスピーカーなどのウェアラブルな出力端末や、それらの機能を併せもつウェアラブルな入出力端末を含む。また、ウェアラブルデバイスとは、各装置の制御やデータの計算または加工を行う装置、代表的にはＣＰＵを有するウェアラブルコンピュータを含む。また、ウェアラブルデバイスとは、データの記憶、データの送信、データの受信を行う装置、代表的には携帯情報端末、メモリなども含む。
【０１８７】
フレキシブルな形状を備える二次電池を適用した電子機器として、例えば、ヘッドマウントディスプレイやゴーグル型ディスプレイのような表示装置、テレビ（テレビジョン受信機ともいう）、デスクトップ型やノート型等のパーソナルコンピュータ、コンピュータ用などのモニタ、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、電子手帳、電子書籍端末、電子翻訳機、玩具、マイクロフォン等の音声入力機器、電気シェーバ、電動歯ブラシ、電子レンジ等の高周波加熱装置、電気炊飯器、電気洗濯機、電気掃除機、温水器、扇風機、毛髪乾燥機、加湿器や除湿器やエアコンディショナ等の空気調和設備、食器洗い器、食器乾燥器、衣類乾燥器、布団乾燥器、電気冷蔵庫、電気冷凍庫、電気冷凍冷蔵庫、ＤＮＡ保存用冷凍庫、懐中電灯、電動工具、煙感知器、ガス警報装置や防犯警報装置等の警報装置、産業用ロボット、補聴器、心臓ペースメーカ、Ｘ線撮影装置、放射線測定器、電気マッサージ器や透析装置等の健康機器や医療機器、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、照明装置、ヘッドホン、ステレオ、リモートコントローラ、置き時計や壁掛け時計等の時計、コードレス電話子機、トランシーバ、歩数計、電卓、デジタルオーディオプレーヤ等の携帯型又は据置型の音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。
【０１８８】
また、フレキシブルな形状を備える二次電池を、家屋やビルの内壁または外壁や、自動車の内装または外装の曲面に沿って組み込むことも可能である。
【０１８９】
図１５（Ａ）は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機７４００は、筐体７４０１に組み込まれた表示部７４０２の他、操作ボタン７４０３、外部接続ポート７４０４、スピーカ７４０５、マイク７４０６などを備えている。なお、携帯電話機７４００は、二次電池７４０７を有している。
【０１９０】
図１５（Ｂ）は、携帯電話機７４００を湾曲させた状態を示している。携帯電話機７４００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７４０７も湾曲される。また、その時、曲げられた二次電池７４０７の状態を図１５（Ｃ）に示す。二次電池７４０７はラミネート構造の蓄電池（積層構造電池、フィルム外装電池とも呼ばれる）である。二次電池７４０７は曲げられた状態で固定されている。なお、二次電池７４０７は集電体７４０９と電気的に接続されたリード電極７４０８を有している。例えば、二次電池７４０７の外装体のフィルムにエンボス加工を行っており、二次電池７４０７が曲げられた状態での信頼性が高い構成となっている。さらに、携帯電話機７４００は、ＳＩＭカードを挿入するためのスロットや、ＵＳＢメモリなどＵＳＢデバイスを接続するコネクタ部などを設けてもよい。
【０１９１】
図１５（Ｄ）は、曲げることのできる携帯電話の一例を示している。前腕に巻くような形状に曲げれば、図１５（Ｅ）に示すバングル型の携帯電話にすることができる。携帯電話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１５（Ｆ）に曲げた状態の二次電池７１０４を示す。二次電池７１０４は曲げられた状態で使用者の腕への装着時に、筐体が変形して二次電池７１０４の一部または全部の曲率が変化する。具体的には、曲率半径が１０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の範囲内で筐体または二次電池７１０４の主表面の一部または全部が変化する。なお、二次電池７１０４は集電体７１０６と電気的に接続されたリード電極７１０５を有している。例えば、二次電池７１０４の外装体のフィルムの表面に複数の凹凸を形成するプレス加工を行っており、二次電池７１０４が曲率を変化させて曲げられる回数が多くとも高い信頼性を維持できる構成となっている。さらに、携帯電話７１００は、ＳＩＭカードを挿入するためのスロットや、ＵＳＢメモリなどＵＳＢデバイスを接続するコネクタ部などを設けてもよい。また、図１５（Ｄ）に示す携帯電話の中央部分を折り曲げると、図１５（Ｇ）に示すような形状にすることもできる。また、携帯電話の中央部分をさらに折り曲げて図１５（Ｈ）に示すように携帯電話の端部が重なるようにして小型化させ、使用者のポケットなどに入れるサイズにできる。このように、図１５（Ｄ）に示す携帯電話は、複数の形状に変化することのできる電子機器であり、それを実現するためには少なくとも筐体７１０１、表示部７１０２、及び二次電池７１０４が可撓性を有することが望ましい。
【０１９２】
また、図１６に示すようなウェアラブルデバイスに実施の形態１で説明した蓄電装置を搭載することができる。
【０１９３】
例えば、図１６（Ａ）に示すような眼鏡型デバイス４００に搭載することができる。眼鏡型デバイス４００は、フレーム４００ａと、表示部４００ｂを有する。湾曲を有するフレーム４００ａのテンプル部に蓄電装置を搭載することで、重量バランスがよく継続使用時間の長い眼鏡型デバイス４００とすることができる。
【０１９４】
また、ヘッドセット型デバイス４０１に搭載することができる。ヘッドセット型デバイス４０１は、少なくともマイク部４０１ａと、フレキシブルパイプ４０１ｂと、イヤフォン部４０１ｃを有する。フレキシブルパイプ４０１ｂ内やイヤフォン部４０１ｃ内に蓄電装置を設けることができる。
【０１９５】
また、身体に直接取り付け可能なデバイス４０２に搭載することができる。デバイス４０２の薄型の筐体４０２ａの中に、蓄電装置４０２ｂを設けることができる。
【０１９６】
また、衣服に取り付け可能なデバイス４０３に搭載することができる。デバイス４０３の薄型の筐体４０３ａの中に、蓄電装置４０３ｂを設けることができる。
【０１９７】
また、腕時計型デバイス４０５に搭載することができる。腕時計型デバイス４０５は表示部４０５ａおよびベルト部４０５ｂを有し、表示部４０５ａまたはベルト部４０５ｂに、蓄電装置を設けることができる。
【０１９８】
表示部４０５ａには、時刻だけでなく、メールや電話の着信等、様々な情報を表示することができる。
【０１９９】
また、腕時計型デバイス４０５は、腕に直接巻きつけるタイプのウェアラブルデバイスであるため、使用者の脈拍、血圧等を測定するセンサを搭載してもよい。使用者の運動量および健康に関するデータを蓄積し、健康維持に役立てることができる。
【０２００】
また、ベルト型デバイス４０６に搭載することができる。ベルト型デバイス４０６は、ベルト部４０６ａおよびワイヤレス給電受電部４０６ｂを有し、ベルト部４０６ａの内部に、蓄電装置を搭載することができる。
【０２０１】
図１６（Ｂ）は、情報処理装置２００の外観の一例を説明する投影図である。本実施の形態で説明する情報処理装置２００は、演算装置２１０と入出力装置２２０と、表示部２３０と、蓄電装置２５０とを有する。
【０２０２】
情報処理装置２００は、通信部を有し、通信部は、ネットワークに情報を供給し、ネットワークから情報を取得する機能を備える。また、通信部２９０を用いて特定の空間に配信された情報を受信して、受信した情報に基づいて、画像情報を生成してもよい。例えば、学校または大学等の教室で配信される教材を受信して表示して、教科書に用いることができる。または、企業等の会議室で配信される資料を受信して表示することができる。
【０２０３】
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【実施例１】
【０２０４】
本実施例では、本発明の一態様の電池を作製した。ここでは、上記実施の形態１の作製方法例１で例示した方法に基づいて作製した。
【０２０５】
片面に正極活物質層を有するアルミニウム箔の正極集電体と、片面に負極活物質層を有する銅箔の負極集電体をそれぞれ６枚準備した。正極活物質としてＬｉＣｏＯ２を用い、負極活物質として黒鉛を用いた。
【０２０６】
また、正極集電体は、塗工面とは反対側の面を合わせて重ねた後、一対の正極集電体に、袋状のセパレータをかぶせたものを用いた。
【０２０７】
続いて、図１７（Ａ）に示すように、セパレータをかぶせた正極集電体と、負極集電体とを、長さ方向にずらして積層した。続いて、図１７（Ｂ）に示すように、正極集電体及び負極集電体のそれぞれのタブ部に、リードを超音波接合により接合した。図１７（Ｃ）は、図１７（Ｂ）の拡大図である。
【０２０８】
次に、図１８（Ａ）に示すように一対の接合部を覆うように、絶縁部材としてポリイミドテープを巻きつけた。図１８（Ｂ）は裏返した時の写真であり、図１８（Ｃ）は図１８（Ａ）の拡大図である。
【０２０９】
続いて、正極集電体及び負極集電体のタブ部を折り返した。その後、接合部を含む一対のタブ部と、正極集電体と、負極集電体とを固定するため、固定部材としてポリイミドテープを巻きつけた。図１９（Ｂ）は接合部側の写真であり、図１９（Ａ）は裏返したときの写真であり、図１９（Ｃ）は図１９（Ｂ）の拡大図である。
【０２１０】
以上により、電極部材が完成した。
【０２１１】
続いて、上記電極部材を外装体で挟み、サイドシール及びトップシールを形成することで、電池を作製した。
【０２１２】
外装体には、ポリプロピレン、アルミニウム箔、及びナイロンが順に積層された厚さ約７０μｍのアルミラミネートフィルムを用いた。また波のピッチが２ｍｍ、凸部と凹部の高さの差が０．５ｍｍとなるように、加工されたフィルムを用いた。
【０２１３】
フィルムのシール部を形成するための接合は、表面が平坦である型（ヒートバー）を用いて行った。サイドシールには幅１ｍｍのヒートバーを用い、トップシールには、リード部分と対向する位置に溝が設けられた幅２ｍｍのヒートバーを用いた。
【０２１４】
図２０（Ａ）、（Ｂ）に、作製した電池の外観写真を示す。このように、トップシール及びサイドシールは極めて平坦に形成されていること、またフィルムの端部に近い部分では中央部分に比べて、波の周期が長く、且つ波の振幅が小さくなるように、フィルムの一部が変形していること、が確認できる。
【０２１５】
以上が実施例１の説明である。
【０２１６】
本実施例は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態または実施例と適宜組み合わせて実施することができる。
【実施例２】
【０２１７】
以下では、本発明の一態様の電池と、比較のための電池をそれぞれ作製し、その内部構造を撮影した結果と、繰り返し曲げ試験前後の電気特性を評価した結果について説明する。
【０２１８】
［試料の作製］
まず、以下の３種類の試料（比較試料１、比較試料２、試料１）を作製した。
【０２１９】
正極集電体には、幅９ｍｍのアルミニウム箔を用い、負極集電体には幅１０ｍｍの銅箔を用いた。ここでは、それぞれ片面に活物質層を有する正極集電体と負極集電体を、それぞれ６枚積層した。
【０２２０】
試料１は、上記実施例１と同様の方法により作製した。また試料１には、外装体としてあらかじめエンボス加工が施された幅１６ｍｍのアルミラミネートフィルムを用いた。
【０２２１】
比較試料１及び比較試料２は、リードと集電体との固定部分を、接合部のみとした条件で作製した。比較試料１及び比較試料２も、試料１と同様に、あらかじめエンボス加工が施されたアルミラミネートフィルムを外装体に用いた。また、比較試料１の外装体には幅１５ｍｍのアルミラミネートフィルムを用いた。比較試料２の外装体には、試料１と同様の幅１６ｍｍのアルミラミネートフィルムを用いた。
【０２２２】
［内部構造の観察］
作製した比較試料２と、試料１について、Ｘ線ＣＴ（Ｘ−ｒａｙ  ｃｏｍｐｕｔｅｄ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）を用いて電池の内部を観察した。
【０２２３】
図２１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に、比較試料２について撮影した透過Ｘ線写真を示す。図２１（Ａ）は横方向の写真であり、図２１（Ｂ）は平面視における写真であり、図２１（Ｃ）は、図２１（Ａ）のタブ部近傍を拡大した写真である。
【０２２４】
ここで、Ｘ線は、軽元素ほど透過しやすいため、アルミニウム箔を用いた外装体及び正極集電体等は、透けた画像となっている。
【０２２５】
図２１（Ｃ）に示すように、リードとタブとの接合部が、集電体の活物質層を有する領域が積層された部分とは離れた位置に設けられている。
【０２２６】
図２２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に、試料１について撮影した透過Ｘ線写真を示す。図２２（Ｃ）に示すように、集電体のタブ部が折り返されていることが分かる。また集電体とリードとの接合部が、集電体が積層された部分と重なっていることが確認できた。
【０２２７】
なお、比較試料１は、比較試料２に対して外装体の幅が異なるのみであるため、図は省略する。
【０２２８】
［曲げ伸ばし試験］
続いて、比較試料１、比較試料２、及び試料１について、曲げ伸ばし試験を繰り返し行った。曲げ伸ばし試験は、曲率半径２５ｍｍで曲げた状態と、平坦な状態とを繰り返し行った。
【０２２９】
比較試料１は、６０００回の曲げ伸ばし試験後に、外装体の破損がみられ、電解液の漏洩が確認された。比較試料１の外装体の破損箇所は、外装体と負極集電体の端部とが接触する部分に位置していた。
【０２３０】
一方、比較試料２及び試料１は、１００００回の曲げ伸ばし試験後でも外装体の破損は見られず、電解液の漏洩もなかった。
【０２３１】
〔内部構造の観察１〕
図２３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、各試料の曲げ伸ばし試験前の、断面のＸ線ＣＴ像を示している。図２３（Ａ）は比較試料１、図２３（Ｂ）は比較試料２、図２３（Ｃ）は試料１の、外装体の谷線に沿った断面である。
【０２３２】
ここで、式（２）におけるａの値を見積もった。ここで、Ｌは一対のサイドシール間の距離、Ｗは負極集電体の幅、ｔは、電極部材の厚さ（外側に位置する２つの負極集電体間の距離）である。
【０２３３】
【数２】
2018006336.tif 000004
【０２３４】
比較試料１について見積もったａの値は、０．６６であった。一方、比較試料２について見積もったａ値は、１．０４であり、試料１について見積もったａの値は１．０３であった。
【０２３５】
以上の結果から、比較試料１では、負極集電体端部とサイドシールとの隙間の片側あたりの幅が、厚さの０．７倍未満であることが分かった。曲げ伸ばし試験の結果から、比較試料１では負極集電体の端部が外装体と接触し、外装体が破損していたことから、この程度のスペースでは、不十分であることが分かる。
【０２３６】
一方、比較試料２及び試料１では、負極集電体端部とサイドシールとの隙間の片側あたりの幅が、厚さの０．８倍以上である。曲げ伸ばし試験の結果では、１００００回繰り返しても破損が見られないことから、これらの間のスペースが十分に確保できていることが確認できた。
【０２３７】
〔充放電特性〕
各試料に対して、曲げ伸ばし試験前後における充放電特性を測定した。
【０２３８】
図２４（Ａ）、（Ｂ）に、比較試料１の特性を示す。図２４（Ａ）は、曲げ伸ばし試験前の特性であり、図２４（Ｂ）は、３０００回の曲げ伸ばし試験後の特性である。各図において、縦軸に電圧を、横軸に正極活物質の単位重量当たりの容量を、それぞれ示している。図２４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、曲げ伸ばし試験により容量の低下が確認された。
【０２３９】
図２５（Ａ）（Ｂ）に、比較試料２の特性を示す。図２５（Ｂ）は、１００００回の曲げ伸ばし試験後の特性である。このように、比較試料２では、外装体の破損は見られなかったものの、曲げ伸ばし試験による容量の低下が確認された。
【０２４０】
図２６（Ａ）、（Ｂ）に、試料１の特性を示す。図２６（Ｂ）は、１００００回の曲げ伸ばし試験後の特性である。試料１では、曲げ伸ばし試験前後において、容量の低下がほとんど見られなかった。曲げ伸ばし試験前の放電容量は、１３４．０［ｍＡｈ／ｇ］であったのに対し、試験後の放電容量は１３３．３［ｍＡｈ／ｇ］であった。
【０２４１】
〔内部構造の観察２〕
続いて、曲げ伸ばし試験を１００００回行った比較試料２と、試料１について、再び透過Ｘ線写真を撮影し、内部構造を観察した。
【０２４２】
図２７（Ａ）に、比較試料２のタブ部近傍の横方向の透過Ｘ線写真を示す。図中、破線で囲った部分に示すように、負極集電体の一部が破断していることが確認できた。このことから、上記容量の低下は、タブ部の破断に起因するものと考えられる。
【０２４３】
図２７（Ｂ）に、試料１のタブ部近傍の横方向の透過Ｘ線写真を示す。曲げ伸ばし試験を行う前の透過Ｘ線写真（図２２（Ｃ））と比較しても、ほとんど変化がないことが確認できた。
【０２４４】
以上の結果から、本発明の一態様の電池は、曲げ伸ばしを繰り返しても容量の低下がほとんど見られず、極めて信頼性の高い電池であることが確認できた。
【０２４５】
以上が、実施例２についての説明である。
【０２４６】
本実施例は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態または実施例と適宜組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【０２４７】
１０    電極部材
１０ａ    電極部材
１１ａ    集電体
１１ｂ    集電体
１２ａ    リード
１２ｂ    リード
１３ａ    活物質層
１３ｂ    活物質層
１４    セパレータ
１４ａ    セパレータ
１５ａ    接合部
１５ｂ    接合部
１６    絶縁部材
１６ａ    絶縁部材
１６ｂ    絶縁部材
１７    固定部材
１８    絶縁部材
１８ａ    絶縁部材
１８ｂ    絶縁部材
１８ｃ    絶縁部材
２１ａ    タブ部
２１ｂ    タブ部
２２ａ    電極部
２２ｂ    電極部
５０    電池
５１    外装体
６１    折り曲げ部
６２    シール部
６３    シール部
７１    稜線
７２    谷線
７３    空間
２００    情報処理装置
２１０    演算装置
２２０    入出力装置
２３０    表示部
２５０    蓄電装置
２９０    通信部
４００    眼鏡型デバイス
４００ａ    フレーム
４００ｂ    表示部
４０１    ヘッドセット型デバイス
４０１ａ    マイク部
４０１ｂ    フレキシブルパイプ
４０１ｃ    イヤフォン部
４０２    デバイス
４０２ａ    筐体
４０２ｂ    蓄電装置
４０３    デバイス
４０３ａ    筐体
４０３ｂ    蓄電装置
４０５    腕時計型デバイス
４０５ａ    表示部
４０５ｂ    ベルト部
４０６    ベルト型デバイス
４０６ａ    ベルト部
４０６ｂ    ワイヤレス給電受電部
７１００    携帯電話
７１０１    筐体
７１０２    表示部
７１０３    操作ボタン
７１０４    二次電池
７１０５    リード電極
７１０６    集電体
７４００    携帯電話機
７４０１    筐体
７４０２    表示部
７４０３    操作ボタン
７４０４    外部接続ポート
７４０５    スピーカ
７４０６    マイク
７４０７    二次電池
７４０８    リード電極
７４０９    集電体
【図１】
2018006336.tif 000005
【図２】
2018006336.tif 000006
【図３】
2018006336.tif 000007
【図４】
2018006336.tif 000008
【図５】
2018006336.tif 000009
【図６】
2018006336.tif 000010
【図７】
2018006336.tif 000011
【図８】
2018006336.tif 000012
【図９】
2018006336.tif 000013
【図１０】
2018006336.tif 000014
【図１１】
2018006336.tif 000015
【図１２】
2018006336.tif 000016
【図１３】
2018006336.tif 000017
【図１４】
2018006336.tif 000018
【図１５】
2018006336.tif 000019
【図１６】
2018006336.tif 000020
【図１７】
2018006336.tif 000021
【図１８】
2018006336.tif 000022
【図１９】
2018006336.tif 000023
【図２０】
2018006336.tif 000024
【図２１】
2018006336.tif 000025
【図２２】
2018006336.tif 000026
【図２３】
2018006336.tif 000027
【図２４】
2018006336.tif 000028
【図２５】
2018006336.tif 000029
【図２６】
2018006336.tif 000030
【図２７】
2018006336.tif 000031