(57)【要約】【課題】入出力特性の向上に寄与し得る二次電池および二次電池の製造方法を提供する。【解決手段】二次電池１００は、一の活物質層１１０と、セパレータ１２０と、他の活物質層１３０と、セパレータと、を積層方向に交互に有する。一の活物質層には、導電性の端子１１１が突設されている。他の活物質層は、一の活物質層と異なる電気的極性を有し、導電性の端子１３１が面方向Ｐにおける一部に接続した状態で突設されている。【選択図】図１
2018198142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性の端子が突設された一の活物質層と、
セパレータと、
前記一の活物質層と異なる電気的極性を有し、導電性の端子が面方向の一部に接続した状態で突設された他の活物質層と、
セパレータと、を積層方向に交互に有する、二次電池。
【請求項２】
前記一の活物質層および前記他の活物質層のうちの少なくとも一方における面方向の一部には、前記端子と一体の導電体が配設されている、請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記導電体は、面方向に伸びる線材から構成された骨格形状を有する、請求項２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記導電体は、前記一の活物質層および前記他の活物質層のうちの少なくとも一方における面に配設されており、イオンが通過可能な複数の孔が形成されている、請求項２または請求項３に記載の二次電池。
【請求項５】
前記導電体は、前記セパレータの面に形成されたパターンコーティングである、請求項２〜請求項４のうちのいずれか１つに記載の二次電池。
【請求項６】
リチウムイオン二次電池である、請求項１〜請求項５のうちのいずれか１つに記載の二次電池。
【請求項７】
セパレータの面に一の活物質層を有し、当該一の活物質層に対し、導電性の端子が突設されている一のシート材と、
セパレータの面に他の活物質層を有し、当該他の活物質層に対し、導電性の端子が面方向の一部に接続した状態で突設されている他のシート材と、を、
前記セパレータが間に介されるようにして交互に積層する、二次電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池および二次電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の航続距離の延長、あるいはモバイル機器の消費電力増大や使用時間の延長等の要求を受けて、電池容量が年々増している。また、それにともない、急速充電化の要望も高まっている。
【０００３】
電池容量は、電池に含まれる活物質の比率によって決まり、活物質層を厚くすることによって高容量化を図れるが、活物質層の厚膜化とともにイオンの拡散距離も増大し、その結果、電池の入出力特性の悪化を招く。
【０００４】
そのため、電池の入出力特性を向上させるべく、活物質層の厚み方向に形成された微細な三次元の電極構造が検討されており、そのような電極構造として、例えば特許文献１で開示されているような櫛歯状の三次元構造がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００８／０７２６３８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来技術のように活物質層の厚み方向に突出した微細な三次元構造が設けられていると、製造過程で活物質層が厚み方向からプレスされた際、その構造が壊れてしまう恐れがある。
【０００７】
製造過程でのプレスは、例えば、部材同士の接着性を向上させて電気抵抗を低減させたり、活物質層内の空孔率を制御したりするために行われ、仮にプレスせず従来の三次元構造の電極を作製しても、それが所定の性能を発揮するのは難しい。
【０００８】
従って、上記従来技術のような三次元構造は、（エネルギー密度や耐久性等の）他の電池性能への跳ね返りなく、入出力特性を向上させるのに十分であるとは言い切れないのが現状であった。
【０００９】
本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、より入出力特性の向上に寄与し得る二次電池および二次電池の製造方法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】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明の二次電池は、一の活物質層と、セパレータと、他の活物質層と、セパレータと、を積層方向に交互に有する。一の活物質層には、導電性の端子が突設されている。他の活物質層は、一の活物質層と異なる電気的極性を有しており、導電性の端子が面方向の一部に接続した状態で突設されている。
【００１１】
上記目的を達成するための本発明の二次電池の製造方法は、一のシート材と、他のシート材とを交互に積層する。一のシート材は、セパレータの面に一の活物質層を有し、一の活物質層に対し、導電性の端子が突設されている。他のシート材は、セパレータの面に他の活物質層を有し、他の活物質層に対し、導電性の端子が面方向の一部に接続した状態で突設されている。一のシート材と、他のシート材とは、セパレータが間に介されるようにして交互に積層される。
【発明の効果】
【００１２】
上記構成を有する二次電池および二次電池の製造方法によれば、より入出力特性の向上に寄与し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態のリチウムイオン二次電池を示す断面図である。
【図２】図１の符号２から見た図である。
【図３】第１実施形態のリチウムイオン二次電池の分解図である。
【図４】実施形態と異なる対比例を模式的に示す図である。
【図５】第１実施形態のリチウムイオン二次電池の要部を模式的に示す図である。
【図６】第２実施形態のリチウムイオン二次電池を示す断面図である。
【図７】図６の７−７線に沿う断面図である。
【図８】第２実施形態の導電体の変形例を示す図である。
【図９】第２実施形態の導電体の他の変形例を示す図である。
【図１０】第３実施形態のリチウムイオン二次電池を示す断面図である。
【図１１】第３実施形態の導電体およびセパレータを示す図である。
【図１２】第３実施形態のリチウムイオン二次電池の作製過程の一部を示す図である。
【図１３】第３実施形態のリチウムイオン二次電池の作製過程の一部を示す図である。
【図１４】実施例１のリチウムイオン二次電池を示す断面図である。
【図１５】実施例１のリチウムイオン二次電池の作製過程の一部を示す図である。
【図１６】実施例１のリチウムイオン二次電池の作製過程の一部を示す図である。
【図１７】実施例１のリチウムイオン二次電池の作製過程の一部を示す図である。
【図１８】実施例１のリチウムイオン二次電池の作製過程の一部を示す図である。
【図１９】実施例２のリチウムイオン二次電池を示す断面図である。
【図２０】実施例３のリチウムイオン二次電池を示す断面図である。
【図２１】比較例１のリチウムイオン二次電池を示す断面図である。
【図２２】比較例２のリチウムイオン二次電池を示す断面図である。
【図２３】実施例１および比較例１の充放電試験の一の結果を示すグラフである。
【図２４】実施例１および比較例１の充放電試験の他の結果を示すグラフである。
【図２５】実施例１および比較例１の充放電試験のさらに他の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる。
【００１５】
＜第１実施形態＞
図１に示すように、第１実施形態のリチウムイオン二次電池１００は、負極活物質層１１０（一の活物質層）と、セパレータ１２０と、正極活物質層１３０（他の活物質層）と、セパレータ１２０と、を積層方向Ｓに交互に有する。また、リチウムイオン二次電池１００は、負極タブ１１１（端子）、正極タブ１３１（端子）、およびラミネートフィルム１４０を有する。
【００１６】
負極活物質層１１０は、負極活物質粒子を含むとともに、例えば金属やカーボン等の導電助剤、および、例えばビニル樹脂やウレタン樹脂等のポリマーを含んでいる。
【００１７】
負極活物質層１１０に含まれる負極活物質粒子の構成材料は、例えば、黒鉛、アモルファス炭素、高分子化合物焼成体、コークス類、カーボン繊維、導電性高分子、スズ、シリコン、金属合金、リチウムと遷移金属との複合酸化物等である。負極活物質粒子の表面の少なくとも一部は、導電助剤およびポリマーによって覆われている。
【００１８】
負極タブ１１１は、負極活物質層１１０に対して面方向Ｐにおける一部に接続した状態で突設されており、導電性を有する。負極タブ１１１の構成材料は、例えば、アルミニウム、ニッケル、鉄、ステンレス鋼、チタン、銅等の金属であるが、これに限定されず、導電性高分子であってもよいし、導電性フィラーと樹脂とを含む材料であってもよい。
【００１９】
負極タブ１１１は、複数の負極活物質層１１０のそれぞれに設けられており、複数の負極タブ１１１同士は、端部で互いに接合されて電気的に接続している。
【００２０】
セパレータ１２０は、例えばポリマーまたは不織布からなる多孔性の絶縁体であり、電解液の浸透によって、イオンの透過性および電気伝導性を呈する。
【００２１】
正極活物質層１３０は、正極活物質粒子を含むとともに、負極活物質層１１０に含まれるのと同様の導電助剤およびポリマーを含んでいる。
【００２２】
正極活物質粒子の構成材料は、例えば、リチウムと遷移金属との複合酸化物である。リチウムと遷移金属との複合酸化物は、例えば、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎＯ２およびＬｉＭｎ２Ｏ４等やこれらの混合物である。正極活物質粒子の表面の少なくとも一部は、導電助剤およびポリマーによって覆われている。
【００２３】
正極タブ１３１は、正極活物質層１３０に対して面方向Ｐにおける一部に接続した状態で突設されており、導電性を有する。正極タブ１３１の構成材料自体は、負極タブ１１１の構成材料と同様である。
【００２４】
正極タブ１３１は、本実施形態では負極タブ１１１と同じ方向に突き出しているが、それとは反対方向に突き出していてもよい。
【００２５】
正極タブ１３１は、複数の正極活物質層１３０のそれぞれに設けられており、複数の正極タブ１３１同士は、端部で互いに接合されて電気的に接続している。
【００２６】
負極活物質層１１０、および正極活物質層１３０に含まれる導電助剤の添加量は、特に限定されないが、好ましくは５ｗｔ％〜１０ｗｔ％である。また、導電助剤の構成材料も特に限定されないが、好ましくは、繊維状のカーボン、またはカーボンナノチューブである。
【００２７】
導電助剤の添加量が５ｗｔ％以上であれば、負極活物質層１１０および正極活物質層１３０の広い範囲で面方向Ｐにおける電子伝導性が確保され、良好な長期耐久性が得られる。導電助剤の添加量が１０ｗｔ％以下であれば、エネルギー密度の低下を抑制できる。
【００２８】
また、導電助剤の構成材料が、繊維状のカーボン、またはカーボンナノチューブであれば、面方向Ｐにおいて比較的長距離の電子伝導性が得られ、負極活物質層１１０および正極活物質層１３０において電子が長距離移動し易くなる。
【００２９】
ラミネートフィルム１４０は、以上の構成要素を覆う外装材であり、それらの構成要素とともに電解液を封入している。
【００３０】
電解液は、例えば、プロピレンカーボネート（ＰＣ）およびエチレンカーボネート（ＥＣ）からなる有機溶媒、支持塩としてのリチウム塩（ＬｉＰＦ６）を含んでいる。有機溶媒は、その他の環状カーボネート類、ジメチルカーボネート等の鎖状カーボネート類、テトラヒドロフラン等のエーテル類を適用することが可能である。リチウム塩は、その他の無機酸陰イオン塩、ＬｉＣＦ３ＳＯ３等の有機酸陰イオン塩を適用することが可能である。
【００３１】
ラミネートフィルム１４０は、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、アルミニウム、ナイロンがこの順で積層された構成を有するが、この構成に限定されない。
【００３２】
ラミネートフィルム１４０の縁１４１では、液密な状態が保たれたまま、負極タブ１１１の端部、および正極タブ１３１の端部が引き出されている。
【００３３】
図２に示すように、負極タブ１１１、および正極タブ１３１は、同じ縁１４１における互いに離間した箇所から引き出されているが、これに限定されない。
【００３４】
例えば、負極タブ１１１および正極タブ１３１のうちの一方が、縁１４１から引き出され、それらのうちの他方は、縁１４１と対向する縁１４２から引き出されるようにしてもよい。この場合、縁１４１におけるタブの引き出し箇所、および縁１４２におけるタブの引き出し箇所のそれぞれは特に限定されず、また、縁１４１、縁１４２のそれぞれの一部ではなく、縁１４１、縁１４２のそれぞれの全体に亘って幅広のタブを引き出すようにしてもよい。
【００３５】
次に、リチウムイオン二次電池１００の製造方法を述べる。
【００３６】
図３に示すように、本実施形態の製造方法では、互いに異なる構成を有するシート材１５０（一のシート材）およびシート材１６０（他のシート材）のそれぞれが作製され、それらが交互に積層される。それらの積層体は、積層方向Ｓにおいてプレスされた後、ラミネートフィルム１４０によって覆われ、電解液とともに封止される。
【００３７】
シート材１５０は、セパレータ１２０の面に配置された負極活物質層１１０に対し、負極タブ１１１が面方向Ｐにおける一部に接続した状態で突設された構成を有する。
【００３８】
シート材１５０は、例えば、セパレータ１２０の面に負極タブ１１１を配置し、それらの上に負極活物質層１１０を形成して作製される。負極活物質層１１０は、負極活物質粒子等を含む負極スラリーの塗工およびその乾燥によって形成される。ここで用いられる負極スラリーは、負極活物質粒子の他に、例えば、導電助剤、およびポリマー等を含み、それらと溶媒とを混合して作製される。
【００３９】
シート材１６０は、セパレータ１２０の面に配置された正極活物質層１３０に対し、正極タブ１３１が面方向Ｐにおける一部に接続した状態で突設された構成を有する。
【００４０】
シート材１６０は、例えば、セパレータ１２０の面に正極タブ１３１を配置し、それらの上に正極活物質層１３０を形成して作製される。正極活物質層１３０は、正極活物質粒子等を含む正極スラリーの塗工およびその乾燥によって形成される。ここで用いられる正極スラリーは、正極活物質粒子の他に、例えば、導電助剤、およびポリマー等を含み、それらと溶媒とを混合して作製される。
【００４１】
シート材１５０と、シート材１６０とは、セパレータ１２０が間に介されるようにして交互に積層される。それらの積層数は、特に限定されない。
【００４２】
次に、本実施形態の作用効果を対比例と比較して述べる。
【００４３】
図４に示す対比例では、本実施形態と異なり、例えば金属箔等の導電性の集電片１０１、１０３のそれぞれが、負極活物質層１１０および正極活物質層１３０のそれぞれに対し、面方向Ｐの一部ではなく、面方向Ｐの全体に広がった状態で突設されている。
【００４４】
このため、イオン１の拡散は、負極活物質層１１０および正極活物質層１３０のそれぞれにおいて、セパレータ１２０側の片面だけから可能になる。従って、対比例では、イオン１の最大拡散距離Ｄ１は、負極活物質層１１０、セパレータ１２０、および正極活物質層１３０の厚みの合計である。
【００４５】
一方、図５に示すように、本実施形態では、負極タブ１１１および正極タブ１３１のそれぞれは、負極活物質層１１０および正極活物質層１３０のそれぞれに対し、面方向Ｐにおける一部に接続した状態で突設されている。
【００４６】
このため、イオン１の拡散は、負極活物質層１１０および正極活物質層１３０のそれぞれで両面側から可能である。
【００４７】
従って、本実施形態では、イオン１の最大拡散距離Ｄ２は、負極活物質層１１０および正極活物質層１３０のそれぞれの厚みの半分と、セパレータ１２０の厚みとの合計であり、対比例よりも短い（Ｄ１＞Ｄ２）。
【００４８】
このように、本実施形態によれば、イオン１の拡散距離が短縮化されるため、充電性能および放電性能の両者が改善され、入出力特性を向上させることができる。
【００４９】
また、本実施形態によれば、従来のように負極活物質層１１０や正極活物質層１３０の厚み方向に例えば微細な凹凸状の３次元構造を設けなくても済むため、製造過程で積層方向Ｓにおけるプレスをすることが可能である。
【００５０】
従って、本実施形態は、実用性に優れ、より入出力特性の向上に寄与することができる。
【００５１】
また、一般的なリチウムイオン二次電池は、例えば鉛蓄電池やニッケル水素電池等の水系電解液を用いる二次電池に比べてイオン伝導度が比較的低いため、本実施形態のようにイオン１の拡散距離を短縮化すれば、その分、大きな効果を得ることができる。
【００５２】
＜第２実施形態＞
図６に示すように、第２実施形態のリチウムイオン二次電池２００は、導電体２７０を有する点で第１実施形態と異なる。他の構成については、本実施形態は第１実施形態と略同様であるため、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、製造方法についても、本実施形態は、第１実施形態のシート材１５０、１６０に導電体２７０が備えられる点で異なるだけであるため、ここでの重複する説明を省略する。
【００５３】
導電体２７０は、負極活物質層１１０および正極活物質層１３０のそれぞれの面方向Ｐにおける一部に、埋め込まれるようにして配設されている。
【００５４】
本実施形態では、負極活物質層１１０および正極活物質層１３０の両方に導電体２７０が設けられているが、それらのうちの一方に導電体２７０が設けられている形態を本発明は含む。また、導電体２７０は、本実施形態のように負極活物質層１１０および正極活物質層１３０のそれぞれの内部に埋め込まれるようにして配設されるのではなく、それらの面に対して配設され、それらとセパレータ１２０との間に位置するようにしてもよい。
【００５５】
導電体２７０は、負極タブ１１１および正極タブ１３１のそれぞれと電気的に接続しており、それらと同様、導電性を有する構成材料によって形成され得る。
【００５６】
図７に示すように、導電体２７０は、枠形状（骨格形状）を有する。
【００５７】
導電体２７０は、負極活物質層１１０や正極活物質層１３０の面に沿う方向（面方向Ｐ）において、その一部に配設されており、負極活物質層１１０や正極活物質層１３０の面全体を覆わないため、それらの面に直交する厚み方向Ｓへのイオン１の移動（図５参照）が可能である。
【００５８】
導電体２７０は、枠形状の４辺をなす線材２７１によって構成されているが、これに限定されない。導電体２７０は、負極活物質層１１０や正極活物質層１３０の面方向Ｐに伸びる線材によって構成されていれば、他の形状を有してもよい。
【００５９】
例えば図８に示すように、導電体２７０は、格子状の骨格形状を有してもよく、あるいは図９に示すように、櫛歯状の骨格形状を有してもよい。また、導電体２７０を構成する線材の形状も、直線に限定されず、曲線であってもよい。導電体２７０の寸法や形状は、例えば、エネルギー密度や特に活物質層の電子抵抗によるＩＲドロップを考慮して設計される。
【００６０】
本実施形態では、導電体２７０が負極活物質層１１０および正極活物質層１３０に配設されているが、導電体２７０は、それらの面方向Ｐの一部に配設されており、厚み方向Ｓへのイオン１の移動を遮断しないため、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００６１】
また、導電体２７０が、負極活物質層１１０および正極活物質層１３０のうちの少なくとも一方に配設されることによって、面方向Ｐにおける導電通路として機能するため、より集電性能を高められるという効果が得られる。
【００６２】
特に、本実施形態では、導電体２７０が枠形状（骨格形状）を有することによって、集電性能を効果的に高めることができる。
【００６３】
＜第３実施形態＞
図１０に示すように、第３実施形態のリチウムイオン二次電池３００は、導電体３７０を有する点で第１実施形態と異なる。他の構成については、本実施形態は第１実施形態と略同様であるため、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００６４】
導電体３７０は、負極活物質層１１０および正極活物質層１３０のそれぞれの面に配設されており、イオン１が通過可能な複数の孔が形成されている。
【００６５】
本実施形態では、負極活物質層１１０および正極活物質層１３０の両方に導電体３７０が設けられているが、それらのうちの一方に導電体３７０が設けられている形態を本発明は含む。
【００６６】
導電体３７０は、負極タブ１１１および正極タブ１３１のそれぞれと電気的に接続しており、それらと同様、導電性を有する構成材料によって形成され得る。
【００６７】
図１１に示すように、導電体３７０は、セパレータ１２０の面に形成されたパターンコーティングであり、網目形状を有する。網目の寸法や形状、パターンピッチ等は、イオン１が通過可能であれば特に限定されないが、例えばエネルギー密度やＩＲドロップ等を考慮して設計される。
【００６８】
また、導電体３７０の形態も、網目形状のパターンに限定されず、他のパターンであってもよい。他のパターンとして、例えば、セパレータ１２０の面の長辺に沿った複数の横線、セパレータ１２０の面の短辺に沿った複数の縦線、セパレータ１２０の面の対角線に沿った複数の斜線、波形、煉瓦状、格子状、菱形、鱗状、または市松模様等が挙げられるが、特に限定されない。
【００６９】
それらのパターンを形成している線と線との間隔は、特に限定されないが、電子の導電性を確保するため、好ましくは２ｍｍ程度である。
【００７０】
図１２に示すように、導電体３７０の形成されたセパレータ１２０に対し、負極タブ１１１が配置され、それらの上に負極活物質層１１０が形成されることによって、本実施形態の一のシート材３５０が形成される。負極タブ１１１は、端部で導電体３７０と接して電気的に接続している。負極活物質層１１０は、負極活物質粒子等を含む負極スラリー１１２の塗工およびその乾燥によって形成される。
【００７１】
一方、図１３に示すように、導電体３７０の形成されたセパレータ１２０に対し、正極タブ１３１が配置され、それらの上に正極活物質層１３０が形成されることによって、本実施形態の他のシート材３６０が形成される。正極活物質層１３０は、正極活物質粒子等を含む正極スラリー１３２の塗工およびその乾燥によって形成される。
【００７２】
シート材３５０とシート材３６０とを交互に積層し、それらをラミネートフィルム１４０によって電解液とともに封止することによって、リチウムイオン二次電池３００は作製されるが、それらの工程は第１実施形態と同様であるため、ここでの重複する説明は省略する。
【００７３】
本実施形態では、導電体３７０が負極活物質層１１０および正極活物質層１３０に配設されているが、導電体３７０は、それらの面に配設されているとともに、イオン１が通過可能な複数の孔が形成されており、これらの構成によって、厚み方向へのイオン１の移動（図５参照）が特に遮られ難くなっている。
【００７４】
これは、単に活物質層との密着性向上や界面抵抗低減等を目的とした従来公知の集電箔とは異なる本実施形態の特徴であり、これによって、第１実施形態と同様の特有の効果を得ることできる。
【００７５】
また本実施形態では、導電体３７０が、面方向Ｐにおける導電通路として機能するため、より集電性能を高められるという効果が得られる。また、導電体３７０がパターンコーティングであり、印刷や蒸着、あるいは３Ｄプリンター等の既存のプロセス技術を適用できるため、比較的簡単に形成できる。
【００７６】
＜実施例１＞
図１４に示すように、本発明者らは、上記実施形態の構成に基づき、実施例１のリチウムイオン二次電池１００Ａを作製した。
【００７７】
本来であれば、上記実施形態と同様に正負の活物質層が多層に積層された構成の実施例で効果を検証するのが望ましいが、活物質層の厚み方向両側へのイオン拡散の効果を確認できればよいので、実施例では１つの活物質層に焦点を当て、そこで前述のようなイオン拡散が生じるようにした。
【００７８】
実施例１のリチウムイオン二次電池１００Ａは、負極活物質層１１０Ａと、セパレータ１２０Ａと、正極活物質層１３０Ａと、セパレータ１２０Ａと、負極活物質層１１０Ａとを積層方向に交互に有する。また、リチウムイオン二次電池１００Ａは、負極タブ１１１Ａ、正極タブ１３１Ａ、ラミネートフィルム１４０Ａ、および導電体１７０Ａを有する。
【００７９】
負極活物質層１１０Ａは、グラファイトを含む。セパレータ１２０Ａは、Ｃｅｌｇａｒｄ（登録商標）＃２４００である。正極活物質層１３０Ａは、ＬｉＣｏＯ２（ＬＣＯ）を含む。負極タブ１１１Ａは、銅箔である。導電体１７０Ａは、正極タブ１３１Ａと一体になっており、アルミエキスパンドメタルによって構成されている。電解液は、１ＭのＬｉＰＦ６を含むＥＣ：ＤＥＣ（ジエチルカーボネート）（１：１体積比）である。
【００８０】
次にリチウムイオン二次電池１００Ａの作製について述べる。
【００８１】
まず、正極活物質層１３０Ａの作製について述べる。
【００８２】
本発明者らは、正極活物質（ＬＣＯ：９０％、導電助剤：５％、クレハ製ＫＦポリマー＃７２００：５％）を秤量しよく撹拌した後、それが程よい粘性を示すまでＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を添加しながら撹拌し固形分比を調製した。
【００８３】
図１５に示すように、本発明者らは、調整した正極スラリー１３２Ａを所定の厚みとなるようセパレータ１２０Ａに塗工し、真空加熱乾燥によってＮＭＰを除去した。乾燥後の正極活物質層１３０Ａの膜厚は、２５μｍであった。
【００８４】
図１６に示すように、本発明者らは、正極タブ１３１Ａと一体となった導電体１７０Ａを、正極活物質層１３０Ａの上にセットした。導電体１７０Ａを構成するアルミエキスパンドメタルの網目の短径ＳＷは１．０ｍｍ、長径ＬＷは２．０ｍｍ、刻幅は１００μｍ、板厚は３０μｍである。
【００８５】
図１７に示すように、本発明者らは、さらに正極スラリー１３２Ａを所定の厚みになるように塗工し、真空加熱乾燥によってＮＭＰを除去した。乾燥後の作製されたシート材１６０Ａにおいて、正極活物質層１３０Ａの厚みは、７２μｍであった。
【００８６】
負極活物質層１１０Ａの作製について述べる。
【００８７】
本発明者らは、負極活物質（グラファイト：９０％、導電助剤：５％、クレハ製ＫＦポリマー＃７２００：５％）を秤量しよく撹拌した後、それが程よい粘性を示すまでＮＭＰを添加しながら撹拌し固形分比を調製した。
【００８８】
本発明者らは、調整した負極スラリーを、負極タブ１１１Ａと一体になった銅箔に対し、負極容量／正極容量のバランスが１．２〜１．３の範囲に入るように塗工し、真空加熱乾燥によってＮＭＰを除去した。乾燥後の作製された負極活物質層１１０Ａの厚みは、２８μｍであった。
【００８９】
その後の工程について述べる。
【００９０】
図１８に示すように、本発明者らは、負極タブ１１１Ａと一体となった銅箔を下側にして負極活物質層１１０Ａを配置し、その上に、シート材１６０Ａ、およびセパレータ１２０Ａを配置し、さらにその上に、負極タブ１１１Ａと一体となった銅箔を上側にして負極活物質層１１０Ａを配置した。
【００９１】
その後、本発明者らは、それら積層した部材をロールプレスによって密着させた。得られた積層体を、三方封止されたラミネートフィルム１４０Ａに挿入した後、本発明者らは、電解液を注入した。注液後、本発明者らは、開口部から負極タブ１１１Ａおよび正極タブ１３１Ａを出した状態で封止し、図１４に示すリチウムイオン二次電池１００Ａを得た。
【００９２】
＜実施例２＞
図１９に示すように、実施例２のリチウムイオン二次電池１００Ｂは、実施例１よりも膜厚の薄い負極活物質層１１０Ｂおよび正極活物質層１３０Ｂを有する点で、実施例１と異なる。他の構成については、実施例２は、実施例１と同様である。
【００９３】
負極活物質層１１０Ｂの膜厚は１７μｍであり、正極活物質層１３０Ｂの膜厚は５０μｍである。
【００９４】
本発明者らは、実施例１と同様の製法によって、負極容量／正極容量のバランスが１．２〜１．３の範囲に入るよう考慮しながら、上記膜厚となるようリチウムイオン二次電池１００Ｂを作製した。
【００９５】
＜実施例３＞
図２０に示すように、実施例３では、実施例１と正負の活物質層を入れ替えた構造とした。
【００９６】
実施例３のリチウムイオン二次電池１００Ｃは、正極活物質層１３０Ｃと、セパレータ１２０Ａと、負極活物質層１１０Ｃと、セパレータ１２０Ａと、正極活物質層１３０Ｃとを積層方向に交互に有する。また、リチウムイオン二次電池１００Ｃは、負極タブ１１１Ｃ、正極タブ１３１Ｃ、ラミネートフィルム１４０Ａ、および導電体１７０Ｃを有する。
【００９７】
それらの構成材料自体は、実施例１、２と略同様とし、次の通りである。正極活物質層１３０Ｃは、ＬｉＣｏＯ２（ＬＣＯ）を含む。負極活物質層１１０Ｃは、グラファイトを含む。セパレータ１２０Ａは、Ｃｅｌｇａｒｄ（登録商標）＃２４００である。正極タブ１３１Ｃは、アルミ箔である。導電体１７０Ｃは、負極タブ１１１Ｃと一体になっており、銅エキスパンドメタル（短径ＳＷは１．０ｍｍ、長径ＬＷは２．０ｍｍ、刻幅は１００μｍ、板厚は３０μｍ）によって構成されている。電解液は、１ＭのＬｉＰＦ６を含むＥＣ：ＤＥＣ（１：１体積比）である。
【００９８】
実施例３では、負極活物質層１１０Ｃの厚みを６０μｍとし、正極活物質層１３０Ｃの厚みを３３μｍとした。製法については、実施例３は、実施例１の方法に準じた。
【００９９】
＜比較例１＞
図２１に示すように、本発明者らは、比較例１のリチウムイオン二次電池１０００Ａを、実施例１との比較のために作製した。
【０１００】
リチウムイオン二次電池１０００Ａは、負極活物質層１０１０Ａ、セパレータ１２０Ａ、および正極活物質層１０３０Ａ、ならびに、負極タブ１０１１Ａ、正極タブ１０３１Ａ、およびラミネートフィルム１４０Ａを有する。
【０１０１】
負極活物質層１０１０Ａは、実施例１の負極活物質層１１０Ａと同じ材料によって構成されているが、それとは異なる厚みを有する。負極活物質層１０１０Ａの厚みは、５５μｍである。
【０１０２】
負極活物質層１０１０Ａは、負極タブ１０１１Ａと一体の銅箔（１０μｍ）上に、実施例１で調整した負極スラリーを所定の厚さで塗工し、その後、真空加熱乾燥によってＮＭＰを除去して作製される。
【０１０３】
正極活物質層１０３０Ａは、実施例１の正極活物質層１３０Ａと同じ材料によって構成されているが、それとは異なる厚みを有する。正極活物質層１０３０Ａの厚みは、６６μｍである。
【０１０４】
正極活物質層１０３０Ａは、正極タブ１０３１Ａと一体のアルミ箔（２２μｍ）上に、実施例１で調整した正極スラリーを所定の厚さで塗工し、その後、真空加熱乾燥によってＮＭＰを除去して作製される。
【０１０５】
セパレータ１２０Ａは、実施例１と同じである。これを、上述のようにして作製した負極活物質層１０１０Ａおよび正極活物質層１０３０Ａによって挟み、ロールプレスによってそれらを密着させる。
【０１０６】
その後、それらを電解液とともにラミネートフィルム１４０Ａによって封止してリチウムイオン二次電池１０００Ａを作製した。電解液は、実施例１と同じである。
【０１０７】
＜比較例２＞
図２２に示すように、本発明者らは、比較例２のリチウムイオン二次電池１０００Ｂを、実施例１よりも活物質層の薄い実施例２との比較のために作製した。
【０１０８】
比較例２のリチウムイオン二次電池１０００Ｂは、比較例１よりも膜厚の薄い負極活物質層１０１０Ｂおよび正極活物質層１０３０Ｂを有する点で、比較例１と異なる。他の構成については、比較例２は、比較例１と同様である。
【０１０９】
負極活物質層１０１０Ｂの膜厚は３４μｍであり、正極活物質層１０３０Ｂの膜厚は４４μｍである。
【０１１０】
本発明者らは、比較例１と同様の製法によって、負極容量／正極容量のバランスが１．２〜１．３の範囲に入るよう考慮しながら、上記膜厚となるようリチウムイオン二次電池１０００Ｂを作製した。
【０１１１】
＜充放電試験＞
本発明者らは、実施例１〜３、および比較例１、２のそれぞれについて、充放電試験を行った。充放電試験は、初期充電および初期放電の後に行った。
【０１１２】
初期充電は、定電流−定電圧モード（ＣＣ−ＣＶ）で行い、印加電流：０．１Ｃ、ＣＶ電圧：４．２Ｖ、ＣＶ終了条件：０．０５Ｃ、温度：３０℃とした。
【０１１３】
初期放電は、定電流モード（ＣＣ）で行い、放電電流：０．１Ｃ、Ｃｕｔ−ｏｆｆ電圧：２．７Ｖ、休止時間：１０分、温度：３０℃とした。
【０１１４】
充放電試験における充電は、定電流−定電圧モード（ＣＣ−ＣＶ）で行い、印加電流：０．１Ｃ、ＣＶ電圧：４．２Ｖ、ＣＶ終了条件：０．０５Ｃ、温度：３０℃とした。
【０１１５】
充放電試験における放電は、定電流モード（ＣＣ）で行い、Ｃｕｔ−ｏｆｆ電圧：３．２Ｖ、温度：３０℃とした。また、充放電試験での放電は、１Ｃ、５Ｃ、１０Ｃのそれぞれの放電電流で行った。
【０１１６】
図２３〜２５に、実施例１および比較例１の充放電試験で得られた放電容量比の比較を示す。放電容量比は、０．１Ｃで放電したときの３．２Ｖにおける容量を１．０に規格化した値である。
【０１１７】
各Ｃレートにおいて、実施例１の放電容量比が、比較例１の放電容量比よりも大きくなっていることが分かる。Ｃレートが大きくなるほど、実施例１と比較例１との差は大きくなっており、実施例は良好な放電特性を示すことが明らかとなった。
【０１１８】
下の表１に、実施例１〜３および比較例１、２について、それらの特徴的構成、および放電容量比の結果をまとめて示す。
【０１１９】
【表１】
2018198142.tif 000003
【０１２０】
実施例２および比較例２では、実施例１および比較例１に比べて薄膜化したため、低レートの１Ｃでは放電性能改善効果は低減したが、５Ｃ、１０Ｃでは依然として放電容量比に大きな差があり、改善効果が大きいことが確認できた。
【０１２１】
また、実施例３では、実施例１と正負の活物質層が入れ替えられた構成を有するが、実施例１と同等か、実施例１を若干上回る放電容量比が得られており、正負の活物質層を入れ替えても同様の効果が得られることが確認できた。また、実施例では、１つの活物質層に焦点を当てて効果を検証したが、実施形態のように多層の積層構造であっても同様の効果を期待できる。
【０１２２】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内で種々改変できる。
【０１２３】
例えば、本発明の二次電池は、リチウムイオン二次電池に限定されず、他の二次電池であってもよい。
【０１２４】
また、実施例ではアルミラミネートフィルム型電池で実施したが、本発明の考え方は、コイン型セル、角型セル、円筒型セル等においても適用することが可能である。
【０１２５】
また、第２実施形態の導電体２７０の枠の内側に、第３実施形態の導電体３７０のような網目構造を設けてもよい。
【０１２６】
また、本発明は、上記第３実施形態の導電体３７０以外にも、イオンが通過可能な複数の孔が形成された金属不織布等からなる導電体を含んでいる。
【符号の説明】
【０１２７】
１００、２００、３００    リチウムイオン二次電池（二次電池）、
１１０    負極活物質層（一の活物質層）、
１１１    負極タブ（端子）、
１２０    セパレータ、
１３０    正極活物質層（他の活物質層）、
１３１    正極タブ（端子）、
１４０    ラミネートフィルム、
１５０    一のシート材、
１６０    他のシート材、
２７０    導電体、
２７１    線材、
３７０    導電体、
Ｓ    積層方向、
Ｐ    面方向。
【図１】
2018198142.tif 000004
【図２】
2018198142.tif 000005
【図３】
2018198142.tif 000006
【図４】
2018198142.tif 000007
【図５】
2018198142.tif 000008
【図６】
2018198142.tif 000009
【図７】
2018198142.tif 000010
【図８】
2018198142.tif 000011
【図９】
2018198142.tif 000012
【図１０】
2018198142.tif 000013
【図１１】
2018198142.tif 000014
【図１２】
2018198142.tif 000015
【図１３】
2018198142.tif 000016
【図１４】
2018198142.tif 000017
【図１５】
2018198142.tif 000018
【図１６】
2018198142.tif 000019
【図１７】
2018198142.tif 000020
【図１８】
2018198142.tif 000021
【図１９】
2018198142.tif 000022
【図２０】
2018198142.tif 000023
【図２１】
2018198142.tif 000024
【図２２】
2018198142.tif 000025
【図２３】
2018198142.tif 000026
【図２４】
2018198142.tif 000027
【図２５】
2018198142.tif 000028