(57)【要約】【課題】二次電池を所望の大きさとするための技術を提供すること【解決手段】本発明の実施の形態にかかる二次電池１０は、基材１１と、ｎ型金属酸化物材料及び絶縁材料を有し、基材１１の第１の面１１ａに形成された充電層１４と、充電層１４の上に形成された第２電極１７と、第２電極１７の上に形成された保護材層１９と、基材１１の第２の面１１ｂの上に形成された粘着剤層１８と、を備えている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、
ｎ型金属酸化物材料及び絶縁材料を有し、前記基材の第１の面に形成された充電層と、
前記充電層の上に形成された電極と、
前記電極の上に形成された保護材層と、
前記基材の第２の面の上に形成された粘着剤層と、を備える二次電池。
【請求項２】
前記基材、前記充電層、前記電極、前記保護材層、及び前記粘着剤層で構成される積層物が、前記保護材層が外側となるようにロール状に巻き回されている請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記保護材層が前記電極から剥離可能に設けられた剥離シートである請求項１、又は２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記電極、及び前記充電層を分割する分割線が設けられている請求項１〜３のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項５】
前記充電層の上の前記電極が正極となり、
前記基材が負極となり、
前記正極と前記充電層との間に、ｐ型酸化物半導体層が形成され、
前記負極と前記充電層との間に、ｎ型酸化物半導体層が形成され、
前記充電層、前記ｐ型酸化物半導体層、及び前記電極が前記分割線により分割されている請求項４に記載の二次電池。
【請求項６】
基材の第１の面の上に、ｎ型金属酸化物材料及び絶縁材料を有する充電層と、電極とを順次積層することで、積層体を製造する積層体製造工程と、
前記基材の第２の面に、粘着剤層を形成する粘着剤層形成工程と、
前記電極の上に、保護材層を形成する保護材層形成工程と、
前記電極、及び前記充電層を分割する分割線を形成する分割線形成工程と、
を備えた二次電池の製造方法。
【請求項７】
隣接する２つの前記分割線の間にある切断位置において、ロール状の基材のロール幅方向に沿って、二次電池を切断する切断工程を、備えた請求項６に記載の二次電池の製造方法。
【請求項８】
前記分割線形成工程では、レーザ照射により分割線が形成される請求項６、又は７に記載の二次電池の製造方法。
【請求項９】
前記分割線形成工程が、前記保護材層形成工程の前に実施される請求項６〜８のいずれか１項に記載の二次電池の製造方法。
【請求項１０】
前記分割線形成工程が、前記保護材層形成工程の後に実施される請求項６〜８のいずれか１項に記載の二次電池の製造方法。
【請求項１１】
前記保護材層が剥離シートにより形成され、
切断工程の後、前記保護材層を前記電極から剥離する剥離工程をさらに備える請求項６〜１０のいずれか１項に記載の二次電池の製造方法。
【請求項１２】
前記積層体において、
前記電極が正極となり、
前記基材が負極となり、
前記正極と前記充電層との間に、ｐ型酸化物半導体層が形成され、
前記負極と前記充電層との間に、ｎ型酸化物半導体層が形成されている請求項６〜１１のいずれか１項に記載の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、二次電池を所望の大きさとするための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、シート状電池の試験装置が開示されている。特許文献１の試験装置では、シート状二次電池としてロール状に巻回されたシートロールが用いられている。試験装置は、シートロールからシートを供給するシート供給部と、シート供給部から供給されたシートを折り畳むシート折畳機構部と、シートを切断するシート切断部と、を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−５２０２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
シートロールからシート状二次電池を切断する場合、シート状二次電池の平面形状（単に形状とする）は矩形状のシート形状となる。ところで、シート状二次電池を利用するアプリケーションの種類は多種多様である。特に、ウェアラブル機器等で小型化が必要な機器、ＰＯＰ広告（Ｐｏｉｎｔ  Ｏｆ  Ｐｕｒｃｈａｓｅ  ａｄｖｅｒｔｉｓｉｎｇ）、案内板等のように薄型化が必要な機器等にシート状二次電池が利用されることもある。
【０００５】
電池のユーザ側でシート状二次電池を所望の電池容量、形状にしたいという要望がある。例えば、ユーザ側で、アプリケーションのサイズに応じた大きさで、シートロールからシート状二次電池を切断することができれば、アプリケーションのサイズ毎に最適な電池容量、形状にすることができる。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされており、シート状二次電池を所望の大きさとするための技術に提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本実施形態の一態様に係る二次電池は、基材と、ｎ型金属酸化物材料及び絶縁材料を有し、前記基材の第１の面に形成された充電層と、前記充電層の上に形成された電極と、前記電極の上に形成された保護材層と、前記基材の第２の面の上に形成された粘着剤層と、を備えている。
【０００８】
上記の二次電池において、前記基材、前記充電層、前記電極、前記保護材層、及び前記粘着剤層で構成される積層物が、前記保護材層が外側となるようにロール状に巻き回されていてもよい。
【０００９】
上記の二次電池において、前記保護材層が前記電極から剥離可能に設けられた剥離シートであることが好ましい。
【００１０】
上記の二次電池において、前記電極、及び前記充電層を分割する分割線が設けられていることが好ましい。
【００１１】
上記の二次電池において、前記充電層の上の前記電極が正極となり、前記基材が負極となり、前記正極と前記充電層との間に、ｐ型酸化物半導体層が形成され、前記負極と前記充電層との間に、ｎ型酸化物半導体層が形成され、前記充電層、前記ｐ型酸化物半導体層、及び前記電極が前記分割線により分割されていることが好ましい。
【００１２】
本実施形態の一態様に係る二次電池の製造方法は、基材の第１の面の上に、ｎ型金属酸化物材料及び絶縁材料を有する充電層と、電極とを順次積層することで、積層体を製造する積層体製造工程と、前記基材の第２の面に、粘着剤層を形成する粘着剤層形成工程と、前記電極の上に、保護材層を形成する保護材層形成工程と、前記電極、前記充電層を分割する分割線を形成する分割線形成工程と、を備えている。
【００１３】
上記の製造方法は、隣接する２つの前記分割線の間にある切断位置において、前記基材の幅方向に沿って、二次電池を切断する切断工程をさらに備えていてもよい。
【００１４】
上記の製造方法において、前記分割線形成工程では、レーザ照射により分割線が形成されていることが好ましい。
【００１５】
上記の製造方法において、前記分割線形成工程が、前記保護材層形成工程の前に実施されてもよい。
【００１６】
上記の製造方法において、前記分割線形成工程が、前記保護材層形成工程の後に実施されていてもよい。
【００１７】
上記の製造方法において、前記保護材層が剥離シートにより形成され、前記切断工程の後、前記保護材層を前記電極から剥離する剥離工程をさらに備えていてもよい。
【００１８】
上記の製造方法において、前記積層体において、前記充電層の上の前記電極が正極となり、前記基材が負極となり、前記正極と前記充電層との間に、ｐ型酸化物半導体層が形成され、前記負極と前記充電層との間に、ｎ型酸化物半導体層が形成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、二次電池を所望の大きさとするための技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】二次電池の構成を模式的に示す斜視図である。
【図２】二次電池の構成を模式的に示す断面図である。
【図３】二次電池の切断位置を説明するための図である。
【図４】二次電池の製造方法を示すフローチャートである。
【図５】分割線形成後の二次電池の構成を模式的に示す図である。
【図６】二次電池に端子を接続した構成を示す断面図である。
【図７】実施の形態２にかかる二次電池の製造方法を示すフローチャートである。
【図８】分割線形成前の二次電池の構成を示す図である。
【図９】分割線形成後の二次電池の構成を示す図である。
【図１０】実施の形態２にかかる二次電池の切断位置を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態の一例について図面を参照して説明する。以下の説明は、本発明の好適な実施形態を示しており、本発明の技術的範囲が以下の実施形態に限定されない。
【００２２】
実施の形態１．
図１、及び図２を用いて、二次電池１０について説明する。図１は、二次電池１０の全体構成を模式的に示す斜視図である。図２は、二次電池１０の基本的な断面構成を示す断面図である。
【００２３】
図１に示すように、二次電池１０は、ロール状に巻き回されている。具体的には、電池になる積層体が形成されたシートをリール５１の周りに巻き回すことで、ロール状の二次電池１０が形成される。カッター５２は、二次電池１０を所定の大きさに切り出すことができる。例えば、カッター５２は、ロール幅方向に沿って設けられた金属刃である。カッター５２は、リール５１から送り出された二次電池１０の先端部分（図１中のＡ部）を切断する。これにより、シート状の二次電池１０が切り出される。
【００２４】
図２は、切断された後の二次電池１０、すなわち、シート状の二次電池１０の断面を示している。図２は、切り出された二次電池１０（図１中のＡ部）のロール幅方向に沿った断面図である。図２に示すように、二次電池１０は、積層体２０と、粘着剤層１８と、保護材層１９と、を備えている。
【００２５】
二次電池１０の構成要素のうち積層体２０が電池としての機能を有する。積層体２０は、基材１１上に、ｎ型酸化物半導体層１３、充電層１４、ｐ型酸化物半導体層１６、及び第２電極１７がこの順序で積層された積層構造を有している。ここで、基材１１のｎ型酸化物半導体層１３が形成されている面（図２中の上面）を第１の面１１ａとする。一方、基材１１の粘着剤層１８が設けられている面（図２中の下面）を第２の面１１ｂとする。
【００２６】
基材１１の第２の面１１ｂには、第２の面１１ｂの全体を覆うように粘着剤層１８が形成されている。粘着剤層１８は、粘着性を有する粘着剤によって形成されている粘着剤層１８は、ゴムや樹脂等の材料により形成されている。粘着剤層１８として、ペースト状やゲル状の粘着剤を基材１１の第２の面１１ｂに塗布してもよい。あるいは、両面に粘着性を有する粘着フィルム又は粘着シートを、基材１１の第２の面１１ｂに貼り合わせてもよい。粘着剤層１８は、基材１１の第２の面１１ｂと接するように形成されている。
【００２７】
第２電極１７上には、第２電極１７の全体を覆うように保護材層１９が形成されている。保護材層１９は、第２電極１７と接するように形成されており、第２電極１７を保護している。保護材層１９は、剥離可能な剥離シートである。保護材層１９を剥離することで、第２電極１７が露出する。
【００２８】
このように、図２に示す切断された後の二次電池１０は、電池としての機能を有する積層体２０が保護材層１９と粘着剤層１８との間に配置されている積層構造を有している。換言すると、切断する前であっても、二次電池１０が送り出されてシート状になった状態では、二次電池１０の一方の面（図２中の上面）には、保護材層１９が露出しており、他方の面（図２中の下面）には、粘着剤層１８が露出している。一方、図１に示すように二次電池１０をロール状に巻き回した状態では、保護材層１９が外側となっており、粘着剤層１８が保護材層１９に接着される。したがって、ロール状の二次電池１０は、ロール状の接着テープ（セロハンテープ（登録商標））のような状態となる。これにより、取り扱いが容易になる。
【００２９】
以下、充電可能な電池として機能する積層体２０の詳細な構成を説明する。基材１１は金属等の導電性物質等により形成され、第１電極として機能する。本実施形態では、基材１１が負極となっている。基材１１としては、例えば、ＳＵＳシートやアルミニウムシート等の金属箔シートを用いることができる。
【００３０】
絶縁材料からなる基材１１を用意して、基材１１上に第１電極を形成することもできる。すなわち、基材１１は第１電極を含む構成であればよい。基材１１の上に、第１電極を形成する場合、第１電極の材料として、クロム（Ｃｒ）又はチタン（Ｔｉ）等の金属材料を用いることができる。第１電極の材料として、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）等を含む合金膜を用いてもよい。第１電極を基材１１上に形成する場合、後述する第２電極１７と同様に形成することができる。基材１１を絶縁材料とする場合、例えば、樹脂シートが基材１１として用いられる。すなわち、基材１１は、金属や樹脂からなるシートを用いることができる。
【００３１】
基材１１の上には、ｎ型酸化物半導体層１３が形成されている。ｎ型酸化物半導体層１３はｎ型酸化物半導体材料（第２のｎ型酸化物半導体材料）を含んで構成される。ｎ型酸化物半導体層１３としては、例えば、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化スズ（ＳｎＯ２）又は酸化亜鉛（ＺｎＯ）等を使用することが可能である。例えば、ｎ型酸化物半導体層１３は、スパッタリング又は蒸着により、基材１１上に成膜することができる。ｎ型酸化物半導体層１３の材料として、二酸化チタン（ＴｉＯ２）を用いることが好ましい。
【００３２】
ｎ型酸化物半導体層１３の上には、充電層１４が形成されている。充電層１４は、絶縁材料とｎ型酸化物半導体材料とを混合した混合物により形成されている。例えば、充電層１４のｎ型酸化物半導体材料（第１のｎ型酸化物半導体材料）として、微粒子のｎ型酸化物半導体を使用することが可能である。ｎ型酸化物半導体は、紫外線照射により光励起構造変化して、充電機能を備えた層となる。充電層１４の絶縁材料としては、シリコーン樹脂を用いることができる。例えば、絶縁材料としては、シリコン酸化物等のシロキサン結合による主骨格を持つシリコン化合物（シリコーン）を使用することが好ましい。
【００３３】
例えば、充電層１４は、第１のｎ型酸化物半導体材料を二酸化チタンとして、酸化シリコンと二酸化チタンとによって形成される。この他に、充電層１４で使用可能なｎ型酸化物半導体材料としては、酸化スズ（ＳｎＯ２）、又は酸化亜鉛（ＺｎＯ）が好適である。二酸化チタン、酸化スズ、及び酸化亜鉛の２つ又は全てを組み合わせた材料を使用することも可能である。
【００３４】
充電層１４の製造工程について説明する。まず、酸化チタン、酸化スズ、又は酸化亜鉛の前駆体と、シリコーンオイルとの混合物に溶媒を混合した塗布液を用意する。脂肪酸チタンとシリコーンオイルを溶媒に混合した塗布液を用意する。そして、スピン塗布法、スリットコート法等により、塗布液がｎ型酸化物半導体層１３上に塗布される。塗布膜に対して、乾燥、及び焼成を行うことで、ｎ型酸化物半導体層１３上に充電層１４を形成することができる。前駆体の一例として、例えば酸化チタンの前駆体であるチタニウムステアレートが使用できる。酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛は、金属酸化物の前駆体である脂肪族酸塩から分解して形成される。乾燥、及び焼成した後の、充電層１４に対して、紫外線照射を行いＵＶ硬化させてもよい。
【００３５】
酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛等については、前駆体を用いずに、酸化物半導体の微細な粒子を用いることも可能である。酸化チタン、又は酸化亜鉛のナノ粒子をシリコーンオイルと混合することで、混合液が生成される。さらに、混合液に溶媒を混合することで、塗布液が生成される。スピン塗布法、スリットコート法等により、塗布液がｎ型酸化物半導体層１３上に塗布される。塗布膜に対して、乾燥、焼成、及びＵＶ照射を行うことで、充電層１４を形成することができる。
【００３６】
充電層１４に含まれる第１のｎ型酸化物半導体材料と、ｎ型酸化物半導体層１３に含まれる第２のｎ型酸化物半導体材料とは、同じであってもよく、異なっていてもよい。例えば、ｎ型酸化物半導体層１３に含まれるｎ型酸化物半導体材料が酸化スズである場合、充電層１４のｎ型酸化物半導体材料は酸化スズであってもよいし、酸化スズ以外のｎ型酸化物半導体材料であってもよい。
【００３７】
充電層１４の上には、ｐ型酸化物半導体層１６が形成されている。ｐ型酸化物半導体層１６は、ｐ型酸化物半導体材料を含んで構成される。ｐ型酸化物半導体層１６の材料としては、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、及び銅アルミ酸化物（ＣｕＡｌＯ２）等を使用することが可能である。例えば、ｐ型酸化物半導体層１６は、厚さ４００ｎｍの酸化ニッケル膜となっている。ｐ型酸化物半導体層１６は、蒸着又はスパッタリング等の成膜方法によって、充電層１４の上に成膜されている。
【００３８】
第２電極１７は、導電膜によって形成されていればよい。また、第２電極１７の材料としては、クロム（Ｃｒ）又は銅（Ｃｕ）等の金属材料を用いることができる。他の金属材料として、アルミニウム（Ａｌ）を含む銀（Ａｇ）合金等がある。その形成方法としては、スパッタリング、イオンプレーティング、電子ビーム蒸着、真空蒸着、化学蒸着等の気相成膜法を挙げることができる。また、金属電極は電解メッキ法、無電解メッキ法等により形成することができる。メッキに使用される金属としては、一般に銅、銅合金、ニッケル、アルミ、銀、金、亜鉛又はスズ等を使用することが可能である。例えば、第２電極１７は、厚さ３００ｎｍのＡｌ膜となっている。
【００３９】
このように、積層体２０は、基材１１、ｎ型酸化物半導体層１３、充電層１４、ｐ型酸化物半導体層１６、第２電極１７を有している。したがって、シート状の二次電池１０の最表面には、第２電極１７が配置される。基材（第１電極）１１、及びｎ型酸化物半導体層１３が負極層２１を構成している。ｐ型酸化物半導体層１６、第２電極１７が正極層２２を構成している。
【００４０】
上記の説明では、充電層１４の下にｎ型酸化物半導体層１３が配置され、充電層１４の上にｐ型酸化物半導体層１６が配置されている構成としたが、ｎ型酸化物半導体層１３とｐ型酸化物半導体層１６とは反対の配置になっていてもよい。すなわち、充電層１４の上にｎ型酸化物半導体層１３が配置され、下にｐ型酸化物半導体層１６が配置されている構成であってもよい。この場合、基材１１が正極、第２電極１７が負極となる。すなわち、充電層１４がｎ型酸化物半導体層１３とｐ型酸化物半導体層１６に挟まれている構成であれば、充電層１４の上にｎ型酸化物半導体層１３が配置されていても、ｐ型酸化物半導体層１６が配置されていてもよい。換言すると、シート状の二次電池１０は、第１電極（基材１１）、第１導電型酸化物半導体層（ｎ型酸化物半導体層１３、又はｐ型酸化物半導体層１６）、充電層１４、第２導電型半導体層（ｐ型酸化物半導体層１６、又はｎ型酸化物半導体層１３）、第２電極１７の順番で積層されている構成であればよい。
【００４１】
さらに、シート状の二次電池１０は第１電極（基材１１）、第１導電型酸化物半導体層（ｎ型酸化物半導体層１３、又はｐ型酸化物半導体層１６）、充電層１４、第２導電型半導体層（ｐ型酸化物半導体層１６、又はｎ型酸化物半導体層１３）、第２電極１７以外の層を含む構成であってもよい。
【００４２】
基材１１、及びｎ型酸化物半導体層１３を負極層２１とする。ｐ型酸化物半導体層１６、第２電極１７を正極層２２とする。図１に示す積層体２０において、一部の層が省略されていてもよく、あるいは、他の層が追加されていてもよい。具体的には、少なくとも正極と負極と充電層とを備えている構成であればよい。従って、負極層２１は、基材１１のみであってもよく、それ以外の層を有していてもよい。また、正極層２２は、第２電極１７のみであってもよく、それ以外の層を有していてもよい。
【００４３】
上記の様な構成の積層体２０を粘着剤層１８と保護材層１９との間に配置した図２に示す積層構造を有するシート状の電池１０が図１に示すようにリール５１にロール状に巻き回されている。この状態では、電池１０がロール状の接着テープのような形状を有している。カッター５２がロール状の二次電池１０から送り出された先端部分を所定の大きさで切り出すことで、シート状の二次電池１０が製造される。すなわち、アプリケーションのサイズに応じた大きさで、カッター５２が二次電池１０を切断することができる。よって、アプリケーションのデザインの自由度を向上することができる。
【００４４】
例えば、二次電池１０の電池メーカは、ロール状の二次電池１０を製品として販売する。そして、二次電池１０のユーザ（例えば、二次電池１０を搭載する電子機器の機器メーカ）は、電子機器に必要な電池容量、設置するスペースに応じた大きさで二次電池１０を切り出すことができる。すなわち、本発明によれば、ユーザは、予め定められた規格サイズに縛られることなく、二次電池１０を所望の電池容量や大きさとすることができる。これにより、ユーザが電子機器を検討、設計する際の自由度を高くすることができる。
【００４５】
ユーザは、使用する電子機器のサイズ、形状に応じた形状で二次電池１０を切り出すことが可能である。例えば、二次電池１０を内蔵する電子機器において、電子機器のケースの形状に応じて、シート状の二次電池１０を切り出すことができる。シート状の二次電池１０を任意の形状に切り出すことができるため、電子機器のデザイン性の向上、小型化を図ることができる。例えば、シート状の二次電池１０は、ウェアラブル機器等で小型化が必要な機器、電子ＰＯＰ広告、案内ディスプレイ、カード型ＬＥＤ、リール型ＬＥＤ等のデザイン性が要求される機器への利用に好適である。
【００４６】
上記のように、二次電池１０は、カッター５２で切断される。本実施の形態では、切断時における電極同士の短絡を防ぐために、切断箇所の近傍に分割線を形成している。
【００４７】
以下、切断箇所の近傍に設けられる分割線について、図３を用いて説明する。図３は、送り出された二次電池１０の構成を模式的に示す上面図、及び断面図である。図３においては、ＸＹＺ３次元直交座標系が示されている。Ｘ方向は、二次電池１０の送り出し方向、すなわち、ロール長方向となっている。Ｙ方向はロール幅方向となっており、Ｚ方向は二次電池１０の厚さ方向となっている。
【００４８】
図３に示すように、二次電池１０には、複数の分割線３３が設けられている。ＸＹ平面視において、それぞれの分割線３３は、矩形状に形成されている。分割線３３は、Ｘ方向、及びＹ方向に沿って形成されている。具体的には、分割線３３はＸ方向を長辺方向とし、Ｙ方向を短辺方向とする矩形状に形成されている。分割線３３は、充電層１４、ｐ型酸化物半導体層１６、及び第２電極１７を分割している。矩形状の分割線３３の内側にある領域を内側領域３６とし、外側にある領域を外側領域３５とする。内側領域３６は、分割線３３に内包されるように配置されている。内側領域３６は矩形状に形成されている。
【００４９】
二次電池１０には、矩形状の分割線３３が複数形成されている。複数の矩形状の分割線３３がロール長方向に所定の間隔で配置されている。よって、複数の内側領域３６がＸ方向に並んで形成されている。図３において、複数の分割線３３の大きさは同じとなっているが、異なっていてもよい。
【００５０】
分割線３３は、レーザ照射により形成することができる。具体的には、正極層２２側からレーザ光を照射して、レーザ光を矩形に沿って走査する。分割線３３によって、充電層１４、ｐ型酸化物半導体層１６、及び第２電極１７は、内側領域３６にあるパターンと、外側領域３５にあるパターンとに分割される。すなわち、内側領域３６にある充電層１４、及び正極層２２は、外側領域３５にある充電層１４、及び正極層２２から分離したパターンとなる。図３では分割線３３がｎ型酸化物半導体層１３を分割してないが、ｎ型酸化物半導体層１３を分割してもよい。すなわち、分割線３３は、少なくとも充電層１４、及び第２電極１７を分割していればよい。
【００５１】
このように、二次電池１０に分割線３３を形成する。そして、ユーザは、切断位置（切断線）３４で二次電池１０を切断する。二次電池１０は、ロール幅方向に沿って切断される。切断位置３４は外側領域３５に形成される。ＸＹ平面視において、切断位置３４にあるＹ方向と平行な直線に沿って、二次電池１０が切断される。２つの分割線３３の間にある切断位置３４において、二次電池１０が切断される。すなわち、切断位置３４は隣接する２つの内側領域３６の間に配置される。
【００５２】
このように、分割線３３を形成することで、切断時における短絡を防ぐことができる。すなわち、レーザや金属刃によって、基材１１を切断した場合でも、内側領域３６における負極層２１と正極層２２との短絡を防ぐことができる。内側領域３６の間のＸ位置に目印となるマーク等を形成することで、ユーザが容易に切断位置を決定することができる。
【００５３】
さらに、ロール状の二次電池１０を購入したユーザが、アプリケーションに応じた大きさで二次電池１０を切断することができる。１つの内側領域３６に対応する面積を単位面積とすると、単位面積のＮ倍（Ｎは１以上の整数）の面積の大きさで二次電池１０を切り出すことができる。単位面積に対応する電池容量を単位容量とする。
【００５４】
例えば、単位容量の２倍の電池容量を得たい場合、１枚のシート状の二次電池１０が２つの内側領域３６を含むように、ユーザが二次電池１０を切り出す。具体的には、図３の断面図に示された３つの切断位置３４のうち、真ん中の切断位置３４では、二次電池１０を切断せずに、左側（−Ｘ側）の切断位置３４と、右側（＋Ｘ側）の切断位置３４において、カッター５２が二次電池１０を切断する。これにより、１枚のシート状の二次電池１０に２つの内側領域３６が含まれる。単位容量の２倍の電池容量を有するシート状の二次電池１０を製造することができる。ユーザが単位容量のＮ倍の電池容量を有する二次電池１０を製造することができる。よって、ユーザは、アプリケーションに応じて、所望の大きさの二次電池１０を製造することができる。
【００５５】
次に、図４を用いて、本実施の形態にかかる二次電池１０の製造方法について説明する。図４は、二次電池１０の製造方法を示すフローチャートである。
【００５６】
まず、図２に示す積層構造の積層体２０を製造する（Ｓ１１）。すなわち、シート状の基材１１の上に、ｎ型酸化物半導体層１３、充電層１４、ｐ型酸化物半導体層１６、第２電極１７を順番に形成していく。これにより、二次電池１０となる積層体２０が用意される。Ｓ１１は、基材１１（第１電極）の上にｎ型金属酸化物材料及び絶縁材料を有する充電層を積層する積層工程である。送り出しユニットと、巻取りユニットを用いたロールトゥロール(Roll to Roll)方式により、積層体２０を製造することが好ましい。
【００５７】
次に、レーザ照射により、二次電池１０に分割線３３を形成する（Ｓ１２）。例えば、レーザスクライブ装置等のレーザ加工装置により、レーザ光をシート状の二次電池１０に照射する。そして、二次電池１０におけるレーザ光の照射位置を変えていくように、レーザ光を走査する。これにより、二次電池１０に分割線３３が形成されて、図５に示すような構成となる。分割線３３は、第２電極１７、ｐ型酸化物半導体層１６、充電層１４を分割するように、ｎ型酸化物半導体層１３の表面まで到達している。ｎ型酸化物半導体層１３、及び基材１１は分割されていないが、ｎ型酸化物半導体層１３は分割されていてもよい。
【００５８】
具体的には、レーザ光を＋Ｘ方向、＋Ｙ方向、−Ｘ方向、−Ｙ方向の順に走査していくことで、図５の上面図で示したような矩形状の分割線３３が形成される。分割線３３は、例えば、幅４０μｍ〜１５０μｍとすることができる。分割線３３の幅は、レーザ光のスポットの大きさにより調整することができる。分割線３３は閉じた形状とすることが好ましい。これにより、外側領域３５の充電層１４、及び正極層２２が一体となったパターンとして形成される。分割線３３を閉じた形状とするために、レーザ照射の始点と終点を一致させればよい。
【００５９】
ここで、分割線３３を形成するためのレーザ加工のプロセス条件の一例を以下に示すが、以下のプロセス条件に限定されない。
レーザパワー：０．２３６Ｗ（サンプル照射実測値）
レーザスポット径：２０μｍ
走査速度：約１０００ｍｍ／ｓｅｃ
【００６０】
そして、ロール状に巻き回された基材１１に粘着剤層１８を形成する（Ｓ１３）。ここでは、基材１１の第２面１１ｂの全体に粘着剤層１８が塗布される。次に、ロール状に巻き回された基材１１に保護材層１９を形成する（Ｓ１４）。保護材層１９は、剥離シートであり、第２電極１７のほぼ全体に貼り合わせられる。Ｓ１１〜Ｓ１４までの工程は、二次電池１０の電池メーカ側で実施される。
【００６１】
電池メーカ側における製造工程は、図４に示す順番に限られない。例えば、Ｓ１４の保護材層形成工程をＳ１３の粘着剤層形成工程の後に行ってもよい。また、Ｓ１２の分割線形成工程は、Ｓ１３の粘着剤層形成工程からＳ１４の保護材層形成工程の間に実施されてもよい。あるいは、Ｓ１２の分割線形成工程は、Ｓ１４の保護材層形成工程の後で実施されていてもよい。
【００６２】
また、分割線３３は、レーザ照射によらず、マスクを用いることで形成されていてもよい。例えば、第２電極１７、ｐ型酸化物半導体層１６、及び充電層１４の形成工程において、マスクを用いた成膜を行う。分割線３３となる位置をマスクが覆った状態で、第２電極１７、ｐ型酸化物半導体層１６、及び充電層１４が形成されていればよい。また、マスク成膜とレーザ照射とを組み合わせて、分割線３３を形成してもよい。例えば、第２電極１７、ｐ型酸化物半導体層１６がマスクを用いて成膜され、充電層１４にレーザ光が照射されることで、分割線３３が形成されていてもよい。
【００６３】
そして、二次電池１０を購入したユーザ側でＳ１５以降のステップを実行する。具体的には、まず、ユーザが二次電池１０を切断する（Ｓ１５）。図３に示すように、外側領域３５にある切断位置３４で、カッター５２が二次電池１０を切断する。ＸＹ平面視において、切断線が分割線３３Ａと交差しないように、二次電池１０が切断される。また、ユーザが、二次電池１０を単位面積のＮ倍の面積で切り出すことができる。
【００６４】
次に、剥離シートである保護材層１９を二次電池１０から剥離する（Ｓ１６）。そして、基材１１と第２電極１７とにそれぞれ端子を接続する（Ｓ１７）。図６は、端子３８、及び端子３９を接続した状態の二次電池１０を模式的に示す断面図である。
【００６５】
正極側の端子３８は、第２電極１７の上面に接続されている。第２電極１７の保護材層１９が剥離された面、すなわち、第２電極１７のｐ型酸化物半導体層１６側と反対側の面と接触している。負極側の端子３９は、基材１１の第１の面１１ａに接続されている。すなわち、端子３９は、基材１１の第１の面１１ａにおいて、ｎ型酸化物半導体層１３が設けられていない箇所に接続されている。換言すると、端子３９は、基材１１の第１の面１１ａにおいて、ｎ型酸化物半導体層１３から基材（第１電極）１１が露出した部分に接触している。
【００６６】
このようにすることで、二次電池１０を製造することができる。上記のように、ユーザが単位面積のＮ倍となるように、二次電池１０を切り出すことができる。よって、大きさに自由度を持たせることができる。１枚のシート状の二次電池１０が２つ以上の内側領域３６を有する場合、それぞれの内側領域３６において、正極の端子３８を接続する。
【００６７】
上記の構成を有するシート状の二次電池１０は、使用する機器に応じた形状で作製することが可能である。例えば、二次電池を内蔵する電子機器において、電子機器のケースの大きさに応じて、シート状の二次電池１０を切断する。シート状の二次電池１０を所定の大きさとすることができるため、電子機器のデザイン性の向上、小型化を図ることができる。例えば、シート状の二次電池１０は、ウェアラブル機器等で小型化が必要な機器、電子ＰＯＰ広告等のデザイン性が要求される機器への利用に好適である。
【００６８】
さらに、基材１１の第２の面１１ｂには、粘着剤層１８が形成されている。これにより、二次電池１０を、電子機器のケース等に貼り付けることができる。すなわち、粘着剤層１８を介して、二次電池１０をケースの内部に貼り付けることで、二次電池１０が固定される。これにより、二次電池１０を容易に電子機器のケース内に設置することができ、生産性を向上することができる。
【００６９】
また、電池メーカは、二次電池１０をロール形状にした状態で出荷、販売することができる。二次電池１０は、ロールトゥロール(Roll to Roll)方式で製造されているため、ロール状に巻き回された状態となっていても、損傷や性能劣化が生じることはない。さらに、カッター５２を有するホルダに二次電池１０を取り付けた状態でロール状の二次電池１０を出荷してもよい。これにより、使用直前での二次電池１０の切り出しが可能となる。
【００７０】
保護材層１９を部分的に剥離可能な剥離シートとしてもよい。例えば、端子３８の接続箇所のみが剥離可能なように、保護材層１９にミシン目を設けてもよい。また、保護材層１９の上に、さらに、粘着剤層を形成することで、両面接着が可能となる。これにより、両面テープのように、二次電池１０を取り扱うことが可能となる。
【００７１】
実施の形態２．
本実施の形態２にかかる二次電池の構成、及び製造方法について、図７〜図９を用いて説明する。図７は、本実施の形態２にかかる二次電池１０Ａの製造方法を示すフローチャートである。図８、図９は各工程における二次電池１０Ａの構成を模式的に示す図である。
【００７２】
本実施の形態では、分割線３３Ａの形成工程が、実施の形態１と異なっている。具体的には、図７に示すように、レーザ照射により分割線３３Ａを形成する工程（Ｓ２４）が、保護材層１９の形成工程（Ｓ２３）と、二次電池１０Ａの切断工程（Ｓ２５）との間に実施されている。分割線３３Ａ以外の二次電池１０Ａの基本的な構成及び製造方法は、実施の形態１と同様であるため、適宜、説明を省略する。
【００７３】
以下、図７のフローチャートに沿って、説明する。まず、実施の形態１と同様に、積層体２０を製造する（Ｓ２１）。次に、基材１１の第２の面１１ｂに粘着剤層１８を形成する。そして、第２電極１７の上に、保護材層１９を形成する。このようにすることで、二次電池１０Ａは図８に示す構成となる。積層体２０の製造工程（Ｓ２１）、粘着剤層１８の形成工程（Ｓ２２）、保護材層１９の形成工程（Ｓ２３）は、実施の形態１のＳ１１、Ｓ１３、Ｓ１４と同様であるため、説明を省略する。Ｓ２２の粘着剤層形成工程は、Ｓ２３の保護材層形成工程の後に実施されていてもよい。Ｓ２３までの工程は、電池メーカ側で実施される。
【００７４】
次に、ユーザ側での工程について説明する。まず、レーザ照射により、二次電池１０Ａに分割線３３Ａを形成する（Ｓ２４）。本実施の形態では、保護材層１９側からレーザ光を照射して、レーザ光を走査する。これにより、図９に示す構成となる。分割線３３Ａは、保護材層１９、正極層２２、及び充電層１４を分割している。本実施では、レーザ光は、Ｙ方向に沿って走査されている。したがって、分割線３３Ａは、ロール幅方向に、二次電池１０Ａを横断している。分割線３３Ａは、Ｙ方向と平行な直線状に形成されている。
【００７５】
図９に示すように２本の分割線３３Ａは近接して配置されている。ここで、近接して配置された２本の分割線３３Ａの間の領域が外側領域３５Ａとなる。外側領域３５Ａは、Ｙ方向に延びる帯状の領域となる。２つの外側領域３５Ａの間の領域が内側領域３６Ａとなる。また、本実施の形態では、保護材層１９の形成後に分割線３３Ａが形成されている。よって、保護材層１９も、分割線３３Ａによって分割されている。したがって、レーザエネルギーを実施の形態１よりも高くすればよい。
【００７６】
そして、二次電池１０Ａを切断する（Ｓ２５）。ここでは、外側領域３５Ａにある切断位置３４において、カッター５２が二次電池１０Ａを切断する。実施の形態１と同様に、Ｙ方向と平行な直線に沿って、二次電池１０Ａが切断される。すなわち、図１０に示すように、近接する２つの分割線３３Ａの間において、二次電池１０Ａがロール幅方向に沿って切断される。ＸＹ平面視において、切断線が分割線３３Ａと交差しないように、二次電池１０Ａが切断される。
【００７７】
次に、保護材層１９を第２電極１７から剥離する（Ｓ２６）。そして、端子を、基材１１、及び第２電極１７に接続する（Ｓ２７）。保護材層１９の剥離工程（Ｓ２６）と、端子の接続工程（Ｓ２７）は、実施の形態１のＳ１６、Ｓ１７と同様であるため説明を省略する。
【００７８】
このようにすることで、シート状の二次電池１０Ａが製造される。よって、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。例えば、切断時における負極層２１と正極層２２との短絡を防ぐことができる。さらに、本実施の形態では、ユーザ側で分割線３３Ａを形成している。よって、ユーザが任意の大きさで二次電池１０Ａを切り出すことができる。ユーザが、所望の大きさ、電池容量の二次電池１０Ａを製造することができる。換言すると、必要な電池容量に応じて、ユーザが二次電池１０Ａを切り出すロール長を任意の長さにすることができる。また、ユーザが、シート毎に、二次電池１０Ａの大きさを変えることも可能である。１つのロール状の二次電池１０Ａを様々なアプリケーションに利用することができる。さらに、外側領域３５Ａの面積を小さくすることができるため、効率よく二次電池１０Ａを製造することができる。これにより、生産性を向上することができる。
【００７９】
実施の形態２においても、マスクを用いたマスク成膜によって、分割線を形成してもよい。実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、矩形状の分割線３３を形成してもよい。あるいは、実施の形態１において、Ｙ方向に延びる直線状の分割線３３Ａを形成してもよい。
【００８０】
以上、本発明の実施形態の一例を説明したが、本発明はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に、上記の実施形態による限定は受けない。
【符号の説明】
【００８１】
１０  二次電池
１１  基材
１３  ｎ型酸化物半導体層
１４  充電層
１６  ｐ型酸化物半導体層
１７  第２電極
１８  粘着剤層
１９  保護材層
２０  積層体
２１  負極層
２２  正極層
３３  分割線
３４  切断位置
３５  外側領域
３６  内側領域
３８  端子
３９  端子
５１  リール
５２  カッター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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