(57)【要約】【課題】低コストで製造可能な電気化学セルを提供する。【解決手段】ポリマー二次電池１は、積層電極体１０と、積層電極体１０を収納する外装体３０と、を備える。積層電極体１０は、第１電極層１１と、第１電極層１１の両側にポリマー電解質層１５を挟んで積層された第２電極層１３と、を有する。また、積層電極体１０には、第１電極層１１と、第１電極層１１に隣接するポリマー電解質層１５と、を貫通する第１開口部１７が少なくとも１つ設けられ、第１開口部１７の内部で、第１電極層１１の両側にある第２電極層１３が接触する。そして、外装体３０は、第１電極層１１に導通する第１金属板３１と、第２電極層１３に導通する第２金属板３３と、積層電極体１０の周囲において第１金属板３１と第２金属板３３との間を封止する封止部材４１と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層電極体と、
前記積層電極体を収納する外装体と、を備え、
前記積層電極体は、
第１電極層と、
前記第１電極層の両側にポリマー電解質層を挟んで積層された第２電極層と、
を有し、
前記第１電極層と、前記第１電極層に隣接する前記ポリマー電解質層と、を貫通する第１開口部が少なくとも１つ設けられ、
前記第１開口部の内部で、前記第１電極層の両側にある前記第２電極層が接触し、
前記外装体は、
前記第１電極層に導通する第１金属板と、
前記第２電極層に導通する第２金属板と、
前記積層電極体の周囲において前記第１金属板と前記第２金属板との間を封止する封止部材と、
を有する、
ことを特徴とする電気化学セル。
【請求項２】
請求項１に記載の電気化学セルにおいて、
前記封止部材は、樹脂材料で形成されている、
ことを特徴とする電気化学セル。
【請求項３】
請求項１に記載の電気化学セルにおいて、
前記封止部材は、ガラス材料で形成されている、
ことを特徴とする電気化学セル。
【請求項４】
請求項１に記載の電気化学セルにおいて、
前記封止部材は、ガラスおよびセラミックの混合材料で形成されている、
ことを特徴とする電気化学セル。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電気化学セルにおいて、
前記封止部材は、前記第１金属板と前記第２金属板との間を絶縁するセラミック層を有する、
ことを特徴とする電気化学セル。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の電気化学セルにおいて、
前記封止部材は、前記第１金属板および前記第２金属板に熱融着されている、
ことを特徴とする電気化学セル。
【請求項７】
請求項６に記載の電気化学セルにおいて、
前記第１金属板および前記第２金属板のうち少なくとも一方は、前記封止部材との融着面に、荒れ加工が施されている、
ことを特徴とする電気化学セル。
【請求項８】
請求項６または７に記載の電気化学セルにおいて、
前記第１金属板および前記第２金属板のうち少なくとも一方は、前記封止部材との融着面に、
銅材料を含む金属層と、
前記銅材料を含む金属層と前記封止部材との間に形成されたカップリング材層と、
を有する、
ことを特徴とする電気化学セル。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の電気化学セルにおいて、
前記第１金属板および前記第２金属板のうち少なくとも一方は、前記積層電極体の周囲に形成されたリブを有する、
ことを特徴とする電気化学セル。
【請求項１０】
請求項９に記載の電気化学セルにおいて、
前記リブは、前記封止部材に沿って形成されている、
ことを特徴とする電気化学セル。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の電気化学セルにおいて、
前記リブは、
前記第１金属板に形成された第１リブと、
前記第２金属板に形成された第２リブと、
を有し、
前記第１リブおよび前記第２リブは、前記第１金属板および前記第２金属板の重ね合わせ方向から見て、相互に重複しない位置に形成されている、
ことを特徴とする電気化学セル。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の電気化学セルにおいて、
前記第１金属板の外周部および前記第２金属板の外周部は、前記封止部材によって被覆されている、
ことを特徴とする電気化学セル。
【請求項１３】
請求項１２に記載の電気化学セルにおいて、
前記外装体の外周に沿って設けられ、前記封止部材に接触する額縁板を有する、
ことを特徴とする電気化学セル。
【請求項１４】
請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の電気化学セルにおいて、
前記第１金属板および前記第２金属板のうち少なくとも一方は、前記積層電極体の周囲に形成された屈曲部を有し、
前記屈曲部は、前記積層電極体の体積変化に応じて伸縮可能に形成されている、
ことを特徴とする電気化学セル。
【請求項１５】
請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の電気化学セルにおいて、
前記第１金属板および前記第２金属板のうち少なくとも一方と前記積層電極体との間に、多孔質の導電性材料で形成された保護層を有する、
ことを特徴とする電気化学セル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学セルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
非水電解質二次電池、電気二重層キャパシタなどの電気化学セルは、各種デバイスの電源などに利用されている。電気化学セルの１つの形態として、例えば下記特許文献１のような電池が提案されている。
【０００３】
この電池は、樹脂層と軟質金属箔を含むラミネートフィルムと、樹脂層と硬質金属層を含むシートとを重ね合わせて形成される外装体により電極体を挟み込み、その電極体の周囲に設けられた外装体の重ね合わせ部分を熱融着することで電極体を密封したものである。この電池は、電池内部の電極体の正極または負極と電気的に接続したリードを、外装体から外部に引き出す必要がある。しかし、アルミ箔や銅箔などの金属箔で形成されたリードは、電池の体積効率の悪化を抑制するために薄く形成され、外部機器の接続用リード線を直接接合するのに十分な強度を有していない。そのため、接合強度の高いタブフィルム付きタブを外装体の熱融着部において用いることで電極体の正極および負極リードを外部に引き出し、外部機器との接続を可能にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２４３３８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のような電池では、タブフィルム付きタブを用いることで、部品点数が増加し、低コスト化に不利であった。
【０００６】
そこで本発明は、低コストで製造可能な電気化学セルを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の電気化学セルは、積層電極体と、前記積層電極体を収納する外装体と、を備え、前記積層電極体が、第１電極層と、前記第１電極層の両側にポリマー電解質層を挟んで積層された第２電極層と、を有し、前記第１電極層と、前記第１電極層に隣接する前記ポリマー電解質層と、を貫通する第１開口部が少なくとも１つ設けられ、前記第１開口部の内部で、前記第１電極層の両側にある前記第２電極層が接触し、前記外装体が、前記第１電極層に導通する第１金属板と、前記第２電極層に導通する第２金属板と、前記積層電極体の周囲において前記第１金属板と前記第２金属板との間を封止する封止部材と、を有する、ことを特徴とする。
本発明によれば、外装体は、内包する積層電極体の第１電極層および第２電極層に導通する第１金属板および第２金属板により形成される。これにより、第１金属板および第２金属板に直接溶接等を施して正極および負極のリードを取ることが可能となるため、タブフィルム付きタブが不要であり、部品点数が減少する。したがって、低コストで製造可能な電気化学セルを得ることができる。
【０００８】
上記の電気化学セルにおいて、前記封止部材は、樹脂材料で形成されている、ことが望ましい。
この構成によれば、樹脂材料は、絶縁性、耐透湿性および金属に対する接着性を有しているので、第１金属板と第２金属板を絶縁した状態で、外装体の内部を確実に密封することができる。したがって、信頼性の高い電気化学セルを得ることができる。
【０００９】
上記の電気化学セルにおいて、前記封止部材は、ガラス材料で形成されている、ことが望ましい。
この構成によれば、ガラス材料は耐透湿性が高いため、密封された外装体の内部への水分侵入を確実に阻止することができ、電気化学セルの性能低下を抑制できる。したがって、より信頼性の高い電気化学セルを得ることができる。
【００１０】
上記の電気化学セルにおいて、前記封止部材は、ガラスおよびセラミックの混合材料で形成されている、ことが望ましい。
この構成によれば、ガラス材料にセラミック材料を混合させることで封止部材の耐電圧性が増加するので、耐透湿性を犠牲にすることなく、封止部材を流れる電流量を低減させて、第１金属板と第２金属板との短絡を防止することができる。したがって、より信頼性の高い電気化学セルを得ることができる。
【００１１】
上記の電気化学セルにおいて、前記封止部材は、前記第１金属板と前記第２金属板との間を絶縁するセラミック層を有する、ことが望ましい。
この構成によれば、封止部材にセラミック層を挟むことで、封止部材の耐電圧性を確保し、封止部材を流れる微小電流を遮断することができる。したがって、より信頼性の高いポリマー二次電池を得ることができる。
【００１２】
上記の電気化学セルにおいて、前記封止部材は、前記第１金属板および前記第２金属板に熱融着されている、ことが望ましい。
この構成によれば、封止部材が熱融着されているため、外装体の内部を確実に密封することができる。したがって、より信頼性の高い電気化学セルを得ることができる。
【００１３】
上記の電気化学セルにおいて、前記第１金属板および前記第２金属板のうち少なくとも一方は、前記封止部材との融着面に、荒れ加工が施されている、ことが望ましい。
この構成によれば、荒れ加工が施された融着面に封止部材が熱融着されるので、アンカー効果により第１金属板および第２金属板と封止部材との密着性が向上し、外装体の密封性がより確実なものとなる。したがって、より信頼性の高い電気化学セルを得ることができる。
【００１４】
上記の電気化学セルにおいて、前記第１金属板および前記第２金属板のうち少なくとも一方は、前記封止部材との融着面に、銅材料を含む金属層と、前記銅材料を含む金属層と前記封止部材との間に形成されたカップリング材層と、を有する、ことが望ましい。
この構成によれば、銅材料を含む金属層により第１金属板および第２金属板とカップリング材層との密着性が向上し、カップリング材層により銅材料を含む金属層と封止部材との密着性が向上する。そのため、第１金属板および第２金属板と封止部材との密着性を向上させることができる。したがって、より信頼性の高い電気化学セルを得ることができる。
【００１５】
上記の電気化学セルにおいて、前記第１金属板および前記第２金属板のうち少なくとも一方は、前記積層電極体の周囲に形成されたリブを有する、ことが望ましい。
この構成によれば、リブにより第１金属板および第２金属板の剛性が向上し、捻じれや曲げなどの入力に対する強度が上昇する。したがって、耐久性の高い電気化学セルを得ることができる。
【００１６】
上記の電気化学セルにおいて、前記リブは、前記封止部材に沿って形成されている、ことが望ましい。
この構成によれば、封止部材を金属板に配置する際に、リブを基準にして封止部材を配置することができ、封止部材の位置ずれを防止できる。したがって、品質の高い電気化学セルを得ることができる。
【００１７】
上記の電気化学セルにおいて、前記リブは、前記第１金属板に形成された第１リブと、前記第２金属板に形成された第２リブと、を有し、前記第１リブおよび前記第２リブは、前記第１金属板および前記第２金属板の重ね合わせ方向から見て、相互に重複しない位置に形成されている、ことが望ましい。
この構成によれば、第１リブと第２リブの位置が重複しないことで、第１リブと第２リブとの接触等による短絡を防止できる。したがって、より信頼性の高い電気化学セルを得ることができる。
【００１８】
上記の電気化学セルにおいて、前記第１金属板の外周部および前記第２金属板の外周部は、前記封止部材によって被覆されている、ことが望ましい。
この構成によれば、第１金属板および第２金属板の外周部が絶縁性を有する封止部材によって被覆されているため、外周部が外部の導電体に接触した際に生じる、第１金属板と第２金属板との短絡を防止できる。したがって、より信頼性の高い電気化学セルを得ることができる。
【００１９】
上記の電気化学セルにおいて、前記外装体の外周に沿って設けられ、前記封止部材に接触する額縁板を有する、ことが望ましい。
この構成によれば、額縁板は、電気化学セルの外周に設けられているため、電気化学セルに捻じれや曲げなどの外力が加わった際に、その変形を抑制することができる。したがって、より耐久性の高い電気化学セルを得ることができる。
【００２０】
上記の電気化学セルにおいて、前記第１金属板および前記第２金属板のうち少なくとも一方は、前記積層電極体の周囲に形成された屈曲部を有し、前記屈曲部は、前記積層電極体の体積変化に応じて伸縮可能に形成されている、ことが望ましい。
この構成によれば、積層電極体の周囲に形成された金属板の屈曲部により、外装体の内部に固定された積層電極体の充放電により生じる体積変化を吸収することができる。そのため、電気化学セルの充放電の効率を向上させることができる。また、屈曲部がリブとなることで、捻じれや曲げなどの入力による外装体の変形を抑制することができる。したがって、より耐久性が高く、充放電の効率が優れた電気化学セルを得ることができる。
【００２１】
上記の電気化学セルにおいて、前記第１金属板および前記第２金属板のうち少なくとも一方と前記積層電極体との間に、多孔質の導電性材料で形成された保護層を有する、ことが望ましい。
この構成によれば、第１金属板等と積層電極体との間に多孔質の導電性材料を挟むことで、積層電極体の体積変化を吸収することができる。さらに、多孔質の導電性材料は熱伝導率が低いため、封止部材の加熱時の熱が積層電極体に伝わることを防止できる。したがって、より信頼性が高く、充放電効率の優れた電気化学セルを得ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の電気化学セルによれば、外装体は、内包する積層電極体の第１電極層および第２電極層に導通する第１金属板および第２金属板により形成される。これにより、第１金属板および第２金属板に直接溶接等を施して正極および負極のリードを取ることが可能となるため、タブフィルム付きタブが不要であり、部品点数が減少する。したがって、低コストで製造可能な電気化学セルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態に係る電気化学セルを示す断面図である。
【図２】第１実施形態に係る他の電気化学セルを示す断面図である。
【図３】第１実施形態の第１変形例に係る電気化学セルの説明図であり、図１のＰ部に相当する部分の拡大図である。
【図４】第１実施形態の第２変形例に係る電気化学セルの説明図であり、図１のＰ部に相当する部分の拡大図である。
【図５】第１実施形態の第３変形例および第４変形例に係る電気化学セルの説明図であり、図１のＱ部に相当する部分の拡大図である。
【図６】封止装置を示す模式図である。
【図７】第１実施形態の第５ａ変形例に係る電気化学セルの説明図であり、図１のＰ部に相当する部分の拡大図である。
【図８】第１実施形態の第５ｂ変形例に係る電気化学セルの説明図であり、図１のＰ部に相当する部分の拡大図である。
【図９】第２実施形態に係る電気化学セルの説明図であり、図１のＱ部に相当する部分の拡大図である。
【図１０】第２実施形態に係る他の電気化学セルの説明図であり、図１のＱ部に相当する部分の拡大図である。
【図１１】第２実施形態に係る他の電気化学セルの説明図であり、図１のＱ部に相当する部分の拡大図である。
【図１２】第２実施形態に係る他の電気化学セルの説明図であり、図１のＱ部に相当する部分の拡大図である。
【図１３】第３実施形態に係る電気化学セルの説明図であり、図１のＰ部に相当する部分の拡大図である。
【図１４】第３実施形態の第１変形例に係る電気化学セルの説明図であり、図１のＰ部に相当する部分の拡大図である。
【図１５】第３実施形態の第１変形例に係る他の電気化学セルの説明図であり、図１のＰ部に相当する部分の拡大図である。
【図１６】第３実施形態の第１変形例に係る他の電気化学セルの説明図であり、図１のＰ部に相当する部分の拡大図である。
【図１７】第３実施形態の第１変形例に係る他の電気化学セルの説明図であり、図１のＰ部に相当する部分の拡大図である。
【図１８】第３実施形態の第１変形例に係る他の電気化学セルの説明図であり、図１のＰ部に相当する部分の拡大図である。
【図１９】第３実施形態の第１変形例に係る他の電気化学セルの説明図であり、図１のＰ部に相当する部分の拡大図である。
【図２０】第４実施形態に係る電気化学セルを示す断面図である。
【図２１】第４実施形態に係る他の電気化学セルを示す断面図である。
【図２２】第４実施形態の第１変形例に係る電気化学セルを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
最初に、第１実施形態の電気化学セルについて説明する。
図１は第１実施形態に係る電気化学セルを示す断面図であり、図２は、他の電気化学セルを示す断面図である。本実施形態では、電気化学セルとして、ポリマー二次電池１を例に挙げて説明する。
【００２５】
図１に示すように、ポリマー二次電池１は、積層電極体１０と、積層電極体１０を収納する外装体３０と、を備える。積層電極体１０は、第１電極層１１と、第１電極層１１の両側にポリマー電解質層１５を挟んで積層された第２電極層１３と、を有する。また、積層電極体１０には、第１電極層１１と、第１電極層１１に隣接するポリマー電解質層１５と、を貫通する第１開口部１７が少なくとも１つ設けられ、第１開口部１７の内部で、第１電極層１１の両側にある第２電極層１３が接触する。そして、外装体３０は、第１電極層１１に導通する第１金属板３１と、第２電極層１３に導通する第２金属板３３と、積層電極体１０の周囲において第１金属板３１と第２金属板３３との間を封止する封止部材４１と、を有する。なお、以下の説明では、第１金属板３１と第２金属板３３との重ね合わせ方向をＺ方向と定義し、Ｚ方向に直交する方向をＸ方向と定義する。また、第１金属板３１および第２金属板３３のうち、一方の金属板における他方の金属板側を内側と称し、一方の金属板における他方の金属板とは反対側を外側と称する。
【００２６】
図１に示すように、ポリマー二次電池１は、積層電極体１０を備える。
積層電極体１０は、第１電極層１１と、第１電極層１１の両側にポリマー電解質層１５を挟んで積層された第２電極層１３と、を備える。第１電極層１１および第２電極層１３は、ポリマー二次電池の両極を構成し、第１電極層１１および第２電極層１３のうち一方が正極活物質を含む正極層であり、他方が負極活物質を含む負極層である。本実施形態では、第１電極層１１を正極層、第２電極層１３を負極層として説明する。第１電極層１１および第２電極層１３（以下、「両電極層１１，１３」という場合がある）は、ポリマー電解質層１５を挟んで交互に同じ層数だけ積層されている。このように積層することで、Ｚ方向における積層電極体１０の一端が第１電極層１１ａになり、他端が第２電極層１３ａになる。これにより、ポリマー二次電池１の内部に特別な配線構造を設けなくても、ポリマー二次電池１を平板形状にすることができ、積層電極体１０の最外層（第１電極層１１ａおよび第２電極層１３ａ）のみからの集電で足りることとなる。
ポリマー電解質層１５は、交互に積層された第１電極層１１と第２電極層１３との間に挟まれるように設けられる。ポリマー電解質層１５は、リチウムイオンの移動媒体となるポリマー電解質を含有する。このポリマー電解質層１５が両電極層１１，１３に接することで、第１電極層１１と第２電極層１３との間でリチウムイオンの移動が行われる。
【００２７】
また、積層電極体１０には、第１電極層１１と、第１電極層１１に隣接するポリマー電解質層１５と、を貫通する第１開口部１７が複数設けられる。この第１開口部１７の内部には、第１電極層１１の両側に設けられた一対の第２電極層１３同士が導通する第２導通部１４を設けている。そのため、第２電極層１３の積層方向に電流が流れるようになる。したがって、本実施形態のように第２電極層１３を複数層積層した場合でも、各第２電極層１３の導通を取るためにＸ方向の端部に端部電極を設ける必要がない。さらに、複数の第２導通部１４を設けているので、端部電極を設ける場合に比べ、電子の移動距離を低減することができる。そのため、ポリマー二次電池１の内部抵抗の増大を抑えることができる。
【００２８】
さらに、本実施形態では、積層電極体１０には、第２電極層１３と、第２電極層１３に隣接するポリマー電解質層１５と、を貫通する第２開口部１９が複数設けられる。この第２開口部１９の内部には、第２電極層１３の両側に設けられた一対の第１電極層１１同士が導通する第１導通部１２を設けている。そのため、第１電極層１１の積層方向に電流が流れるようになる。したがって、第２電極層１３と同じ理由により、ポリマー二次電池１の内部抵抗の増大を抑えることができる。
【００２９】
また、ポリマー二次電池１は、積層電極体１０を収納する外装体３０を備える。
外装体３０は、第１電極層１１に導通する第１金属板３１と、第２電極層１３に導通する第２金属板３３と、積層電極体１０の周囲において第１金属板３１と第２金属板３３との間を封止する封止部材４１と、を有する。
【００３０】
第１金属板３１は、平板状の金属板で形成される。第１金属板３１は、その内側面において、積層電極体１０のＺ方向の一端を形成する第１電極層１１ａと密着し、導通している。この密着面には、導電性ペーストを塗布し、第１電極層１１ａとの密着性を向上させてもよい。本実施形態では、第１電極層１１が正極層として構成されているため、第１電極層１１に導通する第１金属板３１の材料として、陽極酸化に対する耐腐食性を有する点で、ＳＵＳ３１６やＳＵＳ３２９、ＮＡＳ６４、ＳＵＳ３１７Ｊ４Ｌ、Ａｌなどが好適である。これにより、第１金属板３１は、ポリマー二次電池１の正極側集電体として機能することができる。
【００３１】
第２金属板３３は、凸形状の金属板で形成される。具体的には、平板状の金属板の周縁部３３ａから、後述する積層電極体１０の第２電極層１３ａに密着する集電部３３ｃに向かって、それらを接続する傾斜部３３ｂを設けることで、第２金属板３３が形成される。また、第２金属板３３の平面形状は、第１金属板３１の平面形状と同じであり、例えば矩形状に形成されている。第２金属板３３は、集電部３３ｃの内側面において、積層電極体１０のＺ方向の他端を形成する第２電極層１３ａと密着し、導通している。この密着面には、第１金属板３１と同様に、導電性ペーストを塗布してもよい。本実施形態では、第２電極層１３は負極層として構成されているため、第２電極層１３に導通する第２金属板３３の材料として、耐腐食性およびパッケージとしての機械的強度を有する点で、ＳＵＳ３０４やＣｕ、Ｎｉなどが好適である。これにより、第２金属板３３は、ポリマー二次電池１の負極側集電体として機能することができる。
【００３２】
第１金属板３１および第２金属板３３（以下、「両金属板３１，３３」という場合がある）の厚さは、０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍ程度であることが好ましい。これにより、両金属板３１，３３は、十分な機械的強度を有するので、外力による外装体３０の変形を抑制できる。そのため、外装体３０から積層電極体１０へ及ぼす力も抑制されるので、高強度を有するパッケージとしての機能も果たすことができる。さらに両金属板３１，３３が十分な強度を有することで、それらに直接溶接等を施して正極および負極のリードを取ることが可能になり、部品点数の増加を抑制することができる。
【００３３】
封止部材４１は、両金属板３１，３３に熱融着されている。具体的には、封止部材４１は、重ね合わせた第１金属板３１と第２金属板３３との隙間を埋めるように、それらの外周に沿って連続して形成される。このとき、封止部材４１と積層電極体１０との間には間隙４５を設ける。これにより、後述する封止部材４１の熱融着時に、積層電極体１０が加熱されることを抑制できる。
封止部材４１は、樹脂材料で形成されている。具体的には、封止部材４１は、絶縁性、耐透湿性および金属に対する接着性を有する点で、エチレン−４フッ化エチレン共重合樹脂などのフッ素系樹脂、または変形ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂といった熱可塑性樹脂が好適である。
【００３４】
この封止部材４１の形成方法は以下の通りである。まず、Ｚ方向の厚さが封止部材４１の半分程度に形成された２つの封止部材４１ａ，４１ｂを、両金属板３１，３３の周縁部にそれぞれ熱融着する。このとき、両金属板３１，３３には耐熱性の低い積層電極体１０が接続されていないため、十分に高温で封止部材４１ａ，４１ｂを熱融着することができる。その後、封止部材４１ａ，４１ｂが重なるように、積層電極体１０が形成された両金属板３１，３３を重ね合わせ、その封止部材４１ａ，４１ｂ近傍の両金属板３１，３３にヒーターを接触させて、所定の温度で封止部材４１ａ，４１ｂを加熱する。これにより、２つの封止部材４１ａ，４１ｂが熱融着され、１つの封止部材４１が形成される。このように二段階に分けて封止部材を熱融着することで、一段階のみで封止部材を熱融着する場合と比べて、両金属板３１，３３と封止部材４１との間をより強固に接着させることができる。そのため、ポリマー二次電池１の信頼性が向上する。
【００３５】
なお、封止部材４１は、熱硬化性樹脂を用いて形成してもよい。この場合、例えば第１金属板３１の周縁部に熱硬化性樹脂を塗布し、第２金属板３３を貼り合わせた上で、熱硬化性樹脂を加熱して硬化させることで、封止部材４１を形成することができる。
この封止部材４１により、第１金属板３１と第２金属板３３とが絶縁された状態で、それらの内部に配置された積層電極体１０を密封することができる。
【００３６】
なお、本実施形態では、第１金属板３１が平板状の金属板で形成され、第２金属板３３が凸形状の金属板で形成されているが、第１金属板３１および第２金属板３３の両方を２枚の凸形状の金属板で形成してもよいし、図２に示すように両方を２枚の平板状の金属板で形成してもよい。また、封止部材４１は、積層電極体１０との間に間隙４５を設けて形成されているが、図２に示すように、積層電極体１０に密着して形成されてもよい。これにより、Ｚ方向から見たポリマー二次電池１の面積を小さくできるため、ポリマー二次電池１の面積効率および体積効率を向上させることができる。
【００３７】
このように、本実施形態のポリマー二次電池１は、積層電極体１０と、積層電極体１０を収納する外装体３０と、を備える。積層電極体１０は、第１電極層１１と、第１電極層１１の両側にポリマー電解質層１５を挟んで積層された第２電極層１３と、を有する。また、積層電極体１０には、第１電極層１１と、第１電極層１１に隣接するポリマー電解質層１５と、を貫通する第１開口部１７が少なくとも１つ設けられ、第１開口部１７の内部で、第１電極層１１の両側にある第２電極層１３が接触する。そして、外装体３０は、第１電極層１１に導通する第１金属板３１と、第２電極層１３に導通する第２金属板３３と、積層電極体１０の周囲において第１金属板３１と第２金属板３３との間を封止する封止部材４１と、を有することを特徴とする。
本実施形態によれば、外装体３０は、内包する積層電極体１０の両電極層１１，１３に導通する両金属板３１，３３により形成される。これにより、両金属板３１，３３に直接溶接等を施して正極および負極のリードを取ることが可能となるため、タブフィルム付きタブが不要であり、部品点数が減少する。したがって、低コストで製造可能なポリマー二次電池を得ることができる。
【００３８】
また、本実施形態のポリマー二次電池１は、封止部材４１が、樹脂材料で形成されている、ことを特徴とする。
本実施形態によれば、樹脂材料は、絶縁性、耐透湿性および金属に対する接着性を有しているので、第１金属板３１と第２金属板３３とを絶縁した状態で、外装体３０の内部を確実に密封することができる。したがって、信頼性の高いポリマー二次電池を得ることができる。
【００３９】
さらに、本実施形態のポリマー二次電池１は、封止部材４１が、両金属板３１，３３に熱融着されている、ことを特徴とする。
本実施形態によれば、封止部材４１が熱融着されているため、外装体３０の内部を確実に密封することができる。したがって、より信頼性の高いポリマー二次電池を得ることができる。
【００４０】
（第１実施形態、第１変形例）
次に、第１実施形態の第１変形例について説明する。
図３は、第１実施形態の第１変形例に係る電気化学セルの説明図であり、図１のＰ部に相当する部分の拡大図である。本変形例では、第１実施形態と同様に、電気化学セルとしてポリマー二次電池２を例に挙げて説明する。
【００４１】
図３に示す本変形例は、両金属板３１，３３と封止部材４１との融着面３５に荒れ加工が施されている点で、第１実施形態と異なっている。なお、図１に示す第１実施形態と同様の構成となる部分については、詳細な説明を省略する。また、図３ではわかりやすくするために、融着面３５に荒れ加工が施されている様子を誇張して図示している。
【００４２】
図３に示すように、本変形例のポリマー二次電池２は、両金属板３１，３３が、封止部材４１との融着面３５に、荒れ加工を施されているものである。
融着面３５には、エッチング処理またはブラスト処理により、表面に荒れ加工が施されている。そのため、融着面３５と封止部材４１とのアンカー効果および接着面積の増加により、両金属板３１，３３に対する封止部材４１の密着性が向上する。したがって、外装体３０の密封性がより確実なものとなる。
【００４３】
このように、本変形例のポリマー二次電池２は、両金属板３１，３３が、封止部材４１との融着面３５に荒れ加工を施されている、ことを特徴とする。
本変形例によれば、荒れ加工が施された融着面３５に封止部材４１が熱融着されるので、アンカー効果により両金属板３１，３３と封止部材４１との密着性が向上し、外装体３０の密封性がより確実なものとなる。したがって、より信頼性の高いポリマー二次電池を得ることができる。
【００４４】
（第１実施形態、第２変形例）
次に、第１実施形態の第２変形例について説明する。
図４は、第１実施形態の第２変形例に係る電気化学セルの説明図であり、図１のＰ部に相当する部分の拡大図である。本変形例では、第１実施形態と同様に、電気化学セルとしてポリマー二次電池３を例に挙げて説明する。
【００４５】
図４に示す本変形例は、両金属板３１，３３と封止部材４１との融着面３５に銅材料を含む金属層５５とカップリング材層５７が形成されている点で、第１実施形態と異なっている。なお、図１に示す第１実施形態と同様の構成となる部分については、詳細な説明を省略する。
【００４６】
図４に示すように、本変形例のポリマー二次電池３は、両金属板３１，３３が、封止部材４１との融着面３５に、銅材料を含む金属層５５と、銅材料を含む金属層５５と封止部材４１との間に形成されたカップリング材層５７と、を有するものである。
融着面３５は、両金属板３１，３３に形成された銅材料を含む金属層５５を有する。銅材料を含む金属層５５は、公知の電解めっき法や無電解めっき法、真空蒸着法などの手法により形成することができる。また、融着面３５は、銅材料を含む金属層５５上に形成されたカップリング材層５７を有する。カップリング材として、例えばトリアジンチオールが使用できる。このとき、トリアジンチオールの塗布面において銅材料を含む金属層５５を形成しておくことで、トリアジンチオールとの親和性が得られ、両金属板３１，３３とカップリング材層５７との密着性が向上する。
これらのカップリング材層５７上に、樹脂材料で形成された封止部材４１を配置することで、カップリング材層５７により銅材料を含む金属層５５と封止部材４１との密着性が向上する。その結果、両金属板３１，３３と封止部材４１との密着性を向上させることができる。そのため、外装体３０の密封性がより確実なものとなる。
【００４７】
このように、本変形例のポリマー二次電池３は、両金属板３１，３３が、封止部材４１との融着面３５に、銅材料を含む金属層５５と、銅材料を含む金属層５５と封止部材４１との間に形成されたカップリング材層５７と、を有する、ことを特徴とする。
本変形例によれば、銅材料を含む金属層５５により両金属板３１，３３とカップリング材層５７との密着性が向上し、カップリング材層５７により銅材料を含む金属層５５と封止部材４１との密着性が向上する。そのため、両金属板３１，３３と封止部材４１との密着性を向上させることができる。したがって、より信頼性の高いポリマー二次電池を得ることができる。
【００４８】
（第１実施形態、第３変形例）
次に、第１実施形態の第３変形例について説明する。
図５は、第１実施形態の第３変形例に係る電気化学セルの説明図であり、図１のＱ部に相当する部分の拡大図である。図６は、封止装置を示す模式図である。本変形例では、第１実施形態と同様に、電気化学セルとしてポリマー二次電池４を例に挙げて説明する。
【００４９】
図１に示す第１実施形態は、封止部材４１が樹脂材料で形成されているが、図５に示す本変形例では、封止部材４１がガラス材料で形成されている点で異なっている。なお、図１に示す第１実施形態と同様の構成となる部分については、詳細な説明を省略する。
【００５０】
図５に示すように、本変形例のポリマー二次電池４は、封止部材４１が、ガラス材料で形成されている。
ガラス材料は一般に、図１に示す第１実施形態で封止部材４１として用いた樹脂材料に比べて耐透湿性がより高い。そのため、封止部材４１としてガラス材料を用いることで、外装体３０の内部への水分侵入を確実に阻止でき、ポリマー二次電池４の性能低下を抑制できる。
【００５１】
一方、ガラス材料は樹脂材料に比べて融点が高いため、熱融着を行う際の熱融着温度が高温となる。そのため、封止部材４１の熱融着時には、その熱が両金属板３１，３３を伝わり、積層電極体１０が加熱される。その結果、ポリマー電解質層１５が変質し、ポリマー二次電池４の性能低下が生じる恐れがある。
この不具合を防止するために、本変形例に係る封止部材４１の形成には、図６に示す封止装置７０を用いる。封止装置７０は、封止部材４１を挟持する両金属板３１，３３の外側に配置され、両金属板３１，３３を介して封止部材４１を加熱する加熱手段７１を備える。また、封止装置７０は、積層電極体１０を挟持する両金属板３１，３３の外側に配置され、両金属板３１，３３を介して積層電極体１０を冷却する冷却手段７３を備える。加熱手段７１は、ヒーターを備え、封止部材４１の融点以上の設定温度で封止部材４１を加熱する。冷却手段７３は、封止部材４１の加熱時に、両金属板３１，３３を通って伝熱される熱を吸収し、積層電極体１０への伝熱を抑制する。
【００５２】
次に、封止装置７０を用いた本変形例に係る封止部材４１の形成方法について説明する。まず、両金属板３１，３３のうち少なくとも一方の周縁部の内側面に、粉末状またはペースト状のガラス材料を配置する。そして、両金属板３１，３３を重ね合わせ、その周縁部を所定の温度に加熱した加熱手段７１で挟み込むことで熱融着する。このとき、両金属板３１，３３における積層電極体１０に近接する部分に冷却手段７３を接触させることで、積層電極体１０およびそれに近接する両金属板３１，３３を冷却しながら、封止部材４１を加熱することができる。これにより、積層電極体１０に熱ダメージを与えることなく、封止部材４１および両金属板３１，３３を熱融着することができる。
【００５３】
このように、本変形例のポリマー二次電池４は、封止部材４１が、ガラス材料で形成されている、ことを特徴とする。
本変形例によれば、ガラス材料は耐透湿性が高いため、密封された外装体３０の内部への水分侵入を確実に阻止することができ、ポリマー二次電池４の性能低下を抑制できる。したがって、より信頼性の高いポリマー二次電池を得ることができる。
【００５４】
（第１実施形態、第４変形例）
次に、第１実施形態の第４変形例について、第３変形例と同様に図５を用いて説明する。
図５は、第１実施形態の第４変形例に係る電気化学セルの説明図であり、図１のＰ部に相当する部分の拡大図である。本変形例では、第１実施形態と同様に、電気化学セルとしてポリマー二次電池５を例に挙げて説明する。
【００５５】
第３変形例は、封止部材４１がガラス材料で形成されているが、以下に説明する本変形例では、封止部材４１がガラスとセラミックの混合材料で形成されている点で異なっている。なお、図１に示す第１実施形態と同様の構成となる部分については、詳細な説明を省略する。
【００５６】
図５に示すように、本変形例のポリマー二次電池５は、封止部材４１が、ガラスおよびセラミックの混合材料で形成されている。
セラミック材料は、一般的にガラス材料に比べて耐電圧性が高く、封止部材４１として用いることで、第１金属板３１と第２金属板３３との間に流れる微小な電流を低減させることができる。
セラミック材料として、例えばジルコニアやアルミナ、シリカ、ムライトなどを用いることができる。セラミックの混合比率を８０ｗｔ％程度とした混合材料で封止部材４１を形成することで、封止部材４１をガラス材料のみで形成した場合に比べて、封止部材４１を流れる電流量を１０分の１から１００分の１程度に低減させることができる。
【００５７】
このように、本変形例のポリマー二次電池５は、封止部材４１が、ガラスおよびセラミックの混合材料で形成されている、ことを特徴とする。
本変形例によれば、ガラス材料にセラミック材料を混合させることで封止部材４１の耐電圧性が増加するので、耐透湿性を犠牲にすることなく、封止部材４１を流れる電流量を低減させて、両金属板３１，３３間の短絡を防止することができる。したがって、より信頼性の高いポリマー二次電池を得ることができる。
【００５８】
（第１実施形態、第５変形例）
次に、第１実施形態の第５変形例について説明する。
図７は、第１実施形態の第５ａ変形例に係る電気化学セルの説明図であり、図１のＰ部に相当する部分の拡大図である。図８は、第５ｂ変形例に係る電気化学セルの説明図であり、図１のＰ部に相当する部分の拡大図である。本変形例では、第１実施形態と同様に、電気化学セルとしてポリマー二次電池６を例に挙げて説明する。
【００５９】
図７および図８に示す第５変形例は、封止部材４３がセラミック層４３ａを有している点で、第１実施形態と異なっている。なお、図１に示す第１実施形態と同様の構成となる部分については、詳細な説明を省略する。
【００６０】
図７に示すように、第５ａ変形例のポリマー二次電池６は、封止部材４３が、第１金属板３１と第２金属板３３との間を絶縁するセラミック層４３ａを有する。
封止部材４３は、セラミック層４３ａと、そのＺ方向の両側に設けられたガラス層４３ｂを有する。セラミック層４３ａの平面形状は、外形が両金属板３１，３３と略一致する環状である。ガラス層４３ｂは、セラミック層４３ａの両面に設けられ、その幅がセラミック層４３ａの幅より狭くなるように形成されている。これにより、セラミック層４３ａの両面に設けられたガラス層４３ｂ同士が接触することで生じる耐電圧性の低下を防止できる。そして、両金属板３１，３３とセラミック層４３ａを、ガラス層４３ｂを介して熱融着することで接合され、積層電極体（不図示）を密封している。
セラミック層４３ａとして、例えばジルコニアやアルミナ、シリカ、ムライトなどを用いることができる。このような材料を用いてセラミック層４３ａを形成し、第１金属板３１と第２金属板３３との間に配置することで、ガラス材料のみで形成した場合に不足する耐電圧性を確保することができる。
【００６１】
また、図８に示す第５ｂ変形例のように、セラミック層４３ａは、両金属板３１，３３のうち少なくとも一方に密着させて形成してもよい。この場合、セラミック層４３ａは上述の材料を両金属板３１，３３に溶射することで形成できる。
【００６２】
なお、本変形例では、封止部材４３は、セラミック層４３ａおよびガラス層４３ｂから形成されているが、ガラス層４３ｂに代えて、樹脂層または第４変形例と同様の混合材料層を用いても同様の効果を得ることができる。このとき、封止部材４３は、セラミック層４３ａを挟むため、封止部材を樹脂層のみまたは混合材料層のみで形成する場合に比べて、そのＺ方向の厚さを薄くしても耐電圧性を十分に確保することができる。そのため、特にガラス層４３ｂを樹脂材料に置き換えた場合、その封止部材４３をＸ方向から見たときの樹脂層の表面積が小さくなり、樹脂層をパスとする外装体３０の内部への水分侵入を確実に阻止することができる。
【００６３】
このように、本変形例のポリマー二次電池６は、封止部材４３が、第１金属板３１と第２金属板３３との間を絶縁するセラミック層４３ａを有する、ことを特徴とする。
本変形例によれば、封止部材４３にセラミック層４３ａを挟むことで、封止部材４３の耐電圧性を確保し、封止部材４３を流れる微小電流を遮断することができる。したがって、より信頼性の高いポリマー二次電池を得ることができる。
【００６４】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。
図９は、第２実施形態に係る電気化学セルの説明図であり、図１のＱ部に相当する部分の拡大図である。本実施形態では、第１実施形態と同様に、電気化学セルとしてポリマー二次電池１０１を例に挙げて説明する。
【００６５】
図９に示す第２実施形態は、両金属板３１，３３が、積層電極体１０の周囲に沿って形成されたリブ３７を有している点で、第１実施形態と異なっている。なお、図１に示す第１実施形態と同様の構成となる部分については、詳細な説明を省略する。
【００６６】
図９に示すように、本実施形態のポリマー二次電池１０１は、両金属板３１，３３が、積層電極体１０の周囲に形成されたリブ３７を有する。
リブ３７は、第１金属板３１の内側面において、封止部材４１の外周および内周に沿って形成された第１リブ３７ａ，３７ｂと、第２金属板３３の内側面において、Ｚ方向から見て第１リブ３７ａ，３７ｂに重複しない位置に形成された第２リブ３７ｃとを有する。
【００６７】
第１リブ３７ａは、第１金属板３１上に、封止部材４１の内周に沿って形成され、第１リブ３７ｂは、第１金属板３１上に、封止部材４１の外周に沿って形成される。第１リブ３７ａ,３７ｂは、第１金属板３１をプレス成型して形成され、その断面形状は、第１金属板３１から第２金属板３３に向かって突出する逆Ｖ字型に形成されている。これにより、封止部材４１を第１金属板３１に配置する際に、第１リブ３７ａ，３７ｂを基準に配置することができ、封止部材４１の位置ずれを防止できる。また、封止部材４１として粉末状またはペースト状の材料を配置する際には、その材料が第１リブ３７ａ，３７ｂに挟まれた領域に配置されるため、材料が流出することを防止できる。さらに、第１金属板３１に、上述のような第１リブ３７ａ，３７ｂを設けることで、第１金属板３１の断面二次モーメントが増加し、第１金属板３１の捻じれや曲げなどに対する強度が上昇する。そのため、封止部材４１の破損を防止することができる。
第１リブ３７ａ，３７ｂの高さは、封止部材４１の厚さの半分以下程度であることが好ましい。これにより、第１リブ３７ａ，３７ｂへの電界集中に起因する第２金属板３３との短絡、および第２金属板３３との接触による短絡を防止できる。なお、第１リブ３７ａ，３７ｂは、封止部材４１の外周側または内周側のいずれか一方に形成されても同様の効果を得ることができる。
【００６８】
第２リブ３７ｃは、第２金属板３３上の、封止部材４１の内周側に形成される。その断面形状は、第１リブ３７ａ，３７ｂと同様に、第２金属板３３から第１金属板３１に向かって突出するＶ字型に形成されている。これにより、第１リブ３７ａ，３７ｂと同様に、第２金属板３３の断面二次モーメントが増加し、第２金属板３３の捻じれや曲げなどに対する強度が上昇する。
第２リブ３７ｃの高さは、封止部材４１の厚さの半分以下程度であることが好ましい。このとき、第１リブ３７ａ，３７ｂおよび第２リブ３７ｃは、Ｚ方向から見て、相互に重複しない位置に形成されている。これにより、第２リブ３７ｃへの電界集中に起因する第１金属板３１との短絡、および第１金属板３１との接触による短絡を防止できる。なお、第２リブ３７ｃは、封止部材４１の外周側のみまたは内周側と外周側の両方に複数形成されても同様の効果を得ることができる。また、第２リブ３７ｃは、第２金属板３３の内側に向かって突出形成されているが、第２金属板３３の外側に向かって突出形成した場合でも同様の効果を得ることができる。
【００６９】
図１０〜１２は、第２実施形態に係る他の電気化学セルの説明図であり、図１のＱ部に相当する部分の拡大図である。
また、図１０に示すように、リブ３７は、断面が矩形の形状であってもよい。この場合、リブ３７を、両金属板３１，３３に溶接等で取り付けてもよいし、予めリブ３７が一体成型された両金属板３１，３３を用いてもよい。
【００７０】
さらに、図１１に示すように、リブ３７は、第１金属板３１の内側面において、封止部材４１の外周に沿って形成された第１リブ３７ｂと、第２金属板３３の内側面において、封止部材４１の内周に沿って形成された第２リブ３７ｄと、を有する構成であってもよい。また、図１２に示すように、リブ３７は、第１金属板３１の内側面において、封止部材４１の内周に沿って形成された第１リブ３７ａと、第２金属板３３の内側面において、封止部材４１の外周に沿って形成された第２リブ３７ｅと、を有する構成であってもよい。このように、両金属板３１，３３の内側面に、封止部材４１に沿ってリブ３７を形成することで、封止部材４１と両金属板３１，３３との接着面積を増加させることができる。その結果、封止部材４１と両金属板３１，３３とのＺ方向への接着強度を向上させることが可能となる。
【００７１】
このように、本実施形態のポリマー二次電池１０１は、両金属板３１，３３が、積層電極体１０の周囲に形成されたリブ３７を有する、ことを特徴とする。
本実施形態によれば、リブ３７により両金属板３１，３３の剛性が向上し、捻じれや曲げなどの入力に対する強度が上昇する。したがって、耐久性の高いポリマー二次電池を得ることができる。
【００７２】
また、本実施形態のポリマー二次電池１０１は、第１リブ３７ａ，３７ｂが、封止部材４１に沿って形成されている、ことを特徴とする。
本実施形態によれば、封止部材４１を第１金属板３１に配置する際に、第１リブ３７ａ，３７ｂを基準にして封止部材４１を配置することができ、封止部材４１の位置ずれを防止できる。したがって、品質の高いポリマー二次電池を得ることができる。
【００７３】
さらに、本実施形態のポリマー二次電池１０１は、リブ３７が、第１金属板３１に形成された第１リブ３７ａ，３７ｂと、第２金属板３３に形成された第２リブ３７ｃと、を有し、第１リブ３７ａ，３７ｂおよび第２リブ３７ｃは、Ｚ方向から見て、相互に重複しない位置に形成されている、ことを特徴とする。
本実施形態によれば、第１リブ３７ａ，３７ｂと第２リブ３７ｃの位置が重複しないことで、第１リブ３７ａ，３７ｂと第２リブ３７ｃとの接触等による短絡を防止できる。したがって、より信頼性の高いポリマー二次電池を得ることができる。
【００７４】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。
図１３は、第３実施形態に係る電気化学セルの説明図であり、図１のＰ部に相当する部分の拡大図である。本実施形態では、第１実施形態と同様に、電気化学セルとしてポリマー二次電池２０１を例に挙げて説明する。
【００７５】
図１に示す第１実施形態は、両金属板３１，３３の外周部が露出しているが、図１３に示す第３実施形態では、両金属板３１，３３の外周部３１ｄ，３３ｄが封止部材４１に被覆されている点で異なっている。なお、図１に示す第１実施形態と同様の構成となる部分については、詳細な説明を省略する。
【００７６】
図１３に示すように、本実施形態のポリマー二次電池２０１は、第１金属板３１の外周部３１ｄおよび第２金属板３３の外周部３３ｄが、封止部材４１によって被覆されている。
封止部材４１の厚さＬ１は、第１金属板３１の外側面３１ｅと第２金属板３３の外側面３３ｅとの距離より厚く形成されている。そして、両金属板３１，３３の外周部３１ｄ，３３ｄが封止部材４１の内部に埋め込まれるように、封止部材４１が配置されている。すなわち、封止部材４１は、両金属板３１，３３に挟まれた領域から、ポリマー二次電池２０１の外周側に向かって延びている。そして、封止部材４１は、Ｚ方向に沿って延び、両金属板３１，３３の外周部３１ｄ，３３ｄを被覆している。さらに、封止部材４１は、Ｘ方向に沿って第１金属板３１の外側面３１ｅ、および第２金属板３３の外側面３３ｅの一部を被覆するように延びている。このように、封止部材４１が両金属板３１，３３の外周部３１ｄ，３３ｄを完全に被覆することで、外周部３１ｄ，３３ｄが外部の導電体に接触した際に生じる、第１金属板３１と第２金属板３３との短絡を防止できる。
両金属板３１，３３に対する封止部材４１の熱融着は、両金属板３１，３３の外側面３１ｅ，３３ｅにおいて、封止部材４１による被覆位置より不図示の積層電極体側にヒーターを接触させて、両金属板３１，３３および封止部材４１を加熱することで行う。また、封止部材４１を、ドライヤーなどで局所的に加熱することで熱融着することも可能である。
【００７７】
このように、本実施形態のポリマー二次電池２０１は、第１金属板３１の外周部３１ｄおよび第２金属板３３の外周部３３ｄが、封止部材４１によって被覆されている、ことを特徴とする。
本実施形態によれば、両金属板３１，３３の外周部３１ｄ，３３ｄが絶縁性を有する封止部材４１によって被覆されているため、外周部３１ｄ，３３ｄが外部の導電体に接触した際に生じる、両金属板３１，３３間の短絡を防止できる。したがって、より信頼性の高いポリマー二次電池を得ることができる。
【００７８】
（第３実施形態、第１変形例）
次に、第３実施形態の第１変形例について説明する。
図１４は、第３実施形態の第１変形例に係る電気化学セルの説明図であり、図１のＰ部に相当する部分の拡大図である。本変形例では、第３実施形態と同様に、電気化学セルとしてポリマー二次電池２０２を例に挙げて説明する。
【００７９】
図１４に示す本変形例は、外装体３０の外周に沿って設けられた額縁板５１を有する点で、第３実施形態と異なっている。なお、図１３に示す第３実施形態と同様の構成となる部分については、詳細な説明を省略する。
【００８０】
図１４に示すように、ポリマー二次電池２０２は、外装体３０の外周に沿って設けられ、封止部材４１に接触する額縁板５１を有する。
額縁板５１は、両金属板３１，３３の外周部３１ｄ，３３ｄから所定距離を置いて配置されている。額縁板５１の断面形状は、Ｚ方向における長さＬ２が、封止部材４１の同一方向の外形寸法Ｌ１と同程度であることが好ましい。これにより、ポリマー二次電池２０２のＺ方向の外形寸法の増加を抑制しつつ、封止部材４１との接触面積を十分に確保できるので、後述する封止部材４１の加熱時において封止部材４１への加熱効率を維持することができる。また、額縁板５１の厚さＷは、両金属板３１，３３の厚さと同程度であることが好ましい。これにより、ポリマー二次電池２０２のＸ方向の外形寸法の増加を抑制しつつ、ポリマー二次電池２０２に捻じれや曲げなどの外力が加わった際に、その変形を抑制するのに十分な強度を得ることができる。
額縁板５１の構成材料は、後述する封止部材４１の加熱が容易である点で、伝熱性に優れる金属材料が好適である。
【００８１】
封止部材４１の熱融着は、額縁板５１にヒーターを接触させて封止部材４１を加熱することで行う。これにより、不図示の積層電極体からより遠い位置において封止部材４１を加熱することができるので、積層電極体の加熱によるポリマー二次電池２０２の性能低下を防止することができる。
【００８２】
図１５〜１９は、第３実施形態の第１変形例に係る他の電気化学セルの説明図であり、図１のＰ部に相当する部分の拡大図である。
また、図１５および図１６に示すように、両金属板３１，３３は、その外周において互いの距離を離すように外側に折り曲げられてもよい。これにより、封止部材４１における水分侵入経路が長くなり、水分侵入を確実に阻止できる。さらに、両金属板３１，３３の断面二次モーメントが増加するため、外装体３０の捻じれや曲げなどによる変形を防止することができる。
【００８３】
また、図１７に示すように、額縁板５１は、第２金属板３３と一体形成されていてもよい。これにより、構造の簡略化によるポリマー二次電池２０２の製造コストを低減することができる。さらに、封止部材４１を配置する際には、第２金属板３３と額縁板５１とによって制限された空間に、所定の量の封止部材４１を正確かつ容易に配置することができる。そのため、封止部材４１の位置ずれを防止でき、ポリマー二次電池２０２の品質を向上させることができる。
【００８４】
さらに、図１８および図１９に示すように、第１金属板３１および第２金属板３３のうち少なくとも一方がリブ３７を有してもよい。これにより、図９〜図１２に示す第２実施形態と同様の理由から、リブ３７を有する第１金属板３１または第２金属板３３の捻じれや曲げなどに対する強度が上昇する。また、封止部材４１を配置する際には、リブ３７を基準にして封止部材４１をより正確な位置に配置することができる。そのため、封止部材４１の位置ずれを確実に防止でき、ポリマー二次電池２０２の品質をより向上させることができる。
なお、図１７〜１９に示した例では、額縁板５１は、第２金属板３３と一体形成されているが、これに限らず、額縁板５１が第１金属板３１と一体形成されていてもよい。
【００８５】
このように、本変形例のポリマー二次電池２０２は、外装体３０の外周に沿って設けられ、封止部材４１に接触している額縁板５１を有する、ことを特徴とする。
本変形例によれば、額縁板５１は、ポリマー二次電池２０２の外周に設けられているため、ポリマー二次電池２０２に捻じれや曲げなどの外力が加わった際に、その変形を抑制することができる。したがって、より耐久性の高いポリマー二次電池を得ることができる。
【００８６】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態について説明する。
図２０は、第４実施形態に係る電気化学セルを示す断面図であり、図２１は、第４実施形態に係る他の電気化学セルを示す断面図である。本実施形態では、第１実施形態と同様に、電気化学セルとしてポリマー二次電池３０１を例に挙げて説明する。
【００８７】
図２０および図２１に示す第４実施形態では、第２金属板３３の周縁部３３ａと集電部３３ｃとの間に屈曲部３３ｆを備えている点で、第１実施形態と異なっている。なお、図１に示す第１実施形態と同様の構成となる部分については、詳細な説明を省略する。
【００８８】
図２０および図２１に示すように、本実施形態のポリマー二次電池３０１は、第２金属板３３が、積層電極体１０の周囲に形成された屈曲部３３ｆを有し、屈曲部３３ｆが、積層電極体１０の体積変化に応じて伸縮可能に形成されている。
第２金属板３３は、封止部材４１に密着する周縁部３３ａと、積層電極体１０に密着する集電部３３ｃと、それらを接続する屈曲部３３ｆとを備える。屈曲部３３ｆは、図２０および図２１に示す側面断面図において、仮想線で示す直線状の形状に対して非直線状の形状に形成されている。これにより、両金属板３１，３３に挟まれた積層電極体１０が、充放電の繰り返しによりＺ方向に体積変化した際に、その体積変化を屈曲部３３ｆが伸縮することで吸収することができる。そのため、ポリマー二次電池３０１の充放電の効率を上げることができる。さらに積層電極体１０の周囲に沿って形成された屈曲部３３ｆがリブとなり、捻じれや曲げなどの入力による外装体３０の変形を抑制することができる。
【００８９】
なお、本実施形態では、屈曲部３３ｆを第２金属板３３上に形成したが、屈曲部を第１金属板３１上に形成しても同様の効果を得ることができる。
【００９０】
このように、本実施形態のポリマー二次電池３０１は、第２金属板３３が、積層電極体１０の周囲に形成された屈曲部３３ｆを有し、屈曲部３３ｆが、積層電極体１０の体積変化に応じて伸縮可能に形成されている、ことを特徴とする。
本実施形態によれば、積層電極体１０の周囲に形成された第２金属板３３の屈曲部３３ｆにより、外装体３０の内部に固定された積層電極体１０の充放電により生じる体積変化を吸収することができる。そのため、ポリマー二次電池３０１の充放電の効率を向上させることができる。また、屈曲部３３ｆがリブとなることで、捻じれや曲げなどの入力による外装体３０の変形を抑制することができる。したがって、より耐久性が高く、充放電の効率が優れたポリマー二次電池を得ることができる。
【００９１】
（第４実施形態、第１変形例）
次に、第４実施形態の第１変形例について説明する。
図２２は、第４実施形態の第１変形例に係る電気化学セルを示す断面図である。本変形例では、第１実施形態と同様に、電気化学セルとしてポリマー二次電池３０２を例に挙げて説明する。
【００９２】
図２０および図２１に示す第４実施形態は、両金属板３１，３３が積層電極体１０と直接接触しているが、図２２に示す本変形例では、両金属板３１，３３と積層電極体１０との間に多孔質の導電性材料で形成された保護層４７を有する点で異なっている。なお、図２０および図２１に示す第４実施形態と同様の構成となる部分については、詳細な説明を省略する。
【００９３】
図２２に示すように、本変形例のポリマー二次電池３０２は、両金属板３１，３３と積層電極体１０との間に多孔質の導電性材料で形成された保護層４７を有する。
保護層４７は、第１保護層４７ａおよび第２保護層４７ｂを有している。第１保護層４７ａは、第１金属板３１と積層電極体１０のＺ方向の一端を形成する第１電極層１１ａとの間に設けられ、Ｚ方向から見てその第１電極層１１ａと重なるように配置される。第１保護層４７ａの平面形状は、積層電極体１０の平面形状と略一致する。なお、第１金属板３１と第１保護層４７ａとの間、および第１電極層１１ａと第１保護層４７ａとの間に、それぞれ導電性ペーストを塗布し、密着性を向上させてもよい。第２保護層４７ｂは、第２金属板３３と積層電極体１０のＺ方向の他端を形成する第２電極層１３ａとの間に設けられる。この第２保護層４７ｂについても第１保護層４７ａと同様に形成される。
【００９４】
保護層４７は、多孔質の導電性材料で形成され、例えばカーボンペーパーや発泡金属などから形成される。一般にカーボンペーパーや発泡金属などの多孔質の導電性材料は、高導電率および高気孔率を有し、特に高気孔率に由来して、低い熱伝導率と、圧力に対する高い圧縮率とを有する。そのため、保護層４７として多孔質の導電性材料を用いることで、ポリマー二次電池３０２の内部抵抗を増加させることなく、充放電の繰り返しによる積層電極体１０の体積変化を吸収することができる。これにより、ポリマー二次電池３０２の充放電の効率を上げることができる。さらに、保護層４７は熱伝導率が低いため、封止部材４１の熱融着時に両金属板３１，３３から積層電極体１０への熱伝達を抑制できる。
なお、第１保護層４７ａが発泡金属から形成される場合、その材質は、第１金属板３１と同様に、陽極酸化に対する耐腐食性を有する点で、ＳＵＳ３１６やＳＵＳ３２９、ＮＡＳ６４、ＳＵＳ３１７Ｊ４Ｌ、Ａｌなどが好適である。また、第２保護層４７ｂが発泡金属から形成される場合、その材質は、第２金属板３３と同様に、耐腐食性を有する点で、ＳＵＳ３０４やＣｕ、Ｎｉなどが好適である。
【００９５】
このように、本変形例のポリマー二次電池３０２は、両金属板３１，３３と積層電極体１０との間に多孔質の導電性材料で形成された保護層４７を有する、ことを特徴とする。
本変形例によれば、両金属板３１，３３と積層電極体１０との間に多孔質の導電性材料を挟むことで、積層電極体１０の体積変化を吸収することができる。さらに、多孔質の導電性材料は熱伝導率が低いため、封止部材４１の加熱時の熱が積層電極体１０に伝わることを防止できる。したがって、より信頼性が高く、充放電効率の優れたポリマー二次電池を得ることができる。
【００９６】
なお、この発明は上述した実施形態に限られるものではない。
例えば、上記実施形態においては、電気化学セルの一例として、ポリマー二次電池を例に挙げて説明したが、その他の非水電解質二次電池や電気二重層キャパシタ、一次電池などであってもよい。
【符号の説明】
【００９７】
１、２、３、４、５、６、１０１、２０１、２０２、３０１、３０２…ポリマー二次電池（電気化学セル）  １０…積層電極体  １１…第１電極層  １３…第２電極層  １５…ポリマー電解質層  １７…第１開口部  ３０…外装体  ３１…第１金属板  ３１ｄ…第１金属板の外周部  ３３…第２金属板  ３３ｄ…第２金属板の外周部  ３３ｆ…屈曲部  ３５…融着面  ３７…リブ  ３７ａ、３７ｂ…第１リブ  ３７ｃ…第２リブ  ４１、４３…封止部材  ４３ａ…セラミック層  ４７…保護層  ５１…額縁板  ５５…銅材料を含む金属層  ５７…カップリング材層
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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