(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一金属箔の一方の面に第一耐熱性樹脂層が貼り合わされ、他方の面に第一熱可塑性樹脂層が貼り合わされ、前記第一熱可塑性樹脂層側の面に第一金属箔に導通する第一内側導通部を有する第一外装材と、
第二金属箔の一方の面に第二耐熱性樹脂層が貼り合わされ、他方の面に第二熱可塑性樹脂層が貼り合わされ、前記第二熱可塑性樹脂層側の面に第二金属箔に導通する第二内側導通部を有する第二外装材と、
正極活物質を含む正極要素と、負極活物質を含む負極要素と、これらの間に配置されるセパレーターと、電解質とを有する電池要素とを備え、
前記第一外装材の第一熱可塑性樹脂層と第二外装材の第二熱可塑性樹脂層とが向かい合い、第一熱可塑性樹脂層と第二熱可塑性樹脂層とが融着した熱封止部に囲まれることによって、室内に第一内側導通部および第二内側導通部が臨む電池要素室を有する外装体が形成され、
前記電池要素室内に封入された電池要素は、正極要素が第一内側導通部に導通するとともに負極要素が第二内側導通部に導通し、
前記外装体の熱封止部の外面に、前記第一金属箔に導通する複数個の第一外側導通部および前記第二金属箔に導通する複数個の第二外側導通部が設けられていることを特徴とする蓄電デバイス。
【請求項２】
前記外装体の平面視において、前記複数個の第一外側導通部が前記正極要素の中心に対して対称位置に設けられ、複数個の第二外側導通部が前記負極要素の中心に対して対称位置に設けられている請求項１に記載の蓄電デバイス。
【請求項３】
第一金属箔の一方の面に第一耐熱性樹脂層が貼り合わされ、他方の面に第一熱可塑性樹脂層が貼り合わされ、前記第一熱可塑性樹脂層側の面に第一金属箔に導通する第一内側導通部を有する第一外装材と、
第二金属箔の一方の面に第二耐熱性樹脂層が貼り合わされ、他方の面に第二熱可塑性樹脂層が貼り合わされ、前記第二熱可塑性樹脂層側の面に第二金属箔に導通する第二内側導通部を有する第二外装材と、
正極活物質を含む正極要素と、負極活物質を含む負極要素と、これらの間に配置されるセパレーターと、電解質とを有する電池要素とを備え、
前記第一外装材の第一熱可塑性樹脂層と第二外装材の第二熱可塑性樹脂層とが向かい合い、第一熱可塑性樹脂層と第二熱可塑性樹脂層とが融着した熱封止部に囲まれることによって、室内に第一内側導通部および第二内側導通部が臨む電池要素室を有する外装体が形成され、
前記電池要素室内に封入された電池要素は、正極要素が第一内側導通部に導通するとともに負極要素が第二内側導通部に導通し、
前記外装体の外面に、前記第一金属箔に導通する環形の第一外側導通部が前記正極要素の縁に沿って設けられ、前記第二金属箔に導通する環形の第二外側導通部が前記負極要素の縁に沿って設けられていることを特徴とする蓄電デバイス。
【請求項４】
前記第一外側導通部および第二外側導通部は熱封止部上に設けられている請求項３に記載の蓄電デバイス。
【請求項５】
前記第一外側導通部が第一耐熱性樹脂層側の面に設けられ、前記第二外側導通部が第二耐熱性樹脂層側の面に設けられている請求項１〜４のうちのいずれか1項に記載の蓄電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモバイル用蓄電池、車載用蓄電池、回生エネルギー回収用の蓄電池、コンデンサ（キャパシタ）、全固体電池等として用いられるラミネート材で外装された蓄電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スマートフォンやタブレット端末等の携帯機器の薄型軽量化に伴い、これらに搭載されるリチウムイオン二次電池やリチウムポリマー二次電池の外装材としては、従来の金属缶に代えて金属箔の両面に樹脂フィルムを貼り合わせたラミネート外装材が用いられている。また、電気自動車用の電源や蓄電用の大型電池やキャパシタ等の蓄電デバイスにおいても、ラミネート外装材で作製した外装体が使用されている。
【０００３】
これらの蓄電デバイスは、正極および負極に接合したタブリードを外装体から引き出し状態でラミネート外装材の内側の樹脂層同士をヒートシール接合することにより、電極が外装体内に密封され、タブリードにより電気の授受を行う。このような構造の蓄電デバイスが高容量化すると、電流がタブリードに集中して熱がたまりやすくなって、局部的な発熱による安全性の低下が懸念される。また、電極反応はタブリードの接続箇所を起点として広がっていくため、放充電を繰り返す間に、タブリードに近い部分に反応によって構造変化した活物質や反応生成物が偏在し、これらの偏在がデバイスの劣化を速める原因となる。
【０００４】
上記の局部的な発熱に対し、特許文献１においては、電極に複数組のタブリードを接合することで電流を分散し、１個のタブリードにおける発熱量を抑制した蓄電デバイスが提案されている。前記特許文献１は、蓄電デバイスの大型化に伴うタブリードの発熱に対し、［００１１］において「リード−タブを厚くしたり広くする方法を用いることもあるが、この場合、リード−タブ部位のシール性（密封性）に劣る恐れがあり、」と指摘し、従来サイズのタブリードの複数組を使用する構造を採用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５６１８０１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載された蓄電デバイスによれば、タブリードの厚肉化および大型化によるシール性低下は避けられるが、タブリードの引き出し部分はラミネート外装材同士が直接接合されている部分に比べてシール性が劣ることには変わりなく、複数組のタブリードを使用することでシール性の劣る箇所が増えることになる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上述した技術背景に鑑み、電極反応による反応生成物の偏在を抑制し、かつ高いシール性を保持できる蓄電デバイスの提供を目的とする。
【０００８】
即ち、本発明は下記［１］〜［５］に記載の構成を有する。
【０００９】
［１］第一金属箔の一方の面に第一耐熱性樹脂層が貼り合わされ、他方の面に第一熱可塑性樹脂層が貼り合わされ、前記第一熱可塑性樹脂層側の面に第一金属箔に導通する第一内側導通部を有する第一外装材と、
第二金属箔の一方の面に第二耐熱性樹脂層が貼り合わされ、他方の面に第二熱可塑性樹脂層が貼り合わされ、前記第二熱可塑性樹脂層側の面に第二金属箔に導通する第二内側導通部を有する第二外装材と、
正極活物質を含む正極要素と、負極活物質を含む負極要素と、これらの間に配置されるセパレーターと、電解質とを有する電池要素とを備え、
前記第一外装材の第一熱可塑性樹脂層と第二外装材の第二熱可塑性樹脂層とが向かい合い、第一熱可塑性樹脂層と第二熱可塑性樹脂層とが融着した熱封止部に囲まれることによって、室内に第一内側導通部および第二内側導通部が臨む電池要素室を有する外装体が形成され、
前記電池要素室内に封入された電池要素は、正極要素が第一内側導通部に導通するとともに負極要素が第二内側導通部に導通し、
前記外装体の外面に、前記第一金属箔に導通する複数個の第一外側導通部および前記第二金属箔に導通する複数個の第二外側導通部が設けられていることを特徴とする蓄電デバイス。
【００１０】
［２］前記外装体の平面視において、前記複数個の第一外側導通部が前記正極要素の中心に対して対称位置に設けられ、複数個の第二外側導通部が前記負極要素の中心に対して対称位置に設けられている前項１に記載の蓄電デバイス。
【００１１】
［３］第一金属箔の一方の面に第一耐熱性樹脂層が貼り合わされ、他方の面に第一熱可塑性樹脂層が貼り合わされ、前記第一熱可塑性樹脂層側の面に第一金属箔に導通する第一内側導通部を有する第一外装材と、
第二金属箔の一方の面に第二耐熱性樹脂層が貼り合わされ、他方の面に第二熱可塑性樹脂層が貼り合わされ、前記第二熱可塑性樹脂層側の面に第二金属箔に導通する第二内側導通部を有する第二外装材と、
正極活物質を含む正極要素と、負極活物質を含む負極要素と、これらの間に配置されるセパレーターと、電解質とを有する電池要素とを備え、
前記第一外装材の第一熱可塑性樹脂層と第二外装材の第二熱可塑性樹脂層とが向かい合い、第一熱可塑性樹脂層と第二熱可塑性樹脂層とが融着した熱封止部に囲まれることによって、室内に第一内側導通部および第二内側導通部が臨む電池要素室を有する外装体が形成され、
前記電池要素室内に封入された電池要素は、正極要素が第一内側導通部に導通するとともに負極要素が第二内側導通部に導通し、
前記外装体の外面に、前記第一金属箔に導通する環形の第一外側導通部が前記正極要素の縁に沿って設けられ、前記第二金属箔に導通する環形の第二外側導通部が前記負極要素の縁に沿って設けられていることを特徴とする蓄電デバイス。
【００１２】
［４］前記第一外側導通部および第二外側導通部は熱封止部上に設けられている前項１〜３のうちのいずれか１項に記載の蓄電デバイス。
【００１３】
［５］前記第一外側導通部が第一耐熱性樹脂層側の面に設けられ、前記第二外側導通部が第二耐熱性樹脂層側の面に設けられている前項１〜４のうちのいずれか1項に記載の蓄電デバイス。
【発明の効果】
【００１４】
上記［１］に記載の蓄電デバイスは、外装体の電池要素室内で電池要素が第一金属箔の第一外側導通部および第二金属箔の第二内側導通部に導通し、外装体の外面においては第一金属箔の第一外側導通部および第二金属箔の第二外側導通部が集電部となって外部と電気の授受を行う。電気の授受のためにタブリードを用いておらず、熱封止部は全周で第一熱可塑性樹脂層と第二熱可塑性樹脂層とが直接接合されているので高いシール性を有している。また、複数個の第一外側導通部および複数個の第二外側導通部を有しているので、電池要素における集電部からの遠近差が縮小され、電極反応によって構造変化した活物質や反応生成物の偏在が抑制され、ひいては蓄電デバイスの劣化が抑制される。さらに、複数個の第一外側導通部および複数個の第二外側導通部を設けたことにより、集電部を流れる電流が分散されて局部的な発熱を回避することができる。
【００１５】
上記［２］に記載の蓄電デバイスは、複数個の第一外側導通部が正極要素の中心に対して対称位置に設けられ、複数個の第二外側導通部が前記負極要素の中心に対して対称位置に設けられているので、電池要素における第一外側導通部および第二外側導通部からの遠近差を縮小する効果が大きい。
【００１６】
上記［３］記載の蓄電デバイスは、外装体の電池要素室内で電池要素が第一金属箔の第一外側導通部および第二金属箔の第二内側導通部に導通し、外装体の外面においては第一金属箔の第一外側導通部および第二金属箔の第二外側導通部が集電部となって外部と電気の授受を行う。電気の授受のためにタブリードを用いておらず、熱封止部は全周で第一熱可塑性樹脂層と第二熱可塑性樹脂層とが直接接合されているので高いシール性を有している。また、第一外側導通部およびの第二外側導通部は電池要素の縁に沿う環形であり、全周から集電するので、電池要素における集電部からの遠近差が縮小され、電極反応によって構造変化した活物質や反応生成物の偏在が抑制され、ひいては蓄電デバイスの劣化が抑制される。
【００１７】
上記［４］に記載の蓄電デバイスは、第一外側導通部および第二外側導通部が熱封止部上に設けられているので、第一外側導通部または第二外側導通部が破損しても液漏れするおそれがなく安全性が高い。
【００１８】
上記［５］に記載の蓄電デバイスは、元来外装体の外面を構成する第一耐熱性樹脂層側および第二耐熱性樹脂層側の面に第一外側導通部および第二外側導通部が設けられているので、格別の組み付けや加工を必要としない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１Ａ】本発明の蓄電デバイスの一実施形態の平面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの蓄電デバイスの底面図である。
【図１Ｃ】図１Ａにおける１Ｃ−１Ｃ線断面視図である。
【図２】図１Ａの蓄電デバイスの外装体を構成する第一外装材および第二外装材の断面図である。
【図３】図２の外装材を用いた正極部材および負極部材の断面図である。
【図４】本発明の蓄電デバイスの他の実施形態の平面図である。
【図５】本発明の蓄電デバイスのさらに他の実施形態の平面図である。
【図６】本発明の蓄電デバイスのさらに他の実施形態の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１Ａ〜１Ｃ、４、５、６に本発明の蓄電デバイスの４例の実施形態を示す。
【００２１】
以下の説明において、同一符号を付した部材は同一物または同等物を表しており、重複する説明を省略する。
［外装体を構成する外装材］
図２に各蓄電デバイス１、２、３、４の外装体３１、３４、３５、３６を構成する第一外装材１０および第二外装材２０の積層構造および導通部の形成例を示す。
【００２２】
第一外装材１０は第一金属箔１１の一方の面に接着剤層１２により第一耐熱性樹脂層１３が貼り合わされ、他方の面に接着剤層１４により第一熱可塑性樹脂層１５が貼り合わされている。前記耐熱性樹脂層１３側の面に、第一耐熱性樹脂層１３および接着剤層１２が無く第一金属箔１１が露出して第一金属箔１１に導通する導通部１６が形成されている。前記第一熱可塑性樹脂層１５側の面に、第一熱可塑性樹脂層１５および接着剤層１４が無く第一金属箔１１が露出する導通部１７が形成されている。外装体３１、３４、３５、３６において、前記第一熱可塑性樹脂層１５側の導通部１７は外装体３１、３４、３５、３６の形態にかかわらず少なくとも一つ存在し、電極要素室内に臨む第一内側導通部となる。また、２つ目の導通部１７を有する場合は外装体外面の第一外側導通部となる。一方、第一耐熱性樹脂層１３側の導通部１６は外装体３１、３４、３５、３６の形態によって存在する場合と存在しない場合とがあり、存在する場合は外装体３１、３４、３５、３６の外面に形成されて第一外側導通部となる。
【００２３】
同様に、第二外装材２０は第二金属箔２１の一方の面に接着剤層２２により第二耐熱性樹脂層２３が貼り合わされ、他方の面に接着剤層２４により第二熱可塑性樹脂層２５が貼り合わされている。前記耐熱性樹脂層２３側の面に、第二耐熱性樹脂層２３および接着剤層２２が無く第二金属箔２１が露出して第二金属箔２１に導通する導通部２６が形成されている。前記第二熱可塑性樹脂層２５側の面に、第二熱可塑性樹脂層２５および接着剤層２４が無く第二金属箔２１が露出する導通部２７が形成されている。外装体３１、３４、３５、３６において、前記第二熱可塑性樹脂層２５側の導通部２７は外装体３１、３４、３５、３６の形態にかかわらず少なくとも一つ存在し、電極要素室内に臨む第二内側導通部となる。また、２つ目の導通部２７を有する場合は外装体３１、３４、３５、３６の外面の第二外側導通部となる。一方、第二耐熱性樹脂層２３側の導通部２６は外装体の形態によって存在する場合と存在しない場合とがあり、存在する場合は外装体３１、３４、３５、３６の外面に形成されて第二外側導通部となる。
【００２４】
本発明において導通部１６，１７、２６、２７は第一金属箔１１または第二金属箔２１に導通していることが要件であり、第一金属箔１１または第二金属箔２１が露出していることは要件ではない。たとえば、接着剤層１２、１４、２２、２４が導電性接着剤で形成されている場合は、第一金属箔１１または第二金属箔２１上の接着剤層１２、１４、２２、２４が露出していても導通部が形成される。
【００２５】
前記導通部１６、１７は第一外装材１０の任意の位置に任意の形状で形成することができる。第二外装材２０の導通部２６、２７も同様である。
【００２６】
導通部は以下の方法で形成することができる。なお、本発明は導通部の形成方法を含む第一外装材１０および第二外装材２０の製造方法を限定するものではなく、以下は導通部形成方法の一例にすぎない。
（１）周知の方法により、接着剤で耐熱性樹脂層、金属箔層、熱可塑性樹脂層を貼り合わせ、レーザーを照射して樹脂層および接着剤層を焼灼除去する。
（２）金属箔に接着剤を塗布する際に導通部を形成する部分に接着剤を塗布しない未塗布部を形成し、耐熱性樹脂層または熱可塑性樹脂層樹脂層を貼り合わせる。その後、未塗布部上の樹脂層を切除する。
（３）金属箔の導通部を形成する部分にマスキングテープを貼っておき、接着剤を塗布して耐熱性樹脂層または熱可塑性樹脂層樹脂層を貼り合わせる。その後、マスキングテープとともに樹脂層および接着剤を除去する。
［蓄電デバイス］
本発明の蓄電デバイスは、第一外装材１０の第一熱可塑性樹脂層１５と第二外装材２０の第二熱可塑性樹脂層２５とが向かい合い、第一熱可塑性樹脂層１５と第二熱可塑性樹脂層２５とが融着した熱封止部に囲まれることによって、室内に第一内側導通部および第二内側導通部が臨む電池要素室を有する外装体が形成され、電池要素室内において、電池要素の正極要素が第一内側導通部に導通しているとともに負極要素が第二内側導通部に導通している。また、外装体の外面においては第一金属箔に導通する第一外側導通部および第二金属箔に導通する第二外側導通部を有している。即ち、本発明の蓄電デバイスは、第一外装材の第一金属箔が正極用導体または正極として機能するとともに第二外装材の第二金属箔が負極用導体として機能し、外装体の外面に電気の授受を行う第一外側導通部および第二外側導通部が設けられていることが共通する。以下に詳述する複数の蓄電デバイスは第一外側導通部および第二外側導通部の数、位置、形状が異なる。
【００２７】
なお、図１Ｃは、接着剤層１２、１４、２２、２４の図示を省略して第一耐熱性樹脂層１３、第二耐熱性樹脂層２３、第一金属箔１１、第二金属箔層２１、第一熱可塑性樹脂層１５、第二熱可塑性樹脂層２５のみを図示している。
（第一の蓄電デバイス）
図１Ａ〜図１Ｃの蓄電デバイス１は、前記第一外装材１０および第二外装材２０にアンダーコート層４４と正極要素４１および負極要素５１を組み込むことで図３に示す正極部材４０および負極部材５０を作製し、セパレーター３０および電解質とともに組み立てたものである。前記蓄電デバイス１は、前記正極部材４０および負極部材５０で外装体３１を形成するとともに、それぞれの金属箔１１、２１を正極および負極として利用する薄型デバイスである。なお、正極要素４１、負極要素５１、電解質、セパレーター３０は電池要素の最小構成である。
【００２８】
前記正極部材４０は四角形であり、第一外装材１０の第一熱可塑性樹脂層１５側の面において中央に四角形の導通部１７を有し、この導通部１７にアンダーコート層４４と正極要素として正極活物質部４１が塗工され、第一可塑性樹脂層１５側の面に正極活物質部４１が露出している。前記導通部１７は蓄電デバイス１における第一内側導通部４２である。一方、第一耐熱性樹脂層１３側の面においては、各辺に平行して４個の導通部１６が形成されている。前記各導通部１６は蓄電デバイス１における第一外側導通部４３である。前記第一外側導通部４３は反対面の正極活物質部４１よりも外側に設けられている。
【００２９】
前記負極部材５０は正極部材４０と同寸の四角形であり、第二外装材２０の第二熱可塑性樹脂層２５側の面において中央に四角形の導通部２７を有し、この導通部２７にアンダーコート層４４と負極要素として負極活物質部５１が塗工され、第二熱可塑性樹脂層２５側の面に負極活物質部５１が露出している。前記導通部２７は蓄電デバイス１における第二内側導通部５２である。一方、第二耐熱性樹脂層２３側の面においては、各辺に平行して４個の導通部２６が形成されている。前記各導通部２６は蓄電デバイス１における第二外側導通部５３である。前記第二外側導通部５３は反対面の負極極活物質部５１よりも外側に設けられている。なお、本発明の蓄電デバイスは正極部材および負極部材が四角形、同寸であることを限定するものではなく、円形や楕円形等任意の形状に形成したものも適用できる。
【００３０】
前記正極部材４０は、例えば、図２の第一外装材１０を作製し、その導通部１７にアンダーコート層４４および正極活物質を塗工することにより作製することができる。また、他の作製方法として、第一金属箔１１の所要部分にアンダーコート層４４および正極活物質を塗工して正極活物質部４１を形成し、正極活物質部４１の表面を粘着テープ等でマスキングして接着剤層１４を形成して熱可塑性樹脂層１５を貼り合わせた後、正極活物質部４１上の熱可塑性樹脂層１５に切り込みを入れて接着剤層１４および粘着テープとともに熱可塑性樹脂層１５を除去して正極活物質部４１を露出させる方法を例示できる。前記負極部材５０も正極部材と同じ手法で作製することができる。なお、本発明の蓄電デバイスは正極部材４０および負極部材５０の製造方法を限定するものではなく、他の方法によって作製した正極部材４０および負極部材５０も適用できる。
【００３１】
前記蓄電デバイス１は、前記正極部材４０の正極活物質部４１と負極部材５０の負極活物質部５１とでセパレーター３０を挟むとともに電解質を注入し、正極部材４０の第一熱可塑性樹脂層１５と負極部材５０の第二熱可塑性樹脂層１５をヒートシール接合して熱封止部３２を形成することにより作製されている。前記セパレーター３０は正極活物質部４１および負極活物質部５１よりも大きく、セパレーター３０の周縁は第一熱可塑性樹脂層１５および第二熱可塑性樹脂層２５に融着してこれらとともに熱封止部３２の一部を形成している。前記正極活物質部４１および負極活物質部５１は本発明の蓄電デバイスにおける正極要素および負極要素に対応し、これらとセパレーター３０（周縁の融着部分を除く）が占める空間は電池要素室３３に対応する。また、外装体３１の平面視において、正極活物質部４１および負極活物質部５１は電池要素室３３と同寸である。
【００３２】
前記蓄電デバイス１は、外装体３１の外面においては４個の第一外側導通部４３および４個の第二外側導通部５３が集電部となって外部との電気の授受を行う。このように複数箇所で電気の授受を行うと、電流が分散されて１個の第一外側導通部４３および１個の第二外側導通部５３に流れる電流が小さくなるので局部的な発熱を回避できる。
【００３３】
また、電極反応は集電部を起点にして広がっていくので、活物質が電極反応に寄与する頻度は集電部に近い程高くなる。従って、放充電を繰り返すと、集電部に近い部分は電極反応により構造変化した活物質や電解質の反応生成物が増える一方、集電部から遠い部分の活物質は電極反応に十分活用されない。構造変化した活物質や電解質の反応生成物はデバイスの劣化原因であり、これらの偏在によって劣化が早くなる。前記蓄電デバイス１においては、四角形の正極活物質部４１および負極活物質部５１の各辺に沿って第一外側導通部４３および第二外側導通部５３を設けることにより集電部からの遠近差を小さくしている。前記蓄電デバイス１の正極活物質４１において、４個の第一外側導通部４３から最も遠い地点は正極活物質４１の中心である。仮に１辺のみに第一外側導通部を設けると対向辺が最も遠くなるので、各辺に第一外側導通部４３を設けることで最も遠い地点までの距離が１／２に短縮されている。負極活物質部５１においても同様である。従って、前記蓄電デバイス１においては上述した構造変化した活物質や反応生成物の偏在が抑制されるのでデバイスの劣化が抑制され、ひいてはデバイス寿命を長くすることができる。
【００３４】
前記第一外側導通部４３および第二外側導通部５３はそれぞれ２個以上の複数個を設けることにより集電部からの遠近差を小さくすることができる。また、２個以上であれば数は限定されず、四角形の形の正極活物質部および負極活物質部に対して各辺に配置することも、四角形に対して偶数個であることにも限定されない。さらに、正極活物質部および負極活物質部が角形であることにも限定されず、円形や楕円形等任意の形状に形成することができる。
【００３５】
上述した複数個の第一外側導通部は、正極活物質部の形状および第一外側導通部の数にかかわらず正極活物質部の中心に対して対称位置に配置することが好ましく、正極活物質部における第一外側導通部（集電部）からの遠近差を小さくする効果が大きい。複数個の第二外側導通部についても同様であり、負極活物質部の中心に対して対称位置に配置することが好ましい。前記蓄電デバイス１においては、４辺各辺の中央に第一外側導通部４３および第二外側導通部５３を設けられており、正極活物質部４１および負極活物質部５１の中心に対して対称位置に配置されている。また、第一外側導通部４３および第二外側導通部５３が各２個である場合は、向かい合う２辺に設けることが好ましい。なお、図示例のような対称配置ではない場合も集電部からの遠近差を相応に小さくすることでき、非対称に配置されている場合も本発明に含まれる。また、第一外側導通部と第二外側導通部とが同数であることにも限定されない。
【００３６】
また、前記第一外側導通部４３および第二外側導通部５３は外装体３１の外面の任意の位置に設けることができるが、電池要素室３３の外周側の熱封止部３２上に設けることが好ましい。前記第一外側導通部４３および第二外側導通部５３は外側の樹脂層が除去されて薄くなっているので、電池要素室３３上または電池要素室３３と熱封止部３２に跨がって設けるよりも、２枚の外装材１０、２０が直接重なりあって厚くなっている熱封止部３２上に設けることが好ましい。電池要素室３３上に設けた第一外側導通部４３および第二外側導通部５３で外装材１０、２０が破損すると液漏れが起こるが、熱封止部３２上に設けた第一外側導通部４３および第二外側導通部５３で破損しても液漏れは起こらず破損事故による影響が小さく安全性が高いからである。
（第二の蓄電デバイス）
図４の蓄電デバイス２は前記蓄電デバイス１とは外側導通部の形状が異なる。
【００３７】
前記蓄電デバイス２は、外装体３４の平面視において、第一外側導通部４５は正極活物質部４１の縁に沿って正極活物質部４１を取り囲む四角環形であり、第二外側導通部５５は負極活物質部５１の縁に沿って負極活物質部５１を取り囲む四角環形であり、これらは熱封止部３２上に設けられている。図４は蓄電デバイス２を第一外側導通部４５側から見た平面図であり、平面視において第一外側導通部４５と第二外側導通部５５は同じ位置に設けられている。このような環形の第一外側導通部４５および第二外側導通部５５は正極活物質部４１の負極活物質部５１の全周から集電するので、集電部からの遠近差を縮小する効果が大きい。
（第一および第二の蓄電デバイスの変形例）
複数個の第一外側導通部および第二外側導通部の寸法は自由に設定できる。図５の蓄電デバイス３は、外装体の３５の平面視において、第一外側導通部４６および第二外側導通部５６の長さは正極活物質部４１および負極活物質部５１の短辺の長さの１／２よりも小さい。前記第一外側導通部４６および第二外側導通部５６は、正極活物質部４１および負極活物質部５１の各辺に、正極活物質部４１および負極活物質部５１の中心に対して対称位置に配置されている。
【００３８】
また、第一外側導通部と第二外側導通部とが互いの真裏に設けられていることにも限定されない。図１Ａ〜１Ｃの蓄電デバイス１および図４の蓄電デバイス２は第一外側導通部４３、４５と第二外側導通部５３、５５とを互いの真裏に配置した例である。一方、図５の蓄電デバイス３は、真裏を避けて、平面視において周方向に第一外側導通部４６と第二外側導通部５６を同一周上に交互に配置した例である。図５に示される同一周上の交互配置は外側導通部の寸法が制限されるが、正極活物質部４１および負極活物質部５１からの距離に差を付けた内外二重配置であれば外側導通部の寸法に関係なく真裏を避けた配置が可能である。図６の蓄電デバイス４は、外装体３６の平面視において、環形の第一外側導通部４７と環形の第二外側導通部５７の寸法に差を付けて内外二重に配置して真裏を避けた例である。
【００３９】
なお、上述したように、正極活物質部および負極活物質部の平面形状は多角形に限定されず、外側導通部の形状は活物質部の形状に応じた形状となる。例えば、円形の活物質部を有する蓄電デバイスにおいて複数個の外側導通部を設ける場合は、円弧状の外側導通部を活物質部の縁に沿って等間隔で配置すれば活物質部の中心に対して対称となる。また、環形の外側導通部を設ける場合は円環形である。
【００４０】
前記蓄電デバイス１，２、３、４は第一耐熱性樹脂層１３側の面に第一外側導通部４３、４５、４６、４７および第二耐熱性樹脂層２３側の面に第二外側導通部５３、５５、５６、５７を設けた例である。本発明の蓄電デバイスは耐熱性樹脂層側の面に外側導通部を設けることに限定されるものではなく、外装体を熱可塑性樹脂層の一部が外面となる形態に変更することによって熱可塑性樹脂層側の面に外側導通部を形成することができる。例えば、第一外装材と第二外装材の端部をずらして重ねると熱可塑性樹脂層が外装体の外面に現れる。また、第一外装材または第二外装材の端部を折り返すことでも、第一外装材と第二外装材の大きさを変えることでも熱可塑性樹脂層が外装体の外面に現れる。そして、耐熱樹脂層での外側導通可能部と金属箔を介して対向する熱可塑性樹脂層の位置、かつ熱可塑性樹脂層が外装体の外面に現れた箇所に第一外側導通部または第二外側導通部の一部或いは全部を耐熱樹脂層側で配置できる外側導通部の代わりに設けることができる。
【００４１】
ただし、第一耐熱性樹脂層および第二耐熱性樹脂層は元来外装体の外面を構成する面であるから、第一耐熱性樹脂層および第二耐熱性樹脂層には上述した格別の組み付けや加工を行わずとも第一外側導通部または第二外側導通部を設けることができる。上述した第一外装材と第二外装材の端部をずらして重ねた外装体では外装体寸法が拡大し、第一外装材または第二外装材の端部を折り返す外装体では折り返すために工程が追加されるが、第一耐熱性樹脂層および第二耐熱性樹脂層に外側導通部を設けるのであれば、外装体寸法を拡大や工程の追加を伴うことなく蓄電デバイスを作製できる。
（他の蓄電デバイス）
本発明の蓄電デバイスにおいては、正極要素として正極活物質を塗工した正極箔１層と負極要素として負極活物質を塗工した負極箔１層との間にセパレーターを介装した電池要素を用いることができる。前記蓄電デバイスでは、前記第一外装材１０と第二外装材２０とで前記電極本体を収容する電池要素室を有する外装体を作製し、前記電池要素室内において正極箔を第一内側導通部に接合する一方、負極箔を第二内側導通部に接合し、電解質を注入して電極要素室の周囲をヒートシール接合することにより作製できる。前記蓄電デバイスは、第一金属箔１１および第二金属箔２１を電池要素と外装体外面の導通部との間を電気的に結ぶ導体として利用する。第一外側導通部および第二外側導通部は、前記蓄電デバイス１，２、３、４と同様に、耐熱性樹脂層側の面または熱可塑性樹脂層側に面に設けて外部との電気の授受を行う。このタイプの蓄電デバイスにおいても、第一外側導通部および第二外側導通部は図１Ａ〜１Ｃ、４，５、６に示した全ての配置が可能であり、第一外側導通部および第二外側導通部の配置によって活物質部における集電部からの遠近差を小さくすることができる。
【００４２】
以上説明したように、本発明の蓄電デバイスは、第一外側導通部および第二外側導通部の配置によって電池要素における集電部からの遠近差を小さくして電極反応によって構造変化した活物質や反応生成物の偏在を抑制することができ、ひいては蓄電デバイスの劣化を抑制することができる。また、タブリードを用いずに電気の授受が行え、熱封止部は全周で第一熱可塑性樹脂層と第二熱可塑性樹脂層とが直接接合されているので、外側導通部の数および寸法に関係なく高いシール性を有している。さらに、タブリードを用いないので、タブリードによる寸法拡大もない。また、複数個の第一外側導通部および第二外側導通部を有する蓄電デバイスでは集電部を流れる電流が分散されるので局部的な発熱を回避することができる。
【００４３】
上記の効果は蓄電デバイスの寸法および容量に関係なく相応に得られる。ただし、小型または小容量の蓄電デバイスは、もとより電池要素における集電部からの遠近差が小さく集電部を流れる電流も小さいので、本発明によって得られる効果も小さい。本発明は、大型または大容量の蓄電デバイスに適用した場合に顕著な効果が得られ、本発明の適用意義が大きい。かかる観点において、本発明は、充放電を繰り返し行う二次電池、その中でも特に薄型タイプや急速充電用の蓄電デバイスに推奨できる。
［第一および第二外装材および蓄電デバイスの構成材料］
本発明は第一外装材、第二外装材および蓄電デバイスの材料を限定するものではないが、好ましい材料として以下の材料を挙げることができる。
（金属箔）
前記第一金属箔１１および第二金属箔２１は、蓄電デバイスの導通部であるとともに、第一外装材１０および第二外装材２０に酸素、電解質が反応して発生するガスや水分の侵入を阻止するガスバリア性を付与する役割を担う。導電性の良い金属箔を使用し、例えば、アルミニウム箔、銅箔、ニッケル箔、ステンレス箔、あるいはこれのクラッド箔、これらの焼鈍箔または未焼鈍箔等が挙げられる。また、ニッケル、錫、銅、クロム等の導電性金属でめっきした金属箔、たとえばめっきしたアルミニウム箔を用いることも好ましい。また、前記第一金属箔１１および第二金属箔２１の厚さは７〜１５０μｍが好ましい。
【００４４】
また、前記第一金属箔１１および第二金属箔２１には化成皮膜が形成されているのが好ましい。前記化成皮膜は、金属箔の表面に化成処理を施すことによって形成される皮膜であり、このような化成処理が施されていることによって、電解液による金属箔表面の腐食を十分に防止できる。例えば、次のような処理を行うことによって、金属箔に化成処理を施す。即ち、脱脂処理を行った金属箔の表面に、
１）リン酸と、
クロム酸と、
フッ化物の金属塩およびフッ化物の非金属塩からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物と、を含む混合物の水溶液
２）リン酸と、
アクリル系樹脂、キトサン誘導体樹脂およびフェノール系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種の樹脂と、
クロム酸およびクロム（III）塩からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物と、を含む混合物の水溶液
３）リン酸と、
アクリル系樹脂、キトサン誘導体樹脂およびフェノール系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種の樹脂と、
クロム酸およびクロム（III）塩からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物と、
フッ化物の金属塩およびフッ化物の非金属塩からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物と、を含む混合物の水溶液
上記１）〜３）のうちのいずれかの水溶液を金属箔の表面に塗工した後、乾燥することにより、化成処理を施す。
【００４５】
前記化成皮膜は、クロム付着量（片面当たり）として０．１ｍｇ／ｍ２〜５０ｍｇ／ｍ２が好ましく、特に２ｍｇ／ｍ２〜２０ｍｇ／ｍ２が好ましい。
（耐熱性樹脂層）
第一耐熱性樹脂層１３および第二耐熱性樹脂層２３を構成する耐熱性樹脂としては、熱封止する際の熱封止温度で溶融しない耐熱性樹脂を用いる。前記耐熱性樹脂としては、前記第一熱可塑性樹脂層１５および第二熱可塑性樹脂層２５を構成する熱可塑性樹脂の融点より１０℃以上高い融点を有する耐熱性樹脂を用いるのが好ましく、熱可塑性樹脂の融点より２０℃以上高い融点を有する耐熱性樹脂を用いるのが特に好ましい。例えば、延伸ポリアミドフィルム（延伸ナイロンフィルム等）または延伸ポリエステルフィルムを用いるのが好ましい。中でも、二軸延伸ポリアミドフィルム（二軸延伸ナイロンフィルム等）、二軸延伸ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）フィルム、二軸延伸ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムまたは二軸延伸ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルムを用いるのが特に好ましい。なお、前記第一耐熱性樹脂層１３および第二耐熱性樹脂層２３は単層で形成されていても良いし、或いは、例えば延伸ポリエステルフィルム／延伸ポリアミドフィルムからなる複層（延伸ＰＥＴフィルム／延伸ナイロンフィルムからなる複層等）で形成されていても良い。前記耐第一熱性樹脂層１３および第二耐熱性樹脂層２３の厚さは２０μｍ〜１００μｍが好ましい。
【００４６】
また、前記第一耐熱性樹脂層１３および第二耐熱性樹脂層２３を貼り合わせる接着剤層１２、２２を構成する接着剤は、ポリエステルウレタン系接着剤およびポリエーテルウレタン系接着剤からなる群より選ばれる少なくとも１種の接着剤を用いるのが好ましい。前記第接着剤層１２、２２の厚さは、０．５μｍ〜５μｍに設定されるのが好ましい。
（熱可塑性樹脂層）
第一熱可塑性樹脂層１５および第二熱可塑性樹脂層２５を構成する熱可塑性樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、オレフィン系共重合体、これらの酸変性物およびアイオノマーからなる群より選ばれた少なくとも１種の熱可塑性樹脂からなる未延伸フィルムにより構成されるのが好ましい。前記熱可塑性樹脂層１５、２５の厚さは２０μｍ〜１５０μｍに設定されるのが好ましい。
【００４７】
また、前記第一熱可塑性樹脂層１５および第二熱可塑性樹脂層２５を貼り合わせる接着剤層１４、２４を構成する接着剤は、オレフィン系接着剤により形成された層であるのが好ましい。２液硬化型のオレフィン系接着剤を用いた場合には、電解液による膨潤で接着性が低下するのを十分に防止できる。前記接着剤層１４、２４の厚さは、０．５μｍ〜５μｍに設定されるのが好ましい。
（アンダーコート層）
集電体と活物質部の接触抵抗を低減するために集電体と活物質部の間にアンダーコート層４４を設けてもよい。アンダーコート層４４を設ける場合、アンダーコート層４４は特に限定されるものではないが例えば、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、キトサン等の多糖類、ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロースナトリウム塩など）の多糖類誘導体等のバインダーに導電性を向上させるために、カーボンブラック、ＣＮＴ（カーボンナノチューブ）等の導電補助剤を添加させた混合物が好ましい。配置する場合、厚みは０．０１μｍ〜１０μｍに設定されるのが好ましい。
（活物質部）
正極活物質部４１は、例えば、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、フッ化ビニリデンとヒドロキシル基、カルボキシル基、カルボニル基、エポキシ基、等を有するモノマーとの共重合体、ＰＴＦＥ(ポリテトラフルオロエチレン)、ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）、スチレンとアクリル酸の共重合体、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、キトサン等の多糖類、ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロースナトリウム塩など）の多糖類誘導体等のバインダーと、正極活物質（例えば、リチウムを含有し、さらにコバルト、ニッケル、マンガン、アルミニウムから選ばれる少なくとも一つの金属を含有する層状岩塩型の結晶構造を有する金属酸化物、あるいはリチウムを含有し、さらに鉄、マンガンから選ばれる少なくとも一つの金属を含有するオリビン型の結晶構造を有する金属酸化物、あるいはリチウムを含有し、さらにマンガン、ニッケルから選ばれる少なくとも一つの金属を含有する、スピネル型の結晶構造を有する金属酸化物等）を添加した混合組成物などで形成される。前記正極活物質部４１の厚さは、２μｍ〜３００μｍに設定されるのが好ましい。さらに、前記正極活物質部４１には、アセチレンブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラック、黒鉛微粒子、ＣＮＴ（カーボンナノチューブ）等の導電補助剤を含有させてもよい。また、負極活物質部５１として、例えば、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、フッ化ビニリデンとヒドロキシル基、カルボキシル基、カルボニル基、エポキシ基、等を有するモノマーとの共重合体、ＰＴＦＥ(ポリテトラフルオロエチレン)、ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）、スチレンとアクリル酸の共重合体、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、キトサン等の多糖類、ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロースナトリウム塩など）の多糖類誘導体等のバインダーに、添加物（例えば、黒鉛、易黒鉛化性炭素、難黒鉛化性炭素、チタン酸リチウム、シリコン、スズ等のリチウムと合金化可能な元素を含む金属等）を添加した混合組成物等で形成される。前記負極活物質部５１の厚さは、１μｍ〜３００μｍに設定されるのが好ましい。さらに、前記負極活物質部５１には、アセチレンブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラック、ＣＮＴ（カーボンナノチューブ）、黒鉛微粒子等の導電補助剤を含有させてもよい。
（セパレーター）
セパレーター３０としては、ポリエチレン製セパレーター、ポリプロピレン製セパレーター、ポリエチレンフィルムとポリプロピレンフィルムとからなる複層フィルムで形成されるセパレーター、あるいはこれの樹脂製セパレーターにセラミック等の耐熱無機物を塗布した湿式または乾式の多孔質フィルムで構成されるセパレーター等が挙げられる。前記セパレーター３０の厚さは、５μｍ〜５０μｍに設定されるのが好ましい。
（電解質）
六フッ化リン酸リチウム、リチウムビス-トリフルオロメタンスルホニルイミド、リチウムビス-フルオロスルホニルイミド等のリチウム塩から選択された塩をエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、アセトニトリル、γブチロラクトン等の有機溶媒を単独あるいは混合したものに溶解させたものを電解質とする。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、大型または高容量の蓄電デバイスとして好適に用いられる。
【符号の説明】
【００４９】
１、２、３、４…蓄電デバイス
１０…第一外装材
１１…第一金属箔
１３…第一耐熱性樹脂層
１５…第一熱可塑性樹脂層
２０…第二外装材
２１…第二金属箔
２３…第二耐熱性樹脂層
２５…第二熱可塑性樹脂層
３０…セパレーター
３１、３４、３５、３６…外装体
３２…熱封止部
３３…電池要素室
４１…正極要素（正極活物質部）
４２…第一内側導通部
４３、４５、４６、４７…第一外側導通部
４４…アンダーコート層
５１…負極要素（負極活物質部）
５２…第二内側導通部
５３、５５、５６、５７…第二外側導通部
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0006666096.tif 000007
【図５】
0006666096.tif 000008
【図６】
0006666096.tif 000009