(57)【要約】【課題】部品点数の低減と組立容易性の向上とを図ることにより、低製造コストを実現しつつも十分な性能が得られる板型電池と、その製造方法を提供する。【解決手段】電池１のセル２は、負極層１０、正極層７０およびセパレータ３により構成されている。負極層１０は、負極集電体８の両主面側にそれぞれ負極活物質層９，９が設けられている。セパレータ３は、負極層１０の全面を覆うように設けられている。正極層７０は、１対の本体部７，７と、各本体部７，７にまたがって両者を一体に連結する連結部７ｋとを含む。連結部７ｋの正極活物質層６ｋは、本体部７の正極活物質層６よりも薄肉に調整されている。【選択図】  図１
2004319348.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集電体と、該集電体に隣接配置された活物質層とを含んで構成された第１電極層および該第１電極層とは反対極性の第２電極層が、セパレータを介して前記活物質層同士が向かい合うように配置されてなる発電要素を備えた板型電池であって、
前記第１電極層は、前記集電体の両主面側にそれぞれ前記活物質層が設けられてなり、前記第２電極層は、前記第１電極層の一方の主面側と他方の主面側に配置される１対の本体部と、前記セパレータを介して前記第１電極層の側面に向かい合って位置し、一方の前記本体部から他方の前記本体部にまたがって両者を一体に連結する連結部とを含み、
前記連結部を構成する前記活物質層および前記集電体の少なくとも一方が、前記本体部における対応部分よりも薄肉に調整されていることを特徴とする板型電池。
【請求項２】
集電体と、該集電体に隣接配置された活物質層とを含んで構成された第１電極層および該第１電極層とは反対極性の第２電極層が、セパレータを介して前記活物質層同士が向かい合うように配置されてなる発電要素を備えた板型電池であって、
前記第１電極層は、前記集電体の両主面側にそれぞれ前記活物質層が設けられてなり、前記第２電極層は、前記第１電極層の一方の主面側と他方の主面側に配置された１対の本体部と、一方の前記本体部の前記集電体と他方の前記本体部の前記集電体とにまたがって各集電体同士を導通させる連結集電部とを含み、
前記連結集電部は、前記本体部の前記集電体と一体の縮幅部とされ、前記活物質層を非担持であることを特徴とする板型電池。
【請求項３】
前記第１電極層および前記第２電極層の少なくとも１つは、前記集電体の電力取出部を除いた全部が前記セパレータを構成する固体電解質に密着被覆されている請求項１または２記載の板型電池。
【請求項４】
前記第２電極層の前記本体部を構成する前記集電体は、前記第１電極層の一方の主面側に位置するものに限って面内外方に突出する電力取出部を有している請求項１ないし３のいずれか１項に記載の板型電池。
【請求項５】
集電体と、該集電体に隣接配置された活物質層とを含んで構成された第１電極層および該第１電極層とは反対極性の第２電極層が、セパレータを介して前記活物質層同士が向かい合うように配置されてなる発電要素を備えた板型電池を製造する方法であって、
第１集電体の両面に第１活物質フィルムを配置して前記第１電極層となるべき第１電極複合体を作製する工程と、
面内を略２等分する薄肉部が形成されるように、第２集電体の少なくとも一方の面側に第２活物質フィルムを配置して、前記第１電極層とは反対極性の第２電極層となるべき第２電極複合体を作製する工程と、
前記セパレータを介して前記活物質フィルム同士が向かい合う配置で前記第２電極複合体と前記第１電極複合体とを積層し、前記第１電極複合体の両主面側に前記第２電極複合体が配置されるように、少なくとも前記第２電極複合体を前記薄肉部を境に折り畳んで、前記セパレータ、前記第１電極複合体および前記第２電極複合体が一体となった前記発電要素を組立てる工程と、
前記発電要素にイオン伝導性を付与する工程と、
を含むことを特徴とする板型電池の製造方法。
【請求項６】
前記第１電極複合体を、含ポリマー溶液に接触させることにより、面内方向に突出した前記集電体の電力取出部を除く全部を前記セパレータで包むセパレータ形成工程をさらに含み、
前記発電要素を組立てる工程は、前記第２電極複合体の、前記薄肉部を挟んで一方の部分に、前記セパレータを介して前記活物質フィルム同士が向かい合う配置で前記第１電極複合体を載置する操作と、他方の部分が前記第１電極複合体に被さるように、前記薄肉部を境に折り畳む操作とを含む請求項５記載の板型電池の製造方法。
【請求項７】
集電体と、該集電体に隣接配置された活物質層とを含んで構成された第１電極層および該第１電極層とは反対極性の第２電極層が、セパレータを介して前記活物質層同士が向かい合うように配置されてなる発電要素を備えた板型電池を製造する方法であって、
第１集電体の両面に第１活物質フィルムを配置して前記第１電極層となるべき第１電極複合体を作製する工程と、
１対の本体部が、該本体部よりも縮幅された連結集電部により導通されてなる第２集電体の、各前記本体部上に第２活物質フィルムを配置して、前記第１電極層とは反対極性の第２電極層となるべき第２電極複合体を作製する工程と、
前記第２電極複合体の前記連結集電部を挟んで一方の部分に、前記セパレータを介して前記活物質フィルム同士が向かい合う配置で前記第１電極複合体を載置し、他方の部分が前記第１電極複合体に被さるように、前記連結集電部を境に前記第２電極複合体を折り畳んで、前記セパレータ、前記第１電極複合体および前記第２電極複合体が一体となった前記発電要素を組立てる工程と、
前記発電要素にイオン伝導性を付与する工程と、
を含むことを特徴とする板型電池の製造方法。
【請求項８】
前記第１電極複合体を、含ポリマー溶液に接触させることにより、面内方向に突出した前記集電体の電力取出部を除く全部を前記セパレータで包むセパレータ形成工程をさらに含む請求項７記載の板型電池の製造方法。
【請求項９】
前記セパレータ形成工程は、前記第１電極複合体を前記含ポリマー溶液に浸漬する浸漬工程と、該浸漬工程後に、前記第１電極複合体を乾燥させる乾燥工程とを含む請求項６または８記載の板型電池の製造方法。
【請求項１０】
前記第２電極複合体を形成する工程において、前記第２集電体上に活物質ペーストを直接印刷することにより、前記第２活物質フィルムを成形する請求項５ないし９のいずれか１項に記載の板型電池の製造方法。
【請求項１１】
前記第２集電体上に配置された前記第２活物質層を、プレス成形することにより、前記薄肉部を形成する請求項５記載の板型電池の製造方法。
【請求項１２】
前記第２集電体を、前記第２活物質フィルムの配置前に予め化学エッチングして前記薄肉部を形成する請求項５記載の板型電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、板型電池およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
正極層と負極層とが交互に積層された非捲回型の電池の製造方法としては、たとえば以下に説明する方法がある。リチウムイオン二次電池（ポリマー電池の概念も含む）を例にすると、アセトンなどの有機溶媒と、活物質、導電助剤、可塑剤および高分子基質等の材料を混錬して、活物質ペーストを調整する。この活物質ペーストを予め帯状に成形して、自立性を有する活物質フィルムを作製する。この活物質フィルムを、同じく帯状に成形した集電体の一方の面側に圧着させる。同様の手順で、反対の面側にも活物質フィルムを圧着させたのち、方形状に切断して正極および／または負極用の電極複合体を得る。このようにして作製した正負の電極複合体と、セパレータとを圧着させたのち、可塑剤抽出処理などを行なうことにより、発電要素（セル）を得ることができる（下記特許文献１参照）。
【０００３】
上記のような製造方法に関していえば、部品（電極複合体およびセパレータ）同士の位置合わせや、ハンドリングが煩雑という問題がある。そこで、発電要素を構成する一方の電極層を断面Ｕ字状とすることにより、部品点数の低減と、組立容易性とを高めることが提案されている（下記特許文献２参照）。これにより、発電要素の製造コストを低減でき、ひいては電池の低価格化が促される。
【０００４】
【特許文献１】
米国特許第５４７０３５７号明細書
【特許文献２】
特開２００１−２１７００８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電極層が１８０°折り返されることで該電極層に応力が残留する。このような残留応力は、セパレータと活物質層、あるいは集電体と活物質層との結着性に悪影響をおよぼすので充放電サイクル性能の低下を招く恐れがある。そのため、Ｕ字状の発電要素を積極的に採用するに至っていないのが現状である。
【０００６】
本発明は、部品点数の低減と組立容易性の向上とを図ることにより、低製造コストを実現しつつも、十分な性能が得られる板型電池と、その製造方法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
上記課題を解決するために本発明の板型電池の第一は、集電体と、該集電体に隣接配置された活物質層とを含んで構成された第１電極層および該第１電極層とは反対極性の第２電極層が、セパレータを介して活物質層同士が向かい合うように配置されてなる発電要素を備えた板型電池であって、第１電極層は、集電体の両主面側にそれぞれ活物質層が設けられてなり、第２電極層は、第１電極層の一方の主面側と他方の主面側に配置される１対の本体部と、セパレータを介して第１電極層の側面に向かい合って位置し、一方の本体部から他方の本体部にまたがって両者を一体に連結する連結部とを含み、連結部を構成する活物質層および集電体の少なくとも一方が、本体部における対応部分よりも薄肉に調整されていることを特徴とする。
【０００８】
上記本発明の板型電池は、第１電極層が第２電極層に挟まれた構造を有する発電要素を備えたものであり、第１電極層の上下の第２電極層を連結する連結部が設けられている。要するに、上下の第２電極層は、１つの部品が１８０°折り畳まれて形成され、折り曲げられた部分が上記の連結部とされる。特に、連結部を薄肉化してあるので、残留応力も小さくできる。これにより、セパレータと活物質層、あるいは集電体と活物質層との結着性も良好に保たれる。特に、リチウムイオン二次電池（ポリマー電池の概念を含む）では、セパレータと活物質層、あるいは集電体と活物質層との結着性が充放電サイクル性能におよぼす影響が大であるから、本発明に採用する効果が高い。
【０００９】
別の局面において、本発明の板型電池は、集電体と、該集電体に隣接配置された活物質層とを含んで構成された第１電極層および該第１電極層とは反対極性の第２電極層が、セパレータを介して活物質層同士が向かい合うように配置されてなる発電要素を備えた板型電池であって、第１電極層は、集電体の両主面側にそれぞれ活物質層が設けられてなり、第２電極層は、第１電極層の一方の主面側と他方の主面側に配置された１対の本体部と、一方の本体部の集電体と他方の本体部の集電体とにまたがって各集電体同士を導通させる連結集電部とを含み、連結集電部は、本体部の集電体と一体の縮幅部として構成され、活物質層を非担持であることを特徴とする。
【００１０】
上記本発明の板型電池は、第１電極層が第２電極層に挟まれた構造を有する発電要素を備えたものであり、第１電極層の上下の第２電極層を連結する連結集電部が設けられている。連結集電部は、集電体によって構成されている。つまり、第２電極層の集電体自体は、単一の集電体として構成されるものであり、部品点数の低減に寄与している。ただし、連結集電部は、活物質層を非担持とされている。したがって、活物質層への残留応力の問題自体ない。また、連結集電部は、本体部よりも縮幅されているので、セパレータを介して第１電極層の側部と相対する面積が小となっており、セパレータを突き破って内部短絡を起こす恐れもない。
【００１１】
また、第１電極層および第２電極層の少なくとも１つは、集電体の電力取出部を除いた全部がセパレータを構成する固体電解質に密着被覆されていることが望ましい。部品点数減のために、連結された１対の第２電極層で第１電極層を挟む構成においては、内部短絡が生じやすくなることが懸念される。そこで上記のようにすれば、内部短絡の問題がより低減された電池を実現できる。
【００１２】
また、第２電極層の本体部を構成する集電体は、第１電極層の一方の主面側に位置するものに限って面内外方に突出する電力取出部を有しているとよい。このようにすると、同一極性の電極からの電力取出部を１つに束ねることが容易になり、ひいては外部リード端子との接続信頼性を向上させることにつながる。
【００１３】
また、本発明の板型電池の製造方法の第一は、集電体と、該集電体に隣接配置された活物質層とを含んで構成された第１電極層および該第１電極層とは反対極性の第２電極層が、セパレータを介して活物質層同士が向かい合うように配置されてなる発電要素を備えた板型電池を製造する方法であって、第１集電体の両面に第１活物質フィルムを配置して第１電極層となるべき第１電極複合体を作製する工程と、面内を略２等分する薄肉部が形成されるように、第２集電体の少なくとも一方の面側に第２活物質フィルムを配置して、第１電極層とは反対極性の第２電極層となるべき第２電極複合体を作製する工程と、セパレータを介して活物質フィルム同士が向かい合う配置で第２電極複合体と第１電極複合体とを積層し、第１電極複合体の両主面側に第２電極複合体が配置されるように、少なくとも第２電極複合体を薄肉部を境に折り畳んで、セパレータ、第１電極複合体および第２電極複合体が一体となった発電要素を組立てる工程と、発電要素にイオン伝導性を付与する工程とを含むことを特徴とする。
【００１４】
上記本発明の方法は、第２電極複合体に予め薄肉部を形成しておき、その薄肉部を境にして発電要素組立の際の折り畳みを行なうというものである。第１電極複合体の上下に配置される第２電極複合体は、単一の部品として構成される。したがって、本発明の方法によれば、第１電極複合体を、別々に構成された１対の第２電極複合体で挟むよりも組立容易性が高い。また、第２電極複合体は、薄肉部を境にして折り畳まれるため、活物質フィルムに応力が残留しにくい。なお、第２集電体上に配置された第２活物質層をプレス成形することにより、薄肉部を形成する方法と、第２集電体を第２活物質フィルムの配置前に予め化学エッチングして薄肉部を形成する方法とを、好適な方法として示せる。
【００１５】
また、好適な態様において、第１電極複合体を、含ポリマー溶液に接触させることにより、面内方向に突出した集電体の電力取出部を除く全部をセパレータで包むセパレータ形成工程をさらに行なうことができる。その場合、発電要素を組立てる工程は、第２電極複合体の、薄肉部を挟んで一方の部分（左側部分または右側部分）に、セパレータを介して活物質フィルム同士が向かい合う配置で第１電極複合体を載置する操作と、他方の部分が第１電極複合体に被さるように、薄肉部を境に折り畳む操作とを含む。このようにすると、第１電極複合体をセパレータで被覆しておいてから、第２電極複合体を折り畳むので、該折り畳み時にセパレータに応力が懸からず、第１電極複合体と第２電極複合体とが短絡することを、より確実に防止できる。
【００１６】
別の局面において、本発明の板型電池の製造方法は、第１集電体の両面に第１活物質フィルムを配置して第１電極層となるべき第１電極複合体を作製する工程と、１対の本体部が、該本体部よりも縮幅された連結集電部により導通されてなる第２集電体の、各本体部上に第２活物質フィルムを配置して、第１電極層とは反対極性の第２電極層となるべき第２電極複合体を作製する工程と、第２電極複合体の連結集電部を挟んで一方の部分に、セパレータを介して活物質フィルム同士が向かい合う配置で第１電極複合体を載置し、他方の部分が第１電極複合体に被さるように、連結集電部を境に第２電極複合体を折り畳んで、セパレータ、第１電極複合体および第２電極複合体が一体となった発電要素を組立てる工程と、発電要素にイオン伝導性を付与する工程とを含むことを特徴とする。
【００１７】
上記本発明の方法は、１対の本体部が連結集電部で連結されてなる第２電極複合体を折り畳むようにして、第１電極複合体を上下から挟むようにする方法である。第１電極複合体の上下に配置される第２電極複合体は、折り畳みの境となる連結集電部が集電体の一部で構成された単一の部品である。したがって、本発明の方法によれば、第１電極複合体を、別々に構成された１対の第２電極複合体で挟むよりも組立容易性が高い。また、第１電極複合体は折り畳みに供されないこと、第２電極複合体は、活物質フィルムを非担持の連結集電部を境にして折り畳まれることから、各電極活物質フィルムに応力が残留する恐れがない。また、本体部の集電体よりも縮幅することで連結集電部を形成しているので、この連結集電部をいわば折り畳み基準マークとして活用でき、第２電極複合体を簡単に折り畳むことができるようになる。
【００１８】
好適な態様において、第１電極複合体を、含ポリマー溶液に接触させることにより、面内方向に突出した集電体の電力取出部を除く全部をセパレータで包むセパレータ形成工程をさらに行なうことができる。このようにすると、第１電極複合体をセパレータで被覆しておいてから、第２電極複合体を折り畳むので、該折り畳み時にセパレータに応力が懸からず、第１電極複合体と第２電極複合体とが短絡することを、より確実に防止できる。
【００１９】
また、セパレータ形成工程は、第１電極複合体を含ポリマー溶液に浸漬する浸漬工程と、該浸漬工程後に、第１電極複合体を乾燥させる乾燥工程とを含む。このような方法によれば、ワーク（電極複合体）のバッチ処理（一括処理）が極めて容易である。したがって、ポリマー層を設けることに起因する生産性の低下や、コストの増大を極力抑えることができる。
【００２０】
また、第２電極複合体を形成する工程において、第２集電体上に活物質ペーストを直接印刷することにより、第２活物質フィルムを成形する方法は好適である。印刷法によれば、円形やひし形といった方形以外の形状の電極を容易に作製できる。また、印刷用マスクは安価であるため、設計変更にも対応し易い。また、必要な場所にだけ選択的に活物質ペーストを印刷することが簡単にできるので、自立性を有する活物質フィルムを集電体に圧着させる方法に比べ、集電体および活物質フィルムの切断時に捨て代となる部分を小さくでき、無駄が少ない。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。図１に示すのは、本発明の板型電池の断面模式図であり、本実施形態ではリチウムポリマー二次電池１（以下、単に電池１という）を例示している。電池１は、発電要素であるセル２が、袋状の外装材４の中に密封された構造を有する。セル２は、正極層７０の本体部７，７を、セパレータ３を介して負極層１０の上下に積層した構造を有し、図２の上面図に示すように、全体として方形状をなしている。正極層７０と負極層１０とは、極性が相互に入れ替わってもよい。
【００２２】
負極層１０は、金属箔または金属メッシュで構成された薄板状の負極集電体８の両面に、負極活物質層９，９を重ね合わせた構造を有する。負極集電体８は、外周の一辺に突出する形で電力取出部８ｔが設けられている。そして、この電力取出部８ｔを除く全部（全面）がセパレータ３により被覆されている。すなわち、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である図３（ただし正極層７０は記載省略）に示すように、負極活物質層９の側面部についても、セパレータ３に被覆されている。
【００２３】
正極層７０は、負極層１０の上下に配置された１対の本体部７，７と、負極層１０の側方に位置し、本体部７，７同士を一体に連結する連結部７ｋにより構成されている。連結部７ｋは、各本体部７，７の正極活物質層６，６よりも薄肉の正極活物質層６ｋを有する。また、本体部７，７および連結部７ｋは、共通の厚さを有する正極集電体５を含む。正極集電体５は、金属箔または金属メッシュで構成された薄板状の形態をなすとともに、負極層１０の一方の面側から他方の面側に回りこむようにＵ字状に折り曲げられている。すなわち、単一部材として構成された正極集電体５は、負極層１０の一方の面側に配置された本体部７と、他方の面側に配置された本体部７とに兼用されている。負極活物質層９の全面がセパレータ３により包囲されているので、Ｕ字状としつつも異極同士の短絡が発生しにくい構造となっている。
【００２４】
本実施形態では、負極層１０の全面をセパレータ３で被覆するようにしているが、これに限定されるわけではなく、負極層１０の両主面と、連結部７ｋが位置する側面とをセパレータ３が被覆すれば、絶縁は確保できる。
【００２５】
正極集電体５は、たとえばＡｌまたはＡｌ合金により構成される。負極集電体８は、たとえばＣｕまたはＣｕ合金により構成される。正極集電体５の電力取出部５ｔおよび負極集電体８の電力取出部８ｔには、帯状の端子リード１２，１３の一端がそれぞれ接続されている。端子リード１２，１３は、外装材４の封口部１１（溶融接着部）を経て外側に延び出ている。なお、正極層７０は、負極層１０の一方の主面側に位置する本体部７に限り、面内外方に突出する電力取出部５ｔが設けられており、他方の本体部７にて生成される電力は、連結部７ｋを経由して、電力取出部５ｔに回収される。なお、本明細書中において「主面」とは、板状体の表面と裏面を意味するものとする。
【００２６】
正極活物質層６，６ｋは、正極活物質、導電助剤および高分子基質（ポリマー）を含んで構成される。同様に、負極活物質層９は、負極活物質、導電助剤および高分子基質を含んで構成される。セパレータ３、正極活物質層６，６ｋおよび負極活物質層９は多孔質形態を有し、ＬｉＰＦ６などのリチウム塩を、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートのような有機溶媒に溶解させた非水電解液が含浸（ゲル化）されている。
【００２７】
正極活物質層６，６ｋおよび負極活物質層９を構成するポリマーとしては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＥＦ）などのフッ素樹脂や、あるいはこれらのフッ素樹脂の共重合体を使用することができる。
【００２８】
正極活物質層６，６ｋを構成する正極活物質としては、ＬｉＭｎＯ２やＬｉＣｏＯ２などの遷移金属リチウム酸化物を使用できる。負極活物質層９を構成する負極活物質としては、メソフューズカーボン材などの黒鉛系炭素材料が好適である。また、導電助剤（導電性物質）としてはアセチレンブラックなどの導電性カーボンを使用できる。
【００２９】
正極層７０と負極層１０とを隔離するセパレータ３は、ゲル化固体電解質により構成されており、イオン伝導性を有する。具体的には、たとえばＰＶＤＦやＨＦＰ、あるいはそれらの共重合体といったフッ素樹脂系のポリマー材料に、既述の非水電解液が含浸されたものとすることができる。ただし、ＳｉＯ２などの絶縁フィラーに代表される添加剤を混入させてもよい。また、ポリプロピレンやポリエチレンなどの樹脂材料からなる微多孔膜をセパレータ３として使用することも可能である。
【００３０】
セル２を収容する外装材４は、可撓性を有し、アルミニウムなどの金属箔の両面に樹脂層を設けたシート状のものである。外側に露出する樹脂層としては、たとえばポリエチレンテレフタラートや２軸延伸ナイロンなどが使用され、内側の樹脂層には、ポリエチレンやポリプロピレンなど、熱融着性と、電解液に対する耐性とを備える材料が使用される。内側の樹脂層を溶融させると、溶融した樹脂が接着剤として機能する。封口部１１は、そのような機能を持つ樹脂層により形成される。
【００３１】
図３の断面図に示すように、セパレータ３は、負極集電体８の面内外方に位置する外周部３ｋ，３ｋが凸曲面状を呈している。そして、面内方向に関する、外周部３ｋ，３ｋの厚さｄ２は、電池厚さ方向に関する負極活物質層９の厚さＤよりも小である。具体的に、外周部３ｋ，３ｋの厚さｄ２は、たとえば５μｍ以上１００μｍ以下に調整されているとよい。外周部３ｋ，３ｋの厚さｄ２が、上記範囲内であることにより、絶縁作用が十分に得られ、尚且つ活物質層の体積も十分に確保できる。
【００３２】
また、電力取出部８ｔを除く負極層１０の全体がセパレータ３で被覆されている場合、セパレータ３が収縮したとしても、負極層１０がセパレータ３から食み出ることは有り得ず、正極層７０との短絡に至る可能性がほとんど無い。つまり、セパレータ３に温度上昇時の収縮マージンを設ける必要が無く、その分、活物質層９の体積を稼げるようになっている。また、セパレータ３が、負極層１０の面内外方に大きく延出していないので、セル２を外装材４で密封する際のヒートシール工程を行ないやすくなる。また、ｄ２が十分大きく（たとえばｄ１よりも大きく）確保されれば、集電体８による内部短絡を防ぐ上で有利である。
【００３３】
次に、図１に示した電池１の製造方法について説明する。
まず、図４中に示す負極複合体１０ａの作製手順を簡単に説明する。負極複合体１０ａは、負極層１０となるものであって、図１に示すような電池１の製造に使用される部品である。最初に、アセトンなどの有機溶媒と、活物質、導電助剤、可塑剤および高分子基質等の材料を混錬して、活物質ペーストを調整する。この活物質ペーストを予め帯状に成形して、自立性を有する活物質フィルムを作製する。この活物質フィルムを、同じく帯状に成形した集電体の一方の面側に熱圧着させる。同様の手順で、反対の面側にも活物質フィルムを熱圧着させたのち、方形状に切断することにより負極複合体１０ａを得ることができる。なお、ドクターブレード法やスクリーン印刷法により活物質ペーストを集電体の片面に直接塗工したのち乾燥させ、その後、反対側にも同様に活物質ペーストを塗工し、乾燥、熱圧着および切断の各工程を経ることにより負極複合体１０ａを作製することもできる。
【００３４】
次に、図４に示すように、負極複合体１０ａを含ポリマー溶液３０に浸漬する。含ポリマー溶液３０は、ＰＶＤＦやＨＦＰ、あるいはそれらの共重合体などのフッ素系ポリマーと、ジブチルフタレートなどの可塑剤と、ＳｉＯ２などの絶縁フィラーと、Ｎ−メチルピロリゾンなどの溶媒とを混合して、高粘度に調整されたものである。この含ポリマー溶液３０の粘度を調整することにより、セル２を組立てる前の負極複合体１０ａを被覆する未可塑化セパレータ３ａ（可塑化処理の前後を符号“３”と“３ａ”とで区別して記載している）、の厚さ、ひいては製品（電池１）となったときのセパレータ３の厚さを調整することができる。含ポリマー溶液３０の粘度は、フッ素系ポリマーと溶媒との質量混合比を変化させることにより調節できる。なお、負極複合体１０ａのうち、負極集電体８の電力取出部８ｔについては、含ポリマー溶液３０と非接触とする。
【００３５】
なお、含ポリマー溶液３０を負極複合体１０ａに吹き付けたり、塗布したりする方法もあるが、設備コストや生産性を考慮すると、本実施形態のように直接浸漬する方法を採用することが望ましい。含ポリマー溶液３０に直接浸漬させる方法によれば、負極集電体８の両側に配置された負極活物質フィルム９ａの表面に多少の凹凸が生じていても、含ポリマー溶液３０が隈なく入り込んで、負極活物質フィルム９ａと未可塑化セパレータ３ａとの緻密な結着を実現できるからである。このことは、高い充放電サイクル性能を得ることにつながる。
【００３６】
図４に示すように、含ポリマー溶液３０への浸漬後、浸漬槽３２より運び出された負極複合体１０ａは、乾燥される。これにより、負極複合体１０ａを包囲する未可塑化セパレータ３ａが形成される。なお、図５に示すように負極複合体１０ａを含ポリマー溶液３０に浸漬する工程と、負極複合体１０ａを乾燥させる工程とを交互に複数回繰り返して、未可塑化セパレータ３ａの厚さ制御を行なうようにしてもよい。また、含ポリマー溶液３０に直接浸漬させる工程と、含ポリマー溶液３０を負極複合体１０ａに吹き付けたり、塗布したりする工程とを組み合わせて行なうことも好適である。
【００３７】
なお、負極複合体１０ａの乾燥中に、表面に付着された含ポリマー溶液３０が重力の影響を受けるため、未可塑化セパレータ３ａの厚さ、ひいてはセパレータ３の厚さにバラツキが生じることを考え得る。そこで、形成される未可塑化セパレータ３ａに厚さバラツキが生じないように、負極集電体１０ａの姿勢を変化させながら、乾燥工程を行なうことを提案できる。また、図５に示すように、１つの負極複合体１０ａについて、含ポリマー溶液３０への浸漬工程と、乾燥工程とを繰り返して複数回行なう場合には、鉛直方向に対する負極複合体１０ａの姿勢を各乾燥工程で互いに異ならせるようにしてもよい。また、含ポリマー溶液３０に浸漬する際の負極複合体１０ａの姿勢を、複数回繰り返される浸漬工程において互いに異ならせるようにしてもよい。
【００３８】
次に、図６−▲１▼に示すように、金属メッシュからなる正極集電体５の片面に負極側と同様の手法にて、正極活物質フィルム６０を配置するとともに、所定形状に切断して正極複合体７０ａを得る。ここで、正極活物質フィルム６０には、面内を左右に略２等分する薄肉部６ｋａが設けられる。正極活物質フィルム６０は、アセトンなどの有機溶媒と、正極活物質、導電助剤、可塑剤および高分子基質等の材料を混錬して得られる活物質ペーストを、スクリーン印刷法により正極集電体５に印刷することにより成形されるものである。そして、図７に示すように、未乾燥状態の正極活物質フィルム６０をパンチ３３でプレス成形することにより、薄肉部６ｋａを形成することができる。薄肉部６ｋａの形成幅ｄ３は、負極層１０の厚さとほぼ等しく調整されるとよい。
【００３９】
なお、正極活物質フィルム６０に薄肉部６ｋａを形成することに併せて、図８に示すように、正極集電体５に薄肉部５ｋを設けるようにしてもよい。正極集電体５の薄肉部５ｋは、均一な厚さの集電体を、化学エッチングすることにより容易に形成することができる。また、薄肉部５ｋを設けた正極集電体５に、均一な厚さの正極活物質フィルム６０を成形するようにしてもよい。いずれの態様も、図１のような電池を作製した際に、連結部７ｋに応力が残留し難い。
【００４０】
次に、上記のようにして作製した正極複合体７０ａの上に、別途作製した負極複合体１０ａを配置する。具体的には、図６−▲２▼に示すように、薄肉部６ｋａを挟んで正極複合体７０ａの一方の部分に、セパレータ３ａを介して正負の活物質フィルム同士が向かい合う配置で負極複合体１０ａを載置する。そして、他方の部分が負極複合体１０に被さるように、薄肉部６ｋａを境に折り畳む。そして、正極複合体７０ａ、セパレータ３ａおよび負極複合体１０ａを相互に熱圧着して一体化することにより、図６−▲３▼に示すセル２が得られる。
【００４１】
セル２を構成する正負の集電体５，８の電力取出部５ｔ，８ｔには、端子リード１２，１３が取り付けられる。また、セル２をメタノール等の溶媒に浸漬し、各電極複合体７０ａ，１０ａおよびセパレータ３ａに含まれる可塑剤を抽出および除去するとともに、非水電解液を含浸させることにより、セル２にイオン伝導性を付与できる。なお、非水電解液を含浸させる工程は、可塑化処理を行って多孔質化されたセル２を外装材４に収容させたのちに行われる。そして、セル２が密封されるように外装材４を封口すれば、図１に示す電池１が得られる。
【００４２】
（第２の実施形態）
次に、図９に別形態の電池２０の断面模式図を示す。電池２０の説明は、図１の電池１の説明をほとんど援用できる。したがって、図９の電池２０に特有な点を中心に説明を記載する。図９に示すように、電池２０のセル２１は、正極層７１の本体部７，７を、セパレータを介して負極層１０の上下に積層した構造を有し、全体として方形状をなしている（図１０参照）。正極層７１と負極層１０とは、極性が相互に入れ替わってもよい。
【００４３】
負極層１０は、第１の実施形態で述べた通りである。図１０にセル２１の斜視図を示す。正極層７１は、負極層１０の上下に配置された１対の本体部７，７と、負極層１０の側方に位置し、本体部７，７同士を一体に連結する連結集電部５１により構成されている。負極層１０は、セパレータ３によって全面が被覆されている。また、正極層７１の各本体部７，７は、正極活物質層６，６と正極集電体５，５とによって構成されている。そして、連結集電部５１は、一方の本体部７の正極集電体５と他方の本体部７の正極集電体５とにまたがり、各集電体５，５同士を導通させている。
【００４４】
具体的に、上記の連結集電部５１は、正極層７１の本体部７，７の集電体５，５と一体に形成された縮幅部とされ、尚且つ正極活物質層を非担持とされている。これにより、セル２１の実質的な部品点数を減らすとともに、セル２１の組立時に各電極層に応力が残留しないようにしている。本実施形態では、連結集電部５１を金属箔、集電体５，５をメッシュとしているが、連結集電部５１をメッシュとすることも可能である。
【００４５】
電池２０を構成する２１は、次のようにして作製することができる。図１１に示すように、金属箔５０を化学エッチング処理して多数の通孔を形成する。これにより、枠状部５０１と一体の状態のメッシュ集電体５，５を形成する。１対の集電体５，５は、ともに対称な方形状をなしており、それらのうちの一方のみに面内外方に突出する形で電力取出部５ｔが設けられている。
【００４６】
次に、各集電体５，５の上に正極活物質ペーストをスクリーン印刷法等の方法で塗工して、１対の正極活物質フィルム６ａ，６ａを成形する。各正極活物質フィルム６ａ，６ａは、負極層１０の上下に配される正極層７０の本体部７，７を構成するために、相互に離間されている。正極活物質フィルム６ａ，６ａを形成したら、枠状部５０１を切断および除去する。この際、集電体５，５とを導通させる連結集電部５１は切断せずに残す。連結集電部５１により、１対の集電体５，５が一体の状態が保持された正極複合体７１ａが得られる。連結集電部５１は、電力取出部５ｔが設けられていない側の集電体５からの電力を、他方の集電体５に供給する機能を有するものである。
【００４７】
なお、本実施形態のように、電力取出部５ｔの数をなるべく少なくするにあたり、電池の内部抵抗が高くならないように次のようにすることができる。すなわち、図１２に示すように、金属メッシュを面内で取り囲むように非メッシュ（具体的には箔からなる）の枠状部５１１が設けられた１対の集電体５２，５２を採用する。集電体５２，５２には、一方のみに電力取出部５ｔが設けられる。各集電体５２，５２の枠状部５１１，５１１同士が、同じく非メッシュの連結集電部５１によって導通接続されている。このようにすると、メッシュで集電された電力を効率良く電力取出部５ｔから取出せる。
【００４８】
次に、図１０に示すように、正極複合体７１ａの連結集電部５１を挟んで一方の部分に、負極複合体１０ａを配置するとともに、他方の部分が負極複合体１０ａに被さるように、連結集電部５１を境に正極複合体７１ａを折り畳んで、セパレータ３ａ、負極複合体１０ａおよび正極複合体７１ａとが一体となったセル２１を組立てる。なお、負極複合体１０ａは、第１の実施形態と同様の手順にて作製され、セパレータ３ａにより全面が被覆されたものである。
【００４９】
そして、セル２１は可塑化処理が施され、端子リード１２，１３が取り付けられる。その後、セル２１を外装材４に収容させ、非水電解液を含浸させるとともに、セル２１が密封されるように外装材４を封口すれば、図９に示した電池２０を得ることができる。
【００５０】
以上、本発明によれば、セパレータや活物質層への残留応力が無い。リチウムイオン二次電池（ポリマー電池の概念を含む）は、セパレータと活物質層、あるいは集電体と活物質層との結着性が充放電サイクル性能におよぼす影響が大であるから、本発明として採用する効果が特に高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の板型電池の断面模式図。
【図２】セルの上面図。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図（負極層およびセパレータ）。
【図４】セパレータの形成手順を示す工程説明図。
【図５】より好適なセパレータの形成手順を示す工程説明図。
【図６】セルの組立手順を示す工程説明図。
【図７】正極活物質フィルムの薄肉部の形成方法を示す模式図。
【図８】正極集電体の別形態を示す断面模式図。
【図９】別形態の電池の断面模式図。
【図１０】セルの斜視図。
【図１１】図１０のセル組立手順を示す工程説明図。
【図１２】集電体の好適な別形態を示す斜視図。
【符号の説明】
１，２０  リチウムポリマー二次電池
２，２１  セル（発電要素）
３  セパレータ
５，５２  正極集電体
５ｔ，８ｔ  電力取出部
５ｋ，６ｋａ  薄肉部
６  正極活物質層
６０  正極活物質フィルム
７０，７１  正極層
７  本体部
７ｋ  連結部
８  負極集電体
９  負極活物質層
９ａ  負極活物質フィルム
１０  負極層
１０ａ  負極複合体
３０  含ポリマー溶液
５１  連結集電部
【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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