(57)【要約】【課題】負極において非活物質領域と活物質領域との境界を起点とした皺が生じることを抑制し得る二次電池を提供する。【解決手段】シリコンを含有する負極活物質を有する負極活物質層が配置された負極集電体３２を有する負極を備えている二次電池であって、負極集電体３２は、負極活物質層が配置されている活物質領域４０と、負極活物質層が配置されていない非活物質領域４６と、非活物質領域４６から活物質領域４０まで延長しているスリット３６と、を有する。【選択図】図６
2018163294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極活物質層が配置された正極集電体を有する正極と、電解質を保持する電解質層と、シリコンを含有する負極活物質を有する負極活物質層が配置された負極集電体を有する負極と、を有する発電要素を有し、
前記正極活物質層および前記負極活物質層は、前記電解質層を介して対向し、
前記負極集電体は、
前記負極活物質層が配置されている活物質領域と、
前記負極活物質層が配置されていない非活物質領域と、
前記非活物質領域から前記活物質領域まで延長しているスリットと、
を有する、二次電池。
【請求項２】
前記正極集電体は、前記正極活物質層が配置されている活物質領域を有し、
前記負極集電体の前記活物質領域は、前記電解質層を介して前記正極集電体の前記活物質領域と対向している対向部と、前記正極集電体の前記活物質領域と対向していない非対向部と、を有し、
前記スリットは、前記対向部と前記非対向部との境界まで延長している、請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記負極集電体の前記非活物質領域は、外部に向かって電流を引き出すためのタブが接合される接合部位を有し、前記スリットは、前記接合部位から離間している、請求項１又は請求項２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記負極集電体の前記非活物質領域は、前記接合部位と前記負極集電体の前記活物質領域との間に位置する移行部を有し、
前記スリットは、前記移行部から延長している、請求項３に記載の二次電池。
【請求項５】
前記負極集電体は、複数の前記スリットを有し、
前記負極集電体の前記活物質領域は、略矩形であり、
前記スリットは、前記負極集電体の前記活物質領域の一辺と交差する方向に並置されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項６】
前記スリットの長さは、前記一辺の中央部に近いほど大きい、請求項５に記載の二次電池。
【請求項７】
前記スリットの間隔は、前記一辺の中央部に近いほど小さい、請求項５又は請求項６に記載の二次電池。
【請求項８】
前記負極活物質層の面積は、前記正極活物質層の面積よりも大きい、請求項１〜７のいずれか１項に記載の二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池は、少なくとも１つの発電要素を有する。発電要素は、正極活物質層が配置された集電体を有する正極と、電解質を保持する電解質層と、負極活物質層が配置された集電体を有する負極と、を有する。負極集電体は、負極活物質層が配置されている活物質領域と、負極活物質層が配置されていない非活物質領域と、を有する。【０００３】
近年、容量の増大を目的として、シリコンを含有する負極活物質が、負極活物質層に適用されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第０１／０２９９１８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、シリコンは、二次電池の充放電によって体積変化が発生する。そのため、シリコンを含有する活物質領域においては、伸び縮みが発生し、シリコンを含有しない非活物質領域においては、伸び縮みが発生しない。【０００６】
これにより、負極の活物質領域と非活物質領域とで伸縮寸法の差による応力が発生し、非活物質領域と活物質領域との境界を起点とした皺が生ずる問題が有った。例えば、皺は、二次電池の充放電が繰り返されることによって成長し、電極として反応する部位（すなわち正極に対向する部位）に到達し、正極と負極の電極間距離の不均一化を引起し、その結果、サイクル特性（寿命）を悪化させる虞がある。【０００７】
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、負極において非活物質領域と活物質領域との境界を起点とした皺が生じることを抑制し得る二次電池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】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明は、シリコンを含有する負極活物質を有する負極活物質層が配置された負極集電体を有する負極を有する二次電池であって、前記負極集電体は、前記負極活物質層が配置されている活物質領域と、前記負極活物質層が配置されていない非活物質領域と、前記非活物質領域から前記活物質領域まで延長しているスリットと、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明においては、非活物質領域から活物質領域まで延長しているスリットは、二次電池の充放電の際に負極に発生する応力を緩和する。そのため、シリコンの体積変化が大きくても、非活物質領域と活物質領域との境界を起点とした皺が生じることが抑制される。したがって、負極において非活物質領域と活物質領域との境界を起点とした皺が生じることを抑制し得る二次電池を提供することが可能である。【００１０】
本発明のさらに他の目的、特徴および特質は、以後の説明および添付図面に例示される好ましい実施の形態を参照することによって、明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係る二次電池を説明するための斜視図である。
【図２】図１に示される二次電池の断面図である。
【図３】図２に示される電池本体部および発電要素を説明するための断面図である。
【図４】図３に示される負極を説明するための平面図である。
【図５】図３に示される正極を説明するための平面図である。
【図６】図４に示されるスリットを説明するための拡大図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る変形例１を説明するための平面図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る変形例２を説明するための平面図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る変形例３を説明するための平面図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る変形例４を説明するための斜視図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る変形例４を説明するための平面図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る変形例５を説明するための平面図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る変形例６を説明するための平面図である。
【図１４】本発明の実施の形態に係る変形例７を説明するための平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態が、図面を参照しつつ説明される。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場合がある。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態に係る二次電池を説明するための斜視図、図２は、図１に示される二次電池の断面図である。
【００１４】
本発明の実施の形態に係る二次電池１０は、非双極型のリチウムイオン二次電池であり、図１に示されるように、負極タブ１２、正極タブ１４および外装体１６を有する。二次電池１０は、例えば、組電池化されて、車両の電源装置として使用される。車両は、例えば、電気自動車、ハイブリッド電気自動車である。
【００１５】
負極タブ１２および正極タブ１４は、高導電性部材からなる強電端子であり、外装体１６の内部から外部に向かって延長しており、電流を引き出すために使用される。負極タブ１２および正極タブ１４は、例えば、耐熱絶縁性の熱収縮チューブにより被覆することで、周辺機器や配線などへの電気的接触を確実に防止することが好ましい。
【００１６】
外装体１６は、図２に示されるように、内部に電池本体部２０が配置されており、外部からの衝撃や環境劣化を防止するために使用される。外装体１６は、シート材の外周部の一部または全部を接合することで形成される。接合方法は、例えば、熱融着である。
【００１７】
電池本体部２０は、複数の発電要素（単電池）２２を有する。発電要素２２は、積層されており、電気的に並列接続されている。符号Ｓは、発電要素２２の積層方向を示している。
【００１８】
負極タブ１２および正極タブ１４を構成する高導電性部材は、例えば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス鋼、これらの合金である。
【００１９】
外装体１６を構成するシート材は、軽量化および熱伝導性の観点から、高分子−金属複合ラミネートフィルムから構成されることが好ましい。高分子は、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレンなどの熱可塑性樹脂材料である。金属は、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル、銅などの金属（合金を含む）である。外装体１６は、一対のラミネートフィルム（シート材）によって構成される形態に限定されず、例えば、予め袋状に形成されているラミネートフィルムを適用することも可能である。
【００２０】
次に、電池本体部および発電要素が詳述される。
【００２１】
図３は、図２に示される電池本体部および発電要素を説明するための断面図である。
【００２２】
電池本体部２０は、図３に示されるように、負極３０、セパレーター５０および正極６０を有する。
【００２３】
負極３０は、集電体３２および略矩形の負極活物質層３４を有する。負極活物質層３４は、積層方向Ｓに関する集電体３２の両面に配置されている。つまり、集電体３２は、隣接する負極３０によって共有されている。
【００２４】
集電体３２は、例えば、１μｍ〜１００μｍ程度の厚さを有する銅箔から構成される。
【００２５】
負極活物質層３４は、負極活物質および添加剤を含有し、例えば、１μｍ〜１００μｍ程度の厚さを有する。負極活物質は、放電時にリチウムイオンを脱離し、充電時にリチウムイオンを吸蔵できる組成を有する。添加剤は、バインダーおよび導電助剤である。バインダーは、負極構造を維持する目的で添加され、負極活物質層３４の構成材料同士を結着する機能、および、負極活物質層３４を集電体３２に結着させる機能を有する。バインダーは、例えば、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）およびスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）から構成される。導電助剤は、良好な導電性を有する炭素材料等から構成され、負極活物質層３４の導電性を向上させるために配合される。例えば、炭素材料は、アセチレンブラックである。
【００２６】
本実施の形態においては、負極活物質は、シリコン系材料を含んでいる。シリコンは、単位体積当たりのリチウムイオンの吸蔵能力が、黒鉛等と比較して良好であり、二次電池を高容量化することが可能である。特に、本実施の形態においては、後述するように、皺の発生が抑制されるため、膨張性が大きいシリコンを含有する負極活物質を適用することが容易である。
【００２７】
正極６０は、集電体６２および略矩形の正極活物質層６４を有する。正極活物質層６４は、積層方向Ｓに関する集電体６２の両面に配置されている。つまり、集電体６２は、隣接する正極６０によって共有されている。
【００２８】
集電体６２は、例えば、１μｍ〜１００μｍ程度の厚さを有する。集電体６２の構成材料は、負極３０の集電体３２の構成材料と同様である。
【００２９】
正極活物質層６４は、正極活物質および添加剤を含有し、例えば、１μｍ〜１００μｍ程度の厚さを有する。正極活物質は、充電時にリチウムイオンを放出し、放電時にリチウムイオンを吸蔵できる組成を有する。正極活物質は、例えば、ＬｉＮｉＣｏＡｌＯ２である。添加剤は、バインダーおよび導電助剤である。バインダーは、正極構造を維持する目的で添加され、正極活物質層６４の構成材料同士を結着する機能、および、正極活物質層６４を集電体６２に結着させる機能を有する。バインダーは、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）である。導電助剤は、正極活物質層６４の導電性を向上させるために配合され、負極３０の導電助剤と同様である。
【００３０】
セパレーター５０は、例えば、１μｍ〜５０μｍ程度の厚さを有するポリプロピレンから形成される略矩形の微多孔質（微多孔膜）シートである。セパレーター５０は、負極活物質層３４と正極活物質層６４との間に配置されており、負極活物質層３４および正極活物質層６４は、セパレーター５０を介して対向している。
【００３１】
セパレーター５０は、電解質が含浸されており、電解質を保持する電解質層を構成している。電解質は、例えば、液体電解質である。つまり、セパレーター５０は、正極６０と負極３０との間のリチウムイオン（キャリアーイオン）の伝導性を確保する機能、および、正極６０と負極３０との間の隔壁としての機能を有する。
【００３２】
発電要素２２は、負極活物質層３４が配置されている集電体３２、負極活物質層３４、セパレーター５０、正極活物質層６４、および正極活物質層６４が配置されている集電体６２によって構成される。なお、集電体３２および集電体６２は、隣接する発電要素２２によって各々共有されている。
【００３３】
負極活物質層３４の面積は、正極活物質層６４の面積よりも大きくなるように構成されている。これにより、負極活物質層３４に対して正極活物質層６４の位置ずれが生じる場合であっても、負極活物質層３４と正極活物質層６４との間の対向面積の減少が抑制される。したがって、対向面積の減少に起因する発電容量の変動が防止される。
【００３４】
次に、集電体、負極活物質のシリコン系材料、負極バインダー、正極活物質、正極バインダー、導電助剤、セパレーターおよび電解質の構成等が、順次説明される。
【００３５】
集電体３２の構成材料は、銅に限定されず、その他の金属や導電性樹脂を適用することが可能である。その他の金属は、例えば、アルミニウム、ニッケル、鉄、ステンレス鋼、チタン、ニッケルとアルミニウムとのクラッド材、銅とアルミニウムとのクラッド材、これらの金属の組合せのめっき材である。導電性樹脂は、例えば、導電性高分子材料、導電性フィラーが添加された導電性高分子材料、あるいは導電性フィラーが添加された非導電性高分子材料である。
【００３６】
負極活物質のシリコン系材料は、例えば、シリコン金属（Ｓｉ単体）、シリコン合金、シリコン酸化物、シリコン化合物、シリコン半導体である。シリコン合金は，アルミニウム、スズ、亜鉛、ニッケル、銅、チタン、バナジウム、マグネシウム、リチウム等のシリコンと合金化する金属を含んでいる。シリコン合金は、Ｓｉ−Ｓｎ−Ｔｉ系合金などの３元系合金以上が好ましい。シリコン酸化物は、ＳｉＯ２、ＳｉＯ、ＳｉＯｘ等である。ＳｉＯｘは、アモルファスＳｉＯ２粒子とＳｉ粒子との混合体である（ｘはＳｉの原子価を満足する酸素数を表す）。シリコン化合物は、例えば、リチウム、炭素、アルミニウム、スズ、亜鉛、ニッケル、銅、チタン、バナジウムおよびマグネシウムからなる群から選ばれる少なくとも１種の成分を含有する。負極活物質は、シリコン系材料を１種単独で含む形態に限定されない。
【００３７】
負極バインダーは、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）およびカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を含む形態に限定されない。例えば、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）以外のゴム系バインダーや、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）以外の水溶性高分子を適用することも可能である。負極バインダーは、必要に応じて、１種単独あるいは３種以上併用することも可能である。
【００３８】
正極活物質は、ＬｉＮｉＣｏＡｌＯ２を含む形態に限定されず、例えば、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＭｎＣｏＯ２、ＬｉＦｅＰＯ４等を適宜適用することが可能である。
【００３９】
正極バインダーは、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）から構成される形態に限定されない。
【００４０】
導電助剤は、アセチレンブラックから構成される形態に限定されない。例えば、アセチレンブラック以外のカーボン粉末、気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ；登録商標）等の炭素繊維、膨張黒鉛等を適用することが可能である。
【００４１】
セパレーターを構成する微多孔質シートは、ポリプロピレンから形成される形態に限定されない。例えば、微多孔質シートは、ポリエチレンなどのポリプロピレン以外のポリオレフィン、ポリオレフィンを複数積層した積層体、ポリイミド、アラミド、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン（ＰＶｄＦ−ＨＦＰ）、ガラス繊維等から形成することも可能である。また、セパレーターは、不織布シートから構成することも可能である。不織布シートは、例えば、綿、レーヨン、アセテート、ナイロン（登録商標）、ポリエステル、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリイミド、アラミド等から形成される。
【００４２】
セパレーターに保持される液体電解質は、溶媒と、溶媒に溶解された支持塩であるリチウム塩とを有する。リチウム塩は、例えば、Ｌｉ（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ、Ｌｉ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＴａＦ６、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＣＦ３ＳＯ３である。溶媒は、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、メチルプロピルカーボネート（ＭＰＣ）である。
【００４３】
セパレーターが保持する電解質は、液体電解質に限定されない。例えば、セパレーターは、ゲルポリマー電解質を保持することも可能である。ゲルポリマー電解質は、液体電解質が注入されているマトリックスポリマー（ホストポリマー）から構成される。マトリックスポリマーは、イオン伝導性ポリマーである。イオン伝導性ポリマーは、例えば、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）、および、これらの共重合体である。
【００４４】
次に、負極および正極の構造が説明される。
【００４５】
図４は、図３に示される負極を説明するための平面図、図５は、図３に示される正極を説明するための平面図である。
【００４６】
負極３０の集電体３２は、図４に示されるように、活物質領域４０、非活物質領域４６およびスリット３６を有する。活物質領域４０は、負極活物質層３４が配置される領域であり、対向部４２および非対向部４４を有する。
【００４７】
対向部４２は、セパレーター５０を介して正極活物質層６４と対向する領域である。非対向部４４は、対向部４２に隣接し、正極活物質層６４と対向しない領域である（図３参照）。
【００４８】
非活物質領域４６は、移行部４７および接合部位４８を有し、略矩形の活物質領域４０の一辺４１から突出している。接合部位４８は、外部に向かって電流を引き出すための負極タブ１２に接合（固定）されている部位（図２参照）である。移行部４７は、接合部位４８と活物質領域４０との間に位置する。つまり、接合部位４８は、移行部４７を介して活物質領域４０に相対している。なお、符号Ｃは、一辺４１の中央部を示している。
【００４９】
正極６０の集電体６２は、図５に示されるように、活物質領域７０および非活物質領域７６を有する。活物質領域７０は、正極活物質層６４が配置される領域であり、かつ、セパレーター５０を介して負極活物質層３４と対向する対向部７２である（図３参照）。
【００５０】
非活物質領域７６は、移行部７７および接合部位７８を有し、略矩形の活物質領域７０の一辺７１から突出している。接合部位７８は、外部に向かって電流を引き出すための正極タブ１４に接合（固定）されている部位である。移行部７７は、接合部位７８と活物質領域７０との間に位置する。つまり、接合部位７８は、移行部７７を介して活物質領域７０に相対している。
【００５１】
非活物質領域７６は、積層方向Ｓに関し、負極３０の集電体３２の非活物質領域４６と重複しないように位置決めされている。接合部位４８と負極タブ１２との接合および接合部位７８と正極タブ１４との接合は、例えば、超音波溶接や抵抗溶接が適用される。
【００５２】
次に、スリット３６が詳述される。
【００５３】
図６は、図４に示されるスリットを説明するための拡大図である。
【００５４】
負極集電体３２は、図６に示されるように、複数のスリット３６を有する。スリット３６は、活物質領域４０の一辺４１と交差する方向（交差方向）Ｉに並置されており、非活物質領域４６から、対向部４２と非対向部４４との境界まで延長している。
【００５５】
例えば、１５枚の正極６０（サイズが２００×１９０ｍｍの活物質領域７０を有する）と１６枚の負極３０（サイズが２０５×１９５ｍｍの活物質領域４０を有する）とを、セパレーター（サイズが２１９×１９１ｍｍ、厚さが２５μｍ、空隙率が５５％）を介して積層して形成された発電要素（二次電池）の場合、５本のスリットが配置される。スリットの非活物質領域４６おける長さは８．５ｍｍであり、活物質領域４０における長さは１．５ｍｍであり、したがって、スリットの全長は１０ｍｍである。スリット幅は０．５ｍｍである。スリット間隔は１０ｍｍである。
【００５６】
スリット３６は、非活物質領域４６から活物質領域４０まで延長しているため、二次電池１０の充放電の際に非活物質領域４６と活物質領域４０との伸縮寸法差によって負極３０に発生する応力を、確実に緩和することが可能である。そのため、負極活物質層３４に含まれるシリコンの体積変化が大きくても、非活物質領域４６と活物質領域４０との境界を起点とした皺が生じることが抑制される。スリット幅は、負極集電体３２の電気伝導性および強度に対する影響（干渉）を抑制する観点から、極力狭いことが好ましい。スリット３６の形成方法は、特に限定されず、例えば、プレス加工や機械加工を適用することが可能である。
【００５７】
スリット３６は、負極タブ１２が固定される接合部位４８から離間しており、非活物質領域４６における移行部４７の途中から延長している。したがって、負極タブ１２と接合部位４８との間の電気伝導性および接合強度に対するスリットの影響（干渉）を、抑制することが可能である。また、スリット３６は、接合部位４８と活物質領域４０との間に位置する移行部４７から延長しているため、接合部位４８が負極タブ１２に固定されることに起因する応力を、効率的に緩和することが可能である。
【００５８】
次に、変形例１〜７が順次説明される。
【００５９】
図７は、本発明の実施の形態に係る変形例１を説明するための平面図である。
【００６０】
負極３０は、非活物質領域４６から、対向部４２と非対向部４４との境界まで延長しているスリット３６を有する形態に限定されない。例えば、図７の変形例１に示されるように、負極３０は、対向部４２と非対向部４４との境界から離間した非対向部４４の所定の位置まで延長するように構成されたスリット３６Ａを有することも可能である。
【００６１】
図８は、本発明の実施の形態に係る変形例２を説明するための平面図である。
【００６２】
スリットサイズは、同一である形態に限定されない。例えば、図８の変形例２に示されるスリット３６Ｂのように、スリット長Ｌを、活物質領域４０の一辺４１の中央部Ｃに近いほど大きくすることも可能である。
【００６３】
図９は、本発明の実施の形態に係る変形例３を説明するための平面図である。
【００６４】
スリット間隔は、同一である形態に限定されない。例えば、図９の変形例３に示されるスリット３６Ｃのように、スリット間隔Ｄを、活物質領域４０の一辺４１の中央部Ｃに近いほど小さくすることも可能である。
【００６５】
図１０および図１１は、本発明の実施の形態に係る変形例４を説明するための斜視図および平面図である。
【００６６】
二次電池１０は、外装体１６の一辺から外部に向かって延長する負極タブ１２および正極タブ１４を有する形態に限定されない。例えば、図１０の変形例４に示されるように、二次電池１０は、外装体１６の一辺および当該一辺の逆側に位置する一辺から外部に向かって延長する負極タブ１２Ａおよび正極タブ１４Ａを有するように構成するとも可能である。
【００６７】
この場合、図１１に示されるように、負極３０Ａは、非活物質領域４６Ａから、対向部４２Ａと非対向部４４Ａとの境界まで延長しているスリット３６Ｄを有する。なお、符号３２Ａ、４７Ａ、４８Ａおよび６０Ａは、負極集電体、移行部、接合部および正極を示している。
【００６８】
図１２〜１４は、本発明の実施の形態に係る変形例５〜７を説明するための平面図である。
【００６９】
負極３０Ａは、変形例１〜３と同様にスリットを改変することが可能である。
【００７０】
例えば、図７の変形例５に示されるように、負極３０Ａは、対向部４２Ａと非対向部４４Ａとの境界から離間した非対向部４４Ａの所定の位置まで延長するように構成されたスリット３６Ｅを有することも可能である。また、図１３の変形例６に示されるスリット３６Ｆのように、スリット長Ｌを、活物質領域４０Ａの一辺４１の中央部Ｃに近いほど大きくすることも可能である。さらに、図１４の変形例７に示されるスリット３６Ｇのように、スリット間隔Ｄを、活物質領域４０Ａの一辺４１の中央部Ｃに近いほど小さくすることも可能である。
【００７１】
以上のように本実施の形態においては、非活物質領域から活物質領域まで延長しているスリットは、二次電池の充放電の際に負極に発生する応力を緩和する。そのため、シリコンの体積変化が大きくても、非活物質領域と活物質領域との境界を起点とした皺が生じることが抑制される。したがって、負極において非活物質領域と活物質領域との境界を起点とした皺が生じることを抑制し得る二次電池を提供することが可能である。
【００７２】
スリットは、電解質層を介して正極集電体の活物質領域と対向している対向部と、前記活物質領域と対向していない非対向部と、の境界まで延長していることが好ましい。この場合、二次電池の充放電の際に負極に発生する応力を、より確実に緩和することが可能である。
【００７３】
スリットは、外部に向かって電流を引き出すためのタブが接合される接合部位から離間していることが好ましい。この場合、タブと接合部位との間の電気伝導性および接合強度に対するスリットの影響（干渉）を抑制することが可能である。
【００７４】
スリットは、接合部位と活物質領域との間に位置する移行部から延長していることが好ましい。この場合、接合部位がタブに固定されることに起因する応力を、効率的に緩和することが可能である。
【００７５】
複数のスリットを設ける場合、二次電池の充放電の際に負極に発生する応力を、より確実に緩和することが可能である。
【００７６】
応力は、活物質領域の一辺の中央部に近いほど大きいため、活物質領域の一辺の中央部に近いほどスリット長を大きくしたり、スリット間隔を小さくしたりする（スリットの配置密度を増加させる）ことによって、応力をより確実に緩和することが可能である。
【００７７】
負極活物質層の面積は、正極活物質層の面積よりも大きいことが好ましい。この場合、積層方向に交差する横方向に関し、負極活物質層に対して正極活物質層の位置ずれが生じる場合、対向面積に対する位置ずれの影響を抑制し、発電容量の変動を防止することが可能である。
【００７８】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲で種々改変することができる。例えば、二次電池は、直列化および／又は並列化した組電池の形態で利用することも可能である。また、変形例１〜３を適宜組合わせたり、変形例４〜７を適宜組合わせたりすることも可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１０  二次電池、
１２，１２Ａ  負極タブ、
１４，１４Ａ  正極タブ、
１６  外装体、
２０  電池本体部、
２２  発電要素、
３０，３０Ａ  負極、
３２，３２Ａ  集電体（負極集電体）、
３４  負極活物質層、
３６，３６Ａ〜３６Ｆ  スリット、
４０，４０Ａ  活物質領域、
４１  一辺、
４２，４２Ａ  対向部、
４４，４４Ａ  非対向部、
４６，４６Ａ  非活物質領域、
４７，４７Ａ  移行部、
４８，４８Ａ  接合部、
５０  セパレーター（電解質層）、
６０，６０Ａ  正極、
６２  集電体（正極集電体）、
６４  正極活物質層、
７０  活物質領域、
７１  一辺、
７２  対向部、
７６  非活物質領域、
７７  移行部、
７８  接合部、
８０  集電体、
Ｃ  中央部、
Ｄ  スリット間隔、
Ｉ  交差方向、
Ｌ  スリット長さ、
Ｓ  積層方向。
【図１】
2018163294.tif 000003
【図２】
2018163294.tif 000004
【図３】
2018163294.tif 000005
【図４】
2018163294.tif 000006
【図５】
2018163294.tif 000007
【図６】
2018163294.tif 000008
【図７】
2018163294.tif 000009
【図８】
2018163294.tif 000010
【図９】
2018163294.tif 000011
【図１０】
2018163294.tif 000012
【図１１】
2018163294.tif 000013
【図１２】
2018163294.tif 000014
【図１３】
2018163294.tif 000015
【図１４】
2018163294.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成29年9月25日(2017.9.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極活物質層が配置された正極集電体を有する正極と、電解質を保持する電解質層と、シリコンを含有する負極活物質を有する負極活物質層が配置された負極集電体を有する負極と、を有する発電要素を有し、
前記正極活物質層および前記負極活物質層は、前記電解質層を介して対向し、
前記負極集電体は、
前記負極活物質層が配置されている活物質領域と、
前記負極活物質層が配置されていない非活物質領域と、
前記非活物質領域から前記活物質領域まで延長しているスリットと、を有し、
前記正極集電体は、前記正極活物質層が配置されている活物質領域を有し、
前記負極集電体の前記活物質領域は、前記電解質層を介して前記正極集電体の前記活物質領域と対向している対向部と、前記正極集電体の前記活物質領域と対向していない非対向部と、を有し、
前記スリットは、前記対向部と前記非対向部との境界まで延長している、二次電池。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
前記負極集電体の前記非活物質領域は、外部に向かって電流を引き出すためのタブが接合される接合部位を有し、前記スリットは、前記接合部位から離間している、請求項１に記載の二次電池。
【請求項４】
前記負極集電体の前記非活物質領域は、前記接合部位と前記負極集電体の前記活物質領域との間に位置する移行部を有し、
前記スリットは、前記移行部から延長している、請求項３に記載の二次電池。
【請求項５】
前記負極集電体は、複数の前記スリットを有し、
前記負極集電体の前記活物質領域は、略矩形であり、
前記スリットは、前記負極集電体の前記活物質領域の一辺と交差する方向に並置されている、請求項１、３および４のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項６】
前記スリットの長さは、前記一辺の中央部に近いほど大きい、請求項５に記載の二次電池。
【請求項７】
前記スリットの間隔は、前記一辺の中央部に近いほど小さい、請求項５又は請求項６に記載の二次電池。
【請求項８】
前記負極活物質層の面積は、前記正極活物質層の面積よりも大きい、請求項１、３〜７のいずれか１項に記載の二次電池。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2018163294.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】令和1年8月15日(2019.8.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極活物質層が配置された正極集電体を有する正極と、電解質を保持する電解質層と、シリコンを含有する負極活物質を有する負極活物質層が配置された負極集電体を有する負極と、を有する発電要素を有し、
前記正極活物質層および前記負極活物質層は、前記電解質層を介して対向し、
前記負極集電体は、
前記負極活物質層が配置されている活物質領域と、
前記負極活物質層が配置されていない非活物質領域と、
前記非活物質領域から前記活物質領域まで延長しているスリットと、を有し、
前記正極集電体は、前記正極活物質層が配置されている活物質領域を有し、
前記負極集電体の前記活物質領域は、前記電解質層を介して前記正極集電体の前記活物質領域と対向している対向部と、前記正極集電体の前記活物質領域と対向していない非対向部と、を有し、
前記スリットは、前記対向部と前記非対向部との境界まで延長している、二次電池。
【請求項２】
前記負極集電体の前記非活物質領域は、外部に向かって電流を引き出すためのタブが接合される接合部位を有し、前記スリットは、前記接合部位から離間している、請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記負極集電体の前記非活物質領域は、前記接合部位と前記負極集電体の前記活物質領域との間に位置する移行部を有し、
前記スリットは、前記移行部から延長している、請求項２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記負極集電体は、複数の前記スリットを有し、
前記負極集電体の前記活物質領域は、略矩形であり、
前記スリットは、前記負極集電体の前記活物質領域の一辺と交差する方向に並置されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項５】
前記スリットの長さは、前記一辺の中央部に近いほど大きい、請求項４に記載の二次電池。
【請求項６】
前記スリットの間隔は、前記一辺の中央部に近いほど小さい、請求項４又は請求項５に記載の二次電池。
【請求項７】
前記負極活物質層の面積は、前記正極活物質層の面積よりも大きい、請求項１〜６のいずれか１項に記載の二次電池。
【国際調査報告】
2018163294.tif 000018
2018163294.tif 000019
2018163294.tif 000020
2018163294.tif 000021