(57)【要約】【課題】集電体に活物質層を積層したリチウムイオン二次電池において、集電体からの活物質層の剥離を抑制可能とする。【解決手段】活物質層１２は、集電体層１１表面に互いに離隔したライン状パターン１２１を互いに平行に複数配してなるストライプ構造を有している。しかも、ライン状パターン１２１の長手方向Ｙにおいて集電体層１１表面と接するライン状パターン１２１の長さ寸法Ｌaが、幅方向Ｘにおいて集電体層１１表面と接するライン状パターン１２１の幅寸法Ｄaの４倍以上となっている。こうして、活物質層１２と集電体層１１表面との接触面積が広くとられており、集電体層１１からの活物質層１２の剥離を効果的に抑制することが可能となっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の集電体層、第１の活物質層、電解質層、第２の活物質層および第２の集電体層をこの順番に積層した構造を有し、
前記第１の活物質層は、前記第１の集電体層表面に互いに離隔したライン状パターンを互いに平行に複数配してなるストライプ構造を有し、
前記ライン状パターンの長手方向において前記第１の集電体層表面と接する前記ライン状パターンの長さ寸法が、前記長手方向と直交する幅方向において前記第１の集電体層表面と接する前記ライン状パターンの幅寸法の４倍以上である
ことを特徴とするリチウムイオン二次電池。
【請求項２】
前記第１の集電体層表面からの前記ライン状パターンの高さ寸法が前記幅寸法よりも小さい請求項１に記載のリチウムイオン二次電池。
【請求項３】
請求項１または２に記載のリチウムイオン二次電池を搭載することを特徴とする車両。
【請求項４】
請求項１または２に記載のリチウムイオン二次電池と、
前記リチウムイオン二次電池を電源として動作する電子回路部と
を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項５】
第１の集電体層表面に、互いに離隔したライン状パターンを互いに平行に複数配してなるストライプ構造を有する第１の活物質層を形成する第１工程と、
前記第１の活物質層表面に、電解質層、第２の活物質層および第２の集電体層をこの順番に積層する第２工程と
を備え、
前記ライン状パターンの長手方向において前記第１の集電体層表面と接する前記ライン状パターンの長さ寸法が、前記長手方向と直交する幅方向において前記第１の集電体層表面と接する前記ライン状パターンの幅寸法の４倍以上である
ことを特徴とするリチウムイオン二次電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、正負両極の活物質の間に電解質層を介在させてなるリチウムイオン二次電池、これを備える車両および電子機器ならびに該電池の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、このようなリチウムイオン二次電池として、正極活物質を積層した集電体と、負極活物質を積層した集電体とをそれぞれ用意し、電解液を含浸させたセパレータを各集電体で挟み込んで構成されたものが知られている。ただし、特許文献１、２等で指摘されているとおり、活物質を集電体に積層したリチウムイオン二次電池では、活物質が集電体から剥離してしまうことが問題となっていた。
【０００３】
つまり、特許文献１では、活物質と集電体との密着性が不十分であるために、活物質が集電体から剥離する点が指摘されている。また、特許文献２では、活物質層と電解液との接触面積を広くするために活物質層に溝を設けた場合に、この溝が原因となって、活物質層が集電体から剥離する点が指摘されている。
【０００４】
このような問題に対応するために、特許文献１では、導電性保護膜により活物質を覆うことで、活物質と集電体の密着性を高めて、集電体からの活物質の剥離を抑制している。また、特許文献２では、溝の端を活物質層の周縁から離しておくことで、集電体からの活物質層の剥離を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１１７５７４号公報（例えば、段落００１１、００１３、００１４）
【特許文献２】特開２００８−２７７２４２号公報（例えば、段落０００５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では、導電性保護膜という部材が別途必要になるためコストアップが引き起こされるおそれがあるとともに、活物質層と集電体の密着性が確実に得られるように、導電性保護膜により活物質層をきっちりと覆う必要があり、製造工程の複雑化が問題となるおそれもあった。また、特許文献２では、活物質層の溝を原因とするものには有効であったとしても、その他の原因によって集電体から活物質層が剥離する場合には、必ずしも有効とは言えなかった。
【０００７】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、集電体に活物質層を積層したリチウムイオン二次電池において、集電体からの活物質層の剥離を抑制可能とする技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明にかかるリチウムイオン二次電池は、上記目的を達成するため、第１の集電体層、第１の活物質層、電解質層、第２の活物質層および第２の集電体層をこの順番に積層した構造を有し、第１の活物質層は、第１の集電体層表面に互いに離隔したライン状パターンを互いに平行に複数配してなるストライプ構造を有し、ライン状パターンの長手方向において第１の集電体層表面と接するライン状パターンの長さ寸法が、長手方向と直交する幅方向において第１の集電体層表面と接するライン状パターンの幅寸法の４倍以上であることを特徴としている。
【０００９】
このように構成された発明（リチウムイオン二次電池）では、第１の活物質層は、第１の集電体層表面に互いに離隔したライン状パターンを互いに平行に複数配してなるストライプ構造を有している。しかも、ライン状パターンの長手方向において第１の集電体層表面と接するライン状パターンの長さ寸法が、長手方向と直交する幅方向において第１の集電体層表面と接するライン状パターンの幅寸法の４倍以上となっている。このように本発明では、第１の活物質層と集電体層表面との接触面積が広くとられており、集電体層からの活物質層の剥離を効果的に抑制することが可能となっている。
【００１０】
また、第１の集電体層表面からのライン状パターンの高さ寸法が幅寸法よりも小さいように構成しても良い。このように、ライン状パターンの高さを抑えることで、集電体からの活物質層の剥離をより効果的に抑制することが可能となる。
【００１１】
上記のような構造を有するリチウムイオン二次電池は種々の応用分野が考えられるが、例えば電気自動車のような各種車両の電源として、また、このリチウムイオン二次電池を電源として動作する電子回路部を備えた各種の電子機器に適用することが可能である。
【００１２】
また、この発明にかかるリチウムイオン二次電池の製造方法は、上記目的を達成するため、第１の集電体層表面に、互いに離隔したライン状パターンを互いに平行に複数配してなるストライプ構造を有する第１の活物質層を形成する第１工程と、第１の活物質層表面に、電解質層、第２の活物質層および第２の集電体層をこの順番に積層する第２工程とを備え、ライン状パターンの長手方向において第１の集電体層表面と接するライン状パターンの長さ寸法が、長手方向と直交する幅方向において第１の集電体層表面と接するライン状パターンの幅寸法の４倍以上であることを特徴としている。
【００１３】
このように構成された発明（リチウムイオン二次電池の製造方法）では、第１の活物質層は、第１の集電体層表面に互いに離隔したライン状パターンを互いに平行に複数配してなるストライプ構造を有している。しかも、ライン状パターンの長手方向において第１の集電体層表面と接するライン状パターンの長さ寸法が、長手方向と直交する幅方向において第１の集電体層表面と接するライン状パターンの幅寸法の４倍以上となっている。このように本発明では、第１の活物質層と集電体層表面との接触面積が広くとられており、集電体からの活物質層の剥離を効果的に抑制することが可能となっている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、第１の活物質層と集電体層表面との接触面積が広くとられており、集電体からの活物質層の剥離を効果的に抑制することが可能となっている。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】リチウムイオン二次電池の概略構造を示す図である。
【図２】図１の電池の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図３】ノズルスキャン法による材料塗布の様子を模式的に示す図である。
【図４】負極活物質層の断面形状を示す拡大断面図である。
【図５】図４の構造と従来の電池モジュールの構造との差異を模式的に示す図である。
【図６】負極活物質層の他のパターンの例を示す図である。
【図７】本発明にかかる電池を搭載した電気自動車を模式的に示す図である。
【図８】本発明にかかる電池を搭載したＩＣカードを模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１はリチウムイオン二次電池の概略構造を示す図である。より詳しくは、図１（ａ）は本発明の一実施形態としてのリチウムイオン二次電池モジュールの断面構造を示す図であり、図１（ｂ）はその概観斜視図であり、図１（ｃ）はその負極集電体と負極活物質層のみを示した外観斜視図である。このリチウムイオン二次電池モジュール１は、負極集電体１１の上に負極活物質層１２、固体電解質層１３、正極活物質層１４および正極集電体１５を順番に積層した構造を有している。この明細書では、Ｘ、ＹおよびＺ座標方向をそれぞれ図１（ａ）に示すように定義する。
【００１７】
図１（ｂ）および図１（ｃ）に示すように、負極活物質層１２はＹ方向に沿って延びるライン状のパターン１２１がＸ方向に一定間隔を空けて多数並んだ、ラインアンドスペース構造（ストライプ構造）となっている。また固体電解質層１３は固体電解質によって形成されており、その下面が負極活物質層１２の凹凸に対応する凹凸形状となっている一方、上面は略平坦となっている。
【００１８】
負極集電体１１の表面に形成された、負極活物質層１２のライン状パターン１２１は、次のような寸法関係を備える。つまり、ライン状パターン１２の長手方向Ｙにおいて負極集電体１１表面と接するライン状パターン１２の長さ寸法Ｌaは、長手方向Ｙと直交する幅方向Ｘにおいて負極集電体１１表面と接するライン状パターンの幅寸法Ｄaの４倍以上となっている（Ｌa≧４×Ｄa）。このように本実施形態では、負極活物質層１２と負極集電体１１表面との接触面積が広くとられており、負極集電体１１からの負極活物質層１２の剥離を効果的に抑制することが可能となっている。
【００１９】
さらに、負極集電体１１表面からのライン状パターン１２の高さ寸法Ｈaは、ライン状パターン１２の幅寸法Ｄaよりも小さくなっている（Ｈa＜Ｄa）。このように、本実施形態では、ライン状パターン１２の高さを抑えることで、負極集電体１１からの負極活物質層１２の剥離をより効果的に抑制することが可能となっている。
【００２０】
そして、このように略平坦に形成された固体電解質層１３に正極活物質層１４および正極集電体１５が積層されて、リチウムイオン二次電池モジュール１が形成される。このリチウムイオン二次電池モジュール１に適宜タブ電極が設けられたり、複数のモジュールが積層されてリチウムイオン電池が構成される。
【００２１】
ここで、各層を構成する材料としては、負極集電体１１、正極集電体１５として例えば銅箔、アルミニウム箔をそれぞれ用いることができる。また、正極活物質としては例えばＬｉＣｏＯ2（ＬＣＯ）を主体とするものを、負極活物質としては例えばＬｉ4Ｔｉ5Ｏ12（ＬＴＯ）を主体としたものをそれぞれ用いることができる。また、固体電解質層１３としては、例えばポリエチレンオキサイドおよびポリスチレンを用いることができる。
【００２２】
このような構成（組成および構造）を有するリチウムイオン二次電池モジュール１は、薄型で折り曲げ容易である。また、負極活物質層１２を図示したような凹凸を有する立体的構造として、その体積に対する表面積を大きくしているので、薄い固体電解質層１３を介した正極活物質層１４との対向表面積を大きく取ることができ、高効率・高出力が得られる。このように、上記構造を有するリチウムイオン電池は小型で高性能を得ることができるものである。
【００２３】
次に、上記したリチウムイオン二次電池モジュール１を製造する方法について説明する。従来、この種のモジュールは各機能層に対応する薄膜材料を積層することによって形成されてきたが、この製造方法ではモジュールの高密度化に限界がある。また、従来から提案されている製造方法（例えば、特開２００５−１１６２４８号公報）では、工程が多く製造に時間がかかり、また各機能層間の分離が難しい。これに対し、以下に説明する製造方法では、少ない工程で、また既存の処理装置を用いて、上記のような構造のリチウムイオン電池モジュール１を製造することが可能である。
【００２４】
図２は図１の電池の製造方法の一例を示すフローチャートである。この製造方法では、まず負極集電体１１となる金属箔、例えば銅箔を準備する（ステップＳ１０１）。薄い銅箔は搬送や取り扱いが難しいので、例えば片面をガラス板等のキャリアに貼り付ける等により搬送性を高めておくことが好ましい。
【００２５】
続いて、銅箔の一方面に、負極活物質を含む塗布液をノズルディスペンス法、中でも塗布液を吐出するノズルを塗布対象面に対し相対移動させるノズルスキャン法により塗布する（ステップＳ１０２）。塗布液としては、例えば、前記した負極活物質を含む有機系ＬＴＯ材料を用いることができる。塗布液には、負極活物質の他に、導電助剤としてのアセチレンブラック（ＡＢ）またはケッチェンブラック、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、スチレンブタジエンラバー（ＳＢＲ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）またはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、溶剤としてのＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）などを混合したものを用いることができる。なお、後述する実施例の試作に用いた塗布液では、ＬＴＯ：ＡＢ：ＰＶＤＦの組成比をおよそ８：１：１とした。
【００２６】
図３はノズルスキャン法による材料塗布の様子を模式的に示す図である。より詳しくは、図３（ａ）はノズルスキャン法による塗布の様子をＸ方向から見た図、図３（ｂ）および図３（ｃ）は同じ様子をそれぞれＹ方向、斜め上方から見た図である。ノズルスキャン法によって塗布液を基材に塗布する技術は公知であり、本方法においてもそのような公知技術を適用することが可能であるので、装置構成については説明を省略する。
【００２７】
ノズルスキャン法では、上記有機系ＬＴＯ材料を塗布液として吐出するための吐出口３１１を１つまたは複数穿設されたノズル３１を銅箔１１の上方に配置し、吐出口３１１から一定量の塗布液３２を吐出させながら、ノズル３１を銅箔１１に対し相対的に矢印方向Ｄnに一定速度で走査移動させる。こうすることで、銅箔１１上には塗布液３２がＹ方向に沿ったライン状に塗布される。ノズル３１に複数の吐出口３１１を設けることで１回の走査移動で複数のストライプを形成することができ、必要に応じて走査移動を繰り返すことで、銅箔１１の全面にライン状に塗布液を塗布することができる。これを乾燥硬化させることで、銅箔１１の上面に負極活物質によるライン状パターン１２１が形成される。また、塗布液に光硬化性樹脂を添加し塗布後に光照射して硬化させるようにしてもよい。
【００２８】
この時点では、略平坦な銅箔１１の表面に対して負極活物質層１２を部分的に盛り上げた状態となっており、単に上面が平坦となるように塗布液を塗布する場合に比べて、活物質の使用量に対する表面積を大きくすることができるので、後に形成される正極活物質との対向面積を大きくして高出力を得ることができる。
【００２９】
図２のフローチャートの説明を続ける。こうして形成された、銅箔１１に負極活物質層１２を積層してなる積層体の上面に対し、適宜の塗布方法、例えばナイフコート法やバーコート法により電解質塗布液を塗布する（ステップＳ１０３）。電解質塗布液としては、前記した高分子電解質材料、例えばポリエチレンオキサイド、ポリスチレンなどの樹脂、支持塩としての例えばＬｉＰＦ6および溶剤としての例えばジエチレンカーボネートなどを混合したものを用いることができる。ここでの塗布方法としては上記に限定されないが、塗布後の表面を略平坦にすることのできる方法であることが好ましい。
【００３０】
続いて正極活物質層１４および正極集電体としてのアルミニウム箔１５を積層する。ここではその一例を説明する。まず、正極集電体としてのアルミニウム箔１５に予め正極活物質を含む塗布液を塗布して略一様な正極活物質層１４をアルミニウム箔１５の表面に形成しておく。正極活物質を含む塗布液としては、例えば、前記した正極活物質と、導電助剤としての例えばアセチレンブラック、結着剤としてのＳＢＲ、分散剤としてのカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）および溶剤としての純水などを混合した水系ＬＣＯ材料を用いることができる。また、塗布方法としては、上記したナイフコート法やバーコート法のほか、スピンコート法のように、平面上に平坦な膜を形成することが可能な公知の塗布方法を適宜採用することができる。
【００３１】
そして、ステップＳ１０３において塗布された電解質塗布液が硬化する前に、正極活物質層１４が形成されたアルミニウム箔１５を貼り合わせて、正極活物質層１４と電解質塗布液とを密着させる（ステップＳ１０４）。このとき、より密着性を高めるために、アルミニウム箔１５表面の正極活物質層１４にも電解質塗布液を塗布しておいてもよい。
【００３２】
こうすることで、負極集電体１１、負極活物質層１２、固体電解質層１３、正極活物質層１４および正極集電体１５が順に積層されてなるリチウムイオン二次電池モジュール１が形成される。なお、上記方法以外にも、例えば、電解質塗布液の塗布後これを硬化させて固体電解質層１３を形成した後に、正極活物質を含む塗布液を塗布して正極活物質層１４を形成し、さらに正極集電体１５を貼り合わせるようにしてもよい。
【００３３】
次に、図１のリチウムイオン二次電池モジュール１における負極活物質層の構造について、図４ないし図５を参照しながらさらに詳しく説明する。図４は負極活物質層の断面形状を示す拡大断面図である。また、図５は図４の構造と従来の電池モジュールの構造との差異を模式的に示す図である。
【００３４】
図１に示すように、この実施形態における負極活物質層１２は、Ｙ方向に延びる複数のライン状パターン１２１がＸ方向に互いに離隔した島状に配置された構造を有している。図４はＸ−Ｚ平面で切断したライン状パターン１２１の断面を示しており、同図に示されるように、ライン状パターン１２１の表面は上（Ｚ方向）に凸の滑らかな曲面となっている。
【００３５】
本願発明者らが試作した電池モジュール１における各部の代表的な寸法は、ライン状パターン１２１の幅Ｄａが約１７０μｍ、高さＨａは約１００μｍである。また、隣接するライン状パターン１２１，１２１間の距離Ｓは約１６０μｍである。また、固体電解質層１３の厚さＨｄは約２００μｍである。
【００３６】
また、負極集電体１１からライン状パターン１２１が立ち上がる位置、つまり負極集電体１１、負極活物質のライン状パターン１２１および固体電解質層１３の三者が互いに接する接触点Ｐにおけるライン状パターン１２１表面の勾配、言い換えれば、接触点Ｐにおいてライン状パターン１２１に引いた接線と負極集電体層１１とがなす角のうちライン状パターン１２１を含む側の角θは、９０度よりも小さい。以下、この明細書では、この角θを「接地角」と称することとする。
【００３７】
なお、本願発明者らの知見によれば、電池として良好な特性が得られる各部の寸法の好ましい範囲は概ね以下の通りである。すなわち、ライン状パターン１２１の幅Ｄａは２０μｍないし３００μｍ、その高さＨａは約１０μｍないし３００μｍであり、かつ断面のアスペクト比、つまり幅Ｄａに対する高さＨａの比が０．５以上であることが好ましい。つまり、ライン状パターン１２の長手方向Ｙにおいて負極集電体１１表面と接するライン状パターン１２の長さ寸法Ｌaは、長手方向Ｙと直交する幅方向Ｘにおいて負極集電体１１表面と接するライン状パターンの幅寸法Ｄaの４倍以上となっている（Ｌa≧４×Ｄa）。こうして、負極活物質層１２と負極集電体１１表面との接触面積が広くとられており、負極集電体１１からの負極活物質層１２の剥離を効果的に抑制することが可能となっている。さらに、負極集電体１１表面からのライン状パターン１２の高さ寸法Ｈaは、ライン状パターン１２の幅寸法Ｄaよりも小さくなっている（Ｈa＜Ｄa）。こうして、ライン状パターン１２の高さを抑えることで、負極集電体１１からの負極活物質層１２の剥離をより効果的に抑制することが可能となっている。
【００３８】
本実施形態の電池が良好な特性を示した理由について、本願発明者らは以下のように考えた。図５（ａ）に示すように、本実施形態のリチウムイオン二次電池モジュール１に外部直流電源Ｖｃを接続し、正極集電体１５に負極集電体１１よりも高電位を与えた場合を考える。この状態は、リチウムイオン二次電池モジュール１を外部直流電源Ｖｃによって充電する場合に相当する。このとき、正極活物質１４内のリチウム原子が電子（図中「ｅ−」で示す）を放出してリチウムイオン（図中「Ｌｉ＋」で示す）となり、固体電解質層１３内を泳動して負極活物質層１２（ライン状パターン１２１）に到達する。そして、負極集電体１１を介して負極活物質層１２に供給される電子と再結合する。こうして負極活物質層１２にリチウム原子が貯蔵されることで、外部から見ればリチウムイオン二次電池モジュール１が充電される。
【００３９】
この実施形態では、接触点Ｐにおける接地角θが９０度よりも小さい。このため、ライン状パターン１２１の厚みは接触点Ｐで極めて小さく、特にこの実施形態では接触点Ｐにおいて負極集電体１１と固体電解質層１３とが接しているので厚みはゼロであり、接触点Ｐから離れるにしたがって厚みが大きくなる。したがって、接触点Ｐの近傍において、負極集電体１１と固体電解質層１３とが非常に薄い負極活物質層１２を挟んで対向することになる。このため、負極活物質層１２内においてリチウムイオンと電子とが再結合するために移動する距離は極めて短くて済む。反対に負極活物質層１２内のリチウム原子が電子を放出する放電時においても同様である。このことが充放電特性の向上に寄与していると考えられる。一方、接触点Ｐから離れた領域では、負極活物質層１２が十分な厚みを有しているため、多くのリチウム原子を貯蔵することができ、大容量を得ることが可能である。こうして、本実施形態のリチウムイオン二次電池モジュール１では良好な充放電特性と大容量とを両立させることが可能となっている。
【００４０】
前記した従来技術の電池においても、例えば図５（ｂ）に示すように、負極活物質層をごく薄く形成することによって良好な充放電特性を得ることは可能と考えられる。しかしながら、このような構成では使用される負極活物質の量（体積）が少ないため、貯蔵できるリチウム原子の量が限られ、高容量化は難しい。また、図５（ｃ）に示すように、負極活物質層を厚くすれば容量を増大させることができるが、接地角θが９０度あるいはそれ以上である場合、負極活物質層内でのイオンや電子の移動距離が長くなるため、充放電特性は劣ることになる。
【００４１】
また、特に電解質材料を含む塗布液の塗布によって固体電解質層を形成する場合、接地角θが９０度以上であれば負極集電体と負極活物質との接触点に塗布液がうまく回り込まず、接触点Ｐに空隙が生じるおそれがある。これに対し、本実施形態のように接地角θを９０度未満とすれば、負極集電体と負極活物質との接触点に電解質材料が確実に回り込み、負極集電体、負極活物質および固体電解質を接触点Ｐにおいて互いに接触させることができ、上記のように特性の優れた電池を得ることができる。
【００４２】
以上のように、この実施形態では、負極集電体１１、負極活物質層１２、固体電解質層１３、正極活物質層１４および正極集電体１５を順番に積層してなるリチウムイオン二次電池モジュール１において、負極活物質としてＬｉ4Ｔｉ5Ｏ12、固体電解質としてポリエチレンオキサイドおよびポリスチレン、正極活物質としてＬｉＣｏＯ2をそれぞれ主たる材料として用い、しかも負極活物質層１２を、ライン状パターン１２１を複数配したストライプ構造とする。そして、負極集電体１１に対するライン状パターン１２１の接地角θを９０度よりも小さくしたことにより、常温で動作し、高容量で充放電特性も良好な電池を構成することが可能となっている。
【００４３】
ここで、負極活物質層１２を構成するライン状パターン１２１は、負極活物質を含む塗布液を吐出するノズル３１を基材（負極集電体１１）表面に対しＹ方向に相対移動させることで形成されたものである。このような、いわゆるノズルスキャン法によるパターン形成では、互いに平行な多数のライン状パターンを短時間で制御性よく形成することができ、微細なパターンも形成することが可能である。そのため、電気的特性が良好で安定した電池を、優れた生産性で、しかも低い製造コストで製造することができる。
【００４４】
また、ライン状パターン１２１の表面を鋭い角のない滑らかな曲面とすることで、負極集電体１１および負極活物質層１２による負極側構造体と固体電解質層１３との密着度を高めることができる。これにより、例えば電池モジュールの屈曲によってこれらの界面が剥離するなどの損傷を受け難く特性の安定した電池を構成することが可能となる。これにより折り曲げ可能な電池を構成することができ、種々の形状の容器への収納も容易となる。そして、上記したノズルスキャン法による塗布は、このような断面形状を有するライン状パターン１２１を形成するのに特に好適な方法である。なお、本実施形態にかかる負極活物質層１２の構造は、固体電解質層を有する電池のみならず、セパレータと電解液とで構成される液体電解質層を有する電池においてもその特性を向上させる上で有効なものであるが、この場合には、上記したライン状パターン１２１の表面を滑らかな曲面とすることは必須の要件ではない。
【００４５】
また、上記実施形態における負極活物質層１２は、Ｙ方向に延びるライン状パターン１２１をＸ方向に複数並べた島状構造を有するものであり、各ライン状パターン１２１は互いに独立して負極集電体１１表面に形成されている。しかしながら、本明細書にいう「島状構造」は、各パターンの主要部が実質的に独立して存在していることを表す概念であり、各パターンが完全に独立したものだけでなく、以下に例示するようにその一部が繋がっていてもよい。
【００４６】
図６は負極活物質層の他のパターンの例を示す図である。ここで例示する負極活物質層１２２では、図１の例と同様に、複数のライン状パターン１２２ａが負極集電体１１の表面に形成されるとともに、隣接するライン状パターン１２２ａ同士が同材料による接続部位１２２ｂによって互いに接続されている。このような構造であっても、各ライン状パターン１２２ａが図１の例におけるライン状パターン１２１と同様の機能を有しており、これらが実質的に島状構造をなしているということができる。
【００４７】
次に、上記のように構成される電池の用途について説明する。本実施形態のリチウムイオン二次電池モジュール１は、常温において高容量かつ充放電特性の良好なものであるので、以下に例示するように各種の機器への応用が考えられる。なお、以下は本実施形態の電池を応用しうる機器の態様の一部を例示するものであって、本発明にかかる電池の適用範囲がこれらに限定されるものではない。
【００４８】
図７は本発明にかかる電池を搭載した機器の一例としての車両、具体的には電気自動車を模式的に示す図である。この電気自動車５０は、車輪５１と、該車輪５１を駆動するモータ５２と、該モータ５２に電力を供給する電池５３とを備えている。この電池５３として、上記したリチウムイオン二次電池モジュール１を多数直並列接続した構成を採用することができる。このように構成された電池５３は、高い電流供給能力を有するとともに短時間での充電が可能であるため、電気自動車５０のような車両の駆動用電源として好適なものである。
【００４９】
図８は本発明にかかる電池を搭載した機器の他の例としての電子機器、具体的にはＩＣカード（スマートカード）を模式的に示す図である。このＩＣカード７０は、互いに重ね合わせられることでカード型のパッケージを構成する１対の筐体７１，７２と、該筐体内に収容される回路モジュール７３および該回路モジュール７３の電源となる電池７４とを備えている。このうち回路モジュール７３は、外部との通信のためのループ状のアンテナ７３１と、該アンテナ７３１を介した外部機器とのデータ交換および種々の演算・記憶処理を実行する集積回路（ＩＣ）を含む回路ブロック７３２とを備えている。また、電池７４としては、上記したリチウムイオン二次電池モジュール１を１組または複数組備えるものを用いることができる。
【００５０】
このような構成によれば、それ自身は電源を有さない一般的なＩＣカードに比べて、外部機器との通信可能距離を拡張することができ、またより複雑な処理を行うことが可能となる。本発明にかかる電池７４は小型・薄型で大容量を得ることができるので、このようなカード型の機器に好適に適用することができる。
【００５１】
これ以外にも、電動アシスト自転車、電動工具、ロボットなどの機械類や、パーソナルコンピュータ、携帯電話や携帯型音楽プレイヤー、デジタルカメラやビデオカメラなどのモバイル機器、ゲーム機、ポータブル型の測定機器、通信機器や玩具など各種の電子機器に、本発明にかかる電池を採用することが可能である。
【００５２】
以上説明したように、上記実施形態では、負極集電体１１が本発明の「第１の集電体層」に相当し、負極活物質層１２が本発明の「第１の活物質層」に相当し、固体電解質層１３が本発明の「電界質層」に相当し、正極活物質層１４が本発明の「第２の活物質層」に相当し、正極集電体１５が本発明の「第２の集電体層」に相当している。また、図２のフローチャートにおけるステップＳ１０１およびＳ１０２が本発明の「第１工程」に相当し、ステップＳ１０３およびＳ１０４が本発明の「第２工程」に相当している。
【００５３】
また、上記実施形態における電気自動車５０が本発明の「車両」に相当している。さらに、上記実施形態におけるＩＣカード７０が本発明の「電子機器」に相当しており、そのうち回路ブロック７３が本発明の「電子回路部」としてそれぞれ機能している。
【００５４】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、負極活物質層についてはノズルスキャン法による塗布で、また固体電解質層についてはナイフコート法またはバーコート法による塗布で形成しているが、各層の形成方法はこれらに限定されず、公知の種々の塗布方法を適用することが可能である。
【００５５】
また、上記実施形態では、負極集電体、負極活物質層および固体電解質層からなる積層体に対して、別途形成した正極活物質層および正極集電体からなる積層体を貼り合わせることで電池を製造しているが、これに限定されず、例えば負極集電体、負極活物質層および固体電解質層からなる積層体に正極活物質材料を含む塗布液を塗布して正極活物質層を形成し、これに正極集電体を貼り合わせるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
この発明にかかるリチウムイオン二次電池は、電池を搭載する車両や各種の電子機器に好適に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１，５３，７４  リチウムイオン二次電池
１１  （負極集電体としての）銅箔
１２  負極活物質層
１３  電解質層
１４  正極活物質層
１５  （正極集電体としての）アルミニウム箔
３１  ノズル
３２  負極活物質塗布液
５０  電気自動車（車両）
７０  ＩＣカード（電子機器）
７１，７２  カード筐体（筐体）
７３  回路モジュール（電子回路部）
１２１  （負極活物質の）ライン状パターン
【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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