(57)【要約】【課題】  集電体において、注液性と塗膜の塗布容易性を両立させた電極構造を提供し、高信頼性の電池を提供することを目的とした。【解決手段】  本発明にかかる電気化学素子は、正極集電体の両面に正極活物質層が形成された正極と、負極集電体の両面に負極活物質層が形成された負極と、前記正極と、前記負極とが、交互に積層されており、前記正極と前記負極との間にはセパレータを有し、前記正極集電体及び前記負極集電体は、いずれも一方の主面から他方の主面側に押し出されることによって他方の主面上に突出して形成される第１の突起部と、他方の主面から一方の主面側に押し出されることによって一方の主面上に突出して形成される第２の突起部とを有し、前記第１の突起部と前記第２の突起部は、いずれもその側面の一部に開口を有し、更に前記第１の突起部の開口と、前記第２の突起部の開口は、いずれも逆方向に開口していることを特徴とする。【選択図】図１
2013211189.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極集電体の両面に正極活物質層が形成された正極と、
負極集電体の両面に負極活物質層が形成された負極と、
前記正極と、前記負極とが、交互に積層されており、前記正極と前記負極との間にはセパレータを有し、
前記正極集電体及び前記負極集電体は、一方の主面から他方の主面側に押し出されることによって他方の主面上に突出して形成される少なくとも１つの第１の突起部と、他方の主面から一方の主面側に押し出されることによって一方の主面上に突出して形成される少なくとも１つの第２の突起部と、を有し、
前記第１の突起部と前記第２の突起部は、その側面の一部に開口を有し、
更に前記第１の突起部の開口と、前記第２の突起部の開口は、互いに逆方向に開口していることを特徴とする電気化学素子。
【請求項２】
前記正極集電体の一方の主面と前記負極集電体の他方の主面とが対向しており、
前記正極集電体の一方の主面に形成された開口と、前記負極集電体の他方の主面に形成された開口とが対向していることを特徴とする請求項１に記載の電気化学素子。
【請求項３】
前記正極集電体及び前記負極集電体の開口は、それぞれ同一面上で格子状に配列され、
前記正極集電体と前記負極集電体とが交互に積層されたとき、その積層方向から見て、前記正極集電体の開口及び前記負極集電体の開口は千鳥格子状に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気化学素子。
【請求項４】
前記正極集電体の１つの開口に対して前記負極集電体の複数の開口が対向し、前記負極集電体の１つの開口に前記正極集電体の複数の開口が対向していることを特徴とする請求項２又は３に記載の電気化学素子。
【請求項５】
前記正極集電体及び前記負極集電体の面内における前記開口の単位面積当たりの個数は、前記正極集電体及び前記負極集電体の周縁部よりも中央部の方が高いことを特徴とする請求項１に記載の電気化学素子。
【請求項６】
前記第１及び第２の突起部の付け根周囲の領域の前記正極活物質層又は前記負極活物質層の密度は、前記正極活物質層又は前記負極活物質層の他の領域よりも低いことを特徴とする請求項１に記載の電気化学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集電箔に開口を有する電極を用いた電気化学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、電気自動車や自然エネルギーを活かしたスマートグリッドなどによる省エネルギー社会を目指した発展が目覚しい。その中で、二次電池は蓄電装置として大きな役割を持つ。特に、リチウムイオン二次電池は、容量・出力ともに優れ、システムの小型化に貢献しうる。
【０００３】
上記のような目的のリチウムイオン二次電池は、特性として大容量化が求められると同時に、長寿命化と安全等の信頼性の向上が課題となっている。リチウムイオン二次電池は、正極及び、負極及び、セパレータ、電解質からなり、電池の製造工程においては正極、セパレータ、負極をこの順で積層させた構成をつくった状態で、電解質となる電解液を電極間に染み渡らせる必要がある。電解質の注液性は、長寿命化に大きく寄与することから重要な要素となっている。このようなことから特許文献１のように、貫通孔を有した集電箔を利用した電極の提案がなされている。このような構成によれば、積層および捲回された電極群の注液性が良くなり、電極郡内に注液ムラの可能性がさらに低くなり、リチウムイオン二次電池の寿命が増すと考えられている。
【０００４】
しかしながら、このような集電箔においては、電極作製の際、集電箔上に活物質とバインダーが混合された塗膜を形成する必要があるが、箔に形成された孔が貫通しているがゆえに塗膜の形成には工夫が必要である。
【０００５】
一方、塗膜形成を容易にするために、貫通孔の縁部から延びる集電箔の突起部が、貫通孔を塞ぐ形態で形成する場合、電解液の注液性は低下する傾向にあることから、注液性と塗膜の塗布容易性を両立させた電極構造が切望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−８０１２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明では注液性と塗膜の塗布容易性を両立させた電極構造を提供し、高信頼性の電池を提供することを目的とした。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記、目的を達成するために、本発明にかかる電気化学素子は、正極集電体の両面に正極活物質層が形成された正極と、負極集電体の両面に負極活物質層が形成された負極と、前記正極と、前記負極とが、交互に積層されており、前記正極と前記負極との間にはセパレータを有し、前記正極集電体及び前記負極集電体は、一方の主面から他方の主面側に押し出されることによって他方の主面上に突出して形成される少なくとも１つの第１の突起部と、他方の主面から一方の主面側に押し出されることによって一方の主面上に突出して形成される少なくとも１つの第２の突起部と、を有し、前記第１の突起部と前記第２の突起部は、その側面の一部に開口を有し、更に前記第１の突起部の開口と、前記第２の突起部の開口は、互いに逆方向に開口していることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、注液性が上がるとともに、集電箔の主面に対し垂直に貫通する貫通孔を有しないため、一方の面から活物質層となる塗料を塗布したとしても塗料が他方の面から抜けることなく、電極作製が容易になり、塗料のロスも少なく均一性に優れた電極を形成できるため、高信頼性の電池を提供することができる。
【００１０】
さらに、前記正極集電体の一方の主面と前記負極集電体の他方の主面とが対向しており、前記正極集電体の一方の主面に形成された開口と、前記負極集電体の他方の主面に形成された開口とが対向していることが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、前記正極と前記負極の互いに対向する階層において、最も隣接する一対の開口が、互いに対向して配置されていることにより、さらに注液性が向上するとともに、電極作製も容易であり、塗料のロスも少なく均一性に優れた電極を形成できるため、高信頼性の電池を提供することができる。
【００１２】
さらに前記正極集電体及び前記負極集電体の開口は、それぞれ同一面上で格子状に配列され、前記正極集電体と前記負極集電体とが交互に積層されたとき、その積層方向から見て、前記正極集電体の開口及び前記負極集電体の開口は千鳥格子状に配置されることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、複数層積層された積層体の中心部への注液性は開口から開口への注液経路が増加することでより良好となり、容量の低下・レートの低下といった電池特性の低下を防ぐことができる。特に、積層数の大きい、捲回数の多い長い捲回体でより効果が大きくなる。
【００１４】
また、前前記正極集電体の１つの開口に対して前記負極集電体の複数の開口が対向し、前記負極集電体の１つの開口に前記正極集電体の複数の開口が対向していることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、電解質の注液経路が広がり、開口から開口への通りがよくなりさらに電解質の注液性がよくなる。
【００１６】
さらに、前記正極集電体及び前記負極集電体の面内における前記開口の単位面積当たりの個数は、前記正極集電体及び前記負極集電体の周縁部よりも中央部の方が高いことが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、前記電極の積層体等の中央付近に、電解質をより多く浸透させることができる。
【００１８】
さらに前記第１及び第２の突起部の付け根周囲の領域の前記正極活物質層又は前記負極活物質層の密度は、前記正極活物質層又は前記負極活物質層の他の領域よりも低いことが好ましい。
【００１９】
この構成によれば、開口周辺の塗膜密度が低くなることで、より電解質が通りやすくなり、注液性を上げることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、注液性と塗膜の塗布容易性を両立させた電極構造を提供し、高信頼性の電池を提供することを可能にした。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明にかかるリチウムイオン二次電池を構成する電池要素の構造を示す図である。
【図２】本実施形態にかかる集電体の斜視図である。
【図３】本実施形態にかかる集電体を積層方向から見たときの投影図である。
【図４】本実施形態にかかる積層体の断面図である。
【図５】実施例にて使用した電極の各部位における寸法を示した概念図である。
【図６】本実施形態にかかる集電体の一例を示した概念図である。
【図７】本実施形態にかかる集電体の一例を示した別の概念図である。
【図８】実施例１と比較例１のサイクル特性を比較したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握されうる。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。なお、本発明にかかる電気化学素子の好適な実施の一例を、図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明の電気化学素子は、以下の実施形態に限定されるものではない。なお、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
【００２３】
本明細書において「電気化学素子」とは、リチウムイオン二次電池や電気二重層キャパシタ等をいい、特に限定しない限り種々の組成を有する素子を包含する。
【００２４】
以降、リチウムイオン二次電池を例に具体的構成の説明をする。
【００２５】
図１に、本実施形態のリチウムイオン二次電池を構成する電池要素１００を模式的に示す。図１の構成要素１００は、リチウムイオンを吸蔵放出する材料（正極活物質、負極活物質）を含む正極１１及び負極１３と、正極と負極との間にあって、電解質が保持されたセパレータ５から構成されている。その正極１１は、正極集電体１の両面に正極活物質層２を備えて構成されており、負極１３は、負極集電体３の両面に負極活物質層４を備えて構成されている。
【００２６】
本実施形態のリチウムイオン二次電池は、正極集電体１の両面に正極活物質層２が形成された正極１１と、負極集電体１３の両面に負極活物質層４が形成された負極１３と、前記正極と、前記負極とが、交互に積層されており、前記正極１１と前記負極１３との間にはセパレータ５を有し、前記正極集電体及び前記負極集電体は、一方の主面から他方の主面側に押し出されることによって他方の主面上に突出して形成される少なくとも１つの第１の突起部と、他方の主面から一方の主面側に押し出されることによって一方の主面上に突出して形成される少なくとも１つの第２の突起部を有し、前記第１の突起部と前記第２の突起部は、その側面の一部に開口を有し、更に前記第１の突起部の開口と、前記第２の突起部の開口は、互いに逆方向に開口していることを特徴としている。この構成によれば、注液性が上がるとともに、集電体の主面に対し垂直に貫通する貫通孔を有しないため、一方の面から活物質層となる塗料を塗布したとしても塗料が他方の面から抜けることなく、電極作製が容易になり、塗料のロスも少なく均一性に優れた電極を形成できるため、高信頼性の電池を提供することができる。
【００２７】
さらに、本実施形態のリチウムイオン二次電池は、前記正極と前記負極の互いに対向する面において、前記互いに対向する面上の正極の開口と、その開口に対し負極の開口のうち最も隣接する開口が、互いに対向して配置されていることが好ましい。
【００２８】
換言すれば、前記正極集電体の一方の主面と前記負極集電体の他方の主面とが対向しており、前記正極集電体の一方の主面に形成された開口と、前記負極集電体の他方の主面に形成された開口とが対向している状態である。
【００２９】
この構成によれば、前記正極と前記負極の互いに対向する面において、最も隣接する一対の開口が、互いに対向して配置されていることにより、注液性が更に向上するとともに、電極作製が容易になり、塗料のロスも少なく均一性に優れた電極を形成できるため、高信頼性の電池を提供することができる。
【００３０】
（集電箔）
本実施形態のリチウムイオン二次電池に用いられる集電体は、公知の金属箔を利用することができる。具体的には負極集電体としては銅箔が、正極集電体としてはアルミニウム箔が例示され、いずれの集電体も、一方の主面から押し出されて形成された突起部を有しその側面に開口を有する形態を取る。
【００３１】
具体的には、図２に記載されているように、集電箔に一箇所切り込みをいれて矢印方向に押し出すことで開口を開け、開口のある近辺の集電体をどちらか一方に膨らみをもたせ、突出させる。
この突起形状の作製方法は特に限定されないが、工具を突き刺すことによって形成され、工具の先端の形状を変更する等によって、突起部の形状や、突起部の側面に形成する開口の形状を様々に変更可能である。本実施形態に示す集電体（２２，３２）は、図２に示すとおり、集電箔を突出させ形成させた山状の突起部の一部に裾を引いた洞穴型の開口を有しているが、集電体の開口の開口形状は四角形でもよいし、半円の様な円形の一部を切り取った形状等その他の形状であってもよい。
【００３２】
また図６に示すとおり、集電箔に形成する開口６は、集電箔の主面において、中央部に近づくに従い大きな開口となる形態をとってもよい。さらに開口の間隔も特に限定されるものではないが、互いに隣接または対抗する開口にそれぞれ均等に有してあり、開口の大きさに等しい開口の間隔であることが好ましい。なお、図６では開口の形状を円形としているが、上述の通り開口は円形である必要はなく、あくまで図６は集電箔上の開口に関する概念図である。
【００３３】
集電箔の厚みは特に限定されないが、５から５００μｍが望ましく、１０から２００μｍがより好ましい。
【００３４】
図３は集電箔を箔面の垂直方向から見たとき、つまり上面から平面視でみたときの投影図である。
【００３５】
図３において、正極の集電箔を１とし、負極の集電箔を３としている。正極集電箔１の突起部１Ａは、右側に開口を有し、負極集電箔３の突起部３Ａは右側に開口を有している。正極の突起部として形成した１Ａ、１Ｃ、１Ｅ、１Ｇは正極集電箔上で列をなして格子状に配列されている。一方負極の突起部として形成した３Ａ、３Ｃ、３Ｅ、３Ｇも、同様に列をなして格子状に配列されている。図３は図４と対応しており、正極の突起部（１Ａ、１Ｅ）が集電箔の一方の主面に配置されるものだとすれば、突起部（１Ｃ、１Ｇ）は他方の主面に配置されるものである。更に正極の突起部（１Ａ、１Ｅ）と、突起部（１Ｃ、１Ｇ）は、互いに逆側に向いた開口を有している。図３、４では、正極の突起部（１Ａ、１Ｅ）は右側に向いており、突起部（１Ｃ、１Ｇ）は、左側に向いている。このような箔を積層することで、正極及び負極の対向する面同士のそれぞれの集電箔を見た場合、集電箔の箔面に垂直な方向から見たときの投影図においては、互いに開口の向いている方向が対向した状態となる。
さらにこの投影図では正極の突起部１Ａ、１Ｃ、１Ｅ、１Ｇと負極の突起部３Ａ、３Ｃ、３Ｅ、３Ｇが互いにずれた位置で配置されているため、投影図上は千鳥格子状の配列となっている。なお、本図面上、一方の面の突起部は全て同じ大きさであり、他方の面の突起部は全て同じ大きさのものを示している。
図３には、正極の集電箔に有する突起部の開口の幅をＴ１Ｇと、負極の集電箔に有する突起部の開口の幅をＴ３Ｅとして、示している。また、正極の突起部の幅、及び負極の突起部の幅は、全て１００〜４００μｍの範囲で形成することが望ましい。開口部３Ａ、３Ｅと開口部１Ｃ、１Ｇとの関係では、それぞれ開口部３Ａ、３Ｅの方が大きいことが好ましい。互いに向いあったときにできる開口の大きさは異なることが好ましく、互いに異なることで、注液経路が広がるため好ましい。
【００３６】
図４は図３のａ−ａ’切断面で切ったときの積層体の断面図である。開口部が同じ面にある場合、図４に示すように１Ａと１Ｂ、３Ａと３Ｂに示される距離は積層時に向きを合わせて注液経路を確保するため、１Ｂと３Ｂよりも１Ａと３Ａの方が、注液経路が広がるため大きいことが好ましい。
図３でも説明したが、図４の断面図からも明らかな様に、集電箔１，３は１Ａと３Ａに示される様な突起部に開口部を有し、集電箔１と集電箔３は互いに逆側に開口が向いている。このような箔を積層することで、正極及び負極の対向する面同士のそれぞれの集電箔を見た場合、集電箔の箔面に垂直な方向から見たときの投影図においては互いに開口の延びる方向が対向した状態となる。
【００３７】
また図７のように、集電箔の面内における開口部の単位面積当たりの個数は、周縁付近における前記単位面積当たりの個数よりも、中央付近における前記単位面積当たりの個数の方が多いことが好ましい。このような構成により特に電池中心部の電解液の注液性がさらに良好になり好ましい。このとき、その中央付近は周縁付近より１０％以上多いことが好ましい。
【００３８】
また図３に記載されている様に、積層体の積層方向から投影してみたとき、積層する集電箔の突起部の開口を通って電解質が流れるため、互いに対向する対向する正極と負極の対向面上の突起は互いにずれて配置されるのが好ましい。すなわち、互いに対向する面上の開口が互いにずれて配置されるのが好ましい。例えば図３に示す投影図においては、突起部１Ｃと突起部３Ａがずれている状態である。このずれ度合いは、突起部の幅に対し５０％〜１００％ずれている方が好ましく、５０〜８０％がより望ましい。ずれを設けて配置することで突起部１Ｃの開口１つで、対向する突起部３Ａの開口２つ分と互いに対向する様になるため、この集電箔を用い電極を積層すれば電解液の浸入経路が増えるため、注液性に優れた積層体となる。
【００３９】
集電箔の開口の面積は電極全体の８０％以下であることが望ましく、１０％以上だと電解質の注液性の差異がでにくい傾向にある。この開口は、タブリード（引き出し電極）に形成しても特に問題はない。
【００４０】
開口の大きさも３００μｍ以上だと塗料がぬけ易い傾向にあり、１０μｍ以下だと開口に塗料が入りにくい傾向にあるため、塗料の塗布しやすさの観点から１０から３００程度が望ましい。
【００４１】
図３に記載されているように、平面上から投影してみたとき、集電体の開口の向きに異方性があっても良いが、正極、及び、負極の異方同士の開口が少なくとも１組以上両面に有し、互いに向き合っていることが好ましい。列の異なる開口同士の関係において、より好ましくは１つの開口に対し複数の開口が対向していることが好ましい。
【００４２】
また前記活物質層内における突起部の付け根周辺は、それ以外の同じ集電箔上にある活物質層の密度より低いことが好ましい。またその密度差は１０％から９０％低いことが望ましい。
【００４３】
本実施形態のリチウムイオン二次電池の正極活物質層２、及び負極活物質層４は、活物質材料と、バインダーと、導電助剤とを含む塗料を集電体に塗布することによって形成することができる。
【００４４】
バインダーには、ポリフッ化ビリニデン（ＰＶＤＦ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）などを用いることができる。また、これらバインダーを溶解させる溶媒には、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、純水などを用いることができる。
【００４５】
導電助剤には、カーボンブラック、アセチレンブラック、黒鉛などを用いることができる。
【００４６】
正極集電体１、及び負極集電体３に用いる金属箔は、リチウムイオン二次電池に使用されている各種公知の材料を用いることができる。具体的には、負極集電体３としては銅箔が、正極集電体１としてはアルミニウム箔を好適に用いることができる。
【００４７】
具体的には、例えば正極活物質としてＬｉＦｅＰＯ４（以下、ＬＦＰという。）を、導電助剤としてカーボンブラックあるいは黒鉛を、バインダーとしてポリフッ化ビリニデン（以下、ＰＶＤＦという。）を、溶媒としてＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）を用い、このＮＭＰ溶媒中に正極活物質と、導電助剤と、バインダーを分散させて混合し、正極塗料を作製する。この塗料を正極集電体１であるアルミ箔上に両面塗布し、乾燥させ、活物質層２を正極集電体１上に形成させ正極を作製する。
【００４８】
負極は、負極活物質として天然黒鉛を、導電助剤としてカーボンブラックを、バインダーとしてＰＶＤＦを用い、溶媒であるＮＭＰに分散させて混合し、負極塗料を作製する。この塗料を負極集電体３である銅箔上に両面塗布し、乾燥させて活物質層４を負極集電体３上に形成させ負極１３を作製する。
【００４９】
作製した正極１１と負極１３は、セパレータ５を介して積層又は巻回され、電池要素１００として外装体の中に挿入される。
【００５０】
セパレータ５には特に制限はなく、広く公知の材料を用いることができる。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂の微多孔膜を用いることができる。
【００５１】
正極、負極、セパレータを積層した電池要素を封入する外装体は、図面上特に記載していないが、外装体の材料としては特に制限はなく、アルミニウムやステンレス製の缶、アルミニウムラミネート製の外装袋を適宜選択することができる。
【００５２】
この外装体の中に電池要素を挿入した後、電解質が加えられる。電解質は、非水電解液、ゲル状の電解質、無機物あるいは有機物の固体電解質を広く用いることができる。例えば、非水電解液は溶媒と塩を含む物を用いることができ、これは適宜添加物を含んでいてもよい。
【００５３】
非水電解液の溶媒には、リチウムイオン伝導性のある溶媒が望ましい。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）等の環状炭酸エステルを単体または適宜組み合わせて使用することができる。電気伝導度を高くし、かつ適切な粘度を有する電解液を得るため、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジフルオロカーボネート（ＦＥＣ）等を併用してもよい。非水電解液中の塩には、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４などを用いることができる。
【００５４】
電解質を加えた後、所定の電流量にて初回充電を行い、リチウムイオン二次電池を得ることができる。また、このリチウムイオン二次電池を、リチムイオン二次電池を直列並列に組んだ組電池の一部または全部に用いることで、安全な組電池も得ることができる。
【００５５】
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
【００５６】
〔開口を有する集電体を用いた電池電極の作製〕
（正極）
正極活物質として、ＮＣＭ（ＬｉＮｉ１／３Ｍｎ１／３Ｃｏ１／３Ｏ２）（戸田工業製）と、導電助剤としてカーボンブラック（電気化学工業（株）製、ＤＡＢ５０）及び黒鉛（ティムカル（株）製、ＫＳ−６）、バインダーとしてＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、を用い正極を作製した。ＮＣＭについては、平均粒径（Ｄ５０）で５μｍのものを使用した。ＮＣＭを８５ｇ、カーボンブラックを５ｇ、黒鉛を５ｇの混合比率とした。これにＰＶＤＦ（呉羽化学工業（株）製、ＫＦ７３０５）のＮ−メチル−２−ピロリジノン（ＮＭＰ）溶液（５０ｇ、１０ｗｔ％）を加えて混合し、塗料１６５ｇを作製した。この塗料を集電体である開口を有するアルミニウム箔にドクターブレード法で塗布後、９０℃で乾燥し、両面塗布し圧延した。
【００５７】
図５は、電極の断面における各部位の長さを概念的に示した図である。それを用いて説明すると、前記集電体であるアルミニウム箔は厚み２０μｍ、開口を両面に有し、突起部に形成した開口の高さＨ＝８０μｍ、開口の間隔Ｘ＝１２００μｍ、突起状の山の長さＹ＝４００μｍ、谷の長さＺ＝８００、開口の向きは表面と裏面で互いに開口部が１８０°逆方向に向いている集電体を用いた。
【００５８】
（負極）
負極活物質として天然黒鉛を４５ｇ、導電助剤としてカーボンブラックを２．５ｇ、をドライミックスした後に、バインダーとしてＰＶＤＦ溶液２２．５ｇを加え負極用の塗料を作製した。この塗料を集電体である開口を有する銅箔（厚み１２μｍ、開口の大きさ片面、７０μｍ開口のピッチ）にドクターブレード法で塗布後、乾燥（９０℃）、両面塗布し圧延した。
【００５９】
負極集電体も、前記アルミニウム箔同様に、銅箔は厚み１２μｍ、開口を両面に有し、突起部に形成した開口の高さＨ＝８０μｍ、開口の間隔Ｘ１２００μｍ、突起状の山の長さＹ＝４００、谷の長さＺ＝８００、開口の向きは表面と裏面で互いに１８０°逆方向に向いている集電体を用いた。
【００６０】
それと同様に表１に示すように塗工量を変更した正極、負極の電極も同時に作製した。
【００６１】
〔リチウムイオン二次電池の作製〕
得られた正極及び負極の間にポリエチレンからなるセパレータを挟んで互いに対抗する面の開口を有する箇所を向きが交互に対抗する位置に決め積層し、積層体（素体）を作製し、積層体の開口の断面図は図４のようになり、集電体の開口は格子状に並んでおり、その時の投影図は図３のようになる。
【００６２】
正極、負極、セパレータを積層した素体を、アルミニウムラミネート材料からなり、その構成は、ＰＥＴ（１２μｍ）／Ａｌ（４０μｍ）／ＰＰ（５０μｍ）である外装体に収容した。外装体の中に電池要素を入れた。
【００６３】
電解液としてエチレンカーボンネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）の混合溶媒（ＥＣ：ＤＥＣ＝３０：７０体積％）にＬｉＰＦ６を１Ｍ（ｍｏｌ／Ｌ）に溶解させたものを添加し、注液時間を調べた。
（実施例２〜３及び比較例１〜２）
上記実施例１と同様に表２に示す条件で積層体を作製し、上記実施例２〜３の条件及び結果を表２に示す。表２に示すように実施例１と比べて電解質の注液性の違いが確認できた。なお、実施例３は対抗する面の開口を有する箇所の向きを交互に対向しないよう積層した積層体の結果である。比較例２は、特開２０１０−８０１２８号公報に開示されている集電箔の面に垂直な方向の貫通孔を有する集電箔を作製し作製した積層体の結果である。
比較例１と比較例２も表２に示す組み合わせで積層したものだが、比較例１は開口を有してないので注液に時間がかかった。また比較例２は開口を有してはいたが開口の位置が合っていないため時間かかった。更に比較例２は集電箔の両面の塗膜の厚みが異なってしまっていた。
【００６４】
また、図８には実施例１と比較例１のサイクル特性を示した。サイクル特性とは充放電を繰り返すことによる充電容量値を初回の充電容量値と比較したときの変動率を割合（％）として評価したものである。図８にて明らかな様に２００回の充放電サイクルを繰り返した後の実施例１は９０％以上の容量を維持しているのに対し、比較例１は２００回の充放電サイクルを繰り返した後の容量は８０％となってしまっている。このことは電解液の注液が不十分であるが故に電池の劣化が局所的に進み、実施例１よりも比較例１の方が急速に劣化したのものから来るものと推察される。
【表１】
2013211189.tif 000003
【表２】
2013211189.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、リチウムイオン二次電池の他、電気二重層キャパシタ等の電気化学素子に広く利用可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１０    本実施形態リチウムイオン二次電池
２０    正極
２１    正極活物質層
２２    開口を有する正極集電体
３０    負極
３１    負極活物質層
３２    開口を有する負極集電体
４０    セパレータ
【図１】
2013211189.tif 000005
【図２】
2013211189.tif 000006
【図３】
2013211189.tif 000007
【図４】
2013211189.tif 000008
【図５】
2013211189.tif 000009
【図６】
2013211189.tif 000010
【図７】
2013211189.tif 000011
【図８】
2013211189.tif 000012