(57)【要約】【課題】安全性を向上させつつ、電池性能の低下を抑制することが可能な集電体を提供する。【解決手段】この集電体（正極集電体１１）は、樹脂層１３を導電層１４で挟んだ多層構造を有する集電体であって、その端部を２回以上同方向に折り返した折り返し領域Ｅを有しており、折り返し領域Ｅにおいて樹脂層１３を挟む各導電層１４が互いに電気的に接続されている。そして、この折り返し領域Ｅを形成する集電体端部の内面同士が、全面では接触していない状態（離間した状態、または、一部で接触した状態）とされている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層を導電層で挟んだ多層構造を有する集電体であって、
その端部を２回以上同方向に折り返した折り返し領域を有し、
前記折り返し領域において前記絶縁層を挟む各導電層が互いに電気的に接続されており、
前記折り返し領域を形成する集電体端部の内面同士が、離間している、または、一部で接触していることを特徴とする、集電体。
【請求項２】
前記折り返し領域の内面に接触するスペーサーを備えることを特徴とする、請求項１に記載の集電体。
【請求項３】
前記スペーサーは導電体であることを特徴とする、請求項２に記載の集電体。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の集電体と、前記集電体における前記折り返し領域を除いた領域に形成される活物質層とを含む電極と、
前記電極と電気的に接続されるタブ電極とを備え、
前記タブ電極は、前記集電体の前記折り返し領域に溶接固定されていることを特徴とする、非水系二次電池。
【請求項５】
前記電極における前記折り返し領域の厚みは、前記活物質層が形成されている領域の厚みよりも大きいことを特徴とする、請求項４に記載の非水系二次電池。
【請求項６】
前記タブ電極が、前記集電体とかみ合うように溶接固定されていることを特徴とする、請求項４または５に記載の非水系二次電池。
【請求項７】
導電性材料から構成され、前記集電体の前記折り返し領域を厚み方向に貫通する貫通部材をさらに備えることを特徴とする、請求項４〜６のいずれか１項に記載の非水系二次電池。
【請求項８】
前記電極は、正極および負極を含み、
前記正極および前記負極の少なくとも一方は、多層構造を有する前記集電体を用いて形成されていることを特徴とする、請求項４〜７のいずれか１項に記載の非水系二次電池。
【請求項９】
前記正極が、多層構造を有する前記集電体を用いて形成されている場合、前記正極における集電体の前記導電層は、アルミニウムから構成されており、
前記負極が、多層構造を有する前記集電体を用いて形成されている場合、前記負極における集電体の前記導電層は、銅から構成されていることを特徴とする、請求項８に記載の非水系二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集電体および非水系二次電池に関し、特に、絶縁層を有する集電体およびその集電体を用いた非水系二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池に代表される非水系二次電池は、高容量・高エネルギ密度を有し、かつ、貯蔵性能や充放電の繰り返し特性等にも優れるため、携帯機器などの民生機器に広く利用されている。また、近年では、環境問題や省エネルギに関する意識の高まりから、電力貯蔵用途や、電気自動車などの車載用途にリチウムイオン二次電池が利用されるようになってきている。
【０００３】
一方、非水系二次電池は、そのエネルギ密度の高さ故に、過充電状態や高温環境下にさらされた状態においては、異常発熱や発火などの危険性が高い。そのため、非水系二次電池では、安全性に対する種々の対応策が講じられている。
【０００４】
また、従来、異常発熱による発火を防止するために、多層構造を有する集電体を用いたリチウムイオン二次電池が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００５】
上記特許文献１では、１３０℃〜１７０℃の低融点を持つ樹脂フィルム（絶縁層）の両面に金属層が形成された集電体を用いたリチウムイオン二次電池が提案されている。このリチウムイオン二次電池は、過充電状態や高温状態等で異常発熱が発生すると、低融点の樹脂フィルムが溶融し、この樹脂フィルムの溶融により、電極が破損される。これにより、電流がカットされるので、電池内部の温度上昇が抑制されて、発火が防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１０２７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように、特許文献１で提案されている集電体は、非水系二次電池の安全対策としては非常に有効である。
【０００８】
しかしながら、上記集電体は、絶縁性の樹脂フィルムの両面に金属層が形成された構成を有するため、たとえば、複数の電極が積層された積層型の非水系二次電池の場合には、配線引き出し用のタブ電極を集電体に接続する際に、電極同士の導通がとれなくなるという不都合がある。すなわち、タブ電極を、全ての電極と電気的に接続することが困難になるという不都合がある。これにより、電池性能が著しく低下するという問題点がある。
【０００９】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、安全性を向上させつつ、電池性能の低下を抑制することが可能な集電体および非水系二次電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による集電体は、絶縁層を導電層で挟んだ多層構造を有する集電体であって、その端部を２回以上同方向に折り返した折り返し領域を有し、この折り返し領域において絶縁層を挟む各導電層が互いに電気的に接続されている。そして、上記折り返し領域を形成する集電体端部の内面同士が、離間している、または、一部で接触している。
【００１１】
この第１の局面による集電体では、上記のように、集電体端部を２回以上同方向に折り返した折り返し領域を有することによって、この折り返し領域において絶縁層を挟む各導電層を互いに電気的に接続することができる。このため、このような集電体を用いて電極を形成することによって、電極同士（導電層同士）の導通をとることができる。これにより、電池性能の低下を抑制することができる。
【００１２】
また、第１の局面では、上記折り返し領域を形成する集電体端部の内面同士が、離間した状態、または、一部で接触した状態とされている。換言すると、折り返し領域を形成する集電体端部の内面同士が全面では接触していない状態とされている。そのため、集電体端部を折り返した際に、集電体の折り返し部分（折り返し領域）に加わる負荷を軽減することができる。これにより、集電体の導電層に亀裂や断裂などが生じるのを抑制することができる。すなわち、集電体の導電層を保護することができる。その結果、亀裂や断裂などが生じることに起因して、折り返し領域で導電性が低下するという不都合が生じるのを抑制することができるので、集電体における集電性能を向上させることができる。
【００１３】
さらに、第１の局面では、上記のように、集電体を多層構造に構成することによって、たとえば、過充電状態や高温状態等で異常発熱が発生した場合に、集電体の絶縁層が溶融して電極が破損されるので、電流をカットすることができる。これにより、電池内部の温度上昇を抑制することができるので、発火などの異常状態が生じるのを防止することができる。
【００１４】
上記第１の局面による集電体において、折り返し領域の内面に接触するスペーサーをさらに備えているのが好ましい。このように構成すれば、容易に、折り返し領域を形成する集電体端部の内面同士が全面では接触していない状態とすることができる。これにより、容易に、集電体の集電性能を向上させることができる。
【００１５】
この場合において、上記スペーサーは導電体であるのが好ましい。このように構成すれば、スペーサーの延性を向上させて導通箇所の接触面積および接触強度を増加させることで、絶縁層を挟む導電層間の接触抵抗を低減することができる。このため、効果的に、集電体の集電性能を向上させることができる。加えて、スペーサーを折り返し領域の内面（導電層）に容易に固定することができる。また、長期信頼性の観点からは、導電体であり、かつ電池内部に配する部材と同じ素材であることがより好ましい。
【００１６】
この発明の第２の局面による非水系二次電池は、上記第１の局面による集電体と、集電体における折り返し領域を除いた領域に形成される活物質層とを含む電極と、電極と電気的に接続されるタブ電極とを備えている。そして、上記タブ電極が、集電体の折り返し領域に溶接固定されている。
【００１７】
この第２の局面による非水系二次電池では、上記のように、第１の局面による集電体を用いて電極を形成することによって、電極同士の導通をとることができるので、タブ電極を、全ての電極と電気的に接続することができる。加えて、集電体における集電性能を向上させることができる。これにより、電池性能の低下を抑制することができるので、非水系二次電池の性能を最大限活用することができる。
【００１８】
また、第２の局面では、集電体の折り返し領域にタブ電極を溶接固定することによって、容易に、溶接強度を向上させることができる。これにより、耐振動性を向上させることができるので、電池性能の経時劣化を抑制することができる。
【００１９】
なお、第２の局面では、絶縁層を有する集電体を用いて電極を形成することによって、発火などの異常状態が生じるのを防止することができるので、安全性をより向上させることができる。
【００２０】
上記第２の局面による非水系二次電池において、好ましくは、電極における折り返し領域の厚みは、活物質層が形成されている領域の厚みよりも大きい。このように構成すれば、折り返し領域と活物質層が形成されている領域との間での屈折を小さくすることができるので、折り返し領域と活物質層が形成されている領域との間の領域に加わる負荷を軽減することもできる。また、電極の屈折を小さくすることによって、振動による負荷も加わりにくくすることができるので、耐振動性を向上させることもできる。
【００２１】
この場合において、好ましくは、タブ電極が、集電体とかみ合うように溶接固定されている。このように構成すれば、溶接強度を高めることができる。このため、集電体に折り返し領域を形成した場合でも、折り返し領域とタブ電極との溶接強度の低下を抑制することができるため、溶接抵抗を低減し、耐振動性を向上させることもできる。
【００２２】
上記第２の局面による非水系二次電池において、導電性材料から構成され、集電体の前記折り返し領域を厚み方向に貫通する貫通部材をさらに備えているのが好ましい。このように構成すれば、この貫通部材によっても、絶縁層を挟む各導電層を互いに電気的に接続することができる。これにより、電極同士の導通をとることができるので、電池性能の低下をより抑制することができる。また、積層した折り返し領域同士をより強固に接続固定できるので、耐振動性を向上させることもできる。
【００２３】
上記第２の局面による非水系二次電池において、好ましくは、電極は、正極および負極を含み、正極および負極の少なくとも一方は、多層構造を有する集電体を用いて形成されている。このように構成すれば、効果的に、非水系二次電池の安全性を向上させることができる。
【００２４】
上記正極および負極を有する構成において、正極が、多層構造を有する上記集電体を用いて形成されている場合、正極における集電体の導電層は、アルミニウムから構成されているのが好ましい。また、負極が、多層構造を有する上記集電体を用いて形成されている場合、負極における集電体の導電層は、銅から構成されているのが好ましい。
【発明の効果】
【００２５】
以上のように、本発明によれば、安全性を向上させつつ、電池性能の低下を抑制することが可能な非水系二次電池を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の分解斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の電極群の分解斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の全体斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の正極集電体の一部を拡大して示した模式的断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の正極の断面図（図７のＡ−Ａ線に沿った断面の一部に対応する図）である。
【図６】本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の正極の平面図である。
【図７】本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の正極の斜視図である。
【図８】本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の正極集電体の一部を拡大して示した模式的断面図（スペーサーが配された状態を示した図）である。
【図９】本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池に用いられるスペーサーを示した斜視図である。
【図１０】本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の電極群の一部を模式的に示した断面図である。
【図１１】本発明の第１実施形態による正極集電体とタブ電極との溶接固定の状態を示した模式的断面図である。
【図１２】図１１のＣ１−Ｃ１線に沿った模式的断面図である。
【図１３】本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の負極の断面図（図１５のＢ−Ｂ線に沿った断面に対応する図）である。
【図１４】本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の負極の平面図である。
【図１５】本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の負極の斜視図である。
【図１６】本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池のセパレータの平面図である。
【図１７】本発明の第２実施形態によるリチウムイオン二次電池の正極集電体の一部を拡大して示した模式的断面図である。
【図１８】本発明の第２実施形態による正極集電体とタブ電極との溶接固定の状態を示した模式的断面図である。
【図１９】図１８のＣ２−Ｃ２線に沿った模式的断面図である。
【図２０】第２実施形態の第１変形例によるリチウムイオン二次電池の正極集電体の一部を拡大して示した模式的断面図である。
【図２１】第２実施形態の第２変形例によるリチウムイオン二次電池の正極集電体の一部を拡大して示した模式的断面図である。
【図２２】本発明の第３実施形態によるリチウムイオン二次電池に用いられる正極の一部を模式的に示した平面図である。
【図２３】本発明の第３実施形態によるリチウムイオン二次電池の電極群の一部を模式的に示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。なお、以下の実施形態では、非水系二次電池の一例である積層型のリチウムイオン二次電池に本発明を適用した場合について説明する。
【００２８】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の分解斜視図であり、図２は、本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の電極群の分解斜視図である。図３は、本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の全体斜視図であり、図４は、本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の正極集電体の一部を拡大して示した模式的断面図である。図５〜図１６は、本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池を説明するための図である。まず、図１〜図１６を参照して、本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池について説明する。
【００２９】
第１実施形態によるリチウムイオン二次電池は、図１および図３に示すように、角形扁平形状を有する大型二次電池であり、複数の電極５を含む電極群５０（図１参照）と、この電極群５０を非水電解液とともに封入する金属製の外装容器１００とを備えている。
【００３０】
上記電極５は、図１および図２に示すように、正極１０および負極２０を含んで構成されており、正極１０と負極２０との間には、正極１０と負極２０との短絡を抑制するためのセパレータ３０が配されている。具体的には、正極１０および負極２０が、セパレータ３０を挟んで互いに対向するように配されており、正極１０、セパレータ３０および負極２０が順次積層されることによって、積層構造（積層体）に構成されている。なお、正極１０および負極２０は、１つずつ交互に積層されている。また、上記電極群５０は、隣り合う２つの負極２０の間に、１つの正極１０が位置するように構成されている。
【００３１】
また、上記電極群５０は、たとえば、正極１０を１３枚、負極２０を１４枚、セパレータ３０を２８枚含んで構成されており、正極１０および負極２０がセパレータ３０を挟んで交互に積層されている。さらに、上記電極群５０における最も外側（最外層の負極２０の外側）には、セパレータ３０が配されており、外装容器１００との絶縁が図られている。
【００３２】
電極群５０を構成する正極１０は、図４および図５に示すように、正極集電体１１の両面に、正極活物質層１２が担持された構成を有している。
【００３３】
正極集電体１１は、正極活物質層１２から集電を行う機能を有している。
【００３４】
ここで、第１実施形態では、上記正極集電体１１は、絶縁性の樹脂層１３を導電層１４で挟んだ多層構造（三層構造）に構成されている。このため、絶縁性の樹脂層１３の両面上には、導電層１４が形成されている。なお、樹脂層１３は、本発明の「絶縁層」の一例である。
【００３５】
正極集電体１１を構成する導電層１４は、たとえば、アルミニウムまたはアルミニウム合金から構成されており、約２μｍ〜約１５μｍの厚みに形成されている。アルミニウムは不動態化して耐酸化性が高まるため、正極集電体１１の導電層１４として好適に用いることができる。なお、上記導電層１４は、アルミニウムまたはアルミニウム合金以外であってもよく、たとえば、チタン、ステンレス鋼、ニッケルなどの金属材料、または、これらの合金などから構成されていてもよい。
【００３６】
導電層１４の形成方法としては、特に限定されず、たとえば、蒸着、スパッタリング、電解めっき、無電解めっき、金属箔の貼り合わせ等による方法、および、これらの方法の組み合わせからなる方法が挙げられる。
【００３７】
正極集電体１１の樹脂層１３は、熱可塑性樹脂からなるプラスチック材料から構成されている。この樹脂層１３は、たとえば、シート状の樹脂フィルムからなる。なお、プラスチック材料を構成する熱可塑性樹脂としては、たとえば、熱変形温度が１５０℃以下であるポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ塩化ビニル、ポリアミドなどが好適に用いられる。中でも、１２０℃での熱収縮率が平面方向のいずれかの方向で１．５％以上であるポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニルなどが好ましい。また、これらの複合フィルムや、これらの表面加工処理を施した樹脂フィルムも好適に用いることができる。さらに、上記セパレータ３０と同材質の樹脂フィルムを用いることも可能である。また、製造工程、加工処理の差異により、熱変形温度、熱収縮率等の異なる樹脂であれば、樹脂層１３とセパレータ３０とのいずれにも用いることができる。なお、熱収縮率は、絶縁層（樹脂層１３）を構成する層状材料を一定温度下で、一定時間保持し、加熱処理前後で測定した２点間の距離から決定することができる。また、熱変形温度は、熱収縮率が１０％以上となる温度のうち、最も低い温度と定義される（ここで、熱変形温度＜融点）。
【００３８】
また、樹脂層１３の厚みは、二次電池としてのエネルギ密度向上と強度維持とのバランスを取るべく、５μｍ以上７０μｍ以下であるのが好ましく、１０μｍ以上５０μｍ以下であればより好ましい。なお、樹脂層１３（樹脂フィルム）は、一軸延伸、二軸延伸または無延伸などのいずれの方法で製造された樹脂フィルムでもかまわない。また、正極集電体１１の樹脂層１３は、フィルム状以外に、たとえば、繊維状であってもよい。
【００３９】
また、上記正極集電体１１における正極活物質層１２が形成された領域は、箔状以外に、フィルム状、シート状、ネット状、パンチまたはエキスパンドされたもの、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群の形成体などの形状であってもよい。
【００４０】
正極活物質層１２は、リチウムイオンを吸蔵・放出しうる正極活物質を含んで構成されている。正極活物質としては、たとえば、リチウムを含有した酸化物が挙げられる。具体的には、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＦｅＯ２、ＬｉＭｎＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、および、これら酸化物中の遷移金属を一部他の金属元素で置換した化合物などが挙げられる。中でも、通常の使用において、正極が保有するリチウム量の８０％以上を電池反応に利用し得るものを正極活物質に用いるのが好ましい。それにより過充電などの事故に対する二次電池の安全性を高めることが可能となる。このような正極活物質としては、たとえば、ＬｉＭｎ２Ｏ４のようなスピネル構造を有する化合物、および、ＬｉＸＭＰＯ４（Ｍは、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｆｅから選択される少なくとも１種以上の元素）で表されるオリビン構造を有する化合物などが挙げられる。中でも、ＭｎおよびＦｅの少なくとも一方を含む正極活物質がコストの観点から好ましい。さらに、安全性および充電電圧の観点からは、ＬｉＦｅＰＯ４を用いるのが好ましい。ＬｉＦｅＰＯ４は、全ての酸素（Ｏ）が強固な共有結合によって燐（Ｐ）と結合しているため、温度上昇による酸素の放出が起こりにくい。そのため、安全性に優れている。
【００４１】
なお、上記正極活物質層１２の厚みは、２０μｍ〜２ｍｍ程度が好ましく、５０μｍ〜１ｍｍ程度がより好ましい。
【００４２】
また、上記正極活物質層１２は、正極活物質を少なくとも含んでいれば、その構成は特に制限されるものではない。たとえば、正極活物質層１２は、正極活物質以外に、導電材、増粘材、結着材などの他の材料を含んでいてもよい。
【００４３】
導電材は、正極１０の電池性能に悪影響を及ぼさない電子伝導性材料であれば特に限定されず、たとえば、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、グラファイト（天然黒鉛、人造黒鉛）、炭素繊維などの炭素質材料または導電性金属酸化物などを用いることができる。これらの中で、導電材としては、電子伝導性および塗工性の観点より、カーボンブラック及びアセチレンブラックが好ましい。
【００４４】
増粘材としては、たとえば、ポリエチレングリコール類、セルロース類、ポリアクリルアミド類、ポリＮ−ビニルアミド類、ポリＮ−ビニルピロリドン類などを用いることができる。これらの中で、増粘材としては、ポリエチレングリコール類、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）などのセルロース類などが好ましく、ＣＭＣが特に好ましい。
【００４５】
結着材は、活物質粒子および導電材粒子を繋ぎ止める役割を果たすものであり、たとえば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリビニルピリジン、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系ポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系ポリマー、スチレンブタジエンゴムなどを用いることができる。
【００４６】
正極活物質、導電材、結着材などを分散させる溶剤としては、たとえば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアミン、エチレンオキシド、テトラヒドロフランなどの有機溶剤を用いることができる。
【００４７】
上記した正極１０は、たとえば、正極活物質、導電材、増粘材および結着材を混合し、適当な溶剤を加えてペースト状の正極合剤としたものを、正極集電体１１の表面に塗工・乾燥し、必要に応じて電極密度を高めるべく圧縮して形成される。
【００４８】
第１実施形態では、図４に示すように、正極１０における正極活物質層１２が形成された領域（領域Ｆ）の厚みＴ２が、たとえば、約４００μｍとされている。なお、正極活物質層１２が形成された領域Ｆの厚みＴ２が５０μｍより小さくなると、活物質層が薄くなりすぎるため、セルのエネルギ密度が低下する。一方、上記領域Ｆの厚みＴ２が４０００μｍより大きくなると、活物質層が厚くなりすぎるため、活物質重量当たりの電極性能が低下する。そのため、上記領域Ｆの厚みＴ２は、５０μｍ以上４０００μｍ以下が好ましい。また、上記領域Ｆの厚みＴ２は、６０μｍ以上１０００μｍ以下であればより好ましく、１００μｍ以上６００μｍ以下であればさらに好ましい。
【００４９】
また、上記正極１０は、図６に示すように、平面的に見て、略矩形形状を有している。具体的には、上記正極１０のＹ方向の幅Ｗ１は、たとえば、約１００ｍｍとされており、Ｘ方向の長さＬ１は、たとえば、約１５０ｍｍとされている。また、正極活物質層１２の塗工領域（形成領域）は、Ｙ方向の幅Ｗ１１が、正極１０の幅Ｗ１と同じ、たとえば、約１００ｍｍとされており、Ｘ方向の長さＬ１１が、たとえば、約１３５ｍｍとされている。
【００５０】
また、図６および図７に示すように、上記正極１０は、Ｘ方向の一端（端部）に、正極活物質層１２が形成（塗工）されずに正極集電体１１の表面（導電層１４）が露出された集電体露出部（未塗工部）１１ａを有している。この集電体露出部１１ａには、外部に電流を取り出すための、タブ電極４１（図６参照）が電気的に接続されている。なお、タブ電極４１は、たとえば、幅約３０ｍｍ、長さ約７０ｍｍの形状に形成されており、その厚みは、たとえば、約１００μｍである。
【００５１】
ここで、第１実施形態では、図１、図２および図４に示すように、上記正極１０は、正極活物質層１２が形成されていない端部を２回以上（たとえば２回）同方向に折り返した折り返し領域Ｅを有している。すなわち、第１実施形態では、正極集電体１１における集電体露出部（未塗工部）１１ａの端部が、２回以上同方向（正極活物質層１２方向）に折り返されている。この折り返し領域Ｅは、折り目がつくようにきっちりと折り曲げられているのではなく、正極集電体１１の端部を巻くような感じで折り返されている。そのため、図４に示すように、折り返し領域Ｅを形成する正極集電体１１端部の内面１１ｂ同士が、全面では接触していない状態とされている。このため、折り返し領域Ｅにおける折り返し部分の曲率半径が大きくなっており、折り返し領域Ｅ内に空間が形成されている。これにより、正極集電体１１の折り返し部分（特に、折り返し領域Ｅの曲面領域）に加わる負荷が軽減されている。なお、上記した正極集電体１１（正極１０）におけるＸ方向の長さＬ１（図６参照）は、折り返し領域Ｅを形成した状態での長さである。そのため、折り返し領域Ｅを形成する前の正極集電体１１のＸ方向の長さは、Ｌ１（約１５０ｍｍ）よりも長くなっている。
【００５２】
また、上記折り返し領域Ｅは、正極活物質層１２が形成されていない正極集電体１１の端部を２回以上同方向に折り返しているため、この折り返し領域Ｅにおいて樹脂層１３を挟む各導電層１４が互いに電気的に接続されている。すなわち、正極集電体１１における一方側の導電層１４と他方側の導電層１４とが電気的に接続されている。
【００５３】
さらに、第１実施形態では、折り返し領域Ｅを形成する正極集電体１１端部の内面１１ｂ同士が、離間した状態とされている。また、第１実施形態では、図８に示すように、折り返し領域Ｅの内部に、スペーサー９０が配されている。このスペーサー９０は、折り返し領域Ｅの内部において折り返し領域Ｅの内面１１ｂに接触している。また、スペーサー９０は、折り返し領域Ｅの形状を保持する機能を有している。さらに、スペーサー９０は、導電体からなり、図９に示すように、たとえば、円柱状に形成されている。なお、上記スペーサー９０は、たとえば、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼、ニッケルなどの金属材料、または、これらの合金などから構成することができる。
【００５４】
また、第１実施形態では、図４および図８に示すように、折り返し領域Ｅの厚みＴ１は、正極活物質層１２が形成されている領域Ｆの厚みＴ２（電極の厚み）以上とされている。具体的には、この第１実施形態では、折り返し領域Ｅの厚みＴ１は、たとえば、約８５０μｍとされている。なお、折り返し領域Ｅの厚みＴ１が５０μｍより小さくなると、強度が不十分となる。一方、折り返し領域Ｅの厚みＴ１が１００００μｍより大きくなると、積層した際に集電部（タブ電極４１の接続箇所）が厚くなってセル作製が困難となる。そのため、折り返し領域Ｅの厚みＴ１は、５０μｍ以上１００００μｍ以下であるのが好ましい。また、折り返し領域Ｅの厚みＴ１は、６０μｍ以上２０００μｍ以下であればより好ましく、１００μｍ以上１０５０μｍ以下であればさらに好ましい。
【００５５】
また、上記折り返し領域Ｅの厚みＴ１は、正極活物質層１２が形成されている領域Ｆの厚みＴ２と同程度の厚み〜［正極＋負極＋セパレータ２枚］程度の厚みとされているのが好ましい。特に、折り返し領域Ｅの厚みＴ１を、［正極＋負極＋セパレータ２枚］程度の厚みとすると、積層した際に、折り返し領域Ｅを重ねた領域の厚みと、活物質層が形成されている領域を重ねた領域の厚みが同程度となるため、その間での正極集電体１１の屈折を抑制し、加わる負荷を軽減することができる。ここで、正極１０の厚み（正極活物質層１２が形成されている領域Ｆの厚みＴ２）を６０μｍ〜８５０μｍ（好ましくは１００μｍ〜６００μｍ）とし、負極２０（図１参照）の厚み（負極活物質層が形成されている領域の厚み）を２５μｍ〜３５０μｍ（好ましくは３５μｍ〜２５０μｍ）とし、セパレータ３０（図１参照）の厚みを１０μｍ〜２００μｍ（好ましくは２０μｍ〜１００μｍ）とすると、［正極＋負極＋セパレータ２枚］の厚みは、１０５μｍ〜１６００μｍ（好ましくは１７５μｍ〜１０５０μｍ）となる。したがって、折り返し領域Ｅの厚みＴ１を１０５μｍ〜１６００μｍ（好ましくは１７５μｍ〜１０５０μｍ）とするのも好ましい。
【００５６】
電極群５０を構成する負極２０は、図１３に示すように、負極集電体２１の両面に、負極活物質層２２が担持された構成を有している。
【００５７】
負極集電体２１は、負極活物質層２２から集電を行う機能を有している。
【００５８】
なお、第１実施形態では、負極集電体２１は、上記正極集電体１１（図５参照）とは異なり、樹脂層を含まない構成となっている。すなわち、この第１実施形態では、正極集電体１１（図５参照）だけが樹脂層を含む多層構造に構成されている。
【００５９】
具体的には、負極集電体２１は、たとえば、銅、ニッケル、ステンレス鋼、鉄、ニッケルメッキ層などの金属箔、または、これらの合金からなる合金箔から構成されており、約１μｍ〜約１００μｍ（たとえば約１０μｍ）の厚みを有している。なお、負極集電体２１は、リチウムと合金化しにくいという観点から、銅または銅合金からなる金属箔が好ましく、その厚みは、４μｍ以上２０μｍ以下であるのが好ましい。
【００６０】
また、上記負極集電体２１は、箔状以外に、フィルム状、シート状、ネット状、パンチまたはエキスパンドされたもの、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群の形成体などの形状であってもよい。
【００６１】
負極活物質層２２は、リチウムイオンを吸蔵・放出しうる負極活物質を含んで構成されている。負極活物質としては、たとえば、リチウムを含む物質、あるいは、リチウムの吸蔵・放出が可能な物質からなる。また、高エネルギ密度電池を構成するためには、リチウムの吸蔵／放出する電位が金属リチウムの析出／溶解電位に近いものが好ましい。その典型例としては、粒子状（鱗片状、塊状、繊維状、ウィスカー状、球状、粉砕粒子状など）の天然黒鉛もしくは人造黒鉛が挙げられる。なお、負極活物質として、メソカーボンマイクロビーズ、メソフェーズピッチ粉末、等方性ピッチ粉末などを黒鉛化して得られる人造黒鉛を使用してもよい。また、非晶質炭素を表面付着させた黒鉛粒子を使用することもできる。さらに、リチウム遷移金属酸化物、リチウム遷移金属窒化物、遷移金属酸化物および酸化シリコンなども使用可能である。リチウム遷移金属酸化物としては、たとえば、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２に代表されるチタン酸リチウムを使用すると、負極２０の劣化が少なくなるため、電池の長寿命化を図ることが可能となる。
【００６２】
なお、上記負極活物質層２２の厚みは、１０μｍ〜２ｍｍ程度が好ましく、５０μｍ〜１ｍｍ程度がより好ましい。
【００６３】
また、上記負極活物質層２２は、負極活物質を少なくとも含んでいれば、その構成は特に制限されるものではない。たとえば、負極活物質層２２は、負極活物質以外に、導電材、増粘材、結着材などの他の材料を含んでいてもよい。なお、導電材、増粘材、結着材などの他の材料は、正極活物質層１２と同じもの（正極活物質層１２に用いることが可能なもの）を用いることができる。
【００６４】
上記した負極２０は、たとえば、負極活物質、導電材、増粘材および結着材を混合し、適当な溶剤を加えてペースト状の負極合剤としたものを、負極集電体２１の表面に塗工・乾燥し、必要に応じて電極密度を高めるべく圧縮して形成される。
【００６５】
また、上記負極２０は、図１４に示すように、平面的に見て、略矩形形状を有しており、正極１０（図６および図７参照）より少し大きく形成されている。具体的には、第１実施形態では、上記負極２０は、Ｙ方向の幅Ｗ２が、たとえば、約１１０ｍｍとされており、Ｘ方向の長さＬ２が、正極１０の長さＬ１（図６参照）と同じ、たとえば、約１５０ｍｍとされている。また、負極活物質層２２の塗工領域（形成領域）は、Ｙ方向の幅Ｗ２１が、負極２０の幅Ｗ２と同じ、たとえば、約１１０ｍｍとされており、Ｘ方向の長さＬ２１が、たとえば、約１４０ｍｍとされている。
【００６６】
また、図１３〜図１５に示すように、上記負極２０は、正極１０と同様、Ｘ方向の一端に、負極活物質層２２が形成されずに負極集電体２１の表面が露出された集電体露出部２１ａを有している。この集電体露出部２１ａには、外部に電流を取り出すためのタブ電極４２（図１４参照）が電気的に接続されている。なお、タブ電極４２は、上記タブ電極４１と同様、たとえば、幅約３０ｍｍ、長さ約７０ｍｍの形状に形成されており、その厚みは、たとえば、約１００μｍである。
【００６７】
電極群５０を構成するセパレータ３０（図１および図２参照）は、たとえば、電気絶縁性の合成樹脂繊維、ガラス繊維、天然繊維等の不織布、織布または微多孔質膜などのなかから適宜選択可能である。中でも、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル系樹脂、アラミド系樹脂、セルロース系樹脂等の不織布、微多孔質膜が品質の安定性等の点から好ましく、特に、アラミド系樹脂、ポリエステル系樹脂またはセルロース系樹脂からなる不織布、微多孔質膜が好ましい。
【００６８】
また、セパレータ３０は、正極集電体１１の樹脂層１３よりも高い融点を有することが好ましい。たとえば、セパレータ３０は、正極集電体１１の樹脂層１３の融点（熱変形温度としてもよい。（ここで、熱変形温度＜融点））以下の温度において、その熱収縮率が１．０％以下であるのが好ましい。また、セパレータ３０は、アラミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、セルロース系樹脂などを含む多孔質フィルムから構成され、１８０℃での熱収縮率が１．０％以下であるのが好ましい。なお、セパレータ３０の熱収縮率の決定方法は、上記樹脂層１３の場合と同様の方法を用いることができる。
【００６９】
セパレータ３０の厚みについては特に限定されるものではないが、必要量の電解液を保持することが可能であって、かつ、正極１０と負極２０との短絡を防ぐことが可能な厚みであるのが好ましい。具体的には、セパレータ３０は、たとえば、１０μｍ〜１０００μｍの厚みとすることができる。セパレータ３０の厚みとしては、１０μｍ〜２００μｍ程度が好ましく、２０μｍ〜１００μｍ程度であればより好ましい。また、セパレータ３０を構成する材質は、単位面積（１ｃｍ２）当たりの透気度が０．１秒／ｃｍ３〜５００秒／ｃｍ３程度であると、低い電池内部抵抗を維持しつつ、電池内部短絡を防ぐだけの強度を確保できるため好ましい。
【００７０】
また、上記セパレータ３０は、正極活物質層１２の塗工領域（形成領域）よりも大きい形状を有している。具体的には、図１６に示すように、上記セパレータ３０は、矩形形状に形成されており、そのＹ方向の幅Ｗ３がたとえば約１１０ｍｍ、Ｘ方向の長さＬ３がたとえば約１５０ｍｍに構成されている。
【００７１】
上記した正極１０および負極２０は、図１および図２に示すように、正極１０の集電体露出部１１ａと負極２０の集電体露出部２１ａとが互いに反対側に位置するように配され、正極負極間にセパレータ３０を介在させて積層されている。
【００７２】
また、第１実施形態では、図１０に示すように、上記複数の正極１０は、集電体露出部（未塗工部）１１ａが揃うように積層されている。そして、最も外側の正極１０（正極集電体１１の折り返し領域Ｅ）に上記したタブ電極４１が溶接固定されている。具体的には、第１実施形態では、正極１０の折り返し領域Ｅが重ねられており、その折り返し領域Ｅのスペーサー９０が配された部分に、タブ電極４１が溶接固定されている。また、上記タブ電極４１は、折り返し領域Ｅ内に空間を残して溶接されている。なお、タブ電極４１は、最も外側以外の正極１０に溶接固定されていてもよい。
【００７３】
さらに、第１実施形態では、図１１および図１２に示すように、上記タブ電極４１は、正極集電体１１とかみ合うように溶接固定されている。すなわち、図１２に示すように、タブ電極４１および正極集電体１１（折り返し領域Ｅ）には、互いにかみ合う凹凸部９５が形成されており、この凹凸部９５の領域で溶接固定されている。この凹凸部９５の形成によって、かみ合う効果と溶接ヵ所の接触面積が増大される効果の相乗効果が生じて、溶接強度が高められている。
【００７４】
上記凹凸部９５は、たとえば、プレス加工などによって容易に形成することが可能である。この場合、正極１０を積層した状態で、タブ電極４１とともにプレス加工を施すのが好ましい。このように構成すれば、容易に、上記タブ電極４１を、正極集電体１１とかみ合った状態にすることができる。また、たとえば、溶接固定に超音波溶接を用いる場合、溶接ヘッドに凹凸形状を設けることによって、積層された正極集電体１１を溶接ヘッドで加圧した際に、上記凹凸部９５を形成することも可能である。この場合、凹凸部９５の形成と溶接固定とを同時に行うことができる。なお、図１１および図１２では、積層された正極１０の一部を取り出して示している。
【００７５】
また、集電体露出部１１ａの折り返し領域Ｅでタブ電極４１が溶接されることにより、積層された全ての正極１０（全ての導電層１４）が、タブ電極４１と電気的に接続された状態となっている。上記タブ電極４１は、正極集電体１１（正極１０）の幅方向（Ｙ方向）の略中央部に溶接固定されている。
【００７６】
なお、図８に示したように、折り返し領域Ｅの厚みＴ１が、正極活物質層１２が形成されている領域Ｆの厚みＴ２以上とされている。そのため、図１０に示すように、電極（正極１０）を積層した状態で、折り返し領域Ｅと正極活物質層１２が形成されている領域Ｆ（図８参照）との間の領域Ｇにおける屈折が小さくなっている。また、上述したように、折り返し領域Ｅを［正極＋負極＋セパレータ２枚］程度の厚みとすれば、折り返し領域Ｅと正極活物質層１２が形成されている領域Ｆ（図８参照）との間の領域Ｇを平坦（正極活物質層１２とほぼ平行）にして、より屈折を小さくすることが可能となる。
【００７７】
複数の負極２０は、図１および図２に示すように、正極１０と同様、集電体露出部２１ａが揃うように積層されている。そして、最も外側の負極２０（負極集電体２１）に上記したタブ電極４２が溶接固定されている。なお、正極の場合と同様、タブ電極４２は、最外層以外の負極２０に溶接固定されていてもよい。これにより、積層された全ての負極２０が、タブ電極４２に溶接固定され、タブ電極４２と電気的に接続された状態となっている。なお、上記タブ電極４２は、負極集電体２１（負極２０）の幅方向（Ｙ方向）の略中央部に溶接固定されている。
【００７８】
タブ電極４１および４２の溶接は、超音波溶接が好ましいが、超音波溶接以外であってもよく、たとえば、レーザ溶接や抵抗溶接、スポット溶接などを用いてもよい。ただし、樹脂層１３を挟んだ正極集電体１１にタブ電極４１を溶接する場合、レーザ溶接や抵抗溶接、スポット溶接などの熱を加えて接合する手法では、樹脂層１３が熔解してしまうおそれがある。そのため、上記タブ電極４１の溶接には、熱を加えない超音波溶接を用いるのが好ましい。
【００７９】
また、正極１０に接続されるタブ電極４１は、アルミニウムから構成されているのが好ましく、負極２０に接続されるタブ電極４２は、銅から構成されているのが好ましい。タブ電極４１および４２は、集電体と同材質のものを用いるのが好ましいが、異なる材質であってもよい。さらに、正極１０に接続されるタブ電極４１と負極２０に接続されるタブ電極４２とは、同材質であってもよいし、異なる材質であってもよい。また、タブ電極４１および４２は、上記のように、正極集電体１１および負極集電体２１の幅方向の略中央部に溶接されているのが好ましいが、中央部以外の領域に溶接固定されていてもよい。
【００８０】
外装容器１００内に電極群５０とともに封入される非水電解液は、特に限定されるものではないが、溶媒として、たとえば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、γ−ブチロラクトンなどのエステル類や、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジオキソラン、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、メトキシエトキシエタンなどのエーテル類、ジメチルスルホキシド、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、ギ酸メチル、酢酸メチルなどの極性溶媒を使用することができる。これらの溶媒は単独で使用してもよいし、２種以上を混合して混合溶媒として使用してもよい。
【００８１】
また、非水電解液には、電解質支持塩が含まれていてもよい。電解質支持塩としては、たとえば、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＢＦ４（ホウフッ化リチウム）、ＬｉＰＦ６（六フッ化リン酸リチウム）、ＬｉＣＦ３ＳＯ３（トリフルオロメタンスルホン酸リチウム）、ＬｉＦ（フッ化リチウム）、ＬｉＣｌ（塩化リチウム）、ＬｉＢｒ（臭化リチウム）、ＬｉＩ（ヨウ化リチウム）、ＬｉＡｌＣｌ４（四塩化アルミン酸リチウム）などのリチウム塩が挙げられる。これらは単独で使用してもよいし、２種以上を混合して使用してもよい。
【００８２】
なお、電解質支持塩の濃度は、特に限定されるものではないが、０．５ｍｏｌ／Ｌ〜２．５ｍｏｌ／Ｌが好ましく、１．０ｍｏｌ／Ｌ〜２．２ｍｏｌ／Ｌがより好ましい。電解質支持塩の濃度が、０．５ｍｏｌ／Ｌ未満の場合には、非水電解液中において電荷を運ぶキャリア濃度が低くなり、非水電解液の抵抗が高くなるおそれがある。また、電解質支持塩の濃度が、２．５ｍｏｌ／Ｌより高い場合には、塩自体の解離度が低くなり、非水電解液中のキャリア濃度が上がらないおそれがある。
【００８３】
電極群５０を封入する外装容器１００は、図１および図３に示すように、大型の扁平角形容器であり、電極群５０などを収納する外装缶６０と、この外装缶６０を封口する封口板７０とを含んで構成されている。また、電極群５０を収納した外装缶６０には、たとえば、レーザ溶接によって、封口板７０が取り付けられている。
【００８４】
外装缶６０は、たとえば、金属板に深絞り加工などを施すことによって形成されており、底面部６１と側壁部６２とを有する略箱状に形成されている。また、図１に示すように、外装缶６０の一端（底面部６１の反対側）には、電極群５０を挿入するための開口部６３が設けられている。また、外装缶６０は、電極群５０が、その電極面が底面部６１と対向するようにして収納することが可能な大きさに形成されている。
【００８５】
また、図１および図３に示すように、上記外装缶６０は、Ｘ方向の一方側（短辺側）の側壁部６２に、電極端子６４（たとえば、正極端子）が形成されており、Ｘ方向の他方側（短辺側）の側壁部６２に、電極端子６４（たとえば、負極端子）が形成されている。また、外装缶６０の側壁部６２には、非水電解液を注液するための注液孔６５が形成されている。この注液孔６５は、たとえば、φ２ｍｍの大きさに形成されている。また、注液孔６５の近傍には、電池内圧を開放するための安全弁６６が形成されている。
【００８６】
さらに、外装缶６０の開口部６３の周縁には、折り曲げ部６７が設けられており、この折り曲げ部６７に、封口板７０が溶接固定されている。
【００８７】
外装缶６０および封口板７０は、たとえば、鉄、ステンレススチール、アルミニウムなどの金属板や鉄にニッケルメッキを施した鋼板などを用いて形成することができる。鉄は安価な材料であるため価格の観点では好ましいが、長期間の信頼性を確保するためには、ステンレススチール、アルミニウムなどからなる金属板または鉄にニッケルメッキを施した鋼板などを用いるのがより好ましい。金属板の厚みは、たとえば約０．４ｍｍ〜約１．２ｍｍ（たとえば約１．０ｍｍ）とすることができる。
【００８８】
また、上記した電極群５０は、正極１０および負極２０が、外装缶６０の底面部６１と対向するようにして、外装缶６０内に収納されている。収納された電極群５０は、正極１０の集電体露出部１１ａおよび負極２０の集電体露出部２１ａが、それぞれ、タブ電極４１および４２を介して、外装缶６０の電極端子６４と電気的に接続されている。
【００８９】
また、非水電解液は、外装缶６０の開口部６３が封口板７０で封口された後に、注液孔６５から、たとえば、減圧注液されている。そして、注液孔６５とほぼ同じ直径の金属球（図示せず）や、注液孔６５より少し大きい金属板（図示せず）を注液孔６５に設置した後、抵抗溶接やレーザ溶接などにより、注液孔６５が封口されている。
【００９０】
また、折り返し領域Ｅの厚みＴ１（図８参照）が、正極活物質層１２が形成されている領域Ｆ（図８参照）の厚みＴ２以上とされているため、外装容器１００内の隙間が折り返し領域Ｅによって低減されている。そのため、電極群５０が外装容器１００内で振動しにくくなっている。
【００９１】
第１実施形態では、上記のように、正極集電体１１に、集電体端部を２回以上同方向に折り返した折り返し領域Ｅを設けることによって、この折り返し領域Ｅにおいて樹脂層１３を挟む導電層１４同士を互いに電気的に接続することができる。このため、多層構造を有する集電体を用いた場合でも、このような正極集電体１１を用いて電極（正極１０）を形成することによって、電極同士の導通をとることができる。これにより、タブ電極４１を、全ての電極と電気的に接続することができる。加えて、折り返し領域Ｅ内に空間を形成することで、正極集電体１１からの集電性能を向上させることができる。これにより、電池性能の低下を抑制することができるので、リチウムイオン二次電池の性能を最大限活用することができる。
【００９２】
また、第１実施形態では、上記折り返し領域Ｅを形成する集電体端部の内面１１ｂ同士が、離間した状態、すなわち、折り返し領域Ｅを形成する集電体端部の内面１１ｂ同士が全面では接触していない状態とすることによって、集電体端部を折り返した際に、正極集電体１１の折り返し部分（折り返し領域Ｅの曲面領域）に加わる負荷を軽減することができる。これにより、正極集電体１１の導電層１４に亀裂や断裂などが生じるのを抑制することができる。すなわち、正極集電体１１の導電層１４を保護することができる。その結果、亀裂や断裂などが生じることに起因して、折り返し領域Ｅで導電性が低下するという不都合が生じるのを抑制することができるので、正極集電体１１における集電性能を向上させることができる。
【００９３】
また、第１実施形態では、折り返し領域Ｅ内に、その内面１１ｂと接触するスペーサー９０を配することによって、容易に、折り返し領域Ｅを形成する集電体端部の内面１１ｂ同士が全面では接触していない状態とすることができる。加えて、このような折り返し領域Ｅの形状をスペーサー９０によって保持することができる。これにより、容易に、正極集電体１１の集電性能を向上させることができる。
【００９４】
また、上記スペーサー９０を導電体から構成することによって、スペーサー９０の延性を向上させて導通箇所の接触面積および接触強度を増加させることで、絶縁層を挟む導電層間の接触抵抗を低減することができるので、効果的に、集電体の集電性能を向上させることができる。加えて、スペーサー９０を折り返し領域Ｅの内面１１ｂ（導電層）に容易に固定することができる。
【００９５】
また、第１実施形態では、正極集電体１１の折り返し領域Ｅにタブ電極４１を溶接固定することによって、容易に、溶接強度を向上させることができる。これにより、耐振動性を向上させることができるので、電池性能の経時劣化を抑制することができる。
【００９６】
なお、第１実施形態では、樹脂層１３を有する正極集電体１１を用いて電極（正極１０）を形成することによって、発火などの異常状態が生じるのを防止することができるので、安全性をより向上させることができる。
【００９７】
また、第１実施形態では、正極１０における折り返し領域Ｅの厚みＴ１を、正極活物質層１２が形成されている領域Ｆの厚みＴ２よりも大きくすることによって、折り返し領域Ｅと正極活物質層１２が形成されている領域Ｆとの間の領域Ｇでの屈折を小さくすることができるので、折り返し領域Ｅと正極活物質層１２が形成されている領域Ｆとの間の領域Ｇに加わる負荷を軽減することもできる。また、正極１０の屈折を小さくすることによって、振動による負荷も加わりにくくすることができるので、耐振動性を向上させることもできる。さらに、外装容器１００内の隙間を折り返し領域Ｅによって低減することができる。すなわち、折り返し領域Ｅによって溶接ヵ所に厚みをもたせることで、その部分を、外装容器１００内の隙間を埋めるスペーサーとして機能させることができる。そのため、電極群５０を外装容器１００内で振動しにくくすることができる。このため、これによっても、耐振動性を向上させることができる。なお、折り返し領域Ｅによって、外装容器１００内の隙間が完全には埋められていなくても、上記折り返し領域Ｅを有することで、外装容器１００内の隙間が小さくなる。そのため、外装容器１００内の隙間が完全には埋められていない場合でも、耐振動性を向上させることができる。
【００９８】
また、第１実施形態では、タブ電極４１を、正極集電体１１とかみ合うように溶接固定することによって、溶接強度を高めることができる。ここで、正極集電体１１に折り返し領域Ｅを形成した場合、溶接強度の低下が懸念される。しかしながら、タブ電極４１を、正極集電体１１とかみ合うように溶接固定することにより、正極集電体１１に折り返し領域Ｅを形成した場合でも、折り返し領域Ｅとタブ電極４１との溶接強度の低下を抑制することができる。
【００９９】
なお、第１実施形態では、上記のように、多層構造を有する集電体を用いることによって、たとえば、過充電状態や高温状態等で異常発熱が発生した場合に、集電体の樹脂層１３が溶融して電極が破損されるので、電流（短絡電流）をカットすることができる。これにより、電池内部の温度上昇を抑制することができるので、発火などの異常状態が生じるのを防止することができる。
【０１００】
また、第１実施形態では、正極集電体１１の樹脂層１３を、熱可塑性樹脂から構成し、１２０℃での熱収縮率が、平面方向のいずれかの方向で１．５％以上となるようにすることで、たとえば、過充電状態や高温状態等で異常発熱が発生した場合に、電極が破損され易くすることができる。これにより、効果的に、発火などの異常状態が生じるのを防止することができるので、リチウムイオン二次電池の安全性を効果的に向上させることができる。
【０１０１】
また、第１実施形態では、セパレータ３０を、樹脂層１３の融点（熱変形温度としてもよい（熱変形温度＜融点））以下の温度において、その熱収縮率が１．０％以下となるように構成することによって、過充電状態や高温状態等で異常発熱が発生した場合に、容易に、電極（正極１０）が破損され易くすることができる。すなわち、セパレータ３０の融点（熱変形温度）を、樹脂層１３の融点（熱変形温度）より高くすることによって、セパレータ３０のシャットダウン機能が作動する前に、正極集電体１１を構成する樹脂層１３を溶断させることができる。これにより、樹脂層１３およびセパレータ３０による電流遮断効果により、２段階で電流遮断が可能となるので、リチウムイオン二次電池の安全性をより向上させることができる。
【０１０２】
さらに、上記セパレータ３０の１８０℃での熱収縮率を、１．０％以下とすれば、過充電状態や高温状態等で異常発熱が発生した場合に、セパレータ３０の熱収縮に起因する内部短絡（電極端部にて生じる電池の内部短絡）の発生を抑制することができるので、急激な温度上昇が生じるのを抑制することができる。その結果、リチウムイオン二次電池の安全性をさらに向上させることができる。さらに、このように構成すれば、１８０℃の温度でも、セパレータ３０の溶融・流動化を抑制することもできるので、溶融・流動化に起因してセパレータ３０の孔が大きくなるという不都合が生じるのを抑制することができる。このため、電池内部が１８０℃に達した際に、何らかの理由で電極（正極１０）の破損が起こらなかった場合でも、セパレータ３０の孔が大きくなることに起因して、正負極の短絡箇所が広がるという不都合が生じるのを抑制することもできる。
【０１０３】
（第２実施形態）
図１７は、本発明の第２実施形態によるリチウムイオン二次電池の正極集電体の一部を拡大して示した模式的断面図である。図１８は、本発明の第２実施形態による正極集電体とタブ電極との溶接固定の状態を示した模式的断面図である。図１９は、図１８のＣ２−Ｃ２線に沿った模式的断面図である。次に、図１７〜図１９を参照して、本発明の第２実施形態によるリチウムイオン二次電池について説明する。なお、各図において、対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明は適宜省略する。
【０１０４】
この第２実施形態では、図１７に示すように、折り返し領域Ｅを形成する正極集電体１１端部の内面１１ｂ同士が、全面では接触せずに、一部で接触した状態とされている。具体的には、折り返し領域Ｅの上部が下方側に変形しており、その部分で、正極集電体１１端部の内面１１ｂ同士が接触している。そのため、この第２実施形態では、折り返し領域Ｅ内に２つの空間が形成されている。
【０１０５】
なお、折り返した形状を保持させるために溶接を行い、形状を保持させてもよい。
【０１０６】
また、図１８および図１９に示すように、タブ電極４１が、正極集電体１１とかみ合うように溶接固定されている。すなわち、図１９に示すように、タブ電極４１および正極集電体１１（折り返し領域Ｅ）には、互いにかみ合う凹凸部９５が形成されており、この凹凸部９５の領域で溶接固定されている。この凹凸部９５の形成によって、かみ合う効果と溶接ヵ所の接触面積が増大される効果の相乗効果が生じて、溶接強度が高められている。
【０１０７】
第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。また、第２実施形態の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【０１０８】
図２０は、第２実施形態の第１変形例によるリチウムイオン二次電池の正極集電体の一部を拡大して示した模式的断面図である。図２０に示すように、第２実施形態の第１変形例では、折り返し領域Ｅの上部が下方側に変形しているとともに、折り返し領域Ｅの下部が上方側に変形している。そして、各々の変形した部分で、正極集電体１１端部の内面１１ｂ同士が接触している。
【０１０９】
第１変形例のその他の構成は、上記第２実施形態と同様である。また、第１変形例の効果は、上記第１および２実施形態と同様である。
【０１１０】
図２１は、第２実施形態の第２変形例によるリチウムイオン二次電池の正極集電体の一部を拡大して示した模式的断面図である。図２１に示すように、第２実施形態の第２変形例では、上記第２実施形態の構成において、折り返し領域Ｅの空間内にスペーサー９０が配されている。なお、第２実施形態の第２変形例では、上記第１実施形態とは異なり、折り返し領域Ｅを形成する正極集電体１１端部の内面１１ｂ同士が接触している部分に、タブ電極（図示せず）が溶接固定されている。すなわち、折り返し領域Ｅのスペーサー９０が配されていない部分に、タブ電極（図示せず）が溶接固定されている。ただし、上記第１実施形態と同様、折り返し領域Ｅのスペーサー９０が配された部分に、タブ電極（図示せず）を溶接固定することも可能である。
【０１１１】
第２変形例のその他の構成は、上記第２実施形態と同様である。また、第２変形例の効果は、上記第１および第２実施形態と同様である。なお、上記した第２実施形態の第１変形例の構成においても、第２変形例と同様、折り返し領域の空間内にスペーサー９０を配した構成とすることができる。
【実施例１】
【０１１２】
実施例１では、上記第１および第２実施形態の構成において、正極集電体に、Ａｌ層−ポリエチレン樹脂層−Ａｌ層構造の三層構造を持つ導電性シートを用いた。そして、この導電性シートからなる正極集電体を用いて積層型のリチウムイオン二次電池を作製した。
【０１１３】
上記正極集電体は角型形状である。また、この正極集電体を有する正極には、その端部（正極活物質層未塗工部）を、空間を持たせて２回同方向に折り返すことで折り返し領域を形成した。そして、この正極を、未塗工部（折り返し領域）を揃えて積層し、その箇所（折り返し領域）で集電部材（タブ電極）と溶接した。なお、実施例１のその他の構成は、上記第１および第２実施形態と同様とした。
【０１１４】
このように構成した実施例１のリチウムイオン二次電池では、集電体の折り返し領域に空間を残して集電部材を溶接することで、その箇所の集電性能が向上するだけでなく、耐振動性が向上し、電池性能の経時劣化も軽減した。
【０１１５】
（第３実施形態）
図２２は、本発明の第３実施形態によるリチウムイオン二次電池に用いられる正極の一部を模式的に示した平面図である。図２３は、本発明の第３実施形態によるリチウムイオン二次電池の電極群の一部を模式的に示した断面図である。次に、図２２および図２３を参照して、本発明の第３実施形態によるリチウムイオン二次電池について説明する。なお、各図において、対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明は適宜省略する。
【０１１６】
この第３実施形態では、図２２および図２３に示すように、上記第２実施形態の構成において、正極集電体１１の折り返し領域Ｅを厚み方向に貫通する貫通部材８０をさらに備えている。この貫通部材８０は、導電性材料から構成されており、積層されている正極１０（同極性の電極５）の全てを連続して貫通している。また、貫通部材８０は、正極集電体１１の折り返し領域Ｅを貫通した後、その先端部分がかしめられている。これにより、この貫通部材８０によって、積層された正極１０が固定されている。なお、正極集電体１１の折り返し領域Ｅだけでなく、タブ電極４１まで貫通してかしめることで、積層された正極１０とタブ電極４１をまとめて固定することもできる。
【０１１７】
上記貫通部材８０は、電気伝導性や耐酸化性などの観点から、アルミニウムまたはアルミニウム合金から構成されているのが好ましい。ただし、貫通部材８０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金以外であってもよく、たとえば、チタン、ステンレス鋼、ニッケルなどの金属材料、または、これらの合金などから構成されていてもよい。
【０１１８】
また、図２２に示すように、貫通部材８０は、正極集電体１１の集電体露出部１１ａ（折り返し領域Ｅ）の複数箇所に設けられているのが好ましい。このように、集電体露出部１１ａの複数箇所に貫通部材８０を設ける（貫通させる）ことにより、正極同士の接触抵抗が低減するため、電極間（正極間）の導電性が向上する。
【０１１９】
なお、上記貫通部材８０の表面には凹凸（図示せず）が設けられているのが好ましい。貫通部材８０の凹凸は、たとえば、削りだし、エッチング、鋳造等により形成することができる。また、凹凸の高さは、たとえば、０．１μｍ〜５ｍｍの範囲であるのが好ましい。凹凸の突起（凸部分）の形状は特に制限されることはなく、たとえば、台形形状、三角錐形状、かまぼこ型形状（略半楕円形状）などの形状であってもよい。
【０１２０】
また、上記貫通部材８０は、ステープラ針（ステープル）のような針状であってもよいし、リベット状の円柱状または円筒状形状であってもよい。リベット状の貫通部材８０の場合、貫通部材８０が挿入される貫通孔を予め正極集電体１１の集電体露出部１１ａ（折り返し領域Ｅ）に設けておくのが好ましい。
【０１２１】
第３実施形態のその他の構成は、上記第１および第２実施形態と同様である。
【０１２２】
第３実施形態では、上記のように、正極集電体１１の折り返し領域Ｅを厚み方向に貫通する貫通部材８０を備えることによって、この貫通部材８０によっても、樹脂層１３を挟む導電層１４同士を互いに電気的に接続することができる。これにより、電極同士の導通をとることができるので、電池性能の低下をより抑制することができる。
【０１２３】
第３実施形態のその他の効果は、上記第１および第２実施形態と同様である。
【０１２４】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【０１２５】
たとえば、上記第１〜第３実施形態（変形例を含む）では、非水系二次電池の一例であるリチウムイオン二次電池に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、リチウムイオン二次電池以外の非水系二次電池に適用してもよい。また、今後開発される非水系二次電池に本発明を適用することもできる。
【０１２６】
また、上記第１〜第３実施形態（変形例を含む）では、集電体の樹脂層（絶縁層）にフィルム状の樹脂層を用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、フィルム状以外に、たとえば、繊維状の樹脂層を用いてもよい。繊維状の樹脂層としては、たとえば、織布または不織布などからなる層が挙げられる。
【０１２７】
また、上記第１〜第３実施形態（変形例を含む）では、集電体端部を同方向に２回折り返すことで折り返し領域を形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、３回以上同方向に折り返した場合も、２回以上同方向へ折り返した後逆方向に折り返した場合も含まれる。
【０１２８】
また、上記第１〜第３実施形態（変形例を含む）では、正極および負極の少なくとも一方を、三層構造を有する集電体を用いて形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、上記集電体は、三層構造以外の多層構造に構成されていてもよい。たとえば、金属箔上にメッキ層などを形成することにより、三層以上の多層構造に構成されていてもよい。
【０１２９】
また、上記第１〜第３実施形態（変形例を含む）では、電極群を収容する外装容器に扁平角形容器を用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、外装容器の形状は、扁平角形以外であってもよい。たとえば、上記外装容器は、薄い扁平筒型、円筒型、角筒型等であってもよい。ただし、組電池として使用することを考慮すると、薄い扁平型または角型であるのが好ましい。さらに、上記外装容器は、金属製の缶以外に、たとえば、ラミネートシートなどを用いた外装容器であってもよい。
【０１３０】
また、上記第１〜第３実施形態（変形例を含む）では、正極（正極活物質層）よりも負極（負極活物質層）の方が大きくなるように構成した例を示したが、負極（負極活物質層）と正極（正極活物質層）とが同じ大きさになるように構成されていてもよい。ただし、正極（正極活物質層）よりも負極（負極活物質層）の方が大きくなるように構成されているのが好ましい。このように構成されていれば、正極活物質層の形成領域（正極活物質領域）が、面積の大きい負極活物質層の形成領域（負極活物質領域）で覆われることにより、積層ずれの許容範囲を広げることもできる。
【０１３１】
なお、上記第１〜第３実施形態（変形例を含む）において、集電体の折り返し領域内にスペーサーを配した構成としてもよいし、スペーサーを配さない構成としてもよい。たとえば、上記第３実施形態において、集電体の折り返し領域内にスペーサーを配した構成とすることもできる。また、上記スペーサーは、その形状等は特に制限されない。上記第１および第２実施形態では、円柱状のスペーサーを用いた例を示したが、円柱状以外にたとえば楕円柱状のスペーサーを用いてもよい。また、多角柱状（たとえば４角以上の多角柱状）のスペーサーを用いることも可能である。
【０１３２】
また、上記第１〜第３実施形態（変形例を含む）において、外装容器は形状だけでなく、大きさや構造等についても種々変更することができる。また、電極（正極、負極）の形状、寸法、使用枚数なども、適宜変更することができる。さらに、セパレータの形状、寸法などについても、適宜変更することができる。セパレータの形状としては、たとえば、正方形または長方形等の矩形、多角形、円形等種々の形状が挙げられる。
【０１３３】
さらに、上記第１〜第３実施形態（変形例を含む）では、集電体の折り返し領域内に配されるスペーサーを導電体から構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、上記スペーサーは、絶縁体であってもよい。たとえば、上記スペーサーは、絶縁性の樹脂から構成されていてもよい。なお、スペーサーを導電体から構成する場合、金属材料以外のたとえば導電性樹脂を用いてもよい。ただし、導電体、特に電池内部に配する部材と同じ金属材料から構成することがより好ましい。
【０１３４】
また、上記第１〜第３実施形態（変形例を含む）では、集電体の両面に活物質層を形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、集電体の片面にのみ活物質層を形成してもよい。また、集電体の片面にのみ活物質層を形成した電極（正極、負極）を電極群の一部に含むように構成してもよい。
【０１３５】
また、上記第１〜第３実施形態（変形例を含む）では、リチウムイオン二次電池の電解質として非水電解液を用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、非水電解液以外のたとえばゲル状電解質、高分子固体電解質、無機固体電解質、溶融塩などを電解質として用いてもよい。
【０１３６】
また、上記第１〜第３実施形態（変形例を含む）では、正極側の集電体（正極集電体）を、樹脂層（絶縁層）を含む多層構造に構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、負極側の集電体（負極集電体）を、樹脂層および導電層を含む多層構造に構成してもよい。たとえば、正極および負極の両方を、多層構造（三層構造）を有する集電体を用いて形成してもよいし、正極および負極の一方を、多層構造（三層構造）を有する集電体を用いて形成してもよい。なお、正極および負極の一方を、多層構造（三層構造）を有する集電体を用いて形成する場合、正極側を、多層構造（三層構造）を有する集電体を用いて形成するのが好ましい。
【０１３７】
また、負極側の集電体を、多層構造に構成する場合、導電層は、銅または銅合金から構成されているのが好ましい。具体的には、導電層として、たとえば、約２μｍ〜約１５μｍの厚みに形成された銅または銅合金を用いることができる。なお、負極集電体の導電層は、銅または銅合金以外であってもよく、たとえば、ニッケル、ステンレス鋼、鉄、または、これらの合金などから構成されていてもよい。また、負極集電体の樹脂層は、たとえば、正極集電体の樹脂層と同じもの（正極集電体の樹脂層に用いることが可能なもの）を用いることができる。
【０１３８】
なお、負極側の集電体を多層構造に構成した場合、上記第１〜第３実施形態（変形例を含む）で示した正極（正極集電体）と同様、集電体端部を同方向に２回以上折り返した折り返し領域を負極に形成するのが好ましい。
【０１３９】
また、上記第２および第３実施形態（変形例を含む）では、折り返し領域を形成する集電体端部の内面同士が、一部で接触するように構成した例を示したが、この場合の接触ヵ所は、１ヵ所でもよいし、２ヵ所以上であってもよい。
【０１４０】
なお、上記で開示された技術を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１４１】
５                                  電極
１０                                正極（電極）
１１                                正極集電体
１１ａ                              集電体露出部
１２                                正極活物質層
１３                                樹脂層（絶縁層）
１４                                導電層
２０                                負極（電極）
２１                                負極集電体
２１ａ                              集電体露出部
２２                                負極活物質層
３０                                セパレータ
４１、４２                          タブ電極
５０                                電極群
６０                                外装缶
６１                                底面部
６２                                側壁部
６３                                開口部
６４                                電極端子
６５                                注液孔
６６                                安全弁
６７                                折り曲げ部
７０                                封口板
８０                                貫通部材
９０                                スペーサー
９５                                凹凸部
１００                              外装容器
Ｅ                                  折り返し領域
【図１】
2013016321.tif 000003
【図２】
2013016321.tif 000004
【図３】
2013016321.tif 000005
【図４】
2013016321.tif 000006
【図５】
2013016321.tif 000007
【図６】
2013016321.tif 000008
【図７】
2013016321.tif 000009
【図８】
2013016321.tif 000010
【図９】
2013016321.tif 000011
【図１０】
2013016321.tif 000012
【図１１】
2013016321.tif 000013
【図１２】
2013016321.tif 000014
【図１３】
2013016321.tif 000015
【図１４】
2013016321.tif 000016
【図１５】
2013016321.tif 000017
【図１６】
2013016321.tif 000018
【図１７】
2013016321.tif 000019
【図１８】
2013016321.tif 000020
【図１９】
2013016321.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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