(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの第１電極、少なくとも１つの第２電極、および帯状のセパレータを具備し、
前記セパレータは、ジグザグに折り畳まれて、交互に配列された、少なくとも１つの第１電極収容部および少なくとも１つの第２電極収容部を有する積層体を構成しており、前記積層体は、少なくとも１つの第１屈曲部が配された第１端面および少なくとも１つの第２屈曲部が配された第２端面を有し、前記第１端面は、前記第２端面の反対側に位置しており、
前記第１電極収容部は、第１端面側に開放部を有し、前記第２電極収容部は、第２端面側に開放部を有し、前記第１電極収容部には、前記第１電極が収容され、前記第２電極収容部には、前記第２電極が収容され、
前記第１電極および前記第２電極は、それぞれ、集電体と前記集電体の片面に担持された活物質層とを含む２つの電極部分を有し、前記２つの電極部分は、前記集電体が相互に接するように配置されており、
前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方において、前記集電体の接する２つの電極部分のうちの一方が、他方に比べて、前記端面の開放部側に突出する突部を有し、前記突部は、前記集電体と前記活物質層とを含み、
前記第１端面は、前記第１電極に接続された第１端子を備え、前記第２端面は、前記第２電極に接続された第２端子を備え、
前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方に含まれる前記集電体の厚さが、０．１μｍ〜５μｍである、電池。
【請求項２】
前記第１端子および前記第２端子が、それぞれ、金属膜からなる請求項１記載の電池。
【請求項３】
前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方において、前記２つの電極部分が、集電体と前記集電体の片方の面に担持された活物質層からなる１枚の極板を、前記集電体の活物質層を担持していない面同士が接触するように折り曲げることにより構成されている、請求項１記載の電池。
【請求項４】
前記１枚の極板を折り曲げるときに、前記極板の折り曲げ軸に平行な２つの辺の位置を、前記極板の長さ方向にずらすことにより、前記２つの電極部分の一方にのみ、突部が、その電極部分の幅方向全体にわたって、設けられている、請求項３記載の電池。
【請求項５】
前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方において、前記２つの電極部分が、集電体と前記集電体の片方の面に担持された活物質層からなる２枚の極板を、前記集電体の活物質層を担持していない面同士が接触するように積層することにより構成されている、請求項１記載の電池。
【請求項６】
前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方において、前記２つの電極部分の各々に、面積が等しい前記突部が設けられている、請求項１記載の電池。
【請求項７】
前記第１端子および前記第２端子が、それぞれ、リードを備える請求項１記載の電池。
【請求項８】
前記積層体の両端の各電極収容部に収容される電極が、集電体と前記集電体の片面に担持された活物質層を含む１つの極板から構成されており、前記活物質層が、隣接する電極収容部に収容された電極の活物質層と前記セパレータを介して対向している、請求項１記載の電池。
【請求項９】
２つの第１電極、第２電極、および帯状のセパレータを具備し、
前記セパレータは、ジグザグに折り畳まれて、２つの第１電極収容部と、それらの間に配置された１つの第２電極収容部とを有する積層体を構成しており、前記積層体は、１つの第１屈曲部が配された第１端面および２つの第２屈曲部が配された第２端面を有し、前記第１端面は、前記第２端面の反対側に位置しており、
前記第１電極収容部は、第１端面側に開放部を有し、前記第２電極収容部は、第２端面側に開放部を有し、前記第１電極収容部には、前記第１電極が収容され、前記第２電極収容部には、前記第２電極が収容され、
前記第１電極は、集電体と前記集電体の片面に担持された活物質層とを含む１つの電極部分を有し、
前記第２電極は、集電体と前記集電体の片面に担持された活物質層とを含む２つの電極部分を有し、前記２つの電極部分は、前記集電体が相互に接するように配置されており、
前記第１電極の各々は、その活物質層が、前記セパレータを介して、前記第２電極の活物質層と対向しており、
前記第２電極において、前記集電体の接する２つの電極部分のうちの一方が、他方に比べて、前記端面の開放部側に突出する突部を有し、前記突部は、前記集電体と前記活物質層とを含み、
前記第１端面は、前記第１電極に接続された第１端子を備え、前記第２端面は、前記第２電極に接続された第２端子を備え、
前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方に含まれる前記集電体の厚さが、０．１μｍ〜５μｍである、電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集電体と外部端子との接続を十分に確保することができる電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器や電気機器の小型化、軽量化、または薄型化に伴い、その電源として用いられる二次電池などの電気化学素子についても、小型化、軽量化、または薄型化が要望されている。例えば、リチウム二次電池は、集電体上に正極活物質層を形成した正極と、集電体上に負極活物質層を形成した負極とを、セパレータを介在させて積層し、得られた三層構造のシートを捲回したロール型の極板群、あるいは前記三層構造のシートを多段に折り畳んだ積層構造を有する極板群が用いられている。さらには、複数の正極シートと複数の負極シートとが、セパレータを介して交互に積層されており、そのセパレータが正極シートと負極シートとの間を縫うようにジグザグに折り畳まれた極板群も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一方で、体積エネルギー密度を高くするために、例えば、セパレータ上に正極活物質または負極活物質を積層し、前記活物質上に、薄い内部電極層（集電体）を形成することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。このように、集電体の厚さを薄くして、体積エネルギー密度を高くすることにより、薄型で高エネルギー密度の電池を実現することができる。
【０００４】
さらに、電池の出力特性、信頼性および容量を向上させるために、樹脂シートと、その両面に設けられた所定の形状パターンを有する導電層とからなる集電体シートを用いることが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００２−３２９５３０号公報
【特許文献２】特開平８−１３８７２６号公報
【特許文献３】特開２００４−２５３３４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されるような構造を有する電池では、集電体の厚みが非常に薄くなると、複数の正極シートまたは複数の負極シートに含まれる集電体を、外部端子に接続するのが困難となる。
【０００６】
特許文献２においては、セパレータと、セパレータの上に形成された活物質層と、活物質層上に形成された内部電極層とを有するユニットが、内部電極層を内側にして二つ折りにされている。二つ折りにされたユニットでは、セパレータの厚みが２倍になる。このため、内部電極層を薄くしたにもかかわらず、電池の厚さを薄くできないことがある。よって、体積エネルギー密度を顕著に向上させることはできない。さらに、上記と同様に、内部電極層は非常に薄いため、上記ユニットに含まれる内部電極層を、外部端子に接続するのが困難となる。
【０００７】
特許文献３のように、樹脂シート上に金属薄膜からなる導電層を有する集電体を用いる場合、電池は、電池反応に関係しない樹脂シートを含むために、エネルギー密度が低下する。金属薄膜のみからなる集電体を用いる場合には、その集電体は、樹脂シートを含まないので、エネルギー密度が低下することはない。しかし、金属薄膜からなる集電体は、その厚さが５μｍ以下になると、支持体で支持しない限り、集電体の取り扱いが困難となる。
【０００８】
そこで、本発明は、集電体の厚さが５μｍ以下と薄い場合でも、集電体と外部端子との接続を十分に確保することができる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】
【０００９】
本発明の電池は、少なくとも１つの第１電極、少なくとも１つの第２電極、および帯状のセパレータを具備する。セパレータは、ジグザグに折り畳まれて、交互に配列された、少なくとも１つの第１電極収容部および少なくとも１つの第２電極収容部を有する積層体を構成している。積層体は、少なくとも１つの第１屈曲部が配された第１端面および少なくとも１つの第２屈曲部が配された第２端面を有する。第１端面は、第２端面の反対側に位置している。第１電極収容部は、第１端面側に開放部を有し、第２電極収容部は、第２端面側に開放部を有する。第１電極収容部には、第１電極が収容され、第２電極収容部には、前記第２電極が収容される。第１電極および第２電極は、それぞれ、集電体とその片面に担持された活物質層とを含む２つの電極部分を有し、２つの電極部分は、集電体が相互に接するように配置されている。第１電極および第２電極の少なくとも一方において、前記集電体の接する２つの電極部分のうちの一方が、他方に比べて、前記端面の開放部側に突出する突部を有する。突部は、前記集電体と前記活物質層とを含む。第１端面は、第１電極に接続された第１端子を備え、第２端面は、第２電極に接続された第２端子を備える。第１電極および第２電極の少なくとも一方に含まれる集電体の厚さは、０．１〜５μｍである。第１端子および第２端子は、それぞれ、金属膜からなることが好ましい。また、第１端子および第２端子は、それぞれ、リードを備えることが好ましい。
【００１０】
第１電極および第２電極の少なくとも一方において、２つの電極部分は、集電体とその片方の面に担持された活物質層からなる１枚の極板を、集電体の活物質層を担持していない面同士が接触するように折り曲げることにより構成されてもよい。あるいは、２つの電極部分は、集電体とその片方の面に担持された活物質層からなる２枚の極板を、集電体の活物質層を担持していない面同士が接触するように積層することにより構成されてもよい。
【００１１】
２つの電極部分が、１枚の極板を折り曲げることにより構成される場合、その極板を折り曲げるときに、極板の折り曲げ軸に平行な２つの辺の位置を、極板の長さ方向にずらすことにより、２つの電極部分の一方にのみ、突部が、その電極部分の幅方向全体にわたって設けられていることが好ましい。
【００１２】
第１電極および第２電極の少なくとも一方において、２つの電極部分の各々に、面積が等しい突部が設けられていることが好ましい。
【００１３】
積層体の両端の各電極収容部に収容される電極は、集電体とその片面に担持された活物質層を含む１つの極板から構成されており、活物質層が、隣接する電極収容部に収容された電極の活物質層とセパレータを介して対向していることが好ましい。
【００１４】
また、本発明は、２つの第１電極、第２電極、および帯状のセパレータを具備する電池に関する。セパレータは、ジグザグに折り畳まれて、２つの第１電極収容部と、それらの間に配置された１つの第２電極収容部とを有する積層体を構成している。積層体は、１つの第１屈曲部が配された第１端面および２つの第２屈曲部が配された第２端面を有し、第１端面は、第２端面の反対側に位置している。第１電極収容部は、第１端面側に開放部を有し、第２電極収容部は、第２端面側に開放部を有する。第１電極収容部には、第１電極が収容され、第２電極収容部には、第２電極が収容される。第１電極は、集電体とその片面に担持された活物質層とを含む１つの電極部分を有する。第２電極は、集電体とその片面に担持された活物質層とを含む２つの電極部分を有し、２つの電極部分は、集電体が相互に接するように配置されている。第１電極の各々は、その活物質層が、セパレータを介して、第２電極の活物質層と対向している。第２電極において、前記集電体の接する２つの電極部分のうちの一方が、他方に比べて、前記端面の開放部側に突出する少なくとも１つの突部を有し、前記突部は、前記集電体と前記活物質層とを含む。第１端面は、第１電極に接続された第１端子を備え、第２端面は、第２電極に接続された第２端子を備える。第１電極および第２電極の少なくとも一方に含まれる集電体の厚さは、０．１〜５μｍである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の電池において、第１電極および第２電極の少なくとも一方は、開放部側に突出した突部を有する。さらに、電池に含まれる第１電極の各々および／または第２電極の各々は、突部を介して、端子に接続される。よって、集電体が薄い場合にも、突部が突出した端面に端子を設けることにより、集電体からの集電を確実に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の電池は、少なくとも１つの第１電極、少なくとも１つの第２電極、および帯状のセパレータを具備する。セパレータは、ジグザグに折り畳まれて、交互に配列された、少なくとも１つの第１電極収容部および少なくとも１つの第２電極収容部を有する積層体を構成している。積層体は、少なくとも１つの第１屈曲部が配された第１端面および少なくとも１つの第２屈曲部が配された第２端面を有する。第１端面は、第２端面の反対側に位置している。第１電極収容部は、第１端面側に開放部を有し、第２電極収容部は、第２端面側に開放部を有する。第１電極収容部には、第１電極が収容され、第２電極収容部には、第２電極が収容される。第１電極および第２電極は、それぞれ、集電体とその片面に担持された活物質層とを含む２つの電極部分を有し、２つの電極部分は、集電体が相互に接するように配置されている。第１電極および第２電極の少なくとも一方において、２つの電極部分の少なくとも１つは、前記端面の開放部側に突出する突部を有する。突部は、集電体と活物質層とを含む。第１端面は、第１電極に接続された第１端子を備え、第２端面は、第２電極に接続された第２端子を備える。
【００１７】
図１に、本発明の一実施形態に係る電池に用いられる極板群を示す。本実施形態では、本発明の電池が、リチウムイオン二次電池である場合について説明する。なお、本発明は、他の二次電池にも適用可能である。
【００１８】
図１に示される極板群は、４つの第１電極３、３つの第２電極６、および１枚の帯状のセパレータ７を含む。以下では、第１電極を正極とし、第２電極を負極として説明を行う。なお、第１電極が負極であり、第２電極が正極であってもよい。
【００１９】
各正極３は、２つの電極部分、つまり、第１正極部分１および第２正極部分２を含む。第１正極部分１は、帯状の第１正極集電体１ａとその片面に担持された第１正極活物質層１ｂとを含む。第２正極部分２は、帯状の第２正極集電体２ａとその片面に担持された第２正極活物質層２ｂとを含む。
【００２０】
各負極６も同様に、第１負極部分４および第２負極部分５を含む。第１負極部分４は、帯状の第１負極集電体４ａとその片面に担持された第１負極活物質層４ｂとを含む。第２負極部分５は、帯状の第２負極集電体５ａとその片面に担持された第２負極活物質層５ｂとを含む。
【００２１】
正極３において、第１正極部分１と第２正極部分２とは、第１正極集電体１ａの活物質層が担持されていない面と第２正極集電体２ａの活物質層が担持されていない面とが重なるように積層されている。負極６においても、第１負極部分４と第２負極部分５とは、第１負極集電体４ａの活物質層が担持されていない面と、第２負極集電体５ａの活物質層が担持されていない面とが重なるように積層されている。
【００２２】
セパレータ７は、ジグザグに折り畳まれて、交互に配列された、第１電極収容部８および第２電極収容部１０を有する積層体を構成している。図１において、積層体は、４つの第１電極（正極）収容部８と、３つの第２電極（負極）収容部１０を有する。また、積層体は、３つの第１屈曲部１１が配された第１端面および４つの第２屈曲部９が配された第２端面を有する。第１端面は、第２端面の反対側に位置している。
【００２３】
第１電極収容部８は、第１端面側に開放部１６を有し、第２端面側に第２屈曲部９を有している。第２電極収容部１０は、第２端面側に開放部１７を有し、第１端面側に第１屈曲部１１を有している。正極３は、第１電極収容部８に収容され、負極６は、第２電極収容部１０に収容されている。正極３の活物質層と負極６の活物質層とは、セパレータ７を介して対向している。
【００２４】
なお、図１において、第１電極収容部８および第２電極収容部１０は、その断面がＵ字状となっている。各電極収容部の断面は、厳密に直線と曲線のみから構成された形状である必要はなく、曲線部が直線からなるコの字状であってもよい。または、曲線線部が複数の直線部から構成された形状であってもよい。また、電極収容部の断面は、Ｖ字状であってもよい。実際の電池においては、セパレータにたるみがあれば、その断面がＵ字状になることがあり、また、セパレータにテンションがかかると、その断面がＶ字状になったり、コの字状になったりすることがある。
【００２５】
本発明においては、第１電極および第２電極の少なくとも一方において、２つの電極部分の少なくとも１つが、少なくとも１つの突部を有している。図１は、正極および負極の両方において、２つの電極部分の各々が、１つの突部を有する場合を示している。
正極３の２つの電極部分は、それぞれ、第１電極収容部８の第１端面に位置する開放部１６側に突出する突部を有する。負極６の２つの電極部分は、それぞれ、第２電極収容部１０の第２端面に位置する開放部１７側に突出する突部を有する。これらの突部は、集電体と活物質層とから構成される。なお、図１では、第２正極部片２に設けられた突部２ｃ、および第１負極部片４に設けられた突部４ｃが示されている。
【００２６】
正極に設けられた突部が突出する第１端面には、第１端子（正極集電端子）１２が形成される。負極に設けられた突部が突出する第２端面には、第２端子（負極集電端子）１３が形成される。各正極に設けられた突部は第１端子１２に接続され、各負極に設けられた突部は、第２端子１３に接続されている。
【００２７】
このように、正極および負極が、それぞれ、突部を備えることにより、特に集電体の厚さが０．１〜５μｍのように薄い場合でも、活物質層により集電体が確実に支持されるとともに、集電体と端子との接続面積が増加する。このため、集電体と端子との接続を確実に行うことが可能となる。また、本発明においては、集電体が活物質層により支持されているため、集電体の厚さを、０．１〜５μｍと薄くすることができる。なお、集電体の厚さが、０．１μｍより薄くなると、集電体の比抵抗が大きくなることがある。
【００２８】
セパレータの積層体の厚さ方向に垂直な方向における、第１端子および第２端子の厚さは、それぞれ０．１ｍｍ〜１ｍｍであることが好ましい。
【００２９】
さらに、第１端子１２には、第１のリード１４が接続されており、第２端子１３には、第２のリード１５が接続されている。第１端子は、全ての正極に接続されており、第２端子は、全ての負極に接続されている。このため、正極および負極が複数個ある場合でも、第１端子および第２端子に、それぞれリード端子を接続すればよい。よって、全ての電極の各々に、リード端子を接続する必要がない。
【００３０】
図１に示されるように、第１端子１２と第２電極６とは、それらの間にセパレータ７の第１屈曲部１１が介在しているために接触することはない。第２端子１３と第１電極３とは、それらの間にセパレータ７の第２屈曲部９が介在しているために接触することはない。
【００３１】
正極活物質層は、正極活物質を含む。リチウムイオン二次電池の場合には、正極活物質として、例えば、リチウム含有遷移金属酸化物を用いることができる。リチウム含有遷移金属酸化物としては、例えば、ＬｉxＣｏＯz、ＬｉxＮｉＯz、ＬｉxＭｎＯz、ＬｉxＣｏyＮｉ1-yＯz、ＬｉxＣｏfＶ1-fＯz、ＬｉxＮｉ1-yＭyＯz（Ｍ＝Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ）、ＬｉxＣｏaＮｉbＭcＯz（Ｍ＝Ｔｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｚｒ）、ＬｉxＭｎ2Ｏ4、ＬｉxＭｎ2(1-y)Ｍ2yＯ4（Ｍ＝Ｎａ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｙ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｐｂ、Ｓｂ）などが挙げられる。ただし、ｘ値は電池の充放電により、０≦ｘ≦１．２の範囲で変化する。また、０≦ｙ≦１、０．９≦ｆ≦０．９８、１．９≦ｚ≦２．３、ａ＋ｂ＋ｃ＝１、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、０≦ｃ＜１である。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
なお、用いられる正極活物質は、作製される電池の種類により適宜変更される。
【００３２】
負極活物質層は、負極活物質を含む。リチウムイオン二次電池の場合、負極活物質としては、例えば、リチウム、リチウム合金、金属間化合物、炭素材料、ケイ素（Ｓｉ）、酸化ケイ素（ＳｉＯx）、スズ（Ｓｎ）、リチウムイオンを吸蔵および放出可能な有機化合物や無機化合物、金属錯体、ならびに有機高分子化合物を用いることができる。これらは単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
炭素材料としては、コークス、熱分解炭素、天然黒鉛、人造黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ、黒鉛化メソフェーズ小球体、気相成長炭素、ガラス状炭素、炭素繊維（ポリアクリロニトリル系、ピッチ系、セルロース系、気相成長系）、不定形炭素、有機化合物焼成体などが挙げられる。これらのうちでは、特に、天然黒鉛や人造黒鉛が好ましい。
負極活物質がＳｉ、ＳｉＯxおよびＳｎの少なくとも１種を含む場合、負極活物質層は、これらの元素を含む堆積膜であってもよい。
なお、負極活物質の種類も、作製される電池の種類により、適宜変更される。
【００３３】
正極活物質層および負極活物質層は、必要に応じて、導電材および／または結着剤を含んでいてもよい。リチウムイオン二次電池の場合、導電材としては、例えば、アセチレンブラックなどのカーボンブラック、および黒鉛を用いることができる。結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂、アクリル系樹脂、スチレンブタジエンゴム、およびエチレンプロピレンターポリマーを用いることができる。
導電材および結着剤の種類も、電池の種類に応じて、適宜変更される。
【００３４】
正極集電体および負極集電体としては、当該分野で公知の金属材料からなるシートまたは薄膜を用いることができる。リチウムイオン二次電池の場合、正極集電体を構成する材料としては、アルミニウムが挙げられる。負極集電体を構成する材料としては、銅が挙げられる。
【００３５】
第１端子である正極集電端子を構成する材料としては、当該分野で公知の材料を用いることができる。例えば、金属アルミニウム膜、または金属アルミニウムからなる多孔質膜を正極集電端子として用いることができる。第２端子である負極集電端子を構成する材料としては、当該分野で公知の材料を用いることができる。例えば、銅金属膜、または銅からなる多孔質膜を負極集電端子として用いることができる。なお、第１電極が負極であり、第２電極が正極である場合、第１端子が負極集電端子となり、第２端子が正極集電端子となる。
第１端子および第２端子は、真空蒸着、スパッタ、溶射などにより形成することができる。また、第１端子および第２端子は、金属粒子を含む導電性ペーストを、各端面に塗布し、乾燥させることにより形成してもよい。
上記のような第１端子および第２端子を用いることにより、これらの端子と集電体との接続を確実に行うことができる。
【００３６】
セパレータには、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン系ポリマー、あるいはガラス繊維などからなる織布または不織布を用いることができる。
【００３７】
正極リード１４および負極リード１５としては、当該分野で公知のものを用いることができる。正極リードを構成する材料としては、例えば、金属アルミニウムを用いることができる。負極リードを構成する材料としては、例えば、金属ニッケルを用いることができる。なお、第１電極が負極であり、第２電極が正極である場合、第１のリードが負極リードとなり、第２のリードが正極リードとなる。
また、第１のリードおよび第２のリードは、それぞれ第１端子および第２端子に、埋め込まれていてもよい。これにより、端子へのリードの接続をより確実に行うことができる。
【００３８】
図１において、セパレータの積層体の厚さ方向の両端には、第１電極収容部８ａおよび８ｂが位置している。第１電極収容部８ａおよび８ｂに収容される正極は、それぞれ集電体とその片面に担持された活物質層を含む１つの極板１８および１９からなることが好ましい。このとき、第１電極収容部８ａおよび８ｂに収容される正極の活物質層は、隣接する第２電極収容部に収容された負極の活物質層とセパレータを介して対向している。
【００３９】
図１に示されるように、第１電極収容部８ａおよび８ｂに収容された正極の正極集電体面の少なくとも一部が外部に露出するように、その集電体面をセパレータですべて覆わないようにすることが好ましい。これにより、極板群の積層方向の両端にある極板からの集電を確実に行うことが可能となる。第１電極収容部８ａおよび８ｂに収容される電極は、突部を有してもよいし、有さなくてもよい。なお、図１は、第１電極収容部８ａおよび８ｂに収容される電極が、突部を有していない極板群を示している。
【００４０】
次に、１つの第２電極が、２つの第１電極に挟まれている極板群を、図２を参照しながら説明する。図２において、図１と同じ構成要素には、同じ番号が付されている。
図２に示される極板群は、２つの第１電極２１および２２、１つの第２電極２３、ならびに帯状のセパレータ７を具備する。セパレータ７は、ジグザグに折り畳まれて、２つの第１電極収容部２６ａおよび２６ｂと、それらの間に配置された１つの第２電極収容部２７とを有する積層体を構成している。第１電極収容部２６ａに収容された第１電極２１は、集電体２１ａとその上に担持された活物質層２１ｂとを含む１つの極板からなる。同様に、第１電極収容部２６ｂに収容された第１電極２２は、集電体２２ａとその上に担持された活物質層２２ｂとを含む１つの極板からなる。つまり、図２の極板群において、第１電極は、１つの電極部分のみを有する。
第２電極２３は、２つの電極部分２４および２５を有する。電極部分２４は、集電体２４ａおよびその片面に担持された活物質層２４ｂを含む。電極部分２５は、集電体２５ａおよびその片面に担持された活物質層２５ｂを含む。電極部分２４と電極部分２５とは、集電体２４ａと集電体２５ａとが相互に接するように配置されている。
図２の極板群において、第１電極２１の活物質層２１ｂは、セパレータ７を介して、第２電極２３の活物質層２４ｂと対向しており、第１電極２２の活物質層２２ｂは、セパレータ７を介して、第２電極２３の活物質層２５ｂと対向している。
【００４１】
第２電極の２つの電極部分の各々は、第２端面の開放部側に突出した突部を有する。図２においては、第２電極２３の電極部分２４の突部２４ｃを示している。なお、図２において、第１電極の電極部分は、突部を有していない。第２電極と同様に、第１電極の電極部分も、第１端面の開放部側に突出した突部を有してもよい。なお、各電極部分に設けられる突部の数は、１つであってもよいし、２つ以上であってもよい。
【００４２】
次に、正極３および負極６の各々について、図面を参照しながら説明する。以下の図面において、図１と同じ構成要素には、図１と同じ番号を付している。
【００４３】
図３に正極３の上面図を示し、図４に正極３の下面図を示す。図５に、図３の正極を線Ａ−Ａで切ったときの縦断面図を示し、図６に、図３の正極を線Ｂ−Ｂで切ったときの縦断面図を示す。図７に、図３の正極を構成する第１正極部分１および第２正極部分２の各々を示す。
【００４４】
図３〜６に示されるように、正極において、第１正極部分１および第２正極部分２は、集電体１ａの活物質層が担持されていない面と集電体２ａの活物質層が担持されていない面とが接するように積層されている。第１正極部分１は突部１ｃを有し、第２正極部分２は、突部２ｃを有する。図５に示されるように、第１正極部分１と第２正極部分２が、集電体面同士が接するように積層された場合でも、突部１ｃを設けることにより、第１正極部分１の正極集電体面が露出される。また、図６に示されるように、突部２ｃを設けることにより、第２正極部分２の正極集電体面が露出される。突部１ｃと突部２ｃとは、互いに重ならないことが好ましい。
【００４５】
突部と端子との接続が確実に行われるならば、突部の形状は特に限定されない。例えば、突部の形状は、例えば、矩形、三角形、または台形であってもよい。
【００４６】
突部１ｃの幅方向に平行な辺の長さＷｔと、突部２ｃの幅方向に平行な辺の長さＷｕと、正極の幅方向に平行な辺の長さＷｓとの関係は、Ｗｓ≧Ｗｔ＋Ｗｕであることが好ましく、特に、Ｗｓ＞Ｗｔ＝Ｗｕであることが好ましい。これにより、各正極と第１端子との接続をより確実なものとすることができる。
【００４７】
また、突部１ｃにおける集電体の露出面積Ｓｕと、突部２ｃにおける集電体の露出部Ｓｔは同面積であることが好ましい。これにより、第１正極部分１と第２正極部分２とで、接続抵抗を等しくすることが可能となる。
【００４８】
突部の突出長さは、０．５ｍｍ〜１ｃｍであればよい。これにより、本発明の効果を十分に得ることができる。
【００４９】
負極６について、図８〜１１を参照しながら説明する。
図８に負極６の上面図を示し、図９に負極６の下面図を示す。図１０に、図８の負極を線Ｃ−Ｃで切ったときの縦断面図を示し、図１１に、図８の負極を線Ｄ−Ｄで切ったときの縦断面図を示す。
【００５０】
図８〜１１に示されるように、負極６において、第１負極部分４と第２負極部分５とは、集電体４ａの活物質層を担持していない面と集電体５ａの活物質層を担持していない面が接するように、積層されている。第１負極部分４は、突部４ｃを有し、第２電極部分５は、突部５ｃを有する。図１０に示されるように、第１負極部分４と第２負極部分５とが集電体面同士が接するように積層された場合でも、突部４ｃを設けることにより、第１負極部分４の負極集電体面が露出される。また、図１１に示されるように、突部５ｃを設けることにより、第２負極部分５の負極集電体面が露出される。上記と同様に、突部４ｃと突部５ｃとは、互いに重ならないことが好ましい。
【００５１】
突部４ｃの幅方向に平行な辺の長さＷｙと、突部５ｃの幅方向に平行な辺の長さＷｘと、負極の幅方向に平行な辺の長さＷｆとの関係は、Ｗｆ≧Ｗｘ＋Ｗｙであることが好ましく、Ｗｆ＞Ｗｘ＝Ｗｙであることが特に好ましい。突部４ｃにおける集電体の露出面積Ｓｙと、突部５ｃにおける集電体の露出面積Ｓｘとは、同面積であることが好ましい。これらの理由は、正極の場合と同様である。
【００５２】
図１２および図１３に示されるように、２つの電極部分の各々が、２つの突部を有してもよい。
例えば、正極において、図１２に示されるように、第１正極部分１に設けられた２つの突部１ｃと、第２正極部分２に設けられた２つの突部２ｃとを、正極の幅方向に、交互に配置することが好ましい。また、各突部は、互いに重ならないことが好ましい。
負極においても、図１３に示されるように、２つの突部４ｃと２つの突部５ｃを、負極の幅方向に、交互に配置することが好ましく、また、各突部は、重ならないことが好ましい。
なお、図１２および１３では、各電極部分に、２つの突部が設けられているが、各電極部分に設けられる突部の数は、３つ以上でもよい。
【００５３】
正極に含まれる２つの電極部分は、正極集電体とその片面に担持された正極活物質層を含む、１枚の極板を、集電体の活物質層を担持していない面同士が接触するように折り曲げることにより構成されてもよい。または、２つの電極部分は、図１に示されるように、正極集電体とその片面に担持された正極活物質層を含む２枚の極板を、集電体の活物質層を担持していない面同士が接触するように重ねることにより構成されていてもよい。
【００５４】
正極が１枚の極板を折り曲げることにより構成される場合、突部は、その極板の折り曲げ軸に平行な２つの辺のそれぞれに設けられる。このとき、それらの突部は、極板が折り曲げられたときに、互いに重ならないように配置される。各辺も設けられる突部の数は、１つであってもよいし、２つ以上であってもよい。
【００５５】
あるいは、正極の１つの電極部分にのみ、突部を、極板の幅方向全体にわたって設けてもよい。図１４に、正極が突部２ｃのみを有し、突部２ｃが極板の幅方向全体にわたって設けられている場合を示す。
正極が１枚の極板から構成される場合、図１４の正極は、１枚の極板を折り曲げるときに、極板の折り曲げ軸に平行な２つの辺の位置を、極板の長さ方向にずらすことにより作製することができる。
【００５６】
正極が２枚の極板からなる場合には、それらの極板の同じ端部に突部が設けられるとともに、それらの突部は、互いに重ならないようにされる。
【００５７】
なお、これらのことは、負極においても、同様である。
【００５８】
リチウムイオン二次電池では、正極のサイズが負極のサイズより大きいと、充放電時に負極側にリチウムのデンドライトが発生することがある。このため、正極は、負極より小さくすることが好ましい。つまり、図４に示される正極の長さ方向に平行な辺と突部の長さとの合計Ｌｓは、図９に示される負極の長さ方向に平行な辺の長さＬｆ（突部の長さを除く）より短くすることが好ましい。また、正極の幅方向に平行な辺の長さＷｓは、負極の幅方向に平行な辺の長さＷｆより短くすることが好ましい。
【００５９】
正極および負極において、集電体の上に担持される活物質層の厚さは電池の容量設計に応じて適宜変更される。例えば、活物質層の厚さは、１μｍ〜１５０μｍとすることができる。
【００６０】
次に、図１に示される極板群の作製方法の一例を示す。
まず、正極および負極の作製方法の一例を、図１５を参照しながら説明する。
（イ）正極の作製
図１５（ａ）に示されるような、所定の大きさの、離型剤（剥離剤）３２付きの樹脂シート３１を準備する。離型剤としては、メラニン系でＳｉを含まないものが望ましい。Ｓｉを含有していると、樹脂シートから金属膜が剥離することが困難となる場合があるからである。
【００６１】
次に、樹脂シート３１の離型剤３２の上に、所定の形状で所定のサイズの開口部を有するマスクを被せる。樹脂シート３１の開口部から露出する部分に、所定の金属を堆積させて、金属薄膜からなる正極集電体３３を形成する（図１５（ｂ））。このとき、金属の堆積は、蒸着法等を用いて行うことができる。
【００６２】
次いで、正極集電体３３の全面に、正極合剤ペーストを塗工し、乾燥する。その後、乾燥後の塗膜を圧延して、集電体の上に、正極活物質層３４を形成する（図１５（ｃ））。塗膜の圧延は、例えばローラを用いて行うことができる。なお、乾燥後の塗膜が圧延されるため、活物質層の密度が高められる。
【００６３】
正極合剤ペーストは、正極活物質、導電材、結着剤などを、分散媒と所定の割合で混合することにより調製することができる。
作製する電池が、リチウムイオン二次電池である場合、上記のような正極活物質、導電材、および結着剤を用いることができる。また、分散媒は、用いられる活物質、導電材、結着剤の種類に応じて適宜選択される。
【００６４】
正極合剤ペーストの集電体への塗工方法は、特に限定されず、当該分野で公知の方法を用いることができる。例えば、スクリーン印刷およびパターン塗工を用いることができる。
【００６５】
次に、得られた積層シートを、所定の大きさおよび形状に切断して、極板前駆体を得る。このとき、極板前駆体には、少なくとも１つの突部が設けられている。
次いで、集電体３３から、離型剤３２を備えた樹脂シート３１を剥離する（図１５（ｄ））。これにより、正極集電体とその上に担持された正極活物質層とを含み、突部が形成された極板を得ることができる。なお、図１５において、突部は示していない。
【００６６】
このようにして２つの極板を作製し、これらを集電体面同士が接触するように積層することにより、正極を得ることができる。このとき、突部が正極の同じ端部に位置するように、２つの極板が積層される。
または、両端に、それぞれ、少なくとも１つの突部を備える１枚の極板を作製し、その極板を、集電体同士が重なるように折り曲げることにより、正極を得ることもできる。この場合にも、正極の１つの端部のみに、突部が位置する。
【００６７】
（ロ）負極の作製
負極は、基本的に、正極と同様にして、作製することができる。
所定の大きさの、離型剤付きの樹脂シートを準備する。樹脂シートの離型剤の上に、所定の形状で所定のサイズの開口部を有するマスクを被せる。樹脂シートの開口部から露出する部分に、所定の金属を堆積させて、負極集電体を形成する。
【００６８】
次いで、負極集電体の全面に、負極合剤ペーストを塗工し、乾燥する。その後、乾燥後の塗膜を圧延して、集電体の上に負極活物質層を形成する。
【００６９】
負極合剤ペーストは、負極活物質、結着剤、必要に応じて導電材などを、分散媒と、所定の割合で混合することにより調製することができる。
作製する電池がリチウムイオン二次電池である場合、上記のような負極極活物質、導電材、および結着剤を用いることができる。分散媒は、用いられる活物質、導電材、結着剤の種類に応じて適宜選択される。
負極活物質が、Ｓｉ、ＳｉＯｘおよびＳｎの少なくとも１種を含む場合、負極活物質層は、その少なくとも１種の元素を含む堆積膜であってもよい。その堆積膜は、例えば、スパッタ法および蒸着法により作製することができる。
【００７０】
次に、得られた積層シートを、所定の大きさおよび形状に切断して、極板前駆体を得る。このとき、極板前駆体には、少なくとも１つの突部が設けられている。
次いで、集電体から、離型剤を備えた樹脂シートを剥離する。これにより、負極集電体とその上に担持された負極活物質層とを含み、突部が形成された極板を得ることができる。
【００７１】
正極の場合と同様に、２つの極板を、集電体面同士が接触するように積層することにより、負極を得ることができる。または、両端に、それぞれ、少なくとも１つの突部を備える１枚の極板を作製し、その極板を、集電体同士が重なるように折り曲げることにより、負極を得ることもできる。
【００７２】
なお、従来から一般的に用いられている金属箔からなる集電体を用いても、正極および負極を作製することができる。
【００７３】
（ハ）極板群の組立
１枚の帯状のセパレータをジグザグに折り畳んで、第１電極収容部と第２電極収容部とが交互に配列された積層体を得る。得られた積層体は、４つの第１電極収容部と３つの第２電極収容部を有する。
得られた正極および負極を、図１６〜１８に示されるように、あるいは、図１９〜２１に示されるように、第１電極収容部および第２電極収容部に配置する。このとき、正極の正極活物質層と負極の負極活物質層とを、セパレータを介して対向させる。
【００７４】
図１６〜１８と、図１９〜２１とでは、正極３において、第１正極部分に設けられた突部１ｃと、第２正極部分に設けられた突部２ｃとの位置が、互いに逆になっている。
図１６は、１つの正極と１つの負極とをセパレータを介して積層したときの上面図である。図１７は、図１６の線Ｅ−Ｅでの縦断面図であり、図１８は、図１６の線Ｆ−Ｆでの縦断面図である。
図１９は、１つの負極と、図１６の正極とは突部に位置が異なる１つの正極とを、セパレータを介して積層したときの上面図である。図２０は、図１９の線Ｇ−Ｇでの縦断面図であり、図２１は、図１９の線Ｈ−Ｈでの縦断面図である。
なお、図１６および図１９において、セパレータは示していない。
【００７５】
上記のようにして、４つの正極３および３つの負極６を、セパレータを介して、交互に積層して、図２２に示すような構造物を得ることをできる。
セパレータの積層体の厚さ方向の両端の第１電極収容部には、それぞれ、正極集電体とその片面の担持された正極活物質層を含む１枚の極板が配置される。両端の電極収容部に配置された正極の活物質層は、それぞれ、隣接する第２電極収容部に収容された負極の活物質層と、セパレータを介して対向している。
【００７６】
次いで、得られた構造物を、正極および負極の積層方向に、全体をプレスして、複数の正極、負極、およびセパレータからなる集合体を得ることができる。なお、このプレスは、必要に応じて実施すればよい。
【００７７】
正極と負極との位置では入れ替わっていてもよい。その場合、上記集合体の積層方向の両端の収容部には、それぞれ、１つの負極部分からなる負極が配置される。
【００７８】
次に、図２３に示されるように、正極３の突部が露出する領域（第１端面）に、第１端子（正極集電端子）１２を形成して、各正極を並列に接続する。第１端子１２は、例えば、第１端面に、溶融状態または半溶融状態の、所定の金属を吹き付けることにより、作製することができる。
【００７９】
同様にして、負極６の突部が露出する第２端面に、第２端子（負極集電端子）１３を形成して、各負極を並列に接続する。第２端子１３は、例えば、第２端面に、例えば、第１端子を構成する金属とは異なる金属を、溶融状態または半溶融状態で、吹き付けることにより、作製することができる。
【００８０】
溶融状態または半溶融状態の金属の吹き付けは、例えば、ノズルから、溶融状態または半溶融状態の金属を、圧縮空気を用いて、吹き出させることにより、行うことができる。
【００８１】
次いで、第１端子１２に正極リード１４を取り付け、第２端子１３に負極リード１５を取り付けて、図１に示されるような電極群を構成することができる。
なお、極板群の第１端子および第２端子を有していない他の領域は、そのままでもよいし、絶縁材料で被覆されていてもよい。
【００８２】
正極リード１４は、第１端子１２に、金属アルミニウム等を溶射することにより、設けることができる。または、金属アルミニウム等からなる金属リードを第１端子に溶接し、これを正極リードとしてもよい。同様に、負極リード１５は、第２端子１３に、金属ニッケル等を溶射することにより、設けることができる。または、金属ニッケル等からなる金属リードを第２端子に溶接し、これを負極リードとしてもよい。
【００８３】
正極リード１４および負極リード１５は、それぞれ、第１端子１２および第２端子１３に埋め込まれていてもよい。例えば、正極リードの埋め込みは、第１端子を形成した後、第１端子上に正極リードを配置し、その上から第１端子を構成する金属を、例えば、再度溶射することにより、行うことができる。負極リードの埋め込みについても、同様である。
【００８４】
図１に示されるような極板群は、通常、電解液とともに所定のケースに収容され、そのケースの開口部が密封されて、電池が作製される。
【００８５】
ケースの形状、材質などは特に限定されない。例えば、ケースとしては、ステンレス鋼板、アルミニウム板などを所定形状に加工したケース、両面に樹脂被膜を有するアルミニウム箔（アルミニウムラミネートシート）からなるケース、樹脂ケースなどが用いられる。
【００８６】
使用される電解液の書類は、電池の種類に応じて適宜変更される。例えば、リチウムイオン二次電池に用いられる電解液は、非水溶媒と、非水溶媒に溶解されたリチウム塩とからなる。この場合、電解液に溶解されたリチウム塩の濃度は、０．５〜１．５ｍｏｌ／Ｌとすることが好ましい。
【００８７】
非水溶媒には、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネートなどの環状カーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、メチルイソプロピルカーボネート、ジプロピルカーボネートなどの非環状カーボネート、蟻酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチルなどの脂肪族カルボン酸エステル、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトンなどのγ−ラクトン、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、エトキシメトキシエタンなどの非環状エーテル、テトラヒドロフラン、２−メチル−テトラヒドロフランなどの環状エーテル、ジメチルスルホキシド、１，３−ジオキソラン、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリオクチルなどのアルキルリン酸エステル、およびそれらのフッ化物を用いることができる。これらは、単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。中でも、環状カーボネートと非環状カーボネートを含む混合物、環状カーボネートと非環状カーボネートと脂肪族カルボン酸エステルを含む混合物などが好ましい。
【００８８】
リチウム塩には、例えば、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＡｌＣｌ4、ＬｉＳｂＦ6、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＣｌ、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＣＦ3ＣＯ2、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2、Ｌｉ2Ｂ10Ｃｌ10、ＬｉＮ（Ｃ2Ｆ5ＳＯ2）2、ＬｉＰＦ3（ＣＦ3）3、およびＬｉＰＦ3（Ｃ2Ｆ5）3を用いることができる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。リチウム塩は、少なくともＬｉＰＦ6を含むことが好ましい。
【００８９】
以上で説明したような作製方法により、例えば、縦１０〜３００ｍｍ、幅１０〜３００ｍｍ、厚さ０．１〜５ｍｍの範囲であれば、任意の大きさの極板群を効率よく製造することができる。
【実施例１】
【００９０】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。本実施例では、リチウムイオン二次電池を作製した。作製した電池では、第１電極を正極とし、第２電極を負極とした。なお、以下の実施例は、本発明を限定するものではない。
【００９１】
（電池Ａ）
（イ）正極の作製
所定の長さの離型剤付きポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを準備した。そのＰＥＴフィルムの幅は１００ｍｍであり、厚さは７μｍであった。
【００９２】
所定の蒸着装置および開口部が８０ｍｍ×５０ｍｍのサイズを有するマスクを用いて、ＰＥＴフィルムの離型剤を備える面に、正極集電体であるＡｌ蒸着膜を形成した。形成したＡｌ蒸着膜の幅は８０ｍｍであり、長さは１ｍであり、厚さは１μｍであった。
【００９３】
正極活物質であるコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）１００重量部と、導電材であるアセチレンブラック３重量部と、結着剤であるポリフッ化ビニリデン７重量部と、分散媒である適量のカルボキシメチルセルロース水溶液とを混合することにより、正極合剤ペーストを調製した。このペーストをＡｌ蒸着膜の全面に塗工し、幅８０ｍｍ、長さ１ｍの塗膜層を形成した。その後、その塗膜層を乾燥し、厚さ７０μｍになるまでローラで圧延して、正極活物質層を得た。
【００９４】
続いて、離型剤付きＰＥＴフィルム、正極集電体および正極活物質層とからなる積層シートを打ち抜き、極板前駆体を得た。極板前駆体は、長さ１５０ｍｍ×幅４５ｍｍの長方形に２つの突部が設けられた形状を有した。突部の形状は、矩形であった。ここで、第１の突部は、その長方形の幅方向に平行な辺の一方に設け、第２の突部は、他方の辺に設けた。突部の突出長さは３ｍｍとし、突部の幅は１０ｍｍとした。なお、突部の突出方向に平行な辺は、前記長方形の長さ方向と平行にした。突部の幅方向に平行な辺は、前記長方形の幅方向と平行にした。
【００９５】
第１の突部の幅方向に平行な辺の中心位置と、第２の突部の幅方向に平行な辺の中心位置とは、前記長方形の幅方向に平行な辺の中心位置から、互いに逆方向に５ｍｍずつずらした。
【００９６】
極板前駆体から、離型剤付きＰＥＴフィルムをはがし、２つの突部を備える正極集電体とその上に担持された正極活物質層とからなる正極板を得た。
極板の長さ方向に平行な辺の中心を通り、幅方向に平行な辺に平行な折り曲げ軸で、集電体面が互いに接する方向に、得られた極板を折り曲げて、（７５ｍｍ＋突部３ｍｍ）×４５ｍｍのサイズの正極を得た。このとき、第１および第２の突部は、その位置が反対方向にずらされているため、互いに重なることはなかった。
このようにして、４つの正極を用意した。
【００９７】
さらに、正極集電体とその片面に正極集電体を含む極板を２つ用意しておいた。これらの極板は、上記のようにして得られた正極板を切断することにより得ることができる。
【００９８】
（ロ）負極の作製
所定の長さの離型剤付きＰＥＴフィルムを準備した。ＰＥＴフィルムの幅は１００ｍｍとし、厚さは７μｍとした。
【００９９】
次いで、所定の蒸着装置および開口部が８０ｍｍ×５０ｍｍのサイズを有するマスクを用いて、ＰＥＴフィルムの離型剤を備える面に、負極集電体であるＣｕ蒸着膜を形成した。Ｃｕ蒸着膜の幅は８０ｍｍと、長さは１ｍとし、厚さは１μｍとした。
【０１００】
負極活物質である球状黒鉛（黒鉛化メソフェーズ小球体）１００重量部と、結着剤であるスチレンブタジエンゴム１０重量部と、分散媒である適量のカルボキシメチルセルロース水溶液と混合することにより、負極合剤ペーストを調製した。
このペーストをＣｕ蒸着膜の全面に塗工し、幅８０ｍｍ、長さ１ｍの塗膜層を形成した。その後、その塗膜層を乾燥し、厚さ７３μｍになるまでローラで圧延して、負極活物質層を得た。
【０１０１】
続いて、離型剤付きＰＥＴフィルム、負極集電体および負極活物質層とからなる積層シートを打ち抜き、極板前記体を得た。極板前駆体は、長さ１６０ｍｍ×幅４７ｍｍの長方形に２つの突部が設けられた形状を有した。正極の場合と同様に、突部の形状は、矩形であった。第１の突部は、その長方形の幅方向に平行な辺の一方に設け、第２の突部は、長方形の幅方向に平行な他方の辺に設けた。突部の突出長さは３ｍｍとし、突部の幅は１０ｍｍとした。なお、突部の突出方向に平行な辺は、前記長方形の長さ方向と平行にした。突部の幅方向に平行な辺は、前記長方形の幅方向と平行にした。
【０１０２】
第１の突部の幅方向に平行な辺の中心位置と、第２の突部の幅方向に平行な辺の中心位置とは、前記長方形の幅方向に平行な辺の中心位置から、互いに逆方向に５ｍｍずつずらした。
【０１０３】
極板前駆体から、離型剤付きＰＥＴフィルムをはがし、２つの突部を備える負極集電体とその上に担持された負極活物質層とからなる負極板を得た。
極板の長さ方向に平行な辺（１６０ｍｍの辺）の中心を通り、幅方向に平行な辺（４７ｍｍの辺）に平行な折り曲げ軸で、集電体面が互いに接するように、得られた極板を折り曲げて、（８０ｍｍ＋突部３ｍｍ）×４７ｍｍのサイズの負極を得た。このとき、上記のように、各突部は、その位置が反対方向にずらされているため、互いに重なることはなかった。
このようにして、４つの負極を用意した。
【０１０４】
（ハ）極板群の作製
幅５０ｍｍ、長さ８１４ｍｍ、厚さ０．０１６ｍｍのセパレータを用意した。セパレータとしては、ポロプロピレン層、ポリエチレン層およびポリプロピレン層の３層構造からなるものを用いた。
そのセパレータを、一方の端部から、長さ７５ｍｍの位置で折り曲げた。次に、８３ｍｍ進んだ位置で反対方向に折り曲げ、次いで、８３ｍｍ進んだ位置で、また前回折り曲げた方向とは反対方向に折り曲げた。このようにして、セパレータを９回折り曲げて、積層体を得た。この積層体を、折り畳みの方向から見た場合、そのサイズは、幅５０ｍｍ×長さ８３ｍｍであった。ここで、最上部および最下部の外側に位置するセパレータは、電極の突部の集電体面が露出するように、その長さを７５ｍｍと短くしておいた。
【０１０５】
セパレータを折り畳んで得られた積層体は、４つの第１屈曲部が配された第１端面と、５つの第２屈曲部が配された第２端面を有した。なお、積層体において、第１側面は、第２端面の反対側に位置した。
【０１０６】
５つの第１電極収容部のうち、最上部に位置する収容部と最下部に位置する収容部以外の収容部には、それぞれ、２つの電極部分からなる正極を、突部が第１端面の開放部側に突出するように配置した。最上部および最下部にある収容部には、正極集電体とその片面に担持された正極活物質層からなる１枚の極板を配置した。このとき、正極活物質層が、セパレータを介して、負極活物質層に対向させた。
４つの第２電極収容部の各々には、負極を、突部が第２端面側に突出するように配置した。
【０１０７】
次いで、得られた構造物全体をプレスして、集合体を得た。
得られた集合体の縦断面において、上から順に、セパレータ、正極集電体、正極活物質層、セパレータ、負極活物質層、負極集電体、負極活物質層、セパレータ、正極活物質層、正極集電体、正極活物質層、セパレータ、負極活物質層、負極集電体、負極活物質層、セパレータ、正極活物質層、正極集電体、正極活物質層、セパレータ、負極活物質層、負極集電体、負極活物質層、セパレータ、正極活物質層、正極集電体、正極活物質層、セパレータ、負極活物質層、負極集電体、負極活物質層、セパレータ、正極活物質層、正極集電体、およびセパレータが配置されていた。
また、集合体において、正極と、セパレータと、負極とは、積層方向から見たときに、セパレータより負極が内側にあり、負極より正極が内側になるように配置した。
【０１０８】
次いで、正極の突部が露出している第１端面に、半溶融状態のＡｌ微粒子を吹き付けて、Ａｌ金属の多孔質膜からなる第１端子を形成した。このようにして、各正極の突部を、第１端子に接続した。第１端子の厚さは、０．５ｍｍとした。
【０１０９】
同様に、負極の突部が露出している第２端面に、半溶融状態のＣｕ微粒子を吹き付けて、Ｃｕ金属の多孔質膜からなる第２端子を形成した。このようにして、各負極の突部を、第２端子に接続した。第２端子の厚さは、０．５ｍｍとした。
【０１１０】
次いで、第１端子に、金属アルミニウムからなる正極リードを溶接し、第２端子に、金属ニッケルからなる負極リードを溶接した。端子へのリードの溶接は、超音波溶接により行った。第１端子と正極リードとの接合面積、および第２端子と負極リードとの接合面積は、それぞれ０．５ｃｍ2とした。このようにして、極板群を得た。
【０１１１】
次いで、得られた極板群を、所定の電解液に浸漬し、極板群内部に電解液を充分に含浸させた。電解液は、エチレンカーボネート（ＥＣ）とエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）とを３０：７０の体積比で含む混合溶媒と、その混合溶媒に１モル／Ｌの濃度で溶解したＬｉＰＦ6とを含んだ。
【０１１２】
次いで、アルミニウムラミネートシートからなる袋に、電解液を含浸させた電極群を入れ、正極リードと負極リードとを外部に出した状態で、袋の開口部を融着して、密閉した。このようにして、リチウムイオン二次電池を作製した。得られた電池を電池Ａとした。
【０１１３】
（電池Ｂ）
電池Ａで用いた正極板を、長さ方向に平行な辺（突部は含まない）の中心、つまり前記折り曲げ軸に沿って切断して、２つの極板を得た。この２つの極板を集電体面同士が重なるように重ね合わせて、２つの電極部分を有する正極を形成した。同様に、電池Ａで用いた負極板を、前記折り曲げ軸に沿って切断して、２つの極板を得た。この２つの極板を集電体面同士が重なるように重ね合わせて、２つの電極部分を有する負極を作製した。これらのこと以外は、電池Ａを作製するときの方法と同様にして、リチウムイオン二次電池を作製した。得られた電池を電池Ｂとした。なお、電池Ｂと図１に示される電池とは、第１電極収容部および第２電極収容部の数が異なること以外は、同じである。
【０１１４】
（電池Ｃ）
図１２に示されるような正極および図１３に示されるような負極を用いたこと以外、電池Ａと同様にして、電池Ｃを作製した。
【０１１５】
正極を、以下のようにして作製した。
電池Ｂで用いた正極板において、その幅方向に平行な辺の各々に、２つの突部（長さ３ｍｍ×幅５ｍｍ）を設けた。具体的には、正極板の幅方向に平行な第１の辺に、第１の突部および第２の突部を設けた。第１の突部の幅方向に平行な辺の中心位置は、第１の辺の中心位置から２．５ｍｍずれた位置に配した。第２の突部の幅方向に平行な辺の中心位置は、第１の辺の中心位置から第１の突部が設けられた位置とは反対方向で、かつ第１の辺の中心位置から７．５ｍｍずれた位置に配した。
【０１１６】
同様に、正極板の幅方向に平行な第２の辺には、第３の突部および第４の突部を設けた。第３の突部の幅方向に平行な辺の中心位置は、第２の辺の中心位置から２．５ｍｍずれた位置に配した。第４の突部の幅方向に平行な辺の中心位置は、第２の辺の中心位置から第３の突部が設けられた位置とは反対方向で、かつ第２の辺の中心位置から７．５ｍｍずれた位置に配した。
なお、第１の辺の中心位置から第１の突部が設けられる方向と、第２の辺の中心位置から第３の突部が設けられる方向とは、反対方向とした。
このような正極板を用いて、図１２に示されるような正極を作製した。
【０１１７】
負極を、以下のようにして作製した。
電池Ｂで用いた負極板において、その幅方向に平行な辺の各々に、２つの突部（長さ３ｍｍ×幅５ｍｍ）を設けた。具体的には、負極板の幅方向に平行な第１の辺に、第１の突部および第２の突部を設けた。第１の突部の幅方向に平行な辺の中心位置は、第１の辺の中心位置から２．５ｍｍずれた位置に配した。第２の突部の幅方向に平行な辺の中心位置は、第１の辺の中心位置から第１の突部が設けられた位置とは反対方向で、かつ第１の辺の中心位置から７．５ｍｍずれた位置に配した。
【０１１８】
同様に、負極板の幅方向に平行な第２の辺には、第３の突部および第４の突部を設けた。第３の突部の幅方向に平行な辺の中心位置は、第２の辺の中心位置から２．５ｍｍずれた位置に配した。第４の突部の幅方向に平行な辺の中心位置は、第２の辺の中心位置から第３の突部が設けられた位置とは反対方向で、かつ第２の辺の中心位置から７．５ｍｍずれた位置に配した。
なお、第１の辺の中心位置から第１の突部が設けられる方向と、第２の辺の中心位置から第３の突部が設けられる方向とは、反対方向とした。
このような負極板を用いて、図１３に示されるような負極を作製した。
【０１１９】
（電池Ｄ）
第１端子に、アルミニウムからなる正極リードを半溶融状態のＡｌ微粒子を吹き付けることにより接合し、第２端子に、ニッケルからなる負極リードを半溶融状態のＣｕ微粒子を吹き付けることにより接合した。前記以外は、電池Ａと同様にして、電池Ｄを作製した。
【０１２０】
（電池Ｅ）
正極集電体の厚さを０．１μｍとし、負極集電体の厚さを０．１μｍとしたこと以外、電池Ａと同様にして、電池Ｅを作製した。
【０１２１】
（電池Ｆ）
正極集電体の厚さを５μｍとし、負極集電体の厚さを５μｍとしたこと以外、電池Ａと同様にして、電池Ｆを作製した。
【０１２２】
（電池Ｇ）
正極集電体として、Ａｌ蒸着膜の代わりに、厚さ１０μｍのＡｌ箔シートを用い、負極集電体として、Ｃｕ蒸着膜の代わりに、厚さ１０μｍのＣｕ箔シートを用いた。前記以外、電池Ａと同様にして、電池Ｇを作製した。
【０１２３】
（電池Ｈ）
正極集電体の厚さを０．０５μｍとし、負極集電体の厚さを０．０５μｍとしたこと以外、電池Ａと同様にして、電池Ｈを作製した。
【０１２４】
（比較電池Ｉ）
突部を有さない正極および負極を用いたこと以外、電池Ａと同様にして、比較電池Ｉを作製した。
【０１２５】
（評価）
上記のようにして得られた電池Ａ〜Ｈおよび比較電池Ｉを、０．２Ｃの電流値で、電池電圧が４．２Ｖとなるまで充電した。次いで、充電後の電池を０．２Ｃの電流値で、電池電圧が３．０Ｖに低下するまで放電した。このときの電池容量を求め、初期電池容量とした。
【０１２６】
次に、初期放電容量を測定した後の各電池を、７５ｃｍの高さから、所定の板の上に落とす落下試験を行った。このとき、各電池を、図２４に示されるように、矢印で示される４つの面がそれぞれ底面となるように、落下させた。落下は、各面につき、５回行った。この落下試験の後、初期放電容量を求めたときと同じ条件で充放電を行い、電池容量を求めた。初期電池容量と、落下試験後の電池容量を、表１に示す。表１には、各電池の厚み（ｍｍ）および体積エネルギー密度（Ｗｈ／Ｌ）も示す。
【０１２７】
【表１】
0003993223.tif 000002
【０１２８】
表１に示されるように、電池Ａ〜Ｈでは、落下試験後にも、電池容量の変化は見られなかった。一方、比較電池Ｉでは、落下試験後には、電池容量が大きく低下していた。
評価後の比較電池Ｉを分解および切断し、その断面を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した。その結果、端子と集電体との接合部が切れていたところが、数箇所認められた。
また、電池Ｅ〜Ｇの０．２Ｃでの充放電容量の結果より、集電体の厚さが厚くなるにつれて、体積エネルギー密度が小さくなることがわかった。
【０１２９】
なお、電池Ｈは、他の電池より、初期電池容量が多少低くなっていた。Ａｌ蒸着膜からなる正極集電体の厚さおよびＣｕ蒸着膜からなる負極集電体の厚さは、それぞれ、０．０５μｍであり、集電体の厚さが、光が透過するレベルまで薄くなっている。また、集電体には、ピンホールなどが存在し、多少ポーラスになっていると考えられる。このようなことから、集電体の抵抗が増加し、その結果、電極の分極が大きくなり、容量が低下したと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【０１３０】
本発明によれば、集電体が薄い場合でも、集電性を確実に向上させた電池を提供することができる。このような電池を用いることにより、高い信頼性を有する携帯電話、携帯情報端末機器、カムコーダ、パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ、携帯音響機器、電気自動車、ロードレベリング用電源などの機器を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】本発明の一実施形態にかかる電池に用いられる極板群を概略的に示す縦断面図である。
【図２】本発明の別の実施形態にかかる電池に用いられる極板群を概略的に示す縦断面図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる電池に含まれる第１電極を概略的に示す上面図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる電池に含まれる第１電極を概略的に示す下面図である。
【図５】図２の第１電極を、線Ａ−Ａで切り取ったときの縦断面図を示す。
【図６】図２の第１電極を、線Ｂ−Ｂで切り取ったときの縦断面図を示す。
【図７】図２の第１電極を構成する第１正極部分と第２正極部分とを、離された状態で示す図である。
【図８】本発明の一実施形態にかかる電池に含まれる第２電極の一例を概略的に示す上面図である。
【図９】本発明の一実施形態にかかる電池に含まれる第２電極の一例を概略的に示す下面図である。
【図１０】図７の第２電極を、線Ｃ−Ｃで切り取ったときの縦断面図を示す。
【図１１】図７の第２電極を、線Ｄ−Ｄで切り取ったときの縦断面図を示す。
【図１２】本発明の別の実施形態にかかる電池に含まれる第１電極を概略的に示す上面図である。
【図１３】本発明の別の実施形態にかかる電池に含まれる第２電極を概略的に示す上面図である。
【図１４】本発明のさらに別の実施形態にかかる電池に含まれる電極を概略的に示す上面図である。
【図１５】集電体とその上に担持された活物質層の作製方法を説明するための図である。
【図１６】本発明の一実施形態にかかる電池に含まれる極板群における第１電極と第２電極との配置を示す上面図である。
【図１７】図１４の線Ｅ−Ｅでの縦断面図を示す。
【図１８】図１４の線Ｆ−Ｆでの縦断面図を示す。
【図１９】本発明の別の実施形態にかかる電池に含まれる極板群における第１電極と第２電極との配置を示す上面図である。
【図２０】図１７の線Ｇ−Ｇでの縦断面図を示す。
【図２１】図１７の線Ｈ−Ｈでの縦断面図を示す。
【図２２】複数の第１電極および複数の第２電極を、１枚のセパレータを介して積層した極板群の縦断面図である。
【図２３】異なる端面にそれぞれ設けられた第１端子および第２端子が設けられた図２２の極板群を概略的に示す縦断面図である。
【図２４】落下試験において、底面となる４つの面を示す図である。
【図１】
0003993223.tif 000003
【図２】
0003993223.tif 000004
【図３】
0003993223.tif 000005
【図４】
0003993223.tif 000006
【図５】
0003993223.tif 000007
【図６】
0003993223.tif 000008
【図７】
0003993223.tif 000009
【図８】
0003993223.tif 000010
【図９】
0003993223.tif 000011
【図１０】
0003993223.tif 000012
【図１１】
0003993223.tif 000013
【図１２】
0003993223.tif 000014
【図１３】
0003993223.tif 000015
【図１４】
0003993223.tif 000016
【図１５】
0003993223.tif 000017
【図１６】
0003993223.tif 000018
【図１７】
0003993223.tif 000019
【図１８】
0003993223.tif 000020
【図１９】
0003993223.tif 000021
【図２０】
0003993223.tif 000022
【図２１】
0003993223.tif 000023
【図２２】
0003993223.tif 000024
【図２３】
0003993223.tif 000025
【図２４】
0003993223.tif 000026