(57)【要約】【課題】低コストな電気化学セルを提供する。【解決手段】電池１は、セパレータ４を挟んで対向配置された正極体３０および負極体４０を含む電極体３と、電極体３を気密封止する外装体５と、を備える。外装体５は、樹脂材料により形成された複数のフィルムの積層構造を有するフィルム部材２０Ａ，２０Ｂが、電極体３を上下方向に挟んだ状態で重ね合わせて形成されている。フィルム部材２０Ａ，２０Ｂは、外側フィルム２１と、外側フィルム２１よりも電極体３側に配置され、外側フィルム２１よりも融点の低い内側フィルム２２と、を備える。外装体５は、内側フィルム２２のうち上下方向で対向する部分同士が電極体３の周囲で溶着された溶着部１３を有する。【選択図】図２
2017224386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セパレータを挟んで対向配置された正極体および負極体を含む電極体と、
前記電極体を気密封止する外装体と、
を備え、
前記外装体は、樹脂材料により形成された複数のフィルムの積層構造を有するフィルム部材が、前記電極体を第１方向に挟んだ状態で重ね合わせて形成され、
前記フィルム部材は、
第１フィルムと、
前記第１フィルムよりも前記電極体側に配置され、前記第１フィルムよりも融点の低い第２フィルムと、
を備え、
前記外装体は、前記第２フィルムのうち前記第１方向で対向する部分同士が前記電極体の周囲で溶着された溶着部を有する、
ことを特徴とする電気化学セル。
【請求項２】
前記正極体は、
正極集電箔と、
前記正極集電箔の前記負極体側の主面上に配置された正極活物質と、
を備え、
前記正極集電箔は、
前記正極活物質と重なり合う正極配置部と、
前記正極配置部の周囲全周に亘って設けられた正極周辺部と、
を備え、
前記負極体は、
負極集電箔と、
前記負極集電箔の前記正極体側の主面上に配置され、前記セパレータを挟んで前記正極活物質と対向配置された負極活物質と、
を備え、
前記負極集電箔は、
前記負極活物質と重なり合う負極配置部と、
前記負極配置部の周囲全周に亘って設けられた負極周辺部と、
を備え、
前記電極体は、前記正極周辺部および前記負極周辺部が前記セパレータを挟んで積層された状態で、全周に亘って前記セパレータに溶着されて構成されたバリア部を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項３】
前記正極体および前記負極体の一方の電極は、
第１集電箔と、
前記第１集電箔の両主面上に配置された第１活物質と、
を備え、
前記正極体および前記負極体の他方の電極は、
前記第１集電箔の両主面に対向配置され、前記一方の電極を挟む第２集電箔と、
前記第２集電箔の前記第１活物質側の主面上に配置され、前記セパレータを挟んで前記第１活物質と対向配置された第２活物質と、
を備え、
前記第２集電箔は、
前記第２活物質と重なり合う活物質配置部と、
前記活物質配置部の周囲全周に亘って設けられた周辺部と、
を備え、
前記電極体は、前記周辺部が前記セパレータを挟んで積層された状態で、全周に亘って前記セパレータに溶着されて構成されたバリア部を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項４】
前記バリア部は、前記溶着部において、前記フィルム部材に挟まれている、
ことを特徴とする請求項２または３に記載の電気化学セル。
【請求項５】
前記第１フィルムは、前記第２フィルムを形成する材料よりも、水分透過率が低い材料により形成され、
前記第２フィルムの端面は、前記第１フィルムにより被覆されている、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電気化学セル。
【請求項６】
前記電極体の集電箔と一体形成されるとともに、前記溶着部を通して前記外装体の外部に引き出された引出部を備え、
前記外装体は、前記溶着部の外側において、前記引出部に前記第１方向の一方から溶着されるとともに前記引出部を前記第１方向の一方から支持する、前記フィルム部材により形成されたサポート部を備える、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の電気化学セル。
【請求項７】
前記電極体の集電箔と一体形成され、前記電極体から前記外装体の外部に向かって延出する引出部を備え、
前記外装体は、前記フィルム部材により前記引出部の全体を挟み、
前記フィルム部材には、前記引出部を前記外装体の外部に露出させる孔部が形成されている、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の電気化学セル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学セルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
非水電解質二次電池、電気二重層キャパシタなどの電気化学セルは、各種デバイスの電源などに利用されている。電気化学セルの１つの形態として、例えば下記の特許文献１のような電池が提案されている。この電池は、ラミネートフィルムからなる外装体で電極体を気密封止したものである。ラミネートフィルムは、合成樹脂により形成されたフィルムと、アルミニウムやＳＵＳ等の金属材料により形成されたフィルムと、を積層したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２５５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ラミネートフィルムは、金属材料により形成されたフィルムを有するので高価である。したがって、従来技術の電池にあっては、部材コストを低減して、低コスト化を図るという点で課題がある。
【０００５】
そこで本発明は、低コストな電気化学セルを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電気化学セルは、セパレータを挟んで対向配置された正極体および負極体を含む電極体と、前記電極体を気密封止する外装体と、を備え、前記外装体は、樹脂材料により形成された複数のフィルムの積層構造を有するフィルム部材が、前記電極体を第１方向に挟んだ状態で重ね合わせて形成され、前記フィルム部材は、第１フィルムと、前記第１フィルムよりも前記電極体側に配置され、前記第１フィルムよりも融点の低い第２フィルムと、を備え、前記外装体は、前記第２フィルムのうち前記第１方向で対向する部分同士が前記電極体の周囲で溶着された溶着部を有する、ことを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、外装体が樹脂材料により形成された複数のフィルムの積層構造を有するフィルム部材により形成されているので、金属材料により形成されたフィルムを備えるフィルム部材により形成される場合と比較して、外装体を安価に形成することができる。したがって、低コストな電気化学セルを提供できる。
しかも、外装体は、第１フィルムよりも融点の低い第２フィルム同士が溶着された溶着部を有するので、第１フィルムの融点よりも低温で第２フィルム同士を溶着することにより、第１フィルムが溶融することを防止できる。これにより、例えば第１フィルムが局所的に薄くなったり、第２フィルムが外装体の外面に露出したりすることを防止できる。したがって、例えば内部への水分進入防止や電極体の保護等、外装体の機能の低下を防止でき、優れた信頼性を有する電気化学セルとすることができる。
【０００８】
上記の電気化学セルにおいて、前記正極体は、正極集電箔と、前記正極集電箔の前記負極体側の主面上に配置された正極活物質と、を備え、前記正極集電箔は、前記正極活物質と重なり合う正極配置部と、前記正極配置部の周囲全周に亘って設けられた正極周辺部と、を備え、前記負極体は、負極集電箔と、前記負極集電箔の前記正極体側の主面上に配置され、前記セパレータを挟んで前記正極活物質と対向配置された負極活物質と、を備え、前記負極集電箔は、前記負極活物質と重なり合う負極配置部と、前記負極配置部の周囲全周に亘って設けられた負極周辺部と、を備え、前記電極体は、前記正極周辺部および前記負極周辺部が前記セパレータを挟んで積層された状態で、全周に亘って前記セパレータに溶着されて構成されたバリア部を有する、ことが望ましい。
【０００９】
本発明によれば、正極集電箔と負極集電箔との間のうち、バリア部より内側の部分を気密封止することができる。すなわち、正極配置部と負極配置部との間に配置された正極活物質および負極活物質を集電箔により気密封止することができる。これにより、正極活物質および負極活物質が配置された部分への水分の進入を抑制できるので、正極活物質および負極活物質とともに正極集電箔と負極集電箔との間に配置される電解液の劣化を防止できる。したがって、優れた信頼性を有する電気化学セルを提供できる。
【００１０】
上記の電気化学セルにおいて、前記正極体および前記負極体の一方の電極は、第１集電箔と、前記第１集電箔の両主面上に配置された第１活物質と、を備え、前記正極体および前記負極体の他方の電極は、前記第１集電箔の両主面に対向配置され、前記一方の電極を挟む第２集電箔と、前記第２集電箔の前記第１活物質側の主面上に配置され、前記セパレータを挟んで前記第１活物質と対向配置された第２活物質と、を備え、前記第２集電箔は、前記第２活物質と重なり合う活物質配置部と、前記活物質配置部の周囲全周に亘って設けられた周辺部と、を備え、前記電極体は、前記周辺部が前記セパレータを挟んで積層された状態で、全周に亘って前記セパレータに溶着されて構成されたバリア部を有する、ことが望ましい。
【００１１】
本発明によれば、第２集電箔に挟まれた部分のうち、バリア部より内側の部分を気密封止することができる。すなわち、第２集電箔の活物質配置部に挟まれた部分に配置された第１活物質および第２活物質を、第２集電箔により気密封止することができる。これにより、第１活物質および第２活物質が配置された部分への水分の進入を抑制できるので、第１活物質および第２活物質とともに第２集電箔に挟まれた部分に配置される電解液の劣化を防止できる。したがって、優れた信頼性を有する電気化学セルを提供できる。
【００１２】
上記の電気化学セルにおいて、前記バリア部は、前記溶着部において、前記フィルム部材に挟まれている、ことが望ましい。
【００１３】
本発明によれば、バリア部における集電箔の周辺部のセパレータへの溶着を、溶着部の形成と同時に行うことができる。よって、製造工程を簡略化することが可能となり、製造コストを削減することができる。したがって、低コストな電気化学セルを提供できる。
【００１４】
上記の電気化学セルにおいて、前記第１フィルムは、前記第２フィルムを形成する材料よりも、水分透過率が低い材料により形成され、前記第２フィルムの端面は、前記第１フィルムにより被覆されている、ことが望ましい。
【００１５】
本発明によれば、第２フィルムの端面は、第２フィルムを形成する材料よりも水分透過率が低い材料により形成された第１フィルムにより被覆されているので、第２フィルムの端面が露出している構成と比較して、外装体の内部への水分の進入を抑制することができる。したがって、優れた信頼性を有する電気化学セルを提供できる。
【００１６】
上記の電気化学セルにおいて、前記電極体の集電箔と一体形成されるとともに、前記溶着部を通して前記外装体の外部に引き出された引出部を備え、前記外装体は、前記溶着部の外側において、前記引出部に前記第１方向の一方から溶着されるとともに前記引出部を前記第１方向の一方から支持する、前記フィルム部材により形成されたサポート部を備える、ことが望ましい。
【００１７】
本発明によれば、集電箔と一体形成されるとともに、溶着部を通して外装体の外部に引き出された引出部を備えるので、外装体の外部において引出部を電極端子として使用できる。これにより、別部材のタブを用いることなく、外装体の内部から外部に電極を取り出すことができる。したがって、部材コストを削減することができ、低コストな電気化学セルを提供できる。
しかも、フィルム部材により形成され、溶着部の外側において引出部に溶着されたサポート部を備えるので、外装体の外部において引出部に外力が作用した際に、引出部に破断等の破損が生じることを抑制できる。したがって、優れた信頼性を有する電気化学セルを提供できる。
【００１８】
上記の電気化学セルにおいて、前記電極体の集電箔と一体形成され、前記電極体から前記外装体の外部に向かって延出する引出部を備え、前記外装体は、前記フィルム部材により前記引出部の全体を挟み、前記フィルム部材には、前記引出部を前記外装体の外部に露出させる孔部が形成されている、ことが望ましい。
【００１９】
本発明によれば、引出部の全体がフィルム部材により挟まれているので、引出部に破断等の破損が生じることを抑制できる。したがって、優れた信頼性を有する電気化学セルを提供できる。
しかも、フィルム部材には、引出部を外装体の外部に露出させる孔部が形成されているので、集電箔と一体形成された引出部を電極端子として使用できる。これにより、別部材のタブを用いることなく、外装体の内部から外部に電極を取り出すことができる。したがって、部材コストを削減することができ、低コストな電気化学セルを提供できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、低コストな電気化学セルを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態に係る電池の平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。
【図３】第１実施形態に係る電池の製造方法を示す工程図である。
【図４】第１実施形態に係る電池の製造方法を示す工程図である。
【図５】第１実施形態に係る電池の製造方法を示す工程図である。
【図６】第１実施形態に係る電池の製造方法を示す工程図である。
【図７】第１実施形態の変形例に係る電池の断面図である。
【図８】第１実施形態の変形例に係る電池の断面図である。
【図９】第２実施形態に係る電池の説明図であって、図１のＩＩ−ＩＩ線に相当する部分における断面図である。
【図１０】第３実施形態に係る電池の平面図である。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ線における断面図である。
【図１２】第４実施形態に係る電池の断面図である。
【図１３】第４実施形態に係る電池の断面図である。
【図１４】第４実施形態に係る電池の製造方法を示す工程図である。
【図１５】第４実施形態に係る電池の製造方法を示す工程図である。
【図１６】第４実施形態に係る電池の製造方法を示す工程図である。
【図１７】第４実施形態に係る電池の製造方法を示す工程図である。
【図１８】第４実施形態に係る電池の製造方法を示す工程図である。
【図１９】第５実施形態に係る電池の説明図であって、図１のＩＩ−ＩＩ線に相当する部分における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、電気化学セルとして、非水電解質二次電池の一種であるリチウムイオン二次電池（以下、単に「電池」という。）を例に挙げて説明する。
【００２３】
［第１実施形態］
第１実施形態の電池１について説明する。
図１は、第１実施形態に係る電池の平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。なお、図１では、後述する溶着部１３に対してハッチングを付している。
図１および図２に示すように、電池１は、セパレータ４を挟んで対向配置された正極体３０および負極体４０を含む電極体３と、電極体３を気密封止する外装体５と、電極体３から外装体５の外部に向かって延出する引出部（正極引出部３５および負極引出部４５）と、を備えている。
【００２４】
外装体５は、樹脂材料により形成された複数のフィルムの積層構造を有する一対のフィルム部材２０Ａ，２０Ｂが、電極体３を挟んだ状態で重ね合わせて形成されている。すなわち、一対のフィルム部材２０Ａ，２０Ｂは、複数の樹脂材料のみにより構成されている。なお、以下の説明では、一対のフィルム部材２０Ａ，２０Ｂの重ね合わせ方向を上下方向（第１方向）と定義するとともに、一方のフィルム部材２０Ａに対する他方のフィルム部材２０Ｂ側を上側とし、その反対側を下側とする。
【００２５】
各フィルム部材２０Ａ，２０Ｂは、略同形同大の矩形状に形成されている。各フィルム部材２０Ａ，２０Ｂは、電池１の外面を構成する外側フィルム２１（第１フィルム）と、外側フィルム２１よりも電極体３側に配置された内側フィルム２２（第２フィルム）と、を有する。外側フィルム２１は、内側フィルム２２を形成する材料よりも、水分透過率が低い材料により形成されている。内側フィルム２２は、外側フィルム２１を形成する材料よりも融点の低い材料により形成されている。外側フィルム２１は、例えばナイロンやポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等により形成されている。好ましくは、外側フィルム２１は、低コスト、かつ水分透過率（吸水率）の低さで優れるポリエチレンテレフタレートにより形成されることが望ましい。内側フィルム２２は、例えばエチレン酢酸ビニル共重合体やポリエチレン等の熱可塑性を有する樹脂材料により形成されている。好ましくは、内側フィルム２２は、接着性が良好で、かつ柔軟性に富むＥＶＡにより形成されることが望ましい。外側フィルム２１および内側フィルム２２は、熱融着または接着剤により接合されている。
【００２６】
外装体５は、各フィルム部材２０Ａ，２０Ｂの内側フィルム２２のうち、上下方向で対向する部分同士が電極体３の周囲で溶着された溶着部１３を有する。溶着部１３は、上下方向から見て外装体５の外周に沿う矩形枠状に形成されている。溶着部１３の内側は、電極体３が図示しない電解液とともに配置されたキャビティ１１となっている。
【００２７】
正極体３０および負極体４０は、セパレータ４を介して上下方向に積層されている。
正極体３０は、セパレータ４の下側に配置されている。正極体３０は、金属材料により形成された正極集電箔３１と、正極集電箔３１の一方主面（上面）上に配置された正極活物質３３と、を備えている。正極集電箔３１は、例えばアルミニウムやステンレス等の金属箔により形成されている。正極集電箔３１は、上下方向から見てキャビティ１１よりも大きい矩形状に形成されている。
【００２８】
正極活物質３３は、例えば、コバルト酸リチウムやチタン酸リチウム、マンガン酸リチウム等のように、リチウムと遷移金属とを含む複合酸化物である。正極活物質３３は、正極集電箔３１の中央に、平面視矩形状となるように塗工されている。これにより、正極集電箔３１は、正極活物質３３が重なり合う矩形状の正極配置部３１ａと、正極配置部３１ａの周囲全周に亘って設けられた矩形枠状の正極周辺部３１ｂと、を備えている。なお、正極活物質３３の塗工方法としては、例えばスクリーン印刷を適用することができる。
【００２９】
負極体４０は、セパレータ４の上側に配置されている。負極体４０は、金属材料により形成された負極集電箔４１と、負極集電箔４１の正極体３０側（セパレータ４側）の主面（下面）上に配置された負極活物質４３と、を備えている。負極集電箔４１は、例えば銅やステンレス等の金属箔により形成されている。負極集電箔４１は、正極集電箔３１と略同形同大の矩形状に形成されている。
【００３０】
負極活物質４３は、例えば、シリコン酸化物やグラファイト、ハードカーボン、チタン酸リチウム、ＬｉＡｌ等である。負極活物質４３は、セパレータ４を挟んで正極活物質３３と対向配置されている。負極活物質４３は、負極集電箔４１の中央に、平面視矩形状となるように塗工されている。負極活物質４３は、上下方向から見て、正極活物質３３と略同形同大となるように塗工されている。これにより、負極集電箔４１は、負極活物質４３が重なり合う矩形状の負極配置部４１ａと、負極配置部４１ａの周囲全周に亘って設けられた矩形枠状の負極周辺部４１ｂと、を備えている。なお、負極活物質４３の塗工方法としては、例えばスクリーン印刷を適用することができる。
【００３１】
セパレータ４は、リチウムイオンを通す特性を有する、例えばポリオレフィン製の樹脂ポーラスフィルムやガラス製不織布、樹脂製不織布、セルロース繊維の積層体等により形成されている。好ましくは、セパレータ４は、外側フィルム２１を形成する材料よりも融点が低く、かつ内側フィルム２２を形成する材料よりも融点が高い材料により形成されることが望ましい。セパレータ４は、正極集電箔３１および負極集電箔４１よりも大きい矩形状に形成されている。セパレータ４の外縁は、上下方向から見て、正極集電箔３１および負極集電箔４１の外縁よりも外側に位置している。これにより、セパレータ４は、正極集電箔３１と負極集電箔４１との接触を防止している。
【００３２】
電極体３は、上下方向から見た周縁部にバリア部７を有する。バリア部７は、外装体５の溶着部１３において、各フィルム部材２０Ａ，２０Ｂに挟まれている。バリア部７は、正極集電箔３１の正極周辺部３１ｂ、および負極集電箔４１の負極周辺部４１ｂが、セパレータ４を挟んで積層された状態で、全周に亘ってセパレータ４に溶着されて構成されている。これにより、正極集電箔３１と負極集電箔４１との間のうち、バリア部７よりも内側の部分は、気密封止されている。すなわち、正極活物質３３および負極活物質４３は、図示しない電解液とともに正極集電箔３１および負極集電箔４１により気密封止されている。
【００３３】
正極引出部３５および負極引出部４５は、それぞれ帯状に形成されている。正極引出部３５は、正極集電箔３１と一体形成されている。負極引出部４５は、負極集電箔４１と一体形成されている。正極引出部３５および負極引出部４５は、互いに離れた位置に設けられ、電極体３から同じ方向に向かって延出している。正極引出部３５および負極引出部４５は、それぞれ溶着部１３を通して外装体５の外部に引き出されている。正極引出部３５および負極引出部４５は、それぞれ溶着部１３において、各フィルム部材２０Ａ，２０Ｂの内側フィルム２２に溶着されている。
また、正極引出部３５および負極引出部４５と、各フィルム部材２０Ａ，２０Ｂと、の間に、溶着強度を向上させるためのシーラント材を挟むことも、効果的である。シーラント材は、必要に応じ、ポリプロピレンやポリエチレン等の樹脂や接着剤から選ぶことができる。
【００３４】
以下、本実施形態の電池１の製造方法について説明する。なお、以下の説明における電池１の各構成部品の符号については、図１および図２を参照されたい。
図３から図６は、第１実施形態に係る電池の製造方法を示す工程図である。
最初に、図３に示すように、下側のフィルム部材２０Ａ上の中央部に、正極体３０を配置する。このとき、正極活物質３３が正極集電箔３１よりも上側に位置するように、正極体３０を配置する。次いで、正極活物質３３上に電解液を滴下する。
【００３５】
次に、図４に示すように、正極体３０上にセパレータ４を配置する。このとき、上下方向から見て、セパレータ４の外縁全体が正極集電箔３１の外縁よりも外側に位置するように、セパレータ４を配置する。なお、セパレータ４は、例えば帯状の状態でリールから連続的に供給され、上下方向から見て、下側のフィルム部材２０Ａからはみ出るように配置されてもよい。
【００３６】
次に、図５に示すように、セパレータ４上の中央部に、負極体４０を配置する。このとき、上下方向から見て、負極集電箔４１が正極集電箔３１と略一致して重なるように、負極体４０を配置する。また、負極活物質４３が負極集電箔４１よりも下側に位置するように、負極体４０を配置する。
【００３７】
次に、図６に示すように、負極体４０上に上側のフィルム部材２０Ｂを配置する。このとき、上下方向から見て、上側のフィルム部材２０Ｂが下側のフィルム部材２０Ａと略一致して重なるように、上側のフィルム部材２０Ｂを配置する。次いで、各フィルム部材２０Ａ，２０Ｂ同士をその周縁部において溶着し、溶着部１３を形成する。このとき、図中の２点鎖線で示す領域を溶着して、各フィルム部材２０Ａ，２０Ｂに挟まれた正極集電箔３１と負極集電箔４１とセパレータ４との溶着も同時に行う。すなわち、電極体３のバリア部７を溶着部１３と同時に形成する。なお、溶着方法としては、超音波溶着や、ヒーター等を用いた溶着等の熱溶着を適用できる。また、溶着時の温度は、フィルム部材２０Ａ，２０Ｂの内側フィルム２２の融点、およびセパレータ４の融点よりも高温であって、外側フィルム２１の融点よりも低温とすることが望ましい。これにより、外側フィルム２１の溶融を防止しつつ溶着部１３を形成して、キャビティ１１を確実に気密封止することができる。
【００３８】
このように、本実施形態によれば、外装体５が樹脂材料により形成された複数のフィルムの積層構造を有するフィルム部材２０Ａ，２０Ｂにより形成されているので、金属材料により形成されたフィルムを備えるフィルム部材により形成される場合と比較して、外装体５を安価に形成することができる。したがって、低コストな電池１を提供できる。
【００３９】
しかも、外装体５は、外側フィルム２１よりも融点の低い内側フィルム２２同士が溶着された溶着部１３を有するので、外側フィルム２１の融点よりも低温で内側フィルム２２同士を溶着することにより、外側フィルム２１が溶融することを防止できる。これにより、例えば外側フィルム２１が局所的に薄くなったり、内側フィルム２２が外装体５の外面に露出したりすることを防止できる。したがって、例えば内部（キャビティ１１）への水分進入防止や電極体３の保護等、外装体５の機能の低下を防止でき、優れた信頼性を有する電池１とすることができる。
【００４０】
また、フィルム部材２０Ａ，２０Ｂは、樹脂材料により形成された複数のフィルムの積層構造を有するので、フィルム部材が金属材料により形成されたフィルムを備える場合と異なり、正極と負極とがフィルム部材２０Ａ，２０Ｂを通じてショートすることを防止できる。したがって、優れた信頼性を有する電池１を提供できる。
【００４１】
また、電極体３は、正極周辺部３１ｂおよび負極周辺部４１ｂがセパレータ４を挟んで積層された状態で、全周に亘ってセパレータ４に溶着されて構成されたバリア部７を有するので、正極集電箔３１と負極集電箔４１との間のうち、バリア部７より内側の部分を気密封止することができる。すなわち、正極配置部３１ａと負極配置部４１ａとの間に配置された正極活物質３３および負極活物質４３を金属材料により形成された正極集電箔３１と負極集電箔４１とにより気密封止することができる。これにより、正極活物質３３および負極活物質４３が配置された部分への水分の進入を抑制できるので、正極活物質３３および負極活物質４３とともに正極集電箔３１と負極集電箔４１との間に配置される電解液の劣化を防止できる。したがって、優れた信頼性を有する電池１を提供できる。
【００４２】
また、バリア部７は、溶着部１３において、フィルム部材２０Ａ，２０Ｂに挟まれているので、バリア部７における正極周辺部３１ｂおよび負極周辺部４１ｂのセパレータ４への溶着を、溶着部１３の形成と同時に行うことができる。よって、製造工程を簡略化することが可能となり、製造コストを削減することができる。したがって、低コストな電池１を提供できる。
【００４３】
また、正極集電箔３１や負極集電箔４１と一体形成されるとともに、溶着部１３を通して外装体５の外部に引き出された正極引出部３５および負極引出部４５を備えるので、外装体５の外部において正極引出部３５および負極引出部４５を電極端子として使用できる。これにより、別部材のタブを用いることなく、外装体５の内部から外部に電極を取り出すことができる。したがって、部材コストを削減することができ、低コストな電池１を提供できる。
【００４４】
なお、図２に示す例では、外装体５の外周端部において、フィルム部材２０Ａ，２０Ｂの内側フィルム２２の端面が露出しているが、これに限定されない。
図７および図８は、第１実施形態の変形例に係る電池の断面図である。なお、図７は、外装体５の外周端部のうち各フィルム部材２０Ａ，２０Ｂが直接重なり合う部分を示し、図８は、外装体５の外周端部のうち各フィルム部材２０Ａ，２０Ｂが正極引出部３５または負極引出部４５を挟む部分を示している。なお、図１および図２に示す第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する（以下の実施形態でも同様）。
【００４５】
図７および図８に示すように、外装体５の外周端部において、内側フィルム２２の端面は、外側フィルム２１により被覆されている。外側フィルム２１により内側フィルム２２の端面を被覆する方法としては、例えば以下の方法を用いることができる。すなわち、溶着部１３が形成された外装体５の外周端面に、加熱されたヒーター等を押し当てる等して、外側フィルム２１を溶融させることにより、内側フィルム２２の端面を被覆することができる。また、加熱されたヒーターや超音波、レーザー等により外装体５の外周端部を加熱しながら、外装体５の外周端部をカッター等の切断手段により切断することで、溶融した外側フィルム２１を進行する切断手段の刃面により内側フィルム２２の端面上に流動させて被覆することができる。
【００４６】
このように、内側フィルム２２の端面は、内側フィルム２２を形成する材料よりも水分透過率が低い材料により形成された外側フィルム２１により被覆されているので、内側フィルム２２の端面が露出している構成と比較して、外装体５の内部への水分の進入を抑制することができる。したがって、優れた信頼性を有する電池１を提供できる。
【００４７】
［第２実施形態］
第２実施形態の電池１０１について説明する。
図９は、第２実施形態に係る電池の説明図であって、図１のＩＩ−ＩＩ線に相当する部分における断面図である。
図９に示す第２実施形態では、正極引出部３５および負極引出部４５が溶着部１３の外側において外装体１０５により支持されている点で、図２に示す第１実施形態と異なっている。
【００４８】
図９に示すように、外装体１０５は、溶着部１３の外側において正極引出部３５を支持する正極側サポート部１２４と、溶着部１３の外側において負極引出部４５を支持する負極側サポート部１２５と、を有する。正極側サポート部１２４は、下側のフィルム部材２０Ａにより形成されている。正極側サポート部１２４は、溶着部１３の外側において、正極引出部３５に下側から溶着されるとともに、正極引出部３５を下側から支持している。正極側サポート部１２４は、内側フィルム２２を正極引出部３５の下面に溶着させている。負極側サポート部１２５は、下側のフィルム部材２０Ａにより形成されている。負極側サポート部１２５は、溶着部１３の外側において、負極引出部４５に下側から溶着されるとともに、負極引出部４５を下側から支持している。負極側サポート部１２５は、内側フィルム２２を負極引出部４５の下面に溶着させている。なお、正極側サポート部１２４および負極側サポート部１２５は、各別に設けられていてもよいし、正極引出部３５および負極引出部４５の配設方向に沿って延在して一体形成されていてもよい。
【００４９】
このように、本実施形態によれば、フィルム部材２０Ａにより形成され、溶着部１３の外側において正極引出部３５および負極引出部４５に溶着された正極側サポート部１２４および負極側サポート部１２５を備えるので、外装体１０５の外部において正極引出部３５や負極引出部４５に外力が作用した際に、正極引出部３５や負極引出部４５に破断等の破損が生じることを抑制できる。したがって、優れた信頼性を有する電池１０１を提供できる。
【００５０】
なお、上記第２実施形態では、正極側サポート部１２４および負極側サポート部１２５は、下側のフィルム部材２０Ａにより形成されているが、これに限定されず、上側のフィルム部材２０Ｂにより形成されていてもよい。
【００５１】
［第３実施形態］
第３実施形態の電池２０１について説明する。
図１０は、第３実施形態に係る電池の平面図である。図１１は、図１０のＸＩ−ＸＩ線における断面図である。なお、図１０では、後述する溶着部２１３に対してハッチングを付している。
図１および図２に示す第１実施形態では、正極引出部３５および負極引出部４５が外装体５からその外部に引き出されている。これに対して、図１０および図１１に示す第３実施形態では、正極引出部３５および負極引出部４５が外装体２０５の内部で終端している点で、第１実施形態と異なっている。
【００５２】
図１０および図１１に示すように、外装体２０５は、一対のフィルム部材２２０Ａ，２２０Ｂが重ね合わせて形成されている。各フィルム部材２２０Ａ，２２０Ｂは、上下方向から見て、電極体３、正極引出部３５および負極引出部４５よりも大きい略同形同大の矩形状に形成されている。外装体２０５は、各フィルム部材２２０Ａ，２２０Ｂの内側フィルム２２のうち、上下方向で対向する部分同士が電極体３の周囲で溶着された溶着部２１３を有する。外装体２０５は、各フィルム部材２２０Ａ，２２０Ｂにより正極引出部３５および負極引出部４５の全体を挟んでいる。上側のフィルム部材２２０Ｂには、一対の孔部２２６が形成されている。各孔部２２６は、上下方向から見て、溶着部２１３における正極引出部３５および負極引出部４５と重なる部分にそれぞれ形成されている。孔部２２６は、正極引出部３５および負極引出部４５を外装体２０５の外部に露出させている。
【００５３】
このように、本実施形態によれば、正極引出部３５および負極引出部４５の全体がフィルム部材２２０Ａ，２２０Ｂにより挟まれているので、正極引出部３５および負極引出部４５に破断等の破損が生じることを抑制できる。したがって、優れた信頼性を有する電池２０１を提供できる。
【００５４】
しかも、フィルム部材２２０Ａ，２２０Ｂには、正極引出部３５および負極引出部４５を外装体２０５の外部に露出させる孔部２２６が形成されているので、正極集電箔３１や負極集電箔４１と一体形成された正極引出部３５および負極引出部４５を電極端子として使用できる。これにより、別部材のタブを用いることなく、外装体２０５の内部から外部に電極を取り出すことができる。この際、上述したように正極と負極とがフィルム部材２０Ａ，２０Ｂを通じてショートすることがないので、孔部２２６を通じて電極を取り出す構成において信頼性を確保することができる。したがって、部材コストを削減することができ、低コストな電池２０１を提供できる。
【００５５】
なお、上記第３実施形態では、一対の孔部２２６は、上側のフィルム部材２２０Ｂに形成されているが、これに限定されず、下側のフィルム部材２２０Ｂに形成されていてもよいし、各フィルム部材２２０Ａ，２２０Ｂにそれぞれ形成されていてもよい。
【００５６】
［第４実施形態］
第４実施形態の電池３０１について説明する。
図１２および図１３は、第４実施形態に係る電池の断面図である。なお、図１２は、正極引出部３３５が位置する部分における正極引出部３３５の延在方向に沿う断面を示し、図１３は、負極引出部３４５が位置する部分における負極引出部３４５の延在方向に沿う断面を示している。
図１および図２に示す第１実施形態では、電極体３が正極活物質３３および負極活物質４３を１層ずつ備えている。これに対して図１２から図１４に示す第４実施形態では、電極体３０３が正極活物質３３３Ａ，３３３Ｂおよび負極活物質３４３を２層ずつ備えている点で、第１実施形態と異なっている。
【００５７】
図１２に示すように、電極体３０３は、セパレータ３０４を挟んで対向配置された正極体３３０および負極体３４０を含んでいる。
【００５８】
負極体３４０は、負極集電箔３４１（第１集電箔）と、負極集電箔３４１の両主面上に配置された負極活物質３４３（第１活物質）と、を備えている。負極集電箔４１は、上下方向から見てキャビティ１１と同程度の大きさの矩形状に形成されている。負極活物質３４３のそれぞれは、負極集電箔３４１の両主面上の中央に、上下方向から見て略同形同大の矩形状となるように塗工されている。これにより、負極集電箔３４１は、負極活物質３４３が重なり合う矩形状の負極配置部３４１ａと、負極配置部３４１ａの周囲全周に亘って設けられた矩形枠状の負極周辺部３４１ｂと、を備えている。
【００５９】
正極体３３０は、負極体３４０を上下両側から挟むように配置されている。正極体３３０は、正極集電箔３３１（第２集電箔）と、正極集電箔３３１の負極体３４０に対向する主面上に配置された正極活物質３３３Ａ，３３３Ｂ（第２活物質）と、を備えている。正極集電箔３３１は、負極体３４０を上下両側から挟むように折り返された状態で配置されている。すなわち、正極集電箔３３１は、負極集電箔３４１の両主面に対向配置されている。正極集電箔３３１は、負極体３４０を上下両側から挟むように折り返された状態で、上下方向から見てキャビティ１１および負極体３４０よりも大きい矩形状に形成されている。
【００６０】
正極活物質３３３Ａは、正極集電箔３３１のうち負極体３４０の下側に積層された部分の中央に、平面視矩形状となるように塗工されている。正極活物質３３３Ｂは、正極集電箔３３１のうち負極体３４０の上側に積層された部分の中央に、平面視矩形状となるように塗工されている。正極活物質３３３Ａ，３３３Ｂは、上下方向から見て、正極活物質３３３Ａ，３３３Ｂと略同形同大となるように塗工されている。これにより、正極集電箔３３１は、正極活物質３３３Ａが重なり合う矩形状の下側正極配置部３３１Ａａ（活物質配置部）と、正極活物質３３３Ｂが重なり合う矩形状の上側正極配置部３３１Ｂａ（活物質配置部）と、負極体３４０の下側に積層された部分のうち下側正極配置部３３１Ａａの周囲全周に亘って設けられた矩形枠状の下側正極周辺部３３１Ａｂ（周辺部）と、負極体３４０の上側に積層された部分のうち上側正極配置部３３１Ｂａの周囲全周に亘って設けられた矩形枠状の上側正極周辺部３３１Ｂｂ（周辺部）と、を備えている。
【００６１】
セパレータ３０４は、負極体３４０と正極体３３０のうち負極体３４０の下側に積層された部分との間、および負極体３４０と正極体３３０のうち負極体３４０の上側に積層された部分との間にそれぞれ配置されている。各セパレータ３０４は、上下方向から見て折り返された状態にある正極集電箔３３１と略同形同大の矩形状に形成されている。各セパレータ３０４は、負極集電箔３４１の外周端部を全周に亘って挟んで溶着されている。セパレータ３０４は、正極集電箔３３１と負極集電箔３４１との接触を防止している。
【００６２】
電極体３０３は、上下方向から見た周縁部にバリア部３０７を有する。バリア部３０７は、外装体５の溶着部１３において、各フィルム部材２０Ａ，２０Ｂに挟まれている。バリア部３０７は、正極集電箔３３１の下側正極周辺部３３１Ａｂおよび上側正極周辺部３３１Ｂｂが、セパレータ３０４を挟んで積層された状態で、全周に亘ってセパレータ３０４に溶着されて構成されている。これにより、バリア部３０７よりも内側の部分は、気密封止されている。すなわち、正極活物質３３３Ａ，３３３Ｂおよび負極活物質３４３は、図示しない電解液とともに正極集電箔３３１により気密封止されている。
【００６３】
図１２および図１３に示すように、正極引出部３３５および負極引出部３４５は、それぞれ帯状に形成されている。正極引出部３３５は、正極集電箔３３１と一体形成されている。負極引出部３４５は、負極集電箔３４１と一体形成されている。正極引出部３３５および負極引出部３４５は、互いに離れた位置に設けられ、電極体３０３から正極集電箔３３１の折り目とは反対側に向かって延出している。正極引出部３３５および負極引出部３４５は、それぞれ溶着部１３を通して外装体５の外部に引き出されている。正極引出部３３５および負極引出部３４５は、それぞれ溶着部１３において、各フィルム部材２０Ａ，２０Ｂの内側フィルム２２に溶着されている。
【００６４】
以下、本実施形態の電池３０１の製造方法について説明する。なお、以下の説明における電池３０１の各構成部品の符号については、図１２および図１３を参照されたい。
図１４から図１８は、第４実施形態に係る電池の製造方法を示す工程図である。
最初に、図１４に示すように、下側のフィルム部材２０Ａ上の中央部に、展開された状態にある正極体３３０を配置する。このとき、正極活物質３３３Ａ，３３３Ｂが正極集電箔３３１よりも上側に位置するように、かつ下側の正極活物質３３３Ａが下側のフィルム部材２０Ａ上の中央部に位置するように、正極体３３０を配置する。次いで、正極活物質３３３Ａ上に電解液を滴下する。
【００６５】
次に、図１５に示すように、正極活物質３３３Ａ上に一方のセパレータ３０４を配置する。
次に、図１６に示すように、一方のセパレータ３０４上の中央部に、負極体３４０を配置する。このとき、上下方向から見て、負極集電箔３４１の外縁全体がセパレータ３０４の外縁よりも内側に位置するように、負極体３４０を配置する。次いで、負極活物質３４３上に電解液を滴下する。
【００６６】
次に、図１７に示すように、負極体３４０上に他方のセパレータ３０４を配置する。このとき、上下方向から見て、他方のセパレータ３０４が先に配置した一方のセパレータ３０４と略一致して重なるように、他方のセパレータ３０４を配置する。さらに、正極集電箔３３１を折り返して、他方のセパレータ３０４上に正極体３３０を重ね合わせる。
【００６７】
次に、図１８に示すように、正極体３３０上に上側のフィルム部材２０Ｂを配置する。次いで、各フィルム部材２０Ａ，２０Ｂ同士をその周縁部において溶着し、溶着部１３を形成する。このとき、図中の２点鎖線で示す領域を溶着して、各フィルム部材２０Ａ，２０Ｂに挟まれた正極集電箔３３１と負極集電箔３４１とセパレータ３０４との溶着も同時に行う。すなわち、電極体３０３のバリア部３０７を溶着部１３と同時に形成する。なお、溶着方法は、第１実施形態と同様である。
【００６８】
このように、本実施形態によれば、電極体３０３は、下側正極周辺部３３１Ａｂおよび上側正極周辺部３３１Ｂｂがセパレータ３０４を挟んで積層された状態で、全周に亘ってセパレータ３０４に溶着されて構成されたバリア部３０７を有するので、正極集電箔３３１に挟まれた部分のうち、バリア部３０７より内側の部分を気密封止することができる。すなわち、正極集電箔３３１の下側正極配置部３３１Ａａと上側正極配置部３３１Ｂａとに挟まれた部分に配置された正極活物質３３３Ａ，３３３Ｂおよび負極活物質３４３を、正極集電箔３３１により気密封止することができる。これにより、正極活物質３３３Ａ，３３３Ｂおよび負極活物質３４３が配置された部分への水分の進入を抑制できるので、正極活物質３３３Ａ，３３３Ｂおよび負極活物質３４３とともに正極集電箔３３１に挟まれた部分に配置される電解液の劣化を防止できる。したがって、優れた信頼性を有する電池３０１を提供できる。
【００６９】
また、バリア部３０７は、溶着部１３において、フィルム部材２０Ａ，２０Ｂに挟まれているので、バリア部３０７における下側正極周辺部３３１Ａｂおよび上側正極周辺部３３１Ｂｂのセパレータ３０４への溶着を、溶着部１３の形成と同時に行うことができる。よって、製造工程を簡略化することが可能となり、製造コストを削減することができる。したがって、低コストな電池３０１を提供できる。
【００７０】
なお、上記第４実施形態では、正極体３３０が負極体３４０を上下両側から挟むように配置されているが、これに限定されず、負極体が正極体を上下両側から挟むように配置された構成であってもよい。
【００７１】
［第５実施形態］
第５実施形態の電池４０１について説明する。
図１９は、第５実施形態に係る電池の説明図であって、図１のＩＩ−ＩＩ線に相当する部分における断面図である。
図２に示す第１実施形態では、電極体３がバリア部７を備えている。これに対して図１９に示す第５実施形態では、電極体４０３がバリア部を備えていない点で、第１実施形態と異なっている。
【００７２】
図１９に示すように、電極体４０３は、セパレータ４０４を挟んで対向配置された正極体４３０および負極体４４０を含んでいる。正極体４３０および負極体４４０は、セパレータ４０４を介して上下方向に積層されている。
正極体４３０は、セパレータ４０４の下側に配置されている。正極体４３０は、正極集電箔４３１と、正極集電箔４３１の一方主面（上面）上の略全面に配置された正極活物質３３と、を備えている。正極集電箔４３１は、上下方向から見てキャビティ１１よりも小さい矩形状に形成されている。
【００７３】
負極体４４０は、セパレータ４０４の上側に配置されている。負極体４４０は、負極集電箔４４１と、負極集電箔４４１の正極体４３０側（セパレータ４０４側）の主面（下面）上の全面に配置された負極活物質４３と、を備えている。負極集電箔４４１は、正極集電箔４３１と略同形同大の矩形状に形成されている。
【００７４】
セパレータ４０４は、正極集電箔４３１および負極集電箔４４１よりも大きい矩形状に形成されている。セパレータ４０４の外縁は、上下方向から見て、正極集電箔４３１および負極集電箔４４１の外縁よりも外側に位置している。これにより、セパレータ４０４は、正極集電箔４３１と負極集電箔４４１との接触を防止している。
正極引出部３５は、正極集電箔４３１と一体形成されている。負極引出部４５は、負極集電箔４４１と一体形成されている。
【００７５】
このように、本実施形態によれば、正極集電箔４３１および負極集電箔４４１をそれぞれ正極活物質３３や負極活物質４３と同等の大きさに形成できるので、正極体４３０および負極体４４０を低コストに形成することができる。したがって、低コストな電池４０１を提供できる。
【００７６】
なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、上記各実施形態においては、外装体が２枚のフィルム部材により構成されているが、これに限定されず、１枚のフィルム部材を折り返して外装体を形成してもよい。
【００７７】
また、上記各実施形態においては、電気化学セルの一例として、非水電解質二次電池を例に挙げて説明したが、これに限定されず、電気二重層キャパシタや一次電池等に上述した構成を適用することができる。一次電池としては、例えば酸化銀電池やアルカリマンガン電池等のアルカリ電池に上述した構成を適用することができる。
【００７８】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１，１０１，２０１，３０１，４０１…電池  ３，３０３，４０３…電極体  ４，３０４…セパレータ  ５，１０５，２０５…外装体  ７，３０７…バリア部  １３，２１３…溶着部  ２０Ａ，２０Ｂ，２２０Ａ，２２０Ｂ…フィルム部材  ２１…外側フィルム（第１フィルム）  ２２…内側フィルム（第２フィルム）  ３０，３３０，４３０…正極体  ３１…正極集電箔（集電箔）  ３１ａ…正極配置部  ３１ｂ…正極周辺部  ３３…正極活物質  ３５…正極引出部  ４０，３４０，４４０…負極体  ４１…負極集電箔（集電箔）  ４１ａ…負極配置部  ４１ｂ…負極周辺部  ４３…負極活物質  ４５…負極引出部  １２４…正極側サポート部（サポート部）  １２５…負極側サポート部（サポート部）  ２２６…孔部  ３３１…正極集電箔（第２集電箔）  ３３１Ａａ…下側正極配置部（活物質配置部）  ３３１Ａｂ…下側正極周辺部（周辺部）  ３３１Ｂａ…上側正極配置部（活物質配置部）  ３３１Ｂｂ…上側正極周辺部（周辺部）  ３４１…負極集電箔（第１集電箔）  ３３３Ａ，３３３Ｂ…正極活物質（第２活物質）  ３４３…負極活物質（第１活物質）
【図１】
2017224386.tif 000003
【図２】
2017224386.tif 000004
【図３】
2017224386.tif 000005
【図４】
2017224386.tif 000006
【図５】
2017224386.tif 000007
【図６】
2017224386.tif 000008
【図７】
2017224386.tif 000009
【図８】
2017224386.tif 000010
【図９】
2017224386.tif 000011
【図１０】
2017224386.tif 000012
【図１１】
2017224386.tif 000013
【図１２】
2017224386.tif 000014
【図１３】
2017224386.tif 000015
【図１４】
2017224386.tif 000016
【図１５】
2017224386.tif 000017
【図１６】
2017224386.tif 000018
【図１７】
2017224386.tif 000019
【図１８】
2017224386.tif 000020
【図１９】
2017224386.tif 000021