(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１外装材及び第２外装材を含む外装体と、
前記第１外装材と前記第２外装材との間に形成される収容空間に収容された電極体及び電解液と、を備え、
前記電極体は、第１方向に交互に積層された複数の負極及び複数の正極を含み、
前記負極は、負極集電体と、前記負極集電体上に設けられ負極活物質を含む負極活物質層と、を有し、
前記正極は、正極集電体と、前記正極集電体上に設けられ正極活物質を含む正極活物質層と、を有し、
前記電極体に含まれる前記負極活物質層の総重量ＷＡの、前記電極体に含まれる前記正極活物質層の総重量ＷＣに対する比の値であるＡＣ比（ＷＡ／ＷＣ）は、０．４５以上１．０未満であり、
前記電極体に含まれる前記負極活物質層の実体積ＶＡは、５０ｃｍ３以上１５０ｃｍ３以下であり、
前記収容空間は、前記電解液及び前記電極体に加えて、２０ｃｍ３以上の気体を更に収容可能な容積を有する、蓄電素子。
【請求項２】
前記収容空間は、前記電解液及び前記電極体に加えて、４０ｃｍ３以上の気体を更に収容可能な容積を有する、請求項１に記載の蓄電素子。
【請求項３】
第１外装材及び第２外装材を含む外装体と、
前記第１外装材と前記第２外装材との間に形成される収容空間に収容された電極体及び電解液と、を備え、
前記電極体は、第１方向に交互に積層された複数の負極及び複数の正極を含み、
前記負極は、負極集電体と、前記負極集電体上に設けられた負極活物質を含む負極活物質層と、を有し、
前記正極は、正極集電体と、前記正極集電体上に設けられた正極活物質を含む正極活物質層と、を有し、
前記電極体に含まれる前記負極活物質層の総重量ＷＡの、前記電極体に含まれる前記正極活物質層の総重量ＷＣに対する比の値であるＡＣ比（ＷＡ／ＷＣ）は、０．４５以上１．０未満であり、
前記収容空間が前記電解液及び前記電極体に加えて収容可能な気体の容積Ｖの、前記電極体に含まれる前記負極活物質層の実体積ＶＡに対する比（Ｖ／ＶＡ）は、０．１３３以上２以下である、蓄電素子。
【請求項４】
前記第１外装材と前記第２外装材とは、接合部において接合されており、
平面視における前記接合部と前記電極体との間の距離は、３ｍｍ以上１５ｍｍ未満である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の蓄電素子。
【請求項５】
前記正極活物質層の表面粗さＲａＣ及び前記負極活物質層の表面粗さＲａＡの少なくとも一方は、１００ｎｍ以上である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の蓄電素子。
【請求項６】
平面視において、前記負極が最も短くなる方向における前記負極の長さに対する、前記負極が最も短くなる方向と直交する方向における前記負極の長さの比は、１．５以上である、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の蓄電素子。
【請求項７】
前記正極活物質層は、リン酸鉄リチウムを含む、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の蓄電素子。
【請求項８】
平面視における前記電極体の面積は、８０ｃｍ２以上４７００ｃｍ２以下である、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の蓄電素子。
【請求項９】
前記電極体の厚さは、０．２５ｍｍ以上９．５ｍｍ以下である、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の蓄電素子。
【請求項１０】
前記第１外装材及び前記第２外装材は、周縁の接合部において接合している、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の蓄電素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電素子及び蓄電素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蓄電素子として、例えば特表２００９−５４５８６９号公報や特開２００８−９７９４０号公報で提案されているように、正極と負極とを交互に積層してなる電極体を有する、積層型電池や巻回型電池が広く普及している。このような蓄電素子は、外装体の内部に電極体及び電解液が収容されている。電極体の正極及び負極と電解液とが接触していることで、電解液を介して正極と負極との間をリチウムイオン等のイオンが移動することができる。このイオンの移動によって、蓄電素子を充電及び放電することができる。【０００３】
ところで、蓄電素子の内部に気体が発生することがある。気体は、例えば過剰な充電や放電によって電極表面において電解液が分解されることで発生し得る。気体は、蓄電素子の内部で反応せずに留まるため、蓄電素子を長期間に亘って使用すると、蓄電素子の内部に気体が溜まって蓄電素子の外装体が膨れ上がってしまう。蓄電素子の内部で外装体が許容しきれない量の気体が発生すると、外装体が破損してしまい、蓄電素子の内部から電解液が流出してしまう等の不具合が生じ得る。【０００４】
このような不具合に対して、特表２００９−５４５８６９号公報及び特開２００８−９７９４０号公報では、外装体の収容空間が気体を収容可能な容積を有することが提案されている。収容空間は、蓄電素子の内部で発生した気体を収容空間に収容することができるよう、十分な容積を有することが求められる。しかしながら、収容空間の容積を大きくし過ぎると、蓄電素子の体積エネルギー密度が悪化してしまう。
【発明の開示】
【０００５】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、蓄電素子の内部で発生する気体を収容空間に収容可能にしながら、蓄電素子の体積エネルギー密度の悪化を抑制することを目的とする。
【０００６】
本発明の第１の蓄電素子は、
第１外装材及び第２外装材を含む外装体と、
前記第１外装材と前記第２外装材との間に形成される収容空間に収容された電極体及び電解液と、を備え、
前記電極体は、第１方向に交互に積層された複数の負極及び複数の正極を含み、
前記負極は、負極集電体と、前記負極集電体上に設けられ負極活物質を含む負極活物質層と、を有し、
前記正極は、正極集電体と、前記正極集電体上に設けられ正極活物質を含む正極活物質層と、を有し、
前記電極体に含まれる前記負極活物質層の総重量ＷＡの、前記電極体に含まれる前記正極活物質層の総重量ＷＣに対する比の値であるＡＣ比（ＷＡ／ＷＣ）は、０．４５以上１．０未満であり、
前記電極体に含まれる前記負極活物質層の実体積ＶＡは、５０ｃｍ３以上１５０ｃｍ３以下であり、
前記収容空間は、前記電解液及び前記電極体に加えて、２０ｃｍ３以上の気体を更に収容可能な容積を有する。
【０００７】
本発明の第１の蓄電素子において、前記収容空間は、前記電解液及び前記電極体に加えて、６０ｃｍ３以上の気体を更に収容可能な容積を有してもよい。
【０００８】
本発明の第２の蓄電素子は、
第１外装材及び第２外装材を含む外装体と、
前記第１外装材と前記第２外装材との間に形成される収容空間に収容された電極体及び電解液と、を備え、
前記電極体は、第１方向に交互に積層された複数の負極及び複数の正極を含み、
前記負極は、負極集電体と、前記負極集電体上に設けられた負極活物質を含む負極活物質層と、を有し、
前記正極は、正極集電体と、前記正極集電体上に設けられた正極活物質を含む正極活物質層と、を有し、
前記電極体に含まれる前記負極活物質層の総重量ＷＡの、前記電極体に含まれる前記正極活物質層の総重量ＷＣに対する比の値であるＡＣ比（ＷＡ／ＷＣ）は、０．４５以上１．０未満であり、
前記収容空間が前記電解液及び前記電極体に加えて収容可能な気体の容積Ｖの、前記電極体に含まれる前記負極活物質層の実体積ＶＡに対する比（Ｖ／ＶＡ）は、０．１３３以上２以下である。
【０００９】
本発明の第３の蓄電素子は、
第１外装材及び第２外装材を含む外装体と、
前記第１外装材と前記第２外装材との間に形成される収容空間に収容された電極体及び電解液と、を備え、
前記電極体は、第１方向に交互に積層された複数の負極及び複数の正極を含み、
前記負極は、負極集電体と、前記負極集電体上に設けられた負極活物質を含む負極活物質層と、を有し、
前記正極は、正極集電体と、前記正極集電体上に設けられた正極活物質を含む正極活物質層と、を有し、
前記電極体に含まれる前記負極活物質層の総重量ＷＡ、前記電極体に含まれる前記正極活物質層の総重量ＷＣ、前記電極体に含まれる前記負極活物質層の実体積ＶＡ、及び、前記収容空間が前記電解液及び前記電極体に加えて収容可能な気体の容積Ｖは、次の関係を満たす。
０．０４＜  Ｖ／ＶＡ×ＷＡ／ＷＣ  ＜１．２
【００１０】
本発明の第１乃至第３の蓄電素子において、
前記第１外装材と前記第２外装材とは、接合部において接合されており、
平面視における前記接合部と前記電極体との間の距離は、３ｍｍ以上１５ｍｍ未満であってもよい。
【００１１】
本発明の第１乃至第３の蓄電素子において、前記正極活物質層の表面粗さＲａＣ及び前記負極活物質層の表面粗さＲａＡの少なくとも一方は、１００ｎｍ以上であってもよい。
【００１２】
本発明の第１乃至第３の蓄電素子において、平面視において、前記負極が最も短くなる方向における前記負極の長さに対する、前記負極が最も短くなる方向と直交する方向における前記負極の長さの比は、１．５以上であってもよい。
【００１３】
本発明の第１乃至第３の蓄電素子において、前記正極活物質層は、リン酸鉄リチウムを含んでもよい。
【００１４】
本発明の第１乃至第３の蓄電素子において、平面視における前記電極体の面積は、８０ｃｍ２以上４７００ｃｍ２以下であってもよい。
【００１５】
本発明の第１乃至第３の蓄電素子において、前記電極体の厚さは、０．２５ｍｍ以上９．５ｍｍ以下であってもよい。
【００１６】
本発明の第１乃至第３の蓄電素子において、前記第１外装材及び前記第２外装材は、周縁の接合部において接合していてもよい。
【００１７】
本発明によれば、蓄電素子の内部で発生する気体を収容空間に収容可能にしながら、蓄電素子の体積エネルギー密度の悪化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、蓄電素子を示す斜視図である。
【図２】図２は、蓄電素子を示す平面図である。
【図３】図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】図４は、電極体を示す平面図である。
【図５】図５は、絶縁シートを省いた電極体を示す平面図である。
【図６】図６は、図１のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。
【図７】図７は、蓄電素子の製造方法の一例を説明するための図である。
【図８】図８は、蓄電素子の製造方法の一例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺及び縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張していることがある。
【００２０】
また、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件ならびにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「同一」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。
【００２１】
図１乃至図８は、本発明による蓄電素子の一実施の形態を説明するための図である。図１は、蓄電素子の一具体例を示す斜視図である。また、図２は、平面視における蓄電素子１を示している。なお、本明細書において、平面視とは、平板状や偏平状の部材をその部材のシート面の法線方向から観察することをいう。具体的には、本実施の形態では、対象となる部材を第１方向ｄ１から観察することを意味している。図１及び図２に示すように、蓄電素子１は、外装体７と、外装体７によって形成された収容空間７ａに収容された電極体５及び電解液と、電極体５に接続されて外装体７の内部から外部へと延び出したタブ６と、を有している。図３は、図１の蓄電素子１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。図３に示すように、電極体５は、第１方向ｄ１に積層された複数の第１電極１０及び複数の第２電極２０を有している。
【００２２】
図１及び図２に示された例において、蓄電素子１は、全体的に厚さ方向である第１方向ｄ１に薄い偏平形状を有しており、長手方向となる第２方向ｄ２と短手方向となる第３方向ｄ３に広がっている。第１方向ｄ１、第２方向ｄ２及び第３方向ｄ３は、互いに非平行であり、図示された例では、互いに直交している。図２に示された蓄電素子１における平面視とは、後に参照する図４及び図５における電極体５における平面視と同様に、第１方向ｄ１に沿った方向からの観察を意味している。
【００２３】
図２に示す蓄電素子１の平面図において、蓄電素子１の大きさ、より詳しくは蓄電素子１の外装体７の大きさ、すなわち平面視における蓄電素子１の面積を、例えば１００ｃｍ２以上５０００ｃｍ２以下とすることができる。また、蓄電素子１の外周の長さを、例えば４０ｃｍ以上３００ｃｍ以下とすることができる。蓄電素子１の厚さ、すなわち第１方向ｄ１に沿った長さを、０．３ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることができる。蓄電素子１の重さを、例えば０．０６ｋｇ以上４．００ｋｇ以下とすることができる。図示された外装体７は、平面視において矩形形状を有している。外装体７の第２方向ｄ２と平行な長辺に沿った長さを１０ｃｍ以上１００ｃｍ以下とすることができる。外装体７の第３方向ｄ３と平行な長辺に沿った長さを１０ｃｍ以上５０ｃｍ以下とすることができる。
【００２４】
このように大型で偏平形状となっている蓄電素子１は、高さに制限のある狭いスペースにも設置することができる。また、偏平形状の蓄電素子１を撓ませて湾曲させることもできる。さらに、大型で偏平形状となっている蓄電素子１は、容易に積層させることができる。複数の蓄電素子１を積層させてユニットとすることで、容易に大容量の蓄電素子ユニットを形成することができる。加えて、蓄電素子ユニットの放熱性も優れたものとすることができる。
【００２５】
以下において、蓄電素子１が積層型のリチウムイオン二次電池である例について説明する。この例において、第１電極１０は正極１０Ｘを構成し、第２電極２０は負極２０Ｙを構成するものとする。ただし、以下に説明する作用効果の記載からも理解され得るように、ここで説明する一実施の形態は、リチウムイオン二次電池に限定されることなく、第１電極１０及び第２電極２０を第１方向ｄ１に交互に積層してなる蓄電素子１に広く適用され得る。また、蓄電素子１は積層型電池に限らず、例えば巻回型電池であってもよい。蓄電素子１が巻回型電池である場合でも、第１電極１０及び第２電極２０が第１方向ｄ１に積層される。
【００２６】
以下、蓄電素子１の各構成要素について説明する。
【００２７】
まず、電極体５について説明する。図３に示すように、電極体５は、第１方向ｄ１に沿って交互に積層された正極１０Ｘ（第１電極１０）及び負極２０Ｙ（第２電極２０）と、正極１０Ｘと負極２０Ｙとの間に配置された絶縁シート３０と、を有している。図示された例において、絶縁シート３０は、電極体５の最も一側及び最も他側にも、言い換えると、電極体５と外装体７との間にも、配置されている。電極体５は、例えば板状の正極１０Ｘ及び負極２０Ｙを合計で２０枚以上含んでいる。電極体５は、全体的に偏平形状を有し、第１方向ｄ１への厚さが薄く、第１方向ｄ１に非平行な第２方向ｄ２及び第３方向ｄ３に広がっている。電極体５の大きさ、すなわち平面視における面積を、例えば８０ｃｍ２以上４７００ｃｍ２以下とすることができる。また、電極体５の厚さ、すなわち第１方向ｄ１に沿った電極体５の長さを、例えば０．２５ｍｍ以上９．５ｍｍ以下とすることができる。
【００２８】
図４は、電極体５の平面図である。図５は、絶縁シート３０を除いた状態で、図４に示された電極体５を示した平面図である。図４及び図５に示された非限定的な例において、正極１０Ｘ及び負極２０Ｙは、略長方形形状の外輪郭を有している板状の電極である。第１方向ｄ１に非平行な第２方向ｄ２が、正極１０Ｘ及び負極２０Ｙの長手方向であり、第１方向ｄ１及び第２方向ｄ２の両方に非平行な第３方向ｄ３が、正極１０Ｘ及び負極２０Ｙの短手方向（幅方向）である。図３及び図４に示されているように、正極１０Ｘ及び負極２０Ｙは、第２方向ｄ２にずらして配置されている。より具体的には、複数の正極１０Ｘは、第２方向ｄ２における一側に寄って配置され、複数の負極２０Ｙは、第２方向ｄ２における他側に寄って配置されている。図４に示すように、正極１０Ｘ及び負極２０Ｙは、第２方向ｄ２における中央において、第１方向ｄ１に重なり合っている。
【００２９】
図４及び図５に示された例において、負極２０Ｙは、正極１０Ｘより、第３方向ｄ３の一側及び他側に延び出ている。正極１０Ｘ及び負極２０Ｙの厚さ、すなわち第１方向ｄ１に沿った正極１０Ｘ及び負極２０Ｙの長さを、例えば８０μｍ以上２５０μｍ以下とすることができる長手方向、すなわち第２方向ｄ２に沿った正極１０Ｘ及び負極２０Ｙの長さを、例えば９５ｍｍ以上９５０ｍｍ以下とすることができる。短手方向、すなわち第３方向ｄ３に沿った正極１０Ｘ及び負極２０Ｙの長さ（幅）を、例えば９５ｍｍ以上４５０ｍｍ以下とすることができる。ここで、平面視において、負極２０Ｙが最も短くなる方向（第３方向ｄ３）における負極２０Ｙの長さに対する、負極２０Ｙが最も短くなる方向に直交する方向（第２方向ｄ２）における負極２０Ｙの長さの比は、１．５以上となっていることが好ましく、２．０以上となっていることがより好ましい。
【００３０】
次に、正極１０Ｘ（第１電極１０）について説明する。図３に示されているように、正極１０Ｘ（第１電極１０）は、正極集電体１１Ｘ（第１電極集電体１１）と、正極集電体１１Ｘ上に設けられ正極活物質を含む正極活物質層１２Ｘ（第１電極活物質層１２）と、を有している。リチウムイオン二次電池において、正極１０Ｘは、放電時にリチウムイオンを吸蔵し、充電時にリチウムイオンを放出する。
【００３１】
図３に示すように、正極集電体１１Ｘは、互いに対向する第１面１１ａ及び第２面１１ｂを主面として有している。正極活物質層１２Ｘは、正極集電体１１Ｘの第１面１１ａ及び第２面１１ｂの両側の面上に形成されている。具体的には、正極集電体１１Ｘの第１面１１ａ又は第２面１１ｂが、電極体５に含まれる電極板１０，２０のうちの積層方向ｄ１における最外方に位置する場合、正極集電体１１Ｘの最外方側となる面には正極活物質層１２Ｘが設けられない。この正極集電体１１Ｘの位置に依存した正極活物質層１２Ｘの有無を除き、電極体５に含まれる複数の正極１０Ｘは、正極集電体１１Ｘの両側に正極活物質層１２Ｘを有し、互いに同一に構成され得る。
【００３２】
正極集電体１１Ｘ及び正極活物質層１２Ｘは、蓄電素子１（リチウムイオン二次電池）に適用され得る種々の材料を用いて種々の製法により、作製され得る。一例として、正極集電体１１Ｘは、銅、アルミニウム、チタン、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性を有する金属、とりわけアルミニウム箔によって形成され得る。正極集電体１１Ｘの厚さは、特に限定されないが、１μｍ以上５０μｍ以下が好ましく、５μｍ以上２０μｍ以下がより好ましい。正極集電体１１Ｘの厚さが１μｍ以上５０μｍ以下であると、正極集電体１１Ｘの取り扱いが容易になるとともに、蓄電素子１の体積エネルギー密度の低下を抑制できる。正極活物質層１２Ｘは、例えば、正極活物質、導電助剤、バインダーとなる結着剤を含んでいる。正極活物質層１２Ｘは、正極活物質、導電助剤及び結着剤を溶媒に分散させてなる正極用スラリーを、正極集電体１１Ｘをなす材料上に塗工して固化させることで、作製され得る。このような正極活物質層１２Ｘは、空隙を含んで形成される。
【００３３】
正極活物質として、例えば、一般式ＬｉＭｘＯｙ（ただし、Ｍは金属であり、ｘ及びｙは金属Ｍと酸素Ｏの組成比である）で表される金属酸リチウム化合物が用いられる。金属酸リチウム化合物の具体例として、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム等が例示され得る。または、正極活物質として、一般式ＬｉＭＰＯ４（ただし、Ｍは金属である）で表されるリン酸金属リチウム化合物が用いられてもよい。リン酸金属リチウム化合物の具体例として、リン酸鉄リチウム、リン酸マンガンリチウム、リン酸コバルトリチウム等が例示され得る。さらに、正極活物質として、リチウム以外の金属を複数使用したものを使用してもよく、三元系と呼ばれるＮＣＭ（ニッケルコバルトマンガン）系酸化物、ＮＣＡ（ニッケルコバルトアルミニウム）系酸化物等を使用してもよい。正極活物質として、これらの物質を１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよいが、リン酸鉄リチウムが好ましい。正極活物質層１２Ｘが含む正極活物質がリン酸鉄リチウムである場合、サイクル特性に優れた長寿命な蓄電素子とすることができる。すなわち、蓄電素子１を長期間にわたって使用することができる。正極活物質は、特に限定されないが、その平均粒子径が０．５μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上３０μｍ以下であることがより好ましい。なお、平均粒子径は、レーザー回折・散乱法によって求めた粒度分布において、体積積算が５０％での粒径（Ｄ５０）を意味する。正極活物質層における正極活物質の含有量は、正極活物質層全量基準で、５０質量％以上９８．５質量％以下が好ましく、６０質量％以上９８質量％以下がより好ましい。
【００３４】
正極用バインダーとなる結着剤の具体例としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＰＶｄＦ−ＨＦＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素含有樹脂、ポリメチルアクリレート（ＰＭＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等のアクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリ（メタ）アクリル酸、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ヒドロキシエチルセルロース、及びポリビニルアルコール等が挙げられる。これらバインダーは、１種単独で使用されてもよいし、２種以上が併用されてもよい。また、カルボキシメチルセルロース等は、ナトリウム塩等の塩の態様にて使用されていてもよい。これらのなかでは、フッ素含有樹脂が好ましく、中でもポリフッ化ビニリデンがより好ましい。正極活物質層１２Ｘにおけるバインダーの含有量は、正極活物質層１２Ｘの全量基準で、０．５質量％以上であることが好ましく、０．５質量％以上２０質量％以下であることがより好ましく、１．０質量％以上１０質量％以下がさらに好ましい。
【００３５】
導電助剤は、正極活物質や負極活物質よりも導電性が高い材料が使用され、具体的には、ケッチェンブラック、アセチレンブラック（ＡＢ）等のカーボンブラック、カーボンナノチューブ、棒状カーボン等の炭素材料等が挙げられる。導電助剤は１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。正極活物質層において、導電助剤が含有される場合、導電助剤の含有量は、正極活物質層全量基準で、０．５質量％以上１５質量％以下であることが好ましく、１．０質量％以上９質量％以下であることがより好ましい。
【００３６】
なお、正極活物質層１２Ｘは、本発明の効果を損なわない範囲内において、正極活物質、導電助剤、及びバインダー以外の他の任意成分を含んでもよい。ただし、正極活物質層１２Ｘの総質量のうち、正極活物質、導電助剤、及びバインダーの総含有量は、９０質量％以上であることが好ましく、９５質量％以上であることがより好ましい。正極活物質層１２Ｘの厚さ（正極活物質層１２Ｘが複数ある場合は各々の厚さ）は、特に限定されないが、１０μｍ以上１００μｍ以下が好ましく、２０μｍ以上８０μｍ以下がより好ましい。
【００３７】
図５に示すように、正極集電体１１Ｘ（第１電極集電体１１）は、第１接続領域ａ１及び第１電極領域ｂ１を有している。正極活物質層１２Ｘ（第１電極活物質層１２）は、正極集電体１１Ｘの第１電極領域ｂ１のみに積層されている。第１接続領域ａ１及び第１電極領域ｂ１は、第２方向ｄ２に配列されている。第１接続領域ａ１は、第１電極領域ｂ１よりも第２方向ｄ２における一側（図５における左側）に位置している。すなわち、第１接続領域ａ１は、第２方向ｄ２の端部に位置している。複数の正極集電体１１Ｘは、図５に示すように、第１接続領域ａ１において、抵抗溶接や超音波溶接、テープによる貼着、融着等によって互いに接合され、互いに電気的に接続している。
【００３８】
図示された例では、一つのタブ６が、第１接続領域ａ１において正極集電体１１Ｘに電気的に接続している。タブ６は、電極体５から第２方向ｄ２に延び出している。一方、図５に示すように、第１電極領域ｂ１は、負極２０Ｙの後述する負極活物質層２２Ｙに対面する領域の内側に位置している。そして、第３方向ｄ３に沿った正極１０Ｘの幅は、第３方向ｄ３に沿った負極２０Ｙの幅よりも狭くなっている。このような第１電極領域ｂ１の配置により、負極活物質層２２Ｙからのリチウムの析出を防止することができる。
【００３９】
次に、負極２０Ｙ（第２電極２０）について説明する。負極２０Ｙ（第２電極２０）は、負極集電体２１Ｙ（第２電極集電体２１）と、負極集電体２１Ｙ上に設けられ負極活物質を含む負極活物質層２２Ｙ（第２電極活物質層２２）と、を有している。リチウムイオン二次電池において、負極２０Ｙは、放電時にリチウムイオンを放出し、充電時にリチウムイオンを吸蔵する。
【００４０】
図３に示すように、負極集電体２１Ｙは、互いに対向する第１面２１ａ及び第２面２１ｂを主面として有している。負極活物質層２２Ｙは、負極集電体２１Ｙの第１面２１ａ及び第２面２１ｂ少なくとも一方の面上に形成される。具体的には、負極集電体２１Ｙの第１面２１ａ又は第２面２１ｂが、電極体５に含まれる電極板１０，２０のうちの積層方向ｄ１における最外方に位置する場合、負極集電体２１Ｙの最外方側となる面には負極活物質層２２Ｙが設けられない。この負極集電体２１Ｙの位置に依存した負極活物質層２２Ｙの有無を除き、電極体５に含まれる複数の負極２０Ｙは、負極集電体２１Ｙの両側に設けられた一対の負極活物質層２２Ｙを有し、互いに同一に構成され得る。
【００４１】
負極集電体２１Ｙ及び負極活物質層２２Ｙは、蓄電素子１（リチウムイオン二次電池）に適用され得る種々の材料を用いて種々の製法により、作製され得る。一例として、負極集電体２１Ｙは、例えば銅、アルミニウム、チタン、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性を有する金属、とりわけ銅箔によって形成される。負極集電体２１Ｙの厚さは、特に限定されないが、１μｍ以上５０μｍ以下が好ましく、５μｍ以上２０μｍ以下がより好ましい。負極集電体２１Ｙの厚さが１μｍ以上５０μｍ以下であると、負極集電体２１Ｙの取り扱いが容易になるとともに、蓄電素子１の体積エネルギー密度の低下を抑制できる。負極活物質層２２Ｙは、例えば、炭素材料からなる負極活物質、及び、バインダーとして機能する結着剤を含んでいる。負極活物質層２２Ｙは、例えば、炭素粉末や黒鉛粉末、スズ化合物とシリコンと炭素の複合体、リチウム等からなる負極活物質とポリフッ化ビニリデンのような結着剤とを溶媒に分散させてなる負極用スラリーを、負極集電体２１Ｙをなす材料上に塗工して固化することで、作製され得る。このような負極活物質層２２Ｙは、空隙を含んで形成される。
【００４２】
負極活物質としては、炭素材料が好ましく、中でもグラファイトがより好ましい。負極活物質として、これらの物質を１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。負極活物質は、特に限定されないが、その平均粒子径が０．５μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上３０μｍ以下であることがより好ましい。負極活物質層２２Ｙにおける負極活物質の含有量は、負極活物質層２２Ｙの全量基準で、５０質量％以上９８．５質量％以下が好ましく、６０質量％以上９８質量％以下がより好ましい。
【００４３】
負極用バインダーとなる結着剤の具体例としては、正極用バインダーの具体例と同様であり、これらバインダーは、１種単独で使用されてもよいし、２種以上が併用されてもよい。また、カルボキシメチルセルロース等は、ナトリウム塩等の塩の態様にて使用されていてもよい。これらのなかでは、フッ素含有樹脂が好ましく、中でもポリフッ化ビニリデンがより好ましい。負極活物質層２２Ｙにおけるバインダーの含有量は、負極活物質層２２Ｙの全量基準で、０．５質量％以上であることが好ましく、０．５質量％以上２０質量％以下であることがより好ましく、１．０質量％以上１０質量％以下がさらに好ましい。
【００４４】
負極活物質層２２Ｙは、導電助剤を含有してもよい。導電助剤の具体例は、正極活物質層１２Ｘの場合と同じものが挙げられる。導電助剤は１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。負極活物質層において、導電助剤が含有される場合、導電助剤の含有量は、負極活物質層全量基準で、１質量％以上３０質量％以下であることが好ましく、２質量％以上２５質量％以下であることがより好ましい。
【００４５】
なお、負極活物質層２２Ｙにおいて、本発明の効果を損なわない範囲内において、負極活物質、導電助剤、及びバインダー以外の他の任意成分を含んでもよいことは、正極活物質層１２Ｘの場合と同じであり、その含有量も同様である。負極活物質層２２Ｙの厚さ（負極活物質層２２Ｙが複数ある場合は各々の厚さ）は、特に限定されないが、１０μｍ以上１００μｍ以下が好ましく、２０μｍ以上８０μｍ以下がより好ましい。
【００４６】
図５に示すように、負極集電体２１Ｙ（第２電極集電体２１）は、第２接続領域ａ２及び第２電極領域ｂ２を有している。負極活物質層２２Ｙ（第２電極活物質層２２）は、負極集電体２１Ｙの第２電極領域ｂ２のみに積層されている。第２接続領域ａ２及び第２電極領域ｂ２は、第２方向ｄ２に配列されている。第２接続領域ａ２は、第２電極領域ｂ２よりも第２方向ｄ２における他側（図５における右側）に位置している。すなわち、第２接続領域ａ２は、第２方向ｄ２の端部に位置している。複数の負極集電体２１Ｙは、図５に示すように、第２接続領域ａ２において、抵抗溶接や超音波溶接、テープによる貼着、融着等によって互いに接合され、互いに電気的に接続している。図示された例では、正極集電体１１Ｘに接続したタブとは別のタブ６が、第２接続領域ａ２において負極集電体２１Ｙに電気的に接続している。タブ６は、電極体５から第２方向ｄ２の他側に延び出している。
【００４７】
既に説明したように、正極１０Ｘの第１電極領域ｂ１は、負極２０Ｙの第２電極領域ｂ２に対面する領域の内側に位置している（図５参照）。すなわち、第２電極領域ｂ２は、正極１０Ｘの正極活物質層１２Ｘに対面する領域を内包する領域に広がっている。第３方向ｄ３に沿った負極２０Ｙの幅は、第３方向ｄ３に沿った正極１０Ｘの幅よりも広くなっている。とりわけ、負極２０Ｙの第３方向ｄ３における一側端部２０ａは、正極１０Ｘの第３方向ｄ３における一側端部１０ａよりも、第３方向ｄ３における一側に位置し、且つ、負極２０Ｙの第３方向ｄ３における他側端部２０ｂは、正極１０Ｘの第３方向ｄ３における他側端部１０ｂよりも、第３方向ｄ３における他側に位置している。
【００４８】
蓄電素子１は、電極において電極活物質と電解液とが反応することで電力を供給する。したがって、蓄電素子１が供給可能な電力量は、正極活物質層１２Ｘの量や負極活物質層２２Ｙの量に比例する。蓄電素子１の電極体５に含まれる正極活物質層１２Ｘの総重量ＷＣは、１０ｇ以上であることが好ましく、負極活物質層２２Ｙの総重量ＷＡは、６ｇ以上であることが好ましい。また、負極におけるリチウムの析出を効果的に防止するため、正極活物質層１２Ｘに対して、負極活物質層２２Ｙが十分な量となっていることが好ましい。具体的には、負極活物質層２２Ｙの総重量ＷＡの、正極活物質層１２Ｘの総重量ＷＣに対する比の値であるＡＣ比（ＷＡ／ＷＣ）は、０．４５以上１．０未満であり、好ましくは０．５０以上１．０未満である。なお、正極活物質層１２Ｘの総重量ＷＣおよび負極活物質層２２Ｙの総重量ＷＡは、以下の方法により求めることができる。蓄電素子内の正極１０Ｘおよび負極２０Ｙ上に形成された正極活物質層１２Ｘおよび負極活物質層２２Ｙの重量を測定する際は、正極１０Ｘおよび負極２０Ｙの重量から、正極集電体１１Ｘおよび負極集電体２１Ｙのみの重量を減算して求める。より具体的な手順としては、まず、蓄電素子１の外装体７を切開して電極体５を取り出した後、正極１０Ｘ，負極２０Ｙ，絶縁シート３０を１枚ずつはがし、正極１０Ｘと負極２０Ｙをジエチルカーボネート等の溶剤で洗浄し、乾燥させる。次に、正極１０Ｘおよび負極２０Ｙの重量を測定する。その後、正極活物質層１２Ｘおよび負極活物質層２２ＹをＮ−メチルピロリドンや水などの溶剤で拭き取って正極集電体１１Ｘおよび負極集電体２１Ｙのみとし、これらを乾燥させ、重量を測定する。最後に、正極１０Ｘおよび負極２０Ｙの重量（測定値）から、正極集電体１１Ｘおよび負極集電体２１Ｙの重量（測定値）を減算することで、求めることができる。
【００４９】
また、正極活物質層１２Ｘや負極活物質層２２Ｙの実体積が大きくなっていることで、電極活物質層と電解液とが接触する領域を拡大することができる。これにより、蓄電素子１から効率よく電力を供給させることができる。具体的には負極活物質層２２Ｙの実体積ＶＡは、５０ｃｍ３以上１５０ｃｍ３以下であり、好ましくは６５ｃｍ３以上１２０ｃｍ３以下である。ここで、負極活物質層２２Ｙの実体積ＶＡとは、電極体５に含まれる負極活物質層２２Ｙに含まれる空隙を除いた体積の合計である。なお、負極活物質層２２Ｙの実体積ＶＡは、例えば、ガス吸着法とＢＥＴ換算式とから負極活物質層２２Ｙ内の空隙容積（細孔容積）を求め、見かけの体積（面積×厚み）から減算することにより求められる。
【００５０】
正極１０Ｘの表面及び負極２０Ｙの表面は、粗くなっていることが好ましい。具体的には、正極１０Ｘの表面粗さＲａＣ及び負極２０Ｙの表面粗さＲａＡのうちの少なくとも一方が、１００ｎｍ以上であることが好ましい。なお、表面粗さＲａとは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−２００１における算術平均粗さを意味する。
【００５１】
次に、絶縁シート３０について説明する。絶縁シート３０は、例えば第１方向ｄ１に隣り合う任意の二つの電極１０，２０の間に位置している。正極１０Ｘ（第１電極１０）及び負極２０Ｙ（第２電極２０）の間に位置する絶縁シート３０は、正極１０Ｘ及び負極２０Ｙが接触しないように離間させている。電極体５の第１方向ｄ１の最も一側及び最も他側に配置されている絶縁シート３０は、電極体５の表面の一部を形成しており、電極体５が外部の部材と接触しないように離間させている。絶縁シート３０は、絶縁性を有しており、正極１０Ｘ及び負極２０Ｙの接触による短絡を防止する。
【００５２】
図４及び図５に示されている例では、絶縁シート３０は、第２方向ｄ２及び第３方向ｄ３に延びる矩形形状である。また、絶縁シート３０は、平面視において、正極１０Ｘの正極活物質層１２Ｘの全領域及び負極２０Ｙの負極活物質層２２Ｙの全領域を覆うように広がっている。
【００５３】
絶縁シート３０は、大きなイオン透過度(透気度)、所定の機械的強度、および、電解液、正極活物質、負極活物質等に対する耐久性を有していることが好ましい。このような絶縁シート３０として、例えば、絶縁性の材料によって形成された多孔質体や不織布等を用いることができる。より具体的には、絶縁シート３０として、融点が８０〜１４０℃程度の熱可塑性樹脂からなる多孔フィルムを用いることができる。熱可塑性樹脂として、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン系ポリマー、またはポリエチレンテレフタレートを採用することができる。外装体７の収容空間７ａには、電極体５とともに電解液が封入される。電解液が、多孔質体や不織布からなる絶縁シート３０に含浸することで、絶縁シート３０を間に配置した電極１０，２０の電極活物質層１２，２２が電解液に接触した状態に維持される。
【００５４】
一例として、絶縁シート３０は、絶縁性微粒子と絶縁シート用バインダーとを含み、絶縁性微粒子が絶縁シート用バインダーによって結着されて構成されている。絶縁性微粒子は、絶縁性であれば特に限定されず、有機粒子、無機粒子の何れであってもよい。具体的な有機粒子としては、例えば、架橋ポリメタクリル酸メチル、架橋スチレン−アクリル酸共重合体、架橋アクリロニトリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリ（２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸リチウム）、ポリアセタール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂等の有機化合物から構成される粒子が挙げられる。無機粒子としては二酸化ケイ素、窒化ケイ素、アルミナ、ベーマイト、チタニア、ジルコニア、窒化ホウ素、酸化亜鉛、二酸化スズ、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、フッ化カリウム、フッ化リチウム、クレイ、ゼオライト、炭酸カルシウム等の無機化合物から構成される粒子が挙げられる。また、無機粒子は、ニオブ−タンタル複合酸化物、マグネシウム−タンタル複合酸化物等の公知の複合酸化物から構成される粒子であってもよい。絶縁性微粒子は１種を単独で用いてもよいし、複数種を併用してもよい。絶縁性微粒子の平均粒子径は、絶縁シート３０の厚さよりも小さければ特に限定されず、例えば０．００１μｍ以上１μｍ以下、好ましくは０．０５μｍ以上０．８μｍ以下、より好ましくは０．１μｍ以上０．６μｍ以下である。絶縁シート３０に含有される絶縁性微粒子の含有量は、絶縁シート３０の全量基準で、好ましくは１５質量％以上９５質量％以下、より好ましくは４０質量％以上９０質量％以下、更に好ましくは６０質量％以上８５質量％以下である。絶縁性微粒子の含有量が上記範囲内であると、絶縁シート３０は、均一な多孔質構造が形成でき、かつ適切な絶縁性が付与される。絶縁シート用バインダーとしては、上記した正極用バインダーと同種のものが使用できる。絶縁シート３０における絶縁シート用バインダーの含有量は、絶縁シート３０の全量基準で、５質量％以上５０質量％以下であることが好ましく、１０質量％以上４５質量％以下がより好ましく、１５質量％以上４０質量％以下が更に好ましい。
【００５５】
次に、タブ６について説明する。タブ６は、蓄電素子１における端子として機能する。図３乃至図５に示すように、電極体５の正極１０Ｘ（第１電極１０）に一方（第２方向ｄ２の一側）のタブ６が電気的に接続している。同様に、電極体５の負極２０Ｙ（第２電極２０）に他方（第２方向ｄ２の他側）のタブ６が電気的に接続している。図１及び図３に示すように、一対のタブ６は、外装体７の内部である収容空間７ａから、外装体７の外部へと第２方向ｄ２に延び出している。タブ６の外装体７の外部に延びている部分の第２方向ｄ２に沿った長さは、例えば１０ｍｍ以上２５ｍｍ以下である。
【００５６】
なお、図３に示すように、タブ６は、後述する外装体７が有する第１外装材４０と第２外装材５０との間、より詳しくは第１外装材４０の第１シーラント層４２と第２外装材５０の第２シーラント層５２との間を通過する。
【００５７】
タブ６は、アルミニウム、銅、ニッケル、ニッケルメッキ銅等を用いて板状または短冊状に形成され得る。タブ６の厚みは、例えば０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下である。また、タブ６の幅、すなわち第３方向ｄ３に沿ったタブ６の長さは、一定となっている。
【００５８】
タブ６上には、シール部４が設けられている。シール部４は、タブ６の第２方向ｄ２における中間部において、タブ６を周囲から取り囲んでいる。シール部４は、外装体７に溶着しており、タブ６と外装体７との間を封止している。シール部４は、タブ６と外装体７との間の接触、特にタブ６と外装体７における第１外装材４０の金属層４１との接触を効果的に防止する。シール部４の材料としては、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、低密度ポリエチレン、アイオノマー、エチレン・酢酸ビニル共重合体等を挙げることができる。シール部４の厚みを、例えば０．０５ｍｍ以上０．４ｍｍ以下とすることができる。
【００５９】
次に、外装体７について説明する。外装体７は、電極体５及び電解液を封止するための包装体である。図３に示すように、外装体７は、電極体５を収容するための収容空間７ａを形成している。外装体７は、電極体５及び電解液をその内部の収容空間７ａに収容して密閉する。
【００６０】
収容空間７ａは、電極体５を収容することができるよう、電極体５の寸法以上の寸法となっている。一方、蓄電素子１の体積エネルギー密度を高くするため、収容空間７ａは、小さくなっていることが好ましい。ここで、体積エネルギー密度とは、蓄電素子が占める体積あたりの当該蓄電素子が供給可能な電力量（容量）のことを意味する。このため、外装体７は、少なくとも第１方向ｄ１においては収容している電極体５に接していることが好ましい。収容空間７ａは、収容される電極体５の形状に合わせた形状となるよう、形成されている。図示された例では、収容空間７ａは、略直方体形状となっている。収容空間７ａは、例えば、第１方向ｄ１に沿った長さが０．２５ｍｍ以上９．５ｍｍ以下であり、第２方向ｄ２に沿った長さが９５ｍｍ以上９９０ｍｍ以下であり、第３方向ｄ３に沿った長さが９５ｍｍ以上４９０ｍｍ以下である。
【００６１】
収容空間７ａは、電極体５及び電解液に加えて、さらに一定量以上の気体を収容可能になっている。つまり、収容空間７ａを画成する外装体７は、柔軟な材料によって変形可能であり、変形することで一定量以上膨張可能となっている。例えば、収容空間７ａを形成する外装体７の第１外装材４０及び第２外装材５０が変形（膨張）することで、収容空間７ａに気体が収容される。収容空間７ａが更なる気体を収容可能となっていることで、外装体７を破損させることなく、蓄電素子１の内部、すなわち収容空間７ａにおいて発生した気体を、収容空間７ａに収容することができる。収容空間７ａが収容可能な気体の容積Ｖは、２０ｃｍ３以上であり、好ましくは４０ｃｍ３以上であり、さらに好ましくは８０ｃｍ３以上である。
【００６２】
なお、収容可能な気体の容積とは、外装体に破れ、破裂、損傷等が生じることなく、膨張可能な容積のことである。したがって、収容可能な気体の容積は、外装体が種々の容積だけ膨張したサンプルを用意するとともに、各サンプルの外装体に破れ、破裂、損傷等の有無を確認することで、特定され得る。例えば、後述する具体例のように互いに対向する外装材を接合することで収容空間７ａを形成する外装体７においては、接合された対向する外装材が剥離することなく、膨張し得る容積のことを意味する。なお、対向する外装材の剥離の有無は、はさみやカッター等の切断具によって外装体を切り開いて外装体の内部を観察することで確認することができる。
【００６３】
また、収容空間７ａが収容可能な気体の容積Ｖの、電極体５に含まれる負極活物質層２２Ｙの実体積ＶＡに対する比（Ｖ／ＶＡ）は、０．１３３以上２以下であり、好ましくは０．４以上２以下である。
【００６４】
外装体７は、第１外装材４０と、第２外装材５０と、を有している。図２によく示されているように、第１外装材４０と第２外装材５０とがそれぞれの周縁の接合部６０において接合されていることで、収容空間７ａが形成されている。とりわけ、図２に示された例では、第１外装材４０及び第２外装材５０は、互いに対向して配置され、接合部６０において接合されている。第１外装材４０と第２外装材５０とは、例えば接着性を有する接着層によって接合されていてもよいし、溶着されることによって接合されていてもよい。接着層によって接合される場合、接着層は、接着性に加え、絶縁性、耐薬品性、熱可塑性等を有していることが好ましく、例えば、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、低密度ポリエチレン、アイオノマー、エチレン・酢酸ビニル共重合体等を用いることができる。このような第１外装材４０及び第２外装材５０の厚さを、例えば０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下とすることができる。
【００６５】
図６には、図１の蓄電素子１のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図が示されている。図６に示すように、接合部６０と電極体５とは、離間している。接合部６０と電極体５とが離間していることで、収容空間７ａに電極体５及び電解液に加えて気体を収容するための隙間が形成される。収容空間７ａに十分な量の気体を収容可能としつつ、かつ体積エネルギー密度の悪化を抑制するため、図２や図６に示された平面視における接合部６０と電極体５との間の距離Ｌは、３ｍｍ以上１５ｍｍ未満であることが好ましく、５ｍｍ以上１５ｍｍ未満であることがより好ましい。
【００６６】
なお、第１外装材４０と第２外装材５０とは、それぞれ別の部材であってもよいが、一体化している部材であってもよい。すなわち、第１外装材４０及び第２外装材５０は、１つのシート状の部材の一部及び他の一部であってもよい。この場合、第１外装材４０と第２外装材５０とが接続されている部分以外の部分（縁部）において第１外装材４０と第２外装材５０とが接合されることで、収容空間７ａが形成される。
【００６７】
図３によく示されているように、第１外装材４０は、電極体５を収容可能な十分な大きさの収容空間７ａを形成するため、第１外装材４０の周縁から膨出した膨出部４７を含んでいる。膨出部４７は、第１外装材４０の周縁によって取り囲まれて、第２外装材５０から離間する向きに膨出している。膨出部４７は、第１外装材４０の中央部に位置している。一方、図示された例では、第２外装材５０は、膨出部を含んでおらず、平坦になっている。
【００６８】
しかしながら、図示された例に限らず、第１外装材４０は膨出部を含んでおらず、第２外装材５０が収容空間７ａを形成するための膨出部を含んでいてもよい。さらには、第１外装材４０及び第２外装材５０の両方が、収容空間７ａを形成するための膨出部を含んでいてもよい。
【００６９】
図３に示された例において、第１外装材４０は、第１金属層４１及び第１金属層４１に積層された第１シーラント層４２を含んでいる。同様に、第２外装材５０は、第２金属層５１及び第２金属層５１に積層された第２シーラント層５２を含んでいる。第１シーラント層４２は、第１外装材４０において第２外装材５０に対面する側に設けられている。第２シーラント層５２は、第２外装材５０において第１外装材４０に対面する側に設けられている。すなわち、第１外装材４０と第２外装材５０とは、第１外装材４０の第１シーラント層４２と第２外装材５０の第２シーラント層５２とが向かい合うように配置されている。
【００７０】
また、図示された例では、第１外装材４０は、第１金属層４１の表面をなす、すなわち第１金属層４１の第１シーラント層４２が積層された面とは逆側の面に設けられた、絶縁性を有する第１絶縁層４３をさらに含んでいる。さらに、図示された例では、第２外装材５０は、第２金属層５１の表面をなす、すなわち第２金属層５１の第２シーラント層５２が積層された面とは逆側の面に設けられた、絶縁性を有する第２絶縁層５３をさらに含んでいる。図３に示すように、第２方向ｄ２において、第１外装材４０の第１シーラント層４２と第２外装材５０の第２シーラント層５２との間を、タブ６が通過している。タブ６のシール部４と第１シーラント層４２及び第２シーラント層５２とが溶着されることで、タブ６と外装体７との間を封止している。
【００７１】
第１金属層４１及び第２金属層５１は、高ガスバリア性と成形加工性を有することが好ましく、例えばアルミニウム箔やステンレス箔等を用いることができる。第１シーラント層４２及び第２シーラント層５２は、収容空間７ａに収容された電極体５と第１金属層４１及び第２金属層５１とが電気的に接続されることを防止する。第１シーラント層４２及び第２シーラント層５２は、熱可塑性を有する。熱可塑性を有する第１シーラント層４２及び第２シーラント層５２によって、第１外装材４０と第２外装材５０とを溶着によって接合することができる。第１シーラント層４２及び第２シーラント層５２としては、例えばポリプロピレン等を用いることができる。第１絶縁層４３及び第２絶縁層５３は、外部の導体と第１金属層４１及び第２金属層５１とが電気的に接続されることを防止する。第１絶縁層４３及び第２絶縁層５３は、例えば薄膜状のナイロンやポリエチレンテレフタレートの層である。
【００７２】
本実施の形態の蓄電素子１において、電極体５に含まれる負極活物質層２２Ｙの総重量ＷＡ、電極体５に含まれる正極活物質層１２Ｘの総重量ＷＣ、電極体５に含まれる負極活物質層２２Ｙの実体積ＶＡ、及び、収容空間７ａが電解液及び電極体５に加えて収容可能な気体の容積Ｖは、次の関係（ｉ）を満たしており、好ましくは次の関係（ｉｉ）を満たしている。
０．０４  ＜  Ｖ／ＶＡ×ＷＡ／ＷＣ  ＜  １．２  ・・・（ｉ）
０．１２  ＜  Ｖ／ＶＡ×ＷＡ／ＷＣ  ＜  １．２  ・・・（ｉｉ）
【００７３】
次に、上述した構成からなる蓄電素子１の製造方法の一例について、説明する。
【００７４】
まず、第１電極１０として正極１０Ｘを作製する。正極１０Ｘの正極活物質層１２Ｘを形成するために、まず、正極活物質と、正極用バインダーと、溶媒とを含む正極活物質層用組成物を用意する。正極活物質層用組成物は、必要に応じて配合される導電助剤などのその他成分を含んでもよい。正極活物質、正極用バインダー、導電助剤などは上記で説明したとおりである。正極活物質層用組成物は、スラリーとなる。
【００７５】
正極活物質層組成物における溶媒は、水または有機溶剤を使用する。有機溶剤の具体例としては、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ−エチルピロリドン、ジメチルアセトアミド、及びジメチルホルムアミドから選択される１種又は２種以上が挙げられる。これらの中では、Ｎ−メチルピロリドンが好ましい。正極活物質層用組成物の固形分濃度は、好ましくは５質量％以上７５質量％以下、より好ましくは２０質量％以上６５質量％以下である。
【００７６】
正極活物質層１２Ｘは、上記正極活物質層用組成物を使用して公知の方法で形成すればよく、例えば、上記正極活物質層用組成物を正極集電体１１Ｘの上に塗布し、乾燥することによって形成することができる。また、正極活物質層１２Ｘは、正極活物質層用組成物を、正極集電体１１Ｘ以外の基材上に塗布し、乾燥することにより形成してもよい。正極集電体１１Ｘ以外の基材としては、公知の剥離シートが挙げられる。基材の上に形成した正極活物質層１２Ｘは、好ましくは絶縁シート３０を正極活物質層１２Ｘ上に形成した後、基材から正極活物質層１２Ｘを剥がして正極集電体１１Ｘの上に転写すればよい。正極集電体１１Ｘ又は基材の上に形成した正極活物質層１２Ｘは、好ましくは加圧プレスする。加圧プレスすることで、電極密度を高めることが可能になる。加圧プレスは、ロールプレスなどにより行えばよい。
【００７７】
次に、第２電極２０としての負極２０Ｙを作製する。負極２０Ｙの負極活物質層２２Ｙを形成するために、まず、負極活物質と、負極用バインダーと、溶媒とを含む負極活物質層用組成物を用意する。負極活物質層用組成物は、必要に応じて配合される導電助剤などのその他成分を含んでもよい。負極活物質、負極用バインダー、導電助剤などは上記で説明したとおりである。負極活物質層用組成物は、スラリーとなる。
【００７８】
負極活物質層組成物における溶媒は、正極活物質層組成物における溶媒と同様のものを用いることができ、その固形分濃度も同様である。
【００７９】
負極活物質層２２Ｙは、上記負極活物質層用組成物を使用して公知の方法で形成すればよく、例えば、上記負極活物質層用組成物を負極集電体２１Ｙの上に塗布し、乾燥することによって形成することができる。また、負極活物質層２２Ｙは、負極活物質層用組成物を、負極集電体２１Ｙ以外の基材上に塗布し、乾燥することにより形成してもよい。負極集電体２１Ｙ以外の基材としては、公知の剥離シートが挙げられる。基材の上に形成した負極活物質層２２Ｙは、好ましくは絶縁シート３０を負極活物質層２２Ｙ上に形成した後、基材から負極活物質層２２Ｙを剥がして負極集電体２１Ｙの上に転写すればよい。負極集電体２１Ｙ又は基材の上に形成した負極活物質層２２Ｙは、好ましくは加圧プレスする。加圧プレスすることで、電極密度を高めることが可能になる。加圧プレスは、ロールプレスなどにより行えばよい。
【００８０】
また、絶縁シート３０を作製する。絶縁シート３０の絶縁シート用組成物は、無機粒子と、絶縁シート用バインダーと、溶媒とを含む。絶縁シート用組成物は、必要に応じて配合されるその他の任意成分を含んでいてもよい。無機粒子、絶縁層用バインダーなどの詳細は上記で説明したとおりである。絶縁シート用組成物はスラリーとなる。溶媒としては、水又は有機溶剤を使用すればよく、有機溶剤の詳細は、正極活物質層組成物における有機溶剤と同様のものが挙げられる。絶縁シート用組成物の固形分濃度は、好ましくは５質量％以上７５質量％以下、より好ましくは１５質量％以上５０質量％以下である。
【００８１】
絶縁シート３０は、絶縁シート用組成物を、正極活物質層１２Ｘ若しくは負極活物質層２２Ｙの上に塗布して乾燥することによって形成することができる。絶縁シート用組成物を正極活物質層１２Ｘ若しくは負極活物質層２２Ｙの表面に塗布する方法は特に限定されず、例えば、ディップコート法、スプレーコート法、ロールコート法、ドクターブレード法、バーコート法、グラビアコート法、スクリーン印刷法等が挙げられる。また、乾燥温度は、上記溶媒を除去できれば特に限定されないが、例えば４０℃以上１２０℃以下、好ましくは５０℃以上９０℃以下である。また、乾燥時間は、特に限定されないが、例えば、３０秒以上２０分以下である。
【００８２】
以上のようにして作製された第１電極１０（正極１０Ｘ）、絶縁シート３０、第２電極２０（負極２０Ｙ）、絶縁シート３０をこの順で繰り返し積層する。これにより、複数の第１電極１０及び第２電極２０が交互に積層され、第１電極１０及び第２電極２０の間に絶縁シート３０が配置される。電極体５が第１電極１０及び第２電極２０を合計で２０以上含むよう、第１電極１０、絶縁シート３０及び第２電極２０を積層するようにしてもよい。
【００８３】
積層された第１電極１０、絶縁シート３０及び第２電極２０が圧着されることで、電極体５が作製される。第１電極１０、絶縁シート３０及び第２電極２０を圧着させる具体的な方法は、プレス機などによりプレスすることで行うとよい。プレス条件は、正極活物質層１２Ｘ及び負極活物質層２２Ｙが必要以上に圧縮されない程度の条件で行うとよい。具体的には、プレス温度は、５０℃以上１３０℃以下、好ましくは６０℃以上１００℃以下であり、プレス圧力は、例えば、０．２ＭＰａ以上３ＭＰａ以下、好ましくは０．４ＭＰａ以上１．５ＭＰａ以下である。また、プレス時間は、例えば、１５秒以上１５分以下、好ましくは３０秒以上１０分以下である。
【００８４】
電極体５の第２方向ｄ２における一側において、第２方向ｄ２に延びるタブ６が超音波溶着等の手段により第１電極１０と電気的に接続され、第２方向ｄ２における他側において、第２方向ｄ２に延びる別のタブ６が超音波溶着等の手段により第２電極２０と電気的に接続される。
【００８５】
また、第１外装材４０及び第２外装材５０を作製する。外装材４０，５０は、例えばアルミニウム箔からなる金属層４１，５１に、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、またはポリエチレンテレフタレートからなるシーラント層４２，５２をラミネートすることで作製される。第１外装材４０及び第２外装材５０は、平板状に形成される。第１外装材４０には、例えばエンボス加工によって、膨出部４７が設けられる。
【００８６】
その後、電極体５を第１外装材４０及び第２外装材５０の間に配置する。第１外装材４０は、第１シーラント層４２が第２外装材５０に対面する側となるように配置され、第２外装材５０は、第２シーラント層５２が第１外装材４０に対面する側となるように配置される。第１外装材４０及び第２外装材５０を第１外装材４０の膨出部４７を３方向から取り囲むように接合する。すなわち、１方向において開口するように第１外装材４０及び第２外装材５０を接合する。具体的には、矩形となっている第１外装材４０及び第２外装材５０の３辺を接合する。その後、開口した方向から外装体７の内部に電解液を注入して、第１外装材４０及び第２外装材５０の接合されていない１辺を接合する。矩形の第１外装材４０及び第２外装材５０の４辺の全てが接合されて仮接合部６１となることで、外装体７の仮収容空間７ｂが形成される。この仮収容空間７ｂに電極体５及び電解液が密封されて、仮蓄電素子２が作製される。
【００８７】
次に、仮蓄電素子２を充電する。充電は、正極１０Ｘに接続したタブ６および負極２０Ｙに接続したタブ６間に電流を流すことで行われる。仮蓄電素子２を充電すると、外装体７の仮収容空間７ｂ内に気体が発生する。この気体は、例えば電解液に含まれていた不純物等が電気分解されることで発生する。
【００８８】
その後、仮蓄電素子２をエージングする。エージングは、その目的に応じて種々の条件でなされるが、典型的には、恒温環境下（例えば２５℃〜６０℃）に数日（例えば２４時間以上）間置くことでなされる。エージングによって、製造させる蓄電素子１の性能を向上させることができ、また初期の不良を発見しやすくすることができる。エージングにおいても、外装体７の仮収容空間７ｂ内に気体が発生する。
【００８９】
エージング後、図８に示すように、外装体７の一部を切除して、外装体７に開口部６５を設ける。開口部６５を介して、仮蓄電素子２の仮収容空間７ｂから、その内部に発生した気体を除去する。
【００９０】
最後に、第１外装材４０及び第２外装材５０を接合して、より詳しくは第１外装材４０の第１シーラント層４２と第２外装材５０の第２シーラント層５２とを接合して、接合部６０を形成する。接合部６０を形成することで、開口部６５が外装体７の内部と通気しなくなる。接合部６０によって収容空間７ａが区画され、収容空間７ａに電極体５及び電解液が外装体７に密封される。以上の工程により、蓄電素子１が製造される。
【００９１】
ところで、従来の蓄電素子では、外装体の内部に発生した気体を収容可能にするために、収容空間が気体を収容可能な十分な容積を有している。しかしながら、収容空間の容積を大きくし過ぎると、蓄電素子の体積エネルギー密度が悪化してしまう。蓄電素子の内部で発生する気体を収容空間に収容可能にしながら、蓄電素子の体積エネルギー密度の悪化を抑制するために、収容空間の容積は、蓄電素子の内部で発生し得る気体の体積に応じて、大きくなりすぎないように決定されることが望まれる。
【００９２】
上述した蓄電素子の製造工程で発生する気体の他に、蓄電素子の使用時に例えば充電や放電によって電極表面において電解液が分解されることで、気体が発生し得る。具体的には、例えば、充電時に負極において電解液の還元分解が生じ、気体が発生し得る。負極の容量に対して正極の容量が過剰であると、すなわち負極活物質の量に対して正極活物質の量が過剰であると、負極において吸蔵しきれないリチウムが析出し、析出したリチウムと電解液とが反応することで気体が発生しやすくなる。すなわち、負極においてリチウムが析出しやすいほど、気体が発生しやすい。さらに、負極と電解液とが接触して反応する面積が大きいほど、すなわち負極活物質層の実体積が大きいほど、過剰な充電や放電が起こりやすく、負極に析出したリチウムと電解液とが接触して気体が発生しやすい。
【００９３】
本実施の形態では、負極活物質層２２Ｙの総重量ＷＡの正極活物質層１２Ｘの総重量ＷＣに対する比の値であるＡＣ比を十分に大きくすることで、負極２０Ｙにおけるリチウムの析出を効果的に抑制している。すなわち、蓄電素子１の内部において気体が発生することを抑制している。一方、ＡＣ比を大きくし過ぎないことで、機能しない負極活物質層２２Ｙを少なくし、蓄電素子１の体積エネルギー密度が悪化してしまうことを抑制している。具体的には、負極活物質層２２Ｙの総重量ＷＡの、正極活物質層１２Ｘの総重量ＷＣに対する比の値であるＡＣ比（ＷＡ／ＷＣ）は、０．４５以上１．０未満となっており、好ましくは０．５０以上１．０未満となっている。
【００９４】
また、本実施の形態では、負極活物質層２２Ｙの実体積ＶＡを大きくし過ぎないことで、負極活物質層と電解液とが接触する領域を抑え、負極２０Ｙにおけるリチウムの析出を効果的に抑制している。すなわち、蓄電素子１の内部において気体が発生することを抑制している。一方、負極活物質層２２Ｙの実体積ＶＡが十分に大きくなっていることで、蓄電素子１から効率よく電力を供給させることが可能となっている。具体的には、５０ｃｍ３以上１５０ｃｍ３以下であり、好ましくは６５ｃｍ３以上１２０ｃｍ３以下である。
【００９５】
本件発明者らが確認したところ、このようなＡＣ比及び負極活物質層２２Ｙの総面積ＳＡとなっている蓄電素子１を長期間にわたって使用した場合、蓄電素子１の内部に発生する気体の体積は２０ｃｍ３以下であった。したがって、蓄電素子１の内部の収容空間７ａが電解液及び電極体５に加えて、２０ｃｍ３以上の気体をさらに収容可能となっていることで、蓄電素子１を長期間にわたって使用しても、蓄電素子１の内部で発生した気体を収容することができる。すなわち、蓄電素子１の外装体７の破損を抑制することができる。
【００９６】
また、本件発明者らが確認したところ、このようなＡＣ比及び負極活物質層２２Ｙの総面積ＳＡとなっている蓄電素子１の製造工程において発生する気体の体積は、４０ｃｍ３以下であった。したがって、蓄電素子１の内部の収容空間７ａが電解液及び電極体５に加えて、４０ｃｍ３以上の気体をさらに収容可能となっていることで、蓄電素子１の製造工程において発生する気体を除去しきれなくても、蓄電素子１の内部で発生した気体を収容することができる。すなわち、蓄電素子１の外装体７の破損をより抑制することができる。
【００９７】
さらに、蓄電素子１の内部の収容空間７ａが電解液及び電極体５に加えて、８０ｃｍ３以上の気体をさらに収容可能となっていることで、蓄電素子１の製造工程において発生する気体を除去しきれないまま蓄電素子１を長期間にわたって使用しても、蓄電素子１の内部で発生した気体を収容することができる。すなわち、蓄電素子１の外装体７の破損をさらに抑制することができる。このように、収容空間７ａに収容可能な気体の容積が蓄電素子１の内部で発生し得る気体の体積に応じて決定されることで、蓄電素子１の内部で発生する気体を収容空間７ａに収容可能にしながら、蓄電素子１の体積エネルギー密度の悪化を抑制することができる。
【００９８】
また、上述したように、負極活物質層２２Ｙの実体積ＶＡが大きくなるほど、蓄電素子１の内部に気体が発生しやすい。すなわち、負極活物質層２２Ｙの実体積ＶＡに比例して、蓄電素子１の内部に気体が発生する傾向がある。収容空間７ａが収容可能な気体の容積Ｖが負極活物質層２２Ｙの実体積ＶＡにともなって大小することで、より具体的には、収容空間７ａが収容可能な気体の容積Ｖが、負極活物質層２２Ｙの実体積ＶＡの増加にともなって増加し、負極活物質層２２Ｙの実体積ＶＡの低下にともなって低下することで、さらに具体的には、収容空間７ａが収容可能な気体の容積Ｖが負極活物質層２２Ｙの実体積ＶＡに比例していることで、収容空間７ａが収容可能な気体の容積Ｖを蓄電素子１の内部で発生する気体を収容可能な十分な大きさにしながら、大きくなりすぎず体積エネルギー密度の悪化を抑制することができる。具体的には、収容空間７ａが収容可能な気体の容積Ｖの電極体５に含まれる負極活物質層２２Ｙの実体積ＶＡに対する比（Ｖ／ＶＡ）は、０．１３３以上２以下であり、好ましくは０．４以上２以下である。このような関係を満たすことで、任意の負極活物質層２２Ｙの実体積ＶＡに対して、蓄電素子１の内部で発生する気体を収容空間７ａに収容可能にしながら、蓄電素子１の体積エネルギー密度の悪化を抑制することができる。
【００９９】
さらに、上述したように、負極活物質層２２Ｙの総重量ＷＡの正極活物質層１２Ｘの総重量ＷＣに対する比の値であるＡＣ比を十分に大きくすることで、負極２０Ｙにおけるリチウムの析出を効果的に抑制し、蓄電素子１の内部において気体が発生することを抑制することができる。収容空間７ａが収容可能な気体の容積Ｖが負極活物質層２２Ｙの実体積ＶＡ及び負極活物質層２２Ｙの総重量ＷＡの正極活物質層１２Ｘの総重量ＷＣに対する比の値であるＡＣ比にともなって大小することで、より具体的には、収容空間７ａが収容可能な気体の容積Ｖが、負極活物質層２２Ｙの実体積ＶＡの増加及びＡＣ比の減少にともなって増加し、負極活物質層２２Ｙの実体積ＶＡの低下及びＡＣ比の増加にともなって低下することで、さらに具体的には、収容空間７ａが収容可能な気体の容積Ｖが、負極活物質層２２Ｙの実体積ＶＡに比例していることに加えて、負極活物質層２２Ｙの総重量ＷＡの正極活物質層１２Ｘの総重量ＷＣに対する比の値であるＡＣ比に反比例していることで、収容空間７ａが収容可能な気体の容積Ｖを蓄電素子１の内部で発生する気体を収容可能な十分な大きさにしながら、大きくなりすぎず体積エネルギー密度の悪化を抑制することができる。具体的には、電極体５に含まれる負極活物質層２２Ｙの総重量ＷＡ、電極体５に含まれる正極活物質層１２Ｘの総重量ＷＣ、電極体５に含まれる負極活物質層２２Ｙの実体積ＶＡ、及び、収容空間７ａが電解液及び電極体５に加えて収容可能な気体の容積Ｖは、次の関係（ｉ）を満たしていると、蓄電素子１の内部で発生する気体を収容空間７ａに収容可能にしながら、蓄電素子１の体積エネルギー密度の悪化を抑制することができる。さらに、次の関係（ｉｉ）を満たしていると、蓄電素子１の内部で発生する気体を収容空間７ａに収容可能にしながら、蓄電素子１の体積エネルギー密度の悪化をより抑制することができる。
０．０４  ＜  Ｖ／ＳＡ×ＷＡ／ＷＣ  ＜  １．２  ・・・（ｉ）
０．１２  ＜  Ｖ／ＳＡ×ＷＡ／ＷＣ  ＜  １．２  ・・・（ｉｉ）
【０１００】
また、本実施の形態の蓄電素子１において、平面視における接合部６０と電極体５との間の距離Ｌは、３ｍｍ以上１５ｍｍ未満であることが好ましく、５ｍｍ以上１５ｍｍ未満であることがより好ましい。接合部６０と電極体５とが離間していることで、収容空間７ａに電極体５及び電解液に加えて気体を収容するための容積Ｖを形成することができる。また、接合部６０と電極体５とが離間しすぎていないことで、容積Ｖが大きくなりすぎて蓄電素子１の体積エネルギー密度が悪化してしまうことを、抑制することができる。
【０１０１】
さらに、正極１０Ｘの表面粗さＲａＣ及び負極２０Ｙの表面粗さＲａＡのうちの少なくとも一方が、１００ｎｍ以上であることが好ましい。各電極の表面が粗くなっていることで、電極の表面で発生した気体が電極体５から外部へと排出される経路を形成することができる。すなわち、正極１０Ｘ及び負極２０Ｙの間から気体が除かれやすくなる。
【０１０２】
また、平面視において、負極２０Ｙが最も短くなる方向（第３方向ｄ３）における負極２０Ｙの長さに対する、負極２０Ｙが最も短くなる方向に直交する方向（第２方向ｄ２）における負極２０Ｙの長さの比は、１．５以上となっていることが好ましく、２．０以上となっていることがより好ましい。負極２０Ｙがこのような形状となっていると、負極２０Ｙの表面の任意の位置から電極体５の外部までの最短距離が短くなる。したがって、負極２０Ｙの表面の任意の位置で発生した気体が電極体５の外部まで到達しやすくなる。すなわち、負極２０Ｙの表面で発生した気体が電極体５から排出されやすくなる。電極体５からの気体の排出が促進されることで、電極体５において電解液と電極との接触が発生した気体に阻害されにくい。すなわち、蓄電素子１から供給される電力の効率が悪化しにくい。
【０１０３】
第１電極活物質層１２は、正極活物質としてリン酸鉄リチウムを含んでいる。この場合、蓄電素子１を長期間にわたって使用することが可能となる。長期間にわたって蓄電素子１を使用すると、使用期間に応じて蓄電素子１の内部に気体が発生してしまう。また、平面視における電極体５の面積が、８０ｃｍ２以上４７００ｃｍ２以下となっている。このような平面視における面積が十分に大きい電極体５は、電解液と電極とが接触する面積が大きいため、蓄電素子１の内部において気体が発生しやすい。すなわち、第１電極活物質層１２が正極活物質としてリン酸鉄リチウムを含んでいる蓄電素子１に対し、蓄電素子の内部で発生する気体を収容空間に収容可能にする効果を有した本実施の形態は、特に好適である。
【０１０４】
以上のように、本実施の形態の蓄電素子１は、第１外装材４０及び第２外装材５０を含む外装体７と、第１外装材４０と第２外装材５０との間に形成される収容空間７ａに収容された電極体５及び電解液と、を備え、電極体５は、第１方向ｄ１に交互に積層された複数の負極２０Ｙ及び複数の正極１０Ｘを含み、負極２０Ｙは、負極集電体２１Ｙと、負極集電体２１Ｙ上に設けられ負極活物質を含む負極活物質層２２Ｙと、を有し、正極１０Ｘは、正極集電体１１Ｘと、正極集電体１１Ｘ上に設けられ正極活物質を含む正極活物質層１２Ｘと、を有し、電極体５に含まれる負極活物質層２２Ｙの総重量ＷＡの、電極体５に含まれる正極活物質層１２Ｘの総重量ＷＣに対する比の値であるＡＣ比（ＷＡ／ＷＣ）は、０．４５以上１．０未満であり、電極体５に含まれる負極活物質層２２Ｙの実体積ＶＡは、５０ｃｍ３以上１５０ｃｍ３以下であり、収容空間７ａは、電解液及び電極体５に加えて、２０ｃｍ３以上の気体を更に収容可能な容積Ｖを有する。このような蓄電素子１によれば、収容空間７ａに収容可能な気体の容積が蓄電素子１の内部で発生し得る気体の体積に応じて決定されることができる。このため、蓄電素子１の内部で発生する気体を収容空間７ａに収容可能にしながら、蓄電素子１の体積エネルギー密度の悪化を抑制することができる。
【０１０５】
また、本実施の形態の蓄電素子１は、電極体５に含まれる負極活物質層２２Ｙの総重量ＷＡの、電極体５に含まれる正極活物質層１２Ｘの総重量ＷＣに対する比の値であるＡＣ比（ＷＡ／ＷＣ）は、０．４５以上１．０未満であり、収容空間７ａが電解液及び電極体５に加えて収容可能な気体の容積Ｖの、電極体５に含まれる負極活物質層２２Ｙの実体積ＶＡに対する比（Ｖ／ＶＡ）は、０．１３３以上２以下である。このような蓄電素子１によれば、収容空間７ａに収容可能な気体の容積が蓄電素子１の内部で発生し得る気体の体積に応じて決定されることができる。このため、蓄電素子１の内部で発生する気体を収容空間７ａに収容可能にしながら、蓄電素子１の体積エネルギー密度の悪化を抑制することができる。
【０１０６】
さらに、本実施の形態の蓄電素子１は、電極体５に含まれる負極活物質層２２Ｙの総重量ＷＡ、電極体５に含まれる正極活物質層１２Ｘの総重量ＷＣ、電極体５に含まれる負極活物質層２２Ｙの実体積ＶＡ、及び、収容空間７ａが電解液及び電極体に加えて収容可能な気体の容積Ｖは、次の関係を満たす。
０．０４＜  Ｖ／ＶＡ×ＷＡ／ＷＣ  ＜１．２
このような蓄電素子１によれば、収容空間７ａに収容可能な気体の容積が蓄電素子１の内部で発生し得る気体の体積に応じて決定されることができる。このため、蓄電素子１の内部で発生する気体を収容空間７ａに収容可能にしながら、蓄電素子１の体積エネルギー密度の悪化を抑制することができる。
【０１０７】
本発明の態様は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
【０１０８】
以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【０１０９】
実施例１〜１１及び比較例１，２として、負極活物質層の総重量ＷＡの正極活物質層の総重量ＷＣに対する比の値であるＡＣ比、電極体に含まれる負極活物質層の実体積ＶＡ、及び、収容空間が電解液及び電極体に加えて収容可能な気体の容積Ｖの組み合わせがそれぞれ異なるリチウムイオン二次電池（シート型のラミネート電池）を作製した。実施例８，９のリチウムイオン二次電池では、平面視における接合部と電極体との間の距離Ｌを変化させた。これに伴って、実施例８，９のリチウムイオン二次電池では、電極体の面積及び負極のアスペクト比が変化している。また、実施例４〜７のリチウムイオン二次電池では、電極体の厚さを変化させた。さらに、実施例１１のリチウムイオン二次電池では、負極の表面荒さＲａＡを変化させた。
【０１１０】
これらの実施例１〜１１及び比較例１，２のリチウムイオン二次電池の製造方法について、具体的に説明する。
【０１１１】
まず、正極活物質を含む固形成分１００質量部と、導電助剤としてカーボンブラックを５質量部と、結着材としてポリフッ化ビニリデンを５質量部と、溶媒としてＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）を混合して、固形分４５質量％のスラリーを調整した。正極活物質は、リン酸鉄リチウムを含んでいる。その後、このスラリーをアルミニウム箔に塗布し、予備乾燥後、１２０℃で真空乾燥した。電極を４ｋＮで加圧プレスし、さらに電極の寸法に打ち抜くことで、正極を作製した。
【０１１２】
また、負極活物質を含む固形成分１００質量部と、結着材としてスチレンブタジエンゴム１．５質量部と、増粘剤としてカルボキシメチルセルロースナトリウムを１．５質量部と、水溶媒を混合し、固形分５０質量％のスラリーを調整した。その後、このスラリーを銅箔に塗布し、１００℃で乾燥した。電極を２ｋＮで加圧プレスし、さらに電極の寸法に打ち抜くことで、負極を作製した。
【０１１３】
正極、負極、セパレータを積層し、電解液を注入した後、封止することでシート状にラミネートされたリチウムイオン二次電池を作製した。なお、実施例及び比較例におけるリチウムイオン二次電池は、ドライボックス内又はドライルーム内にて作製された。
【０１１４】
作製された実施例１〜１１及び比較例１，２のリチウムイオン二次電池それぞれについて、２５℃において電流値１Ｃで３．６Ｖまで充電した後、電流値１Ｃで２．５Ｖまで放電した。この充放電サイクルを繰り返し行い、１０００サイクル繰り返した後、リチウムイオン二次電池の厚みをノギスにて５点測定した。リチウムイオン二次電池の厚みは、リチウムイオン二次電池の長手方向に沿って等間隔に５点測定した。実施例１〜１１及び比較例１，２のリチウムイオン二次電池について、設計上の厚さと測定された厚さの最大値との差によって、サイクル特性を評価した。充放電サイクルを繰り返した後に厚さの変化が小さいリチウムイオン電池が、充放電の繰り返しに強く、したがってサイクル特性が高いと評価される。具体的には、設計上の厚さと充放電サイクルを繰り返した後に測定された厚さとの差が０．１０ｍｍ未満をＡ、０．１０ｍｍ以上０．１５ｍｍ未満をＢ、０．１５ｍｍ以上０．２０ｍｍ未満をＣ、０．２０ｍｍ以上をＤと評価した。
【０１１５】
実施例１〜１１及び比較例１，２について、負極活物質層の総重量ＷＡの正極活物質層の総重量ＷＣに対する比の値であるＡＣ比、電極体に含まれる負極活物質層の実体積ＶＡ、収容空間が電解液及び電極体に加えて収容可能な気体の容積Ｖ、負極活物質層の実体積ＶＡに対する容積Ｖの比Ｖ／ＶＡ、Ｖ／ＶＡとＡＣ比の積、平面視における接合部と電極体との間の距離Ｌ、電極体の面積、平面視において負極が最も短くなる方向における負極の長さに対する負極が最も短くなる方向と直交する方向における負極の長さの比（負極のアスペクト比）、電極体の厚さ、負極の表面荒さＲａＡ、及び、サイクル特性の評価結果について、以下の表１に示す。
【０１１６】
【表１】
0006876883.tif 000002
【０１１７】
表１に示された実施例１〜１１及び比較例１，２との比較から、負極活物質層の総重量ＷＡの正極活物質層の総重量ＷＣに対する比の値であるＡＣ比が０．４５以上１．０未満であることで、サイクル特性が向上することが理解される。また、実施例４〜６の比較から、収容空間が電解液及び電極体に加えて収容可能な気体の容積Ｖが２０ｃｍ３以上であることでサイクル特性が向上し、４０ｃｍ３以上でサイクル特性がより向上することが理解される。さらに、実施例２と実施例１０の比較から、Ｖ／ＶＡが２以下であることで、サイクル特性が向上することが理解される。また、実施例５と実施例１１との比較から、負極活物質層の表面粗さＲａＡが１００ｎｍ以上であることで、サイクル特性がより向上することが理解される。
【符号の説明】
【０１１８】
１    蓄電素子
５    電極体
６    タブ
７    外装体
７ａ  収容空間
１０    第１電極
１１    第１電極集電体
１２    第１電極活物質層
２０    第２電極
２１    第２電極集電体
２２    第２電極活物質層
３０    絶縁シート
４０    第１外装材
５０    第２外装材
６０    接合部
【要約】
蓄電素子１は、第１外装材４０及び第２外装材５０を含む外装体７と、第１外装材４０と第２外装材５０との間に形成される収容空間７ａに収容された電極体５及び電解液と、を備える。電極体５は、第１方向ｄ１に交互に積層された複数の負極２０Ｙ及び複数の正極１０Ｘを含む。負極２０Ｙは、負極集電体２１Ｙと、負極集電体２１Ｙの少なくとも一方の面上に設けられ負極活物質を含む負極活物質層２２Ｙと、を有する。正極１０Ｘは、正極集電体１１Ｘと、正極集電体１１Ｘの少なくとも一方の面上に設けられ正極活物質を含む正極活物質層１２Ｘと、を有する。電極体５に含まれる負極活物質層２２Ｙの総重量ＷＡの、電極体５に含まれる正極活物質層１２Ｘの総重量ＷＣに対する比の値であるＡＣ比（ＷＡ／ＷＣ）は、０．４５以上１．０未満である。電極体５に含まれる負極活物質層２２Ｙの実体積ＶＡは、５０ｃｍ３以上１５０ｃｍ３以下である。収容空間７ａは、電解液及び電極体５に加えて、２０ｃｍ３以上の気体を更に収容可能な容積を有する。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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