JP7400946B2 - 電極体、蓄電素子および蓄電モジュール - Google Patents

電極体、蓄電素子および蓄電モジュール Download PDF

Info

Publication number
JP7400946B2
JP7400946B2 JP2022510357A JP2022510357A JP7400946B2 JP 7400946 B2 JP7400946 B2 JP 7400946B2 JP 2022510357 A JP2022510357 A JP 2022510357A JP 2022510357 A JP2022510357 A JP 2022510357A JP 7400946 B2 JP7400946 B2 JP 7400946B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
metal layer
active material
electrode body
region
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2022510357A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2021192258A1 (ja
Inventor
昭信 野島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TDK Corp filed Critical TDK Corp
Publication of JPWO2021192258A1 publication Critical patent/JPWO2021192258A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7400946B2 publication Critical patent/JP7400946B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/665—Composites
    • H01M4/667—Composites in the form of layers, e.g. coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0463—Cells or batteries with horizontal or inclined electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0561—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of inorganic materials only
    • H01M10/0562—Solid materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/664—Ceramic materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/668—Composites of electroconductive material and synthetic resins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Description

本発明は、電極体、蓄電素子および蓄電モジュールに関する。
リチウムイオン二次電池は、携帯電話、ノートパソコン等のモバイル機器やハイブリットカー等の動力源としても広く用いられている。これらの分野の発展と共に、リチウムイオン二次電池は、より高い性能が求められている。
例えば、特許文献１には、樹脂集電体が記載されている。樹脂集電体は、樹脂層と、その両面に形成された金属層と、からなる。樹脂集電体を用いた二次電池は、二次電池の重量当たりの出力密度が高い。
国際公開第２０１９／０３１０９１号
二次電池は、電池シートを積層又は巻回して作製される。積層又は巻回する際に、端面の位置がずれると、正極と負極とが短絡する場合がある。
本開示は上記問題に鑑みてなされたものであり、正極と負極の短絡を抑制できる電極体、蓄電素子、および、それを用いた蓄電モジュールを提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
（１）第１の態様にかかる電極体は、第１面と、前記第１面と反対側を向く第２面と、を有し、樹脂を含む第１層と、前記第１層の前記第１面上にある第１金属層と、前記第１層の前記第２面上にある第２金属層と、を有する集電体と、前記第１金属層に積層された第１活物質層と、前記第２金属層に積層された第２活物質層と、前記第１活物質層と前記第２活物質層とのうちの少なくとも一方と接するセパレータ又は固体電解質層とを有し、前記第１層の前記第１面は、前記第１金属層が積層された第１領域と、前記第１金属層の積層方向から見て前記第１金属層から露出する第２領域と、前記第１金属層の積層方向から見て前記第１金属層から露出し且つ第２領域と共に前記第１領域を挟む第３領域とを有し、前記第１金属層の前記第１方向の長さは、前記第２金属層の前記第１方向の長さより短い。
（２）上記態様にかかる電極体において、前記第２領域と前記第３領域とのうちの少なくとも一方に積層された絶縁層をさらに備えてもよい。
（３）上記態様にかかる電極体において、前記絶縁層は、セラミックスを主成分とする絶縁体を含んでもよい。
（４）上記態様にかかる電極体において、前記第１層は、１．０×１０９Ω・ｃｍ以上の絶縁層であってもよい。
（５）上記態様にかかる電極体において、前記第１層は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、からなる群から選択されるいずれかを含んでもよい。
（６）上記態様にかかる電極体において、前記第１金属層と前記第２金属層とはそれぞれ、アルミニウム、ニッケル、ステンレス鋼、銅、白金、金から選択されるいずれかであってもよい。
（７）上記態様にかかる電極体において、前記第１金属層と前記第２金属層とは、異なる金属又は合金を含んでもよい。
上記態様に係る電極体は、正極と負極との短絡を抑制できる。
第１実施形態に係る蓄電素子の模式図である。 第１実施形態に係る電極体の断面図である。 第１実施形態に係る電極体を展開した電池シートの第１端の断面図である。 第１実施形態に係る電極体を展開した電池シートの集電体の両面をそれぞれ平面視した図である。 第１実施形態に係る電極体を展開した電池シートの集電体の別の断面図である。 第２実施形態に係る電極体を展開した電池シートの集電体の断面図である。 第１実施形態に係る電極体を展開した電池シートの集電体の変形例の断面図である。 第３実施形態に係る蓄電素子の電極体の断面図である。
以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
本発明の実施例は当該技術分野の当業者に本発明を詳細に説明するために提供されるものであり、下記の実施例は多様な他の形態に変形され得、本発明の範囲は下記の実施例に限定されるものではない。
また、以下の図面において各層の厚さや大きさは説明の便宜および明確性のために記載されたものであり、図面上で同一符号は同じ要素を指し示すものである。本明細書で使われた通り、用語「および／または」は該当列挙された項目のうちいずれか一つおよび一つ以上のすべての組み合わせを含むものである。
本明細書で使われた用語は特定の実施例を説明するために使われるものであって、本発明を制限するためのものではない。本明細書で使われた通り、単数の形態は文脈上異なる場合を明確に指摘しない限り、複数の形態を含むことができる。また、本明細書で使われる場合、「含む」は言及した形状、数字、段階、動作、部材、要素および／またはこれらのグループの存在を特定するものであり、一つ以上の他の形状、数字、動作、部材、要素および／またはグループの存在または付加を排除するものではない。
「下部」、「下」、「低い」、「上部」、「上」、「左」、「右」のような空間と関連した用語が、図面に図示された一つの要素または特徴と他の要素または特徴の容易な理解のために利用され得る。このような空間と関連した用語は本発明の多様な工程状態または使用状態により本発明を容易に理解するためのものであって、本発明を限定するためのものではない。例えば、図面の要素または特徴がひっくり返されると、「下部」または「下」で説明された要素または特徴は「上部」または「の上に」となる。したがって、「下部」は「上部」または「下」を包括する概念である。また図面の要素を見る方向によっては、「左」と「右」が反転する場合がある。
「第１実施形態」
図１は、本実施形態にかかる蓄電素子の模式図である。蓄電素子２００は、例えば、非水電解液二次電池、リチウムイオン二次電池である。図１では、理解を容易にするために、電極体１００が外装体Ｃ内に収容される直前の状態を図示している。
蓄電素子２００は、電極体１００と外装体Ｃとを備える。電極体１００の構造については後述する。電極体１００は、電解液と共に、外装体Ｃの収容空間Ｋに収容される。電極体１００は、外部との電気的な接続を担うタブｔ１、ｔ２を有する。タブｔ１、ｔ２は、外装体Ｃから外部に突出する。タブｔ１は、後述する第１金属層１２と接続され、タブｔ２は、後述する第２金属層１３と接続される。
タブｔ１、ｔ２は金属を含んで構成される。金属としては、例えばアルミニウム、銅、ニッケル、ＳＵＳ等である。
タブｔ１、ｔ２は、例えば、後述するｚ方向からの平面視で矩形であるが、同形状に限らず種々形状を採用可能である。
外装体Ｃは、その内部に電極体１００及び電解液を密封するものである。外装体Ｃは、電解液の外部への漏出や、外部からの電極体１００への水分等の侵入等を抑止する。
外装体Ｃは、例えば、金属箔を高分子膜で両側からコーティングした金属ラミネートフィルムである。金属箔は例えばアルミ箔であり、高分子膜は、例えばポリプロピレン等の樹脂である。外側の高分子膜は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアミド等であり、内側の高分子膜は、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等である。熱により溶着しやすくするために、内側の高分子膜は、例えば、外側の高分子膜より融点が低い。
外装体Ｃと電極体１００との間には、粘着性物質を含む粘着層を有してもよい。外装体Ｃは、電極体１００の最外面を覆う。外装体Ｃの内面は、電極体１００の最外面と対向する。粘着層は、例えば、外装体Ｃの電極体１００と対向する面（内面）、電極体１００の外装体Ｃと対向する面（電極体の最外面）にある。粘着層は、例えば、電解液耐性のある両面テープ等である。粘着層は、例えば、ポリプロピレン基材にポリイソブチレンゴムの粘着層が形成されたもの、ブチルゴム等のゴム、飽和炭化水素樹脂等でもよい。粘着層は、電極体１００が外装体Ｃの内部で動くことを抑制する。また粘着層は、釘等の金属体が刺さった場合においても、釘等の金属体に粘着性物質が纏わりつくことで、短絡を抑制する。
電解液は、例えば、リチウム塩等を含む非水電解液である。電解液は、非水溶媒に電解質が溶解されたものであり、非水溶媒として環状カーボネートと鎖状カーボネートとを含有してもよい。
環状カーボネートは、電解質を溶媒和する。環状カーボネートは、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート及びブチレンカーボネートなどである。鎖状カーボネートは、環状カーボネートの粘性を低下させる。鎖状カーボネートは、例えば、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートである。鎖状カーボネートとして、その他、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、γ－ブチロラクトン、１，２－ジメトキシエタン、１，２－ジエトキシエタンなどを混合して使用してもよい。環状カーボネートと鎖状カーボネートとの割合は、例えば、体積比にして１：９～１：１である。
非水溶媒は、例えば、環状カーボネート又は鎖状カーボネートの水素の一部がフッ素に置換されたものでもよい。非水溶媒は、例えば、フルオロエチレンカーボネート、ジフルオロエチレンカーボネート等を有してもよい。
電解質は、例えば、ＬｉＰＦ６、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣＦ３ＣＦ２ＳＯ３、ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＮ（ＣＦ３ＣＦ２ＳＯ２）２、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）、ＬｉＮ（ＣＦ３ＣＦ２ＣＯ）２、ＬｉＢＯＢ等のリチウム塩である。これらのリチウム塩は１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。電離度の観点から、電解質としてＬｉＰＦ６を含むことが好ましい。
ＬｉＰＦ６を非水溶媒に溶解する際は、電解液中の電解質の濃度を、例えば、０．５ｍｏｌ／Ｌ以上２．０ｍｏｌ／Ｌ以下に調整する。電解質の濃度が０．５ｍｏｌ／Ｌ以上であると、非水電解液のリチウムイオン濃度を充分に確保することができ、充放電時に十分な容量が得られやすい。また、電解質の濃度を２．０ｍｏｌ／Ｌ以下に抑えることで、非水電解液の粘度上昇を抑え、リチウムイオンの移動度を充分に確保することができ、充放電時に十分な容量が得られやすくなる。
ＬｉＰＦ６をその他の電解質と混合する場合にも、例えば、非水電解液中のリチウムイオン濃度が０．５ｍｏｌ／Ｌ以上２．０ｍｏｌ／Ｌ以下に調整し、ＬｉＰＦ６からのリチウムイオン濃度がその５０ｍｏｌ％以上であることが好ましい。
非水溶媒は、例えば、常温溶融塩を有してもよい。常温溶融塩は、カチオンとアニオンの組合せによって得られる１００℃未満でも液体状の塩である。常温溶融塩は、イオンのみからなる液体であるため、静電的な相互作用が強く、不揮発性、不燃性と言う特徴を有する。
常温溶融塩のカチオン成分としては、窒素を含む窒素系カチオン、リンを含むリン系カチオン、硫黄を含む硫黄系カチオンなどが挙げられる。これらのカチオン成分は、１種を単独で含んでいてもよいし、２種以上を組合せて含んでいてもよい。
窒素系カチオンとしては、イミダゾリウムカチオン、ピロリジニウムカチオン、ピペリジニウムカチオン、ピリジニウムカチオン、アゾニアスピロカチオンなど鎖状または環状のアンモニウムカチオンが挙げられる。
リン系カチオンとしては、鎖状または環状のホスホニウムカチオンが挙げられる。
硫黄系カチオンの例としては、鎖状または環状のスルホニウムカチオンが挙げられる。
カチオン成分としては、特に、リチウムイミド塩を溶解させた際に、高いリチウムイオン伝導を有し、かつ広い酸化還元耐性をもつため、窒素系カチオンであるＮ－メチル－Ｎ－プロピル－ピロリジニウム（Ｐ１３）が好ましい。
常温溶融塩のアニオン成分としては、ＡｌＣｌ４ －、ＮＯ２ －、ＮＯ３ －、Ｉ－、ＢＦ４ －、ＰＦ６ －、ＡｓＦ６ －、ＳｂＦ６ －、ＮｂＦ６ －、ＴａＦ６ －、Ｆ（ＨＦ）２．３ －、ｐ－ＣＨ３ＰｈＳＯ３ －、ＣＨ３ＣＯ２ －、ＣＦ３ＣＯ２ －、ＣＨ３ＳＯ３ －、ＣＦ３ＳＯ３ －、（ＣＦ３ＳＯ２）３Ｃ－、Ｃ３Ｆ７ＣＯ２ －、Ｃ４Ｆ９ＳＯ３ －、（ＦＳＯ２）２Ｎ－（ビス（フルオロスルホニル）イミド：ＦＳＩ）、（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ－（ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド：ＴＦＳＩ）、（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ－（ビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド）、（ＣＦ３ＳＯ２）（ＣＦ３ＣＯ）Ｎ－（（トリフルオロメタンスルホニル）（トリフルオロメタンカルボニル）イミド）、（ＣＮ）２Ｎ－（ジシアノイミド）等が挙げられる。これらのアニオン成分は、１種を単独で含んでいてもよいし、２種以上を組合せて含んでいてもよい。
図２は、第１実施形態にかかる電極体１００の断面図である。図２は、電極体１００の巻軸方向と直交する電極体１００の断面である。電極体１００は、電池シートが第１端を軸に巻回されたものである。電池シートは、樹脂層１１と正極Ｃｄと負極Ａｄとセパレータ４０とを有する。電極体１００は、例えば、セパレータ４０、負極Ａｄ、樹脂層１１、正極Ｃｄの順に、巻き内側から巻き外側に向かって、繰り返す。負極Ａｄは、例えば、正極Ｃｄより巻き内側にある。負極Ａｄが巻き内側にあると、蓄電素子２００のエネルギー密度が高まる。
図３は、第１実施形態にかかる電極体１００を展開した電池シートＳの集電体１０の第１端の断面図である。第１端は、電極体１００の巻き内側となる端部である。図４は、第１実施形態にかかる電極体１００を展開した電池シートＳの集電体の両面をそれぞれ平面視した図である。図５は、第１実施形態にかかる電極体１００を展開した電池シートＳの集電体の別の断面図である。
ここで方向について定義する。電池シートＳの各層の積層方向をｚ方向とする。第２金属層１３から第１金属層１２へ向かう方向を＋ｚ方向、＋ｚ方向と反対の方向を－ｚ方向とする。電池シートＳの広がる面内の一方向をｘ方向とし、ｘ方向と直交する方向をｙ方向とする。図３は、電池シートＳのｘｚ断面（図４のＡ－Ａ線に沿った断面）であり、図５は集電体１０のｙｚ断面（図４のＢ－Ｂ線に沿った断面）である。
電池シートＳは、集電体１０と正極活物質層２０と負極活物質層３０とセパレータ４０とを有する。正極活物質層２０は、集電体１０の第１面１０ａ側に形成されている。負極活物質層３０は、集電体１０の第２面１０ｂ側に形成されている。第２面１０ｂは、集電体１０において、第１面１０ａの反対側の面である。集電体１０は、第１面１０ａと、第１面１０とは反対側を向く第２面１０ｂと、を有する。正極活物質層２０は、第１活物質層の一例である。負極活物質層３０は、第２活物質層の一例である。セパレータ４０は、正極活物質層２０又は負極活物質層３０に接する。セパレータ４０は、電極体１００が巻回された状態において、正極活物質層２０と負極活物質層３０との間にある。
集電体１０は、樹脂層１１と第１金属層１２と第２金属層１３とを有する。第１金属層１２は、樹脂層１１の第１面１１ａ側に形成されている。第２金属層１３は、樹脂層１１の第２面１１ｂ側に形成されている。第２面１１ｂは、樹脂層１１において第１面１１ａと反対側の面である。第１金属層１２は、例えば、正極集電体である。第２金属層１３は、例えば、負極集電体である。例えば、第１金属層１２の樹脂層１１と反対側の面に正極活物質層２０が形成されている。この場合、第１金属層１２と正極活物質層２０とで正極Ｃｄとなる。例えば、第２金属層１３の樹脂層１１と反対側の面に負極活物質層３０が形成されている。この場合、第２金属層１３と負極活物質層３０とで負極Ａｄとなる。第１金属層１２と第２金属層１３との関係が反対であり、第１金属層１２が負極集電体で、第２金属層１３が正極集電体でもよい。第１金属層１２、第２金属層１３は、導電層であればよい。
樹脂層１１の第１面１１ａは、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２と第３領域Ａ３とを有する。第１領域Ａ１は、第１面１１ａにおいて第１金属層１２が積層されている領域であり、ｚ方向視において、第１金属層１２と第１表面１１ａとが重なる領域である。第２領域Ａ２は、第１面１１ａにおいて、第１金属層１２と離間する領域であり、第１領域Ａ１のｙ方向の側方にある。第３領域Ａ３は、第１面１１ａにおいて、第１金属層１２と離間する領域であり、第１領域Ａ１の第２領域Ａ２と反対側のｙ方向の側方にある。第２領域Ａ２と第３領域Ａ３とは、第１領域をｙ方向に挟む。第２領域Ａ２及び第３領域Ａ３上には、例えば、開口Ｏｐがある。第２領域Ａ２及び第３領域Ａ３において第１面１１ａが第１金属層１２から露出している。
樹脂層１１と第１金属層１２とは、ｘ方向における長さが、一致していてもよく、異なっていてもよい。樹脂層１１のｘ方向の端辺と第１金属層１２のｘ方向の端辺の位置は、一致していても異なっていてもよい。樹脂層１１のｘ方向における長さは、第１金属層１２のｘ方向における長さよりも、長いことが好ましい。
また、第１金属層１２のｘ方向における長さと、第２金属層１３のｘ方向における長さとは、一致していてもよく、異なっていてもよい。第１金属層１２のｘ方向における長さは、第２金属層１３のｘ方向における長さより長いことが好ましい。
第１金属層１２は、ｙ方向において、樹脂層１１の第１面１１ａを被覆する。第１金属層１２のｙ方向の長さＬ１２は、樹脂層１１のｙ方向の長さＬ１１より短い。
第２金属層１３は、ｙ方向において、樹脂層１１の第２面１１ｂの全面を被覆する。第２金属層１３のｙ方向の長さＬ１３は、樹脂層１１のｙ方向の長さＬ１１と一致する。第１金属層１２のｙ方向の長さＬ１２は、第２金属層１３のｙ方向の長さＬ１３より短い。
なお、第２金属層１３のｙ方向の長さＬ１３が樹脂層１１のｙ方向の長さＬ１１と一致する、とは、樹脂層１１のｙ方向における長さＬ１１と第２金属層１３のｙ方向における長さＬ１３との差が３％以内であることを指す。
樹脂層１１は、絶縁性を有する材料を含んで構成されている。本明細書において、絶縁性とは、抵抗値が１．０×１０９Ω・ｃｍ以上を意味する。樹脂層１１は、例えば、絶縁層である。樹脂層１１は、第１層の一例である。樹脂層１１は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、からなる群から選択されるいずれかを含む。樹脂層１１は、例えば、ＰＥＴフィルムである。樹脂層１１は、第１金属層１２と第２金属層１３との間を絶縁する。樹脂層１１の厚みは、例えば、３μｍ以上９μｍ以下であり、好ましくは４μｍ以上６μｍ以下である。
第１金属層１２と第２金属層１３とは、それぞれ、アルミニウム、ニッケル、ステンレス鋼、銅、白金、金から選択されるいずれかである。第１金属層１２と第２金属層１３とは、例えば、異なる金属又は合金を含む。第１金属層１２は、例えば、アルミニウムであり、第２金属層１３は、例えば、銅である。第１金属層１２と第２金属層１３とは、同じ材質からなってもよい。例えば、第１金属層１２と第２金属層１３は、いずれもアルミニウムである。
第１金属層１２と第２金属層１３とは、両方ともがアルミニウムである構成、または第１金属層１２と第２金属層１３とのうち一方がアルミニウムで他方が銅である構成が好ましい。
第１金属層１２と第２金属層１３との厚みは同じであってもよく、違っていてもよい。第１金属層１２と第２金属層１３の厚みは、例えば、０．３μｍ以上２μｍ以下であることが好ましく、０．４μｍ以上１μｍ以下であることが好ましい。
正極活物質層２０は、例えば、正極活物質と導電助剤とバインダーとを有する。
正極活物質は、リチウムイオンの吸蔵及び放出、リチウムイオンの脱離及び挿入（インターカレーション）、又は、リチウムイオンとカウンターアニオンのドープ及び脱ドープを可逆的に進行させることができる。
正極活物質は、例えば、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ２）、リチウムマンガンスピネル（ＬｉＭｎ２Ｏ４）、及び、一般式：ＬｉＮｉｘＣｏｙＭｎｚＭａＯ２（ｘ＋ｙ＋ｚ＋ａ＝１、０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１、０≦ｚ＜１、０≦ａ＜１、ＭはＡｌ、Ｍｇ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｒより選ばれる１種類以上の元素）で表される複合金属酸化物、リチウムバナジウム化合物（ＬｉＶ２Ｏ５）、オリビン型ＬｉＭＰＯ４（ただし、Ｍは、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒより選ばれる１種類以上の元素又はＶＯを示す）、チタン酸リチウム（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）、ＬｉＮｉｘＣｏｙＡｌｚＯ２（０．９＜ｘ＋ｙ＋ｚ＜１．１）等の複合金属酸化物、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセンなどである。また正極活物質は、これらを混合したものでもよい。
導電助材は、正極活物質層内に点在している。導電助材は、正極活物質層における正極活物質の間の導電性を高める。導電助材は、例えば、カーボンブラック類等のカーボン粉末、カーボンナノチューブ、炭素材料、銅、ニッケル、ステンレス、鉄等の金属微粉、炭素材料及び金属微粉の混合物、ＩＴＯ等の導電性酸化物である。導電助材は、カーボンブラック等の炭素材料が好ましい。活物質で十分な導電性を確保できる場合は、正極活物質層２０は導電助材を含まなくてもよい。
バインダーは、正極活物質層における正極活物質同士を結合する。バインダーは、公知のものを用いることができる。バインダーは、例えば、フッ素樹脂である。フッ素樹脂は、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン－パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、エチレン－テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、エチレン－クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）等である。
上記の他に、バインダーは、例えば、ビニリデンフルオライド－ヘキサフルオロプロピレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ－ＨＦＰ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド－ヘキサフルオロプロピレン－テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ－ＨＦＰ－ＴＦＥ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド－ペンタフルオロプロピレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ－ＰＦＰ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド－ペンタフルオロプロピレン－テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ－ＰＦＰ－ＴＦＥ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド－パーフルオロメチルビニルエーテル－テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ－ＰＦＭＶＥ－ＴＦＥ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド－クロロトリフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ－ＣＴＦＥ系フッ素ゴム）等のビニリデンフルオライド系フッ素ゴムでもよい。
負極活物質層３０は、負極活物質を含む。また必要に応じて、導電助材、バインダー、固体電解質を含んでもよい。
負極活物質は、イオンを吸蔵・放出可能な化合物であればよく、公知のリチウムイオン二次電池に用いられる負極活物質を使用できる。負極活物質は、例えば、金属リチウム、リチウム合金、イオンを吸蔵・放出可能な黒鉛（天然黒鉛、人造黒鉛）、カーボンナノチューブ、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、低温度焼成炭素等の炭素材料、アルミニウム、シリコン、スズ、ゲルマニウム等のリチウム等の金属と化合することのできる半金属または金属、ＳｉＯｘ（０＜ｘ＜２）、二酸化スズ等の酸化物を主体とする非晶質の化合物、チタン酸リチウム（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）等を含む粒子である。
負極活物質層３０は、上述のように例えば、シリコン、スズ、ゲルマニウムを含んでもよい。シリコン、スズ、ゲルマニウムは、単体元素として存在してもよいし、化合物として存在してもよい。化合物は、例えば、合金、酸化物等である。一例として、負極活物質がシリコンの場合、負極はＳｉ負極と呼ばれることがある。負極活物質は、例えば、シリコン、スズ、ゲルマニウムの単体又は化合物と炭素材との混合系でもよい。炭素材は、例えば天然黒鉛である。また負極活物質は、例えば、シリコン、スズ、ゲルマニウムの単体又は化合物の表面が炭素で被覆されたものでもよい。炭素材及び被覆された炭素は、負極活物質と導電助材との間の導電性を高める。負極活物質層がシリコン、スズ、ゲルマニウムを含むと、蓄電素子２００の容量が大きくなる。
負極活物質層３０は、上述のように例えば、リチウムを含んでもよい。リチウムは、金属リチウムでもリチウム合金でもよい。負極活物質層３０は、金属リチウム又はリチウム合金でもよい。リチウム合金は、例えば、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｃ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｆｒ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｂａ、Ｒａ、Ｇｅ、Ａｌからなる群から選択される１種以上の元素と、リチウムと、の合金である。一例として、負極活物質が金属リチウムの場合、負極はＬｉ負極と呼ばれることがある。負極活物質層３０は、リチウムのシートでもよい。
負極は、作製時に負極活物質層３０を有さずに、負極集電体（第２金属層１３）のみであってもよい。蓄電素子２００を充電すると、負極集電体の表面に金属リチウムが析出する。金属リチウムはリチウムイオンが析出した単体のリチウムであり、金属リチウムは負極活物質層として機能する。
導電助材及びバインダーは、正極活物質層２０と同様のものを用いることができる。負極活物質層３０におけるバインダーは、正極活物質層２０に挙げたものの他に、例えば、セルロース、スチレン・ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、アクリル樹脂等でもよい。セルロースは、例えば、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）でもよい。
セパレータ４０は、例えば、電気絶縁性の多孔質構造を有する。セパレータ４０は、例えば、ポリエチレン又はポリプロピレン等のポリオレフィンからなるフィルムの単層体、積層体や上記樹脂の混合物の延伸膜、或いはセルロース、ポリエステル、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、ポリエチレン及びポリプロピレンからなる群より選択される少なくとも１種の構成材料からなる繊維不織布が挙げられる。
セパレータ４０に変えて、固体電解質層を設けてもよい。固体電解質層を用いる場合は、電解液が不要となる。固体電解質層とセパレータ４０とを併用してもよい。
固体電解質は、例えば、イオン電導度が１．０×１０－８Ｓ／ｃｍ以上１．０×１０－２Ｓ／ｃｍ以下のイオン導電膜である。固体電解質は、例えば、高分子固体電解質、酸化物系固体電解質、硫化物系固体電解質である。高分子固体電解質は、例えば、ポリエチレンオキサイド系高分子にアルカリ金属塩を溶解させたものである。酸化物系固体電解質は、例えば、Ｌｉ１．３Ａｌ０．３Ｔｉ１．７（ＰＯ４）３（ナシコン型）、Ｌｉ１．０７Ａｌ０．６９Ｔｉ１．４６（ＰＯ４）３（ガラスセラミックス）、Ｌｉ０．３４Ｌａ０．５１ＴｉＯ２．９４（ペロブスカイト型）、Ｌｉ７Ｌａ３Ｚｒ２Ｏ１２（ガーネット型）、Ｌｉ２．９ＰＯ３．３Ｎ０．４６（アモルファス、ＬＩＰＯＮ）、５０Ｌｉ４ＳｉＯ４・５０Ｌｉ２ＢＯ３（ガラス）、９０Ｌｉ３ＢＯ３・１０Ｌｉ２ＳＯ４（ガラスセラミックス）である。硫化物系固体電解質は、例えば、Ｌｉ３．２５Ｇｅ０．２５Ｐ０．７５Ｓ４（結晶）、Ｌｉ１０ＧｅＰ２Ｓ１２（結晶、ＬＧＰＳ）、Ｌｉ６ＰＳ５Ｃｌ（結晶、アルジロダイト型）、Ｌｉ９．５４Ｓｉ１．７４Ｐ１．４４Ｓ１１．７Ｃｌ０．３（結晶）、Ｌｉ３．２５Ｐ０．９５Ｓ４（ガラスセラミックス）、Ｌｉ７Ｐ３Ｓ１１（ガラスセラミックス）、７０Ｌｉ２Ｓ・３０Ｐ２Ｓ５（ガラス）、３０Ｌｉ２Ｓ・２６Ｂ２Ｓ３・４４ＬｉＩ（ガラス）、５０Ｌｉ２Ｓ・１７Ｐ２Ｓ５・３３ＬｉＢＨ４（ガラス）、６３Ｌｉ２Ｓ・３６ＳｉＳ２・Ｌｉ３ＰＯ４（ガラス）、５７Ｌｉ２Ｓ・３８ＳｉＳ２・５Ｌｉ４ＳｉＯ４（ガラス）である。
次いで、蓄電素子の製造方法について説明する。まず、市販の樹脂フィルムの両面に第１金属層１２と第２金属層１３とを形成する。第１金属層１２及び第２金属層１３は、例えば、スパッタリング法、化学気相成長法（ＣＶＤ法）等で成膜できる。第１金属層１２は、例えば、マスク等を利用して、樹脂フィルムのｙ方向の両端部を除いて成膜する。樹脂フィルムの一面に第１金属層１２を積層後に、両端部をエッチング等により除去してもよい。
次いで、第１金属層１２の表面に、正極スラリーを塗布する。正極スラリーは、正極活物質、バインダー及び溶媒を混合して、ペースト化したものである。正極スラリーは、例えば、スリットダイコート法、ドクターブレード法等で塗布できる。
塗布後の正極スラリー中の溶媒を除去する。除去方法は特に限定されない。例えば、正極スラリーが塗布された集電体１０を、８０℃～１５０℃の雰囲気下で乾燥させる。次いで、得られた塗膜をプレスして、正極活物質層２０を高密度化する。プレスの手段は、例えばロールプレス機、静水圧プレス機等を用いることができる。
次いで、正極スラリーを塗布した面と反対側の第２金属層１３の表面に、負極スラリーを塗布する。負極スラリーは負極活物質、バインダー及び溶媒を混合して、ペースト化したものである。負極スラリーは、正極スラリーと同様の方法で塗布できる。塗布後の負極スラリー中の溶媒は、乾燥により除去され、負極活物質層３０となる。負極活物質が金属リチウムの場合は、第２金属層１３にリチウム箔を貼り付けてもよい。
次いで、正極活物質層２０及び負極活物質層３０の一部を除去し、第１金属層１２にタブｔ１を、第２金属層１３にタブｔ２を接合する。タブｔ１、ｔ２は、例えば、超音波により金属層と溶着される。タブｔ１、ｔ２は、金属層に接着してもよいし、ねじ止めしてもよいし、熱等により溶着してもよい。
次いで、正極活物質層２０又は負極活物質層３０と接する位置にセパレータ４０を設け、一端側を軸として巻回する。その後、電極体１００を電解液と共に、外装体Ｃ内に封入する。封入は、減圧、加熱しながら行うことで、電極体１００の内部まで、電解液が含侵する。外装体Ｃを熱等で封止すると、蓄電素子２００が得られる。
第１実施形態にかかる電極体１００は、樹脂層１１の第１面１１ａの両端部に開口Ｏｐを有する。電極体１００において、第１金属層１２及び正極活物質層２０は、第２金属層１３及び負極活物質層３０より開口Ｏｐ分だけ巻き軸方向（展開体におけるｙ方向）の内側にある。そのため、例えば、電極体１００を巻回する際に巻きずれが生じる等の要因により巻回する電池シートＳの端部の位置にずれが生じた場合においても、正極Ｃｄと負極Ａｄとが短絡することを抑制することができる。
「第２実施形態」
図６は、第２実施形態にかかる電極体を展開した電池シートの集電体１０Ａの断面図である。図６は、集電体１０Ａのｙｚ断面である。
第２実施形態にかかる集電体１０Ａは、絶縁層１４を有する点が、第１実施形態にかかる集電体１０と異なる。第２実施形態にかかる蓄電素子において、第１実施形態にかかる蓄電素子２００と同様の構成については、説明を省く。
絶縁層１４は、第２領域Ａ２と第３領域Ａ３とのうち少なくとも一方を被覆する。絶縁層１４は、例えば、第２領域Ａ２及び第３領域Ａ３上にある。図６に示す第２領域Ａ２及び第３領域Ａ３は、絶縁層１４で被覆されている。絶縁層１４は、セラミックスを主成分とする絶縁体を含む。セラミックスは、例えば、チタン酸バリウム、酸化アルミニウム、酸化チタンである。絶縁層１４は、正極活物質層２０のｙ方向の側方にあってもよい。
第２実施形態にかかる電極体は、樹脂層１１の第１面１１ａの両端部に絶縁層１４を有する。電極体において、第１金属層１２及び正極活物質層２０は、第２金属層１３及び負極活物質層３０より絶縁層１４の分だけ巻き軸方向（展開体におけるｙ方向）の内側にあり、第１金属層１２の側面は絶縁層１４で被覆されている。そのため、例えば、電極体を巻回する際に巻きずれが生じる等の要因により巻回する電池シートの端部の位置にずれが生じた場合においても、正極Ｃｄと負極Ａｄとが短絡することを抑制することができる。
第１実施形態及び第２実施形態では、第２領域Ａ２と第３領域Ａ３のｙ方向の幅が同じ場合を例に説明したが、第２領域Ａ２と第３領域Ａ３のｙ方向の幅は異なってもよい。図７は、図５の変形例であり、第２領域Ａ２と第３領域Ａ３との幅が異なる。
「第３実施形態」
図８は、第３実施形態に係る蓄電素子の電極体１１０の断面図である。第３実施形態にかかる蓄電素子は、電極体１００が巻回体から積層体に置き換わっている点が異なる。
電極体１１０は、複数の電池シートＳ２が積層されている。電池シートＳ２は、それぞれ、セパレータ４０、負極活物質層３０、集電体１０、正極活物質層２０を有する。セパレータ４０、負極活物質層３０、集電体１０、正極活物質層２０の構成は、第１実施形態にかかる電池シートＳと同様である。
第１金属層１２は、例えば、樹脂層１１の第１面を被覆する。第１金属層１２のｘ方向及びｙ方向の長さは、樹脂層１１のｘ方向及びｙ方向の長さより短い。
第２金属層１３は、例えば、ｘ方向及びｙ方向において、樹脂層１１の第２面の全面を被覆する。第２金属層１３のｘ方向及びｙ方向の長さは、樹脂層１１のｘ方向及びｙ方向の長さと一致する。そのため、第１金属層１２のｘ方向及びｙ方向の長さは、第２金属層１３のｘ方向及びｙ方向の長さより短い。
第３実施形態にかかる電極体１１０は、樹脂層１１の第１面１１ａの周辺部に開口Ｏｐを有する。電極体１１０において、第１金属層１２及び正極活物質層２０は、第２金属層１３及び負極活物質層３０より中心線Ｃに向かってｘ方向の内側にある。そのため、例えば、電極体１１０を積層する際に、ｘ方向に各層の位置にずれが生じた場合においても、正極Ｃｄと負極Ａｄとが短絡することを抑制することができる。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。
「実施例１」
（集電体の作製）
まず樹脂層として、厚さ６．０μｍのＰＥＴフィルムを長さ１００ｍｍ、幅１０ｍｍに切り出した。次いで、樹脂層の第１面に、第１金属層として、厚み１．０μｍのアルミニウムを積層した。樹脂層のｙ方向の両端から２０ｍｍの範囲には、アルミニウムを積層しなかった。次いで、樹脂層の第２面に、第２金属層として、厚み１．０μｍの銅を積層した。第２金属層は、樹脂層の第２面の全面に積層した。
（正極活物質層の作製）
正極活物質には、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）を用いた。この正極活物質を１．９０質量部と、アセチレンブラックを５質量部と、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を５質量部と、をＮ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）中に分散させ、スラリーを調製した。得られたスラリーをＰＥＴフィルムのアルミニウムが積層されている部分に塗布した。その後、温度１４０℃で３０分間乾燥した。その後、ロールプレス装置を用いてプレス処理し正極活物質層を得た。
（負極活物質層の作製）
天然黒鉛粉末（負極活物質）を９０質量部と、ＰＶＤＦを１０質量部とを、ＮＭＰ中に分散させてスラリーを調製した。得られたスラリーをＰＥＴフィルムの銅が積層されている部分に塗布した。その後温度１４０℃で３０分間減圧乾燥した。その後、ロールプレス装置を用いてプレス処理し負極活物質層を得た。
（セパレータの準備）
膜厚２０μｍのポリエチレン微多孔膜（空孔率：４０％、シャットダウン温度：１３４℃）を用意した。
（電極体の作製）
正極活物質層及び負極活物質層の一部を、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）を染み込ませた綿棒で擦り剥がし、タブを接続した。次いで、セパレータを電池シートの一面に重ね、樹脂層の第１端を軸として巻回して電極体を作製した。
（電解液）
電解質としてエチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）の混合溶媒に、ＬｉＰＦ６を１．０ｍｏｌ／Ｌとなるように溶解させた非水電解質溶液を用意した。混合溶媒におけるＥＣとＤＥＣとの体積比は、ＥＣ：ＤＥＣ＝３０：７０とした。
（電池の作製）
電極体を非水電解液と共にアルミラミネートに封入し、実施例１の電池セルを作製した。
同条件で１０サンプルを作製し、正極と負極とが短絡していないかを確認した。実施例１にかかる蓄電素子は、１０サンプル中で、短絡したものはなかった。
「実施例２」
実施例２は、樹脂層のｙ方向の両端から１．０ｍｍの範囲には、アルミニウムを積層せず、その部分にセラミック層を設けた点が、実施例１と異なる。セラミック層の主成分は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）とした。
実施例２も実施例１と同様に、同条件の１０サンプルを作製し、正極と負極とが短絡していないかを確認した。実施例２にかかる蓄電素子は、１０サンプル中で、短絡したものはなかった。
「比較例１」
比較例１は、樹脂層のｙ方向の両端から２０ｍｍの範囲にもアルミニウムを積層し、第１金属層を樹脂層の第２面の全面に積層した。実比較例１も実施例１と同様に、同条件の１０サンプルを作製し、正極と負極とが短絡していないかを確認した。比較例１にかかる蓄電素子は、１０サンプル中、６サンプルが短絡した。
樹脂層の第１面の両端部に、開口又は絶縁層を有する実施例１、２は短絡がなかったのに対し、比較例１は一部のサンプルが短絡した。
１０ 集電体
１１ 樹脂層
１２ 第１金属層
１３ 第２金属層
１４ 絶縁層
２０ 正極活物質層
３０ 負極活物質層
４０ セパレータ
１００、１１０ 電極体
２００ 蓄電素子
Ａ１ 第１領域
Ａ２ 第２領域
Ａ３ 第３領域
Ａｄ 負極
Ｃｄ 正極
Ｃ 外装体
Ｋ 収容空間
Ｏｐ 開口
Ｓ１、Ｓ２ 電池シート
ｔ１、ｔ２ タブ

Claims (8)

  1. 第１面と、前記第１面と反対側を向く第２面と、を有し、樹脂を含む第１層と、前記第１層の前記第１面上にある第１金属層と、前記第１層の前記第２面上にある第２金属層と、を有する集電体と、
    前記第１金属層に積層された第１活物質層と、
    前記第２金属層に積層された第２活物質層と、
    前記第１活物質層と前記第２活物質層とのうちの少なくとも一方と接するセパレータ又は固体電解質層と、
    絶縁層と、を有し、
    前記第１層の前記第１面は、前記第１金属層が積層された第１領域と、前記第１金属層の積層方向から見て前記第１金属層から露出する第２領域と、前記第１金属層の積層方向から見て前記第１金属層から露出し且つ第２領域と共に前記第１領域を挟む第３領域とを有し、
    前記第１金属層の第１方向の長さは、前記第２金属層の前記第１方向の長さより短く、
    前記第１方向は、前記第２領域と前記第３領域とを最短距離で繋ぐ方向であり、
    前記絶縁層は、前記第２領域と前記第３領域とのうち少なくとも一方に積層されている、電極体。
  2. 前記絶縁層は、セラミックスを主成分とする絶縁体を含む、請求項１に記載の電極体。
  3. 前記第１層は、１．０×１０９Ω・ｃｍ以上の絶縁層である、請求項１又は２に記載の電極体。
  4. 前記第１層は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、からなる群から選択されるいずれかを含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の電極体。
  5. 前記第１金属層と前記第２金属層とはそれぞれ、アルミニウム、ニッケル、ステンレス鋼、銅、白金、金から選択されるいずれかである、請求項１～４のいずれか一項に記載の電極体。
  6. 前記第１金属層と前記第２金属層とは、異なる金属又は合金を含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の電極体。
  7. 請求項１～６のいずれか一項に記載の電極体を備える、蓄電素子。
  8. 請求項７に記載の蓄電素子を備える、蓄電モジュール。
JP2022510357A 2020-03-27 2020-03-27 電極体、蓄電素子および蓄電モジュール Active JP7400946B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2020/014191 WO2021192258A1 (ja) 2020-03-27 2020-03-27 電極体、蓄電素子および蓄電モジュール

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2021192258A1 JPWO2021192258A1 (ja) 2021-09-30
JP7400946B2 true JP7400946B2 (ja) 2023-12-19

Family

ID=77891676

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022510357A Active JP7400946B2 (ja) 2020-03-27 2020-03-27 電極体、蓄電素子および蓄電モジュール

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230103490A1 (ja)
JP (1) JP7400946B2 (ja)
CN (1) CN115191050A (ja)
WO (1) WO2021192258A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004253350A (ja) 2002-12-27 2004-09-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電気化学素子の製造方法
JP2010040488A (ja) 2008-08-08 2010-02-18 Sharp Corp 電池
JP2017073374A (ja) 2015-10-05 2017-04-13 古河機械金属株式会社 バイポーラ型リチウムイオン電池およびバイポーラ型リチウムイオン電池の製造方法
JP2019160553A (ja) 2018-03-13 2019-09-19 Tdk株式会社 電極及び蓄電素子

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5690575B2 (ja) * 2010-12-16 2015-03-25 シャープ株式会社 非水系二次電池
JP2013008564A (ja) * 2011-06-24 2013-01-10 Sharp Corp 非水系二次電池およびその製造方法
JP2013016321A (ja) * 2011-07-01 2013-01-24 Sharp Corp 集電体および非水系二次電池
CN106898825B (zh) * 2017-05-03 2019-02-05 江苏强劲新能源科技有限公司 一种双极性锌离子电池的制备方法
CN107240721B (zh) * 2017-05-27 2020-01-31 深圳市雄韬电源科技股份有限公司 双极性电极及锂离子电池和锂离子电池的制作方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004253350A (ja) 2002-12-27 2004-09-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電気化学素子の製造方法
JP2010040488A (ja) 2008-08-08 2010-02-18 Sharp Corp 電池
JP2017073374A (ja) 2015-10-05 2017-04-13 古河機械金属株式会社 バイポーラ型リチウムイオン電池およびバイポーラ型リチウムイオン電池の製造方法
JP2019160553A (ja) 2018-03-13 2019-09-19 Tdk株式会社 電極及び蓄電素子

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021192258A1 (ja) 2021-09-30
JPWO2021192258A1 (ja) 2021-09-30
CN115191050A (zh) 2022-10-14
US20230103490A1 (en) 2023-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7405243B2 (ja) 集電体、蓄電素子及び蓄電モジュール
CN101304104B (zh) 电化学装置及其制造方法
WO2016121734A1 (ja) 二次電池
WO2015147066A1 (ja) 積層型電池及びその製造方法
WO2015015663A1 (ja) 二次電池
WO2018154989A1 (ja) 二次電池およびその製造方法
JP2017157471A (ja) 電極、及び電極の製造方法
CN101546846A (zh) 电化学装置
JP2009187675A (ja) 積層型二次電池およびその製造方法
WO2015083389A1 (ja) リチウムイオン二次電池
JP7020167B2 (ja) 非水電解液二次電池
US20200295348A1 (en) Negative electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery using the same
JP5298815B2 (ja) リチウムイオン二次電池の製造方法、電解液及びリチウムイオン二次電池
US20200295397A1 (en) Lithium secondary battery
JP7573925B1 (ja) リチウム２次電池及びリチウム２次電池の製造方法
JP6149867B2 (ja) 蓄電デバイスの製造方法
JP2018174032A (ja) 非水電解液二次電池
JP7400946B2 (ja) 電極体、蓄電素子および蓄電モジュール
JP2021022421A (ja) 非水電解液二次電池
JP2025513393A (ja) 円筒型リチウム二次電池
JP4811983B2 (ja) 捲回電極およびその製造方法、並びにそれを用いた電池
JP7332034B2 (ja) 電極体、蓄電素子および蓄電モジュール
JP2023134262A (ja) 正極活物質層、正極及びリチウムイオン二次電池
JP7701160B2 (ja) 非水電解質二次電池の製造方法
JP2019029183A (ja) セパレータ付き二次電池用電極、二次電池、それらの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220715

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230516

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20230713

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230823

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20231107

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20231120

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7400946

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150