特許 6592495 電気化学セルおよび電気化学セルの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6592495

(24)【登録日】2019年9月27日

(45)【発行日】2019年10月16日

(54)【発明の名称】電気化学セルおよび電気化学セルの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/04 20060101AFI20191007BHJP

   H01M 10/0583 20100101ALI20191007BHJP

   H01M 4/02 20060101ALI20191007BHJP

   H01M 4/13 20100101ALI20191007BHJP

   H01G 11/12 20130101ALI20191007BHJP

   H01G 11/84 20130101ALI20191007BHJP

【ＦＩ】

   H01M10/04 Z

   H01M10/0583

   H01M4/02 Z

   H01M4/13

   H01G11/12

   H01G11/84

【請求項の数】14

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2017-233205(P2017-233205)

(22)【出願日】2017年12月5日

(65)【公開番号】特開2019-102315(P2019-102315A)

(43)【公開日】2019年6月24日

【審査請求日】2017年12月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002325

【氏名又は名称】セイコーインスツル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100165179

【弁理士】

【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100126664

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 慎吾

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(72)【発明者】

【氏名】田中 和美

(72)【発明者】

【氏名】菅野 佳実

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 俊二

(72)【発明者】

【氏名】玉地 恒昭

【審査官】 冨士 美香

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１７−０５４７１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公昭４３−０２０７５４（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開２０１６−１７０８８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−００３５１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５５２５４４１（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０７６３２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ １０／０４

Ｈ０１Ｇ １１／１２

Ｈ０１Ｇ １１／８４

Ｈ０１Ｍ ４／００−４／６２

Ｈ０１Ｍ １０／０５８３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

並んで配置された複数の正極本体と、隣り合う２つの前記正極本体を接続する電極接続部を有する数珠繋ぎ状の正極電極と、
並んで配置された複数の負極本体と、隣り合う２つの前記負極本体を接続する電極接続部を有する数珠繋ぎ状の負極電極と、
前記正極電極と前記負極電極との間に配置されるセパレータを備え、
前記数珠繋ぎ状の正極本体と前記数珠繋ぎ状の負極本体のどちらか一方または両方が、Ｌ字状またはＵ字状のいずれかに連結された負極電極または正極電極であり、
前記数珠繋ぎ状の途中部分の正極電極の１つまたは２つに前記数珠繋ぎ状の途中部分の１つまたは２つの負極電極を前記セパレータを介し重ね合わせて基準重ね合わせ部が構成され、この基準重ね合わせ部を基準として、一側に前記数珠繋ぎ状の正極電極と前記数珠繋ぎ状の負極電極が交互に前記セパレータを介しつづら折り状に積層され、他側に前記数珠繋ぎ状の正極電極と前記数珠繋ぎ状の負極電極が交互に前記セパレータを介しつづら折り状に積層されたことを特徴とする電気化学セル。

【請求項2】

前記正極電極の前記正極本体の表裏面と周面を覆う張出し部と、前記電極接続部の表裏面および周面を覆う接続部を具備する数珠繋ぎ状のセパレータで前記正極電極が覆われ、
前記セパレータの張出し部の外周輪郭と前記負極電極の負極本体の外周輪郭が前記つづら折り状態で揃えられるとともに、
前記正極電極と前記負極電極の重ね合わせ部分において、重ね合わせ方向に沿って見た前記負極本体の外周輪郭の内側に前記正極本体の外周輪郭が配置された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】

並んで配置された複数の正極本体と、隣り合う２つの前記正極本体を接続する電極接続部を有する数珠繋ぎ状の正極電極と、
並んで配置された複数の負極本体と、隣り合う２つの前記負極本体を接続する電極接続部を有する数珠繋ぎ状の負極電極と、
前記正極電極と前記負極電極との間に配置されるセパレータを備え、
前記正極電極における前記複数の電極接続部の長さが同一とされ、前記負極電極における前記複数の電極接続部の長さが同一とされ、
前記数珠繋ぎ状の途中部分の正極電極の１つまたは２つに前記数珠繋ぎ状の途中部分の１つまたは２つの負極電極を前記セパレータを介し重ね合わせて基準重ね合わせ部が構成され、この基準重ね合わせ部を基準として、一側に前記数珠繋ぎ状の正極電極と前記数珠繋ぎ状の負極電極が交互に前記セパレータを介しつづら折り状に積層され、他側に前記数珠繋ぎ状の正極電極と前記数珠繋ぎ状の負極電極が交互に前記セパレータを介しつづら折り状に積層され、
前記重ね合わせ方向に沿って見た前記正極本体の外周輪郭が重ね合わせ層ごとに位置ずれされ、該位置ずれ量が最大の層において前記正極本体の外周輪郭が前記負極本体の外周輪郭の内側に配置されたことを特徴とする電気化学セル。

【請求項4】

前記基準重ね合わせ部を基準として、
一側への前記正極電極と負極電極の重ね合わせにおいて、重ね合わせの始端側より終端側において、前記正極本体と前記負極本体の重ね合わせ方向に沿って見た個々の外周輪郭の位置ずれ量が大きくされ、
他側への前記正極電極と負極電極の重ね合わせにおいて、重ね合わせの始端側より終端側において、前記正極本体と前記負極本体の重ね合わせ方向に沿って見た個々の外周輪郭の位置ずれ量が大きくされたことを特徴とする請求項３に記載の電気化学セル。

【請求項5】

並んで配置された複数の正極本体と、隣り合う２つの前記正極本体を接続する電極接続部を有する数珠繋ぎ状の正極電極と、
並んで配置された複数の負極本体と、隣り合う２つの前記負極本体を接続する電極接続部を有する数珠繋ぎ状の負極電極と、
前記正極電極と前記負極電極との間に配置されるセパレータを備え、
前記数珠繋ぎ状の途中部分の正極電極の１つまたは２つに前記数珠繋ぎ状の途中部分の１つまたは２つの負極電極を前記セパレータを介し重ね合わせて基準重ね合わせ部が構成され、この基準重ね合わせ部を基準として、一側に前記数珠繋ぎ状の正極電極と前記数珠繋ぎ状の負極電極が交互に前記セパレータを介しつづら折り状に積層され、他側に前記数珠繋ぎ状の正極電極と前記数珠繋ぎ状の負極電極が交互に前記セパレータを介しつづら折り状に積層され、
前記基準重ね合わせ部を基準として、
一側への前記正極電極と負極電極の重ね合わせにおいて、重ね合わせの始端側より終端側において、前記正極本体と前記負極本体の重ね合わせ方向に沿って見た個々の外周輪郭の位置ずれ量が大きくされ、
他側への前記正極電極と負極電極の重ね合わせにおいて、重ね合わせの始端側より終端側において、前記正極本体と前記負極本体の重ね合わせ方向に沿って見た個々の外周輪郭の位置ずれ量が大きくされたことを特徴とする電気化学セル。

【請求項6】

前記正極電極と前記負極電極の重ね合わせ部分において、重ね合わせ方向に沿って見た前記負極本体の外周輪郭の内側に前記正極本体の外周輪郭が配置されたことを特徴とする請求項５に記載の電気化学セル。

【請求項7】

前記数珠繋ぎ状の正極本体と前記数珠繋ぎ状の負極本体のどちらか一方または両方が、直線状、Ｌ字状またはＵ字状のいずれかに連結された負極電極または正極電極であることを特徴とする請求項３〜請求項６のいずれか一項に記載の電気化学セル。

【請求項8】

前記基準重ね合わせ部を基準とした一側へのつづら折り部分と他側へのつづら折り部分のどちらか一方または両方に接続電極端子が導出されたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の電気化学セル。

【請求項9】

並んで配置された複数の正極本体および隣り合う２つの前記正極本体を接続する電極接続部を有する数珠繋ぎ状の正極電極と、
並んで配置された複数の負極本体および隣り合う２つの前記負極本体を接続する電極接続部を有する数珠繋ぎ状の負極電極を用い、
前記数珠繋ぎ状の途中部分の１つまたは２つの正極電極に前記数珠繋ぎ状の途中部分の１つまたは２つの負極電極をセパレータを介し重ね合わせて基準重ね合わせ部を構成し、この基準重ね合わせ部を基準として、一側に前記数珠繋ぎ状の正極電極と前記数珠繋ぎ状の負極電極を交互に前記セパレータを介しつづら折り状に積層し、他側に前記数珠繋ぎ状の正極電極と前記数珠繋ぎ状の負極電極を交互に前記セパレータを介しつづら折り状に積層することを特徴とする電気化学セルの製造方法。

【請求項10】

前記正極電極と前記負極電極の重ね合わせ部分において、重ね合わせ方向に沿って見た前記負極本体の外周輪郭の内側に前記正極本体の外周輪郭を配置することを特徴とする請求項９に記載の電気化学セルの製造方法。

【請求項11】

前記複数の電極接続部の長さが同一の正極電極と、前記複数の電極接続部の長さが同一の負極電極を用い、
前記基準重ね合わせ部を基準として、
一側への重ね合わせにおいて、重ね合わせ方向に沿って見た前記正極本体の外周輪郭を重ね合わせ層ごとに位置ずれするように、該位置ずれ量が最大の層において前記正極本体の外周輪郭が前記負極本体の外周輪郭の内側に入るように重ね合わせ、
他側への重ね合わせにおいて、重ね合わせ方向に沿って見た前記正極本体の外周輪郭を重ね合わせ層ごとに位置ずれするように、該位置ずれ量が最大の層において前記正極本体の外周輪郭が前記負極本体の外周輪郭の内側に入るように重ね合わせることを特徴とする請求項９に記載の電気化学セルの製造方法。

【請求項12】

前記基準重ね合わせ部を基準として、
一側への前記正極電極と負極電極の重ね合わせにおいて、重ね合わせの始端側より終端側において、前記正極本体と前記負極本体の重ね合わせ方向に沿って見た個々の外周輪郭の位置ずれ量が大きくなるように重ね合わせ、
他側への前記正極電極と負極電極の重ね合わせにおいて、重ね合わせの始端側より終端側において、前記正極本体と前記負極本体の重ね合わせ方向に沿って見た個々の外周輪郭の位置ずれ量が大きくなるように重ね合わせることを特徴とする請求項９に記載の電気化学セルの製造方法。

【請求項13】

前記基準重ね合わせ部を基準とした一側へのつづら折り部分と他側へのつづら折り部分のどちらか一方または両方に接続電極端子を導出したことを特徴とする請求項９〜請求項１２のいずれか一項に記載の電気化学セルの製造方法。

【請求項14】

前記数珠繋ぎ状の正極本体と前記数珠繋ぎ状の負極本体のどちらか一方または両方が、直線状、Ｌ字状またはＵ字状のいずれかに連結された負極電極または正極電極であることを特徴とする請求項９〜請求項１３のいずれか一項に記載の電気化学セルの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気化学セルおよび電気化学セルの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、スマートフォン、ウエアラブル機器、補聴器などの小型機器の電源として、リチウムイオン二次電池、電気化学キャパシタ等の電気化学セルが広く活用されている。
このような電気化学セルにおいては、電池容量並びに充電電流及び放電電流を大きくする観点から、電気化学セル内で対向している電極どうしの面積を大きくすることが必要である。電気化学セルの構造としては、一対の帯状の電極を帯状のセパレータを介して対向させてケースに収め、電解液を電極及びセパレータに含浸させた構造が知られている。

【0003】

例えば、帯状の電極及び帯状のセパレータを巻回し、筒状又はコイン状のケースに収容した構造、扁平状に変形させた後にラミネートフィルムに収容した構造が知られている。
近年、ウエアラブル機器の薄型化の要求に対応して、帯状の電極及び帯状のセパレータをつづら折り形状とした構成も検討されている。例えば、以下の特許文献１では、帯状の電極をセパレータ袋体に収容した構造が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５−２４３４５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、帯状の電極をセパレータ袋体に収容する構成では、巻回、積層、つづら折り等を行う場合に電極の積層位置（対面位置）がずれる可能性がある。特に、つづら折り構造の電極を採用する場合、帯状の電極がセパレータ袋体に収容された状態で交互に折り曲げられるため、電極の対向面が位置ずれする可能性が高くなる。
例えば、積層数が少ない場合は対面位置ずれの寸法が小さいので構造的な誤差範囲として吸収できることもあるが、積層数が多い場合、位置ずれの寸法も大きくなるので、電極の位置ずれが無視できなくなるおそれがある。

【0006】

特に電池の容量を大きくするために積層数を大きくした電気化学セルを構成する場合、積層した電極毎の対面位置ずれが無視できなくなるおそれがあった。
例えば、つづら折り状の電極を複数積層する場合、１つ下の電極を周回するように次の電極を折り込むので、周回する際の回り込み誤差、つづら折りする際の折り曲げ部分の誤差、積層位置決めの誤差などが累積され、電極毎の対面位置ずれの誤差が大きくなる。
したがって、従来の電気化学セルにおいては、電極の積層位置（対面位置）がずれることを抑制する上で改善の余地があった。

【0007】

本発明は、以上説明のような従来の実情に鑑みなされたものであり、つづら折り構造の電極を用いて積層型の電気化学セルを構成する場合、積層した電極毎の対面位置ずれを抑制できる構造とした電気化学セルおよび電気化学セルの製造方法の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

「１」上記課題を解決するため、本発明の一形態に係る電気化学セルは、並んで配置された複数の正極本体と、隣り合う２つの前記正極本体を接続する電極接続部を有する数珠繋ぎ状の正極電極と、並んで配置された複数の負極本体と、隣り合う２つの前記負極本体を接続する電極接続部を有する数珠繋ぎ状の負極電極と、前記正極電極と前記負極電極との間に配置されるセパレータを備え、前記数珠繋ぎ状の正極本体と前記数珠繋ぎ状の負極本体のどちらか一方または両方が、Ｌ字状またはＵ字状のいずれかに連結された負極電極または正極電極であり、前記数珠繋ぎ状の途中部分の正極電極の１つまたは２つに前記数珠繋ぎ状の途中部分の１つまたは２つの負極電極を前記セパレータを介し重ね合わせて基準重ね合わせ部が構成され、この基準重ね合わせ部を基準として、一側に前記数珠繋ぎ状の正極電極と前記数珠繋ぎ状の負極電極が交互に前記セパレータを介しつづら折り状に積層され、他側に前記数珠繋ぎ状の正極電極と前記数珠繋ぎ状の負極電極が交互に前記セパレータを介しつづら折り状に積層されたことを特徴とする。

【0009】

数珠繋ぎ状の正極本体または負極本体の途中部分を重ねた基準重ね合わせ部を境としてその一側と他側に個別につづら折り状とするならば、一側のつづら折り部分に生じている正極本体の対面位置の位置ずれ量が他側のつづら折り部分に生じている正極本体の対面位置の位置ずれ量に影響を及ぼさない構造を採用できる。一側のつづら折り部分と他側のつづら折り部分とでそれぞれの位置ずれ量を少なくしておけば、積層構造全体として正極本体の対面位置ずれ量を小さくできる。

【0010】

この点、積層するべき全ての正極本体が繋がって端部側から順次つづら折り状に重ね合わされる構造であると、重ね合わせ構造の始端側から終端側まで位置ずれが順次累積されて大きくなる。このため、正極本体の対面位置の位置ずれ量が大きくなる問題がある。
一側のつづら折り部分と他側のつづら折り部分で生じる正極本体の位置ずれ量を少なくしておくことにより、積層構造全体とした場合の正極本体の対面位置ずれを抑制できる。正極本体の対面位置ずれを抑制することで、電気化学セルの容量低下を防止できる。

【0011】

「２」前記一形態の電気化学セルでは、前記正極電極の前記正極本体の表裏面と周面を覆う張出し部と、前記電極接続部の表裏面および周面を覆う接続部を具備する数珠繋ぎ状のセパレータで前記正極電極が覆われ、前記セパレータの張出し部の外周輪郭と前記負極電極の負極本体の外周輪郭が前記つづら折り状態で揃えられるとともに、前記正極電極と前記負極電極の重ね合わせ部分において、重ね合わせ方向に沿って見た前記負極本体の外周輪郭の内側に前記正極本体の外周輪郭が配置された構成を採用できる。

【0012】

電気化学セルの積層構造において、負極本体の外周輪郭の内側に正極本体の外周輪郭が配置されていることが望ましい。正極本体の外周輪郭のはみ出し量が大きい場合、電気化学セルに適用されるイオンを構成する金属の析出のおそれ、容量低下のおそれを生じる。
このため、前記正極本体の表裏面と周面を覆う張出し部を有するセパレータで前記正極電極を覆う構成を採用し、セパレータの張出し部の外周輪郭と前記負極本体の外周輪郭をつづら折り状態で重ねて揃えることが好ましい。

【0013】

「３」本発明の一形態に係る電気化学セルは、並んで配置された複数の正極本体と、隣り合う２つの前記正極本体を接続する電極接続部を有する数珠繋ぎ状の正極電極と、並んで配置された複数の負極本体と、隣り合う２つの前記負極本体を接続する電極接続部を有する数珠繋ぎ状の負極電極と、前記正極電極と前記負極電極との間に配置されるセパレータを備え、前記正極電極における前記複数の電極接続部の長さが同一とされ、前記負極電極における前記複数の電極接続部の長さが同一とされ、前記数珠繋ぎ状の途中部分の正極電極の１つまたは２つに前記数珠繋ぎ状の途中部分の１つまたは２つの負極電極を前記セパレータを介し重ね合わせて基準重ね合わせ部が構成され、この基準重ね合わせ部を基準として、一側に前記数珠繋ぎ状の正極電極と前記数珠繋ぎ状の負極電極が交互に前記セパレータを介しつづら折り状に積層され、他側に前記数珠ぎ状の正極電極と前記数珠繋ぎ状の負極電極が交互に前記セパレータを介しつづら折り状に積層され、前記重ね合わせ方向に沿って見た前記正極本体の外周輪郭が重ね合わせ層ごとに位置ずれされ、該位置ずれ量が最大の層において前記正極本体の外周輪郭が前記負極本体の外周輪郭の内側に配置されたことを特徴とする。

【0014】

電気化学セルの構造において、負極本体の外周輪郭の内側に正極本体の外周輪郭が配置されていることが望ましい。正極本体のはみ出し量が大きい場合、電気化学セルに適用されるイオンを構成する金属の析出のおそれ、容量低下のおそれがある。基準重ね合わせ部分を境とする一側と他側の重ね合わせ部分において、位置ずれ量の最大の層であっても正極本体の外周輪郭が負極本体の外周輪郭の内側に配置されていることでこれらの問題を回避できる。

【0015】

数珠繋ぎ状の正極本体と負極本体を交互に端部から単純に重ね合わせると、電極接続部と電極接続部の長さが同一の場合、重ね合わせの層数増加に応じ、重ね合わせ誤差等によって負極本体に対する正極本体の重ね合わせ位置が徐々にずれてくる。
正極本体と負極本体を交互に単純に重ね合わせるのではなく、数珠繋ぎ状の途中部分の正極電極に数珠繋ぎ状の途中部分の負極電極を重ね合わせた基準重ね合わせ部を構成し、この基準重ね合わせ部の一側につづら折り状に、また、他側につづら折り状にそれぞれつづら折り構造とする。これにより、基準重ね合わせ部の一側でのつづら折り回数と他側でのつづら折り回数を全体のつづら折り回数より小さくできるので、基準重ね合わせ部の一側と他側における個々の対面位置ずれ量を小さくできる。

【0016】

「４」前記一態様の電気化学セルにおいて、前記基準重ね合わせ部を基準として、一側への前記正極電極と負極電極の重ね合わせにおいて、重ね合わせの始端側より終端側において、前記正極本体と前記負極本体の重ね合わせ方向に沿って見た個々の外周輪郭の位置ずれ量が大きくされ、他側への前記正極電極と負極電極の重ね合わせにおいて、重ね合わせの始端側より終端側において、前記正極本体と前記負極本体の重ね合わせ方向に沿って見た個々の外周輪郭の位置ずれ量が大きくされた構成を採用できる。

【0017】

数珠繋ぎ状の正極電極と帯状の負極電極をつづら折りしながら重ね合わせる構造とすると、電極接続部どうしの長さが同じ場合、重ね合わせの数が増える度に正極本体の位置ずれ量が累積されて大きくなる。この構造であっても、基準重ね合わせ部の一側と他側とで個々に正極本体の位置ずれ量を抑えておけば、正極本体の位置ずれ量の累積を小さくすることができ、正極本体の位置ずれ量を抑制した電気化学セルを提供できる。

【0018】

「５」本発明の一形態に係る電気化学セルは、並んで配置された複数の正極本体と、隣り合う２つの前記正極本体を接続する電極接続部を有する数珠繋ぎ状の正極電極と、並んで配置された複数の負極本体と、隣り合う２つの前記負極本体を接続する電極接続部を有する数珠繋ぎ状の負極電極と、前記正極電極と前記負極電極との間に配置されるセパレータを備え、前記数珠繋ぎ状の途中部分の正極電極の１つまたは２つに前記数珠繋ぎ状の途中部分の１つまたは２つの負極電極を前記セパレータを介し重ね合わせて基準重ね合わせ部が構成され、この基準重ね合わせ部を基準として、一側に前記数珠繋ぎ状の正極電極と前記数珠繋ぎ状の負極電極が交互に前記セパレータを介しつづら折り状に積層され、他側に前記数珠ぎ状の正極電極と前記数珠繋ぎ状の負極電極が交互に前記セパレータを介しつづら折り状に積層され、前記基準重ね合わせ部を基準として、一側への前記正極電極と負極電極の重ね合わせにおいて、重ね合わせの始端側より終端側において、前記正極本体と前記負極本体の重ね合わせ方向に沿って見た個々の外周輪郭の位置ずれ量が大きくされ、他側への前記正極電極と負極電極の重ね合わせにおいて、重ね合わせの始端側より終端側において、前記正極本体と前記負極本体の重ね合わせ方向に沿って見た個々の外周輪郭の位置ずれ量が大きくされたことを特徴とする。
「６」前記一形態の電気化学セルでは、前記正極電極と前記負極電極の重ね合わせ部分において、重ね合わせ方向に沿って見た前記負極本体の外周輪郭の内側に前記正極本体の外周輪郭が配置された構成を採用できる。
「７」前記一形態の電気化学セルでは、前記数珠繋ぎ状の正極本体と前記数珠繋ぎ状の負極本体のどちらか一方または両方が、直線状、Ｌ字状またはＵ字状のいずれかに連結された負極電極または正極電極であることが好ましい。
「８」前記一形態の電気化学セルにおいて、前記基準重ね合わせ部を基準とした一側へのつづら折り部分と他側へのつづら折り部分のどちらか一方または両方に接続電極端子が導出された構成を採用できる。

【0019】

基準重ね合わせ部の一側のつづら折り部分と他側のつづら折り部分の一方または両方から接続電極端子を導出できる。これらの接続電極端子を利用し、電気化学セルを収容する缶体などとの接続が可能となる。また、接続電極端子の導出位置を調整することで、負極本体から導出した接続電極端子または正極本体から導出した接続電極端子から、缶体までの接続距離を調整できる。このため、正極側と負極側において接続電極端子を介する缶体への確実な接続が可能となる。また、正極側と負極側において接続電極端子を缶体に接続する場合、適正な導出位置を選択することでこれら接続電極端子の側方への突出量を少なくすることができる。これにより、缶体内に隙間無くつづら折り構造を収容することができ、無駄のない構造の電気化学セルを提供できる。

【0020】

「６」前記一形態の電気化学セルにおいて、前記数珠繋ぎ状の正極本体と前記数珠繋ぎ状の負極本体のどちらか一方または両方が、直線状、Ｌ字状またはＵ字状のいずれかに連結された負極電極または正極電極である構成を採用できる。

【0021】

数珠繋ぎ状の正極本体と負極本体の形状は、直線状、Ｌ字状、Ｕ字状などいずれの形状であっても良い。いずれの形状であっても、途中部分で両者を重ねて基準重ね合わせ部を構成し、基準重ね合わせ部を境として一側と他側につづら折り構造とすることで目的の電気化学セルを構成できる。

【0022】

「９」本発明の一態様に係る電気化学セルの製造方法は、並んで配置された複数の正極本体および隣り合う２つの前記正極本体を接続する電極接続部を有する数珠繋ぎ状の正極電極と、並んで配置された複数の負極本体および隣り合う２つの前記負極本体を接続する電極接続部を有する数珠繋ぎ状の負極電極を用い、前記数珠繋ぎ状の途中部分の１つまたは２つの正極電極に前記数珠繋ぎ状の途中部分の１つまたは２つの負極電極をセパレータを介し重ね合わせて基準重ね合わせ部を構成し、この基準重ね合わせ部を基準として、一側に前記数珠繋ぎ状の正極電極と前記数珠繋ぎ状の負極電極を交互に前記セパレータを介しつづら折り状に積層し、他側に前記数珠繋ぎ状の正極電極と前記数珠繋ぎ状の負極電極を交互に前記セパレータを介しつづら折り状に積層することを特徴とする。

【0023】

基準重ね合わせ部を境として一側と他側に別々につづら折りする構造を採用することで、一側のつづら折り部分と他側のつづら折り部分に生じている位置ずれ量を相互に影響ない構成とできる。一側と他側の個々のつづら折り部分の位置ずれ量を少なくしておけば、積層構造全体としての正極本体の位置ずれ量を小さくできる。

【0024】

この点、積層するべき全ての正極本体が数珠繋ぎ状の端部側から繋がって順次重ね合わされる構造になると、重ね合わせ構造の始端側から終端側まで位置ずれが順次累積されて大きくなる。このため、正極本体の位置ずれ量が大きくなる問題がある。
一側のつづら折り部分と他側のつづら折り部分に生じている位置ずれ量を相互に影響ない構成とすることで、それぞれのつづら折り部分で生じる位置ずれ量を少なくしておくことで積層構造全体の位置ずれ量を抑制できる。

【0025】

「１０」前記一態様の電気化学セルの製造方法では、前記正極電極と前記負極電極の重ね合わせ部分において、重ね合わせ方向に沿って見た前記負極本体の外周輪郭の内側に前記正極本体の外周輪郭を配置することが好ましい。

【0026】

電気化学セルの構造において、負極本体の外周輪郭の内側に正極本体の外周輪郭が配置されていることが望ましく、正極本体のはみ出し量が大きい場合、電気化学セルに適用されるイオンを構成する金属の析出のおそれ、容量低下のおそれがある。上述の製造方法では、負極本体の外周輪郭の内側に前記正極本体の外周輪郭が入るように重ね合わせることで電気化学セル用のイオンを構成する金属の析出のおそれのない、容量低下のおそれのない電気化学セルを提供できる。

【0027】

「１１」前記一態様の電気化学セルの製造方法において、前記複数の電極接続部の長さが同一の正極電極と、前記複数の電極接続部の長さが同一の負極電極を用い、前記基準重ね合わせ部の一側と他側を基準として、一側への重ね合わせにおいて、重ね合わせ方向に沿って見た前記正極本体の外周輪郭を重ね合わせ層ごとに位置ずれするように、該位置ずれ量が最大の層において前記正極本体の外周輪郭が前記負極本体の外周輪郭の内側に入るように重ね合わせ、他側への重ね合わせにおいて、重ね合わせ方向に沿って見た前記正極本体の外周輪郭を重ね合わせ層ごとに位置ずれするように、該位置ずれ量が最大の層において前記正極本体の外周輪郭が前記負極本体の外周輪郭の内側に入るように重ね合わせることが好ましい。

【0028】

電気化学セルの構造において、負極本体の外周輪郭の内側に正極本体の外周輪郭が配置されていることが望ましく、正極本体のはみ出し量が大きい場合、電気化学セルに適用されるイオンを構成する金属の析出のおそれ、容量低下のおそれがある。基準重ね合わせ部を境として表面側と裏面側に別々につづら折りする構造を採用することで、正極本体の外周輪郭を負極本体の外周輪郭の内側に配置する構造とし易くなり、電解質成分析出のおそれを解消でき、容量低下のおそれを生じない電気化学セルを提供できる。

【0029】

「１２」前記一態様の電気化学セルの製造方法において、前記基準重ね合わせ部を基準として、一側への前記正極電極と負極電極の重ね合わせにおいて、重ね合わせの始端側より終端側において、前記正極本体と前記負極本体の重ね合わせ方向に沿って見た個々の外周輪郭の位置ずれ量が大きくなるように重ね合わせ、他側への前記正極電極と負極電極の重ね合わせにおいて、重ね合わせの始端側より終端側において、前記正極本体と前記負極本体の重ね合わせ方向に沿って見た個々の外周輪郭の位置ずれ量が大きくなるように重ね合わせることが好ましい。

【0030】

数珠繋ぎ状の正極電極と数珠繋ぎの負極電極をつづら折りしながら重ね合わせる構造とすると、電極接続部どうしの長さが同じであって、電極接続部どうしの長さが同じ場合、重ね合わせの数が増える度に正極本体の位置ずれ量が累積されて大きくなる。この構造であっても、基準重ね合わせ部を境として一側と他側に別々につづら折りする構造を採用することで、それぞれの位置ずれ量を抑えておけば、正極本体の位置ずれ量の累積を小さくすることができ、結果的に位置ずれ量を抑制した電気化学セルを提供できる。

【0031】

「１３」前記一態様の電気化学セルの製造方法において、前記基準重ね合わせ部を基準とした一側へのつづら折り部分と他側へのつづら折り部分のどちらか一方または両方に接続電極端子が導出することが好ましい。

【0032】

基準重ね合わせ部の一側のつづら折り部分と他側のつづら折り部分から接続電極端子を導出できる。これらの接続電極端子を利用し、電気化学セルを収容する缶体などと接続が可能となる。また、接続電極端子の導出位置を調整することで、負極本体から導出した接続電極端子または正極本体から導出した接続電極端子から、缶体までの接続距離を調整できる。このため、正極側と負極側において接続電極端子を介する缶体への確実な接続が可能となる。また、正極側と負極側において接続電極端子を缶体に接続する場合、適正な導出位置を選択することでこれら接続電極端子の側方への突出量を少なくすることができる。これにより、缶体内に隙間無くつづら折り構造を収容することができ、無駄のない構造の電気化学セルを提供できる。

【0033】

「１４」前記一態様の電気化学セルの製造方法において、前記数珠繋ぎ状の正極本体と前記数珠繋ぎ状の負極本体のどちらか一方または両方が、直線状、Ｌ字状またはＵ字状のいずれかに連結された負極電極または正極電極であることが好ましい。

【発明の効果】

【0034】

本形態により、数珠繋ぎ状の正極本体または負極本体の途中部分を重ねた基準重ね合わせ部を境としてその一側と他側に個別につづら折り状とするならば、一側のつづら折り部分に生じている正極本体の対面位置の位置ずれ量が他側のつづら折り部分に生じている正極本体の対面位置の位置ずれ量に影響を及ぼさない構造を採用できる。一側のつづら折り部分と他側のつづら折り部分とでそれぞれの位置ずれ量を少なくしておけば、積層構造全体として正極本体の対面位置ずれ量を小さくした電気化学セルを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0035】

【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線に沿う断面図である。

【図3】第１実施形態に係る電池に組み込まれている積層体の一例を示す斜視図である。

【図4】同電池に組み込まれている正極構造体の一例を示す斜視図である。

【図5】第１実施形態に係る電池に組み込まれている正極構造体の展開図である。

【図6】第１実施形態に係る電池に組み込まれている正極構造体を製造する工程の一例を示す工程図である。

【図7】図３に示す積層体を構成する場合に用いる正極構造体と負極構造体を重ね合わせて基準重ね合わせ部を構成した状態を示す説明図である。

【図8】図７に示す状態から正極構造体と負極構造体の一部をつづら折りした状態を示す説明図である。

【図9】第２実施形態に係る電池に組み込まれる正極構造体と負極構造体の一例を示す説明である。

【図10】図９に示す正極構造体と負極構造体を重ね合わせて基準重ね合わせ部を構成した状態を示す説明図である。

【図11】図１０に示す状態から正極構造体と負極構造体の一部をつづら折りした状態を示す説明図である。

【図12】第３実施形態に係る電池に組み込まれる正極構造体と負極構造体の一例を示す説明である。

【図13】図１２に示す正極構造体と負極構造体を重ね合わせて基準重ね合わせ部を構成した状態を示す説明図である。

【図14】図１３に示す状態から正極構造体と負極構造体の一部をつづら折りした状態を示す説明図である。

【図15】第４実施形態に係る電池に組み込まれる正極構造体と負極構造体の一例を示す説明である。

【図16】第１実施形態に係る電池を製造する方法の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0036】

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。以下の実施形態では、電気化学セルの一例として、コイン型のリチウムイオン二次電池（以下、単に「電池」という。）を挙げて説明する。なお、以下の説明に用いる図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。

【0037】

＜第１実施形態＞
［電池］
図１に示すように、本実施形態の電池１は、平面視円形をなしている。図２を併せて参照し、電池１は、積層体２と、積層体２に含浸される不図示の電解質溶液と、積層体２を収容する外装体１０と、を備えている。

【0038】

［積層体］
図３に示すように、積層体２は、つづら折り形状に折り畳まれた負極電極３と、負極電極３と互い違いに積層するように負極電極３と交差する方向につづら折り形状に折り畳まれた正極構造体４を備えている。正極構造体４のみの構成について図４に概要を示す。

【0039】

［負極電極］
つづら折り形状から展開した状態の負極電極３は帯状をなし、複数の電極接続部３ａと複数の張出し部（負極本体）３ｂを数珠繋ぎ状に連結した形状とされ、図３に示すように複数の負極本体３ｂを後述する正極本体５ｂと重ねるようにつづら折りされている。
なお、後述する正極電極５も負極電極３と同様に数珠繋ぎ状に形成され、つづら折りされている。

【0040】

図２に示すように、負極電極３は、負極集電体２０と、負極集電体２０の両面に形成された負極活物質層２２と、を備えている。なお、後に説明するように、負極集電体２０は帯状をなしている。図３に示すように、負極電極３の一端部には、負極集電体２０の延出部（負極電極端子）２１が形成されている。負極電極端子２１は、負極集電体２０のうち、負極電極３の長手方向において負極本体３ｂよりも外側に延在されている部分である。

【0041】

例えば、負極集電体２０は、銅、ニッケル及びステンレス等の金属材料で形成されている。負極活物質層２２は、負極活物質、導電助剤、結着剤及び増粘剤等を含む。例えば、負極活物質層２２は、黒鉛等の炭素材料で形成されている。例えば、導電助剤としては、カーボンブラック類、炭素材料及び金属微粉等が挙げられる。例えば、結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）及びポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の樹脂材料が挙げられる。例えば、増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等の樹脂材料が挙げられる。

【0042】

［正極構造体］
図３、図４に示すように、正極構造体４は、正極電極５と、正極電極５を覆うセパレータ６を備えている。正極構造体４は、正極電極５とセパレータ６とを一体化したものである。正極構造体４の外形は、負極電極３の外形と実質的に同じ大きさである。

【0043】

［正極電極］
正極電極５は、展開すると図５に示すように帯状をなしている。より具体的に正極電極５は、複数の電極接続部５ａと、複数の正極本体５ｂを数珠繋ぎ状に接続している。以下、正極電極５の長手方向と直交する方向を「正極電極５の幅方向」という。電極接続部５ａは、正極電極５の幅方向内側に窪んでいる。
図５に示すように正極電極５を展開した状態において、正極本体５ｂは、正極電極５の長手方向で電極接続部５ａと隣り合う位置に配置されている。正極本体５ｂは、正極電極５の幅方向で電極接続部５ａよりも外側に円弧状に張り出している。この実施形態で正極本体５ｂは、円板状をなし、電極接続部５ａを介し１２個直線状に接続されている。

【0044】

図４に示すように、正極構造体４のつづら折り構造において、各正極本体５ｂは互いに実質的に平行に配置されている。電極接続部５ａは、正極電極５の長手方向において各正極本体５ｂの端縁に連なっている。すなわち、電極接続部５ａは、隣り合う２つの正極本体５ｂどうしを直列接続している。

【0045】

図３〜図５を併せて参照し、正極電極５の外形（積層方向に沿って平面視した場合の外周輪郭）は、負極電極３の外形（積層方向に沿って平面視した場合の外周輪郭）よりも若干小さい。すなわち、正極電極５における電極接続部５ａ及び正極本体５ｂの外形は、負極電極３における電極接続部３ａ及び負極本体３ｂの外形よりも若干小さい。

【0046】

図２に示すように、正極電極５は、帯状の正極集電体３０と、正極集電体３０の両面に形成された正極活物質層３２を備えている。図４または図５に示すように、正極電極５の一端部には、正極集電体３０の延出部（正極電極端子）３１が形成されている。正極電極端子３１は、正極集電体３０のうち、正極電極５の長手方向において正極本体５ｂよりも外側に延在されている部分である。

【0047】

例えば、正極集電体３０は、アルミニウム及びステンレス等の金属材料で形成されている。正極活物質層３２は、正極活物質、導電助剤、結着剤及び増粘剤等を含む。例えば、正極活物質層３２は、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム等の複合金属酸化物で形成されている。例えば、導電助剤としては、カーボンブラック類、炭素材料及び金属微粉等が挙げられる。例えば、結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）及びポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の樹脂材料が挙げられる。例えば、増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等の樹脂材料が挙げられる。

【0048】

［セパレータ］
図５に示すように、セパレータ６は、展開状態で帯状をなしている。セパレータ６は、上述した正極電極５と同様、複数の電極接続部６ａと、６つの張出し部６ｂを備えている。セパレータ６における電極接続部６ａ及び張出し部６ｂの外形は、負極電極３における電極接続部３ａ及び負極本体３ｂと実質的に同じ大きさである。

【0049】

セパレータ６は、リチウムイオン導電性を有する細孔構造の薄膜である。例えば、セパレータ６は、ポリプロピレン（ＰＰ）及びポリエチレン（ＰＥ）等のポリオレフィン並びにポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の樹脂材料で形成されている。セパレータ６は、図６に示す一対の第一セパレータ４１及び第二セパレータ４２どうしが熱融着により一体化されることで形成されている。なお、図５においては、一対の第一セパレータ４１及び第二セパレータ４２を切り出して負極電極３の外形と実質的に同じ大きさとされた状態の第一セパレータ４１及び第二セパレータ４２を示している。

【0050】

[積層体]
本実施形態の積層体２は、図５に示す構成のセパレータ６を備えた正極構造体４と、セパレータ６の平面視外形と相似外形の負極電極３をそれぞれ交互に重なるようにつづら折りして積層することで構成されている。
積層体２を図３に示すように積層方向に沿って平面視した場合、セパレータ６の張出し部６ｂの円形状の外周輪郭の内側に正極本体５ｂの円形状の外周輪郭が配置されている。

【0051】

本実施形態の積層体２は、負極電極３と正極構造体４を一部を除いてそれぞれ交互に重なるようにつづら折りすることで構成されている。積層体２を図３に示す状態として積層方向に沿って平面視した場合、負極電極３の負極本体３ｂの円形状の外周輪郭の内側に正極本体５ｂの円形状の外周輪郭が配置されている。この配置関係は、積層体２の全ての正極本体５ｂにおいて同等である。

【0052】

図７は本実施形態の積層体２において、負極電極３と正極構造体４からなるつづら折り構造を展開した状態の一例を示す。換言すると、図７は、負極電極３と正極構造体４をつづら折り構造とする前の状態を示す。
この例において図７に示すように正極電極端子３１を左側にして帯状の正極構造体４が水平配置され、この正極構造体４に対し、逆Ｕ字状の負極電極３が重ねられている。図７において示されている正極電極端子３１は図３に示す正極電極端子３１より誇張して長く描かれている。

【0053】

この例において正極構造体４は１２個の正極本体５ｂが１列に数珠繋ぎ状に接続され、その左端側に正極電極端子３１が形成されている。また、負極電極３は６個１列の数珠繋ぎ状の負極本体３ｂが２列設けられて逆Ｕ字状に接続されている。負極電極３の１列目の一端側の負極本体３ｂと２列目の一端側の負極本体３ｂとが接続され、負極電極３が逆Ｕ字状に形成されるとともに、１列目の他端側の負極本体３ｂに負極電極端子２１が形成されている。図７において示されている負極電極端子２１は図３に示す負極電極端子２１より誇張して長く描かれている。
また、正極構造体４に設けられているセパレータ６の張出し部６ｂの外形と負極電極３に形成されている負極本体３ｂの外形は本来ほぼ同形状であるが、図７では両電極を区別し易くするために張出し部６ｂの外形を負極本体３ｂの外形より若干小さく描いている。

【0054】

図７に示すように左端部側（正極電極端子３１を形成した側）から６番目の正極本体５ｂの上（正確には、セパレータ６の張出し部６ｂの上）に１列目の一端側の負極本体３ｂが重ねられ、７番目の正極本体５ｂの上（正確には、セパレータ６の張出し部６ｂの上）に２列目の一端側の負極本体３ｂが重ねられている。換言すると、一列数珠繋ぎ状の正極構造体４の中央部（途中部分）に逆Ｕ字型の負極電極３の一端側の２個の負極本体３ｂが両者でＴ字を描くように重ねられ、この重ねられた部分が基準重ね合わせ部ａとされている。

【0055】

図７に示す状態において基準重ね合わせ部ａの右側６個の正極本体５ｂと右列側（２列目）６個の負極本体３ｂが倒Ｌ字型に配置されている。このため、図７に示す状態から、正極本体５ｂと負極本体３ｂを交互につづら折りすることで右側６個の正極本体５ｂと右列側６個の負極本体３ｂをつづら折りすることができる。図７に（１）、（２）、（３）に示す順序で正極本体５ｂと負極本体３ｂを交互につづら折りすることができ、参考のためにこれらを途中までつづら折りした状態を図８に示す。

【0056】

次に、図７に示す状態において基準重ね合わせ部ａの左側６個の正極本体５ｂと左列側（１列目）６個の負極本体３ｂが逆Ｌ字型に配置されているので、図７に示す状態から、正極本体５ｂと負極本体３ｂを交互につづら折りすることで左側６個の正極本体５ｂと左列側６個の負極本体３ｂをつづら折りすることができる。
右側のつづら折りと左側のつづら折りが完了したならば、基準重ね合わせ部ａの正極本体５ｂどうしを折り重ねることで図２、図３に示す積層体２が得られる。

【0057】

なお、図３に示す積層体２と図４に示すつづら折り状の正極構造体４は、理想的につづら折りされた構造のモデルとして描いている。ところが、生産現場において実際につづら折り構造を製造する場合、電極接続部３ａ、５ａの長さが均一であると、つづら折りする場合に１つ下の層に配置した正極本体５ｂと負極本体３ｂの厚さが加わり、積層した電極全体厚が徐々に大きくなる。このため、全ての正極電極５の正極本体５ｂの中心を全ての負極電極３の負極本体３ｂの中心に正確に位置合わせすることは容易ではない問題がある。
このため、図２〜図４では略しているが、積層体２において、つづら折りして重ね合わせた層ごとに厳密には正極本体５ｂに位置ずれを生じている。

【0058】

しかし、本実施形態の積層体２においては、重ね合わせ方向に沿って平面視した場合、全ての正極本体５ｂの円形状の外周輪郭が多少の位置ずれを有しているとしても、負極本体３ｂの円形状の外周輪郭の内側に配置されている。また、積層体２においては、重ね合わせ方向に沿って平面視した場合、全ての正極本体５ｂの円形状の外周輪郭が多少の位置ずれを有しているとしても、負極電極３の負極本体３ｂの円形状の外周輪郭の内側に配置されている。
このように積層体２において位置ずれを小さくできるのは、基準重ね合わせ部ａを境として一側と他側に個々につづら折りした構造を採用したためである。この理由については後に詳述する。

【0059】

［外装体］
図１及び図２を併せて参照し、外装体１０は、正極缶体１１と、負極缶体１２と、正極缶体１１と負極缶体１２との間を電気的に絶縁するガスケット１３を備えている。
正極缶体１１及び負極缶体１２は、偏平型の有底円筒状をなしている。正極缶体１１の内径は、負極缶体１２の外径よりも若干大きい。負極缶体１２の筒状部が正極缶体１１に挿入された状態で、積層体２は、負極缶体１２の底面と正極缶体１１の底面との間に挟まれている。

【0060】

ガスケット１３は、負極缶体１２の筒状部の外周面と正極缶体１１の筒状部の内周面との間に配置されている。このガスケット１３により、積層体２が外装体１０に封止されている。図２、図３を併せて参照し、正極缶体１１は、正極集電体３０の延出部３１と接続されており、正極として機能する。一方、負極缶体１２は、負極集電体２０の延出部２１と接続されており、負極端子として機能する。なお、図２においては、正極缶体１１と負極缶体１２に接続した電極端子２１、３１の図示を省略している。

【0061】

本実施形態の電池１にあっては、積層体２において基準重ね合わせ部ａを介し一側と他側、換言すると表側と裏側に個々につづら折りした構造を採用している。
積層体２において基準重ね合わせ部ａを介し表側と裏側に個々につづら折りした構造とすることで以下の特徴を有する。

【0062】

積層体において積層数が多い構造の場合、電極接続部３ａ、５ａが同じ長さであると仮定すると、積層の度に正極本体５ｂの中心位置が負極本体３ｂの中心位置に対して少しずつ位置ずれを生じる。これは、つづら折りする場合に積層した負極本体３ｂと正極本体５ｂの積み重ねにより徐々に積層体が厚くなること、つづら折りする場合の折り曲げ精度の影響、正極本体５ｂなどの位置合わせのズレによる影響、などの複合的要因からなる。

【0063】

また、電池１を構成する場合、容量を確保するために正極本体５ｂと負極本体３ｂの外形をできるだけ大きく形成し、電極接続部３ａ、５ａの長さをできるだけ短く形成し、つづら折り状態において電極接続部３ａ、５ａの外側への張出量をできるだけ小さくする設計がなされていることにも影響されて対面位置ずれが大きくなる。
なお、図２〜図４では、電極接続部３ａ、５ａの折り曲げ部分について、余裕を持たせた形状に描いたが、実際の構成では電極接続部３ａ、５ａの折り曲げ部分はこれらの図より張出量の少ない、曲率半径の小さい折り曲げ部分とされる。

【0064】

従って、正極本体５ｂや負極本体３ｂの積層数が６〜８層程度などのように少ない積層数の場合は位置ずれ量が小さいが、これらより積層数が多い場合には位置ずれ量が無視できなくなり、積層数によっては正極本体５ｂの外周輪郭が負極本体３ｂの外周輪郭からはみ出すおそれがある。平面視した場合の負極本体３ｂの外周輪郭から正極本体５ｂの外周輪郭がはみ出す場合、はみ出し量が大きいとリチウムイオン電池においては、金属リチウム析出のおそれがある。

【0065】

この点において数珠繋ぎの途中に設けた基準重ね合わせ部ａを介し表側と裏側に個々につづら折りした構造を採用していると、数珠繋ぎの端部から順次つづら折りする場合に比べて位置ずれ量の累積を少なくすることができる。従って、本実施形態の構造を採用することで、正極本体５ｂの対面位置ずれの少ない電池１を提供できる。

【0066】

即ち、本実施形態の構造では、基準重ね合わせ部ａを境としてその表側に生じている正極本体５ｂの対面位置の位置ずれ量が裏側に生じている正極本体５ｂの対面位置の位置ずれ量に影響を及ぼさない構造になっている。従って、基準重ね合わせ部ａを境としてその表側と裏側に生じている個々の正極本体５ｂの対面位置ずれ量を少なくしておけば、電池１の全体として正極本体５ｂの対面位置ずれ量を小さくできる。

【0067】

また、数珠繋ぎ状の正極本体と負極本体の端部から順次つづら折りした構造であると、重ね合わせ構造の始端側から終端側まで位置ずれが順次累積されて大きくなる。このため、正極本体の対面位置の位置ずれ量が大きくなる問題がある。本実施形態では、この問題を解消できる。

【0068】

ところで、第１実施形態の構造においては、正極本体５ｂを１２個、負極本体３ｂを１２個設け、電極本体のみで２４層構造の電気化学セルに本発明を適用したが、本発明を適用する電極本体の積層数は特に制限はなく、何層構造であっても適用可能である。

【0069】

＜第２実施形態＞
図９〜図１１は、第２実施形態の電池に適用される積層体を構成するための負極電極５３と正極構造体５４を示す。
第２実施形態の負極電極５３と正極構造体５４はいずれも展開状態で平面視Ｌ字型に形成されている。電極接続部５３ａと負極本体５３ｂを数珠繋ぎ状に形成して負極電極５３を形成している点は第１実施形態の負極電極３の構造と同等である。その他、集電体層や活物質層を備えた構造についても負極電極５３は負極電極３の構造と同等である。第１実施形態の負極電極３と第２実施形態の負極電極５３は平面視構造のみが異なる。

【0070】

正極構造体５４について、電極接続部５５ａと正極本体５５ｂを数珠繋ぎ状に形成している点について第１実施形態の正極構造体４と同等構造である。その他、集電体層や正極活物質層を備えた構造について、正極構造体５４は第１実施形態の正極構造体４と同等構造である。また、電極接続部５５ａと正極本体５５ｂをセパレータ５６で覆っている構造についても第１実施形態の構造と同等である。即ち、電極接続部５５ａをセパレータ５６の電極接続部５６ａで覆い、正極本体５５ｂをセパレータ５６の張出し部５６ｂで覆った構造について同等であり、張出し部５６ｂの外形が負極電極５３の負極本体５３ｂの外形と同等形状であることも同様である。第１実施形態の正極構造体４と第２実施形態の正極構造体５４は平面視形状のみが異なる。

【0071】

図９に示す例では第１実施形態を示す図７の場合と同様に、正極構造体５４に設けられているセパレータ５６の張出し部５６ｂの外形と負極電極５３に形成されている負極本体５３ｂの外形は本来ほぼ同形状であるが、図９では両電極を区別し易くするために張出し部５６ｂの外形を負極本体５３ｂの外形より若干小さく描いている。

【0072】

第２実施形態の構造では、図１０に示すようにＬ字型の負極構造体５３の角部に位置する負極本体５３ｂの上に正極構造体５４の角部に位置する正極本体５５ｂ（正確には張出し部５６ｂ）を重ねて、全体が十字状となるように配置する。図１０に示す重ね合わせ状態において、負極本体５３ｂと正極本体５５ｂ（正確には張出し部５６ｂ）の重ね合わせ部分が基準重ね合わせ部ｂとなる。
図１０に示すように基準重ね合わせ部ｂを形成したならば、基準重ね合わせ部ｂの右側に位置する６個の正極本体５５ｂ（正確には張出し部５６ｂ）と基準重ね合わせ部ｂの上側に位置する５個の張出し部５６ｂとを用いて図１０の（１）〜（４）に示すように順次つづら折りする。

【0073】

即ち、図１０の（１）に示すように正極本体５５ｂ（正確には張出し部５６ｂ）を負極本体５３ｂの裏側に折り返し、その裏側に（２）に示すように負極本体５３ｂを折り返し、次いで（３）、（４）に示すように順次正極本体５５ｂ（正確には張出し部５６ｂ）と負極本体５３ｂを折り返す操作を交互に繰り返す。
このつづら折りによって、基準重ね合わせ部ｂの右側に位置する６個の正極本体５５ｂと基準重ね合わせ部ｂの上側に位置する５個の張出し部５６ｂを交互に折り畳むことができる。
図１１は参考のために、基準重ね合わせ部ｂの右側に位置する２つの正極本体５５ｂと基準重ね合わせ部ｂの上側に位置する２個の張出し部５６ｂを折り返して重ね合わせたつづら折り途中の状態を示している。

【0074】

上述のつづら折りが完了した後、図１０に示す基準重ね合わせ部ｂの左側に位置する６個の負極本体５３ｂと基準重ね合わせ部ｂの下側に位置する５個の正極本体５５ｂ（正確には張出し部５６ｂ）を交互に図１０の紙面表側につづら折りするならば、残りの負極本体５３ｂと正極本体５５ｂのつづら折りを完了できる。
図１０を基に説明したつづら折り構造では、基準重ね合わせ部ｂの表面側（一側）と裏面側（他側）にそれぞれ負極本体５３ｂと正極本体５５ｂがつづら折りされている。

【0075】

本実施形態では、積層体の全体として正極本体５５ｂと負極本体５３ｂとで合わせて２４層構造である。しかし、基準重ね合わせ部ｂの表面側（一側）と裏面側（他側）を個々に見ると、電極接続部５５ａを介した６個の正極本体５５ｂの折り重ねと、電極接続部５３ａを介した６個の負極本体５５ｂの折り重ねによるつづら折り構造とされている。
このため、６個の正極本体５５ｂの折り重ねによる位置ずれの累積で済むので、先の第１実施形態の構造と同様、正極本体５５ｂの位置ずれは小さくなる。この事情は、基準重ね合わせ部ｂの表面側（一側）と裏面側（他側）で同等である。
従って、第２実施形態の構造においても、第１実施形態の構造と同等の作用効果が得られる。即ち、正極本体５５ｂの位置ずれ量を抑制できる。

【0076】

なお、第１実施形態の電池構造では、基準重ね合わせ部ａ、ａどうしを重ね合わせていることで、一部同極どうしの重ね合わせ構造となっていたので、電池構成上の電極積層効率の面では不利であったが、第２実施形態の構造では、正極本体５５ｂと負極本体５３ｂを完全な交互積層構造にできるので、電池の構造的にはより好ましい構造となる。

【0077】

＜第３実施形態＞
図１２〜図１４は、第３実施形態の電池に適用される積層体を構成するための負極電極６３と正極構造体６４を示す。
第３実施形態の負極電極６３と正極構造体６４はいずれも展開状態で帯状かつ数珠繋ぎ状に形成されている。電極接続部６３ａと負極本体６３ｂを数珠繋ぎ状に形成して負極電極６３を形成している点は第１実施形態の負極電極３の構造と同等である。その他、集電体層や活物質層を備えた構造についても負極電極６３は負極電極３の構造と同等である。

【0078】

正極構造体６４について、電極接続部６５ａと正極本体６５ｂを数珠繋ぎ状に形成している点について第１実施形態の正極構造体４と同等構造である。その他、集電体層や正極活物質層を備えた構造について、正極構造体６４は第１実施形態の正極構造体４と同等構造である。また、電極接続部６５ａと正極本体６５ｂをセパレータ６６で覆っている構造についても第１実施形態の構造と同等である。即ち、電極接続部６５ａをセパレータ６６の電極接続部６６ａで覆い、正極本体６５ｂをセパレータ６６の張出し部６６ｂで覆った構造について同等であり、張出し部６６ｂの外形が負極本体６３ｂの外形と同一形状であることも同等である。

【0079】

図１２に示す例では第１実施形態を示す図７の場合と同様に、正極構造体６４に設けられているセパレータ６６の張出し部６６ｂの外形と負極電極６３に形成されている負極本体６３ｂの外形は本来ほぼ同形状であるが、図１２では両電極を区別し易くするために張出し部６６ｂの外形を負極本体６３ｂの外形より若干小さく描いている。

【0080】

第３実施形態の構造では、図１３に示すように負極構造体６３の長さ方向に沿って左側から７番目の位置の負極本体６３ｂの上に正極構造体６４の長さ方向に沿って上から６番目の位置の正極本体６５ｂ（正確には張出し部６６ｂ）を重ねて、全体が十字状となるように配置する。図１３に示す重ね合わせ状態において、負極本体６３ｂと正極本体６５ｂ（正確には張出し部６６ｂ）の重ね合わせ部分が基準重ね合わせ部ｃとなる。

【0081】

図１０に示すように基準重ね合わせ部ｃを形成したならば、基準重ね合わせ部ｃの右側に位置する５個の正極本体６５ｂ（正確には張出し部６６ｂ）と基準重ね合わせ部ｃの上側に位置する５個の張出し部５６ｂとを用いて図１３の（１）〜（４）に示すように順次つづら折りする。
即ち、図１３の（１）に示すように正極本体６５ｂ（正確には張出し部６６ｂ）を負極本体６３ｂの裏側に折り返し、その裏側に（２）に示すように負極本体６３ｂを折り返し、次いで（３）、（４）に示すように順次正極本体６５ｂ（正確には張出し部６６ｂ）と負極本体６３ｂを折り返す操作を交互に繰り返す。

【0082】

このつづら折りによって、基準重ね合わせ部ｃの右側に位置する５個の正極本体６５ｂと基準重ね合わせ部ｂの上側に位置する５個の張出し部６３ｂを交互に折り畳むことができる。
図１４は参考のために、基準重ね合わせ部ｃの右側に位置する２つの正極本体６５ｂと基準重ね合わせ部ｃの上側に位置する２個の張出し部６６ｂを折り返して重ね合わせたつづら折り途中の状態を示している。

【0083】

上述のつづら折りが完了した後、図１４に示す基準重ね合わせ部ｃの左側に位置する６個の正極本体６５ｂ（正確には張出し部６６ｂ）と基準重ね合わせ部ｃの下側に位置する６個の負極本体６３ｂを交互に図１４の紙面表側につづら折りするならば、残りの負極本体６３ｂと正極本体６５ｂのつづら折りを完了できる。
図１４を基に説明したつづら折り構造では、基準重ね合わせ部ｃの表面側（一側）と裏面側（他側）にそれぞれ負極本体６３ｂと正極本体６５ｂがつづら折りされている。

【0084】

本実施形態では、積層体の全体として正極本体６５ｂと負極本体６３ｂとで合わせて２４層構造である。しかし、基準重ね合わせ部ｃの表面側（一側）と裏面側（他側）を個々に見ると、電極接続部６５ａを介した６個の正極本体６５ｂの折り重ねと、電極接続部６３ａを介した６個の負極本体６５ｂの折り重ねによるつづら折り構造とされている。
このため、６個の正極本体６５ｂの折り重ねによる位置ずれの累積で済むので、先の第１実施形態の構造と同様、正極本体６５ｂの位置ずれは小さくなる。この事情は、基準重ね合わせ部ｂの表面側（一側）と裏面側（他側）で同等である。
従って、第３実施形態の構造においても、第１実施形態の構造と同等の作用効果が得られる。即ち、正極本体６５ｂの位置ずれ量を抑制できる。

【0085】

なお、第１実施形態の電池構造では、基準重ね合わせ部ａ、ａどうしを重ね合わせていることで、一部同極どうしの重ね合わせ構造となっていたので、電池構成上の電極積層効率の面では不利であったが、第３実施形態の構造では、正極本体６５ｂと負極本体６３ｂを完全な交互積層構造にできるので、電池の構造的にはより好ましい構造となる。

【0086】

＜第４実施形態＞
図１５は、第４実施形態の電池に適用される積層体を構成するための負極電極７３と正極構造体４を示す。
第４実施形態の負極電極７３と正極構造体４はいずれも展開状態で帯状かつ数珠繋ぎ状に形成されている。電極接続部７３ａと負極本体７３ｂを数珠繋ぎ状に形成して負極電極７３を形成している点は第１実施形態の負極電極３の構造と同等である。その他、集電体層や活物質層を備えた構造についても負極電極７３は負極電極３の構造と同等である。

【0087】

この例において図１５に示すように正極電極端子３１を左側にして帯状の正極構造体４が水平配置され、この正極構造体４に対し、逆Ｕ字状の負極電極７３が重ねられる。
この例において正極構造体４は１２個の正極本体５ｂが１列に数珠繋ぎ状に接続され、その左端側に正極電極端子３１が形成されている。また、負極電極７３は６個１列の数珠繋ぎ状の負極本体７３ｂが２列設けられて逆Ｕ字状に接続されている。負極電極７３の１列目の一端側の負極本体７３ｂと２列目の一端側の負極本体７３ｂとが接続され、負極電極７３が逆Ｕ字状に形成されるとともに、１列目の一端側の負極本体７３ｂに負極電極端子２１が形成されている。
また、正極構造体４に設けられているセパレータ６の張出し部６ｂの外形と負極電極７３に形成されている負極本体７３ｂの外形は本来ほぼ同形状であるが、図１５では両電極を区別し易くするために張出し部６ｂの外形を負極本体７３ｂの外形より若干小さく描いている。

【0088】

図１５に示すように左端部側（正極電極端子３１を形成した側）から６番目の正極本体５ｂの上（正確には、セパレータ６の張出し部６ｂの上）に１列目の一端側の負極本体７３ｂが重ねられ、７番目の正極本体５ｂの上（正確には、セパレータ６の張出し部６ｂの上）に２列目の一端側の負極本体７３ｂが重ねられる。換言すると、一列数珠繋ぎ状の正極構造体４の中央部（途中部分）に逆Ｕ字型の負極電極７３の一端側の２個の負極本体７３ｂが両者でＴ字を描くように重ねられ、この重ねられた部分が基準重ね合わせ部ｄとされる。

【0089】

基準重ね合わせ部ｄを構成したならば、正極電極端子３１を形成した側の正極本体５ｂ（正確には、セパレータ６の張出し部６ｂ）と負極電極端子２１を形成した１列目の負極本体７３ｂを順次つづら折りする。また、これらのつづら折りが終了したならば、残りの正極本体５ｂ（正確には、セパレータ６の張出し部６ｂ）と２列目の負極本体７３ｂを順次つづら折りすることで全体のつづら折り構造を実現できる。

【0090】

第４実施形態の構成では、積層体の全体として正極本体５ｂと負極本体７３ｂとで合わせて２４層構造である。しかし、基準重ね合わせ部ｄの表面側（一側）と裏面側（他側）を個々に見ると、電極接続部５ａを介した６個の正極本体５ｂの折り重ねと、電極接続部７３ａを介した６個の負極本体５ｂの折り重ねによるつづら折り構造とされている。

【0091】

このため、６個の正極本体５ｂの折り重ねによる位置ずれの累積で済むので、先の第１実施形態の構造と同様、正極本体５ｂの位置ずれは小さくなる。この事情は、基準重ね合わせ部ｄの表面側（一側）と裏面側（他側）で同等である。
従って、第４実施形態の構造においても、第１実施形態の構造と同等の作用効果が得られる。即ち、正極本体５ｂの位置ずれ量を抑制できる。

【0092】

以上説明したように、正極本体の数珠繋ぎ構造の形状と負極本体の数珠繋ぎ構造の形状はいずれの形状であっても、両者でつづら折りが可能な形状であればよい。
これまで説明した負極本体３ｂと正極本体５ｂについて、いずれも電極接続部３ａ、５ａを介し直線状あるいはＵ字状やＬ字状に配置した電極構造について説明した。しかし、負極電極３、正極電極５は、これらの形状に限る必要は無く、折れ曲がり形状、曲線状などの形状に接続された形状であっても、つづら折り状に折り畳み可能であれば良く、正極電極または負極電極の形状は問わない。

【0093】

また、これまで説明した実施形態では、電極接続部３ａ、５ａの長さを全て同一とした構造について説明した。しかし、電極接続部３ａ、５ａの長さが一定である必要は無く、異なっていても良い。例えば、つづら折り構造とする場合、折り返しの始端側より終端側において電極接続部３ａ、５ａの長さが長くなる構成を採用しても良い。また、つづら折り構造とする場合、折り返しの始端側より終端側において電極接続部３ａ、５ａの長さが徐々に長くなる構成を採用しても良い。
これらの構造を採用することにより、積層数に応じて積層体の厚さが増加しても、常に同じ位置に正極本体５ｂを配置することが可能となる。このため、大量生産時などにおいて大量の電池１を製造する場合であっても、電極接続部３ａ、５ａの長さの管理が可能である場合は、上述の構造を採用しても良い。

【0094】

更に、前記実施形態では、積層体２を外装体１０に封入してコイン型とした例を挙げて説明したが、本発明はこの構造に限定されるものではなく、積層体２をラミネートフィルムからなるラミネートパックに封入し、積層体２と電気的に接続したリード線をラミネートパックから外部に突出させた構造を採用しても良い。
ラミネートフィルムからなるラミネートパックである場合、正極缶体１１および負極缶体１２とガスケット１３からなる缶体構造よりも封止性に優れているので、電池としての長期信頼性に優れる特徴を有する。

【0095】

［電池の製造方法］
次に、上述した電池１の製造方法の一例について説明する。
図１６に示すように、電池１の製造方法は、正極電極５を所定形状に加工する電極加工工程Ｓ１と、正極電極５をセパレータ６で覆う電極被覆工程Ｓ２と、被覆した正極電極５を別途所定形状に加工した負極電極３と組み合わせる電極組み合わせ工程Ｓ３と、正極構造体４と負極電極３とをセパレータ６を介した状態に交互に重ねてつづら折り形状に折り畳むつづら折り工程Ｓ４と、電極端子接続工程Ｓ５を含む。

【0096】

まず（すなわち、電極加工工程Ｓ１の前）、正極活物質層３２及び負極活物質層２２を形成するための構成材料を含む塗布液（スラリー）を調整する。以下、正極活物質層３２を形成するための構成材料を含む塗布液を「正極用スラリー」、負極活物質層２２を形成するための構成材料を含む塗布液を「負極用スラリー」という。正極用スラリーは、上述の正極活物質、導電助剤、結着剤及び増粘剤等を含む。負極用スラリーは、上述の負極活物質、導電助剤、結着剤及び増粘剤等を含む。なお、スラリーの溶媒としては、結着剤及び増粘剤を溶解し、かつ活物質及び導電助剤を分散するものであればよい。

【0097】

次に、正極集電体３０及び負極集電体２０を用意する。
そして、正極集電体３０の両面に正極用スラリーを塗布する。その後、正極用スラリーを乾燥させる。これにより、正極集電体３０の両面に正極活物質層３２を形成して正極用シートを得る。そして、正極用シートをスリッター等で上述した帯状に切り出して正極電極５を得る（電極加工工程Ｓ１）。

【0098】

一方、負極集電体２０の両面に負極用スラリーを塗布する。その後、負極用スラリーを乾燥させる。これにより、負極集電体２０の両面に負極活物質層２２を形成して負極用シートを得る。そして、負極用シートをスリッター等で上述した帯状に切り出して負極電極３を得る。
なお、電極加工工程Ｓ１では（すなわち、電極被覆工程Ｓ２の前）、正極電極５の外形を、負極電極３の外形よりも小さくする。

【0099】

次に、図６に示すように、正極電極５を、セパレータ６を構成する第一セパレータ４１と第二セパレータ４２とで挟んで覆い、これらを熱溶着して一体化する（電極被覆工程Ｓ２）。第一セパレータ４１及び第二セパレータ４２は、展開状態（図６の平面視）において、正極電極５の長手方向に延びる長方形状をなしている。なお、第一セパレータ４１及び第二セパレータ４２の外形は、正極電極５における電極接続部５ａ及び正極本体５ｂを覆い、かつ延出部３１を露出させる程度の大きさであればよい。熱融着により正極電極５をセパレータ６と一体化した正極構造体４とする。

【0100】

第一セパレータ４１及び第二セパレータ４２と正極電極５を熱融着させて正極構造体シートを得る。そして、正極構造体シートをスリッター等で上述した帯状に切り出して図５に示す正極構造体４を得る。このとき、展開状態において、正極構造体４の外形を、負極電極３の外形と実質的に同じ大きさにする。

【0101】

次に、正極構造体４と負極電極３とを図７に示すように基準重ね合わせ部ａで重ねるように組み合わせ（電極組み合わせ工程：Ｓ３）、次いで、基準重ね合わせ部ａを境としてその右側（一側）と左側（他側）とで個々につづら折り形状に折り畳み、最後に基準重ね合わせ部分ａを折り返すことで積層体２を得る（つづら折り工程：Ｓ４）。

【0102】

積層体２の側方に負極電極端子２１と正極電極端子３１が突出されるので、積層体２に不図示の電解質溶液を含浸させた後、電解質溶液を含浸した積層体２を外装体１０内に挿入し、負極電極端子２１を負極缶体１２側に電気的に接続し、正極電極端子３１を正極缶体１１側電気的に接続する（電極端子接続工程：Ｓ５）。
次いで、積層体２を外装体１０内に封入することで電池１が完成する。

【0103】

このように製造された電池１であるならば、基準重ね合わせ部ａを介した一側と他側でのつづら折り構造によって、上述の優れた作用効果を奏する電池１を得ることができる。

【符号の説明】

【0104】

ａ、ｂ、ｃ、ｄ…基準重ね合わせ部、１…電池、２…積層体、３…負極電極、３ａ…電極接続部、３ｂ…負極本体（張出し部）、４…正極構造体、５…正極電極、５ａ…電極接続部、５ｂ…正極本体（張出し部）、６…セパレータ、６ａ…電極接続部、６ｂ…張出し部、１０…外装体、１１…正極缶体、１２…負極缶体、１３…ガスケット、２０…負極集電体、２１…負極電極端子（延出部）、２２…負極活物質層、３０…正極集電体、３１…正極電極端子（延出部）、３２…正極活物質層、４１…第一セパレータ、４２…第二セパレータ、５３、６３…負極電極、５３ａ、６３ａ…電極接続部、５３ｂ、６３ｂ…負極本体、５４、６４…正極構造体、５４ａ、６４ａ…電極接続部、５４ｂ、６４ｂ…正極本体、７３…負極電極、７３ａ…電極接続部、７４ｂ…負極本体、Ｓ１…電極加工工程、Ｓ２…電極被覆工程、Ｓ３…電極組み合わせ工程、Ｓ４…つづら折り工程、Ｓ５…電極端子接続工程。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】