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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023124345
(43)【公開日】2023-09-06
(54)【発明の名称】電気化学セル及び電気化学セルモジュール
(51)【国際特許分類】
H01M 50/562 20210101AFI20230830BHJP
H01M 50/109 20210101ALI20230830BHJP
H01M 50/119 20210101ALI20230830BHJP
H01M 50/124 20210101ALI20230830BHJP
H01M 50/121 20210101ALI20230830BHJP
H01M 4/66 20060101ALI20230830BHJP
H01M 50/548 20210101ALI20230830BHJP
H01M 50/559 20210101ALI20230830BHJP
H01M 50/555 20210101ALI20230830BHJP
H01M 10/0585 20100101ALI20230830BHJP
H01G 11/78 20130101ALI20230830BHJP
H01G 11/68 20130101ALI20230830BHJP
H01G 11/74 20130101ALI20230830BHJP
H01M 10/0525 20100101ALI20230830BHJP
【ＦＩ】
H01M50/562
H01M50/109
H01M50/119
H01M50/124
H01M50/121
H01M4/66 A
H01M50/548 201
H01M50/559
H01M50/555
H01M10/0585
H01G11/78
H01G11/68
H01G11/74
H01M10/0525
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022028061
(22)【出願日】2022-02-25
(71)【出願人】
【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】木村 長幸
【テーマコード（参考）】
5E078
5H011
5H017
5H029
5H043
【Ｆターム（参考）】
5E078AB02
5E078AB06
5E078AB12
5E078BA26
5E078BA27
5E078BA44
5E078BA53
5E078CA06
5E078DA02
5E078FA02
5E078FA12
5E078FA13
5E078HA02
5E078HA03
5E078HA12
5E078HA13
5E078HA21
5E078HA23
5E078KA04
5E078KA05
5E078KA06
5H011AA09
5H011BB04
5H011CC02
5H011CC06
5H011CC10
5H011DD18
5H011EE01
5H011FF04
5H017AA07
5H017AS10
5H017CC20
5H017EE01
5H017EE05
5H029AJ02
5H029AJ14
5H029AK03
5H029AL02
5H029AL03
5H029AL07
5H029AL11
5H029AL18
5H029AM02
5H029AM07
5H029BJ03
5H029BJ12
5H029CJ24
5H029DJ02
5H029DJ03
5H029DJ06
5H029EJ01
5H029HJ12
5H043AA05
5H043AA10
5H043AA19
5H043BA19
5H043CA03
5H043CA07
5H043DA14
5H043DA15
5H043HA23D
5H043JA02D
5H043KA06D
5H043KA07D
5H043LA21D
(57)【要約】
【課題】部品点数を増加させることなく、シンプルな構成で磁場の影響を効果的に抑制でき、生産性に優れ、小型且つ軽量であって安価な構成で急速充電が可能な電気化学セル及び電気化学セルモジュールを提供する。
【解決手段】正極電極４と負極電極３とが積層されてなる電極体２と、有底筒状の第１容器１７及び第２容器１８が重ね合わせられ、内部が密封されることで電極体２を収容する収容部１２が内部に形成された、外周１２ａ並びに第１底壁部２１及び第２底壁部３１を有する偏平円筒状の外装体１０とを備え、さらに、外装体１０の第１底壁部２１の第１貫通孔２３及び第２底壁部３１の第２貫通孔３５を塞ぐように配置されるとともに、第１貫通孔２３及び第２底壁部３１に溶着され、電極体２と電気的に接続する正極板３９及び負極板２６を有し、正極板３９及び負極板２６が、少なくとも一方の面がＮｉメッキされたオーステナイト系ステンレス鋼板からなる。
【選択図】図２
【解決手段】正極電極４と負極電極３とが積層されてなる電極体２と、有底筒状の第１容器１７及び第２容器１８が重ね合わせられ、内部が密封されることで電極体２を収容する収容部１２が内部に形成された、外周１２ａ並びに第１底壁部２１及び第２底壁部３１を有する偏平円筒状の外装体１０とを備え、さらに、外装体１０の第１底壁部２１の第１貫通孔２３及び第２底壁部３１の第２貫通孔３５を塞ぐように配置されるとともに、第１貫通孔２３及び第２底壁部３１に溶着され、電極体２と電気的に接続する正極板３９及び負極板２６を有し、正極板３９及び負極板２６が、少なくとも一方の面がＮｉメッキされたオーステナイト系ステンレス鋼板からなる。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
アルミニウム集電体上に正極活物質が固定された正極電極と、銅集電体上に負極活物質が固定された負極電極とが積層されてなる電極体と、
アルミニウム薄膜と樹脂薄膜とが積層されたラミネートフィルムからなる、有底筒状とされた第１部材及び第２部材が重ね合わせられ、前記第１部材と前記第２部材とで内部が密封されることで、前記電極体を収容する収容部が内部に形成された、外周部及び底部を有する偏平円筒状の外装体と、を備え、
さらに、前記外装体の前記底部を貫通して設けられる開口部を塞ぐように配置されるとともに、前記開口部を封止するように溶着され、前記電極体と電気的に接続する一対の電極板を有し、
前記一対の電極板が、少なくとも一方の面がＮｉメッキされたオーステナイト系ステンレス鋼板からなることを特徴とする電気化学セル。
アルミニウム薄膜と樹脂薄膜とが積層されたラミネートフィルムからなる、有底筒状とされた第１部材及び第２部材が重ね合わせられ、前記第１部材と前記第２部材とで内部が密封されることで、前記電極体を収容する収容部が内部に形成された、外周部及び底部を有する偏平円筒状の外装体と、を備え、
さらに、前記外装体の前記底部を貫通して設けられる開口部を塞ぐように配置されるとともに、前記開口部を封止するように溶着され、前記電極体と電気的に接続する一対の電極板を有し、
前記一対の電極板が、少なくとも一方の面がＮｉメッキされたオーステナイト系ステンレス鋼板からなることを特徴とする電気化学セル。
【請求項2】
前記一対の電極板は、少なくとも前記外装体側に配置される面に前記Ｎｉメッキが施されていることを特徴とする請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項3】
前記一対の電極板が正極板及び負極板からなり、
前記正極板は、前記外装体側に配置される片面に前記Ｎｉメッキが施されており、
前記負極板は、前記外装体側及び前記電極体側の両面に前記Ｎｉメッキが施されていることを特徴とする請求項１に記載の電気化学セル。
前記正極板は、前記外装体側に配置される片面に前記Ｎｉメッキが施されており、
前記負極板は、前記外装体側及び前記電極体側の両面に前記Ｎｉメッキが施されていることを特徴とする請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項4】
請求項１～請求項３の何れか一項に記載の電化化学セルを備えることを特徴とする電気化学セルモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電気化学セル及び電気化学セルモジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
非水電解質二次電池や電気二重層キャパシタ、イオンキャパシタ等の電気化学セルとしては、例えば、密封された容器状の外装体の内部に、一対の正極電極及び負極電極からなる電極体と、この電極体に含浸された非水電解質とを含む構成のものが挙げられる。このような電気化学セルは、例えば、スマートフォン、ウエアラブル機器、補聴器等の小型機器の電源として使用されており、特に、ラミネート型、円筒状（シリンダ型）、有底の矩形形状、ボタン（コイン）型のもの等が多用されている。
【0003】
上記のような電気化学セルの一形態として、より小型で形状の自由度が高く、且つ、高容量の電池を得るために、例えば、アルミニウム等の金属薄膜と樹脂薄膜とが積層されてなるラミネートフィルムを外装体に用い、外装体の一部に貫通させて形成した開口部から電極板を外部に露出させた構成のボタン型電池が提案されている。
【0004】
また、近年における小型電子機器のコードレス化、ワイヤレス化に伴い、内蔵された電池をワイヤレスで充電する小型電子機器も商品化されている。このようなニーズを満たす小型電池として、ワイヤレスで急速充電することが可能な、コンパクトな電池ユニットが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１に記載の電池ユニットによれば、コイン形状の偏平型電池、基板、接続端子、ワイヤレス給電用コイル、及び防磁シートを備えてなり、これらの各構成部材がホルダーによって保持された構成が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１８－０４６０２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
近年、上述したようなワイヤレスで急速充電するアプリケーションの領域が拡大し、携帯電話（スマートフォン）等、小型電子機器への適用が期待されており、また、これらのアプリケーションにおける電池について、さらなる小型化や軽量化が期待されている。また、ジャイロセンサ等の磁気を利用する小型電子機器も盛んに利用されるようになっている。一方、上記のようなワイヤレス充電機能やジャイロセンサ機能を各種小型電子機器に適用するにあたっては、電池に対する磁場の影響を最小限に抑制する必要がある。例えば、特許文献１に記載の電池ユニットにおいては、電池に対する磁場の影響を抑制するための防磁シートが備えられている。
【0007】
しかしながら、特許文献１に記載された電池ユニットは、金属材料が用いられた外装缶を有するコイン形状の電池を使用し、さらに、上記のような防磁シートを備えた構成なので、各部材の重量が大きくなるとともに、部品点数も多くなる。このため、特許文献１に記載の技術では、電池の重量、ひいては電池が内蔵される各種小型電子機器の重量が大きくなるという問題がある。また、特許文献１に記載の電池ユニットは、防磁シートを備えることで部品点数が多くなることから、部品増加に伴うコストアップ、並びに、工程の増加によるコストアップが乗じるという問題もあった。
【0008】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、部品点数を増加させることなく、シンプルな構成で磁場の影響を効果的に抑制でき、生産性に優れるとともに、小型且つ軽量であって安価な構成で急速充電が可能な電気化学セル、及び、それが用いられてなる電気化学セルモジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意実験検討を積み重ねた。この結果、電極板として、非磁性金属であるオーステナイト系ステンレス鋼を用い、さらに、この表面にＮｉメッキを施すことで、防磁シート等のような別部材を用いることなく、磁場の影響を効果的に抑制できることを知見した。これにより、電気化学セルを、例えば、ジャイロセンサを用いるスマートウォッチや、ワイヤレス充電機能を有するスマートフォン等の小型電子機器に内蔵した場合であっても、磁場の大きな影響を受けることなく優れたセル特性を発揮できることを見出し、本発明を完成させた。
【0010】
即ち、本発明の電気化学セルは、アルミニウム集電体上に正極活物質が固定された正極電極と、銅集電体上に負極活物質が固定された負極電極とが積層されてなる電極体と、アルミニウム薄膜と樹脂薄膜とが積層されたラミネートフィルムからなる、有底筒状とされた第１部材及び第２部材が重ね合わせられ、前記第１部材と前記第２部材とで内部が密封されることで、前記電極体を収容する収容部が内部に形成された、外周部及び底部を有する偏平円筒状の外装体と、を備え、さらに、前記外装体の前記底部を貫通して設けられる開口部を塞ぐように配置されるとともに、前記開口部を封止するように溶着され、前記電極体と電気的に接続する一対の電極板を有し、前記一対の電極板が、少なくとも一方の面がＮｉメッキされたオーステナイト系ステンレス鋼板からなることを特徴とする。
【0011】
本発明によれば、上記のように、一対の電極板が、少なくとも一方の面がＮｉメッキされたオーステナイト系ステンレス鋼板からなり、電極板全体が非磁性金属を含む構成であることで、電気化学セル内部への磁場の影響を効果的に抑制できる。これにより、セル構造を磁場から遮蔽する防磁シートのような磁気シールド部材を用いる必要がないので、部品点数を削減することができる。また、外装体のサイズに対して大きな内容積を確保することができるとともに、小型化及び軽量化を図ることが可能となる。加えて、電極板の少なくとも一方の面がＮｉメッキされていることで、発熱等の磁場による影響を抑制しつつ、電極板と外部機器との間の接触抵抗を低減できるので、電極体の構成と合わせて、低抵抗で急速充電が可能なセルを構成することが可能になる。
また、上記構成を採用することで、本発明に係る電気化学セルを、例えば、ジャイロセンサを用いるスマートウォッチや、ワイヤレス充電機能を有するスマートフォン等のような、磁場を発生する小型電子機器に適用することも可能となる。
また、上記構成を採用することで、本発明に係る電気化学セルを、例えば、ジャイロセンサを用いるスマートウォッチや、ワイヤレス充電機能を有するスマートフォン等のような、磁場を発生する小型電子機器に適用することも可能となる。
【0012】
また、上記構成の電気化学セルにおいて、前記一対の電極板は、少なくとも前記外装体側に配置される面に前記Ｎｉメッキが施されている構成を採用してもよい。
【0013】
本発明によれば、電極板における外装体側の面にＮｉメッキが施されていることで、上記同様、電極板と外部機器との間の接触抵抗を低減できるとともに、内部に収容された電解液にＮｉメッキ成分が溶出するのを防止できる。これにより、電極体の構成と合わせて、低抵抗で急速充電が可能なセルを構成できるとともに、長期間にわたって使用した場合であっても、優れたセル特性を維持することが可能となる。
【0014】
また、上記構成の電気化学セルにおいて、前記一対の電極板が正極板及び負極板からなり、前記正極板は、前記外装体側に配置される片面に前記Ｎｉメッキが施されており、前記負極板は、前記外装体側及び前記電極体側の両面に前記Ｎｉメッキが施されていることがより好ましい。
【0015】
本発明によれば、まず、正極板における外装体側に配置された片面にＮｉメッキが施されていることで、電気化学セルの外部から正極板側に向かう磁場からの影響を効果的に抑制できるとともに、正極板と外部機器との間の接触抵抗を低減できるので、上記同様、電極体の構成と合わせて、低抵抗で急速充電が可能なセルを構成することが可能になる。また、正極板側から電解液に向かってＮｉメッキ成分が溶出することが無いので、電気化学セルを長期間にわたって使用した場合であっても、優れたセル特性を維持することが可能となる。
また、負極板における外装体側及び電極体側の両面にＮｉメッキが施されていることで、電気化学セルの外部から負極板側に向かう磁場からの影響をより効果的に抑制できるとともに、負極板と外部機器との間の接触抵抗を低減できるので、上記同様、電極体の構成と合わせて、低抵抗で急速充電が可能なセルを構成することが可能になる。
また、負極板における外装体側及び電極体側の両面にＮｉメッキが施されていることで、電気化学セルの外部から負極板側に向かう磁場からの影響をより効果的に抑制できるとともに、負極板と外部機器との間の接触抵抗を低減できるので、上記同様、電極体の構成と合わせて、低抵抗で急速充電が可能なセルを構成することが可能になる。
【0016】
また、本発明の電気化学セルモジュールは、上記のうちの何れかの本発明に係る電気化学セルを備えることを特徴とする。
【0017】
本発明によれば、上述した本発明に係る電気化学セルが用いられたモジュールなので、例えば、ジャイロセンサを用いるスマートウォッチや、ワイヤレス充電機能を有するスマートフォン等に、本発明に係る電気化学セルを適用して電気化学セルモジュールを構成した場合であっても、上記のモジュール要素から電気化学セル内部に磁場の影響が及ぶのが抑制される。また、本発明に係る電気化学セルを用いることで、低抵抗で急速充電が可能になるとともに、電気化学セルモジュール全体の小型化及び軽量化を図ることが可能となる。
【発明の効果】
【0018】
本発明の電気化学セルによれば、上記構成により、電気化学セル内部への磁場の影響を効果的に抑制でき、防磁シートのような磁気シールド部材を別途用いる必要がないので、部品点数を削減することができ、生産性も高められる。また、外装体のサイズに対して大きな内容積を確保することができるとともに、小型化及び軽量化、並びにコストダウンを図ることが可能となる。さらに、電極板に施されたＮｉメッキにより、発熱等の磁場による影響を抑制しつつ、電極板と外部機器との間の接触抵抗を低減できるので、電極体の構成と合わせて、低抵抗で急速充電が可能なセルを構成することが可能になる。
【0019】
また、本発明の電気化学セルモジュールによれば、上述した本発明に係る電気化学セルが用いられたモジュールなので、例えば、ジャイロセンサ機能やワイヤレス充電機能を有する小型電子機器に本発明に係る電気化学セルを適用して電気化学セルモジュールを構成することで、電気化学セル内部に磁場の影響が及ぶのが抑制される。また、低抵抗で急速充電が可能になるとともに、電気化学セルモジュール全体の小型化及び軽量化、並びにコストダウンを図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図3A】図３Ａは、本発明に係る電気化学セルの実施形態であるボタン型のリチウムイオン二次電池を製造する方法について模式的に説明する図であり、外装体を成形加工して図１及び図２に示すボタン型のリチウムイオン二次電池を得る前の状態を斜め上方からみた斜視図である。
【図3B】図３Ｂは、本発明に係る電気化学セルの実施形態であるボタン型のリチウムイオン二次電池を製造する方法について模式的に説明する図であり、外装体を成形加工して図１及び図２に示すボタン型のリチウムイオン二次電池を得る前の状態を斜め下方からみた斜視図である。
【図4A】図４Ａは、本発明に係る電気化学セルの実施形態であるボタン型のリチウムイオン二次電池を製造する方法について模式的に説明する図であり、外装体を成形する前の電気化学セルを成形型に配置した状態を示す断面図である。
【図4B】図４Ｂは、本発明に係る電気化学セルの実施形態であるボタン型のリチウムイオン二次電池を製造する方法について模式的に説明する図であり、外装体を成形する前の電気化学セルを成形型で固定した状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本発明に係る電気化学セル及びそれを用いた電気化学セルモジュールの実施形態を挙げ、その構成について図１～図６を参照しながら詳述する。
なお、以下に説明する実施形態においては、円柱状に形成されたボタン形、コイン形又はシリンダ形の電気化学セルの実施形態として、非水電解質二次電池の一種であるリチウムイオン二次電池を例に挙げて説明する。
本発明で説明するリチウムイオン二次電池とは、具体的には、密封された容器状の外装体の内部に、一対の正極電極及び負極電極からなる電極体と、この電極体と電気的に接続された一対の電極板と、電極体に含浸された非水電解質とを含む構成の電池である。
なお、以下に説明する実施形態においては、円柱状に形成されたボタン形、コイン形又はシリンダ形の電気化学セルの実施形態として、非水電解質二次電池の一種であるリチウムイオン二次電池を例に挙げて説明する。
本発明で説明するリチウムイオン二次電池とは、具体的には、密封された容器状の外装体の内部に、一対の正極電極及び負極電極からなる電極体と、この電極体と電気的に接続された一対の電極板と、電極体に含浸された非水電解質とを含む構成の電池である。
【0022】
本実施形態のリチウムイオン二次電池（以下、単に「二次電池」と略称する場合がある。）は、正極電極と負極電極の一方から他方へリチウムイオンが移動することで、電荷を蓄積（充電）したり電荷を放出（放電）したりすることができるものである。
【0023】
また、本発明に係る電気化学セルは、本実施形態において説明するリチウムイオン二次電池の他、電気二重層キャパシタや、リチウムイオンキャパシタ等のキャパシタにも適用可能なものである。
【0024】
また、本発明に係る電気化学セルモジュールは、本実施形態の電気化学セルである二次電池が用いられてなるものであり、例えば、ジャイロセンサを用いるスマートウォッチや、ワイヤレス充電機能を有するスマートフォン等のような、磁場を発生する小型電子機器の他、種々の小型電子機器が挙げられる。
【0025】
＜電気化学セル＞
［電気化学セルの構成］
図１～３は、本発明に係る電気化学セルの実施形態であるリチウムイオン二次電池１について説明する図であり、図１は二次電池１の全体を示す斜視図、図２は断面図である。
［電気化学セルの構成］
図１～３は、本発明に係る電気化学セルの実施形態であるリチウムイオン二次電池１について説明する図であり、図１は二次電池１の全体を示す斜視図、図２は断面図である。
【0026】
図１及び図２に示すように、本実施形態の二次電池１は、所謂ボタン（コイン）型の電池である。この二次電池１は、電極体２と、電極体２と電気的に接続された一対の電極板（図２中に示す正極板３９及び負極板２６を参照）と、電極体２に含浸される図示略の電解質溶液と、電極体２が収容された外装体１０とを備え、概略構成されている。
【0027】
また、本実施形態の二次電池１は、外装体１０の底部（図１又は図２中に示す第１底壁部２１及び第２底壁部３１を参照）を貫通して設けられる開口部（図１又は図２中に示す第１貫通孔２３及び第２貫通孔３５を参照）を塞ぐように配置されるとともに、上記の開口部を封止するように溶着され、電極体２と電気的に接続する一対の電極板（図１又は図２中に示す正極板３９及び負極板２６を参照）を有する。
そして、本実施形態の二次電池１は、上述した一対の電極板が、少なくとも一方の面がＮｉメッキされたオーステナイト系ステンレス鋼板からなる。
そして、本実施形態の二次電池１は、上述した一対の電極板が、少なくとも一方の面がＮｉメッキされたオーステナイト系ステンレス鋼板からなる。
【0028】
電極体２は、負極電極３及び正極電極４を備えている。図２中に示すように、負極電極３は、つづら折り形状に折り畳まれている。また、正極電極４も、負極電極３と交互に積層されるように、負極電極３と交差する方向でつづら折り形状に折り畳まれている。即ち、電極体２は、負極電極３と正極電極４とが交互に積層するように折り畳まれて捲回された、積層タイプの電極体である。
【0029】
本実施形態の二次電池１に備えられる電極体２は、例えば、アルミニウム集電体上に正極活物質が固定された正極電極４と、銅集電体上に負極活物質が固定された負極電極３とが積層されてなるものである。
また、図２等においては図示を省略しているが、負極電極３と正極電極４との間にはセパレータが介装されている。これにより、電極体２は、負極電極３と、図示略のセパレータと、正極電極４とが、この順で積層されてなる。
また、図２等においては図示を省略しているが、負極電極３と正極電極４との間にはセパレータが介装されている。これにより、電極体２は、負極電極３と、図示略のセパレータと、正極電極４とが、この順で積層されてなる。
【0030】
本実施形態の二次電池１において、電極体２を構成する負極電極３としては、特に限定されないが、例えば、シリコンやシリコン酸化物、グラファイト、ハードカーボン、チタン酸リチウム等の単体又は混合物である負極活物質と、導電助材（例えば、アセチレンブラック等）、バインダ（例えば、ポリフッ化ビニリデンやスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）のディスパージョン等）、及び増粘剤（例えば、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等）を含むものを用いることができる。
また、正極電極４としても、特に限定されないが、例えば、コバルト酸リチウムやチタン酸リチウム、マンガン酸リチウム等のような、リチウムと遷移金属とを含む複合酸化物等の正極活物質に加え、導電助剤（例えば、アセチレンブラック等）、及びバインダ（例えば、ポリフッ化ビニリデン等）を含むものを用いることができる。
さらに、これら負極電極３及び正極電極４に含浸される図視略の電解質溶液としても、特に限定されないが、例えば、支持塩を有機溶媒等の非水溶媒に溶解させた電解液を用いることができ、その組成としても、電解液に求められる耐熱性や粘度等を勘案しながら適宜採用できる。
また、正極電極４としても、特に限定されないが、例えば、コバルト酸リチウムやチタン酸リチウム、マンガン酸リチウム等のような、リチウムと遷移金属とを含む複合酸化物等の正極活物質に加え、導電助剤（例えば、アセチレンブラック等）、及びバインダ（例えば、ポリフッ化ビニリデン等）を含むものを用いることができる。
さらに、これら負極電極３及び正極電極４に含浸される図視略の電解質溶液としても、特に限定されないが、例えば、支持塩を有機溶媒等の非水溶媒に溶解させた電解液を用いることができ、その組成としても、電解液に求められる耐熱性や粘度等を勘案しながら適宜採用できる。
【0031】
図示略のセパレータとしても、特に限定されず、例えば、大きなイオン透過度を有するとともに耐熱性に優れ、かつ、所定の機械的強度を有する絶縁膜が用いられる。このようなセパレータとしては、例えば、ポリオレフィン製の樹脂ポーラスフィルムやガラス製不織布、樹脂製不織布、又はセルロース繊維の積層体等から形成されたものを用いることができる。
【0032】
なお、本実施形態においては、電極体２に用いられるセパレータとして、上述したように、負極電極３と正極電極４との間に図示略のセパレータを配置した構成の他、例えば、正極電極４の表面全体がセパレータで覆われた構成を採用してもよい。このような構成を採用した場合であっても、負極電極３と正極電極４との間にセパレータが均一に配置されるので、セパレータとしての十分な機能が得られる。
【0033】
一対の電極板は、上述したように、正極板３９及び負極板２６から構成される。図示例においては、正極板３９が、収容部１２内における第２容器１８の第２底壁部３１側に配置され、負極板２６が、収容部１２内における第１容器１７の第１底壁部２１側に配置されている。正極板３９及び負極板２６は、上述したように、少なくとも一方の面がＮｉメッキされたオーステナイト系ステンレス鋼板からなる。本実施形態では、正極板３９が、正極電極４における一方の端部付近と電気的に接続されているとともに、負極板２６が、負極電極３における一方の端部付近と電気的に接続されており、これら正極板３９及び負極板２６によって電極体２から集電することが可能な構成とされている。
【0034】
正極板３９及び負極板２６は、上記のように、非磁性鋼であるオーステナイト系ステンレス鋼板からなる。より具体的には、正極板３９として、例えば、ＳＵＳ３１６Ｌを用い、負極板２６として、例えば、ＳＵＳ３０４を用いる。このように、正極板３９及び負極板２６の材質に、非磁性鋼であるオーステナイト系ステンレス鋼板を用い、これら電極板全体を非磁性金属から構成することで、二次電池１内部への磁場の影響を効果的に抑制できる。これにより、電池構造を磁場から遮蔽する防磁シートのような磁気シールド部材を用いる必要がないので、部品点数を削減することが可能となり、生産性も高められる。また、外装体１０のサイズに対して大きな内容積を確保することができるとともに、二次電池１全体の小型化及び軽量化、並びにコストダウンを図ることが可能となる。
【0035】
また、正極板３９及び負極板２６における少なくとも一方の面がＮｉメッキされていることで、発熱等の磁場による影響を抑制しつつ、正極板３９及び負極板２６と外部機器との間の接触抵抗を低減できる。これにより、上述した電極体２の構成と合わせて、低抵抗で急速充電が可能な二次電池１を構成することが可能になる。
【0036】
さらに、正極板３９及び負極板２６における少なくとも一方の面がＮｉメッキされていることで、従来の二次電池に設けられていたニッケルプレート等のような、外部機器と接続するための端子部材を省略できる。これにより、二次電池１のさらなる小型化及び軽量化、並びにコストダウンを図ることが可能となる。
【0037】
本実施形態の二次電池１によれば、上記構成の正極板３９及び負極板２６からなる一対の電極板を備えることで、この二次電池１を、例えば、ジャイロセンサを用いるスマートウォッチや、ワイヤレス充電機能を有するスマートフォン等のような、磁場を発生する小型電子機器に適用することが可能となる。
【0038】
なお、本実施形態においては、一対の電極板を構成する正極板３９及び負極板２６が、少なくとも外装体１０側に配置される面、即ち、第２底壁部３１又は第１底壁部２１側に配置される面にＮｉメッキが施されている構成を採用してもよい。このように、正極板３９及び負極板２６における外装体１０側の面にＮｉメッキが施されていることで、正極板３９及び負極板２６と外部機器との間の接触抵抗を低減できるとともに、内部に収容された図示略の電解液にＮｉメッキ成分が溶出するのを防止できる。これにより、電極体２の構成と合わせて、低抵抗で急速充電が可能な二次電池１を構成できるとともに、長期間にわたって使用した場合であっても、優れたセル特性を維持することが可能となる。
【0039】
また、本実施形態においては、一対の電極板のうち、正極板３９における、外装体１０側に配置される片面にＮｉメッキが施され、負極板２６における、外装体１０側及び電極体２側の両面にＮｉメッキが施されていることがより好ましい。
【0040】
このように、まず、正極板３９における外装体１０側に配置された片面にＮｉメッキが施されていることで、二次電池１の外部から正極板３９側に向かう磁場からの影響を効果的に抑制できるとともに、正極板３９と外部機器との間の接触抵抗を低減できる。これにより、電極体２の構成と合わせて、低抵抗で急速充電が可能な二次電池１を構成することが可能になる。また、正極板３９側から電解液に向かってＮｉメッキ成分が溶出することが無いので、二次電池１を長期間にわたって使用した場合であっても、優れた電池特性を維持することが可能となる。
【0041】
また、負極板２６における外装体１０側及び電極体２側の両面にＮｉメッキが施されていることで、正極板３９と同様に、二次電池１の外部から負極側に向かう磁場からの影響を効果的に抑制できる。これとともに、負極板２６と外部機器との間の接触抵抗をより低減できるので、上記同様、電極体２の構成と合わせて、低抵抗で急速充電が可能な二次電池１を構成することが可能になる。
【0042】
ここで、図２に示す例においては、正極板３９が、その両面側から一対の第２シーラントリング３７，３７によって狭持されており、負極板２６が、その両面側から一対の第１シーラントリング２４，２４に狭持されている。即ち、正極板３９は、一方の第２シーラントリング３７を介して第２容器１８の第２底壁部３１に接しており、負極板２６は、一方の第１シーラントリング２４を介して第１容器１７の第１底壁部２１に接している。
【0043】
第１シーラントリング２４は、ポリオレフィンのポリエチレンやポリプロピレン等の熱可塑性樹脂を用いて形成された、シーラントフィルムをリング状に加工したものであり、例えば、不織布とポリプロピレンとが積層されたフィルムが用いられる。また、第１シーラントリング２４には、中心軸Ｏと同軸に形成された貫通孔２４ｂが設けられている。これにより、負極板２６における平面視で概略中央付近が貫通孔２４ｂから露出するので、負極板２６の一方の面における貫通孔２４ｂからの露出部が、第１容器１７の第１底壁部２１に形成される後述の第１貫通孔（開口部）２３から露出して、二次電池１における負極側の外部電極端子として機能し、外部機器と電気的に接続可能に構成される。また、負極板２６の他方の面における第１シーラントリング２４の貫通孔２４ｂからの露出部は、電極体２を構成する負極電極３の端部付近と電気的に接続される。
【0044】
また、第２シーラントリング３７も、第１シーラントリング２４と同様に、熱可塑性樹脂によってリング状に形成されており、例えば、不織布とポリプロピレンとが積層されたフィルムが用いられる。また、第２シーラントリング３７にも、第１シーラントリング２４と同様、中心軸Ｏと同軸に形成された貫通孔３７ｂが設けられている。これにより、正極板３９における平面視で概略中央付近が貫通孔３７ｂから露出するので、正極板３９の一方の面における貫通孔３７ｂからの露出部が、第２容器１８の第２底壁部３１に形成される後述の第２貫通孔（開口部）３５から露出して、二次電池１における正極側の外部電極端子として機能し、外部機器と電気的に接続可能に構成される。また、正極板３９の他方の面における第２シーラントリング３７の貫通孔３７ｂからの露出部は、電極体２を構成する正極電極４の端部付近と電気的に接続される。
【0045】
外装体１０は、電極体２が収容される収容部１２と、収容部１２の外周１２ａに沿って折り曲げられた封止部１５とを有する。封止部１５は、絞り成形によって収容部１２の外周１２ａに沿って折り曲げられている。本実施形態の二次電池１を構成する外装体１０は、外周（外周部）１２ａ及び底部（図１又は図２中に示す第１底壁部２１及び第２底壁部３１を参照）を有した偏平円筒状に構成されている。
【0046】
また、外装体１０は、有底筒状の第１容器（第１部材）１７と、有底筒状の第２容器（第２部材）１８とを備え、これらが重ね合わせられて内部が密封されることで、上述した電極体２が収容される収容部１２が形成されている。第１容器１７及び第２容器１８は、それぞれの中心軸が同軸となるように配置されている。以下の説明においては、第１容器１７及び第２容器１８の中心軸を中心軸Ｏとし、中心軸Ｏに沿う方向を軸方向といい、中心軸Ｏに直交する方向を径方向という。なお、中心軸Ｏは収容部１２の中心軸となる。
【0047】
第１容器１７は、例えば、ラミネート部材（ラミネートフィルム）によって形成された容器状部材である。詳細な図示は省略するが、第１容器１７を構成するラミネート部材は、例えば、金属シートと、第１容器１７における内面側に配置される樹脂薄膜からなる融着層と、外側面を構成する樹脂薄膜からなる保護層とが積層されたものである。
金属シートは、例えば、アルミニウム薄膜やステンレス材料等を用いて形成される。
融着層は、例えば、ポリオレフィンのポリエチレンやポリプロピレン等の熱可塑性樹脂からなる樹脂薄膜を用いて形成される。ポリオレフィンとしては、例えば、高圧法低密度ポリエチレンや低圧法高密度ポリエチレン、インフレーションポリプロピレンフィルム、無延伸ポリプロピレンフィルム、二軸延伸ポリプロピレンフィルム、直鎖状短鎖分岐ポリエチレン等の材質が挙げられる。
保護層は、上述のポリオレフィンや、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、ナイロン等からなる樹脂薄膜を用いて形成される。
融着層及び保護層は、それぞれ、金属シートとの間に接合層を介して、熱融着又は接着剤によって接合される。
即ち、本実施形態においては、第１容器１７に用いるラミネート部材として、例えば、アルミニウム薄膜からなる金属シートを用い、このアルミニウム薄膜の各々の面に、ポリエチレンからなる融着層及びナイロンからなる保護層が、それぞれ接合層を介して接合されたものを用いることができる。
金属シートは、例えば、アルミニウム薄膜やステンレス材料等を用いて形成される。
融着層は、例えば、ポリオレフィンのポリエチレンやポリプロピレン等の熱可塑性樹脂からなる樹脂薄膜を用いて形成される。ポリオレフィンとしては、例えば、高圧法低密度ポリエチレンや低圧法高密度ポリエチレン、インフレーションポリプロピレンフィルム、無延伸ポリプロピレンフィルム、二軸延伸ポリプロピレンフィルム、直鎖状短鎖分岐ポリエチレン等の材質が挙げられる。
保護層は、上述のポリオレフィンや、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、ナイロン等からなる樹脂薄膜を用いて形成される。
融着層及び保護層は、それぞれ、金属シートとの間に接合層を介して、熱融着又は接着剤によって接合される。
即ち、本実施形態においては、第１容器１７に用いるラミネート部材として、例えば、アルミニウム薄膜からなる金属シートを用い、このアルミニウム薄膜の各々の面に、ポリエチレンからなる融着層及びナイロンからなる保護層が、それぞれ接合層を介して接合されたものを用いることができる。
【0048】
第１容器１７は、第１底壁部（底部）２１及び第１周壁部（外周部）２２を有する。第１底壁部２１には、中心軸Ｏと同軸に形成された第１貫通孔（開口部）２３が設けられている。上述したように、第１貫通孔２３からは、第１シーラントリング２４の貫通孔２４ｂを介して負極板２６の平面視略中央部付近が露出し、負極側の外部電極端子として機能する。
【0049】
第２容器１８は、第１容器１７と同様に、例えば、ラミネート部材によって形成された容器状部材である。詳細な図示は省略するが、第２容器１８を構成するラミネート部材は、第１容器１７と同様、金属シートと、第２容器１８内面側に配置される樹脂薄膜からなる融着層と、外側面を構成する樹脂薄膜からなる保護層とが積層されたものである。
金属シートは、第１容器１７における金属シートと同じ金属材料を用いて形成される。
融着層は、第１容器１７における融着層と同じ熱可塑性樹脂を用いて形成される。
保護層は、第１容器１７における保護層と同じ熱可塑性樹脂を用いて形成される。
即ち、第２容器１８に用いるラミネート部材としても、第１容器１７の場合と同様、例えば、アルミニウム薄膜からなる金属シートを用い、このアルミニウム薄膜の各々の面に、ポリエチレンからなる融着層及びナイロンからなる保護層が、それぞれ接合層を介して接合されたものを用いることができる。
金属シートは、第１容器１７における金属シートと同じ金属材料を用いて形成される。
融着層は、第１容器１７における融着層と同じ熱可塑性樹脂を用いて形成される。
保護層は、第１容器１７における保護層と同じ熱可塑性樹脂を用いて形成される。
即ち、第２容器１８に用いるラミネート部材としても、第１容器１７の場合と同様、例えば、アルミニウム薄膜からなる金属シートを用い、このアルミニウム薄膜の各々の面に、ポリエチレンからなる融着層及びナイロンからなる保護層が、それぞれ接合層を介して接合されたものを用いることができる。
【0050】
第２容器１８は、第２底壁部（底部）３１、第２周壁部（外周部）３２、及び折曲部３３を有する。
第２周壁部３２は、収容部１２の外周１２ａを形成する。
第２底壁部３１には、中心軸Ｏと同軸に形成された第２貫通孔３５が設けられている。
上述したように、第２貫通孔３５からは、第２シーラントリング３７の貫通孔３７ｂを介して正極板３９の平面視略中央部付近が露出し、正極側の外部電極端子として機能する。
第２周壁部３２は、収容部１２の外周１２ａを形成する。
第２底壁部３１には、中心軸Ｏと同軸に形成された第２貫通孔３５が設けられている。
上述したように、第２貫通孔３５からは、第２シーラントリング３７の貫通孔３７ｂを介して正極板３９の平面視略中央部付近が露出し、正極側の外部電極端子として機能する。
【0051】
本実施形態においては、第１容器１７及び第２容器１８をラミネート部材とし、第１容器１７及び第２容器１８から露出するように正極板３９及び負極板２６を設けることにより、外装体１０よりも外部側に端子部等を突出させる必要が無いので、二次電池１を小型に構成できる。
【0052】
第２周壁部３２は、第２底壁部３１の外周３１ａから第１容器１７の第１底壁部２１に向けて筒状に折り曲げられている。折曲部３３は、第２周壁部３２のうち、第１底壁部２１側の端部３２ａから第２周壁部３２に沿って第２底壁部３１側へ円筒状に折り曲げられている。また、折曲部３３は、第２周壁部３２に対して径方向外側に間隔をおいて配置されている。図２に示す例では、折曲部３３及び第２周壁部３２は、断面Ｕ字状に形成されている。
【0053】
第２周壁部３２は、第１周壁部２２の内側で、且つ、折曲部３３の内側に配置されている。また、折曲部３３は、第１周壁部２２の内側に配置されている。そして、折曲部３３の融着層１８ａと第１周壁部２２の融着層とは熱融着されている。
【0054】
折曲部３３の融着層１８ａと第１周壁部２２の融着層とが熱融着されることにより、封止部１５が形成される。即ち、収容部１２の外周が封止部１５で封止されることにより、第１容器１７及び第２容器１８が重ね合わされて外装体１０が形成される。
折曲部３３の融着層１８ａと第１周壁部２２の融着層とを熱融着する手段としては、例えば、ヒータやレーザ等の熱源を用いる熱融着が挙げられる。また、折曲部３３の融着層１８ａと第１周壁部２２との融着層とは、熱融着の他、例えば、超音波溶接等を用いて融着することが可能である。
折曲部３３の融着層１８ａと第１周壁部２２の融着層とを熱融着する手段としては、例えば、ヒータやレーザ等の熱源を用いる熱融着が挙げられる。また、折曲部３３の融着層１８ａと第１周壁部２２との融着層とは、熱融着の他、例えば、超音波溶接等を用いて融着することが可能である。
【0055】
封止部１５は、収容部１２の外側に円筒状に形成され、且つ、収容部１２の外周１２ａに沿って折り曲げられている。収容部１２の外周１２ａは、第２周壁部３２によって形成される。また、封止部１５は、平面視で円形に形成され、湾曲した曲部を有する。
【0056】
封止部１５を収容部１２の外周１２ａに沿って折り曲げることにより、封止部１５を収容部１２の外周１２ａに近づけることができる。この場合、封止部１５は、収容部１２の中心軸Ｏに対して直交する方向への張出が小さく抑えられる。これにより、特に、小形の二次電池１において、体積当たりの容量を高めることが可能になる。
【0057】
また、封止部１５は、例えば、絞り成形等の方法によって収容部１２の外周１２ａに沿って折り曲げられる。これにより、封止部１５は、第１容器１７及び第２容器１８の他の部位に比べて薄肉に形成されるので、収容部１２の中心軸Ｏに対して直交する方向への封止部１５の張出が一層小さく抑えられる。
【0058】
また、第１容器１７及び第２容器１８との間の融着層を薄肉に形成した場合には、第１容器１７及び第２容器１８の金属シート間の隙間を小さく抑制できるので、密封性が高められ、封止部１５から外装体１０の内部に水が浸入するのをより効果的に抑制できる。これにより、小型サイズで充分な放電容量を得ることが可能になる。
【0059】
収容部１２は、第１容器１７と第２容器１８とが重ね合されることにより、密封空間として形成される。具体的には、収容部１２は、第１底壁部２１、第２底壁部３１、及び第２周壁部３２によって形成されている。本実施形態の二次電池１においては、このような収容部１２内に、上述した電極体２、負極板２６及び正極板３９、及び電解液等の全ての電池要素が収容される。
【0060】
上記構成を有する本実施形態の二次電池１によれば、一対の電極板を構成する正極板３９及び負極板２６が、少なくとも一方の面がＮｉメッキされたオーステナイト系ステンレス鋼板からなり、電極板全体が非磁性金属から構成されていることで、上述したように、二次電池１の内部への磁場の影響を効果的に抑制できる効果が得られる。これにより、まず、電池構造を磁場から遮蔽する磁気シールド部材が不要となり、部品点数の削減が可能となる。また、外装体１０のサイズに対して大きな内容積を確保することができるとともに、電池全体の小型化及び軽量化、並びにコストダウンを図ることが可能となる。
【0061】
さらに、正極板３９及び負極板２６における少なくとも一方の面がＮｉメッキされていることで、発熱等の磁場による影響を抑制しつつ、正極板３９及び負極板２６の各々と外部機器との間の接触抵抗を低減できる。これにより、上述したような電極体２の構成と合わせて、低抵抗で急速充電が可能なセルを構成することが可能になる。これにより、例えば、ジャイロセンサを用いるスマートウォッチや、ワイヤレス充電機能を有するスマートフォン等の小型電子機器に本実施形態の二次電池１を内蔵した場合であっても、磁場の大きな影響を受けることなく優れた電池特性を発揮できる。
【0062】
また、本実施形態の二次電池１においては、第１容器１７の第１底壁部２１に第１貫通孔２３が設けられ、第１シーラントリング２４にも第１貫通孔２３と同軸に形成された貫通孔２４ｂが設けられていることで、外部電極端子を構成する負極板２６を外部に露出させている。また、第２容器１８の第２底壁部３１に第２貫通孔３５が設けられ、第２シーラントリング３７にも第２貫通孔３５と同軸に形成された貫通孔３７ｂが設けられていることで、外部電極端子を構成する正極板３９を外部に露出させている。このような構成を採用することで、第１シーラントリング２４及び第２シーラントリング３７の何れにも位置ずれ等が生じることなく、負極板２６及び正極板３９と外部との電気的接続を確実に維持できる。
【0063】
なお、本発明に係る電気化学セルは、上述したように、上記構成を備えるリチウムイオン二次電池１に限定されるものではない。本実施形態のリチウムイオン二次電池（電気化学セル）に係る構成は、例えば、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ等のキャパシタにも適用可能である。
【0064】
【0065】
図３Ａ及び図３Ｂ～図６は、図１に示したリチウムイオン二次電池１を製造する方法について説明する図であり、図３Ａは、外装体１０を成形加工して図１及び図２に示すボタン型の二次電池１を得る前の状態を斜め上方からみた斜視図で、図３Ｂは斜め下方からみた斜視図である。また、図４Ａは、外装体１０を成形する前の半製品である二次電池１を成形型５０に配置した状態を示す断面図であり、図４Ｂは、外装体１０を成形する前の二次電池１を成形型５０に配置に固定した状態を示す断面図である。また、図５Ａは、外装体１０を成形する前の二次電池１に対してパンチ５６を移動する状態を示す断面図であり、図５Ｂは、外装体１０を成形した状態を示す断面図である。また、図６は、外装体１０を成形して得られた二次電池１を成形型５０から取り出した状態を示す断面図である。
【0066】
なお、以下の説明においては、成形前の第１容器１７を第１容器素材１７Ａ、成形前の第２容器１８を第２容器素材１８Ａとして説明する。
【0067】
本実施形態の二次電池１は、少なくとも、以下に示すような「（１）封止工程」、「（２）固定工程」、「（３）成型工程」及び「（４）切断工程」を備える方法によって製造することが可能である。
【0068】
（１）封止工程
図３Ａ及び図３Ｂに示すように、封止工程においては、まず、第１容器素材１７Ａの内面における第１底壁部２１に、例えば溶接等の方法により、第１シーラントリング２４を介して負極板２６を溶着する。
また、第２容器素材１８Ａの内面における第２底壁部３１に、上記同様、溶接等の方法により、第２シーラントリング３７を介して正極板３９を溶着する。
図３Ａ及び図３Ｂに示すように、封止工程においては、まず、第１容器素材１７Ａの内面における第１底壁部２１に、例えば溶接等の方法により、第１シーラントリング２４を介して負極板２６を溶着する。
また、第２容器素材１８Ａの内面における第２底壁部３１に、上記同様、溶接等の方法により、第２シーラントリング３７を介して正極板３９を溶着する。
【0069】
次いで、負極板２６上に、さらに、第１シーラントリング２４を積層し、一対の第１シーラントリング２４によって負極板２６を狭持した状態とする。
また、正極板３９上に、さらに、第２シーラントリング３７を積層し、一対の第２シーラントリング３７によって正極板３９を狭持した状態とする。
また、正極板３９上に、さらに、第２シーラントリング３７を積層し、一対の第２シーラントリング３７によって正極板３９を狭持した状態とする。
【0070】
次いで、第２容器素材１８Ａの収容部１２に電極体２及び図示略の電解液を収容した後、第２容器素材１８Ａに第１容器素材１７Ａを重ね合わせる。この際、電極体２を構成する正極電極４と正極板３９とを重ね合わせるとともに、負極電極３と負極板２６とを重ね合わせることで、正極板３９及び負極板２６と一対の電極板との間を電気的に接続する。
次いで、第１容器素材１７Ａの第１フランジ４４と、第２容器素材１８Ａの第２フランジ４５とを熱融着して封止する。このとき、封止された熱融着部４６が環状に形成される。
次いで、第１容器素材１７Ａの第１フランジ４４と、第２容器素材１８Ａの第２フランジ４５とを熱融着して封止する。このとき、封止された熱融着部４６が環状に形成される。
【0071】
（２）固定工程
図４Ａに示すように、固定工程においては、まず、第１容器素材１７Ａ及び第２容器素材１８Ａを組み付けた状態のワークを成形型５０に配置する。具体的には、熱融着部４６の外周縁４６ａを、成形型５０を構成する下型５１の載置部５１ａに載置する。この際、第１容器素材１７Ａは、成形型５０を構成する上型５２側に向けられる。また、熱融着部４６は、下型５１の下貫通孔５３と同軸上に配置される。
図４Ａに示すように、固定工程においては、まず、第１容器素材１７Ａ及び第２容器素材１８Ａを組み付けた状態のワークを成形型５０に配置する。具体的には、熱融着部４６の外周縁４６ａを、成形型５０を構成する下型５１の載置部５１ａに載置する。この際、第１容器素材１７Ａは、成形型５０を構成する上型５２側に向けられる。また、熱融着部４６は、下型５１の下貫通孔５３と同軸上に配置される。
【0072】
次いで、図４Ｂに示すように、固定工程においては、下型５１の載置部５１ａ及び上型５２の押圧部５２ａにより、熱融着部４６の外周縁４６ａを挟み込んで固定する。熱融着部４６は、下型５１の下貫通孔５３、及び、上型５２の上貫通孔５４に対して同軸上に配置される。下貫通孔５３及び上貫通孔５４は、内径寸法が同一に形成されている。
【0073】
（３）成形工程
次いで、図５Ａに示すように、成形工程において、パンチ５６を、図中に示した矢印の方向で上昇させる。パンチ５６は、下貫通孔５３に嵌合可能に形成されたベース５７と、ベース５７の上部に形成された環状の成形部５８とを有する。成形部５８の外径寸法は、下貫通孔５３及び上貫通孔５４の内径寸法よりも小さな寸法とされている。また、下貫通孔５３と成形部５８との間には間隙が確保される。これと同様に、上貫通孔５４と成形部５８との間には間隙が確保される（図５Ｂを参照）。
次いで、図５Ａに示すように、成形工程において、パンチ５６を、図中に示した矢印の方向で上昇させる。パンチ５６は、下貫通孔５３に嵌合可能に形成されたベース５７と、ベース５７の上部に形成された環状の成形部５８とを有する。成形部５８の外径寸法は、下貫通孔５３及び上貫通孔５４の内径寸法よりも小さな寸法とされている。また、下貫通孔５３と成形部５８との間には間隙が確保される。これと同様に、上貫通孔５４と成形部５８との間には間隙が確保される（図５Ｂを参照）。
【0074】
成形工程においては、パンチ５６を上昇させて下貫通孔５３に嵌合させ、成形部５８を熱融着部４６の外周縁４６ａの近傍４６ｂに当接させる。
【0075】
次いで、図５Ｂに示すように、成形工程においては、パンチ５６を、図中に示した矢印の方向で継続して上昇させ、成形部５８で外周縁４６ａの近傍４６ｂを持ち上げる。これにより、上貫通孔５４の内面と成形部５８の外面とで、熱融着部４６の他の部位４６ｃを円筒状に絞り成形する。また、熱融着部４６の他の部位４６ｃが収容部１２の外周１２ａに沿って折り曲げられ、封止部１５が形成される。
ここで、上述した熱融着部４６の他の部位４６ｃとは、熱融着部４６の外周縁４６ａを含まない部位である。
ここで、上述した熱融着部４６の他の部位４６ｃとは、熱融着部４６の外周縁４６ａを含まない部位である。
【0076】
（４）切断工程
次いで、切断工程において、熱融着部４６を絞り成形した後、パンチ５６を図中に示した矢印の方向で継続して上昇させ、ベース５７の上端５７ａを上貫通孔５４まで到達させる。
次いで、ベース５７の上端５７ａ及び上貫通孔５４の下縁５４ａで、絞り成形した封止部１５から余剰の外周縁４６ａを切断する。この際、収容部１２が封止部１５で封止される。これにより、外装体１０の封止部１５が収容部１２の外周１２ａに沿って成形され、二次電池１が得られる。
次いで、切断工程において、熱融着部４６を絞り成形した後、パンチ５６を図中に示した矢印の方向で継続して上昇させ、ベース５７の上端５７ａを上貫通孔５４まで到達させる。
次いで、ベース５７の上端５７ａ及び上貫通孔５４の下縁５４ａで、絞り成形した封止部１５から余剰の外周縁４６ａを切断する。この際、収容部１２が封止部１５で封止される。これにより、外装体１０の封止部１５が収容部１２の外周１２ａに沿って成形され、二次電池１が得られる。
【0077】
次いで、図６中に示すように、製造された二次電池１を上貫通孔５４から取り出す。図示例の二次電池１は、封止部１５が収容部１２の外周１２ａに沿って折り曲げられているので、封止部１５を収容部１２の外周１２ａに近づけることができる。また、封止部１５は、収容部１２の中心軸Ｏに対して直交する方向への張出が小さく抑えられている。これにより、特に、小型の二次電池において、二次電池の体積当たりの容量を高めることが可能となる。
【0078】
また、本実施形態で説明する製造方法によれば、熱融着部４６の外周縁４６ａを切断することにより、収容部１２の中心軸Ｏに対して直交する方向への張出をより一層小さく抑制することができる。
さらに、上述した方法では、封止部１５を成形型５０で絞り成形した後、切断工程において、成形型５０を使用して封止部１５から外周縁４６ａを切断する方法を採用している。これにより、封止部１５を絞り成形した後、切断工程において、封止部１５から外周縁４６ａを迅速に切断でき、二次電池１の生産性を高めることが可能となる。
さらに、上述した方法では、封止部１５を成形型５０で絞り成形した後、切断工程において、成形型５０を使用して封止部１５から外周縁４６ａを切断する方法を採用している。これにより、封止部１５を絞り成形した後、切断工程において、封止部１５から外周縁４６ａを迅速に切断でき、二次電池１の生産性を高めることが可能となる。
【0079】
なお、本実施形態で説明した方法においては、成形型５０を使用して、封止部１５から外周縁４６ａを切断する例を説明しているが、これには限定されない。例えば、封止部１５を絞り成形した後、外装体１０の成形後の二次電池１を成形型５０から取り出し、成形型５０とは別の切断装置で封止部１５から外周縁４６ａを切断する方法を採用することも可能である。このような方法を採用することにより、外周縁４６ａを切断するのに最適な切断装置を選択でき、選択した切断装置を用いて、封止部１５から外周縁４６ａを最適な方法並びに条件で切断できる。このような切断装置としては、例えば、回転可能なカッタを有する装置の他、レーザを用いた装置等が挙げられる。
【0080】
＜その他の形態＞
本発明に係る電気化学セルは、上記各実施形態に示したリチウムイオン二次電池の構成に限定されるものではなく、さらに、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
本発明に係る電気化学セルは、上記各実施形態に示したリチウムイオン二次電池の構成に限定されるものではなく、さらに、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【0081】
例えば、上記の実施形態においては、負極電極３と正極電極４とが互い違いに積層するように折り畳まれた積層タイプの電極体２を収容部１２に収容した例について説明したが、これに限定されるものではない。本発明において用いられる電極体としては、例えば、捲回タイプやペレットタイプのものも挙げることができ、何ら制限無く採用することが可能である。
【0082】
ここで、捲回タイプの電極体とは、負極電極３と正極電極４とが共に捲回されたものである。また、ペレットタイプの電極体とは、セパレータの両側に負極電極３と正極電極４とを備えたものである。セパレータとしては、例えば、大きなイオン透過度を有するとともに耐熱性に優れ、かつ、所定の機械的強度を有する絶縁膜が用いられ、例えば、ポリプロピレン樹脂のような多孔性高分子材料からなるものが挙げられる。
【0083】
また、本実施形態においては、第１容器１７及び第２容器１８の両方をラミネート部材から構成した例を説明しているが、例えば、第１容器１７及び第２容器１８のうちの何れか一方のみをラミネート部材から構成し、他方をステンレス材料等の金属から構成することも可能である。このような場合においても、正極板３９及び負極板２６の何れもが、一対の第２シーラントリング３７又は一対の第１シーラントリング２４によって狭持された構成であることで、金属からなる第１容器１７及び第２容器１８と正極板３９及び負極板２６との間を確実に絶縁することが可能である。
【0084】
一方、例えば、第１容器１７及び第２容器１８の何れかを金属から構成し、これに対応する側の電極板を狭持する一対のシーラントリングのうち、外装体１０側に配置されたシーラントリングを省略した場合には、金属から構成された側の容器を外部電極端子として使用することが可能である。
【0085】
また、例えば、第１容器１７及び第２容器１８の両方を金属から構成することも可能である。この場合には、例えば、折曲部３３と第１周壁部２２との間にプライマーを塗布した状態で、折曲部３３及び第１周壁部２２を熱融着する。また、正極板３９及び負極板２６を狭持する一対の第２シーラントリング３７又は一対の第１シーラントリング２４のうち、それぞれ、外装体１０側に配置されたシーラントリングを省略した構成とする。このような構成を採用することにより、第１容器１７を負極側の外部接続端子として使用することができるとともに、第２容器１８を正極側の外部接続端子として使用することが可能となる。
【0086】
＜電気化学セルモジュール＞
本実施形態の電気化学セルモジュールは、上述した本実施形態の電気化学セルであるリチウムイオン二次電池１を備えるものである。
このような、本実施形態の二次電池１が適用される電気化学セルモジュールとしては、詳細な図示は省略するが、例えば、ジャイロセンサを用いるスマートウォッチや、ワイヤレス充電機能を有するスマートフォン等、種々の小型電子機器が挙げられる。
本実施形態の電気化学セルモジュールは、上述した本実施形態の電気化学セルであるリチウムイオン二次電池１を備えるものである。
このような、本実施形態の二次電池１が適用される電気化学セルモジュールとしては、詳細な図示は省略するが、例えば、ジャイロセンサを用いるスマートウォッチや、ワイヤレス充電機能を有するスマートフォン等、種々の小型電子機器が挙げられる。
【0087】
本実施形態の電気化学セルモジュールによれば、上述した本実施形態の二次電池１のような電気化学セルが用いられたモジュールなので、上記のような、ジャイロセンサを用いるスマートウォッチや、ワイヤレス充電機能を有するスマートフォン等に内蔵した場合であっても、ジャイロセンサや充電用デバイスなどから二次電池１の内部に磁場の影響が及ぶのが抑制される。また、本実施形態の電気化学セルである二次電池１を用いることで、上述したように、低抵抗で急速充電が可能になるとともに、電気化学セルモジュール全体の小型化及び軽量化を図ることが可能となる。
【0088】
＜作用効果＞
以上説明したように、本発明に係る電気化学セルの実施形態であるリチウムイオン二次電池１によれば、上記構成を採用することにより、二次電池１の内部への磁場の影響を効果的に抑制でき、防磁シートのような磁気シールド部材を別途用いる必要がないので、部品点数を削減することができ、生産性も高められる。また、外装体１０のサイズに対して大きな内容積を確保することができるとともに、小型化及び軽量化、並びにコストダウンを図ることが可能となる。さらに、正極板３９及び負極板２６の表面に施されたＮｉメッキにより、発熱等の磁場による影響を抑制しつつ、正極板３９及び負極板２６と外部機器との間の接触抵抗を低減できるので、電極体２の構成と合わせて、低抵抗で急速充電が可能な二次電池を構成することが可能になる。
以上説明したように、本発明に係る電気化学セルの実施形態であるリチウムイオン二次電池１によれば、上記構成を採用することにより、二次電池１の内部への磁場の影響を効果的に抑制でき、防磁シートのような磁気シールド部材を別途用いる必要がないので、部品点数を削減することができ、生産性も高められる。また、外装体１０のサイズに対して大きな内容積を確保することができるとともに、小型化及び軽量化、並びにコストダウンを図ることが可能となる。さらに、正極板３９及び負極板２６の表面に施されたＮｉメッキにより、発熱等の磁場による影響を抑制しつつ、正極板３９及び負極板２６と外部機器との間の接触抵抗を低減できるので、電極体２の構成と合わせて、低抵抗で急速充電が可能な二次電池を構成することが可能になる。
【0089】
また、本実施形態の電気化学セルモジュールによれば、詳細な図示は省略しているが、上述した本発明に係る電気化学セルが用いられたモジュールである。従って、例えば、ジャイロセンサ機能やワイヤレス充電機能を有する小型電子機器に、本発明に係る電気化学セルの実施形態である二次電池１を適用して電気化学セルモジュールを構成することで、二次電池１の内部に磁場の影響が及ぶのが抑制される。また、低抵抗で急速充電が可能になるとともに、電気化学セルモジュール全体の小型化及び軽量化、並びにコストダウンを図ることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【0090】
本発明の電気化学セルによれば、上記構成を採用することで、部品点数を増加させることなく、シンプルな構成で磁場の影響を効果的に抑制でき、生産性に優れるとともに、小型且つ軽量であって安価な構成で急速充電が可能となる。従って、本発明の電気化学セルを、例えば、ジャイロセンサを用いるスマートウォッチや、ワイヤレス充電機能を有するスマートフォン等、各種小型電子機器等の分野において用いられる電気化学セルモジュールに適用することで、各種機器類の性能向上や小型化及び軽量化にも貢献できるものである。
【符号の説明】
【0091】
１…リチウムイオン二次電池（二次電池：電気化学セル）
２………電極体
３………負極電極
４………正極電極
１０……外装体
１７……第１容器（第１部材）
２１…第１底壁部（底部）
２２…第１周壁部（外周部）
２３…第１貫通孔
１８……第２容器（第２部材）
３１…第２底壁部（底部）
３２…第２周壁部（外周部）
３２ａ…端部
３５…第２貫通孔
１２……収容部
１２ａ…外周
１５…封止部
１７Ａ…第１容器素材（第１容器：第１部材）
４４…第１フランジ
１８Ａ…第２容器素材（第２容器：第２部材）
４５…第２フランジ
４６…熱融着部
４６ａ…熱融着部の外周縁（熱融着部の一部）
４６ｂ…外周縁の近傍
４６ｃ…熱融着部の他の部位
２６…負極板（一対の電極板：負極電極側）
３９…正極板（一対の電極板：正極電極側）
２４…第１シーラントリング（第１容器側）
２４ｂ…貫通孔
３７…第２シーラントリング（第２容器側）
３７ｂ…貫通孔
Ｏ…中心軸
５０…成形型
５１…下型
５１ａ…載置部
５３…下貫通孔
５２…上型
５２ａ…押圧部
５４…上貫通孔
５４ａ…下縁
５６…パンチ
５７…ベース
５７ａ…５７ａ
５８…成形部
２………電極体
３………負極電極
４………正極電極
１０……外装体
１７……第１容器（第１部材）
２１…第１底壁部（底部）
２２…第１周壁部（外周部）
２３…第１貫通孔
１８……第２容器（第２部材）
３１…第２底壁部（底部）
３２…第２周壁部（外周部）
３２ａ…端部
３５…第２貫通孔
１２……収容部
１２ａ…外周
１５…封止部
１７Ａ…第１容器素材（第１容器：第１部材）
４４…第１フランジ
１８Ａ…第２容器素材（第２容器：第２部材）
４５…第２フランジ
４６…熱融着部
４６ａ…熱融着部の外周縁（熱融着部の一部）
４６ｂ…外周縁の近傍
４６ｃ…熱融着部の他の部位
２６…負極板（一対の電極板：負極電極側）
３９…正極板（一対の電極板：正極電極側）
２４…第１シーラントリング（第１容器側）
２４ｂ…貫通孔
３７…第２シーラントリング（第２容器側）
３７ｂ…貫通孔
Ｏ…中心軸
５０…成形型
５１…下型
５１ａ…載置部
５３…下貫通孔
５２…上型
５２ａ…押圧部
５４…上貫通孔
５４ａ…下縁
５６…パンチ
５７…ベース
５７ａ…５７ａ
５８…成形部
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図6】