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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】P2024175730
(43)【公開日】2024-12-19
(54)【発明の名称】扁平形電池
(51)【国際特許分類】
H01M 50/533 20210101AFI20241212BHJP
H01M 50/528 20210101ALI20241212BHJP
H01M 50/536 20210101ALI20241212BHJP
【ＦＩ】
H01M50/533
H01M50/528
H01M50/536
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023093668
(22)【出願日】2023-06-07
(71)【出願人】
【識別番号】000005810
【氏名又は名称】マクセル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100104444
【弁理士】
【氏名又は名称】上羽 秀敏
(74)【代理人】
【識別番号】100194777
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 憲治
(72)【発明者】
【氏名】北川 瑛久
(72)【発明者】
【氏名】久語 哲平
【テーマコード（参考）】
5H043
【Ｆターム（参考）】
5H043AA19
5H043BA19
5H043CA07
5H043CA13
5H043EA13
5H043HA06E
5H043JA02E
5H043JA12E
5H043JA13E
5H043KA01E
5H043LA03E
5H043LA11E
(57)【要約】 （修正有）
【課題】簡易な形状の環状集電体を用いながら、効果的に集電することができる扁平形電池を提供する。
【解決手段】扁平形電池１は、底部２１を有する外装缶２と、平面部３１を有する外装缶３と、電極体４と、２つの環状集電体５とを備える。２つの環状集電体５は各々、底部２１及び電極体４の間、並びに、平面部３１及び電極体４の間に配置される。２つの環状集電体５の一部は、厚み方向に電極体４に埋設されている。また、環状集電体５は、平面視において、電極体４の直径Ｄ１に対して４０％～８５％の外径Ｄ２と３０％～７５％の内径Ｄ３とを有している。このように、電極体４の直径Ｄ１、環状集電体５の外径Ｄ２及び内径Ｄ３の関係を適切に設定することにより、簡易な形状の環状集電体を用いた場合であっても、効果的に集電することができる。
【選択図】図１
【解決手段】扁平形電池１は、底部２１を有する外装缶２と、平面部３１を有する外装缶３と、電極体４と、２つの環状集電体５とを備える。２つの環状集電体５は各々、底部２１及び電極体４の間、並びに、平面部３１及び電極体４の間に配置される。２つの環状集電体５の一部は、厚み方向に電極体４に埋設されている。また、環状集電体５は、平面視において、電極体４の直径Ｄ１に対して４０％～８５％の外径Ｄ２と３０％～７５％の内径Ｄ３とを有している。このように、電極体４の直径Ｄ１、環状集電体５の外径Ｄ２及び内径Ｄ３の関係を適切に設定することにより、簡易な形状の環状集電体を用いた場合であっても、効果的に集電することができる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
底部を有する外装缶と、
平面部を有する封口缶と、
前記外装缶と前記封口缶との間に収容される電極体と、
前記底部及び前記電極体の間、並びに、前記平面部及び前記電極体の間のいずれか一方に配置される環状集電体とを備え、
前記環状集電体の一部は、前記環状集電体の厚み方向に前記電極体の主面に埋設されており、
前記環状集電体は、平面視において、前記環状集電体の一部が埋設される前記電極体の主面の直径に対して４０％～８５％の外径と３０％～７５％の内径とを有する、扁平形電池。
平面部を有する封口缶と、
前記外装缶と前記封口缶との間に収容される電極体と、
前記底部及び前記電極体の間、並びに、前記平面部及び前記電極体の間のいずれか一方に配置される環状集電体とを備え、
前記環状集電体の一部は、前記環状集電体の厚み方向に前記電極体の主面に埋設されており、
前記環状集電体は、平面視において、前記環状集電体の一部が埋設される前記電極体の主面の直径に対して４０％～８５％の外径と３０％～７５％の内径とを有する、扁平形電池。
【請求項2】
請求項１に記載の扁平形電池であって、
前記環状集電体は、６５％以上の開口率を有する、扁平形電池。
前記環状集電体は、６５％以上の開口率を有する、扁平形電池。
【請求項3】
請求項１又は２に記載の扁平形電池であって、
前記環状集電体の前記電極体の主面に埋設される深さは、５０μｍ以上である、扁平形電池。
前記環状集電体の前記電極体の主面に埋設される深さは、５０μｍ以上である、扁平形電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、電極体を収容した扁平形電池に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、扁平形電池は、負極、正極並びに正極及び負極の間に配置されたセパレータを有する電極体と、非水電解液とを、外装缶及び封口缶からなるケースの内部に収容した構造をしている。このような扁平形電池には、外装缶と電極体との間、或いは、封口缶と電極体との間に金属製薄板からなる集電体が配置されている。
【0003】
特開２００４－１８６０７３号公報（特許文献１）は、扁平形非水電解質二次電池を開示している。扁平形非水電解質二次電池は、正負極ケースの内部に電極群を有し、かつ、正極ケースまたは負極ケースと電極群との間に金属製薄板を有する。金属製薄板は、厚さ方向に貫通口を有し、１０％～６０％空隙率を有する。金属製薄板は、例えば、菱形網目形状を有する。これにより、扁平形非水電解質二次電池は、電池内部抵抗を低減かつ安定化させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００４－１８６０７３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、特許文献１の扁平形非水電解質二次電池において、菱形網目形状を有する金属製薄板は、網目形状に加工する際に網目の隅部等にバリを生じさせる場合がある。このバリを有する金属製薄板を扁平形非水電解質二次電池の正負極の内部に配置すると、バリが脱落して電極群の内部に入り込んでマイクロショートを生じさせ、その結果、異常な電圧低下を引き起こすおそれがあった。
【0006】
本開示は、加工時にバリを生じさせない簡易な形状の集電体を用いながら、効果的に集電することができる扁平形電池を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、本開示は次のように構成した。すなわち、本開示に係る扁平形電池は、底部を有する外装缶と、平面部を有する封口缶と、外装缶と封口缶との間に収容される電極体と、底部及び電極体の間、並びに、平面部及び電極体の間のいずれか一方に配置される環状集電体とを備えてよい。環状集電体の一部は、環状集電体の厚み方向に電極体の主面に埋設されてよい。環状集電体は、平面視において、環状集電体の一部が埋設される電極体の主面の直径に対して４０％～８５％の外径と３０％～７５％の内径とを有してよい。
【発明の効果】
【0008】
本開示の扁平形電池によれば、簡易な形状の集電体を用いながら、効果的に集電することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
本発明者らは、上述した集電体の加工時に発生するバリを抑制するために、集電体を簡易な形状である環状、すなわち、リング状に形成することを考えた。ただし、簡易な形状の環状集電体は、菱形網目状等を有する集電体に比べて集電面積が減少するため、集電効率は低下する。本発明者らは、鋭意検討の結果、環状集電体の一部を電極体に埋設させ、かつ、平面視における電極体の直径、並びに、環状集電体の外径及び内径の関係を適切に設定すれば、効果的に集電することができることを見出した。本発明者らは、このような知見に基づき本発明を完成させた。
【0011】
（構成１）
本開示の実施形態に係る扁平形電池は、底部を有する外装缶と、平面部を有する封口缶と、外装缶と封口缶との間に収容される電極体と、底部及び電極体の間、並びに、平面部及び電極体の間のいずれか一方に配置される環状集電体とを備えてよい。環状集電体の一部は、環状集電体の厚み方向に電極体の主面に埋設されてよい。環状集電体は、平面視において、環状集電体が埋設される電極体の主面の直径に対して４０％～８５％の外径と３０％～７５％の内径とを有してよい。
本開示の実施形態に係る扁平形電池は、底部を有する外装缶と、平面部を有する封口缶と、外装缶と封口缶との間に収容される電極体と、底部及び電極体の間、並びに、平面部及び電極体の間のいずれか一方に配置される環状集電体とを備えてよい。環状集電体の一部は、環状集電体の厚み方向に電極体の主面に埋設されてよい。環状集電体は、平面視において、環状集電体が埋設される電極体の主面の直径に対して４０％～８５％の外径と３０％～７５％の内径とを有してよい。
【0012】
このように、簡易な形状の環状集電体の一部を電極体に埋設させ、かつ、平面視における電極体の直径に対する環状集電体の内径及び外径を適切に設定したことにより、効果的に集電することができる。
【0013】
（構成２）
構成１の扁平形電池において、環状集電体は、６５％以上の開口率を有してよい。これにより、環状集電体の加工時にバリの発生を抑制することができ、また、より効果的に集電することができる。
構成１の扁平形電池において、環状集電体は、６５％以上の開口率を有してよい。これにより、環状集電体の加工時にバリの発生を抑制することができ、また、より効果的に集電することができる。
【0014】
（構成３）
構成１又は２の扁平形電池において、環状集電体の電極体の主面に埋設される深さは、５０μｍ以上であってよい。これにより、さらに効果的に集電することができる。
構成１又は２の扁平形電池において、環状集電体の電極体の主面に埋設される深さは、５０μｍ以上であってよい。これにより、さらに効果的に集電することができる。
【0015】
（第１実施形態）
以下、本開示に係る第１実施形態の扁平形電池１について、図１～２を用いて具体的に説明する。なお、図中同一及び相当する構成については同一の符号を付し、同じ説明を繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。
以下、本開示に係る第１実施形態の扁平形電池１について、図１～２を用いて具体的に説明する。なお、図中同一及び相当する構成については同一の符号を付し、同じ説明を繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。
【0016】
図１に示すように、扁平形電池１は、外装缶２、封口缶３、電極体４、環状集電体５及びガスケット６を有する。外装缶２、封口缶３及びガスケット６は、扁平形電池１のケースである。電極体４及び環状集電体５は、ケースに収容されている。本第１実施形態において、扁平形電池１は、リチウムイオン二次電池である。
【0017】
外装缶２は、平面視円形状の底部２１と、底部２１の外周から連続して形成される円筒状の周壁部２２とを備えている。周壁部２２は、縦断面視で、底部２１に対して略垂直に延びるように設けられている。外装缶２は、ステンレス、ニッケル及び鉄等の金属材料によって形成されている。
【0018】
封口缶３は、平面視円形状の平面部３１と、平面部３１の外周から連続して形成される円筒状の周壁部３２とを備える。封口缶３の開口は、外装缶２の開口と対向する。封口缶３は、ステンレスなどの金属材料によって形成されている。
【0019】
外装缶２と封口缶３とは、電極体４、図示しない非水電解液及び環状集電体５を収容したのち、外装缶２の周壁部２２と封口缶３の周壁部３２との間にガスケット６を介してカシメられる。すなわち、外装缶２と封口缶３とは、外装缶２と封口缶３の互いの開口を対向させ、外装缶２の周壁部２２の内側に封口缶３の周壁部３２を挿入したのち、周壁部２２と周壁部３２との間にガスケット６を介してカシメられる。このようにして電極体４を収容するための扁平形電池１の内部空間が形成される。
【0020】
電極体４は、正極４１と負極４２とを交互に複数積層して形成される。正極４１は、袋状のセパレータ４３に収容されている。正極４１と負極４２との積層数は、所望する電池容量によって決定される。したがって、これらの積層数は、図示のものに限られない。なお、複数の負極４２のうち、外装缶２の底部２１の内面に最も近い負極４２と封口缶３の平面部３１の内面に最も近い負極４２は各々、一方の面にのみ負極活物質層が設けられており、封口缶３の平面部３１の内面に最も近い負極４２は、平面部３１に接触している。また、外装缶２の底部２１の内面に最も近い負極４２と外装缶２の底部２１との間には、絶縁シート４４が設けられている。絶縁シート４４は、外装缶２の底部２１の内面に最も近い負極４２と外装缶２の底部２１とを絶縁している。
【0021】
扁平形電池１の内部空間には、さらに、正極リード４１１と負極リード４２１とが収容されている。図示では省略しているが、正極リード４１１及び負極リード４２１は、複数の正極４１及び負極４２の各々から延びるリード線の束である。
【0022】
正極リード４１１は、各々の正極４１の周端部から連続して延びている。複数の正極リード４１１は、互いに束ねられて外装缶２の底部２１に向かって折り曲げられている。束ねられた正極リード４１１は、絶縁シート４４と環状集電体５との間に配置される正極集電箔４１２に接続される。このように、正極４１は、正極リード４１１及び正極集電箔４１２を介して外装缶２に接続される。したがって、外装缶２は、正極缶として機能する。なお、正極集電箔４１２は、アルミニウム又はアルミニウム合金等の金属箔などである。
【0023】
負極リード４２１は、各々の負極４２の周端部から連続して延びている。各々の負極リード４２１は、封口缶３の平面部３１に最も近い負極４２と環状集電体５との間に配置された負極集電箔４２２に接続される。このように、負極４２は、負極リード４２１及び負極集電箔４２２を介して封口缶３に接続される。したがって、封口缶３は、負極缶として機能する。なお、負極集電箔４２２は、銅又はニッケル等の金属箔などである。
【0024】
正極４１は各々、正極活物質層を含む。正極活物質層は、例えば、コバルト酸リチウム等の正極活物質とバインダや導電助剤等を圧縮成形した層である。負極４２は各々、負極活物質層を含む。負極活物質層は、例えば、黒鉛等の負極活物質とバインダや導電助剤等を圧縮成形した層である。
【0025】
袋状のセパレータ４３は各々、例えば、絶縁性に優れたポリエチレン製の微多孔性フィルム等である。これにより、セパレータ４３は、リチウムイオンを透過させることができる。
【0026】
環状集電体５は、外装缶２の底部２１及び電極体４の間、或いは、封口缶３の平面部３１及び電極体４の間のいずれか一方に配置される。本実施形態において、環状集電体５は、外装缶２の底部２１及び電極体４の間、並びに、封口缶３の平面部３１及び電極体４の間の両方に配置されている。環状集電体５は、平面視において中央に貫通する開口を有する簡易な形状のリング体である。このように、環状集電体５は、環状の簡易な形状を有するため、環状集電体５の加工時にバリの発生を抑制することができる。これにより、バリが脱落することによる異常な電圧低下を抑制することができる。
【0027】
図２に示すように、外装缶２の環状集電体５は、その一部が環状集電体５の厚み方向において正極集電箔４１２を介して絶縁シート４４に埋設されている。すなわち、外装缶２の底部２１と電極体４との間に配置された環状集電体５の一部は、電極体４に埋設されている。また、図３に示すように、封口缶３の平面部３１と電極体４との間に配置された環状集電体５は、その一部が環状集電体５の厚み方向において負極集電箔４２２を介して平面部３１に最も近い負極４２に埋設される。すなわち、封口缶３の平面部３１と電極体４との間に配置された環状集電体５の一部は、電極体４に埋設されている。このように環状集電体５の一部を電極体４に埋設することにより、集電面積が増加する。これにより、効果的に集電することができる。なお、底部２１と電極体４との間に配置された環状集電体５が電極体４に埋設される深さｄ１、及び、平面部３１と電極体４との間に配置された環状集電体５が電極体に４に埋設される深さｄ２については後述する。
【0028】
また、図４に示すように、環状集電体５は、平面視において、電極体４の直径Ｄ１に対して４０％～８５％の外径Ｄ２と、３０％～７５％の内径Ｄ３とを有する。平面視における電極体４の直径Ｄ１は、電極体４の主面の直径である。すなわち、底部２１と電極体４との間に配置された環状集電体５において、電極体４の直径Ｄ１は、底部２１に対向する電極体４の一方の主面の直径である。平面部３１と電極体４との間に配置された環状集電体５において、電極体４の直径Ｄ１は、平面部３１に対応する電極体４の他方の主面の直径である。これにより、効果的に集電することができる。効果的な集電という観点から、外径Ｄ２は、電極体４の直径Ｄ１に対して４０％以上、好ましくは４５％以上、より好ましくは５０％以上とするのがよく、８５％以下、好ましくは８０％以下、より好ましくは７５％以下とするのがよい。また、内径Ｄ３は、電極体４の直径Ｄ１に対して３０％以上、好ましくは３５％以上、より好ましくは４０％以上とするのがよく、７５％以下、好ましくは７０％以下、より好ましくは６５％以下とするのがよい。なお、電極体４は、図４に示す平面視において、正極リード４１１及び負極リード４２１（図１を参照。）をケース内に収容するために円形状の一部を直線状に切欠いた形状をしている。電極体４の直径Ｄ１は、当該円形状の直径と言うことができる。
【0029】
このように、扁平形電池１によれば、環状集電体５の一部を電極体４に埋設させ、かつ、平面視における電極体の直径Ｄ１、環状集電体５の外径Ｄ２及び内径Ｄ３の関係を適切に設定したことにより、簡易な形状の環状集電体５を用いながら、効果的に集電することができる。
【0030】
図５に示すように、環状集電体５は、厚み方向に貫通した開口５１を有する。環状集電体５は、平面視において６５％以上の開口率を有する。これにより、環状集電体５は、その加工時にバリの発生を抑制しながら、より効果的に集電することができる。開口率は、環状集電体５の加工時にバリの発生を抑制するという観点から、６５％以上、好ましくは７０％以上、より好ましくは７５％以上とするのがよく、環状集電体５がある程度の幅を有し、より効果的に集電するという観点から、９０％以下、好ましくは、８５％以下、より好ましくは８０％以下とするのがよい。
開口率Ｒは、以下の式により算出される。
Ｒ＝Ａ１／（Ａ１＋Ａ２）×１００
式において、Ａ１は開口５１の平面視における開口面積を示し、Ａ２は平面視における環状集電体５の面積を示す。
開口率Ｒは、以下の式により算出される。
Ｒ＝Ａ１／（Ａ１＋Ａ２）×１００
式において、Ａ１は開口５１の平面視における開口面積を示し、Ａ２は平面視における環状集電体５の面積を示す。
【0031】
また、図２に示すように、外装缶２の底部２１側に配置された環状集電体５は、その一部が電極体４（正極集電箔４１２及び絶縁シート４４）に埋設された深さｄ１を有する。深さｄ１は、５０μｍ以上である。これにより、環状集電体５は、さらに効果的に集電することができる。なお、効果的な集電という観点から、深さｄ１は、５０μｍ以上、好ましくは５５μｍ以上、より好ましくは６０μｍ以上とするのがよい。なお、深さｄ１の上限は、特に限定されるものではないが、環状集電体５の厚みに応じて環状集電体５の一部が電極体４の一方の主面から突出するように決定されればよい。例えば、深さｄ１は、８０μｍ以下とするのがよい。
【0032】
環状集電体５が埋設される深さｄ１は、以下のように測定することができる。扁平形電池１を組み立てて初回の充放電をする。その後、扁平形電池１を分解し、環状集電体５を電極体４から取り除く。その際、電極体４の主面には環状集電体５を取り除いた形跡である溝状の凹部が形成されている。そして、凹部をワンショット３Ｄ形状測定機（株式会社キーエンス製、ＶＲシリーズ型番ＶＲ３１００）を用いて観察し、開口面、すなわち、開口端部を結んだ仮想線から垂直方向に凹部の最底部までの距離を計測する。このように計測された距離を深さｄ１とすることができる。
【0033】
図３に示すように、封口缶３の平面部３１側に配置された環状集電体５は、その一部が電極体４（負極集電箔４２２及び負極４２）に埋設された深さｄ２を有する。深さｄ２及び深さｄ２の測定方法は、上述の深さｄ１と同様であるため、具体的な説明は省略する。
【0034】
ガスケット６は、ポリプロピレン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂及びＰＦＡ樹脂などの水分低透過性樹脂によって形成されている。ガスケット６は、外装缶２の周壁部２２の内周面に沿う筒状に形成され、外装缶２の周壁部２２と封口缶３の周壁部３２との間に配置されている。ガスケット６は、外装缶２と封口缶３とを絶縁できれば、特に限定されるものではないが、例えばポリプロピレン（ＰＰ）などのポリオレフィン樹脂のほか、ポリフェニレンエーテル（ＰＥＥ）、ポリスルフォン（ＰＳＦ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの樹脂や、あるいはテトラフルオロエチレン－パーフルオロアルコキシエチレン共重合体（ＰＦＡ）などのフッ素樹脂によって構成することができる。特に、ＰＰのほか、水分透過性や耐熱性の点から、ポリフェニレンサルファイド樹脂、あるいはＰＦＡ樹脂などのフッ素樹脂が好ましく用いられる。
【0035】
次に、第２実施形態の扁平形電池１について、図６を用いて具体的に説明する。なお、第１実施形態の扁平形電池１と同じ構成については説明を省略し、基本的には第１実施形態の扁平形電池１と異なる構成について具体的に説明する。第２実施形態の扁平形電池１は、全固体二次電池である。
【0036】
扁平形電池１は、外装缶２と封口缶３との間に収容された電極体４を有する。
【0037】
電極体４は、外装缶２側に配置された正極４１と、封口缶３側に配置された負極４２と、正極４１及び負極４２の間に配置された隔離層（固体電解質層）４５とを有する。すなわち、電極体４は、正極４１の層と、負極４２の層と、隔離層４５とを積層して形成される。
【0038】
正極４１は、正極活物質として、コバルト酸リチウムと、硫化物系固体電解質と、導電助剤であるグラフェンとを質量比で６５：３０：５の割合で含有した正極合剤を円柱形状に成形した正極ペレットである。なお、正極４１の正極活物質は、正極層として機能することができれば、特に限定されるものではなく、例えば、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物、オリビン型複合酸化物等であってもよく、これらを適宜混合したものであってもよい。
【0039】
負極４２は、リチウムイオン二次電池に用いられる負極活物質として、ＬＴＯ（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２、チタン酸リチウム）と、硫化物系固体電解質と、グラフェンとを重量比で５０：４０：１０の割合で含有した負極合剤を円柱形状に成形した負極ペレットである。なお、負極４２の負極活物質は、負極層として機能することができれば、特に限定されるものではなく、例えば、金属リチウム、リチウム合金のほか、黒鉛、低結晶カーボンなどの炭素材料や、ＳｉＯなどの酸化物等であってもよく、これらを適宜混合したものであってもよい。他の構成材や割合についても、特に限定されるものではない。
【0040】
隔離層（固体電解質層）４５は、硫化物系固体電解質を含む。隔離層４５は、円柱形状に成形されている。なお、正極４１、負極４２及び隔離層４５に含まれる固体電解質は、特に限定はされないが、イオン伝導性の点から硫化物系固体電解質、特にアルジロダイト型の硫化物系固体電解質が好ましく用いられる。硫化物系固体電解質を用いる場合には、正極活物質との反応を防ぐために、正極活物質の表面をニオブ酸化物などのリチウムイオン伝導性材料で被覆することが好ましい。また、隔離層４５、正極４１及び負極４２に含まれる固体電解質は、水素化物系固体電解質や酸化物系固体電解質等であってもよい。
【0041】
環状集電体５は、外装缶２の底部２１及び電極体４の正極４１の間、或いは、封口缶３の平面部３１及び電極体４の負極４２の間のいずれか一方に配置される。本実施形態において、環状集電体５は、外装缶２の底部２１及び電極体４の正極４１の間、並びに、封口缶３の平面部３１及び電極体４の負極４２の間の両方に配置されている。
【0042】
外装缶２側に配置された環状集電体５の一部は、正極４１の主面、すなわち、外装缶２の底部２１に対向する電極体４の一方の主面に埋設される。封口缶３側に配置された環状集電体５の一部は、負極４２の主面、すなわち、封口缶３の平面部３１に対向する電極体４の他方の主面に埋設される。環状集電体５の深さｄ１及びｄ２、並びに、深さの測定方法は上述の第１実施形態の扁平形電池１と同様である。
【0043】
このような全固体二次電池においても、外装缶２の底部２１及び電極体４の正極４１の間、或いは、封口缶３の平面部３１及び電極体４の負極４２の間のいずれか一方に環状集電体５を配置することにより、簡易な形状の集電体を用いながら、効果的に集電することができる。
【0044】
なお、第１及び第２実施形態の扁平形電池１において、正極と負極とを入れ替えた構成としてもよく、また、第２実施形態の扁平形電池１において、電極体４を複数直列に接続したバイポーラ型の扁平形電池１としてもよい。また、第２実施形態の扁平形電池１において、隔離層４５をセパレータに置き換えてケース内に電解液を収容することにより、扁平形電池１をリチウムイオン二次電池、リチウムイオンキャパシタ及び電気二重層キャパシタ等とすることができる。この場合、セパレータ及び電解液は、リチウムイオン二次電池、リチウムイオンキャパシタ又は電気二重層キャパシタ等で通常に用いられるものである。また、正極４１と負極４２は、各種の扁平形電池１で通常に用いられる正極及び負極の合剤層に置き換えればよい。
【0045】
なお、本発明によれば、国連の提唱する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ：Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｇｏａｌｓ）の目標７「すべての人々の、安価かつ信頼できる持続可能な近代的なエネルギーへのアクセスを確保する」および目標１２「持続可能な消費生産形態を確保する」に寄与することができる。
【0046】
以上、実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【実施例0047】
図１に示す電極体４を有する実施例１～５及び比較例１～５の扁平形電池（外径：６．８ｍｍ、高さ：４．０ｍｍ）を各々作製し、各々の扁平形電池に収容される集電体の平面視形状等を変えて、サイクルノイズの発生を評価した。また、集電体のバリの発生率を評価した。
【0048】
【表1】
【0049】
（サイクルノイズ評価）
通常、効果的に集電することができる扁平形電池において、放電容量は、充放電サイクルを繰り返すことによって緩やかに減少する傾向にある。一方、集電が安定しない扁平形電池において、放電容量は、充放電サイクルを繰り返すことによって極端に増減する現象が見受けられる。そのため、ｎサイクル目のＩＣ放電容量とｎ－１サイクル目のＩＣ放電容量とを比べたとき、ｎサイクル目のＩＣ放電容量がｎ－１サイクル目のＩＣ放電容量よりも２％以上減少した場合、又は、１％以上増加した場合、ｎサイクル目を「ノイズ」が発生したポイントした。なお、環境温度の変動によっても放電容量が増減するため、１％までの増加と、２％までの減少とを正常な許容範囲とした。充放電を５００サイクル繰り返し、そのうち「ノイズ」が発生した割合（サイクルノイズ発生率）に基づき、効果的に集電できたか否かを評価した。評価方法は以下の通りである。
サイクルノイズ発生率 ０％ ：Ａ
０％超、２０％以下 ：Ｂ
２０％超、５０％以下：Ｃ
５０％以上 ：Ｄ
通常、効果的に集電することができる扁平形電池において、放電容量は、充放電サイクルを繰り返すことによって緩やかに減少する傾向にある。一方、集電が安定しない扁平形電池において、放電容量は、充放電サイクルを繰り返すことによって極端に増減する現象が見受けられる。そのため、ｎサイクル目のＩＣ放電容量とｎ－１サイクル目のＩＣ放電容量とを比べたとき、ｎサイクル目のＩＣ放電容量がｎ－１サイクル目のＩＣ放電容量よりも２％以上減少した場合、又は、１％以上増加した場合、ｎサイクル目を「ノイズ」が発生したポイントした。なお、環境温度の変動によっても放電容量が増減するため、１％までの増加と、２％までの減少とを正常な許容範囲とした。充放電を５００サイクル繰り返し、そのうち「ノイズ」が発生した割合（サイクルノイズ発生率）に基づき、効果的に集電できたか否かを評価した。評価方法は以下の通りである。
サイクルノイズ発生率 ０％ ：Ａ
０％超、２０％以下 ：Ｂ
２０％超、５０％以下：Ｃ
５０％以上 ：Ｄ
【0050】
（バリの発生率）
実施例及び比較例の各々について１００個の集電体の外観を観察し、バリが発生している集電体の発生率を求めた。
実施例及び比較例の各々について１００個の集電体の外観を観察し、バリが発生している集電体の発生率を求めた。
【0051】
（評価結果）
実施例１～５において、サイクルノイズの発生率は２０％以下であり、効果的に集電することができた。また、実施例１～５では、バリの発生している集電体は０％であった。また、実施例１～３と実施例４とを比べると、開口率が６５％を下回るとサイクルノイズの発生率が「Ｂ」の評価となった。開口率が６５％以上とすれば、効果的に集電できる傾向にあると推察される。また、実施例１～５と比較例５とを対比すると、比較例５では電極体の直径に対する外径の割合が８５％よりも大きく、かつ、電極体の直径に対する内径の割合が７５％よりも大きいものの、開口率を８０％以下にするのがよいと推察される。さらに、実施例１～３と実施例５とを比べると、集電体の埋設される深さｄ１及びｄ２が５０μｍを下回るとサイクルノイズの発生率が「Ｂ」の評価となった。そのため、深さｄ１及びｄ２を５０μｍ以上とすれば、効果的に集電できる傾向にあると推察される。
実施例１～５において、サイクルノイズの発生率は２０％以下であり、効果的に集電することができた。また、実施例１～５では、バリの発生している集電体は０％であった。また、実施例１～３と実施例４とを比べると、開口率が６５％を下回るとサイクルノイズの発生率が「Ｂ」の評価となった。開口率が６５％以上とすれば、効果的に集電できる傾向にあると推察される。また、実施例１～５と比較例５とを対比すると、比較例５では電極体の直径に対する外径の割合が８５％よりも大きく、かつ、電極体の直径に対する内径の割合が７５％よりも大きいものの、開口率を８０％以下にするのがよいと推察される。さらに、実施例１～３と実施例５とを比べると、集電体の埋設される深さｄ１及びｄ２が５０μｍを下回るとサイクルノイズの発生率が「Ｂ」の評価となった。そのため、深さｄ１及びｄ２を５０μｍ以上とすれば、効果的に集電できる傾向にあると推察される。
【0052】
比較例１は、サイクルノイズの発生率は「Ｂ」の評価であったが、バリの発生している集電体が１％存在した。
【0053】
比較例２及び３は、サイクルノイズが比較的多く発生し、集電体による集電が安定しなかった。また、バリの発生している集電体が１％存在した。
【0054】
比較例４及び５は、環状の集電体を用いたが、電極体の直径に対する外径の割合が４０％～８５％の範囲を外れ、かつ、電極体の直径に対する内径の割合が３５％～７５％の範囲を外れた場合には、効果的な集電をすることができなかった。
【0055】
このように、簡易な形状を有する環状集電体を電極体に埋設させ、かつ、電極体の直径に対する外径及び内径の割合を適切に設定すれば、効果的な集電を得ることができた。
【0056】
なお、実施例１～５の環状集電体は、電極体に埋設し易かった。そのため、電極体と電極体に埋設された環状集電体との総厚みが小さくなる。すなわち、その分だけ電極体の厚みを大きくできるため、実施例１～５の環状集電体は、扁平形電池１の電池容量の向上に寄与するものと推察される。
【符号の説明】
【0057】
１ 扁平形電池、２ 外装缶、３ 封口缶、４ 電極体、５ 環状集電体、６ ガスケット、Ｄ１ 直径、Ｄ２ 外径、Ｄ３ 内径、ｄ１ 深さ、ｄ２ 深さ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】