特許 7011705 リチウム二次電池

(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】

(24)【登録日】2022-01-18

(45)【発行日】2022-01-27

(54)【発明の名称】リチウム二次電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/0585 20100101AFI20220119BHJP

   H01M 4/131 20100101ALI20220119BHJP

   H01M 4/133 20100101ALI20220119BHJP

   H01M 4/1391 20100101ALI20220119BHJP

   H01M 4/1393 20100101ALI20220119BHJP

   H01M 10/052 20100101ALI20220119BHJP

   H01M 10/0525 20100101ALI20220119BHJP

   H01M 10/0566 20100101ALI20220119BHJP

   H01M 50/105 20210101ALI20220119BHJP

   H01M 50/136 20210101ALI20220119BHJP

【ＦＩ】

H01M10/0585

H01M4/131

H01M4/133

H01M4/1391

H01M4/1393

H01M10/052

H01M10/0525

H01M10/0566

H01M50/105

H01M50/136

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020510478

(86)(22)【出願日】2019-02-27

(86)【国際出願番号】 JP2019007648

(87)【国際公開番号】W WO2019187934

(87)【国際公開日】2019-10-03

【審査請求日】2020-09-09

(31)【優先権主張番号】P 2018060046

(32)【優先日】2018-03-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000004064

【氏名又は名称】日本碍子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110847

【弁理士】

【氏名又は名称】松阪 正弘

(74)【代理人】

【識別番号】100136526

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 勉

(74)【代理人】

【識別番号】100136755

【弁理士】

【氏名又は名称】井田 正道

(72)【発明者】

【氏名】大塚 春男

(72)【発明者】

【氏名】藤田 雄樹

【審査官】小森 重樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１３４８６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２０７２６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０１６１６６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許第０６４９３２０９（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】国際公開第２０１７／１０４３６３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ １０／０５８５

Ｈ０１Ｍ ４／１３１

Ｈ０１Ｍ ４／１３３

Ｈ０１Ｍ ４／１３９１

Ｈ０１Ｍ ４／１３９３

Ｈ０１Ｍ １０／０５２

Ｈ０１Ｍ １０／０５２５

Ｈ０１Ｍ １０／０５６６

Ｈ０１Ｍ ５０／１０５

Ｈ０１Ｍ ５０／１３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

薄型のリチウム二次電池であって、
正極と、
所定の積層方向において前記正極に積層されるセパレータと、
前記積層方向において前記セパレータの前記正極とは反対側に積層される負極と、
前記正極、前記負極および前記セパレータに含浸される電解液と、
前記積層方向の両側から前記正極および前記負極を被覆し、前記正極、前記セパレータ、前記負極および前記電解液を内部に収容するシート状の外装体と、
を備え、
前記正極は、
導電性を有するシート状の正極集電体と、
リチウム複合酸化物を含む板状セラミック焼結体であり、前記正極集電体に接合されて前記セパレータと対向する正極活物質板と、
を備え、
前記負極は、
導電性を有するシート状の負極集電体と、
炭素質材料またはリチウム吸蔵物質を含み、前記負極集電体に塗工されて前記セパレータと対向する負極活物質層と、
を備え、
前記外装体は、前記正極集電体に正極接合層を介して接合され、前記負極集電体に負極接合層を介して接合され、
前記正極活物質板の剛性は前記負極活物質層の剛性よりも高く、
前記負極集電体と前記外装体との接合強度である負極接合強度は、前記正極集電体と前記外装体との接合強度である正極接合強度よりも小さく、
前記正極接合強度および前記負極接合強度は共に１Ｎ／１５ｍｍ以上であり、
前記正極接合強度と前記負極接合強度との差は０．８Ｎ／１５ｍｍ以上であることを特徴とするリチウム二次電池。

【請求項2】

請求項１に記載のリチウム二次電池であって、
前記正極接合層の厚さは、０．５μｍ以上かつ１０μｍ以下であり、
前記負極接合層の厚さは、０．５μｍ以上かつ１０μｍ以下であることを特徴とするリチウム二次電池。

【請求項3】

請求項１または２に記載のリチウム二次電池であって、
シート状デバイス、または、可撓性を有するデバイスにおける電力供給源として利用されることを特徴とするリチウム二次電池。

【請求項4】

請求項３に記載のリチウム二次電池であって、
前記可撓性を有するデバイスであるスマートカードにおける電力供給源として利用されることを特徴とするリチウム二次電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、薄型のリチウム二次電池に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、リチウム二次電池（リチウムイオン二次電池とも呼ぶ。）における正極活物質層として、リチウム複合酸化物（すなわち、リチウム遷移金属酸化物）の粉末、バインダおよび導電剤等の混練物を成形して形成した粉末分散型の正極活物質層が知られている（特開２０１７－７９１９２号公報（文献１））。一方、特許第５５８７０５２号公報（文献２）では、正極集電体に接合される正極活物質層としてリチウム複合酸化物焼結板を用いることにより、正極の高容量化を図る技術が提案されている。

【0003】

特開２０１３－９７９３１号公報（文献３）のリチウム一次電池では、二酸化マンガン、バインダおよび導電剤等の混練物を成形して形成した正極活物質層が、正極集電体により支持されている。また、負極活物質層であるリチウム箔は、負極集電体に圧着されている。当該リチウム一次電池では、曲げ荷重が付与された際に外装体に皺または破断が生じることを抑制するために、正極集電体および負極集電体を熱可塑性樹脂を介して外装体に接合する技術が開示されている。

【0004】

ところで、スマートカード等に搭載される薄型のリチウム二次電池において、正極活物質層として焼結板を使用すると、スマートカードのねじり試験等の際に外装体に皺が生じる場合がある。当該皺の発生は、比較的変形しやすい外装体と、比較的変形しにくい焼結板（すなわち、正極活物質層）との間で生じる応力等によるものと考えられる。当該皺の発生は、文献３に記載されている正極集電体および負極集電体と外装体との接合を適用しても十分には防止できない。

【発明の概要】

【0005】

本発明は、薄型のリチウム二次電池に向けられており、外装体の皺の発生を抑制することを目的としている。

【0006】

本発明の好ましい一の形態に係る薄型のリチウム二次電池は、正極と、所定の積層方向において前記正極に積層されるセパレータと、前記積層方向において前記セパレータの前記正極とは反対側に積層される負極と、前記正極、前記負極および前記セパレータに含浸される電解液と、前記積層方向の両側から前記正極および前記負極を被覆し、前記正極、前記セパレータ、前記負極および前記電解液を内部に収容するシート状の外装体と、を備える。前記正極は、導電性を有するシート状の正極集電体と、リチウム複合酸化物を含む板状セラミック焼結体であり、前記正極集電体に接合されて前記セパレータと対向する正極活物質板と、を備える。前記負極は、導電性を有するシート状の負極集電体と、炭素質材料またはリチウム吸蔵物質を含み、前記負極集電体に塗工されて前記セパレータと対向する負極活物質層と、を備える。前記外装体は、前記正極集電体に正極接合層を介して接合され、前記負極集電体に負極接合層を介して接合される。前記正極活物質板の剛性は前記負極活物質層の剛性よりも高い。前記負極集電体と前記外装体との接合強度である負極接合強度は、前記正極集電体と前記外装体との接合強度である正極接合強度よりも小さい。前記正極接合強度および前記負極接合強度は共に１Ｎ／１５ｍｍ以上であり、前記正極接合強度と前記負極接合強度との差は０．８Ｎ／１５ｍｍ以上である。本発明によれば、外装体の皺の発生を抑制することができる。

【0008】

好ましくは、前記正極接合層の厚さは、０．５μｍ以上かつ１０μｍ以下であり、前記負極接合層の厚さは、０．５μｍ以上かつ１０μｍ以下である。

【0009】

好ましくは、前記リチウム二次電池は、シート状デバイス、または、可撓性を有するデバイスにおける電力供給源として利用される。より好ましくは、前記リチウム二次電池は、前記可撓性を有するデバイスであるスマートカードにおける電力供給源として利用される。

【0010】

上述の目的および他の目的、特徴、態様および利点は、添付した図面を参照して以下に行うこの発明の詳細な説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】一の実施の形態に係るリチウム二次電池の断面図である。

【図2】正極の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１は、本発明の一の実施の形態に係るリチウム二次電池１の構成を示す断面図である。図１では、図の理解を容易にするために、リチウム二次電池１およびその構成を、実際よりも厚く描いている。また、図１では、断面よりも手前側および奥側の一部の構造を併せて図示する。

【0013】

リチウム二次電池１は、例えば、シート状デバイス、または、可撓性を有するデバイスにおける電力供給源として利用される。シート状デバイスとは、比較的小さい力によって容易に変形する薄いデバイスであり、フィルム状デバイスとも呼ばれる。本実施の形態では、リチウム二次電池１は、例えば、演算処理機能を有するスマートカードにおける電力供給源として利用される。スマートカードは、カード型の可撓性を有するデバイスである。

【0014】

リチウム二次電池１は、小型かつ薄型の電池である。リチウム二次電池１の平面視における形状は、例えば略矩形状である。例えば、リチウム二次電池１の平面視における縦方向の長さは２７ｍｍ～４６ｍｍであり、横方向の長さは３８ｍｍ～４６ｍｍである。リチウム二次電池１の厚さ（すなわち、図１中の上下方向の厚さ）は、例えば、０．３０ｍｍ～０．４５ｍｍである。リチウム二次電池１は、シート状または可撓性を有する薄板状の部材である。シート状の部材とは、比較的小さい力によって容易に変形する薄い部材であり、フィルム状の部材とも呼ばれる。以下の説明においても同様である。

【0015】

リチウム二次電池１は、正極２と、負極３と、セパレータ４と、電解質５と、外装体６と、２つの端子７とを備える。図１に示す例では、正極２、セパレータ４および負極３は、図中の上下方向に積層されている。以下の説明では、図１中の上側および下側を、単に「上側」および「下側」と呼ぶ。また、図１中の上下方向を、単に「上下方向」と呼び、「積層方向」とも呼ぶ。図１中の上下方向は、リチウム二次電池１がスマートカード等のデバイスに搭載される際の実際の上下方向と一致する必要はない。

【0016】

図１に示す例では、セパレータ４は、積層方向において正極２の上面上に積層される。負極３は、当該積層方向においてセパレータ４の上面上に積層される。換言すれば、負極３は、積層方向においてセパレータ４の正極２とは反対側に積層される。例えば、正極２、セパレータ４および負極３はそれぞれ、平面視において略矩形状である。正極２、セパレータ４および負極３は、平面視において略同形状（すなわち、略同じ形かつ略同じ大きさ）である。

【0017】

外装体６は、シート状の部材である。外装体６は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）等の金属により形成された金属箔６１と、絶縁性の樹脂層６２とが積層されたラミネートフィルムにより形成される。外装体６は、樹脂層６２が金属箔６１の内側に位置する袋状の部材である。

【0018】

外装体６は、積層方向の両側から正極２および負極３を被覆する。外装体６は、正極２、セパレータ４、負極３および電解質５を内部に収容する。電解質５は、正極２、セパレータ４および負極３の周囲に連続して存在する。換言すれば、電解質５は、正極２および負極３の間に介在する。電解質５は、液状の電解液であり、正極２、セパレータ４および負極３に含浸している。図１では、電解質５への平行斜線の付与を省略している。２つの端子７は、外装体６の内部から外部へと突出している。外装体６の内部において、一方の端子７は正極２に電気的に接続されており、他方の端子７は負極３に電気的に接続されている。

【0019】

正極２は、正極集電体２１と、正極活物質板２２と、導電性接合層２３とを備える。正極集電体２１は、導電性を有するシート状の部材である。正極集電体２１の下面は、正極接合層６３を介して外装体６の樹脂層６２に接合されている。正極活物質板２２は、リチウム複合酸化物を含む比較的薄い板状セラミック焼結体である。正極活物質板２２は、導電性接合層２３を介して正極集電体２１の上面上に接合される。正極活物質板２２は、上下方向においてセパレータ４と対向する。

【0020】

正極集電体２１は、例えば、アルミニウム等の金属により形成される金属箔と、当該金属箔の上面上に積層された導電性カーボン層とを備える。換言すれば、正極集電体２１の正極活物質板２２に対向する主面は、導電性カーボン層により被覆されている。上述の金属箔は、アルミニウム以外の様々な金属（例えば、ステンレス鋼等）により形成されてもよい。また、正極集電体２１から上記導電性カーボン層は省略されてもよい。

【0021】

正極接合層６３は、例えば、酸変性ポリオレフィン系樹脂とエポキシ系樹脂との混合樹脂により形成される。正極接合層６３は、他の様々な材料により形成されてもよい。正極接合層６３の厚さは、例えば０．５μｍ～１０μｍであり、好ましくは０．５μｍ～５μｍであり、より好ましくは０．５μｍ～３μｍである。正極接合層６３による正極集電体２１と外装体６との接合強度（以下、「正極接合強度」と呼ぶ。）は、例えば１Ｎ／１５ｍｍ以上であり、好ましくは１．５Ｎ／１５ｍｍ以上であり、より好ましくは２．０Ｎ／１５ｍｍ以上である。正極接合強度の上限は特には限定されないが、典型的には、正極接合強度は１２Ｎ／１５ｍｍ以下である。

【0022】

正極活物質板２２は、複数の（すなわち、多数の）一次粒子が結合した構造を有している。当該一次粒子は、層状岩塩構造を有するリチウム複合酸化物で構成される。リチウム複合酸化物は、典型的には、一般式：Ｌｉ_ｐＭＯ_２（式中、０．０５＜ｐ＜１．１０）で表される酸化物である。Ｍは少なくとも１種類の遷移金属であり、例えば、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）およびマンガン（Ｍｎ）から選択される１種以上を含む。層状岩塩構造とは、リチウム層とリチウム以外の遷移金属層とが酸素の層を挟んで交互に積層された結晶構造である。すなわち、層状岩塩構造は、酸化物イオンを介して遷移金属イオン層とリチウム単独層とが交互に積層した結晶構造（典型的には、α－ＮａＦｅＯ_２型構造：立方晶岩塩型構造の［１１１］軸方向に遷移金属とリチウムとが規則配列した構造）である。

【0023】

導電性接合層２３は、導電性粉末と、バインダとを含む。導電性粉末は、例えば、アセチレンブラックまたはケッチェンブラック等の粉末である。導電性接合層２３は、上述の導電性粉末およびバインダ、並びに、溶媒を含む液状またはペースト状の接着剤が、正極集電体２１または正極活物質板２２に塗布されて、正極集電体２１と正極活物質板２２との間にて溶媒が蒸発して固化することにより形成される。

【0024】

図２は、正極２を示す平面図である。正極活物質板２２は、複数の活物質板要素２４を備える。複数の活物質板要素２４はそれぞれ、導電性接合層２３を介して正極集電体２１に接合されている。複数の活物質板要素２４は、正極集電体２１上においてマトリクス状（すなわち、格子状）に配列される。平面視における各活物質板要素２４の形状は、例えば略矩形である。複数の活物質板要素２４は、平面視において略同形状（すなわち、略同じ形かつ略同じ大きさ）である。複数の活物質板要素２４は、平面視において互いに離間している。

【0025】

図２に示す例では、平面視において略正方形の６個の活物質板要素２４が、縦２個×横３個のマトリクス状に配列される。各活物質板要素２４の平面視における一辺の長さは、例えば、９．５ｍｍ～１０．５ｍｍである。なお、複数の活物質板要素２４の数および配置は、様々に変更されてよい。また、各活物質板要素２４の形状も様々に変更されてよい。

【0026】

リチウム二次電池１では、各活物質板要素２４と積層方向に重なる領域における正極集電体２１と外装体６との接合強度は、複数の活物質板要素２４間の間隙と積層方向に重なる領域における正極集電体２１と外装体６との接合強度よりも大きい。

【0027】

正極集電体２１の厚さは、例えば９μｍ～５０μｍであり、好ましくは９μｍ～２０μｍであり、より好ましくは９μｍ～１５μｍである。正極活物質板２２の厚さ（すなわち、各活物質板要素２４の厚さ）は、例えば１５μｍ～２００μｍであり、好ましくは３０μｍ～１５０μｍであり、より好ましくは５０μｍ～１００μｍである。導電性接合層２３の厚さ（すなわち、各接合層要素の厚さ）は、例えば、３μｍ～２８μｍであり、好ましくは３μｍ～１５μｍであり、より好ましくは３μｍ～１０μｍである。

【0028】

負極３は、負極集電体３１と、負極活物質層３２とを備える。負極集電体３１は、導電性を有するシート状の部材である。負極集電体３１の上面は、負極接合層６４を介して外装体６の樹脂層６２に接合されている。負極活物質層３２は、炭素質材料またはリチウム吸蔵物質を含む。負極活物質層３２は、負極集電体３１の下面上に塗工される。負極活物質層３２は、上下方向においてセパレータ４と対向する。

【0029】

負極集電体３１は、例えば、銅（Ｃｕ）等の金属により形成される金属箔である。当該金属箔は、銅以外の様々な金属（例えば、ニッケル等）により形成されてもよい。負極集電体３１の積層方向への曲げに対する剛性は、例えば、正極集電体２１の積層方向への曲げに対する剛性よりも高い。負極活物質層３２では、炭素質材料は、例えば黒鉛であり、リチウム吸蔵物質は、例えばシリコンである。

【0030】

負極接合層６４は、例えば、酸変性ポリオレフィン系樹脂とエポキシ系樹脂との混合樹脂により形成される。負極接合層６４は、他の様々な材料により形成されてもよい。負極接合層６４は、例えば、正極接合層６３と実質的に同じ材料（すなわち、成分が略同じであり、かつ、各成分の含有率等が略同じ材料）により形成される。負極接合層６４の厚さは、例えば０．５μｍ～１０μｍであり、好ましくは０．５μｍ～５μｍであり、より好ましくは０．５μｍ～３μｍである。負極接合層６４による負極集電体３１と外装体６との接合強度（以下、「負極接合強度」と呼ぶ。）は、例えば０．８Ｎ／１５ｍｍ以上であり、好ましくは１．２Ｎ／１５ｍｍ以上であり、より好ましくは２．０Ｎ／１５ｍｍ以上である。負極接合強度の上限は特には限定されないが、典型的には、負極接合強度は１２Ｎ／１５ｍｍ以下である。

【0031】

負極接合強度は、正極接合強度よりも小さい。正極接合強度と負極接合強度との差は、例えば０．８Ｎ／１５ｍｍ以上であり、好ましくは１Ｎ／１５ｍｍ以上であり、より好ましくは２Ｎ／１５ｍｍ以上である。正極接合強度と負極接合強度との差の上限は特には限定されないが、典型的には、当該差は６Ｎ／１５ｍｍ以下であり、より典型的には５Ｎ／１５ｍｍ以下である。

【0032】

負極集電体３１の厚さは、例えば８μｍ～２５μｍであり、好ましくは８μｍ～２０μｍであり、より好ましくは８μｍ～１５μｍである。負極活物質層３２の厚さは、例えば５０μｍ～２００μｍであり、好ましくは７０μｍ～１８０μｍであり、より好ましくは８０μｍ～１５０μｍである。

【0033】

以上に説明したように、リチウム二次電池１は、正極２と、セパレータ４と、負極３と、電解質５と、外装体６とを備える。セパレータ４は、所定の積層方向において正極２に積層される。負極３は、当該積層方向においてセパレータ４の正極２とは反対側に積層される。電解質５は、正極２、負極３およびセパレータ４に含浸される電解液である。外装体６は、積層方向の両側から正極２および負極３を被覆するシート状の部材である。外装体６は、正極２、セパレータ４、負極３および電解質５を内部に収容する。

【0034】

正極２は、導電性を有するシート状の正極集電体２１と、リチウム複合酸化物を含む板状セラミック焼結体である正極活物質板２２とを備える。正極活物質板２２は、正極集電体２１に接合されてセパレータ４と対向する。負極３は、導電性を有するシート状の負極集電体３１と、炭素質材料またはリチウム吸蔵物質を含む負極活物質層３２とを備える。負極活物質層３２は、負極集電体３１に塗工されてセパレータ４と対向する。外装体６は、正極集電体２１に正極接合層６３を介して接合され、負極集電体３１に負極接合層６４を介して接合される。負極集電体３１と外装体６との接合強度である負極接合強度は、正極集電体２１と外装体６との接合強度である正極接合強度よりも小さい。

【0035】

このように、リチウム二次電池１では、比較的剛性が高い正極活物質板２２が設けられた正極２と外装体６との接合強度（すなわち、正極接合強度）が大きくされ、比較的剛性が低い負極活物質層３２が設けられた負極３と外装体６との接合強度（すなわち、負極接合強度）が小さくされる。換言すれば、比較的変形しにくい正極２は外装体６と強めに接合され、比較的変形しやすい負極３は外装体６と弱めに接合される。これにより、リチウム二次電池１がねじられた場合（例えば、リチウム二次電池１の左右両端部が反対向きにねじられた場合）に、正極２と外装体６との間で生じる応力と、負極３と外装体６との間で生じる応力との差を小さくすることができる。その結果、正極２および負極３の曲げ剛性の差等に起因する外装体６の皺の発生を抑制することができる。

【0036】

上述のように、リチウム二次電池１では、リチウム二次電池１の変形時における外装体６の皺の発生を抑制することができる。したがって、リチウム二次電池１は、比較的変形しやすく曲げ荷重が加わりやすいデバイス、すなわち、シート状デバイスまたは可撓性を有するデバイスにおける電力供給源に特に適している。リチウム二次電池１が、当該可撓性を有するデバイスの１つであるスマートカードにおける電力供給源として利用される場合、スマートカードの薄型化と、スマートカードの変形時における外装体６の皺に起因するカード表面の隆起抑制とを好適に両立することができる。

【0037】

表１および表２では、リチウム二次電池１を搭載したスマートカードにおいて、リチウム二次電池１の正極接合強度および負極接合強度と、スマートカードの変形時におけるカード表面の隆起との関係を示す。実施例１～５では、正極接合強度は負極接合強度よりも大きく、比較例１，２では、正極接合強度は負極接合強度よりも小さい。実施例１～５では、正極接合強度は、負極接合強度の１．１倍よりも大きく、かつ、２．５倍以下である。正極接合強度は、正極集電体２１と外装体６との接着温度および接着時に加えられる圧力を変更することにより変更した。負極接合強度についても同様である。

【0038】

【表1】

【0039】

【表2】

【0040】

表２における正極接合強度および負極接合強度は、剥離試験により求めた。当該剥離試験は、ピール試験機を用いて、以下の手順にて行った。ピール試験機としては、株式会社イマダ製のフォースゲージ「ＺＴＡ－２０Ｎ」、縦型電動計測スタンド「ＭＸ２－５００Ｎ」およびフィルムチャック「ＦＣ－２１」を使用した。

【0041】

当該剥離試験では、まず、リチウム二次電池１を解体し、正極２と外装体６とが正極接合層６３を介して接合されている構造体（以下、「正極－外装接着体」と呼ぶ。）と、負極３と外装体６とが負極接合層６４を介して接合されている構造体（以下、「負極－外装接着体」と呼ぶ。）とを得た。

【0042】

正極接合強度を求める際には、正極－外装接着体から正極活物質板２２を取り外し、正極集電体２１と外装体６とが接合されている部分から、幅１５ｍｍ×長さ２５ｍｍの短冊状の試験片を切り出した。続いて、当該試験片の長さ方向の一方の端部において、正極集電体２１と外装体６とを長さ５ｍｍだけ剥離させた。次に、試験片の剥離させた部分（すなわち、正極集電体２１の端部および外装体６の端部）をピール試験機のフィルムチャックにて挟持した。そして、引張速度３００ｍｍ／ｍｉｎでＴ字ピール試験を行い、正極集電体２１が外装体６から剥離する際の引張強度の最大値を「正極接合強度」として取得した。

【0043】

負極接合強度を求める際には、負極－外装接着体において負極集電体３１と外装体６とが接合されている部分から、幅１５ｍｍ×長さ２５ｍｍの短冊状の試験片を切り出した。続いて、当該試験片の長さ方向の一方の端部において、負極集電体３１と外装体６とを長さ５ｍｍだけ剥離させた。次に、試験片の剥離させた部分（すなわち、負極集電体３１の端部および外装体６の端部）をピール試験機のフィルムチャックにて挟持した。そして、引張速度３００ｍｍ／ｍｉｎでＴ字ピール試験を行い、負極集電体３１が外装体６から剥離する際の引張強度の最大値を「負極接合強度」として取得した。

【0044】

表２におけるカード表面の最大隆起は、「ＪＩＳ Ｘ ６３０５－１（ＩＳＯ／ＩＥＣ１０３７３－１）」に準拠したスマートカードのねじり試験後におけるカード表面の隆起の最大高さを示す。実施例１～５では、カード表面の最大隆起が４５μｍ以下に抑制されており、ねじり試験結果は良好である。一方、比較例１，２では、カード表面の最大隆起は４５μｍよりも大きくなる。

【0045】

上述のように、正極接合強度および負極接合強度は、共に１Ｎ／１５ｍｍ以上であることが好ましい。また、正極接合強度と負極接合強度との差は、０．８Ｎ／１５ｍｍ以上であることが好ましい。これにより、実施例１～４に示すように、カード表面の最大隆起が４０μｍ未満に抑制される。すなわち、リチウム二次電池１の変形時における外装体６の皺の発生をより好適に抑制することができる。

【0046】

上述のように、正極接合層６３の厚さは、０．５μｍ以上かつ１０μｍ以下であることが好ましい。負極接合層６４の厚さも、０．５μｍ以上かつ１０μｍ以下であることが好ましい。これにより、リチウム二次電池１の薄型化を実現しつつ、正極２および負極３と外装体６との好適な接合を実現することができる。

【0047】

リチウム二次電池１では、正極接合層６３および負極接合層６４は、同じ材料により形成される。これにより、リチウム二次電池１の製造を簡素化することができる。

【0048】

上述のリチウム二次電池１では、様々な変更が可能である。

【0049】

例えば、正極活物質板２２は、必ずしも複数の活物質板要素２４に分割されている必要はなく、１個の板状セラミック焼結体であってもよい。

【0050】

正極接合層６３と負極接合層６４とは、異なる材料（例えば、異なる種類の樹脂）により形成されてもよい。

【0051】

正極接合層６３の厚さは、０．５μｍ未満であってもよく、１０μｍよりも大きくてもよい。負極接合層６４の厚さも同様に、０．５μｍ未満であってもよく、１０μｍよりも大きくてもよい。

【0052】

本願の関連技術では、正極接合強度は１Ｎ／１５ｍｍ未満であってもよい。負極接合強度も同様に、１Ｎ／１５ｍｍ未満であってもよい。また、正極接合強度と負極接合強度との差は、０．８Ｎ／１５ｍｍ未満であってもよい。

【0053】

負極集電体３１の積層方向への曲げに対する剛性は、正極集電体２１の積層方向への曲げに対する剛性よりも低くてもよく、略同じであってもよい。

【0054】

リチウム二次電池１は、スマートカード以外の可撓性を有するデバイス（例えば、カード型デバイス）、または、シート状デバイス（例えば、衣服等に設けられたウェアラブルデバイス、もしくは、身体貼付型デバイス）における電力供給源として利用されてもよい。また、リチウム二次電池１は、上述のデバイス以外の様々な対象物（例えば、ＩｏＴモジュール）の電力供給源として利用されてもよい。

【0055】

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

【0056】

発明を詳細に描写して説明したが、既述の説明は例示的であって限定的なものではない。したがって、本発明の範囲を逸脱しない限り、多数の変形や態様が可能であるといえる。

【産業上の利用可能性】

【0057】

本発明のリチウム二次電池は、例えば、演算処理機能を有するスマートカードにおける電力供給源等として、リチウム二次電池が利用される様々な分野で利用可能である。

【符号の説明】

【0058】

１ リチウム二次電池
２ 正極
３ 負極
４ セパレータ
５ 電解質
６ 外装体
２１ 正極集電体
２２ 正極活物質板
３１ 負極集電体
３２ 負極活物質層
６３ 正極接合層
６４ 負極接合層

【図1】

【図2】