特許 7304788 電気化学セル

(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】2023-06-29

(45)【発行日】2023-07-07

(54)【発明の名称】電気化学セル

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/04 20060101AFI20230630BHJP

   H01G 11/82 20130101ALI20230630BHJP

   H01M 10/0587 20100101ALI20230630BHJP

   H01M 50/105 20210101ALI20230630BHJP

   H01M 50/474 20210101ALI20230630BHJP

   H01M 50/586 20210101ALI20230630BHJP

   H01M 50/595 20210101ALI20230630BHJP

   H01M 50/531 20210101ALI20230630BHJP

   H01M 6/02 20060101ALI20230630BHJP

【ＦＩ】

H01M10/04 Z

H01G11/82

H01M10/04 W

H01M10/0587

H01M50/105

H01M50/474

H01M50/586

H01M50/595

H01M50/531

H01M6/02 Z

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019184461

(22)【出願日】2019-10-07

(65)【公開番号】P2021061161

(43)【公開日】2021-04-15

【審査請求日】2022-08-04

(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】木村 長幸

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 俊二

(72)【発明者】

【氏名】田中 和美

【審査官】松嶋 秀忠

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０１８６６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３１０５７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１７０８８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２８９２５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１８８３７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１１０８５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１６４０７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１５７９０２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ １０／０４－３９

Ｈ０１Ｇ １１／８２

Ｈ０１Ｍ ５０／１０－１９８

Ｈ０１Ｍ ５０／５０－５９８

Ｈ０１Ｍ ５０／４０－４９７

Ｈ０１Ｍ ６／０２－１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

セパレータを介して互いに重ね合わされた正極電極及び負極電極を有する積層電極体と、
前記積層電極体に貼着された絶縁テープと、
ラミネートフィルムで形成され、前記積層電極体を内部に収容する外装体と、を備え、
前記正極電極は、前記積層電極体の積層方向に沿って配置された複数の正極本体と、複数の前記正極本体同士を接続する正極接続片と、複数の前記正極本体の１つに一体に形成された正極端子タブと、を備え、
前記負極電極は、前記積層電極体の積層方向に沿って配置された複数の負極本体と、複数の前記負極本体同士を接続する負極接続片と、複数の前記負極本体の１つに一体に形成された負極端子タブと、を備え、
前記積層電極体は、前記正極本体と前記負極本体とが前記積層方向に交互に積層されると共に、前記正極端子タブが形成された前記正極本体及び前記負極端子タブが形成された前記負極本体が最外周側に配置されるように形成され、
前記絶縁テープは、
最外周側に配置された前記正極本体を、前記セパレータを介して覆うように貼着され、該正極本体の積層状態を維持する第１絶縁テープと、
最外周側に配置された前記負極本体を、前記セパレータを介して覆うように貼着され、該負極本体の積層状態を維持する第２絶縁テープと、を備え、
前記第１絶縁テープは、最外周側に配置された前記正極本体と、最外周側に配置された前記負極本体よりも１層内側に配置された正極本体とを繋ぐ前記正極接続片を、前記セパレータを介して覆うように貼着された延長テープ部を備えていることを特徴とする電気化学セル。

【請求項2】

請求項１に記載の電気化学セルにおいて、
前記延長テープ部は、最外周側に配置された前記正極本体と、最外周側に配置された前記負極本体よりも１層内側に配置された正極本体とを繋ぐ前記正極接続片を、前記セパレータを介して全面に亘って覆うように貼着されている、電気化学セル。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の電気化学セルにおいて、
複数の前記正極本体は、展開状態で第１方向に沿って配置され、
前記正極端子タブは、複数の前記正極本体のうち、前記第１方向における一方の端部位置に位置する正極本体に形成され、
複数の前記負極本体は、展開状態で前記第１方向に沿って配置され、
前記負極端子タブは、複数の前記負極本体のうち、前記第１方向における一方の端部位置に位置する負極本体に形成され、
前記積層電極体は、前記第１方向に沿って重ね合わせた前記正極電極及び前記負極電極を同じ方向に繰り返し捲回されることで形成されている、電気化学セル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気化学セルに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、スマートフォン、ウエアラブル機器、補聴器等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。
近年、この種の電気化学セルとして、電極体を内部に収容する外装体にラミネートフィルムを用いる、いわゆるラミネートタイプの電気化学セルが知られている。このラミネートタイプの電気化学セルは、小型且つ形状自由度が高く、さらに高容量化に繋がる電気化学セルとして知られている。

【0003】

例えば下記特許文献１には、電極体と、第１ラミネート部材及び第２ラミネート部材を有し、第１ラミネート部材と第２ラミネート部材との間に電極体を収容する外装体と、を備えた電気化学セルが開示されている。
電極体は、セパレータを介して互い違いに積層された負極電極と正極電極とを備えた構造とされている。負極電極は、負極端子タブを有しており、例えば負極側の電極板として機能する銅プレート等に接続される。同様に、正極電極は、正極端子タブを有しており、例えば正極側の電極板として機能するアルミニウムプレート等に接続される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－８５２１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記従来のラミネートタイプの電気化学セルにおいては、一般的に正極電極の外形形状よりも負極電極の外形形状の方が大きく形成されている。
例えば、リチウムイオン電池の場合、充電時に、正極電極側から負極電極側に移動してきたリチウムイオンがリチウム金属として負極電極の表面に析出する、いわゆる電析と呼ばれる現象が生じることがある。この場合において、例えばリチウム金属が負極電極の端縁に集中して針状に析出する可能性がある。従って、正極電極の外形形状よりも負極電極の外形形状の方が小さい場合には、針状に析出したリチウム金属がセパレータを突き抜けて正極電極に達し、これによって内部短絡を招くおそれがあった。
そのため、このような内部短絡の発生を抑制するために、正極電極の外形形状よりも負極電極の外形形状の方が大きく形成されている場合が多い。

【0006】

ところで、正極電極の外形形状よりも負極電極の外形形状の方が大きく形成されている場合であっても、負極端子タブがセパレータを介して正極電極に対向配置された状態で、電極体が収容されてしまう場合がある。
通常、負極端子タブは、その根元側を基点として折り返されることで、セパレータを介して正極電極に対向配置されない状態で銅プレート等に接続される。しかしながら、適切な折り返しがされない等、何等かの理由によって、上述のように負極端子タブがセパレータを介して正極電極に対向配置されてしまう場合がある。この場合には、先に述べた場合と同様に、負極端子タブに針状にリチウム金属が析出し、セパレータを突き抜けて正極電極に達してしまう可能性があった。従って、内部短絡を招いてしまうおそれがあり、改善の余地があった。

【0007】

本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、負極端子タブによる内部短絡の可能性を低減することができ、安全性が向上したラミネートタイプの電気化学セルを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

（１）本発明に係る電気化学セルは、セパレータを介して互いに重ね合わされた正極電極及び負極電極を有する積層電極体と、前記積層電極体に貼着された絶縁テープと、ラミネートフィルムで形成され、前記積層電極体を内部に収容する外装体と、を備え、前記正極電極は、前記積層電極体の積層方向に沿って配置された複数の正極本体と、複数の前記正極本体同士を接続する正極接続片と、複数の前記正極本体の１つに一体に形成された正極端子タブと、を備え、前記負極電極は、前記積層電極体の積層方向に沿って配置された複数の負極本体と、複数の前記負極本体同士を接続する負極接続片と、複数の前記負極本体の１つに一体に形成された負極端子タブと、を備え、前記積層電極体は、前記正極本体と前記負極本体とが前記積層方向に交互に積層されると共に、前記正極端子タブが形成された前記正極本体及び前記負極端子タブが形成された前記負極本体が最外周側に配置されるように形成され、前記絶縁テープは、最外周側に配置された前記正極本体を、前記セパレータを介して覆うように貼着され、該正極本体の積層状態を維持する第１絶縁テープと、最外周側に配置された前記負極本体を、前記セパレータを介して覆うように貼着され、該負極本体の積層状態を維持する第２絶縁テープと、を備え、前記第１絶縁テープは、最外周側に配置された前記正極本体と、最外周側に配置された前記負極本体よりも１層内側に配置された正極本体とを繋ぐ前記正極接続片を、前記セパレータを介して覆うように貼着された延長テープ部を備えていることを特徴とする。

【0009】

本発明に係る電気化学セルによれば、第１絶縁テープ及び第２絶縁テープの貼着によって、最外周側に配置された正極本体及び負極本体の積層状態を維持することができるので、正極電極及び負極電極の巻き解けを防止することができる。従って、電気化学セルの作動信頼性を確保することができると共に、外装体内への積層電極体の組み込み作業を容易に行い易い。

【0010】

特に、延長テープ部を利用して積層電極体の側面部をさらに覆うことができる。具体的には、延長テープ部を利用して、正極端子タブが形成された最外周側の正極本体と、負極端子タブが形成された最外周側の負極本体よりも１層内側に配置された正極本体とを繋ぐ正極接続片を、セパレータを介して覆うことができる。
これにより、積層電極体の収容時、仮に負極端子タブの一部がセパレータを介して正極接続片の外側に配置されるような状態になっていたとしても、延長テープ部を利用して、負極端子タブがセパレータに直接的に接触してしまうことを防止することができる。そのため、負極端子タブが接触する可能性がある領域を、延長テープ部を利用して保護することができる。従って、例えば充電時に、負極端子タブに針状にリチウム金属が析出したとしても、リチウム金属がセパレータを突き抜けるような不都合が生じることを、延長テープ部を利用して防止することができる。そのため、内部短絡の可能性を低減することができ、安全性が向上した電気化学セルとすることができる。

【0011】

（２）前記延長テープ部は、最外周側に配置された前記正極本体と、最外周側に配置された前記負極本体よりも１層内側に配置された正極本体とを繋ぐ前記正極接続片を、前記セパレータを介して全面に亘って覆うように貼着されても良い。

【0012】

この場合には、上述した作用効果を一層効果的に奏功することができ、内部短絡がさらに生じ難い電気化学セルとすることができる。

【0013】

（３）複数の前記正極本体は、展開状態で第１方向に沿って配置され、前記正極端子タブは、複数の前記正極本体のうち、前記第１方向における一方の端部位置に位置する正極本体に形成され、複数の前記負極本体は、展開状態で前記第１方向に沿って配置され、前記負極端子タブは、複数の前記負極本体のうち、前記第１方向における一方の端部位置に位置する負極本体に形成され、前記積層電極体は、前記第１方向に沿って重ね合わせた前記正極電極及び前記負極電極を同じ方向に繰り返し捲回されることで形成されても良い。

【0014】

この場合には、正極電極及び負極電極を同じ方向に繰り返し捲回することで、積層電極体を構成できるので、積層電極体を効率良く構成することができ、電気化学セル自体の製造効率の向上化に繋げることができる。また、正極電極及び負極電極が同じ方向に捲回されているので、延長テープ部を含む第１絶縁テープ及び第２絶縁テープを貼着し易い。
さらに、正極電極及び負極電極を捲回することで積層電極体としているので、例えば積層電極体を突出部のない扁平状に捲回した状態で、外装体の内部に高密度で収容することができる。従って、形状自由度の向上化を図ることができると共に、電気化学セル全体の体積に対する積層電極体が占める体積比率を向上することができ、体積効率が向上したラミネートタイプの電気化学セルとすることができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、負極端子タブによる内部短絡の可能性を低減することができ、安全性が向上したラミネートタイプの電気化学セルとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明に係る二次電池（電気化学セル）の実施形態を示す斜視図である。

【図2】図１に示すＡ－Ａ線に沿った二次電池の縦断面図である。

【図3】図２に示す仮想円Ｂで囲んだ部分を拡大した二次電池の縦断面図である。

【図4】図２に示す二次電池の分解斜視図である。

【図5】図４に示すＣ－Ｃ線に沿った電極体の縦断面図である。

【図6】図５に示す仮想枠Ｄで囲んだ部分を拡大した断面図である。

【図7】図４に示す電極体の斜視図である。

【図8】図７に示す矢印Ｅ方向から見た電極体の平面図である。

【図9】図５に示す正極電極の捲回前における展開図である。

【図10】図５に示す負極電極の捲回前における展開図である。

【図11】図９及び図１０に示す正極電極と負極電極とを捲回し始めている状態を示す図である。

【図12】本発明に係る変形例を示す図であって、二次電池の斜視図である。

【図13】図１２に示す二次電池における電極体の一例を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明に係る電気化学セルの実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態では、電気化学セルとして、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（以下、単に二次電池という。）を例に挙げて説明する。

【0018】

図１～図４に示すように、本実施形態の二次電池１は、いわゆるコイン型（ボタン型）の電池とされ、積層方向に互いに積層された複数の電極、すなわち正極電極１０及び負極電極２０を有する電極体（本発明に係る積層電極体）２と、電極体２に貼着された絶縁テープ４（図７及び図８参照）と、ラミネートフィルムで形成され、電極体２を内部に収容する外装体３と、を主に備えている。なお、各図面では、電極体２を適宜簡略化して図示している。

【0019】

図４～図６に示すように、電極体２は、正極電極１０、負極電極２０及びセパレータ３０を備えている。電極体２は、セパレータ３０を介して正極電極１０と負極電極２０とを重ね合わせて扁平に捲回された、いわゆる積層型電極とされている。なお、図４及び図５では、セパレータ３０の図示を省略している。

【0020】

本実施形態では、積層方向Ｚが上下方向となるように、すなわち正極電極１０及び負極電極２０が上下方向に積層されている場合を例に挙げて説明する。さらに、電極体２の中心を通り積層方向Ｚに沿って延びる軸線を中心軸Ｏといい、中心軸Ｏ方向から見た平面視で、中心軸Ｏに交差する方向を径方向、中心軸Ｏ回りに周回する方向を周方向という。

【0021】

電極体２は、図７及び図８に示すように、平面視で外形が円形状となるように形成されている。ただし、電極体２の外形形状は、この場合に限定されるものではなく、その他の形状、例えば楕円状、長円形状或いは菱形状等であっても良く、適宜変更して構わない。
なお、図７及び図８では、セパレータ３０の厚みを無視してハッチングで図示している。さらに図７では、負極電極２０側から見た電極体２を図示している。

【0022】

電極体２の構造について簡単に説明する。
図９に示すように、正極電極１０は、捲回前における展開した状態において第１方向Ｌ１に沿って延びる帯状に形成された正極集電体１１と、正極集電体１１の両面に形成された図示しない正極活物質層と、を備えている。

【0023】

正極集電体１１は、例えばアルミニウム、ステンレス等の金属材料で厚みの薄いシート状に形成され、複数の正極本体１２及び複数の正極接続片１３を備えている。正極本体１２は、円板状に形成され、第１方向Ｌ１に一列に並ぶように間隔をあけて配置されている。図示の例では、正極本体１２の数は８個とされている。ただし、正極本体１２の数は、８個に限定されるものではなく、適宜変更して構わない。

【0024】

正極接続片１３は、第１方向Ｌ１に隣接する正極本体１２の間に配置され、隣接する正極本体１２同士を接続している。従って、図示の例では、正極接続片１３の数は７個とされている。なお、正極接続片１３は、平面視で第１方向Ｌ１に直交する第２方向Ｌ２に沿った幅が、正極本体１２の第２方向Ｌ２に沿った幅よりも短く形成されている。

【0025】

複数の正極本体１２のうち、第１方向Ｌ１における一方のエンド位置に位置している正極本体１２には、第１方向Ｌ１の外側に向けてさらに延びるように正極端子タブ１４が形成されている。
なお、本実施形態では、第１方向Ｌ１における他方のエンド位置に位置している正極本体１２を、１段目の正極本体１２と称し、正極端子タブ１４が形成されている正極本体１２に向けて順に２段目、３段目、４段目、５段目、６段目、７段目、８段目の正極本体１２と称する。従って、正極端子タブ１４が形成されている正極本体１２は、８段目の正極本体１２に相当する。

【0026】

正極活物質層は、正極端子タブ１４を除いた正極集電体１１の両面に形成されている。正極活物質層は、正極活物質、導電助剤、結着剤及び増粘剤等を含んでおり、例えば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。
導電助剤としては、例えば、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。結着剤としては、例えば、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。増粘剤としては、例えば、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。

【0027】

図１０に示すように、負極電極２０は、捲回前における展開した状態において第１方向Ｌ１に沿って延びる帯状に形成された負極集電体２１と、負極集電体２１の両面に形成された図示しない負極活物質層と、を備えている。
負極集電体２１は、例えば銅、ニッケル及びステンレス等の金属材料で厚みの薄いシート状に形成され、複数の負極本体２２及び複数の負極接続片２３を備えている。負極本体２２は、正極本体１２と同様に円板状に形成され、第１方向Ｌ１に一列に並ぶように間隔をあけて配置されている。図示の例では、負極本体２２の数は正極本体１２の数に対応して８個とされている。ただし、負極本体２２の数は８個に限定されるものではなく、正極本体１２の数に対応して適宜変更して構わない。

【0028】

負極接続片２３は、第１方向Ｌ１に隣接する負極本体２２の間に配置され、隣接する負極本体２２同士を接続している。従って、図示の例では、負極接続片２３の数は７個とされている。なお、負極接続片２３は、平面視で第１方向Ｌ１に直交する第２方向Ｌ２に沿った幅が、負極本体２２の第２方向Ｌ２に沿った幅よりも短く形成されている。

【0029】

複数の負極本体２２のうち、第１方向Ｌ１における一方のエンド位置に位置している負極本体２２には、第１方向Ｌ１の外側に向けてさらに延びるように負極端子タブ２４が形成されている。
なお、本実施形態では、第１方向Ｌ１における他方のエンド位置に位置している負極本体２２を、１段目の負極本体２２と称し、負極端子タブ２４が形成されている負極本体２２に向けて順に２段目、３段目、４段目、５段目、６段目、７段目、８段目の負極本体２２と称する。従って、負極端子タブ２４が形成されている負極本体２２は、８段目の負極本体２２に相当する。

【0030】

上述のように構成された負極電極２０は、外形形状が先に述べた正極電極１０の外形形状に対して同等の相似形状とされている。ただし、正極電極１０の外形サイズは、負極電極２０の外形サイズよりも僅かに小さく（一回り小さく）形成されている。

【0031】

負極活物質層は、負極端子タブ２４を除いた負極集電体２１の両面に形成されている。負極活物質層は、負極活物質、導電助剤、結着剤及び増粘剤等を含んでおり、例えば黒鉛等の炭素材料で形成されている。
導電助剤としては、例えば、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。結着剤としては、例えば、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。増粘剤としては、例えば、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。

【0032】

上述のように構成された正極電極１０及び負極電極２０は、先に述べたようにセパレータ３０を挟んで捲回されることで、互い違いに積層されている。
具体的には図１１に示すように、正極端子タブ１４と負極端子タブ２４とが互いに逆側に配置されるように正極電極１０及び負極電極２０をそれぞれ第１方向Ｌ１に沿って配置すると共に、１段目の正極本体１２と１段目の負極本体２２とを重ね合わせる。次いで、互いに重ね合わせた１段目の正極本体１２及び負極本体２２を起点として、正極電極１０及び負極電極２０を同じ方向に繰り返し捲回する。これにより、正極本体１２と負極本体２２とを交互に重ね合わせるように積層方向Ｚに積層することができ、図４及び図７に示す電極体２とすることができる。

【0033】

なお、正極端子タブ１４及び負極端子タブ２４は、正極電極１０及び負極電極２０を捲回することで電極体２としたときに、互いに逆向きに配置されていれば良く、上述のように巻き始めの段階（捲回開始段階）で必ずしも互いに逆向きに配置されている必要はない。例えば、正極端子タブ１４と負極端子タブ２４とが同方向を向いた状態で、正極電極１０及び負極電極２０を重ね合わせた後に、捲回を開始しても構わない。

【0034】

なお、セパレータ３０は、図６に示すように、正極電極１０及び負極電極２０の層間に配置され、正極電極１０と負極電極２０とを絶縁している。従って、セパレータ３０は少なくとも正極電極１０と負極電極２０とが対向する領域の全体で正極電極１０と負極電極２０との間に介在するように配置されている。

【0035】

上述の捲回によって得られた電極体２は、図４及び図５に示すように、正極端子タブ１４が形成された８段目の正極本体１２が最上段に位置し、負極端子タブ２４が形成された８段目の負極本体２２が最下段に位置する。従って、電極体２は、正極端子タブ１４が上方を向き、負極端子タブ２４が下方を向くように配置された状態で外装体３内に高密度で収容される。
なお、正極端子タブ１４は、８段目の正極本体１２との接続部分を基点として折り返された状態で収容される。同様に、負極端子タブ２４は、８段目の負極本体２２との接続部分を基点として折り返された状態で収容される。

【0036】

なお、図５に示す電極体２において、正極電極１０に着目すると、上方から下方に向けて第８段目、第６段目、第４段目、第２段目、第１段目、第３段目、第５段目、第７段目の順に正極本体１２が積層方向Ｚに互いに平行に並ぶように正極電極１０は捲回される。これに対して、負極電極２０に着目すると、上方から下方に向けて第７段目、第５段目、第３段目、第１段目、第２段目、第４段目、第６段目、第８段目の順に負極本体２２が積層方向Ｚに互いに平行に並ぶように負極電極２０は捲回される。

【0037】

（絶縁テープ）
図７及び図８に示すように、電極体２のうち最外周側に配置された８段目の正極本体１２を、セパレータ３０を介して覆うように貼着され、この正極本体１２の捲回状態を維持する第１絶縁テープ４０と、最外周側に配置された８段目の負極本体２２を、セパレータ３０を介して覆うように貼着され、この負極本体２２の捲回状態（積層状態）を維持する第２絶縁テープ４５と、を備えている。

【0038】

なお、図７及び図８では、第１絶縁テープ４０及び第２絶縁テープ４５を太線の二点鎖線で図示している。また、図７及び図８以外の各図面では、第１絶縁テープ４０及び第２絶縁テープ４５の図示を適宜省略している。

【0039】

第１絶縁テープ４０及び第２絶縁テープ４５としては、例えばポリイミドテープ、或いはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム基材に粘着剤を塗布したＰＥＴテープ等を採用することが可能である。ただし、第１絶縁テープ４０及び第２絶縁テープ４５の材質は、この場合に限定されるものではない。

【0040】

第１絶縁テープ４０は、８段目の正極本体１２の外縁部を跨った状態で、８段目の正極本体１２の下層に位置するセパレータ３０に対しても貼着されている。これにより、第１絶縁テープ４０を利用して、８段目の正極本体１２の捲回状態（積層状態）を維持することができ、正極電極１０の巻き解けを防止することが可能とされている。
同様に、第２絶縁テープ４５は、８段目の負極本体２２の外縁部を跨った状態で、８段目の負極本体２２の下層に位置するセパレータ３０に対しても貼着されている。これにより、第２絶縁テープ４５を利用して、８段目の負極本体２２の捲回状態を維持することができ、負極電極２０の巻き解けを防止することが可能とされている。

【0041】

さらに、第１絶縁テープ４０は、最外周側に配置された８段目の正極本体１２と、最外周側に配置された８段目の負極本体２２よりも１層内側に配置された７段目の正極本体１２とを繋ぐ正極接続片１３を、セパレータ３０を介して全面に亘って覆うように貼着された延長テープ部４１を備えている。

【0042】

図１～図４に示すように、外装体３は、ラミネートフィルムによって形成され、電極体２を間に挟んで積層方向Ｚに重ね合わされた第１ラミネート部材５０及び第２ラミネート部材６０を備えている。これにより、外装体３は、第１ラミネート部材５０と第２ラミネート部材６０との間に電極体２を密封した状態で収容している。なお、第１ラミネート部材５０と第２ラミネート部材６０との間には、図示しない電解質溶液が充填されている。

【0043】

第１ラミネート部材５０は、電極体２を上方から覆う部材であって、金属層５１と、金属層５１の両面を被覆する内側樹脂層５２及び外側樹脂層５３と、を有している。内側樹脂層５２及び外側樹脂層５３は、図示しない接合層を介して金属層５１の両面に対して、例えば熱融着或いは接着等によってそれぞれ密に接合されている。なお、図１、図２及び図４では、金属層５１、内側樹脂層５２及び外側樹脂層５３の図示を省略している。

【0044】

金属層５１は、外気や水蒸気の遮断に好適な金属材料、例えばステンレス、アルミニウム等によって形成されている。
内側樹脂層５２は、外装体３における内層として機能するものであって、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（ＬＤＰＥ）や低圧法高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、インフレーションポリプロピレン（ＩＰＰ）フィルム、無延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）フィルム、二軸延伸ポリプロピレン（ＯＰＰ）フィルム、直鎖状短鎖分岐ポリエチレン（Ｌ－ＬＤＰＥ、メタロセン触媒仕様）の何れかの材質を用いることができる。特に、ポロプロピレン樹脂が好ましい。
外側樹脂層５３は、外装体３における外層として機能するものであって、例えば上述のポリオレフィンや、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ナイロン等を用いて形成される。

【0045】

第１ラミネート部材５０は、有頂筒状の収容部５５及び第１封止筒部５８を備え、中心軸Ｏと同軸上に配設されている。収容部５５は、電極体２を径方向の外側から囲む筒状の周壁部５６、及び周壁部５６の上端開口部を塞ぐと共に電極体２を上方から覆う頂壁部５７を備えている。
第１封止筒部５８は、周壁部５６を径方向の外側から囲む筒状に形成されている。なお、第１封止筒部５８の下端部は、周壁部５６の下端部に一体に連なるように形成されている。つまり、第１封止筒部５８は、周壁部５６を上方に向けて折り返すことで形成されている。

【0046】

第２ラミネート部材６０は、電極体２を下方から覆う部材であって、金属層６１と、金属層６１の両面を被複する内側樹脂層６２及び外側樹脂層６３と、を有している。内側樹脂層６２及び外側樹脂層６３は、図示しない接合層を介して金属層６１の両面に対して、例えば熱融着或いは接着等によってそれぞれ密に接合されている。
なお、金属層６１、内側樹脂層６２及び外側樹脂層６３の材質等は、第１ラミネート部材５０における金属層５１、内側樹脂層５２及び外側樹脂層５３と同様である。また、図１、図２及び図４では、金属層６１、内側樹脂層６２及び外側樹脂層６３の図示を省略している。

【0047】

第２ラミネート部材６０は、第１封止筒部５８を径方向の外側からさらに囲む筒状の第２封止筒部６５と、第２封止筒部６５の下端開口部を塞ぐと共に、電極体２を下方から覆う底壁部６６と、を備えた有底筒状に形成され、中心軸Ｏと同軸上に配設されている。

【0048】

上述のように構成された第１ラミネート部材５０及び第２ラミネート部材６０は、第１封止筒部５８及び第２封止筒部６５同士が互いに熱溶着されることで、電極体２及び電解質溶液を内部に密封した状態で組み合わされている。具体的には、第１封止筒部５８における内側樹脂層５２及び第２封止筒部６５における内側樹脂層６２同士が互いに熱溶着されている。

【0049】

さらに本実施形態の二次電池１は、図２及び図４に示すように、第１電極板７０及び第２電極板７１と、第１電極端子板７３及び第２電極端子板７４と、第１シーラントフィルム７５及び第２シーラントフィルム７６と、を備えている。
これら第１電極板７０、第２電極板７１、第１電極端子板７３、第２電極端子板７４、第１シーラントフィルム７５及び第２シーラントフィルム７６は、外装体３の内部に電極体２と共に収容されている。

【0050】

第１電極板７０、第１電極端子板７３及び第１シーラントフィルム７５は、電極体２と第１ラミネート部材５０における頂壁部５７との間に配設されている。第２電極板７１、第２電極端子板７４及び第２シーラントフィルム７６は、電極体２と第２ラミネート部材６０における底壁部６６との間に配設されている。

【0051】

第１電極板７０は、平面視円形状に形成され、電極体２における正極電極１０に一体に接続されている。第１電極板７０は、例えばアルミニウム或いはステンレス等の金属材料によって電極体２よりも小さい直径で形成され、中心軸Ｏと同軸上に配置されている。
第１電極板７０は、電極体２における正極電極１０の８段目の正極本体１２に重なって配置されていると共に、電極体２側を向いた下面に正極端子タブ１４が例えば超音波溶接等により溶着されている。これにより、第１電極板７０は正極電極１０に一体に接続されている。

【0052】

第１電極端子板７３は、例えばニッケル等の金属材料によって第１電極板７０よりも小さい直径の平面視円形状に形成され、第１電極板７０のうち第１ラミネート部材５０側を向いた上面に重なって配置されている。そして第１電極端子板７３は、第１電極板７０の上面に例えば抵抗溶接等による溶着等によって一体に固着されている。第１電極端子板７３は、正極電極１０の外部接続端子として機能する。

【0053】

第１ラミネート部材５０の頂壁部５７には、第１電極端子板７３を外部に露出させる第１貫通孔５７ａが形成されている。第１貫通孔５７ａは、頂壁部５７における中央部を上下に貫通するように平面視円形状に形成され、中心軸Ｏと同軸上に形成されている。

【0054】

第１シーラントフィルム７５は、第１電極端子板７３を径方向外側から囲む環状に形成され、第１電極端子板７３を囲んだ状態で第１電極端子板７３と第１ラミネート部材５０の頂壁部５７との間に中心軸Ｏと同軸上に配置されている。
第１シーラントフィルム７５は、第１ラミネート部材５０における頂壁部５７の内側樹脂層５２及び第１電極板７０の上面に対してそれぞれ熱溶着されている。これにより、第１電極板７０は、第１シーラントフィルム７５を介して第１ラミネート部材５０の頂壁部５７に対して熱溶着されている。
なお、第１シーラントフィルム７５は、例えばポレ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、或いはポリプロピレン製の不織布等で形成されている。

【0055】

上述のように第１電極板７０、第１電極端子板７３及び第１シーラントフィルム７５が形成されているので、第１電極端子板７３は第１貫通孔５７ａを通じて全面が上方に露出している。

【0056】

図２及び図４に示すように、第２電極板７１、第２電極端子板７４及び第２シーラントフィルム７６は、上述した第１電極板７０、第１電極端子板７３及び第１シーラントフィルム７５と同様に形成、及び同様に配置されている。

【0057】

第２電極板７１は、平面視円形状に形成され、電極体２における負極電極２０に一体に接続されている。第２電極板７１は、例えば銅等の金属材料によって電極体２よりも小さい直径で形成され、中心軸Ｏと同軸上に配置されている。第２電極板７１は、電極体２における負極電極２０の８段目の負極本体２２に重なって配置されていると共に、電極体２側を向いた上面に負極端子タブ２４が例えば超音波溶接等により溶着されている。これにより、第２電極板７１は負極電極２０に一体に接続されている。

【0058】

第２電極端子板７４は、例えばニッケル等の金属材料によって第２電極板７１よりも小さい直径の平面視円形状に形成され、第２電極板７１のうち第２ラミネート部材６０側を向いた下面上に配置されている。そして第２電極端子板７４は、第２電極板７１の下面に例えば抵抗溶接等による溶着等によって一体に固着されている。第２電極端子板７４は、負極の外部接続端子として機能する。

【0059】

第２ラミネート部材６０の底壁部６６には、第２電極端子板７４を外部に露出させる第２貫通孔６６ａが形成されている。第２貫通孔６６ａは、底壁部６６における中央部を上下に貫通するように平面視円形状に形成され、中心軸Ｏと同軸上に形成されている。

【0060】

第２シーラントフィルム７６は、第２電極端子板７４を径方向外側から囲む環状に形成され、第２電極端子板７４を囲んだ状態で第２電極端子板７４と第２ラミネート部材６０の底壁部６６との間に中心軸Ｏと同軸上に配置されている。
第２シーラントフィルム７６は、第２ラミネート部材６０における底壁部６６の内側樹脂層６２及び第２電極板７１の下面に対してそれぞれ熱溶着されている。これにより、第２電極板７１は、第２シーラントフィルム７６を介して第２ラミネート部材６０の底壁部６６に対して熱溶着されている。
なお、第２シーラントフィルム７６は、第１シーラントフィルム７５と同様に、例えばポレ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、或いはポリプロピレン製の不織布等で形成されている。

【0061】

上述のように第２電極板７１、第２電極端子板７４及び第２シーラントフィルム７６が形成されているので、第２電極端子板７４は第２貫通孔６６ａを通じて全面が下方に露出している。

【0062】

（二次電池の作用）
上述のように構成された二次電池１によれば、図２に示すように、第１電極板７０に固着されている第１電極端子板７３が外部に露出し、第２電極板７１に固着されている第２電極端子板７４が外部に露出しているので、これら第１電極端子板７３及び第２電極端子板７４をそれぞれ外部接続端子として機能させることができる。
これにより、第１電極端子板７３及び第２電極端子板７４を利用して、二次電池１を使用することが可能となる。

【0063】

特に、本実施形態の二次電池１によれば、正極電極１０及び負極電極２０を捲回することで電極体２としているので、該電極体２を突出部のない扁平状に捲回した状態で、外装体３の内部に高密度で収容することができる。従って、形状自由度の向上化を図ることができると共に、二次電池１全体の体積に対する電極体２が占める体積比率を向上することができ、体積効率が向上したラミネートタイプの二次電池１とすることができる。

【0064】

さらに、図７及び図８に示すように、第１絶縁テープ４０及び第２絶縁テープ４５の貼着によって、最外周側に配置された８段目の正極本体１２及び８段目の負極本体２２の捲回状態を維持することができるので、正極電極１０及び負極電極２０の巻き解けを防止することができる。従って、二次電池１の作動信頼性を確保することができると共に、外装体３内部への電極体２の組み込み作業を容易に行い易い。

【0065】

特に、図７に示すように、延長テープ部４１を利用して積層電極体２の側面部をさらに覆うことができる。具体的には、延長テープ部４１を利用して、正極端子タブ１４が形成された最外周側（８段目）の正極本体１２と、負極端子タブ２４が形成された最外周側（８段目）の負極本体２２よりも１層内側に配置された７段目の正極本体１２とを繋ぐ正極接続片１３を、セパレータ３０を介して覆うことができる。

【0066】

これにより、電極体２の収容時、仮に負極端子タブ２４の一部がセパレータ３０を介して正極接続片１３の外側に配置されるような状態で負極端子タブ２４が折れ曲がったとしても、延長テープ部４１を利用して、負極端子タブ２４がセパレータ３０に直接的に接触してしまうことを防止することができる。そのため、負極端子タブ２４が接触する可能性がある領域を、延長テープ部４１を利用して保護することができる。

【0067】

従って、例えば充電時に、負極端子タブ２４に針状にリチウム金属が析出したとしても、リチウム金属がセパレータ３０を突き抜けるような不都合が生じることを、延長テープ部４１を利用して防止することができる。そのため、内部短絡の可能性を低減することができ、安全性が向上した二次電池１とすることができる。

【0068】

以上、説明したように本実施形態の二次電池１によれば、負極端子タブ２４による内部短絡の可能性を低減することができ、安全性が向上したラミネートタイプの電池とすることができる。

【0069】

さらに、正極電極１０及び負極電極２０を同じ方向に繰り返し捲回することで電極体２を構成できるので、電極体２を効率良く構成することができ、二次電池１自体の製造効率の向上化に繋げることができる。また、正極電極１０及び負極電極２０が同じ方向に捲回されているので、延長テープ部４１を含む第１絶縁テープ４０及び第２絶縁テープ４５を電極体２に対して貼着し易い。

【0070】

以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。実施形態は、その他様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形例には、例えば当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、均等の範囲のものなどが含まれる。

【0071】

例えば上記実施形態では、電気化学セルの一例として二次電池１を例に挙げて説明したが、この場合に限定されるものではなく、例えばキャパシタ（例えばリチウムイオンキャパシタ等）或いは一次電池であっても構わない。

【0072】

さらに、上記実施形態において、第２電極板７１を銅製としたが、例えばニッケル製としても構わない。この場合には、第２電極端子板７４を省略することも可能である。つまり、負極側については、必ずしも電極端子板が必須なものではなく、具備しなくても構わない。この場合には、第２電極板７１自体を負極側の外部接続端子として機能させることができる。
さらに、外装体３の全体がラミネートフィルムで形成されている必要はなく、少なくとも一部がラミネートフィルムで形成されていれば良い。

【0073】

さらに、上記実施形態では、平面視円形状の二次電池１を例に挙げて説明したが、二次電池１の形状は適宜変更して構わない。例えば、図１２に示すように、平面視で直線部と半円部とが組み合わさった長円形状の二次電池（本発明に係る電気化学セル）８０としても構わない。なお、この場合には、図１３に示すように電極体２の形状を、二次電池８０の外形に対応して平面視で長円形状に構成すれば良い。

【符号の説明】

【0074】

Ｌ１…第１方向
Ｚ…積層方向
１、８０…二次電池（電気化学セル）
２…電極体（積層電極体）
３…外装体
４…絶縁テープ
１０…正極電極
１２…正極本体
１３…正極接続片
１４…正極端子タブ
２０…負極電極
２２…負極本体
２３…負極接続片
２４…負極端子タブ
４０…第１絶縁テープ
４１…延長テープ部
４５…第２絶縁テープ

【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】