特許 7399219 積層体、電極構造体、電池、飛行体、積層体を生産する方法、及び、電極構造体を生産する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-07

(45)【発行日】2023-12-15

(54)【発明の名称】積層体、電極構造体、電池、飛行体、積層体を生産する方法、及び、電極構造体を生産する方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 4/66 20060101AFI20231208BHJP

   H01M 10/0585 20100101ALI20231208BHJP

   H01M 4/70 20060101ALI20231208BHJP

   H01M 10/04 20060101ALI20231208BHJP

   H01M 50/533 20210101ALI20231208BHJP

   H01M 50/534 20210101ALI20231208BHJP

   H01M 50/536 20210101ALI20231208BHJP

   H01M 50/54 20210101ALI20231208BHJP

   H01M 50/249 20210101ALI20231208BHJP

【ＦＩ】

H01M4/66 A

H01M10/0585

H01M4/70 A

H01M10/04 Z

H01M50/533

H01M50/534

H01M50/536

H01M50/54

H01M50/249

【請求項の数】 22

(21)【出願番号】P 2022099624

(22)【出願日】2022-06-21

【審査請求日】2023-05-02

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】501440684

【氏名又は名称】ソフトバンク株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】宮川 絢太郎

(72)【発明者】

【氏名】齊藤 貴也

(72)【発明者】

【氏名】高柳 良基

【審査官】佐宗 千春

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２１／１２５１１０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０８７６７２６２（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２００６－３０５５９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－２７４８８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０５７５８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２１６０５４７９１（ＣＮ，Ｕ）

【文献】中国実用新案第２１４２５４４７０（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ４／６４－４／８４

５０／５０－５０／５９８

Ｂ３２Ｂ １／００－４３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

積層された複数のシート材料を備え、
前記複数のシート材料のそれぞれは、
熱可塑性の樹脂材料を含む支持層と、
前記支持層の両面に形成される第１金属層及び第２金属層と、
を有し、
前記複数のシート材料の一部において、前記複数のシート材料に含まれる複数の前記第１金属層及び複数の前記第２金属層が溶接により一体化しており、
前記複数のシート材料のそれぞれは、前記複数の第１金属層及び前記複数の第２金属層が溶接により一体化している領域である一体化領域の近傍に、各シート材料を貫通する複数の貫通孔が形成された領域を有し、
前記複数の貫通孔の円相当直径は、１５μｍ～１５０μｍであり、
前記複数の貫通孔のうち隣接する２つの貫通孔の間隔は、３０μｍ～２５０μｍである、
積層体。

【請求項2】

前記一体化領域に含まれる金属の体積に対する、前記一体化領域に含まれる樹脂の体積の割合は、５～５０％である、
請求項１に記載の積層体。

【請求項3】

前記複数のシート材料は、
前記複数のシート材料の一方の側の最も外側に配された第１シート材料、
を有し、
前記積層体は、
前記第１シート材料を支持する導電性の第１支持部材、
をさらに備え、
前記第１支持部材の主成分と、前記複数の第１金属層の主成分及び前記複数の第２金属層の主成分とが異なり、
前記一体化領域において、前記複数の第１金属層の主成分と同一の種類の金属の体積と、前記複数の第２金属層の主成分と同一の種類の金属の体積との合計に対する、前記熱可塑性の樹脂材料の体積の割合は、５～５０％である、
請求項２に記載の積層体。

【請求項4】

前記一体化領域に含まれる金属の体積に対する、前記一体化領域に含まれる空隙の体積の割合は、１０％以下である、
請求項１に記載の積層体。

【請求項5】

前記複数のシート材料は、
前記複数のシート材料の一方の側の最も外側に配された第１シート材料と、
前記複数のシート材料の他方の側の最も外側に配された第２シート材料と、
を有し、
前記積層体は、
前記第１シート材料を支持する導電性の第１支持部材と、
前記第２シート材料を支持する導電性又は非導電性の第２支持部材と、
をさらに備える、
請求項１に記載の積層体。

【請求項6】

前記複数の貫通孔の少なくとも一部の内壁に配される導電層をさらに備える、
請求項１に記載の積層体。

【請求項7】

前記導電層は、主成分の異なる３以上の層を有する、
請求項６に記載の積層体。

【請求項8】

前記複数の貫通孔の少なくとも一部の内部には、前記熱可塑性の樹脂材料が配される、
請求項１に記載の積層体。

【請求項9】

前記複数のシート材料のそれぞれにおいて、
（ａ）前記一体化領域に含まれる金属の体積に対する、前記一体化領域に含まれる前記熱可塑性の樹脂材料の体積の割合である第１割合が、（ｂ）前記複数のシート材料に含まれる第３シート材料の前記一体化領域の端部から５ｍｍ以上離れた位置における、金属の体積に対する熱可塑性の樹脂材料の体積の割合である第２割合よりも小さく、
前記第３シート材料は、前記複数のシート材料のうち、前記第２割合が最も大きなシート材料である、
請求項１に記載の積層体。

【請求項10】

前記第１割合の値は、前記第２割合の値の０．１～０．７倍である、
請求項９に記載の積層体。

【請求項11】

第１電極及び第２電極と、
第３電極及び第４電極と、
第１セパレータ、第２セパレータ及び第３セパレータと、
を備え、
前記第１電極、前記第１セパレータ、前記第３電極、前記第２セパレータ、前記第２電極、前記第３セパレータ、及び、前記第４電極が、この順に積層されており、
第１電極及び第２電極のそれぞれは、
集電体と、
前記集電体の少なくとも一方の面に配された活物質層と、
を有し、
前記集電体は、
熱可塑性の樹脂材料を含む支持層と、
前記支持層の両面に形成される第１金属層及び第２金属層と、
を含み、
前記第１電極及び前記第２電極の端部の近傍において、前記第１電極の前記第１金属層及び前記第２金属層、並びに、前記第２電極の前記第１金属層及び前記第２金属層が溶接により一体化しており、
前記集電体は、前記第１金属層及び前記第２金属層が溶接により一体化している領域である一体化領域の近傍に、前記集電体を貫通する複数の貫通孔が形成された領域を有し、
前記複数の貫通孔の円相当直径は、１５μｍ～１５０μｍであり、
前記複数の貫通孔のうち隣接する２つの貫通孔の間隔は、３０μｍ～２５０μｍである、
電極構造体。

【請求項12】

（ａ）前記一体化領域に含まれる金属の体積に対する、前記一体化領域に含まれる前記熱可塑性の樹脂材料の体積の割合である第１割合が、（ｂ）前記第１電極又は前記第２電極に含まれる前記集電体の前記一体化領域の端部から５ｍｍ以上離れた位置における、金属の体積に対する熱可塑性の樹脂材料の体積の割合である第２割合よりも小さく、
前記第２割合は、前記第１電極の前記集電体及び前記第２電極の前記集電体のうち前記割合が大きな集電体における前記割合である、
請求項１１に記載の電極構造体。

【請求項13】

請求項１２に記載の電極構造体と、
前記電極構造体を収容する筐体と、
を備える、電池。

【請求項14】

請求項１３に記載の電池と、
前記電池に蓄積された電気エネルギーを利用して推進力を発生させる推進力発生装置と、
を備える、飛行体。

【請求項15】

熱可塑性の樹脂材料を含む支持層、並びに、前記支持層の両面に形成される第１金属層及び第２金属層とを備える溶接対象を準備する準備段階と、
複数の前記溶接対象を積層する積層段階と、
前記複数の溶接対象の一部に配された軟化領域にエネルギーを印加して、前記軟化領域の前記樹脂材料を軟化させる軟化段階と、
前記軟化領域の少なくとも一部に配された溶接領域を押圧する押圧段階と、
押圧された前記溶接領域に電流及び／又は電圧を印加して、前記複数の溶接対象の前記第１金属層及び前記第２金属層を溶接する溶接段階と、
を有し、
前記複数の溶接対象のそれぞれの前記第１金属層及び前記第２金属層は、電気的に接続されており、
前記複数の溶接対象のそれぞれの前記軟化領域の少なくとも一部に、前記支持層、前記第１金属層及び前記第２金属層を貫通する複数の貫通孔が形成されており、
前記複数の貫通孔の円相当直径は、１５μｍ～１５０μｍであり、
前記複数の貫通孔のうち隣接する２つの貫通孔の間隔は、３０μｍ～２５０μｍであり、
前記押圧段階は、
前記軟化した前記樹脂材料が少なくとも一部の貫通孔の内部に流入するように、前記積層された前記複数の溶接対象に圧力を印加する段階と、
前記複数の溶接対象のそれぞれの前記第１金属層及び前記第２金属層を、溶接可能な距離まで近接させる段階と、
を含む、
積層体を生産する方法。

【請求項16】

前記複数の貫通孔の少なくとも一部の内壁に、前記第１金属層及び前記第２金属層を電気的に接続する導電部材が配される、
請求項１５に記載の積層体を生産する方法。

【請求項17】

前記導電部材は、複数の層を含み、
前記複数の層のそれぞれは、互いに異なる材料により構成される、
請求項１６に記載の積層体を生産する方法。

【請求項18】

前記複数の溶接対象のそれぞれの前記溶接領域に、前記支持層、前記第１金属層及び前記第２金属層を貫通する複数の貫通孔が形成されており、
前記複数の溶接対象のそれぞれの前記軟化領域の前記溶接領域に隣接する領域に、前記第１金属層及び前記第２金属層を貫通する複数の貫通孔が形成されている、
請求項１５に記載の積層体を生産する方法。

【請求項19】

前記複数の貫通孔の少なくとも一部の内壁に、前記第１金属層及び前記第２金属層を電気的に接続する導電部材が配され、
前記複数の溶接対象に圧力を印加する段階は、
前記軟化した前記樹脂材料が、前記少なくとも一部の貫通孔の前記内壁に配された前記導電部材を破断して、前記少なくとも一部の貫通孔の内部に流入するように、前記積層された前記複数の溶接対象に圧力を印加する段階、
を含む、
請求項１５に記載の積層体を生産する方法。

【請求項20】

前記溶接段階は、前記押圧段階において押圧された前記溶接領域をさらに押圧しながら、前記溶接領域に電流及び／又は電圧を印加する段階を含む、
請求項１５に記載の積層体を生産する方法。

【請求項21】

導電性の第１支持部材と、導電性又は非導電性の第２支持部材とを用いて、前記複数の溶接対象の前記軟化領域又は前記溶接領域を挟み込む支持段階、
をさらに有し、
前記支持段階は、前記軟化段階又は前記押圧段階の前に実施される、
請求項１５に記載の積層体を生産する方法。

【請求項22】

第１電極及び第２電極を準備する段階と、
第３電極及び第４電極を準備する段階と、
第１セパレータ、第２セパレータ及び第３セパレータを準備する段階と、
前記第１電極、前記第１セパレータ、前記第３電極、前記第２セパレータ、前記第２電極、前記第３セパレータ、及び、前記第４電極を、この順に積層する段階と、
前記第１電極及び前記第２電極の一部を溶接する段階と、
を有し、
第１電極及び第２電極のそれぞれは、
集電体と、
前記集電体の少なくとも一方の面に配された活物質層と、
を備え、
前記集電体は、
熱可塑性の樹脂材料を含む支持層と、
前記支持層の両面に形成される第１金属層及び第２金属層と、
を有し、
前記第１金属層及び前記第２金属層は、電気的に接続されており、
前記集電体の一部に配された軟化領域の少なくとも一部には、前記支持層、前記第１金属層及び前記第２金属層を貫通する複数の貫通孔が形成されており、
前記複数の貫通孔の円相当直径は、１５μｍ～１５０μｍであり、
前記複数の貫通孔のうち隣接する２つの貫通孔の間隔は、３０μｍ～２５０μｍであり、
前記第１電極及び前記第２電極の一部を溶接する段階は、
前記第１電極の前記集電体、及び、前記第２電極の前記集電体を積層する段階と、
前記集電体の前記軟化領域にエネルギーを印加して、前記軟化領域の前記樹脂材料を軟化させる軟化段階と、
前記軟化領域の少なくとも一部に配された溶接領域を押圧する押圧段階と、
押圧された前記溶接領域に電流及び／又は電圧を印加して、前記第１電極及び前記第２電極のそれぞれの前記集電体の前記第１金属層及び前記第２金属層を溶接する溶接段階と、
を含み、
前記押圧段階は、
前記軟化した前記樹脂材料が少なくとも一部の貫通孔の内部に流入するように、前記積層された前記集電体に圧力を印加する段階と、
前記積層された前記集電体のそれぞれの前記第１金属層及び前記第２金属層を、溶接可能な距離まで近接させる段階と、
を含む、
電極構造体を生産する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、積層体、電極構造体、電池、飛行体、積層体を生産する方法、及び、電極構造体を生産する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、化成膜を有する半絶縁体と、金属製導体とを溶接するための溶接方法が開示されている。特許文献２には、樹脂絶縁板を間として両面に第１金属材料及び第２金属材料が重ね合わされた電子部品の当該第１金属材料及び第２金属材料を溶接するための溶接方法が開示されている。特許文献３には、支持層の両面に導電層が形成された集電体であって、支持層及び導電層を貫通する貫通孔の内部の導電材料が充填された集電体が開示されている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特開２００４－１３０３３１号公報
［特許文献２］ 特開２００６－３０５５９１号公報
［特許文献３］ 特開２０１９－１８６２０４号公報

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0003】

本発明の第１の態様においては、積層体が提供される。上記の積層体は、例えば、積層された複数のシート材料を備える。上記の積層体において、複数のシート材料のそれぞれは、例えば、熱可塑性の樹脂材料を含む支持層を有する。複数のシート材料のそれぞれは、例えば、支持層の両面に形成される第１金属層及び第２金属層を有する。上記の積層体は、例えば、複数のシート材料の一部において、複数のシート材料に含まれる複数の第１金属層及び複数の第２金属層が一体化している。樹脂材料は、熱可塑性の樹脂材料であってよい。

【0004】

上記の何れかの積層体において、複数の第１金属層及び複数の第２金属層が一体化している領域である一体化領域に含まれる金属の体積に対する、一体化領域に含まれる樹脂の体積の割合は、５～５０％であってよい。上記の何れかの積層体において、複数のシート材料は、複数のシート材料の一方の側の最も外側に配された第１シート材料を有してよい。上記の何れかの積層体は、第１シート材料を支持する導電性の第１支持部材を備えてよい。上記の何れかの積層体において、第１支持部材の主成分と、複数の第１金属層の主成分及び複数の第２金属層の主成分とが異なってよい。上記の何れかの積層体において、一体化領域において、複数の第１金属層の主成分と同一の種類の金属と、複数の第２金属層の主成分と同一の種類の金属の体積との合計に対する、樹脂材料の体積の割合は、５～５０％であってよい。

【0005】

上記の何れかの積層体において、複数の第１金属層及び複数の第２金属層が一体化している領域である一体化領域に含まれる金属の体積に対する、一体化領域に含まれる空隙の体積の割合は、１０％以下であってよい。上記の何れかの積層体において、複数のシート材料は、複数のシート材料の一方の側の最も外側に配された第１シート材料と、複数のシート材料の他方の側の最も外側に配された第２シート材料とを有してよい。上記の何れかの積層体は、第１シート材料を支持する導電性の第１支持部材と、第２シート材料を支持する導電性又は非導電性の第２支持部材とを備えてよい。

【0006】

上記の何れかの積層体において、複数のシート材料のそれぞれは、複数の第１金属層及び複数の第２金属層が一体化している領域である一体化領域の近傍に、各シート材料を貫通する複数の貫通孔が形成された領域を有してよい。上記の何れかの積層体は、複数の貫通孔の少なくとも一部の内壁に配される導電層を備えてよい。上記の何れかの積層体において、導電層は、主成分の異なる３以上の層を有してよい。上記の何れかの積層体において、複数の貫通孔の少なくとも一部の内部には、熱可塑性の樹脂材料が配されてよい。上記の何れかの積層体において、複数の貫通孔の円相当直径は、１５μｍ～１５０μｍであってよい。上記の何れかの積層体において、複数の貫通孔のうち隣接する２つの貫通孔の間隔は、３０μｍ～２５０μｍであってよい。

【0007】

上記の何れかの積層体によれば、例えば、複数のシート材料のそれぞれにおいて、（ａ）複数の第１金属層及び複数の第２金属層が一体化している領域である一体化領域に含まれる金属の体積に対する、一体化領域に含まれる熱可塑性の樹脂材料の体積の割合である第１割合が、（ｂ）複数のシート材料に含まれる第３シート材料の一体化領域の端部から５ｍｍ以上離れた位置における、金属の体積に対する熱可塑性の樹脂材料の体積の割合である第２割合よりも小さい。上記の何れかの積層体において、第３シート材料は、複数のシート材料のうち、第２割合が最も大きなシート材料であってよい。上記の何れかの積層体において、第１割合の値は、第２割合の値の０．１～０．７倍であってよい。

【0008】

本発明の第２の態様においては、電極構造体が提供される。上記の電極構造体は、例えば、第１電極及び第２電極を備える。上記の電極構造体は、例えば、第３電極及び第４電極を備える。上記の電極構造体は、例えば、第１セパレータ、第２セパレータ及び第３セパレータを備える。上記の電極構造体において、例えば、第１電極、第１セパレータ、第３電極、第２セパレータ、第２電極、第３セパレータ、及び、第４電極が、この順に積層されている。上記の電極構造体において、第１電極及び第２電極のそれぞれは、例えば、集電体を有する。上記の電極構造体において、第１電極及び第２電極のそれぞれは、例えば、集電体の少なくとも一方の面に配された活物質層を有する。上記の電極構造体において、集電体は、例えば、熱可塑性の樹脂材料を含む支持層を含む。上記の電極構造体において、集電体は、例えば、支持層の両面に形成される第１金属層及び第２金属層を含む。上記の樹脂材料は、熱可塑性の樹脂材料を含んでよい。上記の電極構造体によれば、例えば、第１電極及び第２電極の端部の近傍において、第１電極の第１金属層及び第２金属層、並びに、第２電極の第１金属層及び第２金属層が一体化している。

【0009】

上記の何れかの電極構造体において、（ａ）複数の第１金属層及び複数の第２金属層が一体化している領域である一体化領域に含まれる金属の体積に対する、一体化領域に含まれる熱可塑性の樹脂材料の体積の割合である第１割合は、（ｂ）第１電極又は第２電極に含まれる集電体の前記一体化領域の端部から５ｍｍ以上離れた位置における、金属の体積に対する熱可塑性の樹脂材料の体積の割合である第２割合よりも小さくてよい。第２割合は、第１電極の集電体及び第２電極の集電体のうち上記の割合が大きな集電体における、上記の割合であってよい。

【0010】

本発明の第３の態様においては、電池が提供される。上記の電池は、例えば、上記の第２の態様に係る何れかの電極構造体を備える。上記の電池は、例えば、電極構造体を収容する筐体を備える。

【0011】

本発明の第４の態様においては、飛行体が提供される。上記の飛行体は、例えば、上記の第２の態様に係る何れかの電池を備える。上記の飛行体は、例えば、電池に蓄積された電気エネルギーを利用して推進力を発生させる推進力発生装置を備える。

【0012】

本発明の第５の態様においては、積層体を生産する方法が提供される。上記の方法は、例えば、熱可塑性の樹脂材料を含む支持層、並びに、支持層の両面に形成される第１金属層及び第２金属層とを備える溶接対象を準備する準備段階を有する。上記の方法は、例えば、複数の溶接対象を積層する積層段階を有する。上記の方法は、例えば、複数の溶接対象の一部に配された軟化領域にエネルギーを印加して、軟化領域の樹脂材料を軟化させる軟化段階を有する。上記の方法は、例えば、軟化領域の少なくとも一部に配された溶接領域を押圧する押圧段階を有する。上記の方法は、例えば、押圧された溶接領域に電流及び／又は電圧を印加して、複数の溶接対象の第１金属層及び第２金属層を溶接する溶接段階を有する。上記の方法において、複数の溶接対象のそれぞれの第１金属層及び第２金属層は、例えば、電気的に接続されている。上記の方法において、複数の溶接対象のそれぞれの軟化領域の少なくとも一部には、例えば、支持層、第１金属層及び第２金属層を貫通する複数の貫通孔が形成されている。

【0013】

上記の何れかの方法において、複数の貫通孔の少なくとも一部の内壁に、第１金属層及び第２金属層を電気的に接続する導電部材が配されていてもよい。上記の何れかの方法において、導電部材は、複数の層を含んでよい。上記の何れかの方法において、複数の層のそれぞれは、互いに異なる材料により構成されてよい。上記の何れかの方法において、複数の溶接対象のそれぞれの溶接領域に、支持層、第１金属層及び第２金属層を貫通する複数の貫通孔が形成されていてもよい。上記の何れかの方法において、複数の溶接対象のそれぞれの軟化領域の溶接領域に隣接する領域に、第１金属層及び第２金属層を貫通する複数の貫通孔が形成されていてもよい。

【0014】

上記の何れかの方法において、押圧段階は、軟化した樹脂材料が少なくとも一部の貫通孔の内部に流入するように、積層された複数の溶接対象に圧力を印加する段階を含んでよい。上記の何れかの方法において、押圧段階は、複数の溶接対象のそれぞれの第１金属層及び第２金属層を、溶接可能な距離まで近接させる段階を含んでよい。上記の何れかの方法において、複数の貫通孔の少なくとも一部の内壁に、第１金属層及び第２金属層を電気的に接続する導電部材が配されてよい。上記の何れかの方法において、複数の溶接対象に圧力を印加する段階は、軟化した樹脂材料が、少なくとも一部の貫通孔の内壁に配された導電部材を破断して、少なくとも一部の貫通孔の内部に流入するように、積層された複数の溶接対象に圧力を印加する段階を含んでよい。

【0015】

上記の何れかの方法において、溶接段階は、押圧段階において押圧された溶接領域をさらに押圧しながら、溶接領域に電流及び／又は電圧を印加する段階を含んでよい。上記の何れかの方法は、導電性の第１支持部材と、導電性又は非導電性の第２支持部材とを用いて、複数の溶接対象の軟化領域又は溶接領域を挟み込む支持段階を有してよい。支持段階は、軟化段階又は押圧段階の前に実施されてよい。

【0016】

本発明の第６の態様においては、電極構造体を生産する方法が提供される。上記の方法は、例えば、第１電極及び第２電極を準備する段階を有する。上記の方法は、例えば、第３電極及び第４電極を準備する段階を有する。上記の方法は、例えば、第１セパレータ、第２セパレータ及び第３セパレータを準備する段階を有する。上記の方法は、例えば、第１電極、第１セパレータ、第３電極、第２セパレータ、第２電極、第３セパレータ、及び、第４電極を、この順に積層する段階を有する。上記の方法は、例えば、第１電極及び第２電極の一部を溶接する段階を有する。上記の方法において、第１電極及び第２電極のそれぞれは、例えば、集電体を備える。上記の方法において、第１電極及び第２電極のそれぞれは、例えば、集電体の少なくとも一方の面に配された活物質層を備える。上記の方法において、集電体は、例えば、熱可塑性の樹脂材料を含む支持層を有する。上記の方法において、集電体は、例えば、支持層の両面に形成される第１金属層及び第２金属層を有する。上記の方法において、第１金属層及び第２金属層は、例えば、電気的に接続されている。上記の方法において、集電体の一部に配された軟化領域の少なくとも一部には、例えば、支持層、第１金属層及び第２金属層を貫通する複数の貫通孔が形成されている。

【0017】

上記の方法において、第１電極及び第２電極の一部を溶接する段階は、例えば、第１電極の集電体、及び、第２電極の集電体を積層する段階を含む。第１電極及び第２電極の一部を溶接する段階は、例えば、集電体の軟化領域にエネルギーを印加して、軟化領域の樹脂材料を軟化させる軟化段階を含む。第１電極及び第２電極の一部を溶接する段階は、例えば、軟化領域の少なくとも一部に配された溶接領域を押圧する押圧段階を含む。第１電極及び第２電極の一部を溶接する段階は、例えば、押圧された溶接領域に電流及び／又は電圧を印加して、第１電極及び第２電極のそれぞれの集電体の第１金属層及び第２金属層を溶接する溶接段階を含む。

【0018】

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】飛行体１００のシステム構成の一例を概略的に示す。

【図2】蓄電セル１１２の一例を概略的に示す。

【図3】蓄電セル１１２の他の例を概略的に示す。

【図4】集電体４００の一例を概略的に示す。

【図5】集電体５００の一例を概略的に示す。

【図6】集電体６００の一例を概略的に示す。

【図7】積層構造体７６０の一例を概略的に示す。

【図8】積層構造体７６０の電極の電気的な接続関係の一例を概略的に示す。

【図9】蓄電セル１１２の製造方法の一例を概略的に示す。

【図10】正極２２０の製造方法の一例を概略的に示す。

【図11】溶接装置１１２０を用いた溶接手順の一例を示す。

【図12】集電体１１０２に配された複数の貫通孔６２０の一例を示す

【図13】集電体１１０２に配された複数の貫通孔６２０の一例を示す

【図14】積層構造体７６０を作製する手順の一例を示す。

【図15】正極接続部８２０の一体化領域の断面の一例を概略的に示す。

【図16】実施例１の一体化領域の断面のＳＥＭ画像の一例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0020】

本明細書において例示される一実施形態（本実施形態と称される場合がある。）によれば、積層された複数の溶接対象の一部を溶接することで、積層体を作製する。上記の複数の溶接対象のそれぞれは、樹脂材料を含む支持層と、支持層の両面に形成される第１金属層及び第２金属層とを備える。上記の溶接対象は、シート状の材料（シート材料と称される場合がある。）であってよい。上記の溶接対象は、電池の電極に用いられる集電体であってよい。

【0021】

上記の複数の溶接対象のそれぞれの第１金属層及び第２金属層は、電気的に接続されている。これにより、第１金属層及び第２金属層が、例えば、抵抗溶接により溶接され得る。

【0022】

上記の樹脂材料の種類は特に限定されるものではないが、当該樹脂材料としては、任意の熱可塑性の樹脂材料が用いられ得る。支持層は、実質的に熱可塑性の樹脂材料により構成されていてもよく、支持層は、熱可塑性の樹脂材料であってもよい。

【0023】

支持層の主成分として熱可塑性の樹脂材料が用いられることにより、例えば、積層体が電池の電極として用いられた場合における当該電池の安全性が向上する。より具体的には、上記の電池が熱暴走した場合に、当該熱により当該熱可塑性の樹脂材料が溶断される。その結果、熱暴走が終息し得る。

【0024】

また、熱可塑性の樹脂材料は、当該樹脂材料の温度が上昇すると軟化し、流動性が向上する。これにより、複数の溶接対象の溶接工程において、加熱された溶接対象に圧力が印加されると、第１金属層及び第２金属層の間に配された樹脂材料が容易に移動し、第１金属層及び第２金属層が近接又は接触する。この状態において、第１金属層及び第２金属層にエネルギーが印加されることにより、第１金属層及び第２金属層が一体化する。

【0025】

第１金属層及び第２金属層を溶接する場合に、第１金属層及び第２金属層に圧力を印加して第１金属層及び第２金属層を近接又は接触させると、第１金属層及び第２金属層の間に配された支持層が溶接箇所の周辺に押し出される。その結果、溶接箇所の周辺の体積が膨張し、平滑性が損なわれる。積層される溶接対象の個数が増えるにつれて、上記の体積膨張の影響も大きくなる。

【0026】

これに対して、本実施形態の一例によれば、支持層が熱可塑性の樹脂材料を含み、上記の複数の溶接対象のそれぞれの一部には、支持層、第１金属層及び第２金属層を貫通する複数の貫通孔が形成される。また、上記の貫通孔が形成された領域の少なくとも一部が溶接される。これにより、溶接箇所の周辺の体積膨張が抑制される。

【0027】

本実施形態の一例によれば、複数の溶接対象が、下記の手順により溶接される。まず、複数の溶接対象の一部に配された軟化領域にエネルギーを印加する。上述されたとおり、本実施形態の溶接対象の支持層は、例えば、主に熱可塑性の樹脂材料を含む。溶接対象の軟化領域に適切なエネルギーが印加されると、支持層に含まれる熱可塑性の樹脂材料の温度が上昇し、当該樹脂材料が軟化する。

【0028】

次に、溶接対象の軟化領域の少なくとも一部に配された溶接領域を押圧する。これにより、第１金属層及び第２金属層の間に配された支持層の樹脂材料に圧力が印加される。溶接領域の内部に存在する樹脂材料は、軟化しており、適度な流動性を有する。そのため、支持層の樹脂材料に適切な大きさの圧力が印加されると、当該樹脂材料は溶接対象の内部を移動する。

【0029】

上述されたとおり、本実施形態の溶接対象の溶接領域には、支持層、第１金属層及び第２金属層を貫通する複数の貫通孔が形成されている。そのため、溶接領域に貫通孔が形成されていない場合と比較して、上述された体積膨張を引き起こす樹脂材料の量が少ない。加えて、本実施形態によれば、溶接領域の内部に存在する樹脂材料は、溶接領域の周辺に存在する貫通孔の内部に流れ込む。また、溶接領域の内部に存在する樹脂材料の一部は、溶接領域の内部に存在する第１金属層及び第２金属層に形成された貫通孔の内部に流れ込む。

【0030】

溶接対象のが溶接領域が押圧され、第１金属層及び第２金属層が近接又は接触すると、溶接対象の溶接領域に電流及び／又は電圧が印加される。これにより、複数の溶接対象のそれぞれの第１金属層及び第２金属層が溶接される。また、隣接する溶接対象の第１金属層及び第２金属層が溶接される。

【0031】

上述されたとおり、本実施形態によれば、溶接に伴い溶接領域から押し出される樹脂材料の量が少ない。また、溶接に伴い押し出された樹脂材料が貫通孔の内部に流れ込む。これにより、本実施形態によれば、溶接領域に貫通孔が形成されていない場合と比較して、上述された体積膨張が大きく抑制される。

【0032】

上述されたとおり、上記の溶接対象は、例えば、電池の電極に用いられる集電体であり、上記の積層体を生産する方法又は積層された複数の溶接対象を溶接する方法は、電池（特に、二次電池である。）の筐体の内部に配される電極構造体の作製に適用され得る。本実施形態によれば、集電体の一部に貫通孔が形成されているので、集電体の見かけ密度が小さくなる。また、樹脂材料の密度は、第１金属層及び第２金属層を構成する金属材料の密度よりも小さくなりうる。これにより、本実施形態によれば、従来の蓄電セルと比較して、蓄電セルの単位質量当たりのエネルギー密度［Ｗｈ／ｋｇ－蓄電セル］、及び／又は、活物質の単位質量あたりの容量［ｍＡｈ／ｇ－活物質］が向上し得る。

【0033】

例えば、従来、集電体として、８～２０μｍ程度の厚さを有するアルミニウム箔、銅箔などが用いられている。そのため、従来の電池においては、蓄電セルの質量に対する正極及び負極の集電体の質量の割合は、２０～２５％であった。これに対して、本実施形態によれば、集電体の一部が、アルミニウム箔又は銅箔よりも密度の小さな物質（典型的には、空気、又は、樹脂材料である。）により形成される。その結果、単位質量当たりのエネルギー密度及び／又は活物質の単位質量あたりの容量に優れた蓄電セルが提供され得る。例えば、本実施形態によれば、単位質量あたりのエネルギー密度が３５０［Ｗｈ／ｋｇ－蓄電セル］以上の蓄電セルが提供され得る。また、本実施形態に係る蓄電セルを備えた電池は、単位質量あたりのエネルギー密度が大きいので、飛行体の用途に特に適している。

【0034】

以上のとおり、本実施形態によれば、例えば、充電式電池における重量当たりのエネルギー量を改善することができ、より軽量でより多くの電力を蓄えることができる充電式電池を実現できる。充電式電池は、例えば、災害現場へ持ち込まれ、被災者へのエネルギー供給などに活用され得る。そのため、本実施形態に係る積層体、電極構造体及び電池、並びに、これらの製造方法は、持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標７「エネルギーをみんなにそしてクリーンに」又は目標１３「気候変動に具体的な対策を」などの達成に貢献できる。

【0035】

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

【0036】

本明細書において、数値範囲が「Ａ～Ｂ」と表記される場合、当該表記はＡ以上Ｂ以下を意味する。また、「置換又は非置換」とは、「任意の置換基で置換されている、又は、置換基で置換されていない」ことを意味する。上記の置換基の種類は、明細書中で言及されない限り、特に制限されない。また、上記の置換基の個数は、明細書中で言及されない限り、特に制限されない。

【0037】

（飛行体１００の概要）
図１は、飛行体１００のシステム構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、飛行体１００は、蓄電池１１０と、電力制御回路１２０と、１又は複数の電動機１３０と、１又は複数のプロペラ１４０と、１又は複数のセンサ１５０と、制御装置１６０とを備える。本実施形態において、蓄電池１１０は、１又は複数の蓄電セル１１２を有する。

【0038】

本実施形態において、飛行体１００は、蓄電池１１０に蓄積された電気エネルギーを利用して飛行する。飛行体１００としては、飛行機、飛行船又は風船、気球、ヘリコプター、ドローンなどが例示される。

【0039】

本実施形態において、蓄電池１１０は、電力制御回路１２０を介して、外部の充電装置（図示されていない。）から電気エネルギーを受領し、当該電気エネルギーを１以上の蓄電セル１１２に蓄積する。また、蓄電池１１０は、電力制御回路１２０を介して、１以上の蓄電セル１１２に蓄積された電気エネルギーを電動機１３０に供給する。

【0040】

本実施形態において、蓄電セル１１２は、電気エネルギーを蓄積する（蓄電セル１１２の充電と称される場合がる）。また、蓄電セル１１２は、蓄積された電気エネルギーを放出する（蓄電セル１１２の放電と称される場合がある）。蓄電セル１１２は、二次電池であってよい。

【0041】

蓄電セル１１２は、全固体電池であってよい。蓄電セル１１２は、全固体二次電池であってよい。全固体二次電池は、上述された電解液又はゲル電解質を実質的に含まない二次電池であり、例えば、一対の電極と、当該一対の電極の間に配される固体電解質層とを備える。

【0042】

二次電池が電解液又はゲル電解質を実質的に含まないとは、二次電池が電解液又はゲル電解質を含まない場合だけでなく、二次電池が少量の電解液又はゲル電解質を含む場合をも意味する。二次電池の構成材料が電解液又はゲル電解質に含まれる溶媒に溶解する場合であっても、二次電池に含まれる溶媒の量が少なければ、二次電池の構成材料が溶媒に溶解することの電池性能に対する影響が無視し得るからである。

【0043】

一実施形態において、蓄電セル１１２は、（ｉ）支持電解質塩及び溶媒を含む電解液、及び、（ｉｉ）支持電解質塩、有機高分子化合物及び有機溶媒を含むゲル電解質の少なくとも一方を含まない。他の実施形態において、活物質として用いられる有機化合物の質量［ｋｇ］に対する、電解液及びゲル電解質の質量［ｋｇ］の割合は、５％未満である。

【0044】

二次電池のキャリアイオンとしては、リチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウムなどが例示される。二次電池としては、ナトリウムイオン二次電池、リチウムイオン二次電池、リチウム金属二次電池、リチウム空気二次電池、リチウム硫黄二次電池、マグネシウムイオン二次電池などが例示される。

【0045】

例えば、車両に搭載される二次電池用の活物質としては、単位体積あたりに蓄積できる電荷量の大きな材料が選択されることが多い。一方、本実施形態において、蓄電セル１１２は飛行体１００に搭載される。そのため、蓄電セル１１２に用いられる活物質は、単位質量あたりに蓄積できる電荷量の大きな材料であることが好ましい。

【0046】

蓄電セル１１２の質量エネルギー密度は、３５０［Ｗｈ／ｋｇ‐蓄電セル］以上であることが好ましく、４００Ｗｈ／ｋｇ‐蓄電セル］以上であることがより好ましく、５００Ｗｈ／ｋｇ‐蓄電セル］以上であることがより好ましく、６００Ｗｈ／ｋｇ‐蓄電セル］以上であることがより好ましく、７００［Ｗｈ／ｇ‐蓄電セル］以上であることがさらに好ましい。これにより、飛行体の電源の用途に特に適した蓄電セルが得られる。

【0047】

蓄電セル１１２の体積エネルギー密度は、３００［Ｗｈ／ｍ^３‐蓄電セル］以上１２００［Ｗｈ／ｍ^３‐蓄電セル］以下であってもよく、４００［Ｗｈ／ｍ^３‐蓄電セル］以上１０００［Ｗｈ／ｍ^３‐蓄電セル］以下であってもよい。蓄電セル１１２が飛行体１００の電源の一部として飛行体１００に搭載される場合、蓄電セル１１２の体積エネルギー密度は、６００［Ｗｈ／ｍ^３‐蓄電セル］以下であってもよく、８００［Ｗｈ／ｍ^３‐蓄電セル］以下であってもよい。

【0048】

蓄電セル１１２は、上記の数値範囲内の質量エネルギー密度と、上記の数値範囲内の体積エネルギー密度を有してもよい。これにより、車両の電源に用いることが比較的困難な蓄電セルを、飛行体の電源として利用することができる。蓄電セル１１２の詳細は後述される。

【0049】

本実施形態において、電力制御回路１２０は、蓄電池１１０の電力の入力及び出力を制御する。電力制御回路１２０は、制御装置１６０からの命令に基づいて、蓄電池１１０の電力の入力及び出力を制御してよい。電力制御回路１２０は、例えば、制御装置１６０からの制御信号に基づいて動作する複数のスイッチング素子を含む。

【0050】

本実施形態において、電動機１３０は、電力制御回路１２０を介して、蓄電池１１０から電気エネルギーを受領する。電動機１３０は、蓄電池１１０から受領した電気エネルギーを利用して、プロペラ１４０を回転させる。これにより、電動機１３０は、蓄電セル１１２に蓄積された電気エネルギーを利用して、飛行体１００の推進力を発生させることができる。

【0051】

本実施形態において、センサ１５０は、飛行体１００の位置及び姿勢に関する各種の物理量を測定する。飛行体１００の位置及び姿勢に関する各種の物理量を測定するためのセンサとしては、ＧＰＳ信号受信機、加速度センサ、角加速度センサ、ジャイロセンサなどが例示される。センサ１５０は、蓄電池１１０の状態に関する各種の物理量を測定してよい。蓄電池１１０の状態に関する各種の物理量を測定するためのセンサとしては、温度センサ、電流センサ、電圧センサなどが例示される。

【0052】

本実施形態において、制御装置１６０は、飛行体１００を制御する。制御装置１６０は、電力制御回路１２０を制御することで、蓄電池１１０の電力の入出力を制御してよい。例えば、制御装置１６０は、蓄電池１１０の出力電流、出力電圧、入力電流、入力電圧などを制御する。これにより、制御装置１６０は、飛行体１００の位置及び姿勢を制御することができる。制御装置１６０は、センサ１５０からの出力に基づいて電力制御回路１２０を制御することで、飛行体１００の位置及び姿勢を制御してよい。

【0053】

蓄電池１１０は、二次電池の一例であってよい。蓄電セル１１２は、二次電池の一例であってよい。電動機１３０は、推進力発生装置の一例であってよい。二次電池は、電池の一例であってよい。

【0054】

（蓄電セル１１２の概要）
図２は、蓄電セル１１２の一例を概略的に示す。本実施形態においては、蓄電セル１１２がコイン型の全固体二次電池である場合を例として、蓄電セル１１２の詳細が説明される。しかしながら、蓄電セル１１２はコイン型の全固体二次電池に限定されないことに留意されたい。

【0055】

（蓄電セル）
本実施形態において、蓄電セル１１２は、正極ケース２１２と、負極ケース２１４と、封止剤２１６と、金属バネ２１８とを備える。また、蓄電セル１１２は、正極２２０と、セパレータ２３０と、負極２４０とを備える。本実施形態において、正極２２０は、正極集電体２２２と、正極活物質層２２４とを有する。本実施形態において、負極２４０は、負極集電体２４２と、負極活物質層２４４とを有する。

【0056】

本実施形態において、蓄電セル１１２は、正極２２０と、セパレータ２３０と、負極２４０とを有する構造体２６０を備える。図２に示されるとおり、正極２２０、セパレータ２３０及び負極２４０はこの順に積層されており、セパレータ２３０は、正極２２０及び負極２４０の間に配される。

【0057】

本実施形態においては、蓄電セル１１２が、電解液又はゲル電解質を実質的に含まない場合を例として、蓄電セル１１２の詳細が説明される。また、本実施形態においては、正極集電体２２２が（ｉ）導電性材料を含む導電層及び（ｉｉ）導電層を支持する支持層を有する場合を例として、蓄電セル１１２の詳細が説明される。

【0058】

本実施形態において、正極ケース２１２及び負極ケース２１４を組み立てることで、正極ケース２１２及び負極ケース２１４の内部に空間が形成される。正極ケース２１２及び負極ケース２１４により形成された空間の内部には、金属バネ２１８、正極２２０、セパレータ２３０及び負極２４０が収容される。正極２２０、セパレータ２３０及び負極２４０は、金属バネ２１８の反発力により、正極ケース２１２及び負極ケース２１４の内部に固定される。

【0059】

正極ケース２１２及び負極ケース２１４は、例えば、円盤状の薄板形状を有する導電性の材料により構成される。本実施形態において、封止剤２１６は、正極ケース２１２及び負極ケース２１４の間に形成される隙間を封止する。封止剤２１６は、絶縁性材料を含む。封止剤２１６は、正極ケース２１２及び負極ケース２１４を絶縁する。

【0060】

（正極）
本実施形態において、正極集電体２２２は、正極活物質層２２４を保持する。本実施形態において、正極集電体２２２は、０．０１ｍΩ～１Ωの電気抵抗を有する。これにより、正極集電体２２２の製造中に正極集電体２２２の導電層（導電層の詳細は後述される。）に圧力が印加される前後において、特定の測定条件で当該導電層に電流を印加して測定される電圧の変動が、例えば、１００ｍＶ未満に抑制される。正極集電体２２２は、０．０１ｍΩ～３３３ｍΩの電気抵抗を有してもよく、０．０１ｍΩ～１００ｍΩの電気抵抗を有してもよい。

【0061】

正極集電体２２２の密度は、例えば、１．１～２．０ｇ／ｃｍ^３程度に調整される。これにより、例えば、正極活物質層２２４に含まれる活物質の主成分が、アントラキノン（密度：１．３ｇ／ｃｍ^３）、アントラセン（密度：１．２５ｇ／ｃｍ^３）及び／又はナフタレン（密度：１．１４ｇ／ｃｍ^３）である場合、正極集電体２２２及び正極活物質層２２４を有する正極２２０の質量が非常に軽くなり、蓄電セル１１２の質量エネルギー密度が大きくなる。

【0062】

本実施形態において、正極集電体２２２の少なくとも一部は、金属よりも密度の小さな材料により形成される。正極集電体２２２の少なくとも一部は、アルミニウムよりも密度の小さな材料により形成されてもよい。例えば、正極集電体２２２の少なくとも一部は、樹脂により形成される。これにより、蓄電セル１１２が軽量化され得る。

【0063】

特に、固体電解質を主成分とするセパレータ２３０が用いられる場合、固体電解質の種類によっては、セパレータ２３０の質量が比較的大きくなる。このような場合であっても、正極集電体２２２の少なくとも一部が樹脂により形成されることにより、蓄電セル１１２の全体の質量の増加が抑制される。その結果、蓄電セル１１２の質量当たりの容量、及び、蓄電セル１１２のエネルギー密度が向上する。

【0064】

例えば、正極集電体２２２は、導電性材料を含む導電層と、当該導電層を支持する支持層とを備える。導電層及び支持層の詳細は後述される。

【0065】

正極集電体２２２の形状としては、箔形状（板形状、フィルム形状、シート形状などと称される場合がある）、メッシュ形状、穴あき板形状などが例示される。正極集電体２２２の厚さは、特に限定されるものではないが、１～２００μｍであることが好ましい。正極集電体２２２の厚さは、６～２０μｍであってもよく、４～１０μｍであってもよい。

【0066】

本実施形態において、正極活物質層２２４は、正極集電体２２２の少なくとも一方の面に形成される。正極活物質層２２４の厚さは、正極集電体２２２の片面あたり１～１００μｍであってもよく、５～５０μｍであってもよい。

【0067】

正極活物質層２２４は、例えば、正極活物質と、結着材料（バインダーと称される場合がある。）とを含む。正極活物質層２２４は、導電性材料及びイオン伝導性材料の少なくとも一方をさらに含んでよい。正極活物質層２２４は、正極活物質と、イオン伝導性材料とを含んでもよい。これにより、正極活物質層２２４の内部に形成されるイオン伝導パス及び／又は電子伝導パスの切断が抑制され得る。

【0068】

一実施形態において、正極活物質層２２４は、正極集電体２２２の少なくとも一方の面の上に、正極活物質層２２４を構成する材料及び溶媒を含むスラリーを塗布し、当該スラリーを乾燥させることで形成される。上記の溶媒としては、各種の溶媒物質又はその混合物が例示される。上記の溶媒物質の種類は特に限定されるものではないが、上記の溶媒物質としては、Ｎ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）、水などが例示される。

【0069】

他の実施形態において、正極活物質層２２４は、正極活物質層２２４を構成する材料を混合してシート状に成型し、当該シート状の混合物を正極集電体２２２の少なくとも一方の面に圧着することで形成される。正極活物質として有機化合物が用いられる場合、上記の圧着工程において正極活物質層２２４に過度の圧力が印加されないように、正極集電体２２２及び正極活物質層２２４が圧着される。

【0070】

例えば、コーターを用いて、正極集電体２２２の上に正極活物質層２２４の前駆材料が塗工されるときに、正極活物質層２２４の前駆材料に印加される圧力が調整される。例えば、コーターによる塗工ギャップが１８０μｍ以上となるように設定される。上記の塗工ギャップは２００μｍ以上に設定されてもよい。これにより、正極活物質層２２４中のイオン伝導パス及び／又は電子伝導パスの切断が抑制される。

【0071】

正極活物質として有機化合物が用いられる場合、正極活物質層２２４の体積に対する、正極活物質として機能する有機化合物の体積の割合（活物質体積割合と称される場合がある。）は、６０％以上であってよい。正極活物質層２２４の体積に対する、正極活物質として機能する有機化合物の体積の割合は、６０～８０％であることが好ましく、６５～７５％であることがより好ましい。

【0072】

正極活物質層２２４が高圧でプレスされると、正極活物質層２２４の体積に対する、正極活物質として機能する有機化合物の体積の割合が８０％を超える。上記の割合が８０％を超えると、イオン伝導パスが細くなったり、イオン伝導パスが切断されたりする。その結果、正極活物質層２２４の容量が小さくなる。上記の高圧は、５０ＭＰａ以上を意味してもよく、１００ＭＰａ以上を意味してもよく、５００ＭＰａ以上を意味してもよい。

【0073】

一方、正極活物質層２２４の体積に対する、正極活物質として機能する有機化合物の体積の割合が６０％未満になると、キャリアイオンの伝導性は良好になるものの、正極活物質の密度が小さくなったり、正極活物質層２２４に含まれる正極活物質の質量が少なくなったりする。その結果、正極活物質層２２４の容量が小さくなる。

【0074】

正極活物質層２２４の体積に対する、正極活物質として機能する有機化合物の体積の割合は、例えば、三次元ＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）を用いた観察結果に基づいて決定される。例えば、一般財団法人材料科学技術振興財団により提唱されている「三次元SEMによる活物質体積の数値評価(C0316)」（https://www.mst.or.jp/casestudy/tabid/1318/pdid/87/Default.aspx）によれば、SEM観察を繰り返し、数十枚の連続画像を取得することで、一定体積中の各物質の存在比率、平均体積などの情報が取得され得る。

【0075】

正極活物質層２２４における活物質体積割合は、例えば、蓄電セル１１２の製造工程において正極活物質層２２４に加えられる圧力の大きさにより決定される。蓄電セル１１２の製造工程において正極活物質層２２４に印加される圧力が大きくなると、正極活物質層２２４における活物質体積割合は大きくなる。正極活物質層２２４に印加される圧力の大きさと、正極活物質層２２４における活物質体積割合の増加の度合いとの関係は、例えば、有機活物質の種類によって異なる。

【0076】

そこで、例えば、正極活物質として有機化合物が用いられる場合、作製された蓄電セル１１２に含まれる正極活物質層２２４における活物質体積割合が８０％以下となるように、蓄電セル１１２の製造工程中に正極活物質層２２４に印加される圧力の最大値が調整又は管理される。これにより、正極及び又は電池の実容量が、正極及び又は電池の理論容量と比較して大きく減少するという現象の発生が抑制される。

【0077】

また、正極活物質層２２４のヤング率が小さいほど、正極活物質層２２４に高圧が印加された場合における活物質体積割合の増加の度合いが大きくなり得る。そこで、正極活物質が有機化合物である場合、正極活物質層２２４のヤング率が、セパレータ２３０のヤング率と同程度に調整されてよい。例えば、セパレータ２３０が主として高分子固体電解質により構成され、且つ、正極活物質が有機化合物である場合、正極活物質のヤング率に対する高分子固体電解質のヤング率の割合が、０．７～１．３となるように、正極活物質層２２４の材料及び／又は製造条件が決定される。

【0078】

上記のヤング率は、例えば、ＪＩＳ Ｋ７１７１に規定される曲げ試験により測定される。上記の曲げ試験においては、歪み速度が約１％／分となるように設定される。

【0079】

なお、正極活物質層２２４のヤング率は、特に限定されない。例えば、蓄電セル１１２の製造工程において正極活物質層２２４に印加される圧力が比較的小さい場合、正極活物質層２２４の材料は、正極活物質層２２４のヤング率を考慮することなく、任意に決定され得る。

【0080】

また、本実施形態によれば、正極集電体２２２及び正極活物質層２２４の固着工程においても、正極集電体２２２及び正極活物質層２２４に印加される圧力が、上記のとおりに設定又は調整される。これにより、正極集電体２２２に含まれる導電層が薄い場合であっても、当該導電層の破断が抑制される。その結果、正極集電体２２２の電気抵抗の増加が抑制される。本実施形態によれば、正極活物質層２２４のイオン伝導パス及び／又は導電パスの減少に伴う容量の低下が抑制されるだけでなく、正極集電体２２２の電気抵抗の増大に伴う容量の低下も抑制され得る。

【0081】

上述されたとおり、本実施形態によれば、正極活物質層２２４の体積に対する、正極活物質として機能する有機化合物の体積の割合が、６０～８０％となるように、固着工程における圧力が設定又は調整される。この場合、正極活物質層２２４の体積に対する、空隙の体積の割合（空隙率、ポロシティなどと称される場合がある）は、２５～４０％となる。

【0082】

（正極活物質）
正極活物質層２２４に含まれる正極活物質としては、蓄電セル１１２のキャリアイオンを吸蔵及び放出することができる各種の物質が用いられる。本実施形態においては、正極活物質は、主として、単一又は複数の種類の有機化合物により構成される。正極活物質は、無機化合物を含んでもよい。例えば、正極活物質層２２４に含まれる正極活物質のうち、８０質量％以上が有機化合物により構成される。

【0083】

上述されたとおり、正極２２０は、正極集電体２２２と、正極活物質層２２４とを有する。正極活物質層２２４の質量は、正極２２０の全質量の８０％以上であってよい。正極活物質の質量は、正極活物質層２２４の全質量の８０％以上であってよい。正極活物質として用いられる有機化合物の質量は、正極活物質の全質量の８０％以上であってよい。

【0084】

正極活物質として用いられる無機化合物（無機正極活物質と称される場合がある。）としては、金属酸化物、金属ケイ酸塩、金属リン酸塩、金属ホウ酸塩などが例示される。上記の金属としては、Ｖ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏなどの遷移金属が例示される。

【0085】

正極活物質として用いられる有機化合物（有機正極活物質と称される場合がある。）としては、各種の酸化還元活性な化合物が有機正極活物質として用いられる。有機正極活物質としては、共役系高分子、ジスルフィド、キノン、局在型ラジカル、非局在型ラジカルなどが例示される。

【0086】

有機正極活物質は、芳香族炭化水素、芳香族複素環化合物、１以上のシアノ基により置換されたアルケン、ジスルフィド、及び、その誘導体、並びに、これらに由来する構造又は構造単位を含む化合物からなる群から選択される少なくとも１種の化合物であってよい。有機正極活物質が上記の構造単位を含む化合物である場合、その重合度は１００以下であってよい。上記の誘導体は、１以上の水素が、ケトン基、ＯＨ基、ＯＭ基（Ｍは、金属である。Ｍとしては、電池のキャリア金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属などが例示される）、ニトロ基などにより置換された化合物であってよい。

【0087】

有機正極活物質は、ベンゼン環に少なくとも２個の酸素原子が結合した構造を含む化合物、ベンゼン環に少なくとも２個の水酸基が結合した構造を含む化合物、ベンゼン環の少なくとも２個の炭素原子が窒素原子に置換された構造を含む化合物、炭素の二重結合に少なくとも２個のシアノ基が結合した構造を含む化合物、ジスルフィド結合を含む化合物、及び、その誘導体、並びに、これらに由来する構造又は構造単位を含む化合物からなる群から選択される少なくとも１種の化合物であってよい。有機正極活物質が上記の構造単位を含む化合物である場合、その重合度は１００以下であってよい。上記の誘導体は、１以上の水素が、ケトン基、ＯＨ基、ＯＭ基（Ｍは、金属である。Ｍとしては、電池のキャリア金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属などが例示される）、ニトロ基などにより置換された化合物であってよい。

【0088】

特定の化合物に由来する構造を含む化合物は、当該特定の化合物に含まれる少なくとも１つの水素が除かれてできる基又は構造を含む化合物であってよい。特定の化合物に由来する構造を含む化合物は、当該化合物の単量体であってもよく、二量体又は多量体であってもよい。例えば、芳香族炭化水素の誘導体の一例であるベンゾキノンに由来する構造を含む化合物としては、ナフトキノン、アントラキノン、フェナントレンキノンなどの多環芳香族炭化水素の誘導体が例示される。

【0089】

例えば、１，４－ナフトキノン、５，８－ジヒドロキシ－１，４－ナフトキノン、及び、９，１０－アントラキノンは、ベンゾキノンに由来する構造を含む。５，８－ジヒドロキシ－１，４－ナフトキノン（ナフタザリンと称される場合がある。）は、１，４－ナフトキノンに由来する構造を含む化合物の一例であってよい。また、９，１０－アントラキノンは、１，４－ナフトキノンに由来する構造を含む化合物の一例であってよい。

【0090】

同様に、特定の化合物に由来する構造単位を含む化合物は、当該特定の化合物、又は、当該特定の化合物に含まれる少なくとも１つの水素が除かれてできる基若しくは構造を、繰り返し単位として含むポリマー又はオリゴマーが例示される。上述されたとおり、特定の化合物に由来する構造単位を含む化合物は、重合度が１００以下のオリゴマーであることが好ましい。これにより、質量エネルギー密度の大きな電池が作製され得る。

【0091】

有機正極活物質は、正極活物質層２２４における活物質体積割合が８０％を超える場合に、正極活物質層２２４の容量が正極活物質層２２４の理論容量の５０％未満となるような化合物であってよい。有機正極活物質は、正極活物質層２２４における活物質体積割合が８０％を超える場合に、正極活物質層２２４の容量が正極活物質層２２４の理論容量の５０％未満となり、且つ、正極活物質層２２４における活物質体積割合が６５～７５％の場合に、正極活物質層２２４の容量が正極活物質層２２４の理論容量の５０％以上（より好ましくは、７０％以上である。）となるような化合物であってよい。上述されたとおり、本実施形態によれば、このような有機化合物が電池の正極活物質として用いられた場合であっても、高容量の電池が作製され得る。

【0092】

このような有機化合物としては、分子量が比較的小さく、且つ、多電子授受能を有する有機分子が例示される。上記の有機分子が低分子化合物である場合、当該有機分子の分子量は、例えば、５００以下である。上記の有機分子の分子量は、２００以下であってもよい。上記の有機分子がポリマー又はオリゴマーである場合、当該有機分子の分子量は、例えば、５０００以下である。上記の有機分子の分子量は、３０００以下であってもよい。

【0093】

有機正極活物質は、０．１０１３ＭＰａ、２５℃の条件下におけるエチレンカーボネート（ＥＣ）に対する溶解度が０．０１～４０［ｍｍｏｌ／ｌ‐ＥＣ］の有機化合物、及び、０．１０１３ＭＰａ、２５℃の条件下におけるジエチルカーボネート（ＤＥＣ）に対する溶解度が０．０１～４０［ｍｍｏｌ／ｌ‐ＤＥＣ］の有機化合物からなる群から選択される少なくとも１種の化合物であってよい。上記の溶解度に関する数値範囲の上限は、１０［ｍｍｏｌ／ｌ‐溶媒］であることが好ましい。上述されたとおり、本実施形態によれば、このような有機化合物が電池の正極活物質として用いられた場合であっても、比較的寿命の長い電池が作製され得る。

【0094】

このような有機化合物としては、分子量が比較的小さく、且つ、多電子授受能を有する有機分子が例示される。上記の有機分子が低分子化合物である場合、当該有機分子の分子量は、例えば、５００以下である。上記の有機分子の分子量は、２００以下であってもよい。上記の有機分子がポリマー又はオリゴマーである場合、当該有機分子の分子量は、例えば、５０００以下である。上記の有機分子の分子量は、３０００以下であってもよい。

【0095】

上述されたとおり、蓄電セル１１２の有機活物質が電解液又はゲル電解質の溶媒に溶解しやすいほど、蓄電セル１１２が電解液又はゲル電解質を実質的に含まないことの効果が大きくなる。エチレンカーボネート（ＥＣ）及びジエチルカーボネート（ＤＥＣ）は、電解液又はゲル電解質の溶媒として広く用いられている非プロトン性有機溶媒である。そのため、正極活物質層２２４が上記のような溶解度を有する有機化合物を含む場合、蓄電セル１１２が電解液又はゲル電解質を実質的に含まないことの効果が大きくなり得る。

【0096】

有機正極活物質の具体例としては、下記の化学式のそれぞれにより表される化合物及びその誘導体、並びに、これらに由来する構造又は構造単位を含む化合物からなる群から選択される少なくとも１種の化合物が例示される。上述されたとおり、特定の化合物に由来する構造を含む化合物は、当該特定の化合物に含まれる少なくとも１つの水素が除かれてできる基又は構造を含む化合物であってよい。同様に、特定の化合物に由来する構造単位を含む化合物は、当該特定の化合物、又は、当該特定の化合物に含まれる少なくとも１つの水素が除かれてできる基若しくは構造を、繰り返し単位として含むポリマー又はオリゴマーが例示される。

【0097】

【化1】

【0098】

上記の誘導体は、１以上の水素が、重水素、水酸基、ＯＭ基（Ｍは、金属である。Ｍとしては、電池のキャリア金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属などが例示される）、ハロゲン、各種の有機基などにより置換された化合物であってよい。上記の群から選択される少なくとも１種の化合物の分子量は、例えば５００以下である。上記の群から選択される少なくとも１種の化合物の分子量は、２００以下であってもよい。上記の構造単位を含む化合物は、重合度が１００以下のオリゴマーであることが好ましい。

【0099】

上記の化学式において、Ｒ及びＲ'は、それぞれ独立して、水素、重水素、水酸基、ＯＭ基（Ｍは、金属である。Ｍとしては、電池のキャリア金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属などが例示される）、ニトロ基、アミノ基、スルホ基、又は、有機基を示す。上記の有機基としては、各種の１価の基が例示される。上記の有機基としては、アルキル基、アルケニル基、ケトン基、カルボキシル基、カルボニル基、アリール基、シアノ基、ヘテロ環を含む基などが例示される。Ｒ及びＲ'は、それぞれ独立して、水素、重水素、水酸基、ＯＭ基（Ｍは、金属である。Ｍとしては、電池のキャリア金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属などが例示される）、ケトン基、シアノ基、カルボニル基、及び、ヘテロ環を含む基から選択される１つであってよい。

【0100】

上記の有機基は、下記の化学式のそれぞれにより表される化合物又はその誘導体に由来する構造を有する１価の基であってよい。

【0101】

【化2】

【0102】

上記の化学式のそれぞれにより表される化合物に由来する構造を有する１価の基は、上記の化学式のそれぞれにおいて、芳香環に結合する水素のうちの１つが除かれてできる基であってよい。上記の化学式のそれぞれにより表される化合物の誘導体は、上記の化学式において、１以上の水素が、重水素、ハロゲン、水酸基、ＯＭ基（Ｍは、金属である。Ｍとしては、電池のキャリア金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属などが例示される）、ニトロ基、アミノ基、スルホ基、有機基などにより置換された化合物であってよい。上記の誘導体に由来する構造を有する１価の基は、当該誘導体の芳香環に結合する水素のうちの１つが除かれてできる基であってよい。

【0103】

例えば、セパレータ２３０が、主に、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、及び、これらの誘導体から選択される少なくとも１種の化合物を含む固体電解質層により構成される場合、正極活物質層２２４は、有機正極活物質として、上記の化学式のそれぞれにより表される化合物及びその誘導体、並びに、これらに由来する構造又は構造単位を含む化合物からなる群から選択される少なくとも１種の化合物を含む。これにより、上述された有機正極活物質の容量の低下が抑制される。

【0104】

上記の化学式のそれぞれにより表される化合物及びその誘導体は、分子量が小さく、且つ、多電子授受能を有する。そのため、これらが蓄電セル１１２の活物質として用いられることで、蓄電セル１１２のエネルギー密度及び／又は容量が向上する。特に、本実施形態によれば、蓄電セル１１２が電解液又はゲル電解質を実質的に含まない。また、正極活物質層２２４が２０％以上のポロシティを有する。これにより、蓄電セル１１２のエネルギー密度及び／又は容量がさらに向上する。

【0105】

上記の化学式のうち、ｐ－ベンゾキノンに由来する構造を含む化合物としては、５，８－ジヒドロキシ－１，４－ナフトキノン（ナフタザリンと称される場合がある）、ナフタザリン二量体などが例示される。同様に、ｐ－ベンゼンジオールに由来する構造を含む化合物としては、ナフタザリン、ナフタザリン二量体などが例示される。これらの化合物が正極活物質として用いられることで、エネルギー密度の大きな電池が作製され得る。

【0106】

ｐ－ベンゾキノンに由来する構造を含む化合物は、２，４－ジヒドロキシ－ｐ－ベンゾキノンであってもよい。また、上記の化学式のうち、ｏ－ベンゾキノンに由来する構造を含む化合物としては、４－ニトロ－１，２－ベンゾキノンなどが例示される。これらの化合物が正極活物質として用いられることで、エネルギー密度の大きな電池が作製され得る。

【0107】

（正極活物質以外の材料）
正極活物質層２２４に含まれる結着材料は、正極活物質層２２４を構成する材料を結着し、正極２２０の電極形状を保持する。結着材料としては、例えば、各種の高分子材料が用いられる。上記の高分子材料としては、カルボキシメチルセルロース、スチレン－ブタジエンゴム、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアクリル酸、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、及び、これらの誘導体などが例示される。

【0108】

結着材料は、有機正極活物質の溶解度が予め定められた値よりも大きな溶媒に溶解する材料であってもよい。上記の溶媒に対する結着材料の溶解度は、上記の溶媒に対する有機正極活物質の溶解度と同等以上であってよい。これにより、例えば、蓄電セル１１２の構成材料を再利用する場合に、蓄電セル１１２の分解工程が容易になる。

【0109】

正極活物質層２２４に含まれる導電性材料は、正極活物質層２２４の導電率を向上させる。これにより、正極２２０の抵抗が小さくなる。導電性材料は、電子伝導性を有する材料であれば特に限定されない。導電性材料としては、炭素系材料、金属系材料、導電性高分子材料などが例示される。これらの導電性材料は、単独で用いられてもよく、２種以上の導電助剤が組み合せられてもよい。

【0110】

炭素系材料としては、黒鉛、カーボンブラック（例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラックなどである）、コークス、非晶質炭素、炭素繊維、カーボンナノチューブ、グラフェンなどが例示される。金属系材料としては、アルミニウム、金、銀、銅、鉄、白金、クロム、スズ、インジウム、チタン、ニッケルなどが例示される。導電性高分子材料としては、ポリフェニレン誘導体などが例示される。

【0111】

導電性材料は、有機正極活物質の溶解度が予め定められた値よりも大きな溶媒に溶解する材料であってもよい。上記の溶媒に対する導電性材料の溶解度は、上記の溶媒に対する有機正極活物質の溶解度と同等以上であってよい。これにより、例えば、蓄電セル１１２の構成材料を再利用する場合に、蓄電セル１１２の分解工程が容易になる。

【0112】

正極活物質層２２４に含まれる伝導性材料は、正極活物質層２２４におけるキャリアイオンの伝導性を向上させる。伝導性材料としては、例えば、各種の固体電解質が用いられる。固体電解質としては、硫化物系固体電解質、酸化物系固体電解質、高分子固体電解質などが例示される。伝導性材料として、高分子固体電解質が用いられてよい。高分子固体電解質としては、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、及び、これらの誘導体から選択される少なくとも１種の化合物が例示される。

【0113】

後述されるとおり、本実施形態において、セパレータ２３０は、高分子固体電解質を含む。伝導性材料として用いられる高分子固体電解質の種類は、セパレータ２３０に含まれる高分子固体電解質の種類と同一であってもよく、異なってもよい。

【0114】

伝導性材料は、有機正極活物質の溶解度が予め定められた値よりも大きな溶媒に溶解する材料であってもよい。上記の溶媒に対する伝導性材料の溶解度は、上記の溶媒に対する有機正極活物質の溶解度と同等以上であってよい。これにより、例えば、蓄電セル１１２の構成材料を再利用する場合に、蓄電セル１１２の分解工程が容易になる。

【0115】

（セパレータ）
本実施形態において、セパレータ２３０は、正極２２０及び負極２４０の間に配され、正極２２０及び負極２４０を隔離する。また、セパレータ２３０は、正極２２０及び負極２４０の間におけるキャリアイオンの伝導性を確保する。セパレータ２３０の厚さは、特に限定されるものではないが、１０～５０μｍであることが好ましい。

【0116】

本実施形態において、セパレータ２３０は、層状（板状、フィルム状、シート状などと称される場合がある。）の固体電解質（固体電解質層と称される場合がある。）を備える。これにより、固体電解質層が、蓄電セル１１２のセパレータとして機能する。

【0117】

一実施形態において、セパレータ２３０として、固体電解質層が用いられる。固体電解質層は、単一の固体電解質層により構成されてもよく、複数の固体電解質層により構成されてもよい。他の実施形態において、セパレータ２３０として、１又は複数の固体電解質層と、固体電解質以外の材料を含む他の層との積層体が用いられる。他の層は、イオン伝導性を有してよい。他の層としては、複数の貫通孔が形成された樹脂と、当該貫通孔の内部に充填されたイオン伝導性材料とを備える複合材料が例示される。

【0118】

これにより、電解液又はゲル電解質を含まない二次電池が作製され得る。その結果、正極活物質層２２４及び／又は負極活物質層２４４が、主な活物質として有機活物質を含む場合であっても、有機活物質が電解液又はゲル電解質の溶媒に溶解することによる電池寿命の減少が抑制され得る。

【0119】

なお、セパレータ２３０は、上記の実施形態に限定されない。例えば、細孔の内部に固体電解質が配された多孔質材料が、セパレータ２３０として用いられる。適切な支持材料又は保持材料をゲル電解質又は電解液に浸漬し、当該支持材料又は当該保持材料の内部にゲル電解質又は電解液を浸潤させた後、当該支持材料又は当該保持材料の内部に配された電解質を固化させることで、セパレータ２３０が作製されてもよい。例えば、ゲル電解質又は電解液を含む支持材料又は保持材料を乾燥させることで、当該支持材料又は当該保持材料の内部に配された電解質が固化する。

【0120】

電解液又はゲル電解質の溶媒としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、フルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）、γ－ブチロラクトン、スルホラン、アセトニトリル、１，２－ジメトキシメタン、１，３－ジメトキシプロパン、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、２－メチルテトラヒドロフラン、及び、これらの混合物が例示される。特に、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、及び、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）は、電解液又はゲル電解質の溶媒として広く用いられている。

【0121】

（固体電解質層）
本実施形態において、セパレータ２３０は、高分子固体電解質を主な構成材料として含む固体電解質層を備える。固体電解質層は、例えば、８０質量％以上の真正高分子固体電解質を含む。セパレータ２３０が高分子固体電解質を主な構成材料として含む場合、高圧のプレス工程を経ることなく、セパレータ２３０と、正極２２０及び／又は負極２４０とが接合され得る。

【0122】

その結果、例えば、正極活物質層２２４及び／又は負極活物質層２４４が有機活物質を含む場合であっても、２０％以上のポロシティを有する正極活物質層２２４及び／又は負極活物質層２４４が得られる。上述されたとおり、正極活物質層２２４及び／又は負極活物質層２４４のポロシティが２０％以上である場合、理論容量に対する、正極活物質層２２４及び／又は負極活物質層２４４の容量の割合が大きな蓄電セル１１２が得られる。理論容量に対する、正極活物質層２２４及び／又は負極活物質層２４４の容量の割合は、５０％以上であることが好ましく、６０％以上であることがより好ましく、７０％以上であることがさらに好ましい。

【0123】

固体電解質層は、例えば、平滑な支持板の上に、固体電解質層を構成する材料及び溶媒を含むスラリーを塗布し、当該スラリーを乾燥させることで作製される。上記の溶媒としては、各種の溶媒又はその混合物が例示される。上記の溶媒の種類は特に限定されるものではないが、上記の溶媒としては、Ｎ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）、水、メタノールなどが例示される。

【0124】

固体電解質層を構成する高分子固体電解質としては、例えば、６０℃の条件下で１×１０^－４ ［Ｓ／ｃｍ］以上のイオン伝導度を有する高分子材料が用いられる。蓄電セル１１２の正極活物質及び／又は負極活物質として有機化合物が用いられる場合、当該有機化合物のヤング率に対する上記の高分子材料のヤング率の割合が０．７～１．３となるように、高分子材料の種類、組成及び分子量の少なくとも１つが決定されてよい。

【0125】

これにより、蓄電セル１１２の製造過程又は使用過程における、活物質のポロシティの低下がさらに抑制される。なお、固体電解質層が主として高分子固体電解質により構成される場合、蓄電セル１１２の使用過程における蓄電セル１１２の内部の圧力は、通常、０．１～０．２［ＭＰａ］程度である。一方、固体電解質層が主として無機系の固体電解質により構成される場合、蓄電セルの使用過程における蓄電セルの内部の圧力は、通常、５００［ＭＰａ］程度まで加圧される。

【0126】

固体電解質層を構成する高分子固体電解質としては、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、及び、これらの誘導体から選択される少なくとも１種の化合物が例示される。固体電解質層は、実質的に単一高分子固体電解質により構成されてもよく、２以上の種類の高分子固体電解質を含んでよい。

【0127】

（負極）
本実施形態において、負極集電体２４２は、負極活物質層２４４を保持する。負極集電体２４２の材料としては、銅、アルミニウム、ステンレススチール、ニッケル、チタン又はこれらの合金などが例示される。

【0128】

負極集電体２４２は、導電性樹脂を含んでもよい。負極集電体２４２は、導電性樹脂であってもよい。一実施形態において、導電性樹脂は、導電性高分子を含む。他の実施形態において、導電性樹脂は、導電性フィラーを含む高分子であってよい。

【0129】

負極集電体２４２は、正極集電体２２２と同様の構成を有してもよい。例えば、負極集電体２４２は、導電性材料を含む導電層と、当該導電層を支持する支持層とを備える。支持層は、金属よりも密度の小さな材料により形成される。支持層は、アルミニウムよりも密度の小さな材料により形成されてもよい。例えば、支持層は、樹脂により形成される。これにより、蓄電セル１１２が軽量化され得る。

【0130】

負極活物質としてキャリア金属が用いられる場合、当該キャリア金属が集電体の役割を兼ね得る。例えば、蓄電セル１１２のキャリア金属がリチウムであり、負極活物質がリチウム金属である場合、リチウム金属が集電体として用いられる。この場合、蓄電セル１１２は、負極集電体２４２を備えなくてもよい。

【0131】

負極集電体２４２の形状としては、箔形状（板形状、フィルム形状などと称される場合がある）、メッシュ形状、穴あき板形状などが例示される。負極集電体２４２の厚さは、特に限定されるものではないが、１～２００μｍであってよい。負極集電体２４２の厚さは、４～２０μｍであってもよく、６～１０μｍであってもよい。

【0132】

本実施形態において、負極活物質層２４４は、負極集電体２４２の少なくとも一方の面に形成される。負極活物質層２４４の厚さは、負極集電体２４２の片面あたり、０～２００μｍであってもよく、１～１００μｍであってもよい。

【0133】

負極活物質層２４４は、例えば、負極活物質と、結着材料（バインダーと称される場合がある。）とを含む。負極活物質層２４４は、導電性材料及びイオン伝導性材料の少なくとも一方をさらに含んでよい。負極活物質層２４４は、負極活物質と、イオン伝導性材料とを含んでもよい。これにより、負極活物質層２４４の内部に形成されるイオン伝導パス及び／又は電子伝導パスの切断が抑制され得る。

【0134】

一実施形態において、負極活物質層２４４は、負極集電体２４２の少なくとも一方の面の上に、負極活物質層２４４を構成する材料及び有機溶媒を含むスラリーを塗布し、当該スラリーを乾燥させることで作製される。上記の溶媒としては、各種の溶媒物質又はその混合物が例示される。上記の溶媒物質の種類は特に限定されるものではないが、上記の溶媒物質としては、Ｎ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）、水などが例示される。

【0135】

他の実施形態において、負極活物質層２４４は、負極活物質層２４４を構成する材料を混合してシート状に成型し、当該シート状の混合物を負極集電体２４２の少なくとも一方の面に圧着することで形成される。負極活物質として有機化合物が用いられる場合、上記の圧着工程において負極活物質層２４４に過度の圧力が印加されないように、負極集電体２４２及び負極活物質層２４４が圧着される。

【0136】

例えば、コーターを用いて、負極集電体２４２の上に負極活物質層２４４の前駆材料が塗工されるときに、負極活物質層２４４の前駆材料に印加される圧力が調整される。例えば、コーターによる塗工ギャップが１８０μｍ以上となるように設定される。上記の塗工ギャップは２００μｍ以上に設定されてもよい。これにより、負極活物質層２４４中のイオン伝導パス及び／又は電子伝導パスの切断が抑制される。

【0137】

負極活物質として有機化合物が用いられる場合、負極活物質層２４４の体積に対する、負極活物質として機能する有機化合物の体積の割合（活物質体積割合と称される場合がある。）は、６０％以上であってよい。負極活物質層２４４の体積に対する、負極活物質として機能する有機化合物の体積の割合は、６０～８０％であることが好ましく、６５～７５％であることがより好ましい。

【0138】

負極活物質層２４４が高圧でプレスされると、負極活物質層２４４の体積に対する、負極活物質として機能する有機化合物の体積の割合が８０％を超える。上記の割合が８０％を超えると、イオン伝導パスが細くなったり、イオン伝導パスが切断されたりする。その結果、負極活物質層２４４の容量が小さくなる。上記の高圧は、５０ＭＰａ以上を意味してもよく、１００ＭＰａ以上を意味してもよく、５００ＭＰａ以上を意味してもよい。

【0139】

一方、負極活物質層２４４の体積に対する、負極活物質として機能する有機化合物の体積の割合が６０％未満になると、キャリアイオンの伝導性は良好になるものの、負極活物質の密度が小さくなったり、負極活物質層２４４に含まれる正極活物質の質量が少なくなったりする。その結果、負極活物質層２４４の容量が小さくなる。

【0140】

負極活物質層２４４における活物質体積割合は、正極活物質層２２４における活物質体積割合と同様の手順により導出される。例えば、負極活物質層２４４における活物質体積割合は、三次元ＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）を用いた観察結果に基づいて決定される。

【0141】

負極活物質層２４４における活物質体積割合は、例えば、蓄電セル１１２の製造工程において負極活物質層２４４に加えられる圧力の大きさにより決定される。蓄電セル１１２の製造工程において負極活物質層２４４に加えられる圧力が大きくなると、負極活物質層２４４における活物質体積割合は大きくなる。負極活物質層２４４に印加される圧力の大きさと、負極活物質層２４４における活物質体積割合の増加の度合いとの関係は、例えば、有機活物質の種類によって異なる。

【0142】

そこで、例えば、負極活物質として有機化合物が用いられる場合、作製された蓄電セル１１２に含まれる負極活物質層２４４における活物質体積割合が８０％以下となるように、蓄電セル１１２の製造工程中に負極活物質層２４４に印加される圧力の最大値が調整又は管理される。これにより、負極及び又は電池の実容量が、負極及び又は電池の理論容量と比較して大きく減少するという現象の発生が抑制される。

【0143】

また、負極活物質層２４４のヤング率が小さいほど、負極活物質層２４４に高圧が印加された場合における活物質体積割合の増加の度合いが大きくなり得る。そこで、負極活物質が有機化合物である場合、負極活物質層２４４のヤング率が、セパレータ２３０のヤング率と同程度に調整されてよい。例えば、セパレータ２３０が主として高分子固体電解質により構成され、且つ、負極活物質が有機化合物である場合、負極活物質のヤング率に対する高分子固体電解質のヤング率の割合が、０．７～１．３となるように、負極活物質層２４４の材料及び／又は製造条件が決定される。

【0144】

上記のヤング率は、例えば、ＪＩＳ Ｋ７１７１に規定される曲げ試験により測定される。上記の曲げ試験においては、歪み速度が約１％／分となるように設定される。

【0145】

なお、負極活物質層２４４のヤング率は、特に限定されない。例えば、蓄電セル１１２の製造工程において負極活物質層２４４に印加される圧力が比較的小さい場合、負極活物質層２４４の材料は、負極活物質層２４４のヤング率を考慮することなく、任意に決定され得る。

【0146】

後述されるとおり、負極活物質層として、リチウム金属などのキャリア金属の箔が用いられる場合がある。この場合、負極活物質層の材料は、負極活物質層のヤング率を考慮することなく決定され得る。

【0147】

（負極活物質）
負極活物質層２４４に含まれる負極活物質としては、蓄電セル１１２のキャリアイオンを吸蔵及び放出することができる各種の物質が用いられる。負極活物質は、無機化合物であってもよく、有機化合物であってもよい。これらの負極活物質は単独で用いられてもよく、２種以上の負極活物質が組み合せられてもよい。例えば、蓄電セル１１２のキャリアイオンを放出可能な金属箔が、負極活物質層２４４として用いられる。これにより、蓄電セル１１２の質量エネルギー密度が向上する。

【0148】

負極集電体２４２が、正極集電体２２２と同様に、導電性材料を含む導電層と、当該導電層を支持する支持層とを備える場合、一実施形態によれば、負極活物質として、蓄電セル１１２のキャリアイオンを放出可能な金属（例えば、Ｌｉ金属である。）が用いられる。この場合、負極活物質層２４４に含まれる負極活物質のほぼ全体が、当該金属により構成される。他の実施形態において、負極活物質は、主として、単一又は複数の種類の有機化合物により構成されてよい。負極活物質は、無機化合物を含んでもよい。例えば、負極活物質層２４４に含まれる負極活物質のうち、８０質量％以上が有機化合物により構成される。

【0149】

負極活物質として用いられる無機化合物（無機負極活物質と称される場合がある。）としては、（ｉ）キャリア金属及びこれを含む合金、（ｉｉ）スズ、シリコン及びこれらを含む合金、（ｉｉｉ）珪素酸化物、（ｉｖ）チタン酸化物などが例示される。例えば、蓄電セル１１２がリチウム二次電池である場合、負極活物質として、金属リチウム、リチウム・チタン酸化物（ＬＴＯ）などが用いられる。キャリア金属を含まない材料が負極活物質として用いられる場合、当該材料にキャリア金属がプレドープされてよい。

【0150】

負極活物質として用いられる有機化合物（有機負極活物質と称される場合がある。）としては、芳香族複素環化合物及びその誘導体、並びに、これらに由来する構造又は構造単位を含む化合物からなる群から選択される少なくとも１種の化合物であってよい。有機負極活物質が上記の構造単位を含む化合物である場合、その重合度は１００以下であってよい。上記の誘導体は、１以上の水素が、ケトン基、ＯＨ基、ＯＭ基（Ｍは、金属である。Ｍとしては、電池のキャリア金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属などが例示される）、ニトロ基などにより置換された化合物であってよい。

【0151】

上述されたとおり、負極活物質層２４４は、箔状のキャリア金属を含んでよい。例えば、負極活物質層２４４は、リチウム金属箔を含む。これにより、蓄電セル１１２にキャリア金属が供給される。金属箔の厚さは、１～２００μｍであってよく、１０～１００μｍであってよく、２０～５０μｍであってよい。金属箔の厚さ及び／又は質量は、正極活物質層２２４における正極活物質の含有量に応じて決定されてよい。

【0152】

（負極活物質以外の材料）
負極活物質層２４４に含まれる結着材料は、負極活物質層２４４を構成する材料を結着し、負極２４０の電極形状を保持する。結着材料としては、例えば、各種の高分子材料が用いられる。上記の高分子材料としては、カルボキシメチルセルロース、スチレン－ブタジエンゴム、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアクリル酸、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、及び、これらの誘導体などが例示される。

【0153】

結着材料は、有機負極活物質の溶解度が予め定められた値よりも大きな溶媒に溶解する材料であってもよい。上記の溶媒に対する結着材料の溶解度は、上記の溶媒に対する有機負極活物質の溶解度と同等以上であってよい。これにより、例えば、蓄電セル１１２の構成材料を再利用する場合に、蓄電セル１１２の分解工程が容易になる。

【0154】

負極活物質層２４４に含まれる導電性材料は、負極活物質層２４４の導電率を向上させる。これにより、負極２４０の抵抗が小さくなる。導電性材料は、電子伝導性を有する材料であれば特に限定されない。導電性材料としては、炭素系材料、金属系材料、導電性高分子材料などが例示される。これらの導電性材料は、単独で用いられてもよく、２種以上の導電助剤が組み合せられてもよい。

【0155】

炭素系材料としては、黒鉛、カーボンブラック（例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラックなどである）、コークス、非晶質炭素、炭素繊維、カーボンナノチューブ、グラフェンなどが例示される。金属系材料としては、アルミニウム、金、銀、銅、鉄、白金、クロム、スズ、インジウム、チタン、ニッケルなどが例示される。導電性高分子材料としては、ポリフェニレン誘導体などが例示される。

【0156】

導電性材料は、有機負極活物質の溶解度が予め定められた値よりも大きな溶媒に溶解する材料であってもよい。上記の溶媒に対する結着材料の溶解度は、上記の溶媒に対する有機負極活物質の溶解度と同等以上であってよい。これにより、例えば、蓄電セル１１２の構成材料を再利用する場合に、蓄電セル１１２の分解工程が容易になる。

【0157】

負極活物質層２４４に含まれる伝導性材料は、負極活物質層２４４におけるキャリアイオンの伝導性を向上させる。伝導性材料としては、例えば、各種の固体電解質が用いられる。固体電解質としては、硫化物系固体電解質、酸化物系固体電解質、高分子固体電解質などが例示される。伝導性材料として、高分子固体電解質が用いられてよい。高分子固体電解質としては、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、及び、これらの誘導体から選択される少なくとも１種の化合物が例示される。

【0158】

上述されたとおり、本実施形態において、セパレータ２３０は、高分子固体電解質を含む。伝導性材料として用いられる高分子固体電解質の種類は、セパレータ２３０に含まれる高分子固体電解質の種類と同一であってもよく、異なってもよい。

【0159】

伝導性材料は、有機負極活物質の溶解度が予め定められた値よりも大きな溶媒に溶解する材料であってもよい。上記の溶媒に対する伝導性材料の溶解度は、上記の溶媒に対する有機負極活物質の溶解度と同等以上であってよい。これにより、例えば、蓄電セル１１２の構成材料を再利用する場合に、蓄電セル１１２の分解工程が容易になる。

【0160】

正極ケース２１２は、筐体の一例であってよい。負極ケース２１４は、筐体の一例であってよい。正極２２０は、電極の一例であってよい。正極集電体２２２は、集電体の一例であってよい。正極活物質層２２４は、活物質層の一例であってよい。負極２４０は、電極の一例であってよい。負極集電体２４２は、集電体の一例であってよい。負極活物質層２４４は、活物質層の一例であってよい。有機活物質は、有機化合物の一例であってよい。有機正極活物質は、有機化合物の一例であってよい。有機負極活物質は、有機化合物の一例であってよい。

【0161】

（別実施形態の一例）
本実施形態においては、蓄電セル１１２がコイン型二次電池である場合を例として、蓄電セル１１２の詳細が説明された。しかしながら、蓄電セル１１２の種類、構造などは、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、蓄電セル１１２は、正極、セパレータ及び負極が渦巻状に巻回した巻回電極体を備える円筒型電池であってもよい。さらに他の実施形態において、蓄電セル１１２は、正極及び負極がセパレータを挟んで交互に積層した積層電極体が、ラミネートで封止されたラミネート型電池であってもよい。さらに他の実施形態において、構造体２６０が積層された複数の正極２２０を備え、積層された正極２２０の一部において、積層された正極２２０のそれぞれの正極集電体２２２が一体化していてもよい。構造体２６０が積層された複数の負極２４０を備え、積層された正極２４０の一部において、積層された正極２４０のそれぞれの負極集電体２４２が一体化していてもよい。この場合、構造体２６０は、積層体又は電極構造体の一例であってよい。

【0162】

本実施形態においては、負極２４０が、負極集電体２４２及び負極活物質層２４４を有する場合を例として、蓄電セル１１２の詳細が説明された。しかしながら、蓄電セル１１２の負極は、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、箔状のキャリア金属が、負極集電体２４２及び負極活物質層２４４として機能する。例えば、蓄電セル１１２がリチウム金属二次電池である場合、金属リチウムが負極として使用され得る。

【0163】

本実施形態においては、正極集電体２２２が（ｉ）導電性材料を含む導電層及び（ｉｉ）導電層を支持する支持層を有し、正極活物質層２２４が活物質として主として有機化合物を含み、負極２４０が任意の構成を有する場合を例として、蓄電セル１１２の詳細が説明された。しかしながら、蓄電セル１１２の負極は、本実施形態に限定されない。

【0164】

他の実施形態において、負極集電体２４２が（ｉ）導電性材料を含む導電層及び（ｉｉ）導電層を支持する支持層を有し、負極活物質層２４４が活物質として主として有機化合物を含み、正極２２０が任意の構成を有してよい。さらに他の実施形態において、正極集電体２２２及び負極集電体２４２が（ｉ）導電性材料を含む導電層及び（ｉｉ）導電層を支持する支持層を有し、正極活物質層２２４及び負極活物質層２４４が活物質として主として有機化合物を含んでもよい。

【0165】

図３は、蓄電セル１１２の他の例を概略的に示す。図３に関連して説明される蓄電セル１１２は、正極ケース２１２及び負極ケース２１４により形成された空間の内部に、金属バネ２１８、正極２２０、セパレータ２３０及び負極２４０に加えて、液体又はゲル状の電解質３５０が収容される点と、セパレータ２３０として固体電解質以外の材料が採用され得る点とで、図２に関連して説明された蓄電セル１１２と相違する。図３に関連して説明される蓄電セル１１２は、上記の相違点を除き、図２に関連して説明された蓄電セル１１２と同様の構成を有してよい。

【0166】

液体又はゲル状の電解質３５０としては、公知の電解液又はゲル電解質が使用され得る。セパレータ２３０としては、公知のセパレータが使用され得る。

【0167】

図４、図５及び図６を用いて、正極集電体２２２の詳細が説明される。上述されたとおり、負極集電体２４２も、正極集電体２２２と同様の構成を有してよい。図４は、正極集電体２２２の一例である集電体４００の断面図を概略的に示す。図５は、正極集電体２２２の一例である集電体５００の断面図の一例を概略的に示す。図６は、正極集電体２２２の一例である集電体６００の断面図の一例を概略的に示す。

【0168】

図４に示されるとおり、集電体４００は、支持層４２０と、導電層４４２と、導電層４４４とを備える。本実施形態において、支持層４２０は、第１平面４２２と、第２平面４２４と、側面４２６とを有する。本実施形態において、導電層４４２は、支持層４２０の第１平面４２２に配される。導電層４４４は、支持層４２０の第２平面４２４に配される。

【0169】

本実施形態において、支持層４２０は、導電層４４２及び導電層４４４を支持する。これにより、導電層４４２及び導電層４４４の破損が抑制される。支持層４２０の密度は、導電層４４２又は導電層４４４の密度より小さい。例えば、支持層４２０は、密度が導電層４４２又は導電層４４４の密度よりも小さな材料により構成される。支持層４２０は、シート状の樹脂材料であってよい。

【0170】

樹脂材料は、熱可塑性樹脂であってもよく、熱硬化性樹脂であってもよい。支持層４２０は、単一の種類の樹脂材料により構成されてもよく、複数の種類の樹脂材料を含んでもよい。上述されたとおり、積層された複数の集電体４００の一部が溶接される場合、樹脂材料は、主に熱可塑性樹脂を含む、又は、実質的に熱可塑性樹脂により構成されることが好ましい。これにより、例えば、溶接前に支持層が加熱されることで、支持層の流動性が向上する。また、支持層４２０が主に熱可塑性樹脂を含む場合又は支持層４２０が実質的に熱可塑性樹脂により構成される場合、支持層４２０が主に熱硬化性樹脂を含む場合又は支持層４２０が実質的に熱硬化性樹脂により構成される場合と比較して、複数の集電体４００がしっかりと溶接される。これにより、溶接個所の強度に優れ、溶接個所の電気抵抗の小さな積層体が作製され得る。

【0171】

支持層４２０の導電率は特に限定されるものではないが、支持層４２０の導電率は、導電層４４２又は導電層４４４の導電率より小さくてもよい。支持層４２０の厚さは特に限定されるものではないが、支持層４２０の厚さは、導電層４４２又は導電層４４４の厚さより大きくてもよい。支持層４２０の厚さが大きくなると、支持層４２０の質量も大きくなる。そこで、支持層４２０がシート状の樹脂材料である場合、支持層４２０の厚さは、１０μｍ以下であってもよく、７μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以下であることがさらに好ましい。

【0172】

本実施形態において、導電層４４２及び導電層４４４は、導電性材料を含む。導電性材料は、抵抗率が８．０×１０^－８［Ω・ｍ］以上の材料であってよい。導電性材料は、金属であってよい。上記の金属としては、アルミニウム、ステンレススチール、ニッケル又はこれらの合金などが例示される。ステンレススチールとしては、ＳＵＳ－４３０、ＳＵＳ－３０４などが例示される。導電性材料は、アルミニウムであってもよい。

【0173】

導電層４４２及び／又は導電層４４４の厚さ（図中、上下方向の長さとして示される。）は、０．０５μｍ～７μｍであってよい。導電層４４２及び／又は導電層４４４の厚さは、０．０５μｍ～５μｍであってもよく、０．１μｍ～３μｍであってもよく、０．１μｍ～２μｍであってもよく、０．５μｍ～１μｍであってもよい。導電層４４２及び／又は導電層４４４の厚さは、０．０５μｍ～４μｍであってもよく、０．０５μｍ～３μｍであってもよく、０．０５μｍ～２μｍであってもよく、０．０５μｍ～１μｍであってもよい。導電層４４２及び／又は導電層４４４の厚さは、０．１μｍ～５μｍであることが好ましく、０．１μｍ～１μｍであることがさらに好ましい。市販のアルミニウム箔は、比較的薄いアルミニウム箔であっても６～１０μｍの厚さを有することから、集電体４００が５μｍ以下の厚さを有する導電層４４２及び／又は導電層４４４を備えることにより、導電層４４２及び／又は導電層４４４として市販のアルミニウム箔が用いられた場合と比較して、蓄電セルの単位質量当たりのエネルギー密度［Ｗｈ／ｋｇ－蓄電セル］が向上する。

【0174】

導電層４４２及び／又は導電層４４４の少なくとも一方は、上記の厚さを有する層状又は箔状のアルミニウムであってよい。層状又は箔状のアルミニウムは、貼り付けにより支持層４２０の表面に配されてもよく、蒸着法、堆積法などにより支持層４２０の表面に形成されてもよい。

【0175】

導電層４４２及び／又は導電層４４４の厚さが７μｍ以下である場合、蓄電セル１１２の質量エネルギー密度が向上する。導電層４４２及び／又は導電層４４４の厚さが５μｍ以下である場合、蓄電セル１１２の質量エネルギー密度がさらに向上する。導電層４４２及び／又は導電層４４４の厚さが１μｍ以下である場合、蓄電セル１１２の質量エネルギー密度が大きく向上する。一般的に、導電層の厚さが０．１μｍ以下又は０．１μｍ未満になると、導電層４４２及び／又は導電層４４４の厚さが破損しやすくなる。しかしながら、本実施形態に係る導電層４４２及び導電層４４４は、支持層４２０により支持されている。そのため、導電層４４２及び／又は導電層４４４の厚さが０．０５～０．１μｍ程度の場合であっても、導電層４４２及び／又は導電層４４４の破損が抑制され得る。

【0176】

支持層４２０が樹脂材料である場合、上述された固着工程における導電層４４２及び導電層４４４の破断に対する耐性は、上述された固着工程における集電体４００の破断に対する耐性と同程度である。集電体４００の破断に対する耐性の度合いは、例えば、集電体４００から、支持層４２０、導電層４４２及び導電層４４４を含んだ状態で短冊状に切り出されたサンプルの引張試験により決定される。なお、固着工程中に導電層４４２及び導電層４４４の一部が破断した場合、導電層４４２及び導電層４４４の電気抵抗は、固着工程が実施される前と比較して増加し得る。

【0177】

サンプルの大きさ及び形状は、例えば、「試験機アカデミア」（株式会社キーエンス、［ｏｎｌｉｎｅ］ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｋｅｙｅｎｃｅ．ｃｏ．ｊｐ／ｓｓ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｒｅｃｏｒｄｅｒ／ｔｅｓｔｉｎｇ－ｍａｃｈｉｎｅ／ｍａｔｅｒｉａｌ／ｔｅｎｓｉｏｎ．ｊｓｐ（２０２２年４月６日））に開示されているように、幅２０ｍｍ×長さ１００ｍｍの短冊状の全体形状を有し、中央に長さ４０ｍｍのテーバー領域を有する。テーパー領域は、中央に幅１０ｍｍ×長さ２０ｍｍの狭幅領域を有する。テーパー領域の一方の端部及び狭幅領域の一方の端部が連結され、テーパー領域の他方の端部及び狭幅領域の他方の端部が連結される。

【0178】

引張試験は、例えば、ＩＰＣ－ＴＭ－６５０に従って、又は、ＩＰＣ－ＴＭ－６５０に準拠して実施される。具体的には、サンプルの両端に固定治具を取り付け、当該サンプルを上下に引っ張ることで、サンプルの引張強度を測定する。引張速度は、例えば、２ｉｎｃｈ／ｍｉｎ（５０．８ｍｍ／ｍｉｎ）に設定される。上記の条件における引張強度が、例えば、Ｔｓ（５０）のように表記される場合がある。上記のカッコ内の数値は、引張速度を示す。

【0179】

上記のサンプルの引張強度Ｔｓ（５０）は、３６０ＭＰａ以上であってよい。引張強度Ｔｓ（５０）は、４５０ＭＰａ以上であってよい。

【0180】

図５に示されるとおり、集電体５００は、支持層４２０に複数の貫通孔５２２が形成されている点で、図４に関連して説明された集電体４００と相違する。集電体５００は、上記の相違点を除き、集電体４００と同様の構成を有してよい。

【0181】

集電体として単なる金属箔を用いた場合、当該集電体に貫通孔を形成しようとすると、当該金属箔が屈曲してしまい、貫通孔を形成することが困難になる場合がある。そのため、特に、金属箔の両面に活物質層が形成される場合には、集電体に貫通孔を形成することが難しい。これに対して、本実施形態によれば、導電層が樹脂シートなどの支持層により支持されているので、集電体に貫通孔を形成しても集電体が比較的屈曲しにくい。

【0182】

本実施形態によれば、複数の貫通孔５２２の一部に、導電性材料５４６が充填される。導電性材料５４６は、導電層４４２及び導電層４４４を電気的に接続する。

【0183】

複数の貫通孔５２２のそれぞれの円相当径（円相当直径と称される場合がある。）は、１５μｍ～１５０μｍであってよい。隣接する２つの貫通孔５２２の間隔は、３０μｍ～２５０μｍであってよい。

【0184】

貫通孔５２２の円相当径が１５μｍよりも小さくなると、貫通孔５２２の内壁面に、導電層４４２及び導電層４４４を電気的に接続するための導電層（内部導電層と称される場合がある。）を形成する場合に、当該内壁面に形成される導電層の厚さが小さくなり、当該導電層の電気抵抗が大きくなる。一方、貫通孔５２２の円相当径が１５０μｍよりも大きくなると、貫通孔５２２の内壁面に、導電層４４２及び導電層４４４を電気的に接続するための導電層を形成する場合に、当該導電層の総量が少なくなり、導電層４４２及び導電層４４４の電気抵抗が大きくなる。また、貫通孔５２２の円相当径が１５０μｍよりも大きくなると、集電体５００の強度が不足する可能性がある。

【0185】

複数の貫通孔５２２のそれぞれの円相当径（円相当直径と称される場合がある。）は、１５μｍ～１５０μｍであってもよく、１５μｍ～５０μｍであってもよく、１５～３５μｍであってもよい。導電性材料５４６が充填されていない貫通孔５２２の円相当径は、１５μｍ～５０μｍであってよく、１５～３５μｍであってもよい。導電性材料５４６が充填されている貫通孔５２２の円相当径は、特に限定されない。これにより、導電層４４２及び導電層４４４の破断が抑制されつつ、集電体５００の計量化が実現され得る。

【0186】

集電体５００の一方の面の外形の面積に対する、集電体５００の一方の面における複数の貫通孔５２２の面積の総和の割合は、３０％以上であってよい。集電体５００の一方の面の外形の面積に対する、集電体５００の一方の面における、導電性材料５４６が充填されていない貫通孔５２２の面積の総和の割合は、３０％以上であってもよい。これにより、導電層４４２及び導電層４４４の破断が抑制されつつ、集電体５００の計量化が実現され得る。

【0187】

図６に示されるとおり、集電体６００は、支持層４２０、導電層４４２及び導電層４４４を貫通する複数の貫通孔６２０が形成されている点で、図５に関連して説明された集電体５００と相違する。集電体５００は、上記の相違点を除き、集電体５００と同様の構成を有してよい。

【0188】

本実施形態において、複数の貫通孔６２０の少なくとも一部の内壁部６２２の表面には、導電層６４２が形成されている。導電層６４２は、導電層４４２及び導電層４４４を電気的に接続してよい。

【0189】

本実施形態において、導電層６４２は、導電性材料を含む。導電性材料は、金属であってよい。上記の金属としては、アルミニウム、ステンレススチール、ニッケル又はこれらの合金などが例示される。ステンレススチールとしては、ＳＵＳ－４３０、ＳＵＳ－３０４などが例示される。導電性材料は、アルミニウムであってもよい。

【0190】

導電層６４２は、主成分の異なる複数の層を有してよい。導電層６４２は、主成分の異なる３以上の層を有してよい。導電層６４２は、例えば、補助層と、目的層と、保護層とを備える。例えば、貫通孔６２０の内壁部６２２の表面にニッケルを主成分とする第１層が形成され、第１層の上に銅を主成分とする第２層が形成され、第２層の上にクロメート被膜が形成される。第１層の厚さは０．１μｍ程度であってよく、第２層の厚さは１μｍ程度であってよく、クロメート被膜の厚さは０．３μｍ程度であってよい。

【0191】

集電体４００は、シート材料の一例であってよい。集電体４００は、第１シート材料、第２シート材料又は第３シート材料の一例であってよい。支持層４２０は、支持層の一例であってよい。導電層４４２は、第１金属層及び第２金属層の一方の一例であってよい。導電層４４４は、第１金属層及び第２金属層の他方の一例であってよい。

【0192】

集電体５００は、シート材料の一例であってよい。集電体５００は、第１シート材料、第２シート材料又は第３シート材料の一例であってよい。

【0193】

集電体６００は、シート材料の一例であってよい。集電体６００は、第１シート材料、第２シート材料又は第３シート材料の一例であってよい。内壁部６２２は、貫通孔の内壁の一例であってよい。導電層６４２は、貫通孔の内壁に配される導電層の一例であってよい。導電層６４２は、内部導電層の一例であってよい。

【0194】

（別実施形態の一例）
本実施形態においては、積層された複数の集電体の一部が溶接される場合には、支持層４２０が、主に熱可塑性樹脂を含む、又は、実質的に熱硬化性樹脂により構成される場合を例として、集電体４００、集電体５００及び集電体６００の詳細が説明された。しかしながら、集電体４００、集電体５００及び集電体６００は、本実施形態に限定されない。

【0195】

他の実施形態において、支持層４２０の両面に配された導電層４４２及び導電層４４４が電気的に接続してされている場合、支持層４２０は、主に熱硬化性樹脂を含んでもよく、実質的に熱硬化性樹脂により構成されてもよい。特に、集電体５００によれば、複数の貫通孔５２２の少なくとも一部の内部に導電性材料５４６が充填されている。同様に、集電体６００によれば、複数の貫通孔６２０の少なくとも一部の内部に導電層６４２が形成される。そのため、単一の集電体導電層４４２及び導電層４４４が近接又は接触しなくても、溶接により、積層された複数の集電体の一部が一体化し得る。また、溶接前に支持層が加熱されることで、支持層の流動性が低下する。これにより、支持層が溶接箇所の周辺に押し出されることが抑制され、その結果、溶接箇所の周辺の体積膨張が抑制され得る。

【0196】

図７及び図８を用いて、電極構造体の他の例である積層構造体７６０の詳細が説明される。図７は、積層構造体７６０の断面の一例を概略的に示す。図８は、積層構造体７６０の電極の電気的な接続関係の一例を概略的に示す。

【0197】

図２に関連して説明された実施形態においては、構造体２６０が、正極２２０、セパレータ２３０及び負極２４０はこの順に積層されている場合を例として、電池の一部構成する構造体（電極構造体と称される場合がある。）の詳細が説明された。しかしながら、電極構造体は、構造体２６０に限定されない。積層構造体７６０は、複数の正極２２０と、複数のセパレータ２３０と、複数の負極２４０とを備える点で、構造体２６０と相違する。積層構造体７６０は、上記の相違点を除き、構造体２６０と同様の構成を有してよい。

【0198】

図７に示されるとおり、本実施形態において、積層構造体７６０は、１以上の正極２２０と、１以上の負極２４０と、１以上の正極２２０のそれぞれ、及び、１以上の負極２４０のそれぞれの間に配される１以上のセパレータ２３０とを備える。図７に示されるとおり、積層構造体７６０は、複数の正極２２０と、複数の負極２４０と、複数の正極２２０のそれぞれ、及び、複数の負極２４０のそれぞれの間に配される複数のセパレータ２３０とを備える。

【0199】

積層構造体７６０の最も外側に配される正極２２０を除き、複数の正極２２０のそれぞれは、正極集電体２２２の両面に配された正極活物質層２２４を有する。積層構造体７６０の最も外側に配される正極２２０は、正極集電体２２２の一方の面に配された正極活物質層２２４を有する。

【0200】

積層構造体７６０の最も外側に配される負極２４０を除き、複数の負極２４０のそれぞれは、負極集電体２４２の両面に配された負極活物質層２４４を有する。積層構造体７６０の最も外側に配される負極２４０は、負極集電体２４２の一方の面に配された負極活物質層２４４を有する。

【0201】

本実施形態において、正極活物質層２２４は、正極集電体２２２の一部に配される。例えば、正極集電体２２２の少なくとも一方の端部の近傍において、正極集電体２２２の少なくとも一方の面には、正極活物質層２２４が形成されていない。複数の正極２２０は、例えば、正極活物質層２２４が形成されていない側の端部が略同一の方向を向くように、積層される。

【0202】

本実施形態において、負極活物質層２４４は、負極集電体２４２の一部に配される。例えば、負極集電体２４２の少なくとも一方の端部の近傍において、負極集電体２４２の少なくとも一方の面には、負極活物質層２４４が形成されていない。複数の負極２４０は、例えば、負極活物質層２４４が形成されていない側の端部が略同一の方向を向くように、積層される。

【0203】

図８に示されるとおり、積層構造体７６０は、複数の正極２２０のそれぞれを電気的に接続する正極接続部８２０を備える。本実施形態によれば、正極接続部８２０は、複数の正極２２０の一部を挟み込んで支持するリード８２２及びサブリード８２４を有する。これにより、複数の正極２２０の結合箇所の強度が向上する。

【0204】

本実施形態においては、リード８２２及びサブリード８２４は、複数の正極２２０のそれぞれの正極集電体２２２の端部及び／又は当該端部の近傍を挟み込んで支持する。上述されたとおり、複数の正極２２０のそれぞれの少なくとも一方の端部の近傍には、正極活物質層２２４が形成されていない。リード８２２及びサブリード８２４は、積層された複数の正極集電体２２２を挟み込むように配される。なお、他の実施形態において、サブリード８２４が用いられなくてもよい。

【0205】

正極接続部８２０において、複数の正極２２０が溶接により物理的に結合されてよい。例えば、積層された複数の正極集電体２２２が溶接により物理的に結合されることで、複数の正極集電体２２２の端部及び／又は端部の近傍が一体化する。これにより、複数の正極２２０が物理的に結合される。複数の正極集電体２２２の端部及び／又は端部の近傍において、複数の正極集電体２２２と、リード８２２及び／又はサブリード８２４とが一体化してもよい。溶接方法としては、超音波溶接、抵抗溶接、レーザー溶接などが例示される。

【0206】

本実施形態においては、複数の正極２２０のそれぞれの正極集電体２２２の端部の近傍に位置する領域（溶接領域と称される場合がある。）が溶接されることで、複数の正極２２０のそれぞれの正極集電体２２２が物理的に結合される場合を例として、積層構造体７６０の詳細が説明される。なお、他の実施形態において、溶接領域は、複数の正極２２０のそれぞれの正極集電体２２２の端部を含むように配されてもよい。

【0207】

例えば、図４、図５又は図６に関連して説明されたとおり、複数の正極集電体２２２のそれぞれは、支持層４２０と、支持層４２０の両面に形成される導電層４４２及び導電層４４４を有する。導電層４４２及び導電層４４４は、例えば、導電性材料５４６及び／又は導電層６４２により電気的に接続されている。複数の正極集電体２２２のそれぞれの間で、支持層４２０の組成又は材料は、同一であってもよく、異なってもよい。一の正極集電体２２２の支持層４２０の組成又は材料と、他の正極集電体２２２の支持層４２０の組成又は材料とが、同一であってもよく、異なってもよい。

【0208】

本実施形態において、溶接領域は、例えば、複数の正極集電体２２２の端部の近傍であって、リード８２２及びサブリード８２４に挟み込まれた領域の少なくとも一部に配される。サブリード８２４の平面寸法は、溶接領域の平面寸法より大きくてよい。リード８２２の平面寸法は、サブリード８２４の平面寸法より大きくてよい。

【0209】

リード８２２は、例えば、板状の導電性材料により構成される。リード８２２の厚さは、１０～３００μｍであってもよく、３０～２００μｍであることが好ましく、５０～１００μｍであることがさらに好ましい。

【0210】

サブリード８２４の材質は特に限定されない。サブリード８２４は、例えば、アルミニウム、ニッケル、ステンレス及びこれらの合金により構成される。サブリード８２４は、ポリプロピレン、ポリイミドなどの樹脂材料により構成されてもよい。サブリード８２４の厚さは、１０～３００μｍであってもよく、３０～２００μｍであることが好ましく、５０～１００μｍであることがさらに好ましい。

【0211】

同様に、積層構造体７６０は、複数の負極２４０のそれぞれを電気的に接続する負極接続部８４０を備える。本実施形態によれば、負極接続部８４０は、複数の正極２２０の一部を挟み込んで支持するリード８４２及びサブリード８４４を有する。これにより、複数の負極２４０の結合箇所の強度が向上する。

【0212】

本実施形態において、リード８４２及びサブリード８４４は、複数の負極２４０のそれぞれの負極集電体２４２の端部及び／又は当該端部の近傍を挟み込んで支持する。上述されたとおり、複数の負極２４０のそれぞれの少なくとも一方の端部の近傍には、負極活物質層２４４が形成されていない。リード８４２及びサブリード８４４は、積層された複数の負極集電体２４２を挟み込むように配される。なお、他の実施形態において、サブリード８４４が用いられなくてもよい。

【0213】

負極接続部８４０において、複数の負極２４０が溶接により物理的に結合されてよい。例えば、積層された複数の負極集電体２４２が溶接により物理的に結合されることで、複数の負極集電体２４２の端部及び／又は端部の近傍が一体化する。これにより、複数の負極２４０が物理的に結合される。複数の負極集電体２４２の端部及び／又は端部の近傍において、複数の負極集電体２４２と、リード８４２及び／又はサブリード８４４とが一体化してもよい。溶接方法としては、超音波溶接、抵抗溶接、レーザー溶接などが例示される。

【0214】

本実施形態によれば、複数の負極２４０のそれぞれの負極集電体２４２の端部の近傍に位置する領域（溶接領域と称される場合がある。）が溶接されることで、複数の負極２４０のそれぞれの負極集電体２４２が物理的に結合される場合を例として、積層構造体７６０の詳細が説明される。なお、他の実施形態において、溶接領域は、複数の負極２４０のそれぞれの負極集電体２４２の端部を含むように配されてもよい。

【0215】

例えば、図４、図５又は図６に関連して説明されたとおり、複数の負極集電体２４２のそれぞれは、支持層４２０と、支持層４２０の両面に形成される導電層４４２及び導電層４４４を有する。導電層４４２及び導電層４４４は、例えば、導電性材料５４６及び／又は導電層６４２により電気的に接続されている。複数の負極集電体２４２のそれぞれの間で、支持層４２０の組成又は材料は、同一であってもよく、異なってもよい。一の負極集電体２４２の支持層４２０の組成又は材料と、他の負極集電体２４２の支持層４２０の組成又は材料とが、同一であってもよく、異なってもよい。

【0216】

本実施形態において、溶接領域は、例えば、複数の負極集電体２４２の端部の近傍であって、リード８４２及びサブリード８４４に挟み込まれた領域の少なくとも一部に配される。サブリード８４４の平面寸法は、溶接領域の平面寸法より大きくてよい。リード８４２の平面寸法は、サブリード８４４の平面寸法より大きくてよい。

【0217】

リード８４２は、例えば、板状の導電性材料により構成される。リード８４２の厚さは、１０～３００μｍであってもよく、３０～２００μｍであることが好ましく、５０～１００μｍであることがさらに好ましい。

【0218】

サブリード８４４の材質は特に限定されない。サブリード８４４は、例えば、アルミニウム、ニッケル、ステンレス及びこれらの合金により構成される。サブリード８４４は、ポリプロピレン、ポリイミドなどの樹脂材料により構成されてもよい。サブリード８４４の厚さは、１０～３００μｍであってもよく、３０～２００μｍであることが好ましく、５０～１００μｍであることがさらに好ましい。

【0219】

リード８２２及びサブリード８２４は、正極支持部の一例であってよい。リード８４２及びサブリード８４４は、負極支持部の一例であってよい。

【0220】

リード８２２は、第１支持部材の一例であってよい。サブリード８２４は、第２支持部材の一例であってよい。リード８４２は、第１支持部材の一例であってよい。サブリード８４４は、第２支持部材の一例であってよい。積層構造体７６０は、電極構造体の一例であってよい。積層構造体７６０に含まれる複数の正極集電体２２２は、積層された複数のシート材料の一例であってよい。積層構造体７６０に含まれる複数の負極集電体２４２は、積層された複数のシート材料の一例であってよい。

【0221】

正極接続部８２０において積層された複数の正極集電体２２２のうち、リード８２２と接する正極集電体２２２は、第１シート材料又は第３シート材料の一例であってよい。正極接続部８２０において積層された複数の正極集電体２２２のうち、サブリード８２４と接する正極集電体２２２は、第２シート材料又は第３シート材料の一例であってよい。負極接続部８４０において積層された複数の負極集電体２４２のうち、リード８４２と接する負極集電体２４２は、第１シート材料又は第３シート材料の一例であってよい。負極接続部８４０において積層された複数の負極集電体２４２のうち、サブリード８４４と接する負極集電体２４２は、第２シート材料又は第３シート材料の一例であってよい。

【0222】

積層構造体７６０に含まれる複数の正極２２０が、第１電極及び第２電極の一例であり、積層構造体７６０に含まれる複数の負極２４０が、第３電極及び第４電極の一例であってよい。積層構造体７６０に含まれる複数の正極２２０が、第３電極及び第４電極の一例であり、積層構造体７６０に含まれる複数の負極２４０が、第１電極及び第２電極の一例であってもよい。積層構造体７６０に含まれる複数の複数のセパレータ２３０は、第１セパレータ、第２セパレータ及び第３セパレータの一例であってよい。

【0223】

（別実施形態の一例）
本実施形態においては、積層構造体７６０が正極接続部８２０及び負極接続部８４０を備える場合を例として、積層構造体７６０の詳細が説明された。しかしながら、積層構造体７６０は本実施形態に限定されない。他の実施形態において、積層構造体７６０は、正極接続部８２０及び負極接続部８４０の少なくとも一方を備えてよい。

【0224】

本実施形態においては、正極接続部８２０において、複数の正極集電体２２２がリード８２２及びサブリード８２４により支持される場合を例として、正極接続部８２０の詳細が説明された。しかしながら、正極接続部８２０は本実施形態に限定されない。他の実施形態において、正極接続部８２０はサブリード８２４を備えなくてもよい。この場合、複数の正極集電体２２２はリード８２２により支持される。

【0225】

本実施形態においては、負極接続部８４０において、複数の負極集電体２４２がリード８４２及びサブリード８４４により支持される場合を例として、負極接続部８４０の詳細が説明された。しかしながら、負極接続部８４０は本実施形態に限定されない。他の実施形態において、負極接続部８４０はサブリード８４４を備えなくてもよい。この場合、複数の負極集電体２４２はリード８４２により支持される。

【0226】

図９は、蓄電セル１１２の製造方法の一例を概略的に示す。本実施形態において、積層構造体７６０を備える蓄電セル１１２を生産する方法が説明される。本実施形態によれば、まず、ステップ９１２（ステップがＳと省略される場合がある。）において、複数の正極２２０と、複数の負極２４０とが準備される。正極２２０又は負極２４０を準備する方法の詳細は後述される。また、Ｓ９１４において、複数のセパレータ２３０が準備される。次に、Ｓ９２０において、正極２２０、セパレータ２３０及び負極２４０がこの順に積層される。これにより、積層構造体７６０が作製される。

【0227】

次に、Ｓ９３２において、積層構造体７６０の複数の正極２２０が電気的に接続される。また、Ｓ９３４において、積層構造体７６０の複数の負極２４０が電気的に接続される。その後、Ｓ９４０において、積層構造体７６０が正極ケース２１２及び負極ケース２１４の内部に収容され、蓄電セル１１２が組み立てられる。

【0228】

Ｓ９１２において準備される複数の正極２２０が、第１電極及び第２電極の一例であり、Ｓ９１２において準備される複数の負極２４０が、第３電極及び第４電極の一例であってよい。Ｓ９１２において準備される複数の正極２２０が、第３電極及び第４電極の一例であり、Ｓ９１２において準備される複数の負極２４０が、第１電極及び第２電極の一例であってもよい。Ｓ９１４において準備される複数のセパレータ２３０は、第１セパレータ、第２セパレータ及び第３セパレータの一例であってよい。積層構造体７６０は、第１電極、第１セパレータ、３電極、第２セパレータ、第２電極、第３セパレータ及び第４負極がこの順に積層された電極構造体の一例であってよい。

【0229】

図１０は、正極２２０の製造方法の一例を概略的に示す。本実施形態によれば、まず、Ｓ１０１０において、正極集電体２２２が準備される。次に、Ｓ１０２２において、正極活物質及び溶媒を含む正極スラリーが調整される。次に、Ｓ１０２４において、正極集電体２２２の表面に正極スラリーが塗布される。また、正極スラリーを乾燥させる。これにより、正極集電体２２２の表面に正極活物質層２２４が形成される。

【0230】

次に、Ｓ１０３０において、正極活物質層２２４及び正極集電体２２２を固着させる。より具体的には、積層された正極活物質層２２４及び正極集電体２２２に圧力を印加することで、正極活物質層２２４及び正極集電体２２２を固着させる。

【0231】

一実施形態において、固着工程における圧力は、（ｉ）活物質層及び集電体に圧力が印加される前後における集電体の電気抵抗（比抵抗）の変化率が５０％以内となるように、又は、（ｉｉ）活物質層及び集電体に圧力が印加される前後における集電体の電気抵抗（比抵抗）の差の絶対値が１［Ω］以下となるように、設定又は調整される。固着工程における圧力は、上記の差の絶対値が１［Ω］未満となるように設定又は調整されてもよい。固着工程における圧力は、上記の差の絶対値が５００ｍ［Ω］以下となるように設定又は調整されることが好ましく、上記の差の絶対値が１００ｍ［Ω］以下となるように設定又は調整されることがさらに好ましい。これにより、集電体の導電層の破断が抑制される。上記の集電体の電気抵抗は、例えば、低抵抗率計（日東精工アナリテック株式会社製、ロレスタ－ＧＸ ＭＣＰ－Ｔ７００）を用いた４端子４探針方式により測定され得る。

【0232】

他の実施形態において、固着工程における圧力は、（ｉ）圧力が印加された後の集電体の導電層に電流を印加して測定された第２電圧の値から、（ｉｉ）圧力が印加される前の集電体の導電層に電流を印加して測定された第１電圧の値を引いた値が、１００ｍＶ未満となるように設定又は調整される。これにより、集電体の導電層の破断が抑制される。上記の第１電圧及び第２電圧は、例えば、電圧値の測定機能及び出力機能を有する低抵抗率計により測定される。上記の第１電圧及び第２電圧は、例えば、低抵抗率計（日東精工アナリテック株式会社製、ロレスタ－ＧＸ ＭＣＰ－Ｔ７００）を用いた４端子４探針方式により測定され得る。

【0233】

他の実施形態において、固着工程における圧力は、圧力が印加された後の活物質層のポロシティが２０～４０％となるように、設定又は調整される、これにより、集電体の導電層の破断が抑制される。

【0234】

例えば、ロールプレスを用いて、正極活物質層２２４及び正極集電体２２２に圧力を印加する場合、正極活物質層２２４及び正極集電体２２２に印加される線圧が１．０ｋｇｆ／ｃｍ～２００ｋｇｆ／ｃｍとなるように、ロールプレスが制御される。上記の線圧が２ｋｇｆ／ｃｍ～１５０ｋｇｆ／ｃｍとなるようにロールプレスが制御されてもよく、上記の線圧が１０ｋｇｆ／ｃｍ～１００ｋｇｆ／ｃｍとなるようにロールプレスが制御されてもよい。これにより、上記の特性を有する正極集電体２２２が作製される。

【0235】

（複数の電極を物理的に結合する手順）
図１１、図１２、図１３及び図１４を用いて、複数の電極を物理的に結合する手順の一例が説明される。例えば、図８及び図９に関連して説明されたとおり、積層構造体７６０の一実施形態によれば、正極接続部８２０において、複数の正極２２０が溶接により物理的に結合される。例えば、複数の正極２２０のそれぞれの正極集電体２２２が溶接により物理的に結合される。積層構造体７６０の一実施形態によれば、負極接続部８４０において、複数の負極２４０が溶接により物理的に結合される。例えば、複数の負極２４０のそれぞれの負極集電体２４２が溶接により物理的に結合される。

【0236】

本実施形態においては、複数の電極を物理的に結合する手順の理解を容易にすることを目的として、溶接装置１１２０を用いて、２個の正極２２０の一部を溶接により結合する場合を例として、複数の電極を物理的に結合する手順の詳細が説明される。なお、溶接により結合される電極の個数は、２個に限定されない。他の実施形態において、３個以上の電極が溶接により結合されてよい。

【0237】

また、本実施形態においては、複数の電極を物理的に結合する手順の理解を容易にすることを目的として、一方の正極２２０が、集電体１１０２と、集電体１１０２の少なくとも一方の面に配された正極活物質層２２４とを備え、他方の正極２２０が、集電体１１０４と、集電体１１０４の少なくとも一方の面に配された正極活物質層２２４とを備える場合を例として、複数の電極を物理的に結合する手順の詳細が説明される。本実施形態においては、集電体１１０２及び集電体１１０４の端部の近傍には、正極活物質層２２４が形成されていない場合を例として、複数の電極を物理的に結合する手順の詳細が説明される。

【0238】

図１１は、溶接装置１１２０のシステム構成の一例を、集電体１１０２及び集電体１１０４の端部及び／又は当該の近傍の一例とともに示す。図１１を用いて、溶接装置１１２０を用いた溶接手順の一例が説明される。より具体的には、図１１を用いて、溶接装置１１２０が、集電体１１０２及び集電体１１０４の端部及び当該端部の近傍を押圧しながら、集電体１１０２及び集電体１１０４の端部の近傍の一部を溶接して、正極接続部８２０を作製する手順の一例が説明される。

【0239】

（溶接対象）
本実施形態において、溶接処理の対象となる集電体１１０２及び集電体１１０４は、図６に関連して説明された集電体６００と同様の構成を有する。図６に関連して説明されたとおり、集電体６００は、支持層４２０と、支持層４２０の両面に形成される導電層４４２及び導電層４４４を有する。集電体６００には、支持層４２０、導電層４４２及び導電層４４４を貫通する複数の貫通孔６２０が形成されている。貫通孔６２０の形状は特に限定されない。複数の貫通孔６２０の少なくとも一部の内壁部６２２の表面には、導電層４４２及び導電層４４４を電気的に接続する導電層６４２が形成されている。

【0240】

本実施形態において、集電体１１０２及び集電体１１０４の支持層４２０は、熱可塑性の樹脂材料（熱可塑性樹脂と称される場合がある。）を含む。本実施形態において、集電体１１０２及び集電体１１０４の支持層４２０は、実質的に熱可塑性の樹脂材料からなる樹脂層であってよい。集電体１１０２及び集電体１１０４の支持層４２０は、実質的に熱可塑性の樹脂材料からなる絶縁層であってよい。

【0241】

本実施形態によれば、集電体１１０２及び集電体１１０４の支持層４２０にエネルギーが印加されると、支持層４２０の温度が上昇し、支持層４２０に含まれる樹脂材料が軟化する。支持層４２０に含まれる樹脂材料が軟化した状態で集電体１１０２及び集電体１１０４に圧力が印加されると、樹脂材料が支持層４２０の内部を移動し得る。上記のエネルギーは、支持層４２０及び／又は支持層４２０に含まれる樹脂材料の温度を上昇させることができるものであればよく、その種類は特に限定されない。上記のエネルギーは、熱エネルギーであってよい。

【0242】

熱可塑性の樹脂材料は、２５℃における熱収縮率が１％以下の樹脂材料であってよい。熱可塑性の樹脂材料としては、ＰＥ、ＰＥＴ、ＰＡＮ、ＰＰ、ＰＰＳなどが例示される。

【0243】

集電体１１０２及び集電体１１０４の支持層４２０の厚さは、０．５μｍ～２０μｍであってよい。上記の支持層４２０の厚さは、１μｍ～１０μｍであることが好ましく、２μｍ～８μｍであることがさらに好ましい。

【0244】

本実施形態において、集電体１１０２及び集電体１１０４のそれぞれの導電層４４２及び導電層４４４は、金属材料を含む。集電体１１０２及び集電体１１０４のそれぞれの導電層４４２及び導電層４４４は、実質的に金属材料からなる金属層であってよい。実質的に金属材料からなる金属層は、例えば、不可避不純物を含む。導電層４４２及び導電層４４４に含まれる金属材料は、金属の単体であってもよく、合金であってもよい。

【0245】

集電体１１０２及び集電体１１０４の導電層４４２及び導電層４４４の厚さは、０．１μｍ～１０μｍであってよい。上記の導電層４４２及び導電層４４４の厚さは、０．１μｍ～５μｍであることが好ましく、０．１μｍ～１μｍであることがさらに好ましい。

【0246】

本実施形態において、集電体１１０２及び集電体１１０４のそれぞれの導電層４４２及び導電層４４４は、電気的に接続されている。これより、溶接装置１１２０により、集電体１１０２の導電層４４２に印加された溶接電流が、集電体１１０２の導電層４４２、集電体１１０４の導電層４４２及び集電体１１０４の導電層４４４を流れる。

【0247】

導電層４４２及び導電層４４４は、任意の態様で電気的に接続されてよい。一実施形態において、支持層４２０の側面４２６に、導電層４４２及び導電層４４４を電気的に接続する導電部材が配される。他の実施形態において、支持層４２０の内部に、導電層４４２及び導電層４４４を電気的に接続する導電部材が配される。

【0248】

本実施形態において、集電体１１０２の一部には、集電体１１０２の支持層４２０、導電層４４２及び導電層４４４を貫通する複数の貫通孔６２０が形成されている。複数の貫通孔６２０の少なくとも一部は、上述された溶接領域（図１１において、Ｒｗとして表される。）に配される。これにより、支持層４２０の溶接領域に貫通孔又は溝若しくは凹部が形成されていない場合と比較して、支持層４２０の溶接領域に存在する樹脂材料の量が減少する。その結果、導電層４４２及び導電層４４４の溶接に伴って押しのけられる樹脂材料の量が減少し、溶接に伴う溶接領域の周辺の体積膨張が抑制される。

【0249】

本実施形態によれば、導電層４４２及び導電層４４４にも貫通孔６２０が形成されている。これにより、導電層４４２及び導電層４４４の溶接に伴って押しのけられた樹脂材料が、導電層４４２及び導電層４４４に配された貫通孔６２０の内部に流入することができる。その結果、溶接に伴う溶接領域の周辺の体積膨張が抑制される。

【0250】

複数の貫通孔６２０の少なくとも一部が、溶接領域に隣接する領域（隣接領域と称される場合がある。）に配されてもよい。上述されたとおり、導電層４４２及び導電層４４４の溶接に伴って、溶接前に溶接領域に存在した樹脂材料の一部が押しのけられて、隣接領域に向かって移動する。本実施形態によれば、隣接領域に貫通孔６２０が形成されているので、導電層４４２及び導電層４４４の溶接に伴って押しのけられた樹脂材料が、隣接領域に配された貫通孔６２０の内部に流入することができる。その結果、溶接に伴う溶接領域の周辺の体積膨張が抑制される。

【0251】

複数の貫通孔６２０の少なくとも一部は、溶接領域及び当該溶接領域に隣接する領域に配されてもよい。これにより、溶接に伴う溶接領域の周辺の体積膨張がさらに抑制される。貫通孔６２０の詳細は後述される。

【0252】

本実施形態において、複数の貫通孔６２０の少なくとも一部の内壁部６２２の表面には、導電層４４２及び導電層４４４を電気的に接続する導電層６４２が配される。導電層６４２を構成する材料は、導電性を有する物質であればよく、その種類及び構造は特に限定されない。導電層６４２は、金属材料を含んでよい。導電層６４２は、実質的に金属材料からなる金属層であってよい。実質的に金属材料からなる金属層は、例えば、不可避不純物を含む。

【0253】

導電層６４２に含まれる金属材料は、金属の単体であってもよく、合金であってもよい。導電層６４２に含まれる金属材料は、導電層４４２及び導電層４４４の少なくとも一方に含まれる金属材料と同一であってもよく、異なってもよい。上記の金属材料としては、銅、ニッケル、アルミニウム、ステンレス及びこれらの合金などが例示される。ステンレスとしては、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４３０などが例示される。

【0254】

導電層６４２は、複数の層を含んでよい。複数の層のそれぞれは、互いに異なる材料により構成されてよい。例えば、導電層６４２は、導電層４４２及び導電層４４４を電気的に接続するための層（目的層と称される場合がある。）と、貫通孔６２０の内壁部６２２及び目的層の間に配される補助層とを備えてよい。補助層は、目的層の導電性を補助したり、貫通孔６２０及び目的層の密着性を向上させたりするために形成される。目的層の表面に、目的層を保護するための保護層が形成されてもよい。保護層としては、クロメート被膜、亜鉛皮膜などが例示される。

【0255】

導電層６４２は、補助層と、目的層と、保護層とを備えてもよい。例えば、貫通孔６２０の内壁部６２２の表面にニッケルを主成分とする第１層が形成され、第１層の上に銅を主成分とする第２層が形成され、第２層の上にクロメート被膜が形成される。第１層の厚さは０．１μｍ程度であってよく、第２層の厚さは１μｍ程度であってよく、クロメート被膜の厚さは０．３μｍ程度であってよい。

【0256】

上述されたとおり、集電体１１０２及び集電体１１０４の導電層６４２の厚さは、０μｍ～５μｍであってよい。上記の導電層６４２の厚さは、０．１μｍ～３μｍであることが好ましく、０．１μｍ～１μｍであることがさらに好ましい。

【0257】

導電層６４２は、公知の手法により形成される。例えば、導電層６４２は、無電解メッキ、蒸着又はスパッタリングにより形成される。導電層６４２は、各種の二次成長法により形成されてもよく、貫通孔６２０の内壁部６２２の表面に金属箔が貼り付けられることで形成されてもよい。

【0258】

同様に、集電体１１０４の一部には、集電体１１０４の支持層４２０、導電層４４２及び導電層４４４を貫通する複数の貫通孔６２０が形成されている。複数の貫通孔６２０の少なくとも一部の内壁部６２２の表面には、導電層４４２及び導電層４４４を電気的に接続する導電層６４２が配される。集電体１１０４の導電層６４２は、集電体１１０２の導電層６４２に関連して説明された特徴と同様の特徴を有してよい。

【0259】

（支持部材）
上述されたとおり、本実施形態に係る導電層４４２及び導電層４４４は金属薄膜により形成されので、強度が比較的小さい。そこで、本実施形態によれば、図８に関連して説明されたリード８２２及びサブリード８２４を用いて、集電体１１０２及び集電体１１０４を支持する。本実施形態において、リード８２２及びサブリード８２４は、積層された集電体１１０２及び集電体１１０４を挟み込むように配される。これにより、溶接時における金属薄膜の破断が抑制される。

【0260】

上述されたとおり、リード８２２としては、導電性の部材が用いられる。一方、サブリード８２４としては、導電性又は非導電性の部材が用いられる。

【0261】

（溶接装置）
本実施形態において、溶接装置１１２０は、一対の溶接ヘッド１１３０と、加熱用電源１１４０と、溶接用電源１１５０と、コントローラ１１６０とを備える。本実施形態において、溶接装置１１２０は、一対の溶接ヘッド１１３０のそれぞれに電力を供給する一対の加熱用電源１１４０を備える。本実施形態において、溶接ヘッド１１３０は、位置調節部１１３２と、加熱部１１３４と、溶接部１１３６とを備える。

【0262】

本実施形態において、溶接ヘッド１１３０は、溶接対象にエネルギーを印加する。例えば、溶接ヘッド１１３０は、溶接対象を加熱する。溶接ヘッド１１３０は、溶接対象を押圧する。これにより、溶接ヘッド１１３０は、溶接対象に圧力を印加することができる。

【0263】

本実施形態において、位置調節部１１３２は、溶接ヘッド１１３０の位置を調節する。例えば、位置調節部１１３２は、溶接ヘッド１１３０を溶接対象の溶接領域に移動させる。例えば、位置調節部１１３２は、溶接ヘッド１１３０を溶接対象の溶接領域に押し付ける。これにより、溶接ヘッド１１３０が、溶接対象の溶接領域を押圧する。その結果、溶接対象の溶接領域に圧力が印加される。

【0264】

本実施形態において、加熱部１１３４は、溶接対象の軟化領域にエネルギーを印加する。これにより、溶接対象の軟化領域が加熱される。本実施形態において、溶接部１１３６は、溶接対象の溶接領域に電流及び／又は電圧を印加する。これにより、溶接対象の溶接領域が溶接される。

【0265】

本実施形態において、加熱用電源１１４０は、加熱部１１３４に電力を供給する。本実施形態において、溶接用電源１１５０は、位置調節部１１３２及び溶接部１１３６に電力を供給する。本実施形態において、コントローラ１１６０は、溶接装置１１２０の各部の動作を制御する。

【0266】

（溶接手順）
次に、溶接装置１１２０を用いて集電体１１０２及び集電体１１０４の一部を溶接する手順の一例が説明される。本実施形態によれば、まず、溶接対象となる集電体１１０２及び集電体１１０４が準備される。一実施形態において、上述された構造を有する集電体１１０２及び集電体１１０４が作製される。他の実施形態において、上述された構造を有する集電体１１０２及び集電体１１０４が購入される。

【0267】

次に、集電体１１０２及び集電体１１０４を溶接して、集電体１１０２及び集電体１１０４の一部が結合された積層体が作製される。より具体的には、まず、集電体１１０２及び集電体１１０４が積層される。例えば、集電体１１０２の第２平面４２４の側と、集電体１１０４の第１平面４２２の側とが接するように、集電体１１０２及び集電体１１０４が積層される。

【0268】

一実施形態において、集電体１１０２の複数の貫通孔６２０と、集電体１１０４の複数の貫通孔６２０とが位置合わせされる。他の実施形態において、集電体１１０２の複数の貫通孔６２０と、集電体１１０４の複数の貫通孔６２０との位置合わせが実行されない。

【0269】

次に、リード８２２及びサブリード８２４を用いて、集電体１１０２及び集電体１１０４を補強する。例えば、リード８２２及びサブリード８２４が集電体１１０２及び集電体１１０４の溶接領域又はその周辺の領域を挟み込むように、集電体１１０２及び集電体１１０４と、リード８２２及びサブリード８２４とを、溶接装置１１２０の作業位置に設置する。

【0270】

次に、集電体１１０２及び集電体１１０４の溶接領域が決定される。また、積層された集電体１１０２及び集電体１１０４の溶接領域を含む領域であって、加熱処理の対象となる領域（例えば、図１１において、Ｒｓとして表される軟化領域である。）が決定される。

【0271】

例えば、溶接装置１１２０のユーザは、溶接装置１１２０を操作して、溶接領域及び軟化領域の位置を溶接装置１１２０に入力する。溶接装置１１２０のコントローラ１１６０は、位置調節部１１３２を制御して、溶接ヘッド１１３０を、集電体１１０２及び集電体１１０４の軟化領域の任意の位置（例えば、溶接領域である。）まで移動させる。溶接装置１１２０のコントローラ１１６０は、位置調節部１１３２を制御して、溶接ヘッド１１３０を、集電体１１０２及び集電体１１０４の軟化領域に接触させる。

【0272】

次に、積層された集電体１１０２及び集電体１１０４の溶接領域を含む領域（軟化領域と称される場合がある。）にエネルギーを印加して軟化領域の樹脂材料を軟化させる。例えば、溶接装置１１２０のコントローラ１１６０が、加熱用電源１１４０を制御して、加熱用電源１１４０から加熱部１１３４に電力を供給する。これにより、加熱部１１３４が溶接ヘッド１１３０の温度を上昇させる。その結果、溶接ヘッド１１３０から集電体１１０２及び集電体１１０４の軟化領域に熱エネルギーが印加される。

【0273】

上述されたとおり、本実施形態において、集電体１１０２及び集電体１１０４の支持層４２０は、熱可塑性樹脂を含む。集電体１１０２及び集電体１１０４の軟化領域に熱エネルギーが印加されると、軟化領域に配された熱可塑性樹脂が軟化する。

【0274】

次に、軟化領域の少なくとも一部に配された溶接領域が押圧される。例えば、溶接装置１１２０のコントローラ１１６０は、位置調節部１１３２を制御して、溶接ヘッド１１３０を溶接領域に押し付ける。

【0275】

例えば、コントローラ１１６０は、位置調節部１１３２を制御して、集電体１１０２及び集電体１１０４のそれぞれの導電層４４２及び導電層４４４を、溶接可能な距離まで近接させる。このとき、導電層４４２及び導電層４４４の間に配された熱可塑性樹脂にも圧力が印加される。本実施形態によれば、熱可塑性樹脂は軟化しており適度な流動性を有する。そのため、熱可塑性樹脂に適切な圧力が印加されると、熱可塑性樹脂は、溶接領域の導電層４４２及び導電層４４４に形成された貫通孔６２０の内部、及び／又は、溶接領域の外側に向かって移動する。

【0276】

溶接装置１１２０のコントローラ１１６０は、位置調節部１１３２を制御して、軟化した樹脂材料が、軟化領域及び／又は溶接領域に配された少なくとも一部の貫通孔６２０の内部に流入するように、積層された集電体１１０２及び集電体１１０４に圧力を印加してよい。これにより、溶接に伴う溶接領域の周辺の体積膨張が大きく抑制される。

【0277】

コントローラ１１６０は、位置調節部１１３２を制御して、軟化した樹脂材料が、軟化領域及び／又は溶接領域に配された少なくとも一部の貫通孔６２０の内壁部６２２の表面に配された導電層６４２を破断して、貫通孔６２０の内部に流入するように、積層された集電体１１０２及び集電体１１０４に圧力を印加してよい。これにより、溶接に伴う溶接領域の周辺の体積膨張が大きく抑制される。

【0278】

次に、押圧された溶接領域に電流及び／又は電圧が印加される。これにより、集電体１１０２及び集電体１１０４のそれぞれの導電層４４２及び導電層４４４が溶接される。また、例えば、集電体１１０２の導電層４４４と、集電体１１０４の導電層４４２とが溶接される。その結果、集電体１１０２及び集電体１１０４のそれぞれの導電層４４２及び導電層４４４の一部が一体化した積層体が作製される。

【0279】

例えば、溶接装置１１２０のコントローラ１１６０は、溶接用電源１１５０を制御して、溶接用電源１１５０から溶接部１１３６に電力を供給する。これにより、押圧された溶接領域に電流及び／又は電圧が印加され、集電体１１０２及び集電体１１０４のそれぞれの導電層４４２及び導電層４４４に溶接電流が流れる。このとき、溶接装置１１２０のコントローラ１１６０は、位置調節部１１３２及び溶接用電源１１５０を制御して、溶接領域をさらに押圧しながら、溶接領域に電流及び／又は電圧を印加してもよい。

【0280】

本実施形態によれば、集電体１１０２及び集電体１１０４のそれぞれにおいて、導電層４４２及び導電層４４４が導電層６４２により電気的に接続されている。これにより、集電体１１０２の導電層４４２及び導電層４４４、並びに、集電体１１０４の導電層４４２及び導電層４４４に溶接電流が流れる。その結果、溶接領域の少なくとも一部において、４個の導電層が一体化する。

【0281】

これにより、集電体１１０２及び集電体１１０４の一方の端部の近傍において、集電体１１０２の導電層４４２及び導電層４４４と、集電体１１０４の導電層４４２及び導電層４４４とが一体化した積層体が作製される。導電層４４２及び導電層４４４の一部が一体化した領域（一体化領域と称される場合がある。）に、熱可塑性樹脂が存在していてもよい。一体化領域に空隙が存在していてもよい。これにより、熱可塑性樹脂及び空隙の少なくとも一方が、一体化した金属の内部に分散した積層体が作製される。

【0282】

一体化領域において、導電層４４２及び導電層４４４は、溶接前とは異なる形状を有してよい。同様に、支持層４２０に含まれる熱可塑性樹脂は、溶接前とは異なる形状を有してよい。一体化領域の一部に、溶接前とほぼ同様の形状が維持された導電層４４２、導電層４４４及び／又は支持層４２０が含まれてもよい。

【0283】

リード８２２が金属により構成されている場合、リード８２２と、集電体１１０２の導電層４４２及び導電層４４４と、集電体１１０４の導電層４４２及び導電層４４４とが一体化した積層体が作製されてもよい。この場合において、一体化領域は、リード８２２、導電層４４２及び導電層４４４の一部が一体化した領域を示す。同様に、リード８２２及びサブリード８２４が金属により構成されている場合、リード８２２と、集電体１１０２の導電層４４２及び導電層４４４と、集電体１１０４の導電層４４２及び導電層４４４と、サブリード８２４とが一体化した積層体が作製されてもよい。この場合において、一体化領域は、リード８２２、導電層４４２、導電層４４４及びサブリード８２４の一部が一体化した領域を示す。

【0284】

上述されたとおり、集電体１１０２の溶接領域には、複数の貫通孔６２０が形成されている。同様に、集電体１１０４の溶接領域には、複数の貫通孔６２０が形成されている。溶接時には、上記の複数の貫通孔６２０の一部が、導電層４４２、導電層４４４及び／又は導電層６４２に含まれる金属により充填される。これにより、複数の貫通孔６２０の一部が消滅したり、複数の貫通孔６２０の一部の空隙の容積が減少したりする。同様に、溶接時には、複数の貫通孔６２０の一部が、支持層４２０に含まれる熱可塑性樹脂により充填される。これにより、複数の貫通孔６２０の一部が消滅したり、複数の貫通孔６２０の一部の空隙の容積が減少したりする。その結果、溶接時の条件及び／又は状況によっては、一体化領域に熱可塑性樹脂及び／又は空隙が残存することがある。

【0285】

なお、一体化領域が熱可塑性樹脂を含まなくてもよく、一体化領域が空隙を含まなくてもよい。例えば、溶接時の押圧の程度、及び／又は、溶接電流の大きさを調整することで、一体化領域に熱可塑性樹脂及び／又は空隙を含まない積層体が作製され得る。

【0286】

（一体化領域における樹脂含有率）
一体化領域に存在する金属の体積に対する、一体化領域に存在する樹脂の体積の割合（一体化領域における樹脂含有率と称される場合がある。）は、０％であってもよく、０．１～５０％であってもよい。上記の樹脂含有率は、０．１～５０％であることが好ましく、１～３０％であることがより好ましく、５～２０％であることがさらに好ましい。

【0287】

リード８２２及び／又はサブリード８２４が金属により構成されており、リード８２２及び／又はサブリード８２４と、集電体１１０２の導電層４４２及び導電層４４４と、集電体１１０４の導電層４４２及び導電層４４４とが一体化した積層体が作製された場合、一体化領域における樹脂含有率は、一体化領域に存在する導電層４４２及び導電層４４４に由来する金属の体積に対する、一体化領域に存在する樹脂の体積の割合として導出され得る。導電層４４２、導電層４４４及び／又は導電層６４２に由来する金属の体積は、導電層４４２、導電層４４４及び／又は導電層６４２を主に構成する成分（主成分と称される場合がある。）と同一の種類の金属の体積であってよい。

【0288】

例えば、リード８２２及び／又はサブリード８２４の主成分と、集電体１１０２の導電層４４２及び導電層４４４の主成分、並びに、集電体１１０４の導電層４４２及び導電層４４４の主成分とが異なる場合、リード８２２及び／又はサブリード８２４に由来する金属と、導電層４４２及び／又は導電層４４４に由来する金属との境界は、例えば、一体化領域を、一体化された複数の集電体の積層方向（図１１における上下方向である。）に略平行な面で切断して得られる断面を、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察することにより決定される。リード８２２及び／又はサブリード８２４の主成分と、集電体１１０２の導電層４４２、導電層４４４及び導電層６４２の主成分、並びに、集電体１１０４の導電層４４２、導電層４４４及び導電層６４２の主成分とが異なる場合も同様である。

【0289】

例えば、リード８２２及び／又はサブリード８２４の主成分と、導電層４４２及び／又導電層４４４の主成分とが同一又は類似する場合、一体化領域の断面の観察から上記の境界の位置を決定することが比較的難しいことも考えられる。この場合、上記の境界の位置は、リード８２２及び／又はサブリード８２４に由来する金属と、導電層４４２及び／又は導電層４４４に由来する金属とが一体化されていない隣接領域におけるリード８２２及び／又はサブリード８２４と、導電層４４２及び／又は導電層４４４との境界の位置に基づいて推定されてもよい。

【0290】

上記の樹脂含有率は、５～５０％であってもよい。上記の樹脂含有率は、５～３０％であることが好ましく、５～２０％であることがより好ましい。本実施形態によれば、軟化領域及び／又は溶接領域に貫通孔６２０が形成されている。そのため、軟化領域及び／又は溶接領域に貫通孔６２０形成されていない場合と比較して、上記の樹脂含有率が大きくなり得る。また、比較的大きな樹脂含有率は、軟化領域及び／又は溶接領域に貫通孔６２０が形成されていたことを示唆し得る。

【0291】

樹脂含有量が５０％を超えると、溶接が不十分であり、溶接部の耐久性が低下する。また、樹脂含有量が５０％を超えると、リード８２２と、サブリード８２４との間の導電性が低下し、抵抗が増加する。一方、一体化領域に適切な量の樹脂が含まれる場合、当該樹脂は一体化領域の強度担保に寄与し得る。また、この場合、一体化領域に十分な量の導電性材料が含まれることから、一体化領域の導電性が担保される。

【0292】

一体化領域に存在する金属のうち、導電層４４２、導電層４４４及び／又は導電層６４２に由来する金属の体積に対する、一体化領域に存在する樹脂のうち、支持層４２０に由来する熱可塑性樹脂の体積の割合が、５～５０％であってもよい。上記の割合は、１０～５０％であってもよく、１０～４０％であってもよく、５～３０％であってもよい。上述されたとおり、例えば、リード８２２及び／又はサブリード８２４の主成分と、集電体１１０２の導電層４４２及び導電層４４４の主成分、並びに、集電体１１０４の導電層４４２及び導電層４４４の主成分とが異なる場合、走査電子顕微鏡による観察により、一体化領域に存在する金属のうち、導電層４４２、導電層４４４及び／又は導電層６４２に由来する金属の体積が、比較的容易に決定され得る。

【0293】

上述されたとおり、一体化領域における樹脂含有率は、例えば、一体化領域を、一体化された複数の集電体の積層方向（図１１における上下方向である。）に略平行な面で切断して得られる断面を、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察することにより決定される。上記の断面（つまり、ＳＥＭの観察面である。）は、一体化領域を、一体化された複数の集電体の積層方向（図１１における上下方向である。）に略平行であり、且つ、当該複数の集電体の延伸方向（図１１における左右方向である。）に略垂直な面（図１１において紙面を略垂直に貫通する面である。）で切断して得られる断面であってよい。

【0294】

上記の断面は、一体化領域の略中心を通る面であってよい。一体化領域の略中心は、例えば、一体化された複数の集電体の一方の側（例えば、第１平面４２２）の表面を目視により観察することにより決定される。上記の表面は、最上面に配された集電体の第１平面４２２の側の表面であってもよく、最下面に配された集電体の第２平面４２４の側の表面であってもよい。

【0295】

積層体の断面をＳＥＭを用いて観察するために積層体の一体化領域を切断する段階において、一体化領域の外縁の凡その位置は、例えば、溶接跡を目視で確認することにより決定される。なお、一体化領域の外縁の正確な位置は、例えば、積層体の一体化領域が切断された後、当該断面をＳＥＭで観察することにより決定される。

【0296】

一実施形態によれば、一体化領域の外縁の近傍のＳＥＭ画像の倍率が適切に調整されることにより、複数の導電層が一体化している領域と、複数の導電層が単に接触しているだけで一体化していない領域とが、目視により区別され得る。これにより一体化領域の外縁（端部と称される場合がある。）の位置が決定され得る。

【0297】

他の実施形態によれば、一体化領域の外縁の位置は、複数の集電体の積層方向における積層体の長さ（厚さと称される場合がある。）に基づいて決定される。例えば、一体化領域の端部の近傍においてその厚さが、一体化領域の中心近傍の厚さ（例えば、後述されるＨｕである。）の平均値の１．１倍となった位置が、一体化領域の端部として決定される。一体化領域の中心近傍の厚さは、例えば、一体化領域の中心近傍のＳＥＭ画像における３箇所の位置における厚さを平均することで決定される。複数の集電体がリード及びサブリードを用いて溶接されている場合、一体化領域の厚さは、リード及びサブリードの距離であってよい。

【0298】

一体化領域における樹脂含有率は、例えば、ＳＥＭ画像中の金属の面積に対する、ＳＥＭ画像中の熱可塑性樹脂の面積の割合として導出される。一体化領域における樹脂含有率は、単一の断面において観察位置の異なる複数のＳＥＭのそれぞれを観察して得られる樹脂含有率の平均値として導出されてよい。例えば、まず、５枚のＳＥＭ画像のそれぞれに対応する５つの樹脂含有率が導出される。次に、５つの樹脂含有率の測定値のうち最大及び最小の測定値を除いた３つの測定値が平均される。これにより、一体化領域における樹脂含有率が決定される。複数のＳＥＭ画像のうちの１つは、一体化領域の略中心の画像であってよい。

【0299】

（一体化領域における空隙率）
一体化領域における金属の体積に対する空隙の体積の割合（一体化領域における空隙率と称される場合がある。）は、０～１０％であってよい。一体化領域における空隙率は、０～１０％であることが好ましく、０．１～８％であることがより好ましく、０．１～５％であることがさらに好ましい。一体化領域における空隙率は１０％を超えてもよいが、空隙率が大きくなると一体化領域の強度及び導電性が低下する。そのため、一体化領域における空隙率は１０％以下であることが好ましい。

【0300】

本実施形態によれば、軟化領域及び／又は溶接領域に貫通孔６２０が形成されている。そのため、軟化領域及び／又は溶接領域に貫通孔６２０形成されていない場合と比較して、上記の空隙率が大きくなり得る。また、比較的大きな空隙率は、軟化領域及び／又は溶接領域に貫通孔６２０が形成されていたことを示唆し得る。

【0301】

一体化領域における空隙率は、例えば、一体化領域を、一体化された複数の集電体の積層方向（図１１における上下方向である。）に略平行な面で切断して得られる断面を、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察することにより決定される。一体化領域における空隙率は、例えば、一体化領域における樹脂含有率と同様の手順により決定される。

【0302】

上述されたとおり、上記の積層体は、積層構造体７６０の一部を構成する。図８に関連して説明されたとおり、積層構造体７６０は、第１の正極２２０と、第１のセパレータ２３０と、第１の負極２４０と、第２のセパレータ２３０と、第２の正極２２０と、第３のセパレータ２３０と、第２の負極２４０とが、この順に積層された構造を備える。

【0303】

本実施形態において、集電体１１０２及び集電体１１０４の積層体を含む正極接続部８２０は、集電体１１０２を含む正極２２０及び集電体１１０４を含む正極２２０の端部の近傍に配される。したがって、本実施形態によれば、２個の正極２２０が、これらの端部の近傍で一体化される。これにより、複数の集電体のそれぞれにタブが設けられ、複数の集電体のタブが配線により電気的に接続される場合と比較して、蓄電セル１１２の質量が減少する。その結果、質量エネルギー密度の大きな蓄電セル１１２が得られる。

【0304】

本実施形態においては、上述された熱可塑性樹脂の軟化処理又は押圧処理が実施される前に、リード８２２及びサブリード８２４を用いて、集電体１１０２及び集電体１１０４が補強される。これにより、溶接時に印加される圧力による導電層４４２及び／又は導電層４４４の破断が抑制される。

【0305】

集電体１１０２は、溶接対象、シート材料、第１シート材料又は第３シート材料の一例であってよい。集電体１１０４は、溶接対象、シート材料、第２シート材料又は第３シート材料の一例であってよい。集電体１１０２及び集電体１１０４の導電層４４２は、第１金属層の一例であってよい。集電体１１０２及び集電体１１０４の導電層４４４は、第２金属層の一例であってよい。集電体１１０２及び集電体１１０４の導電層６４２は、貫通孔の内壁に配される導電部材の一例であってよい。

【0306】

図１２及び図１３を用いて、集電体１１０２に配された複数の貫通孔６２０の一例が説明される。図１２は、集電体１１０２の上面図の一例である。図１３は、集電体１１０２の断面図の一例である。なお、集電体１１０４に配された複数の貫通孔６２０は、集電体１１０２に配された複数の貫通孔６２０と同様の特徴を有してよい。

【0307】

図１２に示されるとおり、本実施形態において、複数の貫通孔６２０のそれぞれの直径ｄ（例えば、円相当直径である。）は、１５μｍ～１５０μｍであってよい。直径ｄが１５μｍ未満の場合、熱可塑性樹脂が貫通孔６２０の内部に流入しにくくなる。また、貫通孔６２０の体積が小さいので、溶接された積層体の体積膨張率が大きくなる。一方、直径ｄが１５０μｍを超えると、集電体１１０２の強度が小さくなり、溶接時に集電体１１０２が破断しやすくなる。

【0308】

本実施形態において、隣接する２つの貫通孔６２０の間隔（ピッチと称される場合がある。）Ｐは、３０μｍ～２５０μｍであってよい。ピッチＰが３０μｍ未満の場合、集電体１１０２の強度が小さくなり、溶接時に集電体１１０２が破断しやすくなる。また、集電体１１０２の抵抗が大きくなる。一方、ピッチＰが２５０μｍを超えると、熱可塑性樹脂の移動量が大きくなり、溶接された積層体の体積膨張率が大きくなる。

【0309】

集電体１１０２の延伸方向の長さＴＬは、複数の貫通孔６２０が形成された領域（貫通孔帯と称される場合がある。）の長さＨＬより大きくてもよく、ＴＬ及びＨＬが略同一であってもよい。集電体１１０２の延伸方向に略垂直な方向（幅方向と称される場合がある。）の長さＴＷは、貫通孔帯の幅方向の長さＨＷより大きくてもよく、ＴＷ及びＨＷが略同一であってもよい。

【0310】

本実施形態において、上述された溶接領域は、貫通孔帯の内部に配される。上述された軟化領域の少なくとも一部は、貫通孔帯の内部に配される。例えば、上述された隣接領域は、貫通孔帯の内部に配される。上述された軟化領域は、貫通孔帯の内部に配されてもよい。

【0311】

軟化領域Ｒｓの大きさは、溶接領域Ｒｗの大きさに基づいて決定されてよい。軟化領域Ｒｓの大きさは、例えば、支持層４２０の第１平面４２２又は第２平面４２４における溶接領域Ｒｗの面積Ｓｗに対する、支持層４２０の第１平面４２２又は第２平面４２４における軟化領域Ｒｓの面積Ｓｓの割合が下記の数式（１）により示されるように決定される。これにより、軟化領域Ｒｓの内部に存在する貫通孔６２０の体積が、溶接領域Ｒｗの内部に存在する熱可塑性樹脂の体積と同様又はそれ以上になる。
（数式１）
Ｓｓ／Ｓｗ≧（１－εｗ＋εｏｕｔ）／εｏｕｔ

【0312】

数式１において、εｗは、溶接領域Ｒｗにおける複数の貫通孔の空隙率を表す。εｏｕｔは、軟化領域Ｒｓの溶接領域Ｒｗ以外の領域における複数の貫通孔の空隙率を表す。εｗ及びεｏｕｔは、軟化処理の温度における空隙率である。

【0313】

溶接領域Ｒｗにおける複数の貫通孔の空隙率εｗは、軟化処理の温度において１０％以上であってよい。軟化処理の温度における空隙率εｗは、２０％以上であることが好ましく、３０％以上であることがさらに好ましい。

【0314】

図１３に示されるとおり、貫通孔６２０の内部には導電層６４２が形成される。そのため、貫通孔６２０の内部に形成された空間の直径ｄｖは、貫通孔６２０の直径ｄよりも小さい。

【0315】

上述されたとおり、導電層６４２の厚さＨｄは、０μｍ～５μｍであってよい。上記の導電層６４２の厚さＨｄは、０．１μｍ～３μｍであることが好ましく、０．１μｍ～１μｍであることがさらに好ましい。

【0316】

上述されたとおり、支持層４２０の厚さｈｒは、０．５μｍ～２０μｍであってよい。上記の支持層４２０の厚さｈｒは、１μｍ～１０μｍであることが好ましく、２μｍ～８μｍであることがさらに好ましい。

【0317】

上述されたとおり、導電層４４２及び導電層４４４の厚さｈｍは、０．１μｍ～１０μｍであってよい。上記の導電層４４２及び導電層４４４の厚さｈｍは、０．１μｍ～５μｍであることが好ましく、０．１μｍ～１μｍであることがさらに好ましい。

【0318】

図１４は、複数の正極２２０のそれぞれの正極集電体２２２の一部が一体化した積層構造体７６０を作製する手順の一例を示す。図１１に関連して説明されたように、本実施形態によれば、まず、Ｓ１４１０において、複数の正極２２０を準備する。次に、Ｓ１４２０において、複数の正極２２０の正極集電体２２２の端部を積層する。Ｓ１４３０において、リード８２２及びサブリード８２４が積層された正極集電体２２２の端部を挟み込むように、リード８２２及びサブリード８２４を設置する。

【0319】

Ｓ１４４０において、積層された正極集電体２２２の軟化領域にエネルギーを印加して、正極集電体２２２の支持層４２０に含まれる熱可塑性樹脂を軟化させる。Ｓ１４５０において、積層された正極集電体２２２の溶接領域を押圧して、軟化した熱可塑性樹脂を正極集電体２２２の貫通孔６２０の内部に移動させる。Ｓ１４５０において、積層された正極集電体２２２の溶接領域に溶接電流を印加して、正極集電体２２２の導電層４４２及び導電層４４４を溶接する。

【0320】

図１５は、図１１に関連して説明された正極接続部８２０における集電体１１０２及び集電体１１０４の端部及び当該端部の近傍の断面の一例を概略的に示す。負極接続部８４０も、正極接続部８２０と同様の構成を有してよい。図１５に示されるとおり、集電体１１０２及び集電体１１０４の端部の近傍には、一体化領域と、一体化領域に隣接する隣接領域と、隣接領域に隣接する周辺領域が配される。

【0321】

図１５においては、説明を簡単にすることを目的として、集電体１１０２及び集電体１１０４の間に隙間が存在するように描画されている。しかしながら、現実には、集電体１１０２及び集電体１１０４が接していることに留意されたい。また、図１５においては、説明を簡単にすることを目的として、集電体１１０２及び集電体１１０４に形成された貫通孔が描画されていない。さらに、図１５に関連して説明される実施形態においては、説明を簡単にすることを目的として、２枚の集電体が積層されている場合を例として、正極接続部８２０の詳細が説明される。しかしながら、積層される集電体の枚数は２枚に限定されないことに留意されたい。

【0322】

図１１に関連して説明された実施形態によれば、集電体１１０２及び集電体１１０４の端部及び当該端部の近傍の一部がリード８２２及びサブリード８２４に挟まれた状態で、溶接工程が実施される。そのため、一体化領域を含む溶接領域から押し出された熱可塑性樹脂が、隣接領域に流れ込む。その結果、隣接領域の一部が盛り上がった形状を有する。周辺領域において、集電体１１０２及び集電体１１０４は、溶接前と同様の形状を有する。本実施形態によれば、周辺領域の厚さの平均値Ｈｐは、一体化領域の厚さの平均値Ｈｕよりも大きく、隣接領域の厚さの最大値Ｈｍａｘよりも小さくなる。上述されたとおり、一体化領域の厚さの平均値Ｈｕは、一体化領域の中心近傍における一体化領域の厚さの平均値であってよい。

【0323】

一体化領域の厚さの平均値は、３箇所の測定値を平均することにより決定される。周辺領域の厚さの平均値は、３箇所の測定値を平均することにより決定される。各領域の５箇所の厚さが測定され、最大値及び最小値を除いた３か所の測定値の平均値が、各領域の厚さの平均値として導出されてもよい。測定間隔は、上記の個数の測定値が得られるように適切に設定される。

【0324】

本実施形態において、一体化領域は、Ｌｕの長さを有する。一体化領域には、例えば、金属材料１５２２と、熱可塑性の樹脂材料１５２４及び空隙１５２６の少なくとも一方とが存在する。熱可塑性の樹脂材料１５２４は、金属材料１５２２の内部に配される。空隙１５２６は、金属材料１５２２の内部に配される。金属材料１５２２の内部には、１以上の樹脂材料１５２４が配されていてもよく、１以上の空隙１５２６が配されていてもよい。金属材料１５２２の内部には、複数の樹脂材料１５２４が分散して配されていてもよく、複数の空隙１５２６が分散して配されていてもよい。

【0325】

上述されたとおり、本実施形態において、集電体１１０２及び集電体１１０４の溶接領域には、集電体１１０２又は集電体１１０４を貫通する複数の貫通孔６２０が形成されている。熱可塑性の樹脂材料１５２４は、例えば、支持層４２０に含まれていた熱可塑性樹脂に由来する。空隙１５２６は、例えば、導電層４４２及び／又は導電層４４４に形成されていた貫通孔６２０に由来する。

【0326】

金属材料１５２２は、例えば、導電層４４２及び／又は導電層４４４に含まれる導電性材料（例えば、金属である。）と同一の種類の導電性材料を含む。導電層４４２及び／又は導電層４４４の主成分と同一の種類の導電性材料（例えば、金属である。）を含んでよい。金属材料１５２２は、導電層６４２に含まれる導電性材料（例えば、金属である。）と同一の種類の導電性材料を含んでもよい。金属材料１５２２は、導電層６４２の主成分と同一の種類の導電性材料（例えば、金属である。）を含んでもよい。金属材料１５２２は、リード８２２に含まれる導電性材料（例えば、金属である。）と同一の種類の導電性材料を含んでもよい。金属材料１５２２は、リード８２２の主成分と同一の種類の導電性材料（例えば、金属である。）を含んでもよい。

【0327】

本実施形態において、隣接領域は、例えば、一体化領域の端部からの距離が０以上Ｌａ未満の領域である。上述されたとおり、溶接領域は、集電体の貫通孔帯の内部に配され、溶接工程において溶接領域から押し出された熱可塑性樹脂の一部が、隣接領域に配された貫通孔の内部に流れ込む。そのため、隣接領域には、貫通孔、一部が熱可塑性樹脂により充填された貫通孔、及び／又は、熱可塑性樹脂により完全に充填された貫通孔が存在し得る。

【0328】

本実施形態において、周辺領域は、例えば、一体化領域の端部からの距離がＬａ以上Ｌｐ以下の領域である。一体化領域の端部は、例えば、一体化領域を含む正極接続部８２０の断面をＳＥＭで観察した場合に、その厚さが一体化領域の厚さの平均値Ｈｕの１．１倍となった位置である。一体化領域の厚さの平均値Ｈｕと比較して１．１倍の厚さを有する位置が複数存在する場合、一体化領域の端部は、当該複数の位置のうち、一体化領域の中心に最も近い位置であってよい。

【0329】

上述されたとおり、周辺領域は、溶接工程の前後で形状がほとんど変化していない領域である。本実施形態においては、溶接前の一体化領域に存在した熱可塑性樹脂の一部が、溶接時に隣接領域に移動する。そのため、（ａ）溶接後の一体化領域における樹脂含有率は、（ｂ）溶接後の集電体１１０２又は集電体１１０４の周辺領域における樹脂含有率よりも小さい。（ａ）溶接後の一体化領域における樹脂含有率は、（ｂ）溶接後の周辺領域における樹脂含有率の０．１～０．７倍であってよい。

【0330】

周辺領域における樹脂含有率としては、一体化領域の端部から５ｍｍ以上離れた位置における樹脂含有率が採用されることが好ましい。また、正極接続部８２０において積層された複数の集電体の間で、周辺領域における樹脂含有率が異なる場合、（ａ）溶接後の一体化領域における樹脂含有率と、（ｂ）積層された複数の集電体のうち、周辺領域における樹脂含有率が最も大きな集電体の樹脂含有率とが比較されてよい。

【0331】

Ｌａは、１ｍｍであってもよく、５ｍｍであってもよく、１０ｍｍであってもよい。Ｌｐは、Ｌａよりも大きな値であり、１ｍｍであってもよく、５ｍｍであってもよく、１０ｍｍであってもよい。

【0332】

本実施形態において、隣接領域の厚さの最大値Ｈｍａｘは、例えば、周辺領域の厚さの平均値Ｈｐの１．５倍以下である。隣接領域の厚さの最大値Ｈｍａｘは、周辺領域の厚さの平均値Ｈｐの１．３倍以下であることが好ましく、周辺領域の厚さの平均値Ｈｐの１．１倍以下であることがより好ましい。

【0333】

他の実施形態において、一体化領域の端部からの距離が１００μｍの位置における厚さが、一体化領域の端部からの距離が１ｍｍの位置における厚さの１．５倍以下であってよい。一体化領域の端部からの距離が１００μｍの位置における厚さは、一体化領域の端部からの距離が１ｍｍの位置における厚さの１．３倍以下であってもよく、一体化領域の端部からの距離が１ｍｍの位置における厚さの１．１倍以下であってもよい。

【0334】

本実施形態によれば、溶接前の一体化領域に存在した熱可塑性樹脂の一部が、溶接時に隣接領域に移動する。そのため、溶接工程の前後において、隣接領域の一部が周辺領域と比較して盛り上がる。一方の面の側における盛り上がり部分の高さＨｒは、Ｈｐの２５％以下であってもよく、１５％以下であってもよく、５％以下であってもよい。Ｈｐに対するＨｒの割合は、０．１～２０％であってもよく、１～１５％であることが好ましく、２～１０％であることがさらに好ましい。

【0335】

Ｈｐに対するＨｒの割合が０．１％未満の場合、支持層４２０の熱可塑性樹脂の軟化が不十分であり、溶接も不十分である可能性がある。一方、Ｈｐに対するＨｒの割合が２５％を超える場合、集電体の局所的な膨張により、溶接剥がれ、箔の破断、導電層の部分亀裂などの原因となる可能性がある。また、その結果、電池の性能が低下し得る。

【0336】

本実施形態によれば、軟化領域及び／又は溶接領域に貫通孔６２０が形成されている。そのため、軟化領域及び／又は溶接領域に貫通孔６２０形成されていない場合と比較して、Ｈｐに対するＨｒの割合が小さくなる。これにより、溶接剥がれ、箔の破断、導電層の部分亀裂などが抑制され得る。また、その結果、電池の性能が向上し得る。なお、Ｈｐに対するＨｒの割合が比較的小さいことは、軟化領域及び／又は溶接領域に貫通孔６２０が形成されていたことを示唆し得る。同様に、（ａ）溶接後の一体化領域における樹脂含有率は、（ｂ）溶接後の周辺領域における樹脂含有率よりも小さいことは、軟化領域及び／又は溶接領域に貫通孔６２０が形成されていたことを示唆し得る。

【0337】

集電体１１０２は、第１電極又は第２電極に含まれる集電体の一例であってよい。集電体１１０４は、第１電極又は第２電極に含まれる集電体の一例であってよい。積層された複数の集電体は、複数のシート材料の一例であってよい。積層された複数の集電体のうち、周辺領域における樹脂含有率が最も大きな集電体は、第３シート材料の一例であってよい。溶接後の一体化領域における樹脂含有率は、第１割合の一例であってよい。溶接後の周辺領域における樹脂含有率は、第２割合の一例であってよい。

【実施例】

【0338】

以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明する。なお、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。

【0339】

（実施例１）
下記の手順により、溶接対象となる集電体を作製した。また、５枚の集電体の一部を溶接して、積層体を作製した。

【0340】

（集電体の作製）
まず、集電体の支持層として、ポリイミドフィルム（東レ・デュポン製、カプトン、厚さ５μｍ）準備した。次に、無電解めっきにより、ポリイミドフィルムの両面にニッケル層及び銅層を形成した。ニッケル層は、ポリイミドフィルム及び銅層の間に形成された。ニッケル層の厚さは、０．１μｍであった。銅層の厚さは、１μｍであった。

【0341】

次に、ポリイミドフィルムの一部に、複数の貫通孔が形成された貫通孔帯を形成した。各貫通孔の断面形状は円形であり、各貫通孔の平均直径は５０μｍであった。また、貫通孔のピッチは１００μｍであった。

【0342】

次に、無電解めっきにより、貫通孔の内壁に銅層を形成した。銅層の厚さは、１μｍであった。銅層を形成された後の貫通孔の空間の平均直径は４８μｍであった。

【0343】

貫通孔帯と、貫通孔内の銅層とが形成されたポリイミドフィルムを切断して、５枚の集電体を作製した。各集電体が、３７ｍｍ×３２ｍｍの長方形の集電部分と、１０ｍｍ×１０ｍｍの正方形のタブ部分とを有するＬ字型の平面形状を有するように、上記のポリイミドフィルムを切断した。各集電体において、タブ部分の一辺が集電部分の長辺の一方と接するように、上記のポリイミドフィルムを切断した。各集電体において、タブ部分の他の一辺及び集電部分の短辺の一方が同一の直線上に配されるように、上記のポリイミドフィルムを切断した。上記のタブ部分の他の一辺は、集電部分の長辺の一方と接する辺に接する辺である。

【0344】

上述されたとおり、各集電体のタブ部分のＴＬは１０ｍｍであり、ＴＷは１０ｍｍであった。各集電体のタブ部分には貫通孔帯が形成されており、各集電体のＨＬは７ｍｍであり、ＨＷは１０ｍｍであった。タブ部分の辺のうち集電部分に接する辺から、貫通孔帯までの距離は、１ｍｍであった。タブ部分の辺のうち集電部分に接する辺の反対側の辺から、貫通孔帯までの距離は、２ｍｍであった。

【0345】

（積層体の作製）
５枚の集電体の貫通孔帯の位置が略一致するように、５枚の集電体を積層した。集電体の貫通孔帯の内部の３．０ｍｍ×５．０ｍｍの領域を溶接領域として設定した。積層された５枚の集電体をＮｉメッキされたＣｕ製のリードと、ＮｉメッキされたＣｕ製のサブリードとの間に挟んだ状態で、積層された５枚の集電体を溶接装置１１２０の作業領域に配置した。サブリードの厚さは７０μｍであり、サブリードの面積は、１０ｍｍ×３０ｍｍであった。

【0346】

溶接装置１１２０として、ナグシステム株式会社製のリチウムイオン電池積層箔溶接装置を用いた。溶接装置１１２０の溶接ヘッド１１３０を溶接領域に接触させた後、加熱部１１３４に電力を供給して溶接領域を加熱した。その後、溶接部１１３６に電力を供給して溶接領域を溶接した。加熱及び溶接における電力の供給条件は、電流１．０～２．５ｋＡ、電圧１．５～２．５Ｖ、印加時間１０～７０ｍｓであった。

【0347】

（実施例２）
集電体の積層数、サブリードの厚さ、貫通孔の直径、貫通孔のピッチ、支持層の両面に形成された導電層の片面当たりの厚さ、貫通孔の内面に形成された銅層の厚さを変えて、実施例１と同様の手順により、積層体を作製した。積層体の作製条件の詳細を表１に示す。

【0348】

（比較例１）
実施例１と同様の手順により、５枚の集電体を準備した。精電舎電子工業株式会社製の高出力超音波金属接合機を用いた点と、溶接工程前の加熱工程を省略した点とを除き、実施例１と同様の手順により、５枚の集電体を溶接した。高出力超音波金属接合機による超音波溶接の条件は、電源６００ｋＷ、接合周波数１９．１５ｋＨｚ、加圧値６２３N、接合沈込０．１ｍｍ、接合時間０．５～１ｓ、振幅８０％、ソフトスタート１００ｍｓ、パワー１００Ｗ、速度３００ｍｍ／ｓ、冷却無し、周波数オフセット２０Ｈｚであった。また、電流値は、５～１９A程度であった。

【0349】

（比較例２）
ポリイミドフィルムに貫通孔を形成しなかった点を除き、実施例１と同様の手順により、積層体を作製した。積層体の作製条件の詳細を表１に示す。

【0350】

（比較例３）
サブリードを用いなかった点を除き、実施例１と同様の手順により、積層体を作製した。積層体の作製条件の詳細を表１に示す。

【0351】

（比較例４）
サブリードの厚さ、貫通孔の直径、貫通孔のピッチを変えて、実施例１と同様の手順により、積層体を作製した。積層体の作製条件の詳細を表１に示す。

【0352】

（比較例５）
サブリードの厚さ、貫通孔の直径、貫通孔のピッチを変えて、実施例１と同様の手順により、積層体を作製した。積層体の作製条件の詳細を表１に示す。

【0353】

【表1】

【0354】

（評価）
実施例１及び実施例２と、比較例１～比較例５のそれぞれについて、集電体の引張試験、積層体の溶接確認試験、及び、積層体の抵抗測定試験を実施した。各試験の結果を表２に示す。

【0355】

集電体の引張試験は、集電体４００の破断に対する耐性の度合いに関連して説明されたサンプルの引張試験と同様の手順で実施した。引張強度が４５０ＭＰａ以上であるものを◎、３６０MPa以上であるものを〇、それ以外のものを×とした。

【0356】

積層体の溶接確認試験は、溶接後の積層体からリードをはがした後、溶接後の積層体から集電体を１枚ずつ剥がすのに必要な力をバネばかりで測定することで実施した。具体的には、下記の手順により、十分な強度で溶接できているか否かを確認した。

【0357】

まず、溶接後の積層体の一方の面に配されたリードをはがした。次に、積層体の他方の面を、略水平に配された平坦な面の上に接着剤で接着した。これにより、溶接後の積層体が、平坦な面にしっかりと固定された。次に、溶接後の積層体を構成するｍ枚（ｍは、２以上の整数である。）の集電体のうち、最上部に配される集電体の一方の端部の先端にバネばかりを取り付けた。引っ張り方向が略鉛直方向となるようにバネばかりを引っ張ることで、最上部に配される集電体を残りの集電体から剥がした。上記の手順を繰り返えし、集電体を１枚ずつ剥がした。１枚目の集電体の測定値と、ｎ枚目（ｎは、２以上ｍ以下の整数である。）の集電体の測定値との差が５０％以上であった場合、不合格とした。上記の差が５０％未満で会った場合、合格とした。表２において、合格を〇で示し、不合格を×で示す。

【0358】

抵抗値の測定試験は、積層体にリードが付いた状態で、当該積層体に含まれる複数の集電体のそれぞれの抵抗値を測定することで実施した。まず、溶接後の積層体のサンプルを、各集電体のタブ部分の全体が含まれるように、１０ｍｍ×４０ｍｍの大きさにカットした。表１に示されるとおり、各実施例及び各比較例において、積層体は、５枚又は１５枚の集電体を含む。そこで、下記の手順にしたがって、集電体ごとに抵抗値を測定した。サンプルに含まれる各集電体の抵抗値は、抵抗測定機を用いて測定した。一対の測定用電極の一方をリードに接触させ、一対の測定用電極の一方を測定対象となる集電体の導電層（金属箔である。）に接触させた。測定用電極に電圧を印加して、各集電体の抵抗値を測定した。

【0359】

次に、積層体を構成する複数の集電体のそれぞれの抵抗値の統計処理を実施した。具体的には、まず、複数の集電体のそれぞれの抵抗値の中央値を算出した。次に、上記の中央値を示した集電体以外の集電体（他の集電体と称される場合がある。）の抵抗値と、当該中央値とを比較した。上記の他の集電体の中に、当該集電体の抵抗値と上記の中央値との差が、当該中央値の５０％よりも大きな集電体が含まれる場合、当該積層体の測定試験の結果を不合格とした。上記の他の集電体の中に、当該集電体の抵抗値と上記の中央値との差が、当該中央値の５０％よりも大きな集電体が含まれない場合、当該積層体の測定試験の結果を合格とした。表２において、合格を〇で示し、不合格を×で示す。

【表2】

【0360】

（一体化領域の切断面）
図１６に、実施例１における積層体の一体化領域のＳＥＭ画像を示す。図１６は、溶接領域の中心近傍における積層体のＳＥＭ画像を示す。図１６に示されるとおり、積層体の一体化領域には、樹脂及び空隙が存在する。実施例１の積層体において、一体化領域における樹脂含有率は約１０％であった。実施例１の積層体において、一体化領域における空隙率は約３～５％であった。

【0361】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【0362】

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階などの各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」などと明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」などを用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

【0363】

本願明細書には、例えば、下記の事項が開示されている。
［項目１］
集電体を準備する段階と、
上記集電体の少なくとも一方の面に、有機化合物を活物質として含む活物質層を形成する段階と、
上記活物質層及び上記集電体を固着させる段階と、
を有し、
上記集電体は、
導電性材料を含む導電層と、
上記導電層を支持する支持層と、
を備え、
上記支持層の導電率は、上記導電層の導電率よりも小さく、
上記支持層の密度は、上記導電層の密度よりも小さく、
上記活物質層及び上記集電体を固着させる段階は、
積層された上記活物質層及び上記集電体に圧力を印加する段階、
を含み、
上記圧力は、
（ｉ）上記活物質層及び上記集電体に圧力が印加される前後における上記集電体の電気抵抗の変化率が５０％以内となるように、又は、
（ｉｉ）上記活物質層及び上記集電体に圧力が印加される前後における上記集電体の電気抵抗の差の絶対値が１［Ω］未満となるように、
設定又は調整される、
電極を生産する方法。
［項目２］
集電体を準備する段階と、
上記集電体の少なくとも一方の面に、有機化合物を活物質として含む活物質層を形成する段階と、
上記活物質層及び上記集電体を固着させる段階と、
を有し、
上記集電体は、
導電性材料を含む導電層と、
上記導電層を支持する支持層と、
を備え、
上記支持層の導電率は、上記導電層の導電率よりも小さく、
上記支持層の密度は、上記導電層の密度よりも小さく、
上記活物質層及び上記集電体を固着させる段階は、
積層された上記活物質層及び上記集電体に圧力を印加する段階、
を含み、
上記圧力は、（ｉ）圧力が印加された後の上記集電体の上記導電層に電流を印加して測定された第２電圧の値から、（ｉｉ）圧力が印加される前の上記集電体の上記導電層に電流を印加して測定された第１電圧の値を引いた値が、１００ｍＶ未満となるように設定又は調整される、
電極を生産する方法。
［項目３］
集電体を準備する段階と、
上記集電体の少なくとも一方の面に、有機化合物を活物質として含む活物質層を形成する段階と、
上記活物質層及び上記集電体を固着させる段階と、
を有し、
上記集電体は、
導電性材料を含む導電層と、
上記導電層を支持する支持層と、
を備え、
上記支持層の導電率は、上記導電層の導電率よりも小さく、
上記支持層の密度は、上記導電層の密度よりも小さく、
上記活物質層及び上記集電体を固着させる段階は、
積層された上記活物質層及び上記集電体に圧力を印加する段階、
を含み、
上記圧力は、
圧力が印加された後の上記活物質層のポロシティが２５～４０％となるように、
設定又は調整される、
電極を生産する方法。
［項目４］
上記圧力を印加する段階は、
ロールプレスを用いて、線圧が１．０ｋｇｆ／ｃｍ～２００ｋｇｆ／ｃｍとなるように、上記積層された上記活物質層及び上記集電体に圧力を印加する段階、
を含む、
項目１から項目３までの何れか一項に記載の方法。
［項目５］
上記支持層は、シート状の樹脂材料である、
項目１から項目３までの何れか一項に記載の方法。
［項目６］
上記導電層は、層状又は箔状のアルミニウムを含み、
上記層状又は箔状のアルミニウムの厚さは、０．０５μｍ～５μｍである、
項目１から項目３までの何れか一項に記載の方法。
［項目７］
正極及び負極を準備する段階と、
セパレータを準備する段階と、
上記正極、上記セパレータ及び上記負極をこの順に積層する段階と、
を有し、
上記正極及び負極を準備する段階は、
項目１から項目３までの何れか一項に記載の方法により、上記正極及び上記負極の少なくとも一方を作製する段階、
を含む、
電極構造体を生産する方法。
［項目８］
集電体と、
上記集電体の少なくとも一方の面に配され、有機化合物を活物質として含む活物質層と、
を備える電極であって、
上記集電体は、
導電性材料を含む導電層と、
上記導電層を支持する支持層と、
を備え、
上記導電層の厚さは、０．０５μｍ～５ｍであり、
上記支持層の導電率は、上記導電層の導電率よりも小さく、
上記支持層の密度は、上記導電層の密度よりも小さく、
上記集電体の電気抵抗が０．０１ｍΩ～１Ωである、
電極。
［項目９］
上記活物質層のポロシティは、２５～４０％である、
項目８に記載の電極。
［項目１０］
上記導電層は、アルミニウム箔であり、
上記支持層は、シート状の樹脂材料である、
項目８又は項目９に記載の電極。
［項目１１］
上記集電体は、複数の貫通孔が形成されており、
上記複数の貫通孔のそれぞれの円相当径は、１５μｍ～１５０μｍである、
項目８又は項目９に記載の電極。
［項目１２］
上記集電体の一方の面の外形の面積に対する、上記集電体の上記一方の面における上記複数の貫通孔の面積の総和の割合は、３０％以上である、
項目１１に記載の電極。
［項目１３］
上記複数の貫通孔の少なくとも一部の内壁に配され、導電性材料を含む内部導電層をさらに備える、
項目１１に記載の電極。
［項目１４］
上記内部導電層は、主成分の異なる３以上の層を有する、
項目１３に記載の積層体。
［項目１５］
１以上の正極と、
１以上の負極と、
上記１以上の正極のそれぞれ、及び、上記１以上の負極のそれぞれの間に配される１以上のセパレータと、
を備え、
上記１以上の正極及び上記１以上の負極の少なくとも１つは、項目８又は項目９の何れか一項に記載の電極である、
電極構造体。
［項目１６］
上記セパレータは、高分子固体電解質を含む、
項目１５に記載の電極構造体。
［項目１７］
項目１５に記載の電極構造体と、
上記電極構造体を収容する筐体と、
を備える、電池。
［項目１８］
上記１以上の正極を電気的に接続する正極接続部、及び、上記１以上の負極を電気的に接続する負極接続部の少なくとも一方、
をさらに備え、
上記正極接続部は、上記１以上の正極の一部を挟み込んで支持する正極支持部を有し、
上記負極接続部は、上記１以上の負極の一部を挟み込んで支持する負極支持部を有する、
項目１７に記載の電池
［項目１９］
項目１７に記載の電池と、
上記電池に蓄積された電気エネルギーを利用して推進力を発生させる推進力発生装置と、
を備える、飛行体。

【符号の説明】

【0364】

１００ 飛行体、１１０ 蓄電池、１１２ 蓄電セル、１２０ 電力制御回路、１３０ 電動機、１４０ プロペラ、１５０ センサ、１６０ 制御装置、２１２ 正極ケース、２１４ 負極ケース、２１６ 封止剤、２１８ 金属バネ、２２０ 正極、２２２ 正極集電体、２２４ 正極活物質層、２３０ セパレータ、２４０ 負極、２４２ 負極集電体、２４４ 負極活物質層、２６０ 構造体、３５０ 電解質、４００ 集電体、４２０ 支持層、４２２ 第１平面、４２４ 第２平面、４２６ 側面、４４２ 導電層、４４４ 導電層、５００ 集電体、５２２ 貫通孔、５４６ 導電性材料、６００ 集電体、６２０ 貫通孔、６２２ 内壁部、６４２ 導電層、７６０ 積層構造体、８２０ 正極接続部、８２２ リード、８２４ サブリード、８４０ 負極接続部、８４２ リード、８４４ サブリード、１１０２ 集電体、１１０４ 集電体、１１２０ 溶接装置、１１３０ 溶接ヘッド、１１３２ 位置調節部、１１３４ 加熱部、１１３６ 溶接部、１１４０ 加熱用電源、１１５０ 溶接用電源、１１６０ コントローラ、１５２２ 金属材料、１５２４ 樹脂材料、１５２６ 空隙

【要約】

【解決手段】 積層された複数のシート材料を備える積層体が提供される。複数のシート材料のそれぞれは、樹脂材料を含む支持層と、支持層の両面に形成される第１金属層及び第２金属層とを有する。複数のシート材料の一部において、複数のシート材料に含まれる複数の第１金属層及び複数の第２金属層が一体化している。樹脂材料は、熱可塑性の樹脂材料であってよい。複数の第１金属層及び複数の第２金属層が一体化している領域である一体化領域に含まれる金属の体積に対する、一体化領域に含まれる樹脂の体積の割合は、５～５０％であってよい。複数の第１金属層及び複数の第２金属層が一体化している領域である一体化領域に含まれる金属の体積に対する、一体化領域に含まれる空隙の体積の割合は、１０％以上であってよい。
【選択図】図１１

【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】