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特許7399338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 50/54 20210101AFI20231208BHJP
H01M 50/533 20210101ALI20231208BHJP
H01M 50/534 20210101ALI20231208BHJP
H01M 4/66 20060101ALI20231208BHJP
【ＦＩ】
H01M50/54
H01M50/533
H01M50/534
H01M4/66 A
【請求項の数】
15
(21)【出願番号】P 2023063059
(22)【出願日】2023-04-07
【審査請求日】2023-05-30
【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】坂田 大成
(72)【発明者】
【氏名】高柳 良基
【審査官】村岡 一磨
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０２２／２０８７７０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０２２－１３１５６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２３－０００６００（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１５５９７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－００８５６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－０９７０２０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｍ ５０／５０－５０／５９８
Ｈ０１Ｍ ４／６４－４／８４
(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る積層体であって、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金属層が一体化しており、
前記複数の第１金属層及び前記複数の第２金属層のそれぞれは、各金属層が蛇腹状の形状又は皺の寄った形状を有する凹凸領域を含み、
前記積層体は、
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と、
前記一体化領域の端部から離れた領域である平滑領域と、
を有し、
前記平滑領域は、その内部の３箇所における厚さの測定値の最大値及び最小値の差の絶対値が、当該３箇所における厚さの測定値の平均値の５％以下となる領域であり、
前記凹凸領域は、前記一体化領域及び前記平滑領域の間に配される隣接領域に形成される、
積層体。
【請求項2】
前記凹凸領域において、各金属層は、各金属層の面内方向に沿って並んで配される複数の山部及び少なくとも１つの谷部を含む、請求項１に記載の積層体。
【請求項3】
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第１支持部材と、
前記第２シート材料を支持する第２支持部材と、
をさらに備え、
前記第１支持部材及び前記第２支持部材は金属を含み、
前記複数のシート材料の前記一部において、前記第１支持部材、前記第２支持部材、前記複数の第１金属層及び前記複数の第２金属層が一体化している、
請求項１に記載の積層体。
【請求項6】
前記複数のシート材料のそれぞれは、前記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する、請求項１に記載の積層体。
【請求項7】
前記複数のシート材料のそれぞれに配された第１金属層及び第２金属層を電気的に接続する導電部材をさらに備える、請求項１に記載の積層体。
【請求項8】
前記隣接領域の厚さの最大値は、前記平滑領域の前記３箇所における厚さの測定値の平均値の１．１～１．３倍である、
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は、前記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８に記載の積層体。
【請求項10】
複数のシート材料の積層方向に略垂直な面における前記凹凸領域の形状は、略同心円上又は略同心多角形状である、
請求項１に記載の積層体。
【請求項11】
前記凹凸領域に配される山の個数は６以上である、
請求項１に記載の積層体。
【請求項12】
第１電極及び第２電極と、第３電極と、
第１セパレータ及び第２セパレータと、
を備える電極構造体であって、
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セパレータ及び前記第２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、（ｉ）前記第１電極及び前記第２電極が積層され、（ｉｉ）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金属層が一体化しており、
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金属層のそれぞれは、各金属層が蛇腹状の形状又は皺の寄った形状を有する凹凸領域を含み、
積層された前記第１電極及び前記第２電極は、
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いる領域である一体化領域と、
前記一体化領域の端部から離れた領域である平滑領域と、
を有し、
前記平滑領域は、その内部の３箇所における厚さの測定値の最大値及び最小値の差の絶対値が、当該３箇所における厚さの測定値の平均値の５％以下となる領域であり、
前記凹凸領域は、前記一体化領域及び前記平滑領域の間に配される隣接領域に形成される、
電極構造体。
【請求項13】
第４電極と、第３セパレータと、
をさらに備え、
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、
前記第１電極、前記第２電極、前記第３電極及び前記第４電極のそれぞれは、
前記集電体と、
前記活物質層と、
を有し、
前記第３電極及び前記第４電極の端部の近傍において、（ｉ）前記第３電極及び前記第４電極が積層され、（ｉｉ）前記第３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４電極の前記第１金属層及び前記第２金属層が一体化しており、
前記第３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４電極の前記第１金属層及び前記第２金属層のそれぞれは、各金属層が蛇腹状の形状又は皺の寄った形状を有する第２の凹凸領域を含み、
積層された前記第３電極及び前記第４電極は、
前記第３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４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いる領域である第２の一体化領域と、
前記第２の一体化領域の端部から離れた領域である第２の平滑領域と、
を有し、
前記第２の平滑領域は、その内部の３箇所における厚さの測定値の最大値及び最小値の差の絶対値が、当該３箇所における厚さの測定値の平均値の５％以下となる領域であり、
前記第２の凹凸領域は、前記第２の一体化領域及び前記第２の平滑領域の間に配される第２の隣接領域に形成される、
請求項１２に記載の電極構造体。
【請求項14】
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15】
請求項１４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。
【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１～２には樹脂及び金属を含む材料の溶接方法が開示されている。特許文献３には貫通孔内に導電材料が配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
（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。上記の積層体によれば、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。上記の積層体において、複数の第１金属層及び複数の第２金属層のそれぞれは、例えば、各金属層が蛇腹状の形状又は皺の寄った形状を有する凹凸領域を含む。
【0004】
上記の積層体は、凹凸領域において、複数の第１金属層及び複数の第２金属層が一体化されていなくてもよい。上記の積層体において、各金属層は、各金属層の面内方向に沿って並んで配される複数の山部及び少なくとも１つの谷部を含んでもよい。上記の積層体において、凹凸領域は、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に隣接して配されてよい。
【0005】
上記の積層体において、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。
【0006】
上記の積層体において、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。上記の積層体は、第１シート材料を支持する第１支持部材と、第２シート材料を支持する第２支持部材とをさらに備えてよい。上記の積層体において、第１支持部材及び第２支持部材は、金属を含んでよい。複数のシート材料の一部において、第１支持部材、第２支持部材、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てもよい。
【0007】
上記の積層体において、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。上記の積層体は、複数のシート材料のそれぞれに配された第１金属層及び第２金属層を電気的に接続する導電部材をさらに備えてよい。
【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電極備える。上記の電極構造体は、例えば、第３電極備える。上記の電極構造体は、例えば、第１セパレータ及び第２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セパレータ及び第２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、集電体と、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金属層とを含む。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。上記の電極構造体において、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金属層のそれぞれは、例えば、各金属層が蛇腹状の形状又は皺の寄った形状を有する凹凸領域を含む。
【0009】
上記の電極構造体は、第４電極と、第３セパレータとをさらに備えてよい。上記の電極構造体において、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てもよい。上記の電極構造体において、第１電極、第２電極、第３電極及び第４電極のそれぞれは、集電体と、活物質層とを有してよい。第３電極及び第４電極の端部の近傍において、第３電極の第１金属層及び第２金属層、並びに、第４電極の第１金属層及び第２金属層が一体化していてもよい。第３電極の第１金属層及び第２金属層、並びに、第４電極の第１金属層及び第２金属層のそれぞれは、各金属層が蛇腹状の形状又は皺の寄った形状を有する凹凸領域を含んでよい。
【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の態様の電極構造体の何れかを備える。上記の電池は、例えば、上記の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３の態様に係る電池の何れかを備える。上記の飛行体は、例えば、上記の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】
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】
【0013】
【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の上面図の一例を概略的に示す。
【図16】正極接続部８２０の断面の一例を概略的に示す。
【図17】正極接続部８２０の断面の一例を概略的に示す。
【図18】凹凸領域１６００を含む正極集電体２２２の一例を概略的に示す。
【図19】凹凸領域１９００の一例を概略的に示す。
【図20】正極接続部８２０の断面の他の例を概略的に示す。
【図21】正極接続部８２０の断面のさらに他の例を概略的に示す。
【図22】実施例１の溶接箇所及びその周辺のＸ線ＣＴの観察結果の一例を示す。
【図23】観察領域２２００のＸ線ＣＴの観察結果の一例を示す。
【図24】観察領域２３００のＸ線ＣＴの観察結果の一例を示す。
【図25】比較例１の溶接箇所及びその周辺の断面のＳＥＭ画像の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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樹脂材料が溶接箇所の周辺に押し出される。本発明者らは、第１金属層及び第２金属層の厚さ、溶接箇所の周辺に押し出される樹脂材料の体積、当該樹脂材料の粘度又は移動のし易さなどによっては、溶接箇所に配されていた樹脂材料が当該溶接箇所の周辺に押し出されるときに、当該樹脂材料により当該溶接箇所の周辺に配されている第１金属層及び第２金属層が破断される場合のあることを見出した。
【0022】
また、本発明者らは、上記の金属層の破断が発生した場合に、一体化している複数のシート材料の間における電気抵抗の測定値のバラツキが予め定められた閾値よりも大きくなることを見出した。例えば、シート材料Ａ、シート材料Ｂ及びシート材料Ｃの一部が溶接により一体化される場合を考える。上述されたとおり、各シート材料は、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金属層とを含む。シート材料Ａ、シート材料Ｂ及びシート材料Ｃは、シート材料Ａの第２金属層と、シート材料Ｂの第１金属層とが接触し、シート材料Ｂの第２金属層と、シート材料Ｃの第１金属層とが接触するように積層される。また、積層されたシート材料の一部が、上述された手順に従って溶接される。
【0023】
この場合、シート材料Ａ、シート材料Ｂ及びシート材料Ｃに含まれる第１金属層及び第２金属層が溶接箇所において一体化しており、当該全ての金属層は電気的に接続されている。そのため、複数の金属層の間における電気抵抗のバラツキは十分に小さいと考えられていた。
【0024】
しかしながら、本発明者らは、（ｉ）シート材料Ａの第１金属層上の任意の点と、シート材料Ａの第２金属層上の任意の点又はシート材料Ｂの第１金属層上の任意の点との間における電気抵抗、（ｉｉ）シート材料Ａの第１金属層上の任意の点と、シート材料Ｂの第２金属層上の任意の点又はシート材料Ｃの第１金属層上の任意の点との間における電気抵抗、（ｉｉｉ）シート材料Ａの第１金属層上の任意の点と、シート材料Ｃの第２金属層上の任意の点との間における電気抵抗、（ｉｖ）シート材料Ｂの第１金属層上の任意の点と、シート材料Ａの第Ｂ金属層上の任意の点又はシート材料Ｃの第１金属層上の任意の点との間における電気抵抗、（ｖ）シート材料Ｂの第１金属層上の任意の点と、シート材料Ｃの第２金属層上の任意の点との間における電気抵抗、及び、（ｖｉ）シート材料Ｃの第１金属層上の任意の点と、シート材料Ｃの第２金属層上の任意の点との間における電気抵抗を測定したところ、当該測定値にバラツキが生じる場合のあることを見出した。その原因は必ずしも明らかではないが、溶接箇所の周辺に配されている第１金属層及び第２金属層の少なくとも一部が破断された結果、当該溶接箇所の周辺における導電パスが複雑になったものと推測される。
【0025】
加えて、本発明者らは、溶接箇所の周辺に、第１金属層及び第２金属層が蛇腹状の形状又は皺の寄った形状を有する領域（凹凸領域と称される場合がある。）が形成されている場合には、溶接箇所の近傍において積層体に含まれる第１金属層及び第２金属層の半数以上が破断されている場合と比較して、上記のバラツキが小さいことを見出した。第１金属層及び第２金属層に凹凸領域が形成されることで上記のバラツキが小さくなる原因は必ずしも明らかではないが、溶接箇所に配されていた樹脂材料が当該溶接箇所の周辺に押し出されたときに、第１金属層及び第２金属層が移動又は変形することで、第１金属層及び第２金属層の破断が抑制されたものと推測される。
【0026】
上記のバラツキの小さな積層体が得られることにより、例えば、上記の積層体を構成する複数の金属層が、上記の積層型電池の集電体の一部を構成する部材として用いられた場合、上記の積層型電池の各層における電極反応のバラツキも抑制される。その結果、当該積層型電池の寿命特性が向上する。
【0027】
また、本発明者らは、例えば、上記の支持層がポリイミドよりも融点の小さな熱可塑性を主成分として含む場合に、上記の凹凸領域が形成され得ることを見出した。支持層の主成分としては、支持層中の含有量が５０質量％を超える成分、支持層中の含有量が５１質量％以上である成分などが例示される。さらに、本発明者らは、溶接前の溶接対象の溶接箇所及び／又はその近傍に、支持層、第１金属層及び第２金属層を貫通する１以上の貫通孔が形成されている場合に、上記の凹凸領域が形成され得ることを見出した。
【0028】
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。また、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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
（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。
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
蓄電セル１１２の体積エネルギー密度は、３００［Ｗｈ／ｍ３‐蓄電セル］以上１２００［Ｗｈ／ｍ３‐蓄電セル］以下であってもよく、４００［Ｗｈ／ｍ３‐蓄電セル］以上１０００［Ｗｈ／ｍ３‐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／ｍ３‐蓄電セル］以下であってもよく、８００［Ｗｈ／ｍ３‐蓄電セル］以下であってもよい。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
（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。
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。
【0051】
（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。
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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
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。
【0055】
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。
【0056】
（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。
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。
【0057】
正極集電体２２２の密度は、例えば、１．１～２．０ｇ／ｃｍ３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／ｃｍ３）、アントラセン（密度：１．２５ｇ／ｃｍ３）及び／又はナフタレン（密度：１．１４ｇ／ｃｍ３）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。
【0058】
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。
【0059】
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。
【0060】
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。
【0061】
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。メッシュ形状及び穴あき板形状は、箔形状の一例であってもよい。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。
【0062】
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。
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
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が圧着されてもよい。
【0066】
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。
【0067】
（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、例えば、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。正極活物質は、無機化合物であってもよく、有機化合物であってもよい。これらの正極活物質は単独で用いられてもよく、２種以上の正極活物質が組み合せられてもよい。
正極活物質層２２４に含まれる正極活物質としては、例えば、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。正極活物質は、無機化合物であってもよく、有機化合物であってもよい。これらの正極活物質は単独で用いられてもよく、２種以上の正極活物質が組み合せられてもよい。
【0068】
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。
【0069】
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。
【0070】
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。
【0071】
有機正極活物質は、分子量が比較的小さく、且つ、多電子授受能を有する有機化合物であってもよい。上記の有機化合物が低分子化合物である場合、当該有機化合物の分子量は、例えば、５００以下である。上記の有機化合物がポリマー又はオリゴマーである場合、当該有機化合物の分子量は、例えば、５０００以下である。
【0072】
（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。
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。
【0073】
正極活物質として有機正極活物質が用いられる場合、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。
【0074】
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。
【0075】
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。
【0076】
正極活物質として有機正極活物質が用いられる場合、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。
【0077】
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。
【0078】
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。
【0079】
正極活物質として有機正極活物質が用いられる場合、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。
【0080】
（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。
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。
【0081】
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。
【0082】
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。
【0083】
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。
【0084】
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。
【0085】
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。
【0086】
（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。
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。
【0087】
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。
【0088】
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。
【0089】
（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。
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。
【0090】
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。
【0091】
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。
【0092】
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。
【0093】
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。メッシュ形状及び穴あき板形状は、箔形状の一例であってもよい。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。
【0094】
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。
【0095】
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。
【0096】
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。
【0097】
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が圧着されてもよい。
【0098】
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。
【0099】
（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、例えば、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。
負極活物質層２４４に含まれる負極活物質としては、例えば、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。
【0100】
一実施形態において、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。この場合、負極活物質層２４４の質量は、負極２４０の全質量の８０％以上であってよい。負極活物質の質量は、負極活物質層２４４の全質量の８０％以上であってよい。他の実施形態において、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。また、負極活物質層２４４が箔形状の上記金属である場合、負極２４０は負極集電体２４２を備えなくてもよい。
【0101】
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。
【0102】
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、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。
【0103】
有機正極活物質は、分子量が比較的小さく、且つ、多電子授受能を有する有機化合物であってもよい。上記の有機化合物が低分子化合物である場合、当該有機化合物の分子量は、例えば、５００以下である。上記の有機化合物がポリマー又はオリゴマーである場合、当該有機化合物の分子量は、例えば、５０００以下である。
【0104】
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。
【0105】
（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。
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。
【0106】
負極活物質として有機負極活物質が用いられる場合、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。
【0107】
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。
【0108】
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。
【0109】
負極活物質として有機負極活物質が用いられる場合、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。
【0110】
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。
【0111】
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。
【0112】
負極活物質として有機負極活物質が用いられる場合、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。
【0113】
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。
【0114】
（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、積層された負極２４０の一部において、積層された負極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。
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、積層された負極２４０の一部において、積層された負極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。
【0115】
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。
【0116】
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。
【0117】
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。
【0118】
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。
【0119】
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。
【0120】
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。
【0121】
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、溶接箇所の強度に優れ、溶接箇所の電気抵抗の小さな積層体が作製され得る。
【0122】
熱可塑性樹脂は、（ｉ）２０℃における熱伝導率が０．６Ｗ／ｍＫ以下であるという特性、（ｉｉ）２０℃における比熱が２５００Ｊ／ｋｇ・℃以下であるという特性、（ｉｉｉ）２０℃における熱収縮率が１％以下であるという特性、（ｉｖ）融点が３００℃以下であるという特性、及び、（ｖ）２０℃における密度が１．９ｇｃｍ３以下であるという特性からなる群から選択される少なくとも１つの特性を有する樹脂であってよい。これにより、積層された複数の集電体４００の一部を溶接により一体化させる場合において、導電層４４２及び導電層４４４に上述された凹凸領域が形成されやすくなる。
【0123】
熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などが例示される。ポリエチレンとしては、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレンなどが例示される。ポリプロピレンとしては、二軸延伸ポリプロピレン（ＯＰＰ）、無延伸ポリプロピレン（ＣＣＰ）などが例示される。
【0124】
支持層４２０は、ＰＥＴ、ＰＰ及ＰＥからなる群から選択される１以上の種類の樹脂材料により、実質的に構成されてよい。これにより、支持層４２０が実質的にポリイミド（ＰＩと称される場合がある。）により構成される場合と比較して、積層された複数の集電体４００の一部を溶接するときに、導電層４４２及び導電層４４４に上述された凹凸領域が形成されやすくなる。その結果、溶接時における導電層４４２及び／又は導電層４４４の破断が抑制される。
【0125】
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、当該樹脂材料の厚さは、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。
【0126】
上記の樹脂材料の厚さは、２０℃において１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。上記の樹脂材料の厚さは、２０℃において１μｍ以上７μｍ以下であってもよく、２０℃において１μｍ以上５μｍ以下であってもよい。
【0127】
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。
【0128】
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。
【0129】
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。
【0130】
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。
【0131】
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。
【0132】
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。
【0133】
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。
【0134】
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。
【0135】
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、十分な厚さを有する内部導電層を形成することが比較的困難になり得る、又は、十分な厚さを有する内部導電層を形成するための手間が増加し得る。内部導電層の厚さが不十分であると、当該内部導電層の電気抵抗が大きくなり得る。一方、貫通孔５２２の円相当径が１５０μｍよりも大きくなると、導電層４４２及び導電層４４４を支持する支持層４２０の面積が小さくなる。その結果、集電体５００に含まれる導電層４４２及び導電層４４４の総量も小さくなり、導電層４４２及び導電層４４４の電気抵抗が大きくなり得る。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の強度が不足し得る。
【0136】
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。
【0137】
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。
【0138】
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。例えば、貫通孔６２０は、導電層４４２及び導電層４４４を貫通する点を除き、貫通孔５２２と同様の構成を有する。
【0139】
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。
【0140】
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。
【0141】
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。
【0142】
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シート材料又は第２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。
【0143】
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シート材料又は第２シート材料の一例であってよい。導電性材料５４６は、導電部材の一例であってよい。
【0144】
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シート材料又は第２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、導電部材の一例であってよい。
【0145】
（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、実質的に熱可塑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。
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、実質的に熱可塑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。
【0146】
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、単一の集電体に含まれる導電層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。
【0147】
本実施形態においては、図４に関連して、支持層４２０に貫通孔が形成されていない場合を例として、集電体４００の詳細が説明された。また、図５及び図６に関連して、貫通孔５２２又は貫通孔６２０の円相当直径が１５μｍ～１５０μｍである場合を例として、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。
【0148】
他の実施形態において、集電体４００、集電体５００及び／又は集電体６００には、円相当径が３０μｍ～５ｍｍであり、集電体を貫通する１以上の貫通孔が形成されていてもよい。円相当径が３０μｍ～５ｍｍの貫通孔は、例えば、溶接箇所の重心又は当該重心の近傍（略中心と称される場合がある。）に配される。これにより、溶接箇所から押し出される樹脂材料の体積が減少する。その結果、導電層４４２及び導電層４４４の破断がさらに抑制される。上記の貫通孔の内壁には、導電層４４２及び導電層４４４を電気的に接続する導電層が形成されていてもよい。これにより、複数のシート材料の溶接が促進され得る。
【0149】
集電体５００の別実施形態において、円相当径が３０μｍ～５ｍｍである貫通孔は、貫通孔５２２に代わって、又は、貫通孔５２２とともに、形成されていてよい。上記の貫通孔の円相当径は、貫通孔５２２の円相当径よりも大きくてよい。集電体６００の別実施形態において、円相当径が３０μｍ～５ｍｍである貫通孔は、貫通孔６２０に代わって、又は、貫通孔６２０とともに、形成されていてよい。上記の貫通孔の円相当径は、貫通孔６２０の円相当径よりも大きくてよい。
【0150】
本実施形態においては、支持層４２０に形成された貫通孔の内部に配された導電性材料５４６又は導電層６４２により、導電層４４２及び導電層４４４が電気的に接続される場合を例として、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。他の実施形態において、導電層４４２及び導電層４４４は、支持層４２０の側面の少なくとも一部に配された導電部材により電気的に接続されてよい。
【0151】
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。
【0152】
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。
【0153】
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。
【0154】
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。
【0155】
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。
【0156】
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。
【0157】
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。
【0158】
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。
【0159】
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。
【0160】
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。例えば、リード８２２及びサブリード８２４が金属を含む場合、上記の溶接工程において、複数の正極集電体２２２のそれぞれに含まれる複数の導電層４４２及び複数の導電層４４４と、リード８２２及びサブリード８２４とが一体化する。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。
【0161】
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。
【0162】
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。
【0163】
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。
【0164】
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は、金属を含んでもよく、実質的に金属により構成されてもよい。リード８２２の厚さは、１～３００μｍであってもよく、５～２００μｍであることが好ましく、１０～５０μｍであることがさらに好ましい。
【0165】
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、金属を含んでもよく、実質的に金属により構成されてもよい。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、銅及びこれらの合金からなる群から選択される少なくとも１つにより構成される。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、１～３００μｍであってもよく、５～２００μｍであることが好ましく、１０～５０μｍであることがさらに好ましい。
【0166】
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、複数の負極２４０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。
【0167】
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。
【0168】
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。例えば、リード８４２及びサブリード８４４が金属を含む場合、上記の溶接工程において、複数の負極集電体２４２のそれぞれに含まれる複数の導電層４４２及び複数の導電層４４４と、リード８４２及びサブリード８４４とが一体化する。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。
【0169】
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。
【0170】
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。
【0171】
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。
【0172】
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は、金属を含んでもよく、実質的に金属により構成されてもよい。リード８４２の厚さは、１～３００μｍであってもよく、５～２００μｍであることが好ましく、１０～５０μｍであることがさらに好ましい。
【0173】
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、金属を含んでもよく、実質的に金属により構成されてもよい。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、銅及びこれらの合金からなる群から選択される少なくとも１つにより構成される。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、１～３００μｍであってもよく、５～２００μｍであることが好ましく、１０～５０μｍであることがさらに好ましい。
【0174】
リード８２２は、第１支持部材及び第２支持部材の一方の一例であってよい。サブリード８２４は、第１支持部材及び第２支持部材の他方の一例であってよい。リード８４２は、第１支持部材及び第２支持部材の一方の一例であってよい。サブリード８４４は、第１支持部材及び第２支持部材の他方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。
【0175】
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シート材料及び第２シート材料の一方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１シート材料及び第２シート材料の他方の一例であってよい。
【0176】
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シート材料及び第２シート材料の一方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１シート材料及び第２シート材料の他方の一例であってよい。
【0177】
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に含まれる複数のセパレータ２３０のそれぞれは、第１セパレータ、第２セパレータ又は第３セパレータの一例であってよい。
【0178】
（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。
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。
【0179】
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。
【0180】
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。
【0181】
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。
【0182】
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。
【0183】
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のそれぞれは、第１セパレータ、第２セパレータ又は第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、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。
【0184】
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。
【0185】
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。
【0186】
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。
【0187】
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。
【0188】
（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。
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。
【0189】
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。
【0190】
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。
【0191】
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。
【0192】
（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。
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。
【0193】
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。
【0194】
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。
【0195】
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。
【0196】
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。
【0197】
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。
【0198】
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。
【0199】
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。
【0200】
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。
【0201】
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。
【0202】
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の一部が、導電層４４２及び導電層４４４に配された貫通孔６２０の内部にも流入し得る。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。なお、この場合、溶接後の溶接領域に樹脂材料が残存する。
【0203】
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。
【0204】
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。
【0205】
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。
【0206】
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。
【0207】
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。
【0208】
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。
【0209】
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超５μｍ以下であってよい。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。
【0210】
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。
【0211】
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。
【0212】
（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るので、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。
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るので、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。
【0213】
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。リード８２２は、金属を含んでもよく、実質的に金属により構成されてもよい。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。サブリード８２４は、金属を含んでもよく、実質的に金属により構成されてもよい。
【0214】
集電体１１０２及び集電体１１０４が溶接される前に、リード８２２及びサブリード８２４と、積層された集電体１１０２及び集電体１１０４とを貫通する貫通孔が形成されてもよい。また、上記の貫通孔の内壁に、リード８２２と、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とを電気的に接続する導電層が形成されてもよい。上記の貫通孔の円相当径は、３０μｍ～５ｍｍであってよい。上記の貫通孔の円相当径は、集電体１１０２及び集電体１１０４に形成される貫通孔６２０の円相当径より大きくてもよい。
【0215】
（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。
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。
【0216】
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。
【0217】
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。
【0218】
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。
【0219】
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。
【0220】
（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。
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。
【0221】
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。
【0222】
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。
【0223】
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。
【0224】
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。
【0225】
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。
【0226】
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。
【0227】
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。
【0228】
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。
【0229】
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。
【0230】
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。
【0231】
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。
【0232】
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、集電体１１０２の導電層４４２及び導電層４４４の一部に、各金属層が蛇腹状の形状又は皺の寄った形状を有する領域（凹凸領域と称される場合がある。）が形成されるように、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、溶接に伴う導電層４４２及び導電層４４４の破断が抑制される。
【0233】
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、集電体１１０４の導電層４４２及び導電層４４４の一部に、各金属層が蛇腹状の形状又は皺の寄った形状を有する領域（凹凸領域と称される場合がある。）が形成されるように、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、溶接に伴う導電層４４２及び導電層４４４の破断が抑制される。
【0234】
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。
【0235】
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。
【0236】
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。
【0237】
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。
【0238】
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。
【0239】
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。
【0240】
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。
【0241】
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。
【0242】
（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。
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。
【0243】
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。
【0244】
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。
【0245】
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。
【0246】
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。
【0247】
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。
【0248】
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。
【0249】
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。
【0250】
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。
【0251】
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。
【0252】
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。
【0253】
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。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。
【0254】
一体化領域の厚さの平均値と比較して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。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。
【0255】
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。
【0256】
（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。
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。
【0257】
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。
【0258】
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。
【0259】
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。
【0260】
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。
【0261】
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。
【0262】
集電体１１０２は、シート材料、第１シート材料又は第２シート材料の一例であってよい。集電体１１０４は、シート材料、第１シート材料又は第２シート材料の一例であってよい。
【0263】
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。
【0264】
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。
【0265】
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、溶接領域に存在する熱可塑性樹脂の総量も比較的大きくなり得る。そのため、溶接された積層体の体積膨張率が大きくなり得る。これに対して、溶接領域に適度に貫通孔６２０が形成されることにより、溶接前に溶接領域に存在する熱可塑性樹脂の総量が減少する。その結果、溶接に伴う隣接領域の体積膨張が抑制され得る。
【0266】
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。
【0267】
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。
【0268】
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
（数式１）
Ｓｓ／Ｓｗ≧（１－εｗ＋εｏｕｔ）／εｏｕｔ
【0269】
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。
【0270】
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。
【0271】
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。
【0272】
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。
【0273】
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。
【0274】
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。
【0275】
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。
【0276】
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。
【0277】
図１５、図１６、図１７及び図１８を用いて、上述された凹凸領域が形成された正極接続部８２０の詳細が説明される。本実施形態においては、上述された凹凸領域の理解を容易にすることを目的としてリード８２２と、３個の正極集電体２２２と、サブリード８２４とが溶接により一体化する場合を例として、正極接続部８２０の詳細が説明される。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３個の正極集電体２２２を挟むように配される。なお、負極接続部８４０は、正極接続部８２０と同様の構成を有してよい。
【0278】
図１５は、溶接後の正極接続部８２０の上面図の一例を概略的に示す。図１５は、正極接続部８２０の２つの面のうち、サブリード８２４が配された側の面の一例を概略的に示す。図１６及び図１７は、溶接後の正極接続部８２０の断面の一例を概略的に示す。図１８は、凹凸領域１６００を含む正極集電体２２２の一例を概略的に示す。図中、ｘｙ平面は、正極集電体２２２の積層方向（図中、ｚ方向である。）に略垂直な平面を示す。
【0279】
図１５に示されるとおり、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３個の正極集電体２２２の端部の近傍において、当該３個の正極集電体２２２を挟むように配される。サブリード８２４には、一体化領域１５２０が形成される。
【0280】
図１１に関連して説明されたとおり、リード８２２及びサブリード８２４と、３個の正極集電体２２２とを含む積層体の一部を溶接により一体化させるための工程において、一体化領域１５２０を含む溶接領域が押圧される。サブリード８２４は、サブリード８２４の外縁から一体化領域１５２０に向かって凹んだ形状を有する。
【0281】
一体化領域１５２０から十分に離れた領域（平滑領域と称される場合がある。）において、正極集電体２２２の表面は十分に小さな平面度を有する。平滑領域は、リード８２２及びサブリード８２４の両方の端部から十分に離れた領域であって、正極集電体２２２の表面が十分に小さな平面度を有する領域であってもよい。例えば、平滑領域における正極集電体２２２の平面度は、支持層４２０として用いたシート又はフィルムの平面度と、導電層４４２及び導電層４４４の製造誤差とを考慮して得られる値に略等しい。
【0282】
一方、一体化領域と、平滑領域との間に配された隣接領域においては、上記の溶接工程において一体化領域から押し出された樹脂材料により、正極集電体２２２の導電層４４２及び導電層４４４に、上述された凹凸領域が形成される。上記の凹凸領域は、上述された一体化領域１５２０の外部に形成される。凹凸領域は、例えば、一体化領域に隣接して配される。
【0283】
凹凸領域における導電層４４２の平面度は、平滑領域における導電層４４２の平面度よりも大きい。凹凸領域における導電層４４２の平面度に対する、平滑領域における導電層４４２の平面度の割合は、０．５～０．９であってよく、０．５～０．８であってよく、０．５～０．７５であってもよい。上記の割合は、０．７～０．８であってもよい。これにより、リード８２２と、正極集電体２２２との剥離が抑制され得る。また、上述されたバラツキが抑制され得る。
【0284】
同様に、凹凸領域における導電層４４４の平面度は、平滑領域における導電層４４４の平面度よりも大きい。凹凸領域における導電層４４４の平面度に対する、平滑領域における導電層４４４の平面度の割合は、０．５～０．９であってよく、０．５～０．８であってよく、０．５～０．７５であってもよい。上記の割合は、０．７～０．８であってもよい。これにより、リード８２２と、正極集電体２２２との剥離が抑制され得る。また、上述されたバラツキが抑制され得る。
【0285】
本実施形態においては、サブリード８２４の寸法は、リード８２２の寸法よりも小さい。この場合、（ｉ）凹凸領域における導電層４４２の平面度に対する、平滑領域における導電層４４２の平面度の割合が０．５～０．９であり、（ｉｉ）凹凸領域における導電層４４４の平面度に対する、平滑領域における導電層４４４の平面度の割合が０．７～０．８であってよい。
【0286】
導電層４４２の凹凸領域において、導電層４４２は、蛇腹状の形状又は皺の寄った形状を有する。導電層４４２の凹凸領域において、導電層４４２は、導電層４４２の面内方向に沿って並んで配される複数の山部及び少なくとも１つの谷部を含む。これにより、導電層４４２の表面に皺が形成される。
【0287】
正極集電体２２２の積層方向に略垂直な面（図中、ｘｙ平面である。）において、導電層４４２の凹凸領域は、一体化領域１５２０の端部から単一の方向に向かって延伸してもよく、複数の方向に向かって延伸してもよい。正極集電体２２２の積層方向に略垂直な面における凹凸領域の形状は、略矩形であってもよく、略円形であってもよく、略扇形であってもよい。正極集電体２２２の積層方向に略垂直な面における凹凸領域の形状は、略同心円状であってもよく、略同心多角形状であってもよい。
【0288】
一実施形態において、一体化領域１５２０の略中心１５２２を含み、正極集電体２２２の積層方向（図中、ｚ方向である。）に略平行な平面である第１切断面で、導電層４４２を切断して得られる断面において、導電層４４２の一部に、蛇腹状の形状又は皺の寄った形状が形成されていてもよい。他の実施形態において、（ｉ）第１切断面で導電層４４２を切断して得られる断面と、（ｉｉ）一体化領域１５２０の略中心１５２２を含み、正極集電体２２２の積層方向（図中、ｚ方向である。）に略平行な平面であって、第１切断面とは異なる平面である第２切断面で、導電層４４２を切断して得られる断面との両方において、導電層４４２の一部に、蛇腹状の形状又は皺の寄った形状が形成されていてもよい。
【0289】
同様に、導電層４４４の凹凸領域において、導電層４４４は、蛇腹状の形状又は皺の寄った形状を有する。導電層４４４の凹凸領域において、導電層４４４の面内方向に沿って並んで配される複数の山部及び少なくとも１つの谷部を含む。これにより、導電層４４４の表面に皺が形成される。
【0290】
正極集電体２２２の積層方向に略垂直な面（図中、ｘｙ平面である。）において、導電層４４４の凹凸領域は、一体化領域１５２０の端部から単一の方向に向かって延伸してもよく、複数の方向に向かって延伸してもよい。正極集電体２２２の積層方向に略垂直な面における凹凸領域の形状は、略矩形であってもよく、略円形であってもよく、略扇形であってもよい。正極集電体２２２の積層方向に略垂直な面における凹凸領域の形状は、略同心円状であってもよく、略同心多角形状であってもよい。
【0291】
一実施形態において、一体化領域１５２０の略中心１５２２を含み、正極集電体２２２の積層方向（図中、ｚ方向である。）に略平行な平面である第１切断面で、導電層４４４を切断して得られる断面において、導電層４４４の一部に、蛇腹状の形状又は皺の寄った形状が形成されていてもよい。他の実施形態において、（ｉ）第１切断面で導電層４４４を切断して得られる断面と、（ｉｉ）一体化領域１５２０の略中心１５２２を含み、正極集電体２２２の積層方向（図中、ｚ方向である。）に略平行な平面であって、第１切断面とは異なる平面である第２切断面で、導電層４４４を切断して得られる断面との両方において、導電層４４４の一部に、蛇腹状の形状又は皺の寄った形状が形成されていてもよい。
【0292】
複数の導電層４４２が上述された凹凸領域を含んでいてもよく、複数の導電層４４４が上述された凹凸領域を含んでいてもよい。複数の導電層４４２のそれぞれに形成された凹凸領域の形状は、略同一又は略相似形であってもよく、異なってもよい。複数の導電層４４４のそれぞれに形成された凹凸領域の形状は、略同一又は略相似形であってもよく、異なってもよい。
【0293】
積層体に含まれる導電層の総数の３０％以上の個数の導電層が、上記の凹凸領域を有することが好ましい。積層体に含まれる導電層の総数の８０％以上の個数の導電層が、上記の凹凸領域を有してもよい。これにより、上述された導電層間の抵抗のバラツキが大きく抑制される。
【0294】
図１６及び図１７は、図１５において点線で囲まれた領域１５４０のＡ－Ａ断面の一例を概略的に示す。図１５に示されるとおり、領域１５４０は、平滑領域の一部と、隣接領域と、一体化領域の一部とを含む。領域１５４０は、一体化領域１５２０の略中心１５２２を含む。
【0295】
図１６及び図１７に示されるとおり、本実施形態においては、３個の正極集電体２２２に含まれる３個の導電層４４２が、凹凸領域１６００を有する。また、３個の正極集電体２２２に含まれる２個の導電層４４４が、凹凸領域１６００を有する。本実施形態において、リード８２２に接する導電層４４４は、凹凸領域１６００を有しない。図１６に示されるとおり、本実施形態において、各導電層の凹凸領域１６００は、積層体の隣接領域１６２０の一部において形成される。
【0296】
上述されたとおり、積層体の隣接領域１６２０は、積層体の一体化領域１５２０と、積層体の平滑領域１６４０との間に配される。積層体の隣接領域１６２０は、積層体の一体化領域１５２０に隣接して配されてよい。隣接領域１６２０は、上述された軟化領域の少なくとも一部を含んでよい。
【0297】
一体化領域１５２０の端部の位置は、上述された手法により決定される。上述されたとおり、平滑領域１６４０は、一体化領域１５２０の端部から十分に離れた領域であり、積層された正極集電体２２２の表面が十分に小さな平面度を有する領域である。平滑領域１６４０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ってよい。
【0298】
特定の領域が平滑領域１６４０に該当するか否かは、例えば、下記の手順により決定される。まず、一体化領域１５２０の外側の位置であって、一体化領域１５２０の略中心１５２２を通る直線上に配された３箇所の位置（測定位置と称される場合がある。）において、積層された正極集電体２２２の厚さを測定する。上記の３箇所の測定位置の間隔（測定間隔と称される場合がある。）は、０．１ｍｍ以上であることが好ましいが、当該測定間隔は、サンプルの大きさに応じて適切に設定され得る。
【0299】
３個の測定値の最大値及び最小値の差の絶対値が、３個の測定値の平均値の５％以下である場合、当該特定の領域が平滑領域１６４０であると判定され得る。この場合において、平滑領域１６４０における積層された正極集電体２２２の厚さＨｓは、上記の３個の測定値の平均値であってよい。
【0300】
図１７に示されるとおり、本実施形態において、積層体の隣接領域１６２０における積層された正極集電体２２２の厚さの最大値Ｈｍａｘは、平滑領域１６４０における積層された正極集電体２２２の厚さＨｓよりも大きい。Ｈｍａｘの値は、Ｈｓの値の１．０～１．５倍であってもよく、Ｈｓの値の１．１～１．３倍であってもよい。Ｈｍａｘの値が上記の数値範囲内である場合、溶接点に過度な圧力が印加されることが抑制される。その結果、溶接の強度が向上する。
【0301】
図１８は、図１６及び図１７に示される３個の正極集電体２２２のうちの１つの断面の一例を概略的に示す。図１８に示されるとおり、上記の正極集電体２２２の導電層４４２は、凹凸領域１６００を含む。本実施形態において、導電層４４２の凹凸領域１６００は、上記の断面における導電層４４２の延伸方向（図中、ｘ方向である。）に沿って並んで配される複数の山及び谷を含む。
【0302】
本実施形態においては、上記の正極集電体２２２の導電層４４４も、凹凸領域１６００を含む。本実施形態において、導電層４４４の凹凸領域１６００は、上記の断面における導電層４４４の延伸方向（図中、ｘ方向である。）に沿って並んで配される複数の山及び谷を含む。
【0303】
本実施形態において、凹凸領域１６００における隣接する山及び谷の長さの最大値Ｓｍａｘは、平滑領域１６４０における単一の正極集電体２２２の厚さＨｆよりも大きい。Ｓｍａｘの値は、Ｈｆの値の１．１～２倍であってもよく、Ｈｆの値の１．２～１．５倍であってもよい。
【0304】
本実施形態において、隣接する２つの山の間隔の最大値Ｆｍａｘは、１０～２００μｍであってもよく、２０～７０μｍであってもよい。Ｆｍａｘの値は、Ｈｆの値の２～２０倍であってもよく、Ｈｆの値の３～１０倍であってもよい。
【0305】
正極集電体２２２は、例えば、少なくとも５～７μｍの厚さを有する。そのため、ＳＥＭ画像、Ｘ線ＣＴ画像などを観察することにより、溶接に伴い形成された凹凸領域と、導電層４４２及び／又は導電層４４４の製造時に不可避的に形成される微細な凹凸とが区別され得る。
【0306】
本実施形態において、凹凸領域１６００に配される山の個数Ｎは、２以上であってもよく、３以上であってもよい。山の個数Ｎは、６以上であることが好ましく、１０以上であってもよい。山の個数が大きいほど、溶接の強度が向上する。
【0307】
凹凸領域が形成された導電層４４２は、凹凸領域を含む第１金属層の一例であってよい。導電層４４２の延伸方向は、金属層の面内方向の一例であってよい。凹凸領域が形成された導電層４４４は、凹凸領域を含む第２金属層の一例であってよい。導電層４４４の延伸方向は、金属層の面内方向の一例であってよい。凹凸領域１６００の山は、山部の一例であってよい。凹凸領域１６００の谷は、谷部の一例であってよい。
【0308】
図１９は、凹凸領域１９００の一例を概略的に示す。図１６及び図１７に示される３個の正極集電体２２２のうちの１つの断面の他の例を概略的に示す。図１９に示されるとおり、上記の正極集電体２２２の導電層４４２は、凹凸領域１９００を含む。
【0309】
導電層４４２の凹凸領域１９００は、隣接する２つの山の間に谷が含まれない領域を有する点で、図１６～図１８に関連して説明された凹凸領域１６００と相違する。また、導電層４４２の凹凸領域１９００は、隣接する２つの谷の間に山が含まれない領域を有する点で、図１６～図１８に関連して説明された凹凸領域１６００と相違する。
【0310】
導電層４４２の凹凸領域１９００は、上記の相違点を除き、図１６～図１８に関連して説明された凹凸領域１６００と同様の構成を有してよい。例えば、本実施形態において、導電層４４２の凹凸領域１９００は、上記の断面における導電層４４２の延伸方向（図中、ｘ方向である。）に沿って並んで配される複数の山及び谷を含む。つまり、凹凸領域１９００は、山、谷、山がこの順に配される領域を含む。
【0311】
図２０は、正極接続部８２０の断面の他の例を概略的に示す。図２０に関連して説明される正極接続部８２０は、一体化領域１５２０及び隣接領域１６２０の間に、又は、隣接領域１６２０の一部に、複合化領域２０２０が配される点で、図１５～図１９に関連して説明された正極接続部８２０と相違する。図２０に関連して説明される正極接続部８２０は、上記の相違点を除き、図１５～図１９に関連して説明された正極接続部８２０と同様の構成を有してよい。
【0312】
積層体の複合化領域２０２０においては、導電層４４２及び導電層４４４の少なくとも一部が、箔状の形状を維持したまま、リード８２２及び／又はサブリード８２４の金属と一体化している。例えば、積層体の複合化領域２０２０において、積層体は、隣接する導電層４４２及び導電層４４４の間に、溶接工程においてリード８２２及び／又はサブリード８２４の金属が溶融及び凝固して形成された固体２０２２を有する。
【0313】
図２１は、正極接続部８２０の断面のさらに他の例を概略的に示す。図２１に関連して説明される正極接続部８２０は、隣接領域１６２０がサブリード８２４に覆われる点で、複合化領域２０２０が配される点で、図１５～図２０に関連して説明された正極接続部８２０と相違する。図２１に関連して説明される正極接続部８２０は、上記の相違点を除き、図１５～図２０に関連して説明された正極接続部８２０と同様の構成を有してよい。
【実施例】
【0314】
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。
【0315】
（負極用集電体の作製）
（製造例１）
下記の手順により、６枚の負極用集電体を作製した。まず、負極用集電体の支持層として、ＰＥＴフィルム（東レ株式会社製、ルミラー＃１９－Ｆ６０、厚さ６μｍ）を準備した。次に、無電解めっきにより、ＰＥＴフィルムの両面に、厚さが約０．１μｍのＮｉ層を形成した。次に、電解めっきにより、ＰＥＴフィルムの各面のＮｉ層の上に、厚さが０．５μｍの銅層を形成した。
（製造例１）
下記の手順により、６枚の負極用集電体を作製した。まず、負極用集電体の支持層として、ＰＥＴフィルム（東レ株式会社製、ルミラー＃１９－Ｆ６０、厚さ６μｍ）を準備した。次に、無電解めっきにより、ＰＥＴフィルムの両面に、厚さが約０．１μｍのＮｉ層を形成した。次に、電解めっきにより、ＰＥＴフィルムの各面のＮｉ層の上に、厚さが０．５μｍの銅層を形成した。
【0316】
次に、ＰＥＴフィルムの一部に、複数の貫通孔を形成した。これにより、貫通孔帯が形成された。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３０μｍであった。また、貫通孔のピッチは８０μｍであった。
【0317】
次に、ＰＥＴフィルム表面における銅層の作製手順と同様の手順により、貫通孔の内壁に銅層を形成した。銅層の厚さは、０．５μｍであった。銅層が形成された後の貫通孔の空間の平均直径は２９μｍであった。
【0318】
その後、貫通孔帯と、貫通孔内の銅層とが形成されたＰＥＴフィルムを切断して、６枚の集電体を作製した。各集電体が、３８ｍｍ×５０ｍｍの長方形の集電部分と、１０ｍｍ×５ｍｍの長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ＰＥＴフィルムを切断した。各集電体において、タブ部分の短辺が集電部分の短辺の一方と接するように、上記のＰＥＴフィルムを切断した。各集電体において、タブ部分の他の長辺の一方及び集電部分の長辺の一方が同一の直線上に配されるように、上記のＰＥＴフィルムを切断した。
【0319】
図１２に関連して説明されたように、ＰＥＴフィルムに形成された貫通孔帯がタブ部分に含まれるように、上記のＰＥＴフィルムを切断した。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５ｍｍ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２ｍｍであり、ＨＷは５ｍｍ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、６ｍｍ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。
【0320】
これにより、６枚の負極用集電体が得られた。表１に負極用電極の仕様を示す。
【0321】
（製造例２）
複数の貫通孔により構成される貫通孔帯の代わりに、直径が５００μｍである単一の貫通孔が形成された点を除き、製造例１と同様の手順により、６枚の負極用集電体を作製した。表１に負極用電極の仕様を示す。
複数の貫通孔により構成される貫通孔帯の代わりに、直径が５００μｍである単一の貫通孔が形成された点を除き、製造例１と同様の手順により、６枚の負極用集電体を作製した。表１に負極用電極の仕様を示す。
【0322】
（製造例３）
負極用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６μｍ）を用いた点を除き、製造例１と同様の手順により、６枚の負極用集電体を作製した。表１に負極用電極の仕様を示す。
負極用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６μｍ）を用いた点を除き、製造例１と同様の手順により、６枚の負極用集電体を作製した。表１に負極用電極の仕様を示す。
【0323】
（製造例４）
負極用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６μｍ）を用いた点を除き、製造例２と同様の手順により、６枚の負極用集電体を作製した。表１に負極用電極の仕様を示す。
負極用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６μｍ）を用いた点を除き、製造例２と同様の手順により、６枚の負極用集電体を作製した。表１に負極用電極の仕様を示す。
【0324】
（製造例５）
まず、負極用集電体の支持層として、Ｃｕ箔（株式会社アズワン製、型番３－２３４９－０１、厚さ１０μｍ）を準備した。次に、製造例１と同様の手順によりＣｕ箔を切断して、６枚の集電体を作製した。表１に負極用電極の仕様を示す。
まず、負極用集電体の支持層として、Ｃｕ箔（株式会社アズワン製、型番３－２３４９－０１、厚さ１０μｍ）を準備した。次に、製造例１と同様の手順によりＣｕ箔を切断して、６枚の集電体を作製した。表１に負極用電極の仕様を示す。
【0325】
【表1】
【0326】
（実施例１）
（リチウムイオン二次電池の作製）
まず、負極用集電体として、製造例１により得られた６枚の集電体を準備した。正極用集電体として、５枚のＡｌ箔（ＭＴＩ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製、ＢＣＡＦ－１５Ｕ１８０、寸法３４ｍｍ×４６ｍｍ、厚さ１５μｍ）を準備した。Ａｌ箔の平面形状は、３４ｍｍ×４６ｍｍの長方形の集電部分と、１０ｍｍ×５ｍｍの長方形のタブ部分とを有するＬ字型であった。
（リチウムイオン二次電池の作製）
まず、負極用集電体として、製造例１により得られた６枚の集電体を準備した。正極用集電体として、５枚のＡｌ箔（ＭＴＩ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製、ＢＣＡＦ－１５Ｕ１８０、寸法３４ｍｍ×４６ｍｍ、厚さ１５μｍ）を準備した。Ａｌ箔の平面形状は、３４ｍｍ×４６ｍｍの長方形の集電部分と、１０ｍｍ×５ｍｍの長方形のタブ部分とを有するＬ字型であった。
【0327】
負極活物質として、３８ｍｍ×５０ｍｍのＬｉ金属箔（本城金属株式会社製、圧延リチウムフォイル、厚さ２０μｍ）を準備した。正極活物質として、ＮＣＭ８１１（日亜化学工業株式会社製）を準備した。セパレータとして、１０枚のＳＷ３１６Ｆ（深セン星源材質社製、厚さ１０μｍ）を準備した。セパレータの平面形状は、４２ｍｍ×５４ｍｍの長方形であった。
【0328】
次に、ＮＣＭ８１１と、デンカブラック（デンカ株式会社製）と、ＰＶＤＦ（株式会社クレハトレーディング社製 ＃１１００）とを、Ｎ－メチルピロリドン（三菱ケミカル株式会社）に添加して、正極活物質のスラリーを作製した。ＮＣＭ８１１と、デンカブラックと、ＰＶＤＦとの質量比は、９４：３：３であった。上記のスラリーをＡｌ箔の表面全体に塗布した。上記のスラリーは、Ａｌ箔の両面に塗布した。その後、スラリーを乾燥させることで、Ａｌ箔の両面に正極活物質層が形成された正極を得た。乾燥後の正極活物質層の厚さは、片面当たり５０μｍであった。これにより、５枚の正極が得られた。各正極の厚さは、１１５μｍであった。
【0329】
次に、製造例１により得られた集電体の両面に、上記のＬｉ金属箔を貼り付けた。これにより、６枚の負極が得られた。
【0330】
次に、電解液（キシダ化学株式会社製、ＬＢＧ－０００６２）を準備した。上記の電解液において、溶媒は、エチレンカーボネート及びエチルメチルカーボネートの混合溶媒であり、エチレンカーボネート及びエチルメチルカーボネートの体積比は、１：３であった。上記の電解液において、電解質であるＬｉＰＦ６の濃度は、１ｍｏｌ／Ｌであった。
【0331】
次に、負極、セパレータ、正極、セパレータ、負極、セパレータ、正極、セパレータ、負極、セパレータ、正極、セパレータ、負極、セパレータ、正極、セパレータ、負極、セパレータ、正極、セパレータ、負極をこの順に積層して、電池構造体を作製した。また、厚さ０．１μｍのＮｉ層でコーティングされたＣｕ板（株式会社ネッツ製、厚さ１００μｍ）を切断して、負極用のリードを作製した。リードの平面形状は、４０ｍｍ×１５ｍｍの長方形であった。厚さ０．１μｍのＮｉ層でコーティングされたＣｕ板（株式会社ネッツ製、厚さ３０μｍ）を切断して、負極用のサブリードを作製した。サブリードの平面形状は、１５ｍｍ×１５ｍｍの正方形であった。同様に、Ａｌ板（株式会社ネッツ製、厚さ１００μｍ）を切断して、正極用のリードを作製した。リードの平面形状は、４０ｍｍ×１５ｍｍの長方形であった
【0332】
次に、積層された５枚の正極のタブ部を一体化した。具体的には、まず、５枚の正極のタブ部を積層した後、最上層のタブ部の上に正極用のリードを配置した。これにより、正極側の溶接工程において溶接対象となる積層体が作製された。上述されたとおり、正極の集電体はＡｌ箔であり、正極用のリードはＡｌ板である。
【0333】
溶接装置として、ナゲット径が４ｍｍの溶接ヘッドを備えたリチウムイオン電池積層箔溶接装置（ナグシステム株式会社製）を用いて、上記の５枚のＡｌ箔と、１枚のＡｌ板とを溶接した。これにより、５枚の正極のタブ部が一体化された。
【0334】
次に、積層された６枚の負極のタブ部を一体化した。具体的には、まず、６枚の負極のタブ部を積層した後、負極用のリード及びサブリードの間に、積層された６枚のタブ部を挟み込んだ。これにより、負極側の溶接工程において溶接対象となる積層体が作製された。
【0335】
サブリードの内側の４ｍｍ×４ｍｍの領域を軟化領域として設定した。軟化領域の位置は、軟化領域の略中心と、タブ部の略中心とが一致するように設定された。サブリードの内側の２ｍｍ×２ｍｍの領域を溶接領域として設定した。溶接領域の位置は、溶接領域の略中心と、軟化領域の略中心とが一致するように設定された。
【0336】
上記の溶接対象（すなわち、サブリード、６枚のタブ部及びリードの積層体である。）を溶接装置の作業領域に配置した。溶接装置としては、ナゲット径が４ｍｍの溶接ヘッドを備えたリチウムイオン電池積層箔溶接装置（ナグシステム株式会社製）を用いた。
【0337】
まず、溶接装置の溶接ヘッドを用いてサブリードの軟化領域を押圧し、サブリードの軟化領域に１．８ｋＮの圧力を印加した。次に、溶接装置の加熱部に電力を供給して軟化領域を加熱した。加熱時における電力の供給条件は、電流１．５ｋＡ、電圧３Ｖ、印加時間１０ｍｓであった。加熱部への電力供給を停止した後、溶接装置の溶接部に電力を供給して溶接領域を溶接した。加熱部への電力供給が停止されてから、溶接部への電力供給が開始されるまでの期間の長さは、１ｍｓに設定された。溶接時における電力の供給条件は、電流２．５ｋＡ、電圧３．５Ｖ、印加時間２０ｍｓであった。これにより、電極構造体が作製された。
【0338】
次に、８０ｍｍ角のプレートを有するヒータープレートプレス（ラボネクト株式会社製、ＰＣＨ－１００－ＤＡＨ）を用いて、負極の溶接箇所の圧迫試験を実施した。圧迫試験は、室温で実施した。サブリードの全体に５０６．６２５ｋＰａの圧力を印加した。圧力の印加時間は、２０秒であった。
【0339】
次に、アルミニウム製のラミネート包装材の内部に、圧迫試験が終了した電極構造体と、上記の電解液とを入れた後、当該ラミネート包装材を封止した。これにより、試験用電池が作製された。試験用電池の仕様を表２に示す。
【0340】
（実施例２）
溶接箇所の圧迫試験の代わりに、負極の溶接箇所の引張試験が実施された点を除き、実施例１と同様の手順により試験用電池を作製した。試験用電池の仕様を表２に示す。
溶接箇所の圧迫試験の代わりに、負極の溶接箇所の引張試験が実施された点を除き、実施例１と同様の手順により試験用電池を作製した。試験用電池の仕様を表２に示す。
【0341】
引張試験は、引張圧縮試験機（株式会社エー・アンド・デイ製、フォーステスターＭＣＴ－２１５０Ｗ）を用いて、下記の手順により実施した。まず、引張圧縮試験機のサンプル治具の一方にリードをセットし、当該サンプル治具の他方にタブ部分の根本付近をセットした。次に、引張圧縮試験機を用いて、５Ｎ／ｍｍ２の力でリード及びタブ部の根本を引っ張った。引張強度を徐々に大きくしていき、変位が試験前から５％ひずみが生じた時点で、引張試験を終了した。
【0342】
（実施例３）
負極用集電体として製造例２により得られた集電体を用いた点を除き、実施例１と同様の手順により試験用電池を作製した。試験用電池の仕様を表２に示す。
負極用集電体として製造例２により得られた集電体を用いた点を除き、実施例１と同様の手順により試験用電池を作製した。試験用電池の仕様を表２に示す。
【0343】
（実施例４）
負極用集電体として製造例２により得られた集電体を用いた点を除き、実施例２と同様の手順により試験用電池を作製した。試験用電池の仕様を表２に示す。
負極用集電体として製造例２により得られた集電体を用いた点を除き、実施例２と同様の手順により試験用電池を作製した。試験用電池の仕様を表２に示す。
【0344】
（比較例１）
負極用集電体として製造例３により得られた集電体を用いた点を除き、実施例１と同様の手順により試験用電池を作製した。試験用電池の仕様を表２に示す。
負極用集電体として製造例３により得られた集電体を用いた点を除き、実施例１と同様の手順により試験用電池を作製した。試験用電池の仕様を表２に示す。
【0345】
（比較例２）
負極用集電体として製造例３により得られた集電体を用いた点を除き、実施例２と同様の手順により試験用電池を作製した。試験用電池の仕様を表２に示す。
負極用集電体として製造例３により得られた集電体を用いた点を除き、実施例２と同様の手順により試験用電池を作製した。試験用電池の仕様を表２に示す。
【0346】
（比較例３）
負極用集電体として製造例４により得られた集電体を用いた点を除き、実施例１と同様の手順により試験用電池を作製した。試験用電池の仕様を表２に示す。
負極用集電体として製造例４により得られた集電体を用いた点を除き、実施例１と同様の手順により試験用電池を作製した。試験用電池の仕様を表２に示す。
【0347】
（比較例４）
負極用集電体として製造例４により得られた集電体を用いた点を除き、実施例２と同様の手順により試験用電池を作製した。試験用電池の仕様を表２に示す。
負極用集電体として製造例４により得られた集電体を用いた点を除き、実施例２と同様の手順により試験用電池を作製した。試験用電池の仕様を表２に示す。
【0348】
（参考例１）
負極用集電体として製造例５により得られた集電体を用いた点を除き、実施例１と同様の手順により試験用電池を作製した。試験用電池の仕様を表２に示す。
負極用集電体として製造例５により得られた集電体を用いた点を除き、実施例１と同様の手順により試験用電池を作製した。試験用電池の仕様を表２に示す。
【0349】
（参考例２）
負極用集電体として製造例５により得られた集電体を用いた点を除き、実施例２と同様の手順により試験用電池を作製した。試験用電池の仕様を表２に示す。
負極用集電体として製造例５により得られた集電体を用いた点を除き、実施例２と同様の手順により試験用電池を作製した。試験用電池の仕様を表２に示す。
【0350】
（参考例３）
負極用集電体として製造例５により得られた集電体を用いた点と、溶接箇所の圧迫試験を実施していない点とを除き、実施例１と同様の手順により試験用電池を作製した。試験用電池の仕様を表２に示す。参考例３の試験用電池は、後述されるサイクル試験の基準として用いた。
負極用集電体として製造例５により得られた集電体を用いた点と、溶接箇所の圧迫試験を実施していない点とを除き、実施例１と同様の手順により試験用電池を作製した。試験用電池の仕様を表２に示す。参考例３の試験用電池は、後述されるサイクル試験の基準として用いた。
【0351】
【表2】
【0352】
（評価）
（サイクル性能）
実施例１～実施例４、比較例１～比較例４及び参考例１～３のそれぞれにおいて作製された試験用電池を用いて、４．２Ｖ－２．４Ｖの条件で各試験用電池のサイクル特性を評価した。具体的には、定電流での充電及び放電を１００サイクル繰り返し、充放電時の充電容量、放電容量、電圧値を記録した。サイクル当たりの充電時間は１０時間であり、１サイクル当たりの放電時間は２時間であった。充電時の条件は、温度が２５℃であり、電流密度が１．５３ｍＡ／ｃｍ２であり、電流値が２４ｍＡであった。放電時の条件は、温度が２５℃であり、電流密度が７．６７ｍＡ／ｃｍ２であり、電流値が１２０ｍＡであった。
（サイクル性能）
実施例１～実施例４、比較例１～比較例４及び参考例１～３のそれぞれにおいて作製された試験用電池を用いて、４．２Ｖ－２．４Ｖの条件で各試験用電池のサイクル特性を評価した。具体的には、定電流での充電及び放電を１００サイクル繰り返し、充放電時の充電容量、放電容量、電圧値を記録した。サイクル当たりの充電時間は１０時間であり、１サイクル当たりの放電時間は２時間であった。充電時の条件は、温度が２５℃であり、電流密度が１．５３ｍＡ／ｃｍ２であり、電流値が２４ｍＡであった。放電時の条件は、温度が２５℃であり、電流密度が７．６７ｍＡ／ｃｍ２であり、電流値が１２０ｍＡであった。
【0353】
各試験用電池のサイクル試験の結果を表２に示す。表２において、◎は、参考例３の試験用電池の１００サイクル経過後の容量維持率を基準値とし、試験用電池が当該基準値の９０％以上の性能を有することを示す。〇は、試験用電池が上記の基準値の８０％以上９０％未満の性能を有することを示す。△は、試験用電池が上記の基準値の７０％以上８０％未満の性能を有することを示す。×は、試験用電池が上記の基準値の７０％未満の性能を有することを示す。
【0354】
（負極の溶接箇所の観察）
実施例１～実施例４、比較例１～比較例４及び参考例１～３のそれぞれにおいて作製された試験用電池の負極の溶接箇所を観察し、上述された凹凸領域の有無を確認した。確認結果を表２に示す。
実施例１～実施例４、比較例１～比較例４及び参考例１～３のそれぞれにおいて作製された試験用電池の負極の溶接箇所を観察し、上述された凹凸領域の有無を確認した。確認結果を表２に示す。
【0355】
凹凸箇所の有無は、下記の手順に従って確認した。まず、各試験用電池の負極から、当該負極の溶接領域を含むサンプルを切り出した。各サンプルの大きさは、５０ｍｍ×５０ｍｍであり、各サンプルの略中心部分に溶接領域が配されていた。
【0356】
次に、各実施例及び各比較例のサンプルのＸ－ＣＴ観察を実施した。Ｘ－ＣＴ観察には、ＢＲＵＫＥＲ製のＸ線顕微鏡（ＳＫＹＳＣＡＮ １２７２ ＣＭＯＳ ＥＤＩＴＩＯＮ）を用いた。全ての実施例において、上述された蛇腹形状が観察された。一方、各比較例のサンプルにおいては、上述された蛇腹形状が観察されなかった。そこで、各比較例のサンプルのＳＥＭ観察を実施した。まず、クロスセクションポリッシャー（日本電子株式会社製、製品番号ＩＢ－０９０２０ＣＰ）を用いて、各比較例のサンプルを切断した。各サンプルは、切断面が溶接領域の略中央部分を含むように切断された。次に、切断面をＳＥＭで観察した。
【0357】
図２２は、実施例２において作製された負極の溶接個所のＸ－ＣＴの観察結果を示す。図２２は、リードの側からサンプルを観察し、観察面の深さを適切に調整した場合におけるＸ－ＣＴ画像である。具体的には、リード側を正面として角度をつけてサンプルを観察することで、溶接部分を除きリードが写り込まないように撮像された画像である。図２２の中央近傍の略円形の領域は、溶接領域である。図２２に示されるとおり、本実施例によれば、略円形又は略多角形の複数のしわが、同心円状又は同心多角形状に配されていることがわかる。例えば、観察領域２２００においては、複数のしわが、溶接領域に隣接するように形成されている。
【0358】
図２３は、図２２に示される観察領域２２００の断面のＸ－ＣＴの観察結果を示す。図２３に示されるとおり、本実施例によれば、リード及びサブリードに挟まれた観察領域２３００の内部だけでなく、観察領域２３００の外側にも、複数のしわ又は蛇腹形状が形成されていることがわかる。具体的には、観察領域２３００の外側に、少なくとも３つの山が観察される。
【0359】
図２４は、図２３に示される観察領域２３００のＸ－ＣＴの観察結果を示す。図２３に示されるとおり、本実施例によれば、リード及びサブリードに挟まれた観察領域２３００の内部においても、多数のしわ又は蛇腹形状が形成されていることがわかる。
【0360】
図２５は、比較例１において作製された負極の溶接個所のＳＥＭ画像を示す。図２５は、溶接領域に隣接する隣接領域の断面を示す。図２５に示されるとおり、本比較例によれば、溶接領域から押し出された樹脂材料により負極集電体の両面に形成されていた銅層が破断されていることがわかる。
【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。
【符号の説明】
【0363】
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、１５２０ 一体化領域、１５２２ 略中心、１５４０ 領域、１６００ 凹凸領域、１６２０ 隣接領域、１６４０ 平滑領域、１９００ 凹凸領域、２０２０ 複合化領域、２０２２ 固体、２２００ 観察領域、２３００ 観察領域
【要約】 （修正有）
【課題】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するための積層体を提供する。
【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。上記の積層体において、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、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おり、複数の第１金属層及び複数の第２金属層のそれぞれは、各金属層が蛇腹状の形状又は皺の寄った形状を有する凹凸領域を含む。
【選択図】図１１
【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。上記の積層体において、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、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おり、複数の第１金属層及び複数の第２金属層のそれぞれは、各金属層が蛇腹状の形状又は皺の寄った形状を有する凹凸領域を含む。
【選択図】図１１
【図1】
【図2】
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【図4】
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