特許 7498994 リチウム２次電池

(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】2024-06-05

(45)【発行日】2024-06-13

(54)【発明の名称】リチウム２次電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/052 20100101AFI20240606BHJP

   H01M 4/66 20060101ALI20240606BHJP

   H01M 10/0585 20100101ALI20240606BHJP

   H01M 50/105 20210101ALI20240606BHJP

   H01M 50/184 20210101ALI20240606BHJP

   H01M 50/186 20210101ALI20240606BHJP

   H01M 50/536 20210101ALI20240606BHJP

   H01M 50/54 20210101ALI20240606BHJP

   H01M 50/548 20210101ALI20240606BHJP

   H01M 50/55 20210101ALI20240606BHJP

   H01M 50/591 20210101ALI20240606BHJP

【ＦＩ】

H01M10/052

H01M4/66 A

H01M10/0585

H01M50/105

H01M50/184 C

H01M50/186

H01M50/536

H01M50/54

H01M50/548 301

H01M50/55 301

H01M50/591 101

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2023580627

(86)(22)【出願日】2023-06-20

(86)【国際出願番号】 JP2023022782

【審査請求日】2023-12-27

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】522369728

【氏名又は名称】ＴｅｒａＷａｔｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(72)【発明者】

【氏名】三宅 実

(72)【発明者】

【氏名】大山 剛輔

(72)【発明者】

【氏名】緒方 健

【審査官】小森 利永子

(56)【参考文献】

【文献】特許第７１２３２２１（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特表２０２２－５５４１１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１２／０９３５８８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－２１２５０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０３７３５８４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１２／１０２２２０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１２／０５６８４６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ １０／０５２－１０／０５８５

Ｈ０１Ｍ ４／６４－４／６６

Ｈ０１Ｍ ５０／１０５

Ｈ０１Ｍ ５０／１８４

Ｈ０１Ｍ ５０／１８６

Ｈ０１Ｍ ５０／５３６

Ｈ０１Ｍ ５０／５４

Ｈ０１Ｍ ５０／５４８

Ｈ０１Ｍ ５０／５５

Ｈ０１Ｍ ５０／５９１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

セパレータを介して正極と負極とが積層方向に複数積層された積層体であって、前記正極及び前記負極の一方は、樹脂層を１対の導電層で挟んで構成される第１集電体を含み、前記第１集電体は、前記積層方向と異なる第１方向に延びる第１端部を備える、積層体と、
前記第１端部と電気的に接続される第１電極タブであって、前記第１電極タブは、前記第１端部との接合による第１接合痕と、前記第１接合痕から前記第１方向に離間して配置され、絶縁材で覆われる第１絶縁部とを含む、第１電極タブと、
シール部を備える密封容器であって、前記密封容器は、前記シール部の内側に前記積層体を封入しつつ、前記シール部において前記第１電極タブの前記第１絶縁部を挟み前記第１電極タブの一部を前記密封容器の外部に取り出すように構成される、密封容器と、
を備え、
前記積層体に含まれる前記第１集電体の総数をＸとし、前記第１端部における前記第１接合痕と前記第１端部の前記第１方向の外縁との間の距離をＹとしたときに、Ｙ＞０．０４８Ｘ＋１．３の関係が成り立つ、リチウム２次電池。

【請求項2】

前記第１端部における前記第１接合痕は、前記第１端部の前記第１方向の外縁から２ｍｍ以上内側に設けられている、請求項１に記載のリチウム２次電池。

【請求項3】

前記第１端部における前記第１接合痕は、前記第１端部の前記第１方向の外縁から２．５ｍｍ以上内側に設けられている、請求項１に記載のリチウム２次電池。

【請求項4】

前記Ｘは、１０以上である、請求項１に記載のリチウム２次電池。

【請求項5】

前記第１接合痕は、溶接痕である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のリチウム２次電池。

【請求項6】

前記第１接合痕は、前記積層方向の断面において、前記１対の導電層どうしが一体化した領域を含む、請求項５に記載のリチウム２次電池。

【請求項7】

前記第１端部と前記第１電極タブとが金属シートを介して互いに接合される、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のリチウム２次電池。

【請求項8】

前記第１接合痕は、溶接痕である、請求項７に記載のリチウム２次電池。

【請求項9】

前記第１接合痕は、前記積層方向の断面において、前記１対の導電層及び前記金属シートが複数層にわたり一体化した領域を含む、請求項８に記載のリチウム２次電池。

【請求項10】

前記第１端部は、前記金属シートとの接合による予備接合痕を有し、前記予備接合痕は、前記積層方向からみて前記第１接合痕と異なる位置に設けられている、請求項７に記載のリチウム２次電池。

【請求項11】

前記第１集電体は、前記負極の負極集電体であり、前記第１電極タブは、前記負極集電体に接続される負極電極タブである、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のリチウム２次電池。

【請求項12】

前記密封容器は、アルミラミネートフィルムで構成されている、請求項１１に記載のリチウム２次電池。

【請求項13】

前記正極及び前記負極の他方は、樹脂層を１対の導電層で挟んで構成される第２集電体を含み、前記第２集電体は、前記積層方向と異なる第２方向に延びる第２端部を備える、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のリチウム２次電池。

【請求項14】

前記第２集電体の前記第２端部と電気的に接続される第２電極タブをさらに備え、前記第２電極タブは、前記第２端部との接合による第２接合痕と、前記第２接合痕から前記第２方向に離間して配置され、絶縁材で覆われる第２絶縁部とを含み、
前記密封容器は、前記シール部において前記第２電極タブの前記第２絶縁部を挟み前記第２電極タブの一部を前記密封容器の外部に取り出すように構成される、請求項１３に記載のリチウム２次電池。

【請求項15】

前記第１方向と前記第２方向とが同一方向である、請求項１３に記載のリチウム２次電池。

【請求項16】

前記第１方向と前記第２方向とが異なる方向である、請求項１３に記載のリチウム２次電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の例示的実施形態は、リチウム２次電池に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、樹脂フィルムの両面に金属層が形成された集電体を用いることで電池セルの安全性を向上させることが開示されている。樹脂フィルムは、フィルムの表／裏が絶縁性の樹脂層により隔てられており、電気的な導通がとれない。そのため配線を引き出す用の電極タブと電極フィルムを接続する際に、電極の表／裏、さらに、複数電極と電極タブ間での導通がとれない。この点、特許文献２では、樹脂層を隔てた各金属層を配線引き出し用の電極タブに接続するために、集電体を複数折り畳んで各金属層に積層させることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平１１－１０２７１１号公報

【文献】特開２０１３－０１６３２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、リチウム２次電池の出力特性及び生産性の低下を抑制する技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一つの例示的実施形態において、セパレータを介して正極と負極とが積層方向に複数積層された積層体であって、正極及び負極の一方は、樹脂層を１対の導電層で挟んで構成される第１集電体を含み、第１集電体は、積層方向と異なる第１方向に延びる第１端部を備える、積層体と、第１端部と電気的に接続される第１電極タブであって、第１電極タブは、第１端部との接合による第１接合痕と、第１接合痕から第１方向に離間して配置され、絶縁材で覆われる第１絶縁部とを含む、第１電極タブと、シール部を備える密封容器であって、密封容器は、シール部の内側に積層体を封入しつつ、シール部において第１電極タブの第１絶縁部を挟み第１電極タブの一部を密封容器の外部に取り出すように構成される、密封容器と、を備えるリチウム２次電池が提供される。

【発明の効果】

【0006】

本開示の一つの例示的実施形態によれば、リチウム２次電池の出力特性及び生産性の低下を抑制する技術を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】２次電池１の構成例を説明するための平面図である。

【図2】積層体ＳＴの構成例を説明するための分解斜視図である。

【図3】負極１０の一例を示す斜視図である。

【図4】正極３０の一例を示す斜視図である。

【図5】負極電極タブ４０、負極端部Ｐ及び金属シートＭ１の接合状態を説明するための図である。

【図6】第１接合痕Ｗ１の断面を示す図である。

【図7】本製法の一例を示すフローチャートである。

【図8A】工程ＳＴ１を説明するための図である。

【図8B】工程ＳＴ１を説明するための図である。

【図9A】工程ＳＴ２を説明するための図である。

【図9B】工程ＳＴ２を説明するための図である。

【図9C】工程ＳＴ２を説明するための図である。

【図9D】工程ＳＴ２を説明するための図である。

【図10】工程ＳＴ３を説明するための図である。

【図11A】負極１０の他の例を示す斜視図である。

【図11B】負極１０の他の例を示す斜視図である。

【図11C】負極１０の他の例を示す斜視図である。

【図12】正極３０の他の例を示す斜視図である。

【図13】負極１０の他の積層例を説明するための斜視図である。

【図14】負極１０の他の積層例を説明するための斜視図である。

【図15】実験１の結果を示す図である。

【図16A】実験１において金属材料のはみ出しがあった場合の例である。

【図16B】実験１において金属材料のはみ出しがなかった場合の例である。

【図17】実験２の結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本開示の各実施形態について説明する。

【0009】

一つの例示的実施形態において、セパレータを介して正極と負極とが積層方向に複数積層された積層体であって、正極及び負極の一方は、樹脂層を１対の導電層で挟んで構成される第１集電体を含み、第１集電体は、積層方向と異なる第１方向に延びる第１端部を備える、積層体と、第１端部と電気的に接続される第１電極タブであって、第１電極タブは、第１端部との接合による第１接合痕と、第１接合痕から第１方向に離間して配置され、絶縁材で覆われる第１絶縁部とを含む、第１電極タブと、シール部を備える密封容器であって、密封容器は、シール部の内側に積層体を封入しつつ、シール部において第１電極タブの第１絶縁部を挟み第１電極タブの一部を密封容器の外部に取り出すように構成される、密封容器と、を備えるリチウム２次電池が提供される。

【0010】

一つの例示的実施形態において、第１端部における第１接合痕は、第１端部の第１方向の外縁から２ｍｍ以上内側に設けられている。

【0011】

一つの例示的実施形態において、第１端部における第１接合痕は、第１端部の第１方向の外縁から２．５ｍｍ以上内側に設けられている。

【0012】

一つの例示的実施形態において、積層体に含まれる第１集電体の総数をＸとし、第１端部における第１接合痕と第１端部の第１方向の外縁との間の距離をＹとしたときに、Ｙ＞０．０４８Ｘ＋１．３の関係が成り立つ。

【0013】

一つの例示的実施形態において、Ｘは、１０以上である。

【0014】

一つの例示的実施形態において、第１接合痕は、溶接痕である。

【0015】

一つの例示的実施形態において、第１接合痕は、積層方向の断面において、１対の導電層どうしが一体化した領域を含む。

【0016】

一つの例示的実施形態において、第１端部と第１電極タブとが金属シートを介して互いに接合される。

【0017】

一つの例示的実施形態において、第１接合痕は、溶接痕である。

【0018】

一つの例示的実施形態において、第１接合痕は、積層方向の断面において、１対の導電層及び金属シートが一体化した領域を含む。

【0019】

一つの例示的実施形態において、第１端部は、金属シートとの接合による予備接合痕を有し、予備接合痕は、積層方向からみて第１接合痕と異なる位置に設けられている。

【0020】

一つの例示的実施形態において、第１集電体は、負極の負極集電体であり、第１電極タブは、負極集電体に接続される負極電極タブである。

【0021】

一つの例示的実施形態において、密封容器は、アルミラミネートフィルムで構成されている。

【0022】

一つの例示的実施形態において、正極及び負極の他方は、樹脂層を１対の導電層で挟んで構成される第２集電体を含み、第２集電体は、積層方向と異なる第２方向に延びる第２端部を備える。

【0023】

一つの例示的実施形態において、第２集電体の第２端部と電気的に接続される第２電極タブをさらに備え、第２電極タブは、第２端部との接合による第２接合痕と、第２接合痕から第２方向に離間して配置され、絶縁材で覆われる第２絶縁部とを含み、密封容器は、シール部において第２電極タブの第２絶縁部を挟み第２電極タブの一部を密封容器の外部に取り出すように構成される。

【0024】

一つの例示的実施形態において、第１方向と第２方向とが同一方向である。

【0025】

一つの例示的実施形態において、第１方向と第２方向とが異なる方向である。

【0026】

以下、図面を参照して、本開示の各実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一または同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づいて上下左右等の位置関係を説明する。図面の寸法比率は実際の比率を示すものではなく、また、実際の比率は図示の比率に限られるものではない。

【0027】

上述したとおり、特許文献２には、樹脂層を隔てた各金属層を配線引き出し用の電極タブに接続するために、集電体を複数折りたたんで各金属層に積層させることが提案されている。しかし、この方法では、金属層毎に集電体端部を折り返しながら積層する新たな装置機構が必要となる。また積層と連動させながら集電体端部を折り返す必要があり、生産性が著しく悪化する。またこの方法では、電極タブと集電体及び各金属層とを機械的に接合できたとしても、接合部の抵抗が高くなり出力特性が低下する。一実施形態にかかるリチウム２次電池１（以下「２次電池１」ともいう。）では、このような問題を解消し得る。

【0028】

＜２次電池の構成例＞
図１は、２次電池１の構成例を説明するための平面図である。図１に示すように、２次電池１は、密封容器１００と、積層体ＳＴと、負極電極タブ４０と、正極電極タブ４２とを含んで構成される。積層体ＳＴは、セパレータを介して正極と負極とが積層方向（図１においてはｚ方向）に複数積層されて構成される。

【0029】

密封容器１００は、シール部１０２と収容部１０４とを含む。シール部１０２は、密封容器１００の外周全体に沿って設けられ、収容部１０４を密封容器１００の外部と隔離する。

【0030】

密封容器１００は、シール部１０２において負極電極タブ４０の絶縁部４０Ｂを挟みつつ、負極電極タブ４０の他端部４０Ｃを密封容器１００の外部に取り出すように構成される。同様に、密封容器１００は、シール部１０２において正極電極タブ４２の絶縁部４２Ｂを挟みつつ、正極電極タブ４２の他端部４２Ｃを密封容器１００の外部に取り出すように構成される。

【0031】

密封容器１００の収容部１０４は、積層体ＳＴを収容するための密閉された空間を提供する。一実施形態において、密封容器１００は、１対のシート部材を互いに重ね合わせて両者を外周にわたって接合することで構成されてよい。シート部材は、複数の層から構成されてよく、例えば、アルミラミネートフィルムであってよい。

【0032】

負極電極タブ４０は、積層体ＳＴの各負極の負極端部Ｐに電気的に接続される。一実施形態において、負極電極タブ４０は、積層体ＳＴの積層方向とは異なる第１方向（図１ではｘ方向）に延びる帯状体である。

【0033】

負極電極タブ４０は、第１方向に沿って、一端部４０Ａ、絶縁部４０Ｂ及び他端部４０Ｃを有してよい。一端部４０Ａは、積層体ＳＴの各負極の負極端部Ｐに接合され、当該接合により第１接合痕Ｗ１が形成されている。第１接合痕Ｗ１は、１又は複数の点（スポット）であってよく、また連続する線や面であってもよい。

【0034】

絶縁部４０Ｂは、例えば、シーラントフィルム等の絶縁材ＩＬに覆われている。絶縁部４０Ｂは、第１接合痕Ｗ１から第１方向に所定の距離以上離間して設けられる。他端部４０Ｃは、絶縁部４０Ｂから第１方向に延び、密封容器１００の外部に配置される。他端部４０Ｃは、外部回路に接続されてよい。

【0035】

一実施形態において、負極電極タブ４０は、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｆｅ、及び、その他Ｌｉと反応しない金属、及び、これらの合金、並びに、ステンレス鋼（ＳＵＳ）からなる群より選択される少なくとも１種から構成されてよい。

【0036】

正極電極タブ４２は、積層体ＳＴの各正極の正極端部Ｑに電気的に接続される。一実施形態において、正極電極タブ４２は、積層体ＳＴの積層方向とは異なる第２方向（図１に示す例では、第１方向と同じくｘ方向であるが、これに限られず、第１方向と異なる方向、例えば、第１方向と逆向きの方向であってよい）に延びる帯状体である。正極電極タブ４２は、第２方向に沿って、一端部４２Ａ、絶縁部４２Ｂ及び他端部４２Ｃを有してよい。

【0037】

一端部４２Ａは、積層体ＳＴの各正極の正極端部Ｑに接合され、当該接合により第２接合痕Ｗ２が形成されている。第２接合痕Ｗ２は、１又は複数の点（スポット）であってよく、また連続する線や面であってもよい。

【0038】

絶縁部４２Ｂは、例えば、シーラントフィルム等の絶縁材ＩＬに覆われている。絶縁部４２Ｂは、第２接合痕Ｗ２から第２方向に所定の距離以上離間して設けられる。他端部４２Ｃは、絶縁部４２Ｂから第１方向に延びて、密封容器１００の外部に配置される。他端部４２Ｃは、外部回路に接続されてよい。

【0039】

一実施形態において、正極電極タブ４２は、アルミニウム、チタン、ステンレス、ニッケル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一種の材料から構成されてよい。

【0040】

積層体ＳＴは、収容部１０４の密閉空間に配置される。一実施形態において、積層体ＳＴは、電解液とともに密封容器１００内に配置されてよい。電解液は、溶媒及び電解質を含む液体であり、リチウムイオンの導電経路として作用する。なお、電解液は、積層体ＳＴのセパレータに浸潤されてよく、また高分子に保持されることでポリマー電解質又はゲル電解質を構成していてもよい。

【0041】

以下、図２～図６を用いて、積層体ＳＴの構成例について詳細に説明する。図２は、積層体ＳＴの構成例を説明するための分解斜視図である。図２に示すように、積層体ＳＴは、負極１０及び正極３０がセパレータ２０を介して交互に積層方向（図２のｚ方向）複数積層されて構成される。図２に示すように、複数の負極１０は、それぞれが１枚の平板状のシートから構成されてよい。また複数の正極３０は、それぞれが１枚の平板状のシートから構成されてよい。なお、複数の負極１０及び／又は複数の正極３０は、全体として一枚の平板状のシートを折り畳んで又は巻回して構成されてもよい（このような態様の一例については、図１３及び図１４を用いて後述する）。

【0042】

一実施形態において、積層体ＳＴにおける正極及び負極の積層数は、それぞれ、５以上、１０以上、又は、２０以上でよい。一実施形態において、積層体ＳＴにおける正極及び負極の積層数は、それぞれ、５０以下、４０以下又は３０以下でよい。積層体ＳＴにおける正極及び負極の積層数は、２次電池１のエネルギー密度や定格容量に応じて適宜設定されてよい。ここで、２次電池１のエネルギー密度は、例えば、３００Ｗｈ／ｋｇ以上であってよい。また２次電池１の定格容量は、例えば、１．５Ａｈ以上であってよく、また５Ａｈ以上であってもよい。

【0043】

図２に示すように、負極電極タブ４０は、各負極１０の負極端部Ｐに対して積層方向に並ぶように配置される。例えば、負極電極タブ４０は、負極端部Ｐよりも積層方向上方又は下方に配置されてよい。また例えば、負極電極タブ４０は、ある負極端部Ｐとこれに隣接する負極端部Ｐとの間に配置されてもよい。同様に、正極電極タブ４２は、各正極３０の正極端部Ｑに対して積層方向に並ぶように配置される。例えば、正極電極タブ４２は、正極端部Ｑよりも積層方向上方又は下方に配置されてよい。また例えば、正極電極タブ４２は、ある正極端部Ｑとこれに隣接する正極端部Ｑとの間に配置されてもよい。

【0044】

図２に示すように、セパレータ２０は、積層方向において、負極１０と正極３０との間に配置される。セパレータ２０は、負極１０と正極３０とを物理的及び／又は電気的に隔離するとともに、リチウムイオンのイオン伝導性を確保する。一実施形態において、セパレータ２０は、絶縁性の多孔質部材、ポリマー電解質、ゲル電解質、及び、無機固体電解質からなる群より選択される少なくとも１種でよい。セパレータ２０は、１種の部材を単独で用いてよく、２種以上の部材を組み合わせて用いてもよい。

【0045】

（負極１０）
図３は、負極１０の一例を示す斜視図である。一実施形態において、負極１０は、負極集電体１２と負極集電体１２上に配置される負極活物質層１４を含んで構成される。

【0046】

負極集電体１２は、負極絶縁層１２０と負極絶縁層１２０を挟むように配置される一対の負極導電層１２２とで構成されてよい。

【0047】

一実施形態において、負極絶縁層１２０は、例えば、シート状（フィルム状）又は繊維状の樹脂で構成されてよい。樹脂は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル又はポリアミド等の熱可塑性樹脂の少なくとも１つであってよい。負極絶縁層１２０は、当該樹脂の少なくとも１つ以上が複数積層されて構成されてもよい。一実施形態において、負極絶縁層１２０は、融点が１５０℃以上３００℃以下の材料から形成される。一実施形態において、負極絶縁層１２０の厚さは、３μｍ以上１０μｍ以下でよく、また４μｍ以上８μｍ以下でもよい。負極集電体１２が負極絶縁層１２０を含むことで、負極１０を軽量化しつつ、その剛性（厚み）を大きくすることができる。

【0048】

負極導電層１２２は、負極絶縁層１２０を挟むようにその両面に形成される。負極導電層１２２は、負極活物質層１４に物理的及び／又は電気的に接触し、負極活物質層１４に対して電子を授受するように機能する。一実施形態において、負極導電層１２２は、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｆｅ及びＬｉと反応しない金属、及び、これらの合金、並びに、ステンレス鋼からなる群より選択される少なくとも１種から形成される。ここで「Ｌｉと反応しない金属」は、２次電池１の作動状態においてリチウムイオン又はリチウム金属と反応して合金化することがない金属でよい。負極導電層１２２は、一例ではＣｕである。一実施形態において、負極導電層１２２は、上記材料を負極絶縁層１２０の両側の表面に、蒸着、スパタリング、電解めっき又は貼り合わせすることで形成される。一実施形態において、負極導電層１２２の厚さは、０．５μｍ以上５μｍ以下、０．７μｍ以上３μｍ以下、０．８μｍ以上２．０μｍ以下でよい。

【0049】

負極活物質層１４は、負極集電体１２の両面にそれぞれ配置されてよく、また負極集電体１２の片面にのみに配置されてもよい。負極活物質層１４は、負極において電極反応、すなわち酸化反応及び還元反応を生じる負極活物質を含む。負極活物質は、例えば、リチウム金属及びリチウム金属を含む合金、炭素系物質、金属酸化物、並びにリチウムと合金化する金属及び該金属を含む合金等を含んでよい。上記炭素系物質は、例えば、グラフェン、グラファイト、ハードカーボン、カーボンナノチューブ等でよい。上記金属酸化物は、例えば、酸化チタン系化合物、酸化コバルト系化合物等でよい。上記リチウムと合金化する金属は、例えば、ケイ素、酸化ケイ素、ゲルマニウム、スズ、鉛、アルミニウム、及びガリウム、及びこれらにリチウムがプレドープされたものでよい。

【0050】

図３に示すように、負極集電体１２は、負極端部Ｐを有する。一実施形態において、負極端部Ｐは、負極集電体１２の一部として、負極集電体１２の側面から、積層方向とは異なる第１方向（図３ではｘ方向）に延出して構成される。負極端部Ｐ上には、負極活物質層１４は配置されていない。

【0051】

一実施形態において、負極端部Ｐ上に、負極用の金属シートＭ１が設けられてよい。金属シートＭ１は、図３に示すように負極端部Ｐの一面に接合されてよく、また負極端部Ｐの両面にそれぞれ接合されてもよい。金属シートＭ１は、一部の負極１０の負極端部Ｐのみに設けられてよく、また全部の負極１０の負極端部Ｐに設けられてもよい。金属シートＭ１は、負極導電層１２２と同一の材料で構成されてよく、一例では、Ｃｕである。一実施形態において、金属シートＭ１の厚さは、３μｍ以上、５μｍ以上又は７μｍ以上でよい。一実施形態において、金属シートＭ１の厚さは、１５μｍ以下、１２μｍ以下又は１０μｍ以下でよい。

【0052】

図３に示すように、金属シートＭ１及び負極端部Ｐには、負極電極タブ４０との接合による第１接合痕Ｗ１が形成されている。また、一実施形態において、金属シートＭ１及び負極端部Ｐには、両者の接合による予備接合痕ＷＰ１が形成されてもよい。予備接合痕ＷＰ１は、負極電極タブ４０との接合に先立って、金属シートＭ１と負極端部Ｐとを接合しておく場合（以下「予備接合」ともいう。）に形成される接合痕である。第１接合痕Ｗ１と、予備接合痕ＷＰ１とは、積層方向（ｚ方向）からみて互いに異なる位置に形成されうる。予備接合痕ＷＰ１は、負極端部Ｐに沿ってライン状に一列又は複数列形成されてよく、また複数のドット状に形成されてもよい。なお、予備接合を行わず、金属シートＭ１、負極端部Ｐ及び負極電極タブ４０を一度に接合する場合は、第１接合痕Ｗ１のみが形成され、予備接合痕ＷＰ１は形成されない。

【0053】

一実施形態において、第１接合痕Ｗ１及び／又は予備接合痕ＷＰ１は、溶接による接合痕、すなわち溶接痕であってよい。溶接は、例えば、超音波溶接、レーザ溶接、抵抗溶接又はスポット溶接であってよい。溶接は、一例では、超音波溶接である。一実施形態において、金属シートＭ１と負極端部Ｐの負極導電層１２２とは、第１接合痕Ｗ１及び／又は予備接合痕ＷＰ１において一部又は全部が熱等により融合して一体化されてよい。
（正極３０）
図４は、正極３０の一例を示す斜視図である。一実施形態において、正極３０は、正極集電体３２と正極集電体３２上に配置される正極活物質層３４を含んで構成される。

【0054】

正極集電体３２は、正極絶縁層３２０と正極絶縁層３２０を挟むように配置される一対の正極導電層３２２とで構成されてよい。

【0055】

正極絶縁層３２０は、例えば、シート状（フィルム状）又は繊維状の樹脂で構成されてよい。樹脂は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル又はポリアミド等の熱可塑性樹脂の少なくとも１つであってよい。正極絶縁層３２０は、当該樹脂の少なくとも１つ以上が複数積層されて構成されてもよい。一実施形態において、正極絶縁層３２０は、融点が１５０℃以上３００℃以下の材料から形成される。一実施形態において、正極絶縁層３２０の厚さは、３μｍ以上１０μｍ以下でよく、また４μｍ以上８μｍ以下でもよい。

【0056】

正極絶縁層３２０は、過充電状態や高温状態で異常発熱が発生した場合等に溶融し、正極３０を破損させ、電池内部の短絡電流を遮断するように機能し得る。これにより、２次電池１の使用に際して、積層体ＳＴ内部の急激な温度上昇を抑制し、電池の発火を抑制し得る。すなわち、正極絶縁層３２０は２次電池１の安全性向上に寄与し得る。

【0057】

正極導電層３２２は、正極絶縁層３２０を挟むようにその両面に形成される。正極導電層３２２は、正極活物質層３４に物理的及び／又は電気的に接触し、正極活物質層３４に対して電子を授受するように機能する。正極導電層３２２は、２次電池１においてリチウムイオンと反応しない導電体から構成される。一実施形態において、正極導電層３２２は、アルミニウム、チタン、ステンレス、ニッケル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一種の材料から構成される。一例では、正極導電層３２２は、アルミニウム又はアルミニウム合金である。一実施形態において、正極導電層３２２は、上記材料を正極絶縁層３２０の両側の表面に、蒸着、スパタリング、電解めっき又は貼り合わせすることで形成される。一実施形態において、正極導電層３２２の厚さは、０．５μｍ以上５μｍ以下、０．７μｍ以上３μｍ以下、０．８μｍ以上２．０μｍ以下でよい。

【0058】

正極活物質層３４は、リチウムイオンを保持するための正極活物質を含んでよく、電池の充放電により当該正極活物質にリチウムイオンが充填及び脱離される。正極活物質は、金属酸化物又は金属リン酸塩でよい。金属酸化物は、例えば、酸化コバルト系化合物、酸化マンガン系化合物、又は、酸化ニッケル系化合物でよい。金属リン酸塩は、例えば、リン酸鉄系化合物、又はリン酸コバルト系化合物でよい。一実施形態において、正極活物質は、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉ_ｘＣｏ_ｙＭｎ_ｚＯ（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）、ＬｉＮｉ_ｘＣｏ_ｙＡｌ_ｚＯ（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＯ（ｘ＋ｙ＝１）、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＦｅＰＯ_４、ＬｉＣｏＰＯ_４、ＬｉＦｅＯＦ、ＬｉＮｉＯＦ、及びＬｉＴｉＳ_２からなる群から選択される少なくとも１つでよい。正極活物質は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いられてよい。一実施形態において、正極活物質層３４は、犠牲正極材、ゲル電解質、ポリマー電解質、導電助剤及び／又はバインダー等、正極活物質以外の成分を１つ以上含んでよい。

【0059】

図４に示すように、正極集電体３２は、正極端部Ｑを有する。一実施形態において、正極端部Ｑは、正極集電体３２の一部として、正極集電体３２の側面から、積層方向とは異なる第２方向（図４に示す例では、第１方向と同じくｘ方向であるが、これに限られない）に延出して構成される。正極端部Ｑ上には、正極活物質層３４は配置されていない。

【0060】

一実施形態において、正極端部Ｑ上に、正極用の金属シートＭ２が設けられてよい。金属シートＭ２は、図４に示すように正極端部Ｑの一面に接合されてよく、また正極端部Ｑの両面にそれぞれ接合されてもよい。また金属シートＭ２は、一部の正極３０の正極端部Ｑのみに設けられてよく、また全部の正極３０の正極端部Ｑに設けられてもよい。一実施形態において、金属シートＭ２は、正極導電層３２２と同一の材料で構成される。金属シートＭ２は、一例では、アルミニウム又はアルミニウム合金である。金属シートＭ２は、一例では、硬質アルミ箔でよく、また軟質アルミ箔でもよい。軟質アルミ箔は、硬質アルミ箔に高温（４００℃前後）の熱処理を施すことで形成されてよい。一実施形態において、金属シートＭ２の厚さは、３μｍ以上、５μｍ以上又は７μｍ以上でよい。一実施形態において、金属シートＭ２の厚さは、１５μｍ以下、１２μｍ以下又は１０μｍ以下でよい。

【0061】

図４に示すように、金属シートＭ２及び正極端部Ｑには、正極電極タブ４２との接合による第２接合痕Ｗ２が形成されている。また、一実施形態において、金属シートＭ２及び正極端部Ｑには、両者の接合による予備接合痕ＷＰ２が形成されてもよい。予備接合痕ＷＰ２は、正極電極タブ４２との接合に先立って、金属シートＭ２と正極端部Ｑとを接合しておく場合に形成される接合痕である。第２接合痕Ｗ２と、予備接合痕ＷＰ２とは、積層方向（ｚ方向）からみて互いに異なる位置に形成されうる。予備接合痕ＷＰ２は、正極端部Ｑに沿ってライン状に一列又は複数列形成されてよく、また複数のドット状に形成されてもよい。なお、予備接合を行わず、金属シートＭ２、正極端部Ｑ及び正極電極タブ４２を一度に接合する場合は、第２接合痕Ｗ２のみが形成され、予備接合痕ＷＰ２は形成されない。

【0062】

一実施形態において、第２接合痕Ｗ２及び／又は予備接合痕ＷＰ２は、溶接による接合痕、すなわち溶接痕であってよい。溶接は、例えば、超音波溶接、レーザ溶接、抵抗溶接又はスポット溶接であってよい。溶接は、一例では、超音波溶接である。一実施形態において、金属シートＭ２と正極端部Ｑの正極導電層３２２とは、第２接合痕Ｗ２及び／又は予備接合痕ＷＰ２において一部又は全部が熱等により融合して一体化されてよい。

【0063】

（第１接合痕Ｗ１及び予備接合痕ＷＰ１）
図５は、負極電極タブ４０、負極端部Ｐ及び金属シートＭ１の接合状態を説明するための図である。図５は、負極端部Ｐのうち第１接合痕Ｗ１及び予備接合痕ＷＰ１を含む箇所をｘｚ面に沿って切った断面を模式的に示す。

【0064】

図５に示すように、第１接合痕Ｗ１と予備接合痕ＷＰ１とは、積層方向からみて互いに異なる位置に設けられる。第１接合痕Ｗ１は、負極電極タブ４０、各負極端部Ｐ及び各金属シートＭ１全体にわたって形成される。すなわち、第１接合痕Ｗ１は、負極電極タブ４０から最下層の負極端部Ｐまで積層方向に一気通貫して形成される。これに対し、予備接合痕ＷＰ１は、負極端部Ｐごとに形成される。言い換えると、一つの予備接合痕ＷＰ１は、複数の負極端部Ｐにまたがって形成はされない。

【0065】

図５に示すように、負極端部Ｐにおいて、第１接合痕Ｗ１は、負極端部Ｐの第１方向の外縁から所定の距離Ｙ以上内側に配置される。一実施形態において、距離Ｙは、２．０ｍｍであってよく、２．５ｍｍであってよく、また３．０ｍｍであってよい。一実施形態において、積層体ＳＴにおける負極１０の積層数（すなわち負極端部Ｐの総数）をＸとしたときに、上記所定の距離Ｙは、Ｙ＞０．０４８Ｘ＋１．３の関係が成り立つよう設定されてよい。一実施形態において、Ｘは１０以上であってよく、１５以上であってよく、また２０以上であってもよい。

【0066】

図６は、第１接合痕Ｗ１の断面を示す図である。図６は、第１接合痕Ｗ１をｚｙ面に沿って切った断面（図５のＡ－Ａ断面）を模式的に示す。図６に示すように、第１接合痕Ｗ１の断面は、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とを含む。一実施形態において、第１接合痕Ｗ１の断面は、積層方向の一方に窪んだ凹部を有してよい。

【0067】

第１領域Ｒ１では、負極導電層１２２と金属シートＭ１とが一体化して積層され、負極電極タブ４０に接合される。ここで、一体化して積層されることは、各負極導電層１２２及び金属シートＭ１の一部又は全部が熱等により融合した状態（各層の区別がつかない状態）を含む。

【0068】

一実施形態において、第１領域Ｒ１は、積層方向に沿って負極絶縁層１２０を実質的に含まなくてよい。第１領域Ｒ１は、負極電極タブ４０と各負極導電層１２２及び金属シートＭ１との間を電気的に接続するための物理的なパスを提供する。

【0069】

一実施形態において、第１領域Ｒ１は、２つの第２領域Ｒ２の間に構成されてよい。一実施形態において、第１領域Ｒ１の最大厚さは、第２領域Ｒ２の最大厚さの半分以下であってよい。

【0070】

第２領域Ｒ２では、負極絶縁層１２０を挟む一対の負極導電層１２２と金属シートＭ１とが積層される。すなわち、第２領域Ｒ２は、積層方向に沿って負極絶縁層１２０を含む領域である。

【0071】

一実施形態において、第１接合痕Ｗ１は、負極電極タブ４０、負極端部Ｐ及び金属シートＭ１を積層方向に沿って押圧することで形成される。このとき押圧箇所に熱が加えられてよい。例えば、第１接合痕Ｗ１は、溶接により形成されてよい（この場合、第１接合痕Ｗ１は、溶接痕である）。これにより、押圧箇所において負極絶縁層１２０が軟化して押圧箇所から幅方向（図６の左右方向）外側に向かって押し出される。また押圧箇所において、各負極導電層１２２と金属シートＭ１とが熱溶融して一体化される。これにより第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２が形成され得る。

【0072】

ここで、第１接合痕Ｗ１の形成時に、負極導電層１２２及び／又は金属シートＭ１を構成する金属材料の一部が、押圧箇所から第１方向（図５及び図６のｘ方向）に向かって押し出される場合がある。このとき、金属材料が負極端部Ｐの外方に飛び出して、負極電極タブ４０の絶縁部４０Ｂの絶縁材ＩＬ（図１、図５参照）まで到達してしまうと、負極１０と密封容器１００のシール部１０２（図１参照）との間で絶縁不良が生じ得る。例えば、負極端部Ｐから飛び出した金属材料が絶縁部４０Ｂに存在する状態で、シール部１０２（例えばアルミラミネートフィルム）にクラック等が生じると、負極１０の負極端部Ｐと密封容器１００とが短絡してしまう。その場合、シール部１０２が損傷して、２次電池１の性能ないし寿命が低下する要因になり得る。

【0073】

この点、２次電池１では、上述したとおり、第１接合痕Ｗ１は、負極端部Ｐの外縁から所定の距離Ｙ以上内側に配置される。そのため、第１接合痕Ｗ１の形成時に金属材料の一部が押圧箇所から第１方向に向かって押し出されたとしても、当該金属材料が、負極端部Ｐの外縁から飛び出し、さらに負極電極タブ４０の絶縁部４０Ｂまで到達することが抑制される。これにより、上述したような負極１０と密封容器１００のシール部１０２（図１参照）との間の絶縁不良が抑制されうる。

【0074】

また上述したとおり、一実施形態において、負極端部Ｐ上に、負極用の金属シートＭ１が設けられてよい。この場合、金属シートＭ１は、第１接合痕Ｗ１において、負極導電層１２２の追加の導電層として機能し、負極絶縁層１２０に対する導電層の割合を増加させる。そのため第１接合痕Ｗ１における抵抗増加が抑制され、２次電池１の出力特性が向上され得る。また負極１０の総数（積層数）が多い場合は、負極電極タブ４０と各負極端部Ｐとをより強い力で押圧して接合する必要があるが、金属シートＭ１が負極導電層１２２の保護層として機能するので、負極導電層１２２が破損ないし破断することが抑制され得る。これにより２次電池１の生産歩留まりが向上され得る。一実施形態において、第１接合痕Ｗ１の抵抗は、５．０ｍΩ以下であってよく、３．０ｍΩ以下であってよく、１．０ｍΩ以下であってよく、また０．５ｍΩ以下であってもよい。

【0075】

（第２接合痕Ｗ２及び予備接合痕ＷＰ２）
正極電極タブ４２、正極端部Ｑ及び金属シートＭ２の第２接合痕Ｗ２及び予備接合痕ＷＰ２は、図５及び図６で説明した第１接合痕Ｗ１及び予備接合痕ＷＰ１と同様に構成されてよい。例えば、一実施形態において、第２接合痕Ｗ２は、正極端部Ｑの外縁から所定の距離Ｙ以上内側に配置されてよい。これにより、正極３０と密封容器１００のシール部１０２（図１参照）との間の絶縁不良が抑制されうる。

【0076】

＜２次電池１の製造方法＞
次に図７～図１０を用いて、２次電池１の製造方法の一例（以下「本製法」ともいう。）を説明する。図７は、本製法の一例を示すフローチャートである。図８Ａ及び図８Ｂは、図７の工程ＳＴ１を説明するための図である。図９Ａ～図９Ｄは、図７の工程ＳＴ２を説明するための図である。図１０は、図７の工程ＳＴ３を説明するための図である。

【0077】

図７に示すように、本製法は、負極シートＳ１を準備する工程ＳＴ１と、金属シートＭ１を接合する工程ＳＴ２と、複数の負極１０を切り出す工程ＳＴ３と、正極シートＳ２を準備する工程Ｓ４と、金属シートＭ２を接合する工程ＳＴ５と、複数の正極３０を切り出す工程ＳＴ６と、積層体ＳＴを形成する工程ＳＴ７と、電極タブと集電体とを接合する工程ＳＴ８と、積層体ＳＴを密封容器１００に封入する工程ＳＴ９とを含んでよい。

【0078】

まず、工程ＳＴ１において、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、負極シートＳ１が準備される。図８Ａは負極シートＳ１の平面図である。図８Ｂは、図８ＡのＢ－Ｂ断面図である。図８Ａに示すように、負極シートＳ１は、長手方向（ｙ方向）と短手方向（ｘ方向）を有する帯状のシートであってよい。一実施形態において、負極シートＳ１は、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、負極集電体１２と、負極集電体１２の両面に塗布された負極活物質層１４とで構成されてよい。負極シートＳ１の短手方向（ｘ方向）の一端は、負極活物質層１４が形成されておらず、負極集電体１２の負極導電層１２２が露出されている。

【0079】

なお、一実施形態において、負極活物質層１４の一面（負極導電層１２２が形成されていない側の面）に、最初からセパレータ２０が設けられていてもよい。この場合、工程ＳＴ７において、セパレータ２０を負極１０と正極３０との間に位置合わせして配置することが不要になる。

【0080】

次に、工程ＳＴ２において、図９Ａ～図９Ｄに示すように、負極シートＳ１の短手方向一端に金属シートＭ１が接合される。図９Ａは、金属シートＭ１が接合された負極シートＳ１の平面図である。図９Ｂ～図９Ｄは、図９ＡのＣ－Ｃ断面の一例である。

【0081】

工程ＳＴ２における接合により、図９Ａに示すように、予備接合痕ＷＰ１が長手方向に沿って例えばライン状に形成される。金属シートＭ１は、負極シートＳ１に溶接により接合されてよい。溶接は、例えば、超音波溶接、レーザ溶接、抵抗溶接又はスポット溶接であってよい。溶接は、一例では、超音波溶接である。

【0082】

一実施形態において、工程ＳＴ２における接合は、金属シートＭ１を負極集電体１２に対して押し付けることで実行されてよい。例えば、図９Ｂや図９Ｃに示すように、予備接合痕ＷＰ１は、金属シートＭ１が負極集電体１２側に向かって窪むように形成されてよい。一実施形態において、予備接合痕ＷＰ１は、図９Ｂに示すように、金属シートＭ１と（当該金属シートＭ１が接する）一方の負極導電層１２２との間に設けられてよい。この場合、予備接合痕ＷＰ１においては、金属シートＭ１は他方の負極導電層１２２とは電気的に接続されない。一実施形態において、予備接合痕ＷＰ１は、図９Ｃに示すように、金属シートＭ１と双方の負極導電層１２２との間に設けられてよい。この場合、予備接合痕ＷＰ１において、金属シートＭ１は、双方の負極導電層１２２と電気的に接続される。

【0083】

一実施形態において、工程ＳＴ２における接合は、負極集電体１２を金属シートＭ１に対して押し付けることで実行されてよい。例えば、図９Ｄに示すように、予備接合痕ＷＰ１は、負極集電体１２が金属シートＭ１側に向かって窪むように形成されてよい。この場合、予備接合痕ＷＰ１において、金属シートＭ１は、双方の負極導電層１２２と電気的に接続される。

【0084】

次に工程ＳＴ３において、負極シートＳ１から複数の負極１０が切り出される。具体的には、カット刃やレーザ等を用いて、図１０に示すように、負極シートＳ１から所与の形状の負極１０が複数切り出される。これにより、金属シートＭ１が予備接合された複数の負極１０が得られる。

【0085】

工程ＳＴ４～工程ＳＴ６は、工程ＳＴ１～工程ＳＴ３と同様に実行されてよい。すなわち、正極集電体３２及び正極活物質層３４を含む正極シートＳ２を準備し（工程ＳＴ４）、当該正極シートＳ２の短手方向一端に金属シートＭ２を接合し（工程ＳＴ５）、当該金属シートＭ２から複数の正極３０を切り出してよい（工程ＳＴ６）。

【0086】

次に工程ＳＴ７において、積層体ＳＴが形成される。具体的には、工程ＳＴ１及び工程ＳＴ３で準備した負極１０及び正極３０を、図２に示すようにセパレータ２０を介して、積層方向に互いに離間するように交互に配置する。

【0087】

次に工程ＳＴ８において、電極タブと集電体とが接合される。具体的には、負極集電体１２の負極端部Ｐ及び金属シートＭ１が負極電極タブ４０に、上述した第１接合痕Ｗ１を形成するように接合される。このとき、負極電極タブ４０との接合箇所は、負極端部Ｐの外縁から所定の距離Ｙ以上内側の位置にされる。なお、この接合箇所は、積層方向において予備接合痕ＷＰ１と重ならない位置であってよい。また正極集電体３２の正極端部Ｑ及び金属シートＭ２が正極電極タブ４２に、上述した第２接合痕Ｗ２を形成するように接合される。このとき、正極電極タブ４２との接合箇所は、正極端部Ｑの外縁から所定の距離Ｙ以上内側の位置にされる。なお、この接合箇所は、第２接合痕Ｗ２が、積層方向において予備接合痕ＷＰ２と重ならない位置であってよい。電極タブと集電体との接合は、超音波溶接、レーザ溶接、抵抗溶接又はスポット溶接によりされてよい。

【0088】

次に工程ＳＴ９において、工程ＳＴ８で形成した積層体ＳＴが密封容器１００に封入される。このとき、図１に示すように、負極電極タブ４０の絶縁部４０Ｂが密封容器１００のシール部１０２に配置されて、負極電極タブ４０の他端部４０Ｃが、密封容器１００の外部に取り出される。また正極電極タブ４２の絶縁部４２Ｂが密封容器１００のシール部１０２に配置されて、正極電極タブ４２の他端部４２Ｃが、密封容器１００の外部に取り出される。一実施形態において、積層体ＳＴとともに電解液が密封容器１００に封入されてよい。以上により、２次電池１が製造される。

【0089】

本製法においては、工程ＳＴ８において、負極電極タブ４０との接合箇所は、負極端部Ｐの外縁から所定の距離Ｙ以上内側の位置とされる。これにより、負極導電層１２２及び／又は金属シートＭ１を構成する金属材料の一部が負極端部Ｐの外縁から飛び出して負極電極タブ４０の絶縁部４０Ｂまで到達することが抑制される。これにより、負極１０と密封容器１００のシール部１０２との間の絶縁不良が抑制されうる。本製法においては、工程ＳＴ８において、正極電極タブ４２との接合箇所が、正極端部Ｑの外縁から所定の距離Ｙ以上内側の位置とされるので、以上の点は、正極３０についても同様に妥当する。

【0090】

また本製法においては、工程ＳＴ２において、負極シートＳ１に、金属シートＭ１を事前に接合しておく。そのため、工程ＳＴ３において、金属シートＭ１を、負極端部Ｐの形状にあわせて同時に切り出すことが可能になる。すなわち金属シートＭ１を負極端部Ｐの形状にあわせて切り出す別の工程が不要になる。また工程ＳＴ９において、金属シートＭ１と負極端部Ｐとの位置合わせが不要になるので、負極電極タブ４０と負極端部Ｐとの接合が容易になる。さらに工程ＳＴ９において、第１接合痕Ｗ１を、予備接合痕ＷＰ１と積層方向において重ならないように設けることが原理的に可能になる。第１接合痕Ｗ１を予備接合痕ＷＰ２と積層方向において重ならないように設けることで、両者を重ねて設ける場合に比べて、第１接合痕Ｗ１の接合状態が改善され、第１接合痕Ｗ１の抵抗の増加が抑制され得る。本製法においては、工程ＳＴ４において、正極シートＳ２に金属シートＭ２を事前に接合しておくため、以上の点は、正極３０についても同様に妥当する。

【0091】

＜２次電池１の使用方法＞
２次電池１は、負極電極タブ４０を外部回路の一端に接続し、正極電極タブ４２を外部回路の他端に接続することで充放電される。外部回路は、例えば抵抗、電源、装置、デバイス、別の電池、又はポテンショスタット等でよい。複数の負極１０の各負極端部Ｐは、外部回路に互いに同電位で接続されてよい。また複数の正極３０の各正極端部Ｑは、外部回路に互いに同電位で接続されてよい。

【0092】

負極電極タブ４０と正極電極タブ４２との間に、負極電極タブ４０から外部回路を通り正極電極タブ４２への電流が流れるような電圧を印加すると、２次電池１が充電され、負極１０にリチウム金属が析出する。充電後の２次電池１について、所望の外部回路を介して負極電極タブ４０及び正極電極タブ４２を接続すると、２次電池１が放電され、負極１０のリチウム金属が電解溶出する。

【0093】

一実施形態において、２次電池１は、電池の組み立て後の第１回目の充電（初期充電）により、負極１０の表面又はセパレータ２０の表面（すなわち、負極１０とセパレータ２０との界面）に固体電解質界面層（ＳＥＩ層）が形成されてよい。ＳＥＩ層は、例えば、リチウムを含む無機化合物、又はリチウムを含む有機化合物等を含んでよい。一実施形態において、ＳＥＩ層の厚さは、１．０ｎｍ以上１０μｍ以下である。２次電池１にＳＥＩ層が形成されている場合、充放電により、負極１０及び／又はセパレータ２０とＳＥＩ層との界面においてリチウム金属が析出又は溶解する。

【0094】

以上説明した２次電池１によれば、電池の出力特性及び生産性が向上され得る。

【0095】

＜変形例＞
２次電池１は、本開示の範囲及び趣旨から逸脱することなく種々の変形をなし得る。

【0096】

（負極１０）
図１１Ａ～図１１Ｃは、それぞれ、負極１０の他の例を示す斜視図である。例えば、図１１Ａや図１１Ｃに示すように、負極１０の負極端部Ｐに金属シートが設けられなくてもよい。

【0097】

例えば、図１１Ｂや図１１Ｃに示すように、負極１０が、負極集電体１２で構成され、負極活物質を実質的に有しなくてもよい。ここで、負極１０が「負極活物質を実質的に有しない」ことは、例えば、放電終了時（例えば電池の開回路電圧が２．５Ｖ以上３．６Ｖ以下である状態）に負極１０に析出する負極活物質の層厚が、２５μｍ以下であることを含む。なお、放電終了時の負極活物質の層厚は、２０μｍ以下、１５μｍ以下、１０μｍ以下、又は、５μｍ以下であってよく、また０μｍであってもよい。負極１０が負極活物質を実質的に有しないことにより、重量エネルギー密度に加え、体積当たりのエネルギー密度が向上し得る。なお、この場合、２次電池１は、「アノードフリーリチウム電池」、「ゼロアノードリチウム電池」、又は「アノードレスリチウム電池」ということもできる。

【0098】

図１１Ｂや図１１Ｃに示す例では、負極１０は、電池の初期充電前（電池が組み立てられてから第１回目の充電をするまでの状態）に負極活物質を有しない。すなわち、２次電池１は、初期充電後に、リチウム金属が負極上に析出し、及び、その析出したリチウム金属が電解溶出することにより充放電が行われてよい。この場合、負極活物質が占める体積及び質量が抑制され、電池全体の体積及び質量が小さくなり、エネルギー密度が原理的に高くなる。なお、「リチウム金属が負極上に析出」することは、負極の表面にリチウム金属が析出することだけでなく、後述する固体電解質界面（ＳＥＩ）層の表面や緩衝機能層の表面又は内部にリチウム金属が析出することも包む。

【0099】

図１１Ｂや図１１Ｃに示す例では、負極１０は、電圧が４．２Ｖの状態において負極上に析出しているリチウム金属の質量をＭ_４．２とし、電圧が３．０Ｖの同質量をＭ_３．０とした場合、Ｍ_３．０／Ｍ_４．２は、４０％以下又は３５％以下であってよい。一実施形態において、比Ｍ_３．０／Ｍ_４．２は、１．０％以上、２．０％以上、３．０％以上、又は、４．０％以上であってよい。

【0100】

図１１Ｂや図１１Ｃに示す例では、負極１０の厚さは、１．０μｍ以上３０μｍ以下でよい。これにより、２次電池１において負極１０の占める体積を減少させ、エネルギー密度を向上させ得る。負極１０の厚さは、２．０μｍ以上２０μｍ以下、２．０μｍ以上１８μｍ以下、又は、３．０μｍ以上１５μｍ以下でもよい。

【0101】

（緩衝機能層）
一実施形態において、負極１０とセパレータ２０との間に、多孔質状又はファイバ状の緩衝機能層が設けられてよい。緩衝機能層は、イオン伝導性及び電気伝導性を有する固体部分（ゲル状の部分を含む）と、この固体部分の隙間により構成される空孔部分とを有する。この場合、リチウム金属は、負極１０の表面（負極１０と緩衝機能層との界面）及び／又は緩衝機能層の内部（緩衝機能層の固体部分の表面）に析出しうる。

【0102】

（正極３０）
図１２は、正極３０の他の例を示す斜視図である。例えば、図１２に示すように、正極３０の正極端部Ｑに金属シートが設けられなくてもよい。

【0103】

（積層体ＳＴ）
図１３及び図１４は、複数の負極１０の他の積層例を説明するための斜視図である。図１３及び図１４に示すように、複数の負極１０は、それぞれが一枚の平板状のシートではなく、全体として１枚の平板上のシートとして構成されてよい。例えば、図１３に示すように、複数の負極１０は、負極シートＳ１が複数回巻回されて構成されてよい。また例えば、図１４に示すように、複数の負極１０は、負極シートＳ１が複数回鋭角で交互に折り曲げられて構成されてよい。なお、負極シートＳ１は、図８Ａに示すように構成されてよく、また図９Ａに示すように金属シートＭ１が接合されて構成されてよい。

【0104】

複数の正極３０についても同様に、それぞれが一枚の平板状のシートではなく、全体として１枚の平板上のシートとして構成されてよい。例えば、複数の正極３０は、図１３と同様に、正極シートＳ２が複数回巻回されて構成されてよい。また例えば、複数の正極３０は、図１４と同様に、正極シートＳ２が複数回鋭角で交互に折り曲げられて構成されてよい。

【0105】

以下、本開示の効果を検証するために行った実験について説明する。本開示は、以下の実験によって何ら限定されるものではない。

【0106】

＜実験１＞
図１５は、実験１の結果を示す図である。図１６Ａは、実験１において金属材料のはみ出しがあった場合の例である。図１６Ｂは、実験１において金属材料のはみ出しがなかった場合の例である。図１６Ａ及び図１６Ｂは、負極端部Ｐ側から電極タブ４０を見た場合（図２でいえば、ｚ方向最下端の負極端部Ｐから電極タブ４０を見た場合）の例である。

【0107】

実験１では、図２に示す構造の積層体ＳＴを複数準備した。各積層体ＳＴは、負極１０の積層数Ｘ（１１枚又は２１枚）、負極端部Ｐの外縁から第１接合痕Ｗ１までの距離Ｙ（図５参照、０．５ｍｍ～４．４５ｍｍ）、金属シートＭ１の有無が異なる。各積層体ＳＴについて共通の構成は以下のとおりである。

【0108】

各積層体ＳＴにおいて、負極絶縁層１２０としては、６μｍ厚のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を用いた。負極導電層１２２としては、１．０μｍ厚の銅箔を用いた。負極活物質層１４としては、溶剤としての水に、グラファイトを９７質量部、導電助としてカーボンブラックを０．５質量部、およびバインダーとして、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を１．５質量部、スチレン-ブタジエンゴム（ＳＢＲ）を１．０質量部混合した混合材料を用いた。金属シートＭ１を配置する積層体については、金属シートＭ１として４μｍ厚の銅箔を用いた。負極電極タブ４０としては、厚さ０．２ｍｍ厚のニッケル鍍金が施された銅を用いた。

【0109】

各積層体ＳＴにおいて、セパレータ２０としては、ポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）及びＡｌ_２Ｏ_３の混合物で表面がコーティングされたシートを用いた。

【0110】

各積層体ＳＴにおいて、正極絶縁層３２０としては、６μｍ厚のフィルム状のポリエチレンテレフタレートを用いた。正極導電層３２２としては、１.０μｍ厚のアルミニウムを用いた。正極活物質層３４としては、溶剤としてのＮ－メチル－ピロリドン（ＮＭＰ）に、正極活物質としてＬｉＮｉ_０．８Ｃｏ_０．１５Ａｌ_０．０５Ｏ_２を９６質量部、導電助剤としてカーボンブラックを２質量部、及びバインダーとしてポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）を２質量部混合したものを用いた。また金属シートＭ２としては、アルミニウムを用いた。正極電極タブ４２としては、０．２ｍｍ厚のアルミニウムを用いた。

【0111】

以上のように準備した各積層体ＳＴについて、負極端部Ｐからの金属材料の「はみだし」の有無を評価した。図１６Ａに示すように、負極端部Ｐからの金属材料が負極電極タブ４０の絶縁部４０Ｂに接触した場合を「はみ出しあり」とした。また図１６Ｂに示すように、負極端部Ｐからの金属材料が負極電極タブ４０の絶縁部４０Ｂに接触しない場合を「はみ出しなし」とした。

【0112】

図１５に示すように、積層数Ｘが１１枚の場合には、Ｙが２．０ｍｍ以上の積層体ＳＴにおいて金属材料の「はみ出し」が生じなかった。また積層数Ｘが２１枚の場合には、距離Ｙが２．７ｍｍ以上の積層体ＳＴにおいて金属材料の「はみ出し」が生じなかった。図１５の結果からすれば、はみ出しが生じないようにするためには、距離Ｙと積層数Ｘとが、Ｙ＞０．０４８Ｘ＋１．３の関係とすることが必要と考えられる。積層数Ｘが増えるに連れて、はみ出しを生じさせない距離Ｙが大きくなるのは、積層数Ｘが増えることで接合界面が増加し、これにより接合に必要な押圧力が大きくなり、結果として金属材料が押し出されやすくなるためと考えられる。

【0113】

＜実験２＞
図１７は、実験２の結果を示す図である。実験２では、実験１で作成した複数の積層体ＳＴ（図１５でＥ１～Ｅ４、Ｒ１～Ｒ３として示したもの）を用いて、図１に示す構造の２次電池をそれぞれ作成し、サイクル試験を行った。サイクル試験では、２５℃の恒温槽内で２次電池１に５０ｋＰａの圧力を加えながら、０．３Ｃ充電－０．３Ｃ放電を１００サイクル繰り返した。そして１００サイクル時の容量維持率（％）を測定した。容量維持率（％）は、１サイクル終了時の容量（Ａ１）に対する１００サイクル終了時の２次電池１の容量（Ａ２）の比率（Ａ２／Ａ１×１００）である。

【0114】

図１７に示すように、金属材料のはみ出しが生じていなかった積層体Ｅ１～Ｅ４から形成した２次電池は、容量維持率はいずれも９８％以上であり、金属材料のはみ出しが生じていた積層体Ｒ１～Ｒ３から形成した２次電池に比べて極めて良好なものであった。これは、負極１０と密封容器１００のシール部１０２との間で絶縁不良が生じなかったためであると考えられる。

【0115】

本開示の実施形態は、以下の態様をさらに含む。

【0116】

（付記１）
セパレータを介して正極と負極とが積層方向に複数積層された積層体であって、前記正極及び前記負極の一方は、樹脂層を１対の導電層で挟んで構成される第１集電体を含み、前記第１集電体は、前記積層方向と異なる第１方向に延びる第１端部を備える、積層体と、
前記第１端部と電気的に接続される第１電極タブであって、前記第１電極タブは、前記第１端部との接合による第１接合痕と、前記第１接合痕から前記第１方向に離間して配置され、絶縁材で覆われる第１絶縁部とを含む、第１電極タブと、
シール部を備える密封容器であって、前記密封容器は、前記シール部の内側に前記積層体を封入しつつ、前記シール部において前記第１電極タブの前記第１絶縁部を挟み前記第１電極タブの一部を前記密封容器の外部に取り出すように構成される、密封容器と、
を備える、リチウム２次電池。

【0117】

（付記２）
前記第１端部における前記第１接合痕は、前記第１端部の前記第１方向の外縁から２ｍｍ以上内側に設けられている、付記１に記載のリチウム２次電池。

【0118】

（付記３）
前記第１端部における前記第１接合痕は、前記第１端部の前記第１方向の外縁から２．５ｍｍ以上内側に設けられている、付記１に記載のリチウム２次電池。

【0119】

（付記４）
前記積層体に含まれる前記第１集電体の総数をＸとし、前記第１端部における前記第１接合痕と前記第１端部の前記第１方向の外縁との間の距離をＹとしたときに、Ｙ＞０．０４８Ｘ＋１．３の関係が成り立つ、付記１に記載のリチウム２次電池。

【0120】

（付記５）
前記Ｘは、１０以上である、付記４に記載のリチウム２次電池。

【0121】

（付記６）
前記第１接合痕は、溶接痕である、付記１から付記５のいずれか１つに記載のリチウム２次電池。

【0122】

（付記７）
前記第１接合痕は、前記積層方向の断面において、前記１対の導電層どうしが一体化した領域を含む、付記１から付記６のいずれか１つに記載のリチウム２次電池。

【0123】

（付記８）
前記第１端部と前記第１電極タブとが金属シートを介して互いに接合される、付記１から付記５のいずれか１つに記載のリチウム２次電池。

【0124】

（付記９）
前記第１接合痕は、溶接痕である、付記８に記載のリチウム２次電池。

【0125】

（付記１０）
前記第１接合痕は、前記積層方向の断面において、前記１対の導電層及び前記金属シートが一体化した領域を含む、付記８又は付記９に記載のリチウム２次電池。

【0126】

（付記１１）
前記第１端部は、前記金属シートとの接合による予備接合痕を有し、前記予備接合痕は、前記積層方向からみて前記第１接合痕と異なる位置に設けられている、付記８から付記１０のいずれか１つに記載のリチウム２次電池。

【0127】

（付記１２）
前記第１集電体は、前記負極の負極集電体であり、前記第１電極タブは、前記負極集電体に接続される負極電極タブである、付記１から付記１１のいずれか１つに記載のリチウム２次電池。

【0128】

（付記１３）
前記密封容器は、アルミラミネートフィルムで構成されている、付記１から付記１２のいずれか１つに記載のリチウム２次電池。

【0129】

（付記１４）
前記正極及び前記負極の他方は、樹脂層を１対の導電層で挟んで構成される第２集電体を含み、前記第２集電体は、前記積層方向と異なる第２方向に延びる第２端部を備える、付記１から付記１３のいずれか１つに記載のリチウム２次電池。

【0130】

（付記１５）
前記第２集電体の前記第２端部と電気的に接続される第２電極タブをさらに備え、前記第２電極タブは、前記第２端部との接合による第２接合痕と、前記第２接合痕から前記第２方向に離間して配置され、絶縁材で覆われる第２絶縁部とを含み、
前記密封容器は、前記シール部において前記第２電極タブの前記第２絶縁部を挟み前記第２電極タブの一部を前記密封容器の外部に取り出すように構成される、付記１４に記載のリチウム２次電池。

【0131】

（付記１６）
前記第１方向と前記第２方向とが同一方向である、付記１４又は付記１５に記載のリチウム２次電池。

【0132】

（付記１７）
前記第１方向と前記第２方向とが異なる方向である、付記１４又は付記１５に記載のリチウム２次電池。

【符号の説明】

【0133】

１……リチウム２次電池、１０……負極、２０……セパレータ、３０……正極、４０……負極電極タブ、４０Ｂ……絶縁部、４２……正極電極タブ、４２Ｂ……絶縁部、１００……密封容器、１０２……シール部、ＩＬ……絶縁材、Ｍ１、Ｍ２……金属シート、Ｐ……負極端部、Ｑ……正極端部、ＳＴ……積層体、Ｗ１……第１接合痕、Ｗ２……第２接合痕、ＷＰ１、ＷＰ２……予備接合痕

【要約】

セパレータを介して正極と負極とが積層方向に複数積層された積層体であって、正極及び負極の一方は、樹脂層を１対の導電層で挟んで構成される第１集電体を含み、第１集電体は、積層方向と異なる第１方向に延びる第１端部を備える、積層体と、第１端部と電気的に接続される第１電極タブであって、第１電極タブは、第１端部との接合による第１接合痕と、第１接合痕から第１方向に離間して配置され、絶縁材で覆われる第１絶縁部とを含む、第１電極タブと、シール部を備える密封容器であって、密封容器は、シール部の内側に積層体を封入しつつ、シール部において第１電極タブの第１絶縁部を挟み第１電極タブの一部を密封容器の外部に取り出すように構成される、密封容器と、を備えるリチウム２次電池が提供される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図9D】

【図10】

【図11A】

【図11B】

【図11C】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16A】

【図16B】

【図17】