電池
【課題】集電体同士の接続部の周りに生じる無駄なスペースを少なくして体積エネルギー密度を高めることができる電池を提供する。
【解決手段】複数の電極体１０が積層されてなる積層体５０ａ、５０ｂを備えた電池１００であって、複数の電極体は、それぞれ集電体１２を備えており、該集電体は、それぞれ電極体の積層方向の一方の方向に曲げられ、互いに接続されている、電池とする。
【解決手段】複数の電極体１０が積層されてなる積層体５０ａ、５０ｂを備えた電池１００であって、複数の電極体は、それぞれ集電体１２を備えており、該集電体は、それぞれ電極体の積層方向の一方の方向に曲げられ、互いに接続されている、電池とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数の電極体が積層されてなる積層体を備えた電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池は、他の二次電池よりもエネルギー密度が高く、高電圧での動作が可能という特徴を有している。そのため、リチウムイオン二次電池は小型軽量化を図りやすい二次電池として携帯電話等の情報機器に使用されている。また、近年は電気自動車やハイブリッド自動車用等の大型機器の動力用としても、リチウムイオン二次電池の需要が高まっている。
【０００３】
リチウムイオン二次電池には、正極層及び負極層と、これらの間に配置される電解質層とが備えられている。当該電解質層に用いられる電解質としては、例えば非水系の液体状や固体状の物質が知られている。液体状の電解質（以下において、「電解液」という。）は、正極層や負極層の内部へと浸透しやすい。そのため、電解液が用いられる場合には、正極層や負極層に含有されている活物質と電解質との界面が形成され易いので、電池の性能を向上させやすい。ところが、広く用いられている電解液は可燃性であるため、安全性を確保するためのシステムを搭載する必要がある。一方、難燃性である固体状の電解質（以下において、「固体電解質」という。）を用いると、上記システムを簡素化できる。それゆえ、不燃性である固体電解質を含有する層（以下において、「固体電解質層」という。）が備えられる形態のリチウムイオン二次電池（以下において、「全固体リチウム電池」という。）が提案されている。
【０００４】
このような電池に適用可能な技術として、例えば特許文献１には、各電池が、ａ）１対のシート状電極と、ｂ）前記電極間の電解質と、ｃ）少なくとも１個の前記シート状電極から突出し、前記少なくとも１個の前記シート状電極に電気的に接続された、１対の全体的に対向する主要面を有する１枚のシート状集電要素とを含む、複数の電池において、前記複数の電池は、各電池の各シート状集電要素が各シート状集電要素の主要面と並行であって、相対するように、積層型に構成されており、１対の腕を有する１つの集電端子は、その腕が相互に離れた関係にあって、その間にシート状集電要素を受容する窪みを画定し、前記腕の各々が、前記シート状集電要素の１つの一主要面の少なくとも一部と重なり合い、前記集電要素が前記集電端子に電気的に接続されることを含む電気化学的（ＥＣ）電池束が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００５−５２８７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１によれば、簡単でコスト効率のよい方法でＥＣ電池束を形成できるとしている。しかしながら、上記特許文献１に記載された技術では、シート状集電要素（集電体）同士を接続する際に、その接続部の周りに無駄なスペースが多くなる。そのため、上記特許文献１に記載された技術では、電池の体積エネルギー密度を高めることが難しいという問題があった。
【０００７】
そこで本発明は、集電体同士の接続部の周りに生じる無駄なスペースを少なくして体積エネルギー密度を高めることができる電池を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は以下の構成をとる。すなわち、
本発明の第１の態様は、複数の電極体が積層されてなる積層体を備えた電池であって、複数の電極体は、それぞれ集電体を備えており、該集電体は、それぞれ電極体の積層方向の一方の方向に曲げられ、互いに接続されている、電池である。
【０００９】
本発明において「電極体の積層方向」とは、実際に積層する順の方向のみを意味するのではなく、その逆方向も含む概念である。例えば、電極体を上方向に順に積層していくのであれば、電極体の積層方向とは、上下方向を意味する。よって、この場合、「電極体の積層方向の一方の方向」とは、上方向又は下方向を意味する。
【００１０】
上記のように電極体の積層方向に集電体を曲げて接続することによって、集電体同士の接続に要するスペースを少なくすることができる。したがって、かかる形態とすることにより、体積エネルギー密度を高めることができる電池を提供することができる。
【００１１】
上記本発明の第１の態様の電池において、集電体が、それぞれ電極体の積層方向の一方の方向に曲げられた曲部を備え、該曲部が接するように、複数の電極体が積層されてなることが好ましい。
【００１２】
本発明において「電極体の積層方向の一方の方向に曲げられた曲部」とは、集電体のうち、電極体の積層方向に向いて延在している部分を意味する。
【００１３】
上記のように、曲部が接するように複数の電極体を積層していくことによって、電極体を積層する際に電極体の位置がズレることを防止し易くなる。
【００１４】
本発明の第２の態様は、複数の電極体が積層されてなる積層体を備えた電池であって、複数の電極体は、それぞれ集電体を備えており、複数の電極体は、電極体の積層方向の一方の方向に曲げられた集電体を備えた第一電極体と、電極体の積層方向の他方の方向に曲げられた集電体を備えた第二電極体と、から構成され、第一電極体の集電体同士が互いに接続され、第二電極体の集電体同士が互いに接続されている電池である。
【００１５】
上記のように異なる方向に曲げた集電体を備える形態とすることによって、後に詳述するように、積層体の積層方向において該積層体から出っ張らない位置において集電体同士を接続することができる。よって、電池の体積エネルギー密度をさらに高めることができる。また、集電体同士の接続部が積層体を収容する外装材を傷付けることを防止し易くなる。
【００１６】
上記本発明の第２の態様の電池において、第一電極体の集電体及び第二電極体の集電体は、互いに接続されていない形態とすることもでき、互いに接続されている形態とすることもできる。
【００１７】
また、上記本発明の第２の態様の電池において、集電体が、それぞれ電極体の積層方向に曲げられた曲部を備え、該曲部が接するように、複数の電極体が積層されてなることが好ましい。
【００１８】
上記のように、曲部が接するように複数の電極体を積層していくことによって、電極体を積層する際に電極体の位置がズレることを防止し易くなる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、集電体同士の接続部の周りに生じる無駄なスペースを少なくして体積エネルギー密度を高めることができる電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】電池１００を概略的に示した断面図である。
【図２】電池１００の製造過程を説明する図である。
【図３】電池１００の他の製造過程を説明する図である。
【図４】電池２００を概略的に示した断面図である。
【図５】電池２００に備えられる電極体を概略的に示した図である。
【図６】電池２００の製造過程を説明する斜視図である。
【図７】従来の電池５００を概略的に示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図７は、従来の電池５００を概略的に示した断面図である。図７に示したように電池５００は、複数の電極体５１０を積層して並列に接続した積層体５５０を２つ有している。また、２つ積層体５５０は、絶縁部材５３０を介して積層され、直列に接続されている。積層体５５０において、電極体５１０に備えられた集電体５１１は端子５１３に接続されており、集電体５１２は接続部５１４において束ねて接続されている。このような電池５００では、図７に示した断面において、複数の集電体５１２がそれぞれ積層体５５０から接続部５１４に向けて略直線状に形成されている。そのため、外装材５２０内において集電体５１２同士を接続するために要するスペースＳ１が広くなり、外装材５２０内に無駄なスペースが多く生じていた。このような従来の電池において、集電体同士を接続するのに要するスペースを少なくするために単に集電体を短くすると、集電体同士を接続する際に積層方向端部の集電体が引っ張られることによって切断され、所望の性能が得られなくなる虞があった。このように、従来の電池では、集電体同士の接続部の周りに生じる無駄なスペースが多く、体積エネルギー密度を高めることが難しいという問題があった。
【００２２】
なお、断面が櫛状の導電性部材の溝に複数の集電体を夫々差し込むことによって集電体同士を接続する方法（例えば、特開平６−２６７５２９）も考えられるが、かかる形態では櫛状の導電性部材を別途必要とするうえ、該櫛状の導電性部材に複数の集電体を夫々差し込むことが技術的に困難であり、現実的ではなかった。
【００２３】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、本発明によれば、集電体同士の接続部の周りに生じる無駄なスペースを少なくして体積エネルギー密度を高めることができる電池を提供することができる。以下、図面を参照しつつ、本発明の電池について説明する。各図面は、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺等は変更して簡略化している。また、繰り返しとなる構成については符号を一部省略し、同様の構成のものには同符号を付して詳細な説明を省略することがある。なお、以下に示す形態は本発明の例示であり、本発明は以下に示す形態に限定されない。
【００２４】
図１は、第１実施形態に係る電池１００を概略的に示した断面図である。図１に示したように、電池１００は、複数の電極体１０が積層されてなる積層体５０ａ、５０ｂと、該積層体５０ａ、５０ｂを収容する外装材２０とを備えている。複数の電極体１０は、それぞれ集電体１２を備えており、該集電体１２は、それぞれ電極体１０の積層方向（図１の紙面上下方向）の一方の方向（図１の紙面上方向）に曲げられ、接続部１４において互いに接続されている。また、外装材２０内において、積層体５０ａ、５０ｂは絶縁部材３０を介して積層され、直列に接続されている。
【００２５】
電極体１０は、集電体１１及び集電体１２を備えている。集電体１１及び集電体１２は、端子に接続される集電体であるか、積層体５０ａと積層体５０ｂとを接続する集電体であるかによって区別している。すなわち、積層体５０ａにおいて端子１３ａに接続された集電体及び積層体５０ｂにおいて端子１３ｂに接続された集電体を集電体１１とし、接続部１４において接続される集電体を集電体１２とする。
【００２６】
端子１３ａ及び端子１３ｂは、一方が正極端子であり、他方が負極端子である。また、集電体１１及び集電体１２は一方が正極集電体であり、他方が負極集電体である。以下、端子１３ａを正極端子とし、端子１３ｂを負極端子として説明する。したがって、積層体５０ａにおいては集電体１１が正極集電体であり、集電体１２が負極集電体である。また、積層体５０ｂにおいては集電体１２が正極集電体であり、集電体１１が負極集電体である。ただし、正極端子であるか負極端子であるかを区別する必要がない場合は、正極端子、負極端子をそれぞれ単に端子ということがある。また、正極集電体であるか負極集電体であるかを区別する必要がない場合は、正極集電体、負極集電体をそれぞれ単に集電体ということがある。
【００２７】
積層体５０ａに備えられた複数の負極集電体１２は、電極体１０の積層方向の一方の方向に曲げられた曲部１２ａ（図２（ｂ）参照。図２（ｂ）は積層体５０ｂに備えられた電極体１０を示しているが、集電体１２の構成は略同一である。）を有している。
積層体５０ａにおいて、複数備えられた電極体１０は、負極集電体１２の曲部１２ａが接するようにして積層されている。また、同方向に曲げられた負極集電体１２同士は、接続部１４において束ねて接続されており、積層体５０ａにおいて、複数備えられた電極体１０は並列に接続されている。積層体５０ｂに備えられた複数の正極集電体１２は、電極体１０の積層方向の一方の方向に曲げられた曲部１２ａ（図２（ｂ）参照）を有している。
積層体５０ｂにおいて、複数備えられた電極体１０は、正極集電体１２の曲部１２ａが接するようにして積層されている。また、同方向に曲げられた正極集電体１２同士は、接続部１４において束ねて接続されており、積層体５０ｂにおいて、複数備えられた電極体１０は並列に接続されている。このように積層体５０ａに備えられた負極集電体１２と積層体５０ｂに備えられた正極集電体１２とは接続部１４において束ねて接続されており、積層体５０ａに備えられた電極体１０と積層体５０ｂに備えられた電極体１０とは直列に接続されている。
【００２８】
電池１００によれば、上述したように、電極体１０の積層方向に曲げられた集電体１２同士を束ねて接続することによって、集電体１２同士の接続に要するスペースＳ２を少なくすることができる。すなわち、電池１００によれば、集電体１２同士の接続部１４周りに生じる無駄なスペースを少なくして体積エネルギー密度を高めることができる。
【００２９】
なお、図１には断面視において集電体１２が略９０度に曲げられた形態を例示しているが、本発明はかかる形態に限定されない。本発明の電池において、束ねて接続される集電体は、電極体の積層方向に曲げられていればよい。すなわち、本発明において、電極体が備える集電体は、電極体の積層方向に湾曲するように（例えば、図１に示した断面と同方向の断面視において孤状となるように）曲げられていてもよい。ただし、集電体同士の接続部周りに生じる無駄なスペースをより少なくするという観点からは、図１に示したように断面視において略９０度になるように集電体を曲げることが好ましい。
【００３０】
次に、このような電池１００の製造方法の一例について説明する。図２は、電池１００の製造過程を説明する図であり、図３は、電池１００の他の製造過程を説明する図である。図２（ａ）及び図２（ｂ）において、上段の図は斜視図であり、下段の図は断面図である。また、図３（ａ）及び図３（ｂ）は断面図である。電池１００の製造工程は、図２（ａ）、図２（ｂ）、図３（ａ）、図３（ｂ）に示した順である。
【００３１】
まず、図２（ａ）に示したような積層体５０ｂに備えられる電極体１０を作製する。電極体１０は、負極集電体１１と、負極層１と、正極層３と、負極層１及び正極層３に挟持された固体電解質層２と、正極集電体１２とを有している。負極層１は負極集電体１１と接続され、正極層３は正極集電体１２と接続されている。
【００３２】
電極体１０は、例えば以下の工程を経て作製することができる。電極体１０は、正極層３及び負極層１の間に固体電解質層２が配置されるように各層を積層することによって作製する。正極層３は、例えば、少なくとも正極活物質及び固体電解質を溶媒に分散して作製した正極用組成物を、正極集電体１２の表面に塗布する過程を経て作製することができる。負極層１は、例えば、負極活物質及び固体電解質を溶媒に分散して作製した負極用組成物を、負極集電体１１の表面に塗布する過程を経て作製することができる。固体電解質層２は、例えば、固体電解質を溶媒に分散して作製した電解質用組成物を、正極層３の表面に塗布する過程を経て作製することができる。こうして、固体電解質層２を作製したら、固体電解質層２が正極層３及び負極層１で挟まれるように、例えば、正極層３の表面に形成した固体電解質層２の上に、負極集電体１１の表面に形成した負極層１を積層し、積層方向の両端側から圧縮力を付与する過程を経て、電極体１０を作製することができる。
【００３３】
正極層３に含有させる正極活物質としては、リチウムイオン二次電池の正極層に含有させることが可能な公知の正極活物質を適宜用いることができる。そのような正極活物質としては、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）等の層状化合物を例示することができる。また、正極層３には、リチウムイオン二次電池の正極層に含有させることが可能な公知の固体電解質を適宜含有させることができる。そのような固体電解質としては、Ｌｉ３ＰＯ４等の酸化物系固体電解質のほか、Ｌｉ３ＰＳ４や、Ｌｉ２Ｓ：Ｐ２Ｓ５＝５０：５０〜１００：０となるようにＬｉ２Ｓ及びＰ２Ｓ５を混合して作製した硫化物系固体電解質（例えば、モル比で、Ｌｉ２Ｓ：Ｐ２Ｓ５＝７５：２５となるようにＬｉ２Ｓ及びＰ２Ｓ５を混合して作製した硫化物固体電解質）等を例示することができる。このほか、正極層３には、正極活物質と固体電解質とを結着させるバインダーや導電性を向上させる導電材が含有されていても良い。正極層３に含有させることが可能なバインダーとしては、ブチレンゴム等を例示することができ、正極層３に含有させることが可能な導電材としては、カーボンブラック等を例示することができる。また、正極層３の作製時には、リチウムイオン二次電池の正極層作製時に用いるスラリーを調整する際に使用可能な公知の溶媒を適宜用いることができる。そのような溶媒としては、ヘプタン等を例示することができる。
【００３４】
負極層１に含有させる負極活物質としては、リチウムイオン二次電池の負極層に含有させることが可能な公知の負極活物質を適宜用いることができる。そのような負極活物質としては、グラファイト等を例示することができる。また、負極層１には固体電解質を含有させることができ、リチウムイオン二次電池の負極層に含有させることが可能な公知の固体電解質を適宜含有させることができる。そのような固体電解質としては、正極層３に含有させることが可能な上記固体電解質等を例示することができる。このほか、負極層１には、負極活物質と固体電解質とを結着させるバインダーや導電性を向上させる導電材が含有されていても良い。負極層１に含有させることが可能なバインダーや導電材としては、正極層３に含有させることが可能な上記バインダーや導電材等を例示することができる。また、負極層１の作製時には、正極層３の作製時に使用可能な上記溶媒等を適宜用いることができる。
【００３５】
固体電解質層２に含有させる固体電解質としては、正極層３に含有させることが可能な上記固体電解質等を例示することができる。また、固体電解質層２の作製時には、正極層１の作製時に使用可能な上記溶媒等を適宜用いることができる。
【００３６】
正極集電体１２及び負極集電体１１は、リチウムイオン二次電池の正極集電体及び負極集電体として使用可能な公知の導電性材料によって構成することができる。そのような導電性材料としては、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｖ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｉｎからなる群から選択される一又は二以上の元素を含む金属材料を例示することができる。
【００３７】
上述したようにして電極体１０を作製した後、図２（ｂ）に示したように、正極集電体１２の端部を電極体１０の積層方向となる方向に曲げる。このとき、曲げる部分の長さや位置は、当該電極体１０が積層体５０ａ内においてどの位置に配置されるかに応じて適宜調整すればよい。すなわち、後の工程において曲部１２ａが他の集電体１２の曲部１２ａと重なるように、当該集電体１２の曲部１２ａを形成する。
【００３８】
次に、上述した方法と同様にして複数の電極体１０を作製して積層し、図３（ａ）に示したようにして、積層体５０ｂを作製する。このとき、図３（ａ）に示したように、それぞれの電極体１０に備えられる集電体１２の曲部１２ａが電極体１０の積層方向に直交する方向（図３（ａ）の紙面左右方向）に重なるように、電極体１０を積層する。このように略Ｌ字型に曲げられた集電体１２を重ね合わせて電極体１０を積層することによって、積層時の電極体１０のズレを抑え、電池１００の容量の低下や電気抵抗の増加を抑えることが容易になる。
【００３９】
積層体５０ａは、積層体５０ｂと同様の方法で作製することができるため、詳細な説明は省略する。
【００４０】
次に、上述したようにして作製した積層体５０ａ、５０ｂを、図３（ｂ）に示したように、絶縁部材３０を介して積層する。このときも、それぞれの電極体１０に備えられる集電体１２の曲部１２ａが電極体１０の積層方向に直交する方向（図３（ｂ）の紙面左右方向）に重なるように、積層体５０ａ、５０ｂを積層する。その後、図３（ｂ）に楕円で囲った位置において、積層体５０ａ、５０ｂに備えられる複数の集電体１２を束ねて接続することによって接続部１４を形成し、集電体１２の余分な部分（接続部１４より先の部分）を切除する。集電体１２を束ねて接続する方法は特に限定されない。例えば、超音波溶接、抵抗溶接、レーザー溶接や圧着等によって接続することができる。
【００４１】
絶縁部材３０としては、リチウムイオン二次電池の動作環境に耐え得る公知の絶縁性材料を適宜用いることができる。そのような絶縁性材料としては、公知の熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂等を例示することができる。
【００４２】
上述したようにして集電体１２を束ねて接続した後、積層体５０ａの正極集電体１１が正極端子１３ａに接続されるように、且つ、積層体５０ｂの負極集電体１１が負極端子１３ｂに接続されるように、積層体５０ａ、５０ｂを外装材２０に収容することによって、電池１００を得ることができる。
【００４３】
外装材２０としては、リチウムイオン二次電池の使用時の環境に耐えることができ、気体や液体を透過させない性質を有し、且つ、密封することができるフィルムなどを、特に限定されることなく用いることができる。そのようなフィルムの構成材料としては、ポリエチレン、ポリフッ化ビニルやポリ塩化ビニリデン等の樹脂フィルムのほか、これらの表面にアルミニウム等の金属を蒸着させた金属蒸着フィルム等を例示することができる。
【００４４】
これまでに説明した電池１００では、集電体１２が全て同じ方向に曲げられていたが、本発明はかかる形態に限定されない。以下、第２実施形態に係る電池２００について説明する。図４は、電池２００を概略的に示す断面図である。図５（ａ）は、電池２００に備えられる電極体２１０ａを概略的に示す図である。図５（ｂ）は、電池２００に備えられる電極体２１０ｂを概略的に示す図である。図５（ａ）及び図５（ｂ）において、上段の図は斜視図であり、積層方向（図４の紙面上側）から見た図である。
【００４５】
図４に示したように、電池２００は、複数の電極体２１０ａ、２１０ｂが積層されてなる積層体２５０ａ、２５０ｂと、該積層体２５０ａ、２５０ｂを収容する外装材２０とを備えている。また、外装材２０内において、積層体２５０ａ、２５０ｂは絶縁部材３０を介して積層され、直列に接続されている。
【００４６】
複数の電極体２１０ａ、２１０ｂは、それぞれ集電体２１２ａ、２１２ｂを備えており、複数の電極体２１０ａ、２１０ｂは、電極体２１０ａ、２１０ｂの積層方向の一方の方向に曲げられた集電体２１２ａを備えた第一電極体２１０ａと、電極体２１０ａ、２１０ｂの積層方向の他方の方向に曲げられた集電体２１２ｂを備えた第二電極体２１０ｂと、から構成されている。
【００４７】
以下の電池２００の説明において、積層体２５０ａ、２５０ｂ及び絶縁部材３０を含む積層体を積層体２５０（図６参照）という。また、上記のように、電極体２１０ａ及び電極体２１０ｂは、集電体が曲げられる向きによって区別している。すなわち、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示したように、電極体２１０ａ、２１０ｂの積層方向の上側（図４の紙面上側）に曲げられた集電体２１２ａを備える電極体を電極体２１０ａとし、電極体２１０ａ、２１０ｂの積層方向の下側（図４の紙面下側）に曲げられた集電体２１２ｂを備える電極体を電極体２１０ｂとしている。
【００４８】
上述したように、積層体２５０ａ及び積層体２５０ｂは、電極体２１０ａ、２１０ｂの積層方向の一方の方向に曲げられた曲部２１２ａａを有する集電体２１２ａを備えた第一電極体２１０ａと、電極体２１０ａ、２１０ｂの積層方向の他方の方向に曲げられた曲部２１２ｂａを有する集電体２１２ｂを備えた第二電極体２１０ｂとを有している。複数の第一電極体２１０ａは、曲部２１２ａａが接するようして集電体２１２ａ同士が互いに接続され、複数の第二電極体２１０ｂは、曲部２１２ｂａが接するようして集電体２１２ｂ同士が互いに接続されている。一方、第一電極体２１０ａの集電体２１２ａと第二電極体２１０ｂの集電体２１２ｂとは接続されていない。このようにして、積層体２５０ａに備えられた複数の第一電極体２１０ａ及び第二電極体２１０ｂは並列に接続されるとともに、積層体２５０ｂに備えられた複数の第一電極体２１０ａ及び第二電極体２１０ｂは並列に接続され、積層体２５０ａに備えられた第一電極体２１０ａ及び第二電極体２１０ｂと積層体２５０ｂに備えられた第一電極体２１０ａ及び第二電極体２１０ｂとは直列に接続されている。
【００４９】
電池２００は、電極体２１０ａ、２１０ｂに備えられた集電体２１２ａ、２１２ｂの形状及び接続方法が電極体１０に備えられた集電体１２と異なる以外は電池１００と同様とすることができる。したがって、以下の電池２００の説明では、集電体２１２ａ、２１２ｂの形状と、集電体２１２ａ、２１２ｂの接続方法を含めた電池２００の製造例について説明しつつ、電池２００の構成について説明する。
【００５０】
電池２００を製造するには、まず、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示したような電極体２１０ａ、２１０ｂを作製する。電極体２１０ａ、２１０ｂは、集電体１２とは異なる形状の集電体２１２ａ、２１２ｂを用いる以外は、上述した電極体１０と同様にして作製することができる。
【００５１】
集電体２１２ａは、正極層１、固体電解質層２及び負極層３が形成されない部分の一部が切り欠かれている。また、集電体２１２ａは、正極層１、固体電解質層２及び負極層３が形成された後、又は形成される前に、図５（ａ）に示したように一部を積層体２５０の積層方向（図４の紙面上側）に折り曲げ、曲部２１２ａａが形成されている。曲部２１２ａａの幅ｗ２（図５（ａ）下段参照）は、集電体２１２ａの全幅ｗ１（図５ａ下段参照）に対して半分未満であることが好ましい。幅ｗ２はできる限り大きい方が接続部における電気抵抗を下げることができるため好ましい。ただし、集電体２１２ａと集電体２１２ｂとが接しないようにするためには、集電体２１２ａの全幅ｗ１と集電体２１２ｂの全幅ｗ３（図５（ｂ）下段参照）とが同じ大きさである場合、上記のように幅ｗ２は幅ｗ１に対して半分未満であることが好ましい。
【００５２】
集電体２１２ｂは、正極層１、固体電解質層２及び負極層３が形成されない部分の一部が切り欠かれている。また、集電体２１２ｂは、正極層１、固体電解質層２及び負極層３が形成された後、又は形成される前に、図５（ｂ）に示したように一部を積層体２５０の積層方向（図４の紙面下側）に折り曲げ、曲部２１２ｂａが形成されている。曲部２１２ｂａの幅ｗ４は、上記幅ｗ２と同様の理由から、集電体２１２ｂの全幅ｗ３に対して半分未満であることが好ましい。
【００５３】
次に、複数の電極体２１０ａ、２１０ｂを積層して積層体２５０ａ、２５０ｂを作製するとともに、絶縁部材３０を介して積層体２５０ａ、２５０ｂを積層する。このとき、それぞれの電極体２１０ａに備えられる集電体２１２ａの曲部２１２ａａが電極体２１０ａの積層方向に直交する方向に重なるように、電極体２１０ａを積層する。また、それぞれの電極体２１０ｂに備えられる集電体２１２ｂの曲部２１２ｂａが電極体２１０ｂの積層方向に直交する方向に重なるように、電極体２１０ｂを積層する。このように略Ｌ字型に曲げられた集電体を重ね合わせて電極体を積層することによって、積層時の電極体のズレを抑え、電池２００の容量の低下や電気抵抗の増加を抑えることが容易になる。
【００５４】
次に、積層体２５０ａ、２５０ｂに備えられた集電体２１２ａ同士、及び集電体２１２ｂ同士を接続し、図６に示した積層体２５０を作製する。図６は、積層体２５０を概略的に示した斜視図である。集電体２１２ａ同士の接続、及び集電体２１２ｂ同士の接続の方法は特に限定されず、例えば、超音波溶接、抵抗溶接、レーザー溶接や圧着等によって接続することができる。
【００５５】
以上のようにして積層体２５０作製した後、これを外装材２０内に収容することによって、電池２００を得ることができる。
【００５６】
このような電池２００によれば、上述した電池１００と同様に、集電体同士の接続に要するスペースＳ３（図４参照）を小さくすることができるため、集電体同士の接続部周りに生じる無駄なスペースを少なくして体積エネルギー密度を高めることができる。さらに、電池２００によれば、電極体の積層方向において積層体２５０から出っ張らない位置において集電体同士を接続することができる。よって、体積エネルギー密度をさらに高めることができる。また、集電体同士の接続部が出っ張っていないことによって、集電体同士の接続部が外装材２０を傷付けることを防止し易くなる。
【００５７】
なお、電池２００としては、第一電極体２１０ａの集電体２１２ａと第二電極体２１０ｂの集電体２１２ｂとは接続されていない形態と例示したが、本発明は係る形態に限定されず、第一電極体の集電体と第二電極体の集電体とが接続された形態とすることもできる。
【００５８】
また、これまでに示した形態は本発明の例示であり、本発明はこれらの形態に限定されない。例えば、本発明の電池に備えられる電極体の数は図示した数に限定されない。また、本発明の電池に備えられる単電池はモノポーラ電池であってもバイポーラ電池であってもよい。また、これまでの本発明に関する上記説明では、リチウムイオン二次電池を例示して説明したが、本発明は当該形態に限定されない。本発明の電池は、正極層と負極層との間を、リチウムイオン以外のイオンが移動する形態とすることも可能である。そのようなイオンとしては、ナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン等を例示することができる。リチウムイオン以外のイオンが移動する形態とする場合、正極活物質、固体電解質、及び、負極活物質は、移動するイオンに応じて適宜選択すれば良い。また、本発明に関する上記説明では、充放電可能な二次電池に本発明が適用される場合を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。本発明の電池は、いわゆる一次電池であっても良い。
【符号の説明】
【００５９】
１ 正極層
２ 固体電解質層
３ 負極層
１０、２１０ａ、２１０ｂ 電極体
１１、１２、２１２ａ、２１２ｂ 集電体
１３ａ 端子（正極端子）
１３ｂ 端子（負極端子）
１４ 接続部
２０ 外装体
３０ 絶縁部材
５０、２５０ａ、２５０ｂ 積層体
２５０ 積層体
１００、２００ 電池
５１０ 電極体
５１１ 集電体
５１２ 集電体
５１３ 端子
５１４ 接続部
５２０ 外装体
５３０ 絶縁部材
５５０ 積層体
５００ 電池
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数の電極体が積層されてなる積層体を備えた電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池は、他の二次電池よりもエネルギー密度が高く、高電圧での動作が可能という特徴を有している。そのため、リチウムイオン二次電池は小型軽量化を図りやすい二次電池として携帯電話等の情報機器に使用されている。また、近年は電気自動車やハイブリッド自動車用等の大型機器の動力用としても、リチウムイオン二次電池の需要が高まっている。
【０００３】
リチウムイオン二次電池には、正極層及び負極層と、これらの間に配置される電解質層とが備えられている。当該電解質層に用いられる電解質としては、例えば非水系の液体状や固体状の物質が知られている。液体状の電解質（以下において、「電解液」という。）は、正極層や負極層の内部へと浸透しやすい。そのため、電解液が用いられる場合には、正極層や負極層に含有されている活物質と電解質との界面が形成され易いので、電池の性能を向上させやすい。ところが、広く用いられている電解液は可燃性であるため、安全性を確保するためのシステムを搭載する必要がある。一方、難燃性である固体状の電解質（以下において、「固体電解質」という。）を用いると、上記システムを簡素化できる。それゆえ、不燃性である固体電解質を含有する層（以下において、「固体電解質層」という。）が備えられる形態のリチウムイオン二次電池（以下において、「全固体リチウム電池」という。）が提案されている。
【０００４】
このような電池に適用可能な技術として、例えば特許文献１には、各電池が、ａ）１対のシート状電極と、ｂ）前記電極間の電解質と、ｃ）少なくとも１個の前記シート状電極から突出し、前記少なくとも１個の前記シート状電極に電気的に接続された、１対の全体的に対向する主要面を有する１枚のシート状集電要素とを含む、複数の電池において、前記複数の電池は、各電池の各シート状集電要素が各シート状集電要素の主要面と並行であって、相対するように、積層型に構成されており、１対の腕を有する１つの集電端子は、その腕が相互に離れた関係にあって、その間にシート状集電要素を受容する窪みを画定し、前記腕の各々が、前記シート状集電要素の１つの一主要面の少なくとも一部と重なり合い、前記集電要素が前記集電端子に電気的に接続されることを含む電気化学的（ＥＣ）電池束が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００５−５２８７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１によれば、簡単でコスト効率のよい方法でＥＣ電池束を形成できるとしている。しかしながら、上記特許文献１に記載された技術では、シート状集電要素（集電体）同士を接続する際に、その接続部の周りに無駄なスペースが多くなる。そのため、上記特許文献１に記載された技術では、電池の体積エネルギー密度を高めることが難しいという問題があった。
【０００７】
そこで本発明は、集電体同士の接続部の周りに生じる無駄なスペースを少なくして体積エネルギー密度を高めることができる電池を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は以下の構成をとる。すなわち、
本発明の第１の態様は、複数の電極体が積層されてなる積層体を備えた電池であって、複数の電極体は、それぞれ集電体を備えており、該集電体は、それぞれ電極体の積層方向の一方の方向に曲げられ、互いに接続されている、電池である。
【０００９】
本発明において「電極体の積層方向」とは、実際に積層する順の方向のみを意味するのではなく、その逆方向も含む概念である。例えば、電極体を上方向に順に積層していくのであれば、電極体の積層方向とは、上下方向を意味する。よって、この場合、「電極体の積層方向の一方の方向」とは、上方向又は下方向を意味する。
【００１０】
上記のように電極体の積層方向に集電体を曲げて接続することによって、集電体同士の接続に要するスペースを少なくすることができる。したがって、かかる形態とすることにより、体積エネルギー密度を高めることができる電池を提供することができる。
【００１１】
上記本発明の第１の態様の電池において、集電体が、それぞれ電極体の積層方向の一方の方向に曲げられた曲部を備え、該曲部が接するように、複数の電極体が積層されてなることが好ましい。
【００１２】
本発明において「電極体の積層方向の一方の方向に曲げられた曲部」とは、集電体のうち、電極体の積層方向に向いて延在している部分を意味する。
【００１３】
上記のように、曲部が接するように複数の電極体を積層していくことによって、電極体を積層する際に電極体の位置がズレることを防止し易くなる。
【００１４】
本発明の第２の態様は、複数の電極体が積層されてなる積層体を備えた電池であって、複数の電極体は、それぞれ集電体を備えており、複数の電極体は、電極体の積層方向の一方の方向に曲げられた集電体を備えた第一電極体と、電極体の積層方向の他方の方向に曲げられた集電体を備えた第二電極体と、から構成され、第一電極体の集電体同士が互いに接続され、第二電極体の集電体同士が互いに接続されている電池である。
【００１５】
上記のように異なる方向に曲げた集電体を備える形態とすることによって、後に詳述するように、積層体の積層方向において該積層体から出っ張らない位置において集電体同士を接続することができる。よって、電池の体積エネルギー密度をさらに高めることができる。また、集電体同士の接続部が積層体を収容する外装材を傷付けることを防止し易くなる。
【００１６】
上記本発明の第２の態様の電池において、第一電極体の集電体及び第二電極体の集電体は、互いに接続されていない形態とすることもでき、互いに接続されている形態とすることもできる。
【００１７】
また、上記本発明の第２の態様の電池において、集電体が、それぞれ電極体の積層方向に曲げられた曲部を備え、該曲部が接するように、複数の電極体が積層されてなることが好ましい。
【００１８】
上記のように、曲部が接するように複数の電極体を積層していくことによって、電極体を積層する際に電極体の位置がズレることを防止し易くなる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、集電体同士の接続部の周りに生じる無駄なスペースを少なくして体積エネルギー密度を高めることができる電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】電池１００を概略的に示した断面図である。
【図２】電池１００の製造過程を説明する図である。
【図３】電池１００の他の製造過程を説明する図である。
【図４】電池２００を概略的に示した断面図である。
【図５】電池２００に備えられる電極体を概略的に示した図である。
【図６】電池２００の製造過程を説明する斜視図である。
【図７】従来の電池５００を概略的に示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図７は、従来の電池５００を概略的に示した断面図である。図７に示したように電池５００は、複数の電極体５１０を積層して並列に接続した積層体５５０を２つ有している。また、２つ積層体５５０は、絶縁部材５３０を介して積層され、直列に接続されている。積層体５５０において、電極体５１０に備えられた集電体５１１は端子５１３に接続されており、集電体５１２は接続部５１４において束ねて接続されている。このような電池５００では、図７に示した断面において、複数の集電体５１２がそれぞれ積層体５５０から接続部５１４に向けて略直線状に形成されている。そのため、外装材５２０内において集電体５１２同士を接続するために要するスペースＳ１が広くなり、外装材５２０内に無駄なスペースが多く生じていた。このような従来の電池において、集電体同士を接続するのに要するスペースを少なくするために単に集電体を短くすると、集電体同士を接続する際に積層方向端部の集電体が引っ張られることによって切断され、所望の性能が得られなくなる虞があった。このように、従来の電池では、集電体同士の接続部の周りに生じる無駄なスペースが多く、体積エネルギー密度を高めることが難しいという問題があった。
【００２２】
なお、断面が櫛状の導電性部材の溝に複数の集電体を夫々差し込むことによって集電体同士を接続する方法（例えば、特開平６−２６７５２９）も考えられるが、かかる形態では櫛状の導電性部材を別途必要とするうえ、該櫛状の導電性部材に複数の集電体を夫々差し込むことが技術的に困難であり、現実的ではなかった。
【００２３】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、本発明によれば、集電体同士の接続部の周りに生じる無駄なスペースを少なくして体積エネルギー密度を高めることができる電池を提供することができる。以下、図面を参照しつつ、本発明の電池について説明する。各図面は、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺等は変更して簡略化している。また、繰り返しとなる構成については符号を一部省略し、同様の構成のものには同符号を付して詳細な説明を省略することがある。なお、以下に示す形態は本発明の例示であり、本発明は以下に示す形態に限定されない。
【００２４】
図１は、第１実施形態に係る電池１００を概略的に示した断面図である。図１に示したように、電池１００は、複数の電極体１０が積層されてなる積層体５０ａ、５０ｂと、該積層体５０ａ、５０ｂを収容する外装材２０とを備えている。複数の電極体１０は、それぞれ集電体１２を備えており、該集電体１２は、それぞれ電極体１０の積層方向（図１の紙面上下方向）の一方の方向（図１の紙面上方向）に曲げられ、接続部１４において互いに接続されている。また、外装材２０内において、積層体５０ａ、５０ｂは絶縁部材３０を介して積層され、直列に接続されている。
【００２５】
電極体１０は、集電体１１及び集電体１２を備えている。集電体１１及び集電体１２は、端子に接続される集電体であるか、積層体５０ａと積層体５０ｂとを接続する集電体であるかによって区別している。すなわち、積層体５０ａにおいて端子１３ａに接続された集電体及び積層体５０ｂにおいて端子１３ｂに接続された集電体を集電体１１とし、接続部１４において接続される集電体を集電体１２とする。
【００２６】
端子１３ａ及び端子１３ｂは、一方が正極端子であり、他方が負極端子である。また、集電体１１及び集電体１２は一方が正極集電体であり、他方が負極集電体である。以下、端子１３ａを正極端子とし、端子１３ｂを負極端子として説明する。したがって、積層体５０ａにおいては集電体１１が正極集電体であり、集電体１２が負極集電体である。また、積層体５０ｂにおいては集電体１２が正極集電体であり、集電体１１が負極集電体である。ただし、正極端子であるか負極端子であるかを区別する必要がない場合は、正極端子、負極端子をそれぞれ単に端子ということがある。また、正極集電体であるか負極集電体であるかを区別する必要がない場合は、正極集電体、負極集電体をそれぞれ単に集電体ということがある。
【００２７】
積層体５０ａに備えられた複数の負極集電体１２は、電極体１０の積層方向の一方の方向に曲げられた曲部１２ａ（図２（ｂ）参照。図２（ｂ）は積層体５０ｂに備えられた電極体１０を示しているが、集電体１２の構成は略同一である。）を有している。
積層体５０ａにおいて、複数備えられた電極体１０は、負極集電体１２の曲部１２ａが接するようにして積層されている。また、同方向に曲げられた負極集電体１２同士は、接続部１４において束ねて接続されており、積層体５０ａにおいて、複数備えられた電極体１０は並列に接続されている。積層体５０ｂに備えられた複数の正極集電体１２は、電極体１０の積層方向の一方の方向に曲げられた曲部１２ａ（図２（ｂ）参照）を有している。
積層体５０ｂにおいて、複数備えられた電極体１０は、正極集電体１２の曲部１２ａが接するようにして積層されている。また、同方向に曲げられた正極集電体１２同士は、接続部１４において束ねて接続されており、積層体５０ｂにおいて、複数備えられた電極体１０は並列に接続されている。このように積層体５０ａに備えられた負極集電体１２と積層体５０ｂに備えられた正極集電体１２とは接続部１４において束ねて接続されており、積層体５０ａに備えられた電極体１０と積層体５０ｂに備えられた電極体１０とは直列に接続されている。
【００２８】
電池１００によれば、上述したように、電極体１０の積層方向に曲げられた集電体１２同士を束ねて接続することによって、集電体１２同士の接続に要するスペースＳ２を少なくすることができる。すなわち、電池１００によれば、集電体１２同士の接続部１４周りに生じる無駄なスペースを少なくして体積エネルギー密度を高めることができる。
【００２９】
なお、図１には断面視において集電体１２が略９０度に曲げられた形態を例示しているが、本発明はかかる形態に限定されない。本発明の電池において、束ねて接続される集電体は、電極体の積層方向に曲げられていればよい。すなわち、本発明において、電極体が備える集電体は、電極体の積層方向に湾曲するように（例えば、図１に示した断面と同方向の断面視において孤状となるように）曲げられていてもよい。ただし、集電体同士の接続部周りに生じる無駄なスペースをより少なくするという観点からは、図１に示したように断面視において略９０度になるように集電体を曲げることが好ましい。
【００３０】
次に、このような電池１００の製造方法の一例について説明する。図２は、電池１００の製造過程を説明する図であり、図３は、電池１００の他の製造過程を説明する図である。図２（ａ）及び図２（ｂ）において、上段の図は斜視図であり、下段の図は断面図である。また、図３（ａ）及び図３（ｂ）は断面図である。電池１００の製造工程は、図２（ａ）、図２（ｂ）、図３（ａ）、図３（ｂ）に示した順である。
【００３１】
まず、図２（ａ）に示したような積層体５０ｂに備えられる電極体１０を作製する。電極体１０は、負極集電体１１と、負極層１と、正極層３と、負極層１及び正極層３に挟持された固体電解質層２と、正極集電体１２とを有している。負極層１は負極集電体１１と接続され、正極層３は正極集電体１２と接続されている。
【００３２】
電極体１０は、例えば以下の工程を経て作製することができる。電極体１０は、正極層３及び負極層１の間に固体電解質層２が配置されるように各層を積層することによって作製する。正極層３は、例えば、少なくとも正極活物質及び固体電解質を溶媒に分散して作製した正極用組成物を、正極集電体１２の表面に塗布する過程を経て作製することができる。負極層１は、例えば、負極活物質及び固体電解質を溶媒に分散して作製した負極用組成物を、負極集電体１１の表面に塗布する過程を経て作製することができる。固体電解質層２は、例えば、固体電解質を溶媒に分散して作製した電解質用組成物を、正極層３の表面に塗布する過程を経て作製することができる。こうして、固体電解質層２を作製したら、固体電解質層２が正極層３及び負極層１で挟まれるように、例えば、正極層３の表面に形成した固体電解質層２の上に、負極集電体１１の表面に形成した負極層１を積層し、積層方向の両端側から圧縮力を付与する過程を経て、電極体１０を作製することができる。
【００３３】
正極層３に含有させる正極活物質としては、リチウムイオン二次電池の正極層に含有させることが可能な公知の正極活物質を適宜用いることができる。そのような正極活物質としては、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）等の層状化合物を例示することができる。また、正極層３には、リチウムイオン二次電池の正極層に含有させることが可能な公知の固体電解質を適宜含有させることができる。そのような固体電解質としては、Ｌｉ３ＰＯ４等の酸化物系固体電解質のほか、Ｌｉ３ＰＳ４や、Ｌｉ２Ｓ：Ｐ２Ｓ５＝５０：５０〜１００：０となるようにＬｉ２Ｓ及びＰ２Ｓ５を混合して作製した硫化物系固体電解質（例えば、モル比で、Ｌｉ２Ｓ：Ｐ２Ｓ５＝７５：２５となるようにＬｉ２Ｓ及びＰ２Ｓ５を混合して作製した硫化物固体電解質）等を例示することができる。このほか、正極層３には、正極活物質と固体電解質とを結着させるバインダーや導電性を向上させる導電材が含有されていても良い。正極層３に含有させることが可能なバインダーとしては、ブチレンゴム等を例示することができ、正極層３に含有させることが可能な導電材としては、カーボンブラック等を例示することができる。また、正極層３の作製時には、リチウムイオン二次電池の正極層作製時に用いるスラリーを調整する際に使用可能な公知の溶媒を適宜用いることができる。そのような溶媒としては、ヘプタン等を例示することができる。
【００３４】
負極層１に含有させる負極活物質としては、リチウムイオン二次電池の負極層に含有させることが可能な公知の負極活物質を適宜用いることができる。そのような負極活物質としては、グラファイト等を例示することができる。また、負極層１には固体電解質を含有させることができ、リチウムイオン二次電池の負極層に含有させることが可能な公知の固体電解質を適宜含有させることができる。そのような固体電解質としては、正極層３に含有させることが可能な上記固体電解質等を例示することができる。このほか、負極層１には、負極活物質と固体電解質とを結着させるバインダーや導電性を向上させる導電材が含有されていても良い。負極層１に含有させることが可能なバインダーや導電材としては、正極層３に含有させることが可能な上記バインダーや導電材等を例示することができる。また、負極層１の作製時には、正極層３の作製時に使用可能な上記溶媒等を適宜用いることができる。
【００３５】
固体電解質層２に含有させる固体電解質としては、正極層３に含有させることが可能な上記固体電解質等を例示することができる。また、固体電解質層２の作製時には、正極層１の作製時に使用可能な上記溶媒等を適宜用いることができる。
【００３６】
正極集電体１２及び負極集電体１１は、リチウムイオン二次電池の正極集電体及び負極集電体として使用可能な公知の導電性材料によって構成することができる。そのような導電性材料としては、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｖ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｉｎからなる群から選択される一又は二以上の元素を含む金属材料を例示することができる。
【００３７】
上述したようにして電極体１０を作製した後、図２（ｂ）に示したように、正極集電体１２の端部を電極体１０の積層方向となる方向に曲げる。このとき、曲げる部分の長さや位置は、当該電極体１０が積層体５０ａ内においてどの位置に配置されるかに応じて適宜調整すればよい。すなわち、後の工程において曲部１２ａが他の集電体１２の曲部１２ａと重なるように、当該集電体１２の曲部１２ａを形成する。
【００３８】
次に、上述した方法と同様にして複数の電極体１０を作製して積層し、図３（ａ）に示したようにして、積層体５０ｂを作製する。このとき、図３（ａ）に示したように、それぞれの電極体１０に備えられる集電体１２の曲部１２ａが電極体１０の積層方向に直交する方向（図３（ａ）の紙面左右方向）に重なるように、電極体１０を積層する。このように略Ｌ字型に曲げられた集電体１２を重ね合わせて電極体１０を積層することによって、積層時の電極体１０のズレを抑え、電池１００の容量の低下や電気抵抗の増加を抑えることが容易になる。
【００３９】
積層体５０ａは、積層体５０ｂと同様の方法で作製することができるため、詳細な説明は省略する。
【００４０】
次に、上述したようにして作製した積層体５０ａ、５０ｂを、図３（ｂ）に示したように、絶縁部材３０を介して積層する。このときも、それぞれの電極体１０に備えられる集電体１２の曲部１２ａが電極体１０の積層方向に直交する方向（図３（ｂ）の紙面左右方向）に重なるように、積層体５０ａ、５０ｂを積層する。その後、図３（ｂ）に楕円で囲った位置において、積層体５０ａ、５０ｂに備えられる複数の集電体１２を束ねて接続することによって接続部１４を形成し、集電体１２の余分な部分（接続部１４より先の部分）を切除する。集電体１２を束ねて接続する方法は特に限定されない。例えば、超音波溶接、抵抗溶接、レーザー溶接や圧着等によって接続することができる。
【００４１】
絶縁部材３０としては、リチウムイオン二次電池の動作環境に耐え得る公知の絶縁性材料を適宜用いることができる。そのような絶縁性材料としては、公知の熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂等を例示することができる。
【００４２】
上述したようにして集電体１２を束ねて接続した後、積層体５０ａの正極集電体１１が正極端子１３ａに接続されるように、且つ、積層体５０ｂの負極集電体１１が負極端子１３ｂに接続されるように、積層体５０ａ、５０ｂを外装材２０に収容することによって、電池１００を得ることができる。
【００４３】
外装材２０としては、リチウムイオン二次電池の使用時の環境に耐えることができ、気体や液体を透過させない性質を有し、且つ、密封することができるフィルムなどを、特に限定されることなく用いることができる。そのようなフィルムの構成材料としては、ポリエチレン、ポリフッ化ビニルやポリ塩化ビニリデン等の樹脂フィルムのほか、これらの表面にアルミニウム等の金属を蒸着させた金属蒸着フィルム等を例示することができる。
【００４４】
これまでに説明した電池１００では、集電体１２が全て同じ方向に曲げられていたが、本発明はかかる形態に限定されない。以下、第２実施形態に係る電池２００について説明する。図４は、電池２００を概略的に示す断面図である。図５（ａ）は、電池２００に備えられる電極体２１０ａを概略的に示す図である。図５（ｂ）は、電池２００に備えられる電極体２１０ｂを概略的に示す図である。図５（ａ）及び図５（ｂ）において、上段の図は斜視図であり、積層方向（図４の紙面上側）から見た図である。
【００４５】
図４に示したように、電池２００は、複数の電極体２１０ａ、２１０ｂが積層されてなる積層体２５０ａ、２５０ｂと、該積層体２５０ａ、２５０ｂを収容する外装材２０とを備えている。また、外装材２０内において、積層体２５０ａ、２５０ｂは絶縁部材３０を介して積層され、直列に接続されている。
【００４６】
複数の電極体２１０ａ、２１０ｂは、それぞれ集電体２１２ａ、２１２ｂを備えており、複数の電極体２１０ａ、２１０ｂは、電極体２１０ａ、２１０ｂの積層方向の一方の方向に曲げられた集電体２１２ａを備えた第一電極体２１０ａと、電極体２１０ａ、２１０ｂの積層方向の他方の方向に曲げられた集電体２１２ｂを備えた第二電極体２１０ｂと、から構成されている。
【００４７】
以下の電池２００の説明において、積層体２５０ａ、２５０ｂ及び絶縁部材３０を含む積層体を積層体２５０（図６参照）という。また、上記のように、電極体２１０ａ及び電極体２１０ｂは、集電体が曲げられる向きによって区別している。すなわち、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示したように、電極体２１０ａ、２１０ｂの積層方向の上側（図４の紙面上側）に曲げられた集電体２１２ａを備える電極体を電極体２１０ａとし、電極体２１０ａ、２１０ｂの積層方向の下側（図４の紙面下側）に曲げられた集電体２１２ｂを備える電極体を電極体２１０ｂとしている。
【００４８】
上述したように、積層体２５０ａ及び積層体２５０ｂは、電極体２１０ａ、２１０ｂの積層方向の一方の方向に曲げられた曲部２１２ａａを有する集電体２１２ａを備えた第一電極体２１０ａと、電極体２１０ａ、２１０ｂの積層方向の他方の方向に曲げられた曲部２１２ｂａを有する集電体２１２ｂを備えた第二電極体２１０ｂとを有している。複数の第一電極体２１０ａは、曲部２１２ａａが接するようして集電体２１２ａ同士が互いに接続され、複数の第二電極体２１０ｂは、曲部２１２ｂａが接するようして集電体２１２ｂ同士が互いに接続されている。一方、第一電極体２１０ａの集電体２１２ａと第二電極体２１０ｂの集電体２１２ｂとは接続されていない。このようにして、積層体２５０ａに備えられた複数の第一電極体２１０ａ及び第二電極体２１０ｂは並列に接続されるとともに、積層体２５０ｂに備えられた複数の第一電極体２１０ａ及び第二電極体２１０ｂは並列に接続され、積層体２５０ａに備えられた第一電極体２１０ａ及び第二電極体２１０ｂと積層体２５０ｂに備えられた第一電極体２１０ａ及び第二電極体２１０ｂとは直列に接続されている。
【００４９】
電池２００は、電極体２１０ａ、２１０ｂに備えられた集電体２１２ａ、２１２ｂの形状及び接続方法が電極体１０に備えられた集電体１２と異なる以外は電池１００と同様とすることができる。したがって、以下の電池２００の説明では、集電体２１２ａ、２１２ｂの形状と、集電体２１２ａ、２１２ｂの接続方法を含めた電池２００の製造例について説明しつつ、電池２００の構成について説明する。
【００５０】
電池２００を製造するには、まず、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示したような電極体２１０ａ、２１０ｂを作製する。電極体２１０ａ、２１０ｂは、集電体１２とは異なる形状の集電体２１２ａ、２１２ｂを用いる以外は、上述した電極体１０と同様にして作製することができる。
【００５１】
集電体２１２ａは、正極層１、固体電解質層２及び負極層３が形成されない部分の一部が切り欠かれている。また、集電体２１２ａは、正極層１、固体電解質層２及び負極層３が形成された後、又は形成される前に、図５（ａ）に示したように一部を積層体２５０の積層方向（図４の紙面上側）に折り曲げ、曲部２１２ａａが形成されている。曲部２１２ａａの幅ｗ２（図５（ａ）下段参照）は、集電体２１２ａの全幅ｗ１（図５ａ下段参照）に対して半分未満であることが好ましい。幅ｗ２はできる限り大きい方が接続部における電気抵抗を下げることができるため好ましい。ただし、集電体２１２ａと集電体２１２ｂとが接しないようにするためには、集電体２１２ａの全幅ｗ１と集電体２１２ｂの全幅ｗ３（図５（ｂ）下段参照）とが同じ大きさである場合、上記のように幅ｗ２は幅ｗ１に対して半分未満であることが好ましい。
【００５２】
集電体２１２ｂは、正極層１、固体電解質層２及び負極層３が形成されない部分の一部が切り欠かれている。また、集電体２１２ｂは、正極層１、固体電解質層２及び負極層３が形成された後、又は形成される前に、図５（ｂ）に示したように一部を積層体２５０の積層方向（図４の紙面下側）に折り曲げ、曲部２１２ｂａが形成されている。曲部２１２ｂａの幅ｗ４は、上記幅ｗ２と同様の理由から、集電体２１２ｂの全幅ｗ３に対して半分未満であることが好ましい。
【００５３】
次に、複数の電極体２１０ａ、２１０ｂを積層して積層体２５０ａ、２５０ｂを作製するとともに、絶縁部材３０を介して積層体２５０ａ、２５０ｂを積層する。このとき、それぞれの電極体２１０ａに備えられる集電体２１２ａの曲部２１２ａａが電極体２１０ａの積層方向に直交する方向に重なるように、電極体２１０ａを積層する。また、それぞれの電極体２１０ｂに備えられる集電体２１２ｂの曲部２１２ｂａが電極体２１０ｂの積層方向に直交する方向に重なるように、電極体２１０ｂを積層する。このように略Ｌ字型に曲げられた集電体を重ね合わせて電極体を積層することによって、積層時の電極体のズレを抑え、電池２００の容量の低下や電気抵抗の増加を抑えることが容易になる。
【００５４】
次に、積層体２５０ａ、２５０ｂに備えられた集電体２１２ａ同士、及び集電体２１２ｂ同士を接続し、図６に示した積層体２５０を作製する。図６は、積層体２５０を概略的に示した斜視図である。集電体２１２ａ同士の接続、及び集電体２１２ｂ同士の接続の方法は特に限定されず、例えば、超音波溶接、抵抗溶接、レーザー溶接や圧着等によって接続することができる。
【００５５】
以上のようにして積層体２５０作製した後、これを外装材２０内に収容することによって、電池２００を得ることができる。
【００５６】
このような電池２００によれば、上述した電池１００と同様に、集電体同士の接続に要するスペースＳ３（図４参照）を小さくすることができるため、集電体同士の接続部周りに生じる無駄なスペースを少なくして体積エネルギー密度を高めることができる。さらに、電池２００によれば、電極体の積層方向において積層体２５０から出っ張らない位置において集電体同士を接続することができる。よって、体積エネルギー密度をさらに高めることができる。また、集電体同士の接続部が出っ張っていないことによって、集電体同士の接続部が外装材２０を傷付けることを防止し易くなる。
【００５７】
なお、電池２００としては、第一電極体２１０ａの集電体２１２ａと第二電極体２１０ｂの集電体２１２ｂとは接続されていない形態と例示したが、本発明は係る形態に限定されず、第一電極体の集電体と第二電極体の集電体とが接続された形態とすることもできる。
【００５８】
また、これまでに示した形態は本発明の例示であり、本発明はこれらの形態に限定されない。例えば、本発明の電池に備えられる電極体の数は図示した数に限定されない。また、本発明の電池に備えられる単電池はモノポーラ電池であってもバイポーラ電池であってもよい。また、これまでの本発明に関する上記説明では、リチウムイオン二次電池を例示して説明したが、本発明は当該形態に限定されない。本発明の電池は、正極層と負極層との間を、リチウムイオン以外のイオンが移動する形態とすることも可能である。そのようなイオンとしては、ナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン等を例示することができる。リチウムイオン以外のイオンが移動する形態とする場合、正極活物質、固体電解質、及び、負極活物質は、移動するイオンに応じて適宜選択すれば良い。また、本発明に関する上記説明では、充放電可能な二次電池に本発明が適用される場合を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。本発明の電池は、いわゆる一次電池であっても良い。
【符号の説明】
【００５９】
１ 正極層
２ 固体電解質層
３ 負極層
１０、２１０ａ、２１０ｂ 電極体
１１、１２、２１２ａ、２１２ｂ 集電体
１３ａ 端子（正極端子）
１３ｂ 端子（負極端子）
１４ 接続部
２０ 外装体
３０ 絶縁部材
５０、２５０ａ、２５０ｂ 積層体
２５０ 積層体
１００、２００ 電池
５１０ 電極体
５１１ 集電体
５１２ 集電体
５１３ 端子
５１４ 接続部
５２０ 外装体
５３０ 絶縁部材
５５０ 積層体
５００ 電池
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電極体が積層されてなる積層体を備えた電池であって、
前記複数の電極体は、それぞれ集電体を備えており、
該集電体は、それぞれ前記電極体の積層方向の一方の方向に曲げられ、互いに接続されている、電池。
【請求項２】
前記集電体が、それぞれ前記電極体の積層方向の一方の方向に曲げられた曲部を備え、該曲部が接するように、前記複数の電極体が積層されてなる、請求項１に記載の電池。
【請求項３】
複数の電極体が積層されてなる積層体を備えた電池であって、
前記複数の電極体は、それぞれ集電体を備えており、
前記複数の電極体は、前記電極体の積層方向の一方の方向に曲げられた前記集電体を備えた第一電極体と、前記電極体の積層方向の他方の方向に曲げられた前記集電体を備えた第二電極体と、から構成され、
前記第一電極体の集電体同士が互いに接続され、前記第二電極体の集電体同士が互いに接続されている電池。
【請求項４】
前記第一電極体の集電体と前記第二電極体の集電体とが接続されていない、請求項３に記載の電池。
【請求項５】
前記集電体が、それぞれ前記電極体の積層方向に曲げられた曲部を備え、
該曲部が接するように、前記複数の電極体が積層されてなる、請求項３又は４に記載の電池。
【請求項１】
複数の電極体が積層されてなる積層体を備えた電池であって、
前記複数の電極体は、それぞれ集電体を備えており、
該集電体は、それぞれ前記電極体の積層方向の一方の方向に曲げられ、互いに接続されている、電池。
【請求項２】
前記集電体が、それぞれ前記電極体の積層方向の一方の方向に曲げられた曲部を備え、該曲部が接するように、前記複数の電極体が積層されてなる、請求項１に記載の電池。
【請求項３】
複数の電極体が積層されてなる積層体を備えた電池であって、
前記複数の電極体は、それぞれ集電体を備えており、
前記複数の電極体は、前記電極体の積層方向の一方の方向に曲げられた前記集電体を備えた第一電極体と、前記電極体の積層方向の他方の方向に曲げられた前記集電体を備えた第二電極体と、から構成され、
前記第一電極体の集電体同士が互いに接続され、前記第二電極体の集電体同士が互いに接続されている電池。
【請求項４】
前記第一電極体の集電体と前記第二電極体の集電体とが接続されていない、請求項３に記載の電池。
【請求項５】
前記集電体が、それぞれ前記電極体の積層方向に曲げられた曲部を備え、
該曲部が接するように、前記複数の電極体が積層されてなる、請求項３又は４に記載の電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−９３２９１（Ｐ２０１３−９３２９１Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３６１９５（Ｐ２０１１−２３６１９５）
【出願日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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