非水電解質電池、巻回電極体用集電体、積層電極体用集電体および非水電解質電池用集電体の製造方法
【課題】 電池製造時および電池使用時における集電体の損傷および破断を防止する。
【解決手段】 金属箔の一部に、圧縮により他の部分より厚みが薄く形成された圧縮パターン部を有する集電体を用いる。この集電体は、例えば巻回電極体に用いる場合、圧縮パターン部が金属箔の巻回方向に連続または断続する直線形状、曲線形状等の形状を有していることが好ましい。そして、金属箔の巻回方向には引張応力がかかりやすいために、巻回方向と直交する方向には圧縮パターンが連続して形成されないようにする。また、この集電体は、例えば積層電極体に用いる場合、圧縮パターン部が金属箔の全面に分散して形成される幾何学形状、特に異方性を有しない幾何学形状であることが好ましい。そして、金属箔の対辺方向において圧縮パターンが連続して形成されないようにする。
【解決手段】 金属箔の一部に、圧縮により他の部分より厚みが薄く形成された圧縮パターン部を有する集電体を用いる。この集電体は、例えば巻回電極体に用いる場合、圧縮パターン部が金属箔の巻回方向に連続または断続する直線形状、曲線形状等の形状を有していることが好ましい。そして、金属箔の巻回方向には引張応力がかかりやすいために、巻回方向と直交する方向には圧縮パターンが連続して形成されないようにする。また、この集電体は、例えば積層電極体に用いる場合、圧縮パターン部が金属箔の全面に分散して形成される幾何学形状、特に異方性を有しない幾何学形状であることが好ましい。そして、金属箔の対辺方向において圧縮パターンが連続して形成されないようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、非水電解質電池、巻回電極体用集電体、積層電極体用集電体および非水電解質電池用集電体の製造方法に関し、さらに詳細には、電極集電体における破断等の損傷を抑制可能な非水電解質電池、巻回電極体用集電体、積層電極体用集電体および非水電解質電池用集電体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、ビデオカメラ、ノート型パーソナルコンピューターなどの携帯情報電子機器の普及に伴い、これらの機器の高性能化、小型化および軽量化が図られている。これらの機器の電源には、使い捨ての一次電池や繰り返し使用できる二次電池が用いられているが、高性能化、小型化、軽量化、経済性などの総合的なバランスの良さから、二次電池、特にリチウムイオン二次電池の需要が伸びている。また、これらの機器では、更なる高性能化や小型化などが進められており、リチウムイオン二次電池に関しても、高エネルギー密度化が要求されている。また、リチウムイオン二次電池は、高エネルギー密度を有することから、電動工具、電動アシスト自転車、電気自動車およびハイブリッド自動車等に搭載される電池としても使用されている。
【０００３】
これら電池を構成する正極および負極は、例えばアルミニウム箔、銅箔に代表される金属箔集電体の表面に、正極活物質または負極活物質を含む活物質層が形成されてなる。これら集電体には、例えば活物質層形成工程、および巻回工程等の電池製造時、ならびに充放電を行う電池使用時において様々な機械的負担が加わる。このため、集電体への負担が大きすぎる場合には、集電体に切れが生じたり、破断することがある。これによって、電池製造時の歩留まり低下や、作製した電池の製品不良という問題が生じるおそれがある。
【０００４】
上述の製品不良は、主に電池使用時における集電体上に形成された活物質層の充放電に伴う膨張収縮によって生じると考えられる。例えば負極においては、負極活物質として炭素材料や、金属合金等の金属材料が用いられるが、その中でも負極活物質としてケイ素（Ｓｉ）を用いた場合、充放電時における負極活物質層の膨張収縮に伴う体積変化は４倍にも上る。このため、負極活物質層の膨張収縮に伴って負極集電体に引張応力、圧縮応力が印加され、負極集電体が塑性変形を起こし、最終的に破断してしまう。このような問題は負極集電体に限られた問題ではなく、セパレータを介して負極と積層され、負極と圧接状態にある正極を構成する正極集電体にも生じうる問題である。
【０００５】
このような問題を解決する手段として、例えば、集電体への機械的負荷に対する抵抗力を高めることが提案されている。このような方法としては、例えば金属箔を圧延することによって耐力を向上させた圧延金属箔を集電体として使用することが提案されている。
【０００６】
しかしながら、圧延金属箔は、一般的に、圧延前の金属箔と比較して脆性が高くなる。金属箔の耐力と伸びとはトレードオフの関係にある。すなわち、金属箔の耐力が向上するほど伸びにくくなり、また伸びがよくなるほど耐力が低下する。このため、圧延金属箔はわずかなひずみや微小な欠陥により、容易に破断する。例えば、いわゆるロール・ツー・ロール（Roll to Roll）により行われる集電体表面への活物質層形成工程（合剤の塗布、活物質層のプレス、電極の裁断等）や、電極の巻回工程においては圧延金属箔からなる集電体は破断しやすく、歩留まりの低下を招きやすい。
【０００７】
また、圧延金属箔を用いた場合、上述の様な電池製造工程のそれぞれにおいて製造上の問題が生じることなく電池を製造できた場合であっても、集電体自体の脆性が高く集電体が破断しやすいということに変わりはない。このため、上述の問題点に対して、満足のいく解決手段が得られていないというのが現状である。
【０００８】
また、一般的に圧延金属箔は、圧延処理を施していない金属箔に比べて価格が高い傾向にあり、電池のコストアップを招いてしまうという問題も生じる。
【０００９】
さらに、上述の問題を解決する他の手段として、集電体として使用する金属箔の厚みを厚くすることが考えられる。従来の電池に用いられているよりも厚い金属箔を用いた集電体では、上述した電池製造時もしくは電池使用時における集電体の破断という問題は生じにくくなる。しかしながら、電池容量に対して、電池反応に寄与しない集電体の占める割合が大きくなるため、電池全体としては容量が低下してしまう。
【００１０】
そこで、下記の特許文献１に示すように、リチウムイオン電池用の銅箔として、銅薄板に菱形状等の平面異方性を有する形状を有する多数の孔部を設けた構成が提案されている。特許文献１の構成では、イオンの移動に伴う負極材の膨張や収縮時の寸法変化を、菱形状等の孔部が形成された銅箔で異方的に吸収することができる。これにより、負極材でのクラックの発生を防止することができる。
【００１１】
また、下記の特許文献２に示すように、金属箔集電体に複数の不連続な切り込みを設けた構成が提案されている。特許文献２の構成では、集電体に切り込みが設けられていることにより、活物質層形成工程等において活物質層が加圧成型される際に生じる活物質層の加圧横方向の伸びに対して、金属箔集電体がよく追従する。これにより、活物質層加圧成型後の電極にひずみが少なく、ねじれることがなく、フラットな電極を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００５−３２５２４号公報
【特許文献２】特開平７−１９２７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述の特許文献１の集電体に設けられた孔部は、活物質層の膨張・収縮を孔部が形成された銅箔で異方的に吸収するという効果から、貫通孔であると考えられる。しかしながら、このような孔部を設けた集電体は、金属材料で構成され部分の面積が減少することから、孔部を設けない集電体と比較して強度が低下すると考えられる。また、集電体面積が小さくなることから、集電効果の低下や抵抗の上昇といった問題も考えられる。
【００１４】
また、特許文献２の集電体に設けられた切り込みは、活物質層形成時の応力を逃がす作用を有しているものの、例えば電池使用時にかかった応力によって、切り込みによって分けられたそれぞれの領域に伸びが生じ、集電体自体が波打った形状になるおそれがある。この場合、正極と負極との密着性が低下し、電池性能が低下してしまう。また、集電体の破断抑制効果は得られるものの、集電体自体の強度は低下する方向となるので、集電体自体が活物質層の膨張・収縮に追従して変形してしまう結果、電池全体の膨れといった別の問題を生じるおそれがある。
【００１５】
本技術は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電池製造時および電池使用時における集電体の損傷および破断を防止した非水電解質電池、巻回電極体用集電体、積層電極体用集電体および非水電解質電池用集電体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
問題点を解消するために、本技術の非水電解質電池は、金属箔からなる正極集電体の表面に正極活物質を含む正極活物質層が形成された正極と、金属箔からなる負極集電体の表面に負極活物質を含む負極活物質層が形成された負極とが正極および負極を絶縁するセパレータを介して積層され、巻回された巻回電極体と、電解質と
を備え、
正極集電体および負極集電体の少なくとも一方が、金属箔の一部に、圧縮により他の部分より厚みが薄く形成された圧縮パターン部を有し、
圧縮パターン部が、金属箔の巻回方向と平行する一端から一端と対向する他端まで、金属箔の巻回方向に対して直交する方向に連続して形成されないことを特徴とする。
【００１７】
本技術の非水電解質電池は、金属箔からなる正極集電体の表面に正極活物質を含む正極活物質層が形成された正極と、金属箔からなる負極集電体の表面に負極活物質を含む負極活物質層が形成された負極とが正極および負極を絶縁するセパレータを介して積層された電極体と、電解質と
を備え、
正極集電体および負極集電体の少なくとも一方が、金属箔の一部に、圧縮により他の部分より厚みが薄く形成された圧縮パターン部を有し、
圧縮パターン部が、金属箔の２組の対向する両端間に連続して形成されないことを特徴とする。
【００１８】
本技術の巻回電極体用集電体は、帯状の金属箔の一部に、圧縮により他の部分より厚みが薄く形成された圧縮パターン部を有し、圧縮パターン部が、金属箔の短手方向に連続して形成されないことを特徴とする。
【００１９】
本技術の積層電極体用集電体は、矩形状の金属箔の一部に、圧縮により他の部分より厚みが薄く形成された圧縮パターン部を有し、圧縮パターン部が、金属箔の２組の対辺方向に連続して形成されないことを特徴とする。
【００２０】
本技術の非水電解質電池用集電体の製造方法は、金属箔を、金属箔の一端と一端から対向する他端まで連続しない形状の凹凸パターンを備える金属ロールにより金属箔をプレス処理し、金属ロールの凹凸パターンに対応し、他の部分より厚みが薄い圧縮パターン部を金属箔の一部に形成することを特徴とする。
【００２１】
本技術の巻回電極体用および積層電極体用に用いる集電体では、集電体の延性を大きく損なうことなく耐力を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本技術の集電体を用いることにより、電池製造時や、充放電に伴う活物質層の膨張・収縮等に起因する集電体の損傷・破断を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本技術の集電体の一構成例を示す斜視図である。
【図２】本技術の集電体に設ける圧縮パターン部の形状の例を示す略線図である。
【図３】本技術の集電体に設ける圧縮パターン部の形状の例を示す略線図である。
【図４】本技術の集電体に設ける圧縮パターン部の形状の例を示す略線図である。
【図５】本技術の集電体に設ける圧縮パターン部の形状の例を示す略線図である。
【図６】本技術の集電体の断面構成の一例を示す断面図である。
【図７】本技術の集電体の他の構成例を示す上面図である。
【図８】本技術を応用した集電体の一構成例を示す上面図である。
【図９】本技術の集電体の作製方法を示す断面図である。
【図１０】本技術の集電体を作製するための圧縮体であるエンボスロールの作製方法を示す断面図である。
【図１１】本技術の集電体を用いた非水電解質電池の一構成例を示す断面図である。
【図１２】本技術の集電体を用いた巻回電極体の一構成例を示す断面図である。
【図１３】本技術の集電体を用いた非水電解質電池の一構成例を示す斜視図である。
【図１４】本技術の集電体を用いた電極および積層電極体の一構成例を示す斜視図および断面図である。
【図１５】本技術の集電体を用いた非水電解質電池の外装部材の一構成例を示す断面図である。
【図１６】本技術の非水電解質電池を用いた電池パックの一構成例を示すブロック図である。
【図１７】本技術の非水電解質電池を用いた住宅用の蓄電システムに適用した例を示す概略図である。
【図１８】本技術の非水電解質電池を用いたシリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の構成の一例を概略的に示す概略図である。
【図１９】実施例１−１の構成を示す上面図である。
【図２０】実施例の試験用集電体の形状を示す上面図である。
【図２１】実施例１−２の構成を示す上面図である。
【図２２】比較例１−３の構成を示す上面図である。
【図２３】実施例１の評価結果を示すグラフである。
【図２４】実施例２−１の構成を示す上面図である。
【図２５】実施例２−２の構成を示す上面図である。
【図２６】実施例２の試験方法を示す上面図である。
【図２７】実施例２の評価結果を示すグラフである。
【図２８】実施例３の試験方法を示す上面図である。
【図２９】実施例３の評価結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本技術を実施するための最良の形態（以下、実施の形態とする）について説明する。なお、説明は以下のように行う。
１．第１の実施の形態（本技術の集電体の例）
２．第２の実施の形態（本技術の集電体を用いた円筒型電池の例）
３．第３の実施の形態（本技術の集電体を用いた積層型電池の例）
４．第４の実施の形態（電池パックの例）
５．第５の実施の形態（電池を用いた蓄電システム等の例）
【００２５】
１．第１の実施の形態
第１の実施の形態に係る集電体は、例えばリチウムイオン二次電池等の電池を構成する正極および負極に用いられるものである。
【００２６】
（１−１）集電体の第１の構成
［集電体の構成］
図１に、第１の実施の形態に係る本技術の集電体１０の第１の構成例を示す。集電体１０は、金属箔１からなり、金属箔１の一部に圧縮により他の部分より厚みが薄く形成された圧縮パターン部１ａを有するものである。金属箔１のうち圧縮パターン部１ａが形成されない非圧縮パターン部１ｂは、非圧縮状態もしくは弱圧縮状態とされる。金属箔１に圧縮パターン部１ａを形成することにより、金属箔１には塑性ひずみが生じ、圧縮パターン部１ａと非圧縮パターン部１ｂの凹凸パターンに応じた強圧縮部と非圧縮部もしくは弱圧縮部とからなる３次元形状が形成される。なお、図１では、矩形状の金属箔１上に、金属箔１の長手方向に連続する直線形状の圧縮パターン部１ａを設けた集電体１０を示しているが、この構成は一例であり、金属箔１および圧縮パターン部１ａの形状はこれに限定されるものではない。
【００２７】
一般的に、金属箔は、圧縮により塑性ひずみが生じると加工硬化により耐力が増加するものの、同時に脆化が進行する。このため、加工硬化による耐力の増加によって引張強さが向上するのに対し、脆化の進行により破断伸びが低下し、破断が生じやすくなる。本技術においては、硬化・脆化を伴う圧縮パターン部１ａが、硬化・脆化を伴わない金属箔１上に分散して形成されることにより、集電体１０全体としての延性を大きく損なうことなく耐力を向上させることができる。
【００２８】
金属箔１は、電解質に対する耐食性を有する金属材料を用いることができる。このような金属材料としては、例えばアルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）またはステンレス（ＳＵＳ）を用いることができる。なお、金属箔１を正極集電体として用いる場合には、高い酸化環境下において耐食性を有する金属材料を用いることが好ましく、特にアルミニウム（Ａｌ）を用いることが好ましい。また、金属箔１は圧延材料であっても非圧延材料であってもよい。圧縮パターン部１ａを設けることにより、さらなる耐力向上が見込まれるためである。
【００２９】
金属箔１を構成するアルミニウム（Ａｌ）としては、例えば焼きなまし処理済みの軟質アルミニウム（Ａｌ）であることが好ましく、非圧延材料であることがより好ましい。具体的には、例えばＪＩＳ規格におけるＡ８０２１Ｈ−Ｏ、Ａ１０８５Ｈ−Ｏ、Ａ１Ｎ３０−ＯおよびＡ３００３Ｈ−Ｏ等の材料を用いることができる。
【００３０】
また、金属箔１の厚みは、必要な強度と延伸性を得ることができる厚みに設定すればよいが、電池用集電体用途で用いる場合、５μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。上述の範囲外に金属箔１が薄い場合、金属箔１の強度が低く破断しやすくなってしまう。また、上述の範囲外に金属箔１が厚い場合、電池内に占める集電体１０の体積が大きくなり、電池容量が低下してしまう。なお、集電体用の金属箔１の厚みは上述の厚みに限られたものではなく、電池構成に応じて適切に選択することができる。例えば、大容量の大型電池に用いる場合には、上述の範囲よりも厚い金属箔１を用いることができる。
【００３１】
［圧縮パターン部］
圧縮パターン部１ａの形状は、集電体１０上に強圧縮部と非圧縮部もしくは弱圧縮部とからなる３次元形状が形成されていればどのような形状でも構わない。特に耐力を向上させたい方向がある場合には、その方向が主方向となる形状の圧縮パターン部１ａを設けるようにする。ただし、圧縮パターン部１ａは、少なくとも、集電体１０の耐力を向上させたい方向と直交する方向に連続して形成されないようにすることが好ましい。特に、圧縮パターン部１ａが、集電体１０の耐力を向上させたい方向と直交する方向に連続して形成されるとともに、集電体１０の耐力を向上させたい方向と平行な一端からこの一端と対向する他端まで連続して形成されないようにする。
【００３２】
集電体１０の基材として用いられる金属箔１は、非常に薄い厚みで用いられるため、引張応力がかかった場合に、裁断工程等において金属箔１の端部に生じた微細な欠陥を基点として、引張方向と直交する方向に亀裂が生じる傾向がある。このため、金属箔１の引張方向と直交する方向に連続して連なる圧縮パターン部１ａが形成された集電体１０は、圧縮パターン部１ａに沿って亀裂が進行し、破断しやすくなってしまう。特に、引張方向と平行する金属箔１の一端もしくは両端まで圧縮パターン部１ａが形成されている場合には、圧縮パターン部１ａが亀裂の起点となるおそれがある。このような理由により、圧縮パターン部１ａの形状および形成方向を、電池形状に合わせて適切に選択することが好ましい。
【００３３】
なお、耐力を向上させたい方向としては、集電体１０を巻回電極体を備える電池に用いる場合には、集電体１０を用いた電極の巻回方向が考えられる。巻回電極体とは、例えば帯状に形成された正極と負極とを積層後、長手方向に巻回して作製した電極体のことである。巻回電極体においては、活物質層の膨張・収縮に応じて帯状の集電体１０が長手方向および短手方向の双方に追随する。しかしながら、巻回構造を有しているために、活物質層の体積膨張がより大きな引張応力として集電体１０の巻回方向に作用する。このため、集電体１０を巻回電極体を備える電池に用いる場合には、巻回方向に主たる連続方向が平行する、異方性を有する形状の圧縮パターン部１ａを設けることが好ましい。これにより、巻回方向および巻回方向と直交する方向の双方の方向の耐力を向上させることが出来ると共に、特に巻回方向において耐力を顕著に向上させることができる。
【００３４】
また、集電体１０を巻回電極体を備える電池に用いる場合には、巻回方向が引張方向となる。このため、圧縮パターン部１ａは、少なくとも、集電体１０の巻回方向と直交する方向、すなわち、ほとんどの場合において電極の短手方向に連続して形成されないようにする。
【００３５】
また、耐力を向上させたい方向としては、集電体１０を積層電極体を備える電池に用いる場合には、集電体１０の対辺方向が考えられる。積層電極体とは、例えば矩形状に形成された正極と負極とを積層後、必要に応じて固定して作製した電極体のことである。積層電極体においては、上述の巻回電極体のような、電極体の構成に起因する一方向への大きな引張応力はほぼ作用しないと考えられる。すなわち、積層電極体においては、活物質層の膨張・収縮に応じて矩形状の集電体１０の２組の対辺方向（略直交する２方向）に、それぞれ略同等の引張応力が生じる。このため、集電体１０を積層電極体を備える電池に用いる場合には、全方向に均等に耐力を向上させる、すなわち、異方性を有しない形状の圧縮パターン部１ａを設けることが好ましい。
【００３６】
また、集電体１０を積層電極体を備える電池に用いる場合には、２組の対辺方向が引張方向となる。このため、圧縮パターン部１ａは、少なくとも、２組の対辺方向に連続して形成されないようにする。
【００３７】
圧縮パターン部１ａの形状としては、例えば一方向に連続もしくは断続して形成される線形状、または分散して形成される幾何学形状が挙げられる。ここで、幾何学形状とは、例えば円形状、楕円形状、三角形状等の多角形状、ひし形状、台形状または半円形状等の様々な形状が挙げられるが、圧縮パターン部１ａの形成時に局所的に応力がかかりにくい形状が好ましい。具体的には、角部の少ない形状が好ましく、円形状、楕円形状、または多角形等が好適に用いられる。
【００３８】
一方向に連続して形成される形状としては、個々の圧縮領域が互いに交差しないように配置された平行なストライプ形状もしくは略ストライプ形状が好ましい。ここで、略ストライプ形状とは、個々の圧縮領域が厳密な直線形状ではないものの、その平均線が一方向に平行であり、曲線同士が互いに交差していない形状を示す。このような形状としては、図２Ａに示す直線形状および図２Ｂに示す曲線形状等が挙げられる。なお、図２Ａおよび図２Ｂにおいて、黒色で示される部分は圧縮パターン部１ａであり、圧縮により白色で示される部分よりも薄い厚みで形成される部分である。以下、圧縮パターン部１ａの形状を示す図面において同様に示す。
【００３９】
圧縮パターン部１ａが、一方向に連続して形成される形状に形成される場合、各圧縮領域の幅および圧縮領域のピッチは任意に設定可能であるが、各圧縮領域の幅が１０μｍ以上１００μｍ以下、圧縮領域のピッチが５０μｍ以上５００μｍ以下程度で形成されることが好ましい。圧縮パターン部１ａが、各圧縮領域の幅が狭く、かつ細かいピッチで形成されることにより、集電体１０の耐力向上効果に加えて、集電体１０上に形成される活物質層の剥離強度向上効果も得ることができるためである。これは、圧縮パターン部１ａに活物質層が入り込んで形成され、いわゆるアンカー効果を奏するためである。
【００４０】
このような一方向に連続して形成される形状の圧縮パターン部１ａは、特に巻回電極体に適用することが好ましい。この場合、圧縮パターン部１ａの直線形状または曲線形状等の連続方向が、集電体１０の巻回方向となる。
【００４１】
一方向に断続して形成される形状としては、図３Ａに示す断続直線形状、図３Ｂに示す断続曲線形状等が挙げられる。圧縮パターン部１ａが一方向に断続して形成される形状に形成される場合、各圧縮領域の幅および圧縮領域のピッチは、圧縮パターン部１ａが一方向に連続して形成される形状と同様とすることができる。
【００４２】
このような一方向に断続して形成される形状の圧縮パターン部１ａは、特に巻回電極体に適用することが好ましい。この場合、圧縮パターン部１ａの断続直線形状または断続曲線形状等の連続方向が、集電体１０の巻回方向となる。
【００４３】
一方向に連続もしくは断続して形成される形状の圧縮パターン部１ａは、個々の圧縮領域が引張方向と直交する方向に連続して形成されないように配されるため、引張方向と直交する方向に亀裂が進行しにくくなる。このため、圧縮パターン部１ａの高耐力と、非圧縮部もしくは弱圧縮部の高延性の双方を生かした集電体１０を得ることができる。
【００４４】
分散して形成される幾何学形状としては、異方性を有する形状もしくは異方性を有しない形状のいずれも用いることができる。分散して形成される幾何学形状のうち、異方性を有する形状としては、図４Ａに示す楕円形状等が挙げられる。また、図４Ｂに示すように、外周形状に圧縮し、中心部分を非圧縮パターン部１ｂとした楕円形状等としてもよい。
【００４５】
このような、分散して形成される幾何学形状のうち、異方性を有する形状の圧縮パターン部１ａは、特に巻回電極体に適用することが好ましい。この場合、圧縮パターン部１ａの異方性を有する幾何学形状の長尺方向が、集電体１０の巻回方向となる。
【００４６】
分散して形成される幾何学形状のうち、異方性を有しない形状としては、図５Ａに示す円形状、図５Ｂに示す六角形状等が挙げられる。なお、図５Ａに示す円形状は、図５Ｂの六角形状のように外周形状のみを圧縮パターン部１ａとしてもよい。また、図５Ｂに示す六角形状は、図５Ａの円形状のように、外周形状のみでなく六角形状の全面を圧縮パターン部１ａとしてもよい。
【００４７】
このような、分散して形成される幾何学形状のうち、異方性を有しない形状の圧縮パターン部１ａは、特に積層電極体に適用することが好ましい。この場合、異方性を有しない幾何学形状の圧縮パターン部１ａが分散して形成されるため、集電体１０の耐力を等方的に向上させることができる。
【００４８】
また、分散して形成される幾何学形状のうち、異方性を有しない形状の圧縮パターン部１ａを設ける場合であっても、圧縮パターン部１ａの分散状態を調整することにより、巻回電極体に適用することもできる。例えば、異方性を有しない幾何学形状が、集電体１０の巻回方向に密に分散し、巻回方向と直交する方向には巻回方向に対して疎に分散するようにした圧縮パターン部１ａは、集電体１０全体として巻回方向に耐力を向上させることができる。
【００４９】
分散して形成される幾何学形状の圧縮パターン部１ａは、個々の圧縮領域がいずれの方向にも連ならないため、上述の一方向に連続もしくは断続して形成される形状の圧縮パターン部１ａを設ける場合と比較して耐力がやや劣るものの、さらに破断しにくい集電体１０を得ることができる。
【００５０】
なお、圧縮パターン部１ａは、非圧縮パターン部１ｂと比較して圧縮パターン部１ａと比較して耐力が高いものの、延性が低くなってしまう。したがって、金属箔１の総面積に占める圧縮パターン部１ａの総面積が大きいほど耐力が増し、金属箔１の総面積に占める圧縮パターン部１ａの総面積が小さいほど延性が増す。このため、圧縮パターン部１ａの総面積は、耐力と延性のどちらを優先するかによって適宜選択可能であるが、耐力と延性のバランスを考慮すると、金属箔１の総面積に対して５％以上９５％とすることが好ましい。
【００５１】
また、図６に示すように、集電体１０において、圧縮パターン部１ａと非圧縮パターン部１ｂとが、曲率を持って連なる断面形状を有することが好ましい。金属箔１の断面形状として角部が存在する場合、金属箔１に引張応力がかかった場合、角部に応力が集中し、金属箔１の破断の原因となるおそれがある。
【００５２】
なお、図６においては、金属箔１の一方の面に圧縮パターン部１ａを設けた構成を示したが、金属箔１の両面から圧縮を行って圧縮パターン部１ａを設けるようにしてもよい。
【００５３】
（１−２）集電体の第２の構成
図７に、第１の実施の形態に係る本技術の集電体１０の第２の構成例を示す。第２の構成例における集電体１０は、金属箔１の端部に圧縮パターン部１ａを形成しない圧縮パターン未形成領域１ｃを設け、金属箔１の端部を除く部分に第１の構成例と同様の圧縮パターン部１ａを設けたものである。
【００５４】
圧縮パターン未形成領域１ｃは、巻回電極体に用いる集電体１０においては、集電体１０の巻回方向と平行する両端に設けることが好ましい。引張方向に平行な端部近傍の領域は、亀裂が生じやすい。このため、他の部分に比べて脆性の高い圧縮パターン部１ａを亀裂が生じやすい端部近傍の領域を除いて形成することにより、端部からの亀裂の進行をより抑制することができる。また、端部近傍の領域に、延性に長じた領域が連続して確保されるため、集電体１０全体として破断しにくくすることができる。
【００５５】
また、圧縮パターン未形成領域１ｃは、積層電極体に用いる集電体１０においては、金属箔１の全端部の近傍に設けることが好ましい。
【００５６】
圧縮パターン未形成領域１ｃは、金属箔１の幅に対して一定の割合の幅で形成することが好ましい。具体的には、圧縮パターン未形成領域１ｃの幅が金属箔１の幅に対して５％以上４０％以下の範囲で設けられることが好ましく、１０％以上２０％以下の範囲で設けられることがより好ましい。上述の範囲外に圧縮パターン未形成領域１ｃの幅が小さい場合、圧縮パターン未形成領域１ｃの形成効果が得にくくなるためである。また、上述の範囲外に圧縮パターン未形成領域１ｃの幅が大きい場合、集電体１０の延性への寄与はほとんど変わらず、また耐力の低下が生じるためである。
【００５７】
（１−３）変形例
以下に説明する変形例の集電体１１は、圧縮パターン部１２ａの形状が上述の第１および第２の構成例の圧縮パターン部１ａとは異なるものの、一定の集電体破断防止効果を有している。
【００５８】
図８Ａは、変形例の集電体１１である。集電体１１は、金属箔１の一部に圧縮により他の部分より厚みが薄く形成された圧縮パターン部１２ａを有するものである。金属箔１のうち圧縮パターン部１２ａが形成されない非圧縮パターン部１ｂは、第１の構成例と同様に非圧縮状態もしくは弱圧縮状態とされる。なお、以下の説明では、集電体１１を巻回電極体に用いる場合（一方向に引張応力がかかる場合）の構成について説明する。
【００５９】
変形例の集電体１１は、図８Ａに示すように、集電体１１の巻回方向と直交する方向に圧縮領域が連続して形成されているとともに、第２の構成例と同様に、金属箔１の引張方向と平行する両端部の近傍に圧縮パターン未形成領域１ｃを設けたものである。なお、図８Ａでは、圧縮パターン部１２ａの一例として六角形の圧縮領域が連続した形状を示しているが、圧縮パターン部１２ａの形状についてはこれに限定されるものではない。
【００６０】
図８Ｂに、圧縮パターン部１２ａが六角形の圧縮領域が連続した形状、すなわちハニカム形状とされた、本技術とは異なる集電体１３の例を示す。図８Ｂの集電体１３では、圧縮パターン部１２ａが金属箔１の全面に形成されており、脆性の高い圧縮領域が金属箔１の端部まで形成されている。このため、金属箔１の端部に形成された圧縮パターン部１２ａ部分に亀裂が入りやすくなり、圧縮パターン部１２ａ部分に亀裂が進行して集電体１３が破断しやすくなる。
【００６１】
一方、図８Ａのように金属箔１の引張方向と平行する両端部の近傍に圧縮パターン未形成領域１ｃを設けた場合、集電体１１の破断のきっかけとなる端部の亀裂が生じにくくなる。このため、集電体１１のように圧縮パターン部１２ａが引張方向と直交する方向に連続する形状であっても、集電体１１の破断防止効果が高くなる。
【００６２】
（１−４）集電体の製造方法
圧縮パターン部１ａは、金属箔１の所定部分をプレス等により圧縮することにより得られる。中でも、図９に示すように、２個の円筒形状のロールを相対的に回転させ、ロール間に金属箔１を通すことより金属箔１に圧縮パターン１ａを設ける、いわゆるロール・ツー・ロール（Roll to Roll）方式のロールプレスによって金属箔１の圧縮を行うことが好ましい。この場合、ロールの少なくとも一方を、表面に圧縮パターン部１ａに対応する所定の凹凸形状を設けたエンボスロール２０ａとすることにより、金属箔１の圧縮がなされる。また、凹凸形状が設けられないもう一方のロールは、ロールプレスを好適に行うことができる様に形成されたバックロール２０ｂである。なお、図９は、ロールプレスの処理を説明するために簡易的に示したものであり、実際にエンボスロール２０ａ等に設けられる凹凸パターンは図とは異なる。
【００６３】
このように、金属箔１に対してプレス等により圧縮を施すことにより、金属箔１の表面に塑性ひずみが生じ、エンボスロール２０ａの凹凸パターンに応じた強圧縮部と非圧縮部もしくは弱圧縮部とからなる３次元形状が形成される。すなわち、金属箔１に対して直接レーザ加工やエッチング処理を行うことにより形成した加工パターンは、金属箔１の一部が他の部分より薄く形成されている点で本技術と同じ構成ではあるものの、本技術のような圧縮による加工硬化が形成されていない点で異なる。加工硬化が生じた部分を有していない場合には、レーザ加工やエッチング処理を行った部分が薄くなるのみで耐力の向上がないため、集電体としては強度が低下する。本技術のように、圧縮されて薄く形成された部分は、他の未圧縮部分と比較して相対的に転位密度が高い、結晶粒径が小さい等の結晶組織上の違いを有し、例えば電子顕微鏡等によりその違いを確認することができる。
【００６４】
圧縮パターン部１ａを形成するためのロールプレスは、常温にて実施することで集電体１０に対してより高い耐力を付与することができるため好ましい。また、適度に加熱したエンボスロール２０ａおよびバックロール２０ｂを用いてロールプレスを行うようにしてもよいが、この場合には集電体の耐力がやや低下するとともに、延性は向上する。
【００６５】
上述のロールプレスは、集電体１０に対する活物質合剤塗布工程と一連の工程とすることができるため好ましい。上述の圧縮パターン部１ａ形成工程を経た集電体１０に対して、連続して活物質合剤を塗布することで、工程を簡易にすることができる。
【００６６】
表面に圧縮パターン部１ａに対応する所定の凹凸形状を設けたエンボスロール２０ａの表面は、集電体１０の基材である金属箔１よりも高い硬度を有する材料により形成する。エンボスロール２０ａの凹凸表面形成方法としては、エンボスロール２０ａを構成する材料に応じて選択される周知の加工方法を用いることができる。加工方法としては、例えばバイト加工、レーザ加工およびエッチング処理等が好適に用いられる。
【００６７】
エンボスロール２０ａと対向して設けられるバックロール２０ｂは、円筒形状や、プレス時の線圧の均一化を意図したクラウン形状を有することが好ましい。また、バックロール２０ｂの表面は、金属箔１に適度な圧力を付与することができる表面硬度を有していることが好ましい。バックロール２０ｂとしては、具体的に、鉄製もしくは表面に弾性樹脂層を形成した構成を挙げることができる。
【００６８】
以下、エンボスロール２０ａの形成方法を説明する。
【００６９】
図１０Ａに示すように、表面に銅メッキを施した被加工体であるロール基材２０ｃ上に、レジスト膜からなるマスク２１を形成する。次に、図１０Ｂに示すように、マスク２１上にレーザ描画により、所望の形状の露光パターン２１ａを形成する。なお、マスク２１上に形成する露光パターン２１ａの形状は、集電体１０上に形成したい圧縮パターン部１ａの凹凸形状に対応した形状とする。
【００７０】
続いて、図１０Ｃに示すように、マスク２１に形成した露光パターン２１ａに対してウェットエッチング処理を施すことにより、露光パターン２１ａ部分を侵食させて、断面が矩形状の凹凸形状を形成する。この後、図１０Ｄに示すように、残ったマスク２１をアッシング等により全て剥離する。
【００７１】
続いて、図１０Ｅに示すように、再度ロール２０の表面をエッチング処理する。これにより、断面形状が角部を有さず、曲率を持って連なる滑らかな凹凸形状を形成する。このように、２回にわたるウェットエッチング処理により所望の凹凸形状を形成した後、図１０Ｆに示すように、ロール表面にハードクロム等の硬度の高い金属材料等をメッキして表面層２２を形成する。これにより、集電体１０を形成するためのエンボスロール２０ａを得ることができる。
【００７２】
２．第２の実施の形態
第２の実施の形態では、巻回電極体を備える非水電解質電池の例について説明する。
【００７３】
（２−１）非水電解質電池の全体構成
［非水電解質電池の構造］
図１１は、第２の実施の形態に係る非水電解質電池３０の一例を示す断面図である。この電池は、いわゆる円筒型といわれるものであり、ほぼ中空円柱状の電池缶３１の内部に、図示しない非水電解液とともに帯状の正極４１と負極４２とがセパレータ４３を介して巻回された巻回電極体４０を有している。電池缶３１は、例えばニッケルめっきが施された鉄により構成されており、一端部が閉鎖され他端部が開放されている。電池缶３１の内部には、巻回電極体４０を挟むように巻回周面に対して垂直に一対の絶縁板３２ａ、３２ｂがそれぞれ配置されている。
【００７４】
電池缶３１の材料としては、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、ステンレス（ＳＵＳ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）等が挙げられる。この電池缶３１には、電池の充放電に伴う電気化学的な非水電解液による腐食を防止するために、例えばニッケル等のメッキが施されていても良い。電池缶３１の開放端部には、正極リード板である電池蓋３３と、この電池蓋３３の内側に設けられた安全弁機構および熱感抵抗素子（ＰＴＣ素子：Positive Temperature Coefficient）３７が、絶縁封口のためのガスケット３８を介してかしめられることにより取り付けられている。
【００７５】
電池蓋３３は、例えば電池缶３１と同様の材料により構成されており、電池内部で発生したガスを排出するための開口部が設けられている。安全弁機構は、安全弁３４とディスクホルダ３５と遮断ディスク３６とが順に重ねられている。安全弁３４の突出部３４ａは遮断ディスク３６の中心部に設けられた孔部３６ａを覆うように配置されたサブディスク３９を介して巻回電極体４０から導出された正極リード４５と接続されている。サブディスク３９を介して安全弁３４と正極リード４５とが接続されることにより、安全弁３４の反転時に正極リード４５が孔部３６ａから引き込まれることを防止する。また、安全弁機構は、熱感抵抗素子３７を介して電池蓋３３と電気的に接続されている。
【００７６】
安全弁機構は、電池内部短絡あるいは電池外部からの加熱などにより電池の内圧が一定以上となった場合に、安全弁３４が反転し、突出部３４ａと電池蓋３３と巻回電極体４０との電気的接続を切断するものである。すなわち、安全弁３４が反転した際には遮断ディスク３６により正極リード４５が押さえられて安全弁３４と正極リード４５との接続が解除される。ディスクホルダ３５は絶縁性材料からなり、安全弁３４が反転した場合には安全弁３４と遮断ディスク３６とが絶縁される。
【００７７】
また、電池内部でさらにガスが発生し、電池内圧がさらに上昇した場合には、安全弁３４の一部が裂壊してガスを電池蓋３３側に排出可能としている。
【００７８】
また、遮断ディスク３６の孔部３６ａの周囲には例えば複数のガス抜き孔（図示せず）が設けられており、巻回電極体４０からガスが発生した場合にはガスを効果的に電池蓋３３側に排出可能な構成としている。
【００７９】
熱感抵抗素子３７は、温度が上昇した際に抵抗値が増大し、電池蓋３３と巻回電極体４０との電気的接続を切断することによって電流を遮断し、過大電流による異常な発熱を防止する。ガスケット３８は、例えば絶縁材料により構成されており、表面にはアスファルトが塗布されている。
【００８０】
非水電解質電池３０内に収容される巻回電極体４０は、センターピン４４を中心に巻回されている。巻回電極体４０は、正極４１および負極４２がセパレータ４３を介して順に積層され、長手方向に巻回されてなる。正極４１には正極リード４５が接続されており、負極４２には負極リード４６が接続されている。正極リード４５は、上述のように、安全弁３４に溶接されて電池蓋３３と電気的に接続されており、負極リード４６は電池缶３１に溶接されて電気的に接続されている。
【００８１】
［正極］
正極４１は、正極活物質を含有する正極活物質層４１Ｂが、正極集電体４１Ａの両面上に形成されたものであり、帯状に形成されたものである。
【００８２】
正極集電体４１Ａとしては、例えばアルミニウム（Ａｌ）箔、ニッケル（Ｎｉ）箔あるいは、ステンレス（ＳＵＳ）箔等の金属箔を用いることができる。第２の実施の形態の非水電解質電池３０において、正極集電体４１Ａは、第１の実施の形態に係る集電体１０と同様に、上述の金属箔に第１の実施の形態に説明した圧縮パターン部１ａが形成されてなる。なお、正極集電体４１Ａの一方の面に圧縮パターン部１ａを設けた場合、圧縮パターン部１ａ形成面が、巻回電極体４０の巻回内側向きの面、巻回外側向きの面のいずれになるように構成してもよい。
【００８３】
また、正極集電体４１Ａに設けられる圧縮パターン部１ａは、例えば、正極集電体４１Ａの長手方向に連続もしくは断続して形成される形状、もしくは、異方性を有する幾何学形状であって、正極集電体４１Ａの長手方向に幾何学形状の長尺方向が略平行し、正極集電体４１Ａ上に分散して形成される形状とする。
【００８４】
正極活物質層４１Ｂは、例えば正極活物質と、導電剤と、結着剤とを含有して構成されている。正極活物質層４１Ｂは、正極活物質としてリチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料のいずれか１種または２種以上を含んでおり、必要に応じて、結着剤や導電剤等の他の材料を含んでいてもよい。
【００８５】
リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、例えば、リチウム含有化合物が好ましい。高いエネルギー密度が得られるからである。リチウム含有化合物としては、例えば、リチウムと遷移金属元素とを含む複合酸化物や、リチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化合物などが挙げられる。中でも、遷移金属元素としてコバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）および鉄（Ｆｅ）からなる群のうちの少なくとも１種を含むものが好ましい。より高い電圧が得られるからである。
【００８６】
正極材料は、例えば、ＬｉxＭ１Ｏ2あるいはＬｉyＭ２ＰＯ4で表されるリチウム含有化合物を用いることができる。式中、Ｍ１およびＭ２は１種類以上の遷移金属元素を表す。ｘおよびｙの値は電池の充放電状態によって異なり、通常、０．０５≦ｘ≦１．１０、０．０５≦ｙ≦１．１０である。リチウムと遷移金属元素とを含む複合酸化物としては、例えば、リチウムコバルト複合酸化物（ＬｉxＣｏＯ2）、リチウムニッケル複合酸化物（ＬｉyＮｉＯ2）、リチウムニッケルコバルト複合酸化物（ＬｉxＮｉ1-zＣｏzＯ2（０＜ｚ＜１））、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物（ＬｉxＮｉ(1-v-w)ＣｏvＭｎwＯ2（０＜ｖ＋ｗ＜１、ｖ＞０、ｗ＞０））、またはスピネル型構造を有するリチウムマンガン複合酸化物（ＬｉＭｎ2Ｏ4）あるいはリチウムマンガンニッケル複合酸化物（ＬｉＭｎ2-tＮｉtＯ4（０＜ｔ＜２））などが挙げられる。中でも、コバルトを含む複合酸化物が好ましい。高い容量が得られると共に、優れたサイクル特性も得られるからである。また、リチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化合物としては、例えば、リチウム鉄リン酸化合物（ＬｉＦｅＰＯ4）あるいはリチウム鉄マンガンリン酸化合物（ＬｉＦｅ1-uＭｎuＰＯ4（０＜ｕ＜１））などが挙げられる。
【００８７】
このようなリチウム複合酸化物として、具体的には、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ2）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ2Ｏ4）等が挙げられる。また、遷移金属元素の一部を他の元素に置換した固溶体も使用可能である。例えば、ニッケルコバルト複合リチウム酸化物（ＬｉＮｉ0.5Ｃｏ0.5Ｏ2、ＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.2Ｏ2等）がその例として挙げられる。これらのリチウム複合酸化物は、高電圧を発生でき、エネルギー密度が優れたものである。
【００８８】
更にまた、より高い電極充填性とサイクル特性が得られるという観点から、上記リチウム含有化合物のいずれかよりなる中心粒子の表面を、他のリチウム含有化合物のいずれかよりなる微粒子で被覆した複合粒子としてもよい。
【００８９】
この他、リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、例えば、酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ5）、二酸化チタン（ＴｉＯ2）、二酸化マンガン（ＭｎＯ2）等の酸化物、二硫化鉄（ＦｅＳ2）、二硫化チタン（ＴｉＳ2）、二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）等の二硫化物、二セレン化ニオブ（ＮｂＳｅ2）等のリチウムを含有しないカルコゲン化物（特に層状化合物やスピネル型化合物）、リチウムを含有するリチウム含有化合物、または、硫黄、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリアセチレンあるいはポリピロール等の導電性高分子も挙げられる。もちろん、リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料は、上記以外のものであってもよい。また、上記した一連の正極材料は、任意の組み合わせで２種以上混合されてもよい。
【００９０】
導電剤としては、例えばカーボンブラックあるいはグラファイト等の炭素材料等が用いられる。結着剤としては、例えば、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）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）およびカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等の樹脂材料、ならびにこれら樹脂材料を主体とする共重合体等から選択される少なくとも１種が用いられる。
【００９１】
正極４１は正極集電体４１Ａの一端部にスポット溶接または超音波溶接で接続された正極リード４５を有している。この正極リード４５は金属箔、網目状のものが望ましいが、電気化学的および化学的に安定であり、導通がとれるものであれば金属でなくとも問題はない。正極リード４５の材料としては、例えばアルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）等が挙げられる。
【００９２】
［負極］
負極４２は、負極活物質を含有する負極活物質層４２Ｂが、負極集電体４２Ａの両面上に形成されたものであり、帯状に形成されたものである。
【００９３】
負極集電体４２Ａは、例えば銅（Ｃｕ）箔およびニッケル（Ｎｉ）箔等の金属箔により構成されている。第２の実施の形態の非水電解質電池３０において、負極集電体４２Ａは、第１の実施の形態に係る集電体１０と同様に、上述の金属箔に第１の実施の形態に説明した圧縮パターン部１ａが形成されてなる。なお、負極集電体４２Ａの一方の面に圧縮パターン部１ａを設けた場合、圧縮パターン部１ａ形成面が、巻回電極体４０の巻回内側向きの面、巻回外側向きの面のいずれになるように構成してもよい。
【００９４】
また、負極集電体４２Ａに設けられる圧縮パターン部１ａは、例えば負極集電体４２Ａの長手方向に連続もしくは断続して形成される形状、もしくは、異方性を有する幾何学形状であって、負極集電体４２Ａの長手方向に幾何学形状の長尺方向が略平行し、負極集電体４２Ａ上に分散して形成される形状とする。
【００９５】
負極活物質層４２Ｂは、負極活物質として、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料のいずれか１種または２種以上を含んで構成されており、必要に応じて、正極活物質層４１Ｂと同様の結着剤や導電剤等の他の材料を含んで構成されていてもよい。この際、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料における充電可能な容量は、正極の放電容量よりも大きくなっていることが好ましい。
【００９６】
リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、例えば、炭素材料が挙げられる。この炭素材料とは、例えば、易黒鉛化性炭素や、（００２）面の面間隔が０．３７ｎｍ以上の難黒鉛化性炭素や、（００２）面の面間隔が０．３４ｎｍ以下の黒鉛などである。より具体的には、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素繊維、有機高分子化合物焼成体、活性炭またはカーボンブラック類などがある。このうち、コークス類には、ピッチコークス、ニードルコークスまたは石油コークスなどが含まれる。有機高分子化合物焼成体とは、フェノール樹脂やフラン樹脂などを適当な温度で焼成して炭素化したものをいう。炭素材料は、リチウムの吸蔵および放出に伴う結晶構造の変化が非常に少ないため、高いエネルギー密度が得られると共に優れたサイクル特性が得られ、さらに導電剤としても機能するので好ましい。なお、炭素材料の形状は、繊維状、球状、粒状または鱗片状のいずれでもよい。
【００９７】
上述の炭素材料の他、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、例えば、リチウムを吸蔵および放出することが可能であると共に金属元素および半金属元素のうちの少なくとも１種を構成元素として有する材料が挙げられる。高いエネルギー密度が得られるからである。このような負極材料は、金属元素または半金属元素の単体でも合金でも化合物でもよく、それらの１種または２種以上の相を少なくとも一部に有するようなものでもよい。なお、本技術における「合金」には、２種以上の金属元素からなるものに加えて、１種以上の金属元素と１種以上の半金属元素とを含むものも含まれる。また、「合金」は、非金属元素を含んでいてもよい。この組織には、固溶体、共晶（共融混合物）、金属間化合物、またはそれらの２種以上が共存するものがある。
【００９８】
なお、負極材料として金属元素または半金属元素の単体、合金または化合物のような金属系材料を主として用いた場合、炭素材料を主として用いた場合と比較して、非水電解質電池３０の充放電に伴う負極活物質層４２Ｂの膨張・収縮が大きくなる。このため、耐力を向上させた本技術の集電体１０を負極集電体４２Ａとして用いることがより好ましい。また、巻回電極体４０において負極４２と正極４１とが圧接しているため、正極４１は負極活物質層４２Ｂの膨張・収縮の影響を負極４２と同様に受ける。このため、負極材料として上述の様な金属系材料を用いた場合、正極集電体４１Ａについても負極集電体４２Ａと同様に、本技術の集電体１０を用いることが好ましい。
【００９９】
上記した金属元素または半金属元素としては、例えば、リチウムと合金を形成することが可能な金属元素または半金属元素が挙げられる。具体的には、マグネシウム（Ｍｇ）、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、カドミウム（Ｃｄ）、銀（Ａｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、イットリウム（Ｙ）、パラジウム（Ｐｄ）または白金（Ｐｔ）などである。これらは結晶質のものでもアモルファスのものでもよい。
【０１００】
中でも、この負極材料としては、短周期型周期表における４Ｂ族の金属元素あるいは半金属元素を構成元素として含むものが好ましく、より好ましいのはケイ素（Ｓｉ）およびスズ（Ｓｎ）の少なくとも一方を構成元素として含むものであり、特に好ましくは少なくともケイ素を含むものである。ケイ素（Ｓｉ）およびスズ（Ｓｎ）は、リチウムを吸蔵および放出する能力が大きく、高いエネルギー密度を得ることができるからである。ケイ素およびスズのうちの少なくとも１種を有する負極材料としては、例えば、ケイ素の単体、合金または化合物や、スズの単体、合金または化合物や、それらの１種または２種以上の相を少なくとも一部に有する材料が挙げられる。
【０１０１】
ケイ素の合金としては、例えば、ケイ素以外の第２の構成元素として、スズ（Ｓｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）およびクロム（Ｃｒ）からなる群のうちの少なくとも１種を含むものが挙げられる。スズの合金としては、例えば、スズ（Ｓｎ）以外の第２の構成元素として、ケイ素（Ｓｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）およびクロム（Ｃｒ）からなる群のうちの少なくとも１種を含むものが挙げられる。
【０１０２】
スズの化合物またはケイ素の化合物としては、例えば、酸素（Ｏ）または炭素（Ｃ）を含むものが挙げられ、スズ（Ｓｎ）またはケイ素（Ｓｉ）に加えて、上記した第２の構成元素を含んでいてもよい。
【０１０３】
特に、ケイ素（Ｓｉ）およびスズ（Ｓｎ）のうちの少なくとも１種を含む負極材料としては、例えば、スズ（Ｓｎ）を第１の構成元素とし、そのスズ（Ｓｎ）に加えて第２の構成元素と第３の構成元素とを含むものが好ましい。勿論、この負極材料を上記した負極材料と共に用いてもよい。第２の構成元素は、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、銀（Ａｇ）、インジウム（Ｉｎ）、セリウム（Ｃｅ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、ビスマス（Ｂｉ）およびケイ素（Ｓｉ）からなる群のうちの少なくとも１種である。第３の構成元素は、ホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、アルミニウム（Ａｌ）およびリン（Ｐ）からなる群のうちの少なくとも１種である。第２の元素および第３の元素を含むことにより、サイクル特性が向上するからである。
【０１０４】
中でも、スズ（Ｓｎ）、コバルト（Ｃｏ）および炭素（Ｃ）を構成元素として含み、炭素（Ｃ）の含有量が９．９質量％以上２９．７質量％以下の範囲内、スズ（Ｓｎ）およびコバルト（Ｃｏ）の合計に対するコバルト（Ｃｏ）の割合（Ｃｏ／（Ｓｎ＋Ｃｏ））が３０質量％以上７０質量％以下の範囲内であるＳｎＣｏＣ含有材料が好ましい。このような組成範囲において、高いエネルギー密度が得られると共に優れたサイクル特性が得られるからである。
【０１０５】
このＳｎＣｏＣ含有材料は、必要に応じて、さらに他の構成元素を含んでいてもよい。他の構成元素としては、例えば、ケイ素（Ｓｉ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、インジウム（Ｉｎ）、ニオブ（Ｎｂ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、リン（Ｐ）、ガリウム（Ｇａ）またはビスマス（Ｂｉ）などが好ましく、それらの２種以上を含んでいてもよい。容量特性またはサイクル特性がさらに向上するからである。
【０１０６】
なお、ＳｎＣｏＣ含有材料は、スズ（Ｓｎ）、コバルト（Ｃｏ）および炭素（Ｃ）を含む相を有しており、この相は結晶性の低いまたは非晶質な構造を有していることが好ましい。また、ＳｎＣｏＣ含有材料では、構成元素である炭素の少なくとも一部が、他の構成元素である金属元素あるいは半金属元素と結合していることが好ましい。サイクル特性の低下は、スズ（Ｓｎ）などが凝集あるいは結晶化することによるものであると考えられるが、炭素（Ｃ）が他の元素と結合することにより、そのような凝集または結晶化が抑制されるからである。
【０１０７】
また、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、例えば、リチウムを吸蔵および放出することが可能な金属酸化物または高分子化合物なども挙げられる。金属酸化物とは、例えば、酸化鉄、酸化ルテニウムまたは酸化モリブデンなどであり、高分子化合物とは、例えば、ポリアセチレン、ポリアニリンまたはポリピロールなどである。
【０１０８】
なお、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料は、上記以外のものであってもよい。また、上記の負極材料は、任意の組み合わせで２種以上混合されてもよい。
【０１０９】
負極活物質層４２Ｂは、例えば、気相法、液相法、溶射法、焼成法、または塗布のいずれにより形成してもよく、それらの２以上を組み合わせてもよい。負極活物質層４２Ｂを気相法、液相法、溶射法若しくは焼成法、またはそれらの２種以上の方法を用いて形成する場合には、負極活物質層４２Ｂと負極集電体４２Ａとが界面の少なくとも一部において合金化していることが好ましい。具体的には、界面において負極集電体４２Ａの構成元素が負極活物質層４２Ｂに拡散し、あるいは負極活物質層４２Ｂの構成元素が負極集電体４２Ａに拡散し、またはそれらの構成元素が互いに拡散し合っていることが好ましい。充放電に伴う負極活物質層４２Ｂの膨張および収縮による破壊を抑制することができると共に、負極活物質層４２Ｂと負極集電体４２Ａとの間の電子伝導性を向上させることができるからである。
【０１１０】
なお、気相法としては、例えば、物理堆積法または化学堆積法、具体的には真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法、熱化学気相成長(ＣＶＤ;Chemical Vapor Deposition)法またはプラズマ化学気相成長法などが挙げられる。液相法としては、電気鍍金または無電解鍍金等の公知の手法を用いることができる。焼成法とは、例えば、粒子状の負極活物質を結着剤などと混合して溶剤に分散させることにより塗布したのち、結着剤等の融点よりも高い温度で熱処理する方法である。焼成法に関しても公知の手法が利用可能であり、例えば、雰囲気焼成法、反応焼成法またはホットプレス焼成法が挙げられる。
【０１１１】
負極４２は負極集電体４２Ａの一端部にスポット溶接または超音波溶接で接続された負極リード４６を有している。この負極リード４６は金属箔、網目状のものが望ましいが、電気化学的および化学的に安定であり、導通がとれるものであれば金属でなくとも問題はない。負極リード４６の材料としては、例えば銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）等が挙げられる。
【０１１２】
［セパレータ］
セパレータ４３は、正極４１と負極４２とを隔離し、両極の接触による電流の短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。セパレータ４３には、例えば液状の非水電解質である非水電解液が含浸されている。この非水電解液は、非水溶媒と、この非水溶媒に溶解された電解質塩とを含んでいる。
【０１１３】
このセパレータ４３は、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）あるいはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等よりなる合成樹脂製の多孔質膜、またはセラミック製の多孔質膜により構成されている。また、これらの２種以上の多孔質膜を積層した構造とされていてもよい。
【０１１４】
また、セパレータ４３は、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の樹脂材料のうち数種を混合して多孔質膜としてもよい。さらに、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の多孔質膜の表面に、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）にアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、シリカ（ＳｉＯ2）等のセラミックス粒子が混合された表面層を形成してもよい。上述の様なポリオレフィン系樹脂材料からなる多孔質膜はショート防止効果に優れ、かつシャットダウン効果による電池の安全性向上を図ることができるので好ましい。
【０１１５】
［非水電解液］
非水電解液は、電解質塩と、この電解質塩を溶解する非水溶媒とを含んでいる。
【０１１６】
電解質塩は、例えば、リチウム塩等の軽金属化合物の１種あるいは２種以上を含有している。このリチウム塩としては、例えば、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ4）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）、六フッ化ヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＦ6）、テトラフェニルホウ酸リチウム（ＬｉＢ（Ｃ6Ｈ5）4）、メタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＨ3ＳＯ3）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ3ＳＯ3）、テトラクロロアルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＣｌ4）、六フッ化ケイ酸二リチウム（Ｌｉ2ＳｉＦ6）、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）あるいは臭化リチウム（ＬｉＢｒ）などが挙げられる。中でも、六フッ化リン酸リチウム、四フッ化ホウ酸リチウム、過塩素酸リチウムおよび六フッ化ヒ酸リチウムからなる群のうちの少なくとも１種が好ましく、六フッ化リン酸リチウムがより好ましい。
【０１１７】
非水溶媒としては、例えば、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトンあるいはε−カプロラクトン等のラクトン系溶媒、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ブチレン、炭酸ビニレン、炭酸ジメチル、炭酸エチルメチルあるいは炭酸ジエチル等の炭酸エステル系溶媒、１，２−ジメトキシエタン、１−エトキシ−２−メトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、テトラヒドロフランあるいは２−メチルテトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、アセトニトリル等のニトリル系溶媒、スルフォラン系溶媒、リン酸類、リン酸エステル溶媒、またはピロリドン類等の非水溶媒が挙げられる。溶媒は、いずれか１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
【０１１８】
また、非水溶媒として、環状炭酸エステルおよび鎖状炭酸エステルを混合して用いることが好ましく、環状炭酸エステルまたは鎖状炭酸エステルの水素の一部または全部がフッ素化された化合物を含むことがより好ましい。このフッ素化された化合物としては、フルオロエチレンカーボネート（４−フルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オン：ＦＥＣ）およびジフルオロエチレンカーボネート（４，５−ジフルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オン：ＤＦＥＣ）を用いることが好ましい。負極活物質としてケイ素（Ｓｉ）、スズ（Ｓｎ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）等の化合物を含む負極４２を用いた場合であっても、充放電サイクル特性を向上させることができ、特にジフルオロエチレンカーボネートがサイクル特性改善効果に優れるからである。
【０１１９】
（２−２）非水電解質電池の製造方法
この非水電解質電池３０は、例えば、次のようにして製造することができる。なお、正極４１および負極４２に用いる正極集電体４１Ａおよび負極集電体４２Ａの製造方法は、第１の実施の形態で説明した集電体１０と同様のプレス工程を経た工程により形成することができる。
【０１２０】
［正極の製造方法］
正極活物質と、結着剤と、導電剤とを混合して正極合剤を調製し、この正極合剤をＮ−メチル−２−ピロリドンなどの溶剤に分散して混合液を調製する。次に、この正極合剤スラリーを正極集電体４１Ａに塗布し乾燥させたのち、ロールプレス機などにより圧縮成型して正極活物質層４１Ｂを形成し、正極４１を得る。
【０１２１】
なお、正極活物質層４１Ｂの形成工程は、正極集電体４１Ａの圧縮パターン部１ａ形成工程と連続した工程とすることが好ましい。
【０１２２】
［負極の製造方法］
負極活物質と、結着剤とを混合して負極合剤を調製し、この負極合剤をＮ−メチル−２−ピロリドンなどの溶剤に分散させて負極合剤スラリーとする。次に、この負極合剤スラリーを負極集電体４２Ａに塗布し溶剤を乾燥させたのち、ロールプレス機などにより圧縮成型して負極活物質層４２Ｂを形成し、負極４２を得る。
【０１２３】
また、金属系、もしくは合金系負極を用いる場合には、気相法、液相法、溶射法もしくは焼成法等を用いることができる。また、それらの２種以上の方法を用いる場合には、負極集電体４２Ａと負極活物質層４２Ｂとが界面の少なくとも一部において合金化していることが好ましい。具体的には、界面において負極集電体４２Ａの構成元素が負極活物質層４２Ｂに拡散し、あるいは負極活物質層４２Ｂの構成元素が負極集電体４２Ａに拡散し、またはそれらの構成元素が互いに拡散し合っていることが好ましい。充放電に伴う負極活物質層４２Ｂの膨張および収縮による破壊を抑制することができると共に、負極活物質層４２Ｂと負極集電体４２Ａとの間の電子伝導性を向上させることができるからである。
【０１２４】
なお、気相法としては、例えば、物理堆積法または化学堆積法、具体的には真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法、熱化学気相成長（ＣＶＤ；Chemical Vapor Deposition）法またはプラズマ化学気相成長法などが挙げられる。液相法としては、電気鍍金または無電解鍍金などの公知の手法を用いることができる。焼成法とは、例えば、粒子状の負極活物質を結着剤などと混合して溶剤に分散させることにより塗布したのち、結着剤などの融点よりも高い温度で熱処理する方法である。焼成法に関しても公知の手法が利用可能であり、例えば、雰囲気焼成法、反応焼成法またはホットプレス焼成法が挙げられる。
【０１２５】
なお、負極活物質層４２Ｂの形成工程は、負極集電体４２Ａの圧縮パターン部１ａ形成工程と連続した工程とすることが好ましい。
【０１２６】
［センターピンの作製］
薄い板状のセンターピン材料を用意し、このセンターピン材料を例えばプレス加工により所望の大きさに切断する。続いて、センターピン材料を丸めて筒状に成形し、両端にテーパーをつけてテーパー部を設けることにより、センターピン４４を形成する。
【０１２７】
［非水電解質電池の組み立て］
正極４１と負極４２とをセパレータ４３を介して積層した後、巻回して巻回電極体４０を作製する。次に、センターピン４４を巻回電極体４０の中心に挿入する。続いて、巻回電極体４０を一対の絶縁板３２ａ、３２ｂで挟み、負極リード４６を電池缶３１の缶底部に溶接すると共に、正極リード４５を安全弁３４の突出部３４ａに溶接する。次に、巻回電極体４０を電池缶３１の内部に収容し、非水電解液を電池缶３１の内部に注入し、セパレータ４３に含浸させる。最後に、電池缶３１の開口端部に電池蓋３３、安全弁３４等の安全弁機構および熱感抵抗素子３７を、ガスケット３８を介してかしめることにより固定する。これにより、図１１に示した本技術の非水電解質電池３０が完成する。
【０１２８】
この非水電解質電池３０では、充電を行うと、例えば、正極４１からリチウムイオンが放出され、セパレータ４３に含浸された非水電解液を介して負極４２に吸蔵される。放電を行うと、例えば、負極４２からリチウムイオンが放出され、セパレータ４３に含浸された非水電解液を介して正極４１に吸蔵される。
【０１２９】
なお、第２の実施の形態では、正極集電体４１Ａおよび負極集電体４２Ａの双方に圧縮パターン部１ａを形成する例について説明したが、正極集電体４１Ａおよび負極集電体４２Ａの少なくとも一方に圧縮パターン部１ａを形成するようにしてもよい。
【０１３０】
＜効果＞
第２の実施の形態によれば、正極集電体４１Ａおよび負極集電体４２Ａの破断を抑制し、非水電解質電池３０の電池特性の低下や、電池機能の停止を抑制することができる。
【０１３１】
３．第３の実施の形態
第３の実施の形態では、積層電極体を備える非水電解質電池の例について説明する。
【０１３２】
（３−１）非水電解質電池の全体構成
［非水電解質電池の構造］
図１３は、第３の実施の形態にかかる非水電解質電池５０の一構成例を示す斜視図および斜視分解図である。図１３Ａは、非水電解質電池５０の外観を示す斜視図であり、図１３Ｂは、非水電解質電池５０の構成を示す斜視分解図であり、図１３Ｃは、図１３Ａに示す非水電解質電池５０の下面の構成を示す斜視図である。なお、下記の説明では、非水電解質電池５０のうち、正極リード５２および負極リード５３が導出される部分をトップ部、トップ部に対向する後方部分をボトム部、トップ部とボトム部とに挟まれた両辺をサイド部とする。
【０１３３】
第３の実施の形態の非水電解質電池５０は、電池素子である積層電極体６０がラミネートフィルムからなる外装部材５１の積層電極体収納部５６に収容されて外装されたものであり、外装部材５１同士が封止された部分からは、積層電極体６０と電気的に接続された正極リード５２および負極リード５３が電池外部に導出されている。正極リード５２および負極リード５３は同一の辺から外部に導出されているが、互いに対向する辺から導出されていてもよい。
【０１３４】
［積層電極体］
積層電極体６０は、図１４Ａに示す矩形状の正極６１と、図１４Ｂに示す矩形状の負極６２とにより構成されている。図１４Ｃに示すように、積層電極体６０は、正極６１および負極６２がセパレータ６３を介して交互に積層された積層型電極構造を有している。なお、図１４Ｃは、図１３ＡのＩ−Ｉ断面に沿った断面図である。
【０１３５】
第３の実施の形態では、図１４Ｃに示すように、積層型電極構造の一例として積層電極体６０の最表層がセパレータ６３となるように、セパレータ６３、負極６２、セパレータ６３、正極６１、セパレータ６３、負極６２・・・セパレータ６３、負極６２、セパレータ６３のように順に積層された積層電極体６０を用いる。なお、積層電極体６０の最表層は、セパレータ６３に限ったものではなく、正極６１もしくは負極６２が最表層となっていてもよい。
【０１３６】
積層電極体６０からは、複数枚の正極６１からそれぞれ延出される正極タブ６１Ｃと、複数枚の負極６２からそれぞれ延出される負極タブ６２Ｃとが導出されている。複数枚重ねられた正極タブ６１Ｃは、曲げ部分において適切なたるみを持った状態で断面が略Ｕ字状となるように折り曲げられて構成されている。複数枚重ねられた正極タブ６１Ｃの先端部には、超音波溶接または抵抗溶接正極等の方法により正極リード５２が接続されている。
【０１３７】
また、図示しないものの、負極タブ６２Ｃは、正極６１と同様に、複数枚重ねられた上で、曲げ部分において適切なたるみを持った状態で断面が略Ｕ字状となるように折り曲げられて構成されている。複数枚重ねられた負極タブ６２Ｃの先端部には、超音波溶接または抵抗溶接正極等の方法により負極リード５３が接続されている。
【０１３８】
以下、積層電極体６０を構成する各部について説明する。
【０１３９】
［正極］
図１４Ａに示すように、正極６１は、矩形状の主面部と、この主面部から延出する延出部を備える正極集電体６１Ａを有し、正極集電体６１Ａの矩形状の主面上には正極活物質層６１Ｂが形成されている。正極集電体６１Ａにおいて、正極活物質層６１Ｂが形成されない延出部は、正極リード５２を接続するための接続タブである正極タブ６１Ｃとしての機能を備える。正極集電体６１Ａとしては、第２の実施の形態と同様に、例えばアルミニウム（Ａｌ）箔、ニッケル（Ｎｉ）箔あるいはステンレス（ＳＵＳ）箔等の金属箔を用いることができる。
【０１４０】
第３の実施の形態の非水電解質電池５０において、正極集電体６１Ａの主面部には、第１の実施の形態に係る集電体１０と同様に、上述の金属箔に第１の実施の形態に説明した圧縮パターン部１ａが形成される。正極集電体６１Ａに設けられる圧縮パターン部１ａは、例えば正極集電体６１Ａの主面部に分散して形成される異方性を有しない幾何学形状とする。
【０１４１】
正極活物質層６１Ｂを構成する正極活物質、導電剤および結着剤は、第２の実施の形態の正極４１と同様の材料を用いることができる。
【０１４２】
［負極］
図１４Ｂに示すように、負極６２は、矩形状の主面部と、この主面部から延出する延出部を備える負極集電体６２Ａを有し、負極集電体６２Ａの矩形状の主面上には負極活物質層６２Ｂが形成されている。負極集電体６２Ａにおいて、負極活物質層６２Ｂが形成されない延出部は、負極リード５３を接続するための接続タブである負極タブ６２Ｃとしての機能を備える。負極集電体６２Ａとしては、第２の実施の形態と同様に、例えば銅（Ｃｕ）箔およびニッケル（Ｎｉ）箔等の金属箔を用いることができる。
【０１４３】
第３の実施の形態の非水電解質電池５０において、負極集電体６２Ａの主面部には、第１の実施の形態に係る集電体１０と同様に、上述の金属箔に第１の実施の形態に説明した圧縮パターン部１ａが形成される。負極集電体６２Ａに設けられる圧縮パターン部１ａは、例えば、負極集電体６２Ａの主面部に分散して形成される異方性を有しない幾何学形状とする。
【０１４４】
負極活物質層６２Ｂを構成する負極活物質、導電剤および結着剤は、第２の実施の形態の負極４２と同様の材料を用いることができる。
【０１４５】
［正極リード］
複数枚の正極タブ６１Ｃと接続する正極リード５２は、例えばアルミニウム（Ａｌ）等からなる金属リード体を用いることができる。正極リード５２の外装部材５１と対向する一部分には、外装部材５１と正極リード５２との接着性を向上させるための密着フィルムであるシーラント５４が設けられる。シーラント５４は、金属材料との接着性の高い樹脂材料により構成され、例えば正極リード５２が上述した金属材料から構成される場合には、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、変性ポリエチレンまたは変性ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂により構成されることが好ましい。
【０１４６】
シーラント５４の厚みは、５０μｍ以上１３０μｍ以下とすることが好ましい。５０μｍ未満では正極リード５２と外装部材５１との接着性に劣り、１３０μｍを超えると熱融着時における溶融樹脂の流動量が多く、製造工程上好ましくない。
【０１４７】
［負極リード］
複数枚の負極タブ６２Ｃと接続する負極リード５３は、例えばニッケル（Ｎｉ）等からなる金属リード体を用いることができる。負極リード５３の外装部材５１と対向する一部分には、正極リード５２と同様に、外装部材５１と負極リード５３との接着性を向上させるための密着フィルムであるシーラント５４が設けられる。
【０１４８】
［セパレータ］
セパレータ６３は、第２の実施の形態に係るセパレータ４３と同様の多孔質膜を用いることができる。また、第３の実施の形態のように、ラミネートフィルムからなる外装部材１で外装した非水電解質電池５０では、非水電解液の漏液を防止するために、非水電解液をゲル化させたゲル電解質を形成する構成としてもよい。このようなゲル電解質を形成するために、表面に予めフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を含む高分子材料が付着されたセパレータ６３を用いてもよい。表面に予めフッ化ビニリデンを含む高分子材料が付着されたセパレータ６３を用いることにより、後にフッ化ビニリデンを含む高分子材料と非水電解液とが反応して、非水電解液を保持してゲル電解質が形成される。
【０１４９】
［非水電解質］
第３の実施の形態の非水電解質電池５０では、第２の実施の形態と同様に、非水溶媒に電解質塩が溶解された非水電解液を用いることができる。非水電解液は、積層電極体６０とともに外装部材５１内に封入される。
【０１５０】
また、上述の様に表面にフッ化ビニリデンを含む高分子材料が付着されたセパレータ６３を用いずにゲル電解質層を形成してもよい。この場合には、非水電解液を高分子に取り込むことで形成されるゾル溶液を正極６１および負極６２のそれぞれの両面、もしくはセパレータ６３の両面に塗布した後乾燥させる。これにより、非水電解液が高分子材料に取り込まれたゲル電解質層を形成することができる。
【０１５１】
［ラミネートフィルム］
外装部材５１は、図１５に示すように、例えば積層電極体６０対向側から内側樹脂層５１ｃ、金属層５１ａおよび外側樹脂層５１ｂをこの順に積層し貼り合わせた構造を有するラミネートフィルムである。外側樹脂層５１ｂおよび内側樹脂層５１ｃと、金属層５１ａとの間には、例えば厚さ２μｍ以上３μｍ以下程度の接着層を設けても良い。外側樹脂層５１ｂおよび内側樹脂層５１ｃは、それぞれ複数層で構成されてもよい。また、非水電解質電池５０をさらに硬質の外装ケース等に収容する場合には、外装部材５１は金属層５１ａを有しない樹脂フィルムであってもよい。
【０１５２】
金属層５１ａを構成する金属材料としては、耐透湿性のバリア膜としての機能を備えていれば良く、アルミニウム（Ａｌ）箔、ステンレス（ＳＵＳ）箔、ニッケル（Ｎｉ）箔およびメッキを施した鉄（Ｆｅ）箔などを使用することができる。なかでも、薄く軽量で加工性に優れるアルミニウム箔を好適に用いることが好ましい。特に、加工性の点から、例えば焼きなまし処理済みの軟質アルミニウム（Ａｌ）が好ましく、例えば、ＪＩＳ規格におけるＡ８０２１Ｐ−Ｏ、Ａ８０７９Ｐ−ＯまたはＡ１Ｎ３０−Ｏ等を用いるのが好ましい。
【０１５３】
金属層５１ａの厚みは、電池外装材として必要とされる強度が得られれば任意に設定可能であるが、３０μｍ以上５０μｍ以下とすることが好ましい。この範囲とすることにより、充分な材料強度を備えるとともに、高い加工性を得ることができる。また、外装部材５１の厚さが増大することによる非水電解質電池５０の体積効率の低下も抑制することができる。
【０１５４】
内側樹脂層５１ｃは、熱で溶けて互いに融着する部分であり、ポリエチレン（ＰＥ）、無軸延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）等が使用可能であり、これらから複数種類選択して用いることも可能である。
【０１５５】
内側樹脂層５１ｃの厚みは、２０μｍ以上５０μｍ以下とすることが好ましい。この範囲とすることにより、外装部材５１の封止性が高くなり、また封止時の圧力緩衝作用を十分に得ることができため、短絡の発生を抑制できる。また、電池外部からの水分浸入経路となる内側樹脂層５１ｃを必要以上に厚くしないことで、電池内部でのガス発生およびそれに伴う電池膨れ、ならびに電池特性の低下を抑制することができる。なお、内側樹脂層５１ｃの厚みは、積層電極体６０に外装前の状態における厚みである。積層電極体６０に対して外装部材５１を外装し、封止した後は、２層の内側樹脂層５１ｃが互いに融着されるため、内側樹脂層５１ｃの厚みは上記範囲から外れる場合もある。
【０１５６】
外側樹脂層５１ｂとしては、外観の美しさや強靱さ、柔軟性などからポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエステル等が用いられる。具体的には、ナイロン（Ｎｙ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）が用いられ、これらから複数種類選択して用いることも可能である。
【０１５７】
なお、内側樹脂層５１ｃ同士を熱融着により溶融させて外装部材５１を接着するため、外側樹脂層５１ｂは、内側樹脂層５１ｃよりも高い融点を有することが好ましい。熱融着時に内側樹脂層５１ｃのみを溶融させるためである。このため、外側樹脂層５１ｂは、内側樹脂層５１ｃとして選択された樹脂材料によって使用可能な材料を選択可能である。
【０１５８】
外側樹脂層５１ｂの厚みは、１０μｍ以上３０μｍ以下とすることが好ましい。この範囲とすることにより、保護層としての機能を十分に得ることができ、また不必要に厚みを増大させないため、非水電解質電池５０の体積効率の低下を抑制する。
【０１５９】
（３−２）非水電解質電池の製造方法
この非水電解質電池５０は、例えば、次のようにして製造することができる。なお、正極６１および負極６２に用いる正極集電体６１Ａおよび負極集電体６２Ａの製造方法は、第１の実施の形態で説明した集電体１０と同様のプレス工程を経た工程により形成することができる。
【０１６０】
［正極の作製］
第２の実施の形態と同様にして正極合剤スラリーを作製し、帯状に連続した正極集電体６１Ａとなる金属箔の両面の一端に正極集電体露出部を設けるようにして正極合剤スラリーを塗布する。続いて、正極合剤スラリー中の溶剤を乾燥させたのち、ロールプレス機などにより圧縮成型して正極活物質層６１Ｂを形成し、正極シートとする。この正極シートを所定の寸法に切断し、正極６１を作製する。このとき、正極活物質層６１Ｂを形成しなかった正極集電体露出部分を正極タブ６１Ｃとするように切断する。これにより、正極タブ６１Ｃが一体に形成された正極６１が得られる。
【０１６１】
［負極の作製］
第２の実施の形態と同様にして負極合剤スラリーを作製し、帯状に連続した負極集電体６２Ａとなる金属箔の両面の一端に負極集電体露出部を設けるようにして負極合剤スラリーを塗布する。続いて、負極合剤スラリー中の溶剤を乾燥させたのち、ロールプレス機などにより圧縮成型して負極活物質層６２Ｂを形成し、負極シートとする。この負極シートを所定の寸法に切断し、負極６２を作製する。このとき、負極活物質層６２Ｂを形成しなかった負極集電体露出部分を負極タブ６２Ｃとするように切断する。これにより、負極タブ６２Ｃが一体に形成された負極６２が得られる。
【０１６２】
［積層工程］
次いで、正極６１と負極６２とを、セパレータ６３を介して交互に積層する。続いて、正極６１、負極６２およびセパレータ６３が密着するように押圧した状態で、例えば接着テープ等の固定部材５５を用いて固定し、積層電極体６０を作製する。固定部材５５を用いて固定する場合には、例えば積層電極体６０の両サイド部に固定部材５５を設ける。
【０１６３】
次に、複数枚の正極タブ６１Ｃおよび複数枚の負極タブ６２Ｃを断面Ｕ字状となるようにそれぞれ折り曲げる。正極タブ６１Ｃおよび負極タブ６２Ｃは、例えば特開２００９−１８７７６８号公報のタブ折り曲げ方法を用いて折り曲げられることが好ましい。
【０１６４】
［外装工程］
このあと、作製した積層電極体６０を外装部材５１で外装し、サイド部の一方と、トップ部およびボトム部をヒータヘッドで加熱して熱融着する。正極リード５２および負極リード５３が導出されたトップ部およびボトム部は、例えば切り欠きを有するヒータヘッドで加熱して熱融着する。
【０１６５】
続いて、熱融着していない他のサイド部の開口から、非水電解液を注液する。最後に、注液を行ったサイド部の外装部材５１を熱融着し、積層電極体６０を外装部材５１内に封止し、非水電解質電池５０を作製する。セパレータ６３の表面に予めフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を含む高分子材料が付着されている場合には、さらに外装部材５１の外部から積層電極体６０を加圧および加熱し、非水電解液をフッ化ビニリデンを含む高分子材料に保持させる。これにより、正極６１および負極６２間にゲル電解質層が形成される。
【０１６６】
＜効果＞
第３の実施の形態によれば、正極集電体６１Ａおよび負極集電体６２Ａの破断を抑制し、非水電解質電池５０の電池特性の低下や、電池機能の停止を抑制することができる。
【０１６７】
４．第４の実施の形態
第４の実施の形態では、第１の実施の形態に係る集電体１０を用いた非水電解質電池が備えられた電池パックについて説明する。
【０１６８】
図１６は、本技術の非水電解質電池を電池パックに適用した場合の回路構成例を示すブロック図である。電池パックは、組電池３０１、外装、充電制御スイッチ３０２ａと、放電制御スイッチ３０３ａ、を備えるスイッチ部３０４、電流検出抵抗３０７、温度検出素子３０８、制御部３１０を備えている。
【０１６９】
また、電池パックは、正極端子３２１および負極端子３２２を備え、充電時には正極端子３２１および負極端子３２２がそれぞれ充電器の正極端子、負極端子に接続され、充電が行われる。また、電子機器使用時には、正極端子３２１および負極端子３２２がそれぞれ電子機器の正極端子、負極端子に接続され、放電が行われる。
【０１７０】
組電池３０１は、複数の非水電解質電池３０１ａを直列および／または並列に接続してなる。この非水電解質電池３０１ａは本技術の非水電解質電池３０、非水電解質電池５０等である。なお、図１６では、６つの非水電解質電池３０１ａが、２並列３直列（２Ｐ３Ｓ）に接続された場合が例として示されているが、その他、ｎ並列ｍ直列（ｎ、ｍは整数）のように、どのような接続方法でもよい。
【０１７１】
スイッチ部３０４は、充電制御スイッチ３０２ａおよびダイオード３０２ｂ、ならびに放電制御スイッチ３０３ａおよびダイオード３０３ｂを備え、制御部３１０によって制御される。ダイオード３０２ｂは、正極端子３２１から組電池３０１の方向に流れる充電電流に対して逆方向で、負極端子３２２から組電池３０１の方向に流れる放電電流に対して順方向の極性を有する。ダイオード３０３ｂは、充電電流に対して順方向で、放電電流に対して逆方向の極性を有する。なお、例では＋側にスイッチ部を設けているが、−側に設けてもよい。
【０１７２】
充電制御スイッチ３０２ａは、電池電圧が過充電検出電圧となった場合にＯＦＦされて、組電池３０１の電流経路に充電電流が流れないように充放電制御部によって制御される。充電制御スイッチのＯＦＦ後は、ダイオード３０２ｂを介することによって放電のみが可能となる。また、充電時に大電流が流れた場合にＯＦＦされて、組電池３０１の電流経路に流れる充電電流を遮断するように、制御部３１０によって制御される。
【０１７３】
放電制御スイッチ３０３ａは、電池電圧が過放電検出電圧となった場合にＯＦＦされて、組電池３０１の電流経路に放電電流が流れないように制御部３１０によって制御される。放電制御スイッチ３０３ａのＯＦＦ後は、ダイオード３０３ｂを介することによって充電のみが可能となる。また、放電時に大電流が流れた場合にＯＦＦされて、組電池３０１の電流経路に流れる放電電流を遮断するように、制御部３１０によって制御される。
【０１７４】
温度検出素子３０８は例えばサーミスタであり、組電池３０１の近傍に設けられ、組電池３０１の温度を測定して測定温度を制御部３１０に供給する。電圧検出部３１１は、組電池３０１およびそれを構成する各非水電解質電池３０１ａの電圧を測定し、この測定電圧をＡ／Ｄ変換して、制御部３１０に供給する。電流測定部３１３は、電流検出抵抗３０７を用いて電流を測定し、この測定電流を制御部３１０に供給する。
【０１７５】
スイッチ制御部３１４は、電圧検出部３１１および電流測定部３１３から入力された電圧および電流を基に、スイッチ部３０４の充電制御スイッチ３０２ａおよび放電制御スイッチ３０３ａを制御する。スイッチ制御部３１４は、非水電解質電池３０１ａのいずれかの電圧が過充電検出電圧もしくは過放電検出電圧以下になったとき、また、大電流が急激に流れたときに、スイッチ部３０４に制御信号を送ることにより、過充電および過放電、過電流充放電を防止する。
【０１７６】
ここで、例えば、非水電解質電池がリチウムイオン二次電池の場合、過充電検出電圧が例えば４．２０Ｖ±０．０５Ｖと定められ、過放電検出電圧が例えば２．４Ｖ±０．１Ｖと定められる。
【０１７７】
充放電スイッチは、例えばＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチを使用できる。この場合ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードがダイオード３０２ｂおよび３０３ｂとして機能する。充放電スイッチとして、Ｐチャンネル型ＦＥＴを使用した場合は、スイッチ制御部３１４は、充電制御スイッチ３０２ａおよび放電制御スイッチ３０３ａのそれぞれのゲートに対して、制御信号ＤＯおよびＣＯをそれぞれ供給する。充電制御スイッチ３０２ａおよび放電制御スイッチ３０３ａはＰチャンネル型である場合、ソース電位より所定値以上低いゲート電位によってＯＮする。すなわち、通常の充電および放電動作では、制御信号ＣＯおよびＤＯをローレベルとし、充電制御スイッチ３０２ａおよび放電制御スイッチ３０３ａをＯＮ状態とする。
【０１７８】
そして、例えば過充電もしくは過放電の際には、制御信号ＣＯおよびＤＯをハイレベルとし、充電制御スイッチ３０２ａおよび放電制御スイッチ３０３ａをＯＦＦ状態とする。
【０１７９】
メモリ３１７は、ＲＡＭやＲＯＭからなり例えば不揮発性メモリであるＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）等からなる。メモリ３１７では、制御部３１０で演算された数値や 、製造工程の段階で測定された各非水電解質電池３０１ａの初期状態における電池の内部抵抗値等が予め記憶され、また適宜、書き換えも可能である。 （また、非水電解質電池３０１ａの満充電容量を記憶させておくことで、制御部３１０とともに例えば残容量を算出することができる。
【０１８０】
温度検出部３１８では、温度検出素子３０８を用いて温度を測定し、異常発熱時に充放電制御を行ったり、残容量の算出における補正を行う。
【０１８１】
５．第５の実施の形態
第５の実施の形態では、第２および第３の実施の形態にかかる非水電解質電池および第４の実施の形態にかかる電池パックを搭載した電子機器、電動車両および蓄電装置等の機器について説明する。第２〜第４の実施の形態で説明した非水電解質電池および電池パックは、電子機器や電動車両、蓄電装置等の機器に電力を供給するために使用することができる。
【０１８２】
電子機器として、例えばノート型パソコン、ＰＤＡ（携帯情報端末）、携帯電話、コードレスフォン子機、ビデオムービー、デジタルスチルカメラ、電子書籍、電子辞書、音楽プレイヤー、ラジオ、ヘッドホン、ゲーム機、ナビゲーションシステム、メモリーカード、ペースメーカー、補聴器、電動工具、電気シェーバー、冷蔵庫、 エアコン、テレビ、ステレオ、温水器、電子レンジ、食器洗い器、洗濯機、乾燥器、照明機器、玩具、医療機器、ロボット、ロードコンディショナー、信号機等が挙げられる。
【０１８３】
また、電動車両としては鉄道車両、ゴルフカート、電動カート、電気自動車（ハイブリッド自動車を含む）等が挙げられ、これらの駆動用電源または補助用電源として用いられる。
【０１８４】
蓄電装置としては、住宅をはじめとする建築物用または発電設備用の電力貯蔵用電源等が挙げられる。
【０１８５】
以下では、上述した適用例のうち、本技術の非水電解質電池を適用した蓄電装置を用いた蓄電システムの具体例を説明する。
【０１８６】
この蓄電システムは、例えば下記の様な構成が挙げられる。第１の蓄電システムは、再生可能エネルギーから発電を行う発電装置によって蓄電装置が充電される蓄電システムである。第２の蓄電システムは、蓄電装置を有し、蓄電装置に接続される電子機器に電力を供給する蓄電システムである。第３の蓄電システムは、蓄電装置から、電力の供給を受ける電子機器である。これらの蓄電システムは、外部の電力供給網と協働して電力の効率的な供給を図るシステムとして実施される。
【０１８７】
さらに、第４の蓄電システムは、蓄電装置から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、蓄電装置に関する情報に基いて車両制御に関する情報処理を行なう制御装置とを有する電動車両である。第５の蓄電システムは、他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報送受信部とを備え、送受信部が受信した情報に基づき、上述した蓄電装置の充放電制御を行う電力システムである。第６の蓄電システムは、上述した蓄電装置から、電力の供給を受け、または発電装置または電力網から蓄電装置に電力を供給する電力システムである。以下、蓄電システムについて説明する。
【０１８８】
（５−１）応用例としての住宅における蓄電システム
本技術の非水電解質電池を用いた蓄電装置を住宅用の蓄電システムに適用した例について、図１７を参照して説明する。例えば住宅１０１用の蓄電システム１００においては、火力発電１０２ａ、原子力発電１０２ｂ、水力発電１０２ｃ等の集中型電力系統１０２から電力網１０９、情報網１１２、スマートメータ１０７、パワーハブ１０８等を介し、電力が蓄電装置１０３に供給される。これと共に、家庭内発電装置１０４等の独立電源から電力が蓄電装置１０３に供給される。蓄電装置１０３に供給された電力が蓄電される。蓄電装置１０３を使用して、住宅１０１で使用する電力が給電される。住宅１０１に限らずビルに関しても同様の蓄電システムを使用できる。
【０１８９】
住宅１０１には、家庭内発電装置１０４、電力消費装置１０５、蓄電装置１０３、各装置を制御する制御装置１１０、スマートメータ１０７、各種情報を取得するセンサ１１１が設けられている。各装置は、電力網１０９および情報網１１２によって接続されている。家庭内発電装置１０４として、太陽電池、燃料電池等が利用され、発電した電力が電力消費装置１０５および／または蓄電装置１０３に供給される。電力消費装置１０５は、冷蔵庫１０５ａ、空調装置１０５ｂ、テレビジョン受信機１０５ｃ、風呂１０５ｄ等である。さらに、電力消費装置１０５には、電動車両１０６が含まれる。電動車両１０６は、電気自動車１０６ａ、ハイブリッドカー１０６ｂ、電気バイク１０６ｃである。
【０１９０】
蓄電装置１０３に対して、本技術の非水電解質電池が適用される。本技術の非水電解質電池は、例えば上述したリチウムイオン二次電池によって構成されていてもよい。スマートメータ１０７は、商用電力の使用量を測定し、測定された使用量を、電力会社に送信する機能を備えている。電力網１０９は、直流給電、交流給電、非接触給電の何れか一つまたは複数を組み合わせてもよい。
【０１９１】
各種のセンサ１１１は、例えば人感センサ、照度センサ、物体検知センサ、消費電力センサ、振動センサ、接触センサ、温度センサ、赤外線センサ等である。各種のセンサ１１１により取得された情報は、制御装置１１０に送信される。センサ１１１からの情報によって、気象の状態、人の状態等が把握されて電力消費装置１０５を自動的に制御してエネルギー消費を最小とすることができる。さらに、制御装置１１０は、住宅１０１に関する情報をインターネットを介して外部の電力会社等に送信することができる。
【０１９２】
パワーハブ１０８によって、電力線の分岐、直流交流変換等の処理がなされる。制御装置１１０と接続される情報網１１２の通信方式としては、ＵＡＲＴ(Universal Asynchronous Receiver-Transceiver:非同期シリアル通信用送受信回路）等の通信インターフェースを使う方法、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＺｉｇＢｅｅ、Ｗｉ−Ｆｉ等の無線通信規格によるセンサーネットワークを利用する方法がある。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ方式は、マルチメディア通信に適用され、一対多接続の通信を行うことができる。ＺｉｇＢｅｅは、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineers）８０２．１５．４の物理層を使用するものである。ＩＥＥＥ８０２．１５．４は、ＰＡＮ（Personal Area Network）またはＷ（Wireless）ＰＡＮと呼ばれる短距離無線ネットワーク規格の名称である。
【０１９３】
制御装置１１０は、外部のサーバ１１３と接続されている。このサーバ１１３は、住宅１０１、電力会社、サービスプロバイダーの何れかによって管理されていてもよい。サーバ１１３が送受信する情報は、たとえば、消費電力情報、生活パターン情報、電力料金、天気情報、天災情報、電力取引に関する情報である。これらの情報は、家庭内の電力消費装置（たとえばテレビジョン受信機）から送受信してもよいが、家庭外の装置（たとえば、携帯電話機等）から送受信してもよい。これらの情報は、表示機能を持つ機器、たとえば、テレビジョン受信機、携帯電話機、ＰＤＡ(Personal Digital Assistants)等に、表示されてもよい。
【０１９４】
各部を制御する制御装置１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等で構成され、この例では、蓄電装置１０３に格納されている。制御装置１１０は、蓄電装置１０３、家庭内発電装置１０４、電力消費装置１０５、各種のセンサ１１１、サーバ１１３と情報網１１２により接続され、例えば、商用電力の使用量と、発電量とを調整する機能を有している。なお、その他にも、電力市場で電力取引を行う機能等を備えていてもよい。
【０１９５】
以上のように、電力が火力１０２ａ、原子力１０２ｂ、水力１０２ｃ等の集中型電力系統１０２のみならず、家庭内発電装置１０４（太陽光発電、風力発電）の発電電力を蓄電装置１０３に蓄えることができる。したがって、家庭内発電装置１０４の発電電力が変動しても、外部に送出する電力量を一定にしたり、または、必要なだけ放電するといった制御を行うことができる。例えば、太陽光発電で得られた電力を蓄電装置１０３に蓄えると共に、夜間は料金が安い深夜電力を蓄電装置１０３に蓄え、昼間の料金が高い時間帯に蓄電装置１０３によって蓄電した電力を放電して利用するといった使い方もできる。
【０１９６】
なお、この例では、制御装置１１０が蓄電装置１０３内に格納される例を説明したが、スマートメータ１０７内に格納されてもよいし、単独で構成されていてもよい。さらに、蓄電システム１００は、集合住宅における複数の家庭を対象として用いられてもよいし、複数の戸建て住宅を対象として用いられてもよい。
【０１９７】
（５−２）応用例としての車両における蓄電システム
本技術を車両用の蓄電システムに適用した例について、図１８を参照して説明する。図１８に、本技術が適用されるシリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の構成の一例を概略的に示す。シリーズハイブリッドシステムはエンジンで動かす発電機で発電された電力、あるいはそれをバッテリーに一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置で走行する車である。
【０１９８】
このハイブリッド車両２００には、エンジン２０１、発電機２０２、電力駆動力変換装置２０３、駆動輪２０４ａ、駆動輪２０４ｂ、車輪２０５ａ、車輪２０５ｂ、バッテリー２０８、車両制御装置２０９、各種センサ２１０、充電口２１１が搭載されている。バッテリー２０８に対して、上述した本技術の非水電解質電池が適用される。
【０１９９】
ハイブリッド車両２００は、電力駆動力変換装置２０３を動力源として走行する。電力駆動力変換装置２０３の一例は、モータである。バッテリー２０８の電力によって電力駆動力変換装置２０３が作動し、この電力駆動力変換装置２０３の回転力が駆動輪２０４ａ、２０４ｂに伝達される。なお、必要な個所に直流−交流（ＤＣ−ＡＣ）あるいは逆変換（ＡＣ−ＤＣ変換）を用いることによって、電力駆動力変換装置２０３が交流モータでも直流モータでも適用可能である。各種センサ２１０は、車両制御装置２０９を介してエンジン回転数を制御したり、図示しないスロットルバルブの開度（スロットル開度）を制御したりする。各種センサ２１０には、速度センサ、加速度センサ、エンジン回転数センサ等が含まれる。
【０２００】
エンジン２０１の回転力は発電機２０２に伝えられ、その回転力によって発電機２０２により生成された電力をバッテリー２０８に蓄積することが可能である。
【０２０１】
図示しない制動機構によりハイブリッド車両２００が減速すると、その減速時の抵抗力が電力駆動力変換装置２０３に回転力として加わり、この回転力によって電力駆動力変換装置２０３により生成された回生電力がバッテリー２０８に蓄積される。
【０２０２】
バッテリー２０８は、ハイブリッド車両２００の外部の電源に接続されることで、その外部電源から充電口２１１を入力口として電力供給を受け、受けた電力を蓄積することも可能である。
【０２０３】
図示しないが、非水電解質電池に関する情報に基いて車両制御に関する情報処理を行う情報処理装置を備えていてもよい。このような情報処理装置としては、例えば、電池の残量に関する情報に基づき、電池残量表示を行う情報処理装置等がある。
【０２０４】
なお、以上は、エンジンで動かす発電機で発電された電力、或いはそれをバッテリーに一旦貯めておいた電力を用いて、モータで走行するシリーズハイブリッド車を例として説明した。しかしながら、エンジンとモータの出力がいずれも駆動源とし、エンジンのみで走行、モータのみで走行、エンジンとモータ走行という３つの方式を適宜切り替えて使用するパラレルハイブリッド車に対しても本技術は有効に適用可能である。さらに、エンジンを用いず駆動モータのみによる駆動で走行する所謂、電動車両に対しても本技術は有効に適用可能である。
【実施例】
【０２０５】
以下、実施例により本技術をより詳細に説明する。なお、本技術は、下記の実施例に限定されるものではない。
【０２０６】
以下の実施例では、電池用集電体として用いることができる金属箔に、本技術の複数種類の圧縮パターン部を形成した場合の金属箔の特性をそれぞれ確認した。
【０２０７】
＜実施例１＞
実施例１では、金属箔の全面に圧縮パターン部を設けた試験用金属箔について、引張試験により特性を確認した。
【０２０８】
＜実施例１−１＞
［エンボスロールの作製］
直線形状の凹凸パターンを設けたエンボスロールを使用して金属箔をロールプレスすることにより、金属箔に対して直線形状に連続した圧縮パターンを形成した。エンボス表面の凹凸パターンは、円筒形の金属ロール表面に形成した銅メッキに対して、円周方向に対して連続な凸部が設けられるようにウェットエッチング処理を行うことにより作製した。
【０２０９】
まず、金属ロールの表面に銅メッキ層を形成し、銅メッキ層の表面にレジスト膜からなるマスクを形成した後、マスク上にレーザ描画により幅５０μｍの露光パターンをピッチ１００μｍで形成し、ストライプ状の露光パターンとした。次に、形成した露光パターンに対してウェットエッチング処理を行うことにより、露光パターン部分が侵食されて、断面凹凸形状のストライプ構造を形成した。
【０２１０】
続いて、マスク部分をアッシングにより全て剥離した後、再度ロール表面に対してウェットエッチング処理を行った。これにより、凹凸形状の角部がなめらかとなったストライプ構造をロール表面に形成した。最後に、金属ロール表面に厚さ１０μｍのハードクロム層をメッキにより形成して、エンボスロールを得た。
【０２１１】
［圧縮パターン部を有する試験用金属箔の作製］
金属箔としては厚さ２０μｍの軟質アルミニウム箔（Ａ８０２１Ｈ−Ｏ）を用いた。この軟質アルミニウム箔に対して、上述の様にして作製したエンボスロールを使用して、プレス線圧１００ｋｇｆ／ｃｍにてプレス処理を行った。これにより、軟質アルミニウム箔に、図１９Ａに示すような幅５０μｍ、ピッチ１００μｍの平行な直線形状の圧縮パターン部が形成された。なお、図１９Ａにおいて、黒色で示す形状は、エンボスロールでプレスされて、他の部分よりも厚みの薄い圧縮パターン部となった部分である。このとき、軟質アルミニウム箔の断面形状をレーザ顕微鏡（オリンパス株式会社製、ＯＬＳ３０００）にて測定したところ、図１９Ｂに示すように、圧縮部と非圧縮部（もしくは弱圧縮部）の凹凸高さ、すなわち圧縮パターン部の深さが約４．０μｍであった。
【０２１２】
最後に、直線状の圧縮パターン部が形成された軟質アルミニウム箔を、図２０に示すようなダンベル状に打ち抜き、試験用金属箔とした。このダンベル形状はＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠したダンベル状１号形であり、基準となる標線間距離（標線Ｌ間の距離Ｌ−Ｌ）が４０ｍｍである。また、圧縮パターン部の連続方向が、ダンベル形状の長手方向と平行になるようにして打ち抜いた。すなわち、引張試験においては、ダンベル形状に形成された試料の両端を固定して試験を行うため、圧縮パターン部の連続方向が引張方向と同方向となった。なお、軟質アルミニウム箔は、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠したダンベル状１号形に打ち抜いて形成した。
【０２１３】
＜実施例１−２＞
断続直線形状の凹凸パターンを設けたエンボスロールを使用して、断続直線形状の圧縮パターン部を形成した以外は、実施例１−１と同様にして圧縮パターン部を有する試験用金属箔を作製した。断続直線形状の圧縮パターン部は、図２１Ａに示すように、幅２０μｍ、ピッチ１００μｍの平行な断続直線であり、また、各断続直線は、長さ８００μｍ、間隔２００μｍとした。このとき、試験用金属箔の断面形状を実施例１−１と同一のレーザ顕微鏡にて測定したところ、図２１Ｂに示すように、圧縮部と非圧縮部（もしくは弱圧縮部）の凹凸高さ、すなわち圧縮パターン部の深さが約３．０μｍであった。
【０２１４】
＜比較例１−１＞
圧縮パターン部を形成しない以外は実施例１−１と同様にして比較例１−１の試験用金属箔を作製した。
【０２１５】
＜比較例１−２＞
金属箔として厚さ２０μｍの圧延アルミニウム箔（Ａ１Ｎ３０Ｈ−Ｈ１８）を用い、圧縮パターン部を形成しない以外は実施例１−１と同様にして比較例１−２の試験用金属箔を作製した。
【０２１６】
＜比較例１−３＞
ハニカム形状の凹凸パターンを設けたエンボスロールを使用して、図２２Ａに示すように正六角形の中心間距離が５０μｍのハニカム形状の圧縮パターン部を軟質アルミニウム箔に形成し、ダンベル形状に打ち抜いて比較例１−３の試験用金属箔とした。なお、エンボスロール表面のハニカム形状の凹凸パターンは、ステンレスロール表面にセラミック溶射膜を形成した後、レーザ加工を行うことにより形成した。
【０２１７】
比較例１−３の試験用金属箔においては、ハニカム形状の圧縮パターン部を軟質アルミニウム箔の全面に設け、試験用金属箔の引張方向と平行する両端部間に連続して圧延パターン部が設けられるようにした。このとき、試験用金属箔の断面形状を実施例１−１と同一のレーザ顕微鏡にて測定したところ、図２２Ｂに示すように、圧縮部と非圧縮部（もしくは弱圧縮部）の凹凸高さ、すなわち圧縮パターン部の深さが約５．８μｍであった。
【０２１８】
［試験用金属箔の評価］
（ａ）引張試験
上述の各実施例および比較例の試験用金属箔について、引張試験機（島津製作所製、オートグラフＡＸ−５）により、引張速度を５ｍｍ／ｍｉｎとして引張試験を行った。なお、実施例１では、引張試験機により、ダンベル形状の試験用金属箔の両端（図２０の斜線部で示す領域）を固定した。このとき、試験用金属箔両端の固定部間の距離を９０ｍｍとした。引張試験では、各実施例および比較例の試験用金属箔の０．２％耐力および破断点ひずみを評価した。なお、破断点ひずみは、標線間距離４０ｍｍを基準として計算した。
【０２１９】
下記の表１に、評価結果を示す。
【０２２０】
【０２２１】
また、図２３に、各実施例および比較例のひずみ−応力曲線を示す。なお、図２３において、実施例１−１は参照符号７１を付した実線、実施例１−２は、参照符号７２を付した点線で示す。また、比較例１−１は参照符号７３を付した細線、比較例１−２は、参照符号７４を付した細点線、比較例１−３は参照符号７５を付した細一点鎖線で示す。
【０２２２】
実施例１−１および実施例１−２と、比較例１−１は、同材料の金属箔を用いている。これらを比較すると、表１から分かるように、圧縮パターン部を設けた実施例１−１および実施例１−２は、圧縮パターン部を設けない比較例１−１に比べて破断点ひずみは小さくなり、圧縮パターン部を設けない場合と比較してやや切れやすくなるものの、０．２％耐力が顕著に向上した。
【０２２３】
また、ハニカム形状の圧縮パターン部を設けた比較例１−３と実施例１−１、実施例１−２および比較例１−１とを比較すると、比較例１−３は、０．２％耐力は実施例と同等の向上効果があるものの、破断点ひずみが小さく、試験用金属箔が顕著に切れ易いことが分かった。これは、試験用金属箔の全面にハニカム形状の圧縮パターン部を設けることにより、引張方向と垂直な方向に連続して圧縮パターン部が形成され、引張りによって金属箔端部の圧縮パターン部から箔切れが生じてしまうためである。
【０２２４】
また、実施例１−１と実施例１−２は、実施例１−１の圧縮パターン部の方が圧縮領域が多いため、０．２％耐力が高く、また破断点ひずみが低くなったと考えられる。
【０２２５】
このように、圧縮パターン部を設けるとともに、引張方向と垂直な方向には連続する圧縮パターン部を設けないようにすることで、耐力を向上させるとともに、破断しにくい金属箔構成とすることができる。
【０２２６】
＜実施例２＞
実施例２では、金属箔のうち、引張方向と平行な両端部の近傍に、圧縮パターン未形成領域を設けた試験用金属箔について、引張試験により特性を確認した。
【０２２７】
＜実施例２−１＞
図２４Ａに示すように、金属箔として厚さ２０μｍ、幅６０ｍｍの軟質アルミニウム箔（Ａ８０２１Ｈ−Ｏ）を用い、幅方向両端の３ｍｍ幅（合計６ｍｍ幅、金属箔幅の１０％）の領域を除く中央部の５４ｍｍ幅の領域（図２４Ａの斜線領域）に、圧縮パターン部を形成した。圧縮パターン部は、図２４Ｂに示すように、実施例１−１と同様に幅方向に対して垂直方向に伸びる直線形状とした。
【０２２８】
続いて、圧縮パターンを形成した金属箔を、長さ１２０ｍｍとなるように切断して幅６０ｍｍ×長さ１２０ｍｍの矩形状とし、実施例２−１の試験用金属箔とした。直線形状の圧縮パターン部は、凹凸パターンの形成領域を幅５４ｍｍとし、金属箔の両端３ｍｍずつを避けてプレスを行った以外は実施例１−１と同様にして作製したエンボスロールを用いて形成した。
【０２２９】
＜実施例２−２＞
図２５Ａおよび図２５Ｂに示すように、両端の３ｍｍ幅（合計６ｍｍ幅、金属箔幅の１０％）の領域を除く中央部の５４ｍｍ幅の領域に形成する圧縮パターン部の形状を実施例１−２と同様の断続直線形状とした以外は実施例２−１と同様にして実施例２−２の試験用金属箔を作製した。
【０２３０】
＜比較例２−１＞
圧縮パターン部を形成しない以外は実施例２−１と同様にして比較例２−１の試験用金属箔を作製した。
【０２３１】
＜比較例２−２＞
金属箔として厚さ２０μｍの圧延アルミニウム箔（Ａ１Ｎ３０Ｈ−Ｈ１８）を用い、圧縮パターン部を形成しない以外は実施例２−１と同様にして比較例２−２の試験用金属箔を作製した。
【０２３２】
［試験用金属箔の評価］
（ａ）引張試験
上述の各実施例および比較例の試験用金属箔について、実施例１と同様にして引張試験を行った。なお、実施例２では、引張試験機により矩形状の試験用金属箔の両端を固定した。このとき、図２６に示すように、試験用金属箔の両端を１５ｍｍずつ固定し、固定部間距離を９０ｍｍとした。引張試験では、各実施例および比較例の試験用金属箔の０．２％耐力および破断点ひずみを評価した。なお、破断点ひずみは、固定部間距離９０ｍｍを基準として計算した。
【０２３３】
下記の表２に、評価結果を示す。
【０２３４】
【０２３５】
また、図２７に、各実施例および比較例のひずみ−応力曲線を示す。なお、図２７において、実施例２−１は参照符号８１を付した実線、実施例２−２は、参照符号８２を付した点線で示す。また、比較例２−１は参照符号８３を付した細一点鎖線、比較例２−２は、参照符号８４を付した細点線で示す。
【０２３６】
表２から分かるように、同材料の金属箔を用いた実施例２−１、実施例２−２および比較例２−１を比較すると、圧縮パターン部を設けた実施例２−１および実施例２−２は、圧縮パターン部を設けない比較例２−１に比べて破断点ひずみは小さくなるものの、０．２％耐力が顕著に向上した。
【０２３７】
また、各実施例を圧縮パターン部を設けず、圧延アルミニウム箔を用いた比較例２−２と比較すると、０．２％耐力は低いものの、破断点ひずみが大きく、切れにくくなった。
【０２３８】
さらに、実施例２−１は、実施例１−１と比較して０．２％耐力がやや低下したものの、破断点ひずみが向上した。これは、引張方向と平行な両端部に圧縮パターン未形成領域を設けたことにより、圧縮パターン部の面積がやや小さくなったためである。
【０２３９】
＜実施例３＞
実施例３では、金属箔のうち、引張方向と平行な両端部の近傍に圧縮パターン未形成領域を設け、圧縮パターン部の幅を変えた試験用金属箔について引張試験により特性を確認した。
【０２４０】
なお、実施例３では、試験用金属箔の作製上の制約から、各実施例および比較例の幅が異なっている。このため、引張試験における条件を実施例２と揃えるために、試験用金属箔の幅と固定部間距離の長さを、実施例２の試験用金属箔における幅６０ｍｍ、固定部間距離９０ｍｍの比率に合せて作製した。
【０２４１】
すなわち、図２８に示すように、長さＬ、幅Ｗの金属箔に対して、長手方向両端に幅Ｅ（合計２Ｅ）の圧縮パターン未形成領域を形成し、引張試験を行った。このとき、引張試験時において金属箔の両端部を固定する際の片側あたりの固定長さＬｃを２０ｍｍに設定するものとし、金属箔の幅Ｗと固定部間距離Ｌａ（Ｌａ＝Ｌ−４０）とがＷ：Ｌａ＝１：１．５となるように長さＬを調整した。
【０２４２】
以下、各実施例および比較例について具体的に説明する。
【０２４３】
＜実施例３−１＞
金属箔として厚さ２０μｍ、幅３０．０ｍｍの軟質アルミニウム箔（Ａ８０２１Ｈ−Ｏ）を用い、圧縮パターン未形成領域の幅Ｅを０ｍｍ（合計０ｍｍ幅、金属箔幅の０％）として、金属箔の全面に実施例２−２と同様の断続直線形状の圧縮パターン部を形成した。
【０２４４】
続いて、圧縮パターンを形成した金属箔を長さ８５．０ｍｍとなるように切断して幅３０．０ｍｍ×長さ８５．０ｍｍの矩形状とした。なお、金属箔の長さは、上述の様に、｛３０：（長さＬ−４０）＝１：１．５｝を満たすように調整した。これ以外は実施例２−１と同様にして、実施例３−１の試験用金属箔を作製した。
【０２４５】
＜実施例３−２＞
金属箔として厚さ２０μｍ、幅３６．３ｍｍの軟質アルミニウム箔（Ａ８０２１Ｈ−Ｏ）を用い、金属箔の幅方向両端の０．９ｍｍ幅（合計１．８ｍｍ幅、金属箔幅の５％）の領域を除く中央部の３４．５ｍｍ幅の領域に圧縮パターン部を形成した以外は実施例２−１と同様にして、実施例３−２の試験用金属箔を作製した。
【０２４６】
＜実施例３−３＞
金属箔として厚さ２０μｍ、幅３８．３ｍｍの軟質アルミニウム箔（Ａ８０２１Ｈ−Ｏ）を用い、金属箔の幅方向両端の１．９ｍｍ幅（合計３．８ｍｍ幅、金属箔幅の１０％）の領域を除く中央部の３４．５ｍｍ幅の領域に圧縮パターン部を形成した以外は実施例２−１と同様にして、実施例３−３の試験用金属箔を作製した。
【０２４７】
＜実施例３−４＞
金属箔として厚さ２０μｍ、幅４３．１ｍｍの軟質アルミニウム箔（Ａ８０２１Ｈ−Ｏ）を用い、金属箔の幅方向両端の４．３ｍｍ幅（合計８．６ｍｍ幅、金属箔幅の２０％）の領域を除く中央部の３４．５ｍｍｍｍ幅の領域に圧縮パターン部を形成した以外は実施例２−１と同様にして、実施例３−４の試験用金属箔を作製した。
【０２４８】
＜実施例３−５＞
金属箔として厚さ２０μｍ、幅５７．５ｍｍの軟質アルミニウム箔（Ａ８０２１Ｈ−Ｏ）を用い、金属箔の幅方向両端の１１．５ｍｍ幅（合計２３ｍｍ幅、金属箔幅の４０％）の領域を除く中央部の３４．５ｍｍｍｍ幅の領域に圧縮パターン部を形成した以外は実施例２−１と同様にして、実施例３−５の試験用金属箔を作製した。
【０２４９】
［試験用金属箔の評価］
（ａ）引張試験
上述の各実施例の試験用金属箔について、図２８に示すように、実施例２と同様にして引張試験を行った。引張試験では、各実施例の試験用金属箔の０．２％耐力および破断点ひずみを評価した。なお、破断点ひずみは、固定部間距離Ｌａを基準として計算した。
【０２５０】
下記の表３に、評価結果を示す。
【０２５１】
【０２５２】
また、図２９に、各実施例のひずみ−応力曲線を示す。なお、図２９において、実施例３−１は参照符号９１を付した実線、実施例３−２は、参照符号９２を付した点線で示す。また、実施例３−３は参照符号９３を付した細線、実施例３−４は、参照符号９４を付した細点線、実施例３−５は参照符号９５を付した細一点鎖線で示す。
【０２５３】
表３の実施例３−１と、実施例３−２〜実施例３−５とから分かるように、金属箔幅に対する圧縮パターン未形成領域幅の占める割合を５％以上とすることで、飛躍的に破断点ひずみが向上することが分かった。一方、０．２％耐力は圧縮パターン未形成領域の割合の増加に伴い線形的に低減していく。圧縮パターン未形成領域幅の占める割合が５％の実施例３−２が圧縮パターン未形成領域を設定しなかった実施例３−１と比較して破断点ひずみが向上しているのは、金属箔のエッジ状態の違いによるものである。すなわち、金属箔の切断時には金属箔のエッジ部に微小な亀裂が生じやすくなるが、実施例３−１はこの微小亀裂を起点とする破断が生じたのに対し、実施例３−２は圧縮パターン未形成領域が設けられることにより破断が抑制されたためである。
【０２５４】
このように、圧縮パターン未形成領域を金属箔の端部に設けない場合には金属箔のエッジ状態の影響を被るおそれがあるが、金属箔の端部に圧縮パターン未形成領域を設けることにより、このようなエッジ状態の影響を最小限に抑えることが可能となる。
【０２５５】
上述の各実施例から、金属箔幅に対する圧縮パターン未形成領域幅の占める割合は５％以上４０％以下が好ましく、１０％以上２０％以下とすることがより好ましい。金属箔幅に対する圧縮パターン未形成領域幅の占める割合を１０％以上とすることで、破断点ひずみをさらに改善することができ、２０％以下とすることで、０．２％耐力の低下を抑制することが可能となるからである。
【０２５６】
なお、実施例１−２と実施例３−１はともに圧縮パターン未形成領域を設けない構成であるものの、試験用金属箔全体の形状および引張試験の基準となる部分の寸法（標線間距離、固定部間距離）が実施例１−２と実施例３−１で異なるため、評価結果の数値が異なった。具体的には、試験用金属箔の形状が異なることにより、試験用金属箔のエッジ形状（なめらかな曲線状と直線状）にも違いがある。また、標線間距離が異なるが、引張速度が同等であることにより、ひずみ速度に差異が生じている。このため、評価結果に差が生じたものである。
【０２５７】
また、実施例２−２と実施例３−３も同様に、ともに圧縮パターン未形成領域の幅の合計が金属箔幅の１０％であるものの、引張試験の基準となる部分の寸法（固定部間距離）が実施例２−２と実施例３−３で異なるため、評価結果の数値が異なった。この場合も、標線間距離が異なるが引張速度が同等であることによりひずみ速度に差異が生じ、評価結果に差が生じたものである。
【０２５８】
以上、本技術を各実施の形態および実施例によって説明したが、本技術はこれらに限定されるものではなく、本技術の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。例えば、圧縮パターン部の形状は、図示した以外の形状であっても構わない。
【０２５９】
また、第２の実施の形態および第３の実施の形態において説明した非水電解質電池は一例であり、本技術の集電体は、巻回電極体を扁平型に形成した電池、角型電池およびコイン型電池等の種々の電池に用いることができる。
【０２６０】
また、本技術の集電体は、一次電池および二次電池のいずれにも用いることができるが、充放電を複数回繰り返すことによって電極体の構造のひずみが生じやすい二次電池により好適に用いることができる。
【符号の説明】
【０２６１】
１・・・金属箔、１ａ・・・圧縮パターン部、１ｂ・・・非圧縮パターン部、１ｃ・・・圧縮パターン未形成領域、１０・・・集電体、１１・・・集電体、１２ａ・・・圧縮パターン部、１３・・・集電体、２０ａ・・・エンボスロール、２０ｂ・・・バックロール、２０ｃ・・・ロール基材、２１・・・マスク、２１ａ・・・露光パターン、２２・・・表面層、３０・・・非水電解質電池、３１・・・電池缶、３２ａ，３２ｂ・・・絶縁板、３３・・・電池蓋、３４・・・安全弁、３４ａ・・・突出部、３５・・・ディスクホルダ、３６・・・遮断ディスク、３６ａ・・・孔部、３７・・・熱感抵抗素子、３８・・・ガスケット、３９・・・サブディスク、４０・・・巻回電極体、４１・・・正極、４１Ａ・・・正極集電体、４１Ｂ・・・正極活物質層、４２・・・負極、４２Ａ・・・負極集電体、４２Ｂ・・・負極活物質層、４３・・・セパレータ、４４・・・センターピン、４５・・・正極リード、４６・・・負極リード、５０・・・非水電解質電池、５１・・・外装部材、５１ａ・・・金属層、５１ｂ・・・外側樹脂層、５１ｃ・・・内側樹脂層、５２・・・正極リード、５３・・・負極リード、５４・・・シーラント、５５・・・固定部材、５６・・・積層電極体収納部、６０・・・積層電極体、６１・・・正極、６１Ａ・・・正極集電体、６１Ｂ・・・正極活物質層、６１Ｃ・・・正極タブ、６２・・・負極、６２Ａ・・・負極集電体、６２Ｂ・・・負極活物質層、６２Ｃ・・・負極タブ、６３・・・セパレータ、１００・・・蓄電システム、１０１・・・住宅、１０２・・・集中型電力系統、１０２ａ・・・火力発電、１０２ｂ・・・原子力発電、１０２ｃ・・・水力発電、１０３・・・蓄電装置、１０４・・・家庭内発電装置、１０５・・・電力消費装置、１０５ａ・・・冷蔵庫、１０５ｂ・・・空調装置、１０５ｃ・・・テレビジョン受信機、１０５ｄ・・・風呂、１０６・・・電動車両、１０６ａ・・・電気自動車、１０６ｂ・・・ハイブリッドカー、１０６ｃ・・・電気バイク、１０７・・・スマートメータ、１０８・・・パワーハブ、１０９・・・電力網、１１０・・・制御装置、１１１・・・センサ、１１２・・・情報網、１１３・・・サーバ、２００・・・ハイブリッド車両、２０１・・・エンジン、２０２・・・発電機、２０３・・・電力駆動力変換装置、２０４ａ・・・駆動輪、２０４ｂ・・・駆動輪、２０５ａ・・・車輪、２０５ｂ・・・車輪、２０８・・・バッテリー、２０９・・・車両制御装置、２１０・・・各種センサ、２１１・・・充電口、３０１・・・組電池、３０１ａ・・・非水電解質電池、３０１ａ・・・非水電解質電池、３０２ａ・・・充電制御スイッチ、３０２ｂ・・・ダイオード、３０３ａ・・・放電制御スイッチ、３０３ｂ・・・ダイオード、３０４・・・スイッチ部、３０７・・・電流検出抵抗、３０８・・・温度検出素子、３１０・・・制御部、３１１・・・電圧検出部、３１３・・・電流測定部、３１４・・・スイッチ制御部、３１７・・・メモリ、３１８・・・温度検出部、３２１・・・正極端子、３２２・・・負極端子
【技術分野】
【０００１】
本技術は、非水電解質電池、巻回電極体用集電体、積層電極体用集電体および非水電解質電池用集電体の製造方法に関し、さらに詳細には、電極集電体における破断等の損傷を抑制可能な非水電解質電池、巻回電極体用集電体、積層電極体用集電体および非水電解質電池用集電体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、ビデオカメラ、ノート型パーソナルコンピューターなどの携帯情報電子機器の普及に伴い、これらの機器の高性能化、小型化および軽量化が図られている。これらの機器の電源には、使い捨ての一次電池や繰り返し使用できる二次電池が用いられているが、高性能化、小型化、軽量化、経済性などの総合的なバランスの良さから、二次電池、特にリチウムイオン二次電池の需要が伸びている。また、これらの機器では、更なる高性能化や小型化などが進められており、リチウムイオン二次電池に関しても、高エネルギー密度化が要求されている。また、リチウムイオン二次電池は、高エネルギー密度を有することから、電動工具、電動アシスト自転車、電気自動車およびハイブリッド自動車等に搭載される電池としても使用されている。
【０００３】
これら電池を構成する正極および負極は、例えばアルミニウム箔、銅箔に代表される金属箔集電体の表面に、正極活物質または負極活物質を含む活物質層が形成されてなる。これら集電体には、例えば活物質層形成工程、および巻回工程等の電池製造時、ならびに充放電を行う電池使用時において様々な機械的負担が加わる。このため、集電体への負担が大きすぎる場合には、集電体に切れが生じたり、破断することがある。これによって、電池製造時の歩留まり低下や、作製した電池の製品不良という問題が生じるおそれがある。
【０００４】
上述の製品不良は、主に電池使用時における集電体上に形成された活物質層の充放電に伴う膨張収縮によって生じると考えられる。例えば負極においては、負極活物質として炭素材料や、金属合金等の金属材料が用いられるが、その中でも負極活物質としてケイ素（Ｓｉ）を用いた場合、充放電時における負極活物質層の膨張収縮に伴う体積変化は４倍にも上る。このため、負極活物質層の膨張収縮に伴って負極集電体に引張応力、圧縮応力が印加され、負極集電体が塑性変形を起こし、最終的に破断してしまう。このような問題は負極集電体に限られた問題ではなく、セパレータを介して負極と積層され、負極と圧接状態にある正極を構成する正極集電体にも生じうる問題である。
【０００５】
このような問題を解決する手段として、例えば、集電体への機械的負荷に対する抵抗力を高めることが提案されている。このような方法としては、例えば金属箔を圧延することによって耐力を向上させた圧延金属箔を集電体として使用することが提案されている。
【０００６】
しかしながら、圧延金属箔は、一般的に、圧延前の金属箔と比較して脆性が高くなる。金属箔の耐力と伸びとはトレードオフの関係にある。すなわち、金属箔の耐力が向上するほど伸びにくくなり、また伸びがよくなるほど耐力が低下する。このため、圧延金属箔はわずかなひずみや微小な欠陥により、容易に破断する。例えば、いわゆるロール・ツー・ロール（Roll to Roll）により行われる集電体表面への活物質層形成工程（合剤の塗布、活物質層のプレス、電極の裁断等）や、電極の巻回工程においては圧延金属箔からなる集電体は破断しやすく、歩留まりの低下を招きやすい。
【０００７】
また、圧延金属箔を用いた場合、上述の様な電池製造工程のそれぞれにおいて製造上の問題が生じることなく電池を製造できた場合であっても、集電体自体の脆性が高く集電体が破断しやすいということに変わりはない。このため、上述の問題点に対して、満足のいく解決手段が得られていないというのが現状である。
【０００８】
また、一般的に圧延金属箔は、圧延処理を施していない金属箔に比べて価格が高い傾向にあり、電池のコストアップを招いてしまうという問題も生じる。
【０００９】
さらに、上述の問題を解決する他の手段として、集電体として使用する金属箔の厚みを厚くすることが考えられる。従来の電池に用いられているよりも厚い金属箔を用いた集電体では、上述した電池製造時もしくは電池使用時における集電体の破断という問題は生じにくくなる。しかしながら、電池容量に対して、電池反応に寄与しない集電体の占める割合が大きくなるため、電池全体としては容量が低下してしまう。
【００１０】
そこで、下記の特許文献１に示すように、リチウムイオン電池用の銅箔として、銅薄板に菱形状等の平面異方性を有する形状を有する多数の孔部を設けた構成が提案されている。特許文献１の構成では、イオンの移動に伴う負極材の膨張や収縮時の寸法変化を、菱形状等の孔部が形成された銅箔で異方的に吸収することができる。これにより、負極材でのクラックの発生を防止することができる。
【００１１】
また、下記の特許文献２に示すように、金属箔集電体に複数の不連続な切り込みを設けた構成が提案されている。特許文献２の構成では、集電体に切り込みが設けられていることにより、活物質層形成工程等において活物質層が加圧成型される際に生じる活物質層の加圧横方向の伸びに対して、金属箔集電体がよく追従する。これにより、活物質層加圧成型後の電極にひずみが少なく、ねじれることがなく、フラットな電極を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００５−３２５２４号公報
【特許文献２】特開平７−１９２７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述の特許文献１の集電体に設けられた孔部は、活物質層の膨張・収縮を孔部が形成された銅箔で異方的に吸収するという効果から、貫通孔であると考えられる。しかしながら、このような孔部を設けた集電体は、金属材料で構成され部分の面積が減少することから、孔部を設けない集電体と比較して強度が低下すると考えられる。また、集電体面積が小さくなることから、集電効果の低下や抵抗の上昇といった問題も考えられる。
【００１４】
また、特許文献２の集電体に設けられた切り込みは、活物質層形成時の応力を逃がす作用を有しているものの、例えば電池使用時にかかった応力によって、切り込みによって分けられたそれぞれの領域に伸びが生じ、集電体自体が波打った形状になるおそれがある。この場合、正極と負極との密着性が低下し、電池性能が低下してしまう。また、集電体の破断抑制効果は得られるものの、集電体自体の強度は低下する方向となるので、集電体自体が活物質層の膨張・収縮に追従して変形してしまう結果、電池全体の膨れといった別の問題を生じるおそれがある。
【００１５】
本技術は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電池製造時および電池使用時における集電体の損傷および破断を防止した非水電解質電池、巻回電極体用集電体、積層電極体用集電体および非水電解質電池用集電体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
問題点を解消するために、本技術の非水電解質電池は、金属箔からなる正極集電体の表面に正極活物質を含む正極活物質層が形成された正極と、金属箔からなる負極集電体の表面に負極活物質を含む負極活物質層が形成された負極とが正極および負極を絶縁するセパレータを介して積層され、巻回された巻回電極体と、電解質と
を備え、
正極集電体および負極集電体の少なくとも一方が、金属箔の一部に、圧縮により他の部分より厚みが薄く形成された圧縮パターン部を有し、
圧縮パターン部が、金属箔の巻回方向と平行する一端から一端と対向する他端まで、金属箔の巻回方向に対して直交する方向に連続して形成されないことを特徴とする。
【００１７】
本技術の非水電解質電池は、金属箔からなる正極集電体の表面に正極活物質を含む正極活物質層が形成された正極と、金属箔からなる負極集電体の表面に負極活物質を含む負極活物質層が形成された負極とが正極および負極を絶縁するセパレータを介して積層された電極体と、電解質と
を備え、
正極集電体および負極集電体の少なくとも一方が、金属箔の一部に、圧縮により他の部分より厚みが薄く形成された圧縮パターン部を有し、
圧縮パターン部が、金属箔の２組の対向する両端間に連続して形成されないことを特徴とする。
【００１８】
本技術の巻回電極体用集電体は、帯状の金属箔の一部に、圧縮により他の部分より厚みが薄く形成された圧縮パターン部を有し、圧縮パターン部が、金属箔の短手方向に連続して形成されないことを特徴とする。
【００１９】
本技術の積層電極体用集電体は、矩形状の金属箔の一部に、圧縮により他の部分より厚みが薄く形成された圧縮パターン部を有し、圧縮パターン部が、金属箔の２組の対辺方向に連続して形成されないことを特徴とする。
【００２０】
本技術の非水電解質電池用集電体の製造方法は、金属箔を、金属箔の一端と一端から対向する他端まで連続しない形状の凹凸パターンを備える金属ロールにより金属箔をプレス処理し、金属ロールの凹凸パターンに対応し、他の部分より厚みが薄い圧縮パターン部を金属箔の一部に形成することを特徴とする。
【００２１】
本技術の巻回電極体用および積層電極体用に用いる集電体では、集電体の延性を大きく損なうことなく耐力を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本技術の集電体を用いることにより、電池製造時や、充放電に伴う活物質層の膨張・収縮等に起因する集電体の損傷・破断を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本技術の集電体の一構成例を示す斜視図である。
【図２】本技術の集電体に設ける圧縮パターン部の形状の例を示す略線図である。
【図３】本技術の集電体に設ける圧縮パターン部の形状の例を示す略線図である。
【図４】本技術の集電体に設ける圧縮パターン部の形状の例を示す略線図である。
【図５】本技術の集電体に設ける圧縮パターン部の形状の例を示す略線図である。
【図６】本技術の集電体の断面構成の一例を示す断面図である。
【図７】本技術の集電体の他の構成例を示す上面図である。
【図８】本技術を応用した集電体の一構成例を示す上面図である。
【図９】本技術の集電体の作製方法を示す断面図である。
【図１０】本技術の集電体を作製するための圧縮体であるエンボスロールの作製方法を示す断面図である。
【図１１】本技術の集電体を用いた非水電解質電池の一構成例を示す断面図である。
【図１２】本技術の集電体を用いた巻回電極体の一構成例を示す断面図である。
【図１３】本技術の集電体を用いた非水電解質電池の一構成例を示す斜視図である。
【図１４】本技術の集電体を用いた電極および積層電極体の一構成例を示す斜視図および断面図である。
【図１５】本技術の集電体を用いた非水電解質電池の外装部材の一構成例を示す断面図である。
【図１６】本技術の非水電解質電池を用いた電池パックの一構成例を示すブロック図である。
【図１７】本技術の非水電解質電池を用いた住宅用の蓄電システムに適用した例を示す概略図である。
【図１８】本技術の非水電解質電池を用いたシリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の構成の一例を概略的に示す概略図である。
【図１９】実施例１−１の構成を示す上面図である。
【図２０】実施例の試験用集電体の形状を示す上面図である。
【図２１】実施例１−２の構成を示す上面図である。
【図２２】比較例１−３の構成を示す上面図である。
【図２３】実施例１の評価結果を示すグラフである。
【図２４】実施例２−１の構成を示す上面図である。
【図２５】実施例２−２の構成を示す上面図である。
【図２６】実施例２の試験方法を示す上面図である。
【図２７】実施例２の評価結果を示すグラフである。
【図２８】実施例３の試験方法を示す上面図である。
【図２９】実施例３の評価結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本技術を実施するための最良の形態（以下、実施の形態とする）について説明する。なお、説明は以下のように行う。
１．第１の実施の形態（本技術の集電体の例）
２．第２の実施の形態（本技術の集電体を用いた円筒型電池の例）
３．第３の実施の形態（本技術の集電体を用いた積層型電池の例）
４．第４の実施の形態（電池パックの例）
５．第５の実施の形態（電池を用いた蓄電システム等の例）
【００２５】
１．第１の実施の形態
第１の実施の形態に係る集電体は、例えばリチウムイオン二次電池等の電池を構成する正極および負極に用いられるものである。
【００２６】
（１−１）集電体の第１の構成
［集電体の構成］
図１に、第１の実施の形態に係る本技術の集電体１０の第１の構成例を示す。集電体１０は、金属箔１からなり、金属箔１の一部に圧縮により他の部分より厚みが薄く形成された圧縮パターン部１ａを有するものである。金属箔１のうち圧縮パターン部１ａが形成されない非圧縮パターン部１ｂは、非圧縮状態もしくは弱圧縮状態とされる。金属箔１に圧縮パターン部１ａを形成することにより、金属箔１には塑性ひずみが生じ、圧縮パターン部１ａと非圧縮パターン部１ｂの凹凸パターンに応じた強圧縮部と非圧縮部もしくは弱圧縮部とからなる３次元形状が形成される。なお、図１では、矩形状の金属箔１上に、金属箔１の長手方向に連続する直線形状の圧縮パターン部１ａを設けた集電体１０を示しているが、この構成は一例であり、金属箔１および圧縮パターン部１ａの形状はこれに限定されるものではない。
【００２７】
一般的に、金属箔は、圧縮により塑性ひずみが生じると加工硬化により耐力が増加するものの、同時に脆化が進行する。このため、加工硬化による耐力の増加によって引張強さが向上するのに対し、脆化の進行により破断伸びが低下し、破断が生じやすくなる。本技術においては、硬化・脆化を伴う圧縮パターン部１ａが、硬化・脆化を伴わない金属箔１上に分散して形成されることにより、集電体１０全体としての延性を大きく損なうことなく耐力を向上させることができる。
【００２８】
金属箔１は、電解質に対する耐食性を有する金属材料を用いることができる。このような金属材料としては、例えばアルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）またはステンレス（ＳＵＳ）を用いることができる。なお、金属箔１を正極集電体として用いる場合には、高い酸化環境下において耐食性を有する金属材料を用いることが好ましく、特にアルミニウム（Ａｌ）を用いることが好ましい。また、金属箔１は圧延材料であっても非圧延材料であってもよい。圧縮パターン部１ａを設けることにより、さらなる耐力向上が見込まれるためである。
【００２９】
金属箔１を構成するアルミニウム（Ａｌ）としては、例えば焼きなまし処理済みの軟質アルミニウム（Ａｌ）であることが好ましく、非圧延材料であることがより好ましい。具体的には、例えばＪＩＳ規格におけるＡ８０２１Ｈ−Ｏ、Ａ１０８５Ｈ−Ｏ、Ａ１Ｎ３０−ＯおよびＡ３００３Ｈ−Ｏ等の材料を用いることができる。
【００３０】
また、金属箔１の厚みは、必要な強度と延伸性を得ることができる厚みに設定すればよいが、電池用集電体用途で用いる場合、５μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。上述の範囲外に金属箔１が薄い場合、金属箔１の強度が低く破断しやすくなってしまう。また、上述の範囲外に金属箔１が厚い場合、電池内に占める集電体１０の体積が大きくなり、電池容量が低下してしまう。なお、集電体用の金属箔１の厚みは上述の厚みに限られたものではなく、電池構成に応じて適切に選択することができる。例えば、大容量の大型電池に用いる場合には、上述の範囲よりも厚い金属箔１を用いることができる。
【００３１】
［圧縮パターン部］
圧縮パターン部１ａの形状は、集電体１０上に強圧縮部と非圧縮部もしくは弱圧縮部とからなる３次元形状が形成されていればどのような形状でも構わない。特に耐力を向上させたい方向がある場合には、その方向が主方向となる形状の圧縮パターン部１ａを設けるようにする。ただし、圧縮パターン部１ａは、少なくとも、集電体１０の耐力を向上させたい方向と直交する方向に連続して形成されないようにすることが好ましい。特に、圧縮パターン部１ａが、集電体１０の耐力を向上させたい方向と直交する方向に連続して形成されるとともに、集電体１０の耐力を向上させたい方向と平行な一端からこの一端と対向する他端まで連続して形成されないようにする。
【００３２】
集電体１０の基材として用いられる金属箔１は、非常に薄い厚みで用いられるため、引張応力がかかった場合に、裁断工程等において金属箔１の端部に生じた微細な欠陥を基点として、引張方向と直交する方向に亀裂が生じる傾向がある。このため、金属箔１の引張方向と直交する方向に連続して連なる圧縮パターン部１ａが形成された集電体１０は、圧縮パターン部１ａに沿って亀裂が進行し、破断しやすくなってしまう。特に、引張方向と平行する金属箔１の一端もしくは両端まで圧縮パターン部１ａが形成されている場合には、圧縮パターン部１ａが亀裂の起点となるおそれがある。このような理由により、圧縮パターン部１ａの形状および形成方向を、電池形状に合わせて適切に選択することが好ましい。
【００３３】
なお、耐力を向上させたい方向としては、集電体１０を巻回電極体を備える電池に用いる場合には、集電体１０を用いた電極の巻回方向が考えられる。巻回電極体とは、例えば帯状に形成された正極と負極とを積層後、長手方向に巻回して作製した電極体のことである。巻回電極体においては、活物質層の膨張・収縮に応じて帯状の集電体１０が長手方向および短手方向の双方に追随する。しかしながら、巻回構造を有しているために、活物質層の体積膨張がより大きな引張応力として集電体１０の巻回方向に作用する。このため、集電体１０を巻回電極体を備える電池に用いる場合には、巻回方向に主たる連続方向が平行する、異方性を有する形状の圧縮パターン部１ａを設けることが好ましい。これにより、巻回方向および巻回方向と直交する方向の双方の方向の耐力を向上させることが出来ると共に、特に巻回方向において耐力を顕著に向上させることができる。
【００３４】
また、集電体１０を巻回電極体を備える電池に用いる場合には、巻回方向が引張方向となる。このため、圧縮パターン部１ａは、少なくとも、集電体１０の巻回方向と直交する方向、すなわち、ほとんどの場合において電極の短手方向に連続して形成されないようにする。
【００３５】
また、耐力を向上させたい方向としては、集電体１０を積層電極体を備える電池に用いる場合には、集電体１０の対辺方向が考えられる。積層電極体とは、例えば矩形状に形成された正極と負極とを積層後、必要に応じて固定して作製した電極体のことである。積層電極体においては、上述の巻回電極体のような、電極体の構成に起因する一方向への大きな引張応力はほぼ作用しないと考えられる。すなわち、積層電極体においては、活物質層の膨張・収縮に応じて矩形状の集電体１０の２組の対辺方向（略直交する２方向）に、それぞれ略同等の引張応力が生じる。このため、集電体１０を積層電極体を備える電池に用いる場合には、全方向に均等に耐力を向上させる、すなわち、異方性を有しない形状の圧縮パターン部１ａを設けることが好ましい。
【００３６】
また、集電体１０を積層電極体を備える電池に用いる場合には、２組の対辺方向が引張方向となる。このため、圧縮パターン部１ａは、少なくとも、２組の対辺方向に連続して形成されないようにする。
【００３７】
圧縮パターン部１ａの形状としては、例えば一方向に連続もしくは断続して形成される線形状、または分散して形成される幾何学形状が挙げられる。ここで、幾何学形状とは、例えば円形状、楕円形状、三角形状等の多角形状、ひし形状、台形状または半円形状等の様々な形状が挙げられるが、圧縮パターン部１ａの形成時に局所的に応力がかかりにくい形状が好ましい。具体的には、角部の少ない形状が好ましく、円形状、楕円形状、または多角形等が好適に用いられる。
【００３８】
一方向に連続して形成される形状としては、個々の圧縮領域が互いに交差しないように配置された平行なストライプ形状もしくは略ストライプ形状が好ましい。ここで、略ストライプ形状とは、個々の圧縮領域が厳密な直線形状ではないものの、その平均線が一方向に平行であり、曲線同士が互いに交差していない形状を示す。このような形状としては、図２Ａに示す直線形状および図２Ｂに示す曲線形状等が挙げられる。なお、図２Ａおよび図２Ｂにおいて、黒色で示される部分は圧縮パターン部１ａであり、圧縮により白色で示される部分よりも薄い厚みで形成される部分である。以下、圧縮パターン部１ａの形状を示す図面において同様に示す。
【００３９】
圧縮パターン部１ａが、一方向に連続して形成される形状に形成される場合、各圧縮領域の幅および圧縮領域のピッチは任意に設定可能であるが、各圧縮領域の幅が１０μｍ以上１００μｍ以下、圧縮領域のピッチが５０μｍ以上５００μｍ以下程度で形成されることが好ましい。圧縮パターン部１ａが、各圧縮領域の幅が狭く、かつ細かいピッチで形成されることにより、集電体１０の耐力向上効果に加えて、集電体１０上に形成される活物質層の剥離強度向上効果も得ることができるためである。これは、圧縮パターン部１ａに活物質層が入り込んで形成され、いわゆるアンカー効果を奏するためである。
【００４０】
このような一方向に連続して形成される形状の圧縮パターン部１ａは、特に巻回電極体に適用することが好ましい。この場合、圧縮パターン部１ａの直線形状または曲線形状等の連続方向が、集電体１０の巻回方向となる。
【００４１】
一方向に断続して形成される形状としては、図３Ａに示す断続直線形状、図３Ｂに示す断続曲線形状等が挙げられる。圧縮パターン部１ａが一方向に断続して形成される形状に形成される場合、各圧縮領域の幅および圧縮領域のピッチは、圧縮パターン部１ａが一方向に連続して形成される形状と同様とすることができる。
【００４２】
このような一方向に断続して形成される形状の圧縮パターン部１ａは、特に巻回電極体に適用することが好ましい。この場合、圧縮パターン部１ａの断続直線形状または断続曲線形状等の連続方向が、集電体１０の巻回方向となる。
【００４３】
一方向に連続もしくは断続して形成される形状の圧縮パターン部１ａは、個々の圧縮領域が引張方向と直交する方向に連続して形成されないように配されるため、引張方向と直交する方向に亀裂が進行しにくくなる。このため、圧縮パターン部１ａの高耐力と、非圧縮部もしくは弱圧縮部の高延性の双方を生かした集電体１０を得ることができる。
【００４４】
分散して形成される幾何学形状としては、異方性を有する形状もしくは異方性を有しない形状のいずれも用いることができる。分散して形成される幾何学形状のうち、異方性を有する形状としては、図４Ａに示す楕円形状等が挙げられる。また、図４Ｂに示すように、外周形状に圧縮し、中心部分を非圧縮パターン部１ｂとした楕円形状等としてもよい。
【００４５】
このような、分散して形成される幾何学形状のうち、異方性を有する形状の圧縮パターン部１ａは、特に巻回電極体に適用することが好ましい。この場合、圧縮パターン部１ａの異方性を有する幾何学形状の長尺方向が、集電体１０の巻回方向となる。
【００４６】
分散して形成される幾何学形状のうち、異方性を有しない形状としては、図５Ａに示す円形状、図５Ｂに示す六角形状等が挙げられる。なお、図５Ａに示す円形状は、図５Ｂの六角形状のように外周形状のみを圧縮パターン部１ａとしてもよい。また、図５Ｂに示す六角形状は、図５Ａの円形状のように、外周形状のみでなく六角形状の全面を圧縮パターン部１ａとしてもよい。
【００４７】
このような、分散して形成される幾何学形状のうち、異方性を有しない形状の圧縮パターン部１ａは、特に積層電極体に適用することが好ましい。この場合、異方性を有しない幾何学形状の圧縮パターン部１ａが分散して形成されるため、集電体１０の耐力を等方的に向上させることができる。
【００４８】
また、分散して形成される幾何学形状のうち、異方性を有しない形状の圧縮パターン部１ａを設ける場合であっても、圧縮パターン部１ａの分散状態を調整することにより、巻回電極体に適用することもできる。例えば、異方性を有しない幾何学形状が、集電体１０の巻回方向に密に分散し、巻回方向と直交する方向には巻回方向に対して疎に分散するようにした圧縮パターン部１ａは、集電体１０全体として巻回方向に耐力を向上させることができる。
【００４９】
分散して形成される幾何学形状の圧縮パターン部１ａは、個々の圧縮領域がいずれの方向にも連ならないため、上述の一方向に連続もしくは断続して形成される形状の圧縮パターン部１ａを設ける場合と比較して耐力がやや劣るものの、さらに破断しにくい集電体１０を得ることができる。
【００５０】
なお、圧縮パターン部１ａは、非圧縮パターン部１ｂと比較して圧縮パターン部１ａと比較して耐力が高いものの、延性が低くなってしまう。したがって、金属箔１の総面積に占める圧縮パターン部１ａの総面積が大きいほど耐力が増し、金属箔１の総面積に占める圧縮パターン部１ａの総面積が小さいほど延性が増す。このため、圧縮パターン部１ａの総面積は、耐力と延性のどちらを優先するかによって適宜選択可能であるが、耐力と延性のバランスを考慮すると、金属箔１の総面積に対して５％以上９５％とすることが好ましい。
【００５１】
また、図６に示すように、集電体１０において、圧縮パターン部１ａと非圧縮パターン部１ｂとが、曲率を持って連なる断面形状を有することが好ましい。金属箔１の断面形状として角部が存在する場合、金属箔１に引張応力がかかった場合、角部に応力が集中し、金属箔１の破断の原因となるおそれがある。
【００５２】
なお、図６においては、金属箔１の一方の面に圧縮パターン部１ａを設けた構成を示したが、金属箔１の両面から圧縮を行って圧縮パターン部１ａを設けるようにしてもよい。
【００５３】
（１−２）集電体の第２の構成
図７に、第１の実施の形態に係る本技術の集電体１０の第２の構成例を示す。第２の構成例における集電体１０は、金属箔１の端部に圧縮パターン部１ａを形成しない圧縮パターン未形成領域１ｃを設け、金属箔１の端部を除く部分に第１の構成例と同様の圧縮パターン部１ａを設けたものである。
【００５４】
圧縮パターン未形成領域１ｃは、巻回電極体に用いる集電体１０においては、集電体１０の巻回方向と平行する両端に設けることが好ましい。引張方向に平行な端部近傍の領域は、亀裂が生じやすい。このため、他の部分に比べて脆性の高い圧縮パターン部１ａを亀裂が生じやすい端部近傍の領域を除いて形成することにより、端部からの亀裂の進行をより抑制することができる。また、端部近傍の領域に、延性に長じた領域が連続して確保されるため、集電体１０全体として破断しにくくすることができる。
【００５５】
また、圧縮パターン未形成領域１ｃは、積層電極体に用いる集電体１０においては、金属箔１の全端部の近傍に設けることが好ましい。
【００５６】
圧縮パターン未形成領域１ｃは、金属箔１の幅に対して一定の割合の幅で形成することが好ましい。具体的には、圧縮パターン未形成領域１ｃの幅が金属箔１の幅に対して５％以上４０％以下の範囲で設けられることが好ましく、１０％以上２０％以下の範囲で設けられることがより好ましい。上述の範囲外に圧縮パターン未形成領域１ｃの幅が小さい場合、圧縮パターン未形成領域１ｃの形成効果が得にくくなるためである。また、上述の範囲外に圧縮パターン未形成領域１ｃの幅が大きい場合、集電体１０の延性への寄与はほとんど変わらず、また耐力の低下が生じるためである。
【００５７】
（１−３）変形例
以下に説明する変形例の集電体１１は、圧縮パターン部１２ａの形状が上述の第１および第２の構成例の圧縮パターン部１ａとは異なるものの、一定の集電体破断防止効果を有している。
【００５８】
図８Ａは、変形例の集電体１１である。集電体１１は、金属箔１の一部に圧縮により他の部分より厚みが薄く形成された圧縮パターン部１２ａを有するものである。金属箔１のうち圧縮パターン部１２ａが形成されない非圧縮パターン部１ｂは、第１の構成例と同様に非圧縮状態もしくは弱圧縮状態とされる。なお、以下の説明では、集電体１１を巻回電極体に用いる場合（一方向に引張応力がかかる場合）の構成について説明する。
【００５９】
変形例の集電体１１は、図８Ａに示すように、集電体１１の巻回方向と直交する方向に圧縮領域が連続して形成されているとともに、第２の構成例と同様に、金属箔１の引張方向と平行する両端部の近傍に圧縮パターン未形成領域１ｃを設けたものである。なお、図８Ａでは、圧縮パターン部１２ａの一例として六角形の圧縮領域が連続した形状を示しているが、圧縮パターン部１２ａの形状についてはこれに限定されるものではない。
【００６０】
図８Ｂに、圧縮パターン部１２ａが六角形の圧縮領域が連続した形状、すなわちハニカム形状とされた、本技術とは異なる集電体１３の例を示す。図８Ｂの集電体１３では、圧縮パターン部１２ａが金属箔１の全面に形成されており、脆性の高い圧縮領域が金属箔１の端部まで形成されている。このため、金属箔１の端部に形成された圧縮パターン部１２ａ部分に亀裂が入りやすくなり、圧縮パターン部１２ａ部分に亀裂が進行して集電体１３が破断しやすくなる。
【００６１】
一方、図８Ａのように金属箔１の引張方向と平行する両端部の近傍に圧縮パターン未形成領域１ｃを設けた場合、集電体１１の破断のきっかけとなる端部の亀裂が生じにくくなる。このため、集電体１１のように圧縮パターン部１２ａが引張方向と直交する方向に連続する形状であっても、集電体１１の破断防止効果が高くなる。
【００６２】
（１−４）集電体の製造方法
圧縮パターン部１ａは、金属箔１の所定部分をプレス等により圧縮することにより得られる。中でも、図９に示すように、２個の円筒形状のロールを相対的に回転させ、ロール間に金属箔１を通すことより金属箔１に圧縮パターン１ａを設ける、いわゆるロール・ツー・ロール（Roll to Roll）方式のロールプレスによって金属箔１の圧縮を行うことが好ましい。この場合、ロールの少なくとも一方を、表面に圧縮パターン部１ａに対応する所定の凹凸形状を設けたエンボスロール２０ａとすることにより、金属箔１の圧縮がなされる。また、凹凸形状が設けられないもう一方のロールは、ロールプレスを好適に行うことができる様に形成されたバックロール２０ｂである。なお、図９は、ロールプレスの処理を説明するために簡易的に示したものであり、実際にエンボスロール２０ａ等に設けられる凹凸パターンは図とは異なる。
【００６３】
このように、金属箔１に対してプレス等により圧縮を施すことにより、金属箔１の表面に塑性ひずみが生じ、エンボスロール２０ａの凹凸パターンに応じた強圧縮部と非圧縮部もしくは弱圧縮部とからなる３次元形状が形成される。すなわち、金属箔１に対して直接レーザ加工やエッチング処理を行うことにより形成した加工パターンは、金属箔１の一部が他の部分より薄く形成されている点で本技術と同じ構成ではあるものの、本技術のような圧縮による加工硬化が形成されていない点で異なる。加工硬化が生じた部分を有していない場合には、レーザ加工やエッチング処理を行った部分が薄くなるのみで耐力の向上がないため、集電体としては強度が低下する。本技術のように、圧縮されて薄く形成された部分は、他の未圧縮部分と比較して相対的に転位密度が高い、結晶粒径が小さい等の結晶組織上の違いを有し、例えば電子顕微鏡等によりその違いを確認することができる。
【００６４】
圧縮パターン部１ａを形成するためのロールプレスは、常温にて実施することで集電体１０に対してより高い耐力を付与することができるため好ましい。また、適度に加熱したエンボスロール２０ａおよびバックロール２０ｂを用いてロールプレスを行うようにしてもよいが、この場合には集電体の耐力がやや低下するとともに、延性は向上する。
【００６５】
上述のロールプレスは、集電体１０に対する活物質合剤塗布工程と一連の工程とすることができるため好ましい。上述の圧縮パターン部１ａ形成工程を経た集電体１０に対して、連続して活物質合剤を塗布することで、工程を簡易にすることができる。
【００６６】
表面に圧縮パターン部１ａに対応する所定の凹凸形状を設けたエンボスロール２０ａの表面は、集電体１０の基材である金属箔１よりも高い硬度を有する材料により形成する。エンボスロール２０ａの凹凸表面形成方法としては、エンボスロール２０ａを構成する材料に応じて選択される周知の加工方法を用いることができる。加工方法としては、例えばバイト加工、レーザ加工およびエッチング処理等が好適に用いられる。
【００６７】
エンボスロール２０ａと対向して設けられるバックロール２０ｂは、円筒形状や、プレス時の線圧の均一化を意図したクラウン形状を有することが好ましい。また、バックロール２０ｂの表面は、金属箔１に適度な圧力を付与することができる表面硬度を有していることが好ましい。バックロール２０ｂとしては、具体的に、鉄製もしくは表面に弾性樹脂層を形成した構成を挙げることができる。
【００６８】
以下、エンボスロール２０ａの形成方法を説明する。
【００６９】
図１０Ａに示すように、表面に銅メッキを施した被加工体であるロール基材２０ｃ上に、レジスト膜からなるマスク２１を形成する。次に、図１０Ｂに示すように、マスク２１上にレーザ描画により、所望の形状の露光パターン２１ａを形成する。なお、マスク２１上に形成する露光パターン２１ａの形状は、集電体１０上に形成したい圧縮パターン部１ａの凹凸形状に対応した形状とする。
【００７０】
続いて、図１０Ｃに示すように、マスク２１に形成した露光パターン２１ａに対してウェットエッチング処理を施すことにより、露光パターン２１ａ部分を侵食させて、断面が矩形状の凹凸形状を形成する。この後、図１０Ｄに示すように、残ったマスク２１をアッシング等により全て剥離する。
【００７１】
続いて、図１０Ｅに示すように、再度ロール２０の表面をエッチング処理する。これにより、断面形状が角部を有さず、曲率を持って連なる滑らかな凹凸形状を形成する。このように、２回にわたるウェットエッチング処理により所望の凹凸形状を形成した後、図１０Ｆに示すように、ロール表面にハードクロム等の硬度の高い金属材料等をメッキして表面層２２を形成する。これにより、集電体１０を形成するためのエンボスロール２０ａを得ることができる。
【００７２】
２．第２の実施の形態
第２の実施の形態では、巻回電極体を備える非水電解質電池の例について説明する。
【００７３】
（２−１）非水電解質電池の全体構成
［非水電解質電池の構造］
図１１は、第２の実施の形態に係る非水電解質電池３０の一例を示す断面図である。この電池は、いわゆる円筒型といわれるものであり、ほぼ中空円柱状の電池缶３１の内部に、図示しない非水電解液とともに帯状の正極４１と負極４２とがセパレータ４３を介して巻回された巻回電極体４０を有している。電池缶３１は、例えばニッケルめっきが施された鉄により構成されており、一端部が閉鎖され他端部が開放されている。電池缶３１の内部には、巻回電極体４０を挟むように巻回周面に対して垂直に一対の絶縁板３２ａ、３２ｂがそれぞれ配置されている。
【００７４】
電池缶３１の材料としては、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、ステンレス（ＳＵＳ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）等が挙げられる。この電池缶３１には、電池の充放電に伴う電気化学的な非水電解液による腐食を防止するために、例えばニッケル等のメッキが施されていても良い。電池缶３１の開放端部には、正極リード板である電池蓋３３と、この電池蓋３３の内側に設けられた安全弁機構および熱感抵抗素子（ＰＴＣ素子：Positive Temperature Coefficient）３７が、絶縁封口のためのガスケット３８を介してかしめられることにより取り付けられている。
【００７５】
電池蓋３３は、例えば電池缶３１と同様の材料により構成されており、電池内部で発生したガスを排出するための開口部が設けられている。安全弁機構は、安全弁３４とディスクホルダ３５と遮断ディスク３６とが順に重ねられている。安全弁３４の突出部３４ａは遮断ディスク３６の中心部に設けられた孔部３６ａを覆うように配置されたサブディスク３９を介して巻回電極体４０から導出された正極リード４５と接続されている。サブディスク３９を介して安全弁３４と正極リード４５とが接続されることにより、安全弁３４の反転時に正極リード４５が孔部３６ａから引き込まれることを防止する。また、安全弁機構は、熱感抵抗素子３７を介して電池蓋３３と電気的に接続されている。
【００７６】
安全弁機構は、電池内部短絡あるいは電池外部からの加熱などにより電池の内圧が一定以上となった場合に、安全弁３４が反転し、突出部３４ａと電池蓋３３と巻回電極体４０との電気的接続を切断するものである。すなわち、安全弁３４が反転した際には遮断ディスク３６により正極リード４５が押さえられて安全弁３４と正極リード４５との接続が解除される。ディスクホルダ３５は絶縁性材料からなり、安全弁３４が反転した場合には安全弁３４と遮断ディスク３６とが絶縁される。
【００７７】
また、電池内部でさらにガスが発生し、電池内圧がさらに上昇した場合には、安全弁３４の一部が裂壊してガスを電池蓋３３側に排出可能としている。
【００７８】
また、遮断ディスク３６の孔部３６ａの周囲には例えば複数のガス抜き孔（図示せず）が設けられており、巻回電極体４０からガスが発生した場合にはガスを効果的に電池蓋３３側に排出可能な構成としている。
【００７９】
熱感抵抗素子３７は、温度が上昇した際に抵抗値が増大し、電池蓋３３と巻回電極体４０との電気的接続を切断することによって電流を遮断し、過大電流による異常な発熱を防止する。ガスケット３８は、例えば絶縁材料により構成されており、表面にはアスファルトが塗布されている。
【００８０】
非水電解質電池３０内に収容される巻回電極体４０は、センターピン４４を中心に巻回されている。巻回電極体４０は、正極４１および負極４２がセパレータ４３を介して順に積層され、長手方向に巻回されてなる。正極４１には正極リード４５が接続されており、負極４２には負極リード４６が接続されている。正極リード４５は、上述のように、安全弁３４に溶接されて電池蓋３３と電気的に接続されており、負極リード４６は電池缶３１に溶接されて電気的に接続されている。
【００８１】
［正極］
正極４１は、正極活物質を含有する正極活物質層４１Ｂが、正極集電体４１Ａの両面上に形成されたものであり、帯状に形成されたものである。
【００８２】
正極集電体４１Ａとしては、例えばアルミニウム（Ａｌ）箔、ニッケル（Ｎｉ）箔あるいは、ステンレス（ＳＵＳ）箔等の金属箔を用いることができる。第２の実施の形態の非水電解質電池３０において、正極集電体４１Ａは、第１の実施の形態に係る集電体１０と同様に、上述の金属箔に第１の実施の形態に説明した圧縮パターン部１ａが形成されてなる。なお、正極集電体４１Ａの一方の面に圧縮パターン部１ａを設けた場合、圧縮パターン部１ａ形成面が、巻回電極体４０の巻回内側向きの面、巻回外側向きの面のいずれになるように構成してもよい。
【００８３】
また、正極集電体４１Ａに設けられる圧縮パターン部１ａは、例えば、正極集電体４１Ａの長手方向に連続もしくは断続して形成される形状、もしくは、異方性を有する幾何学形状であって、正極集電体４１Ａの長手方向に幾何学形状の長尺方向が略平行し、正極集電体４１Ａ上に分散して形成される形状とする。
【００８４】
正極活物質層４１Ｂは、例えば正極活物質と、導電剤と、結着剤とを含有して構成されている。正極活物質層４１Ｂは、正極活物質としてリチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料のいずれか１種または２種以上を含んでおり、必要に応じて、結着剤や導電剤等の他の材料を含んでいてもよい。
【００８５】
リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、例えば、リチウム含有化合物が好ましい。高いエネルギー密度が得られるからである。リチウム含有化合物としては、例えば、リチウムと遷移金属元素とを含む複合酸化物や、リチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化合物などが挙げられる。中でも、遷移金属元素としてコバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）および鉄（Ｆｅ）からなる群のうちの少なくとも１種を含むものが好ましい。より高い電圧が得られるからである。
【００８６】
正極材料は、例えば、ＬｉxＭ１Ｏ2あるいはＬｉyＭ２ＰＯ4で表されるリチウム含有化合物を用いることができる。式中、Ｍ１およびＭ２は１種類以上の遷移金属元素を表す。ｘおよびｙの値は電池の充放電状態によって異なり、通常、０．０５≦ｘ≦１．１０、０．０５≦ｙ≦１．１０である。リチウムと遷移金属元素とを含む複合酸化物としては、例えば、リチウムコバルト複合酸化物（ＬｉxＣｏＯ2）、リチウムニッケル複合酸化物（ＬｉyＮｉＯ2）、リチウムニッケルコバルト複合酸化物（ＬｉxＮｉ1-zＣｏzＯ2（０＜ｚ＜１））、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物（ＬｉxＮｉ(1-v-w)ＣｏvＭｎwＯ2（０＜ｖ＋ｗ＜１、ｖ＞０、ｗ＞０））、またはスピネル型構造を有するリチウムマンガン複合酸化物（ＬｉＭｎ2Ｏ4）あるいはリチウムマンガンニッケル複合酸化物（ＬｉＭｎ2-tＮｉtＯ4（０＜ｔ＜２））などが挙げられる。中でも、コバルトを含む複合酸化物が好ましい。高い容量が得られると共に、優れたサイクル特性も得られるからである。また、リチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化合物としては、例えば、リチウム鉄リン酸化合物（ＬｉＦｅＰＯ4）あるいはリチウム鉄マンガンリン酸化合物（ＬｉＦｅ1-uＭｎuＰＯ4（０＜ｕ＜１））などが挙げられる。
【００８７】
このようなリチウム複合酸化物として、具体的には、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ2）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ2Ｏ4）等が挙げられる。また、遷移金属元素の一部を他の元素に置換した固溶体も使用可能である。例えば、ニッケルコバルト複合リチウム酸化物（ＬｉＮｉ0.5Ｃｏ0.5Ｏ2、ＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.2Ｏ2等）がその例として挙げられる。これらのリチウム複合酸化物は、高電圧を発生でき、エネルギー密度が優れたものである。
【００８８】
更にまた、より高い電極充填性とサイクル特性が得られるという観点から、上記リチウム含有化合物のいずれかよりなる中心粒子の表面を、他のリチウム含有化合物のいずれかよりなる微粒子で被覆した複合粒子としてもよい。
【００８９】
この他、リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、例えば、酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ5）、二酸化チタン（ＴｉＯ2）、二酸化マンガン（ＭｎＯ2）等の酸化物、二硫化鉄（ＦｅＳ2）、二硫化チタン（ＴｉＳ2）、二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）等の二硫化物、二セレン化ニオブ（ＮｂＳｅ2）等のリチウムを含有しないカルコゲン化物（特に層状化合物やスピネル型化合物）、リチウムを含有するリチウム含有化合物、または、硫黄、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリアセチレンあるいはポリピロール等の導電性高分子も挙げられる。もちろん、リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料は、上記以外のものであってもよい。また、上記した一連の正極材料は、任意の組み合わせで２種以上混合されてもよい。
【００９０】
導電剤としては、例えばカーボンブラックあるいはグラファイト等の炭素材料等が用いられる。結着剤としては、例えば、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）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）およびカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等の樹脂材料、ならびにこれら樹脂材料を主体とする共重合体等から選択される少なくとも１種が用いられる。
【００９１】
正極４１は正極集電体４１Ａの一端部にスポット溶接または超音波溶接で接続された正極リード４５を有している。この正極リード４５は金属箔、網目状のものが望ましいが、電気化学的および化学的に安定であり、導通がとれるものであれば金属でなくとも問題はない。正極リード４５の材料としては、例えばアルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）等が挙げられる。
【００９２】
［負極］
負極４２は、負極活物質を含有する負極活物質層４２Ｂが、負極集電体４２Ａの両面上に形成されたものであり、帯状に形成されたものである。
【００９３】
負極集電体４２Ａは、例えば銅（Ｃｕ）箔およびニッケル（Ｎｉ）箔等の金属箔により構成されている。第２の実施の形態の非水電解質電池３０において、負極集電体４２Ａは、第１の実施の形態に係る集電体１０と同様に、上述の金属箔に第１の実施の形態に説明した圧縮パターン部１ａが形成されてなる。なお、負極集電体４２Ａの一方の面に圧縮パターン部１ａを設けた場合、圧縮パターン部１ａ形成面が、巻回電極体４０の巻回内側向きの面、巻回外側向きの面のいずれになるように構成してもよい。
【００９４】
また、負極集電体４２Ａに設けられる圧縮パターン部１ａは、例えば負極集電体４２Ａの長手方向に連続もしくは断続して形成される形状、もしくは、異方性を有する幾何学形状であって、負極集電体４２Ａの長手方向に幾何学形状の長尺方向が略平行し、負極集電体４２Ａ上に分散して形成される形状とする。
【００９５】
負極活物質層４２Ｂは、負極活物質として、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料のいずれか１種または２種以上を含んで構成されており、必要に応じて、正極活物質層４１Ｂと同様の結着剤や導電剤等の他の材料を含んで構成されていてもよい。この際、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料における充電可能な容量は、正極の放電容量よりも大きくなっていることが好ましい。
【００９６】
リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、例えば、炭素材料が挙げられる。この炭素材料とは、例えば、易黒鉛化性炭素や、（００２）面の面間隔が０．３７ｎｍ以上の難黒鉛化性炭素や、（００２）面の面間隔が０．３４ｎｍ以下の黒鉛などである。より具体的には、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素繊維、有機高分子化合物焼成体、活性炭またはカーボンブラック類などがある。このうち、コークス類には、ピッチコークス、ニードルコークスまたは石油コークスなどが含まれる。有機高分子化合物焼成体とは、フェノール樹脂やフラン樹脂などを適当な温度で焼成して炭素化したものをいう。炭素材料は、リチウムの吸蔵および放出に伴う結晶構造の変化が非常に少ないため、高いエネルギー密度が得られると共に優れたサイクル特性が得られ、さらに導電剤としても機能するので好ましい。なお、炭素材料の形状は、繊維状、球状、粒状または鱗片状のいずれでもよい。
【００９７】
上述の炭素材料の他、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、例えば、リチウムを吸蔵および放出することが可能であると共に金属元素および半金属元素のうちの少なくとも１種を構成元素として有する材料が挙げられる。高いエネルギー密度が得られるからである。このような負極材料は、金属元素または半金属元素の単体でも合金でも化合物でもよく、それらの１種または２種以上の相を少なくとも一部に有するようなものでもよい。なお、本技術における「合金」には、２種以上の金属元素からなるものに加えて、１種以上の金属元素と１種以上の半金属元素とを含むものも含まれる。また、「合金」は、非金属元素を含んでいてもよい。この組織には、固溶体、共晶（共融混合物）、金属間化合物、またはそれらの２種以上が共存するものがある。
【００９８】
なお、負極材料として金属元素または半金属元素の単体、合金または化合物のような金属系材料を主として用いた場合、炭素材料を主として用いた場合と比較して、非水電解質電池３０の充放電に伴う負極活物質層４２Ｂの膨張・収縮が大きくなる。このため、耐力を向上させた本技術の集電体１０を負極集電体４２Ａとして用いることがより好ましい。また、巻回電極体４０において負極４２と正極４１とが圧接しているため、正極４１は負極活物質層４２Ｂの膨張・収縮の影響を負極４２と同様に受ける。このため、負極材料として上述の様な金属系材料を用いた場合、正極集電体４１Ａについても負極集電体４２Ａと同様に、本技術の集電体１０を用いることが好ましい。
【００９９】
上記した金属元素または半金属元素としては、例えば、リチウムと合金を形成することが可能な金属元素または半金属元素が挙げられる。具体的には、マグネシウム（Ｍｇ）、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、カドミウム（Ｃｄ）、銀（Ａｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、イットリウム（Ｙ）、パラジウム（Ｐｄ）または白金（Ｐｔ）などである。これらは結晶質のものでもアモルファスのものでもよい。
【０１００】
中でも、この負極材料としては、短周期型周期表における４Ｂ族の金属元素あるいは半金属元素を構成元素として含むものが好ましく、より好ましいのはケイ素（Ｓｉ）およびスズ（Ｓｎ）の少なくとも一方を構成元素として含むものであり、特に好ましくは少なくともケイ素を含むものである。ケイ素（Ｓｉ）およびスズ（Ｓｎ）は、リチウムを吸蔵および放出する能力が大きく、高いエネルギー密度を得ることができるからである。ケイ素およびスズのうちの少なくとも１種を有する負極材料としては、例えば、ケイ素の単体、合金または化合物や、スズの単体、合金または化合物や、それらの１種または２種以上の相を少なくとも一部に有する材料が挙げられる。
【０１０１】
ケイ素の合金としては、例えば、ケイ素以外の第２の構成元素として、スズ（Ｓｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）およびクロム（Ｃｒ）からなる群のうちの少なくとも１種を含むものが挙げられる。スズの合金としては、例えば、スズ（Ｓｎ）以外の第２の構成元素として、ケイ素（Ｓｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）およびクロム（Ｃｒ）からなる群のうちの少なくとも１種を含むものが挙げられる。
【０１０２】
スズの化合物またはケイ素の化合物としては、例えば、酸素（Ｏ）または炭素（Ｃ）を含むものが挙げられ、スズ（Ｓｎ）またはケイ素（Ｓｉ）に加えて、上記した第２の構成元素を含んでいてもよい。
【０１０３】
特に、ケイ素（Ｓｉ）およびスズ（Ｓｎ）のうちの少なくとも１種を含む負極材料としては、例えば、スズ（Ｓｎ）を第１の構成元素とし、そのスズ（Ｓｎ）に加えて第２の構成元素と第３の構成元素とを含むものが好ましい。勿論、この負極材料を上記した負極材料と共に用いてもよい。第２の構成元素は、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、銀（Ａｇ）、インジウム（Ｉｎ）、セリウム（Ｃｅ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、ビスマス（Ｂｉ）およびケイ素（Ｓｉ）からなる群のうちの少なくとも１種である。第３の構成元素は、ホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、アルミニウム（Ａｌ）およびリン（Ｐ）からなる群のうちの少なくとも１種である。第２の元素および第３の元素を含むことにより、サイクル特性が向上するからである。
【０１０４】
中でも、スズ（Ｓｎ）、コバルト（Ｃｏ）および炭素（Ｃ）を構成元素として含み、炭素（Ｃ）の含有量が９．９質量％以上２９．７質量％以下の範囲内、スズ（Ｓｎ）およびコバルト（Ｃｏ）の合計に対するコバルト（Ｃｏ）の割合（Ｃｏ／（Ｓｎ＋Ｃｏ））が３０質量％以上７０質量％以下の範囲内であるＳｎＣｏＣ含有材料が好ましい。このような組成範囲において、高いエネルギー密度が得られると共に優れたサイクル特性が得られるからである。
【０１０５】
このＳｎＣｏＣ含有材料は、必要に応じて、さらに他の構成元素を含んでいてもよい。他の構成元素としては、例えば、ケイ素（Ｓｉ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、インジウム（Ｉｎ）、ニオブ（Ｎｂ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、リン（Ｐ）、ガリウム（Ｇａ）またはビスマス（Ｂｉ）などが好ましく、それらの２種以上を含んでいてもよい。容量特性またはサイクル特性がさらに向上するからである。
【０１０６】
なお、ＳｎＣｏＣ含有材料は、スズ（Ｓｎ）、コバルト（Ｃｏ）および炭素（Ｃ）を含む相を有しており、この相は結晶性の低いまたは非晶質な構造を有していることが好ましい。また、ＳｎＣｏＣ含有材料では、構成元素である炭素の少なくとも一部が、他の構成元素である金属元素あるいは半金属元素と結合していることが好ましい。サイクル特性の低下は、スズ（Ｓｎ）などが凝集あるいは結晶化することによるものであると考えられるが、炭素（Ｃ）が他の元素と結合することにより、そのような凝集または結晶化が抑制されるからである。
【０１０７】
また、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、例えば、リチウムを吸蔵および放出することが可能な金属酸化物または高分子化合物なども挙げられる。金属酸化物とは、例えば、酸化鉄、酸化ルテニウムまたは酸化モリブデンなどであり、高分子化合物とは、例えば、ポリアセチレン、ポリアニリンまたはポリピロールなどである。
【０１０８】
なお、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料は、上記以外のものであってもよい。また、上記の負極材料は、任意の組み合わせで２種以上混合されてもよい。
【０１０９】
負極活物質層４２Ｂは、例えば、気相法、液相法、溶射法、焼成法、または塗布のいずれにより形成してもよく、それらの２以上を組み合わせてもよい。負極活物質層４２Ｂを気相法、液相法、溶射法若しくは焼成法、またはそれらの２種以上の方法を用いて形成する場合には、負極活物質層４２Ｂと負極集電体４２Ａとが界面の少なくとも一部において合金化していることが好ましい。具体的には、界面において負極集電体４２Ａの構成元素が負極活物質層４２Ｂに拡散し、あるいは負極活物質層４２Ｂの構成元素が負極集電体４２Ａに拡散し、またはそれらの構成元素が互いに拡散し合っていることが好ましい。充放電に伴う負極活物質層４２Ｂの膨張および収縮による破壊を抑制することができると共に、負極活物質層４２Ｂと負極集電体４２Ａとの間の電子伝導性を向上させることができるからである。
【０１１０】
なお、気相法としては、例えば、物理堆積法または化学堆積法、具体的には真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法、熱化学気相成長(ＣＶＤ;Chemical Vapor Deposition)法またはプラズマ化学気相成長法などが挙げられる。液相法としては、電気鍍金または無電解鍍金等の公知の手法を用いることができる。焼成法とは、例えば、粒子状の負極活物質を結着剤などと混合して溶剤に分散させることにより塗布したのち、結着剤等の融点よりも高い温度で熱処理する方法である。焼成法に関しても公知の手法が利用可能であり、例えば、雰囲気焼成法、反応焼成法またはホットプレス焼成法が挙げられる。
【０１１１】
負極４２は負極集電体４２Ａの一端部にスポット溶接または超音波溶接で接続された負極リード４６を有している。この負極リード４６は金属箔、網目状のものが望ましいが、電気化学的および化学的に安定であり、導通がとれるものであれば金属でなくとも問題はない。負極リード４６の材料としては、例えば銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）等が挙げられる。
【０１１２】
［セパレータ］
セパレータ４３は、正極４１と負極４２とを隔離し、両極の接触による電流の短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。セパレータ４３には、例えば液状の非水電解質である非水電解液が含浸されている。この非水電解液は、非水溶媒と、この非水溶媒に溶解された電解質塩とを含んでいる。
【０１１３】
このセパレータ４３は、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）あるいはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等よりなる合成樹脂製の多孔質膜、またはセラミック製の多孔質膜により構成されている。また、これらの２種以上の多孔質膜を積層した構造とされていてもよい。
【０１１４】
また、セパレータ４３は、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の樹脂材料のうち数種を混合して多孔質膜としてもよい。さらに、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の多孔質膜の表面に、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）にアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、シリカ（ＳｉＯ2）等のセラミックス粒子が混合された表面層を形成してもよい。上述の様なポリオレフィン系樹脂材料からなる多孔質膜はショート防止効果に優れ、かつシャットダウン効果による電池の安全性向上を図ることができるので好ましい。
【０１１５】
［非水電解液］
非水電解液は、電解質塩と、この電解質塩を溶解する非水溶媒とを含んでいる。
【０１１６】
電解質塩は、例えば、リチウム塩等の軽金属化合物の１種あるいは２種以上を含有している。このリチウム塩としては、例えば、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ4）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）、六フッ化ヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＦ6）、テトラフェニルホウ酸リチウム（ＬｉＢ（Ｃ6Ｈ5）4）、メタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＨ3ＳＯ3）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ3ＳＯ3）、テトラクロロアルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＣｌ4）、六フッ化ケイ酸二リチウム（Ｌｉ2ＳｉＦ6）、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）あるいは臭化リチウム（ＬｉＢｒ）などが挙げられる。中でも、六フッ化リン酸リチウム、四フッ化ホウ酸リチウム、過塩素酸リチウムおよび六フッ化ヒ酸リチウムからなる群のうちの少なくとも１種が好ましく、六フッ化リン酸リチウムがより好ましい。
【０１１７】
非水溶媒としては、例えば、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトンあるいはε−カプロラクトン等のラクトン系溶媒、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ブチレン、炭酸ビニレン、炭酸ジメチル、炭酸エチルメチルあるいは炭酸ジエチル等の炭酸エステル系溶媒、１，２−ジメトキシエタン、１−エトキシ−２−メトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、テトラヒドロフランあるいは２−メチルテトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、アセトニトリル等のニトリル系溶媒、スルフォラン系溶媒、リン酸類、リン酸エステル溶媒、またはピロリドン類等の非水溶媒が挙げられる。溶媒は、いずれか１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
【０１１８】
また、非水溶媒として、環状炭酸エステルおよび鎖状炭酸エステルを混合して用いることが好ましく、環状炭酸エステルまたは鎖状炭酸エステルの水素の一部または全部がフッ素化された化合物を含むことがより好ましい。このフッ素化された化合物としては、フルオロエチレンカーボネート（４−フルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オン：ＦＥＣ）およびジフルオロエチレンカーボネート（４，５−ジフルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オン：ＤＦＥＣ）を用いることが好ましい。負極活物質としてケイ素（Ｓｉ）、スズ（Ｓｎ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）等の化合物を含む負極４２を用いた場合であっても、充放電サイクル特性を向上させることができ、特にジフルオロエチレンカーボネートがサイクル特性改善効果に優れるからである。
【０１１９】
（２−２）非水電解質電池の製造方法
この非水電解質電池３０は、例えば、次のようにして製造することができる。なお、正極４１および負極４２に用いる正極集電体４１Ａおよび負極集電体４２Ａの製造方法は、第１の実施の形態で説明した集電体１０と同様のプレス工程を経た工程により形成することができる。
【０１２０】
［正極の製造方法］
正極活物質と、結着剤と、導電剤とを混合して正極合剤を調製し、この正極合剤をＮ−メチル−２−ピロリドンなどの溶剤に分散して混合液を調製する。次に、この正極合剤スラリーを正極集電体４１Ａに塗布し乾燥させたのち、ロールプレス機などにより圧縮成型して正極活物質層４１Ｂを形成し、正極４１を得る。
【０１２１】
なお、正極活物質層４１Ｂの形成工程は、正極集電体４１Ａの圧縮パターン部１ａ形成工程と連続した工程とすることが好ましい。
【０１２２】
［負極の製造方法］
負極活物質と、結着剤とを混合して負極合剤を調製し、この負極合剤をＮ−メチル−２−ピロリドンなどの溶剤に分散させて負極合剤スラリーとする。次に、この負極合剤スラリーを負極集電体４２Ａに塗布し溶剤を乾燥させたのち、ロールプレス機などにより圧縮成型して負極活物質層４２Ｂを形成し、負極４２を得る。
【０１２３】
また、金属系、もしくは合金系負極を用いる場合には、気相法、液相法、溶射法もしくは焼成法等を用いることができる。また、それらの２種以上の方法を用いる場合には、負極集電体４２Ａと負極活物質層４２Ｂとが界面の少なくとも一部において合金化していることが好ましい。具体的には、界面において負極集電体４２Ａの構成元素が負極活物質層４２Ｂに拡散し、あるいは負極活物質層４２Ｂの構成元素が負極集電体４２Ａに拡散し、またはそれらの構成元素が互いに拡散し合っていることが好ましい。充放電に伴う負極活物質層４２Ｂの膨張および収縮による破壊を抑制することができると共に、負極活物質層４２Ｂと負極集電体４２Ａとの間の電子伝導性を向上させることができるからである。
【０１２４】
なお、気相法としては、例えば、物理堆積法または化学堆積法、具体的には真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法、熱化学気相成長（ＣＶＤ；Chemical Vapor Deposition）法またはプラズマ化学気相成長法などが挙げられる。液相法としては、電気鍍金または無電解鍍金などの公知の手法を用いることができる。焼成法とは、例えば、粒子状の負極活物質を結着剤などと混合して溶剤に分散させることにより塗布したのち、結着剤などの融点よりも高い温度で熱処理する方法である。焼成法に関しても公知の手法が利用可能であり、例えば、雰囲気焼成法、反応焼成法またはホットプレス焼成法が挙げられる。
【０１２５】
なお、負極活物質層４２Ｂの形成工程は、負極集電体４２Ａの圧縮パターン部１ａ形成工程と連続した工程とすることが好ましい。
【０１２６】
［センターピンの作製］
薄い板状のセンターピン材料を用意し、このセンターピン材料を例えばプレス加工により所望の大きさに切断する。続いて、センターピン材料を丸めて筒状に成形し、両端にテーパーをつけてテーパー部を設けることにより、センターピン４４を形成する。
【０１２７】
［非水電解質電池の組み立て］
正極４１と負極４２とをセパレータ４３を介して積層した後、巻回して巻回電極体４０を作製する。次に、センターピン４４を巻回電極体４０の中心に挿入する。続いて、巻回電極体４０を一対の絶縁板３２ａ、３２ｂで挟み、負極リード４６を電池缶３１の缶底部に溶接すると共に、正極リード４５を安全弁３４の突出部３４ａに溶接する。次に、巻回電極体４０を電池缶３１の内部に収容し、非水電解液を電池缶３１の内部に注入し、セパレータ４３に含浸させる。最後に、電池缶３１の開口端部に電池蓋３３、安全弁３４等の安全弁機構および熱感抵抗素子３７を、ガスケット３８を介してかしめることにより固定する。これにより、図１１に示した本技術の非水電解質電池３０が完成する。
【０１２８】
この非水電解質電池３０では、充電を行うと、例えば、正極４１からリチウムイオンが放出され、セパレータ４３に含浸された非水電解液を介して負極４２に吸蔵される。放電を行うと、例えば、負極４２からリチウムイオンが放出され、セパレータ４３に含浸された非水電解液を介して正極４１に吸蔵される。
【０１２９】
なお、第２の実施の形態では、正極集電体４１Ａおよび負極集電体４２Ａの双方に圧縮パターン部１ａを形成する例について説明したが、正極集電体４１Ａおよび負極集電体４２Ａの少なくとも一方に圧縮パターン部１ａを形成するようにしてもよい。
【０１３０】
＜効果＞
第２の実施の形態によれば、正極集電体４１Ａおよび負極集電体４２Ａの破断を抑制し、非水電解質電池３０の電池特性の低下や、電池機能の停止を抑制することができる。
【０１３１】
３．第３の実施の形態
第３の実施の形態では、積層電極体を備える非水電解質電池の例について説明する。
【０１３２】
（３−１）非水電解質電池の全体構成
［非水電解質電池の構造］
図１３は、第３の実施の形態にかかる非水電解質電池５０の一構成例を示す斜視図および斜視分解図である。図１３Ａは、非水電解質電池５０の外観を示す斜視図であり、図１３Ｂは、非水電解質電池５０の構成を示す斜視分解図であり、図１３Ｃは、図１３Ａに示す非水電解質電池５０の下面の構成を示す斜視図である。なお、下記の説明では、非水電解質電池５０のうち、正極リード５２および負極リード５３が導出される部分をトップ部、トップ部に対向する後方部分をボトム部、トップ部とボトム部とに挟まれた両辺をサイド部とする。
【０１３３】
第３の実施の形態の非水電解質電池５０は、電池素子である積層電極体６０がラミネートフィルムからなる外装部材５１の積層電極体収納部５６に収容されて外装されたものであり、外装部材５１同士が封止された部分からは、積層電極体６０と電気的に接続された正極リード５２および負極リード５３が電池外部に導出されている。正極リード５２および負極リード５３は同一の辺から外部に導出されているが、互いに対向する辺から導出されていてもよい。
【０１３４】
［積層電極体］
積層電極体６０は、図１４Ａに示す矩形状の正極６１と、図１４Ｂに示す矩形状の負極６２とにより構成されている。図１４Ｃに示すように、積層電極体６０は、正極６１および負極６２がセパレータ６３を介して交互に積層された積層型電極構造を有している。なお、図１４Ｃは、図１３ＡのＩ−Ｉ断面に沿った断面図である。
【０１３５】
第３の実施の形態では、図１４Ｃに示すように、積層型電極構造の一例として積層電極体６０の最表層がセパレータ６３となるように、セパレータ６３、負極６２、セパレータ６３、正極６１、セパレータ６３、負極６２・・・セパレータ６３、負極６２、セパレータ６３のように順に積層された積層電極体６０を用いる。なお、積層電極体６０の最表層は、セパレータ６３に限ったものではなく、正極６１もしくは負極６２が最表層となっていてもよい。
【０１３６】
積層電極体６０からは、複数枚の正極６１からそれぞれ延出される正極タブ６１Ｃと、複数枚の負極６２からそれぞれ延出される負極タブ６２Ｃとが導出されている。複数枚重ねられた正極タブ６１Ｃは、曲げ部分において適切なたるみを持った状態で断面が略Ｕ字状となるように折り曲げられて構成されている。複数枚重ねられた正極タブ６１Ｃの先端部には、超音波溶接または抵抗溶接正極等の方法により正極リード５２が接続されている。
【０１３７】
また、図示しないものの、負極タブ６２Ｃは、正極６１と同様に、複数枚重ねられた上で、曲げ部分において適切なたるみを持った状態で断面が略Ｕ字状となるように折り曲げられて構成されている。複数枚重ねられた負極タブ６２Ｃの先端部には、超音波溶接または抵抗溶接正極等の方法により負極リード５３が接続されている。
【０１３８】
以下、積層電極体６０を構成する各部について説明する。
【０１３９】
［正極］
図１４Ａに示すように、正極６１は、矩形状の主面部と、この主面部から延出する延出部を備える正極集電体６１Ａを有し、正極集電体６１Ａの矩形状の主面上には正極活物質層６１Ｂが形成されている。正極集電体６１Ａにおいて、正極活物質層６１Ｂが形成されない延出部は、正極リード５２を接続するための接続タブである正極タブ６１Ｃとしての機能を備える。正極集電体６１Ａとしては、第２の実施の形態と同様に、例えばアルミニウム（Ａｌ）箔、ニッケル（Ｎｉ）箔あるいはステンレス（ＳＵＳ）箔等の金属箔を用いることができる。
【０１４０】
第３の実施の形態の非水電解質電池５０において、正極集電体６１Ａの主面部には、第１の実施の形態に係る集電体１０と同様に、上述の金属箔に第１の実施の形態に説明した圧縮パターン部１ａが形成される。正極集電体６１Ａに設けられる圧縮パターン部１ａは、例えば正極集電体６１Ａの主面部に分散して形成される異方性を有しない幾何学形状とする。
【０１４１】
正極活物質層６１Ｂを構成する正極活物質、導電剤および結着剤は、第２の実施の形態の正極４１と同様の材料を用いることができる。
【０１４２】
［負極］
図１４Ｂに示すように、負極６２は、矩形状の主面部と、この主面部から延出する延出部を備える負極集電体６２Ａを有し、負極集電体６２Ａの矩形状の主面上には負極活物質層６２Ｂが形成されている。負極集電体６２Ａにおいて、負極活物質層６２Ｂが形成されない延出部は、負極リード５３を接続するための接続タブである負極タブ６２Ｃとしての機能を備える。負極集電体６２Ａとしては、第２の実施の形態と同様に、例えば銅（Ｃｕ）箔およびニッケル（Ｎｉ）箔等の金属箔を用いることができる。
【０１４３】
第３の実施の形態の非水電解質電池５０において、負極集電体６２Ａの主面部には、第１の実施の形態に係る集電体１０と同様に、上述の金属箔に第１の実施の形態に説明した圧縮パターン部１ａが形成される。負極集電体６２Ａに設けられる圧縮パターン部１ａは、例えば、負極集電体６２Ａの主面部に分散して形成される異方性を有しない幾何学形状とする。
【０１４４】
負極活物質層６２Ｂを構成する負極活物質、導電剤および結着剤は、第２の実施の形態の負極４２と同様の材料を用いることができる。
【０１４５】
［正極リード］
複数枚の正極タブ６１Ｃと接続する正極リード５２は、例えばアルミニウム（Ａｌ）等からなる金属リード体を用いることができる。正極リード５２の外装部材５１と対向する一部分には、外装部材５１と正極リード５２との接着性を向上させるための密着フィルムであるシーラント５４が設けられる。シーラント５４は、金属材料との接着性の高い樹脂材料により構成され、例えば正極リード５２が上述した金属材料から構成される場合には、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、変性ポリエチレンまたは変性ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂により構成されることが好ましい。
【０１４６】
シーラント５４の厚みは、５０μｍ以上１３０μｍ以下とすることが好ましい。５０μｍ未満では正極リード５２と外装部材５１との接着性に劣り、１３０μｍを超えると熱融着時における溶融樹脂の流動量が多く、製造工程上好ましくない。
【０１４７】
［負極リード］
複数枚の負極タブ６２Ｃと接続する負極リード５３は、例えばニッケル（Ｎｉ）等からなる金属リード体を用いることができる。負極リード５３の外装部材５１と対向する一部分には、正極リード５２と同様に、外装部材５１と負極リード５３との接着性を向上させるための密着フィルムであるシーラント５４が設けられる。
【０１４８】
［セパレータ］
セパレータ６３は、第２の実施の形態に係るセパレータ４３と同様の多孔質膜を用いることができる。また、第３の実施の形態のように、ラミネートフィルムからなる外装部材１で外装した非水電解質電池５０では、非水電解液の漏液を防止するために、非水電解液をゲル化させたゲル電解質を形成する構成としてもよい。このようなゲル電解質を形成するために、表面に予めフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を含む高分子材料が付着されたセパレータ６３を用いてもよい。表面に予めフッ化ビニリデンを含む高分子材料が付着されたセパレータ６３を用いることにより、後にフッ化ビニリデンを含む高分子材料と非水電解液とが反応して、非水電解液を保持してゲル電解質が形成される。
【０１４９】
［非水電解質］
第３の実施の形態の非水電解質電池５０では、第２の実施の形態と同様に、非水溶媒に電解質塩が溶解された非水電解液を用いることができる。非水電解液は、積層電極体６０とともに外装部材５１内に封入される。
【０１５０】
また、上述の様に表面にフッ化ビニリデンを含む高分子材料が付着されたセパレータ６３を用いずにゲル電解質層を形成してもよい。この場合には、非水電解液を高分子に取り込むことで形成されるゾル溶液を正極６１および負極６２のそれぞれの両面、もしくはセパレータ６３の両面に塗布した後乾燥させる。これにより、非水電解液が高分子材料に取り込まれたゲル電解質層を形成することができる。
【０１５１】
［ラミネートフィルム］
外装部材５１は、図１５に示すように、例えば積層電極体６０対向側から内側樹脂層５１ｃ、金属層５１ａおよび外側樹脂層５１ｂをこの順に積層し貼り合わせた構造を有するラミネートフィルムである。外側樹脂層５１ｂおよび内側樹脂層５１ｃと、金属層５１ａとの間には、例えば厚さ２μｍ以上３μｍ以下程度の接着層を設けても良い。外側樹脂層５１ｂおよび内側樹脂層５１ｃは、それぞれ複数層で構成されてもよい。また、非水電解質電池５０をさらに硬質の外装ケース等に収容する場合には、外装部材５１は金属層５１ａを有しない樹脂フィルムであってもよい。
【０１５２】
金属層５１ａを構成する金属材料としては、耐透湿性のバリア膜としての機能を備えていれば良く、アルミニウム（Ａｌ）箔、ステンレス（ＳＵＳ）箔、ニッケル（Ｎｉ）箔およびメッキを施した鉄（Ｆｅ）箔などを使用することができる。なかでも、薄く軽量で加工性に優れるアルミニウム箔を好適に用いることが好ましい。特に、加工性の点から、例えば焼きなまし処理済みの軟質アルミニウム（Ａｌ）が好ましく、例えば、ＪＩＳ規格におけるＡ８０２１Ｐ−Ｏ、Ａ８０７９Ｐ−ＯまたはＡ１Ｎ３０−Ｏ等を用いるのが好ましい。
【０１５３】
金属層５１ａの厚みは、電池外装材として必要とされる強度が得られれば任意に設定可能であるが、３０μｍ以上５０μｍ以下とすることが好ましい。この範囲とすることにより、充分な材料強度を備えるとともに、高い加工性を得ることができる。また、外装部材５１の厚さが増大することによる非水電解質電池５０の体積効率の低下も抑制することができる。
【０１５４】
内側樹脂層５１ｃは、熱で溶けて互いに融着する部分であり、ポリエチレン（ＰＥ）、無軸延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）等が使用可能であり、これらから複数種類選択して用いることも可能である。
【０１５５】
内側樹脂層５１ｃの厚みは、２０μｍ以上５０μｍ以下とすることが好ましい。この範囲とすることにより、外装部材５１の封止性が高くなり、また封止時の圧力緩衝作用を十分に得ることができため、短絡の発生を抑制できる。また、電池外部からの水分浸入経路となる内側樹脂層５１ｃを必要以上に厚くしないことで、電池内部でのガス発生およびそれに伴う電池膨れ、ならびに電池特性の低下を抑制することができる。なお、内側樹脂層５１ｃの厚みは、積層電極体６０に外装前の状態における厚みである。積層電極体６０に対して外装部材５１を外装し、封止した後は、２層の内側樹脂層５１ｃが互いに融着されるため、内側樹脂層５１ｃの厚みは上記範囲から外れる場合もある。
【０１５６】
外側樹脂層５１ｂとしては、外観の美しさや強靱さ、柔軟性などからポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエステル等が用いられる。具体的には、ナイロン（Ｎｙ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）が用いられ、これらから複数種類選択して用いることも可能である。
【０１５７】
なお、内側樹脂層５１ｃ同士を熱融着により溶融させて外装部材５１を接着するため、外側樹脂層５１ｂは、内側樹脂層５１ｃよりも高い融点を有することが好ましい。熱融着時に内側樹脂層５１ｃのみを溶融させるためである。このため、外側樹脂層５１ｂは、内側樹脂層５１ｃとして選択された樹脂材料によって使用可能な材料を選択可能である。
【０１５８】
外側樹脂層５１ｂの厚みは、１０μｍ以上３０μｍ以下とすることが好ましい。この範囲とすることにより、保護層としての機能を十分に得ることができ、また不必要に厚みを増大させないため、非水電解質電池５０の体積効率の低下を抑制する。
【０１５９】
（３−２）非水電解質電池の製造方法
この非水電解質電池５０は、例えば、次のようにして製造することができる。なお、正極６１および負極６２に用いる正極集電体６１Ａおよび負極集電体６２Ａの製造方法は、第１の実施の形態で説明した集電体１０と同様のプレス工程を経た工程により形成することができる。
【０１６０】
［正極の作製］
第２の実施の形態と同様にして正極合剤スラリーを作製し、帯状に連続した正極集電体６１Ａとなる金属箔の両面の一端に正極集電体露出部を設けるようにして正極合剤スラリーを塗布する。続いて、正極合剤スラリー中の溶剤を乾燥させたのち、ロールプレス機などにより圧縮成型して正極活物質層６１Ｂを形成し、正極シートとする。この正極シートを所定の寸法に切断し、正極６１を作製する。このとき、正極活物質層６１Ｂを形成しなかった正極集電体露出部分を正極タブ６１Ｃとするように切断する。これにより、正極タブ６１Ｃが一体に形成された正極６１が得られる。
【０１６１】
［負極の作製］
第２の実施の形態と同様にして負極合剤スラリーを作製し、帯状に連続した負極集電体６２Ａとなる金属箔の両面の一端に負極集電体露出部を設けるようにして負極合剤スラリーを塗布する。続いて、負極合剤スラリー中の溶剤を乾燥させたのち、ロールプレス機などにより圧縮成型して負極活物質層６２Ｂを形成し、負極シートとする。この負極シートを所定の寸法に切断し、負極６２を作製する。このとき、負極活物質層６２Ｂを形成しなかった負極集電体露出部分を負極タブ６２Ｃとするように切断する。これにより、負極タブ６２Ｃが一体に形成された負極６２が得られる。
【０１６２】
［積層工程］
次いで、正極６１と負極６２とを、セパレータ６３を介して交互に積層する。続いて、正極６１、負極６２およびセパレータ６３が密着するように押圧した状態で、例えば接着テープ等の固定部材５５を用いて固定し、積層電極体６０を作製する。固定部材５５を用いて固定する場合には、例えば積層電極体６０の両サイド部に固定部材５５を設ける。
【０１６３】
次に、複数枚の正極タブ６１Ｃおよび複数枚の負極タブ６２Ｃを断面Ｕ字状となるようにそれぞれ折り曲げる。正極タブ６１Ｃおよび負極タブ６２Ｃは、例えば特開２００９−１８７７６８号公報のタブ折り曲げ方法を用いて折り曲げられることが好ましい。
【０１６４】
［外装工程］
このあと、作製した積層電極体６０を外装部材５１で外装し、サイド部の一方と、トップ部およびボトム部をヒータヘッドで加熱して熱融着する。正極リード５２および負極リード５３が導出されたトップ部およびボトム部は、例えば切り欠きを有するヒータヘッドで加熱して熱融着する。
【０１６５】
続いて、熱融着していない他のサイド部の開口から、非水電解液を注液する。最後に、注液を行ったサイド部の外装部材５１を熱融着し、積層電極体６０を外装部材５１内に封止し、非水電解質電池５０を作製する。セパレータ６３の表面に予めフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を含む高分子材料が付着されている場合には、さらに外装部材５１の外部から積層電極体６０を加圧および加熱し、非水電解液をフッ化ビニリデンを含む高分子材料に保持させる。これにより、正極６１および負極６２間にゲル電解質層が形成される。
【０１６６】
＜効果＞
第３の実施の形態によれば、正極集電体６１Ａおよび負極集電体６２Ａの破断を抑制し、非水電解質電池５０の電池特性の低下や、電池機能の停止を抑制することができる。
【０１６７】
４．第４の実施の形態
第４の実施の形態では、第１の実施の形態に係る集電体１０を用いた非水電解質電池が備えられた電池パックについて説明する。
【０１６８】
図１６は、本技術の非水電解質電池を電池パックに適用した場合の回路構成例を示すブロック図である。電池パックは、組電池３０１、外装、充電制御スイッチ３０２ａと、放電制御スイッチ３０３ａ、を備えるスイッチ部３０４、電流検出抵抗３０７、温度検出素子３０８、制御部３１０を備えている。
【０１６９】
また、電池パックは、正極端子３２１および負極端子３２２を備え、充電時には正極端子３２１および負極端子３２２がそれぞれ充電器の正極端子、負極端子に接続され、充電が行われる。また、電子機器使用時には、正極端子３２１および負極端子３２２がそれぞれ電子機器の正極端子、負極端子に接続され、放電が行われる。
【０１７０】
組電池３０１は、複数の非水電解質電池３０１ａを直列および／または並列に接続してなる。この非水電解質電池３０１ａは本技術の非水電解質電池３０、非水電解質電池５０等である。なお、図１６では、６つの非水電解質電池３０１ａが、２並列３直列（２Ｐ３Ｓ）に接続された場合が例として示されているが、その他、ｎ並列ｍ直列（ｎ、ｍは整数）のように、どのような接続方法でもよい。
【０１７１】
スイッチ部３０４は、充電制御スイッチ３０２ａおよびダイオード３０２ｂ、ならびに放電制御スイッチ３０３ａおよびダイオード３０３ｂを備え、制御部３１０によって制御される。ダイオード３０２ｂは、正極端子３２１から組電池３０１の方向に流れる充電電流に対して逆方向で、負極端子３２２から組電池３０１の方向に流れる放電電流に対して順方向の極性を有する。ダイオード３０３ｂは、充電電流に対して順方向で、放電電流に対して逆方向の極性を有する。なお、例では＋側にスイッチ部を設けているが、−側に設けてもよい。
【０１７２】
充電制御スイッチ３０２ａは、電池電圧が過充電検出電圧となった場合にＯＦＦされて、組電池３０１の電流経路に充電電流が流れないように充放電制御部によって制御される。充電制御スイッチのＯＦＦ後は、ダイオード３０２ｂを介することによって放電のみが可能となる。また、充電時に大電流が流れた場合にＯＦＦされて、組電池３０１の電流経路に流れる充電電流を遮断するように、制御部３１０によって制御される。
【０１７３】
放電制御スイッチ３０３ａは、電池電圧が過放電検出電圧となった場合にＯＦＦされて、組電池３０１の電流経路に放電電流が流れないように制御部３１０によって制御される。放電制御スイッチ３０３ａのＯＦＦ後は、ダイオード３０３ｂを介することによって充電のみが可能となる。また、放電時に大電流が流れた場合にＯＦＦされて、組電池３０１の電流経路に流れる放電電流を遮断するように、制御部３１０によって制御される。
【０１７４】
温度検出素子３０８は例えばサーミスタであり、組電池３０１の近傍に設けられ、組電池３０１の温度を測定して測定温度を制御部３１０に供給する。電圧検出部３１１は、組電池３０１およびそれを構成する各非水電解質電池３０１ａの電圧を測定し、この測定電圧をＡ／Ｄ変換して、制御部３１０に供給する。電流測定部３１３は、電流検出抵抗３０７を用いて電流を測定し、この測定電流を制御部３１０に供給する。
【０１７５】
スイッチ制御部３１４は、電圧検出部３１１および電流測定部３１３から入力された電圧および電流を基に、スイッチ部３０４の充電制御スイッチ３０２ａおよび放電制御スイッチ３０３ａを制御する。スイッチ制御部３１４は、非水電解質電池３０１ａのいずれかの電圧が過充電検出電圧もしくは過放電検出電圧以下になったとき、また、大電流が急激に流れたときに、スイッチ部３０４に制御信号を送ることにより、過充電および過放電、過電流充放電を防止する。
【０１７６】
ここで、例えば、非水電解質電池がリチウムイオン二次電池の場合、過充電検出電圧が例えば４．２０Ｖ±０．０５Ｖと定められ、過放電検出電圧が例えば２．４Ｖ±０．１Ｖと定められる。
【０１７７】
充放電スイッチは、例えばＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチを使用できる。この場合ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードがダイオード３０２ｂおよび３０３ｂとして機能する。充放電スイッチとして、Ｐチャンネル型ＦＥＴを使用した場合は、スイッチ制御部３１４は、充電制御スイッチ３０２ａおよび放電制御スイッチ３０３ａのそれぞれのゲートに対して、制御信号ＤＯおよびＣＯをそれぞれ供給する。充電制御スイッチ３０２ａおよび放電制御スイッチ３０３ａはＰチャンネル型である場合、ソース電位より所定値以上低いゲート電位によってＯＮする。すなわち、通常の充電および放電動作では、制御信号ＣＯおよびＤＯをローレベルとし、充電制御スイッチ３０２ａおよび放電制御スイッチ３０３ａをＯＮ状態とする。
【０１７８】
そして、例えば過充電もしくは過放電の際には、制御信号ＣＯおよびＤＯをハイレベルとし、充電制御スイッチ３０２ａおよび放電制御スイッチ３０３ａをＯＦＦ状態とする。
【０１７９】
メモリ３１７は、ＲＡＭやＲＯＭからなり例えば不揮発性メモリであるＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）等からなる。メモリ３１７では、制御部３１０で演算された数値や 、製造工程の段階で測定された各非水電解質電池３０１ａの初期状態における電池の内部抵抗値等が予め記憶され、また適宜、書き換えも可能である。 （また、非水電解質電池３０１ａの満充電容量を記憶させておくことで、制御部３１０とともに例えば残容量を算出することができる。
【０１８０】
温度検出部３１８では、温度検出素子３０８を用いて温度を測定し、異常発熱時に充放電制御を行ったり、残容量の算出における補正を行う。
【０１８１】
５．第５の実施の形態
第５の実施の形態では、第２および第３の実施の形態にかかる非水電解質電池および第４の実施の形態にかかる電池パックを搭載した電子機器、電動車両および蓄電装置等の機器について説明する。第２〜第４の実施の形態で説明した非水電解質電池および電池パックは、電子機器や電動車両、蓄電装置等の機器に電力を供給するために使用することができる。
【０１８２】
電子機器として、例えばノート型パソコン、ＰＤＡ（携帯情報端末）、携帯電話、コードレスフォン子機、ビデオムービー、デジタルスチルカメラ、電子書籍、電子辞書、音楽プレイヤー、ラジオ、ヘッドホン、ゲーム機、ナビゲーションシステム、メモリーカード、ペースメーカー、補聴器、電動工具、電気シェーバー、冷蔵庫、 エアコン、テレビ、ステレオ、温水器、電子レンジ、食器洗い器、洗濯機、乾燥器、照明機器、玩具、医療機器、ロボット、ロードコンディショナー、信号機等が挙げられる。
【０１８３】
また、電動車両としては鉄道車両、ゴルフカート、電動カート、電気自動車（ハイブリッド自動車を含む）等が挙げられ、これらの駆動用電源または補助用電源として用いられる。
【０１８４】
蓄電装置としては、住宅をはじめとする建築物用または発電設備用の電力貯蔵用電源等が挙げられる。
【０１８５】
以下では、上述した適用例のうち、本技術の非水電解質電池を適用した蓄電装置を用いた蓄電システムの具体例を説明する。
【０１８６】
この蓄電システムは、例えば下記の様な構成が挙げられる。第１の蓄電システムは、再生可能エネルギーから発電を行う発電装置によって蓄電装置が充電される蓄電システムである。第２の蓄電システムは、蓄電装置を有し、蓄電装置に接続される電子機器に電力を供給する蓄電システムである。第３の蓄電システムは、蓄電装置から、電力の供給を受ける電子機器である。これらの蓄電システムは、外部の電力供給網と協働して電力の効率的な供給を図るシステムとして実施される。
【０１８７】
さらに、第４の蓄電システムは、蓄電装置から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、蓄電装置に関する情報に基いて車両制御に関する情報処理を行なう制御装置とを有する電動車両である。第５の蓄電システムは、他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報送受信部とを備え、送受信部が受信した情報に基づき、上述した蓄電装置の充放電制御を行う電力システムである。第６の蓄電システムは、上述した蓄電装置から、電力の供給を受け、または発電装置または電力網から蓄電装置に電力を供給する電力システムである。以下、蓄電システムについて説明する。
【０１８８】
（５−１）応用例としての住宅における蓄電システム
本技術の非水電解質電池を用いた蓄電装置を住宅用の蓄電システムに適用した例について、図１７を参照して説明する。例えば住宅１０１用の蓄電システム１００においては、火力発電１０２ａ、原子力発電１０２ｂ、水力発電１０２ｃ等の集中型電力系統１０２から電力網１０９、情報網１１２、スマートメータ１０７、パワーハブ１０８等を介し、電力が蓄電装置１０３に供給される。これと共に、家庭内発電装置１０４等の独立電源から電力が蓄電装置１０３に供給される。蓄電装置１０３に供給された電力が蓄電される。蓄電装置１０３を使用して、住宅１０１で使用する電力が給電される。住宅１０１に限らずビルに関しても同様の蓄電システムを使用できる。
【０１８９】
住宅１０１には、家庭内発電装置１０４、電力消費装置１０５、蓄電装置１０３、各装置を制御する制御装置１１０、スマートメータ１０７、各種情報を取得するセンサ１１１が設けられている。各装置は、電力網１０９および情報網１１２によって接続されている。家庭内発電装置１０４として、太陽電池、燃料電池等が利用され、発電した電力が電力消費装置１０５および／または蓄電装置１０３に供給される。電力消費装置１０５は、冷蔵庫１０５ａ、空調装置１０５ｂ、テレビジョン受信機１０５ｃ、風呂１０５ｄ等である。さらに、電力消費装置１０５には、電動車両１０６が含まれる。電動車両１０６は、電気自動車１０６ａ、ハイブリッドカー１０６ｂ、電気バイク１０６ｃである。
【０１９０】
蓄電装置１０３に対して、本技術の非水電解質電池が適用される。本技術の非水電解質電池は、例えば上述したリチウムイオン二次電池によって構成されていてもよい。スマートメータ１０７は、商用電力の使用量を測定し、測定された使用量を、電力会社に送信する機能を備えている。電力網１０９は、直流給電、交流給電、非接触給電の何れか一つまたは複数を組み合わせてもよい。
【０１９１】
各種のセンサ１１１は、例えば人感センサ、照度センサ、物体検知センサ、消費電力センサ、振動センサ、接触センサ、温度センサ、赤外線センサ等である。各種のセンサ１１１により取得された情報は、制御装置１１０に送信される。センサ１１１からの情報によって、気象の状態、人の状態等が把握されて電力消費装置１０５を自動的に制御してエネルギー消費を最小とすることができる。さらに、制御装置１１０は、住宅１０１に関する情報をインターネットを介して外部の電力会社等に送信することができる。
【０１９２】
パワーハブ１０８によって、電力線の分岐、直流交流変換等の処理がなされる。制御装置１１０と接続される情報網１１２の通信方式としては、ＵＡＲＴ(Universal Asynchronous Receiver-Transceiver:非同期シリアル通信用送受信回路）等の通信インターフェースを使う方法、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＺｉｇＢｅｅ、Ｗｉ−Ｆｉ等の無線通信規格によるセンサーネットワークを利用する方法がある。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ方式は、マルチメディア通信に適用され、一対多接続の通信を行うことができる。ＺｉｇＢｅｅは、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineers）８０２．１５．４の物理層を使用するものである。ＩＥＥＥ８０２．１５．４は、ＰＡＮ（Personal Area Network）またはＷ（Wireless）ＰＡＮと呼ばれる短距離無線ネットワーク規格の名称である。
【０１９３】
制御装置１１０は、外部のサーバ１１３と接続されている。このサーバ１１３は、住宅１０１、電力会社、サービスプロバイダーの何れかによって管理されていてもよい。サーバ１１３が送受信する情報は、たとえば、消費電力情報、生活パターン情報、電力料金、天気情報、天災情報、電力取引に関する情報である。これらの情報は、家庭内の電力消費装置（たとえばテレビジョン受信機）から送受信してもよいが、家庭外の装置（たとえば、携帯電話機等）から送受信してもよい。これらの情報は、表示機能を持つ機器、たとえば、テレビジョン受信機、携帯電話機、ＰＤＡ(Personal Digital Assistants)等に、表示されてもよい。
【０１９４】
各部を制御する制御装置１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等で構成され、この例では、蓄電装置１０３に格納されている。制御装置１１０は、蓄電装置１０３、家庭内発電装置１０４、電力消費装置１０５、各種のセンサ１１１、サーバ１１３と情報網１１２により接続され、例えば、商用電力の使用量と、発電量とを調整する機能を有している。なお、その他にも、電力市場で電力取引を行う機能等を備えていてもよい。
【０１９５】
以上のように、電力が火力１０２ａ、原子力１０２ｂ、水力１０２ｃ等の集中型電力系統１０２のみならず、家庭内発電装置１０４（太陽光発電、風力発電）の発電電力を蓄電装置１０３に蓄えることができる。したがって、家庭内発電装置１０４の発電電力が変動しても、外部に送出する電力量を一定にしたり、または、必要なだけ放電するといった制御を行うことができる。例えば、太陽光発電で得られた電力を蓄電装置１０３に蓄えると共に、夜間は料金が安い深夜電力を蓄電装置１０３に蓄え、昼間の料金が高い時間帯に蓄電装置１０３によって蓄電した電力を放電して利用するといった使い方もできる。
【０１９６】
なお、この例では、制御装置１１０が蓄電装置１０３内に格納される例を説明したが、スマートメータ１０７内に格納されてもよいし、単独で構成されていてもよい。さらに、蓄電システム１００は、集合住宅における複数の家庭を対象として用いられてもよいし、複数の戸建て住宅を対象として用いられてもよい。
【０１９７】
（５−２）応用例としての車両における蓄電システム
本技術を車両用の蓄電システムに適用した例について、図１８を参照して説明する。図１８に、本技術が適用されるシリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の構成の一例を概略的に示す。シリーズハイブリッドシステムはエンジンで動かす発電機で発電された電力、あるいはそれをバッテリーに一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置で走行する車である。
【０１９８】
このハイブリッド車両２００には、エンジン２０１、発電機２０２、電力駆動力変換装置２０３、駆動輪２０４ａ、駆動輪２０４ｂ、車輪２０５ａ、車輪２０５ｂ、バッテリー２０８、車両制御装置２０９、各種センサ２１０、充電口２１１が搭載されている。バッテリー２０８に対して、上述した本技術の非水電解質電池が適用される。
【０１９９】
ハイブリッド車両２００は、電力駆動力変換装置２０３を動力源として走行する。電力駆動力変換装置２０３の一例は、モータである。バッテリー２０８の電力によって電力駆動力変換装置２０３が作動し、この電力駆動力変換装置２０３の回転力が駆動輪２０４ａ、２０４ｂに伝達される。なお、必要な個所に直流−交流（ＤＣ−ＡＣ）あるいは逆変換（ＡＣ−ＤＣ変換）を用いることによって、電力駆動力変換装置２０３が交流モータでも直流モータでも適用可能である。各種センサ２１０は、車両制御装置２０９を介してエンジン回転数を制御したり、図示しないスロットルバルブの開度（スロットル開度）を制御したりする。各種センサ２１０には、速度センサ、加速度センサ、エンジン回転数センサ等が含まれる。
【０２００】
エンジン２０１の回転力は発電機２０２に伝えられ、その回転力によって発電機２０２により生成された電力をバッテリー２０８に蓄積することが可能である。
【０２０１】
図示しない制動機構によりハイブリッド車両２００が減速すると、その減速時の抵抗力が電力駆動力変換装置２０３に回転力として加わり、この回転力によって電力駆動力変換装置２０３により生成された回生電力がバッテリー２０８に蓄積される。
【０２０２】
バッテリー２０８は、ハイブリッド車両２００の外部の電源に接続されることで、その外部電源から充電口２１１を入力口として電力供給を受け、受けた電力を蓄積することも可能である。
【０２０３】
図示しないが、非水電解質電池に関する情報に基いて車両制御に関する情報処理を行う情報処理装置を備えていてもよい。このような情報処理装置としては、例えば、電池の残量に関する情報に基づき、電池残量表示を行う情報処理装置等がある。
【０２０４】
なお、以上は、エンジンで動かす発電機で発電された電力、或いはそれをバッテリーに一旦貯めておいた電力を用いて、モータで走行するシリーズハイブリッド車を例として説明した。しかしながら、エンジンとモータの出力がいずれも駆動源とし、エンジンのみで走行、モータのみで走行、エンジンとモータ走行という３つの方式を適宜切り替えて使用するパラレルハイブリッド車に対しても本技術は有効に適用可能である。さらに、エンジンを用いず駆動モータのみによる駆動で走行する所謂、電動車両に対しても本技術は有効に適用可能である。
【実施例】
【０２０５】
以下、実施例により本技術をより詳細に説明する。なお、本技術は、下記の実施例に限定されるものではない。
【０２０６】
以下の実施例では、電池用集電体として用いることができる金属箔に、本技術の複数種類の圧縮パターン部を形成した場合の金属箔の特性をそれぞれ確認した。
【０２０７】
＜実施例１＞
実施例１では、金属箔の全面に圧縮パターン部を設けた試験用金属箔について、引張試験により特性を確認した。
【０２０８】
＜実施例１−１＞
［エンボスロールの作製］
直線形状の凹凸パターンを設けたエンボスロールを使用して金属箔をロールプレスすることにより、金属箔に対して直線形状に連続した圧縮パターンを形成した。エンボス表面の凹凸パターンは、円筒形の金属ロール表面に形成した銅メッキに対して、円周方向に対して連続な凸部が設けられるようにウェットエッチング処理を行うことにより作製した。
【０２０９】
まず、金属ロールの表面に銅メッキ層を形成し、銅メッキ層の表面にレジスト膜からなるマスクを形成した後、マスク上にレーザ描画により幅５０μｍの露光パターンをピッチ１００μｍで形成し、ストライプ状の露光パターンとした。次に、形成した露光パターンに対してウェットエッチング処理を行うことにより、露光パターン部分が侵食されて、断面凹凸形状のストライプ構造を形成した。
【０２１０】
続いて、マスク部分をアッシングにより全て剥離した後、再度ロール表面に対してウェットエッチング処理を行った。これにより、凹凸形状の角部がなめらかとなったストライプ構造をロール表面に形成した。最後に、金属ロール表面に厚さ１０μｍのハードクロム層をメッキにより形成して、エンボスロールを得た。
【０２１１】
［圧縮パターン部を有する試験用金属箔の作製］
金属箔としては厚さ２０μｍの軟質アルミニウム箔（Ａ８０２１Ｈ−Ｏ）を用いた。この軟質アルミニウム箔に対して、上述の様にして作製したエンボスロールを使用して、プレス線圧１００ｋｇｆ／ｃｍにてプレス処理を行った。これにより、軟質アルミニウム箔に、図１９Ａに示すような幅５０μｍ、ピッチ１００μｍの平行な直線形状の圧縮パターン部が形成された。なお、図１９Ａにおいて、黒色で示す形状は、エンボスロールでプレスされて、他の部分よりも厚みの薄い圧縮パターン部となった部分である。このとき、軟質アルミニウム箔の断面形状をレーザ顕微鏡（オリンパス株式会社製、ＯＬＳ３０００）にて測定したところ、図１９Ｂに示すように、圧縮部と非圧縮部（もしくは弱圧縮部）の凹凸高さ、すなわち圧縮パターン部の深さが約４．０μｍであった。
【０２１２】
最後に、直線状の圧縮パターン部が形成された軟質アルミニウム箔を、図２０に示すようなダンベル状に打ち抜き、試験用金属箔とした。このダンベル形状はＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠したダンベル状１号形であり、基準となる標線間距離（標線Ｌ間の距離Ｌ−Ｌ）が４０ｍｍである。また、圧縮パターン部の連続方向が、ダンベル形状の長手方向と平行になるようにして打ち抜いた。すなわち、引張試験においては、ダンベル形状に形成された試料の両端を固定して試験を行うため、圧縮パターン部の連続方向が引張方向と同方向となった。なお、軟質アルミニウム箔は、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠したダンベル状１号形に打ち抜いて形成した。
【０２１３】
＜実施例１−２＞
断続直線形状の凹凸パターンを設けたエンボスロールを使用して、断続直線形状の圧縮パターン部を形成した以外は、実施例１−１と同様にして圧縮パターン部を有する試験用金属箔を作製した。断続直線形状の圧縮パターン部は、図２１Ａに示すように、幅２０μｍ、ピッチ１００μｍの平行な断続直線であり、また、各断続直線は、長さ８００μｍ、間隔２００μｍとした。このとき、試験用金属箔の断面形状を実施例１−１と同一のレーザ顕微鏡にて測定したところ、図２１Ｂに示すように、圧縮部と非圧縮部（もしくは弱圧縮部）の凹凸高さ、すなわち圧縮パターン部の深さが約３．０μｍであった。
【０２１４】
＜比較例１−１＞
圧縮パターン部を形成しない以外は実施例１−１と同様にして比較例１−１の試験用金属箔を作製した。
【０２１５】
＜比較例１−２＞
金属箔として厚さ２０μｍの圧延アルミニウム箔（Ａ１Ｎ３０Ｈ−Ｈ１８）を用い、圧縮パターン部を形成しない以外は実施例１−１と同様にして比較例１−２の試験用金属箔を作製した。
【０２１６】
＜比較例１−３＞
ハニカム形状の凹凸パターンを設けたエンボスロールを使用して、図２２Ａに示すように正六角形の中心間距離が５０μｍのハニカム形状の圧縮パターン部を軟質アルミニウム箔に形成し、ダンベル形状に打ち抜いて比較例１−３の試験用金属箔とした。なお、エンボスロール表面のハニカム形状の凹凸パターンは、ステンレスロール表面にセラミック溶射膜を形成した後、レーザ加工を行うことにより形成した。
【０２１７】
比較例１−３の試験用金属箔においては、ハニカム形状の圧縮パターン部を軟質アルミニウム箔の全面に設け、試験用金属箔の引張方向と平行する両端部間に連続して圧延パターン部が設けられるようにした。このとき、試験用金属箔の断面形状を実施例１−１と同一のレーザ顕微鏡にて測定したところ、図２２Ｂに示すように、圧縮部と非圧縮部（もしくは弱圧縮部）の凹凸高さ、すなわち圧縮パターン部の深さが約５．８μｍであった。
【０２１８】
［試験用金属箔の評価］
（ａ）引張試験
上述の各実施例および比較例の試験用金属箔について、引張試験機（島津製作所製、オートグラフＡＸ−５）により、引張速度を５ｍｍ／ｍｉｎとして引張試験を行った。なお、実施例１では、引張試験機により、ダンベル形状の試験用金属箔の両端（図２０の斜線部で示す領域）を固定した。このとき、試験用金属箔両端の固定部間の距離を９０ｍｍとした。引張試験では、各実施例および比較例の試験用金属箔の０．２％耐力および破断点ひずみを評価した。なお、破断点ひずみは、標線間距離４０ｍｍを基準として計算した。
【０２１９】
下記の表１に、評価結果を示す。
【０２２０】
【０２２１】
また、図２３に、各実施例および比較例のひずみ−応力曲線を示す。なお、図２３において、実施例１−１は参照符号７１を付した実線、実施例１−２は、参照符号７２を付した点線で示す。また、比較例１−１は参照符号７３を付した細線、比較例１−２は、参照符号７４を付した細点線、比較例１−３は参照符号７５を付した細一点鎖線で示す。
【０２２２】
実施例１−１および実施例１−２と、比較例１−１は、同材料の金属箔を用いている。これらを比較すると、表１から分かるように、圧縮パターン部を設けた実施例１−１および実施例１−２は、圧縮パターン部を設けない比較例１−１に比べて破断点ひずみは小さくなり、圧縮パターン部を設けない場合と比較してやや切れやすくなるものの、０．２％耐力が顕著に向上した。
【０２２３】
また、ハニカム形状の圧縮パターン部を設けた比較例１−３と実施例１−１、実施例１−２および比較例１−１とを比較すると、比較例１−３は、０．２％耐力は実施例と同等の向上効果があるものの、破断点ひずみが小さく、試験用金属箔が顕著に切れ易いことが分かった。これは、試験用金属箔の全面にハニカム形状の圧縮パターン部を設けることにより、引張方向と垂直な方向に連続して圧縮パターン部が形成され、引張りによって金属箔端部の圧縮パターン部から箔切れが生じてしまうためである。
【０２２４】
また、実施例１−１と実施例１−２は、実施例１−１の圧縮パターン部の方が圧縮領域が多いため、０．２％耐力が高く、また破断点ひずみが低くなったと考えられる。
【０２２５】
このように、圧縮パターン部を設けるとともに、引張方向と垂直な方向には連続する圧縮パターン部を設けないようにすることで、耐力を向上させるとともに、破断しにくい金属箔構成とすることができる。
【０２２６】
＜実施例２＞
実施例２では、金属箔のうち、引張方向と平行な両端部の近傍に、圧縮パターン未形成領域を設けた試験用金属箔について、引張試験により特性を確認した。
【０２２７】
＜実施例２−１＞
図２４Ａに示すように、金属箔として厚さ２０μｍ、幅６０ｍｍの軟質アルミニウム箔（Ａ８０２１Ｈ−Ｏ）を用い、幅方向両端の３ｍｍ幅（合計６ｍｍ幅、金属箔幅の１０％）の領域を除く中央部の５４ｍｍ幅の領域（図２４Ａの斜線領域）に、圧縮パターン部を形成した。圧縮パターン部は、図２４Ｂに示すように、実施例１−１と同様に幅方向に対して垂直方向に伸びる直線形状とした。
【０２２８】
続いて、圧縮パターンを形成した金属箔を、長さ１２０ｍｍとなるように切断して幅６０ｍｍ×長さ１２０ｍｍの矩形状とし、実施例２−１の試験用金属箔とした。直線形状の圧縮パターン部は、凹凸パターンの形成領域を幅５４ｍｍとし、金属箔の両端３ｍｍずつを避けてプレスを行った以外は実施例１−１と同様にして作製したエンボスロールを用いて形成した。
【０２２９】
＜実施例２−２＞
図２５Ａおよび図２５Ｂに示すように、両端の３ｍｍ幅（合計６ｍｍ幅、金属箔幅の１０％）の領域を除く中央部の５４ｍｍ幅の領域に形成する圧縮パターン部の形状を実施例１−２と同様の断続直線形状とした以外は実施例２−１と同様にして実施例２−２の試験用金属箔を作製した。
【０２３０】
＜比較例２−１＞
圧縮パターン部を形成しない以外は実施例２−１と同様にして比較例２−１の試験用金属箔を作製した。
【０２３１】
＜比較例２−２＞
金属箔として厚さ２０μｍの圧延アルミニウム箔（Ａ１Ｎ３０Ｈ−Ｈ１８）を用い、圧縮パターン部を形成しない以外は実施例２−１と同様にして比較例２−２の試験用金属箔を作製した。
【０２３２】
［試験用金属箔の評価］
（ａ）引張試験
上述の各実施例および比較例の試験用金属箔について、実施例１と同様にして引張試験を行った。なお、実施例２では、引張試験機により矩形状の試験用金属箔の両端を固定した。このとき、図２６に示すように、試験用金属箔の両端を１５ｍｍずつ固定し、固定部間距離を９０ｍｍとした。引張試験では、各実施例および比較例の試験用金属箔の０．２％耐力および破断点ひずみを評価した。なお、破断点ひずみは、固定部間距離９０ｍｍを基準として計算した。
【０２３３】
下記の表２に、評価結果を示す。
【０２３４】
【０２３５】
また、図２７に、各実施例および比較例のひずみ−応力曲線を示す。なお、図２７において、実施例２−１は参照符号８１を付した実線、実施例２−２は、参照符号８２を付した点線で示す。また、比較例２−１は参照符号８３を付した細一点鎖線、比較例２−２は、参照符号８４を付した細点線で示す。
【０２３６】
表２から分かるように、同材料の金属箔を用いた実施例２−１、実施例２−２および比較例２−１を比較すると、圧縮パターン部を設けた実施例２−１および実施例２−２は、圧縮パターン部を設けない比較例２−１に比べて破断点ひずみは小さくなるものの、０．２％耐力が顕著に向上した。
【０２３７】
また、各実施例を圧縮パターン部を設けず、圧延アルミニウム箔を用いた比較例２−２と比較すると、０．２％耐力は低いものの、破断点ひずみが大きく、切れにくくなった。
【０２３８】
さらに、実施例２−１は、実施例１−１と比較して０．２％耐力がやや低下したものの、破断点ひずみが向上した。これは、引張方向と平行な両端部に圧縮パターン未形成領域を設けたことにより、圧縮パターン部の面積がやや小さくなったためである。
【０２３９】
＜実施例３＞
実施例３では、金属箔のうち、引張方向と平行な両端部の近傍に圧縮パターン未形成領域を設け、圧縮パターン部の幅を変えた試験用金属箔について引張試験により特性を確認した。
【０２４０】
なお、実施例３では、試験用金属箔の作製上の制約から、各実施例および比較例の幅が異なっている。このため、引張試験における条件を実施例２と揃えるために、試験用金属箔の幅と固定部間距離の長さを、実施例２の試験用金属箔における幅６０ｍｍ、固定部間距離９０ｍｍの比率に合せて作製した。
【０２４１】
すなわち、図２８に示すように、長さＬ、幅Ｗの金属箔に対して、長手方向両端に幅Ｅ（合計２Ｅ）の圧縮パターン未形成領域を形成し、引張試験を行った。このとき、引張試験時において金属箔の両端部を固定する際の片側あたりの固定長さＬｃを２０ｍｍに設定するものとし、金属箔の幅Ｗと固定部間距離Ｌａ（Ｌａ＝Ｌ−４０）とがＷ：Ｌａ＝１：１．５となるように長さＬを調整した。
【０２４２】
以下、各実施例および比較例について具体的に説明する。
【０２４３】
＜実施例３−１＞
金属箔として厚さ２０μｍ、幅３０．０ｍｍの軟質アルミニウム箔（Ａ８０２１Ｈ−Ｏ）を用い、圧縮パターン未形成領域の幅Ｅを０ｍｍ（合計０ｍｍ幅、金属箔幅の０％）として、金属箔の全面に実施例２−２と同様の断続直線形状の圧縮パターン部を形成した。
【０２４４】
続いて、圧縮パターンを形成した金属箔を長さ８５．０ｍｍとなるように切断して幅３０．０ｍｍ×長さ８５．０ｍｍの矩形状とした。なお、金属箔の長さは、上述の様に、｛３０：（長さＬ−４０）＝１：１．５｝を満たすように調整した。これ以外は実施例２−１と同様にして、実施例３−１の試験用金属箔を作製した。
【０２４５】
＜実施例３−２＞
金属箔として厚さ２０μｍ、幅３６．３ｍｍの軟質アルミニウム箔（Ａ８０２１Ｈ−Ｏ）を用い、金属箔の幅方向両端の０．９ｍｍ幅（合計１．８ｍｍ幅、金属箔幅の５％）の領域を除く中央部の３４．５ｍｍ幅の領域に圧縮パターン部を形成した以外は実施例２−１と同様にして、実施例３−２の試験用金属箔を作製した。
【０２４６】
＜実施例３−３＞
金属箔として厚さ２０μｍ、幅３８．３ｍｍの軟質アルミニウム箔（Ａ８０２１Ｈ−Ｏ）を用い、金属箔の幅方向両端の１．９ｍｍ幅（合計３．８ｍｍ幅、金属箔幅の１０％）の領域を除く中央部の３４．５ｍｍ幅の領域に圧縮パターン部を形成した以外は実施例２−１と同様にして、実施例３−３の試験用金属箔を作製した。
【０２４７】
＜実施例３−４＞
金属箔として厚さ２０μｍ、幅４３．１ｍｍの軟質アルミニウム箔（Ａ８０２１Ｈ−Ｏ）を用い、金属箔の幅方向両端の４．３ｍｍ幅（合計８．６ｍｍ幅、金属箔幅の２０％）の領域を除く中央部の３４．５ｍｍｍｍ幅の領域に圧縮パターン部を形成した以外は実施例２−１と同様にして、実施例３−４の試験用金属箔を作製した。
【０２４８】
＜実施例３−５＞
金属箔として厚さ２０μｍ、幅５７．５ｍｍの軟質アルミニウム箔（Ａ８０２１Ｈ−Ｏ）を用い、金属箔の幅方向両端の１１．５ｍｍ幅（合計２３ｍｍ幅、金属箔幅の４０％）の領域を除く中央部の３４．５ｍｍｍｍ幅の領域に圧縮パターン部を形成した以外は実施例２−１と同様にして、実施例３−５の試験用金属箔を作製した。
【０２４９】
［試験用金属箔の評価］
（ａ）引張試験
上述の各実施例の試験用金属箔について、図２８に示すように、実施例２と同様にして引張試験を行った。引張試験では、各実施例の試験用金属箔の０．２％耐力および破断点ひずみを評価した。なお、破断点ひずみは、固定部間距離Ｌａを基準として計算した。
【０２５０】
下記の表３に、評価結果を示す。
【０２５１】
【０２５２】
また、図２９に、各実施例のひずみ−応力曲線を示す。なお、図２９において、実施例３−１は参照符号９１を付した実線、実施例３−２は、参照符号９２を付した点線で示す。また、実施例３−３は参照符号９３を付した細線、実施例３−４は、参照符号９４を付した細点線、実施例３−５は参照符号９５を付した細一点鎖線で示す。
【０２５３】
表３の実施例３−１と、実施例３−２〜実施例３−５とから分かるように、金属箔幅に対する圧縮パターン未形成領域幅の占める割合を５％以上とすることで、飛躍的に破断点ひずみが向上することが分かった。一方、０．２％耐力は圧縮パターン未形成領域の割合の増加に伴い線形的に低減していく。圧縮パターン未形成領域幅の占める割合が５％の実施例３−２が圧縮パターン未形成領域を設定しなかった実施例３−１と比較して破断点ひずみが向上しているのは、金属箔のエッジ状態の違いによるものである。すなわち、金属箔の切断時には金属箔のエッジ部に微小な亀裂が生じやすくなるが、実施例３−１はこの微小亀裂を起点とする破断が生じたのに対し、実施例３−２は圧縮パターン未形成領域が設けられることにより破断が抑制されたためである。
【０２５４】
このように、圧縮パターン未形成領域を金属箔の端部に設けない場合には金属箔のエッジ状態の影響を被るおそれがあるが、金属箔の端部に圧縮パターン未形成領域を設けることにより、このようなエッジ状態の影響を最小限に抑えることが可能となる。
【０２５５】
上述の各実施例から、金属箔幅に対する圧縮パターン未形成領域幅の占める割合は５％以上４０％以下が好ましく、１０％以上２０％以下とすることがより好ましい。金属箔幅に対する圧縮パターン未形成領域幅の占める割合を１０％以上とすることで、破断点ひずみをさらに改善することができ、２０％以下とすることで、０．２％耐力の低下を抑制することが可能となるからである。
【０２５６】
なお、実施例１−２と実施例３−１はともに圧縮パターン未形成領域を設けない構成であるものの、試験用金属箔全体の形状および引張試験の基準となる部分の寸法（標線間距離、固定部間距離）が実施例１−２と実施例３−１で異なるため、評価結果の数値が異なった。具体的には、試験用金属箔の形状が異なることにより、試験用金属箔のエッジ形状（なめらかな曲線状と直線状）にも違いがある。また、標線間距離が異なるが、引張速度が同等であることにより、ひずみ速度に差異が生じている。このため、評価結果に差が生じたものである。
【０２５７】
また、実施例２−２と実施例３−３も同様に、ともに圧縮パターン未形成領域の幅の合計が金属箔幅の１０％であるものの、引張試験の基準となる部分の寸法（固定部間距離）が実施例２−２と実施例３−３で異なるため、評価結果の数値が異なった。この場合も、標線間距離が異なるが引張速度が同等であることによりひずみ速度に差異が生じ、評価結果に差が生じたものである。
【０２５８】
以上、本技術を各実施の形態および実施例によって説明したが、本技術はこれらに限定されるものではなく、本技術の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。例えば、圧縮パターン部の形状は、図示した以外の形状であっても構わない。
【０２５９】
また、第２の実施の形態および第３の実施の形態において説明した非水電解質電池は一例であり、本技術の集電体は、巻回電極体を扁平型に形成した電池、角型電池およびコイン型電池等の種々の電池に用いることができる。
【０２６０】
また、本技術の集電体は、一次電池および二次電池のいずれにも用いることができるが、充放電を複数回繰り返すことによって電極体の構造のひずみが生じやすい二次電池により好適に用いることができる。
【符号の説明】
【０２６１】
１・・・金属箔、１ａ・・・圧縮パターン部、１ｂ・・・非圧縮パターン部、１ｃ・・・圧縮パターン未形成領域、１０・・・集電体、１１・・・集電体、１２ａ・・・圧縮パターン部、１３・・・集電体、２０ａ・・・エンボスロール、２０ｂ・・・バックロール、２０ｃ・・・ロール基材、２１・・・マスク、２１ａ・・・露光パターン、２２・・・表面層、３０・・・非水電解質電池、３１・・・電池缶、３２ａ，３２ｂ・・・絶縁板、３３・・・電池蓋、３４・・・安全弁、３４ａ・・・突出部、３５・・・ディスクホルダ、３６・・・遮断ディスク、３６ａ・・・孔部、３７・・・熱感抵抗素子、３８・・・ガスケット、３９・・・サブディスク、４０・・・巻回電極体、４１・・・正極、４１Ａ・・・正極集電体、４１Ｂ・・・正極活物質層、４２・・・負極、４２Ａ・・・負極集電体、４２Ｂ・・・負極活物質層、４３・・・セパレータ、４４・・・センターピン、４５・・・正極リード、４６・・・負極リード、５０・・・非水電解質電池、５１・・・外装部材、５１ａ・・・金属層、５１ｂ・・・外側樹脂層、５１ｃ・・・内側樹脂層、５２・・・正極リード、５３・・・負極リード、５４・・・シーラント、５５・・・固定部材、５６・・・積層電極体収納部、６０・・・積層電極体、６１・・・正極、６１Ａ・・・正極集電体、６１Ｂ・・・正極活物質層、６１Ｃ・・・正極タブ、６２・・・負極、６２Ａ・・・負極集電体、６２Ｂ・・・負極活物質層、６２Ｃ・・・負極タブ、６３・・・セパレータ、１００・・・蓄電システム、１０１・・・住宅、１０２・・・集中型電力系統、１０２ａ・・・火力発電、１０２ｂ・・・原子力発電、１０２ｃ・・・水力発電、１０３・・・蓄電装置、１０４・・・家庭内発電装置、１０５・・・電力消費装置、１０５ａ・・・冷蔵庫、１０５ｂ・・・空調装置、１０５ｃ・・・テレビジョン受信機、１０５ｄ・・・風呂、１０６・・・電動車両、１０６ａ・・・電気自動車、１０６ｂ・・・ハイブリッドカー、１０６ｃ・・・電気バイク、１０７・・・スマートメータ、１０８・・・パワーハブ、１０９・・・電力網、１１０・・・制御装置、１１１・・・センサ、１１２・・・情報網、１１３・・・サーバ、２００・・・ハイブリッド車両、２０１・・・エンジン、２０２・・・発電機、２０３・・・電力駆動力変換装置、２０４ａ・・・駆動輪、２０４ｂ・・・駆動輪、２０５ａ・・・車輪、２０５ｂ・・・車輪、２０８・・・バッテリー、２０９・・・車両制御装置、２１０・・・各種センサ、２１１・・・充電口、３０１・・・組電池、３０１ａ・・・非水電解質電池、３０１ａ・・・非水電解質電池、３０２ａ・・・充電制御スイッチ、３０２ｂ・・・ダイオード、３０３ａ・・・放電制御スイッチ、３０３ｂ・・・ダイオード、３０４・・・スイッチ部、３０７・・・電流検出抵抗、３０８・・・温度検出素子、３１０・・・制御部、３１１・・・電圧検出部、３１３・・・電流測定部、３１４・・・スイッチ制御部、３１７・・・メモリ、３１８・・・温度検出部、３２１・・・正極端子、３２２・・・負極端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔からなる正極集電体の表面に正極活物質を含む正極活物質層が形成された正極と、金属箔からなる負極集電体の表面に負極活物質を含む負極活物質層が形成された負極とが該正極および該負極を絶縁するセパレータを介して積層され、巻回された巻回電極体と、電解質と
を備え、
上記正極集電体および上記負極集電体の少なくとも一方が、上記金属箔の一部に、圧縮により他の部分より厚みが薄く形成された圧縮パターン部を有し、
上記圧縮パターン部が、上記金属箔の巻回方向と平行する一端から該一端と対向する他端まで、該金属箔の巻回方向に対して直交する方向に連続して形成されない
非水電解質電池。
【請求項２】
上記圧縮パターン部が、上記正極集電体および上記負極集電体の巻回方向に連続もしくは断続して形成される線形状、または上記正極集電体および上記負極集電体の全面に分散して形成される幾何学形状である
請求項１に記載の非水電解質電池。
【請求項３】
上記圧縮パターン部が、上記正極集電体および上記負極集電体の巻回方向に連続もしくは断続して形成される直線もしくは曲線、または上記正極集電体および上記負極集電体の全面に分散して形成される、巻回方向に伸びる扁平状の幾何学形状である
請求項２に記載の非水電解質電池。
【請求項４】
上記圧縮パターン部と、該圧縮パターン部が形成されない上記金属箔の他の部分とが、曲率を持って連なる断面形状を有する
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の非水電解質電池。
【請求項５】
上記金属箔の巻回方向に平行な両端部が、上記圧縮パターン部が形成されない圧縮パターン未形成部である
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の非水電解質電池。
【請求項６】
金属箔からなる正極集電体の表面に正極活物質を含む正極活物質層が形成された正極と、金属箔からなる負極集電体の表面に負極活物質を含む負極活物質層が形成された負極とが該正極および該負極を絶縁するセパレータを介して積層された電極体と、電解質と
を備え、
上記正極集電体および上記負極集電体の少なくとも一方が、上記金属箔の一部に、圧縮により他の部分より厚みが薄く形成された圧縮パターン部を有し、
上記圧縮パターン部が、上記金属箔の２組の対辺方向に連続して形成されない
非水電解質電池。
【請求項７】
上記圧縮パターン部が、上記正極集電体および上記負極集電体の全面に分散して形成される幾何学形状である
請求項６に記載の非水電解質電池。
【請求項８】
上記金属箔の端部が、上記圧縮パターン部が形成されない圧縮パターン未形成部である
請求項６〜請求項７のいずれかに記載の非水電解質電池。
【請求項９】
帯状の金属箔の一部に、圧縮により他の部分より厚みが薄く形成された圧縮パターン部を有し、
上記圧縮パターン部が、上記金属箔の短手方向に連続して形成されない
巻回電極体用集電体。
【請求項１０】
上記圧縮パターン部が、上記金属箔の長手方向に連続もしくは断続して形成される線形状または上記金属箔の全面に分散して形成される幾何学形状である
請求項９に記載の巻回電極体用集電体。
【請求項１１】
矩形状の金属箔の一部に、圧縮により他の部分より厚みが薄く形成された圧縮パターン部を有し、
上記圧縮パターン部が、上記金属箔の２組の対辺方向に連続して形成されない
積層電極体用集電体。
【請求項１２】
上記圧縮パターン部が、上記金属箔の全面に分散して形成される幾何学形状である
請求項１１に記載の積層電極体用集電体。
【請求項１３】
金属箔を、該金属箔の一端と該一端から対向する他端まで連続しない形状の凹凸パターンを備える金属ロールにより金属箔をプレス処理し、
上記金属ロールの上記凹凸パターンに対応し、他の部分より厚みが薄い圧縮パターン部を上記金属箔の一部に形成する
非水電解質電池用集電体の製造方法。
【請求項１４】
上記金属箔に、該金属箔の上記一端から該一端と対向する上記他端と直交する方向に連続もしくは断続して形成される線形状、または上記金属箔の全面に分散して形成される幾何学形状からなる圧縮パターン部を形成する
請求項１３に記載の非水電解質電池用集電体の製造方法。
【請求項１５】
請求項１または請求項６に記載の非水電解質電池と、
上記非水電解質電池について制御する制御部と、
上記非水電解質電池を内包する外装を有する
電池パック。
【請求項１６】
請求項１または請求項６に記載の非水電解質電池を有し、
上記非水電解質電池から電力の供給を受ける
電子機器。
【請求項１７】
請求項１または請求項６に記載の非水電解質電池と、
上記非水電解質電池から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、
上記非水電解質電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行う制御装置と
を有する電動車両。
【請求項１８】
請求項１または請求項６に記載の非水電解質電池を有し、
上記非水電解質電池に接続される電子機器に電力を供給する蓄電装置。
【請求項１９】
他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報制御装置を備え
上記電力情報制御装置が受信した情報に基づき、上記非水電解質電池の充放電制御を行う
請求項１８に記載の蓄電装置。
【請求項２０】
請求項１または請求項６に記載の非水電解質電池から電力の供給を受け、または、発電装置もしくは電力網から上記非水電解質電池に電力が供給される
電力システム。
【請求項１】
金属箔からなる正極集電体の表面に正極活物質を含む正極活物質層が形成された正極と、金属箔からなる負極集電体の表面に負極活物質を含む負極活物質層が形成された負極とが該正極および該負極を絶縁するセパレータを介して積層され、巻回された巻回電極体と、電解質と
を備え、
上記正極集電体および上記負極集電体の少なくとも一方が、上記金属箔の一部に、圧縮により他の部分より厚みが薄く形成された圧縮パターン部を有し、
上記圧縮パターン部が、上記金属箔の巻回方向と平行する一端から該一端と対向する他端まで、該金属箔の巻回方向に対して直交する方向に連続して形成されない
非水電解質電池。
【請求項２】
上記圧縮パターン部が、上記正極集電体および上記負極集電体の巻回方向に連続もしくは断続して形成される線形状、または上記正極集電体および上記負極集電体の全面に分散して形成される幾何学形状である
請求項１に記載の非水電解質電池。
【請求項３】
上記圧縮パターン部が、上記正極集電体および上記負極集電体の巻回方向に連続もしくは断続して形成される直線もしくは曲線、または上記正極集電体および上記負極集電体の全面に分散して形成される、巻回方向に伸びる扁平状の幾何学形状である
請求項２に記載の非水電解質電池。
【請求項４】
上記圧縮パターン部と、該圧縮パターン部が形成されない上記金属箔の他の部分とが、曲率を持って連なる断面形状を有する
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の非水電解質電池。
【請求項５】
上記金属箔の巻回方向に平行な両端部が、上記圧縮パターン部が形成されない圧縮パターン未形成部である
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の非水電解質電池。
【請求項６】
金属箔からなる正極集電体の表面に正極活物質を含む正極活物質層が形成された正極と、金属箔からなる負極集電体の表面に負極活物質を含む負極活物質層が形成された負極とが該正極および該負極を絶縁するセパレータを介して積層された電極体と、電解質と
を備え、
上記正極集電体および上記負極集電体の少なくとも一方が、上記金属箔の一部に、圧縮により他の部分より厚みが薄く形成された圧縮パターン部を有し、
上記圧縮パターン部が、上記金属箔の２組の対辺方向に連続して形成されない
非水電解質電池。
【請求項７】
上記圧縮パターン部が、上記正極集電体および上記負極集電体の全面に分散して形成される幾何学形状である
請求項６に記載の非水電解質電池。
【請求項８】
上記金属箔の端部が、上記圧縮パターン部が形成されない圧縮パターン未形成部である
請求項６〜請求項７のいずれかに記載の非水電解質電池。
【請求項９】
帯状の金属箔の一部に、圧縮により他の部分より厚みが薄く形成された圧縮パターン部を有し、
上記圧縮パターン部が、上記金属箔の短手方向に連続して形成されない
巻回電極体用集電体。
【請求項１０】
上記圧縮パターン部が、上記金属箔の長手方向に連続もしくは断続して形成される線形状または上記金属箔の全面に分散して形成される幾何学形状である
請求項９に記載の巻回電極体用集電体。
【請求項１１】
矩形状の金属箔の一部に、圧縮により他の部分より厚みが薄く形成された圧縮パターン部を有し、
上記圧縮パターン部が、上記金属箔の２組の対辺方向に連続して形成されない
積層電極体用集電体。
【請求項１２】
上記圧縮パターン部が、上記金属箔の全面に分散して形成される幾何学形状である
請求項１１に記載の積層電極体用集電体。
【請求項１３】
金属箔を、該金属箔の一端と該一端から対向する他端まで連続しない形状の凹凸パターンを備える金属ロールにより金属箔をプレス処理し、
上記金属ロールの上記凹凸パターンに対応し、他の部分より厚みが薄い圧縮パターン部を上記金属箔の一部に形成する
非水電解質電池用集電体の製造方法。
【請求項１４】
上記金属箔に、該金属箔の上記一端から該一端と対向する上記他端と直交する方向に連続もしくは断続して形成される線形状、または上記金属箔の全面に分散して形成される幾何学形状からなる圧縮パターン部を形成する
請求項１３に記載の非水電解質電池用集電体の製造方法。
【請求項１５】
請求項１または請求項６に記載の非水電解質電池と、
上記非水電解質電池について制御する制御部と、
上記非水電解質電池を内包する外装を有する
電池パック。
【請求項１６】
請求項１または請求項６に記載の非水電解質電池を有し、
上記非水電解質電池から電力の供給を受ける
電子機器。
【請求項１７】
請求項１または請求項６に記載の非水電解質電池と、
上記非水電解質電池から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、
上記非水電解質電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行う制御装置と
を有する電動車両。
【請求項１８】
請求項１または請求項６に記載の非水電解質電池を有し、
上記非水電解質電池に接続される電子機器に電力を供給する蓄電装置。
【請求項１９】
他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報制御装置を備え
上記電力情報制御装置が受信した情報に基づき、上記非水電解質電池の充放電制御を行う
請求項１８に記載の蓄電装置。
【請求項２０】
請求項１または請求項６に記載の非水電解質電池から電力の供給を受け、または、発電装置もしくは電力網から上記非水電解質電池に電力が供給される
電力システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【公開番号】特開２０１２−２２７０６７（Ｐ２０１２−２２７０６７Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９５４８８（Ｐ２０１１−９５４８８）
【出願日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ
２．ＺＩＧＢＥＥ
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ
２．ＺＩＧＢＥＥ
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]