WO2013002058A1

WO2013002058A1 - 蓄電デバイス

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Publication number: WO2013002058A1
Application number: PCT/JP2012/065558
Authority: WO
Inventors: 英高柴田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2011-06-28
Filing date: 2012-06-19
Publication date: 2013-01-03
Anticipated expiration: 2013-12-28

Abstract

　全体の体積を小さくすることが可能な蓄電デバイスの構造を提供する。ラミネート型非水電解液二次電池（１００）は、セパレータ（１３）を介在して正極部材（１１）と負極部材（１２）とを交互に配置することにより形成された電極構造体（１０）と、電極構造体（１０）を収容して外周縁部で封着された外包体（２０）とを備える。正極部材（１１）が正極集電体（１１１）を含む。負極部材（１２）が負極集電体（１２１）を含む。正極用開口（２１ｄ）が正極集電体（１１１）の端部表面に対向する外包部材（２０ｂ）の部分に形成され、正極用開口（２１ｄ）から外部回路に電気的に接続するための正極用接続部が露出している。負極用開口（２１ｅ）が負極集電体（１２１）の端部表面に対向する外包部材（２０ｂ）の部分に形成され、負極用開口から外部回路に電気的に接続するための負極用接続部が露出している。

Description

蓄電デバイス

　本発明は、一般的には蓄電デバイスの製造方法に関し、特定的には、非水電解液二次電池、電気二重層キャパシタ等の蓄電要素を、外包部材を用いて収容する蓄電デバイスに関するものである。

　従来から、たとえば、非水電解液二次電池等の蓄電デバイスに関しては、多様な用途の拡大に伴って、軽量化、薄型化、形状の自由度等の要求が高まっている。

　そこで、軽量化、薄型化に優れた非水電解液二次電池として、外包部材として可撓性のラミネートフィルム（積層シートともいう）を用いて電極構造体を収容した非水電解液二次電池が用いられている。ラミネートフィルムは、電極構造体に面する内面側に位置付けられ、合成樹脂からなる内面層と、非水電解液二次電池の外表面に位置付けられ、合成樹脂からなる外面層と、内面層と外面層との間に配置される中間層とから構成される。内面層は、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン等の耐電解液性と熱溶着性に優れた熱可塑性樹脂からなる。中間層は、たとえば、アルミニウム箔等の可撓性と強度に優れた金属層からなる。外面層は、たとえば、ナイロン、ポリアミド等の電気絶縁性に優れた絶縁樹脂からなる。電極構造体（電池要素ともいう）は、セパレータを介して正極部材と負極部材とを巻回させて、または、セパレータを介して複数の正極部材と複数の負極部材とを交互に積層させて、構成される。正極部材は、正極集電体を含み、正極合材が表面に塗布されていない正極集電体の領域と、正極合材が表面に塗布された正極合材塗布領域とから構成される。負極部材は、負極集電体を含み、負極合材が表面に塗布されていない負極集電体の領域と、負極合材が表面に塗布された負極合材塗布領域とから構成される。正極合材が表面に塗布されていない正極集電体の端部には正極リード端子（正極タブともいう）が接続され、負極合材が表面に塗布されていない負極集電体の端部には負極リード端子（負極タブともいう）が接続されている。正極リード端子と負極リード端子のそれぞれは、ラミネートフィルムの外周縁部から突出するように導出されている。

　たとえば、特開平１０‐３０２７３８号公報（以下、特許文献１という）には、上記の非水電解液二次電池の構成が開示されている。この二次電池では、正極リード端子と負極リード端子もラミネートフィルムで覆われるように構成されている。そして、ラミネートフィルムの一部を切り抜くことにより開口を形成し、その開口から正極リード端子と負極リード端子のそれぞれの表面が露出することができるようになっている。

特開平１０‐３０２７３８号公報

　特許文献１に開示されている従来の電池の一つの形態では、正極リード端子と負極リード端子のそれぞれは、ラミネートフィルムの外周縁部から突出するように導出されている。このように突出した正極リード端子と負極リード端子の部分が電池全体の体積を大きくしている、という問題がある。

　また、特許文献１には、正極リード端子と負極リード端子のそれぞれがラミネートフィルムの外周縁部から突出している形態以外に、正極リード端子と負極リード端子のそれぞれを、ラミネートフィルムの内側の領域で折り曲げて、ラミネートフィルムの片側または両側の面に対向するように配置して、ラミネートフィルムの外周縁部から突出しないようにした形態も開示されている。そして、ラミネートフィルムの片側または両側の面に形成された開口から正極リード端子と負極リード端子のそれぞれの表面が露出することができるようになっている。このような形態の電池においても、ラミネートフィルムの片側または両側の面に対向するように配置された正極リード端子と負極リード端子の厚み分だけ、電池の厚みが大きくなってしまう、という問題がある。特に、大電流を流すために厚い正極リード端子と負極リード端子を用いた場合には上記の問題は顕著に現れる。

　そこで、本発明の目的は、全体の体積を小さくすることが可能な蓄電デバイスの構造を提供することである。

　本発明に従った蓄電デバイスは、セパレータを介在して正極部材と負極部材とを交互に配置することにより形成された電極構造体と、電極構造体を収容して外周縁部で封着された外包体とを備える。正極部材が正極集電体を含む。負極部材が負極集電体を含む。正極集電体の端部表面に対向する外包体の部分に正極用開口が形成され、正極用開口から外部回路に電気的に接続するための正極用接続部が露出している。負極集電体の端部表面に対向する外包体の部分に負極用開口が形成され、負極用開口から外部回路に電気的に接続するための負極用接続部が露出している。

　本発明の蓄電デバイスでは、外部端子を電気的に接続するための正極用開口と負極用開口が、それぞれ、正極集電体と負極集電体の端部表面に対向する外包体の部分に形成されている。このため、正極集電体と負極集電体のそれぞれの端部表面の位置と、正極用接続部、負極用接続部のそれぞれの位置とを同一の位置にすることができる。これにより、正極集電体と負極集電体のそれぞれの端部表面に、リード端子を外包体の内部から外部へ突出するように設ける必要がなく、また、リード端子を外包体の片側または両側の面に対向するように配置する必要もない。したがって、本発明の蓄電デバイスによれば、従来の蓄電デバイスよりも全体の体積を小さくすることができる。

　本発明の蓄電デバイスにおいて、正極用開口と正極集電体の端部の間には、正極集電体に接続するように配置された導電性の正極用介在部材が配置され、正極用開口から露出した正極用介在部材が正極用接続部となり、負極用開口と負極集電体の端部の間には、負極集電体に接続するように配置された導電性の負極用介在部材が配置され、負極用開口から露出した負極用介在部材が負極用接続部となることが好ましい。

　このように構成することにより、導電性の正極用または負極用介在部材を介して、外部回路と正極集電体または負極集電体とを電気的に接続することができる。

　本発明の蓄電デバイスにおいて、正極用開口と正極用介在部材の間には、正極用介在部材の一部表面を露出させる貫通孔を有するシーラント部材が配置され、負極用開口と負極用介在部材の間には、負極用介在部材の一部表面を露出させる貫通孔を有するシーラント部材が配置されることが好ましい。

　このように構成することにより、正極用開口と負極用開口のそれぞれを形成する外包体の部分とシーラント部材とが接着することにより、その接着部が正極用接続部、負極用接続部にて電極構造体を外包体内に封止する役割をする。

　上記の本発明の好ましい蓄電デバイスにおいて、正極用開口および負極用開口が形成されている外包体の部分の厚み寸法と電極構造体が収容されている外包体の部分の厚み寸法とがほぼ同じになるように、正極用介在部材および負極用介在部材のそれぞれの厚みが設定されていることが好ましい。

　このように構成することにより、蓄電デバイスの外形状において電極構造体収容箇所と外部端子接続箇所との間で外包体の凹凸をなくすことができるので、複数の蓄電デバイス同士を電気的に接続することが容易になる。

　あるいは、上記の本発明の好ましい蓄電デバイスにおいて、正極用開口および負極用開口が形成されている外包体の部分の厚み寸法と電極構造体が収容されている外包体の部分の厚み寸法とがほぼ同じになるように、正極用介在部材以外の他の介在部材が正極集電体の端部表面に配置され、負極用介在部材以外の他の介在部材が負極集電体の端部表面に配置されていることが好ましい。

　このように構成しても、蓄電デバイスの外形状において電極構造体収容箇所と外部端子接続箇所との間で外包体の凹凸をなくすことができるので、複数の蓄電デバイス同士を電気的に接続することが容易になる。

　本発明の蓄電デバイスにおいて、正極用開口が外包体の一方の外表面に形成され、負極用開口が外包体の一方の外表面と対向する反対側の他方の外表面に形成されていることが好ましい。

　このように構成することにより、正極と負極の外部端子接続箇所を外包体の異なる対向面に設けることができる。このため、正極と負極とが互い違いになるように複数の蓄電デバイスを積み重ねることによって、複数の蓄電デバイスを直列に接続することが容易になる。その結果、配線に要する空間を縮小することができるので、蓄電デバイスのモジュールまたはパックを構成した場合に全体の体積を小さくすることができる。

　また、本発明の蓄電デバイスにおいて、正極用開口が外包体の一方の端部に形成され、負極用開口が外包体の一方の端部と対向する反対側の他方の端部に形成されていてもよく、正極用開口と負極用開口が外包体の一方の端部に形成されていてもよい。

　本発明の蓄電デバイスにおいて、電極構造体は、セパレータを介在して複数の正極部材と複数の負極部材とを交互に積層することにより形成されていてもよく、セパレータを介在して正極部材と負極部材とを配置して巻回することにより形成されていてもよい。

　本発明によれば、従来の蓄電デバイスよりも全体の体積を小さくすることができるので、蓄電デバイスの体積当たりの容量密度を大きくすることができる。

本発明の蓄電デバイスの一つの実施の形態であるラミネート型非水電解液二次電池の一例を示す概略的な平面図である。本発明の実施の形態１であるラミネート型非水電解液二次電池において、図１のＩＩ‐ＩＩ線に沿った方向から見た断面を拡大して示す部分断面図である。本発明の実施の形態１であるラミネート型非水電解液二次電池の内部において、図１のＩＩＩ‐ＩＩＩ線に沿った方向から見た電極構造体の断面を拡大して示す部分断面図である。本発明の実施の形態１であるラミネート型非水電解液二次電池において、図１に示すラミネート型非水電解液二次電池の分解斜視図である。本発明の実施の形態２であるラミネート型非水電解液二次電池の外包部材を示す斜視図（Ａ）（Ｂ）である。本発明の実施の形態３、４であるラミネート型非水電解液二次電池において、図１のＶＩ‐ＶＩ線に沿った方向から見た断面を拡大して示す部分断面図（Ａ）（Ｂ）である。本発明の実施の形態５であるラミネート型非水電解液二次電池の外包部材（Ａ）、正極部材（Ｂ）および負極部材（Ｃ）を示す斜視図である。本発明の実施の形態６、７であるラミネート型非水電解液二次電池の内部において、図１のＶＩＩＩ‐ＶＩＩＩ線に沿った方向から見た電極構造体の断面を拡大して示す部分断面図（Ａ）（Ｂ）である。

　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

　（実施の形態１）
　図１～図４に示すように、本発明の蓄電デバイスの一つの実施の形態として、ラミネート型非水電解液二次電池１００は、電極構造体１０と、図示しない非水電解液と、矩形状を有し、電極構造体１０と非水電解液を収容して封止する上下二枚の可撓性の外包部材２０ａ、２０ｂからなる外包体２０とを備えている。外包体２０の外周縁部は、四方の封着箇所２１ａ、２１ａ、２１ｂ、２１ｂにて熱溶着（ヒートシール）によって封着されている。外部端子を接続するための正極用開口２１ｄが外包体２０の一方の端部に形成され、外部端子を接続するための負極用開口２１ｅが外包体２０の一方端部と対向する反対側の他方の端部に形成されている。この実施の形態では、正極用開口２１ｄと負極用開口２１ｅが外包体２０の一方の外表面に形成され、具体的には外包部材２０ｂの側に形成されている。正極用開口２１ｄと負極用開口２１ｅは矩形状の形態を有するが、円形状、楕円形状等でもよい。また、この実施の形態では、図２と図４に示すように外包体２０を構成する一方の外包部材２０ｂがカップ形状の凸部を有しているが、両方の外包部材２０ａ、２０ｂがカップ形状の凸部を有していてもよい。

　図３と図４に示すように、電極構造体１０は、複数の短冊状の正極部材１１と、複数の短冊状の負極部材１２と、各々が複数の正極部材１１の各々と複数の負極部材１２の各々との間に介在するように配置された複数の短冊状のセパレータ１３とを含む。複数の正極部材１１の各々と複数の負極部材１２の各々が複数のセパレータ１３の各々を間に介在して交互に積層されている。

　図２と図４に示すように、正極部材１１は、正極集電体１１１を含み、正極合材が表面に塗布されていない正極集電体１１１の領域と、正極合材が表面に塗布された正極合材塗布領域とから構成される。負極部材１２は、負極集電体１２１を含み、負極合材が表面に塗布されていない負極集電体１２１の領域と、負極合材が表面に塗布された負極合材塗布領域とから構成される。正極合材が表面に塗布されていない正極集電体１１１の端部には正極用介在部材３２が接続され、負極合材が表面に塗布されていない負極集電体１２１の端部には負極用介在部材４２が接続されている。複数の正極部材１１が、複数の正極集電体１１１を集積した集積端部１１１ａを介して導電性の正極用介在部材３２に超音波溶着により電気的に接続されている。複数の負極部材１２も、複数の負極集電体１２１を集積した集積端部１２１ａを介して導電性の負極用介在部材４２に超音波溶着により電気的に接続されている。正極用開口２１ｄを有する外包部材２０ｂの部分と正極用介在部材３２との間にはシーラント部材３０が配置され、負極用開口２１ｅを有する外包部材２０ｂの部分と負極用介在部材４２との間にはシーラント部材４０が配置されている。シーラント部材３０は貫通孔３１を有し、シーラント部材４０は貫通孔４１を有する。貫通孔３１、４１は矩形状の形態を有するが、円形状、楕円形状等でもよい。正極用介在部材３２の一部表面は正極用開口２１ｄと貫通孔３１を通じて外側に露出されて正極用接続部となり、負極用介在部材４２の一部表面は負極用開口２１ｅと貫通孔４１を通じて外側に露出されて負極用接続部となる。なお、複数の正極集電体１１１を集積した集積端部１１１ａと正極用介在部材３２との接続、複数の負極集電体１２１を集積した集積端部１２１ａと負極用介在部材４２との接続は、超音波溶着以外にスポット溶接等によって行われてもよい。

　以上のように構成されることにより、正極用開口２１ｄは集積端部１１１ａの表面に対向する外包部材２０ｂの部分に形成され、負極用開口２１ｅは集積端部１２１ａの表面に対向する外包部材２０ｂの部分に形成されている。なお、正極用介在部材３２と負極用介在部材４２は必ずしも必要ではなく、集積端部１１１ａおよび集積端部１２１ａのそれぞれが、超音波溶着により一体化されているだけでもよい。この場合、集積端部１１１ａの一部表面は正極用開口２１ｄと貫通孔３１を通じて外側に露出されて正極用接続部となり、集積端部１２１ａの一部表面は負極用開口２１ｅと貫通孔４１を通じて外側に露出されて負極用接続部となる。集積端部１１１ａおよび集積端部１２１ａは、超音波溶着以外にスポット溶接等によって行われてもよい。また、図２に示すように、シーラント部材３０の貫通孔３１の内径Ｄ１は、正極用開口Ｄ２よりも小さい、または、正極用開口Ｄ２とほぼ同じであることが好ましい。正極用介在部材３２の幅Ｄ３は、正極用開口Ｄ２よりも大きいことが好ましい。これらの大きさの関係は、負極側も同様であることが好ましい。

　上記のように構成された本発明のラミネート型非水電解液二次電池１００では、正極用開口２１ｄと負極用開口２１ｅが、それぞれ、正極集電体１１１と負極集電体１２１の端部表面に対向する外包体２０の部分に形成され、正極用接続部と負極用接続部が露出している。このため、正極集電体１１１と負極集電体１２１のそれぞれの端部表面の位置と、外部回路への接続箇所とを同一の位置にすることができる。これにより、正極集電体１１１と負極集電体１２１のそれぞれの端部表面に、リード端子を外包体２０の内部から外部へ突出するように設ける必要がなく、また、リード端子を外包体２０の片側または両側の面に対向するように配置する必要もない。したがって、本発明のラミネート型非水電解液二次電池１００によれば、従来のラミネート型非水電解液二次電池よりも全体の体積を小さくすることができる。これにより、電池の体積当たりの容量密度を大きくすることができる。

　また、この実施の形態では、正極用開口２１ｄと正極集電体１１１の集積端部１１１ａの間には、正極集電体１１１に接続するように配置された導電性の正極用介在部材３２と、正極用介在部材３２の一部表面を露出させる貫通孔３１を有するシーラント部材３０とが配置され、正極用開口から露出した正極用介在部材が正極用接続部となり、負極用開口２１ｅと負極集電体１２１の集積端部１２１ａの間には、負極集電体１２１に接続するように配置された導電性の負極用介在部材４２と、負極用介在部材４２の一部表面を露出させる貫通孔４１を有するシーラント部材４０とが配置され、負極用開口から露出した負極用介在部材が負極用接続部となっている。

　このように構成することにより、導電性の正極用介在部材３２または負極用介在部材４２を介して、外部回路と正極集電体１１１または負極集電体１２１とを電気的に接続することができる。また、正極用開口２１ｄと負極用開口２１ｅのそれぞれを形成する外包部材２０ｂの部分とシーラント部材３０、４０とが接着することにより、その接着部が外部端子接続箇所にて電極構造体１０を外包体２０内に封止する役割をする。

　たとえば、正極集電体１１１としてアルミニウム箔が用いられる場合には、正極用介在部材３２としてはアルミニウム板が用いられる。負極集電体１２１として銅箔が用いられる場合には、負極用介在部材４２としては、銅板、ニッケルめっきした銅板、ニッケル板が用いられる。シーラント部材３０、４０としては、ポリプロピレン、ポリエチレン等の樹脂が用いられる。

　なお、上記のラミネート型非水電解液二次電池１００の例では、電極構造体１０の構成として正極部材１１と負極部材１２との間に一枚のセパレータ１３を介在させているが、複数枚のセパレータを介在させてもよい。複数枚のセパレータの材質は同種でも異種でもよい。セパレータの材質としては、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂の単独またはその組み合わせ、ポリオレフィン系樹脂にシリカ、アルミナ等のセラミックを添加したもの、ポリエチレンテレフタレート、セルロース、不織布等が用いられる。

　外包体２０を構成する外包部材２０ａ、２０ｂのそれぞれは、電極構造体１０に面する内面側に位置づけられ、合成樹脂からなる内面層と、ラミネート型非水電解液二次電池１００の外表面に位置づけられ、合成樹脂からなる外面層と、内面層と外面層との間に配置される金属層とから構成される単一のフィルム、すなわち、三層構造のラミネートフィルムで形成されている（図２では三層構造は省略している）。内面層は、一例として、熱溶着可能な熱可塑性樹脂であるポリプロピレンからなり、厚みが３０～１２０μｍである。金属層は、一例として、アルミニウム箔またはアルミニウム合金箔からなり、厚みが３０～５０μｍである。外面層は、一例として、ナイロン（登録商標）からなり、厚みが２０～４０μｍである。このように構成された外包部材２０ａ、２０ｂのそれぞれは、容易に変形しやすい材料であり、可撓性を有する。なお、ラミネートフィルムは、少なくとも内面層とその外側に配置される金属層とを有するものであればよく、必要に応じて外面層を設ければよい。また、必要に応じて層間にウレタン樹脂等の接着層、他の合成樹脂層等を設けてもよい。図１と図４に示すように、外包体２０は、ラミネートフィルムからなる２枚の外包部材２０ａ、２０ｂの外周縁部を重ね合わせて封着箇所２１ａ、２１ａ、２１ｂ、２１ｂにて熱溶着することによって形成される。

　（実施の形態２）
　図５に示すように、ラミネート型非水電解液二次電池１００の実施の形態２では、正極用開口２１ｄが外包体２０の一方の外表面、すなわち、一方の外包部材２０ｂの側に形成され、負極用開口２１ｅが外包体の一方の外表面と対向する反対側の他方の外表面、すなわち、他方の外包部材２０ａの側に形成されている。その他の構成は、実施の形態１と同様である。ただし、この場合、図４において、シーラント部材４２と負極用介在部材４２は、複数の負極集電体１２１を集積した集積端部１２１ａと外包部材２０ａとの間に配置される。

　このように構成することにより、正極と負極の外部回路との接続箇所を外包体の異なる対向面に設けることができる。このため、正極と負極とが互い違いになるように複数のラミネート型非水電解液二次電池１００を積み重ねることによって、複数のラミネート型非水電解液二次電池１００を直列に接続することが容易になる。その結果、配線に要する空間を縮小することができるので、ラミネート型非水電解液二次電池１００のモジュールまたはパックを構成した場合に全体の体積を小さくすることができる。これにより、電池の体積当たりの容量密度を大きくすることができる。

　（実施の形態３）
　ラミネート型非水電解液二次電池１００の実施の形態３では、図６（Ａ）に示すように、正極用開口２１ｄが形成されている外包体２０の部分の厚み寸法と電極構造体１０が収容されている外包体２０の部分の厚み寸法とがほぼ同じになるように、すなわち、外包部材２０ａの外表面と外包部材２０ｂの外表面の間の厚み寸法が正極用開口２１ｄの箇所と電極構造体１０の箇所とにおいてほぼ同じになるように、正極用介在部材３２の厚みが設定されている。また、図示されていないが、負極用開口２１ｅが形成されている外包体２０の部分の厚み寸法と電極構造体１０が収容されている外包体２０の部分の厚み寸法とがほぼ同じになるように、すなわち、外包部材２０ａの外表面と外包部材２０ｂの外表面の間の厚み寸法が負極用開口２１ｅの箇所と電極構造体１０の箇所とにおいてほぼ同じになるように、負極用介在部材４２の厚みが設定されている。その他の構成は、実施の形態１と同様である。

　このように構成することにより、ラミネート型非水電解液二次電池１００の外形状において電極構造体１０の収容箇所と外部端子接続箇所との間で外包体２０の凹凸をなくすことができるので、複数のラミネート型非水電解液二次電池１００同士を電気的に接続することが容易になる。

　（実施の形態４）
　図６（Ｂ）に示すように、ラミネート型非水電解液二次電池１００の実施の形態４では、正極用開口２１ｄが形成されている外包体２０の部分の厚み寸法と電極構造体１０が収容されている外包体２０の部分の厚み寸法とがほぼ同じになるように、すなわち、外包部材２０ａの外表面と外包部材２０ｂの外表面の間の厚み寸法が正極用開口２１ｄの箇所と電極構造体１０の箇所とにおいてほぼ同じになるように、正極用介在部材３２以外の他の介在部材３３が正極用開口２１ｄの箇所に配置されている。また、図示されていないが、負極用開口２１ｅが形成されている外包体２０の部分の厚み寸法と電極構造体１０が収容されている外包体２０の部分の厚み寸法とがほぼ同じになるように、すなわち、外包部材２０ａの外表面と外包部材２０ｂの外表面の間の厚み寸法が負極用開口２１ｅの箇所と電極構造体１０の箇所とにおいてほぼ同じになるように、負極用介在部材以外の他の介在部材３３が負極用開口２１ｅの箇所に配置されている。この場合、介在部材３３は、非水電解液に対して安定な材料から形成されていればよく、金属、樹脂等から形成される。また、複数の介在部材３３を複数の正極集電体１１１の端部の間、複数の負極集電体１２１の端部の間に交互に介在させてもよい。その他の構成は、実施の形態１と同様である。

　このように構成しても、ラミネート型非水電解液二次電池１００の外形状において電極構造体１０の収容箇所と外部端子接続箇所との間で外包体２０の凹凸をなくすことができるので、複数のラミネート型非水電解液二次電池１００同士を電気的に接続することが容易になる。

　（実施の形態５）
　ラミネート型非水電解液二次電池１００の実施の形態５では、図７（Ａ）に示すように、正極用開口２１ｄと負極用開口２１ｅが外包体の一方の端部、すなわち、外包部材２０ｂの一方の端部に形成されている。その他の構成は、実施の形態１と同様である。ただし、この場合、図７（Ｂ）に示すように正極部材１１の正極集電体１１１の端部表面が正極用開口２１ｄに対向するように形成され、図７（Ｃ）に示すように負極部材１２の負極集電体１２１の端部表面が負極用開口２１ｅに対向するように形成されている。

　（実施の形態６）
　ラミネート型非水電解液二次電池１００の実施の形態６では、図８（Ａ）に示すように、電極構造体１０として、正極部材１１と負極部材１２との間に、長尺状のセパレータ１３を九十九折りにして介在させている。また、袋状のセパレータを介在させてもよい。その他の構成は、実施の形態１と同様である。このような形態の電極構造体１０を収容するラミネート型非水電解液二次電池１００にも本発明を適用することができる。

　（実施の形態７）
　ラミネート型非水電解液二次電池１００の実施の形態７では、図８（Ｂ）に示すように、電極構造体１０として、長尺状の正極部材１１と負極部材１２との間に、長尺状のセパレータ１３を介在させ、巻回させている。その他の構成は、実施の形態１と同様である。このような形態の電極構造体１０を収容するラミネート型非水電解液二次電池１００にも本発明を適用することができる。

　なお、本発明のラミネート型非水電解液二次電池１００において、正極部材１１は、正極用開口２１ｄに対向する側の正極集電体１１１の端部を除いて、正極活物質を含む正極合材層が正極集電体１１１の両面上に形成されることによって構成される。負極部材１２は、負極用開口２１ｅに対向する側の負極集電体１２１の端部を除いて、負極活物質を含む負極合材層が負極集電体１２１の両面上に形成されることによって構成される。

　たとえば、正極部材１１は、正極活物質と結着剤と必要に応じて導電剤とを有機溶媒中で混錬してなる正極合材スラリーを、アルミニウム箔からなる正極集電体１１１の両面上に均一に塗布し、乾燥して、正極合材層を正極集電体１１１の両面上に形成することにより作製される。

　非水電解液二次電池を構成する場合、正極活物質としては、コバルト酸リチウム複合酸化物、マンガン酸リチウム複合酸化物、ニッケル酸リチウム複合酸化物、リチウム‐ニッケル‐マンガン‐コバルト複合酸化物、リチウム‐マンガン‐ニッケル複合酸化物、リチウム‐マンガン‐コバルト複合酸化物、リチウム‐ニッケル‐コバルト複合酸化物等を用いることができる。さらに、正極活物質は、上記の材料を混合したものでもよい。具体的には、非水電解液二次電池の正極活物質としてＬｉＭ_xＯ₂（化学式中、Ｍは一種以上の遷移金属を表し、ｘは電池の充放電状態によって異なり、通常０．０５以上、１．１０以下である）を主体とするリチウム複合酸化物等を使用することができる。このリチウム複合酸化物を構成する遷移金属Ｍとしては、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ等が好ましい。このようなリチウム複合酸化物の具体例としてはＬｉＣｏＯ₂、ＬｉＮｉＯ₂、ＬｉＮｉ_yＣｏ_1-yＯ₂（化学式中、０＜ｙ＜１である）、Ｌｉ_1+a（Ｎｉ_xＭｎ_yＣｏ_z）Ｏ_2-b（化学式中、－０．１＜ａ＜０．２、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、－０．１＜ｂ＜０．１）、ＬｉＭｎ₂Ｏ₄等を挙げることができる。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正極活物質となる。正極部材１１を作製するために、これらの正極活物質の複数種をあわせて使用してもよい。正極活物質は、ＬｉＦｅＰＯ₄で表わされるリン酸鉄リチウム等のオリビン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物でもよい。オリビン型構造を有しているのであれば、ＬｉＦｅＰＯ₄で表わされるリン酸鉄リチウムにおいて、Ｆｅの一部をＡｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｎｂ等で置換してもよい。また、Ｐの一部をＢ、Ｓｉ等で置換してもよい。

　また、上記の正極合材に含有される結着剤としては、通常、非水電解液二次電池の正極合材に用いられている公知の結着剤を用いることができ、上記の正極合材には、導電剤、酸化物等、公知の添加剤を添加することができる。上記の正極合材に含有される導電剤としては、ファーネスブラック、アセチレンブラック等の炭素材料が用いられる。正極活物質と導電剤を結着させるための結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、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）またはフッ素系ラテックスが用いられる。

　たとえば、負極部材１２は、負極活物質と結着剤と必要に応じて導電剤とを有機溶媒中で混錬してなる負極スラリーを、銅箔からなる負極集電体の両面上に均一に塗布し、乾燥して、負極合材層を負極集電体の両面上に形成することにより作製される。

　非水電解液二次電池を構成する場合、負極活物質としては、難黒鉛化炭素材料、易黒鉛化炭素材料（ソフトカーボン）、グラファイト系炭素材料等の炭素材料を使用することができる。具体的には、熱分解炭素類、コークス類、黒鉛類、ガラス状炭素繊維、有機高分子化合物焼成体、炭素繊維、活性炭等の炭素材料を使用することができる。上記のコークス類には、ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークス等がある。また、上記の有機高分子化合物焼成体とは、フェノール樹脂、フラン樹脂等を適当な温度で焼成して炭素化したものをいう。上述した炭素材料のほか、リチウムをドープ、脱ドープできる材料としては、ポリアセチレン、ポリピロール等の高分子、ＳｎＯ₂等のＳｎ酸化物系、Ｓｎ₅Ｃｕ₆等のＳｎ合金系、ＳｉＭｇ₂等のＳｉ合金系、Ｌｉ₄Ｔｉ₅Ｏ₁₂（チタン酸リチウム）等の酸化物を使用することもできる。

　また、上記の負極合材に含有される結着剤としては、通常、非水電解液二次電池の負極合材に用いられている公知の結着剤を用いることができ、上記の負極合材には、導電剤、酸化物等、公知の添加剤を添加することができる。負極活物質を結着させるための結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリアミドイミド、ポリアクリロニトリル、ポリエチレン、ポリプロピレンまたはポリテトラフルオロエチレンが用いられ、あるいは、スチレンブタジエンラバー等のラテックスバインダーとカルボキシメチルセルロース等の増粘剤の混合物が用いられる。

　非水電解液は、支持電解質を非水溶媒に溶解して調製される。非水電解液としては、たとえば、非水溶媒中にＬｉＰＦ₆を１．０ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解したものが使用される。ＬｉＰＦ₆以外の支持電解質としては、ＬｉＢＦ₄、ＬｉＡｓＦ₆、ＬｉＣｌＯ₄、ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃、ＬｉＮ（ＳＯ₂ＣＦ₃）₂、ＬｉＣ（ＳＯ₂ＣＦ₃）₃、ＬｉＡｌＣｌ₄、ＬｉＳｉＦ₆等のリチウム塩を挙げることができる。これらの中でも、支持電解質として特にＬｉＰＦ₆、ＬｉＢＦ₄を用いることが酸化安定性の点から望ましい。このような支持電解質は、非水溶媒中に、０．１ｍｏｌ／Ｌ～３．０ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解されて用いられることが好ましく、０．５ｍｏｌ／Ｌ～２．０ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解されて用いられることがさらに好ましい。上記の非水溶媒としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）等の環状炭酸エステルに、低粘性溶媒であるジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）等の低級鎖状炭酸エステルを加えたものが用いられる。

　上記の実施の形態では、本発明を蓄電デバイスの一例としてラミネート型非水電解液二次電池１００に適用した例について説明したが、少なくとも電極構造体を収容するために外包部材を用いた蓄電デバイスであれば、本発明を適用することができ、たとえば、非水電解液二次電池の他に、電気二重層キャパシタ等に本発明を適用することができる。なお、外包部材は、三層構造のラミネートフィルム等からなる可撓性を有するものに限定されない。

　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は以上の実施の形態ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正と変形を含むものであることが意図される。

　本発明は、従来の蓄電デバイスよりも全体の体積を小さくすることができるので、可撓性を有する外包部材が使用可能な蓄電デバイス、たとえば、蓄電要素として非水電解液二次電池の他に、電気二重層キャパシタ等の種々の蓄電要素を収容する蓄電デバイスの体積当たりの容量密度の向上に寄与するものである。

　１０：電極構造体、１１：正極部材、１２：負極部材、１３：セパレータ、２０：外包体、２０ａ，２０ｂ：外包部材、２１ａ，２１ｂ：封着箇所、２１ｄ：正極用開口、２１ｅ：負極用開口、３０，４０：シーラント部材、３１，４１：貫通孔、３２：正極用介在部材、３３：介在部材、４２：負極用介在部材、１００：ラミネート型非水電解液二次電池、１１１：正極集電体、１２１：負極集電体、１１１ａ，１２１ａ：集積端部。

Claims

　セパレータを介在して正極部材と負極部材とを交互に配置することにより形成された電極構造体と、
　前記電極構造体を収容して外周縁部で封着された外包体とを備え、
　前記正極部材が正極集電体を含み、前記負極部材が負極集電体を含み、
　前記正極集電体の端部表面に対向する前記外包体の部分に正極用開口が形成され、前記正極用開口から外部回路に電気的に接続するための正極用接続部が露出し、
　前記負極集電体の端部表面に対向する前記外包体の部分に負極用開口が形成され、前記負極用開口から外部回路に電気的に接続するための負極用接続部が露出している、蓄電デバイス。
　前記正極用開口と前記正極集電体の端部の間には、前記正極集電体に接続するように配置された導電性の正極用介在部材が配置され、前記正極用開口から露出した前記正極用介在部材が前記正極用接続部となり、
　前記負極用開口と前記負極集電体の端部の間には、前記負極集電体に接続するように配置された導電性の負極用介在部材が配置され、前記負極用開口から露出した前記負極用介在部材が前記負極用接続部となる、請求項１に記載の蓄電デバイス。
　前記正極用開口と前記正極用介在部材の間には、前記正極用介在部材の一部表面を露出させる貫通孔を有するシーラント部材が配置され、
　前記負極用開口と前記負極用介在部材の間には、前記負極用介在部材の一部表面を露出させる貫通孔を有するシーラント部材が配置される、請求項２に記載の蓄電デバイス。
　前記正極用開口および前記負極用開口が形成されている前記外包体の部分の厚み寸法と前記電極構造体が収容されている前記外包体の部分の厚み寸法とがほぼ同じになるように、前記正極用介在部材および前記負極用介在部材のそれぞれの厚みが設定されている、請求項２または請求項３のいずれか１項に記載の蓄電デバイス。
　前記正極用開口および前記負極用開口が形成されている前記外包体の部分の厚み寸法と前記電極構造体が収容されている前記外包体の部分の厚み寸法とがほぼ同じになるように、前記正極用介在部材以外の他の介在部材が前記正極集電体の端部表面に配置され、前記負極用介在部材以外の他の介在部材が前記負極集電体の端部表面に配置されている、請求項２または請求項３のいずれか１項に記載の蓄電デバイス。
　前記正極用開口が前記外包体の一方の外表面に形成され、前記負極用開口が前記外包体の一方の外表面と対向する反対側の他方の外表面に形成されている、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の蓄電デバイス。
　前記正極用開口が前記外包体の一方の端部に形成され、前記負極用開口が前記外包体の一方の端部と対向する反対側の他方の端部に形成されている、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の蓄電デバイス。
　前記正極用開口と前記負極用開口が前記外包体の一方の端部に形成されている、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の蓄電デバイス。
　前記電極構造体は、前記セパレータを介在して複数の前記正極部材と複数の前記負極部材とを交互に積層することにより形成されている、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の蓄電デバイス。
　前記電極構造体は、前記セパレータを介在して前記正極部材と前記負極部材とを配置して巻回することにより形成されている、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の蓄電デバイス。