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WO2024261870A1 - リチウム２次電池 - Google Patents

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WO2024261870A1
WO2024261870A1 PCT/JP2023/022782 JP2023022782W WO2024261870A1 WO 2024261870 A1 WO2024261870 A1 WO 2024261870A1 JP 2023022782 W JP2023022782 W JP 2023022782W WO 2024261870 A1 WO2024261870 A1 WO 2024261870A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
negative electrode
secondary battery
mark
lithium secondary
electrode tab
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/JP2023/022782
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
三宅　実
剛輔 大山
健 緒方
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Terawatt Technology KK
Original Assignee
Terawatt Technology KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Terawatt Technology KK filed Critical Terawatt Technology KK
Priority to PCT/JP2023/022782 priority Critical patent/WO2024261870A1/ja
Priority to CN202380095578.7A priority patent/CN120836094A/zh
Priority to JP2023580627A priority patent/JP7498994B1/ja
Priority to JP2024076127A priority patent/JP2025001639A/ja
Publication of WO2024261870A1 publication Critical patent/WO2024261870A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Pending legal-status Critical Current

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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • An exemplary embodiment of the present disclosure relates to a lithium secondary battery.
  • Patent Document 1 discloses that the safety of battery cells is improved by using a current collector in which metal layers are formed on both sides of a resin film. The front and back of the resin film are separated by an insulating resin layer, and electrical conduction is not possible. Therefore, when connecting the electrode film to an electrode tab for drawing out wiring, conduction is not possible between the front and back of the electrode, or between multiple electrodes and the electrode tabs.
  • Patent Document 2 discloses that the current collector is folded multiple times and laminated on each metal layer in order to connect each metal layer separated by a resin layer to the electrode tab for drawing out wiring.
  • This disclosure provides technology that suppresses the decline in output characteristics and productivity of lithium secondary batteries.
  • a lithium secondary battery in one exemplary embodiment of the present disclosure, includes a laminate in which positive electrodes and negative electrodes are stacked in a stacking direction with a separator interposed therebetween, one of the positive and negative electrodes including a first current collector formed by sandwiching a resin layer between a pair of conductive layers, the first current collector having a first end extending in a first direction different from the stacking direction; a first electrode tab electrically connected to the first end, the first electrode tab including a first bonding mark formed by bonding with the first end and a first insulating portion that is arranged spaced apart in the first direction from the first bonding mark and is covered with an insulating material; and a sealed container having a sealing portion, the sealed container being configured to enclose the laminate inside the sealing portion while sandwiching the first insulating portion of the first electrode tab in the sealing portion to take out a part of the first electrode tab to the outside of the sealed container.
  • a technology can be provided that suppresses the deterioration of the output characteristics and productivity of lithium secondary batteries.
  • FIG. 2 is a plan view for explaining a configuration example of a secondary battery 1.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view for explaining a configuration example of a laminate ST.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an example of a negative electrode 10.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an example of a positive electrode 30.
  • 13 is a diagram for explaining the joining state of the negative electrode tab 40, the negative electrode end P, and the metal sheet M1.
  • FIG. A diagram showing a cross section of a first bonding mark W1. 1 is a flow chart showing an example of the present manufacturing method.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining process ST1.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining process ST1.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining step ST2.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining step ST2.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining step ST2.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining step ST2.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining step ST2.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining step ST3.
  • FIG. 2 is a perspective view showing another example of the negative electrode 10.
  • FIG. 2 is a perspective view showing another example of the negative electrode 10.
  • FIG. 2 is a perspective view showing another example of the negative electrode 10.
  • FIG. 4 is a perspective view showing another example of the positive electrode 30.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating another example of lamination of the negative electrode 10.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating another example of lamination of the negative electrode 10.
  • FIG. 1 shows the results of Experiment 1. This is an example of the case where metal material protruded in Experiment 1. This is an example of a case in which there was no protrusion of metal material in Experiment 1.
  • FIG. 13 shows the results of Experiment 2.
  • a lithium secondary battery in one exemplary embodiment, includes a laminate in which positive electrodes and negative electrodes are stacked in a stacking direction with separators between, one of the positive and negative electrodes including a first current collector formed by sandwiching a resin layer between a pair of conductive layers, the first current collector having a first end extending in a first direction different from the stacking direction; a first electrode tab electrically connected to the first end, the first electrode tab including a first bonding mark formed by bonding with the first end and a first insulating portion that is arranged spaced apart in the first direction from the first bonding mark and is covered with an insulating material; and a sealed container having a sealing portion, the sealed container being configured to enclose the laminate inside the sealing portion while sandwiching the first insulating portion of the first electrode tab in the sealing portion to take out a part of the first electrode tab to the outside of the sealed container.
  • the first joining mark at the first end is located at least 2 mm inward from the outer edge of the first end in the first direction.
  • the first joining mark at the first end is located at least 2.5 mm inward from the outer edge of the first end in the first direction.
  • X is 10 or greater.
  • the first joining mark is a welding mark.
  • the first bonding mark includes a region where a pair of conductive layers are integrated together in a cross section in the stacking direction.
  • the first end and the first electrode tab are joined to each other via a metal sheet.
  • the first joining mark is a welding mark.
  • the first bonding mark includes an area where a pair of conductive layers and a metal sheet are integrated in a cross section in the stacking direction.
  • the first end has a preliminary joining mark formed by joining to a metal sheet, and the preliminary joining mark is provided at a different position from the first joining mark when viewed from the stacking direction.
  • the first current collector is a negative electrode current collector of a negative electrode
  • the first electrode tab is a negative electrode tab connected to the negative electrode current collector.
  • the sealed container is constructed from an aluminum laminate film.
  • the other of the positive and negative electrodes includes a second current collector formed by sandwiching a resin layer between a pair of conductive layers, and the second current collector has a second end extending in a second direction different from the stacking direction.
  • the second electrode tab is further provided so as to be electrically connected to the second end of the second current collector, and the second electrode tab includes a second bonding mark formed by bonding to the second end and a second insulating portion that is arranged at a distance in the second direction from the second bonding mark and is covered with an insulating material, and the sealed container is configured so as to sandwich the second insulating portion of the second electrode tab in the seal portion and to take out a portion of the second electrode tab to the outside of the sealed container.
  • the first direction and the second direction are the same direction.
  • the first direction and the second direction are different directions.
  • Patent Document 2 proposes folding the current collector multiple times and stacking it on each metal layer in order to connect each metal layer separated by a resin layer to an electrode tab for drawing out wiring.
  • this method requires a new device mechanism for stacking while folding back the end of the current collector for each metal layer.
  • the end of the current collector must be folded back in conjunction with the stacking, which significantly reduces productivity.
  • a lithium secondary battery 1 (hereinafter also referred to as "secondary battery 1") according to one embodiment can solve these problems.
  • Fig. 1 is a plan view for explaining a configuration example of a secondary battery 1.
  • the secondary battery 1 includes a sealed container 100, a laminate ST, a negative electrode tab 40, and a positive electrode tab 42.
  • the laminate ST is formed by laminating a plurality of positive electrodes and negative electrodes in a lamination direction (z direction in Fig. 1) with separators interposed therebetween.
  • the sealed container 100 includes a sealing portion 102 and a storage portion 104.
  • the sealing portion 102 is provided along the entire outer periphery of the sealed container 100 and isolates the storage portion 104 from the outside of the sealed container 100.
  • the sealed container 100 is configured to sandwich the insulating portion 40B of the negative electrode tab 40 in the seal portion 102 while the other end 40C of the negative electrode tab 40 is taken out to the outside of the sealed container 100.
  • the sealed container 100 is configured to sandwich the insulating portion 42B of the positive electrode tab 42 in the seal portion 102 while the other end 42C of the positive electrode tab 42 is taken out to the outside of the sealed container 100.
  • the storage section 104 of the sealed container 100 provides a sealed space for storing the laminate ST.
  • the sealed container 100 may be constructed by overlapping a pair of sheet members on top of each other and bonding them around their periphery.
  • the sheet members may be constructed of multiple layers, and may be, for example, an aluminum laminate film.
  • the negative electrode tab 40 is electrically connected to the negative electrode end P of each negative electrode of the laminate ST.
  • the negative electrode tab 40 is a strip extending in a first direction (x direction in FIG. 1) different from the stacking direction of the laminate ST.
  • the negative electrode tab 40 may have one end 40A, an insulating portion 40B, and the other end 40C along the first direction.
  • the one end 40A is joined to the negative electrode end P of each negative electrode of the laminate ST, and a first joining mark W1 is formed by this joining.
  • the first joining mark W1 may be one or more points (spots), or may be a continuous line or surface.
  • the insulating portion 40B is covered with an insulating material IL, such as a sealant film.
  • the insulating portion 40B is provided at a distance of a predetermined distance or more in the first direction from the first joining mark W1.
  • the other end portion 40C extends in the first direction from the insulating portion 40B and is disposed outside the sealed container 100.
  • the other end portion 40C may be connected to an external circuit.
  • the negative electrode tab 40 may be made of at least one material selected from the group consisting of Cu, Ni, Ti, Fe, and other metals that do not react with Li, and alloys thereof, and stainless steel (SUS).
  • the positive electrode tab 42 is electrically connected to the positive electrode end Q of each positive electrode of the laminate ST.
  • the positive electrode tab 42 is a band-shaped body extending in a second direction different from the stacking direction of the laminate ST (in the example shown in FIG. 1, this is the x direction, which is the same as the first direction, but is not limited to this, and may be a direction different from the first direction, for example, a direction opposite to the first direction).
  • the positive electrode tab 42 may have one end 42A, an insulating portion 42B, and another end 42C along the second direction.
  • the one end 42A is joined to the positive electrode end Q of each positive electrode of the laminate ST, and a second joining mark W2 is formed by this joining.
  • the second joining mark W2 may be one or more points (spots), or may be a continuous line or surface.
  • the insulating portion 42B is covered with an insulating material IL, such as a sealant film.
  • the insulating portion 42B is provided at a distance of a predetermined distance or more in the second direction from the second joining mark W2.
  • the other end 42C extends in the first direction from the insulating portion 42B and is disposed outside the sealed container 100. The other end 42C may be connected to an external circuit.
  • the positive electrode tab 42 may be made of at least one material selected from the group consisting of aluminum, titanium, stainless steel, nickel, and alloys thereof.
  • the laminate ST is placed in the sealed space of the storage section 104.
  • the laminate ST may be placed in the sealed container 100 together with an electrolyte.
  • the electrolyte is a liquid containing a solvent and an electrolyte, and acts as a conductive path for lithium ions.
  • the electrolyte may be impregnated into the separator of the laminate ST, or may be held in a polymer to form a polymer electrolyte or a gel electrolyte.
  • Fig. 2 is an exploded perspective view for explaining an example of the configuration of the laminate ST.
  • the laminate ST is formed by stacking multiple negative electrodes 10 and positive electrodes 30 alternately in the stacking direction (z direction in Fig. 2) with separators 20 interposed therebetween.
  • each of the multiple negative electrodes 10 may be formed from a single flat sheet.
  • each of the multiple positive electrodes 30 may be formed from a single flat sheet. Note that the multiple negative electrodes 10 and/or multiple positive electrodes 30 may be formed as a whole by folding or rolling a single flat sheet (an example of such an embodiment will be described later with reference to Figs. 13 and 14).
  • the number of stacked positive electrodes and negative electrodes in the laminate ST may be 5 or more, 10 or more, or 20 or more, respectively. In one embodiment, the number of stacked positive electrodes and negative electrodes in the laminate ST may be 50 or less, 40 or less, or 30 or less, respectively.
  • the number of stacked positive electrodes and negative electrodes in the laminate ST may be set appropriately depending on the energy density and rated capacity of the secondary battery 1.
  • the energy density of the secondary battery 1 may be, for example, 300 Wh/kg or more.
  • the rated capacity of the secondary battery 1 may be, for example, 1.5 Ah or more, or 5 Ah or more.
  • the negative electrode tab 40 is arranged to be aligned in the stacking direction with the negative electrode end P of each negative electrode 10.
  • the negative electrode tab 40 may be arranged above or below the negative electrode end P in the stacking direction.
  • the negative electrode tab 40 may be arranged between a certain negative electrode end P and an adjacent negative electrode end P.
  • the positive electrode tab 42 is arranged to be aligned in the stacking direction with the positive electrode end Q of each positive electrode 30.
  • the positive electrode tab 42 may be arranged above or below the positive electrode end Q in the stacking direction.
  • the positive electrode tab 42 may be arranged between a certain positive electrode end Q and an adjacent positive electrode end Q.
  • the separator 20 is disposed between the negative electrode 10 and the positive electrode 30 in the stacking direction.
  • the separator 20 physically and/or electrically isolates the negative electrode 10 and the positive electrode 30, while ensuring ionic conductivity of lithium ions.
  • the separator 20 may be at least one selected from the group consisting of insulating porous members, polymer electrolytes, gel electrolytes, and inorganic solid electrolytes.
  • the separator 20 may be made of one type of member alone, or may be made of a combination of two or more types of members.
  • (Negative electrode 10) 3 is a perspective view showing an example of the negative electrode 10.
  • the negative electrode 10 includes a negative electrode current collector 12 and a negative electrode active material layer 14 disposed on the negative electrode current collector 12.
  • the negative electrode current collector 12 may be composed of a negative electrode insulating layer 120 and a pair of negative electrode conductive layers 122 arranged to sandwich the negative electrode insulating layer 120.
  • the negative electrode insulating layer 120 may be composed of, for example, a sheet-shaped (film-shaped) or fibrous resin.
  • the resin may be, for example, at least one of polyolefin resins such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene, and polypropylene, and thermoplastic resins such as polystyrene, polyvinyl chloride, and polyamide.
  • the negative electrode insulating layer 120 may be composed of at least one of the resins laminated together.
  • the negative electrode insulating layer 120 is formed from a material having a melting point of 150° C. or more and 300° C. or less.
  • the thickness of the negative electrode insulating layer 120 may be 3 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less, or may be 4 ⁇ m or more and 8 ⁇ m or less.
  • the negative electrode conductive layer 122 is formed on both sides of the negative electrode insulating layer 120 so as to sandwich the negative electrode conductive layer 120.
  • the negative electrode conductive layer 122 is in physical and/or electrical contact with the negative electrode active material layer 14 and functions to give and receive electrons to and from the negative electrode active material layer 14.
  • the negative electrode conductive layer 122 is formed from at least one selected from the group consisting of metals that do not react with Cu, Ni, Ti, Fe, and Li, alloys thereof, and stainless steel.
  • the "metal that does not react with Li” may be a metal that does not react with lithium ions or lithium metal to form an alloy in the operating state of the secondary battery 1.
  • the negative electrode conductive layer 122 is Cu.
  • the negative electrode conductive layer 122 is formed by vapor deposition, sputtering, electrolytic plating, or lamination of the above material on both surfaces of the negative electrode insulating layer 120.
  • the thickness of the negative electrode conductive layer 122 may be 0.5 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less, 0.7 ⁇ m or more and 3 ⁇ m or less, or 0.8 ⁇ m or more and 2.0 ⁇ m or less.
  • the negative electrode active material layer 14 may be disposed on both sides of the negative electrode current collector 12, or may be disposed on only one side of the negative electrode current collector 12.
  • the negative electrode active material layer 14 includes a negative electrode active material that causes an electrode reaction, i.e., an oxidation reaction and a reduction reaction, at the negative electrode.
  • the negative electrode active material may include, for example, lithium metal and an alloy containing lithium metal, a carbon-based material, a metal oxide, and a metal that alloys with lithium and an alloy containing the metal.
  • the carbon-based material may be, for example, graphene, graphite, hard carbon, carbon nanotubes, etc.
  • the metal oxide may be, for example, a titanium oxide-based compound, a cobalt oxide-based compound, etc.
  • the metal that alloys with lithium may be, for example, silicon, silicon oxide, germanium, tin, lead, aluminum, and gallium, and these may be pre-doped with lithium.
  • the negative electrode collector 12 has a negative electrode end P.
  • the negative electrode end P is configured as part of the negative electrode collector 12, extending from the side surface of the negative electrode collector 12 in a first direction (x direction in FIG. 3) different from the stacking direction.
  • No negative electrode active material layer 14 is disposed on the negative electrode end P.
  • a metal sheet M1 for the negative electrode may be provided on the negative electrode end P.
  • the metal sheet M1 may be bonded to one side of the negative electrode end P as shown in FIG. 3, or may be bonded to both sides of the negative electrode end P.
  • the metal sheet M1 may be provided only on the negative electrode end P of some of the negative electrodes 10, or may be provided on the negative electrode end P of all the negative electrodes 10.
  • the metal sheet M1 may be made of the same material as the negative electrode conductive layer 122, and in one example, is Cu.
  • the thickness of the metal sheet M1 may be 3 ⁇ m or more, 5 ⁇ m or more, or 7 ⁇ m or more. In one embodiment, the thickness of the metal sheet M1 may be 15 ⁇ m or less, 12 ⁇ m or less, or 10 ⁇ m or less.
  • the metal sheet M1 and the negative electrode end P have a first joining mark W1 formed by joining with the negative electrode tab 40.
  • the metal sheet M1 and the negative electrode end P may have a preliminary joining mark WP1 formed by joining the two.
  • the preliminary joining mark WP1 is a joining mark formed when the metal sheet M1 and the negative electrode end P are joined (hereinafter also referred to as "preliminary joining") prior to joining with the negative electrode tab 40.
  • the first joining mark W1 and the preliminary joining mark WP1 may be formed at different positions from each other when viewed from the stacking direction (z direction).
  • the preliminary joining mark WP1 may be formed in a line shape along the negative electrode end P in one row or multiple rows, or may be formed in a multiple dot shape. Note that when the metal sheet M1, the negative electrode end P, and the negative electrode tab 40 are joined at one time without performing preliminary joining, only the first joining mark W1 is formed, and the preliminary joining mark WP1 is not formed.
  • the first joining mark W1 and/or the preliminary joining mark WP1 may be a joining mark by welding, i.e., a welding mark.
  • the welding may be, for example, ultrasonic welding, laser welding, resistance welding, or spot welding. In one example, the welding is ultrasonic welding.
  • the metal sheet M1 and the negative electrode conductive layer 122 of the negative electrode end P may be integrated by being fused in part or in whole at the first joining mark W1 and/or the preliminary joining mark WP1 by heat or the like.
  • (Positive electrode 30) 4 is a perspective view showing an example of the positive electrode 30.
  • the positive electrode 30 includes a positive electrode current collector 32 and a positive electrode active material layer 34 disposed on the positive electrode current collector 32.
  • the positive electrode collector 32 may be composed of a positive electrode insulating layer 320 and a pair of positive electrode conductive layers 322 arranged to sandwich the positive electrode insulating layer 320.
  • the positive electrode insulating layer 320 may be made of, for example, a sheet-like (film-like) or fibrous resin.
  • the resin may be, for example, at least one of polyolefin resins such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene, and polypropylene, and thermoplastic resins such as polystyrene, polyvinyl chloride, and polyamide.
  • the positive electrode insulating layer 320 may be made of at least one of the resins laminated together.
  • the positive electrode insulating layer 320 is made of a material having a melting point of 150° C. or more and 300° C. or less.
  • the thickness of the positive electrode insulating layer 320 may be 3 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less, or 4 ⁇ m or more and 8 ⁇ m or less.
  • the positive electrode insulating layer 320 can function to melt in the event of abnormal heat generation due to overcharging or high temperature conditions, damaging the positive electrode 30 and cutting off the short-circuit current inside the battery. This can suppress a sudden increase in temperature inside the laminate ST when the secondary battery 1 is in use, and suppress the battery from catching fire. In other words, the positive electrode insulating layer 320 can contribute to improving the safety of the secondary battery 1.
  • the positive electrode conductive layer 322 is formed on both sides of the positive electrode insulating layer 320 so as to sandwich the positive electrode conductive layer 320.
  • the positive electrode conductive layer 322 is in physical and/or electrical contact with the positive electrode active material layer 34 and functions to give and receive electrons to and from the positive electrode active material layer 34.
  • the positive electrode conductive layer 322 is made of a conductor that does not react with lithium ions in the secondary battery 1.
  • the positive electrode conductive layer 322 is made of at least one material selected from the group consisting of aluminum, titanium, stainless steel, nickel, and alloys thereof.
  • the positive electrode conductive layer 322 is aluminum or an aluminum alloy.
  • the positive electrode conductive layer 322 is formed by vapor deposition, sputtering, electrolytic plating, or lamination of the above material on both surfaces of the positive electrode insulating layer 320.
  • the thickness of the positive electrode conductive layer 322 may be 0.5 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less, 0.7 ⁇ m or more and 3 ⁇ m or less, or 0.8 ⁇ m or more and 2.0 ⁇ m or less.
  • the positive electrode active material layer 34 may include a positive electrode active material for retaining lithium ions, and lithium ions are charged into and released from the positive electrode active material by charging and discharging the battery.
  • the positive electrode active material may be a metal oxide or a metal phosphate.
  • the metal oxide may be, for example, a cobalt oxide-based compound, a manganese oxide-based compound, or a nickel oxide-based compound.
  • the metal phosphate may be, for example, an iron phosphate-based compound or a cobalt phosphate-based compound.
  • the positive electrode active material may be used alone or in combination of two or more.
  • the positive electrode active material layer 34 may include one or more components other than the positive electrode active material, such as a sacrificial positive electrode material, a gel electrolyte, a polymer electrolyte, a conductive assistant, and/or a binder.
  • the positive electrode collector 32 has a positive electrode end Q.
  • the positive electrode end Q is configured as part of the positive electrode collector 32, extending from the side surface of the positive electrode collector 32 in a second direction different from the stacking direction (in the example shown in FIG. 4, the x direction is the same as the first direction, but is not limited to this).
  • No positive electrode active material layer 34 is disposed on the positive electrode end Q.
  • a metal sheet M2 for the positive electrode may be provided on the positive electrode end Q.
  • the metal sheet M2 may be bonded to one side of the positive electrode end Q as shown in FIG. 4, or may be bonded to both sides of the positive electrode end Q.
  • the metal sheet M2 may be provided only on the positive electrode ends Q of some of the positive electrodes 30, or may be provided on the positive electrode ends Q of all of the positive electrodes 30.
  • the metal sheet M2 is made of the same material as the positive electrode conductive layer 322.
  • the metal sheet M2 is aluminum or an aluminum alloy.
  • the metal sheet M2 may be a hard aluminum foil or a soft aluminum foil.
  • the soft aluminum foil may be formed by subjecting the hard aluminum foil to a high-temperature (around 400° C.) heat treatment.
  • the thickness of the metal sheet M2 may be 3 ⁇ m or more, 5 ⁇ m or more, or 7 ⁇ m or more. In one embodiment, the thickness of the metal sheet M2 may be 15 ⁇ m or less, 12 ⁇ m or less, or 10 ⁇ m or less.
  • the metal sheet M2 and the positive electrode end Q have a second joining mark W2 formed by joining with the positive electrode tab 42.
  • the metal sheet M2 and the positive electrode end Q may have a preliminary joining mark WP2 formed by joining the two.
  • the preliminary joining mark WP2 is a joining mark formed when the metal sheet M2 and the positive electrode end Q are joined prior to joining with the positive electrode tab 42.
  • the second joining mark W2 and the preliminary joining mark WP2 may be formed at different positions from each other when viewed from the stacking direction (z direction).
  • the preliminary joining mark WP2 may be formed in a line shape along the positive electrode end Q in one row or multiple rows, or may be formed in the shape of multiple dots. Note that when the metal sheet M2, the positive electrode end Q, and the positive electrode tab 42 are joined at one time without performing preliminary joining, only the second joining mark W2 is formed, and the preliminary joining mark WP2 is not formed.
  • the second joining mark W2 and/or the preliminary joining mark WP2 may be a joining mark by welding, i.e., a welding mark.
  • the welding may be, for example, ultrasonic welding, laser welding, resistance welding, or spot welding. In one example, the welding is ultrasonic welding.
  • the metal sheet M2 and the positive electrode conductive layer 322 of the positive electrode end Q may be integrated by being fused in part or in whole by heat or the like at the second joining mark W2 and/or the preliminary joining mark WP2.
  • (First bonding mark W1 and preliminary bonding mark WP1) 5 is a diagram for explaining the joining state of the negative electrode tab 40, the negative electrode end P, and the metal sheet M1.
  • Fig. 5 is a schematic diagram showing a cross section of the negative electrode end P, taken along the xz plane, at a location including the first joining mark W1 and the preliminary joining mark WP1.
  • the first joining mark W1 and the preliminary joining mark WP1 are provided at different positions from each other when viewed from the stacking direction.
  • the first joining mark W1 is formed over the entire negative electrode tab 40, each negative electrode end P, and each metal sheet M1.
  • the first joining mark W1 is formed continuously in the stacking direction from the negative electrode tab 40 to the negative electrode end P of the lowest layer.
  • the preliminary joining mark WP1 is formed for each negative electrode end P. In other words, one preliminary joining mark WP1 is not formed across multiple negative electrode ends P.
  • the first bonding mark W1 is positioned a predetermined distance Y or more inward from the outer edge of the negative electrode end P in the first direction.
  • the distance Y may be 2.0 mm, 2.5 mm, or 3.0 mm.
  • the predetermined distance Y may be set so that the relationship Y>0.048X+1.3 holds.
  • X may be 10 or more, 15 or more, or 20 or more.
  • FIG. 6 is a diagram showing a cross section of the first bonding mark W1.
  • FIG. 6 shows a schematic cross section of the first bonding mark W1 taken along the zy plane (cross section A-A in FIG. 5).
  • the cross section of the first bonding mark W1 includes a first region R1 and a second region R2.
  • the cross section of the first bonding mark W1 may have a recess recessed on one side in the stacking direction.
  • the negative electrode conductive layer 122 and the metal sheet M1 are laminated integrally and joined to the negative electrode tab 40.
  • being laminated integrally includes a state in which the negative electrode conductive layers 122 and the metal sheet M1 are partially or entirely fused together by heat or the like (a state in which the layers cannot be distinguished).
  • the first region R1 may be substantially free of the negative electrode insulating layer 120 along the stacking direction.
  • the first region R1 provides a physical path for electrical connection between the negative electrode tab 40 and each of the negative electrode conductive layers 122 and the metal sheet M1.
  • the first region R1 may be configured between two second regions R2. In one embodiment, the maximum thickness of the first region R1 may be less than or equal to half the maximum thickness of the second region R2.
  • the second region R2 a pair of negative electrode conductive layers 122 sandwiching the negative electrode insulating layer 120 and the metal sheet M1 are laminated. That is, the second region R2 is a region that includes the negative electrode insulating layer 120 along the lamination direction.
  • the first joint mark W1 is formed by pressing the negative electrode tab 40, the negative electrode end P, and the metal sheet M1 along the stacking direction. At this time, heat may be applied to the pressed location.
  • the first joint mark W1 may be formed by welding (in this case, the first joint mark W1 is a welding mark).
  • the negative electrode insulating layer 120 softens at the pressed location and is pushed outward in the width direction (left and right direction in FIG. 6) from the pressed location.
  • each negative electrode conductive layer 122 and the metal sheet M1 are thermally melted and integrated. As a result, the first region R1 and the second region R2 can be formed.
  • the metal material constituting the negative electrode conductive layer 122 and/or the metal sheet M1 may be pushed out from the pressing point toward the first direction (x direction in FIGS. 5 and 6).
  • the metal material protrudes outward from the negative electrode end P and reaches the insulating material IL (see FIGS. 1 and 5) of the insulating part 40B of the negative electrode tab 40, poor insulation may occur between the negative electrode 10 and the sealing part 102 (see FIG. 1) of the sealed container 100.
  • the sealing part 102 e.g., an aluminum laminate film
  • the metal material protruding from the negative electrode end P is present in the insulating part 40B
  • the negative electrode end P of the negative electrode 10 and the sealed container 100 will be short-circuited.
  • the sealing part 102 may be damaged, which may cause a decrease in the performance or life of the secondary battery 1.
  • the first joint mark W1 is positioned a predetermined distance Y or more inward from the outer edge of the negative electrode end P. Therefore, even if a part of the metal material is pushed out in the first direction from the pressed point when the first joint mark W1 is formed, the metal material is prevented from flying out from the outer edge of the negative electrode end P and further reaching the insulating portion 40B of the negative electrode tab 40. This can prevent insulation failure between the negative electrode 10 and the seal portion 102 of the sealed container 100 (see FIG. 1) as described above.
  • a metal sheet M1 for the negative electrode may be provided on the negative electrode end P.
  • the metal sheet M1 functions as an additional conductive layer of the negative electrode conductive layer 122 at the first joint mark W1, and increases the ratio of the conductive layer to the negative electrode insulating layer 120. Therefore, an increase in resistance at the first joint mark W1 is suppressed, and the output characteristics of the secondary battery 1 can be improved.
  • the resistance of the first joint mark W1 may be 5.0 m ⁇ or less, 3.0 m ⁇ or less, 1.0 m ⁇ or less, or 0.5 m ⁇ or less.
  • the positive electrode tab 42, the positive electrode end Q, and the second joining mark W2 and the preliminary joining mark WP2 of the metal sheet M2 may be configured similarly to the first joining mark W1 and the preliminary joining mark WP1 described in Fig. 5 and Fig. 6.
  • the second joining mark W2 may be disposed a predetermined distance Y or more inward from the outer edge of the positive electrode end Q. This can suppress insulation failure between the positive electrode 30 and the seal portion 102 of the sealed container 100 (see Fig. 1).
  • FIG. 7 is a flow chart showing an example of this manufacturing method.
  • Figures 8A and 8B are diagrams for explaining step ST1 in Figure 7.
  • Figures 9A to 9D are diagrams for explaining step ST2 in Figure 7.
  • Figure 10 is a diagram for explaining step ST3 in Figure 7.
  • this manufacturing method may include a step ST1 of preparing a negative electrode sheet S1, a step ST2 of joining a metal sheet M1, a step ST3 of cutting out a plurality of negative electrodes 10, a step S4 of preparing a positive electrode sheet S2, a step ST5 of joining a metal sheet M2, a step ST6 of cutting out a plurality of positive electrodes 30, a step ST7 of forming a laminate ST, a step ST8 of joining an electrode tab and a current collector, and a step ST9 of sealing the laminate ST in a sealed container 100.
  • a negative electrode sheet S1 is prepared as shown in FIG. 8A and FIG. 8B.
  • FIG. 8A is a plan view of the negative electrode sheet S1.
  • FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line B-B of FIG. 8A.
  • the negative electrode sheet S1 may be a strip-shaped sheet having a longitudinal direction (y direction) and a lateral direction (x direction).
  • the negative electrode sheet S1 may be composed of a negative electrode collector 12 and a negative electrode active material layer 14 applied to both sides of the negative electrode collector 12 as shown in FIG. 8A and FIG. 8B.
  • the negative electrode active material layer 14 is not formed, and the negative electrode conductive layer 122 of the negative electrode collector 12 is exposed.
  • the separator 20 may be provided from the beginning on one side of the negative electrode active material layer 14 (the side on which the negative electrode conductive layer 122 is not formed). In this case, it is not necessary to align and position the separator 20 between the negative electrode 10 and the positive electrode 30 in step ST7.
  • step ST2 as shown in Figures 9A to 9D, a metal sheet M1 is joined to one short end of the negative electrode sheet S1.
  • Figure 9A is a plan view of the negative electrode sheet S1 to which the metal sheet M1 is joined.
  • Figures 9B to 9D are an example of a cross section taken along the line C-C of Figure 9A.
  • the joining in process ST2 forms a preliminary joining mark WP1 along the longitudinal direction, for example in a line shape.
  • the metal sheet M1 may be joined to the negative electrode sheet S1 by welding.
  • the welding may be, for example, ultrasonic welding, laser welding, resistance welding, or spot welding. In one example, the welding is ultrasonic welding.
  • the joining in step ST2 may be performed by pressing the metal sheet M1 against the negative electrode current collector 12.
  • the preliminary joining mark WP1 may be formed so that the metal sheet M1 is recessed toward the negative electrode current collector 12.
  • the preliminary joining mark WP1 may be provided between the metal sheet M1 and one of the negative electrode conductive layers 122 (with which the metal sheet M1 is in contact) as shown in FIG. 9B. In this case, at the preliminary joining mark WP1, the metal sheet M1 is not electrically connected to the other negative electrode conductive layer 122.
  • the preliminary joining mark WP1 may be provided between the metal sheet M1 and both negative electrode conductive layers 122 as shown in FIG. 9C. In this case, at the preliminary joining mark WP1, the metal sheet M1 is electrically connected to both negative electrode conductive layers 122.
  • the bonding in step ST2 may be performed by pressing the negative electrode collector 12 against the metal sheet M1.
  • the preliminary bonding mark WP1 may be formed such that the negative electrode collector 12 is recessed toward the metal sheet M1.
  • the metal sheet M1 is electrically connected to both negative electrode conductive layers 122.
  • step ST3 multiple negative electrodes 10 are cut out from the negative electrode sheet S1. Specifically, multiple negative electrodes 10 of a given shape are cut out from the negative electrode sheet S1 using a cutting blade, a laser, or the like, as shown in FIG. 10. This results in multiple negative electrodes 10 to which the metal sheet M1 is pre-joined.
  • Steps ST4 to ST6 may be performed in the same manner as steps ST1 to ST3. That is, a positive electrode sheet S2 including a positive electrode current collector 32 and a positive electrode active material layer 34 may be prepared (step ST4), a metal sheet M2 may be joined to one short end of the positive electrode sheet S2 (step ST5), and a plurality of positive electrodes 30 may be cut out from the metal sheet M2 (step ST6).
  • step ST7 a laminate ST is formed. Specifically, the negative electrodes 10 and positive electrodes 30 prepared in steps ST1 and ST3 are arranged alternately in the stacking direction with separators 20 between them, as shown in FIG. 2.
  • step ST8 the electrode tab and the current collector are joined. Specifically, the negative electrode end P of the negative electrode collector 12 and the metal sheet M1 are joined to the negative electrode tab 40 so as to form the first joining mark W1 described above. At this time, the joining point with the negative electrode tab 40 is located at a position at least a predetermined distance Y inward from the outer edge of the negative electrode end P. Note that this joining point may be located at a position that does not overlap with the preliminary joining mark WP1 in the stacking direction. Also, the positive electrode end Q of the positive electrode collector 32 and the metal sheet M2 are joined to the positive electrode tab 42 so as to form the second joining mark W2 described above.
  • the joining point with the positive electrode tab 42 is located at a position at least a predetermined distance Y inward from the outer edge of the positive electrode end Q. Note that this joining point may be located at a position where the second joining mark W2 does not overlap with the preliminary joining mark WP2 in the stacking direction.
  • the joining of the electrode tab and the current collector may be performed by ultrasonic welding, laser welding, resistance welding, or spot welding.
  • step ST9 the laminate ST formed in step ST8 is sealed in a sealed container 100.
  • the insulating portion 40B of the negative electrode tab 40 is placed in the seal portion 102 of the sealed container 100, and the other end portion 40C of the negative electrode tab 40 is taken out to the outside of the sealed container 100.
  • the insulating portion 42B of the positive electrode tab 42 is placed in the seal portion 102 of the sealed container 100, and the other end portion 42C of the positive electrode tab 42 is taken out to the outside of the sealed container 100.
  • an electrolyte may be sealed in the sealed container 100 together with the laminate ST. In this manner, the secondary battery 1 is manufactured.
  • step ST8 the joining point with the negative electrode tab 40 is located at a position at least a predetermined distance Y inward from the outer edge of the negative electrode end P. This prevents a portion of the metal material constituting the negative electrode conductive layer 122 and/or metal sheet M1 from protruding from the outer edge of the negative electrode end P and reaching the insulating portion 40B of the negative electrode tab 40. This can prevent poor insulation between the negative electrode 10 and the seal portion 102 of the sealed container 100.
  • step ST8 the joining point with the positive electrode tab 42 is located at a position at least a predetermined distance Y inward from the outer edge of the positive electrode end Q, so the above points also apply to the positive electrode 30.
  • step ST2 the metal sheet M1 is previously joined to the negative electrode sheet S1. Therefore, in step ST3, the metal sheet M1 can be simultaneously cut out to match the shape of the negative electrode end P. That is, a separate step of cutting the metal sheet M1 to match the shape of the negative electrode end P is not required.
  • step ST9 since the alignment of the metal sheet M1 and the negative electrode end P is not required, the joining of the negative electrode tab 40 and the negative electrode end P is facilitated. Furthermore, in step ST9, it is theoretically possible to provide the first joining mark W1 so as not to overlap with the preliminary joining mark WP1 in the stacking direction.
  • step ST4 the metal sheet M2 is previously joined to the positive electrode sheet S2, so the above points are also applicable to the positive electrode 30.
  • the secondary battery 1 is charged and discharged by connecting the negative electrode tab 40 to one end of an external circuit and the positive electrode tab 42 to the other end of the external circuit.
  • the external circuit may be, for example, a resistor, a power source, an apparatus, a device, another battery, or a potentiostat.
  • the negative electrode ends P of the multiple negative electrodes 10 may be connected to the external circuit at the same potential.
  • the positive electrode ends Q of the multiple positive electrodes 30 may be connected to the external circuit at the same potential.
  • the secondary battery 1 When a voltage is applied between the negative electrode tab 40 and the positive electrode tab 42 such that a current flows from the negative electrode tab 40 through an external circuit to the positive electrode tab 42, the secondary battery 1 is charged and lithium metal is precipitated on the negative electrode 10. When the negative electrode tab 40 and the positive electrode tab 42 of the charged secondary battery 1 are connected via a desired external circuit, the secondary battery 1 is discharged and the lithium metal in the negative electrode 10 is electrolytically dissolved.
  • the secondary battery 1 may have a solid electrolyte interface layer (SEI layer) formed on the surface of the negative electrode 10 or the surface of the separator 20 (i.e., the interface between the negative electrode 10 and the separator 20) by the first charge (initial charge) after the battery is assembled.
  • SEI layer may contain, for example, an inorganic compound containing lithium, or an organic compound containing lithium.
  • the thickness of the SEI layer is 1.0 nm or more and 10 ⁇ m or less.
  • the secondary battery 1 described above can improve the battery's output characteristics and productivity.
  • the secondary battery 1 may be modified in various ways without departing from the scope and spirit of the present disclosure.
  • FIG. 11A to 11C are perspective views showing other examples of the negative electrode 10.
  • a metal sheet does not have to be provided at the negative electrode end P of the negative electrode 10.
  • the negative electrode 10 may be composed of a negative electrode collector 12 and may have substantially no negative electrode active material.
  • the negative electrode 10 having "substantially no negative electrode active material” includes, for example, that the layer thickness of the negative electrode active material deposited on the negative electrode 10 at the end of discharge (for example, a state in which the open circuit voltage of the battery is 2.5 V or more and 3.6 V or less) is 25 ⁇ m or less.
  • the layer thickness of the negative electrode active material at the end of discharge may be 20 ⁇ m or less, 15 ⁇ m or less, 10 ⁇ m or less, or 5 ⁇ m or less, or may be 0 ⁇ m.
  • the secondary battery 1 can also be called an “anode-free lithium battery", a “zero anode lithium battery”, or an “anodeless lithium battery”.
  • the negative electrode 10 does not have a negative electrode active material before the initial charge of the battery (the state from when the battery is assembled until the first charge). That is, the secondary battery 1 may be charged and discharged by depositing lithium metal on the negative electrode after the initial charge, and then electrolytically dissolving the deposited lithium metal. In this case, the volume and mass occupied by the negative electrode active material are suppressed, the volume and mass of the entire battery are reduced, and the energy density is, in principle, high.
  • “lithium metal deposits on the negative electrode” includes not only lithium metal depositing on the surface of the negative electrode, but also lithium metal depositing on the surface of the solid electrolyte interface (SEI) layer and the surface or inside of the buffer functional layer, which will be described later.
  • SEI solid electrolyte interface
  • the ratio M3.0/M4.2 may be 40% or less or 35% or less, where M4.2 is the mass of lithium metal deposited on the negative electrode at a voltage of 4.2 V and M3.0 is the same mass at a voltage of 3.0 V. In one embodiment, the ratio M3.0 / M4.2 may be 1.0% or more, 2.0% or more, 3.0% or more , or 4.0% or more.
  • the thickness of the negative electrode 10 may be 1.0 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less. This reduces the volume occupied by the negative electrode 10 in the secondary battery 1, and improves the energy density.
  • the thickness of the negative electrode 10 may be 2.0 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less, 2.0 ⁇ m or more and 18 ⁇ m or less, or 3.0 ⁇ m or more and 15 ⁇ m or less.
  • a porous or fibrous buffer functional layer may be provided between the negative electrode 10 and the separator 20.
  • the buffer functional layer has a solid portion (including a gel portion) having ionic conductivity and electrical conductivity, and a pore portion formed by the gaps in the solid portion.
  • lithium metal may be precipitated on the surface of the negative electrode 10 (the interface between the negative electrode 10 and the buffer functional layer) and/or inside the buffer functional layer (the surface of the solid portion of the buffer functional layer).
  • Fig. 12 is a perspective view showing another example of the positive electrode 30.
  • the positive electrode end Q of the positive electrode 30 does not necessarily need to be provided with a metal sheet.
  • (Laminate ST) 13 and 14 are perspective views for explaining another example of lamination of the plurality of negative electrodes 10.
  • the plurality of negative electrodes 10 may be configured as a single flat sheet as a whole, rather than as a single flat sheet.
  • the plurality of negative electrodes 10 may be configured by winding the negative electrode sheet S1 multiple times.
  • the plurality of negative electrodes 10 may be configured by folding the negative electrode sheet S1 alternately at acute angles multiple times.
  • the negative electrode sheet S1 may be configured as shown in FIG. 8A, or may be configured by joining a metal sheet M1 as shown in FIG. 9A.
  • the multiple positive electrodes 30 may not each be a single flat sheet, but may be configured as a single flat sheet as a whole.
  • the multiple positive electrodes 30 may be configured by winding the positive electrode sheet S2 multiple times, as in FIG. 13.
  • the multiple positive electrodes 30 may be configured by folding the positive electrode sheet S2 alternately at acute angles multiple times, as in FIG. 14.
  • Fig. 15 is a diagram showing the results of Experiment 1.
  • Fig. 16A is an example of a case where there was protrusion of metal material in Experiment 1.
  • Fig. 16B is an example of a case where there was no protrusion of metal material in Experiment 1.
  • Figs. 16A and 16B are examples of the electrode tab 40 viewed from the negative electrode end P side (in Fig. 2, the electrode tab 40 viewed from the negative electrode end P at the bottom end in the z direction).
  • each laminate ST differed in the number of layers X of the negative electrode 10 (11 or 21 layers), the distance Y from the outer edge of the negative electrode end P to the first joining mark W1 (see Figure 5, 0.5 mm to 4.45 mm), and the presence or absence of a metal sheet M1.
  • the common configuration for each laminate ST is as follows.
  • each laminate ST 6 ⁇ m thick polyethylene terephthalate (PET) was used as the negative electrode insulating layer 120.
  • 1.0 ⁇ m thick copper foil was used as the negative electrode conductive layer 122.
  • the negative electrode active material layer 14 was a mixed material in which 97 parts by mass of graphite, 0.5 parts by mass of carbon black as a conductive aid, and 1.5 parts by mass of carboxymethyl cellulose (CMC) and 1.0 part by mass of styrene-butadiene rubber (SBR) as binders were mixed with water as a solvent.
  • CMC carboxymethyl cellulose
  • SBR styrene-butadiene rubber
  • the separator 20 was a sheet whose surface was coated with a mixture of polyvinylidene fluoride (PVDF) and Al 2 O 3 .
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • each laminate ST a 6 ⁇ m thick film of polyethylene terephthalate was used as the positive electrode insulating layer 320.
  • a 1.0 ⁇ m thick aluminum was used as the positive electrode conductive layer 322.
  • a mixture of 96 parts by mass of LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 as the positive electrode active material, 2 parts by mass of carbon black as a conductive assistant, and 2 parts by mass of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder was used as the positive electrode active material layer 34 in N-methyl-pyrrolidone (NMP) as a solvent.
  • NMP N-methyl-pyrrolidone
  • Aluminum was used as the metal sheet M2.
  • a 0.2 mm thick aluminum was used as the positive electrode tab 42.
  • Each laminate ST prepared as described above was evaluated for the presence or absence of "protrusion" of the metal material from the negative electrode end P. As shown in FIG. 16A, when the metal material from the negative electrode end P contacted the insulating portion 40B of the negative electrode tab 40, it was judged as "protrusion present.” Also, as shown in FIG. 16B, when the metal material from the negative electrode end P did not contact the insulating portion 40B of the negative electrode tab 40, it was judged as "no protrusion.”
  • Fig. 17 is a diagram showing the results of Experiment 2.
  • secondary batteries having the structure shown in Fig. 1 were fabricated using a plurality of stacks ST (shown as E1 to E4 and R1 to R3 in Fig. 15) fabricated in Experiment 1, and cycle tests were performed.
  • the cycle tests 100 cycles of 0.3 C charge and 0.3 C discharge were repeated while applying a pressure of 50 kPa to the secondary battery 1 in a thermostatic chamber at 25°C. Then, the capacity retention rate (%) at the end of 100 cycles was measured.
  • the capacity retention rate (%) is the ratio (A2/A1 x 100) of the capacity (A2) of the secondary battery 1 at the end of 100 cycles to the capacity (A1) at the end of one cycle.
  • a lithium secondary battery comprising:
  • (Appendix 7) The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the first bonding mark includes a region where the pair of conductive layers are integrated together in a cross section in the stacking direction.
  • the other of the positive electrode and the negative electrode includes a second current collector having a resin layer sandwiched between a pair of conductive layers, the second current collector having a second end extending in a second direction different from the stacking direction.
  • the sealed container is configured to sandwich the second insulating portion of the second electrode tab at the seal portion and to extend a portion of the second electrode tab outside the sealed container.
  • Lithium secondary battery 10: negative electrode, 20: separator, 30: positive electrode, 40: negative electrode tab, 40B: insulating part, 42: positive electrode tab, 42B: insulating part, 100: sealed container, 102: seal part, IL: insulating material, M1, M2: metal sheet, P: negative electrode end, Q: positive electrode end, ST: laminate, W1: first joining mark, W2: second joining mark, WP1, WP2: preliminary joining mark

Landscapes

  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)

Abstract

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

Description

リチウム２次電池
　本開示の例示的実施形態は、リチウム２次電池に関する。
　特許文献１には、樹脂フィルムの両面に金属層が形成された集電体を用いることで電池セルの安全性を向上させることが開示されている。樹脂フィルムは、フィルムの表／裏が絶縁性の樹脂層により隔てられており、電気的な導通がとれない。そのため配線を引き出す用の電極タブと電極フィルムを接続する際に、電極の表／裏、さらに、複数電極と電極タブ間での導通がとれない。この点、特許文献２では、樹脂層を隔てた各金属層を配線引き出し用の電極タブに接続するために、集電体を複数折り畳んで各金属層に積層させることが開示されている。
特開平１１－１０２７１１号公報 特開２０１３－０１６３２１号公報
　本開示は、リチウム２次電池の出力特性及び生産性の低下を抑制する技術を提供する。
　本開示の一つの例示的実施形態において、セパレータを介して正極と負極とが積層方向に複数積層された積層体であって、正極及び負極の一方は、樹脂層を１対の導電層で挟んで構成される第１集電体を含み、第１集電体は、積層方向と異なる第１方向に延びる第１端部を備える、積層体と、第１端部と電気的に接続される第１電極タブであって、第１電極タブは、第１端部との接合による第１接合痕と、第１接合痕から第１方向に離間して配置され、絶縁材で覆われる第１絶縁部とを含む、第１電極タブと、シール部を備える密封容器であって、密封容器は、シール部の内側に積層体を封入しつつ、シール部において第１電極タブの第１絶縁部を挟み第１電極タブの一部を密封容器の外部に取り出すように構成される、密封容器と、を備えるリチウム２次電池が提供される。
　本開示の一つの例示的実施形態によれば、リチウム２次電池の出力特性及び生産性の低下を抑制する技術を提供することができる。
２次電池１の構成例を説明するための平面図である。 積層体ＳＴの構成例を説明するための分解斜視図である。 負極１０の一例を示す斜視図である。 正極３０の一例を示す斜視図である。 負極電極タブ４０、負極端部Ｐ及び金属シートＭ１の接合状態を説明するための図である。 第１接合痕Ｗ１の断面を示す図である。 本製法の一例を示すフローチャートである。 工程ＳＴ１を説明するための図である。 工程ＳＴ１を説明するための図である。 工程ＳＴ２を説明するための図である。 工程ＳＴ２を説明するための図である。 工程ＳＴ２を説明するための図である。 工程ＳＴ２を説明するための図である。 工程ＳＴ３を説明するための図である。 負極１０の他の例を示す斜視図である。 負極１０の他の例を示す斜視図である。 負極１０の他の例を示す斜視図である。 正極３０の他の例を示す斜視図である。 負極１０の他の積層例を説明するための斜視図である。 負極１０の他の積層例を説明するための斜視図である。 実験１の結果を示す図である。 実験１において金属材料のはみ出しがあった場合の例である。 実験１において金属材料のはみ出しがなかった場合の例である。 実験２の結果を示す図である。
　以下、本開示の各実施形態について説明する。
　一つの例示的実施形態において、セパレータを介して正極と負極とが積層方向に複数積層された積層体であって、正極及び負極の一方は、樹脂層を１対の導電層で挟んで構成される第１集電体を含み、第１集電体は、積層方向と異なる第１方向に延びる第１端部を備える、積層体と、第１端部と電気的に接続される第１電極タブであって、第１電極タブは、第１端部との接合による第１接合痕と、第１接合痕から第１方向に離間して配置され、絶縁材で覆われる第１絶縁部とを含む、第１電極タブと、シール部を備える密封容器であって、密封容器は、シール部の内側に積層体を封入しつつ、シール部において第１電極タブの第１絶縁部を挟み第１電極タブの一部を密封容器の外部に取り出すように構成される、密封容器と、を備えるリチウム２次電池が提供される。
　一つの例示的実施形態において、第１端部における第１接合痕は、第１端部の第１方向の外縁から２ｍｍ以上内側に設けられている。
　一つの例示的実施形態において、第１端部における第１接合痕は、第１端部の第１方向の外縁から２．５ｍｍ以上内側に設けられている。
　一つの例示的実施形態において、積層体に含まれる第１集電体の総数をＸとし、第１端部における第１接合痕と第１端部の第１方向の外縁との間の距離をＹとしたときに、Ｙ＞０．０４８Ｘ＋１．３の関係が成り立つ。
　一つの例示的実施形態において、Ｘは、１０以上である。
　一つの例示的実施形態において、第１接合痕は、溶接痕である。
　一つの例示的実施形態において、第１接合痕は、積層方向の断面において、１対の導電層どうしが一体化した領域を含む。
　一つの例示的実施形態において、第１端部と第１電極タブとが金属シートを介して互いに接合される。
　一つの例示的実施形態において、第１接合痕は、溶接痕である。
　一つの例示的実施形態において、第１接合痕は、積層方向の断面において、１対の導電層及び金属シートが一体化した領域を含む。
　一つの例示的実施形態において、第１端部は、金属シートとの接合による予備接合痕を有し、予備接合痕は、積層方向からみて第１接合痕と異なる位置に設けられている。
　一つの例示的実施形態において、第１集電体は、負極の負極集電体であり、第１電極タブは、負極集電体に接続される負極電極タブである。
　一つの例示的実施形態において、密封容器は、アルミラミネートフィルムで構成されている。
　一つの例示的実施形態において、正極及び負極の他方は、樹脂層を１対の導電層で挟んで構成される第２集電体を含み、第２集電体は、積層方向と異なる第２方向に延びる第２端部を備える。
　一つの例示的実施形態において、第２集電体の第２端部と電気的に接続される第２電極タブをさらに備え、第２電極タブは、第２端部との接合による第２接合痕と、第２接合痕から第２方向に離間して配置され、絶縁材で覆われる第２絶縁部とを含み、密封容器は、シール部において第２電極タブの第２絶縁部を挟み第２電極タブの一部を密封容器の外部に取り出すように構成される。
　一つの例示的実施形態において、第１方向と第２方向とが同一方向である。
　一つの例示的実施形態において、第１方向と第２方向とが異なる方向である。
　以下、図面を参照して、本開示の各実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一または同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づいて上下左右等の位置関係を説明する。図面の寸法比率は実際の比率を示すものではなく、また、実際の比率は図示の比率に限られるものではない。
　上述したとおり、特許文献２には、樹脂層を隔てた各金属層を配線引き出し用の電極タブに接続するために、集電体を複数折りたたんで各金属層に積層させることが提案されている。しかし、この方法では、金属層毎に集電体端部を折り返しながら積層する新たな装置機構が必要となる。また積層と連動させながら集電体端部を折り返す必要があり、生産性が著しく悪化する。またこの方法では、電極タブと集電体及び各金属層とを機械的に接合できたとしても、接合部の抵抗が高くなり出力特性が低下する。一実施形態にかかるリチウム２次電池１（以下「２次電池１」ともいう。）では、このような問題を解消し得る。
＜２次電池の構成例＞
　図１は、２次電池１の構成例を説明するための平面図である。図１に示すように、２次電池１は、密封容器１００と、積層体ＳＴと、負極電極タブ４０と、正極電極タブ４２とを含んで構成される。積層体ＳＴは、セパレータを介して正極と負極とが積層方向（図１においてはｚ方向）に複数積層されて構成される。
　密封容器１００は、シール部１０２と収容部１０４とを含む。シール部１０２は、密封容器１００の外周全体に沿って設けられ、収容部１０４を密封容器１００の外部と隔離する。
　密封容器１００は、シール部１０２において負極電極タブ４０の絶縁部４０Ｂを挟みつつ、負極電極タブ４０の他端部４０Ｃを密封容器１００の外部に取り出すように構成される。同様に、密封容器１００は、シール部１０２において正極電極タブ４２の絶縁部４２Ｂを挟みつつ、正極電極タブ４２の他端部４２Ｃを密封容器１００の外部に取り出すように構成される。
　密封容器１００の収容部１０４は、積層体ＳＴを収容するための密閉された空間を提供する。一実施形態において、密封容器１００は、１対のシート部材を互いに重ね合わせて両者を外周にわたって接合することで構成されてよい。シート部材は、複数の層から構成されてよく、例えば、アルミラミネートフィルムであってよい。
　負極電極タブ４０は、積層体ＳＴの各負極の負極端部Ｐに電気的に接続される。一実施形態において、負極電極タブ４０は、積層体ＳＴの積層方向とは異なる第１方向（図１ではｘ方向）に延びる帯状体である。
　負極電極タブ４０は、第１方向に沿って、一端部４０Ａ、絶縁部４０Ｂ及び他端部４０Ｃを有してよい。一端部４０Ａは、積層体ＳＴの各負極の負極端部Ｐに接合され、当該接合により第１接合痕Ｗ１が形成されている。第１接合痕Ｗ１は、１又は複数の点（スポット）であってよく、また連続する線や面であってもよい。
　絶縁部４０Ｂは、例えば、シーラントフィルム等の絶縁材ＩＬに覆われている。絶縁部４０Ｂは、第１接合痕Ｗ１から第１方向に所定の距離以上離間して設けられる。他端部４０Ｃは、絶縁部４０Ｂから第１方向に延び、密封容器１００の外部に配置される。他端部４０Ｃは、外部回路に接続されてよい。
　一実施形態において、負極電極タブ４０は、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｆｅ、及び、その他Ｌｉと反応しない金属、及び、これらの合金、並びに、ステンレス鋼（ＳＵＳ）からなる群より選択される少なくとも１種から構成されてよい。
　正極電極タブ４２は、積層体ＳＴの各正極の正極端部Ｑに電気的に接続される。一実施形態において、正極電極タブ４２は、積層体ＳＴの積層方向とは異なる第２方向（図１に示す例では、第１方向と同じくｘ方向であるが、これに限られず、第１方向と異なる方向、例えば、第１方向と逆向きの方向であってよい）に延びる帯状体である。正極電極タブ４２は、第２方向に沿って、一端部４２Ａ、絶縁部４２Ｂ及び他端部４２Ｃを有してよい。
　一端部４２Ａは、積層体ＳＴの各正極の正極端部Ｑに接合され、当該接合により第２接合痕Ｗ２が形成されている。第２接合痕Ｗ２は、１又は複数の点（スポット）であってよく、また連続する線や面であってもよい。
　絶縁部４２Ｂは、例えば、シーラントフィルム等の絶縁材ＩＬに覆われている。絶縁部４２Ｂは、第２接合痕Ｗ２から第２方向に所定の距離以上離間して設けられる。他端部４２Ｃは、絶縁部４２Ｂから第１方向に延びて、密封容器１００の外部に配置される。他端部４２Ｃは、外部回路に接続されてよい。
　一実施形態において、正極電極タブ４２は、アルミニウム、チタン、ステンレス、ニッケル及びこれらの合金からなる群から選択される少なくとも一種の材料から構成されてよい。
　積層体ＳＴは、収容部１０４の密閉空間に配置される。一実施形態において、積層体ＳＴは、電解液とともに密封容器１００内に配置されてよい。電解液は、溶媒及び電解質を含む液体であり、リチウムイオンの導電経路として作用する。なお、電解液は、積層体ＳＴのセパレータに浸潤されてよく、また高分子に保持されることでポリマー電解質又はゲル電解質を構成していてもよい。
　以下、図２～図６を用いて、積層体ＳＴの構成例について詳細に説明する。図２は、積層体ＳＴの構成例を説明するための分解斜視図である。図２に示すように、積層体ＳＴは、負極１０及び正極３０がセパレータ２０を介して交互に積層方向（図２のｚ方向）複数積層されて構成される。図２に示すように、複数の負極１０は、それぞれが１枚の平板状のシートから構成されてよい。また複数の正極３０は、それぞれが１枚の平板状のシートから構成されてよい。なお、複数の負極１０及び／又は複数の正極３０は、全体として一枚の平板状のシートを折り畳んで又は巻回して構成されてもよい（このような態様の一例については、図１３及び図１４を用いて後述する）。
　一実施形態において、積層体ＳＴにおける正極及び負極の積層数は、それぞれ、５以上、１０以上、又は、２０以上でよい。一実施形態において、積層体ＳＴにおける正極及び負極の積層数は、それぞれ、５０以下、４０以下又は３０以下でよい。積層体ＳＴにおける正極及び負極の積層数は、２次電池１のエネルギー密度や定格容量に応じて適宜設定されてよい。ここで、２次電池１のエネルギー密度は、例えば、３００Ｗｈ／ｋｇ以上であってよい。また２次電池１の定格容量は、例えば、１．５Ａｈ以上であってよく、また５Ａｈ以上であってもよい。
　図２に示すように、負極電極タブ４０は、各負極１０の負極端部Ｐに対して積層方向に並ぶように配置される。例えば、負極電極タブ４０は、負極端部Ｐよりも積層方向上方又は下方に配置されてよい。また例えば、負極電極タブ４０は、ある負極端部Ｐとこれに隣接する負極端部Ｐとの間に配置されてもよい。同様に、正極電極タブ４２は、各正極３０の正極端部Ｑに対して積層方向に並ぶように配置される。例えば、正極電極タブ４２は、正極端部Ｑよりも積層方向上方又は下方に配置されてよい。また例えば、正極電極タブ４２は、ある正極端部Ｑとこれに隣接する正極端部Ｑとの間に配置されてもよい。
　図２に示すように、セパレータ２０は、積層方向において、負極１０と正極３０との間に配置される。セパレータ２０は、負極１０と正極３０とを物理的及び／又は電気的に隔離するとともに、リチウムイオンのイオン伝導性を確保する。一実施形態において、セパレータ２０は、絶縁性の多孔質部材、ポリマー電解質、ゲル電解質、及び、無機固体電解質からなる群より選択される少なくとも１種でよい。セパレータ２０は、１種の部材を単独で用いてよく、２種以上の部材を組み合わせて用いてもよい。
（負極１０）
　図３は、負極１０の一例を示す斜視図である。一実施形態において、負極１０は、負極集電体１２と負極集電体１２上に配置される負極活物質層１４を含んで構成される。
　負極集電体１２は、負極絶縁層１２０と負極絶縁層１２０を挟むように配置される一対の負極導電層１２２とで構成されてよい。
　一実施形態において、負極絶縁層１２０は、例えば、シート状（フィルム状）又は繊維状の樹脂で構成されてよい。樹脂は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル又はポリアミド等の熱可塑性樹脂の少なくとも１つであってよい。負極絶縁層１２０は、当該樹脂の少なくとも１つ以上が複数積層されて構成されてもよい。一実施形態において、負極絶縁層１２０は、融点が１５０℃以上３００℃以下の材料から形成される。一実施形態において、負極絶縁層１２０の厚さは、３μｍ以上１０μｍ以下でよく、また４μｍ以上８μｍ以下でもよい。負極集電体１２が負極絶縁層１２０を含むことで、負極１０を軽量化しつつ、その剛性（厚み）を大きくすることができる。
　負極導電層１２２は、負極絶縁層１２０を挟むようにその両面に形成される。負極導電層１２２は、負極活物質層１４に物理的及び／又は電気的に接触し、負極活物質層１４に対して電子を授受するように機能する。一実施形態において、負極導電層１２２は、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｆｅ及びＬｉと反応しない金属、及び、これらの合金、並びに、ステンレス鋼からなる群より選択される少なくとも１種から形成される。ここで「Ｌｉと反応しない金属」は、２次電池１の作動状態においてリチウムイオン又はリチウム金属と反応して合金化することがない金属でよい。負極導電層１２２は、一例ではＣｕである。一実施形態において、負極導電層１２２は、上記材料を負極絶縁層１２０の両側の表面に、蒸着、スパタリング、電解めっき又は貼り合わせすることで形成される。一実施形態において、負極導電層１２２の厚さは、０．５μｍ以上５μｍ以下、０．７μｍ以上３μｍ以下、０．８μｍ以上２．０μｍ以下でよい。
　負極活物質層１４は、負極集電体１２の両面にそれぞれ配置されてよく、また負極集電体１２の片面にのみに配置されてもよい。負極活物質層１４は、負極において電極反応、すなわち酸化反応及び還元反応を生じる負極活物質を含む。負極活物質は、例えば、リチウム金属及びリチウム金属を含む合金、炭素系物質、金属酸化物、並びにリチウムと合金化する金属及び該金属を含む合金等を含んでよい。上記炭素系物質は、例えば、グラフェン、グラファイト、ハードカーボン、カーボンナノチューブ等でよい。上記金属酸化物は、例えば、酸化チタン系化合物、酸化コバルト系化合物等でよい。上記リチウムと合金化する金属は、例えば、ケイ素、酸化ケイ素、ゲルマニウム、スズ、鉛、アルミニウム、及びガリウム、及びこれらにリチウムがプレドープされたものでよい。
　図３に示すように、負極集電体１２は、負極端部Ｐを有する。一実施形態において、負極端部Ｐは、負極集電体１２の一部として、負極集電体１２の側面から、積層方向とは異なる第１方向（図３ではｘ方向）に延出して構成される。負極端部Ｐ上には、負極活物質層１４は配置されていない。
　一実施形態において、負極端部Ｐ上に、負極用の金属シートＭ１が設けられてよい。金属シートＭ１は、図３に示すように負極端部Ｐの一面に接合されてよく、また負極端部Ｐの両面にそれぞれ接合されてもよい。金属シートＭ１は、一部の負極１０の負極端部Ｐのみに設けられてよく、また全部の負極１０の負極端部Ｐに設けられてもよい。金属シートＭ１は、負極導電層１２２と同一の材料で構成されてよく、一例では、Ｃｕである。一実施形態において、金属シートＭ１の厚さは、３μｍ以上、５μｍ以上又は７μｍ以上でよい。一実施形態において、金属シートＭ１の厚さは、１５μｍ以下、１２μｍ以下又は１０μｍ以下でよい。
　図３に示すように、金属シートＭ１及び負極端部Ｐには、負極電極タブ４０との接合による第１接合痕Ｗ１が形成されている。また、一実施形態において、金属シートＭ１及び負極端部Ｐには、両者の接合による予備接合痕ＷＰ１が形成されてもよい。予備接合痕ＷＰ１は、負極電極タブ４０との接合に先立って、金属シートＭ１と負極端部Ｐとを接合しておく場合（以下「予備接合」ともいう。）に形成される接合痕である。第１接合痕Ｗ１と、予備接合痕ＷＰ１とは、積層方向（ｚ方向）からみて互いに異なる位置に形成されうる。予備接合痕ＷＰ１は、負極端部Ｐに沿ってライン状に一列又は複数列形成されてよく、また複数のドット状に形成されてもよい。なお、予備接合を行わず、金属シートＭ１、負極端部Ｐ及び負極電極タブ４０を一度に接合する場合は、第１接合痕Ｗ１のみが形成され、予備接合痕ＷＰ１は形成されない。
　一実施形態において、第１接合痕Ｗ１及び／又は予備接合痕ＷＰ１は、溶接による接合痕、すなわち溶接痕であってよい。溶接は、例えば、超音波溶接、レーザ溶接、抵抗溶接又はスポット溶接であってよい。溶接は、一例では、超音波溶接である。一実施形態において、金属シートＭ１と負極端部Ｐの負極導電層１２２とは、第１接合痕Ｗ１及び／又は予備接合痕ＷＰ１において一部又は全部が熱等により融合して一体化されてよい。
（正極３０）
　図４は、正極３０の一例を示す斜視図である。一実施形態において、正極３０は、正極集電体３２と正極集電体３２上に配置される正極活物質層３４を含んで構成される。
　正極集電体３２は、正極絶縁層３２０と正極絶縁層３２０を挟むように配置される一対の正極導電層３２２とで構成されてよい。
　正極絶縁層３２０は、例えば、シート状（フィルム状）又は繊維状の樹脂で構成されてよい。樹脂は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル又はポリアミド等の熱可塑性樹脂の少なくとも１つであってよい。正極絶縁層３２０は、当該樹脂の少なくとも１つ以上が複数積層されて構成されてもよい。一実施形態において、正極絶縁層３２０は、融点が１５０℃以上３００℃以下の材料から形成される。一実施形態において、正極絶縁層３２０の厚さは、３μｍ以上１０μｍ以下でよく、また４μｍ以上８μｍ以下でもよい。
　正極絶縁層３２０は、過充電状態や高温状態で異常発熱が発生した場合等に溶融し、正極３０を破損させ、電池内部の短絡電流を遮断するように機能し得る。これにより、２次電池１の使用に際して、積層体ＳＴ内部の急激な温度上昇を抑制し、電池の発火を抑制し得る。すなわち、正極絶縁層３２０は２次電池１の安全性向上に寄与し得る。
　正極導電層３２２は、正極絶縁層３２０を挟むようにその両面に形成される。正極導電層３２２は、正極活物質層３４に物理的及び／又は電気的に接触し、正極活物質層３４に対して電子を授受するように機能する。正極導電層３２２は、２次電池１においてリチウムイオンと反応しない導電体から構成される。一実施形態において、正極導電層３２２は、アルミニウム、チタン、ステンレス、ニッケル及びこれらの合金からなる群から選択される少なくとも一種の材料から構成される。一例では、正極導電層３２２は、アルミニウム又はアルミニウム合金である。一実施形態において、正極導電層３２２は、上記材料を正極絶縁層３２０の両側の表面に、蒸着、スパタリング、電解めっき又は貼り合わせすることで形成される。一実施形態において、正極導電層３２２の厚さは、０．５μｍ以上５μｍ以下、０．７μｍ以上３μｍ以下、０．８μｍ以上２．０μｍ以下でよい。
　正極活物質層３４は、リチウムイオンを保持するための正極活物質を含んでよく、電池の充放電により当該正極活物質にリチウムイオンが充填及び脱離される。正極活物質は、金属酸化物又は金属リン酸塩でよい。金属酸化物は、例えば、酸化コバルト系化合物、酸化マンガン系化合物、又は、酸化ニッケル系化合物でよい。金属リン酸塩は、例えば、リン酸鉄系化合物、又はリン酸コバルト系化合物でよい。一実施形態において、正極活物質は、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉｘＣｏｙＭｎｚＯ（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）、ＬｉＮｉｘＣｏｙＡｌｚＯ（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）、ＬｉＮｉｘＭｎｙＯ（ｘ＋ｙ＝１）、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＦｅＰＯ４、ＬｉＣｏＰＯ４、ＬｉＦｅＯＦ、ＬｉＮｉＯＦ、及びＬｉＴｉＳ２からなる群から選択される少なくとも１つでよい。正極活物質は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いられてよい。一実施形態において、正極活物質層３４は、犠牲正極材、ゲル電解質、ポリマー電解質、導電助剤及び／又はバインダー等、正極活物質以外の成分を１つ以上含んでよい。
　図４に示すように、正極集電体３２は、正極端部Ｑを有する。一実施形態において、正極端部Ｑは、正極集電体３２の一部として、正極集電体３２の側面から、積層方向とは異なる第２方向（図４に示す例では、第１方向と同じくｘ方向であるが、これに限られない）に延出して構成される。正極端部Ｑ上には、正極活物質層３４は配置されていない。
　一実施形態において、正極端部Ｑ上に、正極用の金属シートＭ２が設けられてよい。金属シートＭ２は、図４に示すように正極端部Ｑの一面に接合されてよく、また正極端部Ｑの両面にそれぞれ接合されてもよい。また金属シートＭ２は、一部の正極３０の正極端部Ｑのみに設けられてよく、また全部の正極３０の正極端部Ｑに設けられてもよい。一実施形態において、金属シートＭ２は、正極導電層３２２と同一の材料で構成される。金属シートＭ２は、一例では、アルミニウム又はアルミニウム合金である。金属シートＭ２は、一例では、硬質アルミ箔でよく、また軟質アルミ箔でもよい。軟質アルミ箔は、硬質アルミ箔に高温（４００℃前後）の熱処理を施すことで形成されてよい。一実施形態において、金属シートＭ２の厚さは、３μｍ以上、５μｍ以上又は７μｍ以上でよい。一実施形態において、金属シートＭ２の厚さは、１５μｍ以下、１２μｍ以下又は１０μｍ以下でよい。
　図４に示すように、金属シートＭ２及び正極端部Ｑには、正極電極タブ４２との接合による第２接合痕Ｗ２が形成されている。また、一実施形態において、金属シートＭ２及び正極端部Ｑには、両者の接合による予備接合痕ＷＰ２が形成されてもよい。予備接合痕ＷＰ２は、正極電極タブ４２との接合に先立って、金属シートＭ２と正極端部Ｑとを接合しておく場合に形成される接合痕である。第２接合痕Ｗ２と、予備接合痕ＷＰ２とは、積層方向（ｚ方向）からみて互いに異なる位置に形成されうる。予備接合痕ＷＰ２は、正極端部Ｑに沿ってライン状に一列又は複数列形成されてよく、また複数のドット状に形成されてもよい。なお、予備接合を行わず、金属シートＭ２、正極端部Ｑ及び正極電極タブ４２を一度に接合する場合は、第２接合痕Ｗ２のみが形成され、予備接合痕ＷＰ２は形成されない。
　一実施形態において、第２接合痕Ｗ２及び／又は予備接合痕ＷＰ２は、溶接による接合痕、すなわち溶接痕であってよい。溶接は、例えば、超音波溶接、レーザ溶接、抵抗溶接又はスポット溶接であってよい。溶接は、一例では、超音波溶接である。一実施形態において、金属シートＭ２と正極端部Ｑの正極導電層３２２とは、第２接合痕Ｗ２及び／又は予備接合痕ＷＰ２において一部又は全部が熱等により融合して一体化されてよい。
（第１接合痕Ｗ１及び予備接合痕ＷＰ１）
　図５は、負極電極タブ４０、負極端部Ｐ及び金属シートＭ１の接合状態を説明するための図である。図５は、負極端部Ｐのうち第１接合痕Ｗ１及び予備接合痕ＷＰ１を含む箇所をｘｚ面に沿って切った断面を模式的に示す。
　図５に示すように、第１接合痕Ｗ１と予備接合痕ＷＰ１とは、積層方向からみて互いに異なる位置に設けられる。第１接合痕Ｗ１は、負極電極タブ４０、各負極端部Ｐ及び各金属シートＭ１全体にわたって形成される。すなわち、第１接合痕Ｗ１は、負極電極タブ４０から最下層の負極端部Ｐまで積層方向に一気通貫して形成される。これに対し、予備接合痕ＷＰ１は、負極端部Ｐごとに形成される。言い換えると、一つの予備接合痕ＷＰ１は、複数の負極端部Ｐにまたがって形成はされない。
　図５に示すように、負極端部Ｐにおいて、第１接合痕Ｗ１は、負極端部Ｐの第１方向の外縁から所定の距離Ｙ以上内側に配置される。一実施形態において、距離Ｙは、２．０ｍｍであってよく、２．５ｍｍであってよく、また３．０ｍｍであってよい。一実施形態において、積層体ＳＴにおける負極１０の積層数（すなわち負極端部Ｐの総数）をＸとしたときに、上記所定の距離Ｙは、Ｙ＞０．０４８Ｘ＋１．３の関係が成り立つよう設定されてよい。一実施形態において、Ｘは１０以上であってよく、１５以上であってよく、また２０以上であってもよい。
　図６は、第１接合痕Ｗ１の断面を示す図である。図６は、第１接合痕Ｗ１をｚｙ面に沿って切った断面（図５のＡ－Ａ断面）を模式的に示す。図６に示すように、第１接合痕Ｗ１の断面は、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とを含む。一実施形態において、第１接合痕Ｗ１の断面は、積層方向の一方に窪んだ凹部を有してよい。
　第１領域Ｒ１では、負極導電層１２２と金属シートＭ１とが一体化して積層され、負極電極タブ４０に接合される。ここで、一体化して積層されることは、各負極導電層１２２及び金属シートＭ１の一部又は全部が熱等により融合した状態（各層の区別がつかない状態）を含む。
　一実施形態において、第１領域Ｒ１は、積層方向に沿って負極絶縁層１２０を実質的に含まなくてよい。第１領域Ｒ１は、負極電極タブ４０と各負極導電層１２２及び金属シートＭ１との間を電気的に接続するための物理的なパスを提供する。
　一実施形態において、第１領域Ｒ１は、２つの第２領域Ｒ２の間に構成されてよい。一実施形態において、第１領域Ｒ１の最大厚さは、第２領域Ｒ２の最大厚さの半分以下であってよい。
　第２領域Ｒ２では、負極絶縁層１２０を挟む一対の負極導電層１２２と金属シートＭ１とが積層される。すなわち、第２領域Ｒ２は、積層方向に沿って負極絶縁層１２０を含む領域である。
　一実施形態において、第１接合痕Ｗ１は、負極電極タブ４０、負極端部Ｐ及び金属シートＭ１を積層方向に沿って押圧することで形成される。このとき押圧箇所に熱が加えられてよい。例えば、第１接合痕Ｗ１は、溶接により形成されてよい（この場合、第１接合痕Ｗ１は、溶接痕である）。これにより、押圧箇所において負極絶縁層１２０が軟化して押圧箇所から幅方向（図６の左右方向）外側に向かって押し出される。また押圧箇所において、各負極導電層１２２と金属シートＭ１とが熱溶融して一体化される。これにより第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２が形成され得る。
　ここで、第１接合痕Ｗ１の形成時に、負極導電層１２２及び／又は金属シートＭ１を構成する金属材料の一部が、押圧箇所から第１方向（図５及び図６のｘ方向）に向かって押し出される場合がある。このとき、金属材料が負極端部Ｐの外方に飛び出して、負極電極タブ４０の絶縁部４０Ｂの絶縁材ＩＬ（図１、図５参照）まで到達してしまうと、負極１０と密封容器１００のシール部１０２（図１参照）との間で絶縁不良が生じ得る。例えば、負極端部Ｐから飛び出した金属材料が絶縁部４０Ｂに存在する状態で、シール部１０２（例えばアルミラミネートフィルム）にクラック等が生じると、負極１０の負極端部Ｐと密封容器１００とが短絡してしまう。その場合、シール部１０２が損傷して、２次電池１の性能ないし寿命が低下する要因になり得る。
　この点、２次電池１では、上述したとおり、第１接合痕Ｗ１は、負極端部Ｐの外縁から所定の距離Ｙ以上内側に配置される。そのため、第１接合痕Ｗ１の形成時に金属材料の一部が押圧箇所から第１方向に向かって押し出されたとしても、当該金属材料が、負極端部Ｐの外縁から飛び出し、さらに負極電極タブ４０の絶縁部４０Ｂまで到達することが抑制される。これにより、上述したような負極１０と密封容器１００のシール部１０２（図１参照）との間の絶縁不良が抑制されうる。
　また上述したとおり、一実施形態において、負極端部Ｐ上に、負極用の金属シートＭ１が設けられてよい。この場合、金属シートＭ１は、第１接合痕Ｗ１において、負極導電層１２２の追加の導電層として機能し、負極絶縁層１２０に対する導電層の割合を増加させる。そのため第１接合痕Ｗ１における抵抗増加が抑制され、２次電池１の出力特性が向上され得る。また負極１０の総数（積層数）が多い場合は、負極電極タブ４０と各負極端部Ｐとをより強い力で押圧して接合する必要があるが、金属シートＭ１が負極導電層１２２の保護層として機能するので、負極導電層１２２が破損ないし破断することが抑制され得る。これにより２次電池１の生産歩留まりが向上され得る。一実施形態において、第１接合痕Ｗ１の抵抗は、５．０ｍΩ以下であってよく、３．０ｍΩ以下であってよく、１．０ｍΩ以下であってよく、また０．５ｍΩ以下であってもよい。
（第２接合痕Ｗ２及び予備接合痕ＷＰ２）
　正極電極タブ４２、正極端部Ｑ及び金属シートＭ２の第２接合痕Ｗ２及び予備接合痕ＷＰ２は、図５及び図６で説明した第１接合痕Ｗ１及び予備接合痕ＷＰ１と同様に構成されてよい。例えば、一実施形態において、第２接合痕Ｗ２は、正極端部Ｑの外縁から所定の距離Ｙ以上内側に配置されてよい。これにより、正極３０と密封容器１００のシール部１０２（図１参照）との間の絶縁不良が抑制されうる。
＜２次電池１の製造方法＞
　次に図７～図１０を用いて、２次電池１の製造方法の一例（以下「本製法」ともいう。）を説明する。図７は、本製法の一例を示すフローチャートである。図８Ａ及び図８Ｂは、図７の工程ＳＴ１を説明するための図である。図９Ａ～図９Ｄは、図７の工程ＳＴ２を説明するための図である。図１０は、図７の工程ＳＴ３を説明するための図である。
　図７に示すように、本製法は、負極シートＳ１を準備する工程ＳＴ１と、金属シートＭ１を接合する工程ＳＴ２と、複数の負極１０を切り出す工程ＳＴ３と、正極シートＳ２を準備する工程Ｓ４と、金属シートＭ２を接合する工程ＳＴ５と、複数の正極３０を切り出す工程ＳＴ６と、積層体ＳＴを形成する工程ＳＴ７と、電極タブと集電体とを接合する工程ＳＴ８と、積層体ＳＴを密封容器１００に封入する工程ＳＴ９とを含んでよい。
　まず、工程ＳＴ１において、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、負極シートＳ１が準備される。図８Ａは負極シートＳ１の平面図である。図８Ｂは、図８ＡのＢ－Ｂ断面図である。図８Ａに示すように、負極シートＳ１は、長手方向（ｙ方向）と短手方向（ｘ方向）を有する帯状のシートであってよい。一実施形態において、負極シートＳ１は、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、負極集電体１２と、負極集電体１２の両面に塗布された負極活物質層１４とで構成されてよい。負極シートＳ１の短手方向（ｘ方向）の一端は、負極活物質層１４が形成されておらず、負極集電体１２の負極導電層１２２が露出されている。
　なお、一実施形態において、負極活物質層１４の一面（負極導電層１２２が形成されていない側の面）に、最初からセパレータ２０が設けられていてもよい。この場合、工程ＳＴ７において、セパレータ２０を負極１０と正極３０との間に位置合わせして配置することが不要になる。
　次に、工程ＳＴ２において、図９Ａ～図９Ｄに示すように、負極シートＳ１の短手方向一端に金属シートＭ１が接合される。図９Ａは、金属シートＭ１が接合された負極シートＳ１の平面図である。図９Ｂ～図９Ｄは、図９ＡのＣ－Ｃ断面の一例である。
　工程ＳＴ２における接合により、図９Ａに示すように、予備接合痕ＷＰ１が長手方向に沿って例えばライン状に形成される。金属シートＭ１は、負極シートＳ１に溶接により接合されてよい。溶接は、例えば、超音波溶接、レーザ溶接、抵抗溶接又はスポット溶接であってよい。溶接は、一例では、超音波溶接である。
　一実施形態において、工程ＳＴ２における接合は、金属シートＭ１を負極集電体１２に対して押し付けることで実行されてよい。例えば、図９Ｂや図９Ｃに示すように、予備接合痕ＷＰ１は、金属シートＭ１が負極集電体１２側に向かって窪むように形成されてよい。一実施形態において、予備接合痕ＷＰ１は、図９Ｂに示すように、金属シートＭ１と（当該金属シートＭ１が接する）一方の負極導電層１２２との間に設けられてよい。この場合、予備接合痕ＷＰ１においては、金属シートＭ１は他方の負極導電層１２２とは電気的に接続されない。一実施形態において、予備接合痕ＷＰ１は、図９Ｃに示すように、金属シートＭ１と双方の負極導電層１２２との間に設けられてよい。この場合、予備接合痕ＷＰ１において、金属シートＭ１は、双方の負極導電層１２２と電気的に接続される。
　一実施形態において、工程ＳＴ２における接合は、負極集電体１２を金属シートＭ１に対して押し付けることで実行されてよい。例えば、図９Ｄに示すように、予備接合痕ＷＰ１は、負極集電体１２が金属シートＭ１側に向かって窪むように形成されてよい。この場合、予備接合痕ＷＰ１において、金属シートＭ１は、双方の負極導電層１２２と電気的に接続される。
　次に工程ＳＴ３において、負極シートＳ１から複数の負極１０が切り出される。具体的には、カット刃やレーザ等を用いて、図１０に示すように、負極シートＳ１から所与の形状の負極１０が複数切り出される。これにより、金属シートＭ１が予備接合された複数の負極１０が得られる。
　工程ＳＴ４～工程ＳＴ６は、工程ＳＴ１～工程ＳＴ３と同様に実行されてよい。すなわち、正極集電体３２及び正極活物質層３４を含む正極シートＳ２を準備し（工程ＳＴ４）、当該正極シートＳ２の短手方向一端に金属シートＭ２を接合し（工程ＳＴ５）、当該金属シートＭ２から複数の正極３０を切り出してよい（工程ＳＴ６）。
　次に工程ＳＴ７において、積層体ＳＴが形成される。具体的には、工程ＳＴ１及び工程ＳＴ３で準備した負極１０及び正極３０を、図２に示すようにセパレータ２０を介して、積層方向に互いに離間するように交互に配置する。
　次に工程ＳＴ８において、電極タブと集電体とが接合される。具体的には、負極集電体１２の負極端部Ｐ及び金属シートＭ１が負極電極タブ４０に、上述した第１接合痕Ｗ１を形成するように接合される。このとき、負極電極タブ４０との接合箇所は、負極端部Ｐの外縁から所定の距離Ｙ以上内側の位置にされる。なお、この接合箇所は、積層方向において予備接合痕ＷＰ１と重ならない位置であってよい。また正極集電体３２の正極端部Ｑ及び金属シートＭ２が正極電極タブ４２に、上述した第２接合痕Ｗ２を形成するように接合される。このとき、正極電極タブ４２との接合箇所は、正極端部Ｑの外縁から所定の距離Ｙ以上内側の位置にされる。なお、この接合箇所は、第２接合痕Ｗ２が、積層方向において予備接合痕ＷＰ２と重ならない位置であってよい。電極タブと集電体との接合は、超音波溶接、レーザ溶接、抵抗溶接又はスポット溶接によりされてよい。
　次に工程ＳＴ９において、工程ＳＴ８で形成した積層体ＳＴが密封容器１００に封入される。このとき、図１に示すように、負極電極タブ４０の絶縁部４０Ｂが密封容器１００のシール部１０２に配置されて、負極電極タブ４０の他端部４０Ｃが、密封容器１００の外部に取り出される。また正極電極タブ４２の絶縁部４２Ｂが密封容器１００のシール部１０２に配置されて、正極電極タブ４２の他端部４２Ｃが、密封容器１００の外部に取り出される。一実施形態において、積層体ＳＴとともに電解液が密封容器１００に封入されてよい。以上により、２次電池１が製造される。
　本製法においては、工程ＳＴ８において、負極電極タブ４０との接合箇所は、負極端部Ｐの外縁から所定の距離Ｙ以上内側の位置とされる。これにより、負極導電層１２２及び／又は金属シートＭ１を構成する金属材料の一部が負極端部Ｐの外縁から飛び出して負極電極タブ４０の絶縁部４０Ｂまで到達することが抑制される。これにより、負極１０と密封容器１００のシール部１０２との間の絶縁不良が抑制されうる。本製法においては、工程ＳＴ８において、正極電極タブ４２との接合箇所が、正極端部Ｑの外縁から所定の距離Ｙ以上内側の位置とされるので、以上の点は、正極３０についても同様に妥当する。
　また本製法においては、工程ＳＴ２において、負極シートＳ１に、金属シートＭ１を事前に接合しておく。そのため、工程ＳＴ３において、金属シートＭ１を、負極端部Ｐの形状にあわせて同時に切り出すことが可能になる。すなわち金属シートＭ１を負極端部Ｐの形状にあわせて切り出す別の工程が不要になる。また工程ＳＴ９において、金属シートＭ１と負極端部Ｐとの位置合わせが不要になるので、負極電極タブ４０と負極端部Ｐとの接合が容易になる。さらに工程ＳＴ９において、第１接合痕Ｗ１を、予備接合痕ＷＰ１と積層方向において重ならないように設けることが原理的に可能になる。第１接合痕Ｗ１を予備接合痕ＷＰ２と積層方向において重ならないように設けることで、両者を重ねて設ける場合に比べて、第１接合痕Ｗ１の接合状態が改善され、第１接合痕Ｗ１の抵抗の増加が抑制され得る。本製法においては、工程ＳＴ４において、正極シートＳ２に金属シートＭ２を事前に接合しておくため、以上の点は、正極３０についても同様に妥当する。
＜２次電池１の使用方法＞
　２次電池１は、負極電極タブ４０を外部回路の一端に接続し、正極電極タブ４２を外部回路の他端に接続することで充放電される。外部回路は、例えば抵抗、電源、装置、デバイス、別の電池、又はポテンショスタット等でよい。複数の負極１０の各負極端部Ｐは、外部回路に互いに同電位で接続されてよい。また複数の正極３０の各正極端部Ｑは、外部回路に互いに同電位で接続されてよい。
　負極電極タブ４０と正極電極タブ４２との間に、負極電極タブ４０から外部回路を通り正極電極タブ４２への電流が流れるような電圧を印加すると、２次電池１が充電され、負極１０にリチウム金属が析出する。充電後の２次電池１について、所望の外部回路を介して負極電極タブ４０及び正極電極タブ４２を接続すると、２次電池１が放電され、負極１０のリチウム金属が電解溶出する。
　一実施形態において、２次電池１は、電池の組み立て後の第１回目の充電（初期充電）により、負極１０の表面又はセパレータ２０の表面（すなわち、負極１０とセパレータ２０との界面）に固体電解質界面層（ＳＥＩ層）が形成されてよい。ＳＥＩ層は、例えば、リチウムを含む無機化合物、又はリチウムを含む有機化合物等を含んでよい。一実施形態において、ＳＥＩ層の厚さは、１．０ｎｍ以上１０μｍ以下である。２次電池１にＳＥＩ層が形成されている場合、充放電により、負極１０及び／又はセパレータ２０とＳＥＩ層との界面においてリチウム金属が析出又は溶解する。
　以上説明した２次電池１によれば、電池の出力特性及び生産性が向上され得る。
＜変形例＞
　２次電池１は、本開示の範囲及び趣旨から逸脱することなく種々の変形をなし得る。
（負極１０）
　図１１Ａ～図１１Ｃは、それぞれ、負極１０の他の例を示す斜視図である。例えば、図１１Ａや図１１Ｃに示すように、負極１０の負極端部Ｐに金属シートが設けられなくてもよい。
　例えば、図１１Ｂや図１１Ｃに示すように、負極１０が、負極集電体１２で構成され、負極活物質を実質的に有しなくてもよい。ここで、負極１０が「負極活物質を実質的に有しない」ことは、例えば、放電終了時（例えば電池の開回路電圧が２．５Ｖ以上３．６Ｖ以下である状態）に負極１０に析出する負極活物質の層厚が、２５μｍ以下であることを含む。なお、放電終了時の負極活物質の層厚は、２０μｍ以下、１５μｍ以下、１０μｍ以下、又は、５μｍ以下であってよく、また０μｍであってもよい。負極１０が負極活物質を実質的に有しないことにより、重量エネルギー密度に加え、体積当たりのエネルギー密度が向上し得る。なお、この場合、２次電池１は、「アノードフリーリチウム電池」、「ゼロアノードリチウム電池」、又は「アノードレスリチウム電池」ということもできる。
　図１１Ｂや図１１Ｃに示す例では、負極１０は、電池の初期充電前（電池が組み立てられてから第１回目の充電をするまでの状態）に負極活物質を有しない。すなわち、２次電池１は、初期充電後に、リチウム金属が負極上に析出し、及び、その析出したリチウム金属が電解溶出することにより充放電が行われてよい。この場合、負極活物質が占める体積及び質量が抑制され、電池全体の体積及び質量が小さくなり、エネルギー密度が原理的に高くなる。なお、「リチウム金属が負極上に析出」することは、負極の表面にリチウム金属が析出することだけでなく、後述する固体電解質界面（ＳＥＩ）層の表面や緩衝機能層の表面又は内部にリチウム金属が析出することも包む。
　図１１Ｂや図１１Ｃに示す例では、負極１０は、電圧が４．２Ｖの状態において負極上に析出しているリチウム金属の質量をＭ４．２とし、電圧が３．０Ｖの同質量をＭ３．０とした場合、Ｍ３．０／Ｍ４．２は、４０％以下又は３５％以下であってよい。一実施形態において、比Ｍ３．０／Ｍ４．２は、１．０％以上、２．０％以上、３．０％以上、又は、４．０％以上であってよい。
　図１１Ｂや図１１Ｃに示す例では、負極１０の厚さは、１．０μｍ以上３０μｍ以下でよい。これにより、２次電池１において負極１０の占める体積を減少させ、エネルギー密度を向上させ得る。負極１０の厚さは、２．０μｍ以上２０μｍ以下、２．０μｍ以上１８μｍ以下、又は、３．０μｍ以上１５μｍ以下でもよい。
（緩衝機能層）
　一実施形態において、負極１０とセパレータ２０との間に、多孔質状又はファイバ状の緩衝機能層が設けられてよい。緩衝機能層は、イオン伝導性及び電気伝導性を有する固体部分（ゲル状の部分を含む）と、この固体部分の隙間により構成される空孔部分とを有する。この場合、リチウム金属は、負極１０の表面（負極１０と緩衝機能層との界面）及び／又は緩衝機能層の内部（緩衝機能層の固体部分の表面）に析出しうる。
（正極３０）
　図１２は、正極３０の他の例を示す斜視図である。例えば、図１２に示すように、正極３０の正極端部Ｑに金属シートが設けられなくてもよい。
（積層体ＳＴ）
　図１３及び図１４は、複数の負極１０の他の積層例を説明するための斜視図である。図１３及び図１４に示すように、複数の負極１０は、それぞれが一枚の平板状のシートではなく、全体として１枚の平板上のシートとして構成されてよい。例えば、図１３に示すように、複数の負極１０は、負極シートＳ１が複数回巻回されて構成されてよい。また例えば、図１４に示すように、複数の負極１０は、負極シートＳ１が複数回鋭角で交互に折り曲げられて構成されてよい。なお、負極シートＳ１は、図８Ａに示すように構成されてよく、また図９Ａに示すように金属シートＭ１が接合されて構成されてよい。
　複数の正極３０についても同様に、それぞれが一枚の平板状のシートではなく、全体として１枚の平板上のシートとして構成されてよい。例えば、複数の正極３０は、図１３と同様に、正極シートＳ２が複数回巻回されて構成されてよい。また例えば、複数の正極３０は、図１４と同様に、正極シートＳ２が複数回鋭角で交互に折り曲げられて構成されてよい。
　以下、本開示の効果を検証するために行った実験について説明する。本開示は、以下の実験によって何ら限定されるものではない。
＜実験１＞
　図１５は、実験１の結果を示す図である。図１６Ａは、実験１において金属材料のはみ出しがあった場合の例である。図１６Ｂは、実験１において金属材料のはみ出しがなかった場合の例である。図１６Ａ及び図１６Ｂは、負極端部Ｐ側から電極タブ４０を見た場合（図２でいえば、ｚ方向最下端の負極端部Ｐから電極タブ４０を見た場合）の例である。
　実験１では、図２に示す構造の積層体ＳＴを複数準備した。各積層体ＳＴは、負極１０の積層数Ｘ（１１枚又は２１枚）、負極端部Ｐの外縁から第１接合痕Ｗ１までの距離Ｙ（図５参照、０．５ｍｍ～４．４５ｍｍ）、金属シートＭ１の有無が異なる。各積層体ＳＴについて共通の構成は以下のとおりである。
　各積層体ＳＴにおいて、負極絶縁層１２０としては、６μｍ厚のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を用いた。負極導電層１２２としては、１．０μｍ厚の銅箔を用いた。負極活物質層１４としては、溶剤としての水に、グラファイトを９７質量部、導電助としてカーボンブラックを０．５質量部、およびバインダーとして、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を１．５質量部、スチレン-ブタジエンゴム（ＳＢＲ）を１．０質量部混合した混合材料を用いた。金属シートＭ１を配置する積層体については、金属シートＭ１として４μｍ厚の銅箔を用いた。負極電極タブ４０としては、厚さ０．２ｍｍ厚のニッケル鍍金が施された銅を用いた。
　各積層体ＳＴにおいて、セパレータ２０としては、ポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）及びＡｌ２Ｏ３の混合物で表面がコーティングされたシートを用いた。
　各積層体ＳＴにおいて、正極絶縁層３２０としては、６μｍ厚のフィルム状のポリエチレンテレフタレートを用いた。正極導電層３２２としては、１.０μｍ厚のアルミニウムを用いた。正極活物質層３４としては、溶剤としてのＮ－メチル－ピロリドン（ＮＭＰ）に、正極活物質としてＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．１５Ａｌ０．０５Ｏ２を９６質量部、導電助剤としてカーボンブラックを２質量部、及びバインダーとしてポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）を２質量部混合したものを用いた。また金属シートＭ２としては、アルミニウムを用いた。正極電極タブ４２としては、０．２ｍｍ厚のアルミニウムを用いた。
　以上のように準備した各積層体ＳＴについて、負極端部Ｐからの金属材料の「はみだし」の有無を評価した。図１６Ａに示すように、負極端部Ｐからの金属材料が負極電極タブ４０の絶縁部４０Ｂに接触した場合を「はみ出しあり」とした。また図１６Ｂに示すように、負極端部Ｐからの金属材料が負極電極タブ４０の絶縁部４０Ｂに接触しない場合を「はみ出しなし」とした。
　図１５に示すように、積層数Ｘが１１枚の場合には、Ｙが２．０ｍｍ以上の積層体ＳＴにおいて金属材料の「はみ出し」が生じなかった。また積層数Ｘが２１枚の場合には、距離Ｙが２．７ｍｍ以上の積層体ＳＴにおいて金属材料の「はみ出し」が生じなかった。図１５の結果からすれば、はみ出しが生じないようにするためには、距離Ｙと積層数Ｘとが、Ｙ＞０．０４８Ｘ＋１．３の関係とすることが必要と考えられる。積層数Ｘが増えるに連れて、はみ出しを生じさせない距離Ｙが大きくなるのは、積層数Ｘが増えることで接合界面が増加し、これにより接合に必要な押圧力が大きくなり、結果として金属材料が押し出されやすくなるためと考えられる。
＜実験２＞
　図１７は、実験２の結果を示す図である。実験２では、実験１で作成した複数の積層体ＳＴ（図１５でＥ１～Ｅ４、Ｒ１～Ｒ３として示したもの）を用いて、図１に示す構造の２次電池をそれぞれ作成し、サイクル試験を行った。サイクル試験では、２５℃の恒温槽内で２次電池１に５０ｋＰａの圧力を加えながら、０．３Ｃ充電－０．３Ｃ放電を１００サイクル繰り返した。そして１００サイクル時の容量維持率（％）を測定した。容量維持率（％）は、１サイクル終了時の容量（Ａ１）に対する１００サイクル終了時の２次電池１の容量（Ａ２）の比率（Ａ２／Ａ１×１００）である。
　図１７に示すように、金属材料のはみ出しが生じていなかった積層体Ｅ１～Ｅ４から形成した２次電池は、容量維持率はいずれも９８％以上であり、金属材料のはみ出しが生じていた積層体Ｒ１～Ｒ３から形成した２次電池に比べて極めて良好なものであった。これは、負極１０と密封容器１００のシール部１０２との間で絶縁不良が生じなかったためであると考えられる。
　本開示の実施形態は、以下の態様をさらに含む。
（付記１）
　セパレータを介して正極と負極とが積層方向に複数積層された積層体であって、前記正極及び前記負極の一方は、樹脂層を１対の導電層で挟んで構成される第１集電体を含み、前記第１集電体は、前記積層方向と異なる第１方向に延びる第１端部を備える、積層体と、
　前記第１端部と電気的に接続される第１電極タブであって、前記第１電極タブは、前記第１端部との接合による第１接合痕と、前記第１接合痕から前記第１方向に離間して配置され、絶縁材で覆われる第１絶縁部とを含む、第１電極タブと、
　シール部を備える密封容器であって、前記密封容器は、前記シール部の内側に前記積層体を封入しつつ、前記シール部において前記第１電極タブの前記第１絶縁部を挟み前記第１電極タブの一部を前記密封容器の外部に取り出すように構成される、密封容器と、
を備える、リチウム２次電池。
（付記２）
　前記第１端部における前記第１接合痕は、前記第１端部の前記第１方向の外縁から２ｍｍ以上内側に設けられている、付記１に記載のリチウム２次電池。
（付記３）
　前記第１端部における前記第１接合痕は、前記第１端部の前記第１方向の外縁から２．５ｍｍ以上内側に設けられている、付記１に記載のリチウム２次電池。
（付記４）
　前記積層体に含まれる前記第１集電体の総数をＸとし、前記第１端部における前記第１接合痕と前記第１端部の前記第１方向の外縁との間の距離をＹとしたときに、Ｙ＞０．０４８Ｘ＋１．３の関係が成り立つ、付記１に記載のリチウム２次電池。
（付記５）
　前記Ｘは、１０以上である、付記４に記載のリチウム２次電池。
（付記６）
　前記第１接合痕は、溶接痕である、付記１から付記５のいずれか１つに記載のリチウム２次電池。
（付記７）
　前記第１接合痕は、前記積層方向の断面において、前記１対の導電層どうしが一体化した領域を含む、付記１から付記６のいずれか１つに記載のリチウム２次電池。
（付記８）
　前記第１端部と前記第１電極タブとが金属シートを介して互いに接合される、付記１から付記５のいずれか１つに記載のリチウム２次電池。
（付記９）
　前記第１接合痕は、溶接痕である、付記８に記載のリチウム２次電池。
（付記１０）
　前記第１接合痕は、前記積層方向の断面において、前記１対の導電層及び前記金属シートが一体化した領域を含む、付記８又は付記９に記載のリチウム２次電池。
（付記１１）
　前記第１端部は、前記金属シートとの接合による予備接合痕を有し、前記予備接合痕は、前記積層方向からみて前記第１接合痕と異なる位置に設けられている、付記８から付記１０のいずれか１つに記載のリチウム２次電池。
（付記１２）
　前記第１集電体は、前記負極の負極集電体であり、前記第１電極タブは、前記負極集電体に接続される負極電極タブである、付記１から付記１１のいずれか１つに記載のリチウム２次電池。
（付記１３）
　前記密封容器は、アルミラミネートフィルムで構成されている、付記１から付記１２のいずれか１つに記載のリチウム２次電池。
（付記１４）
　前記正極及び前記負極の他方は、樹脂層を１対の導電層で挟んで構成される第２集電体を含み、前記第２集電体は、前記積層方向と異なる第２方向に延びる第２端部を備える、付記１から付記１３のいずれか１つに記載のリチウム２次電池。
（付記１５）
　前記第２集電体の前記第２端部と電気的に接続される第２電極タブをさらに備え、前記第２電極タブは、前記第２端部との接合による第２接合痕と、前記第２接合痕から前記第２方向に離間して配置され、絶縁材で覆われる第２絶縁部とを含み、
　前記密封容器は、前記シール部において前記第２電極タブの前記第２絶縁部を挟み前記第２電極タブの一部を前記密封容器の外部に取り出すように構成される、付記１４に記載のリチウム２次電池。
（付記１６）
　前記第１方向と前記第２方向とが同一方向である、付記１４又は付記１５に記載のリチウム２次電池。
（付記１７）
　前記第１方向と前記第２方向とが異なる方向である、付記１４又は付記１５に記載のリチウム２次電池。
１……リチウム２次電池、１０……負極、２０……セパレータ、３０……正極、４０……負極電極タブ、４０Ｂ……絶縁部、４２……正極電極タブ、４２Ｂ……絶縁部、１００……密封容器、１０２……シール部、ＩＬ……絶縁材、Ｍ１、Ｍ２……金属シート、Ｐ……負極端部、Ｑ……正極端部、ＳＴ……積層体、Ｗ１……第１接合痕、Ｗ２……第２接合痕、ＷＰ１、ＷＰ２……予備接合痕
 

Claims (17)

  1. 　セパレータを介して正極と負極とが積層方向に複数積層された積層体であって、前記正極及び前記負極の一方は、樹脂層を１対の導電層で挟んで構成される第１集電体を含み、前記第１集電体は、前記積層方向と異なる第１方向に延びる第１端部を備える、積層体と、
    　前記第１端部と電気的に接続される第１電極タブであって、前記第１電極タブは、前記第１端部との接合による第１接合痕と、前記第１接合痕から前記第１方向に離間して配置され、絶縁材で覆われる第１絶縁部とを含む、第１電極タブと、
    　シール部を備える密封容器であって、前記密封容器は、前記シール部の内側に前記積層体を封入しつつ、前記シール部において前記第１電極タブの前記第１絶縁部を挟み前記第１電極タブの一部を前記密封容器の外部に取り出すように構成される、密封容器と、
    を備える、リチウム２次電池。
  2. 　前記第１端部における前記第１接合痕は、前記第１端部の前記第１方向の外縁から２ｍｍ以上内側に設けられている、請求項１に記載のリチウム２次電池。
  3. 　前記第１端部における前記第１接合痕は、前記第１端部の前記第１方向の外縁から２．５ｍｍ以上内側に設けられている、請求項１に記載のリチウム２次電池。
  4. 　前記積層体に含まれる前記第１集電体の総数をＸとし、前記第１端部における前記第１接合痕と前記第１端部の前記第１方向の外縁との間の距離をＹとしたときに、Ｙ＞０．０４８Ｘ＋１．３の関係が成り立つ、請求項１に記載のリチウム２次電池。
  5. 　前記Ｘは、１０以上である、請求項４に記載のリチウム２次電池。
  6. 　前記第１接合痕は、溶接痕である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のリチウム２次電池。
  7. 　前記第１接合痕は、前記積層方向の断面において、前記１対の導電層どうしが一体化した領域を含む、請求項６に記載のリチウム２次電池。
  8. 　前記第１端部と前記第１電極タブとが金属シートを介して互いに接合される、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のリチウム２次電池。
  9. 　前記第１接合痕は、溶接痕である、請求項８に記載のリチウム２次電池。
  10. 　前記第１接合痕は、前記積層方向の断面において、前記１対の導電層及び前記金属シートが複数層にわたり一体化した領域を含む、請求項９に記載のリチウム２次電池。
  11. 　前記第１端部は、前記金属シートとの接合による予備接合痕を有し、前記予備接合痕は、前記積層方向からみて前記第１接合痕と異なる位置に設けられている、請求項８に記載のリチウム２次電池。
  12. 　前記第１集電体は、前記負極の負極集電体であり、前記第１電極タブは、前記負極集電体に接続される負極電極タブである、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のリチウム２次電池。
  13. 　前記密封容器は、アルミラミネートフィルムで構成されている、請求項１２に記載のリチウム２次電池。
  14. 　前記正極及び前記負極の他方は、樹脂層を１対の導電層で挟んで構成される第２集電体を含み、前記第２集電体は、前記積層方向と異なる第２方向に延びる第２端部を備える、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のリチウム２次電池。
  15. 　前記第２集電体の前記第２端部と電気的に接続される第２電極タブをさらに備え、前記第２電極タブは、前記第２端部との接合による第２接合痕と、前記第２接合痕から前記第２方向に離間して配置され、絶縁材で覆われる第２絶縁部とを含み、
    　前記密封容器は、前記シール部において前記第２電極タブの前記第２絶縁部を挟み前記第２電極タブの一部を前記密封容器の外部に取り出すように構成される、請求項１４に記載のリチウム２次電池。
  16. 　前記第１方向と前記第２方向とが同一方向である、請求項１４に記載のリチウム２次電池。
  17. 　前記第１方向と前記第２方向とが異なる方向である、請求項１４に記載のリチウム２次電池。
     
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