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公開番号2025022090
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-14
出願番号2023126347
出願日2023-08-02
発明の名称単電池
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類H01M 10/0585 20100101AFI20250206BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】本開示は、単位面積当たりのエネルギー密度及び単位体積当たりのエネルギー密度を向上させることが可能な単電池を提供することを目的とする。
【解決手段】第1の集電体層、第1の電極活物質層、電解質層、第2の電極活物質層、第2の集電体層がこの順に積層されている、単電池であって、上記第1の電極活物質層が、上記内側領域上にのみ積層されており、上記第2の集電体層は、上記電解質層及び上記第2の電極活物質層を内包するように折り畳まれ、かつ上記周縁領域上で、絶縁性封止部材を介して上記第1の集電体層と接合されて接合部を形成しており、それによって上記第1の集電体層、上記絶縁性封止部材、及び上記第2の集電体層で、上記第1の電極活物質層、上記電解質層、及び上記第2の電極活物質層を封止している、単電池。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
第１の集電体層、第１の電極活物質層、電解質層、第２の電極活物質層、第２の集電体層がこの順に積層されている、単電池であって、
前記単電池を構成している各層の積層方向から見たときに、前記電解質層及び前記第２の電極活物質層が、周縁領域、及び前記周縁領域よりも内側の内側領域を有しており、
前記第１の電極活物質層が、前記内側領域上にのみ積層されており、
前記第２の集電体層は、前記電解質層及び前記第２の電極活物質層を内包するように折り畳まれ、かつ前記周縁領域上で、絶縁性封止部材を介して前記第１の集電体層と接合されて接合部を形成しており、それによって前記第１の集電体層、前記絶縁性封止部材、及び前記第２の集電体層で、前記第１の電極活物質層、前記電解質層、及び前記第２の電極活物質層を封止している、
単電池。
続きを表示（約 870 文字）【請求項２】
前記積層方向について、前記第１の集電体層、前記絶縁性封止部材、及び前記第２の集電体層の前記接合部の厚さが、前記第１の集電体層及び前記第１の電極活物質層の合計厚さと同じ又はそれよりも小さい、請求項１に記載の単電池。
【請求項３】
前記接合部において、前記第１の集電体層、前記絶縁性封止部材、及び前記第２の集電体層が、前記電解質層から遠い側から、前記第１の集電体層、前記絶縁性封止部材、及び前記第２の集電体層の順で積層されている、請求項１に記載の単電池。
【請求項４】
前記接合部において、前記第１の集電体層、前記絶縁性封止部材、及び前記第２の集電体層が、前記電解質層から遠い側から、前記第２の集電体層、前記絶縁性封止部材、及び前記第１の集電体層の順で積層されている、請求項１に記載の単電池。
【請求項５】
前記電解質層が、固体電解質層である、請求項１～４のいずれか１項に記載の単電池。
【請求項６】
第１の集電体層、第１の電極活物質層、電解質層、第２の電極活物質層、第２の集電体層がこの順に積層されている、単電池の製造方法であって、
第１の集電体層、第１の電極活物質層、電解質層、第２の電極活物質層、第２の集電体層の積層体を提供すること、ここで、前記単電池を構成している各層の積層方向から見たときに、前記電解質層及び前記第２の電極活物質層が、周縁領域、及び前記周縁領域よりも内側の内側領域を有しており、かつ前記第１の電極活物質層は、前記内側領域上にのみ積層している、
前記第２の集電体層を、前記電解質層及び前記第２の電極活物質層を内包するように折り畳み、かつ前記周縁領域上で、絶縁性封止部材を介して前記第１の集電体層と接合されて接合部を形成し、それによって前記第１の集電体層、前記絶縁性封止部材、及び前記第２の集電体層で、前記第１の電極活物質層、前記電解質層、及び前記第２の電極活物質層を封止すること、
を含む単電池の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、薄型の単電池に関する。
続きを表示（約 3,600 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、携帯機器等の薄型化に伴い、これらに搭載される電池も薄型・小型化が求められている。薄型電池として、単電池を２枚のラミネートフィルムで挟み込んで、端部を熱融着させることによって、端部を封止した電池が知られている。この薄型電池は、端部を封止することにより、電池の水分による劣化を抑制することができるが、封止部は充放電には無関係であるため、エネルギー密度の観点では封止部は極力小さいことが求められている。薄型・小型電池において、封止部を極力小さくした次のような蓄電デバイス等が開示されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、第一金属箔層と、該第一金属箔層の一方の面における一部の領域に積層された正極活物質層と、前記第一金属箔層の前記一方の面における正極活物質層が形成されていない周縁部に設けられた第一熱可塑性樹脂層と、前記第一金属箔層の他方の面に積層された第一絶縁樹脂フィルム層と、を備えた正極側シート体と、第二金属箔層と、該第二金属箔層の一方の面における一部の領域に積層された負極活物質層と、前記第二金属箔層の前記一方の面における負極活物質層が形成されていない周縁部に設けられた第二熱可塑性樹脂層と、前記第二金属箔層の他方の面に積層された第二絶縁樹脂フィルム層と、を備えた負極側シート体と、前記正極側シート体と前記負極側シート体の間に配置されたセパレーターと、を備え、前記第一金属箔層と前記セパレーターとの間に前記正極活物質層が配置され、前記第二金属箔層と前記セパレーターとの間に前記負極活物質層が配置され、前記正極側シート体の第一熱可塑性樹脂層と、前記負極側シート体の第二熱可塑性樹脂層とが融着されて周縁封止層が形成されて前記両シート体が積層一体化され、前記セパレーターと前記正極活物質層の間に電解液が封入され、前記セパレーターと前記負極活物質層の間に電解液が封入され、前記セパレーターの周縁部は、前記周縁封止層の内周面の厚さ方向の中間部に侵入して係合していることを特徴とする蓄電デバイスシートが開示されている。特許文献１の蓄電デバイスシートによると、正極部を構成する第一金属箔層および負極部を構成する第二金属箔層が、蓄電デバイスの外装材としての機能も果たすものであり、即ち、第一、二金属箔層が、電極及び外装材の両機能を果たすものであり、従って本構成にさらに外装材を要することはないから（従来の外装材が不要になるから）、蓄電デバイスとして、軽量化、薄型化、省スペース化を図ることができると共に、コストも低減できるとされている。
【０００４】
特許文献２には、発電要素と、前記発電要素を密封するための２枚の外装体と、前記発電要素の正極集電部と接続され、前記発電要素の積層方向における両外側面のうちの少なくとも一方の面の少なくとも一部を覆っている正極集電端子と、前記発電要素の負極集電部と接続され、前記発電要素の積層方向における両外側面のうちの少なくとも一方の面の少なくとも一部を覆っている負極集電端子と、を備え、前記発電要素の外周のうち、少なくとも前記正極集電部および前記負極集電部が設けられている側は、折り曲げられた前記２枚の外装体の一方または両方によって包み込まれ、該２枚の外装体は、前記発電要素の積層方向における両外側面で接着される第１の接着が行われ、前記発電要素の積層方向を軸とする外周のうち、前記折り曲げられた２枚の外装体によって包み込まれていない側は、前記発電要素の外側において、前記２枚の外装体を接着する第２の接着が行われ、前記第１の接着の接着面は、前記第２の接着の接着面よりも広い、ことを特徴とする薄型電池が開示されている。特許文献２の薄型電池によると、２枚の外装体は、正極集電端子および負極集電端子によって少なくとも一部が覆われている発電要素の積層方向における両外側面で接着するので、正極集電端子および負極集電端子が設けられている部分のシール強度を強化することができる、とされている。また、電池外部から導電性部材が刺さった場合でも、正極集電部から、正極集電端子、導電性部材、負極集電端子を介して負極集電部へと電流が流れるので、内部短絡部に電流が集中するのを防いで、電池温度の上昇を抑制することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１９－０２１６３６号公報
特開２０１３－１１４９２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これらの先行技術では、集電体やラミネートフィルム等が、電極活物質層等を内包して折り畳まれることにより、封止部を小さくすることができ、それによって、単位面積あたりのエネルギー密度を向上させることができると考えられる。しかしながら、折り畳まれた箇所や封止部によりセルの厚みが増大するため、単位体積当たりのエネルギー密度は改善の余地があると考えられる。
【０００７】
そこで、本開示は、単位面積当たりのエネルギー密度、及び単位体積当たりのエネルギー密度を向上させることが可能な単電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示は、以下の手段によって、上記目的を達成するものである。
【０００９】
〈態様１〉第１の集電体層、第１の電極活物質層、電解質層、第２の電極活物質層、第２の集電体層がこの順に積層されている、単電池であって、
上記単電池を構成している各層の積層方向から見たときに、上記電解質層及び上記第２の電極活物質層が、周縁領域、及び上記周縁領域よりも内側の内側領域を有しており、
上記第１の電極活物質層が、上記内側領域上にのみ積層されており、
上記第２の集電体層は、上記電解質層及び上記第２の電極活物質層を内包するように折り畳まれ、かつ上記周縁領域上で、絶縁性封止部材を介して上記第１の集電体層と接合されて接合部を形成しており、それによって上記第１の集電体層、上記絶縁性封止部材、及び上記第２の集電体層で、上記第１の電極活物質層、上記電解質層、及び上記第２の電極活物質層を封止している、
単電池。
〈態様２〉上記積層方向について、上記第１の集電体層、上記絶縁性封止部材、及び上記第２の集電体層の上記接合部の厚さが、上記第１の集電体層及び上記第１の電極活物質層の合計厚さと同じ又はそれよりも小さい、態様１に記載の単電池。
〈態様３〉上記接合部において、上記第１の集電体層、上記絶縁性封止部材、及び上記第２の集電体層が、上記電解質層から遠い側から、上記第１の集電体層、上記絶縁性封止部材、及び上記第２の集電体層の順で積層されている、態様１に記載の単電池。
〈態様４〉上記接合部において、上記第１の集電体層、上記絶縁性封止部材、及び上記第２の集電体層が、上記電解質層から遠い側から、上記第２の集電体層、上記絶縁性封止部材、及び上記第１の集電体層の順で積層されている、態様１に記載の単電池。
〈態様５〉上記電解質層が、固体電解質層である、態様１～４のいずれか１つに記載の単電池。
〈態様６〉第１の集電体層、第１の電極活物質層、電解質層、第２の電極活物質層、第２の集電体層がこの順に積層されている、単電池の製造方法であって、
第１の集電体層、第１の電極活物質層、電解質層、第２の電極活物質層、第２の集電体層の積層体を提供すること、ここで、上記単電池を構成している各層の積層方向から見たときに、上記電解質層及び上記第２の電極活物質層が、周縁領域、及び上記周縁領域よりも内側の内側領域を有しており、かつ上記第１の電極活物質層は、上記内側領域上にのみ積層している、
上記第２の集電体層を、上記電解質層及び上記第２の電極活物質層を内包するように折り畳み、かつ上記周縁領域上で、絶縁性封止部材を介して上記第１の集電体層と接合されて接合部を形成し、それによって上記第１の集電体層、上記絶縁性封止部材、及び上記第２の集電体層で、上記第１の電極活物質層、上記電解質層、及び上記第２の電極活物質層を封止すること、
を含む単電池の製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によると、単位面積当たりのエネルギー密度、及び単位体積当たりのエネルギー密度を向上させることが可能な単電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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