JP6671882B2

JP6671882B2 - 二次電池

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Publication number: JP6671882B2
Application number: JP2015148439A
Authority: JP
Inventors: 裕之三宅
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2014-08-08
Filing date: 2015-07-28
Publication date: 2020-03-25
Anticipated expiration: 2035-07-28
Also published as: US10193108B2; JP2016039137A; US20170256756A1; KR102535804B1; JP6995906B2; US20160043359A1; JP2020101827A; KR20160018389A; US9660225B2

Description

本発明は、物、方法、または、製造方法に関する。または、本発明は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関する。または、本発明の一態様は、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、撮像装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法に関する。特に、電子機器に関する。

なお、本明細書中において電子機器とは、二次電池を有する装置全般を指し、二次電池を有する電気光学装置、二次電池を有する情報端末装置、二次電池を有する車両などは全て電子機器である。

近年、スマートフォンで代表される携帯情報端末が活発に開発されている。また、使用者は、電子機器の一種である携帯情報端末が、軽量、小型であることを期待している。

場所を選ばず、なおかつ両手の自由が束縛されることなく、視覚を通して情報が得られるウェアラブルデバイスの一例として、特許文献１が開示されている。特許文献１には、通信が可能であり、ＣＰＵを含むゴーグル型表示装置が開示されている。特許文献１のデバイスも電子機器の一種に含む。

ウェアラブルデバイスや携帯情報端末は、繰り返し充電または放電が可能な二次電池を搭載することが多く、ウェアラブルデバイスや携帯情報端末は、その軽量化、小型化を求められるがゆえに、二次電池の容量が小さく、ウェアラブルデバイスや携帯情報端末の操作時間が限られてしまう問題がある。ウェアラブルデバイスや携帯情報端末に搭載する二次電池としては、軽量、且つ、小型であり、長時間の使用が可能であることが求められている。

二次電池としては、ニッケル水素電池や、リチウムイオン二次電池などが挙げられる。中でも、リチウムイオン二次電池は、高容量、且つ、小型化が図れるため、開発が盛んに行われている。

リチウムイオン二次電池において、正極或いは負極として機能する電極としては、金属リチウム、炭素系材料、合金系材料等を用いる。

特開２００５−１５７３１７号公報

携帯情報端末に適した二次電池を提供することを課題の一とする。

または、ウェアラブルデバイスに適した二次電池を提供することを課題の一とする。

または、さまざまな外観形状を有する構造の電子機器、及びその形状に適した形状の二次電池を提供することも課題の一とする。または、新規な電子機器、新規な二次電池、もしくは、新規な蓄電装置を提供することも課題の一とする。

なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はない。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。

電子機器を複雑な外観形状にする場合、筐体を複雑な外観形状に設計し、その筐体の内部空間に電子部品（電源、配線、トランジスタ、抵抗、コンデンサなど）を配置する。この電子機器が大型のものであり、重量が重くても問題ないのであれば、比較的筐体の内部空間の体積が大きいため、比較的自由に電子部品を配置することができる。

複雑な外観形状を有する電子機器が小型であり、軽量化が求められる場合には、筐体の内部空間の体積が小さく、その体積に合わせて電子部品及びそのサイズを選定し、配置する。この場合、電子部品のサイズが小さくなればなるほど高価となり、製造コストが増大してしまう。

また、二次電池においては、二次電池の体積または重量が増えれば増えるほど容量が大きい傾向があり、小型の電子機器に内蔵する場合、二次電池のサイズや配置に制限がある。

また、電気自動車やハイブリッド自動車などの二次電池を有する車両は、１回の充電あたりの走行距離を長くしようとすればするほど、二次電池の占める体積や重量が増えてしまう。

そこで、形状を変化させることのできる二次電池を電子機器に用い、その電子機器の筐体の内部空間に効率よく二次電池およびその他の電子部品を配置させる。

外部から力を加えて二次電池の形状を変化させた場合、二次電池の外装体に用いるフィルムなどの物体に外部から力が加わり、物体に応力がかかり、一部変形または一部破壊が生じる恐れがある。

応力によって生じるひずみを緩和する構造を有する二次電池とする。ひずみとは物体の基準（初期状態）長さに対する物体内の物質点の変位を示す、変形の尺度である。二次電池の外部から力を加えて生じる変形の尺度、即ち、ひずみによる影響を許容範囲内に抑える二次電池を提供する。

本明細書で開示する発明の構成の一形態は、複数の凸部を有するフィルムを用いて封止された二次電池である。

本明細書で開示する発明の構成の他の一形態は、複数の凸部で形成される模様を有するフィルムを用いて封止された二次電池である。

凸部の頂部は、凸部の底部より厚い領域を有する。凸部の頂部の厚さは、凸部の底部の厚さの１．５倍以上、好ましくは２倍以上であり、且つ凸部において凸状の空間を有する厚さ以下である。即ち、凸部の頂部の厚さは、凸部の底部の厚さの１．５倍以上、好ましくは２倍以上であり、且つ一方の面において突出し、他方の面においてくぼみを有する厚さ以下である。

複数の凸部は、規則的に配列されていてもよい。または、複数の凸部は、不規則に配列されていてもよい。

本明細書で開示する発明の構成の一形態は、第１の凸部と、第２の凸部を有するフィルムを用いて封止された二次電池である。

本明細書で開示する発明の構成の他の一形態は、第１の凸部と、第２の凸部で形成される模様を有するフィルムを用いて封止された二次電池である。

第１の凸部と第２の凸部は、それぞれフィルムの異なる面側に頂部がある。代表的には、フィルムの一方の面側に第１の凸部の頂部が形成され、他方の面側に第２の凸部の頂部が形成される。なお、一方の面と他方の面は、互いに反対の面である。

第１の凸部の頂部は、第１の凸部の底部より厚い領域を有する。第１の凸部の頂部の厚さは、第１の凸部の底部の厚さの１．５倍以上、好ましくは２倍以上であり、且つ第１の凸部において凸状の空間を有する厚さ以下である。即ち、第１の凸部の頂部の厚さは、第１の凸部の底部の厚さの１．５倍以上、好ましくは２倍以上であり、且つ一方の面において突出し、他方の面においてくぼみを有する厚さ以下である。

第２の凸部の頂部は、第２の凸部の底部より厚い領域を有する。第２の凸部の頂部の厚さは、第２の凸部の底部の厚さの１．５倍以上、好ましくは２倍以上であり、且つ第２の凸部において凸状の空間を有する厚さ以下である。即ち、第２の凸部の頂部の厚さは、第２の凸部の底部の厚さの１．５倍以上、好ましくは２倍以上であり、且つ一方の面において突出し、他方の面においてくぼみを有する厚さ以下である。

第１の凸部及び第２の凸部は、互いに規則的に配列されていてもよい。また、第１の凸部は、第１の方向に配列され、第２の凸部は、第２の方向に配列され、第１の方向及び第２の方向は、交差してもよい。または、第１の方向及び第２の方向は、平行であってもよい。または、第１の凸部及び第２の凸部は、互いに不規則的に配列されていてもよい。

フィルムに複数の凸部が設けられることで、外力が加えられて発生するフィルムの応力を緩和することができる。

また、複数の凸部で形成される模様は視認可能な幾何学模様であり、二方向の斜めの線が交差した幾何学模様の場合には、少なくとも二方向の曲げへの応力を緩和することができる。上記構成において、複数の凸部で形成される模様は視認可能な幾何学模様であり、平行な幾何学模様の場合には、少なくとも二方向の曲げへの応力を緩和することができる。複数の凸部が不規則に配置された場合には、二次元の曲げ、三次元の不規則な曲げ、または捩じりへの応力を緩和することができる。また、フィルムの箇所によって模様の異なる領域を複数有していてもよい。例えば、フィルムの角部と中央部とで模様を異ならせて、１枚のフィルムに２種類の模様を設けてもよく、さらに３種以上の模様を設けてもよい。また、曲げられる部分のみに凸部を設けてもよく、その他の部分は平坦な面を有するフィルムでもよい。また、凸部の断面形状は特に限定されない。

フィルムの凸部は、プレス加工（例えばエンボス加工）により形成することができる。エンボス加工によりフィルム表面（または裏面）に形成された凸部は、フィルムを封止構造の壁の一部とする空間の容積が可変な閉塞空間を形成する。この閉塞空間は、フィルムが蛇腹構造、ベローズ構造となって形成されるとも言える。また、フィルムを用いる封止構造により防水及び防塵の効果がある。また、プレス加工の一種であるエンボス加工に限らず、フィルムの一部に浮き彫り（レリーフ）が形成できる手法でもよい。また、それらの組み合わせ、例えばエンボス加工と、他のプレス加工とを１枚のフィルムに対して行ってもよい。また、複数回のエンボス加工を１枚のフィルムに行ってもよい。

二次電池の構造としては、様々な構造があるが、外装体としてフィルムを用いる構造とする。フィルムには耐水性、耐ガス性が求められる。なお、外装体として用いるフィルムは金属フィルム（アルミニウム、ステンレス、ニッケル鋼、金、銀、銅、チタン、クロム、鉄、錫、タンタル、ニオブ、モリブデン、ジルコニウム、亜鉛など金属箔となる金属または合金）、及び絶縁物フィルムの積層フィルムを用いる。なお、絶縁物フィルムとしては、有機材料からなるプラスチックフィルム、有機材料（有機樹脂や繊維など）と無機材料（セラミックなど）とを含むハイブリッド材料フィルム、炭素含有無機フィルム（カーボンフィルム、グラファイトフィルムなど）から選ばれる単層フィルムまたはこれら複数からなる積層フィルムを用いる。金属フィルムは、エンボス加工を行いやすく、エンボス加工を行って凸部を形成すると、外気に触れるフィルムの表面積が増大するため、放熱効果に優れている。

また、二次電池の封止構造は、１枚の長方形のフィルムを中央で折り曲げて２つの端部を重ね、３辺を接着層で固定して閉塞させる構造や、２枚のフィルムを重ね、フィルムの端部である４辺を接着層で固定して閉塞させる構造とする。

接着層は、熱可塑性フィルム材料、熱硬化型接着剤、または嫌気型接着剤、紫外線硬化型接着剤など光硬化型の接着剤、反応硬化型接着剤を用いることができる。これらの接着剤の材質としてはエポキシ樹脂やアクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂などを用いることができる。

接着層とフィルムを接着し、固定して封止構造を形成する際に圧着を行い、圧着する部分であるフィルムの端部とフィルムの中央部で凸部の大きさを異ならせる。フィルムの中央部に比べてフィルムの端部の凸部の大きさを小さくすると、ひずみによる影響を許容範囲内に抑えることができる。

中央部に凸部を設け、圧着する部分であるフィルムの端部に凸部を設けない場合には、中央部において二次電池内部の体積膨張があっても大きく膨らむことができる。従って、二次電池の破裂を防止する効果を有する。一方、端部において凸部がないため、中央部に比べて端部のフレキシブル性、応力の緩和効果が低下する。従って、フィルムの端部にも凸部を設けることは、ひずみによる影響を許容範囲内に抑えることを助長する。

また、電子機器を複雑な外観形状にするとは幾通りもの解釈をすることができる。一つは、電子機器の外観を複雑な形状、例えば曲面を有する形状とし、固定するものである。固定する場合には、二次電池を一度曲げ、その曲がった状態で固定することとなる。さらに、複雑な外観形状の電子機器の外部から力がかけられても変形しないものと、力をかけて変化するものに分けることができる。また、他には、単純な外観形状の電子機器を外部から力をかけて変形させるものである。電子機器に力をかけて変形するものとする場合には、力が加わる度に二次電池も変形できることが望ましい。

本明細書で開示する発明の構成の他の一形態は、一部に曲面を有する筐体と、曲面を有する二次電池を有し、二次電池の外装体は、表面の一部に凸部で形成される模様を有するフィルムである電子機器である。

また、本明細書で開示する発明の構成の他の一形態は、筐体と、筐体の一部に接する二次電池を有し、二次電池の外装体は、表面の一部に凸部で形成される模様を有するフィルムであり、筐体の一部が変形する電子機器である。

上記構成において、二次電池の外装体は、曲率半径３０ｍｍ以上好ましくは曲率半径１０ｍｍ以上曲率半径１５０ｍｍ以下の範囲で変形することができる。二次電池の外装体であるフィルムは、１枚または２枚で構成されており、積層構造の二次電池である場合、湾曲させた電池の断面形状は、フィルムの２つの曲線で電極や電解液等が挟まれた構造となる。

面の曲率半径について、図２１を用いて説明する。図２１（Ａ）において、曲面１７００を切断した平面１７０１において、曲面１７００に含まれる曲線１７０２の一部を円の弧に近似して、その円の半径を曲率半径１７０３とし、円の中心を曲率中心１７０４とする。図２１（Ｂ）に曲面１７００の上面図を示す。図２１（Ｃ）に、平面１７０１で曲面１７００を切断した断面図を示す。曲面を平面で切断するとき、曲面に対する平面の角度や切断する位置に応じて、断面に現れる曲線の曲率半径は異なるものとなるが、本明細書等では、最も小さい曲率半径を面の曲率半径とする。

２枚のフィルムを外装体として電極及び電解液などの電池材料１８０５を挟む二次電池を湾曲させた場合には、二次電池の曲率中心１８００に近い側のフィルム１８０１の曲率半径１８０２は、曲率中心１８００から遠い側のフィルム１８０３の曲率半径１８０４よりも小さい（図２２（Ａ））。二次電池を湾曲させて断面を円弧状とすると、曲率中心１８００に近いフィルムの表面には圧縮応力がかかり、曲率中心１８００から遠いフィルムの表面には引っ張り応力がかかる（図２２（Ｂ））。外装体の表面に凸部で形成される模様を形成すると、このように圧縮応力や引っ張り応力がかかったとしても、ひずみによる影響を許容範囲内に抑えることができる。そのため、二次電池は、曲率中心に近い側の外装体の曲率半径が３０ｍｍ以上好ましくは１０ｍｍ以上となる範囲で変形することができる。

なお、二次電池の断面形状は、単純な円弧状に限定されず、図２２（Ｃ）に示すような一部が円弧を有する形状にすることもできる。

二次電池を曲げた際の断面から見た場合、外側表面が引っ張られる。即ち、外側が伸びる。

外装体のフィルムに凸部で形成される最適な模様を形成することで、フィルムを曲げる際に、フィルムの両表面が応力に追随して変形しつつ、撓む。なお、凸部を有するフィルムを曲げると、凸部の頂部に応力がかかってしまう。この結果、フィルムにおいてしわや亀裂が生じてしまい、二次電池が劣化または破壊してしまう。しかしながら、該凸部の頂部において、凸部の底部より厚い領域を有することで、曲げによる応力集中を緩和することが可能である。これらの結果、二次電池を曲げた際に、フィルムにおけるしわや亀裂に起因する劣化や破壊を低減し、二次電池に含まれる電解液が漏れることを防ぐことが可能である。

時計などのように、電子機器の一部を使用者の身体の一部（手首や腕など）に接触させる、即ち電子機器を使用者に装着させることで、使用者が電子機器を実際の重量よりも軽量と感じることができる。使用者の身体の一部に沿った曲面を有する外観形状の電子機器にフレキシブルな二次電池を用いることで、二次電池を電子機器に適した形状に固定して設置することができる。

また、使用者が電子機器を装着した部分を動かした場合、電子機器が身体の一部に沿った曲面を有していても、使用者は違和感を覚え、その電子機器を邪魔なものと認識し、ストレスを感じる恐れがある。そこで、電子機器が変形し得る部分にフレキシブルな二次電池を設けることで、身体の動きに合わせて電子機器の少なくとも一部が変形できる構成とすることが可能であり、使用者が違和感を覚えることのない電子機器とすることができる。

または、電子機器の外観形状が曲面や複雑な形状である場合に限定されず、シンプルな外観形状であってもよい。例えばシンプルな外観形状の電子機器の内部において、電子機器に内蔵できる部品の数や大きさは、電子機器の筐体で形成される空間の体積で決定される場合が多い。二次電池以外の部品の隙間にフレキシブルな二次電池を設けることで、電子機器の筐体で形成される空間を有効利用することができ、小型化することもできる。

なお、ウェアラブルデバイスとは、ウェアラブルカメラ、ウェアラブルマイク、ウェアラブルセンサなどのウェアラブルな入力端末や、ウェアラブルディスプレイ、ウェアラブルスピーカーなどのウェアラブルな出力端末や、それらの機能を併せもつウェアラブルな入出力端末を含む。また、ウェアラブルデバイスとは、各装置の制御やデータの計算または加工を行う装置、代表的にはＣＰＵを有するウェアラブルコンピュータを含む。また、ウェアラブルデバイスとは、データの記憶、データの送信、データの受信を行う装置、代表的には携帯情報端末、メモリなども含む。

新規な構造の二次電池を実現できる。または、新規な蓄電装置を実現できる。

二次電池の形状を自在に設計できるため、例えば曲面を有する二次電池を用いることにより、電子機器全体の自由度があがり、いろいろなデザインを有する電子機器を実現する。また、曲面を有する電子機器の内側表面に沿って二次電池を設けることで、電子機器内に無駄なスペースを作ることなく、電子機器内の空間を有効に利用することができる。

従って、新規な構造の電子機器を実現できる。

なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。

本発明の一態様を示す斜視図。本発明の一態様を示す断面図。本発明の一態様を示す断面図。本発明の一態様を示す断面図。本発明の一態様を示す上面図。本発明の一態様を示す上面図。フィルムにおける応力の計算モデル。フィルムにおける応力の計算結果。フィルムにおける応力の計算結果。フィルムにおける応力の計算結果。フィルムにおける応力の計算モデルおよび計算結果。本発明の一態様を示す斜視図。本発明の作製方法の一態様を示す断面図。本発明の作製方法の一態様を示す断面図。本発明の作製方法の一態様を示す断面図。本発明の一態様を示す斜視図および断面図。本発明の一態様を説明する図。本発明の一態様を示す上面図。本発明の一態様を示す斜視図および断面図。本発明の一態様を示す斜視図および断面図。面の曲率半径について説明する図。曲率中心などについて説明する図。フレキシブルな二次電池を有する電子機器を説明する図。電子機器を説明する図。二次電池を有する車両を説明する図。

以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、その形態および詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。また、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

「電気的に接続」には、「何らかの電気的作用を有するもの」を介して接続されている場合が含まれる。ここで、「何らかの電気的作用を有するもの」は、接続対象間での電気信号の授受を可能とするものであれば、特に制限はない。

図面等において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必ずしも、図面等に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。

「第１」、「第２」、「第３」などの序数詞は、構成要素の混同を避けるために付すものである。

なお、「膜」という言葉と、「層」という言葉とは、場合によっては、または、状況に応じて、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能な場合がある。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。

（実施の形態１）
本実施の形態では、二次電池の外装体として用いることが可能なフィルムの構成及びその作製方法について説明する。また、本実施の形態では、該外装体を有する二次電池の構成及び作製方法について説明する。

図１は、二次電池の外装体として用いることが可能なフィルムの斜視図である。フィルム１０は、複数の凸部を有する。図１において、フィルム１０の表側に頂部を有する凸部１０ａと、フィルム１０の裏側に頂部を有する凸部１０ｂが規則的に配列されている。

図１の一点鎖線Ａ−Ｂの断面図を図２（Ａ）に示す。

図２（Ａ）に示すように、フィルム１０において、一方の面側に頂部を有する凸部１０ａと、他方の面側に頂部を有する凸部１０ｂが交互に配列されている。

凸部１０ａ及び凸部１０ｂの断面形状は、中空半円状、中空半楕円状、中空多角形状、または中空不定形とすることができる。なお、中空多角形状の場合は、六角形より多い角を有することで、角における応力の集中を低減することが可能であり、好ましい。

ここで、凸部１０ａの拡大図を図２（Ｂ）に示す。凸部１０ａは、内側に空間１０ｃを有することを特徴とする。なお、空間１０ｃは、少なくとも凸部１０ａの内側に存在する。言い換えると、凸部１０ａは、一方の面において突出しており、他方の面においてくぼんでいる。また、言い換えると、凸部１０ａは、一方の面において突出しており、他方の面において、内側に凹部を有する。また、凸部１０ａは、平坦部１０ｄの間に設けられてもよい。また、空間１０ｃは、少なくとも凸部１０ａで囲まれる領域に存在し、さらには平坦部１０ｄの側部と凸部１０ａで囲まれる領域に存在してもよい。凸部１０ａにおいて、高さが最も高い領域を頂部という。また、凸部１０ａにおいて、平坦部１０ｄと接する領域を底部という。また、凸部１０ａにおいて、頂部の厚さｔ１は、底部の厚さｔ２より大きいことを特徴とする。

なお、図２（Ｃ）に示すように、一方の面側に頂部を有する凸部１０ａと、他方の面側に頂部を有する凸部１０ｂの間に、平坦部を有さない構成であってもよい。即ち、凸部１０ａ及び凸部１０ｂが直接接続されている。

図２（Ｃ）に示す凸部１０ａの拡大図を、図２（Ｄ）に示す。凸部１０ａにおいて、高さがもっとも高い領域を頂部という。また、凸部１０ａにおいて、変曲点となる領域を底部という。また、凸部１０ａにおいて、頂部の厚さｔ１は、底部の厚さｔ２より大きいことを特徴とする。なお、厚さとは、一対の面の間の最短距離をいう。即ち、一方の面と他方の面それぞれに垂直な方向における一方の面と他方の面の距離をいう。

フィルムに対して外方向に力を加える（代表的には、フィルム１０に引っ張り応力がかかる状態とする。）と、凸部が伸縮し、凸部の頂部に応力が集中していまい、凸部が破断してしまう恐れがある。ところが、頂部の厚さｔ１を底部の厚さｔ２の１．５倍以上、好ましくは２倍以上とすることで、頂部における応力の集中を緩和することが可能であり、フィルム１０に対して外方向に力を加えたときにおける、フィルム１０の破断を防ぐことが可能である。

一方、凸部１０ａにおいて、空間１０ｃが形成されないと、フィルム１０に対して外方向に力を加えた時、凸部は伸縮しにくくなり、凸部が破断してしまう恐れがある。このため、頂部の厚さｔ１は、凸部１０ａに空間１０ｃが形成される厚さとすることが好ましい。即ち、凸部１０ａに空間１０ｃが形成されない厚さ未満とすることが好ましい。

なお、図２においては、一方の面側に頂部を有する凸部と、他方の面側に頂部を有する凸部が、交互に配列されている構成を示したが、図３（Ａ）に示すように、フィルムにおいて、一方の面側にのみ頂部を有する凸部１０ａが配列されていてもよい。また、フィルムは、複数の凸部１０ａの間に平坦部１０ｄを有してもよい。

または、図３（Ｂ）に示すように、複数の凸部１０ａの間に平坦部１０ｄを有さなくてもよい。

また、図２及び図３に示すフィルムのように、隣り合う凸部において、頂部の厚さが同じでもよい。または、図４に示すように、隣りあう凸部において、頂部の厚さが異なっていてもよい。例えば、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、凸部１０ａの頂部の厚さｔ１と、凸部１０ｂの頂部の厚さｔ３が、異なってもよい。また、図４（Ｃ）及び図４（Ｄ）に示すように、隣り合う凸部１０ａ＿１、１０ａ＿２において、凸部１０ａ＿１の頂部の厚さｔ１と、凸部１０ａ＿２の頂部の厚さｔ４が、異なってもよい。

ここで、フィルムの断面拡大図を図４（Ｅ）に示す。フィルムは、積層体である。具体的には、フィルムは、金属フィルムと、該金属フィルムの一方の面または両方の面に絶縁物フィルムを有する。絶縁物フィルムは、プラスチックフィルム、ハイブリッド材料フィルム、炭素含有フィルム等がある。また、絶縁物フィルムとして、ヒートシール層を用いてもよい。または、絶縁物フィルムの代わりに、加熱硬化型以外の接着層を用いてもよい。ここでは、金属フィルム６５の一方の面に絶縁物フィルム６６を有し、他方の面に絶縁物フィルム６７を有するフィルムを示す。なお、フィルム全体において、凸部における頂部の厚さが、底部より大きい。または、金属フィルムにおいて、凸部における頂部の厚さが、底部より大きく、絶縁物フィルムは凸部の頂部と底部で厚さが同一であってもよい。

次に、凸部の上面形状について、図５及び図６を用いて説明する。

図５（Ａ）に示すフィルムは、一方の面側に頂部を有する凸部１０ａと、他方の面側に頂部を有する凸部１０ｂが、規則的に配列されている。ここでは、凸部１０ａが並ぶ方向を示す破線ｅ１と、凸部１０ｂが並ぶ方向を示す破線ｅ２がフィルムの辺に対して斜めであり、且つ破線ｅ１及び破線ｅ２は交差している。

図５（Ｂ）に示すフィルムは、一方の面側に頂部を有する凸部１０ａと、他方の面側に頂部を有する凸部１０ｂが、規則的に配列されている。ここでは、凸部１０ａが並ぶ方向を示す破線ｅ１と、凸部１０ｂが並ぶ方向を示す破線ｅ２が、フィルムの長辺に対して平行である。

図５（Ｃ）に示すフィルムは、一方の面側に頂部を有する凸部１０ａと、他方の面側に頂部を有する凸部１０ｂが、規則的に配列されている。ここでは、凸部１０ａが並ぶ方向を示す破線ｅ１と、凸部１０ｂが並ぶ方向を示す破線ｅ２が、フィルムの短辺に対して平行である。

図５（Ｄ）に示すフィルムは、一方の面側に頂部を有する凸部１０ａと、他方の面側に頂部を有する凸部１０ｂが、不規則に配列されている。

なお、図５に示す凸部それぞれの上面形状は、円形であるが、多角形、不定形であってもよい。

また、図５に示すフィルムのように、一方の面側に頂部を有する凸部１０ａと、他方の面側に頂部を有する凸部１０ｂ、それぞれの上面形状が、同じでもよい。または、図６（Ａ）に示すように、一方の面側に頂部を有する凸部１０ａと、他方の面側に頂部を有する凸部１０ｂの上面形状が、互いに異なってもよい。

図６（Ａ）に示すフィルムにおいて、凸部１０ａの上面形状は、線状であり、凸部１０ｂの上面形状は、円状である。なお、凸部１０ａの上面形状は、直線状、曲線状、波状、ジグザグ状、不定形であってもよい。また、凸部１０ｂの上面形状は、多角形、不定形であってもよい。

または、図６（Ｂ）に示すように、凸部１０ａ、１０ｂの上面形状が、十字状であってもよい。

図５及び図６に示すような上面形状を有することで、少なくとも二方向の曲げへの応力を緩和することができる。

次に、フィルムに生じる応力の様子を、モデルを用いた計算によって確認した結果について説明する。計算には、有限要素法解析ソフトであるＡＮＳＹＳＭｅｃｈａｎｉｃａｌＡＰＤＬ（ＡＮＳＹＳＩｎｃ．製）を用いた。

計算モデルとして用いたフィルムＭの断面図を図７に示す。凸部において、頂部におけるフィルムＭの厚さをｔ１とし、底部の厚さをｔ２とする。また、外径ｒ１の半円から、短軸半径がｒ１−ｔ１、長軸半径がｒ２の半楕円を除いた形状を凸部とした。また、頂部が上側の該凸部と、頂部が下側の該凸部を組み合わせた。なお、フィルムＭの材料として、アルミニウムを用い、フィルムＭのヤング率（Ｅ）を７．０３×１０^１０Ｐａ、ポアソン比（ν）を０．３４５とした。また、要素タイプは１８３を用いた。また、フィルムＭの右端部において、右方向に１０００Ｐａの力を加えた。

計算モデル１として、ｒ１を２５０μｍ、ｒ２を２１０μｍとし、分割数を１０とした。また、底部の厚さｔ２を４０μｍとし、頂部の厚さｔ１を変化させ、それぞれにおいて、フィルムＭの右端に右方向の力を加えたときの、フィルムＭの応力を計算した。

計算により得られた、凸部の頂部における最大応力σとｔ１／ｔ２の関係を図８に示す。図８において、ｔ１／ｔ２を大きくするにつれ、最大応力σが減少している。また、ｔ１／ｔ２が１．５以上では、最大応力がほぼ一定である。

次に、ｔ１／ｔ２が、５より大きい場合に関して、同様の計算を行った。計算モデル２として、ｒ１を５００μｍ、ｒ２を４６０μｍとし、底部の厚さｔ２を４０μｍ、分割数を２０として、フィルムの応力を計算した。計算結果を図９に示す。ｔ１／ｔ２が１０でも、ｔ１／ｔ２が２のときの最大応力σとほぼ同じであることがわかる。

即ち、凸部の底部の厚さに対して、頂部の厚さを大きくすることで、頂部における応力の集中を低減することが可能である。

応力は、面積の増大により低減する。このため、同じ断面積であって、且つ凸部の頂部と底部の厚さの比を変えて、フィルムＭの応力を計算した。

ここでは、計算モデル３として、図１０（Ａ）に示すフィルムの断面積を４．２×１０^４μｍ^２とし、ｔ１／ｔ２を２とし、分割数を１０として、フィルムの応力を計算した。また、計算モデル４として、図１０（Ｂ）に示すフィルムの断面積を４．２×１０^４μｍ^２とし、ｔ１／ｔ２を１とし、分割数を１０として、フィルムの応力を計算した。

図１０（Ａ）に、計算モデル３の計算結果を示し、図１０（Ｂ）に計算モデル４の計算結果を示す。カラーバーの色で応力の増大を示し、右側ほど応力が大きいことを示す。

図１０（Ｂ）においては、凸部の頂部において、特に頂部の外側と内側において、応力が大きい。一方、図１０（Ａ）においては、凸部の頂部において、応力集中が生じていない。なお、図１０（Ａ）においては、力が加えられたフィルムの右端部に応力が集中している。

即ち、凸部において、底部より頂部の厚さを大きくすることで、頂部における応力の集中を低減することが可能である。

次に、一方の面側に頂部を有する凸部と、他方の面側に頂部を有する凸部において、それぞれ頂部の厚さを変えたときの、フィルムＭの応力を計算した。

計算モデル５として、図１１（Ａ）に示すように、凸部ｐ１の頂部の厚さをｔ１とし、凸部ｐ１、ｐ２の底部の厚さをｔ２とし、凸部ｐ２の頂部の厚さをｔ３とした。ここでは、ｔ１を８０μｍ、ｔ２を４０μｍ、ｔ３を１２０μｍとし、分割数を１０として、フィルムの応力を計算した。

図１１（Ｂ）に、計算モデル５の計算結果を示す。カラーバーの色で応力の増大を示し、右側ほど応力が大きいことを示す。凸部ｐ１及び凸部ｐ２共に、頂部において応力が集中していない。このことから、隣り合う凸部の頂部の厚さを変えても、凸部の頂部における応力の集中を低減することが可能である。

以上、計算結果により、凸部を有するフィルムにおいて、底部より頂部の厚さを大きくすることが、凸部における局所的な応力の集中の低減に大きく影響していることが分かった。

次に、本実施の形態に示すフィルムの作製方法について、図１２乃至図１４を用いて説明する。

はじめに、エンボス加工により、フィルムに凸部を形成する方法について、図１２及び図１３を用いて説明する。

まず、可撓性基材からなるシートを用意する。シートは、積層体を用い、金属フィルムの一方の面または両方の面にヒートシール層を有するものを用いる。接着層は、ポリプロピレンやポリエチレンなどを含む熱融着性樹脂フィルムを用いる。本実施の形態では、シートとして、アルミニウム箔の表面にナイロン樹脂を有し、アルミニウム箔の裏面に耐酸性ポリプロピレン膜と、ポリプロピレン膜の積層が設けられている金属シートを用いる。このシートをカットして図１２（Ａ）に示すフィルム１１を用意する。

そして、このフィルム１１にエンボス加工を行う。この結果、図１２（Ｂ）に示すフィルム１０を形成することができる。図１２（Ｂ）に示すように、フィルム１０は、複数の凸部を有することにより、視認可能な模様を有する。なお、図１２（Ｂ）、図１６において、理解を容易にするため、斜線の交点を、凸部が形成される領域とする。また、ここではシートをカットした後、エンボス加工を行う例を示すが、特に順序は限定されず、シートをカットする前にエンボス加工を行い、その後カットして、図１２（Ｂ）に示す状態としてもよい。また、シートを折り曲げて熱圧着を行った後にカットしてもよい。

以下に、プレス加工の一種であるエンボス加工の説明をする。

図１３は、エンボス加工の一例を示す断面図である。なお、エンボス加工とは、プレス加工の一種であり、表面に凹凸のあるエンボスロールをフィルムに圧接させ、エンボスロールの凹凸に対応する凹凸をフィルムに形成する処理のことを指している。なお、エンボスロールは、表面に模様を彫刻したロールである。

また、図１３は、フィルムの両面にエンボス加工を行う例である。また、一方の面側に頂部を有する凸部を備えたフィルムの形成方法である。

図１３は、フィルムの一方の面に接するエンボスロール５３と、もう一方の面に接するエンボスロール５５との間にフィルム５０が挟まれ、フィルム５０がフィルムの進行方向６０に送り出されている途中を示している。圧力或いは熱によってフィルム表面に模様を形成している。なお、圧力及び熱の両方によってフィルム表面に模様を形成してもよい。

エンボスロールは、金属ロール、セラミックスロール、プラスチックロール、ゴムロール、有機樹脂ロール、木材ロール等を適宜用いることができる。

図１３は、雄柄のエンボスロールであるエンボスロール５３と雌柄のエンボスロール５５を用いてエンボス加工を行う。雄柄のエンボスロール５３は、複数の凸部５３ａを有する。該凸部は、加工対象であるフィルムに形成する凸部に対応する。雌柄のエンボスロール５５は、複数の凸部５５ａを有する。該隣り合う凸部５５ａにより、雄柄のエンボスロール５３に設けられた凸部５３ａがフィルムに形成する凸部に嵌る凹部を構成する。

フィルム５０の一部を浮き上がらせるエンボスと、フィルム５０の一部をへこませる空押しを連続的に行うことで、凸部と平坦部を連続的に形成することができる。この結果、フィルム５０に模様を形成することができる。

なお、雄柄のエンボスロール５３の凸部５３ａの高さｈ３は、雌柄のエンボスロール５５の凸部５５ａの高さｈ５より小さいことが好ましい。また、雄柄のエンボスロール５３の凸部５３ａの幅は、雌柄のエンボスロール５５において、隣り合う凸部５５ａで構成される凹部の幅より小さいことが好ましい。これらの結果、シートに形成される凸部において、凸部の底部より厚い領域を、凸部の頂部に形成することが可能である。

なお、エンボスロールの凸部の高さは、エンボスロールにおいて、突起を有する領域における頂部表面と中心との距離と、エンボスロールの半径との差分である。例えば、エンボスロール５５において、エンボスロールの凸部の高さｈ５は、凸部５５ａにおける頂部表面と中心との距離ｄ５と、エンボスロール５５の半径ｒ５の差分（ｄ５−ｒ５）である。

また、エンボスロールにおいて、凸部の幅は、凸部において最も小さい長さをいう。例えば、エンボスロール５５において、凸部５５ａの幅において最も小さい長さｇ５を、凸部５５ａの幅という。

また、エンボスロールにおいて、隣り合う凸部で構成される凹部の幅は、隣り合う凸部の側面の間隔において最も小さい長さをいう。例えば、エンボスロール５５において、隣り合う凸部５５ａの側面の間隔において最も小さい長さｆ５を、凹部の幅という。

次に、図１３とは異なる方法で複数の凸部を有するフィルムを形成する方法を、図１４を用いて説明する。図１４は、フィルムの一面にエンボス加工を行う例である。また、一方の面側に頂部を有する凸部を備えたフィルムの形成方法である。

図１４（Ａ）は、フィルムの一方の面に接するエンボスロール５５と、他方の面に接するロール５４との間にフィルム５０が挟まれ、フィルム５０がフィルムの進行方向６０に送り出されている途中を示す。なお、ロール５４は、回転せず固定されていてもよい。ここでは、フィルムの一方の面にのみエンボスロール５５を設けるため、フィルムには複数の凸部が設けられるが、凸部は空間を有さない。即ち、一方の面において突出し、他方の面において平坦である。

次に、図１４（Ｂ）に示すように、エンボス加工によって一方の面に凸部が形成されたフィルム５１の一部を除去する。ここでは、凸部において平坦面、即ちロール５４と接していた面からフィルムの一部を除去する。フィルムの一部を除去する方法としては、レーザ光の照射による熱的除去、エッチング溶液の滴下による化学的除去、工具による物理的除去等がある。

この結果、図１４（Ｃ）に示すように、凸部１０ａに空間１０ｃを形成することができる。また、凸部１０ａを有するフィルム５２を形成することができる。

なお、図１４に示すフィルムの作製方法においては、フィルム５０として金属フィルムを用いることが好ましい。次に、図１４（Ａ）乃至図１４（Ｃ）の工程を経たのち、金属フィルムの一方の面または両方の面にヒートシール層を設けることが好ましい。

次に、図１３及び図１４とは異なる方法で複数の凸部を有するフィルムを形成する方法を、図１５を用いて説明する。図１５は、エンボスプレートを用いて、フィルムの両面にエンボス加工を行う例である。また、一方の面側に頂部を有する凸部と、他方の面側に頂部を有する凸部とを備えたフィルムの形成方法である。

図１５（Ａ）に示すように、凸部５６ａ及び凹部５６ｂを有するエンボスプレート５６と、凸部５７ａ及び凹部５７ｂを有するエンボスプレート５７と、を準備する。

次に、エンボスプレート５６、５７の間に、フィルム５０を設ける。

次に、エンボスプレート５６を図１５（Ａ）に示す矢印６１の方向、即ちフィルム５０の一方の面の方向に押し付け、エンボスプレート５７をフィルム５０の図１５（Ａ）に示す矢印６２の方向、即ちフィルム５０の他方の面の方向に押し付ける（図１５（Ｃ）参照）。このとき、エンボスプレート５６の凸部５６ａと、エンボスプレート５７の凹部５７ｂが嵌り、且つエンボスプレート５６の凹部５６ｂと、エンボスプレート５７の凸部５７ａが嵌るように、エンボスプレート５６、５７の位置調整を行うことが好ましい。

ここで、エンボスプレート５６の凸部５６ａの高さｈ６は、エンボスプレート５７の凹部５７ｂの深さｈ９より小さいことが好ましい。また、エンボスプレート５６の凸部５６ａの幅ｆ６は、エンボスプレート５７の凹部５７ｂの幅ｆ９より小さいことが好ましい（図１５（Ｂ）参照）。

また、エンボスプレート５７の凸部５７ａの高さｈ７は、エンボスプレート５６の凹部５６ｂの深さｈ８より小さいことが好ましい。また、エンボスプレート５７の凸部５７ａの幅ｆ７は、エンボスプレート５６の凹部５６ｂの幅ｆ８より小さいことが好ましい（図１５（Ｂ）参照）。

これらの結果、図１５（Ｄ）に示すように、一方の面側に頂部を有する凸部と、他方の面側に頂部を有する凸部を備えたフィルム５８を形成することができる。また、該凸部において、凸部の底部より厚い領域を凸部の頂部に形成することが可能である。

また、エンボスロール及びエンボスプレートを用いることに限定されず、フィルムの一部に浮き彫り（レリーフ）を形成してもよい。

次に、二次電池の作製方法について、説明する。本実施の形態では、凸部を有するフィルム１０を中央で折り曲げて２つの端部を重ね、３辺を接着層で封止する方法を用いる。

フィルム１０を図１２（Ｂ）の点線で示した部分で折り、図１６（Ａ）に示す状態とする。

また、図１６（Ｂ）に示すように二次電池を構成する正極集電体１２、セパレータ１３、負極集電体１４を積層したものを用意する。なお、図示しないが、正極集電体１２には、正極活物質層が表面の一部に形成される。また、負極集電体１４には、負極活物質層が表面の一部に形成される。また、正極集電体１２や負極集電体１４などの集電体としては、ステンレス、金、白金、亜鉛、鉄、ニッケル、銅、アルミニウム、チタン、タンタル等の金属、及びこれらの合金など、導電性の高く、リチウムイオン等のキャリアイオンと合金化しない材料を用いることができる。また、シリコン、チタン、ネオジム、スカンジウム、モリブデンなどの耐熱性を向上させる元素が添加されたアルミニウム合金を用いることができる。また、シリコンと反応してシリサイドを形成する金属元素で形成してもよい。シリコンと反応してシリサイドを形成する金属元素としては、ジルコニウム、チタン、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、コバルト、ニッケル等がある。また、集電体は、箔状、板状（シート状）、網状、円柱状、コイル状、パンチングメタル状、エキスパンドメタル状等の形状を適宜用いることができる。集電体は、厚みが５μｍ以上４０μｍ以下のものを用いるとよい。なお、ここでは説明を簡略にするため、正極活物質層が形成された正極集電体１２、セパレータ１３、負極活物質層が形成された負極集電体１４の積層の組み合わせを１つにして外装体に収納する例を示したが、二次電池の容量を大きくするために組み合わせを複数重ねて外装体に収納する。

そして図１６（Ｃ）に示す封止層１５を有するリード電極１６を２つ用意する。リード電極１６はリード端子とも呼ばれ、二次電池の正極または負極を外装フィルムの外側へ引き出すために設けられる。リード電極として、正極リードはアルミニウムを用い、負極リードはニッケルメッキを施した銅を用いる。

そして、正極リードと、正極集電体１２の突出部を超音波溶接などにより、電気的に接続する。また、負極リードと、負極集電体１４の突出部を超音波溶接などにより、電気的に接続する。

そして、電解液を入れるための一辺を残すため、フィルム１０の２辺に対して熱圧着を行って封止する。熱圧着の際、リード電極に設けられた封止層１５も溶けてリード電極とフィルム１０との間が固定される。そして、減圧下、或いは不活性ガス雰囲気下で所望の量の電解液を袋状となったフィルム１０の内側に滴下する。そして、最後に、熱圧着をせずに残していたフィルムの周縁に対して熱圧着を行って封止する。

こうして図１６（Ｄ）に示す二次電池４０を作製することができる。

得られた二次電池４０の外装体であるフィルム１０は、凸部で形成される模様を有している。また、図１６（Ｄ）中の点線と端部の間の領域は熱圧着領域１７であり、その部分にも凸部で形成される模様を有する。中央部に比べると熱圧着領域１７の凸部の高さは小さいが、二次電池を曲げた時に加わる応力を緩和することができる。

また、図１６（Ｄ）中の一点鎖線Ａ−Ｂで切断した断面の一例を図１６（Ｅ）に示す。

図１６（Ｅ）に示すように、フィルム１０の凹凸は、正極集電体１２と重なる領域と、熱圧着領域１７で異なる。なお、図１６（Ｅ）に示すように、正極集電体１２、正極活物質層１８、セパレータ１３、負極活物質層１９、負極集電体１４の順で積層されたものが、折り曲げたフィルム１０に挟まれ、さらに端部において接着層３０で封止されており、その他の空間には電解液２０を有している。即ち、フィルム１０の内部には、電解液２０が充填される。

正極活物質層１８に用いる正極活物質としては、オリビン型の結晶構造、層状岩塩型の結晶構造、またはスピネル型の結晶構造を有する複合酸化物等がある。正極活物質として、例えばＬｉＦｅＯ_２、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、Ｖ_２Ｏ_５、Ｃｒ_２Ｏ_５、ＭｎＯ_２等の化合物を用いる。

または、複合材料（一般式ＬｉＭＰＯ_４（Ｍは、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｃｏ（ＩＩ）、Ｎｉ（ＩＩ）の一以上））を用いることができる。一般式ＬｉＭＰＯ_４の代表例としては、ＬｉＦｅＰＯ_４、ＬｉＮｉＰＯ_４、ＬｉＣｏＰＯ_４、ＬｉＭｎＰＯ_４、ＬｉＦｅ_ａＮｉ_ｂＰＯ_４、ＬｉＦｅ_ａＣｏ_ｂＰＯ_４、ＬｉＦｅ_ａＭｎ_ｂＰＯ_４、ＬｉＮｉ_ａＣｏ_ｂＰＯ_４、ＬｉＮｉ_ａＭｎ_ｂＰＯ_４（ａ＋ｂは１以下、０＜ａ＜１、０＜ｂ＜１）、ＬｉＦｅ_ｃＮｉ_ｄＣｏ_ｅＰＯ_４、ＬｉＦｅ_ｃＮｉ_ｄＭｎ_ｅＰＯ_４、ＬｉＮｉ_ｃＣｏ_ｄＭｎ_ｅＰＯ_４（ｃ＋ｄ＋ｅは１以下、０＜ｃ＜１、０＜ｄ＜１、０＜ｅ＜１）、ＬｉＦｅ_ｆＮｉ_ｇＣｏ_ｈＭｎ_ｉＰＯ_４（ｆ＋ｇ＋ｈ＋ｉは１以下、０＜ｆ＜１、０＜ｇ＜１、０＜ｈ＜１、０＜ｉ＜１）等のリチウム化合物を材料として用いることができる。

または、一般式Ｌｉ_{（２−ｊ）}ＭＳｉＯ_４（Ｍは、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｃｏ（ＩＩ）、Ｎｉ（ＩＩ）の一以上、０≦ｊ≦２）等の複合材料を用いることができる。一般式Ｌｉ_{（２−ｊ）}ＭＳｉＯ_４の代表例としては、Ｌｉ_{（２−ｊ）}ＦｅＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}ＮｉＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}ＣｏＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}ＭｎＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｆｅ_ｋＮｉ_ｌＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｆｅ_ｋＣｏ_ｌＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｆｅ_ｋＭｎ_ｌＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｎｉ_ｋＣｏ_ｌＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｎｉ_ｋＭｎ_ｌＳｉＯ_４（ｋ＋ｌは１以下、０＜ｋ＜１、０＜ｌ＜１）、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｆｅ_ｍＮｉ_ｎＣｏ_ｑＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｆｅ_ｍＮｉ_ｎＭｎ_ｑＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｎｉ_ｍＣｏ_ｎＭｎ_ｑＳｉＯ_４（ｍ＋ｎ＋ｑは１以下、０＜ｍ＜１、０＜ｎ＜１、０＜ｑ＜１）、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｆｅ_ｒＮｉ_ｓＣｏ_ｔＭｎ_ｕＳｉＯ_４（ｒ＋ｓ＋ｔ＋ｕは１以下、０＜ｒ＜１、０＜ｓ＜１、０＜ｔ＜１、０＜ｕ＜１）等のリチウム化合物を材料として用いることができる。

また、正極活物質として、Ａ_ｚＭ_２（ＸＯ_４）_３（Ａ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｘ＝Ｓ、Ｐ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｓ、Ｓｉ）の一般式で表されるナシコン型化合物を用いることができる。ナシコン型化合物としては、Ｆｅ_２（ＭｎＯ_４）_３、Ｆｅ_２（ＳＯ_４）_３、Ｌｉ_３Ｆｅ_２（ＰＯ_４）_３等がある。また、正極活物質として、Ｌｉ_２ＭＰＯ_４Ｆ、Ｌｉ_２ＭＰ_２Ｏ_７、Ｌｉ_５ＭＯ_４（Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ）の一般式で表される化合物、ＮａＦｅＦ_３、ＦｅＦ_３等のペロブスカイト型フッ化物、ＴｉＳ_２、ＭｏＳ_２等の金属カルコゲナイド（硫化物、セレン化物、テルル化物）、ＬｉＭＶＯ_４等の逆スピネル型の結晶構造を有する酸化物、バナジウム酸化物系（Ｖ_２Ｏ_５、Ｖ_６Ｏ_１３、ＬｉＶ_３Ｏ_８等）、マンガン酸化物、有機硫黄化合物等の材料を用いることができる。

なお、キャリアイオンが、リチウムイオン以外のアルカリ金属イオンや、アルカリ土類金属イオンの場合、正極活物質として、リチウムの代わりに、アルカリ金属（例えば、ナトリウムやカリウム等）、アルカリ土類金属（例えば、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ベリリウム、マグネシウム等）を用いてもよい。

セパレータ１３としては、セルロース（紙）、または空孔が設けられたポリプロピレン、ポリエチレン等の絶縁体を用いることができる。

電解液は、電解質として、キャリアイオンが移動可能であり、且つキャリアイオンであるリチウムイオンを有する材料を用いる。電解質の代表例としては、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、Ｌｉ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２Ｎ、Ｌｉ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_２Ｎ等のリチウム塩がある。これらの電解質は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を任意の組み合わせ及び比率で用いてもよい。

また、電解液の溶媒としては、キャリアイオンが移動可能な材料を用いる。電解液の溶媒としては、非プロトン性有機溶媒が好ましい。非プロトン性有機溶媒の代表例としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、γーブチロラクトン、アセトニトリル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン等があり、これらの一つまたは複数を用いることができる。また、電解液の溶媒としてゲル化される高分子材料を用いることで、漏液性等に対する安全性が高まる。また、蓄電池の薄型化及び軽量化が可能である。ゲル化される高分子材料の代表例としては、シリコーンゲル、アクリルゲル、アクリロニトリルゲル、ポリエチレンオキサイド系ゲル、ポリプロピレンオキサイド系ゲル、フッ素系ポリマーのゲル等がある。また、電解液の溶媒として、難燃性及び難揮発性であるイオン液体（常温溶融塩）を一つまたは複数用いることで、蓄電池の内部短絡や、過充電等によって内部温度が上昇しても、蓄電池の破裂や発火などを防ぐことができる。なお、イオン液体は、流動状態にある塩であり、イオン移動度（伝導度）が高い。また、イオン液体は、カチオンとアニオンとを含む。イオン液体としては、エチルメチルイミダゾリウム（ＥＭＩ）カチオンを含むイオン液体、またはＮ−メチル−Ｎ−プロピルピペリジニウム（ＰＰ_１３）カチオンを含むイオン液体などがある。

また、電解液の代わりに、硫化物系や酸化物系等の無機物材料を有する固体電解質や、ＰＥＯ（ポリエチレンオキシド）系等の高分子材料を有する固体電解質を用いることができる。固体電解質を用いる場合には、セパレータやスペーサの設置が不要となる。また、電池全体を固体化できるため、漏液のおそれがなくなり安全性が飛躍的に向上する。

また、負極活物質層１９の負極活物質としては、リチウムの溶解・析出、又はリチウムイオンの挿入・脱離が可能な材料を用いることができ、金属リチウム、炭素系材料、合金系材料等を用いることができる。

金属リチウムは、酸化還元電位が低く（標準水素電極に対して−３．０４５Ｖ）、重量及び体積当たりの比容量が大きい（それぞれ３８６０ｍＡｈ／ｇ、２０６２ｍＡｈ／ｃｍ^３）ため、好ましい。

炭素系材料としては、黒鉛、易黒鉛化性炭素（ソフトカーボン）、難黒鉛化性炭素（ハードカーボン）、カーボンナノチューブ、グラフェン、フラーレン、カーボンブラック等がある。

黒鉛としては、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、コークス系人造黒鉛、ピッチ系人造黒鉛等の人造黒鉛や、球状化天然黒鉛等の天然黒鉛がある。

黒鉛はリチウムイオンが黒鉛に挿入されたとき（リチウム−黒鉛層間化合物の生成時）に金属リチウムと同程度に卑な電位を示す（０．１Ｖ以上０．３Ｖ以下ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ^＋）。これにより、リチウムイオン二次電池は高い作動電圧を示すことができる。さらに、黒鉛は、単位体積当たりの容量が比較的高い、体積膨張が小さい、安価である、金属リチウムに比べて安全性が高い等の利点を有するため、好ましい。

負極活物質として、リチウムとの合金化・脱合金化反応により充放電反応を行うことが可能な合金系材料または酸化物も用いることができる。キャリアイオンがリチウムイオンである場合、合金系材料としては、例えば、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｇａ等のうち少なくとも一つを含む材料がある。このような元素は炭素に対して容量が大きく、特にシリコンは理論容量が４２００ｍＡｈ／ｇと飛躍的に高い。このため、負極活物質にシリコンを用いることが好ましい。このような元素を用いた合金系材料としては、例えば、Ｍｇ_２Ｓｉ、Ｍｇ_２Ｇｅ、Ｍｇ_２Ｓｎ、ＳｎＳ_２、Ｖ_２Ｓｎ_３、ＦｅＳｎ_２、ＣｏＳｎ_２、Ｎｉ_３Ｓｎ_２、Ｃｕ_６Ｓｎ_５、Ａｇ_３Ｓｎ、Ａｇ_３Ｓｂ、Ｎｉ_２ＭｎＳｂ、ＣｅＳｂ_３、ＬａＳｎ_３、Ｌａ_３Ｃｏ_２Ｓｎ_７、ＣｏＳｂ_３、ＩｎＳｂ、ＳｂＳｎ等がある。

また、負極活物質として、ＳｉＯ、ＳｎＯ、ＳｎＯ_２、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）、リチウムチタン酸化物（Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２）、リチウム−黒鉛層間化合物（Ｌｉ_ｖＣ_６）、五酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）、酸化タングステン（ＷＯ_２）、酸化モリブデン（ＭｏＯ_２）等の酸化物を用いることができる。なお、ＳｉＯとは、ケイ素リッチの部分を含むケイ素酸化物の粉末を指しており、ＳｉＯ_ｙ（２＞ｙ＞０）とも表記できる。例えばＳｉＯは、Ｓｉ_２Ｏ_３、Ｓｉ_３Ｏ_４、またはＳｉ_２Ｏから選ばれた単数または複数を含む材料や、Ｓｉの粉末と二酸化ケイ素ＳｉＯ_２の混合物も含む。また、ＳｉＯは他の元素（炭素、窒素、鉄、アルミニウム、銅、チタン、カルシウム、マンガンなど）を含む場合もある。即ち、ＳｉＯは単結晶Ｓｉ、アモルファスＳｉ、多結晶Ｓｉ、Ｓｉ_２Ｏ_３、Ｓｉ_３Ｏ_４、Ｓｉ_２Ｏ、ＳｉＯ_２から選ばれる複数を含む材料を指している。また、ＳｉＯは有色材料である。ＳｉＯではないＳｉＯ_ｘ（ｘは２以上）であれば無色透明、或いは白色であり、区別することができる。ただし、二次電池の材料としてＳｉＯを用いて二次電池を作製した後、充放電を繰り返すなどによって、ＳｉＯが酸化した場合には、ＳｉＯ_２に変質する場合もある。

また、負極活物質として、リチウムと遷移金属の複窒化物である、Ｌｉ_３Ｎ型構造をもつＬｉ_３−ｗＭ_ｗＮ（Ｍ＝Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ）を用いることができる。例えば、Ｌｉ_２．６Ｃｏ_０．４Ｎ_３は大きな充放電容量（９００ｍＡｈ／ｇ、１８９０ｍＡｈ／ｃｍ^３）を示し好ましい。

リチウムと遷移金属の複窒化物を用いると、負極活物質中にリチウムイオンを含むため、正極活物質としてリチウムイオンを含まないＶ_２Ｏ_５、Ｃｒ_３Ｏ_８等の材料と組み合わせることができ好ましい。なお、正極活物質にリチウムイオンを含む材料を用いる場合でも、あらかじめ正極活物質に含まれるリチウムイオンを脱離させておくことで負極活物質としてリチウムと遷移金属の複窒化物を用いることができる。

また、コンバージョン反応が生じる材料を負極活物質として用いることもできる。例えば、酸化コバルト（ＣｏＯ）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化鉄（ＦｅＯ）等の、リチウムと合金化反応を行わない遷移金属酸化物を負極活物質に用いてもよい。コンバージョン反応が生じる材料としては、さらに、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＣｕＯ、Ｃｕ_２Ｏ、ＲｕＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ_３等の酸化物、ＣｏＳ_０．８９、ＮｉＳ、ＣｕＳ等の硫化物、Ｚｎ_３Ｎ_２、Ｃｕ_３Ｎ、Ｇｅ_３Ｎ_４等の窒化物、ＮｉＰ_２、ＦｅＰ_２、ＣｏＰ_３等のリン化物、ＦｅＦ_３、ＢｉＦ_３等のフッ化物でも起こる。なお、上記フッ化物の電位は高いため、正極活物質として用いてもよい。

また、負極活物質層１９には、上述した負極活物質の他、活物質の密着性を高めるための結着剤（バインダ）、負極活物質層１９の導電性を高めるための導電助剤等を有してもよい。

二次電池の構成は、例えば、セパレータ１３の厚さは約１５μｍ以上約３０μｍ以下、正極集電体１２は約１０μｍ以上約４０μｍ以下、正極活物質層１８は約５０μｍ以上約１００μｍ以下、負極活物質層１９は約５０μｍ以上約１００μｍ以下、負極集電体１４は約５μｍ以上約４０μｍ以下である。フィルム１０の厚さは、約２０μｍ以上約５００μｍ以下である。また、フィルム１０における凸部の高さは、約１０μｍ以上約４００μｍ以下である。フィルム１０における凸部の高さが２ｍｍ以上の場合には、二次電池全体の厚さが厚すぎてしまう。

単位体積当たりの電池の容量は大きい方が好ましい。単位体積当たりの電池の容量は、二次電池全体に占める電池部分の体積が大きいほど大きくなる。フィルム１０における凸部の高さを大きくし、二次電池全体の厚みが増すと、単位体積当たりに占める電池の割合が小さくなり、電池の容量も小さくなる。

なお、図１６（Ｅ）では接着層３０が部分的にしか図示されていないが、フィルムにはポリプロピレンからなる層がフィルムを貼りあわせる側の面に設けられ、熱圧着した部分のみが接着層３０となる。

また、図１６（Ｅ）では、フィルム１０の下側を固定して圧着している例を示している。この場合には上側が大きく曲げられ、段差が形成されるため、折り曲げたフィルム１０の間に上記積層の組み合わせを複数、例えば８つ以上設ける場合には、その段差が大きくなり、上側のフィルム１０に応力がかかりすぎる恐れがある。また、そのため、上側のフィルムの端部と、下側のフィルムの端部の位置ずれが大きくなる恐れもある。その場合、端部に位置ずれがないように、下側のフィルムにも段差を設け、応力が均等化するように中央で圧着する構成としてもよい。

また、大きな位置ずれが起きた場合には、一方のフィルムの端部の一部がもう一方のフィルムと重なっていない領域がある。この領域を切り取って上側のフィルムの端部と下側のフィルムの端部をそろえて位置ずれを修正してもよい。

ここで、図１７を用いて二次電池の充電時の電流の流れを説明する。リチウムを用いた二次電池を一つの閉回路とみなした時、リチウムイオンの動きと電流の流れは同じ向きになる。なお、リチウムを用いた二次電池では、充電と放電でアノード（陽極）とカソード（陰極）が入れ替わり、酸化反応と還元反応とが入れ替わることになるため、反応電位が高い電極を正極と呼び、反応電位が低い電極を負極と呼ぶ。したがって、本明細書においては、充電中であっても、放電中であっても、逆パルス電流を流す場合であっても、充電電流を流す場合であっても、正極は「正極」または「＋極（プラス極）」と呼び、負極は「負極」または「−極（マイナス極）」と呼ぶこととする。酸化反応や還元反応に関連したアノード（陽極）やカソード（陰極）という用語を用いると、充電時と放電時とでは、逆になってしまい、混乱を招く可能性がある。したがって、アノード（陽極）やカソード（陰極）という用語は、本明細書においては用いないこととする。仮にアノード（陽極）やカソード（陰極）という用語を用いる場合には、充電時か放電時かを明記し、正極（プラス極）と負極（マイナス極）のどちらに対応するものかも併記することとする。

図１７に示す２つの端子には充電器が接続され、二次電池４０が充電される。二次電池４０の充電が進めば、電極間の電位差は大きくなる。図１７では、二次電池４０の外部の端子から、正極集電体１２の方へ電子が流れ、二次電池４０の中において、正極集電体１２から負極集電体１４の方へ電流が流れ、負極から二次電池４０の外部の端子の方へ流れる電流の向きを正の向きとしている。つまり、充電電流の流れる向きを電流の向きとしている。

本実施の形態では、１枚の長方形フィルムを中央で折り曲げて２つの端部を重ねて封止する構造の例を示したが、フィルムの形状は長方形に限定されない。三角形、正方形、五角形等の多角形や、円形、星形など長方形以外の対称性のある任意の形でもよい。

本実施の形態では、携帯情報端末などに用いる小型の電池の例を示したが、特に限定されず、車両などに搭載する大型の電池にも適用することができる。

なお、本実施の形態では、リチウムイオン二次電池に適用した場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。様々な二次電池、例えば、鉛蓄電池、リチウムイオンポリマー二次電池、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・鉄蓄電池、ニッケル・亜鉛蓄電池、酸化銀・亜鉛蓄電池、固体電池、空気電池、などに適用することも可能である。または、様々な蓄電装置に適用することが可能であり、例えば、一次電池、コンデンサ、リチウムイオンキャパシタなどに適用することも可能である。さらに、太陽電池、光センサ、タッチセンサ、表示装置、ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）、光学フィルム（偏光板、位相差板、プリズムシート、光反射シート、光拡散シートなど）などに適用することも可能である。

（実施の形態２）
本実施の形態では、折り曲げたフィルム１０に実施の形態１とは一部異なる積層の組み合わせを複数収納する例を示す。

本実施の形態は、実施の形態１で示したエンボス加工を行ったフィルムと、エンボス加工を行っていないフィルムの間に収納する積層の組み合わせとしても使用することができる。

図１８（Ａ）に正極集電体１２、図１８（Ｂ）にセパレータ１３、図１８（Ｃ）に負極集電体１４、図１８（Ｄ）に封止層１５およびリード電極１６、図１８（Ｅ）にフィルム１０のぞれぞれの上面図を示す。

図１８においてそれぞれの寸法が概略等しく、図１８（Ｅ）中の一点鎖線で囲んだ領域２１は、図１８（Ｂ）のセパレータの寸法とほぼ同一である。また、図１８（Ｅ）中の破線と端部との間の領域は、熱圧着領域１７となる。

図１９（Ａ）は、正極集電体１２の両面に正極活物質層１８が設けられた例である。詳細に説明すると、負極集電体１４、負極活物質層１９、セパレータ１３、正極活物質層１８、正極集電体１２、正極活物質層１８、セパレータ１３、負極活物質層１９、負極集電体１４という順に配置されている。この積層構造を平面８０によって切断した際の断面図を図１９（Ｂ）に示す。

なお、図１９（Ａ）においてはセパレータを２つ使用している例が示されているが、１枚のセパレータを折り曲げ、両端を封止して袋状にし、その間に正極集電体１２を収納する構造とすることも可能である。袋状のセパレータに収納される正極集電体１２の両面に正極活物質層１８が形成される。

また、負極集電体１４の両面にも負極活物質層１９を設けることも可能である。図１９（Ｃ）には、片面のみに負極活物質層１９を有する２つの負極集電体１４の間に、両面に負極活物質層１９を有する３つの負極集電体１４と、両面に正極活物質層１８を有する４つの正極集電体１２と、８枚のセパレータ１３を挟んだ二次電池を構成する例を示している。この場合も、８枚のセパレータを用いず、袋状のセパレータを４枚用いてもよい。

積層数を増やすことで二次電池の容量を増やすことができる。また、正極集電体１２の両面に正極活物質層１８を設け、負極集電体１４の両面に負極活物質層１９を設けることで、二次電池の厚みを小さくすることができる。

図２０（Ａ）は正極集電体１２の片面のみに正極活物質層１８を設け、負極集電体１４の片面のみに負極活物質層１９を設けて形成した二次電池の図を示している。詳細に説明すると、負極集電体１４の片面に負極活物質層１９が設けられ、負極活物質層１９に接するようにセパレータ１３が積層されている。負極活物質層１９に接していない側のセパレータ１３の表面は正極活物質層１８が片面に形成された正極集電体１２の正極活物質層１８が接している。正極集電体１２の表面には、さらにもう１枚の正極活物質層１８が片面に形成された正極集電体１２が接している。その際、正極集電体１２は正極活物質層１８が形成されていない面同士が向かい合うように配置される。そして、さらにセパレータ１３が形成され、片面に負極活物質層１９が形成された負極集電体１４の負極活物質層１９がセパレータに接するように積層される。図２０（Ａ）の積層構造を平面９０によって切断した際の断面図を図２０（Ｂ）に示す。

図２０（Ａ）では２枚のセパレータを用いているが、１枚のセパレータを折り曲げ、両端を封止して袋状にし、その間に片面に正極活物質層１８を配置した正極集電体１２を２枚挟んでもよい。

図２０（Ｃ）は図２０（Ａ）の積層構造を複数積層した図を示している。図２０（Ｃ）では負極集電体１４の負極活物質層１９が形成されていない面同士を向かい合わせて配置させている。図２０（Ｃ）では１２枚の正極集電体１２と１２枚の負極集電体１４と１２枚のセパレータ１３が積層されている様子を示している。

正極集電体１２の片面のみに正極活物質層１８を設け、負極集電体１４の片面のみに負極活物質層１９を設けて積層させる構造は、正極集電体１２の両面に正極活物質層１８を設け、負極集電体１４の両面に負極活物質層１９を設ける構造と比較して、二次電池の厚みは大きくなってしまう。しかし、正極集電体１２の正極活物質層１８が形成されていない面は、別の正極集電体１２の正極活物質層１８が形成されていない面と向かい合っており、金属同士が接触している。同様に負極集電体１４の負極活物質層１９が形成されていない面は、別の負極集電体１４の負極活物質層１９が形成されていない面と向かい合っており、金属同士が接触している。金属同士が接触していることで、摩擦力が大きく働くことなく、金属が接触している面同士は滑りやすくなっている。このため、二次電池を曲げる際に、二次電池の内部で金属が滑るので、二次電池が曲げやすくなっている。

また、正極集電体１２の突出部と負極集電体１４の突出部はタブ部とも呼ばれている。二次電池を曲げる際は、正極集電体１２と負極集電体１４のタブ部が切断されやすい。これはタブ部が突出した細長い形状をしているため、タブ部の根本に応力がかかりやすいためである。

正極集電体１２の片面のみに正極活物質層１８を設け、負極集電体１４の片面のみに負極活物質層１９を設けて積層させる構造は、正極集電体１２同士が接する面と、負極集電体１４同士が接する面を有する。集電体同士が接する面は摩擦抵抗が小さく、電池を変形させた場合に生じる曲率半径差に起因する応力を逃がしやすい。また、正極集電体１２の片面のみに正極活物質層１８を設け、負極集電体１４の片面のみに負極活物質層１９を設けて積層させる構造は、タブ部の総厚みも増すため、正極集電体１２の両面に正極活物質層１８を設け、負極集電体１４の両面に負極活物質層１９を設けた構造と比べて応力が分散し、タブ部分で断線しにくくなる。

このように積層し、正極集電体１２を全て固定して電気的に接続する場合、一度に接合のできる超音波溶接を行う。さらに、正極集電体１２に加えて、リード電極とも重ねて超音波溶接を行うと効率よく、電気的に接続を行うことができる。

タブ部を他の正極集電体のタブ部と重ねて圧力をかけながら超音波を印加することで、超音波溶接を行うことができる。

（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態１または２を用いて得られるリチウムイオン二次電池を組み込んだ電子機器の一例を示す。

実施の形態１または２を用いて得られる二次電池は、外装体が薄く柔軟性を有するフィルムであり、フレキシブルな形状に変形させることができる。

フレキシブルな形状を備える二次電池を適用した電子機器として、例えば、ヘッドマウントディスプレイやゴーグル型ディスプレイのような表示装置、テレビ（テレビジョン受信機ともいう）、デスクトップ型やノート型等のパーソナルコンピュータ、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、電子手帳、電子書籍、電子翻訳機、玩具、マイクロフォン等の音声入力機器、電気シェーバ、電動歯ブラシ、電子レンジ等の高周波加熱装置、電気炊飯器、電気洗濯機、電気掃除機、温水器、扇風機、毛髪乾燥機、加湿器や除湿器やエアコンディショナ等の空気調和設備、食器洗い器、食器乾燥器、衣類乾燥器、布団乾燥器、電気冷蔵庫、電気冷凍庫、電気冷凍冷蔵庫、ＤＮＡ保存用冷凍庫、懐中電灯、電動工具、煙感知器、ガス警報装置や防犯警報装置等の警報装置、産業用ロボット、補聴器、心臓ペースメーカ、Ｘ線撮影装置、放射線測定器、電気マッサージ器や透析装置等の健康機器や医療機器、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、照明装置、ヘッドホン、ステレオ、リモートコントローラ、置き時計や壁掛け時計等の時計、コードレス電話子機、トランシーバ、歩数計、電卓、デジタルオーディオプレーヤ等の携帯型又は据置型の音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。

また、フレキシブルな形状を備える二次電池を、家屋やビルの内壁または外壁や、自動車の内装または外装の曲面に沿って組み込むことも可能である。

図２３（Ａ）は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機７４００は、筐体７４０１に組み込まれた表示部７４０２の他、操作ボタン７４０３、外部接続ポート７４０４、スピーカ７４０５、マイク７４０６などを備えている。なお、携帯電話機７４００は、二次電池７４０７を有している。

図２３（Ｂ）は、携帯電話機７４００を湾曲させた状態を示している。携帯電話機７４００を外部の力により変形させて全体を湾曲させると、その内部に設けられている二次電池７４０７も湾曲される。また、その時、曲げられた二次電池７４０７の状態を図２３（Ｃ）に示す。二次電池７４０７はラミネート構造の蓄電池（積層構造電池、フィルム外装電池とも呼ばれる）である。二次電池７４０７は曲げられた状態で固定されている。なお、二次電池７４０７は集電体７４０９と電気的に接続されたリード電極７４０８を有している。例えば、二次電池７４０７の外装体のフィルムにエンボス加工を行っており、二次電池７４０７が曲げられた状態での信頼性が高い構成となっている。さらに、携帯電話機７４００は、ＳＩＭカードを挿入するためのスロットや、ＵＳＢメモリなどＵＳＢデバイスを接続するコネクタ部などを設けてもよい。

図２３（Ｄ）は、曲げることのできる携帯電話の一例を示している。前腕に巻くような形状に曲げれば、図２３（Ｅ）に示すバングル型の携帯電話にすることができる。携帯電話７１００は、筐体７１０１、表示部７１０２、操作ボタン７１０３、及び二次電池７１０４を備える。また、図２３（Ｆ）に曲げた状態の二次電池７１０４を示す。二次電池７１０４は曲げられた状態で使用者の腕への装着時に、筐体が変形して二次電池７１０４の一部または全部の曲率が変化する。具体的には、曲率半径が１０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の範囲内で筐体または二次電池７１０４の主表面の一部または全部が変化する。なお、二次電池７１０４は集電体７１０６と電気的に接続されたリード電極７１０５を有している。例えば、二次電池７１０４の外装体のフィルムの表面に複数の凹凸を形成するプレス加工を行っており、二次電池７１０４が曲率を変化させて曲げられる回数が多くとも高い信頼性を維持できる構成となっている。さらに、携帯電話７１００は、ＳＩＭカードを挿入するためのスロットや、ＵＳＢメモリなどＵＳＢデバイスを接続するコネクタ部などを設けてもよい。また、図２３（Ｄ）に示す携帯電話の中央部分を折り曲げると、図２３（Ｇ）に示すような形状にすることもできる。また、携帯電話の中央部分をさらに折り曲げて図２３（Ｈ）に示すように携帯電話の端部が重なるようにして小型化させ、使用者のポケットなどに入れるサイズにできる。このように、図２３（Ｄ）に示す携帯電話は、複数の形状に変化することのできる電子機器であり、それを実現するためには少なくとも筐体７１０１、表示部７１０２、及び二次電池７１０４が可撓性を有することが望ましい。

また、図２４（Ａ）は、掃除機の一例を示している。掃除機に二次電池を備えることでコードレスとすることができ、掃除機内部はゴミを吸い取り収納する集塵スペースを確保するため、二次電池７６０４の占める空間は小さければ小さいほど好ましい。従って、薄型であり、外側表面と集塵スペースとの間に曲げることのできる二次電池７６０４を配置することは有用である。

掃除機７６００は、操作ボタン７６０３、及び二次電池７６０４を備える。また、図２４（Ｂ）に曲げた状態の二次電池７６０４を示す。二次電池７６０４は、外装体のフィルムにエンボス加工を行っており、二次電池７６０４が曲げられた状態での信頼性が高い構成となっている。二次電池７６０４は負極と電気的に接続されたリード電極７６０１と、正極と電気的に接続されたリード電極７６０２を有する。

また、外装体の一つの短辺に１つの集電体をそれぞれ露出させている二次電池の例として、図２４（Ｃ）に曲げた状態の二次電池７６０５を示す。図２４（Ｃ）では、二次電池７６０５は、外装体の一の短辺の側から正極集電体１２の一部が露出し、外装体の他の短辺の側から負極集電体１４の一部が露出している。二次電池７６０５の外装体のフィルムにもエンボス加工を行なっており、曲げることができ、信頼性が高い。なお、外装体の一つの短辺に１つのリード電極を露出させる構成としてもよい。

薄型の二次電池７６０４は実施の形態１または２に示したラミネート構造の二次電池の作製方法を用いて作製することができる。

薄型の二次電池７６０４はラミネート構造であり、曲げられて固定されている。また、掃除機７６００は、薄型の二次電池７６０４の電力残量などを表示する表示部７６０６を有しており、掃除機の外表面の形状に合わせて表示面も湾曲されている表示部７６０６である。また、掃除機はコンセントに接続するための接続コードを有し、薄型の二次電池７６０４に十分な電力が充電されれば、接続コードを外して掃除機を使用することもできる。また、薄型の二次電池７６０４の充電は接続コードを用いず、ワイヤレスで無線充電を行ってもよい。

また、曲げることのできる二次電池を車両に搭載すると、ハイブリッド車（ＨＥＶ）、電気自動車（ＥＶ）、又はプラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）等の次世代クリーンエネルギー自動車を実現できる。また、農業機械、電動アシスト自転車を含む原動機付自転車、自動二輪車、電動車椅子、電動カート、小型又は大型船舶、潜水艦、固定翼機や回転翼機等の航空機、ロケット、人工衛星、宇宙探査機や惑星探査機、宇宙船などの移動体に曲げることのできる二次電池を搭載することもできる。

図２５において、本発明の一態様を用いた車両を例示する。図２５（Ａ）に示す自動車８１００は、走行のための動力源として電気モーターを用いる電気自動車である。または、走行のための動力源として電気モーターとエンジンを適宜選択して用いることが可能なハイブリッド自動車である。ラミネート構造の二次電池を車両に搭載する場合、複数のラミネート構造の二次電池を集積させたバッテリーモジュールを一箇所または複数個所に設置する。本発明の一態様を用いることで、二次電池自体を小型軽量化することができ、例えば、タイヤの内側に曲面を有する二次電池を設け、航続距離の長い車両を実現することができる。また、様々な形状とした二次電池を車両の隙間に配置することができ、トランクのスペースや車内の乗車スペースを確保できる。また、自動車８１００は二次電池を有する。二次電池は電気モーターを駆動するだけでなく、ヘッドライト８１０１やルームライト（図示せず）などの発光装置に電力を供給することができる。

また、二次電池は、自動車８１００が有するスピードメーター、タコメーターなどの表示装置に電力を供給することができる。また、二次電池は、自動車８１００が有するナビゲーションシステムなどの半導体装置に電力を供給することができる。

図２５（Ｂ）に示す自動車８２００は、自動車８２００が有する二次電池にプラグイン方式や非接触給電方式等により外部の充電設備から電力供給を受けて、充電することができる。図２５（Ｂ）に、地上設置型の充電装置８０２１から自動車８２００に搭載された二次電池に、ケーブル８０２２を介して充電を行っている状態を示す。充電に際しては、充電方法やコネクタの規格等はＣＨＡｄｅＭＯ（登録商標）やコンボ等の所定の方式で適宜行えばよい。充電装置８０２１は、商用施設に設けられた充電ステーションでもよく、また家庭の電源であってもよい。例えば、プラグイン技術によって、外部からの電力供給により自動車８２００に搭載された二次電池を充電することができる。充電は、ＡＣＤＣコンバータ等の変換装置を介して、交流電力を直流電力に変換して行うことができる。

また、図示しないが、受電装置を車両に搭載し、地上の送電装置から電力を非接触で供給して充電することもできる。この非接触給電方式の場合には、道路や外壁に送電装置を組み込むことで、停車中に限らず走行中に充電を行うこともできる。また、この非接触給電の方式を利用して、２台の車両どうしで電力の送受信を行ってもよい。さらに、車両の外装部に太陽電池を設け、停車時や走行時に二次電池の充電を行ってもよい。このような非接触での電力の供給には、電磁誘導方式や磁界共鳴方式を用いることができる。

本発明の一態様によれば、二次電池の設置場所の自由度が上がり、車の車両設計を効率よく行うことができる。また、本発明の一態様によれば、二次電池の特性を向上することができ、よって、二次電池自体を小型軽量化することができる。二次電池自体を小型軽量化できれば、車両の軽量化に寄与するため、航続距離を向上させることができる。また、車両に搭載した二次電池を車両以外の電力供給源として用いることもできる。この場合、電力需要のピーク時に商用電源を用いることを回避することができる。

本実施の形態は実施の形態１または２と自由に組み合わせることができる。

なお、ある一つの実施の形態の中で述べる内容（一部の内容でもよい）は、その実施の形態で述べる別の内容（一部の内容でもよい）、及び／又は、一つ若しくは複数の別の実施の形態で述べる内容（一部の内容でもよい）に対して、適用、組み合わせ、又は置き換えなどを行うことが出来る。

なお、実施の形態の中で述べる内容とは、各々の実施の形態において、様々な図を用いて述べる内容、又は明細書に記載される文章を用いて述べる内容のことである。

なお、ある一つの実施の形態において述べる図（一部でもよい）は、その図の別の部分、その実施の形態において述べる別の図（一部でもよい）、及び／又は、一つ若しくは複数の別の実施の形態において述べる図（一部でもよい）に対して、組み合わせることにより、さらに多くの図を構成させることが出来る。

１０フィルム
１０ａ凸部
１０ａ＿１凸部
１０ａ＿２凸部
１０ｂ凸部
１０ｃ空間
１０ｄ平坦部
１１フィルム
１２正極集電体
１３セパレータ
１４負極集電体
１５封止層
１６リード電極
１７熱圧着領域
１８正極活物質層
１９負極活物質層
２０電解液
２１領域
３０接着層
４０二次電池
５０フィルム
５１フィルム
５２フィルム
５３エンボスロール
５３ａ凸部
５４ロール
５５エンボスロール
５５ａ凸部
５６エンボスプレート
５６ａ凸部
５６ｂ凹部
５７エンボスプレート
５７ａ凸部
５７ｂ凹部
５８フィルム
６０進行方向
６１矢印
６２矢印
６５金属フィルム
６６絶縁物フィルム
６７絶縁物フィルム
８０平面
９０平面
１７００曲面
１７０１平面
１７０２曲線
１７０３曲率半径
１７０４曲率中心
１８００曲率中心
１８０１フィルム
１８０２曲率半径
１８０３フィルム
１８０４曲率半径
１８０５電池材料
７１００携帯電話
７１０１筐体
７１０２表示部
７１０３操作ボタン
７１０４二次電池
７１０５リード電極
７１０６集電体
７４００携帯電話機
７４０１筐体
７４０２表示部
７４０３操作ボタン
７４０４外部接続ポート
７４０５スピーカ
７４０６マイク
７４０７二次電池
７４０８リード電極
７４０９集電体
７６００掃除機
７６０１リード電極
７６０２リード電極
７６０３操作ボタン
７６０４二次電池
７６０５二次電池
７６０６表示部
８０２１充電装置
８０２２ケーブル
８１００自動車
８１０１ヘッドライト
８２００自動車

Claims

フィルムで封止されている二次電池であって、
前記フィルムは、複数の凸部を有し、
前記凸部は、前記フィルムの一方の面において突出し、他方の面においてくぼみを有し、
前記凸部の頂部は、前記凸部の底部より厚いことを特徴とする二次電池。
請求項１において、
前記凸部は、前記頂部の厚さが前記底部の厚さの１．５倍以上である領域を有することを特徴とする二次電池。
フィルムで封止されている二次電池であって、
前記フィルムは、第１の面において突出し、第２の面においてくぼみを有する第１の凸部と、
前記第２の面において突出し、前記第１の面においてくぼみを有する第２の凸部と、を有し、
前記第１の面と前記第２の面は、互いに反対の面であり、
前記第１の凸部の頂部は、前記第１の凸部の底部より厚く、
前記第２の凸部の頂部は、前記第２の凸部の底部より厚いことを特徴とする二次電池。
請求項３において、
前記第１の凸部は、前記第１の凸部の頂部の厚さが前記第１の凸部の底部の厚さの１．５倍以上である領域を有し、
前記第２の凸部は、前記第２の凸部の頂部の厚さが前記第２の凸部の底部の厚さの１．５倍以上である領域を有することを特徴とする二次電池。
請求項３または４において、
前記第１の凸部の頂部は、前記第２の凸部の頂部と同じ厚さである領域を有することを特徴とする二次電池。
請求項３または４において、
前記第１の凸部の頂部は、前記第２の凸部の頂部と異なる厚さである領域を有することを特徴とする二次電池。
請求項３乃至６のいずれか一項において、
前記第１の凸部は、第１の方向に配列され、
前記第２の凸部は、第２の方向に配列され、
前記第１の方向及び前記第２の方向が、交差していることを特徴とする二次電池。
請求項３乃至６のいずれか一項において、
前記第１の凸部は、第１の方向に配列され、
前記第２の凸部は、第２の方向に配列され、
前記第１の方向及び前記第２の方向は、平行であることを特徴とする二次電池。
請求項１乃至８のいずれか一項において、
前記フィルムは、金属フィルムと、前記金属フィルムの少なくとも一方の面に接する絶縁物フィルムとを有することを特徴とする二次電池。
請求項１乃至９のいずれか一項において、
前記フィルムの間に、
少なくとも正極活物質層と、負極活物質層と、電解液を含み、
前記フィルムの凸部の内側に、前記電解液が充填されることを特徴とする二次電池。