CN104247124A - 二次电池 - Google Patents

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Abstract

提供一种将以正极层和负极层来包夹蓄电层的全固体型的二次电池结构作为单层二次电池来应用的、并从容积上、制造上、定位上等一个以上的观点来看，比过去更优良的二次电池。本发明的二次电池应用折叠单层二次电池，所述折叠单层二次电池是将折叠方向交替改变为反方向地对单层二次电池进行了两次以上折叠的折叠单层二次电池，所述单层二次电池是以正电极层及负电极层来包夹蓄电层的片状的单层二次电池。

Description

二次电池
技术领域
本发明涉及一种二次电池，例如，其可应用于基于利用金属氧化物的光激发结构变化而在能隙中形成新的能级并捕获电子的动作原理的二次电池(以下，称为量子电池)中。
背景技术
作为二次电池，已知镍氢电池(Ni-MH)或锂离子二次电池(LIB)等。另一方面，近年来，需求小型且大容量的电池。因此，将单独地作为二次电池发挥作用的单位(以下，称为单层电池)进行多个重叠。
在非专利文献1的第319页-320页中，记载有如图1及图2所示的圆筒型及方形的镍氢电池(Ni-MH)的结构。圆筒型电池1A的话，将规定形状的薄板状的正极2及负极3隔着分隔板4而卷绕成漩涡状(漩涡可视为将单层电池进行了重叠)，***到圆筒型的壳体5并注入电解液后进行密封而完成为电池。方形电池1B的话，对在规定形状的薄板状的正极2及负极3之间隔有分隔板4的结构进行叠层，***到方形的壳体5中并注入电解液后进行密封而完成为电池。
在专利文献1中，记载有如图3所示的方形的锂离子二次电池的内部结构(极板组)。其记载有：在被弯折成锯齿形的分隔板4的连续体的谷沟内，交替***正极板2和负极板3，并在锯齿形方向进行挤压做成扁平的极板组1C。这种极板组被***到方形的外装罐并注入电解液后进行密封而完成为方形电池。
又，近年来，进行固体薄膜化而构成的全固体型的二次电池得到研究、开发，作为实现小型化的二次电池而被期待。在图4中，示出表示全固体型的二次电池的构成的立体图及截面图。在图4中，省略正极端子及负极端子等端子构件、外装构件和覆盖构件等安装构件等。全固体型的二次电池1D在负极层3和正极层2之间具有充放电时会产生内部变化的固体的层(以下，称为蓄电层)6。作为全固体型的二次电池1D，有上述的量子电池、全固体型的锂离子二次电池等。在量子电池的情况下，在负极层3和正极层2之间设置有用充电动作来积蓄(捕获)电子并用放电动作来将积蓄了的电子放出的层(如后所述，将该层称为充电层)，此充电层6相当于蓄电层6。又，在全固体型的锂离子二次电池的情况下，在负极层3和正极层2之间设置有固体电解质层，该固体电解质层相当于蓄电层6。另外，在将图4所示的结构作为单层电池来叠层那样的情况下，优选在蓄电层6的周围等处设置将负极层3和正极层2绝缘、或保护蓄电层6的周围的密封件7(但是，密封件7并非为必需的构成要素)。
如周知那样，全固体型的二次电池1D也能够通过将单层电池进行串联叠层而提高端子电压，并能够通过将单层电池进行并联叠层而增大电流容量。
图5是示出将二次电池1D作为单层电池并将多个单层电池串联连接的、所容易考虑到的二次电池1E的截面图。在二次电池1E中的中间的单层电池(1D)的负极层3的下表面与下一段的单层电池的正极层2的上表面接触，最下段的单层电池的负极层3的下表面与负极端子板或负极端子层(以下，称为负极端子板)8的上表面接触，最上段的单层电池的正极层2的上表面与正极端子板或正极端子层(以下，称为正极端子板)9的上表面接触。负极端子板8及正极端子板9分别具有用于使负极端子、正极端子在未图示的安装构件的外部露出的延长部8a、9a。如果将二次电池1D的端子电压设为Vo，将电流容量设为Io(＝I×t(Ah))，将二次电池1D的叠层数(串联连接数)设为N，则二次电池1E的端子电压为N×Vo(例如，如果叠层数为6，则为6×Vo)，而电流容量成为Io。
图6是示出将二次电池1D作为单层电池并将多个单层电池并联连接的、所容易考虑到的二次电池1F的截面图。二次电池1F中的各单层电池(1D)被分别挟持于负极端子板8及正极端子板9之间，并在某单层电池的正极端子板9和其上段的单层电池的负极端子板8之间设置有绝缘层10。多个负极端子板8通过负极端子连结部8b被连结，多个正极端子板9通过正极端子连结部9b被连结，负极端子连结部8b及正极端子连结部9b分别具有用于使负极端子、正极端子在未图示的安装构件的外部露出的延长部8a、9a。如果将二次电池1D的端子电压设为Vo，将电流容量设为Io，将二次电池1D的叠层数(并联连接数)设为N，则二次电池1F的端子电压为Vo，容量成为N×Io(例如，如果叠层数为6，则为6×Io)。
为了实现高端子电压且大电流容量的二次电池，将单层电池的串联叠层和并联叠层组合即可。例如，通过将图6的被挟持在负极端子板8及正极端子板9之间的单层电池(1D)的部分置换为串联叠层了多个单层电池的部分，就能够构成高端子电压且大电流容量的二次电池。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-140707号公报
非专利文献
非专利文献1：电化学会电池技术委员会，“电池手册”，株式会社OHM社，平成22年2月发行(電気化学会電池技術委員会編、「電池ハンドブック」、株式会社オーム社、平成22年2月発行)
发明内容
发明所要解决的技术问题
图1-图3所示的现有的二次电池中，为了使相邻的单层电池的正极和负极绝缘，需要配置分隔板，又，因为确保电解液的收容空间，所以让电池的总容积缩小较为困难。又，图1-图3所示的二次电池中，由于利用化学反应，因此会有充放电性能劣化或寿命降低的情况。又，由于使用电解液，因此伴随漏液的风险。进而，在锂离子型的二次电池中，由于过充电、充放电而导致可靠性降低，或存在由于使用电解液而导致电极间短路的担忧。
通过使用全固体型的二次电池，伴随利用电解液而引发的问题的相当一部分被解决。
如上所述，通过使多个单层电池并联连接，能够增大二次电池的电流容量。然而，如图6所示，这种二次电池1F的话，必须在相邻的单层电池的负极端子板8及正极端子板9之间设置绝缘层10，又，必须设置与单层电池的负极层3的数量相同的负极端子板8，并且设置与单层电池的正极层2的数量相同的正极端子板9，从而二次电池1F的容积变大。
一般而言，以电池的实效容积相对于电池的总容积的的比例来求得电池的容积效率。如果考虑二次电池的充电周期，则虽然需求增大二次电池的电流容量，但是优选即使增大电流容量，电池的总容积也较小的情况。又，如果电池的总容积变小，则也关系到二次电池的小型化。虽然在电池的构成上负极端子板8和正极端子板9是必要的，但绝缘层10是不得已而设置的，其成为使容积效率降低的重大原因。
所期望的电流容量变得越大，则越使并联连接的单层电池的叠层数增大即可。但是，伴随着叠层数的增大，绝缘层10的数量也会增加(负极端子板8和正极端子板9的数量也会增加)，进一步增大总容积。
不论是并联连接还是串联连接，在将多个单层电池进行叠层的二次电池中，各单层电池的位置对准的要求较高。在图6所示的二次电池1F的情况下，从总容积的降低的观点来看，优选负极端子连结部8b和正极端子连接部9b接近单层电池1D为佳(图6的空隙L较短为佳)。例如，当任一单层电池向图6的右方偏移地被叠层，在该单层电池的负极层3与正极端子连结部9b接触的情况下会形成短路路径。因此，各单层电池的位置对准的要求较高，有可能招致制造效率的降低。
又，在叠层工序中，必须对与叠层数相同的单层电池进叠层处理，从而制造工时数较多。
因此，期望有如下的二次电池，即将以正极层和负极层来包夹蓄电层的全固体型的二次电池结构作为单层二次电池来应用的二次电池，并从容积上、制造上、定位上等一个以上的观点来看，比过去更优良的二次电池。
用于解决技术问题的手段
为了解决所述技术问题，本发明的二次电池应用折叠单层二次电池，该折叠单层二次电池是将折叠方向交替改变为反方向地对单层二次电池进行了两次以上折叠的折叠单层二次电池，该单层二次电池是以正电极层及负电极层来包夹蓄电层的片状的单层二次电池。
发明效果
根据本发明，由于应用了将折叠方向交替改变为反方向地对片状的单层二次电池进行了两次以上折叠的折叠单层二次电池，因此能够达成以下数个效果：能够完全不使用绝缘层或使绝缘层减少地抑制容积；能够抑制零件数，从而能够使制造高效；能够将正极端子构件或负极端子构件***折叠了的内部间隙中而提高定位精度等等。
附图说明
图1是对于现有的圆筒型的镍氢电池(Ni-MH)的内部结构作了一部份截断而示出的立体图。
图2是对于现有的方形的镍氢电池(Ni-MH)的内部结构作了一部份截断而示出的立体图。
图3是示出专利文献1所记载的方形的锂离子二次电池的内部结构(极板组)的立体图。
图4示出表示全固体型的二次电池的构成的立体图及截面图。
图5是示出将全固体型的二次电池作为单层电池并将多个单层电池串联连接的、所考虑到的二次电池的构成的截面图。
图6是示出将全固体型的二次电池作为单层电池并将多个单层电池并联连接的、所考虑到的二次电池的构成的截面图。
图7是示出第一实施方式的二次电池(其1)的构成的截面图。
图8是示出第一实施方式的二次电池(其2)的构成的截面图。
图9是示出第二实施方式的二次电池的构成的截面图。
图10是示出用于得到第二实施方式所涉及的多层折叠单层量子电池的折叠前的、将单层量子电池进行了多层重叠的状态的截面图。
图11是示出第二实施方式所涉及的多层折叠单层量子电池的各段的各折叠结构的截面图。
图12是示出第三实施方式的二次电池的构成的截面图。
图13是示出用于得到第三实施方式所涉及的两段折叠单层量子电池的折叠前的、将单层量子电池进行了两段重叠的状态的截面图。
图14是示出第四实施方式的二次电池的构成的截面图。
图15是示出应用了带舌片折叠单层量子电池的第一例的、第五实施方式的二次电池的构成的说明图。
图16是示出带舌片折叠单层量子电池的第二例的构成的说明图。
图17是示出带舌片折叠单层量子电池的第三例的构成的说明图。
图18是示出带舌片折叠单层量子电池的第四例的构成的说明图。
图19是示出带舌片折叠单层量子电池的第五例的构成的说明图。
图20是变形实施方式(其1)的二次电池的说明图。
图21是示出变形实施方式(其2)的二次电池的构成的截面图。
图22是示出变形实施方式(其3)的二次电池的构成的截面图。
具体实施方式
(A)关于量子电池
以下所说明的各实施方式的二次电池为应用了量子电池的技术的二次电池。因此，在各实施方式的说明前，先对量子电池作简单说明。
如上所述，量子电池是基于利用金属氧化物的光激发结构变化而在能隙中形成新的能级并捕获电子的动作原理的二次电池。
量子电池为全固体型的二次电池，单独作为二次电池而起作用的构成可用上述的图4来表示。即，量子电池(1D)在负极层3和正极层2之间具有充电层6。
充电层6为以充电动作来蓄积电子，以放电动作来放出蓄电电子，并在未进行充放电的状态下保持电子(蓄电)的层，应用光激发结构变化技术而形成。
在这里，光激发结构变化例如被记载于国际公开WO/2008/053561，为该申请案的发明者中泽明(也为本申请的发明者)所发现的现象(技术)。也就是说，中泽明发现，具有规定值以上的能隙的半导体且具有透光性的金属氧化物，若在被绝缘覆盖的状态下被给予有效的激发能量，则能隙内会大量产生不存在电子的能级。量子电池就是通过使这些能级捕获电子来进行充电，并通过放出已捕获的电子来进行放电的电池。
以绝缘涂膜覆盖的n型金属氧化物半导体的微粒子呈薄膜状附着于负极层3，n型金属氧化物半导体通过紫外线照射而引发光激发结构变化，从而充电层6变化成可蓄积电子。
在量子电池的情况下，正极层2具有：电极主体层、以与充电层6相接的方式形成的p型金属氧化物半导体层。设置p型金属氧化物半导体层是用于防止电子从电极主体层注入充电层6。负极层3与正极层2的电极主体层只要是作为导电层而形成的层即可。
以下所说明的各实施方式的二次电池利用一个或多个如图4所示作为单独的量子电池而发挥功能的单位(以下，称为单层量子电池)。各实施方式中所共通的技术思想在于，交替改变折叠方向地将单层量子电池进行两次以上折叠来利用。因此，单层量子电池的折叠方向的长度被形成为在折叠方向上具有所需要的长度的折叠次数倍程度的长度的形状。作为形状，优选为矩形，但并不被限定为矩形，也可为将圆形、椭圆形、六角形等作为单位并将单位形状在折叠方向上连结的形状。在这里，单层量子电池的形状优选为折叠后的各折叠部分的图形会完全地重合的形状，但并不被限定于此。
例如，单层量子电池中的正极层2及负极层3的膜厚可设为10nm-1μm左右，充电层6的膜厚可设为50nm-10μm左右。即，单层量子电池为片状的电池，并为可进行两次以上折叠的电池。又，由于充电层6是完全固体的层，而不是将粒子压实而形成的层，因此，不会有在弯折部分处损伤或发生龟裂那样的情况。
另外，关于图4的上述说明中也有所提及地，在单层量子电池中，密封件7也并非为必需的构成要素。如果在进行了折叠之后能够用空隙等防止负极层3和正极层2之间的短路等不需要的短路的话，则可省略密封件7。
(B)第一实施方式
接着，参照附图，对本发明的二次电池的第一实施方式进行说明。图7是示出第一实施方式所涉及的二次电池20A的构成的截面图，并为从与上述的图4的(B)相同的方向观察到的截面图。比起面方向的尺寸，图7更强调示出厚度方向的尺寸。
第一实施方式所涉及的二次电池20A具有进行了两次以上折叠(在图7中为两次的例子)的单层量子电池(以下，适当地称为折叠单层量子电池)21。在折叠单层量子电池21中，从下侧数起的第奇数个的折曲部为将正极层2作为内侧地来进行了折叠的部分，第偶数个的折曲部为将负极层3作为内侧地来进行了折叠的部分，如上所述，通过交替地改变折叠的方向，折叠单层量子电池21具有蛇腹结构。也可以按照所期望的电流容量来确定折叠前的单层量子电池的形状，并考虑安装形状等，选定单层量子电池的折叠次数。
在单层量子电池的通过折叠而成为相对向的正极层2的上下部分间，正极端子板9被***直到使其前端与折曲部的内面相接为止。又，正极端子板9与露出于折叠单层量子电池21的外部的正极层2(在后述的图8的情况下，该正极层2不存在)接触。全部的正极端子板9通过正极端子连结部9b被连结。在单层量子电池的通过折叠而成为相对向的负极层3的上下部分间，负极端子板8被***直到使其前端与折曲部的内面相接为止。又，负极端子板8与露出于折叠单层量子电池21的外部的负极层3接触。全部的负极端子板8通过负极端子连结部8b被连结。另外，也可省略图7所示的一部分的负极端子板8或一部分的正极端子板9。例如，图7中，位于最上方的正极端子板9及位于最下方的负极端子板8也可省略。相反地，也可留下这些正极端子板9及负极端子板8，而省略其他的正极端子板9及负极端子板8。
另外，负极端子板8及正极端子板9虽被命名为“板”，但并不仅为薄板，也可为薄膜状。又，并不需要使全面作电接触并起作用，也可为网格状或梳齿状等导电性构件欠缺了一部分的构件。
负极端子连结部8b及正极端子连结部9b分别具有用于使负极端子、正极端子在未图示的安装构件的外部露出的延长部8a、9a。在图7中，虽示出将负极端子连结部8b及正极端子连结部9b设置于左右的例子，但负极端子连结部8b及正极端子链接部9b的位置可为任意。例如，也可设为在纸面的法线方向的面前侧及里侧设置负极端子连结部8b及正极端子连结部9b，也可将负极端子连结部8b设置于左方，并将正极端子连结部9b设置于纸面的法线方向的面前侧。又，负极端子连结部8b及正极端子连结部9b也可分别为板状物或棒状物，又，并不被限定为一个构件，也可为在纸面的法线方向上排列有多个构件而形成的构件。
又，在图7中，虽示出负极端子板8、延长部8a及负极端子连结部8b被一体性构成，且正极端子板9、延长部9a及正极端子连结部9b被一体性构成的情况，但是，并不需要从一开始就为一体性的构成。例如，也可将负极端子板8、延长部8a及负极端子连结部8b作为分开的构件来构成，并在制造的过程中再进行连结。
如果负极端子板8、延长部8a及负极端子连结部8b能够以充分低的电阻值将负极层3和未图示的朝向外部的负极端子连接的话，则对于形状和材质并不作特别限定。同样地，如果正极端子板9、延长部9a及正极端子连结部9b能够以充分低的电阻值将正极层2及未图示的朝向外部的正极端子连接的话，则对于形状和材质并不作特别限定。
第一实施方式所涉及的二次电池20A由于应用折叠单层量子电池21，因此在具有与单层量子电池相同的从平面方向观察到的面积的情况下，能够显著增大电流容量。
又，第一实施方式所涉及的二次电池20A即使应用折叠结构，通过交替地改变折叠方向，也不需要确保正极及负极间的绝缘的绝缘层，而能够缩小总容积。
进而，由于折叠单层量子电池来进行利用，因此能够将二次电池20A所占有的面积缩小。例如，在应用了与图6所示的二次电池1F的单层电池相同面积的单层量子电池的情况下，能够使二次电池20A所占有的面积为二次电池20A的三分之一左右。
再进一步地，由于折叠单层量子电池来进行利用，因此，能够减少叠层对象的零件数等，从而能够减少叠层工序的工时数。例如，即使是在形成与图6所示的二次电池1F的厚度同等程度的厚度的二次电池20A的情况下，所需要的折叠单层量子电池21的数量也为1。
又，一部分的负极端子板8及正极端子板9由于设为一直***到使其前端与折叠单层量子电池21的折曲部的内面相接为止，因此，能够消除折叠单层量子电池21的位置的参差不齐，能够防短路等于未然。
虽然图7示出了应用了从下侧数起的第奇数个的折曲部将正极层2作为内侧而被折叠、且第偶数个的折曲部将负极层3作为内侧而被折叠的折叠单层量子电池21的例子，但作为第一实施方式的二次电池20A的变形例，可列举出应用了从下侧数起的第奇数个的折曲部将负极层3作为内侧而被折叠，且第偶数个的折曲部将正极层2作为内侧而被折叠的折叠单层量子电池的例子。该变形例为将图7中的正极要素置换为负极要素并将图7中的负极要素置换为正极要素的情况。
虽然图7示出了应用了一个折叠单层量子电池21的二次电池20A，但也可应用多个折叠单层量子电池21来构成一个二次电池。例如，也可将两个折叠单层量子电池21在左右方向上并排来获得电流容量。在这种情况下，例如，负极端子板8从纵深方向的里侧起朝向面前侧而延长，并且正极端子板9从纵深方向的面前侧起朝向里侧而延长(延长方向与折曲线平行)。应用与该变形实施方式的折叠单层量子电池相比将折叠次数加倍的一个折叠单层量子电池21而形成的第一实施方式的二次电池20A也能够实现相同的电流容量，但是，该变形实施方式的二次电池与二次电池20A相比，虽左右方向的长度较长，却可减薄厚度(上下方向的长度)。因而，根据用途等来决定应用哪种即可。
也可将图7所示的多个二次电池20A安装在一个安装构件之中，在这种情况下，可将多个二次电池20A的延长部8a及9a串联连接，又，也可并联连接，进而，也可串并联连接，更进一步地，也可设为使其个别地露出于外部。例如，也可将折叠单层量子电池21的面形状做成半圆形，并将两个二次电池20A以平面形状成为大致圆形的方式安装在安装构件中。
图7示出了所应用的折叠单层量子电池21的折叠次数为两次的二次电池20A，图8示出了为所应用的折叠单层量子电池21的折叠次数为三次的、应用了第一实施方式的技术思想的二次电池。如上所述，折叠次数为两次以上即可。省略关于图8所示的二次电池的详细说明。
(C)第二实施方式
接着，参照附图，对本发明的二次电池的第二实施方式进行说明。图9是示出第二实施方式所涉及的二次电池20B的构成的截面图，并为从与上述的图4的(B)相同的方向观察到的截面图。比起面方向的尺寸，图9更强调示出厚度方向的尺寸。
如图10所示，第二实施方式所涉及的二次电池20B具有把上下(上下方向的朝向)设为相同地对单层量子电池进行两段(该段数为串联连接数，也可为三段以上)重叠，并在该两段重叠的状态下，交替改变折叠方向地将单层量子电池进行两次以上(在图9中为三次的例子)折叠的电池结构(以下，适当地称为多层折叠单层量子电池)22。在多层折叠单层量子电池22中，从下侧数起的第奇数个折曲部是将上段的单层量子电池的正极层2作为内侧而被折叠的部分，第偶数个折曲部是将下段的单层量子电池的负极层3作为内侧而被折叠的部分，如上所述，通过交替地改变折叠方向，多层折叠单层量子电池22具有蛇腹结构。也可以按照所期望的电流容量来确定折叠前的单层量子电池的形状，并考虑安装形状等，选定单层量子电池的折叠次数。又，根据所期望的端子电压来选定折叠前的单层量子电池进行重叠的段数即可。
在通过折叠而成为相对向的正极层2的上下部分间，正极端子板9被***直到使其前端与折曲部的内面相接为止。另外，虽在图9中并不存在，但在折叠次数为偶数次的情况下，多层折叠单层量子电池22也具有露出于外部的正极层2(参照图7)，正极端子板9也与该露出于外部的正极层2接触。全部的正极端子板9通过正极端子连结部9b被连结。在单层量子电池的通过折叠而成为相对向的负极层3的上下部分间，负极端子板8被***直到使其前端与折曲部的内面相接为止。又，负极端子板8与露出于多层折叠单层量子电池22的外部的负极层3接触。全部的负极端子板8通过负极端子连结部8b被连结。另外，也可省略图9所示的一部分的负极端子板8或一部分的正极端子板9。负极端子连结部8b及正极端子连结部9b分别具有用于使负极端子、正极端子在未图示的安装构件的外部露出的延长部8a、9a。
第二实施方式所涉及的二次电池20B中，多层折叠单层量子电池22成为单层量子电池的串联连接，从而能够提高端子电压，如果将多层折叠单层量子电池22展开的话，则可明显得知，由于成为利用了大面积的单层量子电池的电池，因此能够增大电流容量。
又，与第一实施方式相同地，第二实施方式所涉及的二次电池20B也能够得到以下效果：即，不需要绝缘层而能够减小总容积；由于进行两次以上折叠，因此能够减小占有面积；能够减少叠层对象的零件数等，从而能够减少叠层工序的工时数；能够抑制多层折叠单层量子电池22的位置的参差不齐等等。
在上述记载中，虽说明了将单层量子电池进行多层重叠，并在该多层重叠的状态下，交替改变折叠方向并进行两次以上折叠而得到多层折叠单层量子电池22，但也可如图11所示，在得到多层折叠单层量子电池22中的进行了折叠的各段用的单层量子电池之后，将各段用的折叠单层量子电池嵌合，从而得到多层折叠单层量子电池22。
又，虽不便详述，但是在第一实施方式所涉及的二次电池20A的说明中所适当言及的变形实施方式中的、能够应用于第二实施方式所涉及的二次电池20B的实施方式，成为第二实施方式所涉及的二次电池20B的变形实施方式。
(D)第三实施方式
接着，参照附图，对本发明的二次电池的第三实施方式进行说明。图12是示出第三实施方式所涉及的二次电池20C的构成的截面图，并为从与上述的图4的(B)相同的方向观察到的截面图。比起面方向的尺寸，图12更强调示出厚度方向的尺寸。
如图13所示，第三实施方式所涉及的二次电池20C具有把上下方向设为相互颠倒地对两个单层量子电池进行重叠(在图13的例子中以正极层2彼此接触的方式来重叠)，并在该两段重叠的状态下，交替改变折叠方向地对两个单层量子电池进行两次以上(在图12中为三次的例子)折叠的电池结构(以下，适当地称为逆两段折叠单层量子电池)23。在逆两段折叠单层量子电池23中，从下侧数起的第奇数个折曲部是将上段的单层量子电池的负极层3作为内侧而被折叠的部分，第偶数个折曲部是将下段的单层量子电池的负极层3作为内侧而被折叠的部分，如上所述，通过交替地改变折叠方向，逆两段折叠单层量子电池23具有蛇腹结构。也可以按照所期望的电流容量来确定折叠前的单层量子电池的形状，并考虑安装形状等，选定单层量子电池的折叠次数。
在两个单层量子电池的相接触的正极层2之间且为从逆两段折叠单层量子电池23的端部起能以直线到达的折曲部为止的部分处，正极端子板9被***直到使其前端与折曲部的内面相接为止。全部的正极端子板9通过正极端子连结部9b被连结。在单层量子电池的通过折叠而成为相对向的负极层3的上下部分间，负极端子板8被***直到使其前端与折曲部的内面相接为止。又，负极端子板8与露出于逆两段折叠单层量子电池23的外部的负极层3接触。全部的负极端子板8通过负极端子连结部8b被连结。另外，也可省略图12所示的一部分的负极端子板8或一部分的正极端子板9。负极端子连结部8b及正极端子连结部9b分别具有用于使负极端子、正极端子在未图示的安装构件的外部露出的延长部8a、9a。
第三实施方式所涉及的二次电池20C成为两个单层量子电池的并联连接，且如果将逆两段折叠单层量子电池23展开的话，则可明显得知，由于成为利用了大面积的单层量子电池的电池，因此能够增大电流容量。
又，与第一实施方式相同地，第三实施方式所涉及的二次电池20C也能够得到以下效果：即，不需要绝缘层而能够减小总容积；由于进行两次以上折叠，因此能够减小占有面积；能够减少叠层对象的零件数等，从而能够减少叠层工序的工时数；能够抑制多层折叠单层量子电池23的位置的参差不齐等等。
如图13所示，图12所示的二次电池20C是将使正极层2朝上的单层量子电池配置于下侧，并将使正极层2朝下的单层量子电池配置于上侧来进行重叠，并在重叠后进行折叠所得到的电池，但是可分别将使正极层2朝上的单层量子电池和使正极层2朝下的单层量子电池的数量设为多个。例如，也可按如下方式来构成二次电池，即，将使正极层2朝上的单层量子电池进行两段重叠，并将其配置于下侧处，且将使正极层2朝下的单层量子电池进行两段重叠，并将其配置于上侧处，在将单层量子电池进行了共计4段的重叠的状态下，利用进行了两次以上折叠的结构来构成二次电池。
又，虽不便详述，但是在已述的实施方式所涉及的二次电池20A、20B的说明中所适当言及的变形实施方式中的、能够应用于第三实施方式所涉及的二次电池20C的实施方式，成为第三实施方式所涉及的二次电池20C的变形实施方式。
(E)第四实施方式
接着，参照附图，对本发明的二次电池的第四实施方式进行说明。图14是示出第四实施方式所涉及的二次电池20D的构成的截面图，并为从与上述的图4的(B)相同的方向观察到的截面图。比起面方向的尺寸，图14更强调示出厚度方向的尺寸。
上述的第一～第三实施方式是利用对具有负极层3、充电层6及正极层2的单层量子电池(参考图4)进行了折叠的折叠单层量子电池的实施方式(密封件7并非为必须要件)。具有负极层3、充电层6及正极层2的单层量子电池是经由对于基板上所进行的薄膜形成处理而形成，并从基板脱离而形成的电池。或，其为在脱离后被切出为规定形状而形成的电池。在量子电池的情况下，作为上述的基板，不仅能够应用绝缘性基板，而且也能够应用以铜或不锈钢等导电性材料所构成的薄的导电性基板。
该第四实施方式所涉及的二次电池20D为对于第一实施方式所涉及的二次电池20A(参照图7)的一部分作了变更的电池。将在导电性基板12之上叠层有负极层3、充电层6及正极层2，并具有防止短路的密封件7(但是，密封件7并非为必需的构成要件)的构成作为单位构成(以下，适当地称为附有基板的单层量子电池)，并交替改变折叠方向地对该附有基板的单层量子电池进行两次以上折叠，再以此折叠后的附有折叠基板的单层量子电池24代替第一实施方式所涉及的二次电池20A的折叠单层量子电池21来应用。其他的构成与第一实施方式所涉及的二次电池20A相同。
根据第四实施方式的二次电池20D，由于折叠前的单位构成是附有基板的单层量子电池，因此可不需要进行将电池构成部分从基板剥离那样的制造工序。其他的效果与第一实施方式相同。
附有折叠基板的单层量子电池24所具有的基板为导电性基板12，因此，也能够使导电性基板12担负起负极层3的功能，而省略负极层3。
虽不便详述，但是在已述的各实施方式所涉及的二次电池20A～20C的说明中所适当言及的变形实施方式中的、能够应用第四实施方式所涉及的二次电池20D的技术思想的实施方式，成为第四实施方式所涉及的二次电池20D的变形实施方式。
第四实施方式所涉及的二次电池20D为将第一实施方式所涉及的二次电池20A的折叠单层量子电池21的部分置换为附有折叠基板的单层量子电池24的电池。虽省略图示，但也可实现将第二、第三实施方式所涉及的二次电池20B、20C的折叠单层量子电池22、23的单层量子电池置换为附有基板的单层量子电池的二次电池。
图14所示的二次电池20D虽为将导电性基板12设置在负极层3侧的电池，但在将导电性基板12设置在正极层2侧的情况下，也同样地可以残留有导电性基板12的状态来构成二次电池。
(F)第五实施方式
接着，参照附图，对本发明的二次电池的第五实施方式进行说明。图15的(C)是示出第五实施方式所涉及的二次电池20E的构成的主视图，并为从与上述的图4的(B)的截面图相同的方向观察到的主视图(是除去本来能观察到的面前侧的密封件7而示出的主视图)。比起面方向的尺寸，图15的(C)更强调示出厚度方向的尺寸。
第五实施方式所涉及的二次电池20E例如以如下方式被形成。最初，如图15的(A)的平面图所示，对于单层量子电池，设置一直延伸到被实行第一次折叠的折曲线附近处的一根或多根(图15的(A)为4根的例子)细缝25。也可通过对于完成后的单层量子电池的切割来设置细缝25，且也能够在由薄膜的依序形成所进行的单层量子电池的形成过程中，以阻碍成为细缝25的部分的膜形成的方式来设置细缝25。接着，如图15的(B)的主视图所示，从通过细缝25而被切割区分的部分中，对预先确定的部分进行规定次数以上(在图15中，示出了三次的例子)的折叠。图15是将最里侧部分、从里侧起的第二个及第三个细缝25间的部分、最面前侧的部分进行了折叠的例子。在作为折叠后的全体来观察的情况下，未被折叠的部分构成从被折叠的蛇腹主体拉出的舌片26，在蛇腹主体处的舌片26的延长部分成为沟27。以下，将具有如图15的(B)所示那样的舌片26的被折叠成蛇腹状的单层量子电池28适当地称为带舌片折叠单层量子电池。
另外，在以下的说明中，即使在用于说明的附图中无法看到舌片及沟的情况下，也会有在文章中附加符号“26”或“27”来进行说明的情形。
图16的(B)示出在面前侧设置有唯一的舌片26及其延长的沟27的带舌片折叠单层量子电池，图16的(A)示出在该带舌片折叠单层量子电池的被折叠成蛇腹状前的状态。图17的(B)示出在纵深方向的中央处设置有唯一的舌片26及其延长的沟27的带舌片折叠单层量子电池，图17的(A)示出该带舌片折叠单层量子电池的被折叠成蛇腹状前的状态。
如图15-图17中所示，带舌片折叠单层量子电池28的舌片26的数量或舌片26的位置并未被限定。又，舌片26的宽度也没有被限定。虽根据细缝25的长度来确定舌片26的长度，但也可在被折叠成蛇腹状后，通过沿与舌片26的长边方向正交的方向进行切割，而更进一步缩短细缝25的长度。
在第五实施方式所涉及的二次电池20E中，正极端子板9至少与在舌片26处的正极层2接触。进而，正极端子板9也可以与露出于沟27的表面处的正极层2接触的方式而延伸，图15的(C)示出了这种情况。负极端子板8例如与蛇腹主体处的最下侧的折叠部分的下侧的负极层3(也可包含该延长上的舌片26处的负极层3)接触，或与在蛇腹主体处的最上侧的折叠部分的上侧的负极层3(在折叠次数为偶数次的情况下，这种负极层不存在)接触。负极端子板8及正极端子板9分别与用于使负极端子、正极端子在未图示的安装构件的外部露出的延长部8a、9a连接。
在图15中，虽示出舌片26是与蛇腹主体处的下折叠部分在同一平面上延伸的舌片，但舌片26也可以相对于蛇腹主体处的下折叠部分具有180度以外的角度的方式来被弯折，也可与此相应地选定正极端子板9的延长方向。又，舌片26也可在其中途被弯折，并以被弯折了的前端侧与正极端子板9接触。
又，在图15中，虽示出了细缝25和折曲线正交的情况，但是，并不被限定于此，例如，也可如图18所示，细缝25和折曲线以90度以外的角度相交。
进而，在图15中，虽示出了通过设置细缝25并折叠来形成带舌片折叠单层量子电池28的情况，但也可通过其他的方法来形成带舌片折叠单层量子电池28。例如，也可如图19所示，作为被折叠成蛇腹状前的单层量子电池，使用已形成舌片26的形状的电池，沿与舌片26的长边方向平行的折曲线折叠舌片26以外的部分，由此形成带舌片折叠单层量子电池28。在这种情况下，可按能够形成相当于上述的沟27的部分的方式来折叠成蛇腹状，且也可按不会形成相当于沟27的部分的方式来折叠成蛇腹状。
根据第五实施方式所涉及的二次电池20E，由于设置舌片26，因此能够将正极层2本身作为拉出电极的构成要素来利用，而能够削减电极部分的容积或体积等。
将单层量子电池折叠成蛇腹状来利用的效果，如在已述的实施方式中所说明一般。
虽不便详述，但是在已述的实施方式所涉及的二次电池20A～20D的说明中所适当言及的变形实施方式中的、能够应用于第五实施方式所涉及的二次电池20D的实施方式，成为第五实施方式所涉及的二次电池20E的变形实施方式。
(G)其他实施方式
在上述各实施方式的说明中，提及了各种变形实施方式，但进一步地可例举出如以下所例示那样的变形实施方式。
(G-1)作为第一实施方式所涉及的二次电池20A的变形例，上述了将多个二次电池20A安装在一个安装构件中的情况，但在一个安装构件中安装的多个二次电池也可为与上述不同的实施方式的二次电池。在这种情况下，也可串联连接多个二次电池的延长部8a及9a，又，也可并联连接，进而，也可串并联连接，更进一步地，也可使其个别地露出于外部。根据所期望的端子电压或电流容量来选定串联连接、并联连接或串并联连接的二次电池即可。
(G-2)在上述各实施方式中，单层量子电池(参照图4)为并不具备对折叠进行了考虑的特殊设计的电池，但也可对进行了考虑到折叠的特殊设计的单层量子电池进行折叠。图20是这种变形实施方式所涉及的单层量子电池的截面图(参照图4的(B))。成为折曲部的在纸面的法线方向上延伸的带状的区域30P、30N也可为仅分别设置正极层2或负极层3(也可为被设置在导电性基板12上的负极层)而不设置充电层6或其他极层的、对于折叠的力学性阻力被减弱的区域。在该变形例的情况下，也可使圆状的绝缘棒***于因为没有设置充电层6或其他极层而成为凹陷的带状区域处来进行折叠。又，虽省略图示，但即使在折曲线上设置有负极层3、充电层6及正极层2的情况下，也可沿折曲线而加入针孔样的线以减弱对于折叠的力学性阻力。
(G-3)在上述各实施方式中，虽仅应用对单层量子电池进行了两次以上折叠的折叠单层量子电池，但除此之外，也可利用其他构成的单层量子电池。图21及图22分别为示出这种变形实施方式所涉及的二次电池20F、20G的构成的截面图。
图21所示的二次电池20F为相对于图8所示的二次电池的变形实施方式，在最上部侧处，两个单层量子电池31以使正极层2侧相对的方式被叠层。以被相对的正极层2包夹的方式来设置正极端子板9。又，两个单层量子电池31的负极层3分别与不同的负极端子板8接触。在将未折叠的小面积的单层量子电池31作为叠层对象的情况下，在从原来的大片切出两次以上折叠用的单层量子电池并进行检查时，即使其为不良品，只要其一部分的区域正常，就可作为小面积的单层量子电池31在二次电池20F中利用。
图22所示的二次电池20G为相对于图8所示的二次电池的变形实施方式，在最上部侧处，叠层有将单层量子电池以使正极层2侧相对的方式而对折的折曲单层量子电池32。以被相对的正极层2包夹的方式来设置正极端子板9。又，折曲单层量子电池32的上下的负极层3分别与不同的负极端子板8接触。在将对折的折曲单层量子电池32作为叠层对象的情况下，在从原本的大片切出两次以上折叠用的单层量子电池并进行检查时，即使其为不良品，只要其一部分的区域正常，就可作为折曲单层量子电池32在二次电池20G中利用。
(G-4)在上述各实施方式中，虽示出折叠单层量子电池的面的法线方向为上下方向的情况，但也可为折叠单层量子电池的面的法线方向为左右方向的情况(例如，将图7的状态进行了逆时针或顺时针90度旋转那样的二次电池)。
(G-5)在上述各实施方式中，虽示出了将单层量子电池以使各折叠部分成为均等的宽度的方式来折叠的情况，但并不需要使全部的折叠部分的宽度均为相同。
(G-6)在上述各实施方式中，虽示出了单层二次电池为量子电池的情况，但并不被限定为量子电池，只要是片状(平行平板状)的二次电池即可。例如，固体锂离子二次电池只要能够进行折叠，就也可作为上述各实施方式的叠层对象。

Claims (5)

1.一种二次电池，其特征在于，
所述二次电池应用折叠单层二次电池，所述折叠单层二次电池是将折叠方向交替改变为反方向地对单层二次电池进行了两次以上折叠的折叠单层二次电池，所述单层二次电池是以正电极层及负电极层来包夹蓄电层的片状的单层二次电池。
2.如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，
所述二次电池应用多层折叠单层二次电池，所述多层折叠单层二次电池是在把上下方向设为相同地对多个所述单层二次电池进行了多层重叠的状态下，将折叠方向交替改变为反方向地对多个所述单层二次电池进行了两次以上折叠的多层折叠单层二次电池。
3.如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，
所述二次电池应用多层折叠单层二次电池，所述多层折叠单层二次电池是在把上下方向设为第一方向地对一个或多个所述单层二次电池进行了多层重叠，并且在其上侧，把上下方向设为与所述第一方向相反的第二方向地对一个或多个所述单层二次电池进行了多层重叠的状态下，将折叠方向交替改变为反方向地进行了两次以上折叠的多层折叠单层二次电池。
4.如权利要求1-3中的任一项所述的二次电池，其特征在于，
所述折叠单层二次电池或所述多层折叠单层二次电池包含未被折叠的非折叠部分，在该非折叠部分处的正电极层及负电极层中的至少一方与正极端子构件或负极端子构件接触。
5.如权利要求1-4中的任一项所述的二次电池，其特征在于，
所述单层二次电池中，所述负电极层或所述正电极层中的一方的一部分被置换为导电性基板和被设置于所述导电性基板上的所述负电极层的组，或导电性基板和被设置于所述导电性基板上的所述正电极层的组。
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