(57)【要約】  リチウムイオン電池は、正極合剤層（正極合剤ＰＥＦ）を備えた正極と、負極合剤層（負極合剤ＮＥＦ）を備えた負極と、上記正極合剤層と上記負極合剤層のうちの何れか一方の表面に形成され、上記正極と上記負極とを絶縁するセパレータ層（セパレータＳＰ）と、上記正極と上記負極の電極間で充放電反応が行われる電解液と、を有する。さらに、上記セパレータ層の膜厚Ｔｓと上記セパレータ層が形成される電極合剤層の膜厚Ｔｅとの関係は、Ｔｓ＋Ｔｅ≦４０μｍかつＴｓ／Ｔｅ≦４／３であり、上記電極合剤層に形成された上記セパレータ層は、湾曲した構造を備え、上記湾曲の最大曲率半径は２ｍｍである。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極活物質を含む正極合剤層を備えた正極と、
負極活物質を含む負極合剤層を備えた負極と、
前記正極合剤層と前記負極合剤層のうちの少なくとも何れか一方の表面に形成され、前記正極と前記負極とを絶縁するセパレータと、
前記正極と前記負極の電極間で充放電反応が行われる電解液と、
を有し、
前記セパレータは、絶縁性粒子と結着材との混合物からなり、
前記セパレータの膜厚Ｔｓと前記セパレータが形成される電極合剤層の膜厚Ｔｅとの関係は、Ｔｓ＋Ｔｅ≦４０μｍかつＴｓ／Ｔｅ≦４／３であり、
前記電極合剤層に形成された前記セパレータは、湾曲した構造を備え、前記湾曲の最大曲率半径は２ｍｍである、リチウムイオン電池。
【請求項２】
請求項１記載のリチウムイオン電池において、
前記セパレータの膜厚Ｔｓと前記セパレータが形成される電極合剤層の膜厚Ｔｅとの関係は、Ｔｓ＋Ｔｅ≦４０μｍかつＴｓ／Ｔｅ≦２／３である、リチウムイオン電池。
【請求項３】
請求項２記載のリチウムイオン電池において、
前記電極合剤層に形成された前記セパレータは、湾曲した構造を備え、前記湾曲の最大曲率半径は１ｍｍである、リチウムイオン電池。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のリチウムイオン電池において、
前記セパレータの膜厚Ｔｓと、前記セパレータに含まれる前記絶縁性粒子のセパレータ材中に含まれる割合を示す指標であるＤ９０粒径Ｄｓと、前記セパレータが形成される前記電極合剤層の活物質の前記Ｄ９０粒径Ｄｅとの関係は、Ｄｅ／Ｔｓ≦２かつＤｓ／Ｔｓ≦１である、リチウムイオン電池。
【請求項５】
請求項４記載のリチウムイオン電池において、
前記セパレータは、前記正極合剤層の表面と前記負極合剤層の表面とに形成されている、リチウムイオン電池。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のリチウムイオン電池において、
前記セパレータの膜厚Ｔｓと、前記セパレータに含まれる前記絶縁性粒子のセパレータ材中に含まれる割合を示す指標であるＤ９０粒径Ｄｓと、前記セパレータが形成される前記電極合剤層の活物質の前記Ｄ９０粒径Ｄｅとの関係は、Ｄｅ／Ｔｓ≦２かつＤｓ／Ｔｓ≦０．６である、リチウムイオン電池。
【請求項７】
請求項６記載のリチウムイオン電池において、
前記セパレータは、前記正極合剤層の表面と前記負極合剤層の表面とに形成されている、リチウムイオン電池。
【請求項８】
（ａ）電極箔上にスラリー状の電極材料を塗布する工程、
（ｂ）前記電極材料上または前記電極材料を乾燥させて形成した電極合剤層上にスラリー状の絶縁材料を塗布する工程、
（ｃ）前記電極材料および前記絶縁材料を別々の工程もしくは同一工程で乾燥させて、前記電極箔上に前記電極材料からなる電極合剤層と、前記電極合剤層上に前記絶縁材料からなるセパレータと、を形成する工程、
（ｄ）前記（ｃ）工程の後、前記セパレータを湾曲させて前記電極箔、前記電極合剤層および前記セパレータを容器に収納する工程、
を有し、
前記絶縁材料は、絶縁性粒子と結着材との混合物を含み、
前記セパレータの膜厚Ｔｓと前記セパレータが形成される電極合剤層の膜厚Ｔｅとの関係は、Ｔｓ＋Ｔｅ≦４０μｍかつＴｓ／Ｔｅ≦４／３であり、
前記（ｄ）工程において、前記セパレータをその最大曲率半径が２ｍｍとなるように湾曲させる、リチウムイオン電池の製造方法。
【請求項９】
請求項８記載のリチウムイオン電池の製造方法において、
前記セパレータの膜厚Ｔｓと前記セパレータが形成される電極合剤層の膜厚Ｔｅとの関係が、Ｔｓ＋Ｔｅ≦４０μｍかつＴｓ／Ｔｅ≦２／３となるように前記セパレータおよび前記電極合剤層を形成する、リチウムイオン電池の製造方法。
【請求項１０】
請求項８または９に記載のリチウムイオン電池の製造方法において、
前記セパレータの膜厚Ｔｓと、前記セパレータに含まれる前記絶縁性粒子のセパレータ材中に含まれる割合を示す指標であるＤ９０粒径Ｄｓと、前記セパレータが形成される前記電極合剤層の活物質の前記Ｄ９０粒径Ｄｅとの関係が、Ｄｅ／Ｔｓ≦２かつＤｓ／Ｔｓ≦１となるように前記セパレータおよび前記電極合剤層を形成する、リチウムイオン電池の製造方法。
【請求項１１】
請求項８または９に記載のリチウムイオン電池の製造方法において、
前記セパレータの膜厚Ｔｓと、前記セパレータに含まれる前記絶縁性粒子のセパレータ材中に含まれる割合を示す指標であるＤ９０粒径Ｄｓと、前記セパレータが形成される前記電極合剤層の活物質の前記Ｄ９０粒径Ｄｅとの関係が、Ｄｅ／Ｔｓ≦２かつＤｓ／Ｔｓ≦０．６となるように前記セパレータおよび前記電極合剤層を形成する、リチウムイオン電池の製造方法。
【請求項１２】
請求項８または９に記載のリチウムイオン電池の製造方法において、
前記（ｄ）工程において、前記セパレータをその最大曲率半径が１ｍｍとなるように湾曲させる、リチウムイオン電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン電池およびその製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、国際公開第２００５／０９８９９６号（特許文献１）と、特開２０１４−４９１８４号公報（特許文献２）がある。特許文献１には、「正極と負極との間に介在するシート状セパレータ、ならびに、負極の表面に接着された多孔質電子絶縁膜を具備するリチウムイオン電池」が記載されている。特許文献２には、「正極や負極の電極材料を塗工した上にセパレータとなる絶縁材料を塗工したリチウムイオン二次電池において、電極材料層と絶縁材料層の界面にできる混合層を薄くすることが出来るリチウムイオン電池の製造方法及び製造装置」が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００５／０９８９９６号
【特許文献２】特開２０１４−４９１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
リチウムイオン電池は、エネルギー密度が高く、サイクルライフが長いとともに、自己放電性が低く、かつ、作動電圧が高いことから、携帯電子機器の電力供給源や電気自動車用電池、電力貯蔵用電池として使用され、研究開発が進められている。ただし、リチウムイオン電池は、作動電圧が高く、エネルギー密度が高いがゆえに、内部短絡や外部短絡などによる異常発熱に対する十分な対策が必要とされている。【０００５】
上記特許文献１には、負極の表面に接着された多孔質電子絶縁膜を具備するリチウムイオン電池が記載されている。負極に多孔質電子絶縁膜を接着することにより、耐熱性が向上するため安全性が向上する効果が考えられる。ところが、特許文献１では、シート状のセパレータと多孔質電子絶縁膜を併用しているため、充放電に関与しない材料が増え、エネルギー密度向上の観点では不利となる。【０００６】
上記特許文献２には、電極上に塗工した絶縁材料のみをセパレータとして用いたリチウムイオン電池が記載されている。シート状のセパレータを併用しないため、エネルギー密度の向上の観点で有利である。【０００７】
ところが、本発明者らの検討では、円筒型電池や角型電池など、絶縁材料を塗布した電極を曲げて容器に格納する場合、絶縁層にクラックが発生する場合があることが分かった。すなわち、本発明者らは、絶縁層にクラックが発生すると、正負電極間の絶縁性を確保できなくなり、電池の性能低下や内部短絡など、リチウムイオン電池の信頼性の低下を引き起こすという課題を見出した。【０００８】
本発明の目的は、リチウムイオン電池の信頼性を向上させることができる技術を提供することにある。【０００９】
本発明の上記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。【００１１】
本発明に係るリチウムイオン電池は、正極活物質を含む正極合剤層を備えた正極と、負極活物質を含む負極合剤層を備えた負極と、上記正極合剤層と上記負極合剤層のうちの少なくとも何れか一方の表面に形成され、上記正極と上記負極とを絶縁するセパレータと、上記正極と上記負極の電極間で充放電反応が行われる電解液と、を有する。さらに、上記セパレータは、絶縁性粒子と結着材との混合物からなり、上記セパレータの膜厚Ｔｓと上記セパレータが形成される電極合剤層の膜厚Ｔｅとの関係は、Ｔｓ＋Ｔｅ≦４０μｍかつＴｓ／Ｔｅ≦４／３であり、上記電極合剤層に形成された上記セパレータは、湾曲した構造を備え、上記湾曲の最大曲率半径は２ｍｍである。【００１２】
また、本発明に係るリチウムイオン電池の製造方法は、（ａ）電極箔上にスラリー状の電極材料を塗布する工程、（ｂ）上記電極材料上または上記電極材料を乾燥させて形成した電極合剤層上にスラリー状の絶縁材料を塗布する工程、を有する。さらに、（ｃ）上記電極材料および上記絶縁材料を別々の工程もしくは同一工程で乾燥させて、上記電極箔上に上記電極材料からなる電極合剤層と、上記電極合剤層上に上記絶縁材料からなるセパレータと、を形成する工程、（ｄ）上記（ｃ）工程の後、上記セパレータを湾曲させて上記電極箔、上記電極合剤層および上記セパレータを容器に収納する工程、を有する。さらに、上記絶縁材料は、絶縁性粒子と結着材との混合物を含み、上記セパレータの膜厚Ｔｓと上記セパレータが形成される電極合剤層の膜厚Ｔｅとの関係は、Ｔｓ＋Ｔｅ≦４０μｍかつＴｓ／Ｔｅ≦４／３であり、上記（ｄ）工程において、上記セパレータをその最大曲率半径が２ｍｍとなるように湾曲させる。
【発明の効果】
【００１３】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。【００１４】
セパレータの絶縁不良を防止してリチウムイオン電池の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態における円筒形のリチウムイオン電池の内部構造の一例を示す模式的な断面図および拡大部分断面図である。
【図２】図１に示すリチウムイオン電池のＡ部の構造の一例を示す拡大部分断面図である。
【図３】図１に示すリチウムイオン電池の製造手順の一例を示す製造フローである。
【図４】図３に示すリチウムイオン電池の製造手順における第１の塗工状態の一例を示す模式図である。
【図５】図３に示すリチウムイオン電池の製造手順における第２の塗工状態の一例を示す模式図である。
【図６】図１に示すリチウムイオン電池のセパレータにおけるクラック発生の有無の評価方法の一例を示す模式図である。
【図７】本発明の実施例１〜３および比較例１〜３におけるセパレータの表面のＳＥＭ像とクラック有無の評価結果を示すデータ図である。
【図８】本発明の実施例４〜５および比較例４〜５におけるセパレータの表面のＳＥＭ像とクラック有無の評価結果を示すデータ図である。
【図９】本発明の実施例６〜１１および比較例６〜８におけるセパレータの絶縁性の評価結果を示すデータ図である。
【図１０】本発明の実施例６〜１１および比較例６〜８における絶縁性の評価結果を表に纏めたデータ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下の実施の形態では特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
【００１７】
さらに、以下の実施の形態では便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。
【００１８】
また、以下の実施の形態において、要素の数など（個数、数値、量、範囲などを含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良いものとする。
【００１９】
また、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【００２０】
また、以下の実施の形態において、構成要素等について、「Ａからなる」、「Ａよりなる」、「Ａを有する」、「Ａを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲等についても同様である。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。
【００２２】
（実施の形態）
＜リチウムイオン電池の構成＞
本実施の形態のリチウムイオン電池ＬＩＢの構成例について説明する。図１は本発明の実施の形態における円筒形のリチウムイオン電池の内部構造の一例を示す模式的な断面図および拡大部分断面図、図２は図１に示すリチウムイオン電池のＡ部の構造の一例を示す拡大部分断面図である。
【００２３】
図１に示すように、底部を有する円筒形の外装缶（容器）ＣＳの内部には、正極ＰＥＬとセパレータ層であるセパレータＳＰ１、ＳＰ２と負極ＮＥＬとからなる電極捲回体ＷＲＦが形成されている。具体的に、電極捲回体ＷＲＦは、正極ＰＥＬと負極ＮＥＬの間にセパレータＳＰ１（ＳＰ２）を挟むように積層され、外装缶ＣＳの中心部にある軸芯ＣＲの回りに捲回されている。そして、正極ＰＥＬに形成されている正極集電タブＰＴＡＢは、電極捲回体ＷＲＦの上部側に配置され、外装缶ＣＳの上部に設けられている正極リード板ＰＴと正極集電リングＰＲを介して電気的に接続されている。
【００２４】
一方、負極ＮＥＬに形成されている負極集電タブＮＴＡＢは、電極捲回体ＷＲＦの下部側に配置され、外装缶ＣＳの底部に設けられている負極リード板ＮＴと負極集電リングＮＲを介して電気的に接続されている。外装缶ＣＳの内部に形成されている電極捲回体ＷＲＦの内部には電解液ＥＬが注入されている。なお、電解液ＥＬは、後述する正極合剤ＰＥＦおよび負極合剤ＮＥＦやセパレータＳＰ１，ＳＰ２などに浸透した状態で存在している。そして、外装缶ＣＳは、電池蓋ＣＡＰにより密閉されている。外装缶ＣＳは、例えば、鉄（Ｆｅ）やステンレスを主材料としている。
【００２５】
正極ＰＥＬは、図２に示すように、正極活物質ＰＡＳ、結着材ＰＢＤ、導電助剤ＰＣＡからなる正極合剤ＰＥＦが集電箔（電極箔）ＰＥＰに塗布されたものである。正極活物質ＰＡＳとしては、例えば、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウムなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。具体的に、正極活物質ＰＡＳは、リチウムを挿入・脱離可能な材料であり、予め充分な量のリチウムを挿入したリチウム含有遷移金属酸化物であればよく、遷移金属として、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）などの単体、または、２種類以上の遷移金属を主成分とする材料であってもよい。また、スピネル結晶構造や層状結晶構造などの結晶構造についても、リチウムイオンを挿入・脱離可能な構造であれば特に限定されない。さらに、結晶中の遷移金属やリチウムの一部をＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｇなどの元素で置換した材料や、結晶中にＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｇなどの元素をドープした材料を正極活物質ＰＡＳとして使用してもよい。また、結着材ＰＢＤには、例えば、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンなどを使用することができる。さらに、集電箔ＰＥＰには、例えば、アルミニウムなどの導電性金属からなる金属箔や網状金属などが使用される。
【００２６】
一方、負極ＮＥＬは、負極活物質ＮＡＳ、結着材ＮＢＤ、導電助剤ＮＣＡからなる負極合剤ＮＥＦが集電箔（電極箔）ＮＥＰに塗布されたものである。負極活物質ＮＡＳとしては、例えば、結晶質の炭素材料や非晶質の炭素材料などが挙げられるが、これらに限定されたものではない。具体的に、負極活物質ＮＡＳは、リチウムイオンを挿入・脱離可能な材料であればよい。負極活物質ＮＡＳとしては、天然黒鉛や、人造の各種黒鉛剤、コークスなどの炭素材料や、酸化シリコン、酸化ニオブ、酸化チタン等の酸化物、シリコン、スズ、ゲルマニウム、鉛、アルミニウム等に代表されるリチウムと合金を形成する材料やこれらの混合物を使用することができる。そして、その粒子形状においても、鱗片状、球状、繊維状、塊状など様々な粒子形状のものが適用可能である。結着材ＮＢＤには、例えば、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド、スチレンブタジエンゴムやこれらの混合物などを使用することができる。さらに、集電箔ＮＥＰには、例えば、銅などの導電性金属からなる金属箔や網状金属などが使用される。
【００２７】
正極ＰＥＬと負極ＮＥＬとの間で充放電反応が行われる電解液ＥＬには、非水電解液が使用される。リチウムイオン電池ＬＩＢは、活物質でのリチウムイオンの挿入・脱離を利用して充放電を行う電池であり、電解液ＥＬ中をリチウムイオンが移動する。リチウムは、強い還元剤であり、水と激しく反応して水素ガスを発生する。したがって、リチウムイオンが電解液ＥＬ中を移動するリチウムイオン電池ＬＩＢでは、従来の電池のように水溶液を電解液ＥＬに使用することができない。このことから、リチウムイオン電池ＬＩＢでは、電解液ＥＬとして非水電解液が使用される。具体的に、非水電解液の電解質としては、ＬｉＰＦ6、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＢ（Ｃ6Ｈ5）4、ＣＨ3ＳＯ3Ｌｉ、ＣＦ3ＳＯ3Ｌｉなどやこれらの混合物を使用することができる。また、有機溶媒としては、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネートなどを使用することができる。さらに、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、４−メチル−１，３ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリルなどや、これらの混合液を使用することができる。
【００２８】
セパレータＳＰは、正極ＰＥＬと負極ＮＥＬとの間を絶縁し、電気的な接触を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるスペーサとしての機能を有している。
【００２９】
本実施の形態では、図２に示すように、セパレータＳＰは、絶縁性粒子ＳＰＰ、結着材ＳＢＤにより構成され、正極合剤ＰＥＦと負極合剤ＮＥＦのうちの少なくとも何れか一方の表面に塗布して形成されている。図２では、例として、図１に示す正極ＰＥＬと負極ＮＥＬのそれぞれの両面にセパレータＳＰが形成されている断面模式図を示しているが、正極ＰＥＬと負極ＮＥＬの間の絶縁が確保されていれば、セパレータＳＰ１，２を形成する面は、正極ＰＥＬと負極ＮＥＬのうちの何れか一方でも良い。
【００３０】
また、図２に示す絶縁性粒子ＳＰＰとしては、例えば、二酸化シリコン、酸化アルミニウム、ポリプロピレン、ポリエチレンやこれらの混合物などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００３１】
さらに、結着材ＳＢＤには、例えば、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド、スチレンブタジエンゴムやこれらの混合物などを使用することができる。
【００３２】
本実施の形態における特徴は、定性的には、正極合剤ＰＥＦや負極合剤ＮＥＦである電極合剤層と上記電極合剤層の表面に形成されたセパレータ（セパレータ層）ＳＰの合計の厚みを薄くすること、および、セパレータ（セパレータ層）ＳＰの厚みに対して電極活物質（正極活物質ＰＡＳや負極活物質ＮＡＳ）と絶縁性粒子ＳＰＰの粒径を制御することを、同時に満たすことである。
【００３３】
電極合剤層と上記電極合剤層の表面に形成されたセパレータ層との合計の厚みを薄くすることで、電極（電極シート）を湾曲させた時にセパレータ層に加わる応力が減少し、セパレータ層におけるクラックの発生を防止することができる。しかし、単に薄くするのみでは、セパレータ材の塗布時に塗布面である電極合剤層の凹凸の影響を受けるため、セパレータ層に欠陥が発生しやすくなる。ここで、セパレータ材塗布時にセパレータ層に発生する欠陥とは、電極合剤層の表面に絶縁性粒子ＳＰＰが均一に形成されないために電極合剤が露出し、電気的絶縁が確保できなくなることを意味している。
【００３４】
本発明では、電極合剤層と電極合剤層の表面に形成されたセパレータ層の合計の厚みを薄くすることに加え、セパレータ層の厚みに対して電極活物質と絶縁性粒子の粒径を制御することで、セパレータ層におけるクラックの発生とセパレータ材塗布時の欠陥発生を同時に防止し、さらにセパレータ層の絶縁性を確保できることを見出した。
【００３５】
＜リチウムイオン電池の製造方法＞
図３は図１に示すリチウムイオン電池の製造手順の一例を示す製造フロー、図４は図３に示すリチウムイオン電池の製造手順における第１の塗工状態の一例を示す模式図、図５は図３に示すリチウムイオン電池の製造手順における第２の塗工状態の一例を示す模式図である。
【００３６】
以下、リチウムイオン電池の製造方法について、図３に示すフローに沿って具体的に説明する。
【００３７】
図１に示すリチウムイオン電池ＬＩＢを構成する正極ＰＥＬおよび負極ＮＥＬのそれぞれは、電極箔の材料および電極箔に塗工する膜の材料等に違いはあるが、基本的に同様の工程により製造される。以下では、正極ＰＥＬおよび負極ＮＥＬのそれぞれの製造工程を分けずに説明する。例えば、後述の図４に示す塗工材料である電極材料ＥＦは、正極用の材料である場合と、負極用の材料である場合とを含んでおり、それぞれの場合において、異なる材料により構成される。ここで、正極ＰＥＬの製造工程において、正極用の材料からなる電極箔および塗工材料を用い、負極ＮＥＬの製造工程のみに用いられる材料を使用しないことは言うまでもない。また、負極ＮＥＬの製造工程においても同様に、負極用の材料からなる電極箔および塗工材料を用い、正極ＰＥＬの製造工程のみに用いられる材料を使用しないことは言うまでもない。
【００３８】
１．電極板（正極板および負極板）製造
［混錬・調合工程］
本実施の形態によるリチウムイオン電池ＬＩＢの製造工程では、まず、リチウムイオン電池ＬＩＢの正極ＰＥＬまたは負極ＮＥＬをそれぞれ形成するための図４に示す電極材料ＥＦを混錬・調合する。
【００３９】
［第１の塗工工程（電極材料）］
次に、図４に示す調整されたスラリ状の電極材料ＥＦを、コータ１００を用いてフィルム状の集電箔（電極箔）ＥＰの表面上に薄く、均一に塗工する。なお、第１の塗工工程において、コータ１００として、例えばスリットダイコータを用いることができるが、電極材料ＥＦを塗工する装置として、他の装置を用いてもよい。
【００４０】
［乾燥工程］
次に、第１の塗工工程により電極材料ＥＦを塗工した集電箔ＥＰを、熱風乾燥炉である乾燥炉内などに搬送して電極材料ＥＦを乾燥させて正極合剤ＰＥＦや負極合剤ＮＥＦである電極合剤層を形成する。
【００４１】
［第２の塗工工程（絶縁材料）］
次に、図５に示すスラリ状の絶縁材料ＳＰＦを、コータ２００を用いて、上記電極合剤層（正極合剤ＰＥＦ、負極合剤ＮＥＦ）の表面上に薄く、均一に塗工する。なお、第２の塗工工程において、コータ２００として、例えばスリットダイコータを用いることができるが、絶縁材料ＳＰＦを塗工する装置として、他の装置を用いてもよい。
【００４２】
［乾燥工程］
次に、第２の塗工工程により絶縁材料ＳＰＦを塗工した集電箔ＥＰを、熱風乾燥炉である乾燥炉内などに搬送して絶縁材料ＳＰＦを乾燥させてセパレータ（セパレータ層）ＳＰを形成する。
【００４３】
なお、電極材料ＥＦによる電極合剤層の形成と、絶縁材料ＳＰＦによるセパレータＳＰの形成については、電極材料ＥＦの塗工と絶縁材料ＳＰＦの塗工とを連続して行い、集電箔ＥＰ上に電極材料ＥＦと絶縁材料ＳＰＦとを積層させた状態とし、この状態で乾燥炉などで両者を一括して乾燥させて集電箔ＥＰ上に電極合剤層とセパレータＳＰとを形成してもよい。
【００４４】
［加工工程］
次に、集電箔ＥＰに対し、圧縮および切断等の加工を行って、図２に示すセパレータ付き電極シート２０を形成する。なお、上記電極シートは、集電箔ＥＰ上に電極合剤層のみが形成された電極シート１０であってもよい。すなわち、セパレータＳＰが形成されていない電極シート１０であってもよい。
【００４５】
２．電池セル組立
［捲回工程］
次に、正極板（セパレータ付き電極シート２０）から電池セルに必要な大きさの、図１に示す正極ＰＥＬおよびセパレータＳＰ１，ＳＰ２を切り出す。同様に負極板（セパレータ付き電極シート２０）から電池セルに必要な大きさの負極ＮＥＬおよびセパレータＳＰ１，ＳＰ２を切り出す。続いて、その表面にセパレータＳＰが形成された正極ＰＥＬと、その表面にセパレータＳＰが形成された負極ＮＥＬとを重ねた後、この積層体を捲き合わせる。
【００４６】
［溶接・組立工程］
次に、セパレータＳＰを挟んで捲き合わせた正極ＰＥＬおよび負極ＮＥＬの電極対の群を組み立てて溶接する。この溶接・組立工程では、例えば正極集電タブＰＴＡＢにアルミニウムリボンを捲きつけ、このアルミニウムリボンに正極集電タブＰＴＡＢを超音波溶接で接続する。負極集電タブＮＴＡＢについても同様である。
【００４７】
［抽液工程］
次に、溶接したこれらの電極対の群を図１に示す外装缶ＣＳに配置した後、電解液ＥＬを注入する。
【００４８】
電解液ＥＬとしては、非水電解液が使用される。リチウムイオン電池ＬＩＢは、活物質へのリチウムイオンの挿入および活物質からのリチウムイオンの脱離を利用して充放電を行う電池であり、リチウムイオンが電解液中を移動する。リチウムは、強い還元剤であり、水と激しく反応して水素ガスを発生する。従って、リチウムイオンが電解液ＥＬ中を移動するリチウムイオン電池ＬＩＢでは、水溶液を電解液ＥＬに使用することができない。このことから、リチウムイオン電池ＬＩＢでは、電解液ＥＬとして非水電解液が使用される。
【００４９】
［封口工程］
次に、外装缶ＣＳを完全に密閉することで、電池セルを作製する。
【００５０】
［充放電工程］
次に、形成された電池セルを繰り返し充放電する。
【００５１】
［電池セル検査工程］
次に、この電池セルの性能および信頼性に関する検査（例えば電池セルの容量および電圧、充電または放電時の電流および電圧の検査等）を行う。これにより、リチウムイオン電池ＬＩＢの電池セルが完成する。
【００５２】
３．モジュール組立
次に、モジュール組立工程では、電池セルを複数個直列に組み合わせて電池モジュールを構成し、さらに、充／放電制御用コントローラを接続して電池モジュール（電池システム）を構成する（モジュール組立）。その後、モジュール検査工程において、モジュール組立て工程で組立てられた電池モジュールの性能および信頼性に関する検査（例えば、電池モジュールの容量や電圧、充電または放電時の電流や電圧等の検査）を行う（モジュール検査）。
【００５３】
なお、上記セパレータ付き電極シート２０の組立てでは、正極のセパレータ付き電極シート２０と負極のセパレータ付き電極シート２０との両方に絶縁材料である絶縁材料ＳＰＦを塗布してセパレータＳＰを形成する場合を説明した。しかしながら、本実施の形態のリチウムイオン電池ＬＩＢでは、正極ＰＥＬか負極ＮＥＬのいずれか一方のみに絶縁材料ＳＰＦを塗布してセパレータＳＰを形成し、これらのセパレータ付き電極シート２０を捲回するようにしてもよい。
【００５４】
以上により、図１に示すようなリチウムイオン電池ＬＩＢの組立てを完了する。
【００５５】
次に、本実施の形態における特徴的なセパレータと電極の構造、および電極の具体的製造方法について説明する。
【００５６】
＜電極合剤層と電極合剤層の表面に形成されたセパレータ層との膜厚の関係＞
［実施例１］
まず、本実施例１における電極の製造方法を説明する。材料として、正極活物質ＰＡＳはリチウムマンガンコバルトニッケル複合酸化物、導電助剤ＰＣＡに黒鉛粉末、結着材ＰＢＤにポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、集電箔ＰＥＰに厚み１５μｍのアルミニウム箔を使用する。なお、正極活物質ＰＡＳに用いたリチウムマンガンコバルトニッケル複合酸化物には、Ｍｉｃｒｏｔｒａｃ  ＭＴ３０００・（日機装製）を用いて測定したＤ９０粒径が６μｍ（Ｄ５０粒径が４μｍ）のものを使用する。
【００５７】
ここで、Ｄ９０粒径およびＤ５０粒径等は、材料中にどの位の大きさの粒子がどのような割合で含まれているかを示す指標である。例えば、Ｄ９０粒径が６μｍと言う場合には、粒径６μｍ以下の粒子が全体の９割を占めている材料のことを意味し、また、Ｄ５０粒径が４μｍと言う場合には、粒径４μｍ以下の粒子が全体の５割を占めている材料のことを意味する。
【００５８】
そして、正極活物質ＰＡＳ、導電助剤ＰＣＡ、結着材ＰＢＤの重量％が９３．０％、３．５％、３．５％となるようにこれらを混合し、さらにＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）中に分散させることで、正極スラリー（スラリー状の正極の電極材料ＥＦ）を作製する。作製後、図４に示すように、上記スラリー状の電極材料ＥＦを集電箔（電極箔）ＰＥＰであるアルミニウム箔上に塗布し、１２０℃の熱風乾燥炉で乾燥させる。その後、乾燥した膜をプレス圧縮し、正極合剤（電極合剤層）ＰＥＦの膜厚が１５μｍの正極ＰＥＬを形成する。
【００５９】
次に、セパレータＳＰの製造方法を説明する。材料として、絶縁性粒子ＳＰＰに二酸化シリコン、結着材ＳＢＤにポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を使用する。なお、絶縁性粒子ＳＰＰの二酸化シリコンには、Ｍｉｃｒｏｔｒａｃ  ＭＴ３０００・（日機装製）を用いて測定したＤ９０粒径が３μｍ（Ｄ５０粒径が１μｍ）のものを使用する。
【００６０】
そして、絶縁性粒子ＳＰＰ、結着材ＳＢＤの重量％が８９．３％、１０．７％となるようにこれらを混合し、さらにＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）中に分散させることで、セパレータスラリー（スラリー状の絶縁材料ＳＰＦ）を作製する。作製後、図５に示すように、上記スラリー状の絶縁材料ＳＰＦを予め作製した正極合剤（電極合剤層）ＰＥＦの表面に塗布し、１２０℃の熱風乾燥炉で乾燥させ、これによって、膜厚１０μｍのセパレータ層（セパレータＳＰ）を形成する。
【００６１】
上述のように電極合剤層（正極合剤ＰＥＦ）とセパレータ層（セパレータＳＰ）を形成し、電極合剤層（正極合剤ＰＥＦ）の膜厚（厚さ）Ｔｅとセパレータ層（セパレータＳＰ）の膜厚（厚さ）Ｔｓの関係を、Ｔｅ＋Ｔｓ＝２５μｍかつＴｓ／Ｔｅ＝２／３とした。なお、得られた膜は、Ｔｅ＋Ｔｓ＝２５μｍ、Ｔｓ／Ｔｅ＝２／３であれば、プレス圧縮しても良いし、しなくても良い。また、本実施例１では正極合剤層の表面にセパレータ層を形成する場合の製造方法について説明したが、負極合剤層の表面にセパレータ層を形成する場合も同様に形成することができる。
【００６２】
次に、正極合剤層およびセパレータ層を形成した後、セパレータ層を湾曲させて集電箔ＰＥＰ、電極合剤層およびセパレータＳＰを外装缶（容器）ＣＳに収納する。
【００６３】
ここで、セパレータＳＰが形成された電極合剤層を湾曲させた際の、クラック発生の有無の評価方法について説明する。図６は図１に示すリチウムイオン電池のセパレータにおけるクラック発生の有無の評価方法の一例を示す模式図である。
【００６４】
図６に示すように、ステンレス鋼（ＳＵＳ）製で、かつ半径Ｒが２ｍｍの円柱状の棒（半径２ｍｍの円柱状の棒）３００に、作製した集電箔ＰＥＰと電極合剤層（正極合剤ＰＥＦ）とセパレータ層（セパレータＳＰ）とから成る膜を捲き、１６ｇｆ／ｍｍの張力を印加した。その後、観察部４００でＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）により観察し、クラックの有無を判別した。なお、曲率半径２ｍｍは、一般的な１８６５０型の円筒電池の最大の曲率である。また、張力１６ｇｆ／ｍｍは、一般的な捲回装置の張力である。
【００６５】
［実施例２］
本実施例２では、以下の条件でクラック発生の有無の評価を行った。
【００６６】
電極合剤層の膜厚Ｔｅが１５μｍ、セパレータ層の膜厚Ｔｓが２０μｍであること以外は、実施例１と同様である（Ｔｅ＋Ｔｓ＝３５μｍ、Ｔｓ／Ｔｅ＝４／３）。
【００６７】
［実施例３］
本実施例３では、以下の条件でクラック発生の有無の評価を行った。
【００６８】
電極合剤層の膜厚Ｔｅが３０μｍ、セパレータ層の膜厚Ｔｓが１０μｍであること以外は、実施例１と同様である（Ｔｅ＋Ｔｓ＝４０μｍ、Ｔｓ／Ｔｅ＝１／３）。
【００６９】
［比較例１］
比較例１では、以下の条件でクラック発生の有無の評価を行った。
【００７０】
電極合剤層の膜厚Ｔｅが１５μｍ、セパレータ層の膜厚Ｔｓが３０μｍであること以外は、実施例１と同様である（Ｔｅ＋Ｔｓ＝４５μｍ、Ｔｓ／Ｔｅ＝２）。
【００７１】
［比較例２］
比較例２では、以下の条件でクラック発生の有無の評価を行った。
【００７２】
電極合剤層の膜厚Ｔｅが３０μｍ、セパレータ層の膜厚Ｔｓが２０μｍであること以外は、実施例１と同様である（Ｔｅ＋Ｔｓ＝５０μｍ、Ｔｓ／Ｔｅ＝２／３）。
【００７３】
［比較例３］
比較例３では、以下の条件でクラック発生の有無の評価を行った。
【００７４】
電極合剤層の膜厚Ｔｅが３０μｍ、セパレータ層の膜厚Ｔｓが３０μｍであること以外は、実施例１と同様である（Ｔｅ＋Ｔｓ＝６０μｍ、Ｔｓ／Ｔｅ＝１）。
【００７５】
図７は本発明の上記実施例１〜３および上記比較例１〜３におけるセパレータの表面のＳＥＭ像とクラック有無の評価結果を示すデータ図である。
【００７６】
図７に示すように、実施例１〜３ではクラックの発生が無く、一方、比較例１〜３でクラックの発生が有るという結果が得られた。この結果より、最大曲率半径が２ｍｍの場合は、０＜Ｔｅ＋Ｔｓ≦４０μｍ、かつ０＜Ｔｓ／Ｔｅ≦４／３において、クラックの発生を防止できることを見出した。定性的には、電極合剤層の膜厚Ｔｅとセパレータ層の膜厚Ｔｓを薄くすることにより、セパレータ層に加わる応力を軽減できるためである。
【００７７】
［実施例４］
本実施例４では、実施例１と同様に、正極合剤層の膜厚Ｔｅを１５μｍ、セパレータ層の膜厚Ｔｓを１０μｍ（Ｔｅ＋Ｔｓ＝２５μｍ、Ｔｓ／Ｔｅ＝２／３）としてクラック発生の有無の評価を行った。クラック発生の評価には、ステンレス製で半径Ｒが１ｍｍの図６に示す円柱状の棒（半径１ｍｍの円柱状の棒）３００を用いた。曲率半径１ｍｍは、一般的な角型電池の最大の曲率である。
【００７８】
［実施例５］
本実施例５では、正極合剤層の膜厚Ｔｅを３０μｍ、セパレータ層の膜厚Ｔｓを１０μｍ（Ｔｅ＋Ｔｓ＝４０μｍ、Ｔｓ／Ｔｅ＝１／３）とした以外は、実施例１と同様に膜を作製した。クラック発生の評価は、実施例４と同様に実施した。
【００７９】
［比較例４］
比較例４では、正極合剤層の膜厚Ｔｅを１５μｍ、セパレータ層の膜厚Ｔｓを２０μｍ（Ｔｅ＋Ｔｓ＝３５μｍ、Ｔｓ／Ｔｅ＝４／３）とした以外は、実施例１と同様に膜を作製した。クラック発生の評価は、実施例４と同様に実施した。
【００８０】
［比較例５］
比較例５では、正極合剤層の膜厚Ｔｅを３０μｍ、セパレータ層の膜厚Ｔｓを２０μｍ（Ｔｅ＋Ｔｓ＝５０μｍ、Ｔｓ／Ｔｅ＝２／３）とした以外は、実施例１と同様に膜を作製した。クラック発生の評価は、実施例４と同様に実施した。
【００８１】
図８は本発明の上記実施例４〜５および上記比較例４〜５におけるセパレータの表面のＳＥＭ像とクラック有無の評価結果を示すデータ図である。
【００８２】
図８に示すように、曲率半径が１ｍｍの場合は、０＜Ｔｅ＋Ｔｓ≦４０μｍ、かつ０＜Ｔｓ／Ｔｅ≦２／３において、クラックの発生を防止できることを見出した。定性的には、曲率半径が２ｍｍの場合と比較し、曲率半径が１ｍｍの場合にはセパレータ層に加わる応力が増加するため、クラックが発生しやすくなる。しかしながら、０＜Ｔｓ／Ｔｅ≦２／３とすることにより、セパレータ層に加わる応力を軽減し、クラックの発生を防止することができる。
【００８３】
以上から、セパレータ層を湾曲させた際にクラックの発生を防止するための電極合剤層の膜厚Ｔｅとセパレータ層の膜厚Ｔｓの関係は、曲率半径が２ｍｍにおいて、０＜Ｔｅ＋Ｔｓ≦４０μｍかつ０＜Ｔｓ／Ｔｅ≦４／３とすればよい。また、好ましくは、曲率半径が２ｍｍにおいて、電極合剤層の膜厚Ｔｅとセパレータ層の膜厚Ｔｓの関係を、０＜Ｔｅ＋Ｔｓ≦４０μｍかつ０＜Ｔｓ／Ｔｅ≦２／３とすればよい。
【００８４】
＜セパレータ層の膜厚に対する電極活物質の粒径と絶縁性粒子の粒径との関係＞
以下の実施例６〜１１、比較例６〜８に絶縁性粒子と電極活物質の粒径を記載するが、それらはすべてＭｉｃｒｏｔｒａｃ  ＭＴ３０００・（日機装製）で測定したものである。
【００８５】
［実施例６］
本実施例６では、セパレータ層の膜厚Ｔｓが５μｍ、絶縁性粒子ＳＰＰのＤ９０粒径Ｄｓが３μｍ（Ｄ５０粒径は１μｍ）、電極活物質のＤ９０粒径Ｄｅが１０μｍ（Ｄ５０粒径は６μｍ）であること以外は、実施例１と同様に膜を作製した。（Ｄｓ／Ｔｓ＝０．６、Ｄｅ／Ｔｓ＝２）。
【００８６】
ここで、セパレータ層の絶縁評価の方法について説明する。電極合剤層の表面上に形成したセパレータ層の表面にステンレス製の板を配置し、このステンレス製の板と集電箔との間の抵抗をテスターで測定した。抵抗値がテスターの上限値（例えば、４０ＭΩ）を振り切った場合に、絶縁性あり（○）と判断した。
【００８７】
［実施例７］
本実施例７では、セパレータ層の膜厚Ｔｓが１０μｍ、絶縁性粒子ＳＰＰのＤ９０粒径Ｄｓが３μｍ（Ｄ５０粒径は１μｍ）、電極活物質のＤ９０粒径Ｄｅが６μｍ（Ｄ５０粒径は４μｍ）であること以外は、実施例１と同様に膜を作製した。（Ｄｓ／Ｔｓ＝０．３、Ｄｅ／Ｔｓ＝０．６）。セパレータ層の絶縁評価は、実施例６と同様に実施した。
【００８８】
［実施例８］
本実施例８では、セパレータ層の膜厚Ｔｓが１０μｍ、絶縁性粒子ＳＰＰのＤ９０粒径Ｄｓが３μｍ（Ｄ５０粒径は１μｍ）、電極活物質のＤ９０粒径Ｄｅが１０μｍ（Ｄ５０粒径は６μｍ）であること以外は、実施例１と同様に膜を作製した。（Ｄｓ／Ｔｓ＝０．３、Ｄｅ／Ｔｓ＝１．０）。セパレータ層の絶縁評価は、実施例６と同様に実施した。
【００８９】
［実施例９］
本実施例９では、セパレータ層の膜厚Ｔｓが１０μｍ、絶縁性粒子ＳＰＰのＤ９０粒径Ｄｓが３μｍ（Ｄ５０粒径は１μｍ）、電極活物質のＤ９０粒径Ｄｅが１６μｍ（Ｄ５０粒径は１０μｍ）であること以外は、実施例１と同様に膜を作製した。（Ｄｓ／Ｔｓ＝０．３、Ｄｅ／Ｔｓ＝１．６）。セパレータ層の絶縁評価は、実施例６と同様に実施した。
【００９０】
［実施例１０］
本実施例１０では、セパレータ層の膜厚Ｔｓが２０μｍ、絶縁性粒子ＳＰＰのＤ９０粒径Ｄｓが１２μｍ（Ｄ５０粒径は５μｍ）、電極活物質のＤ９０粒径Ｄｅが６μｍ（Ｄ５０粒径は４μｍ）であること以外は、実施例１と同様に膜を作製した。（Ｄｓ／Ｔｓ＝０．６、Ｄｅ／Ｔｓ＝０．３）。セパレータ層の絶縁評価は、実施例６と同様に実施した。
【００９１】
［実施例１１］
本実施例１１では、セパレータ層の膜厚Ｔｓが２０μｍ、絶縁性粒子ＳＰＰのＤ９０粒径Ｄｓが１２μｍ（Ｄ５０粒径は５μｍ）、電極活物質のＤ９０粒径Ｄｅが１０μｍ（Ｄ５０粒径は６μｍ）であること以外は、実施例１と同様に膜を作製した。（Ｄｓ／Ｔｓ＝０．６、Ｄｅ／Ｔｓ＝０．５）。セパレータ層の絶縁評価は、実施例６と同様に実施した。
【００９２】
［比較例６］
比較例６では、セパレータ層の膜厚Ｔｓが５μｍ、絶縁性粒子ＳＰＰのＤ９０粒径Ｄｓが３μｍ（Ｄ５０粒径は１μｍ）、電極活物質のＤ９０粒径Ｄｅが３２μｍ（Ｄ５０粒径は１４μｍ）であること以外は、実施例１と同様に膜を作製した。（Ｄｓ／Ｔｓ＝０．６、Ｄｅ／Ｔｓ＝６．４）。セパレータ層の絶縁評価は、実施例６と同様に実施した。
【００９３】
［比較例７］
比較例７では、セパレータ層の膜厚Ｔｓが１０μｍ、絶縁性粒子ＳＰＰのＤ９０粒径Ｄｓが１２μｍ（Ｄ５０粒径は５μｍ）、電極活物質のＤ９０粒径Ｄｅが６μｍ（Ｄ５０粒径は４μｍ）であること以外は、実施例１と同様に膜を作製した。（Ｄｓ／Ｔｓ＝１．２、Ｄｅ／Ｔｓ＝０．６）。セパレータ層の絶縁評価は、実施例６と同様に実施した。
【００９４】
［比較例８］
比較例８では、セパレータ層の膜厚Ｔｓが１０μｍ、絶縁性粒子ＳＰＰのＤ９０粒径Ｄｓが１２μｍ（Ｄ５０粒径は５μｍ）、電極活物質のＤ９０粒径Ｄｅが１０μｍ（Ｄ５０粒径は６μｍ）であること以外は、実施例１と同様に膜を作製した。（Ｄｓ／Ｔｓ＝１．２、Ｄｅ／Ｔｓ＝１．０）。セパレータ層の絶縁評価は、実施例６と同様に実施した。
【００９５】
図９は本発明の実施例６〜１１および比較例６〜８におけるセパレータの絶縁性の評価結果を示すデータ図、図１０は本発明の実施例６〜１１および比較例６〜８における絶縁性の評価結果を表に纏めたデータ図である。
【００９６】
図９および図１０に示すように、０＜Ｄｅ／Ｔｓ≦２かつ０＜Ｄｓ／Ｔｓ≦０．６において、セパレータ材（絶縁材料ＳＰＦ）塗布時の欠陥（電極合剤層の表面に絶縁材料ＳＰＦが均一に形成されないために電極合剤が露出し、電気的絶縁が確保できなくなる不具合）の発生を防止し、絶縁性を確保できることを見出した。
【００９７】
まず、セパレータ層の膜厚Ｔｓと、電極活物質のＤ９０粒径Ｄｅとの関係について、０＜Ｄｅ／Ｔｓ≦２であればよい理由を以下に記す。
【００９８】
すなわち、電極合剤層の凹凸は電極活物質の粒径の影響を受ける。プレス圧縮によって電極合剤層の膜厚を平滑化した場合においても、活物質粒子の起因の凹凸が残り、凹凸は最大でＤｅ／２となる。そのため、電極合剤層の表面を絶縁性粒子ＳＰＰで覆うためには、セパレータ層（セパレータＳＰ）の膜厚ＴｓをＤｅ／２≦Ｔｓ、つまりＤｅ／Ｔｓ≦２とする必要がある。
【００９９】
次に、セパレータ層の膜厚Ｔｓと絶縁性粒子ＳＰＰのＤ９０粒径Ｄｓとの関係Ｄｓ／Ｔｓ、および絶縁性の関係を以下に記す。
【０１００】
セパレータ層の膜厚Ｔｓと絶縁性粒子ＳＰＰのＤ９０粒径Ｄｓとの関係がＤｓ／Ｔｓ＞１の場合、セパレータの膜厚よりも絶縁性粒子ＳＰＰが大きくなる。このような状況では、セパレータ材（絶縁材料ＳＰＦ）塗布時に塗布面とコータの隙間に粒子が挟まり、電極合剤層の表面で絶縁性粒子ＳＰＰが形成されない部分がスジ状に発生（絶縁材料ＳＰＦが均一な膜厚に塗布されずにスジ状の窪みが発生）し、その結果、絶縁性が確保できなくなる。
【０１０１】
一方、セパレータ層の膜厚Ｔｓと絶縁性粒子ＳＰＰのＤ９０粒径Ｄｓとの関係がＤｓ／Ｔｓ≦１であれば、電極合剤層の表面に絶縁性粒子ＳＰＰを均一に形成することができ、絶縁性を確保することができる。本実施の形態においても、図９に示すように、Ｄｓ／Ｔｓ≦１以下の条件において絶縁性を確保できることを実証した。
【０１０２】
これにより、塗布時の欠陥発生を防止するセパレータ層の膜厚Ｔｓと、電極活物質のＤ９０粒径Ｄｅと、絶縁性粒子ＳＰＰのＤ９０粒径Ｄｓとの関係は、０＜Ｄｅ／Ｔｓ≦２かつ０＜Ｄｓ／Ｔｓ≦１とすればよい。さらに好ましくは、０＜Ｄｅ／Ｔｓ≦２かつ０＜Ｄｓ／Ｔｓ≦０．６とすればよい。
【０１０３】
以上の検討から、セパレータ層を湾曲させた際のクラックの発生と、セパレータ材塗布時の欠陥発生との両者を防止し、さらにセパレータ層の絶縁性を確保するためには、最大曲率半径２ｍｍにおいて、０＜Ｔｅ＋Ｔｓ≦４０μｍかつ０＜Ｔｓ／Ｔｅ≦４／３とすればよい。また、好ましくは０＜Ｔｅ＋Ｔｓ≦４０μｍかつ０＜Ｔｓ／Ｔｅ≦２／３とし、０＜Ｄｅ／Ｔｓ≦２かつ０＜Ｄｓ／Ｔｓ≦１とすればよい。さらに好ましくは、０＜Ｄｅ／Ｔｓ≦２かつ０＜Ｄｓ／Ｔｓ≦０．６とすればよい。
【０１０４】
本実施の形態では、電極合剤層と、上記電極合剤層の表面に形成されたセパレータ層との合計の膜厚を薄くすることにより、電極（電極シート）を湾曲させた時に電極合剤層とセパレータ層とに加わる応力を減少し、セパレータ層におけるクラックの発生を防止することができる。しかしながら、単に膜厚を薄くするのみでは、セパレータ材の塗布時に塗布面である電極合剤層の凹凸の影響を受けるため、セパレータ層に欠陥が発生しやすくなる。なお、セパレータ材塗布時にセパレータ層に発生する欠陥とは、電極合剤層の表面に絶縁性粒子ＳＰＰが均一に形成されないために電極合剤が露出し、電気的絶縁が確保できなくなることを意味している。
【０１０５】
そこで、本実施の形態では、正極合剤ＰＥＦや負極合剤ＮＥＦである電極合剤層と、上記電極合剤層の表面に形成されたセパレータ（セパレータ層）ＳＰとの合計の膜厚を薄くすること、およびセパレータ（セパレータ層）ＳＰの膜厚に対して電極活物質（正極活物質ＰＡＳや負極活物質ＮＡＳ）と絶縁性粒子ＳＰＰの粒径を制御することを、同時に満たしている。
【０１０６】
これにより、セパレータ層におけるクラックの発生と、セパレータ材塗布時の欠陥発生との両者を防止することができ、セパレータ層の絶縁性を確保することができる。
【０１０７】
その結果、セパレータ（セパレータ層）ＳＰの絶縁不良を防止してリチウムイオン電池ＬＩＢの信頼性を向上させることができる。
【０１０８】
以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【０１０９】
なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【０１１０】
また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることが可能である。なお、図面に記載した各部材や相対的なサイズは、本発明を分かりやすく説明するため簡素化・理想化しており、実装上はより複雑な形状となる。
【０１１１】
上記実施の形態では、捲回型リチウムイオン電池を例に挙げて、本発明の技術的思想について説明したが、本発明の技術的思想は、捲回型リチウムイオン電池に限定されるものではなく、正極、負極、および、正極と負極とを電気的に分離するセパレータを備える蓄電デバイス（例えば、電池やキャパシタ等）に幅広く適用することができる。
【０１１２】
本発明は、例えば、リチウムイオン電池に代表される電池を製造する製造業に幅広く利用することができる。
【符号の説明】
【０１１３】
ＬＩＢ  リチウムイオン電池
ＣＳ  外装缶（容器）
ＥＬ  電解液
ＮＡＳ  負極活物質
ＮＣＡ  導電助剤
ＮＥＦ  負極合剤（電極合剤層）
ＮＥＰ  集電箔（電極箔）
ＮＥＬ  負極
ＰＡＳ  正極活物質
ＰＣＡ  導電助剤
ＰＥＦ  正極合剤（電極合剤層）
ＰＥＰ  集電箔（電極箔）
ＰＥＬ  正極
ＳＰＰ  絶縁性粒子
ＳＰ  セパレータ（セパレータ層）
ＥＦ  電極材料
ＳＰＦ  絶縁材料
ＥＰ  集電箔（電極箔）
【図１】
2017138116.tif 000003
【図２】
2017138116.tif 000004
【図３】
2017138116.tif 000005
【図４】
2017138116.tif 000006
【図５】
2017138116.tif 000007
【図６】
2017138116.tif 000008
【図７】
2017138116.tif 000009
【図８】
2017138116.tif 000010
【図９】
2017138116.tif 000011
【図１０】
2017138116.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成28年11月9日(2016.11.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極活物質を含む正極合剤層を備えた正極と、
負極活物質を含む負極合剤層を備えた負極と、
前記正極合剤層と前記負極合剤層のうちの少なくとも何れか一方の表面に形成され、前記正極と前記負極とを絶縁するセパレータと、
前記正極と前記負極の電極間で充放電反応が行われる電解液と、
を有し、
前記セパレータは、絶縁性粒子と結着材との混合物からなり、
前記セパレータの膜厚Ｔｓと前記セパレータが形成される電極合剤層の膜厚Ｔｅとの関係は、Ｔｓ＋Ｔｅ≦４０μｍかつＴｓ／Ｔｅ≦４／３であり、
前記電極合剤層に形成された前記セパレータは、湾曲した構造を備え、前記湾曲の最大曲率半径は２ｍｍであり、
前記セパレータの膜厚Ｔｓと、前記セパレータに含まれる前記絶縁性粒子のセパレータ材中に含まれる割合を示す指標であるＤ９０粒径Ｄｓと、前記セパレータが形成される前記電極合剤層の活物質の前記Ｄ９０粒径Ｄｅとの関係は、Ｄｅ／Ｔｓ≦２かつＤｓ／Ｔｓ≦１である、リチウムイオン電池。
【請求項２】
請求項１記載のリチウムイオン電池において、
前記セパレータの膜厚Ｔｓと前記セパレータが形成される電極合剤層の膜厚Ｔｅとの関係は、Ｔｓ＋Ｔｅ≦４０μｍかつＴｓ／Ｔｅ≦２／３である、リチウムイオン電池。
【請求項３】
請求項２記載のリチウムイオン電池において、
前記電極合剤層に形成された前記セパレータは、湾曲した構造を備え、前記湾曲の最大曲率半径は１ｍｍである、リチウムイオン電池。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載のリチウムイオン電池において、
前記セパレータは、前記正極合剤層の表面と前記負極合剤層の表面とに形成されている、リチウムイオン電池。
【請求項５】
請求項１記載のリチウムイオン電池において、
前記セパレータの膜厚Ｔｓと、前記セパレータに含まれる前記絶縁性粒子のセパレータ材中に含まれる割合を示す指標であるＤ９０粒径Ｄｓと、前記セパレータが形成される前記電極合剤層の活物質の前記Ｄ９０粒径Ｄｅとの関係は、Ｄｅ／Ｔｓ≦２かつＤｓ／Ｔｓ≦０．６である、リチウムイオン電池。
【請求項６】
請求項５記載のリチウムイオン電池において、
前記セパレータの膜厚Ｔｓと前記セパレータが形成される電極合剤層の膜厚Ｔｅとの関係は、Ｔｓ＋Ｔｅ≦４０μｍかつＴｓ／Ｔｅ≦２／３である、リチウムイオン電池。
【請求項７】
請求項６記載のリチウムイオン電池において、
前記電極合剤層に形成された前記セパレータは、湾曲した構造を備え、前記湾曲の最大曲率半径は１ｍｍである、リチウムイオン電池。
【請求項８】
請求項５〜７の何れか１項に記載のリチウムイオン電池において、
前記セパレータは、前記正極合剤層の表面と前記負極合剤層の表面とに形成されている、リチウムイオン電池。
【請求項９】
（ａ）電極箔上にスラリー状の電極材料を塗布する工程、
（ｂ）前記電極材料上または前記電極材料を乾燥させて形成した電極合剤層上にスラリー状の絶縁材料を塗布する工程、
（ｃ）前記電極材料および前記絶縁材料を別々の工程もしくは同一工程で乾燥させて、前記電極箔上に前記電極材料からなる電極合剤層と、前記電極合剤層上に前記絶縁材料からなるセパレータと、を形成する工程、
（ｄ）前記（ｃ）工程の後、前記セパレータを湾曲させて前記電極箔、前記電極合剤層および前記セパレータを容器に収納する工程、
を有し、
前記絶縁材料は、絶縁性粒子と結着材との混合物を含み、
前記セパレータの膜厚Ｔｓと前記セパレータが形成される電極合剤層の膜厚Ｔｅとの関係は、Ｔｓ＋Ｔｅ≦４０μｍかつＴｓ／Ｔｅ≦４／３であり、
前記（ｄ）工程において、前記セパレータをその最大曲率半径が２ｍｍとなるように湾曲させ、
前記セパレータの膜厚Ｔｓと、前記セパレータに含まれる前記絶縁性粒子のセパレータ材中に含まれる割合を示す指標であるＤ９０粒径Ｄｓと、前記セパレータが形成される前記電極合剤層の活物質の前記Ｄ９０粒径Ｄｅとの関係が、Ｄｅ／Ｔｓ≦２かつＤｓ／Ｔｓ≦１となるように前記セパレータおよび前記電極合剤層を形成する、リチウムイオン電池の製造方法。
【請求項１０】
請求項９記載のリチウムイオン電池の製造方法において、
前記セパレータの膜厚Ｔｓと前記セパレータが形成される電極合剤層の膜厚Ｔｅとの関係が、Ｔｓ＋Ｔｅ≦４０μｍかつＴｓ／Ｔｅ≦２／３となるように前記セパレータおよび前記電極合剤層を形成する、リチウムイオン電池の製造方法。
【請求項１１】
（ａ）電極箔上にスラリー状の電極材料を塗布する工程、
（ｂ）前記電極材料上または前記電極材料を乾燥させて形成した電極合剤層上にスラリー状の絶縁材料を塗布する工程、
（ｃ）前記電極材料および前記絶縁材料を別々の工程もしくは同一工程で乾燥させて、前記電極箔上に前記電極材料からなる電極合剤層と、前記電極合剤層上に前記絶縁材料からなるセパレータと、を形成する工程、
（ｄ）前記（ｃ）工程の後、前記セパレータを湾曲させて前記電極箔、前記電極合剤層および前記セパレータを容器に収納する工程、
を有し、
前記絶縁材料は、絶縁性粒子と結着材との混合物を含み、
前記セパレータの膜厚Ｔｓと前記セパレータが形成される電極合剤層の膜厚Ｔｅとの関係は、Ｔｓ＋Ｔｅ≦４０μｍかつＴｓ／Ｔｅ≦４／３であり、
前記（ｄ）工程において、前記セパレータをその最大曲率半径が２ｍｍとなるように湾曲させ、
前記セパレータの膜厚Ｔｓと、前記セパレータに含まれる前記絶縁性粒子のセパレータ材中に含まれる割合を示す指標であるＤ９０粒径Ｄｓと、前記セパレータが形成される前記電極合剤層の活物質の前記Ｄ９０粒径Ｄｅとの関係が、Ｄｅ／Ｔｓ≦２かつＤｓ／Ｔｓ≦０．６となるように前記セパレータおよび前記電極合剤層を形成する、リチウムイオン電池の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１記載のリチウムイオン電池の製造方法において、
前記セパレータの膜厚Ｔｓと前記セパレータが形成される電極合剤層の膜厚Ｔｅとの関係が、Ｔｓ＋Ｔｅ≦４０μｍかつＴｓ／Ｔｅ≦２／３となるように前記セパレータおよび前記電極合剤層を形成する、リチウムイオン電池の製造方法。
【手続補正書】
【提出日】平成29年9月22日(2017.9.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極活物質を含む正極合剤層を備えた正極と、
負極活物質を含む負極合剤層を備えた負極と、
前記正極合剤層と前記負極合剤層のうちの少なくとも何れか一方の表面に形成され、前記正極と前記負極とを絶縁するセパレータと、
前記正極と前記負極の電極間で充放電反応が行われる電解液と、
を有し、
前記セパレータは、絶縁性粒子と結着材との混合物からなり、
前記セパレータの膜厚Ｔｓと前記セパレータが形成される電極合剤層の膜厚Ｔｅとの関係は、Ｔｓ＋Ｔｅ≦４０μｍかつＴｓ／Ｔｅ≦４／３であり、
前記電極合剤層に形成された前記セパレータは、湾曲した構造を備え、前記湾曲の最大曲率半径は２ｍｍであり、
前記セパレータの膜厚Ｔｓと、前記セパレータに含まれる前記絶縁性粒子のＤ９０粒径Ｄｓと、前記セパレータが形成される前記電極合剤層の活物質のＤ９０粒径Ｄｅとの関係は、Ｄｅ／Ｔｓ≦２かつＤｓ／Ｔｓ≦１である、リチウムイオン電池。
【請求項２】
請求項１記載のリチウムイオン電池において、
前記セパレータの膜厚Ｔｓと前記セパレータが形成される電極合剤層の膜厚Ｔｅとの関係は、Ｔｓ＋Ｔｅ≦４０μｍかつＴｓ／Ｔｅ≦２／３である、リチウムイオン電池。
【請求項３】
請求項２記載のリチウムイオン電池において、
前記電極合剤層に形成された前記セパレータは、湾曲した構造を備え、前記湾曲の最大曲率半径は１ｍｍである、リチウムイオン電池。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載のリチウムイオン電池において、
前記セパレータは、前記正極合剤層の表面と前記負極合剤層の表面とに形成されている、リチウムイオン電池。
【請求項５】
請求項１記載のリチウムイオン電池において、
前記セパレータの膜厚Ｔｓと、前記セパレータに含まれる前記絶縁性粒子のＤ９０粒径Ｄｓと、前記セパレータが形成される前記電極合剤層の活物質のＤ９０粒径Ｄｅとの関係は、Ｄｅ／Ｔｓ≦２かつＤｓ／Ｔｓ≦０．６である、リチウムイオン電池。
【請求項６】
請求項５記載のリチウムイオン電池において、
前記セパレータの膜厚Ｔｓと前記セパレータが形成される電極合剤層の膜厚Ｔｅとの関係は、Ｔｓ＋Ｔｅ≦４０μｍかつＴｓ／Ｔｅ≦２／３である、リチウムイオン電池。
【請求項７】
請求項６記載のリチウムイオン電池において、
前記電極合剤層に形成された前記セパレータは、湾曲した構造を備え、前記湾曲の最大曲率半径は１ｍｍである、リチウムイオン電池。
【請求項８】
請求項５〜７の何れか１項に記載のリチウムイオン電池において、
前記セパレータは、前記正極合剤層の表面と前記負極合剤層の表面とに形成されている、リチウムイオン電池。
【請求項９】
（ａ）電極箔上にスラリー状の電極材料を塗布する工程、
（ｂ）前記電極材料上または前記電極材料を乾燥させて形成した電極合剤層上にスラリー状の絶縁材料を塗布する工程、
（ｃ）前記電極材料および前記絶縁材料を別々の工程もしくは同一工程で乾燥させて、前記電極箔上に前記電極材料からなる電極合剤層と、前記電極合剤層上に前記絶縁材料からなるセパレータと、を形成する工程、
（ｄ）前記（ｃ）工程の後、前記セパレータを湾曲させて前記電極箔、前記電極合剤層および前記セパレータを容器に収納する工程、
を有し、
前記絶縁材料は、絶縁性粒子と結着材との混合物を含み、
前記セパレータの膜厚Ｔｓと前記セパレータが形成される電極合剤層の膜厚Ｔｅとの関係は、Ｔｓ＋Ｔｅ≦４０μｍかつＴｓ／Ｔｅ≦４／３であり、
前記（ｄ）工程において、前記セパレータをその最大曲率半径が２ｍｍとなるように湾曲させ、
前記セパレータの膜厚Ｔｓと、前記セパレータに含まれる前記絶縁性粒子のＤ９０粒径Ｄｓと、前記セパレータが形成される前記電極合剤層の活物質のＤ９０粒径Ｄｅとの関係が、Ｄｅ／Ｔｓ≦２かつＤｓ／Ｔｓ≦１となるように前記セパレータおよび前記電極合剤層を形成する、リチウムイオン電池の製造方法。
【請求項１０】
請求項９記載のリチウムイオン電池の製造方法において、
前記セパレータの膜厚Ｔｓと前記セパレータが形成される電極合剤層の膜厚Ｔｅとの関係が、Ｔｓ＋Ｔｅ≦４０μｍかつＴｓ／Ｔｅ≦２／３となるように前記セパレータおよび前記電極合剤層を形成する、リチウムイオン電池の製造方法。
【請求項１１】
（ａ）電極箔上にスラリー状の電極材料を塗布する工程、
（ｂ）前記電極材料上または前記電極材料を乾燥させて形成した電極合剤層上にスラリー状の絶縁材料を塗布する工程、
（ｃ）前記電極材料および前記絶縁材料を別々の工程もしくは同一工程で乾燥させて、前記電極箔上に前記電極材料からなる電極合剤層と、前記電極合剤層上に前記絶縁材料からなるセパレータと、を形成する工程、
（ｄ）前記（ｃ）工程の後、前記セパレータを湾曲させて前記電極箔、前記電極合剤層および前記セパレータを容器に収納する工程、
を有し、
前記絶縁材料は、絶縁性粒子と結着材との混合物を含み、
前記セパレータの膜厚Ｔｓと前記セパレータが形成される電極合剤層の膜厚Ｔｅとの関係は、Ｔｓ＋Ｔｅ≦４０μｍかつＴｓ／Ｔｅ≦４／３であり、
前記（ｄ）工程において、前記セパレータをその最大曲率半径が２ｍｍとなるように湾曲させ、
前記セパレータの膜厚Ｔｓと、前記セパレータに含まれる前記絶縁性粒子のＤ９０粒径Ｄｓと、前記セパレータが形成される前記電極合剤層の活物質のＤ９０粒径Ｄｅとの関係が、Ｄｅ／Ｔｓ≦２かつＤｓ／Ｔｓ≦０．６となるように前記セパレータおよび前記電極合剤層を形成する、リチウムイオン電池の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１記載のリチウムイオン電池の製造方法において、
前記セパレータの膜厚Ｔｓと前記セパレータが形成される電極合剤層の膜厚Ｔｅとの関係が、Ｔｓ＋Ｔｅ≦４０μｍかつＴｓ／Ｔｅ≦２／３となるように前記セパレータおよび前記電極合剤層を形成する、リチウムイオン電池の製造方法。
【国際調査報告】
2017138116.tif 000013
2017138116.tif 000014
2017138116.tif 000015
2017138116.tif 000016