(57)【要約】      （修正有）【課題】セパレータに熱処理する工程を施して蓄電素子を製造する際、セパレータが熱収縮して正極と負極とが接触して短絡し、製造不良が生じることを抑制することが可能な蓄電素子を提供する。【解決手段】この電池（蓄電素子）は、正極３と、負極４と、セパレータ５とを備え、正極３は、正極集電体３１上に正極合剤層３２が形成されている合剤層形成領域と、正極合剤層３２が形成されていない合剤層非形成領域とを有し、セパレータ５は、１５０℃における第１方向（ＭＤ方向）及び第１方向と垂直な第２方向（ＴＤ方向）の熱収縮率が共に１０％以下であり、セパレータ５の合剤層非形成領域と対向する部分は、熱処理されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と、負極と、セパレータとを備える蓄電素子であって、
前記正極は、正極集電体上に正極合剤層が形成されている合剤層形成領域と、前記正極合剤層が形成されていない合剤層非形成領域とを有し、
前記セパレータは、１５０℃における第１方向（ＭＤ方向）及び前記第１方向と垂直な第２方向（ＴＤ方向）の熱収縮率が共に１０％以下であり、
前記セパレータの前記合剤層非形成領域と対向する部分は、熱処理されている、蓄電素子。
【請求項２】
前記セパレータの熱処理されている部分の透気度は、前記セパレータの熱処理されていない部分の透気度の３０倍以上である、請求項１に記載の蓄電素子。
【請求項３】
前記セパレータの少なくとも一方側の表面に絶縁層が形成されている、請求項１又は２に記載の蓄電素子。
【請求項４】
前記負極は、負極集電体上に形成される負極合剤層を含み、
前記合剤層非形成領域が前記正極合剤層の端部から突出する方向において、前記負極合剤層の端部から前記セパレータの端部までの距離は、前記正極合剤層の端部から前記負極合剤層の端部までの距離より大きい、請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電素子に関し、特に、セパレータを備える蓄電素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、セパレータを備える蓄電素子が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、正極と、セパレータと、負極とが順次積層された電池（蓄電素子）であって、正極及び負極は、集電体上に合剤層が形成されている合剤層形成領域と、合剤層が形成されていない合剤層非形成領域とを含み、正極の合剤層非形成領域に対向するセパレータの端部近傍部分は、熱処理され、空孔が閉塞（シャットダウン）されている、電池が開示されている。このような構成によれば、電池の内部に金属粉が混入した場合、金属イオンが発生するが、正極の合剤層非形成領域に対向するセパレータの端部近傍部分を熱処理して金属イオンが透過できないようにすることで、金属イオンが負極の合剤層形成領域の端部に集中して金属デンドライトが形成され、当該金属デンドライトが正極に到達して短絡が生じることを抑制できることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−６９２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、セパレータは熱処理されることで、熱収縮（収縮）する。セパレータが熱収縮することで、正極と負極との間でセパレータが存在しない部分が生じ、正極と負極とが接触して蓄電素子が短絡すること（製造不良）が発生する恐れがある。そして、当該製造不良を抑制するための検討は十分になされていない。
【０００６】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、本発明の１つの目的は、セパレータに熱処理する工程を施して蓄電素子を製造する際、セパレータが熱収縮して正極と負極とが接触して短絡し、製造不良が生じることを抑制する蓄電素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の一の局面による蓄電素子は、正極と、負極と、セパレータとを備える蓄電素子であって、正極は、正極集電体上に正極合剤層が形成されている合剤層形成領域と、正極合剤層が形成されていない合剤層非形成領域とを有し、セパレータは、１５０℃における第１方向（ＭＤ方向）及び第１方向と垂直な第２方向（ＴＤ方向）の熱収縮率が共に１０％以下であり、セパレータの合剤層非形成領域と対向する部分は、熱処理されている。
【０００８】
上記一の局面による蓄電素子によると、セパレータに熱処理する工程を施して蓄電素子を製造する際、セパレータが熱収縮して正極と負極とが接触して短絡し、製造不良が生じることを抑制できる。
【０００９】
上記一の局面による蓄電素子において、好ましくは、セパレータの熱処理されている部分の透気度は、セパレータの熱処理されていない部分と比較して３０倍以上である。この構成によれば、蓄電素子を製造する際に、蓄電素子の内部に金属粉が混入した場合、蓄電素子の使用時において、金属デンドライトが形成されて微小短絡が生じることを抑制できる。
【００１０】
上記一の局面による蓄電素子において、好ましくは、セパレータの少なくとも一方側の表面に絶縁層が形成されている。この構成によれば、セパレータに熱処理する工程を施して蓄電素子を製造する際、セパレータが熱収縮して正極と負極とが接触して短絡し、製造不良が生じることをより一層効果的に抑制できる。
【００１１】
上記一の局面による蓄電素子において、好ましくは、負極は、負極集電体上に形成される負極合剤層を含み、合剤層非形成領域が正極合剤層の端部から突出する方向において、負極合剤層の端部からセパレータの端部までの距離は、正極合剤層の端部から負極合剤層の端部までの距離より大きい。この構成によれば、蓄電素子を製造する際に、蓄電素子の内部に金属粉が混入した場合、蓄電素子の使用時において、金属デンドライトが形成されて微小短絡が生じることをより一層効果的に抑制できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、上記のように、セパレータに熱処理する工程を施して蓄電素子を製造する際、セパレータが熱収縮して正極と負極とが接触して短絡し、製造不良が生じることを抑制する蓄電素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態による電池を示した図である。
【図２】本発明の第１実施形態による電池の正極、セパレータ及び負極を示した図である。
【図３】本発明の第１実施形態による電池のセパレータのＸ１方向側の端部を拡大した図である。
【図４】本発明の第２実施形態による電池の正極、セパレータ及び負極を示した図である。
【図５】本発明の第１実施形態の第１変形例による電池の正極、セパレータ及び負極を示した図である。
【図６】本発明の第１実施形態の第２変形例によるセパレータのＸ１方向側の端部を拡大した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
（第１実施形態）
【００１６】
まず、図１〜図３を参照して、本発明の第１実施形態による電池１の構成について説明する。なお、電池１は、本発明の「蓄電素子」の一例である。
【００１７】
本発明の第１実施形態による電池（たとえば、リチウムイオン電池）１は、図１に示すように、発電要素２を備えている。発電要素２は、図２に示すように、横長形状の正極３と横長形状の負極４との間に横長形状のセパレータ５を介在させて、正極３と負極４とセパレータ５とを巻回することにより形成されている。また、発電要素２は、図１に示すように、ケース６の内部に収納されている。また、図示しない電解質と発電要素２とがケース６の内部に収納された状態でケース６の開口部を塞ぐように、電池蓋７がケース６にレーザ溶接により取り付けられている。また、正極３は正極集電把持部８を介して正極端子１１と電気的に接続され、負極４は負極集電把持部９を介して負極端子１０と電気的に接続されている。なお、巻回前の横長形状の状態におけるセパレータ５の長手方向が第１方向（ＭＤ方向）であり、第１方向と垂直な短手方向が第２方向（ＴＤ方向）である。言い換えると、電池１を製造した状態（巻回後の状態）では、第１方向は巻回する軸（巻回軸）の周りに沿った方向であり、第２方向は当該巻回する軸が延びる方向である。なお、図１においては、正極３、負極４及びセパレータ５を巻回した状態を簡略化して発電要素２を示している。
【００１８】
正極３は、図２及び図３に示すように、アルミニウム箔又はアルミニウム合金箔からなる正極集電体３１と、正極集電体３１の両面に正極活物質を含有する正極合剤が塗布された正極合剤層３２とを含む。また、正極３は、Ｘ２方向側の正極合剤層３２が形成されている正極合剤層形成領域Ｒ１と、Ｘ１方向側の正極合剤層３２が形成されていない正極合剤層非形成領域Ｒ２（正極合剤未塗工領域）とを含んでいる。また、正極合剤層非形成領域Ｒ２は、正極合剤層形成領域Ｒ１のＸ１方向側の端部からＸ１方向側に突出するようにはみ出している。なお、正極集電体３１のうち、Ｘ方向において、負極４よりも外側（Ｘ１方向側）にはみ出している部分は、幅Ｗ０（約１０．５ｍｍ、図３参照）を有する。また、はみ出している部分は、すべて正極合剤層非形成領域Ｒ２に含まれている。また、正極活物質は、特に限定されるものではなく、種々の正極活物質を用いることが可能である。なお、正極合剤層形成領域Ｒ１は、本発明の「合剤層形成領域」の一例である。また、正極合剤層非形成領域Ｒ２は、本発明の「合剤層非形成領域」の一例である。
【００１９】
負極４は、銅箔からなる負極集電体４１と、負極集電体４１の両面に負極活物質を含有する負極合剤が塗布された負極合剤層４２とを含む。また、負極４は、Ｘ１方向側の負極合剤層４２が形成されている負極合剤層形成領域Ｒ３と、Ｘ２方向側の負極合剤層４２が形成されていない負極合剤層非形成領域Ｒ４（負極合剤未塗工領域）とを含んでいる。また、負極合剤層非形成領域Ｒ４は、負極合剤層形成領域Ｒ３のＸ２方向側の端部からＸ２方向側に突出するようにはみ出している。即ち、正極合剤層非形成領域Ｒ２と負極合剤層非形成領域Ｒ４とは、互いに、Ｘ方向において反対方向に延びるように形成されている。また、負極活物質は、特に限定されるものではなく、種々の負極活物質を用いることが可能である。
【００２０】
また、Ｘ方向において、負極合剤層４２の幅（負極合剤層形成領域Ｒ３の幅）は、正極合剤層３２の幅（正極合剤層形成領域Ｒ１の幅）よりも大きい。また、負極合剤層４２のＸ方向の両端部は、正極合剤層３２のＸ方向の両端部よりも外側に延びるように構成されている。
【００２１】
セパレータ５は、正極３と負極４との間に配置されている。また、Ｘ方向において、セパレータ５の幅は、正極合剤層３２の幅（正極合剤層形成領域Ｒ１の幅）及び負極合剤層４２の幅（負極合剤層形成領域Ｒ３の幅）よりも大きい。また、セパレータ５のＸ方向の両端部は、正極合剤層３２（正極合剤層形成領域Ｒ１の幅）及び負極合剤層４２（負極合剤層形成領域Ｒ３の幅）のＸ方向のそれぞれの両端部よりも外側に延びるように構成されている。
【００２２】
セパレータ５は、多孔質材料により形成されている。具体的には、セパレータ５の材料としては、ＰＥ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ；ポリエチレン）や、ＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ；ポリプロピレン）等のポリオレフィン系樹脂を用いることができる。これらの材料は１種単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、セパレータ５は、所定温度の熱を加えることにより熱収縮（収縮）する。ここで、第１実施形態では、セパレータ５は、１５０℃における、第１方向（ＭＤ方向）及び第２方向（ＴＤ方向）の熱収縮率が共に１０％以下の物性を有している。
【００２３】
セパレータ５は、１８０℃で熱処理された部分（以下、熱処理部５１という）をＸ１方向側に含み、熱処理部５１の空孔が閉塞（シャットダウン）されている。具体的には、セパレータ５は、正極合剤層非形成領域Ｒ２と対向する部分（正極合剤層３２と対向しないＸ１方向側の端部近傍）に熱処理部５１を含んでいる。熱処理部５１は、セパレータ５の厚み方向（Ｙ方向）の全領域にわたって形成されていると共に、Ｘ方向において、正極合剤層形成領域Ｒ１のＸ１方向側の端部に対応する位置まで延びるように形成されている。つまり、正極合剤層３２（正極合剤層形成領域Ｒ１）及びセパレータ５の熱処理されていない部分（以下、非熱処理部５２という）のＸ１方向側の端部は、Ｘ方向において略同じ位置に位置するように対応して形成されている。
【００２４】
また、セパレータ５において、熱処理部５１は、透気度が非熱処理部５２の透気度（ｓｅｃ／１００ｃｃ）の３０倍以上になるように形成することができる。
【００２５】
また、セパレータ５は、非熱処理部５２の多孔度（熱処理前のセパレータ５の多孔度）が５０％以下であることが好ましく、３０％以上５０％以下であることがより好ましく、４０％以上５０％以下であることがさらにより好ましい。
【００２６】
また、セパレータ５は、正極３及び負極４との間に介在されて巻回される際に、図示しないローラによってＸ１方向側の端部近傍（熱処理部５１に対応する部分）が１８０℃で熱処理されて熱処理部５１が形成される。なお、図２及び図３において、熱処理部５１を明確にするため、非熱処理部５２のハッチングよりも密なハッチングにより熱処理部５１を表している。なお、熱処理部５１は、本発明の「熱処理されている部分」の一例である。また、非熱処理部５２は、本発明の「熱処理されていない部分」の一例である。
【００２７】
また、図３に示すように、熱処理部５１は、セパレータ５の端部側（Ｘ１方向側）の外側領域５１ａと、外側領域５１ａよりも内側の内側領域５１ｂとを含んでいる。具体的には、セパレータ５の外側領域５１ａは、正極合剤層非形成領域Ｒ２（正極合剤未塗工領域）が正極合剤層３２の端部から突出する方向（Ｘ方向）において、負極合剤層４２（負極４）のＸ１方向側の端部に対応する部分からセパレータ５のＸ１方向側の端部までの領域である。また、セパレータ５の内側領域５１ｂは、Ｘ方向において、正極合剤層３２（正極合剤層形成領域Ｒ１）のＸ１方向側の端部に対応する部分から負極合剤層４２のＸ１方向側の端部に対応する部分までの領域である。なお、外側領域５１ａ及び内側領域５１ｂは、本発明の「熱処理されている部分」の一例である。
【００２８】
Ｘ方向において、外側領域５１ａの幅Ｗ１は約３．５ｍｍであり、内側領域５１ｂの幅Ｗ２は約３．０ｍｍである。すなわち、外側領域５１ａの幅Ｗ１は、内側領域５１ｂの幅Ｗ２よりも大きい（外側領域５１ａの幅Ｘ１は、内側領域５１ｂの幅Ｗ２の約１．１７倍である）。
【００２９】
また、セパレータ５の熱処理部５１は、巻回前の横長形状の状態における長手方向（ＭＤ方向）及び短手方向（ＴＤ方向）が収縮（熱収縮）して形成される。すなわち、セパレータ５はＸ方向の片側の端部部分が長手方向に収縮し、もう一方の端部部分は熱処理過程を経ず収縮しないため、セパレータ５に歪みが生じる。なお、セパレータ５のＸ方向の幅が大きい方が、当該歪みの度合いは小さくなる。そのため、第１実施形態のように、セパレータ５のＸ方向の片側のみを熱処理する場合、セパレータ５のＸ方向の幅が１１０ｍｍ以上であることが好ましい。また、熱処理部５１のＸ方向の幅（外側領域５１ａ及び内側領域５１ｂの合計幅（＝Ｗ１＋Ｗ２））は、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。また、熱処理部５１のＸ１方向側の端部は、正極集電体３１（正極合剤層非形成領域Ｒ２）のＸ１方向側の端部よりもＸ２方向側に位置することが好ましい。
【００３０】
また、第１実施形態では、セパレータ５が、Ｘ１方向側に熱処理部５１を含むことで、電池１を製造する際に、電池１の内部に金属粉が混入した場合、電池１使用時において、金属デンドライトが形成されて微小短絡が生じることを抑制できる。図３を用いて詳細に説明する。
【００３１】
たとえば、電池１の製造時（たとえば、負極集電把持部９と負極集電体４１の負極合剤層非形成領域Ｒ４とを溶接する時や、負極集電体４１を切断する時）に金属粉が生じ、当該金属粉が電池１の内部に混入して正極合剤層非形成領域Ｒ２に付着した場合、当該金属粉は電池１使用時に正極電位がかかりイオン化する。金属イオンは電位差によって、正極合剤層非形成領域Ｒ２から負極合剤層形成領域Ｒ３のＸ１方向側の端部に向かって泳動するが、セパレータ５の正極合剤層非形成領域Ｒ２と対向する部分が熱処理部５１を含むことで、金属イオンは熱処理部５１を透過しにくくなり、負極合剤層形成領域Ｒ３のＸ１方向側の端部に集中して金属デンドライトが形成されて微小短絡が生じることを抑制できる。
【００３２】
また、たとえ金属イオンが負極合剤層形成領域Ｒ３のＸ１方向側の端部に集中し、金属デンドライトが形成されても、セパレータ５は熱処理部５１を含むことで、当該金属デンドライトが熱処理部５１を貫通し、正極３と接触して微小短絡することを抑制できる。
【００３３】
また、負極合剤層形成領域Ｒ３のＸ１方向側の端部に金属デンドライトが形成され、当該金属デンドライトが熱処理部５１の外側領域５１ａの外側（Ｘ１方向側）を通るように成長して正極３と接触し、微小短絡することが起こり得る。第１実施形態のように、外側領域５１ａの幅Ｗ１を、内側領域５１ｂの幅よりも大きくすることで、金属デンドライトが外側領域５１ａの外側（Ｘ１方向側）を通るように成長して正極３と接触することが発生しにくくなり、微小短絡することを抑制できる。
【００３４】
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００３５】
第１実施形態では、上記のように、１５０℃における第１方向（ＭＤ方向）及び第１方向と垂直な第２方向（ＴＤ方向）の熱収縮率が共に１０％以下であるセパレータ５を用い、セパレータ５の正極合剤層非形成領域Ｒ２と対向する部分を熱処理する。セパレータ５の１５０℃における第１方向（ＭＤ方向）及び第１方向と垂直な第２方向（ＴＤ方向）の熱収縮率を共に１０％以下にすることで、セパレータ５に熱処理する工程を施して電池１を製造する際、セパレータ５が熱収縮して正極３と負極４とが接触して短絡し、製造不良が生じることを抑制できる。
【００３６】
また、第１実施形態では、上記のように、セパレータ５の正極合剤層非形成領域Ｒ２と対向する部分が熱処理部５１を含むことにより、電池１を製造する際に、電池１の内部に金属粉が混入した場合、電池１使用時において、金属デンドライトが形成されて微小短絡が生じることを抑制できる。
【００３７】
また、第１実施形態では、上記のように、セパレータ５の熱処理部５１の透気度を、非熱処理部５２の透気度の３０倍以上になるように構成することができる。これにより、セパレータ５の熱処理部５１は、金属イオンをより透過させにくく、そして金属デンドライトをより貫通させにくくなるため、電池１使用時において、金属デンドライトが形成されて微小短絡が生じることをより一層効果的に抑制できる。
【００３８】
また、第１実施形態では、上記のように、負極４は負極集電体４１上に形成される負極合剤層４２を含み、正極合剤層非形成領域Ｒ２が正極合剤層３２の端部から突出する方向（Ｘ１方向）において、負極合剤層４２の端部からセパレータ５の端部までの距離Ｗ１（Ｘ方向における外側領域５１ａの幅）が、正極合剤層３２の端部から負極合剤層４２の端部までの距離Ｗ２（Ｘ方向における内側領域５１ｂの幅）より大きくなるように構成することができる。これにより、金属デンドライトが負極合剤層形成領域Ｒ３のＸ１方向側の端部から外側領域５１ｂの外側（Ｘ１方向側）を通るように成長して正極３と接触することが発生しにくくなるため、電池１使用時において、金属デンドライトが形成されて微小短絡が生じることをより一層効果的に抑制できる。
【００３９】
（第２実施形態）
次に、図１及び図４を参照して、本発明の第２実施形態による電池１００の構成について説明する。なお、電池１００は、本発明の「蓄電素子」の一例である。
【００４０】
この第２実施形態では、セパレータ５の正極３側の表面に絶縁層５３を形成する点で第１実施形態と異なり、セパレータ５に絶縁層５３を形成する電池１００について説明する。なお、第２実施形態において、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を用い、説明を省略する。
【００４１】
図４に示すように、第２実施形態による電池１００では、１５０℃における第１方向（ＭＤ方向）及び第１方向と垂直な第２方向（ＴＤ方向）の熱収縮率が共に１０％以下である。セパレータ５の熱処理部５１は、正極３の正極合剤層３２と対向しないＸ１方向側の端部近傍に設けられている。また、熱処理部５１は、絶縁層５３を介して正極集電体３１と直接的に対向するように構成されている。第２実施形態では、絶縁層５３がセパレータ５の正極３側（Ｙ方向の一方側）の表面の略全体に担持されるように構成されている。これにより、セパレータ５が熱処理された場合、セパレータ５の熱収縮する度合いが減少する。また、絶縁層５３は、無機粒子を含む層であり、正極と負極との間に配置される。
【００４２】
絶縁層５３に含まれる無機粒子の種類については、特に制限されないが、たとえば、シリカ、アルミナ、ベーマイト、チタニア、ジルコニア、マグネシア、セリア、イットリア、酸化亜鉛、酸化鉄等の酸化物系セラミックス；窒化ケイ素、窒化チタン、窒化ホウ素等の窒化物系セラミックス；シリコンカーバイド、炭酸カルシウム、硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、チタン酸カリウム、タルク、カオリンクレー、カオリナイト、ハロイサイト、パイロフィライト、モンモリロナイト、セリサイト、マイカ、アメサイト、ベントナイト、アスベスト、アルミノシリケート、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ藻土、ケイ砂等のセラミックス、ガラス繊維等が挙げられる。これらの無機粒子は、１種単独で使用してもよく、また２種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００４３】
また、絶縁層５３の多孔度は、特に制限されないが、７０％以下であることが好ましく、４０％以上７０％以下であることがより好ましく、６０％以上７０％以下であることがさらにより好ましい。また、セパレータ５の非熱処理部５２の多孔度（熱処理前のセパレータ５の多孔度）と、絶縁層５３の多孔度とは、特に制限されないが、全体として６０％以下であることが好ましく、３０％以上５５％以下であることがより好ましく、４５％以上５０％以下であることがさらにより好ましい。
【００４４】
なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００４５】
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００４６】
第２実施形態では、上記のように、セパレータ５の少なくとも一方側の表面に絶縁層５３を形成する。これにより、セパレータ５が絶縁層５３に担持されることで、熱収縮しにくくなり、セパレータ５に熱処理する工程を施して電池１００を製造する際、セパレータ５が熱収縮して正極３と負極４とが接触して短絡し、製造不良が生じることをより一層効果的に抑制できる。
【００４７】
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【実施例】
【００４８】
本発明の効果を確認するために、発電要素の不良評価試験をおこなった。セパレータＡ〜Ｄを用いて実施例１〜４の発電要素を作製し、そしてセパレータＥ〜Ｇを用いて比較例１〜３の発電要素を作製して不良評価試験をおこなった。具体的には、アルミニウム箔からなる正極集電体と、銅箔からなる負極集電体と、セパレータとを用いて発電要素を作製した。この際、巻回前のセパレータとして、大きさの等しい横長形状のセパレータＡ〜Ｇをそれぞれ用いた。そして、正極及び負極とともに、図示しないローラを用いて、セパレータＡ〜Ｇの一方端部近傍を１８０℃で熱処理しながら巻回した。これにより、セパレータＡ〜Ｇの一方端部に熱処理部を形成した状態で、実施例１〜４及び比較例１〜３の発電要素を作製した。
【００４９】
（実施例１）
１５０℃における第１方向（ＭＤ方向）の熱収縮率が４％であり、第２方向（ＴＤ方向）の熱収縮率が４％である、ＰＥ製のセパレータＡを用いて実施例１の発電要素を作製した。また、セパレータＡの熱処理されていない部分の透気度は１６０（ｓｅｃ／１００ｃｃ）、熱処理されている部分の透気度は１３０００（ｓｅｃ／１００ｃｃ）であり、セパレータＡの熱処理されている部分の透気度を熱処理されていない部分の透気度で除した値は、８１．３であった。
【００５０】
（実施例２）
１５０℃における第１方向（ＭＤ方向）の熱収縮率が２％であり、第２方向（ＴＤ方向）の熱収縮率が３％である、ＰＥ製のセパレータＢを用いて実施例２の発電要素を作製した。また、セパレータＢの熱処理されていない部分の透気度は２４０（ｓｅｃ／１００ｃｃ）、熱処理されている部分の透気度は１２５００（ｓｅｃ／１００ｃｃ）であり、セパレータＢの熱処理されている部分の透気度を熱処理されていない部分の透気度で除した値は、５２．１であった。
【００５１】
（実施例３）
１５０℃における第１方向（ＭＤ方向）の熱収縮率が５％であり、第２方向（ＴＤ方向）の熱収縮率が５％である、ＰＥ製のセパレータＣを用いて実施例３の発電要素を作製した。また、セパレータＣの熱処理されていない部分の透気度は２５５（ｓｅｃ／１００ｃｃ）、熱処理されている部分の透気度は１０５００（ｓｅｃ／１００ｃｃ）であり、セパレータＣの熱処理されている部分の透気度を熱処理されていない部分の透気度で除した値は、４１．２であった。
【００５２】
（実施例４）
１５０℃における第１方向（ＭＤ方向）の熱収縮率が１０％であり、第２方向（ＴＤ方向）の熱収縮率が１０％である、ＰＥ製のセパレータＤを用いて実施例４の発電要素を作製した。また、セパレータＤの熱処理されていない部分の透気度は３５０（ｓｅｃ／１００ｃｃ）、熱処理されている部分の透気度は１０５００（ｓｅｃ／１００ｃｃ）であり、セパレータＤの熱処理されている部分の透気度を熱処理されていない部分の透気度で除した値は、３０であった。
【００５３】
（比較例１）
１５０℃における第１方向（ＭＤ方向）の熱収縮率が２５％であり、第２方向（ＴＤ方向）の熱収縮率が１５％である、ＰＥ製のセパレータＥを用いて比較例１の発電要素を作製した。また、セパレータＥの熱処理されていない部分の透気度は３４０（ｓｅｃ／１００ｃｃ）、熱処理されている部分の透気度は１１０００（ｓｅｃ／１００ｃｃ）であり、セパレータＥの熱処理されている部分の透気度を熱処理されていない部分の透気度で除した値は、３２．４であった。
【００５４】
（比較例２）
１５０℃における第１方向（ＭＤ方向）の熱収縮率が３０％であり、第２方向（ＴＤ方向）の熱収縮率が２０％である、ＰＥ製のセパレータＦを用いて比較例２の発電要素を作製した。また、セパレータＦの熱処理されていない部分の透気度は３３０（ｓｅｃ／１００ｃｃ）、熱処理されている部分の透気度は１００００（ｓｅｃ／１００ｃｃ）であり、セパレータＦの熱処理されている部分の透気度を熱処理されていない部分の透気度で除した値は、３０．３であった。
【００５５】
（比較例３）
１５０℃における第１方向（ＭＤ方向）の熱収縮率が５５％であり、第２方向（ＴＤ方向）の熱収縮率が３０％である、ＰＥ製のセパレータＧを用いて比較例３の発電要素を作製した。また、セパレータＧの熱処理されていない部分の透気度は３００（ｓｅｃ／１００ｃｃ）、熱処理されている部分の透気度は１００００（ｓｅｃ／１００ｃｃ）であり、セパレータＧの熱処理されている部分の透気度を熱処理されていない部分の透気度で除した値は、３３．３であった。
【００５６】
なお、上記セパレータＡ〜Ｇの熱収縮率は、以下の方法により求めた。具体的には、セパレータＡ〜ＧのそれぞれをＭＤ方向に１００ｍｍ、ＴＤ方向に１００ｍｍ切り取り、オーブンにより１５０℃で１時間加熱した。この際、オーブン内の温風がセパレータに直接当たることを防ぐために、セパレータの上面及び下面をそれぞれ紙により挟んだ状態でセパレータを加熱した。そして、加熱後のセパレータを冷却した後、ＭＤ方向及びＴＤ方向それぞれの方向の長さ（ｍｍ）を測定した。そして、下記の式（１）及び（２）を用い、ＭＤ方向及びＴＤ方向それぞれの方向の熱収縮率（％）を算出した。
ＭＤ方向の熱収縮率（％）＝［（１００−加熱後のＭＤ方向の長さ）／１００］×１００
・・・（１）
ＴＤ方向の熱収縮率（％）＝［（１００−加熱後のＴＤ方向の長さ）／１００］×１００
・・・（２）
【００５７】
なお、上記セパレータＡ〜Ｇにおける熱処理されていない部分の透気度、及び熱処理されている部分の透気度は、ガーレー法（ＪＩＳ８１１９）規定面積あたり１００ｃｃの空気が通過する時間を計測することにより取得した。
【００５８】
（不良評価試験）
実施例１〜４及び比較例１〜３の発電要素について、不良であるか否かを確認した。本発明では、作製した発電要素に短絡が生じていれば、不良と判定した。具体的には、実施例１〜４の発電要素と比較例１〜３の発電要素に所定の電圧をかけ、抵抗値を測定することによって、絶縁チェックを行い、不良が発生しているか否かを確認した。
【００５９】
セパレータＡ〜Ｇを用いて作製した実施例１〜４及び比較例１〜３のそれぞれの発電要素について、不良評価試験の結果を表１に示す。
【００６０】
【表１】
2019071283.tif 000003
【００６１】
表１に示した不良評価試験の結果から、セパレータＡ〜Ｄを用いた実施例１〜４の発電要素では、不良個数は１００個に対して８個以下であり、すなわち不良発生率は８％以下であった。熱収縮率が小さいセパレータＡ及びセパレータＣを用いた実施例１及び実施例３の発電要素では、不良個数は双方とも１００個に対して２個（不良発生率２％）であった。特に、最も熱収縮率が小さいセパレータＢを用いた実施例２の発電要素では、不良個数は１００個に対して１個（不良発生率１％）であり、不良個数は最小値となった。
【００６２】
また、セパレータＥ〜Ｇを用いた比較例１〜３の発電要素では、不良個数は１００個に対して１３個以上であり、すなわち不良発生率は１３％以上であった。特に、最も熱収縮率が大きいセパレータＧ（ＭＤ方向に５５％、ＴＤ方向に３０％）を用いた比較例３の発電要素では、不良個数は１００個に対して３２個（不良発生率３２％）であり、最も大きくなった。これは、セパレータに熱処理する工程を施して発電要素を作製する際、セパレータの１５０℃におけるＭＤ方向及びＴＤ方向の熱収縮率が共に１０％を超えていたため、セパレータが熱収縮し、正極と負極との間にセパレータが存在しない部分が生じて短絡が発生したためであると考えられる。
【００６３】
以上から、セパレータに熱処理する工程を施して発電要素を作製する際、セパレータの１５０℃における第１方向（ＭＤ方向）及び第１方向と垂直な第２方向（ＴＤ方向）の熱収縮率を共に１０％以下にすることにより、蓄電素子の製造不良を低減できることがわかった。
【００６４】
また、セパレータの熱処理されている部分の透気度を熱処理されていない部分の透気度で除した値を３０以上にすることにより、セパレータの熱処理部は、金属イオンをより透過させにくく、そして金属デンドライトをより貫通させにくくなり、蓄電素子使用時において、金属デンドライトが形成されて微小短絡が生じることを抑制できると考えられる。
【００６５】
なお、今回開示された実施形態及び実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態及び実施例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００６６】
たとえば、上記第１及び第２実施形態では、セパレータのＸ１方向の端部近傍（正極合剤層非形成領域Ｒ２と対向する部分）に熱処理部５１（幅Ｗ１の外側領域５１ａ及び幅Ｗ２の内側領域５１ｂ）を形成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図５に示す第１変形例のように、セパレータ５のＸ方向の両端部近傍に、熱処理部５１を形成してもよい。
【００６７】
上記第１及び第２実施形態のように、セパレータ５のＸ方向の片側端部近傍のみに熱処理部５１を形成する場合、熱処理部５１は長手方向（ＭＤ方向）に熱収縮することで、セパレータ５に歪みが生じる。そして当該歪みの度合いはセパレータ５のＸ方向の幅が小さい程、大きくなる。一方、セパレータ５のＸ方向の両端部近傍に熱処理部５１を形成する場合、熱処理部５１が形成された端部が両方とも熱収縮することで、セパレータ５に生じる歪みの度合いは減少する。従って、セパレータ５のＸ方向の幅が１００ｍｍ以下である場合は、セパレータ５のＸ方向の両端部近傍に熱処理部５１を形成することが好ましい。また、セパレータ５のＸ方向の両端部近傍に熱処理部５１を形成する場合、片方の熱処理部５１のＸ方向における幅（外側領域５１ａ及び内側領域５１ｂの合計幅（Ｗ１＋Ｗ２））は、５ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００６８】
また、上記第１及び第２実施形態では、熱処理部の空孔を完全に閉塞（シャットダウン）させる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、熱処理部の空孔を完全に閉塞しなくてもよい。つまり、熱処理部５１の透気度を、非熱処理部５２の透気度の３０倍以上にすればよい。
【００６９】
また、上記第１及び第２実施形態では、Ｘ方向において、熱処理部５１の外側領域５１ａの幅Ｗ１が、熱処理部５１の内側領域５１ｂの幅Ｗ２の約１．１７倍である例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、外側領域５１ａの幅Ｗ１が、内側領域５１ｂの幅Ｗ２の１倍より大きければ、約１．１７倍以外の大きさであってもよい。
【００７０】
また、上記第１及び第２実施形態では、熱処理部がセパレータの厚み方向の全領域にわたって形成される例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図６に示す第２変形例のように、セパレータ１０５の厚み方向における一方側（Ｙ１方向側）の表面を熱処理することにより外側領域１５１ａ及び内側領域１５１ｂを含む熱処理部１５１が形成されていてもよい。なお、熱処理部１５１（外側領域１５１ａ及び内側領域１５１ｂ）は、本発明の「熱処理されている部分」の一例である。また、非熱処理部１５２及び１５２ａは、本発明の「熱処理されていない部分」の一例である。
【００７１】
この場合、セパレータ１０５の負極側の表面近傍に熱処理部１５１が形成されることが好ましい。熱処理部１５１により金属イオンが負極側（負極合剤層形成領域Ｒ３のＸ１方向側の端部）に泳動するのを抑制することができる。また、非熱処理部１５２の内、セパレータ１０５の厚み方向において熱処理部１５１と重なる部分（非熱処理部１５２ａ）に、金属イオンが捕捉され、当該金属イオンが電解質中に戻ることを抑制することができる。
【００７２】
また、上記第２実施形態では、正極側のセパレータの表面に絶縁層を設けたが、本発明はこれに限られない。本発明では、負極側のセパレータの表面に絶縁層を設けてもよい。
また、本発明では、正極側及び負極側のセパレータの両方の表面に絶縁層を設けてもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１、１００  電池（蓄電素子）
３  正極
４  負極
５  セパレータ
３１  正極集電体
３２  正極合剤層
４１  負極集電体
４２  負極合剤層
５１、１５１  熱処理部（熱処理されている部分）
５１ａ、１５１ａ  外側領域（熱処理されている部分）
５１ｂ、１５１ｂ  内側領域（熱処理されている部分）
５２、１５２、１５２ａ  非熱処理部（熱処理されていない部分）
５３  絶縁層
Ｒ１  正極合剤層形成領域（合剤層形成領域）
Ｒ２  正極合剤層非形成領域（合剤層非形成領域）
【図１】
2019071283.tif 000004
【図２】
2019071283.tif 000005
【図３】
2019071283.tif 000006
【図４】
2019071283.tif 000007
【図５】
2019071283.tif 000008
【図６】
2019071283.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成31年1月24日(2019.1.24)
【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】
正極と、負極と、セパレータとを備える蓄電素子の製造方法であって、
前記正極は、正極集電体上に正極合剤層が形成されている合剤層形成領域と、前記正極合剤層が形成されていない合剤層非形成領域とを有し、
前記セパレータは、１５０℃における第１方向（ＭＤ方向）及び前記第１方向と垂直な第２方向（ＴＤ方向）の熱収縮率が共に１０％以下であり、
前記セパレータを前記正極及び前記負極と重ねあわせた状態で、前記セパレータの前記合剤層非形成領域と対向する部分を熱処理する工程を含む、蓄電素子の製造方法。
【請求項２】
前記負極は、負極集電体上に形成される負極合剤層を含み、
前記合剤層非形成領域が前記正極合剤層の端部から突出する方向において、前記負極合剤層の端部から前記セパレータの端部までの距離は、前記正極合剤層の端部から前記負極合剤層の端部までの距離より大きい、請求項１に記載の蓄電素子の製造方法。
【請求項３】
前記熱処理する工程において、前記セパレータの前記合剤層非形成領域と対向する部分を熱処理しながら巻回する、請求項１又は２に記載の蓄電素子の製造方法。