(57)【要約】      （修正有）【課題】絶縁性に優れた絶縁層を有する蓄電素子を提供する。【解決手段】互いに重ね合わされた一対の電極を有する電極体を備え、電極の少なくともいずれか一方は、集電基材と、集電基材に配された活物質層と、集電基材と活物質層との間に配された中間層と、集電基材に配された絶縁層と、を含み、活物質層は、活物質及びバインダを含有し、中間層は、炭素質材料及びバインダを含有し、絶縁層は、絶縁材料及びバインダを含有し、絶縁層に含有されているバインダは、水系バインダであり、活物質層及び中間層に含有されているバインダは、いずれも非水系バインダである蓄電素子を提供する。【選択図】図１
2015103394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに重ね合わされた一対の電極を有する電極体を備え、
前記電極の少なくともいずれか一方は、集電基材と、前記集電基材に配された活物質層と、前記集電基材と前記活物質層との間に配された中間層と、前記集電基材に配された絶縁層と、を含み、
前記活物質層は、活物質及びバインダを含有し、
前記中間層は、炭素質材料及びバインダを含有し、
前記絶縁層は、絶縁材料及びバインダを含有し、
前記絶縁層に含有されているバインダは、水系バインダであり、
前記活物質層及び前記中間層に含有されているバインダは、いずれも非水系バインダである蓄電素子。
【請求項２】
前記一対の電極は、それぞれ前記活物質層を少なくとも含み、それぞれの前記活物質層は、互いに向かい合うように配され、
一方の電極の前記絶縁層は、他方の電極における前記活物質層の端縁の少なくとも一部と向かい合うように配されている請求項１に記載の蓄電素子。
【請求項３】
一方の電極では、前記絶縁層は、前記活物質層における他方の電極側の面を覆うように配されている請求項１又は２に記載の蓄電素子。
【請求項４】
一方の電極では、前記絶縁層は、前記集電基材における他方の電極側の面を覆うように配されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電素子。
【請求項５】
前記一対の電極は、それぞれ正極及び負極であり、
前記正極は、前記活物質層としての正極活物質層と、前記中間層と、前記絶縁層とを有し、
前記負極は、前記活物質層としての負極活物質層を有し、
前記負極活物質層は、向かい合う前記正極活物質層の端縁よりも外側に配された端縁を有し、
前記中間層は、前記正極活物質層の端縁よりも外側にはみ出た中間層はみ出し部を有し、
前記絶縁層は、前記負極活物質層の端縁と向かい合うように配され、前記正極活物質層の端縁を覆いつつ前記中間層はみ出し部の前記負極側を覆うように配されている請求項１〜４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、蓄電素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車、自動二輪車等の車両、携帯端末、ノート型パソコン等の各種機器などの動力源として、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等の電池、電気二重層キャパシタ等のキャパシタといった放充電可能な蓄電素子が採用されている。
【０００３】
従来、このような蓄電素子としては、リチウムイオン二次電池用の電極体を備えた蓄電素子であって、電極体が、シート状の一対の電極と、一対の電極間に配されたセパレータとを有する蓄電素子が知られている。
【０００４】
この種の蓄電素子においては、電極体の一対の電極が、それぞれ、集電箔と、集電箔の一方の面側に配され活物質を含有する活物質層とを有する。
また、この種の蓄電素子においては、電極体において、それぞれの活物質層がセパレータを介して互いに隣り合うように、互いに電極が対向している。
【０００５】
この種の蓄電素子においては、電極体のセパレータが収縮することがあり、また、電極体にて電極間へ異物が混入することがある。これにより、この種の蓄電素子においては、電極間で微小の短絡が生じ得る。
これに対して、電極間における微小の短絡を防止するために、電極体が電極の一方に絶縁層を有する蓄電素子が知られている（特許文献１）。
【０００６】
しかしながら、上記の蓄電素子においては、絶縁層の絶縁性をより向上させることが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−０４５６５９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、絶縁性に優れた絶縁層を有する蓄電素子を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の蓄電素子は、互いに重ね合わされた一対の電極を有する電極体を備え、
電極の少なくともいずれか一方は、集電基材と、集電基材に配された活物質層と、集電基材と活物質層との間に配された中間層と、集電基材に配された絶縁層と、を含み、
活物質層は、活物質及びバインダを含有し、
中間層は、炭素質材料及びバインダを含有し、
絶縁層は、絶縁材料及びバインダを含有し、
絶縁層に含有されているバインダは、水系バインダであり、
活物質層及び中間層に含有されているバインダは、いずれも非水系バインダである。
【００１０】
本発明の蓄電素子の一態様としては、
一対の電極は、それぞれ活物質層を少なくとも含み、それぞれの活物質層は、互いに向かい合うように配され、
一方の電極の絶縁層は、他方の電極における活物質層の端縁の少なくとも一部と向かい合うように配されている態様が採用される。
【００１１】
本発明の蓄電素子の他態様としては、
一方の電極では、絶縁層は、活物質層における他方の電極側の面を覆うように配されている態様が採用される。
【００１２】
本発明の蓄電素子の他態様としては、
一方の電極では、絶縁層は、集電基材における他方の電極側の面を覆うように配されている態様が採用される。
【００１３】
本発明の蓄電素子の他態様としては、
一対の電極は、それぞれ正極及び負極であり、
正極は、活物質層としての正極活物質層と、中間層と、絶縁層とを有し、
負極は、活物質層としての負極活物質層を有し、
負極活物質層は、向かい合う正極活物質層の端縁よりも外側に配された端縁を有し、
中間層は、正極活物質層の端縁よりも外側にはみ出た中間層はみ出し部を有し、
絶縁層は、負極活物質層の端縁と向かい合うように配され、正極活物質層の端縁を覆いつつ中間層はみ出し部の負極側を覆うように配されている態様が採用される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の蓄電素子は、絶縁性に優れた絶縁層を有するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一具体例の電極体の断面を模式的に表した断面図。
【図２】他具体例の電極体の断面を模式的に表した断面図。
【図３】他具体例の電極体の断面を模式的に表した断面図。
【図４】他具体例の電極体の断面を模式的に表した断面図。
【図５】他具体例の電極体の断面を模式的に表した断面図。
【図６】他具体例の電極体の断面を模式的に表した断面図。
【図７】電極体の外観を模式的に表した図。
【図８】蓄電素子の一例である非水電解質二次電池の外観を概略的に示す概略図。
【図９】蓄電素子の一例である非水電解質二次電池のケースの内部を概略的に示す概略図。
【図１０】図９におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図。
【図１１】蓄電素子の一例である非水電解質二次電池の断面を概略的に示す断面図。
【図１２】蓄電素子モジュールの一例の外観を概略的に示した概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の電極体の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
本実施形態の蓄電素子は、互いに重ね合わされた一対の電極を有する電極体を備え、
電極の少なくともいずれか一方は、集電基材と、集電基材に配された活物質層と、集電基材と活物質層との間に配された中間層と、集電基材に配された絶縁層と、を含み、
活物質層は、活物質及びバインダを含有し、
中間層は、炭素質材料及びバインダを含有し、
絶縁層は、絶縁材料及びバインダを含有し、
絶縁層に含有されているバインダは、水系バインダであり、
活物質層及び中間層に含有されているバインダは、いずれも非水系バインダである。
【００１８】
本実施形態の蓄電素子においては、電極体２における一対の電極３，５の少なくとも一方が、上記の活物質層３ｂ，５ｂと、中間層６と、少なくとも中間層に接した絶縁層７とを含む。しかも、絶縁層７に含有されているバインダは、水系バインダであり、一方で、活物質層３ｂ，５ｂ及び中間層６に含有されているバインダは、いずれも非水系バインダである。さらに、中間層６は、疎水性の炭素質材料を含有する。
従って、絶縁層７に含有されている水系バインダは、極性が比較的高く、一方で、活物質層３ｂ，５ｂ及び中間層６に含有されているバインダ、及び、中間層６に含有されている炭素質材料は、絶縁層７に含有されている水系バインダよりも極性が低い。即ち、水系バインダは、非水系バインダや炭素質材料との親和性が低く、非水系バインダと炭素質材料とは、互いに親和性が高い。
中間層６には、互いに親和性が高い非水系バインダと炭素質材料とが含有されている。従って、炭素質材料が中間層６の外部へ移動することが、非水系バインダによって抑制される。また、絶縁層７には、炭素質材料との親和性が低い水系バインダが含有されている。これにより、炭素質材料が絶縁層７に移動することを、水系バインダによって抑制できる。
絶縁層７へ炭素質材料が入り込むことが抑制されているため、炭素質材料が入り込むことによる絶縁層７の絶縁性の低下を抑制することができる。従って、絶縁性の高い絶縁層を有する蓄電素子を提供できる。
【００１９】
本実施形態の蓄電素子においては、図１〜図３に示すように、電極体２の一対の電極３，５は、それぞれ集電基材３ａ，５ａ及び活物質層３ｂ，５ｂを少なくとも含み、しかも、それぞれの活物質層３ｂ，５ｂが互いに向かい合うように、重ね合わされている。
また、一方の電極の絶縁層７は、他方の電極における活物質層５ｂの端縁の少なくとも一部と向かい合うように配されている。
図２に示すように、絶縁層７を含む一方の電極３では、絶縁層７は、集電基材３ａにおける他方の電極側の面をさらに覆うように配されていてもよい。
図３に示すように、絶縁層７を含む一方の電極３では、絶縁層７は、活物質層３ｂにおける他方の電極５側の面をさらに覆うように配されていてもよい。
【００２０】
より詳しくは、本実施形態の蓄電素子における電極体２は、例えば図１〜図３に示すように、シート状の正極３と、該正極３と重ね合わされたシート状の負極５とを一対の電極として備える。また、電極体２は、正極３と負極５との間に配されたセパレータ４を備える。
【００２１】
本実施形態の蓄電素子１における電極体２は、例えば、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池１を構成するものである。
【００２２】
負極５は、負極集電基材５ａを集電基材として含み、また、負極活物質を含有する負極活物質層５ｂを活物質層として含む。
一方、正極３は、正極集電基材３ａを集電基材として含み、また、正極活物質を含有し正極集電基材３ａの少なくとも一方の面側に配された正極活物質層３ｂを活物質層として含む。さらに、正極３は、炭素質材料を含有し正極集電基材３ａと正極活物質層３ｂとの間に配された中間層６と、絶縁材料を含有する絶縁層７とを含む。
正極３と負極５とは、負極活物質層５ｂと正極活物質層３ｂとが向かい合うように、セパレータ４を介して、重ね合わされている。
【００２３】
正極３における中間層６、正極活物質層３ｂ、及び絶縁層７は、それぞれバインダを含む。絶縁層７に含有されているバインダは、水系バインダであり、正極活物質層３ｂ及び中間層６に含有されているバインダは、いずれも非水系バインダである。
【００２４】
絶縁層７に含有されているバインダが水系バインダであり、正極活物質層３ｂ及び中間層６に含有されているバインダがいずれも非水系バインダであるため、水系バインダと非水系バインダとの親和性は、比較的低い。また、上述したように、水系バインダは、炭素質材料との親和性が低く、非水系バインダは、炭素質材料との親和性が高い。これにより、上述したように、炭素質材料が絶縁層７に移動することを、水系バインダによって抑制できる。従って、絶縁層７の絶縁性能を十分なものにすることができる。絶縁層７に含有されている水系バインダが水に溶解するバインダである場合、炭素質材料が絶縁層７に移動することをより効果的に抑制できるため、水系バインダは、水に溶解するバインダ（以下、水溶性バインダともいう）であることが好ましい。
【００２５】
絶縁層７に含有されているバインダは、水に分散又は溶解する水系バインダである。
水系バインダとしては、２０℃において、水１００質量部に対して１質量部以上溶解する水溶性バインダ（水に溶解する水系バインダ）が好ましい。
【００２６】
水系バインダとしては、ポリエチレンオキサイド（ポリエチレングリコール）、ポリプロピレンオキサイド（ポリプロピレングリコール）、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリオレフィン、ニトリル−ブタジエンゴム、セルロースからなる群より選択された少なくとも１種が好ましく、ポリエチレンオキサイド（ポリエチレングリコール）、ポリプロピレンオキサイド（ポリプロピレングリコール）、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸からなる群より選択された少なくとも１種の水溶性バインダがより好ましい。
【００２７】
一方、非水系バインダは、水系バインダよりも水溶性が低いバインダである。
非水系バインダとしては、２０℃において、水１００質量部に対して１質量部未満溶解するものが好ましい。
非水系バインダとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、エチレンとビニルアルコールとの共重合体、ポリアクリロニトリル、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン、ポリ酢酸ビニル、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、セルロースとキトサンピロリドンカルボン酸塩との架橋重合体、キチン又はキトサンの誘導体などが挙げられる。
キトサンの誘導体としては、キトサンをグリセリル化した高分子化合物、キトサンの架橋体などが挙げられる。
【００２８】
中間層６に含有されている非水系バインダとしては、炭素質材料との親和性がより高く、絶縁層７へ炭素質材料が拡散することをより抑制できるという点で、ポリフッ化ビニリデン、キトサンの誘導体、ポリイミドからなる群より選択された少なくとも１種が好ましい。
正極活物質層３ｂに含有されている非水系バインダとしては、結着性に優れるという点、又は、電気抵抗が低いという点で、ポリフッ化ビニリデン、エチレンとビニルアルコールとの共重合体、ポリメタクリル酸メチルからなる群より選択された少なくとも１種が好ましい。
【００２９】
電極体２は、帯状に形成されている。また、電極体２は、例えば図７に示すように、巻回されて用いられる。
電極体２は、幅方向に沿って切断した断面図である図１〜図３に示すように、シート状の正極３と、シート状の負極５と、正極３と負極５との間に配されたシート状のセパレータ４とを備える。
【００３０】
正極３は、帯状等の矩形状に形成されている。正極３の厚みは、通常、３５〜２５０μｍである。
正極３は、例えば図１〜図３に示すように、帯状の正極集電基材３ａと、正極集電基材３ａよりも負極５側に配された帯状の正極活物質層３ｂと、正極集電基材３ａ及び正極活物質層３ｂの間に配された中間層６と、中間層６の幅方向の側面（端面）の少なくとも一方を覆う帯状の絶縁層７とを有する。
正極活物質層３ｂは、セパレータ４と向かい合い接するように配されている。
【００３１】
負極５は、例えば図１〜図３に示すように、帯状の負極集電基材５ａと、負極集電基材５ａよりも正極３側に配された帯状の負極活物質層５ｂとを有する。
負極５の負極活物質層５ｂは、セパレータ４と向かい合い接するように配されている。負極５の厚みは、通常、３５〜２５０μｍである。
【００３２】
セパレータ４は、例えば帯状に形成され、正極３と負極５との電気的な接続を遮断するために、正極３及び負極５の間に配されている。セパレータ４の厚みは、通常、５〜５０μｍである。
【００３３】
電極体２においては、負極活物質層５ｂは、例えば図１〜図３に示すように、向かい合う正極活物質層３ｂの端縁よりも外側に配された端縁を有する。
中間層６は、例えば図１〜図３に示すように、正極活物質層３ｂの端縁よりも外側にはみ出た中間層はみ出し部６ａを有し、中間層はみ出し部６ａは、負極活物質層５ｂの端縁と向かい合うように配されている。
絶縁層７は、例えば図１〜図３に示すように、負極活物質層５ｂの端縁と向かい合うように配され、しかも、正極活物質層３ｂの端縁と接しつつ中間層はみ出し部６ａの負極５側を覆うように配されている。
【００３４】
好ましくは、電極体２においては、図１〜図３に示すように、幅方向において、負極活物質層５ｂの両端縁が正極活物質層３ｂの両端縁よりもそれぞれ外側に配されている。即ち、幅方向の両方側において、負極活物質層５ｂが正極活物質層３ｂよりも外側にはみ出ている。
電極体２は、斯かる構成であることによって、充電時に正極活物質層３ｂから負極５側へ移動してきたＬｉイオンなどのイオン成分を負極活物質層５ｂの負極活物質へ十分に吸蔵させることができる。
【００３５】
また、電極体２の幅方向の一方側においては、負極活物質層５ｂの端縁が、正極３の中間層６の端縁よりも内側に配され、且つ、正極３の正極活物質層３ｂの端縁よりも外側に配されている。即ち、正極活物質層３ｂの端縁よりも負極活物質層５ｂが外側へはみ出し、はみ出した負極活物質層５ｂの端縁よりも中間層６が外側へはみ出ている。しかも、斯かる中間層のはみ出した部分（中間層はみ出し部６ａ）が、負極活物質層５ｂの端縁と向き合っている。
【００３６】
さらに、電極体２の幅方向の一方側においては、正極３における絶縁層７の少なくとも一部が、負極活物質層５ｂの端縁と向き合っている。従って、電極体２の端部に入り込んだ異物による短絡が、絶縁層７によって防がれ得る。
なお、異物による短絡は、セパレータ４によっても防止され得るが、異物がセパレータを突き破る場合がある。このような場合でも、絶縁層７によって短絡を防止できる。
なお、異物によって短絡が生じるだけでなく、セパレータの収縮や位置ずれによって正極３と負極活物質層５ｂとが接触することに伴って短絡が生じる場合がある。このような場合でも、絶縁層７によって短絡を防止できる。
【００３７】
一方、電極体２の幅方向の他方側における少なくとも一部においては、負極活物質層５ｂの端縁が、正極３の端縁よりも外側に配されている。また、負極集電基材５ａが、負極活物質層５ｂの端縁よりも外側にはみ出した部分を有する。即ち、負極集電基材５ａが、負極活物質層５ｂの端縁よりも外側にはみ出ている。
斯かる構成により、集電基材（負極集電基材５ａ）からの電気の出し入れが容易となる。
【００３８】
正極集電基材３ａの材質としては、特に限定されないが、例えば、アルミニウムが採用される。正極集電基材３ａの形状は、通常、箔状である。正極集電基材３ａの厚みは、通常、５〜５０μｍである。
【００３９】
正極活物質層３ｂは、例えば、正極集電基材３ａの少なくとも一方の表面に沿って広がっている。
正極活物質層３ｂは、正極活物質と、導電助剤と、バインダとを含む。正極活物質層３ｂの厚みは、通常、３０〜２００μｍである。
【００４０】
正極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な物質が挙げられる。
正極活物質は、通常、粒子状に形成されている。
【００４１】
正極活物質としては、例えば、ＬｉxＭＯy（Ｍは少なくとも一種の遷移金属を表す）で表される複合酸化物（ＬｉxＣｏＯ2、ＬｉxＮｉＯ2、ＬｉxＭｎ2Ｏ4、ＬｉxＭｎＯ3、ＬｉxＮｉyＣｏ(1-y)Ｏ2、ＬｉxＮｉyＭｎzＣｏ(1-y-z)Ｏ2、ＬｉxＮｉyＭｎ(2-y)Ｏ4など）が挙げられる。
また、正極活物質としては、例えば、ＬｉwＭｅx（ＸＯy）z（Ｍｅは少なくとも一種の遷移金属を表し、Ｘは例えばＰ、Ｓｉ、Ｂ、Ｖ）で表されるポリアニオン化合物（ＬｉＦｅＰＯ4、ＬｉＭｎＰＯ4、ＬｉＮｉＰＯ4、ＬｉＣｏＰＯ4、Ｌｉ3Ｖ2（ＰＯ4）3、Ｌｉ2ＭｎＳｉＯ4、Ｌｉ2ＣｏＰＯ4Ｆなど）が挙げられる。
これらの化合物中の元素またはポリアニオンの一部は、他の元素またはアニオン種で置換されていてもよい。
また、正極活物質は、表面がＺｒＯ2、ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3などの金属酸化物や炭素で被覆されていてもよい。
正極活物質としては、さらに、ジスルフィド、ポリピロール、ポリアニリン、ポリパラスチレン、ポリアセチレン、ポリアセン系材料などの導電性高分子化合物、擬グラファイト構造炭素質材料などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
正極活物質としては、これらの化合物が単独で用いられてもよく、２種以上が混合されて用いられてもよい。
【００４２】
導電助剤としては、特に限定されず、例えば、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、黒鉛、コークス粉末などが挙げられる。
【００４３】
なお、正極３においては、正極集電基材３ａの両面側に、それぞれ正極活物質層３ｂが形成されていてもよい。
【００４４】
中間層６は、集電基材（正極集電基材３ａ）に対して十分な密着性を有することが好ましい。即ち、中間層６は、集電基材に対する十分な剥離強度を有することが好ましい。
中間層６は、活物質層（正極活物質層３ｂ）よりも、電子電導性が高いことが好ましい。
【００４５】
中間層６は、少なくとも導電材料としての炭素質材料と、バインダとを含む。
中間層６は、炭素質材料を含むことから、正極集電基材３ａと正極活物質層３ｂとの間における電子の経路となる。また、中間層６は、バインダ（結着剤）を含むことから、正極集電基材３ａ及び正極活物質層３ｂのそれぞれの剥がれを防止できる。
なお、中間層６の厚みは、通常、０．１〜１０μｍである。
【００４６】
炭素質材料は、通常、電気伝導率が１０-6  Ｓ／ｍ以上のものである。
【００４７】
炭素質材料としては、カーボンブラック、グラファイト（黒鉛）などが挙げられる。
【００４８】
絶縁層７は、例えば、電極間（正極３及び負極５間）の短絡を防ぐために電極を構成している。
絶縁層７は、少なくとも絶縁材料とバインダとを含む。
【００４９】
絶縁層７は、例えば図１に示すように、負極活物質層５ｂの端縁と向かい合うように配され、しかも、正極活物質層３ｂの端縁（端面）と接しつつ中間層はみ出し部６ａの負極５側を覆うように配されている。
絶縁層７がこのように配されているため、負極活物質層５ｂの端縁と向かう位置に絶縁層７が存在することから、電極体２の端部に入り込んだ異物による短絡を、絶縁層７によって防止できる。
なお、異物によって短絡が生じるだけでなく、セパレータの収縮や位置ずれによって正極３と負極活物質層５ｂとが接触することに伴って短絡が生じる場合がある。このような場合でも、絶縁層７によって短絡を防止できる。
【００５０】
また、絶縁層７は、例えば図２に示すように、中間層はみ出し部６ａより外側で正極集電基材３ａと接しつつ中間層はみ出し部６ａの負極５側を覆うように配されていることが好ましい。
絶縁層７がこのように配されていることにより、負極活物質層５ｂの端縁と向かい合う正極集電基材３ａが、より広く絶縁層７で覆われる。従って、電極体２の端部に入り込んだ異物による短絡を、より確実に防止できる。
なお、異物によって短絡が生じるだけでなく、セパレータの収縮や位置ずれによって正極集電基材３ａと負極活物質層５ｂとが接触することに伴って短絡が生じる場合がある。このような場合でも、絶縁層７によって短絡を防止できる。
【００５１】
また、絶縁層７は、例えば図３に示すように、正極活物質層３ｂの負極５側の面をさらに覆うように配されていてもよい。
このように配された絶縁層７は、Ｌｉイオンなどが正極３及び負極５間で移動できるように、多孔質材料で形成されている。
絶縁層７の電気抵抗が、活物質層（正極活物質層３ｂ）の電気抵抗よりも高い場合には、上記のように絶縁層７が形成されていることにより、活物質層（正極活物質層３ｂ）と対極（負極５）とが接触することによる短絡を抑制できる。負極活物質層５ｂの電気抵抗が正極活物質層３ｂよりも小さい場合には、正極側よりも負極側に上記のような絶縁層７が形成されていることが好ましい。
【００５２】
絶縁材料は、炭素質材料よりも電気抵抗が高いものである。
詳しくは、絶縁材料は、電気伝導率が１０-6  Ｓ／ｍ未満のものである。
【００５３】
絶縁材料としては、例えば、無機粒子が挙げられる。
【００５４】
無機粒子としては、例えば、酸化物粒子、窒化物粒子、イオン結晶粒子、共有結合性結晶粒子、粘土粒子、鉱物資源由来物質あるいはそれらの人造物質の粒子などが挙げられる。
酸化物微粒子としては、例えば、酸化鉄、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＢａＴｉＯ2、ＺｒＯ、アルミナ−シリカ複合酸化物などの粒子が挙げられる。
窒化物粒子としては、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素などの粒子が挙げられる。
イオン結晶粒子としては、例えば、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、硫酸バリウムなどの粒子が挙げられる。
共有結合性結晶粒子としては、例えば、シリコン、ダイヤモンドなどの粒子が挙げられる。
粘土粒子としては、例えば、タルク、モンモリロナイトなどの粒子が挙げられる。
鉱物資源由来物質あるいはそれらの人造物質の粒子としては、例えば、ベーマイト（アルミナ水和物）、ゼオライト、アパタイト、カオリン、ムライト、スピネル、オリビン、セリサイト、ベントナイト、マイカなどの粒子が挙げられる。
【００５５】
無機粒子としては、上記の粒子のうちの単独物、混合物、又は複合物が採用され得る。
無機粒子としては、ＳｉＯ2粒子、Ａｌ2Ｏ3粒子、ベーマイト（アルミナ水和物）、及び、アルミナ−シリカ複合酸化物粒子のうちの少なくとも１種が好ましい。
【００５６】
セパレータ４は、正極３と負極５との電気的な接続を遮断しつつ、電解液９（後述）の通過を許容するものである。
セパレータ４の幅は、短絡をより確実に防止できるという点で、正極活物質層３ｂの幅よりも大きいことが好ましい。また、セパレータ４の幅は、負極活物質層５ｂの幅よりも大きいことが好ましい。
セパレータ４の厚みは、通常、５〜５０μｍである。
【００５７】
セパレータ４は、単一の層で構成されていてもよく、複数の層で構成されていてもよい。
【００５８】
負極集電基材５ａの材質としては、特に限定されないが、例えば、銅が採用される。
負極集電基材５ａの形状は、通常、箔状である。負極集電基材５ａの厚みは、通常、５〜５０μｍである。
【００５９】
負極活物質層５ｂは、例えば、負極集電基材５ａの少なくとも一方の表面に沿って広がっている。
負極活物質層５ｂは、負極活物質と、バインダとを含み、導電助剤をさらに含み得る。負極活物質層５ｂの厚みは、通常、３０〜２００μｍである。
【００６０】
負極活物質は、負極５において充電反応及び放電反応の電極反応に寄与し得る物質である。負極活物質は、通常、粒子状に形成されている。
【００６１】
負極活物質としては、特に限定されず、例えば、非晶質炭素、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、黒鉛等の炭素系物質などを用いることができる。
【００６２】
負極活物質層５ｂに含有されているバインダとしては、正極活物質層３ｂに含有されている、上述したバインダと同様のものが採用される。
【００６３】
なお、負極５においては、負極集電基材５ａの両面側に、それぞれ負極活物質層５ｂが形成されていてもよい。
【００６４】
上記の電極体２においては、図１〜３に示すように、中間層６が中間層はみ出し部６ａを有している。一方で、電極体２は、図４に示すように、中間層６に中間層はみ出し部６ａを有さなくてもよい。即ち、電極体２においては、中間層６と正極活物質層３ｂとが幅方向において同じ長さとなるように形成され、中間層６及び正極活物質層３ｂの幅方向の両端縁が厚み方向にそれぞれ互いに重なっていてもよい。
【００６５】
また、上記の電極体２においては、図１〜３に示すように、負極活物質層５ｂの幅方向の両端縁が、正極活物質層の両端縁よりもそれぞれ外側に配されているが、電極体２においては、図５に示すように、正極活物質層３ｂと負極活物質層５ｂとが幅方向において同じ長さとなるように形成され、正極活物質層３ｂ及び負極活物質層５ｂの幅方向の両端縁がそれぞれ互いに対向していてもよい。
【００６６】
また、上記の電極体２においては、図１〜３に示すように、正極３が中間層６を含んでいたが、電極体２においては、図６に示すように、負極５が中間層６を含んでいてもよい。
なお、図１〜図３において説明した正極３における中間層６及び絶縁層７の態様、及び、正極３の各層に含有されているバインダは、負極５においても同様に採用され得る。
【００６７】
本実施形態の蓄電素子１の一例としては、図８〜図１１に示す非水電解質二次電池１が挙げられる。
【００６８】
上記の非水電解質二次電池１は、図８〜図１１に示すように、上述した電極体２を備える。電極体２は、例えば図７に示すような巻回された状態で、非水電解質二次電池１を構成する。
詳しくは、上記の非水電解液二次電池は、ケース８と、ケース８に収容された電解液９と、ケース８の外面に取り付けられた２つの外部ガスケット１２と、ケース８に収容された電極体２と、電極体２と電気的に接続された２つの集電部１０と、２つの集電部１０とそれぞれ電気的に接続された２つの外部端子１１とを備える。
【００６９】
図８に示すように、ケース８は、一方向に向けて開口し電極体２を収容するケース本体８ａと、ケース本体８ａの開口を塞ぐ板状の蓋体８ｂとを有する。ケース本体８ａ及び蓋体８ｂは、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金等のアルミニウム系金属材料で形成され、互いに溶接されている。
【００７０】
蓋体８ｂは、片面側から見たときの形状が、例えば、長方形状である。蓋体８ｂは、ケース本体８ａの開口を気密に塞ぐように形成されている。
また、蓋体８ｂには、２つの開口が形成されている。
【００７１】
蓋体８ｂの外面には、２つの外部ガスケット１２が取り付けられている。それぞれの外部ガスケット１２には、開口が形成されている。蓋体８ｂと外部ガスケット１２とは、蓋体８ｂの一の開口と、一方の外部ガスケット１２の開口とが連なるように配されている。蓋体８ｂの他の開口、及び、他方の外部ガスケット１２の開口も同様である。連なった開口の内側には、それぞれ外部端子１１の一部が配されている。また、各外部端子１１と蓋体８ｂとの間には、図示しない絶縁部材がさらに配されており、絶縁部材によって各外部端子１１と蓋体８ｂとが絶縁されている。
【００７２】
各外部端子１１は、電極体２に接続された２つの集電部１０とそれぞれ接続されている。また、各集電部１０は、電極体２と電気的に接続されている。即ち、各外部端子１１は、２つの集電部１０を介して、電極体２と電気的に接続されている。
外部端子１１は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金等のアルミニウム系金属材料で形成されている。
【００７３】
外部ガスケット１２、集電部１０、及び外部端子１１は、それぞれ正極用のものと負極用のものとを有する。
正極用の外部ガスケット１２、集電部１０、及び外部端子１１は、蓋体８ｂの長手方向における一端側にそれぞれ配されている。一方、負極用の外部ガスケット１２、集電部１０、及び外部端子１１は、蓋体８ｂの長手方向における他端側にそれぞれ配されている。
【００７４】
図１１に示すように、ケース８のケース本体８ａの内部には、電極体２が収容されている。
ケース８内には、１つの電極体２が収容されていてもよく、複数の電極体が収容されていてもよい。後者の場合には、複数の電極体は、電気的に並列に接続されている。
【００７５】
図１１に示すように、ケース本体８ａの内部には、電解質としての電解液９が収容され、電解液９に電極体２が浸されている。即ち、ケース本体８ａの内部に、電極体２と電解液９とが封入されている。
【００７６】
電解液９（非水電解質）は、有機溶媒に電解質塩が溶解されてなる。
有機溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、トリフルオロプロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、スルホラン、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、２−メチル−１，３−ジオキソラン、ジオキソラン、フルオロエチルメチルエーテル、エチレングリコールジアセテート、プロピレングリコールジアセテート、エチレングリコールジプロピオネート、プロピレングリコールジプロピオネート、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルイソプロピルカーボネート、エチルイソプロピルカーボネート、ジイソプロピルカーボネート、ジブチルカーボネート、アセトニトリル、フルオロアセトニトリル、エトキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン、ジエトキシテトラフルオロシクロトリホスファゼン、フェノキシペンタフルオロシクロトリホスファゼンなどのアルコキシ及びハロゲン置換環状ホスファゼン類または鎖状ホスファゼン類、リン酸トリエチル、リン酸トリメチル、リン酸トリオクチルなどのリン酸エステル類、ホウ酸トリエチル、ホウ酸トリブチルなどのホウ酸エステル類、Ｎ−メチルオキサゾリジノン、Ｎ−エチルオキサゾリジノン等の非水溶媒が挙げられる。
【００７７】
電解質塩としては、特に制限はなく、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＢＦ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＰＦ6、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＮ（ＳＯ2ＣＦ3）2、ＬｉＮ（ＳＯ2Ｃ2Ｆ5）2、ＬｉＮ（ＳＯ2ＣＦ3）（ＳＯ2Ｃ4Ｆ9）、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、Ｌｉ2ＳＯ4、Ｌｉ2Ｂ10Ｃｌ10、ＮａＣｌＯ4、ＮａＩ、ＮａＳＣＮ、ＮａＢｒ、ＫＣｌＯ4、ＫＳＣＮ等のイオン性化合物及びそれらの２種類以上の混合物などが挙げられる。
【００７８】
なお、電解液９（非水電解質）は、さらに、公知の添加剤を含み得る。
電解液９（非水電解質）としては、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネートを混合したものが、Ｌｉイオンの伝導度が高くなるという点で、好ましい。
【００７９】
続いて、本実施形態の蓄電素子の一例としての非水電解質二次電池１の製造方法について説明する。
【００８０】
非水電解質二次電池１を構成する電極体２は、例えば、シート状の正極３とシート状の負極５とをセパレータ４を介して重ね合わせる（積層する）ことによって製造される。
また、非水電解質二次電池１は、作製した電極体２と電解液９とをケース８に収容することによって製造される。
【００８１】
詳しくは、電極体２の製造方法は、例えば、負極５を作製する負極作製工程と、正極３を作製する正極作製工程と、負極５及び正極３を重ね合わせる重ね合わせ工程とを含み、
負極作製工程では、負極活物質と溶媒とを含む負極合剤から負極活物質層５ｂを形成し、
正極作製工程は、炭素質材料と非水系バインダと溶媒とを含む中間層用組成物を正極集電基材３ａの一方の面に塗布することによって中間層６を形成する中間層形成工程と、塗布した中間層用組成物の上に正極活物質と非水系バインダと溶媒とを含む正極合剤を塗布することによって正極活物質層３ｂを形成する正極活物質層形成工程と、絶縁材料と水系バインダと溶媒とを含む絶縁層用組成物から絶縁層７を形成する絶縁層形成工程とを含む。
正極活物質層形成工程では、中間層はみ出し部６ａを形成するために、塗布した中間層用組成物の少なくとも一部が、塗布した正極合剤よりも外側にはみ出すように、正極合剤を塗布することができる。
絶縁層形成工程では、塗布した正極合剤の端縁と塗布する絶縁層用組成物とが接するように、絶縁層用組成物を塗布することができる。また、塗布した中間層用組成物の、外側にはみ出した部分の露出面を覆うように、絶縁層用組成物を塗布することができる。
重ね合わせ工程では、形成した負極活物質層５ｂと正極活物質層３ｂとが互いに向かい合い、しかも、負極活物質層５ｂの端縁の少なくとも一部が絶縁層７と向かい合うように、正極３と負極５とを重ね合わせることができる。
【００８２】
負極作製工程においては、例えば、負極活物質と、バインダとを混合し、この混合物を溶媒に加えて混練し、負極合剤を調製する。この負極合剤を帯状の負極集電基材５ａの片面に塗布する。負極合剤は、負極集電基材５ａの幅方向において、正極活物質層３ｂよりも幅広となるように塗布する。そして、塗布した負極合剤から溶媒を揮発させる。
これにより、負極集電基材５ａ上に負極活物質層５ｂを形成した負極５を作製する。
【００８３】
正極作製工程においては、中間層形成工程、正極活物質層形成工程、絶縁層形成工程の各工程を行う。
【００８４】
中間層形成工程では、例えば、炭素質材料と、非水系バインダとを混合し、この混合物を溶媒に加えて混練りし、中間層用組成物を調製する。この中間層用組成物を正極集電基材３ａの一方の面に塗布する。さらに、塗布した中間層用組成物から溶媒を揮発させる。
中間層形成工程では、例えば、帯状の正極集電基材３ａにおける幅方向の一方側にて、中間層用組成物を塗布しない帯状の部分を残すように、正極集電基材３ａの片面側に中間層用組成物を塗布する。
【００８５】
正極活物質層形成工程では、例えば、正極活物質と、導電助剤と、非水系バインダとを混合し、この混合物を溶媒に加えて混練りし、正極合剤を調製する。この正極合剤を、塗布された中間層用組成物の上に塗布する。そして、塗布した正極合剤から溶媒を揮発させる。
塗布された中間層用組成物の上に正極合剤を塗布するときには、中間層用組成物が未だ溶媒を含んでいてもよく、乾燥によって中間層用組成物から既に溶媒が揮発されていてもよい。
正極活物質層形成工程では、例えば、中間層用組成物を塗布しなかった部分を正極集電基材３ａに設けた側にて、正極合剤を塗布しない帯状の部分を残すように、塗布された中間層用組成物の上に正極合剤を塗布する。
【００８６】
絶縁層形成工程では、例えば、絶縁材料と、水系バインダとを混合し、この混合物を溶媒に加えて混練りし、絶縁層用組成物を調製する。この絶縁層用組成物を、塗布された中間層用組成物の上に塗布する。そして、塗布した絶縁層用組成物から溶媒を揮発させる。
絶縁層用組成物を塗布するときには、正極合剤又は中間層用組成物が未だ溶媒を含んでいてもよく、乾燥によって正極合剤又は中間層用組成物から既に溶媒が揮発されていてもよい。
絶縁層形成工程では、例えば、塗布後の中間層用組成物において正極合剤を塗布しなかった部分の上に、絶縁層用組成物を塗布する。
また、絶縁層形成工程では、例えば、正極集電基材３ａの一部をさらに覆うように、絶縁層用組成物を塗布することができる。
また、絶縁層形成工程では、例えば、さらに、塗布後の正極合剤の上を全面的に覆うように、絶縁層用組成物を塗布することができる。
【００８７】
正極作製工程においては、各工程をそれぞれ別々に行うことができる。具体的には、中間層形成工程にて、中間層用組成物から溶媒を揮発させた後に、正極活物質層形成工程を行うことができる。そして、正極活物質層形成工程にて、正極合剤から溶媒を揮発させた後に、絶縁層形成工程を行うことができる。
【００８８】
一方で、正極作製工程においては、中間層形成工程において中間層用組成物を塗布した後、正極活物質層形成工程、及び、絶縁層形成工程を同時に行うことができる。即ち、中間層用組成物から溶媒が完全に揮発しないうちに、正極合剤と絶縁層用組成物とが互いに隣り合うように、帯状の集電基材の長手方向に沿って、正極合剤及び絶縁層用組成物を同時に塗布することができる。
正極作製工程において、このようにして正極合剤及び絶縁層用組成物を同時に塗布しても、正極合剤が上記の非水系バインダを含み、且つ、絶縁層用組成物が上記の水系バインダを含んでいるため、各バインダ間の親和性が比較的低いことから、塗布された正極合剤及び絶縁層用組成物の間で各バインダが移動することを抑制できる。
また、中間層用組成物が炭素質材料を含み、且つ、絶縁層用組成物が無機粒子を含むときには、炭素質材料の疎水性が比較的高く、無機粒子の親水性が比較的高いことから、炭素質材料が絶縁層用組成物へ移動することが、親水性を有する無機粒子によって抑制され得る。
【００８９】
なお、正極作製工程や負極作製工程における塗布方法としては、一般的な方法が採用される。
【００９０】
重ね合わせ工程では、正極３と負極５とセパレータ４とを、それぞれの長手方向が一致した状態で重ね合わせる。具体的には、正極活物質層３ｂと負極活物質層５ｂとが向かい合うように正極３及び負極５を配置し、且つ、正極３及び負極５の間にセパレータ４を配置する。しかも、負極集電基材５ａの幅方向の一方側において、負極活物質層５ｂの端縁が、正極３の絶縁層７と向かい合うように、正極３及び負極５を配置して重ね合わせる。
【００９１】
非水電解質二次電池は、例えば、以下のようにして製造される。
即ち、作製された電極体２における正極３及び負極５の各々に、集電部１０を取り付ける。次に、電極体２と、電極体２に取り付けた集電部１０とをケース８のケース本体８ａの内部に配置する。電極体２が複数の場合には、例えば、電極体２の集電部１０を電気的に並列に接続してケース本体８ａの内部に配置する。次いで、リベットを加締めることや溶接することによって、蓋体８ｂに取り付けた外部ガスケット１２内の外部端子１１と、集電部１０とを接続し、その後、蓋体８ｂをケース本体８ａに取り付ける。
【００９２】
続いて、ケース８に設けられた注液孔から電解液９をケース８に注液する。そして、注液孔を封止する。電解液９としては、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）：ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）：エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）＝３：２：５（体積比）の混合溶媒に、ＬｉＰＦ6を配合することによって調製したものを採用する。さらに、公知の添加剤を電解液９に添加してもよい。
【００９３】
以上のようにして、非水電解質二次電池を製造することができる。
【００９４】
上記の実施形態においては、蓄電素子としての非水電解質二次電池を例に挙げて説明したが、本発明の蓄電素子は、非水電解質二次電池に限定されず、例えばキャパシタであってもよい。本発明の蓄電素子は、非水電解質二次電池であることが好ましく、リチウムイオン二次電池であることがより好ましい。また、本発明の蓄電素子は、キャパシタであってもよく、具体的には、リチウムイオンキャパシタやウルトラキャパシタであってもよい。
【００９５】
また、本発明は、上記の蓄電素子に限らず、上記の蓄電素子を少なくとも１つ備えた蓄電素子モジュールにも関する。
本発明の一実施形態の蓄電素子モジュール２０は、例えば、上記例示の蓄電素子を複数備える。また、蓄電素子同士を電気的に接続するバスバ部材１３を複数備える。
【００９６】
本実施形態の蓄電素子モジュール２０の一例を図１２に示す。
本実施形態の蓄電素子モジュール２０においては、例えば、上面視長方形状に形成された複数の蓄電素子１（非水電解質二次電池１）が、上方側から見て、蓄電素子１の短手方向に並ぶように配されている。
また、隣り合う蓄電素子１同士が、互いに接している。
蓄電素子モジュール２０においては、互いに隣り合う蓄電素子１同士が、１つのバスバ部材１３によって、電気的に接続されている。そして、蓄電素子モジュール２０は、モジュールを構成する全ての各蓄電素子１によって、充放電されるように構成されている。
【符号の説明】
【００９７】
１：蓄電素子（非水電解質二次電池）、
２：電極体、
３：正極、  ３ａ：正極集電基材、  ３ｂ：正極活物質層、
４：セパレータ、
５：負極、  ５ａ：負極集電基材、  ５ｂ：負極活物質層、
６：中間層、  ６ａ：中間層はみ出し部、
７：絶縁層、
８：ケース、  ８ａ：ケース本体、  ８ｂ：蓋体、
９：電解液、
１０：集電部、
１１：外部端子、
１２：外部ガスケット、
１３：バスバ部材、
２０：蓄電素子モジュール。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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