(57)【要約】  蓄電デバイスの製造時に正極の位置ずれを防止することが可能な蓄電デバイスおよびその製造方法を提供する。非水電解質二次電池の電極構造体（１００）は、正極集電体（２１）の少なくとも一方の表面に正極活物質層（２２）が固着された正極部材（２０）と、正極活物質層（２２）に対向するように負極集電体（１１）の少なくとも一方の表面に負極活物質層（１２）が固着された負極部材（１０）と、正極活物質層（２２）と負極活物質層（１２）との間に介在し、電気絶縁性物質粒子の集合体層を含むセパレータ（３０）と、正極活物質層（２２）の周側端面の少なくとも一部に対向し、かつ、正極活物質層（２２）の周側端面の少なくとも一部から離隔した位置に配置されるようにセパレータ（３０）の表面に固着された電気絶縁層（４０）とから構成される。
2014091925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極集電体の少なくとも一方の表面に正極活物質層が固着された正極部材と、
前記正極活物質層に対向するように負極集電体の少なくとも一方の表面に負極活物質層が固着された負極部材と、
前記正極活物質層と前記負極活物質層との間に介在し、電気絶縁性物質粒子の集合体層を含むセパレータと、
前記正極活物質層の周側端面の少なくとも一部に対向し、かつ、前記正極活物質層の周側端面の少なくとも一部から離隔した位置に配置されるように前記セパレータの表面に固着された電気絶縁層とを備える、蓄電デバイス。
【請求項２】
前記電気絶縁層が、前記正極活物質層の周側端面を囲み、かつ、前記正極活物質層の周側端面から離隔した位置に配置されている、請求項１に記載の蓄電デバイス。
【請求項３】
前記電気絶縁層の厚みが、前記正極活物質層の厚み以下である、請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の蓄電デバイス。
【請求項４】
前記セパレータの厚みが０．１μｍ以上３０μｍ以下であり、前記電気絶縁層の厚みが０．１μｍ以上３０μｍ以下である、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の蓄電デバイス。
【請求項５】
前記電気絶縁層が、前記セパレータと同じ電気絶縁性物質から構成されている、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の蓄電デバイス。
【請求項６】
前記正極集電体が、前記負極集電体とほぼ同じ平面積を有する、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の蓄電デバイス。
【請求項７】
前記セパレータが、前記負極活物質層の表面に固着されている、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の蓄電デバイス。
【請求項８】
前記セパレータを介在して複数の前記正極部材と複数の前記負極部材とが交互に積層されている、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の蓄電デバイス。
【請求項９】
正極集電体の少なくとも一方の表面に正極活物質層を固着することによって正極部材を作製するステップと、
負極集電体の少なくとも一方の表面に負極活物質層を固着することによって負極部材を作製するステップと、
前記負極部材の負極活物質層の表面に、電気絶縁性物質粒子の集合体層を含むセパレータを固着するステップと、
前記セパレータの一部の表面に電気絶縁層を固着するステップと、
前記電気絶縁層が、前記正極活物質層の周側端面の少なくとも一部に対向し、かつ、前記正極活物質層の周側端面の少なくとも一部から離隔した位置に配置されるように、前記セパレータの表面に前記正極部材を配置するステップとを備える、蓄電デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には蓄電デバイスおよびその製造方法に関し、特定的には、非水電解質二次電池、電気二重層キャパシタ等の蓄電要素を備えた蓄電デバイスおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、たとえば、非水電解質二次電池等の蓄電デバイスに関しては、多様な用途の拡大に伴って、軽量化、薄型化、形状の自由度等の要求が高まっている。【０００３】
そこで、たとえば、平板状の電極板積層体を可撓性容器内に備え、電池形状の自由度が比較的高い薄型の非水電解質二次電池の構造とその製造方法が、国際公開第ＷＯ９８／３８６８８号（以下、特許文献１という）に開示されている。【０００４】
特許文献１に開示された非水電解質二次電池は、集電体の少なくとも一方の面に活物質層が固定された正極および負極と、両極の活物質層間に介装された電解液透過性を有するセパレータとを少なくとも有する電極板積層体を容器内に備え、この容器内に非水系電解液が封入されたものである。正極活物質層および負極活物質層の少なくとも一方の端面は、その少なくとも一部が絶縁性物質粒子集合体層でコーティングされている。正極活物質層は、電池層として対をなす負極活物質層からはみ出さない大きさに形成されている。セパレータは、絶縁性物質粒子同士がバインダーで結合された絶縁性物質粒子集合体層であって、正極および負極の少なくともいずれか一方に固定され、少なくとも負極と対向する正極活物質層の表面全体を覆うように、かつ集電体の端面からはみ出さないように配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ９８／３８６８８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されているように非水電解質二次電池等の蓄電デバイスでは、正極の全部が負極に対向するように、正極の表面積よりも負極の表面積が大きく設定されている。このため、通常の電極板積層体では、充電時にリチウムイオンの受取先である負極が、リチウムイオンを放出する正極を充分に覆うように配置されている。この配置により、充電時にリチウムイオンが正極から負極に移動する際に、リチウムイオンが溢れることなく、負極のサイトに充填される。【０００７】
しかしながら、蓄電デバイスの製造時に、正極の一部が負極に対向しないように配置されることが起こり得る。すなわち、正極の位置ずれが生じる場合がある。このとき、充電時にリチウムイオンの受取先である負極の一部に、リチウムイオンを放出する正極を覆っていない部分が存在する。この配置により、充電時にリチウムイオンが正極から負極に移動する際に、負極と対向していない正極の部分から放出されるリチウムイオンの行き先が負極の端部に集中することになる。その結果、リチウムイオンの受取先である負極においてリチウムイオンが飽和することになり、負極のサイトに充填できないリチウムイオンが、リチウム金属として負極の表面に析出するという問題がある。【０００８】
また、正極の位置ずれが生じると、正極集電体と負極集電体とが接触することにより、内部短絡が生じる場合がある。【０００９】
そこで、本発明の目的は、蓄電デバイスの製造時に正極の位置ずれを防止することが可能な蓄電デバイスおよびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に従った蓄電デバイスは、正極集電体の少なくとも一方の表面に正極活物質層が固着された正極部材と、正極活物質層に対向するように負極集電体の少なくとも一方の表面に負極活物質層が固着された負極部材と、正極活物質層と負極活物質層との間に介在し、電気絶縁性物質粒子の集合体層を含むセパレータと、正極活物質層の周側端面の少なくとも一部に対向し、かつ、正極活物質層の周側端面の少なくとも一部から離隔した位置に配置されるようにセパレータの表面に固着された電気絶縁層とを備える。【００１１】
本発明の蓄電デバイスでは、蓄電デバイスの製造工程において、正極部材、セパレータおよび負極部材を重ねたときに正極部材が移動しようとすると、電気絶縁層が、正極活物質層の周側端面の少なくとも一部に当接して、正極部材の移動に対してストッパの役割を果たす。このため、正極の一部が負極に対向しない位置に移動することを防止することができる。すなわち、蓄電デバイスの製造時に正極部材の位置ずれを防止することが可能になる。したがって、充電時にリチウムイオンの受取先である負極の一部に、リチウムイオンを放出する正極を覆っていない部分が存在しないようにすることができるので、充電時にリチウムイオンが正極から負極に移動する際に、リチウムイオンが溢れることなく、負極のサイトに充填される。その結果、リチウム金属が負極の表面に析出することを防止することができる。【００１２】
本発明の蓄電デバイスにおいて、電気絶縁層は、正極活物質層の周側端面を囲み、かつ、正極活物質層の周側端面から離隔した位置に配置されていることが好ましい。【００１３】
この場合、電気絶縁層が正極活物質層の周側端面を囲んでいるので、蓄電デバイスの製造工程において、正極部材、セパレータおよび負極部材を重ねたときに正極部材が移動しようとすると、電気絶縁層が正極活物質層の周側端面に当接して、正極部材の移動に対してストッパの役割を果たす。このため、正極の一部が負極に対向しない位置に移動することをより確実に防止することができる。すなわち、蓄電デバイスの製造時に正極部材の位置ずれをより確実に防止することが可能になる。したがって、充電時にリチウムイオンの受取先である負極の一部に、リチウムイオンを放出する正極を覆っていない部分が存在することがないので、充電時にリチウムイオンが正極から負極に移動する際に、リチウムイオンが溢れることなく、負極のサイトに充填される。その結果、リチウム金属が負極の表面に析出することをより確実に防止することができる。【００１４】
また、この場合、セパレータの表面に固着された電気絶縁層によって、正極集電体の周側端面が負極集電体に接触することを防止することができる。その結果、内部短絡を防止することができる。【００１５】
電気絶縁層の厚みは、正極活物質層の厚み以下であることが好ましい。【００１６】
また、セパレータの厚みは０．１μｍ以上３０μｍ以下であり、電気絶縁層の厚みは０．１μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。【００１７】
電気絶縁層は、セパレータと同じ電気絶縁性物質から構成されていることが好ましい。【００１８】
正極集電体は、負極集電体とほぼ同じ平面積を有することが好ましい。このように構成することにより、蓄電デバイスの生産性を向上させることができる。【００１９】
セパレータは、負極活物質層の表面に固着されていることが好ましい。このように構成することにより、蓄電デバイスの製造時に正極部材の負極部材に対する位置ずれをより確実に防止することが可能になる。【００２０】
セパレータを介在して複数の正極部材と複数の負極部材とが交互に積層されていることが好ましい。【００２１】
本発明に従った蓄電デバイスの製造方法は、以下のステップを備える。【００２２】
（Ａ）正極集電体の少なくとも一方の表面に正極活物質層を固着することによって正極部材を作製するステップ【００２３】
（Ｂ）負極集電体の少なくとも一方の表面に負極活物質層を固着することによって負極部材を作製するステップ【００２４】
（Ｃ）負極部材の負極活物質層の表面に、電気絶縁性物質粒子の集合体層を含むセパレータを固着するステップ【００２５】
（Ｄ）セパレータの一部の表面に電気絶縁層を固着するステップ【００２６】
（Ｅ）電気絶縁層が、正極活物質層の周側端面の少なくとも一部に対向し、かつ、正極活物質層の周側端面の少なくとも一部から離隔した位置に配置されるように、セパレータの表面に正極部材を配置するステップ
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、蓄電デバイスの製造時に正極の位置ずれを防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の蓄電デバイスとしての非水電解質二次電池の実施形態１を示す平面図（Ａ）と、平面図（Ａ）のＢ‐Ｂ線における断面図（Ｂ）である。
【図２】本発明の非水電解質二次電池の実施形態１の製造工程において作製される負極材料を示す部分平面図（Ａ）と、部分平面図（Ａ）のＢ‐Ｂ線における断面図（Ｂ）である。
【図３】本発明の非水電解質二次電池の実施形態１の製造工程において作製される正極材料を示す部分平面図（Ａ）と、部分平面図（Ａ）のＢ‐Ｂ線における断面図（Ｂ）である。
【図４】本発明の非水電解質二次電池の実施形態１の製造工程において作製される負極材料とセパレータの複合体を示す部分平面図（Ａ）と、部分平面図（Ａ）のＢ‐Ｂ線における断面図（Ｂ）である。
【図５】本発明の非水電解質二次電池の実施形態１の製造工程において作製される負極材料とセパレータと電気絶縁層の複合体を示す部分平面図（Ａ）と、部分平面図（Ａ）のＢ‐Ｂ線における断面図（Ｂ）である。
【図６】本発明の非水電解質二次電池の実施形態１の製造工程において作製される負極材料とセパレータと電気絶縁層の複合体の切断線を示す部分平面図（Ａ）と、切断後の負極部材とセパレータと電気絶縁層の複合体の二つの形態を示す平面図（Ｂ）（Ｃ）である。
【図７】本発明の非水電解質二次電池の実施形態１の製造工程において作製される正極材料の切断線を示す部分平面図（Ａ）と、切断後の正極部材の二つの形態を示す平面図（Ｂ）（Ｃ）である。
【図８】図６の（Ｂ）（Ｃ）で示す複合体と図７の（Ｂ）（Ｃ）で示す正極部材との積層体の二つの形態を示す平面図（Ａ）（Ｂ）である。
【図９】図８のＩＸ‐ＩＸ線における断面図である。
【図１０】本発明の蓄電デバイスとしての非水電解質二次電池の実施形態２を示す断面図である。
【図１１】本発明の非水電解質二次電池の実施形態２の製造工程において作製される負極材料を示す部分平面図（Ａ）と、部分平面図（Ａ）のＢ‐Ｂ線における断面図（Ｂ）である。
【図１２】本発明の非水電解質二次電池の実施形態２の製造工程において作製される正極材料を示す部分平面図（Ａ）と、部分平面図（Ａ）のＢ‐Ｂ線における断面図（Ｂ）である。
【図１３】本発明の非水電解質二次電池の実施形態２の製造工程において作製される負極材料とセパレータと電気絶縁層の複合体の切断線を示す部分平面図である。
【図１４】本発明の非水電解質二次電池の実施形態２の製造工程において作製される正極材料の切断線を示す部分平面図である。
【図１５】図１３に示す切断線に従った切断によって得られた負極材料とセパレータと電気絶縁層の複合体の切断箇所を示す平面図である。
【図１６】図１４に示す切断線に従った切断によって得られた正極材料の切断箇所を示す平面図である。
【図１７】図１５に示す箇所の切断によって得られた負極材料とセパレータと電気絶縁層の複合体を示す平面図（Ａ）と、図１６に示す箇所の切断によって得られた正極材料を示す平面図（Ｂ）と、上記の複合体と正極材料の積層体において切断線を示す平面図（Ｃ）である。
【図１８】図１７の（Ｃ）に示す切断線に従った切断によって得られた積層体の形態を示す平面図である。
【図１９】図１８のＸＩＸ‐ＸＩＸ線における断面図である。
【図２０】図１５と異なる切断によって得られた負極材料とセパレータと電気絶縁層の複合体を示す平面図（Ａ）と、図１６と異なる切断によって得られた正極材料を示す平面図（Ｂ）と、上記の複合体と正極材料の積層体において切断線を示す平面図（Ｃ）である。
【図２１】図２０の（Ｃ）に示す切断線に従った切断によって得られた積層体の形態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について、蓄電デバイスの一例として非水電解質二次電池を挙げて説明する。
【００３０】
（実施形態１）
本発明の蓄電デバイスとしての非水電解質二次電池の実施形態１の基本構造を説明する。
【００３１】
図１に示すように、非水電解質二次電池の電極構造体１００は、正極部材２０と、負極部材１０と、正極部材２０と負極部材１０との間に介在するセパレータ３０とを備える。正極部材２０においては、正極集電体２１の両面に正極活物質層２２が固着されている。負極部材１０においては、負極集電体１１の両面に負極活物質層１２が固着されている。セパレータ３０は、正極活物質層２２と負極活物質層１２との間に介在し、非水電解液に対して透過性を有する。また、セパレータ３０は、電気絶縁性物質粒子同士が結着剤で結合された電気絶縁性物質粒子の集合体層を少なくとも含む材料から形成される。電気絶縁層４０が、正極活物質層２２の周側端面の少なくとも一部に対向し、かつ、正極活物質層２２の周側端面の少なくとも一部から離隔した位置に配置されるようにセパレータ３０の表面に固着されている。以上のように構成された電極構造体１００は、ラミネートフィルム等の外包部材からなる容器内に収容される。
【００３２】
実施形態１では、電気絶縁層４０は、環状に形成されており、正極活物質層２２の周側端面を囲み、かつ、正極活物質層２２の周側端面から離隔した位置に配置されている。また、セパレータ３０の固着形態は限定されないが、実施形態１では、セパレータ３０は負極活物質層１２の表面に固着されている。また、実施形態１では、正極集電体２１は、負極集電体１１よりも小さな平面積を有する．なお、正極活物質層２２は正極集電体２１の少なくとも一方の表面に固着されていればよく、負極活物質層１２は負極集電体１１の少なくとも一方の表面に固着されていればよい。実施形態１では、基本構造として正極部材２０、セパレータ３０および負極部材１０の積層体からなる電極構造体１００を示したが、セパレータ３０を介在して複数の正極部材２０と複数の負極部材１０とが交互に積層された積層体にも本発明は適用され得る。
【００３３】
電極構造体１００では、非水電解質二次電池の製造工程において、正極部材２０、セパレータ３０および負極部材１０を重ねたときに正極部材２０が移動しようとすると、電気絶縁層４０が、正極活物質層２２の周側端面の少なくとも一部に当接して、正極部材２０の移動に対してストッパの役割を果たす。このため、正極の一部が負極に対向しない位置に移動することを防止することができる。すなわち、非水電解質二次電池の製造時に正極部材２０の位置ずれを防止することが可能になる。したがって、充電時にリチウムイオンの受取先である負極の一部に、リチウムイオンを放出する正極を覆っていない部分が存在しないようにすることができるので、充電時にリチウムイオンが正極から負極に移動する際に、リチウムイオンが溢れることなく、負極のサイトに充填される。その結果、リチウム金属が負極の表面に析出することを防止することができる。
【００３４】
さらに、実施形態１では、環状の電気絶縁層４０が正極活物質層２２の周側端面を囲んでいるので、非水電解質二次電池の製造工程において、正極部材２０、セパレータ３０および負極部材１０を重ねたときに正極部材２０が移動しようとすると、電気絶縁層４０が正極活物質層２２の周側端面に当接して、正極部材２０の移動に対してストッパの役割を果たす。このため、正極の一部が負極に対向しない位置に移動することをより確実に防止することができる。すなわち、非水電解質二次電池の製造時に正極部材２０の位置ずれをより確実に防止することが可能になる。したがって、充電時にリチウムイオンの受取先である負極の一部に、リチウムイオンを放出する正極を覆っていない部分が存在することがないので、充電時にリチウムイオンが正極から負極に移動する際に、リチウムイオンが溢れることなく、負極のサイトに充填される。その結果、リチウム金属が負極の表面に析出することをより確実に防止することができる。
【００３５】
また、実施形態１では、セパレータ３０の表面に固着された環状の電気絶縁層４０によって、正極集電体２１の周側端面が負極集電体１１に接触することを防止することができる。その結果、内部短絡を防止することができる。
【００３６】
電気絶縁層４０の厚みは、正極活物質層２２の厚み以下であることが好ましい。また、セパレータ３０の厚みは０．１μｍ以上３０μｍ以下であり、電気絶縁層４０の厚みは０．１μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。電気絶縁層４０は、セパレータ３０と異なる電気絶縁性物質から構成されてもよいが、セパレータ３０と同じ電気絶縁性物質から構成されていることが好ましい。たとえば、セパレータ３０の材料としては、シリカ、アルミナ等の無機物、または、これらの混合物等の電気絶縁性物質を用いることができる。電気絶縁層４０の材料としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン等の有機物、シリカ、アルミナ等の無機物、または、これらの混合物等の電気絶縁性物質を用いることができる。なお、セパレータ３０と電気絶縁層４０は、上記の電気絶縁性物質の粒子と結着剤を含む材料を塗工し、乾燥させることにより、形成される。
【００３７】
なお、正極集電体２１と負極集電体１１の材料としては、アルミニウムまたは銅を用いることができるが、正極集電体２１にはアルミニウム箔、負極集電体１１には銅箔を用いることが好ましい。
【００３８】
セパレータ３０は、負極活物質層１２の表面に固着されているので、非水電解質二次電池の製造時に正極部材２０の負極部材１０に対する位置ずれをより確実に防止することが可能になる。
【００３９】
電極構造体１００は、概略、次のようにして製造される。まず、正極集電体２１の少なくとも一方の表面に正極活物質層２２を固着することによって正極部材２０を作製する。一方、負極集電体１１の少なくとも一方の表面に負極活物質層１２を固着することによって負極部材１０を作製する。次に、負極部材１０の負極活物質層１２の表面に、電気絶縁性物質粒子の集合体層を含むセパレータ３０を固着する。そして、セパレータ３０の一部の表面に電気絶縁層４０を固着する。最後に、電気絶縁層４０が、正極活物質層２２の周側端面の少なくとも一部に対向し、かつ、正極活物質層２２の周側端面の少なくとも一部から離隔した位置に配置されるように、セパレータ３０の表面に正極部材２０を配置する。
【００４０】
次に、セパレータ３０を介在して複数の正極部材２０と複数の負極部材１０とが交互に積層された積層体からなる実施形態１の電極構造体の製造方法について、図２〜図９を参照して、以下に説明する。
【００４１】
図２に示すように、銅箔からなる帯状の負極集電体１１の一部表面である幅方向の中央部領域の両面の上に、矢印で示す方向に負極活物質を塗工し、乾燥することにより、負極活物質層１２を固着させる。このようにして負極材料を作製する。
【００４２】
図３に示すように、アルミニウム箔からなる帯状の正極集電体２１の一部表面である幅方向の中央部領域の両面の上に、矢印で示す方向に正極活物質を塗工し、乾燥させることにより、正極活物質層２２を固着させる。このようにして正極材料を作製する。
【００４３】
次に、図４に示すように、上記で得られた負極材料の負極活物質層１２の表面の上に、電気絶縁性物質粒子と結着剤とを含む材料を塗工し、乾燥させることにより、セパレータ３０を固着させる。
【００４４】
その後、図５に示すように、セパレータ３０の表面の上に、電気絶縁性物質粒子と結着剤とを含む材料を塗工し、乾燥させることにより、格子状の電気絶縁層４０を固着させる。このようにして、負極材料とセパレータ３０と電気絶縁層４０の複合体を作製する。
【００４５】
上記で得られた負極材料とセパレータ３０と電気絶縁層４０の複合体を、図６の（Ａ）に示すように、切断線Ｃに従って切断することにより、図６の（Ｂ）に示すように、電極構造体の両側にそれぞれ正極と負極のリードタブが配置される形態に用いられる両側リードタブ用の負極部材とセパレータ３０と電気絶縁層４０の複合体を作製する。さらに、負極集電体１１の一部を切断することにより、図６の（Ｃ）に示すように、電極構造体の片側に正負極のリードタブが配置される形態に用いられる片側リードタブ用の負極部材とセパレータ３０と電気絶縁層４０の複合体を作製することができる。
【００４６】
上記で得られた正極材料を、図７の（Ａ）に示すように、切断線Ｃに従って切断することにより、図７の（Ｂ）に示すように、電極構造体の両側にそれぞれ正極と負極のリードタブが配置される形態に用いられる両側リードタブ用の正極部材を作製する。さらに、正極集電体２１の一部を切断することにより、図７の（Ｃ）に示すように、電極構造体の片側に正負極のリードタブが配置される形態に用いられる片側リードタブ用の正極部材を作製することができる。
【００４７】
上記で得られた複数の正極部材と複合体を交互に積み重ねることにより、図８と図９に示すように正極部材２０、セパレータ３０および負極部材１０の積層体から構成される電極構造体２００を作製する。
【００４８】
なお、図８の（Ａ）には両側リードタブ用の電極構造体が示され、図８の（Ｂ）には片側リードタブ用の電極構造体が示されており、それぞれ、負極リードタブ１３と正極リードタブ２３が取り付けられている。図９では、電極構造体を構成する積層体の一部として、セパレータ３０、負極部材１０、セパレータ３０、正極部材２０、セパレータ３０、正極部材１０、セパレータ３０の積層体が示されている。
【００４９】
積層体の両側の最外層には、アルミニウム箔からなる保護層５０が配置されている。保護層５０は、保護層５０の周囲に配置される電気絶縁層４０を保護する役割をする。保護層５０がない場合、電気絶縁層４０が外側に突出しているので、ラミネートフィルム等の外包部材の内壁面に接触した際に電気絶縁層４０が損傷しやすいという問題がある。したがって、保護層５０を配置することによって、上記の問題を解消することができる。保護層５０の材料としては、銅箔を用いてもよい。
【００５０】
（実施形態２）
本発明の蓄電デバイスとしての非水電解質二次電池の実施形態２の基本構造を説明する。
【００５１】
図１０に示すように、非水電解質二次電池の電極構造体３００は、正極部材２０と、負極部材１０と、正極部材２０と負極部材１０との間に介在するセパレータ３０とを備える。実施形態２は、正極集電体２１が負極集電体１１とほぼ同じ平面積を有する点を除いては、実施形態１と同じ構造である。正極集電体２１が負極集電体１１とほぼ同じ平面積を有するので、非水電解質二次電池の生産性を向上させることができる。実施形態２においても、上述した実施形態１と同様の作用効果を得ることができる。
【００５２】
電極構造体３００の概略の製造方法は、上述した電極構造体１００の製造方法と同様である。
【００５３】
次に、セパレータ３０を介在して複数の正極部材２０と複数の負極部材１０とが交互に積層された積層体からなる実施形態２の電極構造体の製造方法について、図１１〜図２１を参照して、以下に説明する。
【００５４】
図１１に示すように、銅箔からなる帯状の負極集電体１１の一部表面である幅方向の中央部領域の両面の上に、矢印で示す方向に負極活物質を塗工し、乾燥することにより、負極活物質層１２を固着させる。このようにして負極材料を作製する。
【００５５】
図１２に示すように、アルミニウム箔からなる帯状の正極集電体２１の一部表面である幅方向の中央部領域の両面の上に、矢印で示す方向に複数の島状パターンで正極活物質を塗工し、乾燥させることにより、正極活物質層２２を固着させる。このようにして正極材料を作製する。
【００５６】
次に、実施形態１と同様にして、図１３に示すように、負極材料とセパレータ３０と電気絶縁層４０の複合体を作製する。
【００５７】
上記で得られた負極材料とセパレータ３０と電気絶縁層４０の複合体を、図１３に示すように、切断線Ｃに従って切断する。この切断によって、図１５に示す形状で、負極材料とセパレータ３０と電気絶縁層４０の複合体を得る。さらに、図１５に示す箇所Ｃを切断することにより、図１７の（Ａ）で示す形状の複合体を得る。
【００５８】
上記で得られた正極材料を、図１４に示すように、切断線Ｃに従って切断する。この切断によって、図１６に示す形状の正極材料を得る。さらに、図１６に示す箇所Ｃを切断することにより、図１７の（Ｂ）で示す形状の正極材料を得る。
【００５９】
上記で得られた複数の正極材料と複合体を交互に積み重ねることにより、図１７の（Ｃ）に示すように正極材料、セパレータ３０および負極材料の積層体から構成される電極構造材料を作製する。
【００６０】
そして、上記の電極構造材料を、図１７の（Ｃ）に示すように、切断線Ｃに従って切断する。これにより、図１８と図１９に示すように、正極部材２０、セパレータ３０および負極部材１０の積層体から構成される電極構造体４００を作製する。なお、図１８に示すように、負極リードタブ１３と正極リードタブ２３が取り付けられた片側リードタブ用の電極構造体を得ることができる。実施形態１の電極構造体２００と同様に、積層体の両側の最外層には、アルミニウム箔からなる保護層５０が配置されている。
【００６１】
図１７の（Ａ）と（Ｂ）で示す形状の複合体と正極材料ではなく、切断により、図２０の（Ａ）で示す形状の複合体と、図２０の（Ｂ）で示す形状の正極材料を得ることもできる。この場合、図２０の（Ａ）で示すように、複合体の中央領域の箇所Ｃ0を切り抜く。
【００６２】
上記で得られた複数の正極材料と複合体を交互に積み重ねることにより、図２０の（Ｃ）に示すように正極材料、セパレータ３０および負極材料の積層体から構成される電極構造材料を作製する。
【００６３】
そして、上記の電極構造材料を、図２０の（Ｃ）に示すように、切断線Ｃに従って切断する。これにより、図２１に示すように、正極部材２０、セパレータ３０および負極部材１０の積層体から構成される電極構造体を作製する。なお、図２１に示すように、負極リードタブ１３と正極リードタブ２３が取り付けられた両側リードタブ用の電極構造体を得ることができる。
【００６４】
なお、上記の実施形態では、正極部材２０は、正極集電体２１の端部を除いて、正極活物質を含む正極活物質層２２が正極集電体２１の両面上に形成されることによって構成される。負極部材１０は、負極集電体１１の端部を除いて、負極活物質を含む負極活物質層１２が負極集電体１１の両面上に形成されることによって構成される。
【００６５】
たとえば、正極部材２０は、正極活物質と結着剤と必要に応じて導電剤とを有機溶媒中で混錬してなる正極合材スラリーを、アルミニウム箔からなる正極集電体２１の両面上に均一に塗工し、乾燥させて、正極活物質層２２を正極集電体２１の両面上に形成することにより作製される。
【００６６】
非水電解質二次電池を構成する場合、正極活物質としては、コバルト酸リチウム複合酸化物、マンガン酸リチウム複合酸化物、ニッケル酸リチウム複合酸化物、リチウム‐ニッケル‐マンガン‐コバルト複合酸化物、リチウム‐マンガン‐ニッケル複合酸化物、リチウム‐マンガン‐コバルト複合酸化物、リチウム‐ニッケル‐コバルト複合酸化物等を用いることができる。さらに、正極活物質は、上記の材料を混合したものでもよい。具体的には、非水電解液二次電池の正極活物質としてＬｉＭxＯ2（化学式中、Ｍは一種以上の遷移金属を表し、ｘは電池の充放電状態によって異なり、通常０．０５以上、１．１０以下である）を主体とするリチウム複合酸化物等を使用することができる。このリチウム複合酸化物を構成する遷移金属Ｍとしては、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ等が好ましい。このようなリチウム複合酸化物の具体例としてはＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＮｉyＣｏ1-yＯ2（化学式中、０＜ｙ＜１である）、Ｌｉ1+a（ＮｉxＭｎyＣｏz）Ｏ2-b（化学式中、−０．１＜ａ＜０．２、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、−０．１＜ｂ＜０．１）、ＬｉＭｎ2Ｏ4等を挙げることができる。これらのリチウム複合酸化物は、高電圧を発生でき、エネルギー密度が優れた正極活物質となる。正極部材２０を作製するために、これらの正極活物質の複数種をあわせて使用してもよい。正極活物質は、ＬｉＦｅＰＯ4で表わされるリン酸鉄リチウム等のオリビン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物でもよい。オリビン型構造を有しているのであれば、ＬｉＦｅＰＯ4で表わされるリン酸鉄リチウムにおいて、Ｆｅの一部をＡｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｎｂ等で置換してもよい。また、Ｐの一部をＢ、Ｓｉ等で置換してもよい。
【００６７】
また、上記の正極合材に含有される結着剤としては、通常、非水電解質二次電池の正極合材に用いられている公知の結着剤を用いることができ、上記の正極合材には、導電剤、酸化物等、公知の添加剤を添加することができる。上記の正極合材に含有される導電剤としては、ファーネスブラック、アセチレンブラック等の炭素材料が用いられる。正極活物質と導電剤を結着させるための結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）またはフッ素系ラテックスが用いられる。
【００６８】
たとえば、負極部材１０は、負極活物質と結着剤と必要に応じて導電剤とを有機溶媒中で混錬してなる負極スラリーを、銅箔からなる負極集電体１１の両面上に均一に塗工し、乾燥させて、負極活物質層１２を負極集電体１１の両面上に形成することにより作製される。
【００６９】
非水電解質二次電池を構成する場合、負極活物質としては、難黒鉛化炭素材料、易黒鉛化炭素材料（ソフトカーボン）、グラファイト系炭素材料等の炭素材料を使用することができる。具体的には、熱分解炭素類、コークス類、黒鉛類、ガラス状炭素繊維、有機高分子化合物焼成体、炭素繊維、活性炭等の炭素材料を使用することができる。上記のコークス類には、ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークス等がある。また、上記の有機高分子化合物焼成体とは、フェノール樹脂、フラン樹脂等を適当な温度で焼成して炭素化したものをいう。上述した炭素材料のほか、リチウムをドープ、脱ドープできる材料としては、ポリアセチレン、ポリピロール等の高分子、ＳｎＯ2等のＳｎ酸化物系、Ｓｎ5Ｃｕ6等のＳｎ合金系、ＳｉＭｇ2等のＳｉ合金系、Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12（チタン酸リチウム）等の酸化物を使用することもできる。
【００７０】
また、上記の負極合材に含有される結着剤としては、通常、非水電解質二次電池の負極合材に用いられている公知の結着剤を用いることができ、上記の負極合材には、導電剤、酸化物等、公知の添加剤を添加することができる。負極活物質を結着させるための結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリアミドイミド、ポリアクリロニトリル、ポリエチレン、ポリプロピレンまたはポリテトラフルオロエチレンが用いられ、あるいは、スチレンブタジエンラバー等のラテックスバインダーとカルボキシメチルセルロース等の増粘剤の混合物が用いられる。
【００７１】
非水電解液は、支持電解質を非水溶媒に溶解して調製される。非水電解液としては、たとえば、非水溶媒中にＬｉＰＦ6を１．０ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解したものが使用される。ＬｉＰＦ6以外の支持電解質としては、ＬｉＢＦ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＮ（ＳＯ2ＣＦ3）2、ＬｉＣ（ＳＯ2ＣＦ3）3、ＬｉＡｌＣｌ4、ＬｉＳｉＦ6等のリチウム塩を挙げることができる。これらの中でも、支持電解質として特にＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4を用いることが酸化安定性の点から望ましい。このような支持電解質は、非水溶媒中に、０．１ｍｏｌ／Ｌ〜３．０ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解されて用いられることが好ましく、０．５ｍｏｌ／Ｌ〜２．０ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解されて用いられることがさらに好ましい。上記の非水溶媒としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）等の環状炭酸エステルに、低粘性溶媒であるジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）等の低級鎖状炭酸エステルを加えたものが用いられる。
【００７２】
上記の実施の形態では、本発明を蓄電デバイスの一例として非水電解質二次電池に適用した例について説明したが、少なくとも電極構造体を収容するためにラミネートフィルム等の外包部材の容器を用いた蓄電デバイスであれば、本発明を適用することができ、たとえば、非水電解質二次電池の他に、電気二重層キャパシタ等に本発明を適用することができる。なお、外包部材は、三層構造のラミネートフィルム等からなる可撓性を有するものに限定されない。
【００７３】
今回開示された実施の形態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慮されるべきである。本発明の範囲は以上の実施の形態ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正と変形を含むものであることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明によれば、蓄電デバイスの製造時に正極の位置ずれを防止することが可能になるので、本発明は、非水電解質二次電池、電気二重層キャパシタ等の蓄電デバイスの信頼性の向上に寄与することができる。
【符号の説明】
【００７５】
１０：負極部材、１１：負極集電体、１２：負極活物質層、２０：正極部材、２１：正極集電体、２２：正極活物質層、３０：セパレータ、４０：電気絶縁層、１００，２００，３００，４００：電極構造体。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年8月5日(2016.8.5)
【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】
正極集電体の少なくとも一方の表面に正極活物質層が固着された正極部材と、
前記正極活物質層に対向するように負極集電体の少なくとも一方の表面に負極活物質層が固着された負極部材と、
前記正極活物質層と前記負極活物質層との間に介在し、電気絶縁性物質粒子の集合体層を含むセパレータと、
前記正極活物質層の周側端面の少なくとも一部に対向し、かつ、前記正極活物質層の周側端面の少なくとも一部から離隔した位置に配置されるように前記セパレータの表面に固着された環状の電気絶縁層とを備える、蓄電デバイス。
【請求項２】
前記電気絶縁層が、前記正極活物質層の周側端面を囲み、かつ、前記正極活物質層の周側端面から離隔した位置に配置されている、請求項１に記載の蓄電デバイス。
【請求項３】
前記電気絶縁層の厚みが、前記正極活物質層の厚み以下である、請求項１または２に記載の蓄電デバイス。
【請求項４】
前記セパレータの厚みが０．１μｍ以上３０μｍ以下であり、前記電気絶縁層の厚みが０．１μｍ以上３０μｍ以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電デバイス。
【請求項５】
前記電気絶縁層が、前記セパレータと同じ電気絶縁性物質から構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の蓄電デバイス。
【請求項６】
前記正極集電体が、前記負極集電体とほぼ同じ平面積を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の蓄電デバイス。
【請求項７】
前記セパレータが、前記負極活物質層の表面に固着されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の蓄電デバイス。
【請求項８】
前記セパレータを介在して複数の前記正極部材と複数の前記負極部材とが交互に積層されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の蓄電デバイス。
【請求項９】
正極集電体の少なくとも一方の表面に正極活物質層を固着することによって正極部材を作製するステップと、
負極集電体の少なくとも一方の表面に負極活物質層を固着することによって負極部材を作製するステップと、
前記負極部材の負極活物質層の表面に、電気絶縁性物質粒子の集合体層を含むセパレータを固着するステップと、
前記セパレータの一部の表面に環状の電気絶縁層を固着するステップと、
前記電気絶縁層が、前記正極活物質層の周側端面の少なくとも一部に対向し、かつ、前記正極活物質層の周側端面の少なくとも一部から離隔した位置に配置されるように、前記セパレータの表面に前記正極部材を配置するステップとを備える、蓄電デバイスの製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明に従った蓄電デバイスは、正極集電体の少なくとも一方の表面に正極活物質層が固着された正極部材と、正極活物質層に対向するように負極集電体の少なくとも一方の表面に負極活物質層が固着された負極部材と、正極活物質層と負極活物質層との間に介在し、電気絶縁性物質粒子の集合体層を含むセパレータと、正極活物質層の周側端面の少なくとも一部に対向し、かつ、正極活物質層の周側端面の少なくとも一部から離隔した位置に配置されるようにセパレータの表面に固着された環状の電気絶縁層とを備える。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
（Ｄ）セパレータの一部の表面に環状の電気絶縁層を固着するステップ
【国際調査報告】
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