(57)【要約】【課題】金属異物に起因する内部短絡を抑制して信頼性向上を図ることができ、なおかつ、コスト面に優れたリチウムイオン電池およびその製造技術を提供する。【解決手段】実施の形態１では、正極ＰＥＬの両面にセパレータＳＰ１とセパレータＳＰ２を接着させるように構成することにより、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１、あるいは、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ２との間に隙間が生じないようにしている。このように正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１とセパレータＳＰ２とを一体的に形成している。このとき、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）は、例えば、バインダ（結着剤）と絶縁物質であるセラミックと有機材料とを含む材料から構成されている。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）電極板上に活物質を含む第１スラリーを塗布し、前記第１スラリー上に、有機粒子と無機粒子を含む第２スラリーを塗布する工程と、
（ｂ）前記（ａ）工程後、塗布した前記第１スラリーおよび第２スラリーを乾燥させることにより、前記電極板上に前記活物質を形成し、前記活物質上に前記有機粒子および前記無機粒子を含むセパレータを形成する工程と、
（ｃ）前記（ｂ）工程後、前記活物質および前記セパレータに対して、加熱下での加圧処理を施す工程と、を備えることを特徴とするリチウムイオン電池の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のリチウムイオン電池の製造方法であって、
前記（ａ）工程の段階で、前記有機粒子の平均粒径は、前記無機粒子の平均粒径よりも小さいことを特徴とするリチウムイオン電池の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載のリチウムイオン電池の製造方法であって、
前記有機粒子は、ポリオレフィン系樹脂から構成されていることを特徴とするリチウムイオン電池の製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載のリチウムイオン電池の製造方法であって、
前記無機粒子は、セラミックから構成されていることを特徴とするリチウムイオン電池の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載のリチウムイオン電池の製造方法であって、
前記無機粒子は、アルミナ、あるいは、シリカから構成されていることを特徴とするリチウムイオン電池の製造方法。
【請求項６】
（ａ）電極板の第１面上に活物質を含む第１スラリーを塗布し、前記第１スラリー上に有機粒子と無機粒子を含む第２スラリーを塗布する工程と、
（ｂ）前記（ａ）工程後、前記第１面上に塗布した前記第１スラリーおよび前記第２スラリーを乾燥させることにより、前記電極板の前記第１面上に前記活物質を形成し、前記活物質上に前記有機粒子および前記無機粒子を含む第１セパレータを形成する工程と、
（ｃ）前記（ｂ）工程後、前記電極板の前記第１面とは反対側の第２面上に前記第１スラリーを塗布し、前記第１スラリー上に前記第２スラリーを塗布する工程と、
（ｄ）前記（ｃ）工程後、前記第２面上に塗布した前記第１スラリーおよび前記第２スラリーを乾燥させることにより、前記電極板の前記第２面上に前記活物質を形成し、前記活物質上に前記有機粒子および前記無機粒子を含む第２セパレータを形成する工程と、
（ｅ）前記（ｄ）工程後、前記第１面に形成されている前記活物質および前記第１セパレータと、前記第２面に形成されている前記活物質および前記第２セパレータと、に対して、加熱下での加圧処理を施す工程と、を備えることを特徴とするリチウムイオン電池の製造方法。
【請求項７】
（ａ）電極板上に活物質を含む第１スラリーを塗布し、前記第１スラリー上に第１物質を含む第２スラリーを塗布し、前記第２スラリー上に前記第１物質とは異なる第２物質を含む第３スラリーを塗布する工程と、
（ｂ）前記（ａ）工程後、塗布した前記第１スラリー、第２スラリーおよび前記第３スラリーを乾燥させることにより、前記電極板上に前記活物質を形成し、前記活物質上に前記第１物質を含む第１絶縁膜と前記第２物質を含む第２絶縁膜からなるセパレータを形成する工程と、
（ｃ）前記（ｂ）工程後、前記活物質および前記セパレータに対して、加熱下での加圧処理を施す工程と、を備えることを特徴とするリチウムイオン電池の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載のリチウムイオン電池の製造方法であって、
前記第１物質は無機粒子であり、
前記第２物質は有機粒子であり、
前記第１絶縁膜は、前記無機粒子を含む無機絶縁膜であり、
前記第２絶縁膜は、前記有機粒子を含む有機絶縁膜であることを特徴とするリチウムイオン電池の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載のリチウムイオン電池の製造方法であって、
前記第１物質は、セラミックであり、
前記第２物質は、ポリオレフィン系樹脂であることを特徴とするリチウムイオン電池の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のリチウムイオン電池の製造方法であって、
前記第１物質は、アルミナ、あるいは、シリカであることを特徴とするリチウムイオン電池の製造方法。
【請求項１１】
請求項７に記載のリチウムイオン電池の製造方法であって、
前記第１物質は、有機粒子であり、
前記第２物質は、無機粒子であり、
前記第１絶縁膜は、前記有機粒子を含む有機絶縁膜であり、
前記第２絶縁膜は、前記無機粒子を含む無機絶縁膜であることを特徴とするリチウムイオン電池の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載のリチウムイオン電池の製造方法であって、
前記第１物質は、ポリオレフィン系樹脂であり、
前記第２物質は、セラミックであることを特徴とするリチウムイオン電池の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載のリチウムイオン電池の製造方法であって、
前記第２物質は、アルミナ、あるいは、シリカであることを特徴とするリチウムイオン電池の製造方法。
【請求項１４】
（ａ）電極板の第１面上に活物質を含む第１スラリーを塗布し、前記第１スラリー上に第１物質を含む第２スラリーを塗布し、前記第２スラリー上に前記第１物質とは異なる第２物質を含む第３スラリーを塗布する工程と、
（ｂ）前記（ａ）工程後、前記第１面上に塗布した前記第１スラリー、前記第２スラリーおよび前記第３スラリーを乾燥させることにより、前記電極板の前記第１面上に前記活物質を形成し、前記活物質上に前記第１物質を含む第１絶縁膜と前記第２物質を含む第２絶縁膜からなる第１セパレータを形成する工程と、
（ｃ）前記（ｂ）工程後、前記電極板の前記第１面とは反対側の第２面上に前記第１スラリーを塗布し、前記第１スラリー上に前記第２スラリーを塗布し、前記第２スラリー上に前記第３スラリーを塗布する工程と、
（ｄ）前記（ｃ）工程後、前記第２面上に塗布した前記第１スラリー、前記第２スラリーおよび前記第３スラリーを乾燥させることにより、前記電極板の前記第２面上に前記活物質を形成し、前記活物質上に前記第１物質を含む前記第１絶縁膜と前記第２物質を含む前記第２絶縁膜からなる第２セパレータを形成する工程と、
（ｅ）前記（ｄ）工程後、前記第１面に形成されている前記活物質および前記第１セパレータと、前記第２面に形成されている前記活物質および前記第２セパレータと、に対して、加熱下での加圧処理を施す工程と、を備えることを特徴とするリチウムイオン電池の製造方法。
【請求項１５】
（ａ）正極と、
（ｂ）負極と、
（ｃ）前記正極と前記負極のいずれか一方の電極と一体化したセパレータと、を備え、
前記セパレータは、有機粒子と無機粒子を含み、
前記有機粒子の平均粒径は、前記無機粒子の平均粒径よりも小さいことを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項１６】
請求項１５に記載のリチウムイオン電池であって、
前記有機粒子は、ポリオレフィン系樹脂から構成され、
前記無機粒子は、セラミックから構成されていることを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項１７】
請求項１６に記載のリチウムイオン電池であって、
前記無機粒子は、アルミナ、あるいは、セラミックから構成されていることを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項１８】
（ａ）正極と、
（ｂ）負極と、
（ｃ）前記正極と前記負極のいずれか一方の電極と一体化したセパレータと、を備え、
前記セパレータは、
（ｃ１）前記電極上に形成された第１絶縁膜と、
（ｃ２）前記第１絶縁膜上に形成された第２絶縁膜と、を有することを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項１９】
請求項１８に記載のリチウムイオン電池であって、
前記第１絶縁膜は、無機粒子を含む無機絶縁膜であり、
前記第２絶縁膜は、有機粒子を含む有機絶縁膜であることを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項２０】
請求項１９に記載のリチウムイオン電池であって、
前記第１絶縁膜は、セラミックを含む前記無機絶縁膜であり、
前記第２絶縁膜は、ポリオレフィン系樹脂を含む前記有機絶縁膜であることを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項２１】
請求項２０に記載のリチウムイオン電池であって、
前記第１絶縁膜は、アルミナ、あるいは、シリカを含む前記無機絶縁膜であることを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項２２】
請求項１８に記載のリチウムイオン電池であって、
前記第１絶縁膜は、有機粒子を含む有機絶縁膜であり、
前記第２絶縁膜は、無機粒子を含む無機絶縁膜であることを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項２３】
請求項２２に記載のリチウムイオン電池であって、
前記第１絶縁膜は、ポリオレフィン系樹脂を含む前記有機絶縁膜であり、
前記第２絶縁膜は、セラミックを含む前記無機絶縁膜であることを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項２４】
請求項２３に記載のリチウムイオン電池であって、
前記第２絶縁膜は、アルミナ、あるいは、シリカを含む前記無機絶縁膜であることを特徴とするリチウムイオン電池。
【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し、特に、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とを備えるリチウムイオン電池およびその製造技術に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特開２００６−１３９９７８号公報（特許文献１）がある。この特許文献１には、正極、あるいは、負極とセパレータが一体化した例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１３９９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
携帯電子機器の発達に伴い、これらの携帯電子機器の電力供給源として、繰り返し充電が可能な小型二次電池が使用されている。中でも、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、作動電圧が高いリチウムイオン電池が注目されている。リチウムイオン電池は、上述した利点を有するため、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話機などの携帯電子機器に多用されている。さらに、近年では、電気自動車用電池や電力貯蔵用電池として、高容量、高出力、かつ、高エネルギー密度を実現できる大型のリチウムイオン電池の研究開発が進められている。特に、自動車産業においては、環境問題に対応するため、動力源としてモータを使用する電気自動車や、動力源としてエンジン（内燃機関）とモータとの両方を使用するハイブリッド車の開発が進められている。このような電気自動車やハイブリッド車の電源としてもリチウムイオン電池が注目されている。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】
リチウムイオン電池は、例えば、正極活物質を塗着した正極板と、負極活物質を塗着した負極板と、正極板と負極板の接触を防止するセパレータとを捲回した電極捲回体を備えている。そして、リチウムイオン電池では、この電極捲回体が外装缶に挿入されるとともに、外装缶内に電解液が注入されている。つまり、リチウムイオン電池では、金属箔に正極活物質を塗着した正極板と、金属箔に負極活物質を塗着した負極板とが帯状に形成され、帯状に形成された正極板と負極板が直接接触しないように、セパレータを介して断面渦巻状に捲回されて電極捲回体が形成される。
【０００６】
このように、正極板と負極板とセパレータとを軸芯の回りに捲回して電極捲回体が形成されるが、通常のリチウムイオン電池では、正極板と負極板とセパレータが別部品（別体）により構成されているため、例えば、正極板とセパレータとの間に隙間が存在する。そして、リチウムイオン電池の製造工程では、上述した捲回体を形成する前に正極板と負極板を所定の大きさに切断し、加えて正極並びに負極の集電タブをやはり正極板と負極板を切断して形成する。さらに、上述した電極捲回体を形成した後、例えば、正極板に形成されている正極集電タブを正極集電リングに超音波溶着したり、負極板に形成されている負極集電タブを負極集電リングに超音波溶着する工程が存在する。さらには、電極捲回体は、外装缶（容器）に挿入されて、この外装缶に電解液を注入した後、外装缶の内部を密閉するために、外装缶と蓋とを溶接などで接続する工程が存在する。
【０００７】
具体的に、正極集電タブと正極集電リングとは、正極集電タブ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を超音波溶着で接続することが行われている。このとき使用される超音波溶着は、アルミニウムリボンと正極集電タブとを擦りつけることによる原子相互拡散によって、アルミニウムリボンと正極集電タブとを接続するものである。したがって、正極集電タブとアルミニウムリボンとを超音波溶着で接続する場合、アルミニウムリボンと正極集電タブとの擦り合いによって金属異物（アルミニウム）が発生するおそれが高くなる。同様の現象は、負極集電タブと銅リボンの接続でも生じる。つまり、負極集電タブと銅リボンとを超音波溶着で接続する場合、銅リボンと負極集電タブとの擦り合いによって金属異物（銅）が発生するおそれが高くなる。さらに、外装缶と蓋とを接続する工程で使用される溶接（アーク溶接）では、例えば、溶接屑が発生しやすくなる。
【０００８】
以上のことから、電極捲回体を形成する前後に実施される工程によって、電極捲回体の内部に金属異物が侵入するポテンシャルが高くなる。特に、通常のリチウムイオン電池では、正極板と負極板とセパレータが別部品で構成されているため、例えば、正極板とセパレータとの間に隙間が存在し、この隙間に上述した製造工程で発生した金属異物が侵入しやすくなる。このようにして、電極捲回体の内部に金属異物が侵入すると、侵入した金属異物がセパレータを突き破って、正極と負極が金属異物で短絡したり、例えば、正極とセパレータの隙間に侵入した金属異物が正極に付着すると、付着した金属異物が電解液中に溶解し、その後、負極に析出する現象が生じる。そして、負極からの析出によって成長し
た金属が正極まで達すると、正極と負極とが短絡してしまう問題点が生じる。
【０００９】
以上、通常のリチウムイオン電池である電極捲回体を形成するタイプのリチウムイオン電池を用いて説明したが、例えば、正極活物質を塗着した正極板と、負極活物質を塗着した負極板と、正極板と負極板の接触を防止するセパレータからなるリチウムイオン電池であれば、電極捲回体を形成しないラミネートタイプのリチウムイオン電池でも、正極板と負極板を所定の大きさに切断するための切断工程によって生じる金属異物が、正極板と負極板とセパレータとの間に侵入すると、金属異物がセパレータを突き破って、正極と負極が金属異物で短絡したり、例えば、正極とセパレータの隙間に侵入した金属異物が正極に付着すると、付着した金属異物が電解液中に溶解し、その後、負極に析出する現象が生じ
る。そして、負極からの析出によって成長した金属が正極まで達すると、正極と負極とが短絡してしまう問題点が生じる。
【００１０】
そこで、正極板および負極板とセパレータとの間の隙間への金属異物が侵入し，正極と負極とが短絡するのを防止するためには、正極板および負極板とセパレータとを一体化して形成し、例えば、正極とセパレータの間の隙間を無くすることが有効である。例えば、上述した特許文献1には、正極板および負極板にセパレータを直接形成することで、正極板および負極板とセパレータを一体化した例が記載されている。
【００１１】
ところが、上述した特許文献1に記載されている電池では、例えば、金属箔に活物質を塗着した電極板を乾燥し、加圧処理を実施した後に、電極板表面にスラリー状のセパレータを塗布し、乾燥することで電極板とセパレータが一体化した構造を形成している。しかし、この技術では、工程数が多く、製造コストの増大を引き起こすといった問題がある。
【００１２】
本発明の目的は，金属異物に起因する内部短絡を抑制して信頼性向上を図ることができ、なおかつ、コスト面に優れたリチウムイオン電池およびその製造技術を提供することにある。
【００１３】
本発明の前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】
【００１４】
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、次のとおりである。
【００１５】
本発明におけるリチウムイオン電池の製造方法は、（ａ）電極板上に活物質を含む第１スラリーを塗布し、前記第１スラリー上に、有機粒子と無機粒子を含む第２スラリーを塗布する工程を備える。そして、（ｂ）前記（ａ）工程後、塗布した前記第１スラリーおよび第２スラリーを乾燥させることにより、前記電極板上に前記活物質を形成し、前記活物質上に前記有機粒子および前記無機粒子を含むセパレータを形成する工程を備える。さらに、（ｃ）前記（ｂ）工程後、前記活物質および前記セパレータに対して、加熱下での加圧処理を施す工程を備える。
【００１６】
また、本発明におけるリチウムイオン電池の製造方法は、（ａ）電極板の第１面上に活物質を含む第１スラリーを塗布し、前記第１スラリー上に有機粒子と無機粒子を含む第２スラリーを塗布する工程と、（ｂ）前記（ａ）工程後、前記第１面上に塗布した前記第１スラリーおよび前記第２スラリーを乾燥させることにより、前記電極板の前記第１面上に前記活物質を形成し、前記活物質上に前記有機粒子および前記無機粒子を含む第１セパレータを形成する工程と、を備える。そして、（ｃ）前記（ｂ）工程後、前記電極板の前記第１面とは反対側の第２面上に前記第１スラリーを塗布し、前記第１スラリー上に前記第２スラリーを塗布する工程と、（ｄ）前記（ｃ）工程後、前記第２面上に塗布した前記第１スラリーおよび前記第２スラリーを乾燥させることにより、前記電極板の前記第２面上に前記活物質を形成し、前記活物質上に前記有機粒子および前記無機粒子を含む第２セパレータを形成する工程と、を備える。さらに、（ｅ）前記（ｄ）工程後、前記第１面に形成されている前記活物質および前記第１セパレータと、前記第２面に形成されている前記活物質および前記第２セパレータと、に対して、加熱下での加圧処理を施す工程と、を備える。
【００１７】
また、本発明におけるリチウムイオン電池の製造方法は、（ａ）電極板上に活物質を含む第１スラリーを塗布し、前記第１スラリー上に第１物質を含む第２スラリーを塗布し、前記第２スラリー上に前記第１物質とは異なる第２物質を含む第３スラリーを塗布する工程を備える。さらに、（ｂ）前記（ａ）工程後、塗布した前記第１スラリー、第２スラリーおよび前記第３スラリーを乾燥させることにより、前記電極板上に前記活物質を形成し、前記活物質上に前記第１物質を含む第１絶縁膜と前記第２物質を含む第２絶縁膜からなるセパレータを形成する工程を備える。そして、（ｃ）前記（ｂ）工程後、前記活物質および前記セパレータに対して、加熱下での加圧処理を施す工程を備える。
【００１８】
さらに、本発明におけるリチウムイオン電池の製造方法は、（ａ）電極板の第１面上に活物質を含む第１スラリーを塗布し、前記第１スラリー上に第１物質を含む第２スラリーを塗布し、前記第２スラリー上に前記第１物質とは異なる第２物質を含む第３スラリーを塗布する工程を備える。そして、（ｂ）前記（ａ）工程後、前記第１面上に塗布した前記第１スラリー、前記第２スラリーおよび前記第３スラリーを乾燥させることにより、前記電極板の前記第１面上に前記活物質を形成し、前記活物質上に前記第１物質を含む第１絶縁膜と前記第２物質を含む第２絶縁膜からなる第１セパレータを形成する工程を備える。さらに、（ｃ）前記（ｂ）工程後、前記電極板の前記第１面とは反対側の第２面上に前記第１スラリーを塗布し、前記第１スラリー上に前記第２スラリーを塗布し、前記第２スラリー上に前記第３スラリーを塗布する工程を備える。次に、（ｄ）前記（ｃ）工程後、前記第２面上に塗布した前記第１スラリー、前記第２スラリーおよび前記第３スラリーを乾燥させることにより、前記電極板の前記第２面上に前記活物質を形成し、前記活物質上に前記第１物質を含む前記第１絶縁膜と前記第２物質を含む前記第２絶縁膜からなる第２セパレータを形成する工程を備える。続いて、（ｅ）前記（ｄ）工程後、前記第１面に形成されている前記活物質および前記第１セパレータと、前記第２面に形成されている前記活物質および前記第２セパレータと、に対して、加熱下での加圧処理を施す工程と、を備える。
【００１９】
本発明におけるリチウムイオン電池は、（ａ）正極と、（ｂ）負極と、（ｃ）前記正極と前記負極のいずれか一方の電極と一体化したセパレータと、を備え、前記セパレータは、有機粒子と無機粒子を含み、前記有機粒子の平均粒径は、前記無機粒子の平均粒径よりも小さいことを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明におけるリチウムイオン電池は、（ａ）正極と、（ｂ）負極と、（ｃ）前記正極と前記負極のいずれか一方の電極と一体化したセパレータと、を備え、前記セパレータは、（ｃ１）前記電極上に形成された第１絶縁膜と、（ｃ２）前記第１絶縁膜上に形成された第２絶縁膜と、を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２１】
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。
【００２２】
金属異物に起因する内部短絡を抑制して、信頼性向上を図ることができる。また、コスト面に優れたリチウムイオン電池を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】リチウムイオン電池の模式的な構成を示す図である。
【図２】円筒形のリチウムイオン電池の内部構造を示す断面図である。
【図３】本発明者が検討した技術において、電極捲回体を構成する前段階の構成要素を示す図である。
【図４】本発明者が検討した技術において、正極、第１セパレータ、負極、および、第２セパレータを軸芯の回りに捲回して電極捲回体を形成する様子を示す模式図である。
【図５】実施の形態１における正極および負極の構成を示す断面図である。
【図６】実施の形態１におけるセパレータ付き正極と、負極とを重ね合わせた状態を示す図である。
【図７】軸芯の回りに、セパレータ付き正極と負極とを捲回させる様子を示す図である。
【図８】第１変形例の構成を示す断面図である。
【図９】第２変形例の構成を示す断面図である。
【図１０】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図１１】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図１２】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図１３】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図１４】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図１５】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図１６】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図１７】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図１８】実施の形態１で使用する塗布装置の一例を示す図である。
【図１９】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図２０】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図２１】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図２２】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図２３】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図２４】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図２５】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図２６】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図２７】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図２８】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図２９】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図３０】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図３１】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図３２】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図３３】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図３４】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図３５】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図３６】実施の形態２におけるセパレータ付き正極の構成を示す図である。
【図３７】実施の形態２におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図３８】実施の形態２におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図３９】実施の形態２におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図４０】実施の形態２におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図４１】実施の形態２におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図４２】実施の形態２におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図４３】実施の形態２におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図４４】実施の形態２におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図４５】実施の形態２におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図４６】実施の形態３におけるセパレータ付き正極の構成を示す図である。
【図４７】実施の形態３におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図４８】実施の形態３におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図４９】実施の形態３におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図５０】実施の形態３におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図５１】実施の形態３におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下の実施の形態において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、補足説明等の関係にある。
【００２５】
また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）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等を除き、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よい。
【００２６】
さらに、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。
【００２７】
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は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についても同様である。
【００２８】
また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、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。
【００２９】
（実施の形態１）
＜リチウムイオン電池の概要＞
リチウムは、酸化還元電位が−３．０３Ｖ（ｖｓ．ＮＨＥ）であり、地球上に存在する最も卑な金属である。電池の電圧は、正極と負極との電位差によって決まるので、リチウムを負極活物質に使用すると、最も高い起電力が得られる。また、リチウムの原子量は６．９４であり、密度も０．５３４ｇ／ｃｍ３であってともに小さいことから、単位電気量あたりの重量が小さく、エネルギー密度も高くなる。したがって、リチウムを負極活物質に使用すると小型で軽量の電池を製造することができる。
【００３０】
このように、リチウムは電池の負極活物質として魅力的な物質であるが、充放電可能な二次電池に適用する場合に問題が生じる。すなわち、リチウムを負極に使用した電池で充放電を繰り返すと、リチウムの溶解による放電反応と、リチウムの析出による充電反応が起こる。この場合、繰り返し充電によって、リチウムの析出反応が生じるため、二次電池の性能劣化や安全性に問題が生じる。例えば、充電過程で生成されるリチウムは活性表面で電解液溶媒と反応し、その一部はＳＥＩ（Solid Electrolyte Interface）（固定電解質界面）と呼ばれる皮膜の形成に消費される。このため、電池の内部抵抗が高くなり、放電効率も低下してくる。つまり、充放電のサイクルを繰り返すごとに電池容量が小さくなる。さらに、急速に充電すると、リチウムは針状・樹枝状の結晶形態（リチウムデンドライト）で析出し、二次電池での様々なトラブルを引き起こす元となる。例えば、リチウムデンドライトは、比表面積が大きく、副反応による電流効率の低下を加速するとともに、針状であるためにセパレータを突き破って正極と負極との間の内部短絡を引き起こすこともある。このような状態になると、自己放電が大きく電池として使用できなくなったり、内部短絡による発熱でガス噴出や発火に至る場合もある。以上のことから、リチウムを負極に使用した二次電池では、性能劣化や安全性に問題が生じることがわかる。
【００３１】
そこで、溶解と析出という従来の原理と相違する原理の新型二次電池が検討されている。具体的には、正極と負極の両方にリチウムイオンを挿入・放出する活物質を使用する二次電池が検討されている。この二次電池の充放電過程では、リチウムの溶解と析出という現象は起こらず、リチウムイオンが電極活物質の間で挿入・脱離されるだけである。このタイプの二次電池は、「ロッキング・チェア」型、あるいは、「シャトルコック」型と呼ばれており、充放電の繰り返しに対して、リチウムイオンが挿入・脱離されるだけであるので、安定であるという特徴がある。この種類の電池を本明細書ではリチウムイオン電池と呼ぶことにする。上述したように、リチウムイオン電池では、正極と負極の両方とも充放電においてその構造は変化せず、リチウムイオンが挿入・脱離されるだけであるので（ただし、活物質の結晶格子は、リチウムイオンの挿入・脱離に対して膨張収縮する）、格段に長寿命のサイクル特性を有するとともに、電極に金属リチウムを使用しないので、安全性も飛躍的に高まっているという特徴を有する。
【００３２】
ここで、リチウムイオンを挿入・脱離できる材料が電極の活物質に使用されるが、この活物質に要求される条件は以下に示すようなものである。すなわち、リチウムイオンという有限の大きさのイオンが挿入・脱離するので、リチウムイオンの納まるべきサイト（位置）と、リチウムイオンが拡散可能なチャンネル（経路）が活物質に必要とされる。さらに、活物質には、リチウムイオンの挿入（吸蔵）に伴い電子が材料中に導入される必要がある。
【００３３】
以上のような条件を満たす正極活物質としては、リチウム含有遷移金属酸化物が挙げられる。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代表的な正極活物質として挙げられるが、これらに限定されるものではない。具体的に、正極活物質としては、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、上述したサイトとチャンネルが確保されるもの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として使用してもよい。
【００３４】
さらに、上述した条件を満たす負極活物質として、結晶質の炭素材料や非晶質の炭素材料を使用することができる。ただし、負極活物質はこれらの物質に限定されるものではなく、例えば、天然黒鉛や、人造の各種黒鉛剤、コークスなどの炭素材料などを使用してもよい。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。
【００３５】
＜リチウムイオン電池の模式的な構成＞
以下に、上述したリチウムイオン電池の模式的な構成について図面を参照しながら説明する。図１は、リチウムイオン電池の模式的な構成を示す図である。図１において、リチウムイオン電池は、外装缶ＣＳを有しており、この外装缶ＣＳの内部に電解液ＥＬが充填されている。この電解液ＥＬが充填されている外装缶ＣＳには、正極板ＰＥＰと負極板ＮＥＰが対向して設けられており、対向して設けられた正極板ＰＥＰと負極板ＮＥＰの間にセパレータＳＰが配置されている。
【００３６】
そして、正極板ＰＥＰには、正極活物質が塗着されており、負極板ＮＥＰには負極活物質が塗着されている。例えば、正極活物質は、リチウムイオンを挿入・脱離可能なリチウム含有遷移金属酸化物から形成されている。図１では、このリチウム含有遷移金属酸化物が正極板ＰＥＰに塗着されている様子を模式的に示している。つまり、図１には、正極板ＰＥＰに塗着されているリチウム含有遷移金属酸化物として、酸素と金属原子とリチウムが配置されている模式的な結晶構造が示されている。この正極板ＰＥＰと正極活物質により正極が構成されている。
【００３７】
一方、例えば、負極活物質は、リチウムイオンを挿入・脱離可能な炭素材料から形成されている。図１では、この炭素材料が負極板ＮＥＰに塗着されている様子を模式的に示している。つまり、図１には、負極板ＮＥＰに塗布されている炭素材料として、炭素が配置されている模式的な結晶構造が示されている。この負極板ＮＥＰと負極活物質により負極が構成されている。
【００３８】
セパレータＳＰは、正極と負極との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。セパレータＳＰとしては、例えば、従来技術として、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、あるいは、これらの材料の組み合わせから構成されている。
【００３９】
電解液ＥＬは、非水電解液が使用される。リチウムイオン電池は、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、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート、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。
【００４０】
＜充放電のメカニズム＞
リチウムイオン電池は上記のように構成されており、以下に充放電のメカニズムについて説明する。まず、充電のメカニズムについて説明する。図１に示すように、リチウムイオン電池を充電する際、正極と負極との間に充電器ＣＵを接続する。この場合、リチウムイオン電池では、正極活物質内に挿入されているリチウムイオンが脱離し、電解液ＥＬ中に放出される。このとき、正極活物質からリチウムイオンが脱離することにより、正極から充電器へ電子が流れる。そして、電解液ＥＬ中に放出されたリチウムイオンは、電解液ＥＬ中を移動し、微多孔質膜からなるセパレータＳＰを通過して、負極に到達する。この負極に到達したリチウムイオンは、負極を構成する負極活物質内に挿入される。このとき、負極活物質にリチウムイオンが挿入することにより、負極に電子が流れ込む。このようにして、充電器を介して正極から負極に電子が移動することにより充電が完了する。
【００４１】
続いて、放電のメカニズムについて説明する。図１に示すように、正極と負極の間に外部負荷を接続する。すると、負極活物質内に挿入されていたリチウムイオンが脱離して電解液ＥＬ中に放出される。このとき、負極から電子が放出される。そして、電解液ＥＬ中に放出されたリチウムイオンは、電解液ＥＬ中を移動し、微多孔質膜からなるセパレータＳＰを通過して、正極に到達する。この正極に到達したリチウムイオンは、正極を構成する正極活物質内に挿入される。このとき、正極活物質にリチウムイオンが挿入することにより、正極に電子が流れ込む。このようにして、負極から正極に電子が移動することにより放電が行われる。言い換えれば、正極から負極に電流が流れて負荷を駆動することができる。以上のようにして、リチウムイオン電池においては、リチウムイオンを正極活物質と負極活物質との間で挿入・脱離することにより、充放電することができる。
【００４２】
＜リチウムイオン電池の構成＞
次に、実際のリチウムイオン電池ＬＩＢの構成例について説明する。図２は、円筒形のリチウムイオン電池ＬＩＢの内部構造を示す断面図である。図２に示すように、底部を有する円筒形の外装缶ＣＳの内部には、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１、ＳＰ２と負極ＮＥＬ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、負極ＮＥＬは外装缶ＣＳの底部に設けられている負極リード板ＮＴと電気的に接続されており、正極ＰＥＬは外装缶ＣＳの上部に設けられている正極リード板ＰＴと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の内部には電解液が注入されている。そして、外装缶ＣＳは、電池蓋ＣＡＰにより密閉されている。
【００４３】
正極ＰＥＬは、正極活物質ＰＡＳと結着剤（バインダ）を含有する塗液を正極板（正極集電体）ＰＥＰに塗布して乾燥させた後、加圧することにより形成されている。この正極ＰＥＬの上端部には複数の矩形状の正極集電タブＰＴＡＢが形成されており、この複数の正極集電タブＰＴＡＢが正極集電リングＰＲと接続されている。そして、この正極集電リングＰＲが正極リード板ＰＴと電気的に接続されている。したがって、正極ＰＥＬは、正極集電タブＰＴＡＢおよび正極集電リングＰＲを介して正極リード板ＰＴと電気的に接続されていることになる。複数の正極集電タブＰＴＡＢは、正極ＰＥＬの低抵抗化および電流の取り出しを迅速にするために設けられている。
【００４４】
正極ＰＥＬを構成する正極活物質ＰＡＳ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に代表される上述した材料を使用することができる。また、結着剤は、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、正極板には、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。
【００４５】
負極ＮＥＬは、負極活物質ＮＡＳと結着剤（バインダ）を含有する塗液を負極板（負極集電体）ＮＥＰに塗布して乾燥させた後、加圧することにより形成されている。この負極ＮＥＬの下端部には複数の矩形状の負極集電タブＮＴＡＢが形成されており、この複数の負極集電タブＮＴＡＢが負極集電リングＮＲと接続されている。そして、この負極集電リングＮＲが負極リード板ＮＴと電気的に接続されている。したがって、負極ＮＥＬは、負極集電タブＮＴＡＢおよび負極集電リングＮＲを介して負極リード板ＮＴと電気的に接続されていることになる。
【００４６】
負極ＮＥＬを構成する負極活物質ＮＡＳは、例えば、炭素材料などに代表される上述した材料を使用することができる。また、結着剤は、例えば、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、負極板には、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。
【００４７】
＜本発明者が見出した課題＞
まず、従来の電極捲回体の詳細な構成について説明する。図３は、電極捲回体を構成する前段階の構成要素を示す図である。図３において、電極捲回体を構成する構成要素は、正極ＰＥＬ、セパレータＳＰ１、負極ＮＥＬ、および、セパレータＳＰ２である。このとき、正極ＰＥＬは、正極板ＰＥＰの両面に正極活物質ＰＡＳが塗布された構造をしており、負極ＮＥＬは、負極板ＮＥＰの両面に負極活物質ＮＡＳが塗布された構造をしている。そして、正極ＰＥＬの上辺側には矩形状の正極集電タブＰＴＡＢが複数形成されている。同様に、負極ＮＥＬの下辺側には矩形状の負極集電タブＮＴＡＢが複数形成されている。すなわち、従来技術においては、正極ＰＥＬや負極ＮＥＬと、セパレータＳＰ１やセパレータＳＰ２は、別部品（別体）として構成されている。
【００４８】
具体的に、従来技術における電極捲回体ＷＲＦの構成について説明する。図４は、正極ＰＥＬ、セパレータＳＰ１、負極ＮＥＬ、および、セパレータＳＰ２を軸芯ＣＲの回りに捲回して電極捲回体ＷＲＦを形成する様子を示す模式図である。図４に示すように、正極ＰＥＬと負極ＮＥＬの間に別部品であるセパレータＳＰ１を挟み、かつ、別部品であるセパレータＳＰ１とセパレータＳＰ２で負極ＮＥＬを挟むようにして、正極ＰＥＬ、セパレータＳＰ１、負極ＮＥＬ、および、セパレータＳＰ２が捲回される。このとき、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る一方、負極ＮＥＬに形成されている負極集電タブ（図示せず）は電極捲回体ＷＲＦの下部側に配置される。以上のようにして、従来技術における電極捲回体ＷＲＦが構成されている。
【００４９】
通常のリチウムイオン電池では、正極板と負極板とセパレータが別部品（別体）により構成されているため、電極捲回体ＷＲＦを形成した後でも、例えば、正極板とセパレータとの間に隙間が存在する。そして、リチウムイオン電池の製造工程では、上述した捲回体を形成する前に正極板と負極板を所定の大きさに切断し、加えて正極並びに負極の集電タブをやはり正極板と負極板を切断して形成する。さらに、電極捲回体を形成した後、例えば、正極板に形成されている正極集電タブを正極集電リングに超音波溶着したり、負極板に形成されている負極集電タブを負極集電リングに超音波溶着する工程が存在する。さらには、電極捲回体は外装缶（容器）に挿入されて、この外装缶に電解液を注入した後、外装缶の内部を密閉するために、外装缶と蓋とを溶接などで接続する工程が存在する。
【００５０】
具体的に、正極集電タブと正極集電リングとは、正極集電タブ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を超音波溶着で接続することが行われている。このとき使用される超音波溶着は、アルミニウムリボンと正極集電タブとを擦りつけることによる原子相互拡散によって、アルミニウムリボンと正極集電タブとを接続するものである。したがって、正極集電タブとアルミニウムリボンとを超音波溶着で接続する場合、アルミニウムリボンと正極集電タブとの擦り合いによって金属異物（アルミニウム）が発生するおそれが高くなる。同様の現象は、負極集電タブと銅リボンの接続でも生じる。つまり、負極集電タブと銅リボンとを超音波溶着で接続する場合、銅リボンと負極集電タブとの擦り合いによって金属異物（銅）が発生するおそれが高くなる。さらに、外装缶と蓋とを接続する工程で使用される溶接（アーク溶接）では、例えば、溶接屑が発生しやすくなる。
【００５１】
以上のことから、電極捲回体を形成する前後に実施される工程によって、電極捲回体の内部に金属異物が侵入するポテンシャルが高くなる。特に、通常のリチウムイオン電池では、正極板と負極板とセパレータが別部品で構成されているため、例えば、正極板とセパレータとの間に隙間が存在し、この隙間に上述した製造工程で発生した金属異物が侵入しやすくなる問題点がある。
【００５２】
このようにして発生した金属異物が電極捲回体ＷＲＦの内部に侵入すると、正極と負極との間で内部短絡が引き起こされる可能性がある。具体的に、電極捲回体の内部に金属異物が侵入する状態とは、正極板とセパレータとの間に形成されている隙間や負極板とセパレータとの間に形成されている隙間に金属異物が浸入する状態を意味している。例えば、金属異物が銅の場合、隙間に浸入した銅が正極に付着すると、正極の高い電位によって銅が酸化され（電子が奪われ）、金属イオンとなって電解液中に溶解する。そして、この金属イオンが負極に到達すると、金属イオンが還元されて（電子が供給されて）金属（銅）として負極に析出する。このようなメカニズムによって負極に金属が析出し続けると、負極から成長した金属がセパレータの孔を通過して正極に達し、この析出した金属を介して正極と負極が内部短絡するのである。一方、金属異物がアルミニウムの場合、酸化還元反応による溶解・析出の現象は生じないが、侵入する金属異物の大きさが大きくなると、セパレータを突き破って正極と負極が金属異物（アルミニウム）により内部短絡する。正極と負極が内部短絡すると、リチウムイオン電池として機能しなくなる。このように、リチウムイオン電池の製造工程では、金属異物が発生する可能性があり、発生した金属異物が、正極板とセパレータとの間に形成されている隙間や負極板とセパレータとの間に形成されている隙間に侵入すると、正極と負極が内部短絡するおそれがあることがわかる。
【００５３】
そこで、本実施の形態１では、金属異物に起因する内部短絡を抑制して、リチウムイオン電池の信頼性向上を図ることができる工夫を施している。以下に、この工夫を施した本実施の形態１における技術的思想について説明する。
【００５４】
＜本実施の形態１における特徴＞
本実施の形態１における技術的思想は、例えば、正極とセパレータが別部品の状態で電極捲回体を形成した場合に、正極とセパレータとの間に隙間が生じ、この隙間に金属異物が侵入することで、リチウムイオン電池に内部短絡が発生するポテンシャルが高まることに着目している。そして、この着目点を考慮し、本実施の形態１では、電極捲回体を構成した場合でも、例えば、正極とセパレータとの間に形成される隙間が無くなれば、金属異物がリチウムイオン電池の内部に侵入することを抑制できるため、リチウムイオン電池の信頼性を向上することができることに基づいてなされたものである。そして、本実施の形態１における基本思想に基づき、以下に示す本実施の形態１の特徴が想到されている。この本実施の形態１における特徴について説明する。
【００５５】
本実施の形態１における特徴は、例えば、正極とセパレータを一体的に形成すれば、そもそも、正極とセパレータとの間に隙間が生じなくなるので、正極とセパレータとの間に金属異物が侵入することを防止できるのではないかという知見に基づいてなされている。そして、本実施の形態１では、この知見を具現化することによって、本実施の形態１の特徴を実現している。つまり、本実施の形態１では、例えば、正極とセパレータとを一体的に形成し、正極とセパレータとの間に隙間が存在しないように構成することに特徴がある。言い換えれば、正極とセパレータが一体化しているということは、正極とセパレータが接着しているということもできる。具体的に、正極とセパレータが一体的に構成されている構成について、図面を参照しながら説明する。
【００５６】
図５は、本実施の形態１における正極ＰＥＬおよび負極ＮＥＬの構成を示す断面図である。図５に示すように、まず、正極ＰＥＬは、例えば、アルミニウムからなる正極板ＰＥＰを有しており、この正極板ＰＥＰの両面に、例えば、コバルト酸リチウムなどからなる正極活物質ＰＡＳが形成されている。そして、正極板ＰＥＰの両面に形成された正極活物質ＰＡＳと接着するように、セパレータＳＰ１およびセパレータＳＰ２が形成されている。すなわち、本実施の形態１では、例えば、正極ＰＥＬの第１面に形成された正極活物質ＰＡＳと接着するようにセパレータＳＰ１が形成され、かつ、正極ＰＥＬの第１面とは反対側の第２面に形成された正極活物質ＰＡＳと接着するセパレータＳＰ２が形成されている。このように、本実施の形態１では、正極板ＰＥＰと正極活物質ＰＡＳからなる正極ＰＥＬと、セパレータＳＰ１およびセパレータＳＰ２が一体的に形成されている。したがって、本実施の形態１によれば、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１との間、あるいは、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ２の間に隙間が存在しないことから、正極ＰＥＬに付着する金属異物の侵入を防止することができる。この結果、金属異物によるリチウムイオン電池内の内部短絡を防止することができ、これによって、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。
【００５７】
一方、図５に示すように、負極ＮＥＬは、例えば、銅からなる負極板ＮＥＰの両面に、例えば、炭素材料（カーボン材料）からなる負極活物質ＮＡＳが形成された構造をしている。このようにして、本実施の形態１におけるセパレータＳＰ１（ＳＰ２）付き正極ＰＥＬと、負極ＮＥＬが構成されている。
【００５８】
例えば、図３に示す従来技術では、正極ＰＥＬ、セパレータＳＰ１、セパレータＳＰ２、および、負極ＮＥＬが別部品（別体）で構成されているため、図４に示すように、電極捲回体ＷＲＦを形成した場合、必ず、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１（セパレータＳＰ２）の間に隙間が生じてしまう。この結果、従来技術では、その後の組立工程で実施される超音波溶着やアーク溶接で発生した金属異物が上述した隙間に侵入するポテンシャルが高まる。そして、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１（セパレータＳＰ２）との間に形成された隙間に金属異物が侵入すると、金属異物に起因するリチウムイオン電池の内部短絡が生じることから、リチウムイオン電池の信頼性が低下してしまう。
【００５９】
これに対し、本実施の形態１では、図５に示すように、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１とセパレータＳＰ２が一体的に形成されている。言い換えれば、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１、あるいは、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ２は接着している。このため、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１の間、および、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ２の間に隙間が生じる余地はない。したがって、本実施の形態１によれば、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１との間、あるいは、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ２の間に隙間が存在しないことから、正極ＰＥＬに付着する金属異物の侵入を防止することができる。この結果、金属異物によるリチウムイオン電池内の内部短絡を防止することができ、これによって、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。
【００６０】
具体的に、本実施の形態１におけるセパレータＳＰ１（ＳＰ２）付き正極ＰＥＬと負極ＮＥＬとを捲回して電極捲回体ＷＲＦを形成する状態について説明する。図６は、本実施の形態１におけるセパレータＳＰ１（ＳＰ２）付き正極ＰＥＬと、負極ＮＥＬとを重ね合わせた状態を示している。そして、このようにセパレータＳＰ１（ＳＰ２）付き正極ＰＥＬと負極ＮＥＬとを重ね合わせた状態で、図７に示すように、軸芯ＣＲの回りに、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）付き正極ＰＥＬと負極ＮＥＬとを捲回させる。このとき、図７に示すように、正極ＰＥＬの両面には、セパレータＳＰ１およびセパレータＳＰ２が接着しているので、電極捲回体ＷＲＦを形成した後も、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１の間、あるいは、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ２の間に隙間が形成されないことがわかる。
【００６１】
ここで、本実施の形態１で重要な点は、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１およびセパレータＳＰ２を一体的に形成している点である。つまり、本実施の形態１では、正極ＰＥＬの両面にセパレータＳＰ１とセパレータＳＰ２を接着させるように構成することにより、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１、あるいは、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ２との間に隙間が生じないようにしている。このように正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１とセパレータＳＰ２とを一体的に形成しているのは、以下に示す理由による。すなわち、本発明者が新たに見出した課題の欄で説明したように、正極ＰＥＬに、例えば、銅などの金属異物が付着すると、正極ＰＥＬに付着した金属異物が電解液中に溶解し、電解液に溶解した金属異物が負極ＮＥＬに析出する。この現象が継続すると、負極ＮＥＬに析出した金属異物が正極ＰＥＬに達して、正極ＰＥＬと負極ＮＥＬとの内部短絡を引き起こすことになる。したがって、金属異物の溶解・析出というメカニズムによるリチウムイオン電池の内部短絡は、正極ＰＥＬに金属異物が付着することが原因となる。このことは、金属異物の溶解・析出というメカニズムによるリチウムイオン電池の内部短絡を効果的に抑制するためには、正極ＰＥＬに金属異物が付着しないようにすることが重要であることがわかる。このことから、本実施の形態１では、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１およびセパレータＳＰ２を一体的に形成している。この構成によれば、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１の間、あるいは、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ２の間に隙間が無くなるので、隙間から金属異物が侵入して、正極ＰＥＬに付着することを防止できる。つまり、本実施の形態１では、リチウムイオン電池の内部短絡を発生させる一因として考えられている金属異物の溶解・析出を防止する観点からなされたものであり、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１およびセパレータＳＰ２を一体的に形成することによって、金属異物の溶解・析出によるリチウムイオン電池の内部短絡を効果的に防止することができるのである。
【００６２】
ただし、本実施の形態１における特徴構成によれば、隙間を無くすことができるので、金属異物の溶解・析出によるリチウムイオン電池の内部短絡を防止できるだけでなく、大きな金属異物自体の侵入も防止することができ、これによって、大きな金属異物自体がセパレータＳＰ１（ＳＰ２）を突き破ることによる正極ＰＥＬと負極ＮＥＬとの短絡も防止することができる。すなわち、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１およびセパレータＳＰ２を一体的に形成するという本実施の形態１の特徴構成は、金属異物の溶解・析出というメカニズムによるリチウムイオン電池の内部短絡を防止することができるとともに、大きな金属異物が直接セパレータＳＰ１（ＳＰ２）を突き破ることによるリチウムイオン電池の内部短絡も防止することができるのである。言い換えれば、本実施の形態１における特徴構成によれば、主に、サイズの小さな金属異物による溶解・析出現象による内部短絡から、主に、サイズの大きな金属異物でのセパレータＳＰ１（ＳＰ２）を直接突き破ることによる内部短絡という異なるメカニズムに起因する内部短絡を効果的に防止することができる。つまり、本実施の形態１における特徴によれば、サイズの小さな金属異物による内部短絡からサイズの大きな金属異物による内部短絡まで、幅広くリチウムイオン電池の内部短絡を防止することができ、この結果、リチウムイオン電池の充分な信頼性向上を図ることができる。
【００６３】
以上のように本実施の形態１における構成によれば、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１およびセパレータＳＰ２を一体的に形成している。これにより、リチウムイオン電池の内部短絡を抑制することができるが、さらに、本実施の形態１では、たとえ、リチウムイオン電池に内部短絡が生じても、熱暴走をストップさせる安全上の対策を施している。つまり、本実施の形態１では、リチウムイオン電池の内部短絡の発生を充分に抑制するとともに、たとえ、内部短絡が発生しても熱暴走を抑制する手段を設けているのである。以下に、この安全を確保するための工夫点について説明する。
【００６４】
本実施の形態１のさらなる特徴は、セパレータＳＰ１やセパレータＳＰ２に使用される材料にある。つまり、本実施の形態１で使用されるセパレータＳＰ１やセパレータＳＰ２の材料は、従来技術における材料と異なる。なぜなら、本実施の形態１では、後述するように、セパレータＳＰ１やセパレータＳＰ２の製造工程が従来技術と異なるとともに、セパレータＳＰ１やセパレータＳＰ２と正極ＰＥＬとを接着させる必要があるからである。すなわち、従来技術におけるセパレータは、正極ＰＥＬと別部品（別体）で構成されているとともに、正極ＰＥＬと接着していない構成をしているのに対し、本実施の形態１におけるセパレータＳＰ１（ＳＰ２）は、正極ＰＥＬと接着して一体的に形成されているからである。具体的に、本実施の形態１におけるセパレータＳＰ１（ＳＰ２）は、例えば、バインダ（結着剤）と絶縁物質であるセラミックと有機材料とを含む材料から構成することができる。このときのセラミックとしては、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やシリカ（ＳｉＯ２）を挙げることができる。これにより、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）の耐熱性を向上させることができる。また、有機材料としては、高密度ポリエチレン（融点：１３０℃〜１３７℃）や直鎖状低密度ポリエチレン（融点：１２２℃〜１２４℃）などに代表されるポリオレフィン系樹脂を挙げることができる。
【００６５】
特に、本実施の形態１では、正極ＰＥＬと一体的に形成されるセパレータＳＰ１（ＳＰ２）の構成材料に、無機材料（セラミック）よりも融点の低い有機材料が含まれている点に特徴がある。つまり、本実施の形態１では、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）として、ポリオレフィン系樹脂に代表される有機材料を含んでいる。この有機材料は、電池短絡による異常電流、急激な内圧や温度の上昇および発火を防ぐという機能も合わせもっている。つまり、本実施の形態１におけるセパレータＳＰ１（ＳＰ２）は、正極と負極の電気的接触を防止し、かつ、リチウムイオンを通過させる機能の他に、短絡と過充電防止のための熱ヒューズとしての機能を有していることになる。この有機材料の持つシャットダウン機能によって、リチウムイオン電池の安全性を保つことができる。例えば、リチウムイオン電池が何らかの原因で外部短絡を引き起こした場合、瞬時ではあるが大電流が流れ、ジュール熱により異常に温度が上昇するおそれがある。このとき、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）にセラミックよりも融点の低い有機材料が含まれている場合、短絡により温度の異常上昇が生じても、セラミックよりも融点の低い有機材料が溶融し、これによって、融点近傍で空孔（微細孔）が閉塞するため、正極と負極との間のリチウムイオンの透過を阻止することができる。言い換えれば、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）に、セラミックよりも融点の低い有機材料を含有させることにより、外部短絡時に電流を遮断し、リチウムイオン電池の内部の温度上昇をストップさせることができる。つまり、本実施の形態１によれば、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）をセラミック（無機材料）と、セラミックよりも融点の低い有機材料の両方を含むように構成しているため、耐熱性に優れながら、短絡時における異常電流を遮断するシャットダウン機能を持たせることができる。この結果、本実施の形態１によれば、安全性が高く、信頼性に優れたリチウムイオン電池を提供することができる。
【００６６】
このとき、本実施の形態１では、有機材料を構成する有機粒子の平均粒径が無機材料（セラミック）を構成する無機粒子の平均粒径よりも小さいことが望ましい。なぜなら、有機材料を構成する有機粒子の平均粒径が小さくなるということは、それだけ、有機粒子が密に充填されることを意味し、これによって、有機粒子が溶融した際、空孔（微細孔）が閉塞しやすくなり、有機粒子によるシャットダウン機能を充分に発揮させることができるからである。具体的には、例えば、有機粒子の平均粒径は、１μｍであり、無機粒子の平均粒径は、４μｍである。
【００６７】
ここで、有機粒子や無機粒子の粒径は、例えば、レーザ回折・散乱法を使用することにより測定することができる。このレーザ回折・散乱法とは、粒子にレーザビームを照射すると、粒子から回折散乱光が発生することを利用した測定法である。このとき、回折散乱光の光強度分布は、粒子サイズごとに相違するため、回折散乱光の光強度分布を検出・解析することにより、粒度分布を測定することができる。そして、平均粒径とは、粉体（粒子）の粒度分布をある粒子径を境界にして２つの領域に分けた場合、粒径の大きな領域と粒径の小さな領域が等しくなる粒子径として定義される。この平均粒子径は、一般的に、「ｄ５０」と呼ばれている。
【００６８】
以上のように、本実施の形態１によれば、正極ＰＥＬの両面にセパレータＳＰ１とセパレータＳＰ２を接着して一体化するように構成しているので、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１の間、あるいは、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ２の間に生じる隙間を無くすことができる。この結果、金属異物によるリチウムイオン電池内の内部短絡を防止することができ、これによって、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。
【００６９】
そして、本実施の形態１におけるリチウムイオン電池によれば、製造工程（組立工程）中に発生する金属異物に起因する内部短絡を抑制することができるので、リチウムイオン電池の製造歩留まりを向上させることができる。この結果、本実施の形態１によれば、リチウムイオン電池のコスト削減も実現できる。特に、本実施の形態１では、製造歩留まりの向上によるコスト削減の効果の他に、セパレータを別部品として用意する必要がなくなる観点からも、リチウムイオン電池のコスト削減を図ることができる。例えば、従来のリチウムイオン電池では、別部品であるセパレータのコストが高いため、リチウムイオン電池のコスト削減を図ることが困難であったが、本実施の形態１では、別部品であるセパレータを用意する必要が無くなるとともに、別部品であるセパレータを製造する設備も不要となることから、リチウムイオン電池の大幅なコスト削減効果が期待できる。つまり、後述するように、本実施の形態１では、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１（ＳＰ２）を一体的に形成するため、正極ＰＥＬを製造する工程を多少変更するだけでよく、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）自体を製造する設備を設ける必要がなくなるので、リチウムイオン電池のコスト削減を図ることができる。
【００７０】
さらに、本実施の形態１では、無機材料よりも融点の低い有機材料と、無機材料とを含むようにセパレータＳＰ１（ＳＰ２）を構成している。これにより、本実施の形態１によれば、耐熱性に優れながら、短絡時における異常電流を遮断するシャットダウン機能を有するセパレータＳＰ１（ＳＰ２）を提供することができる。この結果、本実施の形態１によれば、安全性が高く、信頼性に優れたリチウムイオン電池を提供することができる。
【００７１】
本実施の形態１では、特に、金属異物の溶解・析出というメカニズムによるリチウムイオン電池の内部短絡を防止する観点と、大きな金属異物が直接セパレータＳＰ１（ＳＰ２）を突き破ることによるリチウムイオン電池の内部短絡も防止する観点の両方から、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１およびセパレータＳＰ２を一体的に形成する構成を取っているが、本実施の形態１における技術的思想は、これに限らない。つまり、本実施の形態１における技術的思想は、隙間を無くすことにあり、この隙間が無くなることで、金属異物がリチウムイオン電池の内部に侵入することを防止することにある。このため、上述した本実施の形態１のように、必ずしも、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１およびセパレータＳＰ２を一体的に形成する構成にする必要はなく、隙間を無くす別の構成例も考えることができる。以下に、この変形例について説明する。
【００７２】
＜実施の形態１における変形例＞
図８は、第１変形例の構成を示す断面図である。図８において、前記実施の形態１と相違する点は、本第１変形例では、負極ＮＥＬとセパレータＳＰ１およびセパレータＳＰ２を一体的に形成する構成を取っている点である。具体的に、負極ＮＥＬは、例えば、銅からなる負極板ＮＥＰを有しており、この負極板ＮＥＰの両面に、例えば、炭素材料（カーボン材料）などからなる負極活物質ＮＡＳが形成されている。そして、負極板ＮＥＰの両面に形成された負極活物質ＮＡＳと接着するように、セパレータＳＰ１およびセパレータＳＰ２が形成されている。すなわち、本第１変形例では、例えば、負極ＮＥＬの第１面に負極活物質ＮＡＳに接着するようにセパレータＳＰ１が形成され、かつ、負極ＮＥＬの第１面とは反対側の第２面に負極活物質ＮＡＳに接着するセパレータＳＰ２が形成されている。このように、本第１変形例では、負極板ＮＥＰと負極活物質ＮＡＳからなる負極ＮＥＬと、セパレータＳＰ１およびセパレータＳＰ２が一体的に形成されている。したがって、本第１変形例によれば、負極ＮＥＬとセパレータＳＰ１との間、あるいは、負極ＮＥＬとセパレータＳＰ２の間に隙間が存在しないことから、負極ＮＥＬに付着する金属異物の侵入を防止することができる。この結果、金属異物によるリチウムイオン電池内の内部短絡を防止することができ、これによって、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。さらには、前記実施の形態１と同様に、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）を無機材料よりも融点の低い有機材料と、無機材料とを含むように構成しているため、シャットダウン機能による安全性が高く、信頼性に優れたリチウムイオン電池を提供することができる。
【００７３】
一方、図８に示すように、正極ＰＥＬは、例えば、アルミニウムからなる正極板ＰＥＰの両面に、例えば、コバルト酸リチウムからなる正極活物質ＰＡＳが形成された構造をしている。このようにして、本第１変形例におけるセパレータＳＰ１（ＳＰ２）付き負極ＮＥＬと、正極ＰＥＬが構成されている。
【００７４】
続いて、図９は、第２変形例の構成を示す断面図である。図９において、前記実施の形態１と相違する点は、本第２変形例では、正極ＰＥＬの片面にセパレータＳＰ１が接着して一体化されているとともに、負極ＮＥＬの片面にセパレータＳＰ２が接着して一体化されている点である。具体的に、図９に示すように、正極ＰＥＬは、正極板ＰＥＰの両面に正極活物質ＰＡＳが形成されており、一方の面に形成されている正極活物質ＰＡＳと接着するようにセパレータＳＰ１が形成されている。一方、負極ＮＥＬは、負極板ＮＥＰの両面に負極活物質ＮＡＳが形成されており、一方の面に形成されている負極活物質ＮＡＳと接着するようにセパレータＳＰ２が形成されている。このように構成されている本第２変形例においても、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１との間、あるいは、負極ＮＥＬとセパレータＳＰ２との間で隙間を無くすことができるので、リチウムイオン電池の内部への金属異物の侵入を防止することができる。この結果、金属異物によるリチウムイオン電池内の内部短絡を防止することができ、これによって、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。さらには、前記実施の形態１と同様に、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）を無機材料よりも融点の低い有機材料と、無機材料とを含むように構成しているため、シャットダウン機能による安全性が高く、信頼性に優れたリチウムイオン電池を提供することができる。
【００７５】
＜実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造方法＞
本実施の形態１におけるリチウムイオン電池は上記のように構成されており、以下に、その製造方法について図面を参照しながら説明する。
【００７６】
まず、本実施の形態１の特徴であるセパレータＳＰ１（ＳＰ２）付き正極ＰＥＬを形成する工程について説明する。図１０に示すように、例えば、コバルト酸リチウムからなる正極活物質ＰＡＳと導電助剤としてのカーボンを混合する。そして、図１１に示すように、例えば、ポリフッ化ビニリデンからなる結着剤（バインダ）をＮメチルピロリドン（ＮＭＰ）に溶解させた溶液を形成し、この溶液に正極活物質ＰＡＳおよび導電助剤を混練してスラリーＳＬ１を作製する。
【００７７】
同様に、図１２に示すように、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やシリカ（ＳｉＯ２）などのセラミック粉体ＣＲＳ（粒径は、例えば、４μｍ）と、例えば、高密度ポリエチレン（融点：１３０〜１３７℃）や直鎖状低密度ポリエチレン（融点：１２２〜１２４℃）などに代表されるポリオレフィン系樹脂からなる有機材料ＯＭ(粒径は、例えば、１μｍ)を混合する。そして、図１３に示すように、例えば、ポリフッ化ビニリデンからなる結着剤（バインダ）をＮメチルピロリドン（ＮＭＰ）に溶解させた溶液を形成し、この溶液にセラミック粉体ＣＲＳおよび有機材料ＯＭを混練してスラリーＳＬ２を作製する。
【００７８】
その後、図１４に示すように、正極活物質ＰＡＳと結着剤（バインダ）を含有するスラリーＳＬ１を正極板（正極集電体）ＰＥＰに塗布する。具体的には、図１５に示すように、例えば、ダイコータＤＣを使用して、アルミニウムからなる正極板ＰＥＰ上に正極活物質ＰＡＳ（導電助剤も含む）を含むスラリーＳＬ１を塗布する。
【００７９】
続いて、図１６に示すように、正極板ＰＥＰに塗布した正極活物質ＰＡＳを含むスラリーＳＬ１上にセラミック粉体ＣＲＳと有機材料ＯＭを混練させたスラリーＳＬ２を塗布する。具体的には、図１７に示すように、ダイコータＤＣを使用して、正極板ＰＥＰに塗布した正極活物質ＰＡＳを含むスラリーＳＬ１上に、セラミック粉体ＣＲＳと有機材料ＯＭを混練させたスラリーＳＬ２を塗布する。ここでは、まず、ダイコータＤＣを使用して、正極板ＰＥＰ上に正極活物質ＰＡＳを混練させたスラリーＳＬ１を塗布した後、このスラリーＳＬ１上にセラミック粉体ＣＲＳと有機材料ＯＭを混練させたスラリーＳＬ２を塗布する逐次塗布法について説明したが、例えば、正極板ＰＥＰ上に正極活物質ＰＡＳを混練させたスラリーＳＬ１と、セラミック粉体ＣＲＳと有機材料ＯＭを混練させたスラリーＳＬ２とをダイコータＤＣを使用して同時に正極板ＰＥＰ上に塗布する同時塗布法を使用することもできる。
【００８０】
具体的に、スラリーＳＬ１およびスラリーＳＬ２の一括塗布工程は、例えば、図１８に示す塗布装置で行われる。図１８は、本実施の形態１で使用する塗布装置の一例を示す模式図である。図１８において、塗布装置は、例えば、回転自在なローラＲＬ１を有しており、このローラＲＬ１の表面に正極板ＰＥＰが配置される。そして、ローラＲＬ１の表面に配置された正極板ＰＥＰに対して、ダイコータＤＣ１とダイコータＤＣ２が配置される。このダイコータＤＣ１は、例えば、供給ポンプＰＭＰ１を介してスラリーＳＬ１が蓄えられたタンクと接続されており、タンクに蓄積されているスラリーＳＬ１は、供給ポンプＰＭＰ１によってダイコータＤＣ１に流入し、このダイコータＤＣ１から正極板ＰＥＰ上にスラリーＳＬ１が塗布されるように構成されている。同様に、ダイコータＤＣ２は、例えば、供給ポンプＰＭＰ２を介して、スラリーＳＬ２が蓄えられたタンクと接続されており、タンクに蓄積されているスラリーＳＬ２は、供給ポンプＰＭＰ２によってダイコータＤＣ２に流入し、このダイコータＤＣ２から正極板ＰＥＰ上にスラリーＳＬ２が塗布されるように構成されている。以上のように構成されている塗布装置を使用することにより、まず、正極板ＰＥＰ上にスラリーＳＬ１を塗布し、このスラリーＳＬ１上にスラリーＳＬ２を塗布することができる。
【００８１】
次に、図１９に示すように、正極板ＰＥＰに塗布した正極活物質ＰＡＳを含むスラリーおよびセラミック粉体ＣＲＳと有機材料ＯＭを含むスラリーを乾燥させる。具体的には、例えば、１２０℃以下で正極板ＰＥＰを加熱することにより、正極板ＰＥＰ上に塗布されているスラリーＳＬ１およびスラリーＳＬ２を乾燥させる。ここでの加熱処理は、スラリーＳＬ２に含まれる有機材料ＯＭが溶融しない温度に設定する必要がある。以上のようにして、スラリーＳＬ１およびスラリーＳＬ２を乾燥させることにより、正極板ＰＥＰ上に正極活物質ＰＡＳを形成し、この正極活物質ＰＡＳ上に、セラミック粉体ＣＲＳと有機材料ＯＭの混合物を形成することができる。
【００８２】
そして、正極板ＰＥＰの片面（第１面）に塗布された正極活物質ＰＡＳ、および、セラミック粉体ＣＲＳと有機材料ＯＭを含む混合物を乾燥させた後、図２０に示すように、正極板ＰＥＰのもう一方の面（第２面）に正極活物質ＰＡＳを混練させたスラリーＳＬ１と、セラミック粉体ＣＲＳと有機材料ＯＭを混練させたスラリーＳＬ２を塗布する。
【００８３】
その後、図２１に示すように、例えば、１２０℃以下で正極板ＰＥＰを加熱することにより、正極板ＰＥＰのもう一方の面に塗布されているスラリーＳＬ１およびスラリーＳＬ２を乾燥し、正極板ＰＥＰの両面に正極活物質ＰＡＳ、および、セラミック粉体ＣＲＳと有機材料ＯＭの混合物を形成する。
【００８４】
続いて、図２２に示すように、正極板ＰＥＰに対して、ローラＲＬを使用した加熱・加圧処理を実施する。この加熱・加圧処理は、例えば、１２０℃以下で実施される。これにより、正極板ＰＥＰに塗着された正極活物質ＰＡＳの高密度化を図ることができる。このようにして、本実施の形態１によれば、図２３に示すように、正極板ＰＥＰ上に正極活物質ＰＡＳを形成し、この正極活物質ＰＡＳ上に、セラミック粉体ＣＲＳと有機材料ＯＭを含むセパレータＳＰ１およびセパレータＳＰ２を形成することができる。
【００８５】
本実施の形態１によれば、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）と正極を一括で乾燥処理および加圧処理して一体化形成することができるため、工程数を削減でき、製造コストを削減できる利点が得られる。また、本実施の形態１によれば、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）はセラミック粉体ＣＲＳと有機材料ＯＭを含むように構成されているため、耐熱性に優れ、なおかつ、シャットダウン機能を有しているしたがって、本実施の形態１によれば、安全性の高いリチウムイオン電池を製造することができる。さらに、本実施の形態１によれば、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）と正極が一体的に形成されているため、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）と正極間の隙間を無くすことができるので、金属異物の侵入を防止することができる。そのため、内部短絡の防止が可能であり、信頼性の高いリチウムイオン電池を製造可能である。
【００８６】
続いて、負極ＮＥＬを形成する工程について説明する。図２４に示すように、例えば、炭素材料（カーボン材料）からなる負極活物質ＮＡＳを作製する。そして、図２５に示すように、例えば、ポリフッ化ビニリデンからなる結着剤（バインダ）をＮメチルピロリドン（ＮＭＰ）に溶解させた溶液を形成し、この溶液に負極活物質ＮＡＳを混練してスラリーＳＬ３を作製する。
【００８７】
その後、図２６に示すように、負極活物質ＮＡＳと結着剤（バインダ）を含有するスラリーＳＬ３を負極板（負極集電体）ＮＥＰに塗布する。具体的には、図２６に示すように、例えば、ダイコータを使用して、銅からなる負極板ＮＥＰ上に負極活物質ＮＡＳを塗布する。そして、負極板ＮＥＰに塗布した負極活物質ＮＡＳを乾燥させる。具体的には、例えば、１２０℃以下で負極板ＮＥＰを加熱することにより、負極板ＮＥＰ上に塗布されている負極活物質ＮＡＳを乾燥させる。
【００８８】
そして、負極板ＮＥＰの片面に塗布された負極活物質ＮＡＳを乾燥させた後、負極板ＮＥＰのもう一方の面に負極活物質ＮＡＳを混練させたスラリーＳＬ３を塗布する。その後、例えば、１２０℃以下で負極板ＮＥＰを加熱することにより、負極板ＮＥＰのもう一方の面に塗布されている負極活物質ＮＡＳを乾燥させる。
【００８９】
このようにして、図２７に示すように、負極板ＮＥＰの両面に負極活物質ＮＡＳを形成した後、負極板ＮＥＰに対して、加熱・加圧処理を実施する。この加熱・加圧処理は、例えば、１２０℃以下で実施される。これにより、負極板ＮＥＰに塗着された負極活物質ＮＡＳの高密度化を図ることができる。以上のようにして、負極板ＮＥＰを形成することができる。
【００９０】
続いて、図２８に示すように、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）および正極活物質ＰＡＳを塗着した正極板ＰＥＰを切断して加工する。これにより、正極板ＰＥＰの一辺（上辺）に矩形形状をした複数の正極集電タブＰＴＡＢを形成することができる。このようにして、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）と一体化して加工された正極ＰＥＬを形成することができる。
【００９１】
同様に、負極活物質ＮＡＳを塗着した負極板ＮＥＰを切断して加工する。これにより、負極板ＮＥＰの一辺（下辺）に矩形形状をした複数の負極集電タブＮＴＡＢを形成することができる。このようにして、図２９に示すように、負極板ＮＥＰに負極活物質ＮＡＳを塗着して加工された負極ＮＥＬを形成することができる。
【００９２】
次に、図３０に示すように、セパレータＳＰ１（ＳＰ２（図示されず））と一体化して形成された正極ＰＥＬと、負極ＮＥＬとを重ね合わせる。このとき、正極ＰＥＬに形成されている正極集電タブＰＴＡＢと、負極ＮＥＬに形成されている負極集電タブＮＴＡＢとが反対方向に配置されるようにする。
【００９３】
その後、図３１に示すように、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）付き正極ＰＥＬと、負極ＮＥＬとを重ね合わせた状態で軸芯ＣＲに捲回して電極捲回体ＷＲＦを形成する。このようにして、電極捲回体ＷＲＦを形成することができる。
【００９４】
続いて、図３２に示すように、電極捲回体ＷＲＦの上端部から突出している正極集電タブＰＴＡＢを正極集電リングＰＲに接続する。同様に、電極捲回体ＷＲＦの下端部から突出している負極集電タブＮＴＡＢを負極集電リングＮＲに接続する。ここで、正極集電タブＰＴＡＢの正極集電リングＰＲへの接続、および、負極集電タブＮＴＡＢの負極集電リングＮＲへの接続は、例えば、超音波溶着によって行われる。このため、正極ＰＥＬと、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）が別部品で分離して構成されている場合、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１（ＳＰ２）との間に隙間が存在することになるため、上述した超音波溶着時に金属異物が飛散して、金属異物が正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１（ＳＰ２）の間に形成されている隙間に侵入する可能性がある。これに対し、本実施の形態１では、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１（ＳＰ２）が一体的に形成されて隙間が存在しないため、超音波溶着時に発生する金属異物が電極捲回体ＷＲＦの内部に侵入して正極ＰＥＬに付着することを防止できる。
【００９５】
次に、図３３に示すように、電極捲回体ＷＲＦを外装缶ＣＳの内部に挿入する。そして、図３４に示すように、外装缶ＣＳを加工して溝ＤＴを形成する。この溝ＤＴは、外装缶ＣＳの内部に挿入されている電極捲回体ＷＲＦが上下方向に移動しないように固定するために設けられるものである。
【００９６】
そして、図３５に示すように、電極捲回体ＷＲＦを挿入した外装缶ＣＳの内部に電解液ＥＬを注入する。その後、外装缶ＣＳの上部をキャップで封止することにより、本実施の形態１におけるリチウムイオン電池を製造することができる。
【００９７】
＜実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造方法の利点＞
例えば、正極とセパレータとを一体的に形成する製造技術として、正極活物質を乾燥させて加圧処理を実施した後、この乾燥処理と加圧処理を実施した正極活物質上に、セパレータ材（スラリー）を塗布する技術が考えられる。この技術の場合、正極とセパレータとの一体化を比較的容易に実現することができる利点がある。このような製造技術は、乾燥させた正極活物質上に、スラリー状のセパレータ材を塗布することから、ウェットオンドライ方式と呼ばれることもある。
【００９８】
上述したウェットオンドライ方式では、例えば、電極材を含むスラリーを塗布する工程と、セパレータ材を含むスラリーを塗布する工程が別々となっているため、塗布工程が複数存在することになる。すなわち、ウェットオンドライ方式では、電極材を含むスラリーを塗布した後、このスラリーを乾燥させて、乾燥させた電極材に加圧処理を施すことになる。ここまでの工程は、正極を製造する従来の製造設備で行なうことができる。その後、形成した電極材上にセパレータ材を塗布する工程が存在するため、正極を製造する従来の製造設備の他に、セパレータ材を塗布して乾燥させる新たな製造設備が必要となる。このことから、リチウムイオン電池の製造工程が長くなるともに、充分なコスト低減を図ることができない問題点が存在する。つまり、ウェットオンドライ方式は、製造容易性に重点を置いた技術であり、コスト低減をさらに推進する観点からは、改良する余地がある技術ということができる。
【００９９】
これに対し、本実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造方法によれば、電極材（正極活物質）とセパレータ材（セラミックおよび有機材料）とを正極板上に一括塗布している。このことから、別々に電極材とセパレータ材を塗布するウェットオンドライ方式に比べて、さらなるコスト低減を図ることができる。つまり、本実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造方法では、スラリー状態の電極材と、スラリー状態のセパレータ材とを一括して塗布した後、スラリー状態の電極材とスラリー状態のセパレータ材とを一括乾燥し、その後、乾燥した電極材とセパレータ材とを一括加圧処理する。このことから、本実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造方法によれば、従来から存在する正極の製造設備をそのまま応用して、セパレータ材も電極材上に形成することができる。このことから、セパレータ材を塗布するためだけの別の製造設備を新たに設ける必要がないため、コスト低減を充分に図ることができるのである。すなわち、本実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造方法では、電極の製造ラインをそのまま使用することにより、電極材およびセパレータ材の一括塗布、一括乾燥、一括加圧処理を実現できるため、充分なコスト低減を図ることができる利点が得られる。なお、このコスト低減に着目した本実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造方法は、スラリー状態の電極材上に、スラリー状態のセパレータ材を塗布するため、ウェットオンウェット方式と呼ばれることもある。
【０１００】
（実施の形態２）
＜実施の形態２の特徴＞
前記実施の形態１では、有機材料および無機材料を含むセパレータと、正極とを一体化したリチウムイオン電池について説明したが、本実施の形態２では、正極とセパレータとを一体化するとともに、セパレータを、無機材料を含む第１絶縁膜（無機絶縁膜）と、有機材料を含む第２絶縁膜（有機絶縁膜）との積層膜から形成する例について説明する。
【０１０１】
図３６は、本実施の形態２におけるセパレータと正極との一体構造を示す断面図である。図３６に示すように、本実施の形態２におけるセパレータと正極との一体構造では、正極板ＰＥＰの両面に正極活物質ＰＡＳが形成されており、この正極活物質ＰＡＳに直接接触するように、例えば、セラミック粉体ＣＲＳ（アルミナやシリカ）などの無機材料を含む絶縁膜ＩＦ１が形成されている。そして、この絶縁膜ＩＦ１に直接接触するように、ポリオレフィン系樹脂などの有機材料ＯＭを含む絶縁膜ＩＦ２が形成されている。つまり、本実施の形態２では、絶縁膜ＩＦ１と絶縁膜ＩＦ２の積層膜からセパレータＳＰ１（ＳＰ２）が形成されていることになる。以下に、この構成の利点について説明する。
【０１０２】
例えば、前記実施の形態１にように、無機材料と有機材料とを一緒に含むようにセパレータＳＰ１（ＳＰ２）を構成することが考えられる。この場合、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）にセラミックよりも融点の低い有機材料が含まれている場合、短絡により温度の異常上昇が生じても、セラミックよりも融点の低い有機材料が溶融し、これによって、融点近傍で空孔（微細孔）が閉塞するため、正極と負極との間のリチウムイオンの透過を阻止することができる。言い換えれば、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）に、セラミックよりも融点の低い有機材料を含有させることにより、外部短絡時に電流を遮断し、リチウムイオン電池の内部の温度上昇をストップさせることができる。つまり、前記実施の形態１のように、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）をセラミック（無機材料）と、セラミックよりも融点の低い有機材料の両方を含むように構成することにより、耐熱性に優れながら、短絡時における異常電流を遮断するシャットダウン機能を持たせることができる。この結果、前記実施の形態１によれば、安全性が高く、信頼性に優れたリチウムイオン電池を提供することができる。
【０１０３】
ところが、実際に無機材料と有機材料とを含むセパレータＳＰ１（ＳＰ２）を形成する場合、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）中で有機材料が偏在化する可能性がある。このように、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）中で有機材料が偏在化すると、リチウムイオン電池における異常発熱時に、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）内での有機材料の偏在化に起因した空孔（微細孔）の閉塞不良が発生するおそれがある。つまり、有機材料が偏在化するということは、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）内に有機材料が多く存在する領域と、少なく存在する領域が存在することを意味する。そして、有機材料が少ない領域では、有機材料が溶融しても、絶対量が少ないため、多数の空孔を埋めることができなくなるのである。この結果、異常発熱時に、電極反応の遮断不良を引き起こし、有機材料の溶融によるシャットダウン機能を充分に発揮させることができなくなるおそれが高まる。
【０１０４】
これに対し、本実施の形態２では、無機材料を含む絶縁膜ＩＦ１と、有機材料を含む絶縁膜ＩＦ２の積層膜からセパレータＳＰ１（ＳＰ２）を形成している。したがって、本実施の形態２におけるセパレータＳＰ１（ＳＰ２）では、無機材料と有機材料が分離されているため、無機材料と有機材料を混合する場合に発生する有機材料の偏在化という問題が生じることはない。このことから、本実施の形態２によれば、有機材料の偏在化に起因したシャットダウン機能の低下を抑制することができる。すなわち、本実施の形態２によれば、リチウムイオン電池の異常発熱時において、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）内での有機材料の偏在化に起因した空孔（微細孔）の閉塞不良を抑制することができる。この結果、本実施の形態２によれば、電極反応の遮断不全を起こすことなく、確実にシャットダウン機能を発現させることができ、これによって、リチウムイオン電池の電極反応を効果的に遮断することができる。
【０１０５】
なお、本実施の形態２においても、正極の両面にセパレータＳＰ１とセパレータＳＰ２を接着して一体化するように構成しているので、正極とセパレータＳＰ１の間、あるいは、正極とセパレータＳＰ２の間に生じる隙間を無くすことができる。この結果、金属異物によるリチウムイオン電池内の内部短絡を防止することができ、これによって、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。
【０１０６】
＜実施の形態２におけるリチウムイオン電池の製造方法＞
本実施の形態２におけるリチウムイオン電池は上記のように構成されており、以下に、その製造方法について図面を参照しながら説明する。本実施の形態２では、正極とセラミック粉体ＣＲＳと有機材料ＯＭが層状で一体化して形成されている例について説明する。
【０１０７】
まず、図１０および図１１に示すように、上述した前記実施の形態１と同様な方法で、正極活物質ＰＡＳを含むスラリーＳＬ１を作製する。さらに、本実施の形態２では、例えば、図３７に示すように、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やシリカ（ＳｉＯ２）などのセラミック粉体ＣＲＳ（粒径は、例えば、４μｍ）を用意する。そして、図３８に示すように、例えば、ポリフッ化ビニリデンからなる結着剤（バインダ）をＮメチルピロリドン（ＮＭＰ）に溶解させた溶液を形成し、この溶液にセラミック粉体ＣＲＳを混練してスラリーＳＬ４を作製する。同様に、本実施の形態２では、例えば、図３９に示すように、例えば、高密度ポリエチレン（融点：１３０〜１３７℃）や直鎖状低密度ポリエチレン（融点：１２２〜１２４℃）などに代表されるポリオレフィン系樹脂からなる有機材料ＯＭ(粒径は、例えば、１μｍ)を用意する。そして、図４０に示すように、例えば、ポリフッ化ビニリデンからなる結着剤（バインダ）をＮメチルピロリドン（ＮＭＰ）に溶解させた溶液を形成し、この溶液に有機材料ＯＭを混練してスラリーＳＬ５を作製する。
【０１０８】
その後、図４１に示すように、正極活物質ＰＡＳと結着剤（バインダ）を含有するスラ
リーＳＬ１を正極板（正極集電体）ＰＥＰに塗布する。具体的には、図４１に示すように、例えば、ダイコータＤＣを使用して、アルミニウムからなる正極板ＰＥＰ上に正極活物質ＰＡＳ（導電助剤も含む）を塗布する。続いて、ダイコータＤＣを使用して、正極板ＰＥＰに塗布したスラリーＳＬ１上にセラミック粉体ＣＲＳを混練させたスラリーＳＬ４を塗布する。次に、ダイコータＤＣを使用して、スラリーＳＬ４上に、有機材料ＯＭを混練させたスラリーＳＬ５を塗布する。ここでは、まず、ダイコータＤＣを使用して、正極板ＰＥＰ上に正極活物質ＰＡＳを混練させたスラリーＳＬ１を塗布した後、このスラリーＳＬ１上にセラミック粉体ＣＲＳを混練させたスラリーＳＬ４を塗布し、さらに、有機材料ＯＭを混練させたスラリーＳＬ５を塗布する逐次塗布法について説明したが、例えば、正極板ＰＥＰ上に正極活物質ＰＡＳを混練させたスラリーＳＬ１と、セラミック粉体ＣＲＳを混練させたスラリーＳＬ４と、有機粒子を混練させたスラリーＳＬ５と、をダイコータＤＣを使用して同時に正極板ＰＥＰ上に塗布する同時塗布法を使用することもできる。
【０１０９】
次に、図４２に示すように、正極板ＰＥＰに塗布したスラリーＳＬ１およびスラリーＳＬ４とスラリーＳＬ５を乾燥させる。具体的には、例えば、１２０℃以下で正極板ＰＥＰを加熱することにより、正極板ＰＥＰ上に塗布されているスラリーＳＬ１およびスラリーＳＬ４とスラリーＳＬ５を乾燥させる。ここでの加熱処理は、有機材料ＯＭを構成する有機粒子が溶融しない温度に設定する必要がある。これにより、正極板ＰＥＰ上に正極活物質ＰＡＳを形成し、この正極活物質ＰＡＳ上に、セラミック粉体ＣＲＳを含む絶縁膜ＩＦ１を形成することができる。そして、この絶縁膜ＩＦ１上に、有機材料ＯＭを含む絶縁膜ＩＦ２を形成することができる。
【０１１０】
そして、正極板ＰＥＰの片面（第１面）に正極活物質ＰＡＳ、および、セラミック粉体ＣＲＳを含む絶縁膜ＩＦ１と有機材料ＯＭを含む絶縁膜ＩＦ２を形成した後、図４３に示すように、正極板ＰＥＰのもう一方の面（第２面）に正極活物質ＰＡＳを混練させたスラリーＳＬ１と、セラミック粉体ＣＲＳを混練させたスラリーＳＬ４と、有機材料ＯＭを混練させたスラリーＳＬ５を塗布する。その後、例えば、１２０℃以下で正極板ＰＥＰを加熱することにより、正極板ＰＥＰのもう一方の面に塗布されているスラリーＳＬ１およびスラリーＳＬ４とスラリーＳＬ５を乾燥させる。これにより、図４４に示すように、正極板ＰＥＰのもう一方の面にも、正極板ＰＥＰ上に正極活物質ＰＡＳを形成し、この正極活物質ＰＡＳ上に、セラミック粉体ＣＲＳを含む絶縁膜ＩＦ１を形成することができる。そして、この絶縁膜ＩＦ１上に、有機材料ＯＭを含む絶縁膜ＩＦ２を形成することができる。
【０１１１】
このようにして、正極板ＰＥＰの両面に正極活物質ＰＡＳおよび絶縁膜ＩＦ１と絶縁膜ＩＦ２を形成した後、図４５に示すように、正極板ＰＥＰに対して、ローラＲＬを使用した加熱・加圧処理を実施する。この加熱・加圧処理は、例えば、１２０℃以下で実施される。これにより、正極板ＰＥＰに塗着された正極活物質ＰＡＳの高密度化を図ることができる。以上のようにして、図３６に示すように、正極板ＰＥＰの両面に正極活物質ＰＡＳを形成し、この正極活物質ＰＡＳに直接接触するように、例えば、セラミック（アルミナやシリカ）などの無機材料を含む絶縁膜ＩＦ１を形成することができる。そして、この絶縁膜ＩＦ１に直接接触するように、ポリオレフィン系樹脂などの有機材料を含む絶縁膜ＩＦ２を形成することができる。つまり、本実施の形態２では、絶縁膜ＩＦ１と絶縁膜ＩＦ２の積層膜からセパレータＳＰ１（ＳＰ２）を形成することができる。
【０１１２】
本実施の形態２によれば、セラミック粉体ＣＲＳで構成される絶縁膜ＩＦ１と有機材料ＯＭで構成される絶縁膜ＩＦ２からなるセパレータＳＰ１（ＳＰ２）と正極を一括で乾燥、加圧して層状で一体化形成するため、工程数を削減でき、製造コストを削減できる利点が得られる。また、電池異常発熱時に、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）内での有機粒子の偏在化に起因した閉塞不良による電極反応の遮断不全を起こすことなく、確実にシャットダウン機能を発現させて、電極反応を遮断することができる。
【０１１３】
なお、以降の工程は、前記実施の形態１とほぼ同様であるため再度の説明は省略する。以上のようにして、本実施の形態２におけるリチウムイオン電池を製造することができる。
【０１１４】
（実施の形態３）
＜実施の形態３における特徴＞
本実施の形態３におけるリチウムイオン電池の構成は、前記実施の形態２におけるリチウムイオン電池の構成とほぼ同様である。すなわち、前記実施の形態２では、正極とセパレータとを一体化するとともに、セパレータを、無機材料を含む第１絶縁膜と、有機材料を含む第２絶縁膜との積層膜から形成する例について説明した。本実施の形態３では、正極とセパレータとを一体化するとともに、セパレータを、有機材料を含む第１絶縁膜（有機絶縁膜）と、無機材料を含む第２絶縁膜（無機絶縁膜）との積層膜から形成する例について説明する。
【０１１５】
図４６は、本実施の形態３におけるセパレータと正極との一体構造を示す断面図である。図４６に示すように、本実施の形態３におけるセパレータと正極との一体構造では、正極板ＰＥＰの両面に正極活物質ＰＡＳが形成されており、この正極活物質ＰＡＳに直接接触するように、例えば、ポリオレフィン系樹脂などの有機材料ＯＭを含む絶縁膜ＩＦ１が形成されている。そして、この絶縁膜ＩＦ１に直接接触するように、セラミック粉体ＣＲＳ（アルミナやシリカ）などの無機材料を含む絶縁膜ＩＦ２が形成されている。つまり、本実施の形態３では、絶縁膜ＩＦ１と絶縁膜ＩＦ２の積層膜からセパレータＳＰ１（ＳＰ２）が形成されていることになる。
【０１１６】
このように、本実施の形態３では、有機材料を含む絶縁膜ＩＦ１と、無機材料を含む絶縁膜ＩＦ２の積層膜からセパレータＳＰ１（ＳＰ２）を形成している。したがって、本実施の形態３におけるセパレータＳＰ１（ＳＰ２）でも、無機材料と有機材料が分離されているため、無機材料と有機材料を混合する場合に発生する有機材料の偏在化という問題が生じることはない。このことから、本実施の形態３によれば、前記実施の形態２と同様に、有機材料の偏在化に起因したシャットダウン機能の低下を抑制することができる。すなわち、本実施の形態３によれば、リチウムイオン電池の異常発熱時において、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）内での有機材料の偏在化に起因した空孔（微細孔）の閉塞不良を抑制することができる。この結果、本実施の形態３によれば、電極反応の遮断不全を起こすことなく、確実にシャットダウン機能を発現させることができ、これによって、リチウムイオン電池の電極反応を効果的に遮断することができる。
【０１１７】
なお、本実施の形態３においても、正極の両面にセパレータＳＰ１とセパレータＳＰ２を接着して一体化するように構成しているので、正極とセパレータＳＰ１の間、あるいは、正極とセパレータＳＰ２の間に生じる隙間を無くすことができる。この結果、金属異物によるリチウムイオン電池内の内部短絡を防止することができ、これによって、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。
【０１１８】
＜実施の形態３におけるリチウムイオン電池の製造方法＞
本実施の形態３におけるリチウムイオン電池は上記のように構成されており、以下に、その製造方法について図面を参照しながら説明する。本実施の形態３でも、正極とセラミック粉体ＣＲＳと有機材料ＯＭが層状で一体化して形成される例について説明する。
【０１１９】
図４７に示すように、例えば、ダイコータＤＣを使用して、アルミニウムからなる正極板ＰＥＰ上に正極活物質ＰＡＳ（導電助剤も含む）を含むスラリーＳＬ１を塗布する。続いて、ダイコータＤＣを使用して、正極板ＰＥＰに塗布したスラリーＳＬ１上に有機材料ＯＭを混練させたスラリーＳＬ５を塗布する。その後、ダイコータＤＣを使用して、有機材料ＯＭを含むスラリーＳＬ５上に、セラミック粉体ＣＲＳを混練させたスラリーＳＬ４を塗布する。ここでは、まず、ダイコータＤＣを使用して、正極板ＰＥＰ上に正極活物質ＰＡＳを混練させたスラリーＳＬ１を塗布した後、この正極活物質ＰＡＳ上に有機材料ＯＭを混練させたスラリーＳＬ５を塗布し、さらに、セラミック粉体ＣＲＳを混練させたスラリーＳＬ４を塗布する逐次塗布法について説明したが、例えば、正極板ＰＥＰ上に正極活物質ＰＡＳを混練させたスラリーＳＬ１と、有機材料ＯＭを混練させたスラリーＳＬ５と、セラミック粉体ＣＲＳを混練させたスラリーＳＬ４と、をダイコータＤＣを使用して同時に正極板ＰＥＰ上に塗布する同時塗布法を使用することもできる。
【０１２０】
次に、図４８に示すように、正極板ＰＥＰに塗布したスラリーＳＬ１およびスラリーＳＬ５とスラリーＳＬ４を乾燥させる。具体的には、例えば、１２０℃以下で正極板ＰＥＰを加熱することにより、正極板ＰＥＰ上に塗布されているスラリーＳＬ１およびスラリーＳＬ５とスラリーＳＬ４を乾燥させる。ここでの加熱処理は、有機材料ＯＭを構成する有機粒子が溶融しない温度に設定する必要がある。これにより、正極板ＰＥＰ上に正極活物質ＰＡＳを形成し、この正極活物質ＰＡＳ上に、有機材料ＯＭを含む絶縁膜ＩＦ１を形成することができる。そして、この絶縁膜ＩＦ１上に、セラミック粉体ＣＲＳを含む絶縁膜ＩＦ２を形成することができる。
【０１２１】
そして、正極板ＰＥＰの片面（第１面）に正極活物質ＰＡＳ、および、セラミック粉体ＣＲＳを含む絶縁膜ＩＦ２と有機材料ＯＭを含む絶縁膜ＩＦ１を形成した後、図４９に示すように、正極板ＰＥＰのもう一方の面（第２面）に正極活物質ＰＡＳを混練させたスラリーＳＬ１と、有機材料ＯＭを混練させたスラリーＳＬ５と、セラミック粉体ＣＲＳを混練させたスラリーＳＬ４を塗布する。その後、例えば、１２０℃以下で正極板ＰＥＰを加熱することにより、正極板ＰＥＰのもう一方の面に塗布されているスラリーＳＬ１およびスラリーＳＬ５とスラリーＳＬ４を乾燥させる。これにより、図５０に示すように、正極板ＰＥＰのもう一方の面にも、正極板ＰＥＰ上に正極活物質ＰＡＳを形成し、この正極活物質ＰＡＳ上に、有機材料ＯＭを含む絶縁膜ＩＦ１を形成することができる。そして、この絶縁膜ＩＦ１上に、セラミック粉体ＣＲＳを含む絶縁膜ＩＦ２を形成することができる。
【０１２２】
このようにして、正極板ＰＥＰの両面に正極活物質ＰＡＳおよび絶縁膜ＩＦ１と絶縁膜ＩＦ２を形成した後、図５１に示すように、正極板ＰＥＰに対して、ローラＲＬを使用した加熱・加圧処理を実施する。この加熱・加圧処理は、例えば、１２０℃以下で実施される。これにより、正極板ＰＥＰに塗着された正極活物質ＰＡＳの高密度化を図ることができる。以上のようにして、図４６に示すように、正極板ＰＥＰの両面に正極活物質ＰＡＳを形成し、この正極活物質ＰＡＳに直接接触するように、例えば、ポリオレフィン系樹脂などの有機材料を含む絶縁膜ＩＦ１を形成することができる。そして、この絶縁膜ＩＦ１に直接接触するように、セラミック（アルミナやシリカ）などの無機材料を含む絶縁膜ＩＦ２を形成することができる。つまり、本実施の形態３では、絶縁膜ＩＦ１と絶縁膜ＩＦ２の積層膜からセパレータＳＰ１（ＳＰ２）を形成することができる。
【０１２３】
本実施の形態３によれば、有機材料ＯＭで構成される絶縁膜ＩＦ１とセラミック粉体ＣＲＳで構成される絶縁膜ＩＦ２からなるセパレータＳＰ１（ＳＰ２）と正極を一括で乾燥、加圧して層状で一体化形成するため、工程数を削減でき、製造コストを削減できる利点が得られる。また、電池異常発熱時に、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）内での有機粒子の偏在化に起因した閉塞不良による電極反応の遮断不全を起こすことなく、確実にシャットダウン機能を発現させて、電極反応を遮断することができる。
【０１２４】
なお、以降の工程は、前記実施の形態１とほぼ同様であるため再度の説明は省略する。以上のようにして、本実施の形態３におけるリチウムイオン電池を製造することができる。
【０１２５】
以上、本発明者によってなされた発明をそ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。
【０１２６】
なお、実施の形態１〜３では、正極の両面にセパレータを一体的に形成する例について説明したが、本願発明の技術的思想は、これに限られるものではない。例えば、正極の片面にセパレータを一体的に形成し、かつ、負極の片面にもう１つのセパレータを一体的に形成することもできるし、さらには、負極の両面にセパレータを一体的に形成する場合にも、本願発明の技術的思想を適用することができる。
【０１２７】
ここで、前記実施の形態１でも説明したように、金属異物の溶解・析出というメカニズムによるリチウムイオン電池の内部短絡は、正極に金属異物が付着することが原因となる。したがって、金属異物の溶解・析出というメカニズムによるリチウムイオン電池の内部短絡を効果的に抑制するためには、正極に金属異物が付着しないようにすることが重要である。このことから、本願発明の技術的思想において、セパレータと一体的に形成される電極は、正極と負極のいずれでも構わないが、特に、金属異物の溶解・析出というメカニズムによるリチウムイオン電池の内部短絡を効果的に抑制する観点からは、前記実施の形態１〜３で説明したように、正極の両面にセパレータを一体的に形成する構成が望ましい。
【０１２８】
また、前記実施の形態１〜３では、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、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とを備える蓄電デバイス（例えば、電池やキャパシタなど）に幅広く適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
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】
【０１３０】
ＣＡＰ  電池蓋
ＣＲ  軸芯
ＣＲＳ  セラミック粉体
ＣＳ  外装缶
ＣＵ  充電器
ＤＣ  ダイコータ
ＤＣ１  ダイコータ
ＤＣ２  ダイコータ
ＥＬ  電解液
ＩＦ１  絶縁膜
ＩＦ２  絶縁膜
ＬＩＢ  リチウムイオン電池
ＮＡＳ  負極活物質
ＮＥＬ  負極
ＮＥＰ  負極板
ＮＲ  負極集電リング
ＮＴ  負極リード板
ＮＴＡＢ  負極集電タブ
ＯＭ  有機材料
ＰＡＳ  正極活物質
ＰＥＬ  正極
ＰＥＰ  正極板
ＰＭＰ１  供給ポンプ
ＰＭＰ２  供給ポンプ
ＰＲ  正極集電リング
ＰＴ  正極リード板
ＰＴＡＢ  正極集電タブ
ＲＬ  ローラ
ＲＬ１  ローラ
ＳＬ１  スラリー
ＳＬ２  スラリー
ＳＬ３  スラリー
ＳＬ４  スラリー
ＳＬ５  スラリー
ＳＰ  セパレータ
ＳＰ１  セパレータ
ＳＰ２  セパレータ
ＷＲＦ  電極捲回体
【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】
2013127857.tif 000015
【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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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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