JP2016119183A - 電極体および正極の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁層に樹脂粒子を用いた場合であっても、正極と負極との短絡を抑制することが可能な電極体を提供することである。【解決手段】本発明にかかる電極体１は、正極１０と負極２０とを備える。正極１０は、正極集電体１１と、正極集電体１１上の第１の領域３１に形成された正極合剤層１２と、正極集電体１１上の第２の領域３２および正極合剤層１２上に形成された樹脂粒子を含む絶縁層１３、１５と、露出部２２と、を備える。負極２０は、負極集電体２１と、負極集電体２１上に形成された負極合剤層２２と、露出部２４と、を備える。負極２０の幅方向の端部２５は、積層方向から平面視した際に、正極集電体１１上の第２の領域３２に形成されている絶縁層１５と重畳するように配置されおり、正極集電体１１上の第２の領域３２に形成されている絶縁層１５の樹脂粒子同士は熱溶着している。【選択図】図２

Description

本発明は電極体および正極の製造方法に関し、特に非水電解質二次電池に用いられる電極体および正極の製造方法に関する。

非水電解質二次電池の一つにリチウムイオン二次電池がある。リチウムイオン二次電池は、リチウムイオンを吸蔵・放出する正極および負極の間を、電解質中のリチウムイオンが移動することで充放電可能な二次電池である。

特許文献１には、電極活物質の上に絶縁層を塗布して形成した電極板を用いた非水電解質二次電池に関する技術が開示されている。特許文献１にかかる非水電解質二次電池では、通常のシート状のセパレータは使用せずに絶縁層をセパレータとして使用している。特許文献１に開示されている技術では、正極集電体上に正極合剤層が形成されていない正極合剤層未形成部にも絶縁層が形成されており、絶縁層を形成する絶縁性粒子として樹脂粒子が用いられている。

特開２０１１−２４３３５１号公報

特許文献１に開示されている非水電解質二次電池のように、電極体の絶縁層に樹脂粒子を用いた場合は、樹脂粒子同士の接着強度が弱いために、シート状のセパレータを用いた場合よりも絶縁層の強度が弱くなる。このため、絶縁層を介して正極および負極を積層した際、電極を切断したときに生じたバリが絶縁層を突き破り、正極と負極とが短絡してしまうおそれがある。

図１６は、本発明の課題を説明するための図であり、電極体を捲回する前の正極（以下、正極シートとも記載する）と負極（以下、負極シートとも記載する）の状態を示す上面図である。図１７は、図１６に示す電極体の切断線ＸＶＩＩ−ＸＶＩＩにおける断面図である。図１６に示すように、電極体１０１は、帯状の正極シート１１０と帯状の負極シート１２０とを備える。正極シート１１０および負極シート１２０は厚さ方向において積層されている。

図１６、図１７に示すように、正極シート１１０は、正極集電体１１１と、当該正極集電体上（つまり、正極集電体１１１の両面）に形成された正極合剤層１１２と、当該正極合剤層１２２上に形成された樹脂粒子を含む絶縁層１１３と、を備える。図１７に示すように、絶縁層１１３は正極合剤層１１２の端部１１９を覆うように形成されており、絶縁層１１３の一部（符号１１５で示す）は正極集電体１１１上に形成されている。正極シート１１０の幅方向の一端（つまり、図１６に示す正極シート１１０の上側）には、正極集電体１１１が露出している露出部１１４（つまり、正極合剤層１１２及び絶縁層１１３、１１５が形成されていない部分）が設けられている。

また、負極シート１２０は、負極集電体１２１と、当該負極集電体上（つまり、負極集電体１２１の両面）に形成された負極合剤層１２２と、を備える。負極シート１２０の幅方向の一端（つまり、図１６に示す負極シート１２０の下側）には、負極集電体１２１が露出している露出部１２４（つまり、負極合剤層１２２が形成されていない部分）が設けられている。

図１７に示すように、正極シート１１０および負極シート１２０は、正極集電体１１１の露出部１１４と負極集電体１２１の露出部１２４とが幅方向において互いに反対側になるように配置されている。また、負極１２０の幅方向の端部１２５は、積層方向から平面視した際に、絶縁層１１５と重畳するように配置されている。

ここで、図１７に示す負極シート１２０の幅方向の端部１２５は負極集電体１２１を切断した部分であるためバリ１３０（金属である負極集電体の破片）が生じる場合がある。また、電極体１０１の絶縁層１１３、１１５に樹脂粒子を用いた場合は、樹脂粒子同士の接着強度が弱いために絶縁層１１３、１１５の強度が弱くなる。このため、電極体１０１を捲回した際に、負極シート１２０のバリ１３０が正極集電体１１１上の絶縁層１１５を突き破り、正極と負極とが短絡してしまうおそれがある。

上記課題に鑑み本発明の目的は、絶縁層に樹脂粒子を用いた場合であっても、正極と負極との短絡を抑制することが可能な電極体および正極の製造方法を提供することである。

本発明にかかる電極体は、正極と負極とが積層された非水電解質二次電池用の電極体であって、前記正極は、正極集電体と、当該正極集電体上の第１の領域に形成された正極合剤層と、前記正極集電体上の前記第１の領域と幅方向において隣り合う第２の領域および前記正極合剤層上に当該正極合剤層を覆うように形成された樹脂粒子を含む絶縁層と、を備えると共に、前記正極集電体の前記第２の領域を基準として前記第１の領域と反対側の第３の領域に前記正極合剤層および前記絶縁層が形成されておらず前記正極集電体が露出している露出部を備え、前記負極は、負極集電体と、当該負極集電体上に形成された負極合剤層と、を備えると共に、前記負極の幅方向の一方の端部側において前記負極合剤層が形成されておらず前記負極集電体が露出している露出部を備え、前記正極および前記負極は、前記正極集電体の露出部と前記負極集電体の露出部とが幅方向において互いに反対側になるように、且つ、前記正極および前記負極の積層方向から平面視した際に、前記負極の幅方向の他方の端部が前記正極集電体上の前記第２の領域に形成されている前記絶縁層と重畳するように配置されており、前記正極集電体上の前記第２の領域に形成されている前記絶縁層の樹脂粒子同士が熱溶着していることを特徴とする。

本発明にかかる電極体では、正極集電体上の第２の領域に形成されている絶縁層の樹脂粒子同士を熱溶着して、当該絶縁層の強度を高めている。よって、負極の幅方向の他方の端部が、正極集電体上の第２の領域に形成されている絶縁層と重畳するように配置された場合であっても、負極の端部に発生したバリが絶縁層を突き破り、正極と負極とが短絡してしまうことを抑制することができる。

本発明にかかる正極の製造方法は、長手方向に伸びる第１乃至第３の領域が幅方向において並んでいる帯状の正極集電体上の前記第１の領域に正極合剤層を形成する工程と、前記正極集電体上の前記第３の領域を露出させつつ、前記正極集電体上の前記第１の領域と前記第３の領域とに挟まれた前記第２の領域および前記正極合剤層上に当該正極合剤層を覆うように樹脂粒子を塗布して絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層を形成した後の正極を加熱して、前記正極集電体上の前記第２の領域に形成されている前記絶縁層の樹脂粒子同士を選択的に熱溶着する工程と、を備える。

本発明にかかる正極の製造方法では、正極集電体上の第２の領域および正極合剤層上に樹脂粒子を塗布して絶縁層を形成した後、当該絶縁層を形成した後の正極を加熱している。ここで、正極集電体の第１の領域には、熱容量の大きい正極合剤層が形成されているので、正極合剤層上に形成された絶縁層は加熱されにくい。一方、正極集電体上の第２の領域には直接絶縁層が形成されているので、正極集電体上の第２の領域に形成されている絶縁層は加熱されやすい。よって、正極集電体上の第２の領域に形成されている絶縁層を選択的に熱溶着することができる。また、正極集電体上の第２の領域に形成されている絶縁層を熱溶着して当該絶縁層の強度を高めているので、本発明にかかる正極を用いて電極体を形成した際、電極体の正極と負極とが短絡してしまうことを抑制することができる。

本発明により、絶縁層に樹脂粒子を用いた場合であっても、正極と負極との短絡を抑制することが可能な電極体および正極の製造方法を提供することができる。

実施の形態にかかる電極体を説明するための上面図である。 図１に示す電極体の切断線ＩＩ−ＩＩにおける断面図である。 実施の形態にかかる電極体を捲回している状態を示す斜視図である。 実施の形態にかかる電極体の一例を示す断面図である。 実施の形態にかかる電極体の他の構成例を示す断面図である。 実施の形態にかかる電極体の他の構成例を示す断面図である。 実施の形態にかかる電極体の他の構成例を示す断面図である。 実施の形態にかかる正極の製造方法を説明するためのフローチャートである。 実施の形態にかかる正極の製造方法を説明するための断面図である。 実施の形態にかかる正極の製造方法を説明するための断面図である。 グラビア塗工装置を用いて樹脂粒子を塗工する工程を説明するための図である。 グラビア塗工装置を用いて樹脂粒子を塗工する工程を説明するための図である。 実施の形態にかかる正極の製造方法を説明するための上面図である。 実施の形態にかかる正極の製造方法を説明するための断面図である。 絶縁層の熱溶着の有無と電極体の短絡の有無との関係を示す表である。 本発明の課題を説明するための上面図である。 図１６に示す電極体の切断線ＸＶＩＩ−ＸＶＩＩにおける断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本実施の形態にかかる電極体１を説明するための上面図である。図１は、電極体１を捲回する前の正極（正極シート）１０と負極（負極シート）２０の状態を示す上面図である。図２は、図１に示す電極体１の切断線ＩＩ−ＩＩにおける断面図である。図１に示すように、電極体１は、帯状の正極シート１０と帯状の負極シート２０とを備える。正極シート１０および負極シート２０は厚さ方向において積層されている。

図１、図２に示すように、正極シート１０は、正極集電体１１、正極合剤層１２（図２参照）、及び絶縁層１３、１５を備える。正極合剤層１２は、正極集電体１１上の第１の領域３１の両面に形成されている。絶縁層１３、１５は、正極合剤層１２上（第１の領域３１）および正極集電体１１上の第２の領域３２に、正極合剤層１２を覆うように形成されている。ここで、第２の領域３２は、第１の領域３１と幅方向において隣り合う領域である。また、絶縁層１３、１５は樹脂粒子を用いて構成されており、絶縁層１５を構成している樹脂粒子同士は互いに熱溶着している。正極集電体１１の第３の領域３３（つまり、第２の領域３２を基準として第１の領域３１と反対側の領域）は、正極集電体１１が露出している（以下、露出部３３とも記載する）。換言すると、正極集電体１１の露出部３３は、正極合剤層１２および絶縁層１３、１５が形成（塗工）されていない部分である。また、図１に示すように、第１乃至第３の領域３１〜３３は、帯状の正極シート１０の長手方向に伸びるように配置されている。

正極集電体１１には、例えばアルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする合金を用いることができる。正極合剤層１２は、正極活物質を含む。正極活物質は、リチウムを吸蔵・放出可能な材料であり、例えばコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ_２）等を用いることができる。また、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＮｉＯ_２を任意の割合で混合して焼成した材料を用いてもよい。また、正極合剤層１２は、導電材を含んでいてもよい。導電材としては、例えばアセチレンブラック（ＡＢ）、ケッチェンブラック等のカーボンブラック、黒鉛（グラファイト）を用いることができる。また、絶縁層１３、１５を構成する樹脂粒子には、例えばポリエチレン粒子等の熱可塑性の樹脂粒子を用いることができる。絶縁層１３、１５は、正極シート１０と負極シート２０とを積層した際に、正極シート１０と負極シート２０とが短絡することを防止するセパレータとして機能する。

図１、図２に示すように、負極シート２０は、負極集電体２１と、当該負極集電体２１上（つまり、負極集電体２１の両面）に配置された負極合剤層２２と、を備える。負極シート２０の幅方向の一端（つまり、図１に示す負極シート２０の下側）には、負極集電体２１が露出している露出部２４（つまり、負極合剤層２２が配置（塗工）されていない部分）が設けられている。

負極集電体２１には、例えば銅やニッケルあるいはそれらの合金を用いることができる。負極合剤層２２は負極活物質を含む。負極活物質は、リチウムを吸蔵・放出可能な材料であり、例えば、黒鉛（グラファイト）等からなる粉末状の炭素材料を用いることができる。

図２に示すように、正極シート１０および負極シート２０は、正極集電体１１の露出部３３と負極集電体２１の露出部２４とが幅方向において互いに反対側になるように配置されている。また、負極合剤層２２の幅は正極合剤層１２の幅よりも広い。このため、負極シート２０の幅方向の端部２５は、正極シート１０および負極シート２０の積層方向から平面視した際に、絶縁層１５（正極集電体１１上の第２の領域３２）と重畳するように配置される。換言すると、正極集電体１１上の第２の領域３２に配置されている絶縁層１５と負極シート２０の幅方向の端部２５とが積層方向において互いに対向するように配置されている。

このとき、本実施の形態にかかる電極体１では、正極集電体１１上の第２の領域３２に形成されている絶縁層１５の樹脂粒子同士を熱溶着している。このように樹脂粒子同士を熱溶着することで（つまり、樹脂粒子をフィルム状とすることで）樹脂粒子同士の接着強度をあげることができる。

すなわち、図１７に示した電極体１０１では、正極集電体１１１上の絶縁層１１５は樹脂粒子（熱溶着していない樹脂粒子）を用いて構成されていた。熱溶着していない樹脂粒子は樹脂粒子同士の接着強度が弱いため、電極体１０１を捲回した際に、負極シート１２０のバリ１３０が正極集電体１１１上の絶縁層１１５を突き破り、正極と負極とが短絡してしまうおそれがあった。

これに対して本実施の形態にかかる電極体１では、図２に示すように、正極集電体１１上の第２の領域３２に形成されている絶縁層１５の樹脂粒子同士を熱溶着している。このように樹脂粒子を熱溶着することで（つまり、樹脂粒子をフィルム状とすることで）樹脂粒子同士の接着強度をあげることができ、絶縁層１５の強度を向上させることができる。よって、負極シート２０を切断する際に発生したバリ（つまり、負極集電体２１の端部２５に発生したバリ）が絶縁層１５を突き破り、正極１０と負極２０とが短絡してしまうことを抑制することができる。

ここで、正極合剤層１２と負極合剤層２２とで挟まれる第１の領域３１における絶縁層１３は、リチウムイオンの通り道となる。一方、正極集電体１１上の第２の領域３２における絶縁層１５（つまり、正極合剤層１２の側面と接している絶縁層）は、リチウムイオンのメインの通り道とはならない。よって、本実施の形態のように、正極集電体１１上の第２の領域３２に形成されている絶縁層１５の樹脂粒子同士を熱溶着し、正極合剤層１２上に形成された絶縁層１３（第１の領域３１における絶縁層１３）の樹脂粒子については熱溶着しないことで（つまり、絶縁層１３の空孔を保った状態とすることで）、絶縁層１３におけるリチウムイオンの透過性を確保しつつ、正極１０と負極２０とが短絡してしまうことを抑制することができる。

例えば、本実施の形態では、図１に示すように正極シート１０および負極シート２０を積層した後、図３に示すように正極シート１０および負極シート２０を捲回することで捲回電極体を形成してもよい。また、例えば、図４に示すように複数の正極シート１０と複数の負極シート２０を交互に積層して電極体を形成してもよい。なお、正極シート１０および負極シート２０を捲回して捲回電極体を形成した場合も、図４に示すような複数の正極シート１０と複数の負極シート２０とが交互に積層された構造となる。

本実施の形態では、絶縁層１５の樹脂粒子同士を熱溶着しているので、正極シート１０および負極シート２０を捲回する時や正極集電体１１の露出部３３を集めて溶接する時に負極集電体２１の端部２５のバリが絶縁層１５を突き破り、正極１０と負極２０とが短絡してしまうことを抑制することができる。

更に本実施の形態では、図５に示す電極体１’のように、正極シート１０’の露出部３３と反対側の端部１６の側面を、樹脂粒子を含む絶縁層１７で覆うようにしてもよい。すなわち、正極シート１０’の端部１６の側面が露出した状態では、導電性の異物が混入した場合、正極シート１０’の端部１６と負極シート２０とが短絡するおそれがあった。しかし、図５に示す電極体１’のように、正極シート１０’の端部１６の側面を絶縁層１７で覆うことで、正極シート１０’の端部１６における短絡を抑制することができる。よって、正極１０’と負極２０とが短絡することをより確実に抑制することができる。

このとき、図６に示す電極体１’’のように、正極シート１０’’の端部１６の側面を覆っている絶縁層１８の樹脂粒子同士を熱溶着してもよい。このように、絶縁層１８の樹脂粒子同士を熱溶着することで、樹脂粒子同士の接着強度をあげることができ、絶縁層１８の強度を向上させることができる。よって、図５に示した電極体１’の場合よりも、正極シート１０’’と負極シート２０とが短絡することをより確実に抑制することができる。

また、本実施の形態では、図７に示す電極体２のように、負極合剤層２２上に絶縁層２３を設けてもよい。絶縁層２３は、正極シート１０と負極シート２０’とを積層した際に、正極シート１０と負極シート２０’とが短絡することを防止するセパレータとして機能する。絶縁層２３は、絶縁粒子を用いて構成することができる。絶縁粒子には、セラミック粒子や樹脂粒子を用いることができる。セラミック粒子としては、例えばアルミナ粒子を用いることができる。このように、正極シート１０に加えて、負極シート２０’にも絶縁層２３を設けることで、正極シート１０と負極シート２０’とが短絡することをより確実に抑制することができる。なお、図７では、負極シート２０’の両面に絶縁層２３を設けた場合を示したが、本実施の形態では、負極シート２０’の片面のみに絶縁層２３を設けるようにしてもよい。

次に、本実施の形態にかかる正極の製造方法について説明する。
図８は、本実施の形態にかかる正極の製造方法を説明するためのフローチャートである。正極（正極シート）を製造する際は、図９の断面図に示すように、帯状の正極集電体１１上の第１の領域３１に正極合剤層１２を形成する（図８のステップＳ１）。ここで、正極集電体１１上の第１乃至第３の領域３１〜３３は、正極集電体１１の幅方向において並んでいる。

具体的には、正極活物質と、導電材と、溶媒と、結着剤（バインダー）とを混練して正極合剤を形成し、混練後の正極合剤を正極集電体１１の第１の領域３１の両面に塗布して乾燥することによって正極合剤層１２を形成することができる。ここで、溶媒としては、例えばＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）溶液を用いることができる。また、バインダーとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、スチレンブタジエンラバー（ＳＢＲ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等を用いることができる。

その後、図１０の断面図に示すように、正極集電体１１上の第２の領域３２および正極合剤層３１上に、正極合剤層３１を覆うように樹脂粒子を塗布して絶縁層１３を形成する（図８のステップＳ２）。正極集電体１１上の第２の領域３２は、第１の領域３１と第３の領域３３とに挟まれた領域である。絶縁層１３を形成する際は、例えばグラビア塗工装置を用いて絶縁粒子を塗工する。図１１、図１２は、グラビア塗工装置４１を用いて樹脂粒子を塗工する工程を説明するための図である。図１２は、図１１に示すグラビア塗工装置４１を正極シート５１の搬送方向上流側（つまり、図１１の紙面左側）から見た図である。ここで、正極シート５１は図８のステップＳ１で形成された正極シート５１であり、正極集電体１１上の第１の領域３１に正極合剤層１２が形成された正極シート５１（図９参照）である。

図１１に示すように、グラビア塗工装置４１は、複数のローラー４２、液槽４３、グラビアロール４５、及びドクターブレード４６を備える。複数のローラー４２は、正極合剤層１２が形成された後の正極シート５１を搬送方向（図１１の矢印に示す）に搬送する。液槽４３は、絶縁粒子を含むペースト４４を保持すると共に、ペースト４４をグラビアロール４５の外周表面に供給する。絶縁粒子を含むペースト４４は、例えば、絶縁粒子と溶媒と増粘剤とを混合することで作製することができる。グラビアロール４５は、ペースト４４を正極シート５１の表面（つまり、正極集電体１１上の第２の領域３２および正極合剤層１２上）に転写して塗布する。ドクターブレード４６は、グラビアロール４５の外周表面に付着した余分なペースト４４を掻き取る。

図１２に示すように、グラビアロール４５の外周表面に保持されているペーストは、搬送されてきた正極シート５１の表面に塗布される。このとき、正極集電体１１の露出部（第３の領域）３３にマスキングテープ４８を設けることで、ペースト４４が正極集電体１１の露出部３３に塗布されることを防止することができる。また、図１２に示すように、グラビアロール４５の溝４７の方向を、正極シート５１の第２の領域３２側へと向かうように傾斜させることで、ペースト４４が流れる方向を溝４７に沿った方向（図１２の矢印４９に示す方向）とすることができる。これにより、正極集電体１１上の第２の領域３２にペースト４４を塗布することができる。グラビア塗工装置４１を用いて正極シート５１の表面に絶縁粒子（絶縁層１３）を塗工する工程は、正極シート５１の両面に対して実施する。このような方法を用いることで、図１０に示すような、正極集電体１１上の第２の領域３２および正極合剤層１２上に絶縁層１３が形成された正極シート５２を作製することができる。

絶縁層１３が形成された正極シート５２を作製した後、絶縁層１３が形成された正極シート５２を加熱して、正極集電体１１上の第２の領域３２に形成されている絶縁層１３の樹脂粒子同士を選択的に熱溶着する（図８のステップＳ３）。つまり、正極集電体１１上の第２の領域３２および正極合剤層３１上に形成された絶縁層のうち、正極集電体１１上の第２の領域３２に形成された絶縁層の樹脂粒子同士を熱溶着し、正極合剤層３１上に形成された絶縁層の樹脂粒子については熱溶着しないようにする。このとき、正極合剤層１２上に形成されている絶縁層１３からは水分が蒸発して乾燥される。

樹脂粒子同士を熱溶着する際は、図１３の上面図に示すように、絶縁層１３が形成された正極シート５２を乾燥炉６０内に導入する。乾燥炉６０は、導入口６１と搬出口６２とを備えている。乾燥炉６０の内部には、正極シート５２の表面（両面）に熱風を吹き付けるための機構（例えば、ヒータとファン）が設けられている。

絶縁層１３が形成された正極シート５２は導入口６１から乾燥炉６０に導入され、乾燥炉６０内において加熱される。これにより、正極集電体１１上の第２の領域３２に形成されている絶縁層の樹脂粒子同士が熱溶着される。樹脂粒子同士が熱溶着された後の正極シート５３は、搬出口６２から排出される。例えば、正極シート５２は乾燥炉６０内を連続的に搬送される。

図１４の断面図（上図）に示すように、乾燥炉６０内において正極シート５２の表面に熱風６５が吹き付けられると、正極シート５２が加熱される。このとき、正極集電体１１は金属（アルミニウム）で構成されているので熱伝導が高い。よって、正極集電体１１の第３の領域３３に熱風６５が吹き付けられると、正極集電体１１の第３の領域３３から第２の領域３２へと熱が伝わり、正極集電体１１の第２の領域３２が加熱される。一方、正極集電体１１の第１の領域３１には、熱容量の大きい正極合剤層１２が形成されているので、正極集電体１１の第１の領域３１は加熱されにくい。このため、正極集電体１１の第２の領域３２は第１の領域３１よりも温度が高くなる。

また、正極合剤層１２上の樹脂粒子に加えられた熱は、熱容量の大きい正極合剤層１２へと伝わる。一方、正極集電体１１上の第２の領域３２の樹脂粒子に加えられた熱は、正極集電体１１の第２の領域３２における温度が高いために逃げ場がなくなる。このため、正極集電体１１上の第２の領域３２の樹脂粒子が融点以上に加熱されて熱溶着される。これに対して、正極合剤層１２上の絶縁層１３の温度は融点以上とはならないため、正極合剤層１２上の絶縁層１３は熱溶着されない。これにより、図１４の断面図（下図）に示すように、正極集電体１１上の第２の領域３２に形成されている絶縁層１５の樹脂粒子同士のみを選択的に熱溶着することができる。

正極シート５２の表面に吹き付ける熱風６５の温度は、樹脂粒子の融点以上の温度とする。例えば、絶縁層１３、１５を構成する樹脂粒子としてポリエチレン粒子を用いた場合は、正極シート５２の表面に吹き付ける熱風６５の温度は、ポリエチレン粒子の融点である１３０℃以上、好ましくは１３０℃〜１９０℃とする。絶縁層１３、１５にポリエチレン粒子を用いた場合は、ポリエチレン粒子の融点が低いので、熱溶着する際の温度を低くすることができる。

本実施の形態にかかる正極の製造方法では、正極集電体１１上の第２の領域３２および正極合剤層３１上に樹脂粒子を塗布（図８のステップＳ２）した後、第２の領域３２の樹脂粒子を選択的に熱溶着（ステップＳ３）している。よって、図１４の下図に示すように、正極合剤層３１上の絶縁層１３と正極集電体１１上の第２の領域３２の絶縁層１５とを連続的に形成することができる。つまり、絶縁層１３と絶縁層１５とを別々に形成すると（すなわち、別々の工程で形成すると）絶縁層１３と絶縁層１５との間に隙間が生じる場合があるが、上記で説明したような本実施の形態にかかる製造方法を用いることで、絶縁層１３と絶縁層１５との間に隙間が形成されることを抑制することができる。

なお、上記で説明した正極の製造方法では、正極集電体１１の両面に樹脂粒子を塗布（図８のステップＳ２）した後に、第２の領域３２の樹脂粒子（正極集電体１１の両面の樹脂粒子）を熱溶着（ステップＳ３）していた。しかし、本実施の形態にかかる正極の製造方法では、正極集電体１１の一方の面（片面）に樹脂粒子を塗布した後に、第２の領域３２の樹脂粒子（正極集電体１１の一方の面の樹脂粒子）を熱溶着し、その後、正極集電体１１の他方の面（片面）に樹脂粒子を塗布した後に、第２の領域３２の樹脂粒子（正極集電体１１の他方の面の樹脂粒子）を熱溶着するようにしてもよい。換言すると、正極集電体１１の片面毎に絶縁層１３、１５を形成するようにしてもよい。

以上で説明した正極の製造方法を用いることで、本実施の形態にかかる電極体１が備える正極を製造することができる。なお、本実施の形態にかかる電極体１を作製する際は、更に負極シートを形成する。負極シート２０（図２参照）は、負極活物質と、導電材と、溶媒と、バインダーとを混練し、混練後の負極合剤を負極集電体２１の両面に塗布して乾燥することによって作製することができる。このとき、負極シート２０の幅方向の一端（つまり、図１に示す負極シート２０の下側）には、負極集電体２１が露出している露出部２４（つまり、負極合剤層２２が塗工されていない部分）を設ける。

そして、上記のようにして正極シート１０および負極シート２０を作製した後、正極シート１０および負極シート２０を積層する。正極シート１０および負極シート２０を積層する際は、図２に示すように、正極集電体１１の露出部３３と負極集電体２１の露出部２４とが幅方向において互いに反対側になるように配置する。正極シート１０および負極シート２０を積層した後、図３に示すように正極シート１０および負極シート２０を捲回することで捲回電極体を形成することができる。また、図４に示すように複数の正極シート１０と複数の負極シート２０を交互に積層して電極体を形成してもよい。

以上で説明した本実施の形態にかかる発明により、絶縁層に樹脂粒子を用いた場合であっても、正極と負極との短絡を抑制することが可能な電極体および正極の製造方法を提供することができる。

次に、本発明の実施例について説明する。
上記で説明した方法を用いて、図２に示した構成を備える電極体１（捲回電極体）を形成した。このとき、正極集電体１１上の第２の領域３２に形成されている絶縁層１５の樹脂粒子同士を熱溶着した（実施例）。また、比較例として、絶縁層の樹脂粒子同士を熱溶着していないサンプルを作製した（図１６、図１７参照）。

そして、正極シート１０および負極シート２０を捲回した後、正極と負極の短絡の有無を調べた。短絡の有無は、電極体の抵抗値、つまり、正極と負極との間の抵抗値を測定して判定した。このときの判定基準値を１ＧΩとした。すなわち、正極と負極との間の抵抗値が１ＧΩ以上の場合は短絡無しと判定し、１ＧΩよりも小さい場合は短絡有りと判定した。

絶縁層（ポリエチレン粒子）の熱溶着の有無と電極体の短絡の有無との関係を図１５に示す。図１５に示すように、正極シートの絶縁層を熱溶着していないサンプル（比較例）では、捲回後の電極体の正極と負極とが短絡していた。これは、負極シートを切断した際に発生したバリが絶縁層（樹脂粒子）を突き破り、これにより正極と負極とが短絡したためであると考えられる。

一方、正極シート１０の第２の領域３２の絶縁層１５を熱溶着したサンプル（実施例）では、捲回後の電極体の正極と負極とが短絡していなかった。よって、本発明のように絶縁層１５（樹脂粒子）を熱溶着することで樹脂粒子同士の接着強度をあげることができ、負極シート１０を切断する際に発生したバリが絶縁層１５を突き破ることを抑制することができた。

以上、本発明を上記実施の形態に即して説明したが、本発明は上記実施の形態の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。

１、２ 電極体
１０ 正極（正極シート）
１１ 正極集電体
１２ 正極合剤層
１３ 絶縁層
１５ 絶縁層（熱溶着）
１６ 端部
１７ 絶縁層
１８ 絶縁層（熱溶着）
２０ 負極（負極シート）
２１ 負極集電体
２２ 負極合剤層
２３ 絶縁層
２４ 露出部
２５ 端部
３１ 第１の領域
３２ 第２の領域
３３ 第３の領域
４１ グラビア塗工装置
４２ ローラー
４３ 液槽
４４ ペースト
４５ グラビアロール
４６ ドクターブレード
５１ 正極シート（正極集電体＋正極合剤層）
５２ 正極シート（正極集電体＋正極合剤層＋絶縁層）
５３ 正極シート（正極集電体＋正極合剤層＋絶縁層（溶着あり））
６０ 乾燥炉
６１ 導入口
６２ 搬出口
６５ 熱風

Claims (8)

1. 正極と負極とが積層された非水電解質二次電池用の電極体であって、
   前記正極は、正極集電体と、当該正極集電体上の第１の領域に形成された正極合剤層と、前記正極集電体上の前記第１の領域と幅方向において隣り合う第２の領域および前記正極合剤層上に当該正極合剤層を覆うように形成された樹脂粒子を含む絶縁層と、を備えると共に、前記正極集電体の前記第２の領域を基準として前記第１の領域と反対側の第３の領域に前記正極合剤層および前記絶縁層が形成されておらず前記正極集電体が露出している露出部を備え、
   前記負極は、負極集電体と、当該負極集電体上に形成された負極合剤層と、を備えると共に、前記負極の幅方向の一方の端部側において前記負極合剤層が形成されておらず前記負極集電体が露出している露出部を備え、
   前記正極および前記負極は、前記正極集電体の露出部と前記負極集電体の露出部とが幅方向において互いに反対側になるように、且つ、前記正極および前記負極の積層方向から平面視した際に、前記負極の幅方向の他方の端部が前記正極集電体上の前記第２の領域に形成されている前記絶縁層と重畳するように配置されており、
   前記正極集電体上の前記第２の領域に形成されている前記絶縁層の樹脂粒子同士が熱溶着していることを特徴とする、
   電極体。
2. 前記樹脂粒子はポリエチレン粒子である、請求項１に記載の電極体。
3. 前記正極は更に、当該正極の露出部と反対側の端部側面が樹脂粒子を含む絶縁層で覆われている、請求項１または２に記載の電極体。
4. 前記正極の前記端部側面を覆っている前記絶縁層の樹脂粒子同士が熱溶着している、請求項３に記載の電極体。
5. 前記電極体は、前記正極と前記負極とを互いに積層して捲回した捲回電極体である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電極体。
6. 長手方向に伸びる第１乃至第３の領域が幅方向において並んでいる帯状の正極集電体上の前記第１の領域に正極合剤層を形成する工程と、
   前記正極集電体上の前記第３の領域を露出させつつ、前記正極集電体上の前記第１の領域と前記第３の領域とに挟まれた前記第２の領域および前記正極合剤層上に当該正極合剤層を覆うように樹脂粒子を塗布して絶縁層を形成する工程と、
   前記絶縁層を形成した後の正極を加熱して、前記正極集電体上の前記第２の領域に形成されている前記絶縁層の樹脂粒子同士を選択的に熱溶着する工程と、を備える、
   正極の製造方法。
7. 前記樹脂粒子同士を熱溶着する際、前記絶縁層を形成した後の正極を乾燥炉内に導入し、当該正極の表面に前記樹脂粒子の融点以上の温度の熱風を吹き付ける、請求項６に記載の正極の製造方法。
8. 前記樹脂粒子がポリエチレン粒子である場合、前記正極の表面に吹き付ける熱風の温度を１３０℃〜１９０℃とする、請求項７に記載の正極の製造方法。

Images