JP2016207620A - リチウムイオン二次電池及びその製造方法と製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リチウムイオン二次電池において、電極の切断面での短絡不良の発生を抑えるようにする。【解決手段】リチウムイオン二次電池を、正極電極板の両面に正極材料と第１の絶縁材料が塗布された後に所定の幅寸法に切断されて形成された正極電極シートと、負極電極板の両面に負極材料と第２の絶縁材料とが塗布されたのちに所定の幅寸法に切断されて形成された負極電極シートと、正極電極シートまたは負極電極シートに形成されて電極端子と接続する導体部分と、正極電極シートまたは負極電極シートの切断された面と導体部分との間の短絡を防止する絶縁体とを備えて構成し、絶縁体は、導体部分と正極電極シートまたは負極電極シートの切断された面との間に挿入されているようにした。【選択図】 図３

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池及びその製造方法と製造装置に関し、特に正極、負極及び、正極と負極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二次電池及びその製造方法と製造装置に関する。

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、ライフサイクルが長いとともに、自己放電性が低く、かつ、作動電圧が高いリチウムイオン二次電池が注目されている。リチウムイオン二次電池は、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二次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二次電池が注目されている。ただし、リチウムイオン二次電池は、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。

リチウムイオン二次電池は、図９にその動作原理を示すように、非水電解質二次電池の一種で、電解質中のリチウムイオンが電気伝導を担う二次電池である。正極材料（活物質）にはリチウム金属酸化物を用い、負極材料（活物質）にはグラファイトなどの炭素材を用い、電解質には炭酸エチレンなどの有機溶剤とヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6)といったリチウム塩を用いるのが主流となっている。電池内では充電時にリチウムイオンは正極から出て負極に入り、放電時には逆にリチウムイオンは負極から出て正極に入る。

リチウムイオン二次電池の構造は、例えば、正極材料を塗布した正極板と、負極材料を塗布した負極板と、正極板と負極板の接触を防止するポリマフィルムなどの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、リチウムイオン二次電池では、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、リチウムイオン二次電池では、金属箔に正極材料を塗布した正極板と、金属箔に負極材料を塗布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。

特開２００３−４５４９１号公報（特許文献１）は、正極シート状物の両面に正極電極物質含有溶液と、電解、絶縁物質含有溶液とを、溶液吐出用スリットを有するダイコータを使用して塗布して、加熱工程を経て正極電極シート状物を形成し、同様に、負極シート状物の両面に負極電極物質含有溶液と、電解、絶縁物質含有溶液とを、ダイコータを使用して塗布し、加熱工程を経て負極電極シート状物を形成し、両電極シート状物を積層して電極捲回体を形成する二次電池製造方法および二次電池製造装置を開示している。

特開２０１４−４９１８４号公報(特許文献２)には、リチウムイオン二次電池の製造工程が記載されており、フィルム状の正電極シート及び負電極シートから、電池セルに必要な大きさの正極及び負極を切り出して、セパレータを挟んで重ねて巻き合わせ、この巻き合わせた電極対の群を組み立てて溶接することが記載されている。

また、特開２０１１−１３９００６号公報(特許文献３)には、リチウムイオン二次電池の製造方法において、正極活物質合剤が塗布されたアルミニウム箔を切断装置で切断して幅方向に４枚分の正極板に分離することが記載されている。

特開２００３−４５４９１号公報 特開２０１４−４９１８４号公報 特開２０１１−１３９００６号公報

リチウムイオン二次電池の電極材料の塗布工程において、特許文献１のように電極基板の面に正極や負極の電極材料を塗布した上にセパレータとなる絶縁材料を塗布することで、生産効率の向上、製造装置のコンパクト化を可能とすることができる。

一般的なリチウムイオン二次電池の製造工程では、電池のコストをさらに低減するために、例えば、特許文献３に記載されているように、電極基板の面に正極や負極の電極材料を塗布する工程においては幅の広い電極基板を用い、塗布工程終了後に電極基板を幅方向に分割（切断）することで１回の塗布で２倍乃至４倍の電極が取得できる方法で製造されている。

しかしながら、電極材料上に絶縁材料が塗布された電極を切断した場合、切断面には絶縁材料が被覆されないため、捲回または積層後の電極材料未塗布部分に電極端子（タブ）を溶接して取り付ける工程で、タブを接続する電極材料が未塗布の部分と、対向する電極の切断面が接触することによる短絡不良が発生しやすくなる。

また、切断面と反対側の面においても、絶縁膜の塗布の仕方が十分でないと、絶縁不良を起こす原因となる可能性があった。

このように、タブを接続する絶縁膜が未塗布である部分と、対向する電極の切断面が接触することによる短絡不良が発生しやすいこと、また、切断面と反対側の面においても、絶縁膜の塗布の仕方が十分でないと、絶縁不良を起こす原因となる可能性があること、及びその対策について、特許文献１乃至３の何れにも記載されていない。

そこで、本発明は、電極の切断面での短絡不良の発生を抑えるようにしたチウムイオン二次電池及びその製造方法と製造装置を提供する。

上記した課題を解決するために、本発明では、リチウムイオン二次電池を、正極電極板の両面に正極材料と正極材料の外側に、第１の絶縁材料が塗布された後に所定の幅寸法に切断されて形成された正極電極シートと、負極電極板の両面に負極材料と第２の絶縁材料とが塗布されたのちに所定の幅寸法に切断されて形成された負極電極シートと、前記第１の絶縁材料は、前記正極電極シートの電極端子と接続する導体部分と、前記負極電極シートの切断された面との間の短絡を防止する絶縁体である。

また、上記課題を解決するために、本発明では、リチウムイオン二次電池の製造方法において、フィルム状の正極電極板を連続的に送り出しながらフィルム状の正極電極板の一方の面に正極材料と第１の絶縁材料とを塗布して炉中で乾燥させることをフィルム状の正極電極板の両面に対して行って正極電極シートを形成し、フィルム状の負極電極板を連続的に送り出しながらフィルム状の負極電極板の一方の面に負極材料と第２の絶縁材料とを塗布して炉中で乾燥させることをフィルム状の負極電極板の両面に対して行って負極電極シートを形成し、正極電極シートと負極電極シートとを重ね合せて捲回させて電極捲回体を形成した。

さらに、上記した課題を解決するために、本発明では、リチウムイオン二次電池の製造装置を、フィルム状の正極電極板を連続的に搬送する第１の搬送部と、第１の搬送部により連続的に搬送されたフィルム状の正極電極板に正極材料と第１の絶縁材料とを塗布する第１の塗布部と、この第１の塗布部でフィルム状の正極電極板に塗布された正極材料と第１の絶縁材料とを乾燥させる第１の乾燥炉部とを備えた正極塗布装置と、フィルム状の負極電極板を連続的に搬送する第２の搬送部と、第２の搬送部により連続的に搬送されたフィルム状の負極電極板に負極材料と第２の絶縁材料とを塗布する第２の塗布部と、第２の塗布部でフィルム状の負極電極板に塗布された負極材料と第２の絶縁材料とを乾燥させる第２の乾燥炉部とを備えた負極塗布装置とを備えて構成した。

本発明によれば、キャリア材の面に電極材料と絶縁材料とを重ねて塗布して同時に乾燥させる電極シートの製造方法を採用する場合に、電極材料層の外周部分の絶縁層の被覆率が向上するため、タブ接続工程での短絡不良の危険性が低くなる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施例に基づくリチウムイオン二次電池の製造工程を示すフロー図である。 本発明の比較例としてリチウムイオン二次電池の断面を示す図である。 本発明の実施例によるリチウムイオン二次電池の概略の構成を示す断面図である。 本発明の実施例１におけるリチウムイオン二次電池の正極の製造装置の概略の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例１におけるリチウムイオン二次電池の負極の製造装置の概略の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例１及び２に係る電極材料と絶縁材料を塗布するコータの斜視図である。 本発明の実施例１により作成した正極電極シートの平面図と側面図である。 本発明の実施例１により作成した負極電極シートの平面図と側面図である。 リチウムイオン二次電池の動作原理を説明する図である。 実施例１における電圧低下率を説明する図である。 実施例２におけるリチウムイオン二次電池の正極の製造装置の構成図である。 本発明による塗布乾燥後の正極電極シートの平面図と側面図の模式図である。 実施例２におけるリチウムイオン二次電池の負極の製造装置の構成図である。 本発明による塗布乾燥後の負極電極シートの平面図と側面図の模式図である。

以下、実施例を図面を用いて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るリチウムイオン二次電池が製造されるまでの具体的な工程を模式的に示すフロー図である。図１に示すように、リチウムイオン二次電池の製造工程は、正極電極シート製造工程Ｓ１１０と負極電極シート製造工程Ｓ１２０と電池セルの組立工程Ｓ１３０と電池モジュールの組立工程Ｓ１４０とを含んでいる。

正極電極シート製造工程Ｓ１１０では、まず、正極材料の原料となる各種材料を混練および調合してスラリー材料（正極材料）を作成する（Ｓ１１１）。そして、フィルム状の金属箔にこのスラリー材料を塗布、乾燥し（Ｓ１１２）、その後、スラリー材料が塗布された金属箔に圧縮や切断といった加工を行い（Ｓ１１３）、フィルム状の正極電極シートを製造する。

一方、負極電極シート製造工程（Ｓ１２０）では、正極電極シート製造工程とは使用される原料となる各種材料は異なるが、負極電極シートが製造されるまでの手順は同じである。まず、負極材料の原料となる各種材料を混練および調合してスラリー材料（負極材料）を作成し（混練・調合）（Ｓ１２１）、フィルム状の金属箔にこのスラリー材料を塗布、乾燥し（Ｓ１１２）、その後、スラリー材料が塗布された金属箔の圧縮や切断といった加工を行い（加工）（Ｓ１２３）、フィルム状の負極電極シートを製造する。

その後、電極セル組立工程（Ｓ１３０）では、捲回と呼ばれる工程（Ｓ１３１）で、上記のフィルム状の正極電極シートおよび負極電極シートから、電池セルに必要な大きさ(幅)の正極電極シートおよび負極電極シートをフィルム状の長手方向に沿って切り出す（Ｓ１１０又はＳ１２０でスラリー材料が塗布されたフィルム状の正極電極シートおよび負極電極シートの幅を２分割する）とともに、これら正極電極シートと負極電極シートを電気的に分離するためのポリマフィルムなどの絶縁性材料で形成されたフィルム状のセパレータ材料から電池セルに必要な大きさのセパレータを切り出し、正極電極シートおよび負極電極シートで、切り出したセパレータを挟んで重ねて捲き合わせる（捲回）。

そして、捲き合わせた正極電極シート、負極電極シートおよびセパレータの電極対の群を組み立ててタブと呼ばれる電極端子を溶接する（Ｓ１３２）。その後、溶接したこれら電極群を電池缶内に配置し電解液を注入（注液）し（Ｓ１３３）、電池缶を完全に密閉し（封口）（Ｓ１３４）、電池セル１１を作成する。

電池セル検査工程（Ｓ１３５）は、セル組立工程にて作成されたリチウムイオン二次電池のセルを繰り返し充放電し（Ｓ１３５１）、この電池セルの性能および信頼性に関する検査（例えば、電池セルの容量や電圧、充電または放電時の電流や電圧等の検査）を行う（単電池検査）（Ｓ１３５２）。これにより、電池セル１１が完成し、電池セル組立工程Ｓ１３０が終了する。

次に、モジュール組立工程（Ｓ１４０）では、電池セル１１を複数個直列に組み合わせて電池モジュールを構成し、さらに、充／放電制御用コントローラを接続して電池モジュール（電池システム）１２を構成する（モジュール組立）（Ｓ１４１）。その後、モジュール検査工程（Ｓ１４２）において、モジュール組立工程において組み立てられた電池モジュール１２の性能及び信頼性に関する検査（例えば、電池モジュールの容量や電圧、充電または放電時の電流や電圧等の検査）を行う（モジュール検査）。

上記した工程において、本発明では、フィルム状の金属箔にこのスラリー材料を塗布、乾燥する工程（Ｓ１１２）において、正極電極シート上に塗布された正極材料の外側に第１の絶縁層を形成し、対向する負極電極層の上に第２の絶縁層を配置することを特徴とするリチウムイオン二次電池とした。

本発明は、前記正極電極シート製造工程（Ｓ１１０）における塗布工程（Ｓ１１２）において正極材料を塗布した周辺に絶縁材料を塗布して、前記負極電極シート塗布工程（Ｓ１２０）における塗布工程（Ｓ１２２）において負極材料と負極材料の上に、絶縁材料を塗布して、絶縁不良による短絡の発生を防止した製造方法及び製造装置と、それにより製造した電池である。

正極電極シート製造工程（Ｓ１１０）、及び、前記負極電極シート製造工程（Ｓ１２０）における塗布工程（Ｓ１１２とＳ１２２）において、スラリー状の電極材料と絶縁材料を塗布した後、乾燥炉ＤＲＹによる加熱・乾燥工程を経て、両方の塗膜層を同時に乾燥させることが出来て効率がよい。

しかしながら、乾燥後の正極及び負極の電極シートを切断し、捲回（Ｓ１３１）または積層した後のタブを接続する溶接・組立工程（Ｓ１３２）では、図２に比較例として示す正極電極基板３３の両面に正極層３４を形成して構成した正極電極シートと負極電極基板３１の両面に負極層３２とセパレータ層３５を形成して構成した負極電極シートを重ね合せた状態の断面図に示すように、タブ３９を接続するために正極電極基板３３の未塗布部分であるタブ接続部３６を曲げる構造となり、負極電極基板３１の切断面３８とタブ接続部３６が接触する場合がある。この接触により短絡不良が発生する。

特許文献２には、図１で説明した本発明の実施形態に係るリチウムイオン二次電池が製造されるまでの工程と類似した工程が記載されているが、塗布工程において正極材料を塗布した周辺に絶縁材料を塗布して絶縁不良による短絡の発生を防止することについて、および、図２の断面図に示したような、タブ３９を接続するために正極電極基板３３の未塗布部分であるタブ接続部３６を曲げる構造において、負極電極基板３１の切断面３８とタブ接続部３６が接触して短絡不良が発生することを防止することの何れについても記載されていない。

図３に本実施形態による正極電極基板４３の両面に正極層４４と絶縁層４７を形成して構成した正極電極シートと負極電極基板４１の両面に負極層４２とセパレータ層４５を形成して構成した負極電極シートを重ね合せた状態のリチウムイオン二次電池４０の部分断面図を示す。前述した正極電極基板４３の未塗布部分であるタブ接続部４６の片面または両面に第１の絶縁層４７を配置することで、正極電極基板４３を折り曲げてタブ接続部４６を形成するときに負極電極基板４１の切断面４８とタブ接続部４６が接触してしまうような場合でも、第１の絶縁層４７があることで短絡を防止できる。

次に、本発明のリチウムイオン二次電池の製造方法と製造装置について実施例で説明する。

本実施例におけるＳ１１０に対応するリチウムイオン二次電池の正極の製造方法を図４を用いて説明する。

正極電極基板４３に相当する正極電極板５１０は、電極基板送り出しロール５０１から連続的に送り出され、ローラ５０２に対向するコータ５２１から供給される混練・調合工程（Ｓ１１１）において混練・調合されたスラリー材料である正極材料５２２と第１の絶縁材料５２３が塗布される（Ｓ１１２）。

図６に本実施例に係るコータ７００を示す。正極材料５２２はスリット７０１から吐出され、第１の絶縁材料５２３がスリット７０２とスリット７０３から吐出される。また、スリット７０１とスリット７０２及びスリット７０１とスリット７０３の間には幅２ｍｍのシム板７０４を配置しており、正極材料５２２と第１の絶縁材料５２３が混ざらないようにしている。シム板７０４の幅は塗布速度や塗布スラリーの組成によって適宜調節できる。

図６に示したようなコータ７００を用いることにより、正極電極板５１０上に、正極材料５２２と、正極材料５２２の両側に第１の絶縁材料５２３が同時に塗布される。

次いで、加工工程(Ｓ１１３)において、乾燥炉５３０を通過することで乾燥され、ローラ５０３を経由して電極基板巻き取りロール５０４に巻き取られ、正極電極板５１０の片面が製造される。本正極電極板５１０の裏面にも同様の方法で正極材料５２２と第一の絶縁材料５２３を塗布することで正極電極シートが製造される。

正極材料５２２はニッケル・コバルト・マンガン酸リチウムからなる活物質と導電助剤としてのカーボンを混合し、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）に溶解させた溶液に混練したスラリーを用いた。第１の絶縁材料５２３はシリカ（ＳｉＯ２）の粉体を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）に溶解させた溶液に混練したスラリーを用いた。

図７に本実施例による正極電極シート８００の平面図と側面図を模式図で示す。正極電極板８０１(図３の４３)上に形成する正極層８０２(図３の４４)と第１の絶縁層８０３の間隔を開けることでタブ接続部形成工程で正極電極板８０１（４３）を曲げてタブ接続部４６を形成する時の負荷を少なくし、切断不良の発生を防止できる。

次いで、本実施例におけるＳ１２０に対応するリチウムイオン二次電池の負極の製造方法を図５を用いて説明する
負極電極基板４１に相当する負極板６１０は、電極基板送り出しロール６０１から連続的に送り出され、ローラ６０２に対向するコータ６２１から供給される混練・調合工程（Ｓ１２１）において混練・調合されたスラリー材料である負極材料６２２が塗布される（Ｓ１２２）。次いで第２の絶縁材料６２４が図５のローラ６０３に対向するコータ６２３から供給される。

次いで、加工工程(Ｓ１２３)において、乾燥炉６３０を通過することで乾燥され、ローラ６０４を経由して電極基板巻き取りロール６０５に巻き取られ、負極電極板６１０の片面が製造される。本負極電極板６１０の裏面にも同様の方法で負極材料６２２と第二の絶縁材料６２４を塗布することで負極電極シートが製造される。

負極材料６２２は炭素材料（カーボン材料）からなる負極活物質と、ポリフッ化ビニリデンからなる結着財（バインダ）をＮメチルピロリドン（ＮＭＰ）に溶解させた溶液に混練したスラリーを用いた。第２の絶縁材料ＩＦ２：６２４はシリカ（ＳｉＯ２）の粉体をポリフッ化ビニリデンからなる結着財（バインダ）をＮメチルピロリドン（ＮＭＰ）に溶解させた溶液に混練したスラリーを用いた。

図８に本実施例による負極電極シート９００の平面図と側面図を模式図で示す。負極電極板９０１(図３の４１)上に負極層９０２(図３の４２)が形成され、その上に第２の絶縁層９０３が負極層９０２と同じ幅で形成されている。絶縁層９０３は負極層９０２より広くすることもできる。

次いで、電池セル組立工程(Ｓ１３０)において、Ｓ１１０で形成した正極電極シート８００及びＳ１２０で形成した負極電極シート９００を、切断機を用いて、図７及び図８に点線で示した切断位置８１０および９１０で切断する。次に、加圧機でプレスを行って高さ(厚さ)を揃えた後に、捲回工程において、電極シート８００と９００とをローラで挟み込んで積層して、積層シートを巻き取りロールで捲き合わせる。

次に溶接・組立工程（Ｓ１３２）において、正電極基板８０１(図３の４３)の絶縁層４７の上で折り曲げてタブ接続部４６にタブ４９を溶接して、断面の一部を図３に示したような電極群を作製した。作製した電極群を容器であるラミネートパックに封入し容器内に電解液を注入（Ｓ１３３）した後に封止し（Ｓ１３４）、ラミネートセルを作製した。

比較として、図４で示す塗布工程で第一の絶縁材料５２３（図７の第１の絶縁層８０３）を塗布せずに作製した正極電極シートを用いて同様にラミネートセルを作製した。

作製したラミネートセルの充放電を数回実施し、充電状態で数日間放置して電圧低下率を測定する検査を行った。その結果を図１０に示す。図１０より、比較例のリチウムイオン二次電池では電圧低下が発生しており、短絡不良であることがわかるが、本発明のリチウムイオン二次電池では電圧低下は発生していないことがわかる。

本実施例によれば、タブ接続工程での短絡不良発生の可能性を低減する事ができた。

本実施例におけるＳ１１０に対応するリチウムイオン二次電池の正極の製造方法を図１１を用いて説明する。

正極電極基板４３に相当する正極板１３１０は、電極基板送り出しロール１３０１から連続的に送り出され、ローラ１３０２に対向するコータ１３２１から供給される混練・調合工程（Ｓ１１１）において混練・調合されたスラリー材料である正極材料１３２２が塗布される（Ｓ１１２）。次いで第２の絶縁材料１３２４が図１１のローラ１３０３に対向するコータ１３２３から供給される。コータ１３２３の塗布幅は、後述する対向する負極電極の塗布幅より広くし、負極電極の切断面より外側に配置するようにしている。

次いで、加工工程(Ｓ１１３)において、乾燥炉１３３０を通過することで乾燥され、ローラ１３０４を経由して電極基板巻き取りロール１３０５に巻き取られ、正極電極板１３１０の片面が製造される。本正極電極板１３１０の裏面にも同様の方法で正極材料１３２２と第二の絶縁材料１３２４を塗布することで正極電極シート１４００が製造される。

正極材料１３２２はニッケル・コバルト・マンガン酸リチウムからなる活物質と導電助剤としてのカーボンを混合し、ポリフッ化ビニリデンからなる結着財（バインダ）をＮメチルピロリドン（ＮＭＰ）に溶解させた溶液に混練したスラリーを用いた。第２の絶縁材料１３２４はシリカ（ＳｉＯ２）の粉体をポリフッ化ビニリデンからなる結着財（バインダ）をＮメチルピロリドン（ＮＭＰ）に溶解させた溶液に混練したスラリーを用いた。

図１２に本実施例による正極電極シート１４００の平面図と側面図を模式的に示す。正極電極板１４０１の両面に正極層１４０２が形成され、この正極層１４０２を覆うようにして第２の絶縁層１４０３が形成されている。

次いで、本実施例におけるＳ１２０に対応するリチウムイオン二次電池の負極の製造方法を図１３を用いて説明する
負極電極基板４１に相当する負極板１５１０は、電極基板送り出しロール１５０１から送り出され、ローラ１５０２に対向するコータ１５２１から供給される混練・調合工程（Ｓ１２１）において混練・調合されたスラリー材料である負極材料１５２２と第１の絶縁材料１５２３が塗布される（Ｓ１２２）。本実施例で用いる負極材料１５２２と第１の絶縁材料１５２３とを塗布するためのコータ１５２１は、実施例１において図６で説明したコータ７００と同じものを用いる。

負極材料１５２２はスリット７０１から吐出され、第１の絶縁材料１５２３がスリット７０２とスリット７０３から吐出される。また、スリット７０１とスリット７０２及びスリット７０１とスリット７０３の間には幅２ｍｍのシム板７０４を配置しており、負極材料１５２２と第１の絶縁材料１５２３が混ざらないようにしている。シム板７０４の幅は塗布速度や塗布スラリーの組成によって適宜調節できる。また、負極層１６０２と絶縁層１６０３の間隔を開けることでタブ接続部形成工程で負極電極板を曲げてタブ接続部を形成する時の負荷を少なくし、切断不良を防止できる。

次いで、加工工程（Ｓ１２３）において、乾燥炉１５３０を通過することで乾燥され、ローラ１５０３を経由して電極基板巻き取りロール１５０４に巻き取られ、負極電極板１５１０の片面が製造される。本負極電極板１５１０の裏面にも同様の方法で負極材料１５２２と第１の絶縁材料１５２３を塗布することで負極電極シート１５００が製造される。

負極材料１５２２は炭素材料（カーボン材料）からなる負極活物質と、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）に溶解させた溶液に混練したスラリーを用いた。第１の絶縁材料１５２３はレジスト材料を用いた。

図１４に本実施例による負極電極シート１６００の平面図と側面図を模式図で示す。負極電極板１６０１上に形成する負極層１６０２と絶縁層１６０３の間隔を開けることでタブ接続部形成工程で負極電極板を曲げてタブ接続部を形成する時の負荷を少なくし、切断不良の発生を防止できる。

次いで、電池セル組立工程(Ｓ１３０)において、実施例１の場合と同様に切断機を用いて、図１２及び図１４に点線で示した切断位置１４１０，１６１０で切断する。次に、加圧機でプレスを行って高さ(厚さ)を揃えた後に、捲回工程において、それぞれの電極シートを挟み込んで積層して、積層シートを巻き取りロールで捲き合わせる。

次に溶接・組立工程（Ｓ１３２）において、負極極基板のタブ接続部にタブを溶接して、電極群を作製した。作製した電極群を容器であるラミネートパックに封入し容器内に電解液を注入（Ｓ１３３）した後に封止し（Ｓ１３４）、ラミネートセルを作製した。

比較として、図１３で示す塗布工程で第一の絶縁材料１５２３を塗布せずに作製した負極を用いて同様に電極群を作製した。

作製した電極群の抵抗値を測定し短絡の有無を判定する検査を行った。その結果を表１に示す。

表１より、比較例の電極群の抵抗値は低く短絡が発生していることがわかる。本発明の電極群では抵抗値が測定上限以上となり短絡は発生していないことがわかる。

本実施例によれば、タブ接続工程での短絡不良発生の可能性を低減する事ができた。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

また、前記実施例では、リチウムイオン二次電池を例に挙げて、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、リチウムイオン二次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。

４０・・・リチウムイオン二次電池の部分断面 ４１・・・負極電極基板 ４２，９０２，１６０２・・・負極層 ４３・・・正極電極基板 ４４，８０２，１４０２・・・正極層 ４５・・・セパレータ ４６・・・タブ接続部 ４７・・・絶縁層 ４９・・・タブ ５０１，６０１，１３０１，１５０１・・・電極基板送り出しロール ５０４，６０５，１３０５，１５０４・・・電極基板巻き取りロール ５２１，６２１、７００、１３２１、１５２１・・・コータ ６２３，１３２３・・・コータ ５３０，６３０，１３３０，１５３０・・・乾燥炉 ８００，１４００・・・正極電極シート ８０１，１４０１・・・正極電極板 ８０３、１６０３・・・第１の絶縁層 ９００，１６００・・・負極電極シート ９０１，１６０１・・・負極電極板 ９０３、１４０３・・・第２の絶縁層

Claims (15)

1. 正極電極板の両面に正極材料と第１の絶縁材料が塗布された後に所定の幅寸法に切断されて形成された正極電極シートと、負極電極板の両面に負極材料と第２の絶縁材料とが塗布されたのちに前記所定の幅寸法に切断されて形成された負極電極シートとで構成され、前記第１の絶縁材料が、前記正極電極シートに形成されて、電極端子と接続する導体部分と、前記負極電極シートの切断された面と前記導体部分との間の短絡を防止する絶縁体であり、前記絶縁体は、前記導体部分と前記負極電極シートの前記切断された面との間に配置されていることを特徴とするリチウムイオン二次電池。
2. 請求項１記載のリチウムイオン二次電池であって、前記正極電極シートには前記正極材料の切断された部分と反対側で前記正極材料から離れた箇所に前記第１の絶縁材料が塗布されていることを特徴とするリチウムイオン二次電池。
3. 請求項１記載のリチウムイオン二次電池であって、前記負極電極シートの前記負極電極板の両面に塗布された負極材料の上に前記第２の絶縁材料が塗布されていることを特徴とするリチウムイオン二次電池。
4. リチウムイオン二次電池の製造方法であって、
   フィルム状の正極電極板を連続的に送り出しながら前記フィルム状の正極電極板の一方の面に正極材料と第１の絶縁材料とを塗布して炉中で乾燥させることを前記フィルム状の正極電極板の両面に対して行って正極電極シートを形成し、
   フィルム状の負極電極板を連続的に送り出しながら前記フィルム状の負極電極板の一方の面に負極材料と第２の絶縁材料とを塗布して炉中で乾燥させることを前記フィルム状の負極電極板の両面に対して行って負極電極シートを形成し、
   前記正極電極シートと前記負極電極シートとを重ね合せて捲回させて電極捲回体を形成し、
   前記形成した電極捲回体を所定の長さに切断し、
   前記絶縁体で覆った部分の上方で前記電極捲回体の一部にタブを溶接する
   ことを特徴とするリチウムイオン二次電池の製造方法。
5. 請求項４記載のリチウムイオン二次電池の製造方法であって、前記フィルム状の正極電極板を連続的に送り出しながら前記フィルム状の正極電極板の一方の面に正極材料と第１の絶縁材料とを塗布することを、前記フィルム状の正極電極板の一方の面の正極材料を塗布した部分の両側の前記正極材料から離れた部分に第１の絶縁材料を塗布することにより行うことを特徴とするリチウムイオン二次電池の製造方法。
6. 請求項５記載のリチウムイオン二次電池の製造方法であって、前記フィルム状の負極電極板を連続的に送り出しながら前記フィルム状の負極電極板の一方の面に負極材料と第２の絶縁材料とを塗布することを、前記フィルム状の負極電極板の一方の面の負極材料を塗布した上に前記第２の絶縁膜を重ねて塗布することにより行うことを特徴とするリチウムイオン二次電池の製造方法。
7. 請求項４記載のリチウムイオン二次電池の製造方法であって、前記第１の絶縁材料が無機酸化物または有機物の少なくとも１種以上から構成されることを特徴とするリチウムイオン二次電池の製造方法。
8. 請求項４記載のリチウムイオン二次電池の製造方法であって、前記第１の絶縁材料と第２の絶縁材料が無機酸化物または有機物の粒子の少なくとも１種以上の粒子と結着剤で構成されることを特徴とするリチウムイオン二次電池の製造方法。
9. 請求項４記載のリチウムイオン二次電池の製造方法であって、前記第２の絶縁材料が無機酸化物または有機物の粒子の少なくとも１種以上の粒子と結着剤で構成され、溶剤または水に分散されていることを特徴とするリチウムイオン二次電池の製造方法。
10. 請求項７乃至９記載の何れかに記載のリチウムイオン二次電池の製造方法であって、前記無機酸化物が酸化シリコン、酸化アルミ、酸化チタンの少なくとも１種以上から構成されることを特徴とするリチウムイオン二次電池の製造方法。
11. 請求項７乃至９記載の何れかに記載のリチウムイオン二次電池の製造方法であって、前記有機物がポリプロピレン、ポリエチレンの少なくとも１種以上から構成されることを特徴とするリチウムイオン二次電池の製造方法。
12. 請求項７乃至９記載の何れかに記載のリチウムイオン二次電池の製造方法であって、前記有機物がレジストを主成分とする材料から構成されることを特徴とするリチウムイオン二次電池の製造方法。
13. リチウムイオン二次電池の製造装置であって、
    フィルム状の正極電極板を連続的に搬送する第１の搬送部と、
    前記第１の搬送部により連続的に搬送された前記フィルム状の正極電極板に正極材料と第１の絶縁材料とを塗布する第１の塗布部と、
    前記第１の塗布部で前記フィルム状の正極電極板に塗布された前記正極材料と第１の絶縁材料とを乾燥させる第１の乾燥炉部と
    を備えた正極塗布装置と、
    フィルム状の負極電極板を連続的に搬送する第２の搬送部と、
    前記第２の搬送部により連続的に搬送された前記フィルム状の負極電極板に負極材料と第２の絶縁材料とを塗布する第２の塗布部と、
    前記第２の塗布部で前記フィルム状の負極電極板に塗布された前記負極材料と第２の絶縁材料とを乾燥させる第２の乾燥炉部と
    を備えた負極塗布装置であることを特徴とするリチウムイオン二次電池の製造装置。
14. 請求項１３記載のリチウムイオン二次電池の製造装置であって、前記第１の塗布部は、連続的に搬送された前記フィルム状の正極電極板に正極材料と第１の絶縁材料とを同時に塗布するコータを有し、前記コータは、前記フィルム状の正極電極板に前記正極材料と前記正極材料の両側で前記正極材料から離れた部分に前記第１の絶縁材料を塗布することを特徴とするリチウムイオン二次電池の製造装置。
15. 請求項１３記載のリチウムイオン二次電池の製造装置であって、前記第２の塗布部は、連続的に搬送された前記フィルム状の負極電極板に負極材料を塗布し、前記塗布した負極材料の表面に前記第２の絶縁材料を塗布することを特徴とするリチウムイオン二次電池の製造装置。

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