JP2017143006A - 蓄電素子 - Google Patents

Abstract

【課題】極板間の短絡発生を抑制することができる蓄電素子を提供すること。【解決手段】正極板４１０が積層された電極体４００を備える蓄電素子１０であって、正極板４１０は、正極基材層４１１と、正極基材層４１１上に配置された正極合材層４１４と、正極合材層４１４の側方かつ正極基材層４１１上に配置されたコート層４１５とを有し、正極合材層４１４の厚みは、６０μｍ以上であり、コート層４１５の厚みは、正極合材層４１４の厚みの１５％以上である。【選択図】図５

Description

本発明は、極板が積層された電極体を備える蓄電素子に関する。

極板が積層された電極体を備えるリチウムイオン二次電池などの蓄電素子が広く知られている。このような蓄電素子においては、従来、極板間の短絡防止のために、極板上の合材層（活物質層）の端部に、絶縁層を覆うように配置した構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−４０８７８号公報

しかしながら、上記従来の蓄電素子であっても、極板間に導電性の異物が侵入した場合には、極板間の短絡を引き起こす可能性があるという問題がある。

例えば、溶接時等に発生する金属粉等のコンタミ（contamination）が極板間に侵入した場合、極板間の短絡を引き起こす虞がある。特に、合材層の厚みが厚い極板を有する電極体においては、極板間に隙間が生じるため、コンタミが侵入する可能性が高くなる。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、極板間の短絡発生を抑制することができる蓄電素子を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電素子は、極板が積層された電極体を備える蓄電素子であって、前記極板は、基材層と、前記基材層上に配置された合材層と、前記合材層の側方かつ前記基材層上に配置されたコート層とを有し、前記合材層の厚みは、６０μｍ以上であり、前記コート層の厚みは、前記合材層の厚みの１５％以上である。

これによれば、蓄電素子において、電極体の極板の合材層の厚みは６０μｍ以上であり、合材層の側方かつ基材層上に配置されたコート層の厚みは、合材層の厚みの１５％以上である。つまり、合材層の厚みが６０μｍ以上と厚い場合に、基材層の合材層が配置されていない位置に隙間が生じ、極板間にコンタミが侵入しやすい。このため、コート層の厚みを、合材層の厚みの１５％以上と厚くすることで、コンタミの侵入を抑制することができ、極板間の短絡発生を抑制することができる。

また、前記コート層の厚みは、前記合材層の厚みの９０％未満であることにしてもよい。

ここで、本願発明者らは、鋭意研究と検討の結果、蓄電素子において、コート層の厚みが合材層の厚みの９０％以上と厚い場合には、コート層に割れが発生しやすいことを見出した。このため、コート層の厚みを合材層の厚みの９０％未満とすることで、コート層の割れを抑制することができる。

また、前記コート層は、正極板の基材層上かつ負極板と対向する位置に配置された絶縁層であることにしてもよい。

これによれば、蓄電素子において、コート層は、正極板の基材層上かつ負極板と対向する位置に配置された絶縁層であるため、コート層で正極板と負極板との間を絶縁することによって、正極板と負極板とが短絡するのを抑制することができる。

なお、本発明は、このような蓄電素子として実現することができるだけでなく、当該蓄電素子が備える電極体としても実現することができる。

本発明によれば、極板間の短絡発生を抑制することができる蓄電素子を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る蓄電素子の外観を模式的に示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る蓄電素子の容器内方に配置されている構成要素を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る電極体の構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る電極体の構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係るコート層及びその周辺の構成を詳細に示す断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る蓄電素子について説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、各図は、模式図であり、寸法等は必ずしも厳密に図示したものではない。

（実施の形態）
まず、図１及び図２を用いて、本発明の実施の形態に係る蓄電素子１０の全般的な説明を行う。

図１は、本発明の実施の形態に係る蓄電素子１０の外観を模式的に示す斜視図である。また、図２は、本発明の実施の形態に係る蓄電素子１０の容器１００内方に配置されている構成要素を示す斜視図である。具体的には、図２は、蓄電素子１０から本体１１１を分離した状態での構成を示す斜視図である。

蓄電素子１０は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池であり、より具体的には、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池である。例えば、蓄電素子１０は、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、またはプラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）等の自動車用電源や、電子機器用電源、電力貯蔵用電源などに適用される。

なお、蓄電素子１０は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよいし、キャパシタであってもかまわない。また、本実施の形態では、矩形状（角型）の蓄電素子１０を図示しているが、蓄電素子１０の形状は、矩形状には限定されず、円柱形状や長円柱形状等であってもよいし、ラミネート型の蓄電素子とすることもできる。

図１に示すように、蓄電素子１０は、容器１００と、正極端子２００と、負極端子３００とを備えている。また、図２に示すように、容器１００の内部には、正極集電体１２０と、負極集電体１３０と、電極体４００とが収容されている。

なお、蓄電素子１０は、上記の構成要素の他、正極集電体１２０及び負極集電体１３０の側方に配置されるスペーサ、容器１００内の圧力が上昇したときに当該圧力を開放するための安全弁、または、電極体４００等を包み込む絶縁フィルムなどを備えてもよい。また、蓄電素子１０の容器１００の内部には電解液（非水電解質）などの液体が封入されているが、当該液体の図示は省略する。なお、容器１００に封入される電解液としては、蓄電素子１０の性能を損なうものでなければその種類に特に制限はなく、様々なものを選択することができる。

容器１００は、矩形筒状で底を備える本体１１１と、本体１１１の開口を閉塞する板状部材である蓋体１１０とで構成されている。また、容器１００は、電極体４００等を内部に収容後、蓋体１１０と本体１１１とが溶接等されることにより、内部を密封することができるものとなっている。なお、蓋体１１０及び本体１１１の材質は特に限定されず、例えばステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金など溶接可能な金属とすることができるが、樹脂を用いることもできる。

電極体４００は、正極板と負極板とセパレータとを備え、電気を蓄えることができる発電要素である。電極体４００の詳細な構成については、図３等を用いて後述する。

正極端子２００は、正極集電体１２０を介して電極体４００の正極板と電気的に接続された電極端子である。負極端子３００は、負極集電体１３０を介して電極体４００の負極板と電気的に接続された電極端子である。つまり、正極端子２００及び負極端子３００は、電極体４００に蓄えられている電気を蓄電素子１０の外部空間に導出し、また、電極体４００に電気を蓄えるために蓄電素子１０の内部空間に電気を導入するための金属製の電極端子である。また、正極端子２００及び負極端子３００は、電極体４００の上方に配置された蓋体１１０に、絶縁性を有するパッキン（図示せず）を介して取り付けられている。

正極集電体１２０は、電極体４００の正極側端部と容器１００の本体１１１の壁面との間に配置され、正極端子２００と電極体４００の正極板とに電気的に接続される導電性と剛性とを備えた部材である。負極集電体１３０は、電極体４００の負極側端部と容器１００の本体１１１の壁面との間に配置され、負極端子３００と電極体４００の負極板とに電気的に接続される導電性と剛性とを備えた部材である。

具体的には、正極集電体１２０及び負極集電体１３０は、容器１００の本体１１１の側壁から蓋体１１０に亘って当該側壁及び蓋体１１０に沿って屈曲状態で配置される板状部材である。正極集電体１２０及び負極集電体１３０は、蓋体１１０に固定的に接続（接合）されている。また、正極集電体１２０及び負極集電体１３０は、電極体４００の正極側端部及び負極側端部にそれぞれ固定的に接続（接合）されている。この構成により、電極体４００が、正極集電体１２０及び負極集電体１３０によって蓋体１１０から吊り下げられた状態で保持（支持）され、振動や衝撃などによる揺れが抑制される。

なお、正極集電体１２０の材質は限定されないが、例えば、後述の電極体４００の正極基材層４１１と同様、アルミニウムまたはアルミニウム合金などで形成されている。また、負極集電体１３０についても、材質は限定されないが、例えば、後述の電極体４００の負極基材層４２１と同様、銅または銅合金などで形成されている。

次に、以上のように構成された蓄電素子１０が備える電極体４００の構成について、図３を用いて説明する。

図３は、本発明の実施の形態に係る電極体４００の構成を示す斜視図である。なお、図３では、積層されて巻回された極板等の要素を一部展開して図示している。また、図３において符号Ｗが付された一点鎖線は、電極体４００の巻回軸を表している。巻回軸Ｗは、極板等を巻回する際の中心軸となる仮想的な軸であり、本実施の形態では、電極体４００の中心を通るＸ軸に平行な直線である。

電極体４００は、正極板４１０及び負極板４２０を有する電極体の一例である。本実施の形態では、図３に示すように、電極体４００は、セパレータ４５０と、負極板４２０と、セパレータ４３０と、正極板４１０とがこの順に積層され、かつ、巻回されることで形成されている。また、電極体４００は、巻回軸Ｗと直交する方向（本実施の形態ではＺ軸方向）に扁平な形状である。つまり、電極体４００は、巻回軸Ｗの方向から見た場合に、全体として長円形状であり、長円形状の直線部分が平坦な形状となり、長円形状の曲線部分が湾曲した形状となっている。このため、電極体４００は、対向する一対の扁平部（巻回軸Ｗを挟んでＺ軸方向で対向する部分）と、対向する一対の湾曲部（巻回軸Ｗを挟んでＹ軸方向で対向する部分）とを有している。

ここで、正極板４１０は、正極基材層４１１と、正極基材層４１１上に配置された正極合材層４１４とを有している。正極基材層４１１は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などからなる長尺帯状の金属箔である。正極合材層４１４は、正極基材層４１１の表面に形成された、正極活物質を含む層である。負極板４２０は、負極基材層４２１と、負極基材層４２１上に配置された正極合材層４１４とを有している。負極基材層４２１は、銅または銅合金などからなる長尺帯状の金属箔である。負極合材層４２４は、負極基材層４２１の表面に形成された、負極活物質を含む層である。なお、正極活物質及び負極活物質の具体例については、後述する。

また、本実施の形態では、セパレータ４３０及び４５０は、樹脂からなる微多孔性のシートを基材として有している。

このように構成された電極体４００において、より具体的には、正極板４１０と負極板４２０とは、セパレータ４３０または４５０を介し、巻回軸Ｗの方向に互いにずらして巻回されている。そして、正極板４１０及び負極板４２０は、それぞれのずらされた方向の端部に、基材層の、活物質が塗工されていない部分である活物質未塗工部を有する。

具体的には、正極板４１０は、巻回軸Ｗの方向の一端（図３ではＸ軸方向プラス側の端部）に、正極活物質が塗工されていない活物質未塗工部４１１ａを有している。また、負極板４２０は、巻回軸Ｗの方向の他端（図３ではＸ軸方向マイナス側の端部）に、負極活物質が塗工されていない活物質未塗工部４２１ａを有している。

つまり、正極板４１０の露出した金属箔である活物質未塗工部４１１ａが積層されて正極側端部が形成され、負極板４２０の露出した金属箔である活物質未塗工部４２１ａが積層されて負極側端部が形成されている。そして、正極側端部は正極集電体１２０と接合され、負極側端部は負極集電体１３０と接合される。つまり、正極集電体１２０には、積層されて束ねられた（寄せ集められた）正極基材層４１１が接合され、負極集電体１３０には、積層されて束ねられた（寄せ集められた）負極基材層４２１が接合される。本実施の形態では、これら接合の手法として、超音波接合が採用されている。なお、電極体４００と正極集電体１２０及び負極集電体１３０との接合の手法として、超音波接合以外に、抵抗溶接またはかしめ接合等の手法が採用されてもよい。また、蓄電素子１０が備える電極体４００の数は、１には限定されず、２以上でもよい。

また、正極板４１０は、さらに、正極合材層４１４と活物質未塗工部４１１ａとの境界を含む領域に形成されたコート層４１５を有している。コート層４１５は、バインダと無機粒子等の粒子とを含有する絶縁層である。つまり、正極板４１０は、正極基材層４１１及び正極合材層４１４に跨るように配置された絶縁性のコート層４１５を有しており、これにより、正極板４１０と負極板４２０との短絡を抑制することができている。以下、図４及び図５を用いてコート層４１５及びその周辺の構成についての説明を行う。

図４は、本発明の実施の形態に係る電極体４００の構成を示す断面図である。具体的には、図４では、図３のＩＶ−ＩＶ断面における電極体４００の正極側の一部を拡大して図示している。また、図５は、本発明の実施の形態に係るコート層４１５及びその周辺の構成を詳細に示す断面図である。

これらの図に示すように、電極体４００の正極板４１０は、正極合材層４１４の側方（Ｘ軸方向プラス側）かつ正極基材層４１１上に配置されたコート層４１５を有している。つまり、コート層４１５は、正極合材層４１４の端縁部と、正極基材層４１１の正極合材層４１４から突出した部分である活物質未塗工部４１１ａの一部とを連続して覆うように形成されている。また、コート層４１５は、負極板４２０と対向する位置に配置されている。このように、コート層４１５は、活物質未塗工部４１１ａと負極板４２０との間に配置されており、厚み方向（Ｚ軸方向）で互いに重なる部分を有する活物質未塗工部４１１ａと負極板４２０との電気的な接触の可能性を低減している。つまり、正極板４１０と負極板４２０との短絡を抑制している。

また、コート層４１５の一部が正極合材層４１４の端縁部にオーバーラップするようにコート層４１５が形成されるため、コート層４１５を、正極合材層４１４との間に隙間を開けずに隣り合わせるような、高い精度が要求される工程は不要である。

ここで、本実施の形態に係る正極合材層４１４及びコート層４１５のそれぞれは、バインダと粒子とを含有する。具体的には、正極合材層４１４は、複数の粒子（以下、活物質粒子と呼ぶ）及びバインダを含有し、コート層４１５は、複数の粒子（以下、コート層粒子と呼ぶ）及びバインダを約９０：１０の比率で含有する。また、複数のコート層粒子の平均粒子径は、複数の活物質粒子の平均粒子径よりも小さい。例えば、活物質粒子の平均粒子径は、十数μｍ程度であり、コート層粒子の平均粒子径は、０．１〜１μｍである。つまり、活物質粒子は、コート層粒子よりも十倍以上大きい。

なお、正極合材層４１４に活物質粒子として含有される正極活物質としては、例えば、Ｌｉ_ｘＭＯ_ｙ（Ｍは少なくとも一種の遷移金属を表す）で表される複合酸化物（Ｌｉ_ｘＣｏＯ_２、Ｌｉ_ｘＮｉＯ_２、Ｌｉ_ｘＭｎ_２Ｏ_４、Ｌｉ_ｘＭｎＯ_３、Ｌｉ_ｘＮｉ_ｙＣｏ_{（１−ｙ）}Ｏ_２、Ｌｉ_ｘＮｉ_ｙＭｎ_ｚＣｏ_{（１−ｙ−ｚ）}Ｏ_２、Ｌｉ_ｘＮｉ_ｙＭｎ_{（２−ｙ）}Ｏ_４など）、あるいは、Ｌｉ_ｗＭｅ_ｘ（ＸＯ_ｙ）_ｚ（Ｍｅは少なくとも一種の遷移金属を表し、Ｘは例えばＰ、Ｓｉ、Ｂ、Ｖ）で表されるポリアニオン化合物（ＬｉＦｅＰＯ_４、ＬｉＭｎＰＯ_４、ＬｉＮｉＰＯ_４、ＬｉＣｏＰＯ_４、Ｌｉ_３Ｖ_２（ＰＯ_４）_３、Ｌｉ_２ＭｎＳｉＯ_４、Ｌｉ_２ＣｏＰＯ_４Ｆなど）から選択することができる。また、これらの化合物中の元素またはポリアニオンは一部他の元素またはアニオン種で置換されていてもよく、表面にＺｒＯ_２、ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３などの金属酸化物や炭素を被覆されていてもよい。さらに、ジスルフィド、ポリピロール、ポリアニリン、ポリパラスチレン、ポリアセチレン、ポリアセン系材料などの導電性高分子化合物、擬グラファイト構造炭素質材料などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これらの化合物は単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。

また、コート層４１５が含有するコート層粒子は例えば無機粒子である。この無機粒子としては、例えば、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、マグネシア、セリア、イットリア、酸化亜鉛、酸化鉄、バリウムチタン酸化物、アルミナ−シリカ複合酸化物等の酸化物、窒化ケイ素、窒化チタン、窒化ホウ素、窒化アルミニウム等の窒化物、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、硫酸バリウム等の難溶性イオン結晶、シリコン、ダイヤモンド等の共有結合性結晶、シリコンカーバイド、炭酸カルシウム、硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、チタン酸カリウム、タルク、カオリンクレイ、カオリナイト、ハロイサイト、パイロフィライト、モンモリロナイト、セリサイト、マイカ、アメサイト、ベントナイト、アスベスト、ゼオライト、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ベーマイト、アパタイト、ムライト、スピネル、オリビン等、または、これらを含む化合物等が挙げられる。また、上記の無機物は、ＳｎＯ_２、スズ−インジウム酸化物（ＩＴＯ）等の酸化物、カーボンブラック、グラファイト等の炭素質材料等の導電性粒子の表面を、電気絶縁性を有する材料（例えば、上記の電気絶縁性の無機粒子を構成する材料）で表面処理することで、電気絶縁性を持たせた粒子であってもよい。なお、コート層粒子は、有機系の粒子であってもよい。

また、コート層４１５が含有するバインダは、水系または非水系のバインダであり、正極合材層４１４が含有するバインダは、例えばコート層４１５が含有するバインダと同じ極性のバインダである。例えば、コート層４１５が水系のバインダを含有する場合、正極合材層４１４も水系のバインダを含有する。また、コート層４１５が非水系のバインダを含有する場合、正極合材層４１４も系のバインダを含有する。

ここで、水系バインダは、水に分散又は溶解するバインダである。水系バインダとして
は、２０℃において、水１００質量部に対して１質量部以上溶解する水溶性バインダ（水に溶解する水系バインダ）が好ましい。例えば、水系バインダとしては、ポリエチレンオキサイド（ポリエチレングリコール）、ポリプロピレンオキサイド（ポリプロピレングリコール）、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリオレフィン、ニトリル−ブタジエンゴム、セルロースからなる群より選択された少なくとも１種が好ましく、ポリエチレンオキサイド（ポリエチレングリコール）、ポリプロピレンオキサイド（ポリプロピレングリコール）、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸からなる群より選択された少なくとも１種の水溶性バインダがより好ましい。

また、非水系バインダは、水系バインダよりも水溶性が低いバインダ（溶剤系バインダ）である。非水系バインダとしては、２０℃において、水１００質量部に対して１質量部未満溶解するものが好ましい。例えば、非水系バインダとしては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、エチレンとビニルアルコールとの共重合体、ポリアクリロニトリル、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン、ポリ酢酸ビニル、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、セルロースとキトサンピロリドンカルボン酸塩との架橋重合体、キチン又はキトサンの誘導体などが挙げられる。キトサンの誘導体としては、キトサンをグリセリル化した高分子化合物、キトサンの架橋体などが挙げられる。

また、正極合材層４１４が非水系バインダを含有する場合には、当該非水系バインダとしては、結着性に優れるという点、又は、電気抵抗が低いという点で、ポリフッ化ビニリデン、エチレンとビニルアルコールとの共重合体、ポリメタクリル酸メチルからなる群より選択された少なくとも１種が好ましい。

負極板４２０においても、負極基材層４２１上に形成された負極合材層４２４は、活物質粒子とバインダとを含有する。負極合材層４２４に活物質粒子として含有される負極活物質は、例えば、リチウム金属、リチウム合金（リチウム−アルミニウム、リチウム−鉛、リチウム−錫、リチウム−アルミニウム−錫、リチウム−ガリウム、及びウッド合金などのリチウム金属含有合金）の他、リチウムを吸蔵・放出可能な合金、炭素材料（例えば黒鉛、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、低温焼成炭素、非晶質カーボンなど）、金属酸化物、リチウム金属酸化物（Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２など）、ポリリン酸化合物などが挙げられる。この中でも、特に黒鉛、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素が好ましい。これらは、１種を単独で用いても、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。

また、負極合材層４２４が含有するバインダとしては、正極合材層４１４に用いられるバインダと同じものを採用することができる。

ここで、図５に示すように、コート層４１５の、正極合材層４１４の端縁部上に配置される傾斜した部分を、第一コート部４１５ａとする。また、コート層４１５の、正極基材層４１１の活物質未塗工部４１１ａ上に配置される平坦な部分を、第二コート部４１５ｂとする。そして、第二コート部４１５ｂの厚み（Ｚ軸方向の高さ）を、コート層４１５の厚みという。また、正極合材層４１４の厚み（Ｚ軸方向の高さ）を、厚みＡとして示し、コート層４１５の厚み（第二コート部４１５ｂの厚み）を、厚みＢとして示す。

このような構成において、正極合材層４１４は、厚みＡが６０μｍ以上となるように形成されている。また、コート層４１５の厚み（第二コート部４１５ｂの厚み）Ｂは、正極合材層４１４の厚みＡの１５％以上となるように形成されている。

ここで、正極合材層４１４の厚みが６０μｍ以上と厚い場合に、正極基材層４１１の正極合材層４１４が配置されていない位置（活物質未塗工部４１１ａと負極板４２０との間）に隙間が生じ、正極板４１０及び負極板４２０の間にコンタミが侵入しやすい。これに対し、本願発明者らは、鋭意研究と検討の結果、コート層４１５の厚みＢを、正極合材層４１４の厚みＡの１５％以上と厚くすることで、当該コンタミの侵入を抑制することができ、正極板４１０及び負極板４２０の間の短絡発生を抑制することができることを見出した。

つまり、例えば正極合材層４１４の厚みがＡ＝６０μｍの場合に、コート層４１５の厚みはＢ＝６０×１５％＝９μｍであり、この場合、隙間は５１μｍとなる。このため、５１μｍ以上の塊状銅片（コンタミ）の侵入を抑制することができる。ここで、このような蓄電素子１０においては、短絡防止の観点から、５３μｍ以上のコンタミが侵入してこないことが望まれている。このため、蓄電素子１０において、コート層４１５の厚みＢを、正極合材層４１４の厚みＡの１５％以上と厚くすることで、当該コンタミの侵入を抑制することができ、正極板４１０及び負極板４２０の間の短絡発生を抑制することができる。

また、コート層４１５の厚み（第二コート部４１５ｂの厚み）Ｂは、正極合材層４１４の厚みＡの９０％未満であるのが好ましい。ここで、本願発明者らは、鋭意研究と検討の結果、コート層４１５の厚みＢが正極合材層４１４の厚みＡの９０％以上と厚い場合には、コート層４１５に割れが発生しやすいことを見出した。このため、蓄電素子１０において、コート層４１５の厚みＢを正極合材層４１４の厚みＡの９０％未満とすることで、コート層４１５の割れを抑制することができる。

また、コート層４１５の厚み（第二コート部４１５ｂの厚み）Ｂは、正極合材層４１４の厚みＡの３０％以上であるのがさらに好ましい。ここで、本願発明者らは、鋭意研究と検討の結果、コート層４１５の厚みＢが正極合材層４１４の厚みＡの３０％以上である場合に、コンタミの侵入をさらに抑制することができることを見出した。このため、蓄電素子１０において、コート層４１５の厚みＢを正極合材層４１４の厚みＡの３０％以上とすることで、正極板４１０及び負極板４２０の間の短絡発生をさらに抑制することができる。

また、コート層４１５の厚み（第二コート部４１５ｂの厚み）Ｂは、正極合材層４１４の厚みＡの６０％以下であるのがさらに好ましい。ここで、本願発明者らは、鋭意研究と検討の結果、コート層４１５の厚みＢが正極合材層４１４の厚みＡの６０％以下である場合に、コート層４１５の割れをさらに抑制することができることを見出した。このため、蓄電素子１０において、コート層４１５の厚みＢを正極合材層４１４の厚みＡの６０％以下とすることで、コート層４１５の割れをさらに抑制することができる。

なお、正極合材層４１４の厚みＡ、及び、コート層４１５の厚み（第二コート部４１５ｂの厚み）Ｂは、電極体４００を形成する際に、正極板４１０をプレスした後の厚さである。つまり、電極体４００を電解液に含浸させる前の乾燥状態における厚みである。この厚みは、例えば、専用の鋭利な刃物を使用して正極板４１０をカットし、マイクロスコープにて、正極板４１０の断面を観察することで測定することができる。

また、電極体４００を電解液に含浸させた後においては、正極合材層４１４の厚みＡ及びコート層４１５の厚みＢは、以下の方法で測定することができる。つまり、まず、測定対象の蓄電素子を解体して、電極体を取り出す。そして、専用の鋭利な刃物を使用して、電極体の極板をカットする。そして、カットした極板を、ＤＭＣ（炭酸ジメチル）で洗浄し、自然乾燥する。そして、マイクロスコープにて、極板の断面を観察し、寸法（正極合材層４１４の厚みＡ、及び、コート層４１５の厚みＢ）を測定する。

以上のように、本発明の実施の形態に係る蓄電素子１０によれば、正極板４１０及び負極板４２０の間の短絡発生を抑制することができ、また、コート層４１５の割れを抑制することができる。

また、蓄電素子１０において、コート層４１５は、正極板４１０の正極基材層４１１上かつ負極板４２０と対向する位置に配置された絶縁層である。このため、コート層４１５で正極板４１０と負極板４２０との間を絶縁することによって、正極板４１０と負極板４２０とが短絡するのを抑制することができる。

また、正極合材層４１４の厚みが６０μｍ以上と厚い場合に、電極体４００の正極基材層４１１が積層され束ねられて（寄せ集められて）正極集電体１２０に接合されると、特に外側の正極基材層４１１は、急な角度で折り曲げられることになるため、折り曲げ部分が破断する虞がある。このため、コート層４１５の厚みを正極合材層４１４の１５％以上等に厚くすることで、当該折り曲げ部分の補強を行うことができるため、折り曲げ部分が破断することを抑制することができる。

以上、本発明の実施の形態に係る蓄電素子１０について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

例えば、上記実施の形態では、コート層４１５は、正極板４１０に備えられ、上記の厚みの条件を満たすこととした。しかし、正極板４１０に加えて、または正極板４１０に換えて、負極板４２０にも、上記の厚みの条件を満たすコート層が備えられてもよい。

また、上記実施の形態では、図４等に示すように、コート層４１５は、正極合材層４１４については、活物質未塗工部４１１ａ側の端縁部のみを覆っていることとした。しかし、コート層４１５は、正極合材層４１４の全域（略全域を含む）を覆っていることにしてもよい。これにより、正極合材層４１４の全域において、負極板４２０との短絡防止の確実性がより向上する。つまり、コート層４１５は、少なくとも一部が、正極（または負極）合材層の端縁を含む部分である端縁部上、及び、正極（または負極）基材層上に連続して形成されていればよい。

また、上記実施の形態では、コート層４１５は絶縁層であることとした。しかし、コート層４１５以外に絶縁層が配置されている構成であれば、コート層４１５は絶縁層でなくてもよい。これによっても、コート層４１５が上記の厚みの条件を満たすことで、コンタミの侵入を抑制することができ、正極板４１０及び負極板４２０の間の短絡発生を抑制することができる。

また、上記実施の形態では、コート層４１５は、正極合材層４１４の端縁部を覆っていることとした。しかし、コート層４１５は、正極合材層４１４の端縁部を覆っていなくとも、正極合材層４１４の側方に配置されていればよい。この場合でも、コート層４１５が上記の厚みの条件を満たすことで、コンタミの侵入を抑制することができ、正極板４１０及び負極板４２０の間の短絡発生を抑制することができる。

また、上記実施の形態では、コート層４１５の第二コート部４１５ｂは、平坦な形状を有していることとした。しかし、第二コート部４１５ｂは、平坦な形状には限定されず、表面が波打っていたり、一部が突出していたりして、厚みが異なる部分を有していてもよい。この場合、上記の厚みの条件は、第二コート部４１５ｂの厚さの平均値、または、最も厚さが厚い部分の厚さを用いて定義される。また、正極合材層４１４の厚さが異なる場合には、正極合材層４１４の厚さの平均値あるいは最大値、または、コート層４１５側の端部の厚さ（または、その平均値あるいは最大値）を用いて定義される。

また、上記実施の形態では、正極合材層４１４は、コート層４１５とは同じ極性のバインダを含有するとしたが、正極合材層４１４は、コート層４１５と異なる極性のバインダを含有してもよい。

また、蓄電素子１０が備える電極体は巻回型である必要はない。蓄電素子１０は、例えば平板状極板を積層した積層型の電極体を備えてもよい。また、蓄電素子１０は、例えば、長尺帯状の極板を山折りと谷折りとの繰り返しによって蛇腹状に積層した構造を有する電極体を備えてもよい。いずれの場合であっても、正極板及び負極板がセパレータを介して積層された構造を有するため、正極板または負極板が、上記の厚みの条件を満たすコート層を備えることで、正極板及び負極板の間の短絡を抑制することができる。

また、上記実施の形態に記載された構成を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。

また、本発明は、このような蓄電素子１０として実現することができるだけでなく、蓄電素子１０が備える電極体４００としても実現することができる。

本発明は、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子等に適用できる。

１０ 蓄電素子
１００ 容器
１１０ 蓋体
１１１ 本体
１２０ 正極集電体
１３０ 負極集電体
２００ 正極端子
３００ 負極端子
４００ 電極体
４１０ 正極板
４１１ 正極基材層
４１１ａ、４２１ａ 活物質未塗工部
４１４ 正極合材層
４１５ コート層
４１５ａ 第一コート部
４１５ｂ 第二コート部
４２０ 負極板
４２１ 負極基材層
４２４ 負極合材層
４３０、４５０ セパレータ

Claims (3)

1. 極板が積層された電極体を備える蓄電素子であって、
   前記極板は、
   基材層と、
   前記基材層上に配置された合材層と、
   前記合材層の側方かつ前記基材層上に配置されたコート層とを有し、
   前記合材層の厚みは、６０μｍ以上であり、
   前記コート層の厚みは、前記合材層の厚みの１５％以上である
   蓄電素子。
2. 前記コート層の厚みは、前記合材層の厚みの９０％未満である
   請求項１に記載の蓄電素子。
3. 前記コート層は、正極板の基材層上かつ負極板と対向する位置に配置された絶縁層である
   請求項１または２に記載の蓄電素子。

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