JP2022176624A - 積層シートの検査方法、積層シートの製造方法、及び、組電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】短絡等の不具合を簡便に発見できるとともに、製造効率の向上に寄与できる積層シートの検査方法を提供すること。【解決手段】積層方向に積層された樹脂集電体と活物質層とを少なくとも有し、かつ、上記樹脂集電体が露出した露出表面を有する積層シートを検査対象物として、上記積層方向に直交する方向の軸回りに回転可能なローラー状導電体プローブを、上記積層シートの表面のうちの少なくとも上記露出表面に接触させることにより、上記積層シートを圧縮するとともに、上記積層シートの表面の複数箇所における電気抵抗を測定する、圧縮及び測定工程と、上記電気抵抗が許容範囲外である箇所が上記積層シートに存在するか否かを判定する、判定工程と、を備える、ことを特徴とする積層シートの検査方法。【選択図】図１

Description

本発明は、積層シートの検査方法、積層シートの製造方法、及び、組電池の製造方法に関する。

大容量電池の需要が高まり、複数個の単電池を積層した組電池が多く製造される中、それらの製造過程において不具合品を効率良く取り除く必要性が高まっている。

特許文献１には、正極板と負極板をセパレータを介して積層して構成した極板群を電槽内に挿入して成る電池の短絡検査方法であって、極板群を電槽に挿入する前に極板群を加圧しながら短絡不良を検査することを特徴とする電池の短絡検査方法が開示されている。

特許文献２には、組電池を構成する単電池を検査する方法であって、複数個の単電池を積層状に配列し、配列した単電池群を積層方向に押圧した状態で各単電池を検査することを特徴とする単電池の検査方法が開示されている。

特開２００１－２３６９８５号公報 特開２００５－３３９９２５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の検査方法では、単電池を組んだ極板群を加圧した状態で短絡不良を検査するため、極板群に不具合が発見された場合、どの単電池に不具合が生じているのかを特定することが容易ではない。

一方、特許文献２に記載の検査方法では、積層状に配列した単電池群を積層方向に押圧した状態で各単電池を検査するため、単電池群に不具合が発見された場合、不具合が生じている単電池を単電池群から取り替える必要がある。

このように、従来の検査方法は、単電池単位、より具体的には、単電池に用いられる電極シート、セパレータ付き電極シート、又は、電池シートといった積層シート単位で不具合を効率的に発見する方法ではなかった。更に、従来の検査方法は、不具合を効率的に発見する方法ではなかったため、製造効率の低下を招く要因となっていた。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、短絡等の不具合を簡便に発見できるとともに、製造効率の向上に寄与できる積層シートの検査方法を提供することを目的とするものである。また、本発明は、上記積層シートの検査方法を用いた積層シートの製造方法を提供することを目的とするものである。更に、本発明は、上記積層シートの検査方法を用いた組電池の製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明は、積層方向に積層された樹脂集電体と活物質層とを少なくとも有し、かつ、上記樹脂集電体が露出した露出表面を有する積層シートを検査対象物として、上記積層方向に直交する方向の軸回りに回転可能なローラー状導電体プローブを、上記積層シートの表面のうちの少なくとも上記露出表面に接触させることにより、上記積層シートを圧縮するとともに、上記積層シートの表面の複数箇所における電気抵抗を測定する、圧縮及び測定工程と、上記電気抵抗が許容範囲外である箇所が上記積層シートに存在するか否かを判定する、判定工程と、を備える、ことを特徴とする積層シートの検査方法；上記積層シートの検査方法により上記電気抵抗が許容範囲外である箇所が存在しないと判定された積層シートを選別する、選別工程を備える、ことを特徴とする積層シートの製造方法；上記積層シートの検査方法により上記電気抵抗が許容範囲外である箇所が存在しないと判定された積層シートを用いた電池シートを、複数枚積層する、積層工程を備える、ことを特徴とする組電池の製造方法である。

本発明によれば、積層シート単位で短絡等の不具合を簡便に発見できる。更に、本発明によれば、製造工程の一部である圧縮工程と検査工程の一部である測定工程とを同時に行うことで工程数を削減できるとともに、製造時間、製造コスト、及び、製造スペースを削減できるため、積層シートの製造効率を向上させることができる。これにより、不具合が生じていない電池シートを用いて組電池を製造できるため、組電池の製造歩留まりを向上させることができる。

図１は、本発明の積層シートの検査方法の一例を示す斜視模式図である。 図２は、本発明の積層シートの検査方法の別の一例を示す斜視模式図である。 図３は、本発明の積層シートの検査方法において積層シートとして用いられる電池シートの一例を示す一部切り欠き斜視模式図である。 図４は、組電池の一例を示す一部切り欠き斜視模式図である。

［積層シートの検査方法］
本発明の積層シートの検査方法は、積層方向に積層された樹脂集電体と活物質層とを少なくとも有し、かつ、樹脂集電体が露出した露出表面を有する積層シートを検査対象物として、積層方向に直交する方向の軸回りに回転可能なローラー状導電体プローブを、積層シートの表面のうちの少なくとも露出表面に接触させることにより、積層シートを圧縮するとともに、積層シートの表面の複数箇所における電気抵抗を測定する、圧縮及び測定工程と、電気抵抗が許容範囲外である箇所が積層シートに存在するか否かを判定する、判定工程と、を備える。

検査対象物である積層シートでは、面内で均一な抵抗分布であることが望まれる。そのため、本発明の積層シートの検査方法では、測定された電気抵抗が許容範囲外である箇所が積層シートに存在する場合、積層シートに不具合が生じていると判定する。なお、電気抵抗の増加は、導電材料の分散不良に起因し、電池抵抗の悪化につながる。一方、電気抵抗の減少は、絶縁されるべき箇所が導通して電気抵抗が低下する微小短絡に起因し、電池品質や異常時信頼性の悪化につながる。

本発明の積層シートの検査方法において、電気抵抗の許容範囲は、電極の仕様に依存する所定値の±３０％であることが好ましい。なお、上記所定値については、検査対象物である積層シートの表面の複数箇所において測定された電気抵抗の平均値からも求めることができる。

以上により、本発明の積層シートの検査方法では、積層シート単位で短絡等の不具合を簡便に発見できる。

本発明の積層シートの検査方法では、積層方向に積層された樹脂集電体と活物質層とを少なくとも有する積層シートを検査対象物とする。一方、従来の金属集電体を有する積層シートでは、横方向（面方向）への電気抵抗が低く、電流が面内で均一化されてしまう。そのため、金属集電体を有する積層シートを検査対象物とする場合は、本発明の積層シートの検査方法であっても短絡等の不具合を発見できない。このように、本発明の積層シートの検査方法は、樹脂集電体を有する積層シートにのみ有効である、と言える。

本発明の積層シートの検査方法において、検査対象物である積層シートとしては、以下の態様のものが用いられる。

本発明の積層シートの検査方法において、積層シートの第１態様としては、電池シートが用いられる。より具体的には、本発明の積層シートの検査方法において、樹脂集電体は、正極樹脂集電体と負極樹脂集電体とを含み、活物質層は、正極活物質層と負極活物質層とを含み、積層シートは、積層方向に順に積層された正極樹脂集電体と正極活物質層とセパレータと負極活物質層と負極樹脂集電体とを有する電池シートであり、積層シートの露出表面は、正極樹脂集電体が露出した正極露出表面と、負極樹脂集電体が露出した負極露出表面と、を含み、圧縮及び測定工程では、ローラー状導電体プローブを、正極露出表面及び負極露出表面の少なくとも一方に接触させる。

本発明の積層シートの検査方法において、積層シートの第１態様として用いられる電池シートは、単電池と同義である。電池シート、すなわち、単電池としては、例えば、リチウムイオン電池等が挙げられる。本明細書中、リチウムイオン電池は、リチウムイオン二次電池も含む概念とする。

本発明の積層シートの検査方法において、積層シートの第２態様としては、電極シートが用いられる。より具体的には、本発明の積層シートの検査方法において、積層シートは、樹脂集電体と活物質層とが積層方向に積層されてなる電極シートである。

本発明の積層シートの検査方法において、積層シートの第２態様として用いられる電極シートは、例えば、電池シートを構成する、正極樹脂集電体と正極活物質層とが積層されてなる正極シート、負極樹脂集電体と負極活物質層とが積層されてなる負極シート等である。

本発明の積層シートの検査方法において、積層シートの第３態様としては、セパレータ付き電極シートが用いられる。より具体的には、本発明の積層シートの検査方法において、積層シートは、樹脂集電体と活物質層とセパレータとが積層方向に順に積層されてなるセパレータ付き電極シートである。

本発明の積層シートの検査方法において、積層シートの第３態様として用いられるセパレータ付き電極シートは、例えば、電池シートを構成する、正極樹脂集電体と正極活物質層とセパレータとが順に積層されてなるセパレータ付き正極シート、負極樹脂集電体と負極活物質層とセパレータとが順に積層されてなるセパレータ付き負極シート等である。

本明細書中、電池シート、電極シート、及び、セパレータ付き電極シートを特に区別しない場合、積層シートと言う。

本発明の積層シートの検査方法において、圧縮及び測定工程では、ローラー状導電体プローブを、積層シートの表面のうちの少なくとも露出表面に接触させることにより、積層シートを圧縮するとともに、積層シートの表面の複数箇所における電気抵抗を測定する。このように、本発明の積層シートの検査方法では、ローラー状導電体プローブを用いることにより、製造工程の一部である、積層シートを圧縮する圧縮工程と、検査工程の一部である、積層シートの表面の複数箇所における電気抵抗を測定する測定工程とを、同時に行うことができる。本発明の積層シートの検査方法によれば、製造工程の一部である圧縮工程と検査工程の一部である測定工程とを同時に行うことで工程数を削減できるとともに、製造時間、製造コスト、及び、製造スペースを削減できるため、積層シートの製造効率を向上させることができる。

本明細書中、積層シートの表面は、樹脂集電体が露出した露出表面を少なくとも含む範囲とする。

本発明の積層シートの検査方法において、ローラー状導電体プローブを積層シートの表面に接触させる方法としては、特に限定されないが、積層シートの面内における短絡箇所を確実に検出する観点からは、後述する図１及び図２に示すような以下の方法が好ましい。

本発明の積層シートの検査方法において、圧縮及び測定工程では、ローラー状導電体プローブを、積層シートの表面のうちの積層方向に対向する箇所に接触させることが好ましい。

本発明の積層シートの検査方法において、圧縮及び測定工程では、ローラー状導電体プローブが積層方向に対向した状態で配置された領域に、積層シートを通過させることにより、ローラー状導電体プローブを、積層シートの表面に接触させることが好ましい。

本発明の積層シートの検査方法では、積層シートを移動させる手段として、搬送機構を用いてもよいし、他の手段（例えば、手動で引っ張る等）を用いてもよい。

なお、本発明の積層シートの検査方法では、積層シートを移動させる代わりに、ローラー状導電体プローブを移動させてもよい。また、積層シート及びローラー状導電体プローブの両方を移動させてもよい。

本発明の積層シートの検査方法において、ローラー状導電体プローブを積層シートの表面に接触させるときの線圧は、特に限定されないが、好ましくは３００ｋｇ／ｃｍ以上、１０００ｋｇ／ｃｍ以下である。

本発明の積層シートの検査方法において、ローラー状導電体プローブの構成材料は特に限定されないが、金属のコンタミネーション（金属の異物混入）を防止する観点から、ローラー状導電体プローブは、炭素材からなることが好ましい。より具体的には、ローラー状導電体プローブの表面（積層シートの表面と接触する部分）の構成材料は、炭素材料であることが好ましい。ローラー状導電体プローブの表面の構成材料は、銅、アルミニウム等の金属系材料であってもよい。

図１は、本発明の積層シートの検査方法の一例を示す斜視模式図である。

図１では、積層シート１の両面に、一対のローラー状導電体プローブ２が配置されている。

積層シート１は、樹脂集電体が露出した露出表面（図１では、上面及び下面のうちの少なくとも一方）を有している。

ローラー状導電体プローブ２は、軸２ａと、ローラー２ｂと、を有している。軸２ａとローラー２ｂとは、互いに導通している。

軸２ａの端部は、端子となっており、電気抵抗を測定する測定機器４に接続されている。

ローラー２ｂは、軸２ａの周りに回転可能に構成されている。

図１では、上述した構成を有するローラー状導電体プローブ２を、積層シート１の表面のうちの積層方向Ｔに対向する箇所に接触させている。このようにローラー状導電体プローブ２が積層方向Ｔに対向した状態で配置された領域に、搬送機構３を用いて、積層シート１を長さ方向Ｌに通過させることにより、ローラー状導電体プローブ２を、積層シート１の表面に対して、長さ方向Ｌに沿って連続的に接触させることができる。これにより、ローラー状導電体プローブ２で積層シート１を圧縮するとともに、ローラー状導電体プローブ２の軸２ａに接続された測定機器４で、積層シート１の表面の長さ方向Ｌでの複数箇所における電気抵抗を連続的に測定（モニタリング）できる。

ローラー状導電体プローブ２（より具体的には、ローラー２ｂ）の幅方向Ｗにおける寸法Ｗ２は、積層シート１の幅方向Ｗにおける寸法Ｗ１と同じであることが好ましい。これにより、ローラー状導電体プローブ２で積層シート１の全面を圧縮することができる。

ローラー状導電体プローブ２の幅方向Ｗにおける寸法Ｗ２は、積層シート１の幅方向Ｗにおける寸法Ｗ１よりも小さくてもよいし、大きくてもよい。

搬送機構３としては、例えば、ベルトコンベア等が挙げられる。

積層シート１の両面には、図１に示す一対のローラー状導電体プローブ２とは別で、長さ方向Ｌに離隔した位置に、複数対のローラー状導電体プローブが更に配置されていてもよい。

図２は、本発明の積層シートの検査方法の別の一例を示す斜視模式図である。

図２では、積層シート１の両面に、複数対のローラー状導電体プローブ２’が幅方向Ｗに沿って配置されている。

ローラー状導電体プローブ２’は、軸２ａ’と、ローラー２ｂ’と、を有している。軸２ａ’とローラー２ｂ’とは、互いに導通している。

軸２ａ’の端部は、端子となっており、測定機器４に接続されている。

ローラー２ｂ’は、軸２ａ’の周りに回転可能に構成されている。

図２では、上述した構成を有するローラー状導電体プローブ２’を、積層シート１の表面のうちの積層方向Ｔに対向する箇所に接触させている。このようにローラー状導電体プローブ２’が積層方向Ｔに対向した状態で配置された領域に、搬送機構３を用いて、積層シート１を長さ方向Ｌに通過させることにより、ローラー状導電体プローブ２’を、積層シート１の表面に対して、幅方向Ｗに沿って同時に接触させつつ、長さ方向Ｌに沿って連続的に接触させることができる。これにより、ローラー状導電体プローブ２’で積層シート１を圧縮するとともに、ローラー状導電体プローブ２’に接続された測定機器４で、積層シート１の表面の幅方向Ｗでの複数箇所における電気抵抗を同時に測定しつつ、積層シート１の表面の長さ方向Ｌでの複数箇所における電気抵抗を連続的に測定できる。

すべてのローラー状導電体プローブ２’における幅方向Ｗの端部間の距離Ｗ２’は、積層シート１の幅方向Ｗにおける寸法Ｗ１と同じであることが好ましい。これにより、すべてのローラー状導電体プローブ２’で積層シート１の全面を圧縮することができる。なお、すべてのローラー状導電体プローブ２’における幅方向Ｗの端部間の距離Ｗ２’は、より具体的には、すべてのローラー状導電体プローブ２’において幅方向Ｗの両端に存在するローラー状導電体プローブ２’の端部間の距離である。

すべてのローラー状導電体プローブ２’における幅方向Ｗの端部間の距離Ｗ２’は、積層シート１の幅方向Ｗにおける寸法Ｗ１よりも小さくてもよいし、大きくてもよい。

隣り合うローラー状導電体プローブ２’の間隔は、特に限定されないが、等間隔であることが好ましい。

なお、積層シート１の両面には、複数対のローラー状導電体プローブ２’が、幅方向Ｗに沿って、いわゆるジグザグ状に配置されていてもよい。

積層シート１の両面には、図２に示す複数対のローラー状導電体プローブ２’とは別で、長さ方向Ｌに離隔した位置に、幅方向Ｗに沿った複数対の導電体プローブが更に配置されていてもよい。

以下、本発明の積層シートの検査方法の実施例について説明する。なお、本発明の積層シートの検査方法は、以下の実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
実施例１では、図１に示すように、ローラー状導電体プローブ２が対向した状態で配置された領域に、搬送機構３としてベルトコンベアを用いて、積層シート１を、２０ｍ／分の搬送速度で長さ方向Ｌに通過させる。

積層シート１としては、電池シートを用いる。

ローラー状導電体プローブ２の軸２ａ及びローラー２ｂは、ともにステンレス製であり、ローラー２ｂの表面にはグラファイトシートが貼り付けられている。つまり、ローラー状導電体プローブ２の表面（積層シート１の表面と接触する部分）の構成材料は、炭素材料である。ローラー２ｂの径は、５０ｃｍである。

積層シート１がローラー状導電体プローブ２間の領域を通過する際、ローラー状導電体プローブ２により、積層シート１を４００ｋｇ／ｃｍの線圧で圧縮する。これと同時に、ローラー状導電体プローブ２の軸２ａに接続された測定機器４により、積層シート１の電気抵抗をモニタリングする。測定機器４としては、日置電機社製のケミカルインピーダンスアナライザ「ＩＭ３５９０」を用いる。

積層シート１の電気抵抗をモニタリングした結果、正常領域では５７Ω・ｃｍ^２を示し、意図的に短絡させた箇所を通過すると４４Ω・ｃｍ^２まで低下する事象が確認された。つまり、正常領域の電気抵抗と短絡箇所の電気抵抗との差は、１３Ω・ｃｍ^２であった。

図３は、本発明の積層シートの検査方法において積層シートとして用いられる電池シートの一例を示す一部切り欠き斜視模式図である。

図３に示す電池シート（単電池）１０は、略矩形平板状の正極樹脂集電体１７の表面に正極活物質層１５が設けられた正極１２と、略矩形平板状の負極樹脂集電体１９の表面に負極活物質層１６が設けられた負極１３とが、略平板状のセパレータ１４を介して積層されて構成され、全体として略矩形平板状となっている。正極１２及び負極１３は、各々、例えば、リチウムイオン電池の正極及び負極として機能する。

電池シート１０は、正極樹脂集電体１７と負極樹脂集電体１９との間に配置されてセパレータ１４の周縁部を固定し、かつ、正極活物質層１５とセパレータ１４と負極活物質層１６とを封止する、環状の枠部材１８を有することが好ましい。

正極樹脂集電体１７及び負極樹脂集電体１９は、枠部材１８により所定間隔をもって対向するように位置決めされているとともに、セパレータ１４及び正極活物質層１５、並びに、セパレータ１４及び負極活物質層１６も、枠部材１８により所定間隔をもって対向するように位置決めされている。

正極樹脂集電体１７とセパレータ１４との間隔、及び、負極樹脂集電体１９とセパレータ１４との間隔は、電池シート１０、例えば、リチウムイオン電池の容量に応じて調整される。このように、正極樹脂集電体１７、負極樹脂集電体１９、及び、セパレータ１４の位置関係は、必要な間隔が得られるように定められている。

以下に、電池シートの各構成要素の好ましい態様について説明する。電極シートの各構成要素、及び、セパレータ付き電極シートの各構成要素の好ましい態様についても同様である。

正極活物質層は、正極活物質を含む。

正極活物質としては、例えば、リチウムと遷移金属との複合酸化物｛遷移金属元素が１種類である複合酸化物（例えば、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＡｌＭｎＯ_４、ＬｉＭｎＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４等）、遷移金属元素が２種類である複合酸化物（例えば、ＬｉＦｅＭｎＯ_４、ＬｉＮｉ_１－ｘＣｏ_ｘＯ_２、ＬｉＭｎ_１－ｙＣｏ_ｙＯ_２、ＬｉＮｉ_１／３Ｃｏ_１／３Ａｌ_１／３Ｏ_２、ＬｉＮｉ_０．８Ｃｏ_０．１５Ａｌ_０．０５Ｏ_２等）、遷移金属元素が３種類以上である複合酸化物［例えば、ＬｉＭ_ａＭ’_ｂＭ’’_ｃＯ_２（Ｍ、Ｍ’、及び、Ｍ’’は、各々異なる遷移金属元素であり、ａ＋ｂ＋ｃ＝１を満たす。例えば、ＬｉＮｉ_１／３Ｍｎ_１／３Ｃｏ_１／３Ｏ_２等）等］等｝、リチウム含有遷移金属リン酸塩（例えば、ＬｉＦｅＰＯ_４、ＬｉＣｏＰＯ_４、ＬｉＭｎＰＯ_４、ＬｉＮｉＰＯ_４等）、遷移金属酸化物（例えば、ＭｎＯ_２、Ｖ_２Ｏ_５等）、遷移金属硫化物（例えば、ＭｏＳ_２、ＴｉＳ_２等）、導電性高分子（例えば、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリ－ｐ－フェニレン、ポリビニルカルバゾール等）等が挙げられる。なお、リチウム含有遷移金属リン酸塩は、遷移金属サイトの一部を他の遷移金属で置換したものであってもよい。

上述した正極活物質は、１種類単独で用いられてもよいし、２種類以上で併用されてもよい。

正極活物質は、導電助剤及び被覆用樹脂で被覆された被覆正極活物質であることが好ましい。正極活物質が被覆用樹脂で被覆されていると、電極の体積変化が緩和されるため、電極の膨張を抑制できる。

導電助剤としては、例えば、金属系導電助剤［例えば、アルミニウム、ステンレス（ＳＵＳ）、銀、金、銅、チタン等］、炭素系導電助剤［例えば、グラファイト、カーボンブラック（アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルランプブラック等）等］、これらの混合物、これらの合金、これらの金属酸化物等が挙げられる。中でも、電気的安定性の観点から、アルミニウム、ステンレス、銀、金、銅、チタン、炭素系導電助剤、及び、これらの混合物が好ましく、銀、金、アルミニウム、ステンレス、及び、炭素系導電助剤がより好ましく、炭素系導電助剤が特に好ましい。

導電助剤は、粒子系セラミック材料や樹脂材料の周りに導電性材料（好ましくは、上述した導電助剤のうちで金属のもの）をめっき等でコーティングしたものでもよい。

上述した導電助剤は、１種類単独で用いられてもよいし、２種類以上で併用されてもよい。

導電助剤の形態（形状）は、特に限定されず、粒子形態であってもよいし、粒子形態以外の形態であってもよい。導電助剤について、粒子形態以外の形態は、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブ等、いわゆるフィラー系導電助剤として実用化されている形態であってもよい。

被覆用樹脂と導電助剤との比率は、特に限定されないが、電池の内部抵抗等の観点から、重量比率で被覆用樹脂（樹脂固形分重量）：導電助剤が、１：０．０１～１：５０であることが好ましく、１：０．２～１：３．０であることがより好ましい。

被覆用樹脂としては、特開２０１７－０５４７０３号公報に非水系二次電池活物質被覆用樹脂として記載されたものが好適に用いられる。

正極活物質層は、被覆正極活物質に含まれる導電助剤以外に、別の導電助剤を更に含んでもよい。

別の導電助剤としては、上述した被覆正極活物質に含まれる導電助剤と同様のものが好適に用いられる。

正極活物質層は、正極活物質を含み、かつ、正極活物質同士を結着する結着材（バインダとも言う）を含まない非結着体であることが好ましい。

非結着体は、正極活物質の位置が結着材により固定されておらず、正極活物質同士、更には、正極活物質と集電体とが不可逆的に固定されていないものを意味する。

正極活物質層は、粘着性樹脂を更に含んでもよい。

粘着性樹脂としては、例えば、特開２０１７－０５４７０３号公報に記載された非水系二次電池活物質被覆用樹脂に少量の有機溶剤を混合してそのガラス転移温度を室温以下に調整したもの、特開平１０－２５５８０５公報に粘着剤として記載されたもの等が好適に用いられる。

粘着性樹脂は、溶媒成分を揮発させて乾燥させても固体化せずに粘着性（水、溶剤、熱等を使用せずに僅かな圧力を加えることで接着する性質）を有する樹脂を意味する。一方、結着材として用いられる溶液乾燥型の電極バインダは、溶媒成分を揮発させることで乾燥、固体化して活物質同士を強固に接着固定するものを意味する。このように、溶液乾燥型の電極バインダ（結着剤）と粘着性樹脂とは、異なる材料である。

正極活物質層の厚みは、特に限定されないが、電池性能の観点から、好ましくは１５０～６００μｍ、より好ましくは２００～４５０μｍである。

負極活物質層は、負極活物質を含む。

負極活物質としては、公知のリチウムイオン電池用負極活物質が使用可能であり、例えば、炭素系材料［例えば、黒鉛、難黒鉛化性炭素、アモルファス炭素、樹脂焼成体（例えば、フェノール樹脂、フラン樹脂等を焼成し炭素化したもの等）、コークス類（例えば、ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークス等）、炭素繊維等］、珪素系材料［例えば、珪素、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、珪素－炭素複合体（例えば、炭素粒子の表面を珪素及び／又は炭化珪素で被覆したもの、珪素粒子又は酸化珪素粒子の表面を炭素及び／又は炭化珪素で被覆したもの、炭化珪素等）、珪素合金（例えば、珪素－アルミニウム合金、珪素－リチウム合金、珪素－ニッケル合金、珪素－鉄合金、珪素－チタン合金、珪素－マンガン合金、珪素－銅合金、珪素－スズ合金等）等］、導電性高分子（例えば、ポリアセチレン、ポリピロール等）、金属（例えば、スズ、アルミニウム、ジルコニウム、チタン等）、金属酸化物（例えば、チタン酸化物、リチウム・チタン酸化物等）、金属合金（例えば、リチウム－スズ合金、リチウム－アルミニウム合金、リチウム－アルミニウム－マンガン合金等）、これらと炭素系材料との混合物等が挙げられる。

上述した負極活物質は、１種類単独で用いられてもよいし、２種類以上で併用されてもよい。

負極活物質は、導電助剤及び被覆用樹脂で被覆された被覆負極活物質であってもよい。負極活物質が被覆用樹脂で被覆されていると、電極の体積変化が緩和されるため、電極の膨張を抑制できる。

被覆負極活物質に含まれる導電助剤及び被覆用樹脂としては、上述した被覆正極活物質に含まれる導電助剤及び被覆用樹脂と同様のものが好適に用いられる。

負極活物質層は、被覆負極活物質に含まれる導電助剤以外に、別の導電助剤を更に含んでもよい。

別の導電助剤としては、上述した被覆正極活物質に含まれる導電助剤と同様のものが好適に用いられる。

負極活物質層は、正極活物質層と同様に、負極活物質同士を結着する結着材を含まない非結着体であることが好ましい。

負極活物質層は、正極活物質層と同様に、粘着性樹脂を更に含んでもよい。

負極活物質層の厚みは、特に限定されないが、電池性能の観点から、好ましくは１５０～６００μｍ、より好ましくは２００～４５０μｍである。

正極樹脂集電体及び負極樹脂集電体は、各々、導電性高分子材料からなる樹脂集電体である。

正極樹脂集電体及び負極樹脂集電体の形態（形状）は、各々、特に限定されず、導電性高分子材料からなるシート状の集電体であってもよいし、導電性高分子材料で構成された微粒子からなる堆積層であってもよい。

正極樹脂集電体及び負極樹脂集電体の厚みは、各々、特に限定されないが、好ましくは５０～５００μｍである。

正極樹脂集電体及び負極樹脂集電体を構成する導電性高分子材料としては、例えば、導電性高分子や樹脂に必要に応じて導電剤を添加したもの等が挙げられる。

導電性高分子材料を構成する導電剤としては、上述した被覆正極活物質に含まれる導電助剤と同様のものが好適に用いられる。

導電性高分子材料を構成する樹脂としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）、ポリシクロオレフィン（ＰＣＯ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、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）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメチルアクリレート（ＰＭＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、これらの混合物等が挙げられる。中でも、電気的安定性の観点から、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、及び、ポリシクロオレフィンが好ましく、ポリエチレン、ポリプロピレン、及び、ポリメチルペンテンがより好ましい。

上述した樹脂は、１種類単独で用いられてもよいし、２種類以上で併用されてもよい。

セパレータとしては、公知のリチウムイオン電池用セパレータが使用可能であり、例えば、ポリエチレン又はポリプロピレン製の多孔性フィルム、多孔性ポリエチレンフィルムと多孔性ポリプロピレンフィルムとの積層フィルム、合成繊維（例えば、ポリエステル繊維、アラミド繊維等）又はガラス繊維等からなる不織布、これらの表面にシリカ、アルミナ、チタニア等のセラミック微粒子を付着させたもの等が挙げられる。

電池シートは、正極活物質層及び負極活物質層に存在する電解液を含む。

電解液としては、公知のリチウムイオン電池の製造時に用いられる、電解質及び非水溶媒を含有する公知の電解液が使用可能である。

電解質としては、公知の電解液に用いられるもの等が使用可能であり、例えば、ＬｉＮ（ＦＳＯ_２）_２、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＳｂＦ_６、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＣｌＯ_４等の無機酸のリチウム塩、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２、ＬｉＮ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_２、ＬｉＣ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_３等の有機酸のリチウム塩等が挙げられる。中でも、電池出力及び充放電サイクル特性の観点から、ＬｉＮ（ＦＳＯ_２）_２、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２、ＬｉＮ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_２等のイミド系電解質、及び、ＬｉＰＦ_６が好ましい。

非水溶媒としては、公知の電解液に用いられるもの等が使用可能であり、例えば、ラクトン化合物、環状又は鎖状炭酸エステル、鎖状カルボン酸エステル、環状又は鎖状エーテル、リン酸エステル、ニトリル化合物、アミド化合物、スルホン、スルホラン、これらの混合物等が挙げられる。

電解液の電解質濃度は、好ましくは１～５ｍｏｌ／Ｌ、より好ましくは１．５～４ｍｏｌ／Ｌ、更に好ましくは２～３ｍｏｌ／Ｌである。

電解液の電解質濃度が１ｍｏｌ／Ｌよりも低いと、電池の入出力特性が充分に得られないことがある。電解液の電解質濃度が５ｍｏｌ／Ｌよりも高いと、電解質が析出してしまうことがある。

電解液の電解質濃度は、電池シート、例えば、リチウムイオン電池から電解液を溶媒等を用いずに抽出して、その濃度を測定することにより確認可能である。

［積層シートの製造方法］
本発明の積層シートの製造方法は、本発明の積層シートの検査方法により電気抵抗が許容範囲外である箇所が存在しないと判定された積層シートを選別する、選別工程を備える。

本発明の積層シートの製造方法では、選別工程により、電気抵抗が許容範囲外である箇所が存在する不具合品を取り除きつつ、電気抵抗が許容範囲外である箇所が存在しない積層シートを効率的に得ることができる。

［組電池の製造方法］
本発明の組電池の製造方法は、本発明の積層シートの検査方法により電気抵抗が許容範囲外である箇所が存在しないと判定された積層シートを用いた電池シートを、複数枚積層する、積層工程を備える。

図４は、組電池の一例を示す一部切り欠き斜視模式図である。図４では、外装体の一部が除去された状態を示している。

図４に示す組電池１００は、電池シート１０が複数枚積層されつつ接続されてなる。図４に示す例では、図３に示す電池シート１０が５枚積層された状態を示している。組電池１００では、負極樹脂集電体１９の上面と正極樹脂集電体１７の下面とが隣接するように、電池シート１０が積層されている。この場合、電池シート１０は、複数枚直列接続されている。

組電池１００は、外装体１１０に収容されている。

外装体１１０としては、例えば、金属缶ケース、高分子金属複合フィルム等が挙げられる。

組電池１００の最下面を構成する正極樹脂集電体の表面上には、導電性シートが設けられている。導電性シートの一部は、外装体１１０から引き出されて正極引出端子１２０となっている。

組電池１００の最上面を構成する負極樹脂集電体の表面上には、別の導電性シートが設けられている。別の導電性シートの一部は、外装体１１０から引き出されて負極引出端子１３０となっている。

正極引出端子１２０及び負極引出端子１３０となる導電性シートの構成材料としては、導電性を有する材料であれば特に限定されず、例えば、銅、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼、ニッケル、これらの合金等の金属、焼成炭素、導電性高分子、導電性ガラス等が挙げられる。

上述した通り、本発明の積層シートの検査方法では、積層シート単位で短絡等の不具合を簡便に発見できる。これにより、本発明の組電池の製造方法では、確実に不具合が生じていない電池シートを用いて組電池を製造できるため、組電池の製造歩留まりを向上させることができる。

本発明の積層シートの検査方法で検査対象物とされる積層シートは、特に、携帯電話、パーソナルコンピューター、ハイブリッド自動車、及び、電気自動車の用途で用いられるリチウムイオン電池に有用である。

１ 積層シート
２、２’ ローラー状導電体プローブ
２ａ、２ａ’ 軸
２ｂ、２ｂ’ ローラー
３ 搬送機構
４ 測定機器
１０ 電池シート（単電池）
１２ 正極
１３ 負極
１４ セパレータ
１５ 正極活物質層
１６ 負極活物質層
１７ 正極樹脂集電体
１８ 枠部材
１９ 負極樹脂集電体
１００ 組電池
１１０ 外装体
１２０ 正極引出端子
１３０ 負極引出端子
Ｌ 長さ方向
Ｔ 積層方向
Ｗ 幅方向
Ｗ１ 積層シートの幅方向における寸法
Ｗ２ ローラー状導電体プローブの幅方向における寸法
Ｗ２’ すべてのローラー状導電体プローブにおける幅方向の端部間の距離

Claims (9)

1. 積層方向に積層された樹脂集電体と活物質層とを少なくとも有し、かつ、前記樹脂集電体が露出した露出表面を有する積層シートを検査対象物として、前記積層方向に直交する方向の軸回りに回転可能なローラー状導電体プローブを、前記積層シートの表面のうちの少なくとも前記露出表面に接触させることにより、前記積層シートを圧縮するとともに、前記積層シートの表面の複数箇所における電気抵抗を測定する、圧縮及び測定工程と、
   前記電気抵抗が許容範囲外である箇所が前記積層シートに存在するか否かを判定する、判定工程と、を備える、ことを特徴とする積層シートの検査方法。
2. 前記樹脂集電体は、正極樹脂集電体と負極樹脂集電体とを含み、
   前記活物質層は、正極活物質層と負極活物質層とを含み、
   前記積層シートは、前記積層方向に順に積層された前記正極樹脂集電体と前記正極活物質層とセパレータと前記負極活物質層と前記負極樹脂集電体とを有する電池シートであり、
   前記積層シートの前記露出表面は、前記正極樹脂集電体が露出した正極露出表面と、前記負極樹脂集電体が露出した負極露出表面と、を含み、
   前記圧縮及び測定工程では、前記ローラー状導電体プローブを、前記正極露出表面及び前記負極露出表面の少なくとも一方に接触させる、請求項１に記載の積層シートの検査方法。
3. 前記積層シートは、前記樹脂集電体と前記活物質層とが前記積層方向に積層されてなる電極シートである、請求項１に記載の積層シートの検査方法。
4. 前記積層シートは、前記樹脂集電体と前記活物質層とセパレータとが前記積層方向に順に積層されてなるセパレータ付き電極シートである、請求項１に記載の積層シートの検査方法。
5. 前記圧縮及び測定工程では、前記ローラー状導電体プローブを、前記積層シートの表面のうちの前記積層方向に対向する箇所に接触させる、請求項１～４のいずれかに記載の積層シートの検査方法。
6. 前記圧縮及び測定工程では、前記ローラー状導電体プローブが前記積層方向に対向した状態で配置された領域に、前記積層シートを通過させることにより、前記ローラー状導電体プローブを、前記積層シートの表面に接触させる、請求項１～５のいずれかに記載の積層シートの検査方法。
7. 前記ローラー状導電体プローブは、炭素材からなる、請求項１～６のいずれかに記載の積層シートの検査方法。
8. 請求項１～７のいずれかに記載の積層シートの検査方法により前記電気抵抗が許容範囲外である箇所が存在しないと判定された積層シートを選別する、選別工程を備える、ことを特徴とする積層シートの製造方法。
9. 請求項１～７のいずれかに記載の積層シートの検査方法により前記電気抵抗が許容範囲外である箇所が存在しないと判定された積層シートを用いた電池シートを、複数枚積層する、積層工程を備える、ことを特徴とする組電池の製造方法。

Images