JP6183348B2

JP6183348B2 - 電極体および電極体の製造方法

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Description

本発明は電極体および電極体の製造方法に関し、特に非水電解質二次電池に用いられる電極体および電極体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、絶縁層を形成する粒子として絶縁粒子が用いられている。

特開２０１３−０８０６５５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、電極体の絶縁層に絶縁粒子を用いた場合は、負極合剤層上に直接絶縁粒子を塗布して絶縁層を形成する。このとき、負極合剤層の側面（つまり負極の側面）は絶縁層に覆われずに露出している状態となるため、電極体に荷重がかかると負極の露出している部分が正極集電体と接触して短絡してしまうという問題がある。

図１５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１６は、図１５に示す電極体の切断線ＸＶＩ−ＸＶＩにおける断面図である。図１５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１５、図１６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）に配置された正極合剤層１１２と、を備える。正極シート１１０の幅方向の一端（つまり、図１５に示す正極シート１１０の上側）には、正極合剤層１１２が配置されていない正極合剤層未形成部１１４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）に配置された負極合剤層１２２と、当該負極合剤層１２２上に配置された絶縁粒子を含む絶縁層１２３と、を備える。負極シート１２０の幅方向の一端（つまり、図１５に示す負極シート１２０の下側）には、負極合剤層１２２が配置されていない負極合剤層未形成部１２４が設けられている。

図１６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の正極合剤層未形成部１１４と負極集電体１２１の負極合剤層未形成部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、正極合剤層１１２の幅方向の両端部は負極合剤層１２３の幅方向の両端部よりも幅方向において内側に配置されている。このとき、負極１２０の幅方向の端部１２５は、正極シート１１０および負極シート１２０の積層方向から平面視した際に、正極集電体１１１の正極合剤層未形成部１１４と重畳するように配置されている。

ここで、電極体１０１の絶縁層１２３に絶縁粒子を用いた場合は、負極合剤層１２２上に絶縁粒子を直接塗布して絶縁層１２３を形成するため、負極合剤層１２２の端部１２５の側面（つまり負極１２０の側面）は絶縁層１２３に覆われずに露出している状態となっている。このため、正極１１０および負極１２０が積層された電極体１０１に荷重がかかると、負極合剤層１２２の端部１２５が正極集電体１１１の正極合剤層未形成部１１４と接触してしまい（図１６の矢印で示す）、正極１１０と負極１２０とが短絡してしまうという問題がある。

上記課題に鑑み本発明の目的は、絶縁粒子を用いて絶縁層を形成した場合であっても、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電極体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、正極集電体と、当該正極集電体上に配置された正極合剤層と、を備える正極と、負極集電体と、当該負極集電体上に配置された負極合剤層と、当該負極合剤層上に配置された絶縁粒子を含む絶縁層と、を備える負極と、が積層された非水電解質二次電池用の電極体であって、前記正極集電体は、当該正極集電体の幅方向の第１正極端部および反対側の第２正極端部を有し、前記第１正極端部側にのみ前記正極合剤層が配置されていない正極合剤層未形成部を有し、前記負極集電体は、当該負極集電体の幅方向の第１負極端部および反対側の第２負極端部を有し、前記第１負極端部側にのみ前記負極合剤層が配置されていない負極合剤層未形成部を有し、前記第１正極端部および前記第１負極端部は前記幅方向において互いに反対側になるように配置されており、前記幅方向における前記正極合剤層の両端部は前記幅方向における前記負極合剤層の両端部よりも前記幅方向において内側に位置しており、前記第２負極端部側面には、当該端部側面を覆うように前記絶縁粒子を含む絶縁層が形成されている。

本発明にかかる電極体の製造方法は、幅方向において第１正極端部および反対側の第２正極端部を有する帯状の正極集電体上に、前記第１正極端部側にのみ正極合剤層が配置されていない正極合剤層未形成部を有するように前記正極合剤層を塗工して正極を形成する工程と、幅方向において第１負極端部および反対側の第２負極端部を有する帯状の負極集電体上に、前記第１負極端部側にのみ負極合剤層が配置されていない負極合剤層未形成部を有するように前記負極合剤層を塗工し、更に、前記負極合剤層上と前記第２負極端部側面とに絶縁粒子を塗工して負極を形成する工程と、前記第１正極端部と前記第１負極端部とが前記幅方向において互いに反対側になるように、かつ前記正極合剤層の前記幅方向の両端部が前記負極合剤層の前記幅方向の両端部よりも前記幅方向において内側に位置するように、前記正極および前記負極を積層する工程と、を備える。

本発明にかかる電極体および電極体の製造方法では、負極の幅方向の端部側面を覆うように絶縁層を形成している。よって、負極の幅方向の端部が積層方向において正極集電体の正極合剤層未形成部と対向するように配置された場合であっても、負極の端部が正極集電体の正極合剤層未形成部と接触することを抑制することができる。したがって、正極と負極とが短絡することを抑制することができる。

本発明により、絶縁粒子を用いて絶縁層を形成した場合であっても、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電極体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製造方法を説明するためのフローチャートである。グラビア塗工装置を用いて負極に絶縁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負極に絶縁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電極体が備える負極の製造工程を説明するための上面図である。図１０Ａに示す負極の切断線ＸＢ−ＸＢにおける断面図である。実施の形態にかかる電極体が備える負極の製造工程を説明するための斜視図である。図１１Ａに示す負極の切断線ＸＩＢ−ＸＩＢにおける断面図である。実施の形態にかかる電極体が備える負極の製造工程を説明するための斜視図である。実施の形態にかかる電極体が備える負極の製造工程を説明するための上面図である。図１３Ａに示す負極の切断線ＸＩＩＩＢ−ＸＩＩＩＢにおける断面図である。各サンプルの集電体溶接時の短絡の有無、圧壊時の短絡の有無、及び容量維持率を示す表である。本発明の課題を説明するための上面図である。図１５に示す電極体の切断線ＸＶＩ−ＸＶＩ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。

正極シート１０は、正極集電体１１と、当該正極集電体１１上（つまり、正極集電体１１の両面）に配置された正極合剤層１２と、を備える。正極シート１０の幅方向の一端（第１正極端部。図１に示す正極シート１０の上側）には、正極合剤層１２が配置されていない正極合剤層未形成部１４が設けられている。

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。

正極シート１０を作製する際は、例えば、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、混練後の正極合剤を正極集電体１１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。

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、当該負極合剤層２２上に配置された樹脂粒子を含む絶縁層２３と、を備える。負極シート２０の幅方向の一端（第１負極端部。図１に示す負極シート２０の下側）には、負極合剤層２２が配置されていない負極合剤層未形成部２４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。負極シート２０を作製する際は、例えば、負極活物質と、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（正極シート１０を作製する場合と同様である）。

本実施の形態にかかる負極シート２０は、更に、負極合剤層２２上に配置された絶縁層２３を備える。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。また、後述するように、絶縁粒子同士を熱溶着させる場合は、熱可塑性の樹脂粒子を用いる。例えば、熱可塑性の樹脂粒子としてポリエチレン粒子を用いることができる。負極合剤層２２の上に絶縁層２３を形成する際は、例えばグラビア塗工装置を用いることができる（詳細は後述する）。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。

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の正極合剤層未形成部１４と負極集電体２１の負極合剤層未形成部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、積層方向において正極集電体１１の正極合剤層未形成部１４と対向するように配置される。換言すると、負極シート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の正極合剤層未形成部１４と重畳するように配置されている。

そして、本実施の形態にかかる電極体１では、負極シート２０の幅方向の端部２５の側面を覆うように絶縁層２６を形成している。このように、負極シート２０の幅方向の端部２５の側面を絶縁層２６で覆うことで、負極合剤層２２の端部２５が正極集電体１１の正極合剤層未形成部１４と接触することを抑制することができる。

すなわち、図１６に示した従来の電極体１０１では、負極合剤層１２２の端部１２５の側面は絶縁層１２３に覆われずに露出している状態となっていた。このため、正極シート１１０および負極シート１２０が積層された電極体１０１に荷重がかかると、負極合剤層１２２の端部１２５が正極集電体１１１の正極合剤層未形成部１１４と接触してしまい（図１６の矢印で示す）、正極シート１１０と負極シート１２０とが短絡してしまうという問題があった。

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、負極シート２０の幅方向の端部２５の側面を覆うように絶縁層２６を形成しているので、負極合剤層２２の端部２５が正極集電体１１の正極合剤層未形成部１４と接触することを抑制することができる。よって、正極シート１０と負極シート２０とが短絡する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、負極シート２０の幅方向の端部２５の側面に絶縁層２６を形成しているので、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の正極合剤層未形成部１４を集めて溶接する時に負極シート２０の端部２５に荷重がかかった場合でも、正極シート１０と負極シート２０とが短絡する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、負極合剤層２２の端部側面２８（つまり、負極集電体２１の負極合剤層未形成部２４側の端部側面）を覆うように絶縁層２９を形成してもよい。すなわち、図２に示した電極体１のように、負極合剤層２２の端部側面２８が露出した状態では、導電性の異物が混入した場合、負極合剤層２２の端部側面２８と正極シート１０とが短絡するおそれがある。このため、図５に示すように、負極合剤層２２の端部側面２８を覆うように絶縁層２９を更に形成することで、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。

更に本実施の形態では、図６に示す電極体２のように、負極シート２０’の幅方向の端部２５の側面を覆っている絶縁粒子同士を熱溶着して絶縁層３１を形成してもよい。この場合は、絶縁粒子として熱可塑性を備える樹脂粒子を用いる。例えば、樹脂粒子としてポリエチレン粒子を用いることができる。ポリエチレン粒子は融点が低いため（１３０℃程度）、熱溶着する際の温度を低くすることができる。

このように、負極シート２０’の幅方向の端部２５の側面を覆っている絶縁粒子同士を熱溶着して絶縁層３１を形成した場合は、絶縁層３１における絶縁粒子同士の繋がりを強固にすることができる。このため、絶縁層３１の圧壊強度を高めることができる。また、正極集電体１１を切断した際に発生したバリ（金属である正極集電体の破片）が絶縁層２３を突き破ることを抑制することができる。よって、正極と負極とが短絡することをより確実に抑制することができる。

次に、本実施の形態にかかる電極体の製造方法について説明する。
図７は、本実施の形態にかかる電極体の製造方法を説明するためのフローチャートである。電極体を製造する際は、まず、正極シート１０を形成する（ステップＳ１）。正極シート１０は、正極活物質と、導電材と、溶媒と、バインダーとを混練し、混練後の正極合剤を正極集電体１１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、正極シート１０の幅方向の一端（第１正極端部。図１に示す正極シート１０の上側）には、正極合剤層１２が配置されていない正極合剤層未形成部１４を設ける。

次に、負極シート２０を形成する（ステップＳ２）。負極シート２０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（第１負極端部。図１に示す負極シート２０の下側）には、負極合剤層２２が配置されていない負極合剤層未形成部２４を設ける。

本実施の形態では、更に、負極合剤層２２上に絶縁層２３を形成する。このとき、負極シート２０の幅方向の端部２５の側面を覆うように絶縁粒子を含む絶縁層２６を形成する（図２参照）。絶縁層２３を形成する際は、例えばグラビア塗工装置を用いて負極合剤層２２上に絶縁粒子を塗工する。図８、図９は、グラビア塗工装置４０を用いて負極シートに絶縁粒子を塗工する工程を説明するための図である。図９は、図８に示すグラビア塗工装置４０を負極シート４１の搬送方向上流側（つまり、図８の紙面左側）から見た図である。

図８に示すように、グラビア塗工装置４０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、負極合剤層２２が形成された後の負極シート４１を搬送方向（図８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を負極シート４１の表面（つまり、負極合剤層２２の表面）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９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４４は、搬送されてきた負極シート４１の表面に塗布される。このとき、負極集電体２１の負極合剤層未形成部にマスキングテープ４８を設けることで、ペースト４４が負極集電体２１の負極合剤層未形成部に塗布されることを防止することができる。また、図９に示すように、グラビアロール４５の溝４７の方向を、負極シート４１の端部２５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９の矢印４９に示す方向）とすることができる。これにより、負極シート４１の端部２５の側面にペースト４４を塗布することができる。

その後、負極シート４１に塗布されたペースト４４を乾燥することで、負極合剤層２２上に絶縁粒子を含む絶縁層２３を形成することができる。グラビア塗工装置４０を用いて負極シート４１の表面に絶縁粒子（絶縁層２３）を塗工する工程は、負極シート４１の両面に対して実施する。

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（図７のステップＳ３）。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の正極合剤層未形成部１４と負極集電体２１の負極合剤層未形成部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。なお、図７に示したフローチャートでは正極シート１０を負極シート２０よりも先に形成する場合を示したが、正極シート１０および負極シート２０を形成する順番は逆であってもよい。

また、本実施の形態では、図６に示す電極体２のように、負極シート２０’の幅方向の端部２５の側面を覆っている絶縁粒子同士を熱溶着して絶縁層３１を形成してもよい。絶縁粒子同士を熱溶着する場合の負極シート２０の製造方法について、図１０〜図１３を用いて説明する。

まず、図１０Ａ、図１０Ｂに示すように、負極集電体２１と負極合剤層２２と絶縁層２３、２６とを備える負極シート２０を形成する。この場合は、絶縁層２３、２６を構成する絶縁粒子として熱可塑性を備える樹脂粒子を用いる。例えば、樹脂粒子としてポリエチレン粒子を用いることができる。負極シート２０の幅方向の一端には、負極合剤層２２が配置されていない負極合剤層未形成部２４を設ける。負極シート２０を形成する際は、図７のステップＳ２で説明した方法を用いることができる。

その後、図１１Ａに示すように、負極シート２０を捲回する。負極シート２０を捲回すると、図１１Ｂに示すように、負極シート２０が積層される。このとき、負極シート２０の厚さ方向（積層方向）において負極シート２０同士が互いに離間するようにスペーサ３３を設ける。その後、図１２に示すように、捲回された負極シート２０の端部２５（図１０Ｂ参照）の絶縁層２６を加熱して樹脂粒子を熱溶着する。絶縁層２６（樹脂粒子）を熱溶着する際は、例えば、樹脂粒子の融点以上に加熱されている板状部材３５を、捲回されている負極シート２０の端部側面に押し付ける。これにより、負極シート２０の端部側面の樹脂粒子のみを熱溶着することができる。

樹脂粒子同士を熱溶着して絶縁層３１（熱溶着された絶縁層を符号３１で示す）を形成した後、捲回された負極シート２０’（熱溶着後の負極シートを符号２０’で示す）を展開する（図１３Ａ参照）。このとき、図１１Ｂに示すように、負極シートと負極シートとの間にスペーサ３３を設けていたので、絶縁層３１同士が熱溶着することを防ぐことができ、捲回された負極シート２０’を容易に展開することができる。このような方法を用いることで、負極シート２０’の幅方向の端部２５に、絶縁粒子同士が熱溶着した絶縁層３１を形成することができる（図１３Ｂ参照）。

そして、図１３Ａ、図１３Ｂに示す負極シート２０’を用いて電極体を形成することで、図６に示すような電極体２、つまり、負極シート２０’の幅方向の端部２５が絶縁層３１（絶縁粒子同士が熱溶着された絶縁層）で覆われている電極体２を形成することができる。

以上で説明した本実施の形態にかかる発明により、絶縁粒子を用いて絶縁層を形成した場合であっても、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電極体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、正極シートおよび負極シートを備える電極体（捲回電極体）を作製した。このとき、図２に示した電極体１のように、負極シート２０の幅方向の端部２５の側面を覆うように絶縁層２６を形成した電極体を実施例１とした。また、図６に示した電極体２のように、負極シート２０’の幅方向の端部２５の側面を覆っている絶縁粒子同士を熱溶着して絶縁層３１を形成した電極体を実施例２とした。また、比較例として、負極シート１２０の幅方向の端部１２５の側面が絶縁層１２３で覆われていない電極体（図１６参照）を作製した。

そして、正極シートおよび負極シートを捲回した後、正極集電体（正極合剤層未形成部）および負極集電体（負極合剤層未形成部）をそれぞれ束ねて溶接した後の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。

また、正極集電体の正極合剤層未形成部側（図２の正極合剤層未形成部１４参照）に丸棒を用いて局所的に荷重（２ｋＮ）をかけた場合の短絡の有無を調べた。なお、短絡の定義は上記と同様である。

更に、実施例１、２、及び比較例にかかる電極体を用いてリチウムイオン二次電池をそれぞれ作製して容量維持率を測定した。容量維持率を測定する際は、環境温度６０℃において、電流値２Ｃにて１０００サイクルの充放電を繰り返した。このとき、ＳＯＣ（State Of Charge）０％〜１００％の間で充放電を繰り返した。そして、１０００サイクル後の電池の容量を初期充電時の電池の容量で割った値に１００を乗算した値を容量維持率（％）とした。

図１４に、各サンプルの集電体溶接時の短絡の有無、圧壊時の短絡の有無、及び容量維持率を示す。図１４に示すように、比較例にかかる電極体では、集電体溶接時および圧壊時において正極および負極が短絡した。また、実施例１にかかる電極体では、集電体溶接時には正極および負極が短絡しなかったが、圧壊時において正極および負極が短絡した。実施例２にかかる電極体では、集電体溶接時および圧壊時において正極および負極が短絡しなかった。よって、実施例１および実施例２のように、負極シート２０の幅方向の端部２５の側面を絶縁層２６、３１で覆うことで、正極と負極の短絡を抑制することができた。特に、実施例２のように、絶縁粒子同士を熱溶着して絶縁層３１を形成することで、正極と負極の短絡をより効果的に抑制することができた（つまり、圧壊に耐えられるようにすることができた）。

次に、容量維持率に着目すると、実施例１にかかる電極体を用いた場合は、比較例にかかる電極体を用いた場合と比べて容量維持率が高くなった。これは、実施例１にかかる電極体では、負極シート２０の端部２５に絶縁層２６を設けているため（図２参照）、この絶縁層２６で電解液を保液することができ、リチウムイオンが負極シート２０の端部２５から入り込みやすくなるためであると考えられる。一方、比較例にかかる電極体では負極シート１２０の端部１２５に絶縁層を設けていないため（図１６参照）、リチウムイオンが負極シート１２０の端部１２５から入り込みにくいものと推察できる。

また、実施例２にかかる電極体を用いた場合は、実施例１にかかる電極体を用いた場合と比べて容量維持率が低くなった。これは、実施例２にかかる電極体では、負極シート２０の端部２５に設けている絶縁層３１を熱溶着しているため（図６参照）、絶縁層３１を構成する絶縁粒子間の隙間が狭くなり、リチウムイオンが負極シート２０の端部２５から入り込みにくくなるためであると考えられる。

以上の結果から、リチウムイオン二次電池の容量維持率を重視する場合は、実施例１の構成とすることが好ましい。一方、リチウムイオン二次電池の容量維持率よりも圧壊に対する耐性を重視する場合は、実施例２の構成とすることが好ましい。

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
１４正極合剤層未形成部
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負極合剤層未形成部
２５端部
２６絶縁層
２８端部
２９絶縁層
３１絶縁層（熱溶着された絶縁層）
３５板状部材
４０グラビア塗工装置
４１負極シート
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

Claims

正極集電体と、当該正極集電体上に配置された正極合剤層と、を備える正極と、
負極集電体と、当該負極集電体上に配置された負極合剤層と、当該負極合剤層上に塗布された絶縁粒子を含む絶縁層と、を備える負極と、が積層され、シート状のセパレータは使用せずに前記絶縁粒子を含む絶縁層をセパレータとして使用した非水電解質二次電池用の電極体であって、
前記正極集電体は、当該正極集電体の幅方向の第１正極端部および反対側の第２正極端部を有し、前記第１正極端部側にのみ前記正極合剤層が配置されていない正極合剤層未形成部を有し、
前記負極集電体は、当該負極集電体の幅方向の第１負極端部および反対側の第２負極端部を有し、前記第１負極端部側にのみ前記負極合剤層が配置されていない負極合剤層未形成部を有し、
前記第１正極端部および前記第１負極端部は前記幅方向において互いに反対側になるように配置されており、
前記幅方向における前記正極合剤層の両端部は前記幅方向における前記負極合剤層の両端部よりも前記幅方向において内側に位置しており、
前記第２負極端部側面には、当該端部側面を覆うように前記絶縁粒子を含む絶縁層が形成されており、
前記絶縁粒子は熱可塑性を備える樹脂粒子であり、
前記第２負極端部側面において前記絶縁粒子同士が熱溶着している、
電極体。
前記絶縁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。
前記負極集電体上には、更に、前記負極合剤層の前記負極合剤層未形成部側の端部側面を覆うように前記絶縁粒子を含む絶縁層が形成されている、請求項１または２に記載の電極体。
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３のいずれか一項に記載の電極体。
幅方向において第１正極端部および反対側の第２正極端部を有する帯状の正極集電体上に、前記第１正極端部側にのみ正極合剤層が配置されていない正極合剤層未形成部を有するように前記正極合剤層を塗工して正極を形成する工程と、
幅方向において第１負極端部および反対側の第２負極端部を有する帯状の負極集電体上に、前記第１負極端部側にのみ負極合剤層が配置されていない負極合剤層未形成部を有するように前記負極合剤層を塗工し、更に、前記負極合剤層上と前記第２負極端部側面とに絶縁粒子を塗工して負極を形成する工程と、
前記第１正極端部と前記第１負極端部とが前記幅方向において互いに反対側になるように、かつ前記正極合剤層の前記幅方向の両端部が前記負極合剤層の前記幅方向の両端部よりも前記幅方向において内側に位置するように、前記正極および前記負極を積層する工程と、を備え、シート状のセパレータは使用せずに前記絶縁粒子を含む絶縁層をセパレータとして使用した電極体の製造方法であって、
前記負極を形成する工程は、
前記絶縁粒子として熱可塑性を備える樹脂粒子を塗工し、当該樹脂粒子を塗工した後の負極を捲回する工程と、
前記捲回された負極の前記第２負極端部側面を前記樹脂粒子の融点以上で加熱して、前記端部側面の樹脂粒子を熱溶着する工程と、を備える、
電極体の製造方法。
前記樹脂粒子を熱溶着する際、前記樹脂粒子の融点以上に加熱されている板状部材を、前記捲回されている負極の前記第２負極端部側面に押し付ける、請求項５に記載の電極体の製造方法。
前記負極を捲回する際、前記負極の厚さ方向において前記負極同士が互いに離間するようにスペーサを設ける、請求項５または６に記載の電極体の製造方法。
前記正極および前記負極を積層した後、更に、前記正極と前記負極とを捲回する工程を備える、請求項５乃至７のいずれか一項に記載の電極体の製造方法。