WO2017138116A1 - リチウムイオン電池およびその製造方法 - Google Patents

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separator
electrode
electrode mixture
mixture layer
lithium ion
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新平 尼崎
和明 直江
鈴木　修一
西村　悦子
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株式会社日立製作所
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    • H—ELECTRICITY
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Definitions

  • the present invention relates to a lithium ion battery and a manufacturing technique thereof.
  • Patent Document 1 describes “a lithium ion battery including a sheet-like separator interposed between a positive electrode and a negative electrode, and a porous electronic insulating film bonded to the surface of the negative electrode”.
  • Patent Document 2 states that “in a lithium ion secondary battery in which an electrode material for a positive electrode or a negative electrode is applied and an insulating material to be a separator is applied, a mixed layer formed at the interface between the electrode material layer and the insulating material layer is thinned. The manufacturing method and manufacturing apparatus of a lithium ion battery that can be performed "are described.
  • Lithium ion batteries have high energy density, long cycle life, low self-discharge characteristics, and high operating voltage, so they are used as power sources for portable electronic devices, batteries for electric vehicles, and batteries for power storage. Research and development is underway. However, since the lithium ion battery has a high operating voltage and high energy density, sufficient countermeasures against abnormal heat generation due to an internal short circuit or an external short circuit are required.
  • Patent Document 1 describes a lithium ion battery having a porous electronic insulating film adhered to the surface of a negative electrode. By adhering the porous electronic insulating film to the negative electrode, the heat resistance is improved, so that the safety can be improved.
  • Patent Document 1 since a sheet-like separator and a porous electronic insulation film are used in combination, the number of materials not involved in charge / discharge increases, which is disadvantageous in terms of improving energy density.
  • Patent Document 2 describes a lithium ion battery using only an insulating material coated on an electrode as a separator. Since a sheet-like separator is not used in combination, it is advantageous from the viewpoint of improving energy density.
  • the inventors' studies have revealed that when an electrode coated with an insulating material such as a cylindrical battery or a square battery is bent and stored in a container, a crack may occur in the insulating layer. That is, the present inventors have found a problem that when a crack occurs in the insulating layer, the insulation between the positive and negative electrodes cannot be ensured, and the reliability of the lithium ion battery is reduced, such as battery performance deterioration or internal short circuit. It was.
  • An object of the present invention is to provide a technique capable of improving the reliability of a lithium ion battery.
  • the lithium ion battery according to the present invention includes a positive electrode including a positive electrode mixture layer including a positive electrode active material, a negative electrode including a negative electrode mixture layer including a negative electrode active material, the positive electrode mixture layer, and the negative electrode mixture layer. And a separator that insulates the positive electrode and the negative electrode, and an electrolyte that performs a charge / discharge reaction between the positive electrode and the negative electrode. Further, the separator is made of a mixture of insulating particles and a binder, and the relationship between the thickness Ts of the separator and the thickness Te of the electrode mixture layer on which the separator is formed is Ts + Te ⁇ 40 ⁇ m and Ts. / Te ⁇ 4/3, and the separator formed in the electrode mixture layer has a curved structure, and the maximum curvature radius of the curve is 2 mm.
  • the method for producing a lithium ion battery according to the present invention includes (a) a step of applying a slurry-like electrode material on an electrode foil, and (b) an electrode combination formed on the electrode material or by drying the electrode material. Applying a slurry-like insulating material on the agent layer. Furthermore, (c) the electrode material and the insulating material are dried in separate steps or the same step, an electrode mixture layer made of the electrode material on the electrode foil, and the insulating material on the electrode mixture layer And (d) after the step (c), the step of bending the separator and storing the electrode foil, the electrode mixture layer and the separator in a container.
  • the insulating material includes a mixture of insulating particles and a binder, and the relationship between the film thickness Ts of the separator and the film thickness Te of the electrode mixture layer on which the separator is formed is Ts + Te ⁇ 40 ⁇ m and Ts / Te ⁇ 4/3, and in the step (d), the separator is curved so that its maximum radius of curvature is 2 mm.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view and an enlarged partial cross-sectional view showing an example of an internal structure of a cylindrical lithium ion battery in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged partial cross-sectional view showing an example of a structure of part A of the lithium ion battery shown in FIG. 1.
  • It is a manufacturing flow which shows an example of the manufacturing procedure of the lithium ion battery shown in FIG.
  • It is a schematic diagram which shows an example of the 1st coating state in the manufacturing procedure of the lithium ion battery shown in FIG.
  • FIG. 6 is a data diagram showing SEM images on the surface of separators and evaluation results of the presence or absence of cracks in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 of the present invention.
  • FIG. 6 is a data diagram showing SEM images on the surface of separators and evaluation results of the presence or absence of cracks in Examples 4 to 5 and Comparative Examples 4 to 5 of the present invention.
  • FIG. 6 is a data diagram showing the evaluation results of the insulating properties of separators in Examples 6 to 11 and Comparative Examples 6 to 8 of the present invention.
  • FIG. 7 is a data diagram in which the evaluation results of insulating properties in Examples 6 to 11 and Comparative Examples 6 to 8 of the present invention are summarized in a table.
  • the constituent elements are not necessarily indispensable unless otherwise specified and clearly considered essential in principle. Needless to say.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view and an enlarged partial cross-sectional view showing an example of the internal structure of a cylindrical lithium ion battery according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows the structure of the A part of the lithium ion battery shown in FIG. It is an enlarged partial sectional view showing an example.
  • an electrode winding body WRF composed of a positive electrode PEL, separators SP1 and SP2, which are separator layers, and a negative electrode NEL is formed inside a cylindrical outer can (container) CS having a bottom.
  • the electrode winding body WRF is stacked so as to sandwich the separator SP1 (SP2) between the positive electrode PEL and the negative electrode NEL, and is wound around the axis CR in the center of the outer can CS.
  • the positive electrode current collection tab PTAB formed in the positive electrode PEL is arranged on the upper side of the electrode winding body WRF, and passes through the positive electrode lead plate PT and the positive electrode current collection ring PR provided on the upper part of the outer can CS. Are electrically connected.
  • the negative electrode current collecting tab NTAB formed on the negative electrode NEL is disposed on the lower side of the electrode winding body WRF, and passes through the negative electrode lead plate NT provided on the bottom of the outer can CS and the negative electrode current collecting ring NR.
  • An electrolyte EL is injected into the electrode winding body WRF formed inside the outer can CS.
  • the electrolyte EL is present in a state of permeating into a positive electrode mixture PEF and a negative electrode mixture NEF, separators SP1 and SP2, which will be described later.
  • the outer can CS is sealed with a battery lid CAP.
  • the outer can CS is made of, for example, iron (Fe) or stainless steel as a main material.
  • the positive electrode PEL is obtained by applying a positive electrode mixture PEF made of a positive electrode active material PAS, a binder PBD, and a conductive auxiliary agent PCA to a current collector foil (electrode foil) PEP.
  • the positive electrode active material PAS include, but are not limited to, lithium cobaltate, lithium nickelate, and lithium manganate.
  • the positive electrode active material PAS is a material into which lithium can be inserted and desorbed, and may be any lithium-containing transition metal oxide in which a sufficient amount of lithium has been previously inserted. , Nickel (Ni), cobalt (Co), iron (Fe) or the like, or a material mainly composed of two or more transition metals.
  • the crystal structure such as spinel crystal structure and layered crystal structure is not particularly limited as long as it is a structure capable of inserting / extracting lithium ions.
  • PAS positive electrode active material
  • the binder PBD for example, polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, or the like can be used.
  • the current collector foil PEP for example, a metal foil or a mesh metal made of a conductive metal such as aluminum is used.
  • the negative electrode NEL is obtained by applying a negative electrode mixture NEF comprising a negative electrode active material NAS, a binder NBD, and a conductive auxiliary agent NCA to a current collector foil (electrode foil) NEP.
  • a negative electrode active material NAS include a crystalline carbon material and an amorphous carbon material, but are not limited thereto.
  • the negative electrode active material NAS may be any material that can insert and desorb lithium ions.
  • the negative electrode active material NAS is typified by natural graphite, various artificial graphite agents, carbon materials such as coke, oxides such as silicon oxide, niobium oxide, titanium oxide, silicon, tin, germanium, lead, aluminum, etc.
  • a material that forms an alloy with lithium or a mixture thereof can be used.
  • various particle shapes such as a scale shape, a spherical shape, a fiber shape, and a lump shape are applicable.
  • the binder NBD for example, polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene, polyimide, styrene butadiene rubber, or a mixture thereof can be used.
  • PVDF polyvinyl fluoride
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • polytetrafluoroethylene polyimide
  • styrene butadiene rubber or a mixture thereof
  • the current collector foil NEP for example, a metal foil made of a conductive metal such as copper or a mesh metal is used.
  • a nonaqueous electrolytic solution is used as the electrolytic solution EL in which a charge / discharge reaction is performed between the positive electrode PEL and the negative electrode NEL.
  • the lithium ion battery LIB is a battery that performs charging / discharging by using insertion / extraction of lithium ions in an active material, and lithium ions move in the electrolyte EL. Lithium is a strong reducing agent and reacts violently with water to generate hydrogen gas. Therefore, in the lithium ion battery LIB in which lithium ions move in the electrolytic solution EL, an aqueous solution cannot be used for the electrolytic solution EL unlike a conventional battery.
  • a non-aqueous electrolyte is used as the electrolyte EL.
  • the electrolyte of the nonaqueous electrolyte LiPF 6, LiClO 4, LiAsF 6, LiBF 4, LiB (C 6 H 5) 4, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li , etc., and mixtures thereof can be used.
  • an organic solvent ethylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, propylene carbonate, diethyl carbonate, etc. can be used.
  • 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, ⁇ -butyrolactone, tetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, diethyl ether, sulfolane, methyl sulfolane, acetonitrile, propio Nitrile or the like, or a mixed solution thereof can be used.
  • the separator SP has a function as a spacer that allows lithium ions to pass through while insulating between the positive electrode PEL and the negative electrode NEL and preventing electrical contact.
  • the separator SP is composed of insulating particles SPP and binder SBD, and is applied to the surface of at least one of the positive electrode mixture PEF and the negative electrode mixture NEF. Is formed.
  • FIG. 2 shows, as an example, a schematic cross-sectional view in which separators SP are formed on both surfaces of the positive electrode PEL and the negative electrode NEL shown in FIG. 1, but insulation between the positive electrode PEL and the negative electrode NEL is ensured. If so, the surface on which the separators SP1 and SP2 are formed may be either the positive electrode PEL or the negative electrode NEL.
  • examples of the insulating particles SPP shown in FIG. 2 include, but are not limited to, silicon dioxide, aluminum oxide, polypropylene, polyethylene, and mixtures thereof.
  • binder SBD for example, polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene, polyimide, styrene butadiene rubber, or a mixture thereof can be used.
  • the feature of the present embodiment is that the qualitatively the total thickness of the electrode mixture layer that is the positive electrode mixture PEF or the negative electrode mixture NEF and the separator (separator layer) SP formed on the surface of the electrode mixture layer. And simultaneously controlling the particle size of the electrode active material (positive electrode active material PAS or negative electrode active material NAS) and the insulating particles SPP with respect to the thickness of the separator (separator layer) SP. is there.
  • the stress applied to the separator layer when the electrode (electrode sheet) is curved is reduced.
  • the generation of cracks in can be prevented.
  • the separator is simply made thin, the separator layer is easily affected by the unevenness of the electrode mixture layer, which is the application surface, when the separator material is applied.
  • the defect generated in the separator layer when the separator material is applied means that the electrode mixture is exposed because the insulating particles SPP are not uniformly formed on the surface of the electrode mixture layer, and electrical insulation cannot be secured. I mean.
  • the particle sizes of the electrode active material and the insulating particles are set to the thickness of the separator layer. It has been found that by controlling, the occurrence of cracks in the separator layer and the occurrence of defects during the application of the separator material can be prevented at the same time, and the insulation of the separator layer can be secured.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a first coating state in the manufacturing procedure of the lithium ion battery shown in FIG. 3
  • FIG. It is a schematic diagram which shows an example of the 2nd coating state in the manufacturing procedure of the lithium ion battery shown in FIG.
  • each of the positive electrode PEL and the negative electrode NEL constituting the lithium ion battery LIB shown in FIG. 1 is basically manufactured by the same process, although there are differences in the material of the electrode foil and the material of the film applied to the electrode foil.
  • the electrode material EF which is a coating material shown in FIG. 4 to be described later, includes a case where it is a positive electrode material and a case where it is a negative electrode material.
  • the manufacturing process of the positive electrode PEL an electrode foil and a coating material made of a positive electrode material are used, and a material used only in the manufacturing process of the negative electrode NEL is not used.
  • the manufacturing process of the negative electrode NEL it is needless to say that the electrode foil and the coating material made of the negative electrode material are used and the material used only for the manufacturing process of the positive electrode PEL is not used.
  • the adjusted slurry-like electrode material EF shown in FIG. 4 is thinly and uniformly applied on the surface of the film-like current collector foil (electrode foil) EP using the coater 100.
  • a slit die coater can be used as the coater 100, but another apparatus may be used as an apparatus for applying the electrode material EF.
  • the current collector foil EP coated with the electrode material EF in the first coating process is transported into a drying furnace such as a hot air drying furnace to dry the electrode material EF, and the positive electrode mixture PEF or the negative electrode mixture is dried. An electrode mixture layer that is the agent NEF is formed.
  • the slurry-like insulating material SPF shown in FIG. 5 is thinly and uniformly applied on the surface of the electrode mixture layer (positive electrode mixture PEF, negative electrode mixture NEF) using the coater 200.
  • a slit die coater can be used as the coater 200, but another device may be used as a device for applying the insulating material SPF.
  • the current collector foil EP coated with the insulating material SPF in the second coating step is transported into a drying furnace, which is a hot air drying furnace, and the insulating material SPF is dried to separate the separator (separator layer) SP. Form.
  • the separator foil electrode sheet 20 shown in FIG. 2 is formed by performing processing such as compression and cutting on the current collector foil EP.
  • the electrode sheet may be the electrode sheet 10 in which only the electrode mixture layer is formed on the current collector foil EP. That is, the electrode sheet 10 in which the separator SP is not formed may be used.
  • the electrolyte EL a non-aqueous electrolyte is used.
  • the lithium ion battery LIB is a battery that performs charging / discharging using insertion of lithium ions into an active material and desorption of lithium ions from the active material, and the lithium ions move in the electrolytic solution.
  • Lithium is a strong reducing agent and reacts violently with water to generate hydrogen gas. Therefore, in the lithium ion battery LIB in which lithium ions move in the electrolyte EL, the aqueous solution cannot be used as the electrolyte EL. For this reason, in the lithium ion battery LIB, a non-aqueous electrolyte is used as the electrolyte EL.
  • the battery cell performance and reliability are inspected (for example, the capacity and voltage of the battery cell, and the current and voltage during charging or discharging). Thereby, the battery cell of the lithium ion battery LIB is completed.
  • a battery module is configured by combining a plurality of battery cells in series, and a battery module (battery system) is configured by connecting a controller for charge / discharge control (module assembly).
  • module inspection the battery module assembled in the module assembly process is inspected for performance and reliability (for example, inspection of the capacity and voltage of the battery module, current and voltage during charging or discharging) (module inspection). ).
  • the separator SP is formed by applying the insulating material SPF, which is an insulating material, to both the positive electrode sheet 20 with a separator and the negative electrode sheet 20 with a separator will be described. did. However, in the lithium ion battery LIB of the present embodiment, the insulating material SPF is applied to only one of the positive electrode PEL and the negative electrode NEL to form the separator SP, and the electrode sheet 20 with the separator is wound. May be.
  • the positive electrode active material PAS uses lithium manganese cobalt nickel composite oxide, graphite powder as the conductive auxiliary agent PCA, polyvinylidene fluoride (PVDF) as the binder PBD, and 15 ⁇ m thick aluminum foil as the current collector foil PEP.
  • the lithium manganese cobalt nickel composite oxide used for the positive electrode active material PAS has a D90 particle size of 6 ⁇ m (D50 particle size of 4 ⁇ m) measured using Microtrac MT3000 (manufactured by Nikkiso).
  • the D90 particle diameter, the D50 particle diameter, and the like are indices indicating how much particles are contained in what ratio in the material.
  • the D90 particle size is 6 ⁇ m, it means a material in which particles with a particle size of 6 ⁇ m or less occupy 90% of the total, and when the D50 particle size is 4 ⁇ m, It means a material in which particles of 4 ⁇ m or less occupy 50% of the whole.
  • a positive electrode slurry (a slurry-like positive electrode material EF) is produced.
  • the slurry-like electrode material EF is applied onto an aluminum foil which is a current collector foil (electrode foil) PEP and dried in a hot air drying oven at 120 ° C. Thereafter, the dried film is press-compressed to form a positive electrode PEL having a positive electrode mixture (electrode mixture layer) PEF film thickness of 15 ⁇ m.
  • silicon dioxide is used for the insulating particles SPP, and polyvinylidene fluoride (PVDF) is used for the binder SBD.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • the silicon dioxide of the insulating particles SPP those having a D90 particle size of 3 ⁇ m (D50 particle size of 1 ⁇ m) measured using Microtrac MT3000 (made by Nikkiso) are used.
  • a separator slurry (slurry insulating material SPF) is prepared. After the production, as shown in FIG. 5, the slurry-like insulating material SPF is applied to the surface of the positive electrode mixture (electrode mixture layer) PEF prepared in advance, and dried in a hot air drying oven at 120 ° C., thereby A separator layer (separator SP) having a thickness of 10 ⁇ m is formed.
  • the electrode mixture layer (positive electrode mixture PEF) and the separator layer (separator SP) are formed, and the film thickness (thickness) Te of the electrode mixture layer (positive electrode mixture PEF) and the separator layer (separator SP).
  • the manufacturing method in the case of forming a separator layer on the surface of a positive mix layer was demonstrated in the present Example 1, when forming a separator layer on the surface of a negative mix layer, it can form similarly.
  • the separator layer is bent and the current collector foil PEP, the electrode mixture layer, and the separator SP are accommodated in the outer can (container) CS.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of an evaluation method for the presence or absence of cracks in the separator of the lithium ion battery shown in FIG.
  • a current collector foil PEP and an electrode mixture layer are formed on a cylindrical rod (cylindrical rod having a radius of 2 mm) 300 made of stainless steel (SUS) and having a radius R of 2 mm.
  • the radius of curvature of 2 mm is the maximum curvature of a general 18650 type cylindrical battery.
  • the tension of 16 gf / mm is a tension of a general winding device.
  • Example 2 In Example 2, the presence / absence of cracks was evaluated under the following conditions.
  • Example 3 In Example 3, the presence / absence of cracks was evaluated under the following conditions.
  • Comparative Example 1 In Comparative Example 1, the presence or absence of cracks was evaluated under the following conditions.
  • Comparative Example 2 In Comparative Example 2, the presence or absence of cracks was evaluated under the following conditions.
  • Comparative Example 3 In Comparative Example 3, the presence or absence of cracks was evaluated under the following conditions.
  • FIG. 7 is a data diagram showing SEM images on the surface of the separator and evaluation results of the presence or absence of cracks in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 of the present invention.
  • a cylindrical rod (cylindrical rod with a radius of 1 mm) 300 shown in FIG. 6 made of stainless steel and having a radius R of 1 mm was used.
  • a curvature radius of 1 mm is the maximum curvature of a general prismatic battery.
  • Evaluation of crack generation was performed in the same manner as in Example 4.
  • FIG. 8 is a data diagram showing SEM images on the surface of the separators and evaluation results of the presence or absence of cracks in Examples 4 to 5 and Comparative Examples 4 to 5 of the present invention.
  • the relationship between the film thickness Te of the electrode mixture layer and the film thickness Ts of the separator layer for preventing the occurrence of cracks when the separator layer is curved is such that 0 ⁇ Te + Ts ⁇ 40 ⁇ m when the radius of curvature is 2 mm and It may be 0 ⁇ Ts / Te ⁇ 4/3.
  • the relationship between the film thickness Te of the electrode mixture layer and the film thickness Ts of the separator layer may be 0 ⁇ Te + Ts ⁇ 40 ⁇ m and 0 ⁇ Ts / Te ⁇ 2/3.
  • Example 6 In Example 6, the thickness Ts of the separator layer is 5 ⁇ m, the D90 particle size Ds of the insulating particles SPP is 3 ⁇ m (D50 particle size is 1 ⁇ m), and the D90 particle size De of the electrode active material is 10 ⁇ m (D50 particle size is 6 ⁇ m).
  • a stainless steel plate was placed on the surface of the separator layer formed on the surface of the electrode mixture layer, and the resistance between the stainless steel plate and the current collector foil was measured with a tester. When the resistance value exceeded the upper limit value of the tester (for example, 40 M ⁇ ), it was determined that there was insulation ( ⁇ ).
  • the upper limit value of the tester for example, 40 M ⁇
  • Example 7 In Example 7, the thickness Ts of the separator layer is 10 ⁇ m, the D90 particle size Ds of the insulating particles SPP is 3 ⁇ m (D50 particle size is 1 ⁇ m), the D90 particle size De of the electrode active material is 6 ⁇ m (D50 particle size is 4 ⁇ m).
  • the insulation evaluation of the separator layer was performed in the same manner as in Example 6.
  • Example 8 In Example 8, the thickness Ts of the separator layer is 10 ⁇ m, the D90 particle size Ds of the insulating particles SPP is 3 ⁇ m (D50 particle size is 1 ⁇ m), and the D90 particle size De of the electrode active material is 10 ⁇ m (D50 particle size is 6 ⁇ m).
  • the insulation evaluation of the separator layer was performed in the same manner as in Example 6.
  • Example 9 In Example 9, the thickness Ts of the separator layer is 10 ⁇ m, the D90 particle size Ds of the insulating particles SPP is 3 ⁇ m (D50 particle size is 1 ⁇ m), and the D90 particle size De of the electrode active material is 16 ⁇ m (D50 particle size is 10 ⁇ m).
  • the insulation evaluation of the separator layer was performed in the same manner as in Example 6.
  • Example 10 the separator layer thickness Ts is 20 ⁇ m, the D90 particle size Ds of the insulating particles SPP is 12 ⁇ m (D50 particle size is 5 ⁇ m), and the D90 particle size De of the electrode active material is 6 ⁇ m (D50 particle size is 4 ⁇ m).
  • Example 11 In Example 11, the separator layer thickness Ts is 20 ⁇ m, the D90 particle size Ds of the insulating particles SPP is 12 ⁇ m (D50 particle size is 5 ⁇ m), and the D90 particle size De of the electrode active material is 10 ⁇ m (D50 particle size is 6 ⁇ m).
  • the insulation evaluation of the separator layer was performed in the same manner as in Example 6.
  • Comparative Example 6 In Comparative Example 6, the separator layer thickness Ts is 5 ⁇ m, the D90 particle size Ds of the insulating particles SPP is 3 ⁇ m (D50 particle size is 1 ⁇ m), and the D90 particle size De of the electrode active material is 32 ⁇ m (D50 particle size is 14 ⁇ m).
  • Comparative Example 7 In Comparative Example 7, the thickness Ts of the separator layer is 10 ⁇ m, the D90 particle size Ds of the insulating particles SPP is 12 ⁇ m (D50 particle size is 5 ⁇ m), and the D90 particle size De of the electrode active material is 6 ⁇ m (D50 particle size is 4 ⁇ m).
  • Comparative Example 8 In Comparative Example 8, the thickness Ts of the separator layer is 10 ⁇ m, the D90 particle size Ds of the insulating particles SPP is 12 ⁇ m (D50 particle size is 5 ⁇ m), and the D90 particle size De of the electrode active material is 10 ⁇ m (D50 particle size is 6 ⁇ m).
  • FIG. 9 is a data diagram showing the evaluation results of the insulating properties of the separators in Examples 6 to 11 and Comparative Examples 6 to 8 of the present invention
  • FIG. 10 is the insulating property in Examples 6 to 11 and Comparative Examples 6 to 8 of the present invention. It is a data figure which put together the evaluation result of this in the table
  • the unevenness of the electrode mixture layer is affected by the particle size of the electrode active material. Even when the film thickness of the electrode mixture layer is smoothed by press compression, unevenness due to the active material particles remains, and the unevenness becomes De / 2 at the maximum. Therefore, in order to cover the surface of the electrode mixture layer with the insulating particles SPP, the film thickness Ts of the separator layer (separator SP) needs to be De / 2 ⁇ Ts, that is, De / Ts ⁇ 2.
  • the insulating particles SPP are larger than the thickness of the separator.
  • the separator material insulating material SPF
  • the particles are sandwiched between the coating surface and the coater, and a portion where the insulating particles SPP are not formed on the surface of the electrode mixture layer is generated in a streak shape (insulating material SPF). Is not applied to a uniform film thickness, causing streak-like depressions), and as a result, insulation cannot be secured.
  • the insulating particles SPP can be uniformly formed on the surface of the electrode mixture layer. Insulation can be ensured. Also in the present embodiment, as shown in FIG. 9, it was proved that insulation can be secured under the condition of Ds / Ts ⁇ 1.
  • the relationship between the film thickness Ts of the separator layer that prevents the occurrence of defects during coating, the D90 particle size De of the electrode active material, and the D90 particle size Ds of the insulating particles SPP is 0 ⁇ De / Ts ⁇ 2. And 0 ⁇ Ds / Ts ⁇ 1 may be satisfied. More preferably, 0 ⁇ De / Ts ⁇ 2 and 0 ⁇ Ds / Ts ⁇ 0.6.
  • the maximum curvature radius is 2 mm.
  • the electrode mixture is formed when the electrode (electrode sheet) is curved by reducing the total film thickness of the electrode mixture layer and the separator layer formed on the surface of the electrode mixture layer.
  • the stress applied to the layer and the separator layer can be reduced, and the occurrence of cracks in the separator layer can be prevented.
  • the separator layer is likely to be defective because it is affected by the unevenness of the electrode mixture layer that is the application surface when the separator material is applied.
  • the defect generated in the separator layer when the separator material is applied means that the insulating particles SPP are not uniformly formed on the surface of the electrode mixture layer, so that the electrode mixture is exposed and electrical insulation cannot be secured. is doing.
  • the total film thickness of the electrode mixture layer that is the positive electrode mixture PEF or the negative electrode mixture NEF and the separator (separator layer) SP formed on the surface of the electrode mixture layer is thinned. And controlling the particle sizes of the electrode active material (positive electrode active material PAS or negative electrode active material NAS) and the insulating particles SPP with respect to the film thickness of the separator (separator layer) SP are simultaneously satisfied.
  • the insulation failure of the separator (separator layer) SP can be prevented and the reliability of the lithium ion battery LIB can be improved.
  • the technical idea of the present invention has been described by taking a wound type lithium ion battery as an example.
  • the technical idea of the present invention is not limited to a wound type lithium ion battery.
  • the present invention can be widely applied to power storage devices (for example, batteries and capacitors) that include a positive electrode, a negative electrode, and a separator that electrically separates the positive electrode and the negative electrode.
  • the present invention can be widely used in, for example, a manufacturing industry for manufacturing a battery typified by a lithium ion battery.
  • LIB Lithium ion battery CS outer can (container) EL Electrolyte NAS Negative electrode active material NCA Conductive auxiliary agent NEF Negative electrode mixture (electrode mixture layer) NEP current collector foil (electrode foil) NEL Negative electrode PAS Positive electrode active material PCA Conductive auxiliary agent PEF Positive electrode mixture (electrode mixture layer) PEP current collector foil (electrode foil) PEL Positive electrode SPP Insulating particle SP Separator (separator layer) EF Electrode material SPF Insulating material EP Current collector foil (electrode foil)

Abstract

リチウムイオン電池は、正極合剤層（正極合剤ＰＥＦ）を備えた正極と、負極合剤層（負極合剤ＮＥＦ）を備えた負極と、上記正極合剤層と上記負極合剤層のうちの何れか一方の表面に形成され、上記正極と上記負極とを絶縁するセパレータ層（セパレータＳＰ）と、上記正極と上記負極の電極間で充放電反応が行われる電解液と、を有する。さらに、上記セパレータ層の膜厚Ｔｓと上記セパレータ層が形成される電極合剤層の膜厚Ｔｅとの関係は、Ｔｓ＋Ｔｅ≦４０μｍかつＴｓ／Ｔｅ≦４／３であり、上記電極合剤層に形成された上記セパレータ層は、湾曲した構造を備え、上記湾曲の最大曲率半径は２ｍｍである。

Description

リチウムイオン電池およびその製造方法
　本発明は、リチウムイオン電池およびその製造技術に関する。
　本技術分野の背景技術として、国際公開第２００５／０９８９９６号（特許文献１）と、特開２０１４－４９１８４号公報（特許文献２）がある。特許文献１には、「正極と負極との間に介在するシート状セパレータ、ならびに、負極の表面に接着された多孔質電子絶縁膜を具備するリチウムイオン電池」が記載されている。特許文献２には、「正極や負極の電極材料を塗工した上にセパレータとなる絶縁材料を塗工したリチウムイオン二次電池において、電極材料層と絶縁材料層の界面にできる混合層を薄くすることが出来るリチウムイオン電池の製造方法及び製造装置」が記載されている。
国際公開第２００５／０９８９９６号 特開２０１４－４９１８４号公報
　リチウムイオン電池は、エネルギー密度が高く、サイクルライフが長いとともに、自己放電性が低く、かつ、作動電圧が高いことから、携帯電子機器の電力供給源や電気自動車用電池、電力貯蔵用電池として使用され、研究開発が進められている。ただし、リチウムイオン電池は、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。
　上記特許文献１には、負極の表面に接着された多孔質電子絶縁膜を具備するリチウムイオン電池が記載されている。負極に多孔質電子絶縁膜を接着することにより、耐熱性が向上するため安全性が向上する効果が考えられる。ところが、特許文献１では、シート状のセパレータと多孔質電子絶縁膜を併用しているため、充放電に関与しない材料が増え、エネルギー密度向上の観点では不利となる。
　上記特許文献２には、電極上に塗工した絶縁材料のみをセパレータとして用いたリチウムイオン電池が記載されている。シート状のセパレータを併用しないため、エネルギー密度の向上の観点で有利である。
　ところが、本発明者らの検討では、円筒型電池や角型電池など、絶縁材料を塗布した電極を曲げて容器に格納する場合、絶縁層にクラックが発生する場合があることが分かった。すなわち、本発明者らは、絶縁層にクラックが発生すると、正負電極間の絶縁性を確保できなくなり、電池の性能低下や内部短絡など、リチウムイオン電池の信頼性の低下を引き起こすという課題を見出した。
　本発明の目的は、リチウムイオン電池の信頼性を向上させることができる技術を提供することにある。
　本発明の上記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
　本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
　本発明に係るリチウムイオン電池は、正極活物質を含む正極合剤層を備えた正極と、負極活物質を含む負極合剤層を備えた負極と、上記正極合剤層と上記負極合剤層のうちの少なくとも何れか一方の表面に形成され、上記正極と上記負極とを絶縁するセパレータと、上記正極と上記負極の電極間で充放電反応が行われる電解液と、を有する。さらに、上記セパレータは、絶縁性粒子と結着材との混合物からなり、上記セパレータの膜厚Ｔｓと上記セパレータが形成される電極合剤層の膜厚Ｔｅとの関係は、Ｔｓ＋Ｔｅ≦４０μｍかつＴｓ／Ｔｅ≦４／３であり、上記電極合剤層に形成された上記セパレータは、湾曲した構造を備え、上記湾曲の最大曲率半径は２ｍｍである。
　また、本発明に係るリチウムイオン電池の製造方法は、（ａ）電極箔上にスラリー状の電極材料を塗布する工程、（ｂ）上記電極材料上または上記電極材料を乾燥させて形成した電極合剤層上にスラリー状の絶縁材料を塗布する工程、を有する。さらに、（ｃ）上記電極材料および上記絶縁材料を別々の工程もしくは同一工程で乾燥させて、上記電極箔上に上記電極材料からなる電極合剤層と、上記電極合剤層上に上記絶縁材料からなるセパレータと、を形成する工程、（ｄ）上記（ｃ）工程の後、上記セパレータを湾曲させて上記電極箔、上記電極合剤層および上記セパレータを容器に収納する工程、を有する。さらに、上記絶縁材料は、絶縁性粒子と結着材との混合物を含み、上記セパレータの膜厚Ｔｓと上記セパレータが形成される電極合剤層の膜厚Ｔｅとの関係は、Ｔｓ＋Ｔｅ≦４０μｍかつＴｓ／Ｔｅ≦４／３であり、上記（ｄ）工程において、上記セパレータをその最大曲率半径が２ｍｍとなるように湾曲させる。
　本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
　セパレータの絶縁不良を防止してリチウムイオン電池の信頼性を向上させることができる。
本発明の実施の形態における円筒形のリチウムイオン電池の内部構造の一例を示す模式的な断面図および拡大部分断面図である。 図１に示すリチウムイオン電池のＡ部の構造の一例を示す拡大部分断面図である。 図１に示すリチウムイオン電池の製造手順の一例を示す製造フローである。 図３に示すリチウムイオン電池の製造手順における第１の塗工状態の一例を示す模式図である。 図３に示すリチウムイオン電池の製造手順における第２の塗工状態の一例を示す模式図である。 図１に示すリチウムイオン電池のセパレータにおけるクラック発生の有無の評価方法の一例を示す模式図である。 本発明の実施例１～３および比較例１～３におけるセパレータの表面のＳＥＭ像とクラック有無の評価結果を示すデータ図である。 本発明の実施例４～５および比較例４～５におけるセパレータの表面のＳＥＭ像とクラック有無の評価結果を示すデータ図である。 本発明の実施例６～１１および比較例６～８におけるセパレータの絶縁性の評価結果を示すデータ図である。 本発明の実施例６～１１および比較例６～８における絶縁性の評価結果を表に纏めたデータ図である。
　以下の実施の形態では特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
　さらに、以下の実施の形態では便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。
　また、以下の実施の形態において、要素の数など（個数、数値、量、範囲などを含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良いものとする。
　また、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
　また、以下の実施の形態において、構成要素等について、「Ａからなる」、「Ａよりなる」、「Ａを有する」、「Ａを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲等についても同様である。
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。
　（実施の形態）
　＜リチウムイオン電池の構成＞
　本実施の形態のリチウムイオン電池ＬＩＢの構成例について説明する。図１は本発明の実施の形態における円筒形のリチウムイオン電池の内部構造の一例を示す模式的な断面図および拡大部分断面図、図２は図１に示すリチウムイオン電池のＡ部の構造の一例を示す拡大部分断面図である。
　図１に示すように、底部を有する円筒形の外装缶（容器）ＣＳの内部には、正極ＰＥＬとセパレータ層であるセパレータＳＰ１、ＳＰ２と負極ＮＥＬとからなる電極捲回体ＷＲＦが形成されている。具体的に、電極捲回体ＷＲＦは、正極ＰＥＬと負極ＮＥＬの間にセパレータＳＰ１（ＳＰ２）を挟むように積層され、外装缶ＣＳの中心部にある軸芯ＣＲの回りに捲回されている。そして、正極ＰＥＬに形成されている正極集電タブＰＴＡＢは、電極捲回体ＷＲＦの上部側に配置され、外装缶ＣＳの上部に設けられている正極リード板ＰＴと正極集電リングＰＲを介して電気的に接続されている。
　一方、負極ＮＥＬに形成されている負極集電タブＮＴＡＢは、電極捲回体ＷＲＦの下部側に配置され、外装缶ＣＳの底部に設けられている負極リード板ＮＴと負極集電リングＮＲを介して電気的に接続されている。外装缶ＣＳの内部に形成されている電極捲回体ＷＲＦの内部には電解液ＥＬが注入されている。なお、電解液ＥＬは、後述する正極合剤ＰＥＦおよび負極合剤ＮＥＦやセパレータＳＰ１，ＳＰ２などに浸透した状態で存在している。そして、外装缶ＣＳは、電池蓋ＣＡＰにより密閉されている。外装缶ＣＳは、例えば、鉄（Ｆｅ）やステンレスを主材料としている。
　正極ＰＥＬは、図２に示すように、正極活物質ＰＡＳ、結着材ＰＢＤ、導電助剤ＰＣＡからなる正極合剤ＰＥＦが集電箔（電極箔）ＰＥＰに塗布されたものである。正極活物質ＰＡＳとしては、例えば、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウムなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。具体的に、正極活物質ＰＡＳは、リチウムを挿入・脱離可能な材料であり、予め充分な量のリチウムを挿入したリチウム含有遷移金属酸化物であればよく、遷移金属として、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）などの単体、または、２種類以上の遷移金属を主成分とする材料であってもよい。また、スピネル結晶構造や層状結晶構造などの結晶構造についても、リチウムイオンを挿入・脱離可能な構造であれば特に限定されない。さらに、結晶中の遷移金属やリチウムの一部をＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｇなどの元素で置換した材料や、結晶中にＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｇなどの元素をドープした材料を正極活物質ＰＡＳとして使用してもよい。また、結着材ＰＢＤには、例えば、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンなどを使用することができる。さらに、集電箔ＰＥＰには、例えば、アルミニウムなどの導電性金属からなる金属箔や網状金属などが使用される。
　一方、負極ＮＥＬは、負極活物質ＮＡＳ、結着材ＮＢＤ、導電助剤ＮＣＡからなる負極合剤ＮＥＦが集電箔（電極箔）ＮＥＰに塗布されたものである。負極活物質ＮＡＳとしては、例えば、結晶質の炭素材料や非晶質の炭素材料などが挙げられるが、これらに限定されたものではない。具体的に、負極活物質ＮＡＳは、リチウムイオンを挿入・脱離可能な材料であればよい。負極活物質ＮＡＳとしては、天然黒鉛や、人造の各種黒鉛剤、コークスなどの炭素材料や、酸化シリコン、酸化ニオブ、酸化チタン等の酸化物、シリコン、スズ、ゲルマニウム、鉛、アルミニウム等に代表されるリチウムと合金を形成する材料やこれらの混合物を使用することができる。そして、その粒子形状においても、鱗片状、球状、繊維状、塊状など様々な粒子形状のものが適用可能である。結着材ＮＢＤには、例えば、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド、スチレンブタジエンゴムやこれらの混合物などを使用することができる。さらに、集電箔ＮＥＰには、例えば、銅などの導電性金属からなる金属箔や網状金属などが使用される。
　正極ＰＥＬと負極ＮＥＬとの間で充放電反応が行われる電解液ＥＬには、非水電解液が使用される。リチウムイオン電池ＬＩＢは、活物質でのリチウムイオンの挿入・脱離を利用して充放電を行う電池であり、電解液ＥＬ中をリチウムイオンが移動する。リチウムは、強い還元剤であり、水と激しく反応して水素ガスを発生する。したがって、リチウムイオンが電解液ＥＬ中を移動するリチウムイオン電池ＬＩＢでは、従来の電池のように水溶液を電解液ＥＬに使用することができない。このことから、リチウムイオン電池ＬＩＢでは、電解液ＥＬとして非水電解液が使用される。具体的に、非水電解液の電解質としては、ＬｉＰＦ6、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＢ（Ｃ6Ｈ5）4、ＣＨ3ＳＯ3Ｌｉ、ＣＦ3ＳＯ3Ｌｉなどやこれらの混合物を使用することができる。また、有機溶媒としては、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネートなどを使用することができる。さらに、１，２－ジメトキシエタン、１，２－ジエトキシエタン、γ－ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、１，３－ジオキソラン、４－メチル－１，３ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリルなどや、これらの混合液を使用することができる。
　セパレータＳＰは、正極ＰＥＬと負極ＮＥＬとの間を絶縁し、電気的な接触を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるスペーサとしての機能を有している。
　本実施の形態では、図２に示すように、セパレータＳＰは、絶縁性粒子ＳＰＰ、結着材ＳＢＤにより構成され、正極合剤ＰＥＦと負極合剤ＮＥＦのうちの少なくとも何れか一方の表面に塗布して形成されている。図２では、例として、図１に示す正極ＰＥＬと負極ＮＥＬのそれぞれの両面にセパレータＳＰが形成されている断面模式図を示しているが、正極ＰＥＬと負極ＮＥＬの間の絶縁が確保されていれば、セパレータＳＰ１，２を形成する面は、正極ＰＥＬと負極ＮＥＬのうちの何れか一方でも良い。
　また、図２に示す絶縁性粒子ＳＰＰとしては、例えば、二酸化シリコン、酸化アルミニウム、ポリプロピレン、ポリエチレンやこれらの混合物などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
　さらに、結着材ＳＢＤには、例えば、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド、スチレンブタジエンゴムやこれらの混合物などを使用することができる。
　本実施の形態における特徴は、定性的には、正極合剤ＰＥＦや負極合剤ＮＥＦである電極合剤層と上記電極合剤層の表面に形成されたセパレータ（セパレータ層）ＳＰの合計の厚みを薄くすること、および、セパレータ（セパレータ層）ＳＰの厚みに対して電極活物質（正極活物質ＰＡＳや負極活物質ＮＡＳ）と絶縁性粒子ＳＰＰの粒径を制御することを、同時に満たすことである。
　電極合剤層と上記電極合剤層の表面に形成されたセパレータ層との合計の厚みを薄くすることで、電極（電極シート）を湾曲させた時にセパレータ層に加わる応力が減少し、セパレータ層におけるクラックの発生を防止することができる。しかし、単に薄くするのみでは、セパレータ材の塗布時に塗布面である電極合剤層の凹凸の影響を受けるため、セパレータ層に欠陥が発生しやすくなる。ここで、セパレータ材塗布時にセパレータ層に発生する欠陥とは、電極合剤層の表面に絶縁性粒子ＳＰＰが均一に形成されないために電極合剤が露出し、電気的絶縁が確保できなくなることを意味している。
　本発明では、電極合剤層と電極合剤層の表面に形成されたセパレータ層の合計の厚みを薄くすることに加え、セパレータ層の厚みに対して電極活物質と絶縁性粒子の粒径を制御することで、セパレータ層におけるクラックの発生とセパレータ材塗布時の欠陥発生を同時に防止し、さらにセパレータ層の絶縁性を確保できることを見出した。
　＜リチウムイオン電池の製造方法＞
　図３は図１に示すリチウムイオン電池の製造手順の一例を示す製造フロー、図４は図３に示すリチウムイオン電池の製造手順における第１の塗工状態の一例を示す模式図、図５は図３に示すリチウムイオン電池の製造手順における第２の塗工状態の一例を示す模式図である。
　以下、リチウムイオン電池の製造方法について、図３に示すフローに沿って具体的に説明する。
　図１に示すリチウムイオン電池ＬＩＢを構成する正極ＰＥＬおよび負極ＮＥＬのそれぞれは、電極箔の材料および電極箔に塗工する膜の材料等に違いはあるが、基本的に同様の工程により製造される。以下では、正極ＰＥＬおよび負極ＮＥＬのそれぞれの製造工程を分けずに説明する。例えば、後述の図４に示す塗工材料である電極材料ＥＦは、正極用の材料である場合と、負極用の材料である場合とを含んでおり、それぞれの場合において、異なる材料により構成される。ここで、正極ＰＥＬの製造工程において、正極用の材料からなる電極箔および塗工材料を用い、負極ＮＥＬの製造工程のみに用いられる材料を使用しないことは言うまでもない。また、負極ＮＥＬの製造工程においても同様に、負極用の材料からなる電極箔および塗工材料を用い、正極ＰＥＬの製造工程のみに用いられる材料を使用しないことは言うまでもない。
　１．電極板（正極板および負極板）製造
　［混錬・調合工程］
　本実施の形態によるリチウムイオン電池ＬＩＢの製造工程では、まず、リチウムイオン電池ＬＩＢの正極ＰＥＬまたは負極ＮＥＬをそれぞれ形成するための図４に示す電極材料ＥＦを混錬・調合する。
　［第１の塗工工程（電極材料）］
　次に、図４に示す調整されたスラリ状の電極材料ＥＦを、コータ１００を用いてフィルム状の集電箔（電極箔）ＥＰの表面上に薄く、均一に塗工する。なお、第１の塗工工程において、コータ１００として、例えばスリットダイコータを用いることができるが、電極材料ＥＦを塗工する装置として、他の装置を用いてもよい。
　［乾燥工程］
　次に、第１の塗工工程により電極材料ＥＦを塗工した集電箔ＥＰを、熱風乾燥炉である乾燥炉内などに搬送して電極材料ＥＦを乾燥させて正極合剤ＰＥＦや負極合剤ＮＥＦである電極合剤層を形成する。
　［第２の塗工工程（絶縁材料）］
　次に、図５に示すスラリ状の絶縁材料ＳＰＦを、コータ２００を用いて、上記電極合剤層（正極合剤ＰＥＦ、負極合剤ＮＥＦ）の表面上に薄く、均一に塗工する。なお、第２の塗工工程において、コータ２００として、例えばスリットダイコータを用いることができるが、絶縁材料ＳＰＦを塗工する装置として、他の装置を用いてもよい。
　［乾燥工程］
　次に、第２の塗工工程により絶縁材料ＳＰＦを塗工した集電箔ＥＰを、熱風乾燥炉である乾燥炉内などに搬送して絶縁材料ＳＰＦを乾燥させてセパレータ（セパレータ層）ＳＰを形成する。
　なお、電極材料ＥＦによる電極合剤層の形成と、絶縁材料ＳＰＦによるセパレータＳＰの形成については、電極材料ＥＦの塗工と絶縁材料ＳＰＦの塗工とを連続して行い、集電箔ＥＰ上に電極材料ＥＦと絶縁材料ＳＰＦとを積層させた状態とし、この状態で乾燥炉などで両者を一括して乾燥させて集電箔ＥＰ上に電極合剤層とセパレータＳＰとを形成してもよい。
　［加工工程］
　次に、集電箔ＥＰに対し、圧縮および切断等の加工を行って、図２に示すセパレータ付き電極シート２０を形成する。なお、上記電極シートは、集電箔ＥＰ上に電極合剤層のみが形成された電極シート１０であってもよい。すなわち、セパレータＳＰが形成されていない電極シート１０であってもよい。
　２．電池セル組立
　［捲回工程］
　次に、正極板（セパレータ付き電極シート２０）から電池セルに必要な大きさの、図１に示す正極ＰＥＬおよびセパレータＳＰ１，ＳＰ２を切り出す。同様に負極板（セパレータ付き電極シート２０）から電池セルに必要な大きさの負極ＮＥＬおよびセパレータＳＰ１，ＳＰ２を切り出す。続いて、その表面にセパレータＳＰが形成された正極ＰＥＬと、その表面にセパレータＳＰが形成された負極ＮＥＬとを重ねた後、この積層体を捲き合わせる。
　［溶接・組立工程］
　次に、セパレータＳＰを挟んで捲き合わせた正極ＰＥＬおよび負極ＮＥＬの電極対の群を組み立てて溶接する。この溶接・組立工程では、例えば正極集電タブＰＴＡＢにアルミニウムリボンを捲きつけ、このアルミニウムリボンに正極集電タブＰＴＡＢを超音波溶接で接続する。負極集電タブＮＴＡＢについても同様である。
　［抽液工程］
　次に、溶接したこれらの電極対の群を図１に示す外装缶ＣＳに配置した後、電解液ＥＬを注入する。
　電解液ＥＬとしては、非水電解液が使用される。リチウムイオン電池ＬＩＢは、活物質へのリチウムイオンの挿入および活物質からのリチウムイオンの脱離を利用して充放電を行う電池であり、リチウムイオンが電解液中を移動する。リチウムは、強い還元剤であり、水と激しく反応して水素ガスを発生する。従って、リチウムイオンが電解液ＥＬ中を移動するリチウムイオン電池ＬＩＢでは、水溶液を電解液ＥＬに使用することができない。このことから、リチウムイオン電池ＬＩＢでは、電解液ＥＬとして非水電解液が使用される。
　［封口工程］
　次に、外装缶ＣＳを完全に密閉することで、電池セルを作製する。
　［充放電工程］
　次に、形成された電池セルを繰り返し充放電する。
　［電池セル検査工程］
　次に、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および電圧、充電または放電時の電流および電圧の検査等）を行う。これにより、リチウムイオン電池ＬＩＢの電池セルが完成する。
　３．モジュール組立
　次に、モジュール組立工程では、電池セル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）を構成する（モジュール組立）。その後、モジュール検査工程において、モジュール組立て工程で組立てられた電池モジュールの性能およ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）。
　なお、上記セパレータ付き電極シート２０の組立てでは、正極のセパレータ付き電極シート２０と負極のセパレータ付き電極シート２０との両方に絶縁材料である絶縁材料ＳＰＦを塗布してセパレータＳＰを形成する場合を説明した。しかしながら、本実施の形態のリチウムイオン電池ＬＩＢでは、正極ＰＥＬか負極ＮＥＬのいずれか一方のみに絶縁材料ＳＰＦを塗布してセパレータＳＰを形成し、これらのセパレータ付き電極シート２０を捲回するようにしてもよい。
　以上により、図１に示すようなリチウムイオン電池ＬＩＢの組立てを完了する。
　次に、本実施の形態における特徴的なセパレータと電極の構造、および電極の具体的製造方法について説明する。
　＜電極合剤層と電極合剤層の表面に形成されたセパレータ層との膜厚の関係＞
　［実施例１］
　まず、本実施例１における電極の製造方法を説明する。材料として、正極活物質ＰＡＳはリチウムマンガンコバルトニッケル複合酸化物、導電助剤ＰＣＡに黒鉛粉末、結着材ＰＢＤにポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、集電箔ＰＥＰに厚み１５μｍのアルミニウム箔を使用する。なお、正極活物質ＰＡＳに用いたリチウムマンガンコバルトニッケル複合酸化物には、Ｍｉｃｒｏｔｒａｃ　ＭＴ３０００・（日機装製）を用いて測定したＤ９０粒径が６μｍ（Ｄ５０粒径が４μｍ）のものを使用する。
　ここで、Ｄ９０粒径およびＤ５０粒径等は、材料中にどの位の大きさの粒子がどのような割合で含まれているかを示す指標である。例えば、Ｄ９０粒径が６μｍと言う場合には、粒径６μｍ以下の粒子が全体の９割を占めている材料のことを意味し、また、Ｄ５０粒径が４μｍと言う場合には、粒径４μｍ以下の粒子が全体の５割を占めている材料のことを意味する。
　そして、正極活物質ＰＡＳ、導電助剤ＰＣＡ、結着材ＰＢＤの重量％が９３．０％、３．５％、３．５％となるようにこれらを混合し、さらにＮ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）中に分散させることで、正極スラリー（スラリー状の正極の電極材料ＥＦ）を作製する。作製後、図４に示すように、上記スラリー状の電極材料ＥＦを集電箔（電極箔）ＰＥＰであるアルミニウム箔上に塗布し、１２０℃の熱風乾燥炉で乾燥させる。その後、乾燥した膜をプレス圧縮し、正極合剤（電極合剤層）ＰＥＦの膜厚が１５μｍの正極ＰＥＬを形成する。
　次に、セパレータＳＰの製造方法を説明する。材料として、絶縁性粒子ＳＰＰに二酸化シリコン、結着材ＳＢＤにポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を使用する。なお、絶縁性粒子ＳＰＰの二酸化シリコンには、Ｍｉｃｒｏｔｒａｃ　ＭＴ３０００・（日機装製）を用いて測定したＤ９０粒径が３μｍ（Ｄ５０粒径が１μｍ）のものを使用する。
　そして、絶縁性粒子ＳＰＰ、結着材ＳＢＤの重量％が８９．３％、１０．７％となるようにこれらを混合し、さらにＮ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）中に分散させることで、セパレータスラリー（スラリー状の絶縁材料ＳＰＦ）を作製する。作製後、図５に示すように、上記スラリー状の絶縁材料ＳＰＦを予め作製した正極合剤（電極合剤層）ＰＥＦの表面に塗布し、１２０℃の熱風乾燥炉で乾燥させ、これによって、膜厚１０μｍのセパレータ層（セパレータＳＰ）を形成する。
　上述のように電極合剤層（正極合剤ＰＥＦ）とセパレータ層（セパレータＳＰ）を形成し、電極合剤層（正極合剤ＰＥＦ）の膜厚（厚さ）Ｔｅとセパレータ層（セパレータＳＰ）の膜厚（厚さ）Ｔｓの関係を、Ｔｅ＋Ｔｓ＝２５μｍかつＴｓ／Ｔｅ＝２／３とした。なお、得られた膜は、Ｔｅ＋Ｔｓ＝２５μｍ、Ｔｓ／Ｔｅ＝２／３であれば、プレス圧縮しても良いし、しなくても良い。また、本実施例１では正極合剤層の表面にセパレータ層を形成する場合の製造方法について説明したが、負極合剤層の表面にセパレータ層を形成する場合も同様に形成することができる。
　次に、正極合剤層およびセパレータ層を形成した後、セパレータ層を湾曲させて集電箔ＰＥＰ、電極合剤層およびセパレータＳＰを外装缶（容器）ＣＳに収納する。
　ここで、セパレータＳＰが形成された電極合剤層を湾曲させた際の、クラック発生の有無の評価方法について説明する。図６は図１に示すリチウムイオン電池のセパレータにおけるクラック発生の有無の評価方法の一例を示す模式図である。
　図６に示すように、ステンレス鋼（ＳＵＳ）製で、かつ半径Ｒが２ｍｍの円柱状の棒（半径２ｍｍの円柱状の棒）３００に、作製した集電箔ＰＥＰと電極合剤層（正極合剤ＰＥＦ）とセパレータ層（セパレータＳＰ）とから成る膜を捲き、１６ｇｆ／ｍｍの張力を印加した。その後、観察部４００でＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）により観察し、クラックの有無を判別した。なお、曲率半径２ｍｍは、一般的な１８６５０型の円筒電池の最大の曲率である。また、張力１６ｇｆ／ｍｍは、一般的な捲回装置の張力である。
　［実施例２］
　本実施例２では、以下の条件でクラック発生の有無の評価を行った。
　電極合剤層の膜厚Ｔｅが１５μｍ、セパレータ層の膜厚Ｔｓが２０μｍであること以外は、実施例１と同様である（Ｔｅ＋Ｔｓ＝３５μｍ、Ｔｓ／Ｔｅ＝４／３）。
　［実施例３］
　本実施例３では、以下の条件でクラック発生の有無の評価を行った。
　電極合剤層の膜厚Ｔｅが３０μｍ、セパレータ層の膜厚Ｔｓが１０μｍであること以外は、実施例１と同様である（Ｔｅ＋Ｔｓ＝４０μｍ、Ｔｓ／Ｔｅ＝１／３）。
　［比較例１］
　比較例１では、以下の条件でクラック発生の有無の評価を行った。
　電極合剤層の膜厚Ｔｅが１５μｍ、セパレータ層の膜厚Ｔｓが３０μｍであること以外は、実施例１と同様である（Ｔｅ＋Ｔｓ＝４５μｍ、Ｔｓ／Ｔｅ＝２）。
　［比較例２］
　比較例２では、以下の条件でクラック発生の有無の評価を行った。
　電極合剤層の膜厚Ｔｅが３０μｍ、セパレータ層の膜厚Ｔｓが２０μｍであること以外は、実施例１と同様である（Ｔｅ＋Ｔｓ＝５０μｍ、Ｔｓ／Ｔｅ＝２／３）。
　［比較例３］
　比較例３では、以下の条件でクラック発生の有無の評価を行った。
　電極合剤層の膜厚Ｔｅが３０μｍ、セパレータ層の膜厚Ｔｓが３０μｍであること以外は、実施例１と同様である（Ｔｅ＋Ｔｓ＝６０μｍ、Ｔｓ／Ｔｅ＝１）。
　図７は本発明の上記実施例１～３および上記比較例１～３におけるセパレータの表面のＳＥＭ像とクラック有無の評価結果を示すデータ図である。
　図７に示すように、実施例１～３ではクラックの発生が無く、一方、比較例１～３でクラックの発生が有るという結果が得られた。この結果より、最大曲率半径が２ｍｍの場合は、０＜Ｔｅ＋Ｔｓ≦４０μｍ、かつ０＜Ｔｓ／Ｔｅ≦４／３において、クラックの発生を防止できることを見出した。定性的には、電極合剤層の膜厚Ｔｅとセパレータ層の膜厚Ｔｓを薄くすることにより、セパレータ層に加わる応力を軽減できるためである。
　［実施例４］
　本実施例４では、実施例１と同様に、正極合剤層の膜厚Ｔｅを１５μｍ、セパレータ層の膜厚Ｔｓを１０μｍ（Ｔｅ＋Ｔｓ＝２５μｍ、Ｔｓ／Ｔｅ＝２／３）としてクラック発生の有無の評価を行った。クラック発生の評価には、ステンレス製で半径Ｒが１ｍｍの図６に示す円柱状の棒（半径１ｍｍの円柱状の棒）３００を用いた。曲率半径１ｍｍは、一般的な角型電池の最大の曲率である。
　［実施例５］
　本実施例５では、正極合剤層の膜厚Ｔｅを３０μｍ、セパレータ層の膜厚Ｔｓを１０μｍ（Ｔｅ＋Ｔｓ＝４０μｍ、Ｔｓ／Ｔｅ＝１／３）とした以外は、実施例１と同様に膜を作製した。クラック発生の評価は、実施例４と同様に実施した。
　［比較例４］
　比較例４では、正極合剤層の膜厚Ｔｅを１５μｍ、セパレータ層の膜厚Ｔｓを２０μｍ（Ｔｅ＋Ｔｓ＝３５μｍ、Ｔｓ／Ｔｅ＝４／３）とした以外は、実施例１と同様に膜を作製した。クラック発生の評価は、実施例４と同様に実施した。
　［比較例５］
　比較例５では、正極合剤層の膜厚Ｔｅを３０μｍ、セパレータ層の膜厚Ｔｓを２０μｍ（Ｔｅ＋Ｔｓ＝５０μｍ、Ｔｓ／Ｔｅ＝２／３）とした以外は、実施例１と同様に膜を作製した。クラック発生の評価は、実施例４と同様に実施した。
　図８は本発明の上記実施例４～５および上記比較例４～５におけるセパレータの表面のＳＥＭ像とクラック有無の評価結果を示すデータ図である。
　図８に示すように、曲率半径が１ｍｍの場合は、０＜Ｔｅ＋Ｔｓ≦４０μｍ、かつ０＜Ｔｓ／Ｔｅ≦２／３において、クラックの発生を防止できることを見出した。定性的には、曲率半径が２ｍｍの場合と比較し、曲率半径が１ｍｍの場合にはセパレータ層に加わる応力が増加するため、クラックが発生しやすくなる。しかしながら、０＜Ｔｓ／Ｔｅ≦２／３とすることにより、セパレータ層に加わる応力を軽減し、クラックの発生を防止することができる。
　以上から、セパレータ層を湾曲させた際にクラックの発生を防止するための電極合剤層の膜厚Ｔｅとセパレータ層の膜厚Ｔｓの関係は、曲率半径が２ｍｍにおいて、０＜Ｔｅ＋Ｔｓ≦４０μｍかつ０＜Ｔｓ／Ｔｅ≦４／３とすればよい。また、好ましくは、曲率半径が２ｍｍにおいて、電極合剤層の膜厚Ｔｅとセパレータ層の膜厚Ｔｓの関係を、０＜Ｔｅ＋Ｔｓ≦４０μｍかつ０＜Ｔｓ／Ｔｅ≦２／３とすればよい。
　＜セパレータ層の膜厚に対する電極活物質の粒径と絶縁性粒子の粒径との関係＞
　以下の実施例６～１１、比較例６～８に絶縁性粒子と電極活物質の粒径を記載するが、それらはすべてＭｉｃｒｏｔｒａｃ　ＭＴ３０００・（日機装製）で測定したものである。
　［実施例６］
　本実施例６では、セパレータ層の膜厚Ｔｓが５μｍ、絶縁性粒子ＳＰＰのＤ９０粒径Ｄｓが３μｍ（Ｄ５０粒径は１μｍ）、電極活物質のＤ９０粒径Ｄｅが１０μｍ（Ｄ５０粒径は６μｍ）であること以外は、実施例１と同様に膜を作製した。（Ｄｓ／Ｔｓ＝０．６、Ｄｅ／Ｔｓ＝２）。
　ここで、セパレータ層の絶縁評価の方法について説明する。電極合剤層の表面上に形成したセパレータ層の表面にステンレス製の板を配置し、このステンレス製の板と集電箔との間の抵抗をテスターで測定した。抵抗値がテスターの上限値（例えば、４０ＭΩ）を振り切った場合に、絶縁性あり（○）と判断した。
　［実施例７］
　本実施例７では、セパレータ層の膜厚Ｔｓが１０μｍ、絶縁性粒子ＳＰＰのＤ９０粒径Ｄｓが３μｍ（Ｄ５０粒径は１μｍ）、電極活物質のＤ９０粒径Ｄｅが６μｍ（Ｄ５０粒径は４μｍ）であること以外は、実施例１と同様に膜を作製した。（Ｄｓ／Ｔｓ＝０．３、Ｄｅ／Ｔｓ＝０．６）。セパレータ層の絶縁評価は、実施例６と同様に実施した。
　［実施例８］
　本実施例８では、セパレータ層の膜厚Ｔｓが１０μｍ、絶縁性粒子ＳＰＰのＤ９０粒径Ｄｓが３μｍ（Ｄ５０粒径は１μｍ）、電極活物質のＤ９０粒径Ｄｅが１０μｍ（Ｄ５０粒径は６μｍ）であること以外は、実施例１と同様に膜を作製した。（Ｄｓ／Ｔｓ＝０．３、Ｄｅ／Ｔｓ＝１．０）。セパレータ層の絶縁評価は、実施例６と同様に実施した。
　［実施例９］
　本実施例９では、セパレータ層の膜厚Ｔｓが１０μｍ、絶縁性粒子ＳＰＰのＤ９０粒径Ｄｓが３μｍ（Ｄ５０粒径は１μｍ）、電極活物質のＤ９０粒径Ｄｅが１６μｍ（Ｄ５０粒径は１０μｍ）であること以外は、実施例１と同様に膜を作製した。（Ｄｓ／Ｔｓ＝０．３、Ｄｅ／Ｔｓ＝１．６）。セパレータ層の絶縁評価は、実施例６と同様に実施した。
　［実施例１０］
　本実施例１０では、セパレータ層の膜厚Ｔｓが２０μｍ、絶縁性粒子ＳＰＰのＤ９０粒径Ｄｓが１２μｍ（Ｄ５０粒径は５μｍ）、電極活物質のＤ９０粒径Ｄｅが６μｍ（Ｄ５０粒径は４μｍ）であること以外は、実施例１と同様に膜を作製した。（Ｄｓ／Ｔｓ＝０．６、Ｄｅ／Ｔｓ＝０．３）。セパレータ層の絶縁評価は、実施例６と同様に実施した。
　［実施例１１］
　本実施例１１では、セパレータ層の膜厚Ｔｓが２０μｍ、絶縁性粒子ＳＰＰのＤ９０粒径Ｄｓが１２μｍ（Ｄ５０粒径は５μｍ）、電極活物質のＤ９０粒径Ｄｅが１０μｍ（Ｄ５０粒径は６μｍ）であること以外は、実施例１と同様に膜を作製した。（Ｄｓ／Ｔｓ＝０．６、Ｄｅ／Ｔｓ＝０．５）。セパレータ層の絶縁評価は、実施例６と同様に実施した。
　［比較例６］
　比較例６では、セパレータ層の膜厚Ｔｓが５μｍ、絶縁性粒子ＳＰＰのＤ９０粒径Ｄｓが３μｍ（Ｄ５０粒径は１μｍ）、電極活物質のＤ９０粒径Ｄｅが３２μｍ（Ｄ５０粒径は１４μｍ）であること以外は、実施例１と同様に膜を作製した。（Ｄｓ／Ｔｓ＝０．６、Ｄｅ／Ｔｓ＝６．４）。セパレータ層の絶縁評価は、実施例６と同様に実施した。
　［比較例７］
　比較例７では、セパレータ層の膜厚Ｔｓが１０μｍ、絶縁性粒子ＳＰＰのＤ９０粒径Ｄｓが１２μｍ（Ｄ５０粒径は５μｍ）、電極活物質のＤ９０粒径Ｄｅが６μｍ（Ｄ５０粒径は４μｍ）であること以外は、実施例１と同様に膜を作製した。（Ｄｓ／Ｔｓ＝１．２、Ｄｅ／Ｔｓ＝０．６）。セパレータ層の絶縁評価は、実施例６と同様に実施した。
　［比較例８］
　比較例８では、セパレータ層の膜厚Ｔｓが１０μｍ、絶縁性粒子ＳＰＰのＤ９０粒径Ｄｓが１２μｍ（Ｄ５０粒径は５μｍ）、電極活物質のＤ９０粒径Ｄｅが１０μｍ（Ｄ５０粒径は６μｍ）であること以外は、実施例１と同様に膜を作製した。（Ｄｓ／Ｔｓ＝１．２、Ｄｅ／Ｔｓ＝１．０）。セパレータ層の絶縁評価は、実施例６と同様に実施した。
　図９は本発明の実施例６～１１および比較例６～８におけるセパレータの絶縁性の評価結果を示すデータ図、図１０は本発明の実施例６～１１および比較例６～８における絶縁性の評価結果を表に纏めたデータ図である。
　図９および図１０に示すように、０＜Ｄｅ／Ｔｓ≦２かつ０＜Ｄｓ／Ｔｓ≦０．６において、セパレータ材（絶縁材料ＳＰＦ）塗布時の欠陥（電極合剤層の表面に絶縁材料ＳＰＦが均一に形成されないために電極合剤が露出し、電気的絶縁が確保できなくなる不具合）の発生を防止し、絶縁性を確保できることを見出した。
　まず、セパレータ層の膜厚Ｔｓと、電極活物質のＤ９０粒径Ｄｅとの関係について、０＜Ｄｅ／Ｔｓ≦２であればよい理由を以下に記す。
　すなわち、電極合剤層の凹凸は電極活物質の粒径の影響を受ける。プレス圧縮によって電極合剤層の膜厚を平滑化した場合においても、活物質粒子の起因の凹凸が残り、凹凸は最大でＤｅ／２となる。そのため、電極合剤層の表面を絶縁性粒子ＳＰＰで覆うためには、セパレータ層（セパレータＳＰ）の膜厚ＴｓをＤｅ／２≦Ｔｓ、つまりＤｅ／Ｔｓ≦２とする必要がある。
　次に、セパレータ層の膜厚Ｔｓと絶縁性粒子ＳＰＰのＤ９０粒径Ｄｓとの関係Ｄｓ／Ｔｓ、および絶縁性の関係を以下に記す。
　セパレータ層の膜厚Ｔｓと絶縁性粒子ＳＰＰのＤ９０粒径Ｄｓとの関係がＤｓ／Ｔｓ＞１の場合、セパレータの膜厚よりも絶縁性粒子ＳＰＰが大きくなる。このような状況では、セパレータ材（絶縁材料ＳＰＦ）塗布時に塗布面とコータの隙間に粒子が挟まり、電極合剤層の表面で絶縁性粒子ＳＰＰが形成されない部分がスジ状に発生（絶縁材料ＳＰＦが均一な膜厚に塗布されずにスジ状の窪みが発生）し、その結果、絶縁性が確保できなくなる。
　一方、セパレータ層の膜厚Ｔｓと絶縁性粒子ＳＰＰのＤ９０粒径Ｄｓとの関係がＤｓ／Ｔｓ≦１であれば、電極合剤層の表面に絶縁性粒子ＳＰＰを均一に形成することができ、絶縁性を確保することができる。本実施の形態においても、図９に示すように、Ｄｓ／Ｔｓ≦１以下の条件において絶縁性を確保できることを実証した。
　これにより、塗布時の欠陥発生を防止するセパレータ層の膜厚Ｔｓと、電極活物質のＤ９０粒径Ｄｅと、絶縁性粒子ＳＰＰのＤ９０粒径Ｄｓとの関係は、０＜Ｄｅ／Ｔｓ≦２かつ０＜Ｄｓ／Ｔｓ≦１とすればよい。さらに好ましくは、０＜Ｄｅ／Ｔｓ≦２かつ０＜Ｄｓ／Ｔｓ≦０．６とすればよい。
　以上の検討から、セパレータ層を湾曲させた際のクラックの発生と、セパレータ材塗布時の欠陥発生との両者を防止し、さらにセパレータ層の絶縁性を確保するためには、最大曲率半径２ｍｍにおいて、０＜Ｔｅ＋Ｔｓ≦４０μｍかつ０＜Ｔｓ／Ｔｅ≦４／３とすればよい。また、好ましくは０＜Ｔｅ＋Ｔｓ≦４０μｍかつ０＜Ｔｓ／Ｔｅ≦２／３とし、０＜Ｄｅ／Ｔｓ≦２かつ０＜Ｄｓ／Ｔｓ≦１とすればよい。さらに好ましくは、０＜Ｄｅ／Ｔｓ≦２かつ０＜Ｄｓ／Ｔｓ≦０．６とすればよい。
　本実施の形態では、電極合剤層と、上記電極合剤層の表面に形成されたセパレータ層との合計の膜厚を薄くすることにより、電極（電極シート）を湾曲させた時に電極合剤層とセパレータ層とに加わる応力を減少し、セパレータ層におけるクラックの発生を防止することができる。しかしながら、単に膜厚を薄くするのみでは、セパレータ材の塗布時に塗布面である電極合剤層の凹凸の影響を受けるため、セパレータ層に欠陥が発生しやすくなる。なお、セパレータ材塗布時にセパレータ層に発生する欠陥とは、電極合剤層の表面に絶縁性粒子ＳＰＰが均一に形成されないために電極合剤が露出し、電気的絶縁が確保できなくなることを意味している。
　そこで、本実施の形態では、正極合剤ＰＥＦや負極合剤ＮＥＦである電極合剤層と、上記電極合剤層の表面に形成されたセパレータ（セパレータ層）ＳＰとの合計の膜厚を薄くすること、およびセパレータ（セパレータ層）ＳＰの膜厚に対して電極活物質（正極活物質ＰＡＳや負極活物質ＮＡＳ）と絶縁性粒子ＳＰＰの粒径を制御することを、同時に満たしている。
　これにより、セパレータ層におけるクラックの発生と、セパレータ材塗布時の欠陥発生との両者を防止することができ、セパレータ層の絶縁性を確保することができる。
　その結果、セパレータ（セパレータ層）ＳＰの絶縁不良を防止してリチウムイオン電池ＬＩＢの信頼性を向上させることができる。
　以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
　なお、本発明は上記した実施の形態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、上記した実施の形態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、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態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。なお、図面に記載した各部材や相対的なサイズは、本発明を分かりやすく説明するため簡素化・理想化しており、実装上はより複雑な形状となる。
　上記実施の形態では、捲回型リチウムイオン電池を例に挙げて、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、捲回型リチウムイオン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を備える蓄電デバイス（例えば、電池やキャパシタ等）に幅広く適用することができる。
　本発明は、例えば、リチウムイオン電池に代表される電池を製造する製造業に幅広く利用することができる。
ＬＩＢ　リチウムイオン電池
　ＣＳ　外装缶（容器）
　ＥＬ　電解液
ＮＡＳ　負極活物質
ＮＣＡ　導電助剤
ＮＥＦ　負極合剤（電極合剤層）
ＮＥＰ　集電箔（電極箔）
ＮＥＬ　負極
ＰＡＳ　正極活物質
ＰＣＡ　導電助剤
ＰＥＦ　正極合剤（電極合剤層）
ＰＥＰ　集電箔（電極箔）
ＰＥＬ　正極
ＳＰＰ　絶縁性粒子
　ＳＰ　セパレータ（セパレータ層）
　ＥＦ　電極材料
ＳＰＦ　絶縁材料
　ＥＰ　集電箔（電極箔）

Claims (12)

  1. 　正極活物質を含む正極合剤層を備えた正極と、
    　負極活物質を含む負極合剤層を備えた負極と、
    　前記正極合剤層と前記負極合剤層のうちの少なくとも何れか一方の表面に形成され、前記正極と前記負極とを絶縁するセパレータと、
    　前記正極と前記負極の電極間で充放電反応が行われる電解液と、
    　を有し、
    　前記セパレータは、絶縁性粒子と結着材との混合物からなり、
    　前記セパレータの膜厚Ｔｓと前記セパレータが形成される電極合剤層の膜厚Ｔｅとの関係は、Ｔｓ＋Ｔｅ≦４０μｍかつＴｓ／Ｔｅ≦４／３であり、
    　前記電極合剤層に形成された前記セパレータは、湾曲した構造を備え、前記湾曲の最大曲率半径は２ｍｍである、リチウムイオン電池。
  2. 　請求項１記載のリチウムイオン電池において、
    　前記セパレータの膜厚Ｔｓと前記セパレータが形成される電極合剤層の膜厚Ｔｅとの関係は、Ｔｓ＋Ｔｅ≦４０μｍかつＴｓ／Ｔｅ≦２／３である、リチウムイオン電池。
  3. 　請求項２記載のリチウムイオン電池において、
    　前記電極合剤層に形成された前記セパレータは、湾曲した構造を備え、前記湾曲の最大曲率半径は１ｍｍである、リチウムイオン電池。
  4. 　請求項１～３のいずれか１項に記載のリチウムイオン電池において、
    　前記セパレータの膜厚Ｔｓと、前記セパレータに含まれる前記絶縁性粒子のセパレータ材中に含まれる割合を示す指標であるＤ９０粒径Ｄｓと、前記セパレータが形成される前記電極合剤層の活物質の前記Ｄ９０粒径Ｄｅとの関係は、Ｄｅ／Ｔｓ≦２かつＤｓ／Ｔｓ≦１である、リチウムイオン電池。
  5. 　請求項４記載のリチウムイオン電池において、
    　前記セパレータは、前記正極合剤層の表面と前記負極合剤層の表面とに形成されている、リチウムイオン電池。
  6. 　請求項１～３のいずれか１項に記載のリチウムイオン電池において、
    　前記セパレータの膜厚Ｔｓと、前記セパレータに含まれる前記絶縁性粒子のセパレータ材中に含まれる割合を示す指標であるＤ９０粒径Ｄｓと、前記セパレータが形成される前記電極合剤層の活物質の前記Ｄ９０粒径Ｄｅとの関係は、Ｄｅ／Ｔｓ≦２かつＤｓ／Ｔｓ≦０．６である、リチウムイオン電池。
  7. 　請求項６記載のリチウムイオン電池において、
    　前記セパレータは、前記正極合剤層の表面と前記負極合剤層の表面とに形成されている、リチウムイオン電池。
  8. 　（ａ）電極箔上にスラリー状の電極材料を塗布する工程、
    　（ｂ）前記電極材料上または前記電極材料を乾燥させて形成した電極合剤層上にスラリー状の絶縁材料を塗布する工程、
    　（ｃ）前記電極材料および前記絶縁材料を別々の工程もしくは同一工程で乾燥させて、前記電極箔上に前記電極材料からなる電極合剤層と、前記電極合剤層上に前記絶縁材料からなるセパレータと、を形成する工程、
    　（ｄ）前記（ｃ）工程の後、前記セパレータを湾曲させて前記電極箔、前記電極合剤層および前記セパレータを容器に収納する工程、
    　を有し、
    　前記絶縁材料は、絶縁性粒子と結着材との混合物を含み、
    　前記セパレータの膜厚Ｔｓと前記セパレータが形成される電極合剤層の膜厚Ｔｅとの関係は、Ｔｓ＋Ｔｅ≦４０μｍかつＴｓ／Ｔｅ≦４／３であり、
    　前記（ｄ）工程において、前記セパレータをその最大曲率半径が２ｍｍとなるように湾曲させる、リチウムイオン電池の製造方法。
  9. 　請求項８記載のリチウムイオン電池の製造方法において、
    　前記セパレータの膜厚Ｔｓと前記セパレータが形成される電極合剤層の膜厚Ｔｅとの関係が、Ｔｓ＋Ｔｅ≦４０μｍかつＴｓ／Ｔｅ≦２／３となるように前記セパレータおよび前記電極合剤層を形成する、リチウムイオン電池の製造方法。
  10. 　請求項８または９に記載のリチウムイオン電池の製造方法において、
    　前記セパレータの膜厚Ｔｓと、前記セパレータに含まれる前記絶縁性粒子のセパレータ材中に含まれる割合を示す指標であるＤ９０粒径Ｄｓと、前記セパレータが形成される前記電極合剤層の活物質の前記Ｄ９０粒径Ｄｅとの関係が、Ｄｅ／Ｔｓ≦２かつＤｓ／Ｔｓ≦１となるように前記セパレータおよび前記電極合剤層を形成する、リチウムイオン電池の製造方法。
  11. 　請求項８または９に記載のリチウムイオン電池の製造方法において、
    　前記セパレータの膜厚Ｔｓと、前記セパレータに含まれる前記絶縁性粒子のセパレータ材中に含まれる割合を示す指標であるＤ９０粒径Ｄｓと、前記セパレータが形成される前記電極合剤層の活物質の前記Ｄ９０粒径Ｄｅとの関係が、Ｄｅ／Ｔｓ≦２かつＤｓ／Ｔｓ≦０．６となるように前記セパレータおよび前記電極合剤層を形成する、リチウムイオン電池の製造方法。
  12. 　請求項８または９に記載のリチウムイオン電池の製造方法において、
    　前記（ｄ）工程において、前記セパレータをその最大曲率半径が１ｍｍとなるように湾曲させる、リチウムイオン電池の製造方法。
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