特許 6834139 蓄電素子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6834139

(24)【登録日】2021年2月8日

(45)【発行日】2021年2月24日

(54)【発明の名称】蓄電素子

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/572 20210101AFI20210215BHJP

   H01M 50/531 20210101ALI20210215BHJP

   H01M 10/04 20060101ALI20210215BHJP

   H01G 11/26 20130101ALI20210215BHJP

   H01G 11/28 20130101ALI20210215BHJP

【ＦＩ】

   H01M2/34 B

   H01M2/26 A

   H01M10/04 Z

   H01G11/26

   H01G11/28

【請求項の数】6

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2016-24172(P2016-24172)

(22)【出願日】2016年2月10日

(65)【公開番号】特開2017-143004(P2017-143004A)

(43)【公開日】2017年8月17日

【審査請求日】2019年1月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】507151526

【氏名又は名称】株式会社ＧＳユアサ

(74)【代理人】

【識別番号】100153224

【弁理士】

【氏名又は名称】中原 正樹

(72)【発明者】

【氏名】中村 拓

(72)【発明者】

【氏名】團野 浩之

(72)【発明者】

【氏名】山根 久幸

(72)【発明者】

【氏名】浜川 恵太

(72)【発明者】

【氏名】植木 健一郎

【審査官】 儀同 孝信

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−２３５４１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０７６１９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００５／０６７０８０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−１１００６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１４６２３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１６５５４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／０１９５１４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ２／３４

Ｈ０１Ｇ １１／２６

Ｈ０１Ｇ １１／２８

Ｈ０１Ｍ ２／２６

Ｈ０１Ｍ １０／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

極板を有する電極体を備える蓄電素子であって、
前記極板は、
導電性の基材層と、
前記基材層上に形成された合材層と、
少なくとも一部が、前記基材層上に形成されている絶縁層と、を有し、
前記絶縁層は、当該絶縁層内における他の部分よりも柔軟な柔軟部を有し、
前記柔軟部は、前記絶縁層に形成された溝部を含む部分であり、
前記溝部は、前記基材層と前記合材層との境界に沿って延びる第一の溝部と、当該第一の溝部に交差する方向に延びる第二の溝部とを有する
蓄電素子。

【請求項2】

前記絶縁層は、前記合材層の全体に対して連続して設けられており、
前記柔軟部は、前記絶縁層における前記電極体の平坦部に対応する領域の少なくとも一部に設けられている
請求項１に記載の蓄電素子。

【請求項3】

前記絶縁層は、前記合材層の端縁を含む部分である端縁部上に連続して形成されている
請求項１に記載の蓄電素子。

【請求項4】

前記柔軟部は、前記絶縁層における前記端縁部及び前記基材層に対応する領域の少なくとも一部に設けられている
請求項３に記載の蓄電素子。

【請求項5】

極板を有する電極体を備える蓄電素子であって、
前記極板は、
導電性の基材層と、
前記基材層上に形成された合材層と、
少なくとも一部が、前記基材層上に形成されている絶縁層と、を有し、
前記絶縁層は、当該絶縁層内における他の部分よりも柔軟な柔軟部を有し、
前記絶縁層は、前記合材層の全体に対して連続して設けられており、
前記柔軟部は、前記絶縁層における前記電極体の平坦部に対応する領域の少なくとも一部に設けられている
蓄電素子。

【請求項6】

前記溝部はクラックである
請求項１〜４のいずれか一項に記載の蓄電素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、正極板及び負極板を有する電極体を備える蓄電素子に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子は、例えば、正極板、負極板、並びに、正極板及び負極板の間に配置されたセパレータが積層された電極体を有する。このような、正極板、負極板、及びセパレータが積層された構成を有する電極体に関し、従来、正極板と負極板との短絡防止に関する技術が開示されている。

【0003】

例えば、特許文献１には、負極板中の活物質層を覆うように形成された絶縁層を含むリチウムイオン二次電池が開示されている。この絶縁層によって正極板と負極板との短絡が防止されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３−２３２４２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、絶縁層に対して物理的な負荷が作用すると、絶縁層が脱落してしまい、安定した絶縁性を確保できないおそれがある。

【0006】

このため、本発明は、絶縁層の脱落を抑制することで、安定した絶縁性を確保することのできる蓄電素子を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

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、極板を有する電極体を備える蓄電素子であって、極板は、導電性の基材層と、基材層上に形成された合材層と、少なくとも一部が、基材層上に形成されている絶縁層と、を有し、絶縁層は、他の部分よりも柔軟な柔軟部を有する。

【0008】

このように、絶縁層が、他の部分よりも柔軟な柔軟部を有しているので、柔軟部があることにより絶縁層全体が基材層に追従して変形しやすい特性を有する。これにより、絶縁層に物理的な負荷が作用したとしても、基材層から絶縁層が脱落することを抑制できる。したがって、安定した絶縁性を確保することができる。

【0009】

また、柔軟部は、絶縁層に形成された溝部を含む部分であってもよい。

【0010】

これによれば、柔軟部が絶縁層に形成された溝部を含む部分であるので、製造時に絶縁ペーストを乾燥させるだけで、簡単に溝部を形成することができ、ひいては柔軟部を簡単に形成することができる。

【0011】

また、絶縁層は、合材層の全体に対して連続して設けられており、柔軟部は、絶縁層における電極体の平坦部に対応する領域の少なくとも一部に設けられていてもよい。

【0012】

これによれば、絶縁層における平坦部に対応する領域に柔軟部が設けられているので、当該領域における絶縁層の脱落を抑制することができる。

【0013】

また、絶縁層は、合材層の端縁を含む部分である端縁部上に連続して形成されていてもよい。

【0014】

これによれば、絶縁層が、基材層上から連続して、合材層の端縁を含む部分である端縁部上に形成されているので、充放電によって合材層が膨縮したとしても、絶縁層と合材層との間に発生する応力を緩和することができる。

【0015】

また、柔軟部は、絶縁層における端縁部及び前記基材層に対応する領域の少なくとも一部に設けられていてもよい。

【0016】

これによれば、絶縁層における端縁部及び基材層に対応する領域の少なくとも一部に柔軟部が設けられているので、当該領域における絶縁層の脱落を抑制することができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、絶縁層の脱落を抑制することで、安定した絶縁性を確保することのできる蓄電素子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】実施の形態に係る蓄電素子の外観を示す斜視図である。

【図2】実施の形態に係る蓄電素子の容器内に配置されている構成要素を示す斜視図である。

【図3】実施の形態に係る電極体の構成概要を示す斜視図である。

【図4】実施の形態に係る電極体の構成概要を示す断面図である。

【図5】実施の形態に係る正極合材層及び絶縁層の断面形状例を示す図である。

【図6】実施の形態に係る絶縁層の第１領域の表面形状を示す拡大図である。

【図7】実施例に係る絶縁層をなす粒子とバインダとの比率を異ならせて、各比率において絶縁層が脱落したか否かを示す表である。

【図8】実施例に係る絶縁層の肉厚を異ならせて、各肉厚において絶縁層が脱落したか否かを示す表である。

【図9】変形例に係る絶縁層が正極合材層の全域を覆っている場合を示す断面図である。

【図10】変形例に係る溝部が縦方向に延在している場合を示す拡大図である。

【図11】変形例に係る溝部が横方向に延在している場合を示す拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

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、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。

【0020】

また、以下で説明する実施の形態は、本発明の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形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、製造工程の順序などは、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。

【0021】

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

【0022】

図１は、実施の形態に係る蓄電素子１０の外観を示す斜視図である。図２は、実施の形態に係る蓄電素子１０の容器内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を、容器１００の蓋体１１０と本体１１１とを分離して示す斜視図である。

【0023】

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）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よい。また、蓄電素子１０の形状に関しては、角型に限定されることなく、例えば円筒型などの他の形状であってもよい。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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、内部を密封する構造を有している。なお、蓋体１１０及び本体１１１の材質は、特に限定されないが、例えばステンレス鋼、アルミニウム、またはアルミニウム合金など溶接可能な金属であるのが好ましい。

【0027】

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部材である。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。

【0028】

正極端子２００は、正極集電体１２０を介して電極体４００の正極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導電性を持つ金属等の電極端子である。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。

【0029】

正極集電体１２０は、電極体４００の正極と容器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。

【0030】

負極集電体１３０は、電極体４００の負極と容器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。

【0031】

具体的には、正極集電体１２０及び負極集電体１３０は、蓋体１１０に固定されている。また、正極集電体１２０は、電極体４００の正極側端部に接合され、負極集電体１３０は、電極体４００の負極側端部に接合されている。電極体４００は、容器１００の内部において、正極集電体１２０及び負極集電体１３０により、蓋体１１０から吊り下げられた状態で保持される。

【0032】

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。

【0033】

図３は、実施の形態に係る電極体４００の構成概要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。

【0034】

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、図３に示すように、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る。このため、電極体４００は、対向する一対の平坦部４４１と、対向する一対の湾曲部４４２とを有している。具体的には、一対の平坦部４４１は、巻回軸Ｗを挟んでＺ軸方向で対向する部分である。また、一対の湾曲部４４２は、巻回軸Ｗを挟んでＹ軸方向で対向する部分である。

【0035】

本実施の形態において、正極板４１０は、アルミニウムからなる長尺帯状の金属箔（正極基材層４１１）の表面に、正極活物質を含む正極合材層４１４が形成されたものである。負極板４２０は、銅からなる長尺帯状の金属箔（負極基材層４２１）の表面に、負極活物質を含む負極合材層４２４が形成されたものである。正極活物質及び負極活物質の例については後述する。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

つまり、正極板４１０の露出した金属箔（活物質未塗工部４１１ａ）の層によって正極側端部が形成され、負極板４２０の露出した金属箔（活物質未塗工部４２１ａ）の層によって負極側端部が形成されている。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。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、抵抗溶接またはクリンチ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。

【0040】

以上のように構成された電極体４００において、正極板４１０には、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絶縁層４１５が形成されている。絶縁層４１５は、バインダと無機粒子等の粒子とを含有する。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との短絡防止の確実性が向上されている。以下、図４〜図６を用いて絶縁層４１５及びその周辺の構造についての説明を行う。

【0041】

図４は、実施の形態に係る電極体４００の構成概要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の正極側の一部が図示されている。図５は、実施の形態に係る正極合材層４１４及び絶縁層４１５の断面形状例を示す図であり、図６は、実施の形態に係る絶縁層４１５の第１領域４１５ａの表面形状を示す拡大図である。

【0042】

図４及び図５に示すように、本実施の形態に係る蓄電素子１０は、正極板４１０及び負極板４２０を有する電極体４００を備える。正極板４１０は、導電性の正極基材層４１１と、正極基材層４１１上に形成された正極合材層４１４と、少なくとも一部が、正極合材層４１４の端縁を含む部分である端縁部４１４ａ上、及び、正極基材層４１１上に連続して形成されている絶縁層４１５とを有する。

【0043】

このように、本実施の形態では、正極基材層４１１の正極合材層４１４から突出した部分（活物質未塗工部４１１ａ）の一部と正極合材層４１４の端縁部とを連続して覆うように、絶縁層４１５が形成されている。これにより、図４に示すように厚み方向（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が低減される。つまり、正極板４１０と負極板４２０との短絡がより確実に防止される。

【0044】

また、絶縁層４１５の一部が、正極合材層４１４の端縁にオーバーラップするように絶縁層４１５が形成されるため、絶縁層４１５を、正極合材層４１４との間の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。

【0045】

また、絶縁層４１５のうち、活物質未塗工部４１１ａを覆う領域を第１領域４１５ａとし、端縁部４１４ａを覆う領域を第２領域４１５ｂとする。

【0046】

ここで、図６に示すように、第１領域４１５ａの表面には、溝部４１５１が複数形成されている。溝部４１５１は、微細なクラックであり、分岐した形状であっても、一本形状であっても、複数の溝部４１５１同士が交差した形状であっても構わない。また、溝部４１５１の長さも如何様であってもよい。また溝部４１５１は、第１領域４１５ａの表面に露出していなくともよく、第１領域４１５ａをなす絶縁層４１５に、一部或いは全体が埋まるように形成されていてもよい。このように第１領域４１５ａにおいては溝部４１５１が形成されているために、溝部４１５１がある部分の絶縁層４１５の肉厚は、溝部４１５１のない部分（他の部分）の絶縁層４１５の肉厚よりも薄くなる。つまり、溝部４１５１がある部分の絶縁層４１５は、他の部分よりも柔軟となり、正極基材層４１１に追従して変形しやすい特性を有する。つまり、絶縁層４１５における溝部４１５１を含む部分は、他の部分よりも柔軟な柔軟部４１９である。具体的には、絶縁層４１５における所定領域内において溝部４１５１を含む部分が柔軟部４１９である。一方、絶縁層４１５における所定領域内において溝部４１５１を含まない部分が「他の部分」である。ここで所定領域とは、溝部４１５１が存在することにより、領域全体として他の部分よりも柔軟性を発揮することができる範囲であればよい。

【0047】

ここで、本実施の形態に係る正極合材層４１４及び絶縁層４１５のそれぞれは、バインダと粒子とを含有する。

【0048】

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、及び化学量論比以外の組成に調整したもの）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。

【0049】

また、絶縁層４１５が含有する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、絶縁層４１５が含有する粒子は、有機系の粒子であってもよい。

【0050】

また、絶縁層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、例えば絶縁層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、絶縁層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、絶縁層４１５が非水系のバインダを含有する場合、正極合材層４１４も非水系のバインダを含有する。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

なお、本実施の形態では、絶縁層４１５は、正極板４１０に備えられているが、正極板４１０に加えて、または正極板４１０に換えて、負極板４２０に絶縁層４１５が備えられてもよい。

【0055】

負極板４２０において負極基材層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。

【0056】

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。

【0057】

次に、上記構成を有する電極体４００の製造工程において、絶縁層４１５に対して溝部４１５１を形成するための方法について説明する。

【0058】

まず、正極合材層４１４が積層された正極基材層４１１を準備する。そして、正極基材層４１１における正極合材層４１４の端縁を含む部分である端縁部４１４ａ上、及び、正極基材層４１１上に対して、絶縁層４１５をなすバインダと粒子とを含有する絶縁ペーストを塗布する。塗布後において、溝部４１５１を形成する領域（第１領域４１５ａに対応する領域）は、絶縁ペーストの厚みが１０μｍ以上であることが望ましい。絶縁ペーストの厚みが１０μｍ以上であると複数の溝部４１５１が形成されやすいためである。そして、塗布後の絶縁ペーストを乾燥させることによって、複数の不規則な溝部４１５１を有する絶縁層４１５が得られる。

【0059】

なお、溝部４１５１の他の形成方法としては、マスク法や、切削法などが挙げられる。

【0060】

マスク法は、溝部４１５１の形成位置に、予め溝部４１５１のパターンをなすマスクを形成しておき、絶縁ペーストを塗布してからマスクを剥がすことで、溝部４１５１を形成する手法である。切削法は、塗布後に硬化した絶縁層を切削することにより、溝部４１５１を形成する手法である。これらマスク法及び切削法であると、溝部４１５１のパターン、形状を制御することができるため、電極体４００の特性に応じた溝部４１５１を形成することが可能である。

【0061】

以上のように、本実施の形態によれば、 絶縁層４１５は、他の部分よりも柔軟な柔軟部４１９を有しているので、柔軟部４１９があることにより絶縁層４１５全体が正極基材層４１１に追従して変形しやすい特性を有する。これにより、絶縁層４１５に物理的な負荷が作用したとしても、正極基材層４１１から絶縁層４１５が脱落することを抑制できる。したがって、安定した絶縁性を確保することができる。

【0062】

特に、製造時において、正極板４１０の正極側端部に対して、正極集電体１２０を接合する際には、正極側端部が束ねられて圧迫されることになる。これにより、絶縁層４１５には、物理的な負荷が作用するが、絶縁層４１５が柔軟部４１９によって全体として脱落しにくくなっているために、製造時においても絶縁層４１５の脱落を抑制することができる。

【0063】

また、柔軟部４１９が絶縁層４１５に形成された溝部４１５１を含む部分であるので、製造時に絶縁ペーストを乾燥させるだけで、簡単に溝部４１５１を形成することができ、ひいては柔軟部４１９を簡単に形成することができる。

【0064】

また、絶縁層４１５のうち、活物質未塗工部４１１ａを覆う第１領域４１５ａに溝部４１５１が形成されているので、第１領域４１５ａを柔軟にすることができる。なお、絶縁層４１５の第２領域４１５ｂに対しても溝部４１５１を形成してもよい。これにより、絶縁層４１５全体が柔軟となり、絶縁層４１５全体の脱落を抑制することができる。

【0065】

また、絶縁層４１５が、正極基材層４１１上から連続して、正極合材層４１４の端縁部４１４ａ上に形成されているので、充放電によって合材層４１４が膨縮したとしても、絶縁層４１５と正極合材層４１４との間に発生する応力を緩和することができる。

【0066】

（実施例）
次に、本実施の形態に係る蓄電素子１０の実施例について説明する。

【0067】

この実施例では、絶縁層をなす粒子とバインダとの比率と、絶縁層４１５の肉厚とについて具体的に説明する。

【0068】

図７は、実施例に係る絶縁層をなす粒子とバインダとの比率を異ならせて、各比率において絶縁層が脱落したか否かを示す表である。

【0069】

ここで、含有された粒子の異なる二種類の絶縁層において、バインダの比率を異ならせている。二種類の絶縁層においては同一のバインダが用いられている。粒子Ａは、平均粒子径(Ｄ₅₀)：０．７±０．１６μｍ、比表面積：４．５±０．５ｍ^２／ｇのＡｌ_２Ｏ_３である。粒子Ｂは平均粒子径(Ｄ₅₀)：約０．０１５μｍ、比表面積：１００±１５ｍ^２／ｇのＡｌ_２Ｏ_３である。バインダＣは数平均分子量約５０万のＰＶｄＦである。絶縁層の肉厚は、いずれも２５μｍとしている。また、図７中、「○」は絶縁層の脱落がなかったことを示し、「×」は絶縁層の脱落が生じた場合を示している。図７中、「-」はデータを取得していない。

【0070】

図７から分かるように、粒子Ｂを用いた絶縁層では、脱落を生じた比率（２５％、３０％、３５％）がある。しかし、粒子Ａを用いた絶縁層では、同じ比率であっても脱落は生じていない。このため、粒子Ａを用いた絶縁層の方が脱落しにくい特性を有している。

【0071】

図８は、実施例に係る絶縁層の肉厚を異ならせて、各肉厚において絶縁層が脱落したか否かを示す表である。

【0072】

ここでは、粒子ＡとバインダＣとを含む絶縁層であって、バインダ比率が１０％の絶縁層が用いられている。図８から分かるように、肉厚が５μｍ〜５５μｍの範囲では絶縁層の脱落がなく、肉厚が６０μｍ〜７０μｍの範囲では絶縁層の脱落が生じている。このため、粒子ＡとバインダＣとを含む絶縁層を用いる場合には、肉厚を６０μｍ未満とすることがよい。なお、上述したように、乾燥によって絶縁層に溝部を形成するのであれば、絶縁層の肉厚は１０μｍ以上であることが望ましいので、絶縁層の肉厚として好ましい範囲は、１０μｍ以上、６０μｍ未満である。

【0073】

（他の実施の形態）
以上、本発明に係る蓄電素子について、実施の形態に基づいて説明した。しかしながら、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を上記実施の形態に施したものも、あるいは、上記説明された複数の構成要素を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。

【0074】

例えば、上記実施の形態では、図４等に示すように、絶縁層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４１４ａのみを覆っているが、絶縁層４１５は、正極合材層４１４の全域（略全域を含む）を覆ってもよい。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、絶縁層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。

【0075】

ここで、絶縁層４１５Ａが、正極合材層４１４の全域を覆っている場合においても、その絶縁層４１５Ａの少なくとも一部に柔軟部が設けられていればよい。

【0076】

図９は、絶縁層４１５Ａが、正極合材層４１４の全域を覆っている場合を示す断面図である。具体的には図９は、図５に対応する図である。

【0077】

図９に示すように、絶縁層４１５Ａにおける電極体４００の平坦部４４１に対応する領域の少なくとも一部に柔軟部４１９ａが設けられていればよい。上述したように、正極板４１０の正極側端部に対して、正極集電体１２０を接合する際には、正極側端部が束ねられて圧迫される。このとき、主に平坦部４４１に対応した部分が束ねられるために、平坦部４４１に作用する負荷は湾曲部４４２よりも大きくなる。つまり、平坦部４４１は湾曲部４４２よりも絶縁層が脱落しやすい条件となる。しかし、絶縁層４１５Ａにおける平坦部４４１に対応する領域に柔軟部４１９ａが設けられていれば、絶縁層４１５Ａの脱落を抑制することができる。

【0078】

また、正極集電体１２０が接合される領域や、その近傍領域は、接合時に最も負荷が作用する部位である。このため、絶縁層における平坦部４４１に対応する領域内であって、正極集電体１２０が接合される領域や、その近傍領域に柔軟部を設けることが、絶縁層の脱落を確実に抑制するうえで好ましい。

【0079】

また、上記実施の形態では、正極合材層４１４は、絶縁層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、絶縁層４１５と異なる極性のバインダを含有してもよい。

【0080】

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、活物質未塗工部と合材層の端縁部とを覆う絶縁層を備えることで、正極板と負極板との短絡防止の確実性が向上される。そして、絶縁層に柔軟部を設けることで、上述のように、絶縁層の脱落を抑制することができ、安定した絶縁性を確保することができる。

【0081】

また、電極体を収容する容器は、袋状のラミネートフィルムを用いてもよい。

【0082】

また、溝部４１５１の延在方向は、縦方向、横方向にとらわれない。

【0083】

図１０は、溝部４１５１が縦方向に延在している場合を示す拡大図であり、図１１は、溝部４１５１が横方向に延在している場合を示す拡大図である。図１０及び図１１は、図６に対応する図である。ここで、縦方向とは、電極体の巻回軸方向に平行な方向であり、横方向とは、縦方向に対して直交する方向である。図１０に示すように、溝部４１５１が全て縦方向に沿って延在していてもよい。また、図１１に示すように、溝部４１５１が全て横方向に延在していてもよい。図６、図１０、図１１のいずれの場合においても、絶縁層４１５の脱落抑制効果を得ることができる。

【0084】

また、上記実施の形態では、柔軟部４１９の一例として溝部４１５１を含む部分を例示して説明した。しかし、柔軟部においては、絶縁層４１５における他の部分よりも柔軟であればその形態は如何様でもよい。溝部４１５１以外の柔軟部の例としては、絶縁層における柔軟にしたい領域（柔軟領域）の全体を、他の領域よりも薄くする形態や、柔軟領域の方が他の領域よりも柔軟な組成物で構成される形態などが挙げられる。

【0085】

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。

【0086】

また、本発明は、上記説明された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４００としても実現することができる。また、本発明は、当該蓄電素子を複数備える蓄電装置としても実現することができる。

【産業上の利用可能性】

【0087】

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。

【符号の説明】

【0088】

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（極板）
４１１ 正極基材層
４１１ａ 活物質未塗工部
４１４ 正極合材層
４１４ａ 端縁部
４１５，４１５Ａ 絶縁層
４１５ａ 第１領域
４１５ｂ 第２領域
４１９，４１９ａ 柔軟部
４２０ 負極板（極板）
４２１ 負極基材層
４２１ａ 活物質未塗工部
４２４ 負極合材層
４３０、４５０ セパレータ
４４１ 平坦部
４４２ 湾曲部
４１５１ 溝部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】