特開 2024-92439 セパレータおよび該セパレータを備えた蓄電デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024092439

(43)【公開日】2024-07-08

(54)【発明の名称】セパレータおよび該セパレータを備えた蓄電デバイス

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/463 20210101AFI20240701BHJP

   H01G 11/52 20130101ALI20240701BHJP

【ＦＩ】

H01M50/463 B

H01G11/52

【審査請求】有

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022208357

(22)【出願日】2022-12-26

(71)【出願人】

【識別番号】520184767

【氏名又は名称】プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100117606

【弁理士】

【氏名又は名称】安部 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100121186

【弁理士】

【氏名又は名称】山根 広昭

(74)【代理人】

【識別番号】100130605

【弁理士】

【氏名又は名称】天野 浩治

(72)【発明者】

【氏名】筒井 恵美

【テーマコード（参考）】

5E078

5H021

【Ｆターム（参考）】

5E078AB02

5E078BA27

5E078BA44

5E078BA53

5E078CA01

5E078CA02

5E078CA06

5E078DA03

5E078DA06

5E078FA02

5E078FA03

5E078FA12

5E078FA13

5H021CC09

5H021HH03

(57)【要約】

【課題】電解質の含浸性が好適に向上された蓄電デバイスを得るための技術を提供すること。
【解決手段】ここで開示されるセパレータ７０の一態様では、正極５０および負極６０が、セパレータ７０を介して積層された正負極積層構造Ａを有する電極体２０と、電極体２０を収容する電池ケース３０と、電解液と、を備える電池１００に用いられるセパレータであって、一の正負極積層構造Ａを構成するセパレータ７０の一方の端部７０Ａから、他方の端部７０Ｂに向かう方向に沿って伸びる、複数の溝部７２を有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

正極および負極が、セパレータを介して積層された正負極積層構造を有する電極体と、
前記電極体を収容するケースと、
電解質と、
を備える蓄電デバイスに用いられるセパレータであって、
一の前記正負極積層構造を構成する前記セパレータの端部から、他方の端部に向かう方向に沿って伸びる、一または複数の溝部を有する、セパレータ。

【請求項2】

前記溝部は、前記セパレータの前記端部から前記他方の端部に至るまで形成されている、請求項１に記載のセパレータ。

【請求項3】

前記溝部における前記端部のうち少なくとも一方の端部における開口幅は、前記溝部における中央領域における開口幅よりも大きい、請求項２に記載のセパレータ。

【請求項4】

正極および負極が、セパレータを介して積層された電極体と、
前記電極体を収容するケースと、
電解質と、
を備える蓄電デバイスであって、
前記セパレータは、請求項１または２に記載のセパレータである、蓄電デバイス。

【請求項5】

前記電極体は、帯状の正極および帯状の負極が、帯状のセパレータを介して積層され、捲回された捲回電極体である、請求項４に記載の蓄電デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、セパレータおよび該セパレータを備えた蓄電デバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、リチウムイオン二次電池等の電池は、パソコン、携帯端末等のポータブル電源や、電気自動車（ＢＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）等の車両駆動用電源などに好適に用いられている。かかる電池は、典型的には、正極および負極が、セパレータを介して積層された電極体と、電解質と、を備えている。例えば、下記特許文献１および２には、かかる電池が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４－２０３６６８号公報

【特許文献2】特開２０１２－２４３５６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、本発明者らの検討によると、上述したような蓄電デバイス（例えば電池）においても、電解質の浸透性向上の観点から、まだまだ改善の余地があることがわかった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

ここで開示されるセパレータは、正極および負極が、セパレータを介して積層された正負極積層構造を有する電極体と、上記電極体を収容するケースと、電解質と、を備える蓄電デバイスに用いられるセパレータであって、一の上記正負極積層構造を構成する上記セパレータの端部から、他方の端部に向かう方向に沿って伸びる、一または複数の溝部を有する。詳細については後述すが、かかる構成のセパレータによると、蓄電デバイスにおける電解質の含浸性の向上を好適に実現することができる。

【0006】

また、他の側面から、本開示は蓄電デバイスを提供する。かかる蓄電デバイスは、正極および負極が、セパレータを介して積層された電極体と、上記電極体を収容するケースと、電解質と、を備える蓄電デバイスであって、上記セパレータは、ここで開示されるいずれかのセパレータである。かかる蓄電デバイスは、ここで開示されるいずれかのセパレータを備えるため、電解質の含浸性が好適に向上する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１実施形態に係る電池の内部構造を模式的に示す断面図である。

【図2】第１実施形態に係る電池が備える捲回電極体の構成を模式的に示す図である。

【図3】第１実施形態に係る電池が備える捲回電極体の構成を模式的に示す図である。

【図4】図２のセパレータが有する溝部について説明するための模式的な説明図である。

【図5】図４のセパレータの厚み方向における模式的な図である。

【図6】試験例の結果について説明するためのグラフである。

【図7】試験例の結果について説明するためのグラフである。

【図8】試験例の結果について説明するためのグラフである。

【図9】第２実施形態に係る図５対応図である。

【図10】第３実施形態に係る図５対応図である。

【図11】第４実施形態に係る図５対応図である。

【図12】第５実施形態に係る図５対応図である。

【図13】第６実施形態に係る図５対応図である。

【図14】第７実施形態に係る図４対応図である。

【図15】第８実施形態に係る図４対応図である。

【図16】第９実施形態に係る図４対応図である。

【図17】第１０実施形態に係る図４対応図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、ここで開示される技術のいくつかの実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって、ここで開示される技術の実施に必要な事柄（例えば、本発明を特徴付けない電池の一般的な構成および製造プロセス）は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。ここで開示される技術は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。なお、本明細書において範囲を示す「Ａ～Ｂ」の表記は、「Ａ以上Ｂ以下」を意味する。また、「Ａを超える」および「Ｂ未満」の意を包含するものとする。

【0009】

なお、本明細書において「蓄電デバイス」とは、充電と放電とを行うことができるデバイスをいう。蓄電デバイスには、一次電池、二次電池（例えば、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池）等の電池と、電気二重層キャパシタ等のキャパシタ（物理電池）とが包含される。また、電解質は、液状電解質（電解液）、ゲル状電解質のいずれであってもよい。

【0010】

＜電池の構成＞
以下、ここで開示される蓄電デバイスの一実施形態であるリチウムイオン二次電池を例に本技術について説明する。

【0011】

図１に示すリチウムイオン二次電池（以下、単に「電池１００」ともいう）は、扁平形状の捲回電極体である電極体２０と電解液（図示せず）とが扁平な角形の電池ケース（即ち外装容器）３０に収容されることにより構築される密閉型電池である。電池ケース３０には、外部接続用の正極端子４２および負極端子４４と、電池ケース３０の内圧が所定レベル以上に上昇した場合に該内圧を開放するように設定された薄肉の安全弁３６とが設けられている。正負極端子４２，４４はそれぞれ正負極集電板４２ａ，４４ａと電気的に接続されている。電池ケース３０の材質には、例えば、アルミニウム等の軽量で熱伝導性の良い金属材料が用いられる。

【0012】

電極体２０は、図１および図２に示すように、正極５０と、負極６０とが、２枚の長尺状のセパレータ７０を介して重ね合わされて長手方向に捲回された形態を有する。正極５０は、長尺状の正極集電体５２の片面または両面（ここでは両面）に長手方向に沿って正極活物質層５４が形成された構成を有する。負極６０は、長尺状の負極集電体６２の片面または両面（ここでは両面）に長手方向に沿って負極活物質層６４が形成されている構成を有する。正極活物質層非形成部分５２ａ（すなわち、正極活物質層５４が形成されずに正極集電体５２が露出した部分）および負極活物質層非形成部分６２ａ（すなわち、負極活物質層６４が形成されずに負極集電体６２が露出した部分）は、電極体２０の捲回軸方向（すなわち、上記長手方向に直交する幅方向）の両端から外方にはみ出すように形成されている。正極活物質層非形成部分５２ａおよび負極活物質層非形成部分６２ａには、それぞれ正極集電板４２ａおよび負極集電板４４ａが接合されている。

【0013】

正極集電体５２としては、リチウムイオン二次電池に用いられる公知の正極集電体を用いてよく、その例としては、導電性の良好な金属（例えば、アルミニウム、ニッケル、チタン、ステンレス鋼等）製のシートまたは箔が挙げられる。正極集電体５２としては、アルミニウム箔が好ましい。

【0014】

正極集電体５２の寸法は特に限定されず、電池設計に応じて適宜決定すればよい。正極集電体５２としてアルミニウム箔を用いる場合には、その厚みは、特に限定されないが、例えば５μｍ～３５μｍであり、好ましくは７μｍ～２０μｍである。

【0015】

正極活物質層５４は、正極活物質を含有する。正極活物質としては、例えば、リチウムニッケル系複合酸化物（例、ＬｉＮｉＯ_２等）、リチウムコバルト系複合酸化物（例、ＬｉＣｏＯ_２等）、リチウムニッケルコバルトマンガン系複合酸化物（例、ＬｉＮｉＣｏＭｎＯ_２やＬｉＮｉ_１／３Ｃｏ_１／３Ｍｎ_１／３Ｏ_２等）、リチウムニッケルコバルトアルミニウム系複合酸化物（例、ＬｉＮｉ_０．８Ｃｏ_０．１５Ａｌ_０．５Ｏ_２等）、リチウムマンガン系複合酸化物（例、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４等）、リチウムニッケルマンガン系複合酸化物（例、ＬｉＮｉ_０．５Ｍｎ_１．５Ｏ_４等）などのリチウム遷移金属複合酸化物；リチウム遷移金属リン酸化合物（例、ＬｉＦｅＰＯ_４等）などが挙げられる。

【0016】

正極活物質層５４は、正極活物質以外の成分、例えば、リン酸三リチウム、導電材、バインダ等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）等のカーボンブラックやその他（例、グラファイトなど）の炭素材料を好適に使用し得る。バインダとしては、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等を使用し得る。

【0017】

正極活物質層５４中の正極活物質の含有量（すなわち、正極活物質層５４の全質量を１００質量％としたときの正極活物質の含有量）は、特に限定されないが、７０質量％以上が好ましく、より好ましくは８０質量％以上９７質量％以下であり、さらに好ましくは８５質量％以上９６質量％以下である。正極活物質層５４中のリン酸三リチウムの含有量は、特に制限はないが、１質量％以上１５質量％以下が好ましく、２質量％以上１２質量％以下がより好ましい。正極活物質層５４中の導電材の含有量は、特に制限はないが、１質量％以上１５質量％以下が好ましく、３質量％以上１３質量％以下がより好ましい。正極活物質層５４中のバインダの含有量は、特に制限はないが、１質量％以上１５質量％以下が好ましく、１．５質量％以上１０質量％以下がより好ましい。

【0018】

正極活物質層５４の厚みは、特に限定されないが、例えば、１０μｍ～３００μｍであり、好ましくは２０μｍ～２００μｍである。

【0019】

負極集電体６２としては、リチウムイオン二次電池に用いられる公知の負極集電体を用いてよく、その例としては、導電性の良好な金属（例えば、銅、ニッケル、チタン、ステンレス鋼等）製のシートまたは箔が挙げられる。負極集電体６２としては、銅箔が好ましい。

【0020】

負極集電体６２の寸法は特に限定されず、電池の設計に応じて適宜決定すればよい。負極集電体６２として銅箔を用いる場合には、その厚みは、特に限定されないが、例えば５μｍ～３５μｍであり、好ましくは７μｍ～２０μｍ以下である。

【0021】

負極活物質層６４は、負極活物質を含有する。負極活物質としては、例えば、黒鉛等の炭素材料や、シリコン材料等が挙げられる。

【0022】

負極活物質層６４は、負極活物質以外の成分、例えばバインダや増粘剤等を含み得る。バインダとしては、例えばスチレンブタジエンラバー（ＳＢＲ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等を使用し得る。増粘剤としては、例えばカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等を使用し得る。

【0023】

負極活物質層６４中の負極活物質の含有量（すなわち、負極活物質層６４の全質量を１００質量％としたときの負極活物質の含有量）は、特に限定されないが、９０質量％以上が好ましく、９５質量％以上９９質量％以下がより好ましい。負極活物質層中のバインダの含有量は、０．１質量％以上８質量％以下が好ましく、０．５質量％以上３質量％以下がより好ましい。負極活物質層中の増粘剤の含有量は、０．３質量％以上３質量％以下が好ましく、０．５質量％以上２質量％以下がより好ましい。

【0024】

負極活物質層６４の厚みは、特に限定されないが、例えば、１０μｍ～３００μｍであり、好ましくは２０μｍ～２００μｍである。

【0025】

続いて、電池１００が備えるセパレータ７０について詳細に説明する。ここで、図４は、図２のセパレータ７０が有する溝部７２について説明するための模式的な説明図である。図５は、図４のセパレータの厚み方向における模式的な断面図である。セパレータ７０は、正極５０および負極６０が、セパレータ７０を介して積層された正負極積層構造Ａを有する電極体２０と、電極体２０を収容する電池ケース３０と、電解質（ここでは、液状の電解液）と、を備える電池に用いられるセパレータである。図２，図４～図５に示すように、本実施形態に係るセパレータ７０は、一の正負極積層構造Ａを構成するセパレータ７０の端部７０Ａから他方の端部７０Ｂに向かう方向に沿って伸びる、複数（ここでは、６箇所）の溝部７２を有する。

【0026】

従来の電池では、注液工程において、電極体の内部の全体に渡って電解液を浸透させるためには、長時間を要する傾向にある。また、注液してから初回充電までにかかる時間が長くなると、電極集電体から金属が溶出するおそれがあるため、好ましくない。これに対して、本開示では、電池１００を構成するセパレータとして、電極体２０の一の正負極積層構造Ａを構成するセパレータ７０の端部７０Ａから、他方の端部７０Ｂに向かう方向に沿って伸びる、一または複数の溝部を有するセパレータ７０を用いる。これによって、電池１００を製造する過程の注液工程において、短時間で、電極体２０の中心領域まで電解液を浸透させることが可能となる。具体的には、電極体２０の正負極積層構造Ａを構成する２つの端面から中心に向かって電解液が浸透してゆくとき（ここでは、電極体２０の捲回軸方向ＷＤにおける両端部から中心に向かって電解液が浸透してゆくとき）、セパレータ７０の溝部７２の内部を流れるようにして浸透するため、速やかに電解液を浸透させることができる。したがって、かかる構成のセパレータ７０によると、電解液の含浸性が好適に向上された信頼性の高い電池１００を得ることができる。また、セパレータ７０を備えた電池１００においては、上述したような電極集電体からの金属の溶出を好適に抑制することができる。さらに、セパレータ７０を備えた電池１００は、注液工程時間が短縮されて製造された電池となるので、製造コストの観点からも好ましい。

【0027】

図２および図４に示すように、本実施形態に係るセパレータ７０が備える溝部７２は、セパレータ７０の端部７０Ａから他方の端部７０Ｂに至るまで形成されている。かかる構成によると、電池１００を製造する過程の注液工程において、より短時間で、電極体２０の中心領域まで電解液を浸透させることが可能となる。具体的には、電極体２０の正負極積層構造Ａを構成する２つの端面から中心までの間（ここでは、電極体２０の捲回軸方向ＷＤにおける両端部から中心までの間）を、電解液がセパレータ７０の溝部７２の内部を流れるようして浸透してゆくので、より短時間で電解液を浸透させることができる。ただし、他の実施形態では、溝部７２は、セパレータ７０の端部７０Ａから他方の端部７０Ｂに向かう方向に沿って、間欠的に形成されていてもよい。あるいは、溝部７２は、セパレータ７０の端部７０Ａおよび／または他方の端部７０Ｂを外した領域（例えばセパレータ７０の中央領域）に形成されていてもよい。

【0028】

図４に示すように、本実施形態では、溝部７２は６箇所形成されているが、これに限定されるものではない。他の実施形態では、溝部７２は１箇所のみ形成されていてもよいし、６以外の複数箇所形成されていてもよい。また、図４に示すように、本実施形態では、溝部７２の平面視の形状を矩形状としているが、これに限定されるものではない。例えば、後述する第７～第１０実施形態のような種々の形状とすることができる。そして、図５に示すように、本実施形態では、溝部７２の断面の形状を矩形状としているが、これに限定されるものではない。例えば、後述する第２～第６実施形態のような種々の形状とすることができる。

【0029】

また、セパレータ７０が有する溝部７２の深さ（％）は、ここで開示される技術の効果が発揮される限りにおいて特に制限されない。ここで、溝部７２の深さ（％）とは、電極体２０の溝部７２が形成された方向Ｙにおける長さＰ（ここでは、電極体２０の捲回軸方向ＷＤにおける長さＰ）に対する溝部７２の深さＳの割合（即ち、（Ｓ／Ｐ）×１００（％））で表現される値のことを意味する（図３および図５を参照）。溝部７２の深さの下限は、電極体２０に対する電解液の含浸性を向上させる観点から、例えば０．０００５％以上であり、好ましくは０．００１％以上であり、より好ましくは０．００２％以上であり、特に好ましくは０．００３％以上である。また、溝部７２の下限は、セパレータ７０の強度を好適に担保するという観点から、例えば０．０２％以下であり、好ましくは０．０１％以下（例えば０．００７％以下）である。ただし、これらに限定されるものではない。

【0030】

また、セパレータ７０が有する溝部７２の幅（％）は、ここで開示される技術の効果が発揮される限りにおいて特に制限されない。ここで、溝部７２の幅（％）とは、電極体２０の溝部７２が形成された方向Ｙにおける長さＰ（ここでは、電極体２０の捲回軸方向ＷＤにおける長さＰ）に対する溝部７２の幅Ｒの割合（即ち、（Ｒ／Ｐ）×１００（％））で表現される値のことを意味する（図３および図５を参照）。溝部７２の幅の下限は、電極体２０に対する電解液の含浸性を向上させる観点から、例えば０．００２％以上であり、好ましくは０．００２５％以上であり、より好ましくは０．００５％以上であり、特に好ましくは０．００７５％以上である。また、溝部７２の下限は、セパレータ７０の強度を好適に担保するという観点から、例えば０．０５％以下であり、好ましくは０．０２％以下である。ただし、これらに限定されるものではない。

【0031】

また、セパレータ７０が有する溝部７２間の距離（％）は、ここで開示される技術の効果が発揮される限りにおいて特に制限されない。ここで、溝部７２間の距離（％）とは、電極体２０の捲回軸方向ＷＤと直交する方向ＬＤにおける長さＱに対する溝部７２間の距離Ｔの割合（即ち、（Ｔ／Ｑ）×１００（％））で表現される値のことを意味する（図３および図５を参照）。溝部７２間の距離の下限は、セパレータ７０の強度を好適に担保するという観点から、例えば１％以上であり、好ましくは２％以上であり、より好ましくは５％以上である。また、溝部７２間の距離の下限は、電極体２０に対する電解液の含浸性を向上させる観点から、例えば３０％以下であり、好ましくは２０％以下であり、より好ましくは１５％以下であり、特に好ましくは１０％以下である。ただし、これらに限定されるものではない。

【0032】

セパレータ７０としては、例えばポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエステル、セルロース、ポリアミド等の樹脂から構成される多孔性シート（フィルム）が挙げられる。かかる多孔性シートは、単層構造であってもよく、二層以上の積層構造（例えば、ＰＥ層の両面にＰＰ層が積層された三層構造）であってもよい。セパレータ７０の表面には、耐熱層（ＨＲＬ）が設けられていてもよい。

【0033】

セパレータ７０の厚みは特に限定されないが、例えば５μｍ～５０μｍであり、好ましくは１０μｍ～３０μｍである。

【0034】

電解液（ここでは、非水電解液）は、典型的には、非水溶媒と支持塩（電解質塩）とを含有する。非水溶媒としては、一般的なリチウムイオン二次電池の電解液に用いられる各種のカーボネート類、エーテル類、エステル類、ニトリル類、スルホン類、ラクトン類等の有機溶媒を、特に限定なく用いることができる。なかでも、カーボネート類が好ましく、その具体例として、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、モノフルオロエチレンカーボネート（ＭＦＥＣ）、ジフルオロエチレンカーボネート（ＤＦＥＣ）、モノフルオロメチルジフルオロメチルカーボネート（Ｆ－ＤＭＣ）、トリフルオロジメチルカーボネート（ＴＦＤＭＣ）等が例示される。このような非水溶媒は、１種を単独で、あるいは２種以上を適宜組み合わせて用いることができる。

【0035】

支持塩としては、例えば、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、リチウムビス（フルオロスルホニル）イミド（ＬｉＦＳＩ）等のリチウム塩（好ましくはＬｉＰＦ_６）を好適に用いることができる。支持塩の濃度は、０．７ｍｏｌ／Ｌ以上１．３ｍｏｌ／Ｌ以下が好ましい。

【0036】

なお、上記非水電解液は、本発明の効果を著しく損なわない限りにおいて、上述した成分以外の成分、例えば、オキサラト錯体等の被膜形成剤；ビフェニル（ＢＰ）、シクロヘキシルベンゼン（ＣＨＢ）等のガス発生剤；増粘剤；等の各種添加剤を含んでいてもよい。

【0037】

以上より、ここでは、正極５０および負極６０が、セパレータ７０を介して積層された電極体２０と、電極体２０を収容する電池ケース３０と、電解質と、を備えており、セパレータ７０を備える電池１００が開示される。かかる電池１００は、上述したような構成のセパレータ７０を備えるため、電解液の含浸性が好適に向上する。

【0038】

また、上記では一例として、帯状の正極５０および帯状の負極６０が、帯状のセパレータ７０を介して積層され、捲回された捲回電極体（電極体２０）を備える電池１００について説明した。しかしながら、本実施形態に係るセパレータ７０を用いて、積層型電極体（すなわち、複数の正極と、複数の負極とが交互に積層された電極体）を備える電池を構築することができる。一方、特に捲回電極体では、正負極積層構造を構成する２つの面から中心に向かって電解液が浸透する浸透態様であり、正負極積層構造を構成する４つの面から中心に向かって電解液が浸透する積層型電極体よりも、電解液の浸透に要する時間は長くなる傾向にある。したがって、特に捲回電極体は、ここで開示される技術を適用する対象として好適であるということができる。また、本実施形態に係るセパレータ７０を用いて、円筒型電池、ラミネートケース型電池等を構築することもできる。さらに、本実施形態に係るセパレータ７０を用いて、従来公知の方法に従い、リチウムイオン二次電池以外の非水電解液二次電池を構築することもできる。

【0039】

また、電池１００が高容量になる程、電極体２０のサイズが大きくなるため、注液工程において、電極体２０の内部の全体にわたって電解液を浸透させる際に、長時間を要することになる。また、電極（正極５０や負極６０）の幅が広いため、電極とセパレータ７０との隙間が狭くなり、電解液の浸透が困難になる可能性もある。したがって、高容量電池は、ここで開示される技術を適用する対象として好適であるということができる。かかる高容量電池の一例としては、高さ５ｃｍ～１０ｃｍ、幅１０ｃｍ～２５ｃｍ、厚み１ｃｍ～５ｃｍの捲回電極体（電極体２０）を備えた電池１００が挙げられる。ここで、電極体２０の高さとは、図３のＺ方向における長さを示し、電極体２０の幅とは、図３のＹ方向における長さを示し、電極体２０の厚みとは、図３のＸ方向における長さを示すものとする。ただし、これらに限定されることを意図したものではない。なお、図３のＷＬは捲回軸を示している。

【0040】

＜電池の製造方法＞
次に、電池１００の製造方法について説明する。なお、本実施形態に係る電池１００は、セパレータとして上述したような溝部７２を有するセパレータ７０を用いることを特徴としており、電池の製造方法に関する工程については、従来公知の方法に従って実施することができる。なお、かかるセパレータ７０としては、予め溝部７２が形成された購入品を用いてもよいし、溝部７２を形成してもよい。かかる溝部７２の形成方法としては、例えば溝部７２形成前のセパレータに対して、溝部７２に対応する凸部を有するローラーを当接する方法等が挙げられる。

【0041】

＜電池の用途＞
電池１００は各種用途に利用可能であるが、例えば、乗用車、トラック等の車両に搭載されるモータ用の動力源（駆動用電源）として好適に用いることができる。車両の種類は特に限定されないが、例えば、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ；Plug-in Hybrid Electric Vehicle）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ；Hybrid Electric Vehicle）、電気自動車（ＢＥＶ；Battery Electric Vehicle）等が挙げられる。電池１００は、電池反応のバラつきが低減されているため、組電池の構築に好適に用いることができる。

【0042】

以上、本開示の一実施形態について説明したが、上記実施形態は一例に過ぎない。本開示は、他にも種々の形態にて実施することができる。本開示は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。請求の範囲に記載の技術には、上記に例示した実施形態を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、上記した実施形態の一部を他の変形態様に置き換えることも可能であり、上記した実施形態に他の変形態様を追加することも可能である。また、その技術的特徴が必須なものとして説明されていなければ、適宜削除することも可能である。

【0043】

例えば、上記実施形態では、セパレータ７０の片面にのみ溝部７２が形成されているが、これに限定されない。他の実施形態では、溝部７２は、セパレータ７０の両面に形成されていてもよい。そして、かかる場合、セパレータ７０の一方の面に形成されている溝部７２の態様と、他方の面に形成されている溝部７２の態様とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、例えばセパレータが複数の溝部を有する場合、該複数の溝部のそれぞれの構成は同じであってもよいし、異なっていてもよい。

【0044】

例えば、図９は、第２実施形態に係る図５対応図である。図９に示すように、第２実施形態では、溝部１７２の断面の形状を半円状としている。第２実施形態に係る電池は、溝部の断面の形状を溝部７２から変更すること以外は、上述した電池１００と同様であってよい。

【0045】

例えば、図１０は、第３実施形態に係る図５対応図である。図１０に示すように、第３実施形態では、溝部２７２の断面の形状を三角形状としている。第３実施形態に係る電池は、溝部の断面の形状を溝部７２から変更すること以外は、上述した電池１００と同様であってよい。

【0046】

例えば、図１１は、第４実施形態に係る図５対応図である。図１１に示すように、第４実施形態では、溝部３７２の断面の形状を台形形状としている。第４実施形態に係る電池は、溝部の断面の形状を溝部７２から変更すること以外は、上述した電池１００と同様であってよい。

【0047】

例えば、図１２は、第５実施形態に係る図５対応図である。図１２に示すように、第５実施形態では、溝部４７２の断面の形状を角が角Ｒである矩形状としている。第５実施形態に係る電池は、溝部の断面の形状を溝部７２から変更すること以外は、上述した電池１００と同様であってよい。

【0048】

例えば、図１３は、第６実施形態に係る図５対応図である。図１３に示すように、第６実施形態では、溝部５７２の断面の形状を五角形形状としている。第６実施形態に係る電池は、溝部の断面の形状を溝部７２から変更すること以外は、上述した電池１００と同様であってよい。

【0049】

例えば、図１４は、第７実施形態に係る図４対応図である。図１４に示すように、第７実施形態では、溝部６７２の平面視の形状をラッパ形状としている。換言すると、溝部６７２におけるセパレータ７０の端部（７０Ａおよび７０Ｂ）のうち少なくとも一方の端部（ここでは、両方の端部）における開口幅Ｖは、溝部６７２における中央領域における開口幅Ｖ’よりも大きい。かかる構成によると、正負極積層構造Ａを構成する面からの電解液の含浸性をより好適に向上させることができる。第７実施形態に係る電池は、溝部の平面視の形状を溝部７２から変更すること以外は、上述した電池１００と同様であってよい。

【0050】

例えば、図１５は、第８実施形態に係る図４対応図である。図１５に示すように、第８実施形態では、溝部７７２の平面視の形状を斜線形状としている。第８実施形態に係る電池は、溝部の断面の形状を溝部７２から変更すること以外は、上述した電池１００と同様であってよい。

【0051】

例えば、図１６は、第９実施形態に係る図４対応図である。図１６に示すように、第９実施形態では、溝部８７２の平面視の形状を互い違いの形状としている。第９実施形態に係る電池は、溝部の断面の形状を溝部７２から変更すること以外は、上述した電池１００と同様であってよい。

【0052】

例えば、図１７は、第１０実施形態に係る図４対応図である。図１７に示すように、第１０実施形態では、溝部９７２の平面視の形状を波線形状としている。第１０実施形態に係る電池は、溝部の断面の形状を溝部７２から変更すること以外は、上述した電池１００と同様であってよい。

【0053】

以上のとおり、ここで開示される技術の具体的な態様として、以下の各項（ｉｔｅｍ）に記載のものが挙げられる。
項１：正極および負極が、セパレータを介して積層された正負極積層構造を有する電極体と、上記電極体を収容するケースと、電解質と、を備える蓄電デバイスに用いられるセパレータであって、一の上記正負極積層構造を構成する上記セパレータの端部から、他方の端部に向かう方向に沿って伸びる、一または複数の溝部を有する、セパレータ。
項２：上記溝部は、上記セパレータの上記端部から上記他方の端部に至るまで形成されている、項１に記載のセパレータ。
項３：上記溝部における上記端部のうち少なくとも一方の端部における開口幅は、上記溝部における中央領域における開口幅よりも大きい、項２に記載のセパレータ。
項４：正極および負極が、セパレータを介して積層された電極体と、上記電極体を収容するケースと、電解質と、を備える蓄電デバイスであって、上記セパレータは、項１～項３のいずれか一つに記載のセパレータである、蓄電デバイス。
項５：上記電極体は、帯状の正極および帯状の負極が、帯状のセパレータを介して積層され、捲回された捲回電極体である、項４に記載の蓄電デバイス。

【0054】

以下、本発明に関する実施例を説明するが、本発明をかかる試験例に示すものに限定することを意図したものではない。

【0055】

［試験例１］
以下の試験例では、セパレータにおいて上述したような溝部の深さ（％）を変更した８種類のサンプルについて、電極における電解液の含浸性について評価した。

【0056】

＜サンプルの作製＞
（セパレータの作製）
セパレータとして、ＰＥの単層構造を有する、縦：２１００ｍｍ（図４のＺ方向における長さ），横：１５０ｍｍ（図４のＹ方向における長さ），厚み：２０μｍの微多孔性ポリエチレンシートを用意した。そして、図４および図５に示すような、矩形状の溝部が６箇所形成されたセパレータであって、上述したような溝部の深さ（％）を０．００１，０．００２，０．００３，０．００４，０．００５，０．００６，および０．００７としたものをそれぞれ用意した。また、比較対象として、かかる溝部の深さ（％）が０のものも作製した。なお、溝部の幅（％）は０．００７５％、溝部間の距離（％）は１０％に固定した。かかる溝部は、対応する箇所を凸部としたロールを用いて作成した。

【0057】

（負極板の作製）
負極活物質としての黒鉛と、バインダとしてのスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）と、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）とを、負極活物質：バインダ：増粘剤＝１００：１：１の重量比となるように混合し、溶媒としてイオン交換水を適量加え、負極活物質層形成用スラリーを調製した。この負極活物質層形成用スラリーを、負極集電体上に目付重量７ｍｇ／ｃｍ^２となるように塗布した。その後、乾燥、ロールプレスを行うことによって負極板を得た。

【0058】

（正極板の作製）
正極活物質としてのリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物（ＬｉＮｉＣｏＭｎＯ_２）と、導電材としてのアセチレンブラック（ＡＢ）と、バインダとしてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）とを、正極活物質：導電材：バインダ＝１００：１：１となるように混合し、溶媒としてＮ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）を適量加え、正極活物質層形成用スラリーを調製した。この正極活物質層形成用スラリーを、アルミニウム箔製の正極集電体上に目付重量１０ｍｇ／ｃｍ^２となるように塗布した。その後、乾燥、ロールプレスを行い、正極板を得た。

【0059】

次に、正極板と、負極板とをセパレータが介在するように積層し、扁平形状にプレスすることによって、捲回電極体を得た。２枚のセパレータとしては、共に上記で作製したものを用いた。ここで、捲回電極体のサイズは、高さ７ｃｍ、幅１５ｃｍ、厚み１ｃｍであった。そして、捲回電極体に集電板を溶接した後、かかる捲回電極体を角型の電池ケースに収容し、非水電解液を注液した。なお、非水電解液としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）とエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）とをＥＣ：ＥＭＣ：ＤＭＣ＝１：１：１の体積比で含む混合溶媒に、支持塩としてＬｉＰＦ_６を１．０ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解させた。その後、電池ケースを封止することによって、各例に係る評価用リチウムイオン二次電池を得た。

【0060】

＜電極の電解液の含浸性評価＞
電池ケースから捲回電極体を取り出した後、該捲回電極体を解体した。電解液の含浸性は、正極および負極の片面の全表面積を１００％としたときの、目視によって確認された電解液で濡れている部分の面積の割合を算出することで評価した。結果を図６のグラフに示した。

【0061】

図６に示すように、セパレータにおいて溝部を形成したサンプルでは、セパレータにおいて溝部を形成しなかったサンプル（即ち、比較対象のサンプル）と比較して、電極における電解液の含浸性が好適に向上することがわかった。また、図６に示すように、かかる溝部の深さ（％）は、好ましくは０．００１％以上であり、より好ましくは０．００２％以上であり、特に好ましくは０．００３％以上である。

【0062】

［試験例２］
以下の試験例では、セパレータにおいて上述したような溝部の幅（％）を変更した９種類のサンプルについて、電極における電解液の含浸性について評価した。

【0063】

＜サンプルの作製＞
（セパレータの作製）
セパレータとして、試験例１と同じ構成のセパレータを用意した。そして、図４および図５に示すような、矩形状の溝部が６箇所形成されたセパレータであって、上述したような溝部の幅（％）を０．００２５，０．００５，０．００７５，０．０１，０．０１２５，０．０１５，０．０１７５，および０．０２としたものをそれぞれ用意した。また、比較対象として、かかる溝部の幅（％）が０のものも作製した。なお、溝部の深さ（％）は０．００３％、溝部間の距離（％）は１０％に固定した。かかる溝部は、対応する箇所を凸部としたロールを用いて作成した。

【0064】

そして、セパレータの構成を変更した以外は試験例１に係るサンプルの作製方法と同様にして、捲回電極体を得た。

【0065】

＜電解液の含浸性評価＞
試験例１と同様にして、電解液の含浸性評価を行った。結果を図７のグラフに示した。

【0066】

図７に示すように、セパレータにおいて溝部を形成したサンプルでは、セパレータにおいて溝部を形成しなかったサンプル（即ち、比較対象のサンプル）と比較して、電極における電解液の含浸性が好適に向上することがわかった。また、図７に示すように、かかる溝部の深さ（％）は、好ましくは０．００２５％以上であり、より好ましくは０．００５％以上であり、特に好ましくは０．００７５％以上である。

【0067】

［試験例３］
以下の試験例では、セパレータにおいて上述したような溝部間の距離（％）を変更した５種類のサンプルについて、電極における電解液の含浸性について評価した。

【0068】

＜サンプルの作製＞
（セパレータの作製）
セパレータとして、試験例１と同じ構成のセパレータを用意した。そして、図４および図５に示すような、矩形状の溝部が６箇所形成されたセパレータであって、上述したような溝部間の距離（％）を５，１０，１５，および２０としたものをそれぞれ用意した。また、比較対象として、かかる溝部間の距離（％）が０のものも作製した。なお、溝部の深さ（％）は０．００３％、溝部の幅（％）は０．００７５％に固定した。かかる溝部は、対応する箇所を凸部としたロールを用いて作成した。

【0069】

そして、セパレータの構成を変更した以外は試験例１に係るサンプルの作製方法と同様にして、捲回電極体を得た。

【0070】

＜電解液の含浸性評価＞
試験例１と同様にして、電解液の含浸性評価を行った。結果を図８のグラフに示した。

【0071】

図８に示すように、セパレータにおいて溝部を形成したサンプルでは、セパレータにおいて溝部を形成しなかったサンプル（即ち、比較対象のサンプル）と比較して、電極における電解液の含浸性が好適に向上することがわかった。また、図８に示すように、かかる溝部の深さ（％）は、好ましくは２０％以下であり、より好ましくは１５％以下であり、特に好ましくは１０％以下である。また、試験例１～試験例３の結果より、例えばセパレータの溝部の深さ（％）が０．００３％以上であり、溝部の幅（％）が０．００７５％以上であり、溝部間の距離（％）が１０％以下である場合、電解液の含浸性の観点から特に好ましいことが確認された。

【符号の説明】

【0072】

２０ 電極体
３０ 電池ケース
３６ 安全弁
４２ 正極端子
４２ａ 正極集電板
４４ 負極端子
４４ａ 負極集電板
５０ 正極
５２ 正極集電体
５２ａ 正極活物質層非形成部分
５４ 正極活物質層
６０ 負極
６２ 負極集電体
６２ａ 負極活物質層非形成部分
６４ 負極活物質層
７０，１７０，２７０，３７０，４７０，５７０，６７０，７７０，８７０，９７０ セパレータ
７２，１７２，２７２，３７２，４７２，５７２，６７２，７７２，８７２，９７２ 溝部
１００ 電池

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】