特許 7455796 電極体、二次電池、及び電極体の製造方法

(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】

(24)【登録日】2024-03-15

(45)【発行日】2024-03-26

(54)【発明の名称】電極体、二次電池、及び電極体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 4/02 20060101AFI20240318BHJP

   H01M 4/13 20100101ALI20240318BHJP

   H01M 4/04 20060101ALI20240318BHJP

   H01M 4/139 20100101ALI20240318BHJP

   H01M 50/586 20210101ALI20240318BHJP

   H01M 50/591 20210101ALI20240318BHJP

【ＦＩ】

H01M4/02 Z

H01M4/13

H01M4/04 A

H01M4/139

H01M50/586

H01M50/591 101

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2021200221

(22)【出願日】2021-12-09

(65)【公開番号】P2023085907

(43)【公開日】2023-06-21

【審査請求日】2022-12-21

(73)【特許権者】

【識別番号】399107063

【氏名又は名称】プライムアースＥＶエナジー株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(73)【特許権者】

【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】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】金子 哲也

(72)【発明者】

【氏名】吉川 和孝

(72)【発明者】

【氏名】工藤 尚範

【審査官】小森 利永子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１６７０６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／１６２４３７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０２１－０４４１６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０４７５０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０７２００７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ４／０２－４／６２

Ｈ０１Ｍ ５０／５８６－５０／５９１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

集電体となる基材と、
前記基材上に電極活物質を含んだ合材ペーストを塗工してなる合材層と、
前記合材層に隣接して前記基材上に絶縁物質を含んだ絶縁ペーストを塗工してなる絶縁層と、を備え、
前記合材層と前記絶縁層との境界領域においては、
前記基材の表面を覆う前記絶縁層の上方に前記合材層が重複して延在するとともに、
前記絶縁層と前記合材層との重複範囲において、前記合材ペースト及び前記絶縁ペーストが混合することにより前記絶縁層と前記合材層との間に形成される混在層を有し、
前記混在層は、前記絶縁層が前記基材の表面を覆う範囲内に形成され、
前記境界領域に延在する前記合材層の先端部と前記絶縁層との間に形成された前記混在層を備え、
前記絶縁層の上方に前記合材層が存在しない位置まで、前記混在層が延設された電極体。

【請求項2】

前記境界領域に延在する前記合材層は、前記絶縁層が設けられた前記基材の端部側に向かって徐々に厚みが薄くなる合材傾斜部を形成し、
前記合材傾斜部の形成範囲においては、前記絶縁層が前記基材の表面を覆うとともに、
前記絶縁層は、前記合材傾斜部の形成範囲を超えて前記合材層の下方に延在しない
請求項１に記載の電極体。

【請求項3】

前記合材層よりも前記絶縁層の方が、結着成分の含有比率が大きい
請求項１又は請求項２に記載の電極体。

【請求項4】

前記合材層は、正極活物質層である
請求項１～請求項３の何れか一項に記載の電極体。

【請求項5】

請求項１～請求項４の何れか一項に記載の電極体を備えた二次電池。

【請求項6】

集電体となる基材と、前記基材上に電極活物質を含んだ合材ペーストを塗工してなる合材層と、前記合材層に隣接して前記基材上に絶縁物質を含んだ絶縁ペーストを塗工してなる絶縁層と、を備える電極体の製造方法であって、
前記合材層と前記絶縁層との境界領域においては、前記基材の表面を覆う前記絶縁層の上方に前記合材層が重複し、且つ、前記絶縁層と前記合材層との重複範囲においては、前記合材ペースト及び前記絶縁ペーストが混合することにより前記絶縁層と前記合材層との間に混在層が形成されるとともに、該混在層が、前記絶縁層が前記基材の表面を覆う範囲内に形成されるように調整された前記合材ペースト及び前記絶縁ペーストを、前記基材に対して同時に塗工する電極体の製造方法。

【請求項7】

前記合材ペーストよりも前記絶縁ペーストの方が、前記基材上に塗工された状態での流動性が高い請求項６に記載の電極体の製造方法。

【請求項8】

前記合材ペーストよりも前記絶縁ペーストの方が、低せん断速度領域の粘度が低い
請求項６又は請求項７に記載の電極体の製造方法。

【請求項9】

前記合材ペーストに含まれる前記電極活物質の粒子径よりも、前記絶縁ペーストに含まれる前記絶縁物質の粒子径の方が小さい
請求項６～請求項８の何れか一項に記載の電極体の製造方法。

【請求項10】

前記基材上に塗工する単位面積当たりの塗布量が、前記絶縁ペーストよりも前記合材ペーストの方が多い請求項６～請求項９の何れか一項に記載の電極体の製造方法。

【請求項11】

前記合材ペーストよりも前記絶縁ペーストの方が、結着材の含有比率が大きい
請求項６～請求項１０の何れか一項に記載の電極体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電極体、二次電池、及び電極体の製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、集電体上に形成された電極活物質層を有する電極体を備えた二次電池がある。例えば、特許文献１に記載の非水電解質二次電池においては、集電体となる基材上に電極活物質を含んだ合材ペーストが塗工される。そして、この合材ペーストが乾燥することにより形成される合材層が、その電極活物質層を構成する。

【0003】

また、この従来例においては、基材の端部に設定された未塗工部が、その電極端子との接続部となる。更に、この従来例の非水電解質二次電池は、その合材層に隣接して集電体上に形成された絶縁層を有する。この絶縁層もまた、基材上に絶縁物質を含んだ絶縁ペーストを塗工することにより形成される。更に、この絶縁ペーストは、合材ペーストと同時に、その基材に対して塗工される。そして、これにより、その合材層と絶縁層との境界領域に、これらの合材ペースト及び絶縁ペーストが混合した混在層が形成される構成となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０２１－４４１６２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、合材層の縁部に位置する上記境界領域においては、基材上に塗布された合材ペーストが流動することで、その形成される合材層の厚みが薄くなりやすい。更に、このような薄肉化した部位においては、合材ペーストの乾燥が早く進むことで、この合材ペーストに含まれる結着材の分布、つまりは、乾燥後の合材層における結着成分の分布にムラが生じやすい。そして、これにより、その合材層の結着強度が低下するおそれがある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決する電極体は、集電体となる基材と、前記基材上に電極活物質を含んだ合材ペーストを塗工してなる合材層と、前記合材層に隣接して前記基材上に絶縁物質を含んだ絶縁ペーストを塗工してなる絶縁層と、を備え、前記合材層と前記絶縁層との境界領域においては、前記基材の表面を覆う前記絶縁層の上方に前記合材層が重複して延在するとともに、前記絶縁層と前記合材層との重複範囲において、前記合材ペースト及び前記絶縁ペーストが混合することにより前記絶縁層と前記合材層との間に形成される混在層を有し、前記混在層は、前記絶縁層が前記基材の表面を覆う範囲内に形成される。

【0007】

即ち、結着成分の含有比率を高めやすい絶縁層が基材の表面を覆うことで、境界領域に延在する絶縁層を、その基材に対して強く結着させることができる。更に、この絶縁層と合材層との重複範囲に、その下方に位置する絶縁層ｘ及び上方に位置する合材層と一体化しやすい混在層が形成されることで、この混在層が、その絶縁層と合材層とを強く結着させる。そして、これにより、その境界領域に延在する合材層の結着強度を高めることができる。更に、絶縁層が基材の表面を覆う範囲内に混在層が形成されることで、この混在層が、その基材の表面を合材層が覆うことにより形成される電極領域を侵食しない。そして、これにより、優れた電池性能を確保することができる。

【0008】

上記課題を解決する電極体は、前記境界領域に延在する前記合材層の先端部と前記絶縁層との間に形成された前記混在層を備えることが好ましい。
即ち、境界領域に延在する合材層は、その先端部の厚みが薄くなりやすい。そして、これにより、この先端部に結着強度の低下が生じやすい傾向がある。しかしながら、上記構成によれば、合材層の先端部と絶縁層との間に形成された混在層が、これら合材層の先端部と絶縁層とを強く結着させる。そして、これにより、境界領域に延在する合材層の結着強度を高めることができる。

【0009】

上記課題を解決する電極体において、前記絶縁層の上方に前記合材層が存在しない位置まで、前記混在層が延設されたことが好ましい。
上記構成によれば、結着強度の低下が生じやすい合材層の先端部と絶縁層との間に混在層が形成される。そして、この混在層が、その合材層の先端部と絶縁層とを強く結着させることで、高い結着強度を確保することができる。

【0010】

上記課題を解決する電極体において、前記境界領域に延在する前記合材層は、前記絶縁層が設けられた前記基材の端部側に向かって徐々に厚みが薄くなる合材傾斜部を形成し、前記合材傾斜部の形成範囲においては、前記絶縁層が前記基材の表面を覆うとともに、前記絶縁層は、前記合材傾斜部の形成範囲を超えて前記合材層の下方に延在しないことが好ましい。

【0011】

上記構成によれば、その薄肉化により結着強度の低下が生じやすい合材傾斜部についても高い結着強度を確保することができる。更に、基材の表面を覆う絶縁層が、電極領域として利用することのできる合材傾斜部の非形成範囲を侵食しない。そして、これにより、優れた電池性能を確保することができる。

【0012】

上記課題を解決する電極体は、前記合材層よりも前記絶縁層の方が、結着成分の含有比率が大きいことが好ましい。
上記構成によれば、優れた電池性能を確保しつつ、境界領域に延在する合材層の結着強度を高めることができる。

【0013】

上記課題を解決する電極体において、前記合材層は、正極活物質層であることが好ましい。
上記構成によれば、高品質な正極用の電極体を形成することができる。

【0014】

上記課題を解決する二次電池は、上記何れかの電極体を備える。
上記構成によれば、高品質の二次電池を形成することができる。
上記課題を解決する電極体の製造方法は、集電体となる基材と、前記基材上に電極活物質を含んだ合材ペーストを塗工してなる合材層と、前記合材層に隣接して前記基材上に絶縁物質を含んだ絶縁ペーストを塗工してなる絶縁層と、を備える電極体の製造方法であって、前記合材層と前記絶縁層との境界領域においては、前記基材の表面を覆う前記絶縁層の上方に前記合材層が重複し、且つ、前記絶縁層と前記合材層との重複範囲においては、前記合材ペースト及び前記絶縁ペーストが混合することにより前記絶縁層と前記合材層との間に混在層が形成されるとともに、該混在層が、前記絶縁層が前記基材の表面を覆う範囲内に形成されるように調整された前記合材ペースト及び前記絶縁ペーストを、前記基材に対して同時に塗工する。

【0015】

上記構成によれば、基材上に塗布された合材ペースト及び絶縁ペーストが流動することで、合材層と絶縁層との境界領域において、これらの合材ペースト及び絶縁ペーストが適切に混ざり合う状態となる。そして、これにより、簡素な構成にて、合材層と絶縁層との境界領域において、これらの合材層及び絶縁層、並びに混在層の最適な積層構造を形成することができる。

【0016】

上記課題を解決する電極体の製造方法は、前記合材ペーストよりも前記絶縁ペーストの方が、前記基材上に塗工された状態での流動性が高いことが好ましい。
上記構成によれば、基材上に塗布された絶縁ペーストが、合材ペーストの下方に潜り込みやすくなる。そして、これにより、境界領域における合材層及び絶縁層、並びに混在層の最適な積層構造を形成することができる。

【0017】

上記課題を解決する電極体の製造方法は、前記合材ペーストよりも前記絶縁ペーストの方が、低せん断速度領域の粘度が低いことが好ましい。
上記構成によれば、境界領域における合材層及び絶縁層、並びに混在層の最適な積層構造を形成することができる。

【0018】

上記課題を解決する電極体の製造方法は、前記合材ペーストに含まれる前記電極活物質の粒子径よりも、前記絶縁ペーストに含まれる前記絶縁物質の粒子径の方が小さいことが好ましい。

【0019】

上記構成によれば、境界領域における合材層及び絶縁層、並びに混在層の最適な積層構造を形成することができる。
上記課題を解決する電極体の製造方法は、前記基材上に塗工する単位面積当たりの塗布量が、前記絶縁ペーストよりも前記合材ペーストの方が多いことが好ましい。

【0020】

上記構成によれば、境界領域における合材層及び絶縁層、並びに混在層の最適な積層構造を形成することができる。
上記課題を解決する電極体の製造方法は、前記合材ペーストよりも前記絶縁ペーストの方が、結着材の含有比率が大きいことが好ましい。

【0021】

上記構成によれば、優れた電池性能を確保しつつ、境界領域に延在する合材層の結着強度を高めることができる。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、境界領域に延在する合材層の結着強度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】二次電池の斜視図。

【図2】電極体の分解図。

【図3】二次電池の側面図。

【図4】合材層、絶縁層、及び混在層の積層構造を示す断面図。

【図5】電極体の製造方法を示すフローチャート。

【図6】合材ペースト及び絶縁ペーストの調整方法を示す説明図。

【図7】比較例の積層構造を示す断面図。

【図8】比較例の積層構造を示す断面図。

【図9】比較例の積層構造を示す断面図。

【図10】別例の積層構造を示す断面図。

【図11】別例の積層構造を示す断面図。

【図12】比較例の積層構造を示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、二次電池及びその電極体に関する一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、二次電池１は、正極３、負極４、及びセパレータ５を一体化した電極体１０と、この電極体１０を収容するケース２０と、を備えている。そして、本実施形態の二次電池１は、そのケース２０内の電極体１０に、図示しない非水性の電解液を含浸させたリチウムイオン二次電池としての構成を有している。

【0025】

詳述すると、本実施形態の二次電池１において、正極３、負極４、及びセパレータ５は、シート状の外形を有して積層される。そして、これら正極３、負極４、及びセパレータ５の積層体を捲回することにより、正極３と負極４との間にセパレータ５を挟み込む状態で、その径方向に正負の電極とセパレータ５とが交互に並ぶ電極体１０が形成されている。

【0026】

また、本実施形態のケース２０は、扁平略四角箱状のケース本体２１と、このケース本体２１の開口端２１ｘを閉塞する蓋部材２２と、を備えている。そして、本実施形態の電極体１０は、このケース２０の箱形状に対応する扁平した外形を有するものとなっている。

【0027】

さらに詳述すると、図２に示すように、本実施形態の二次電池１において、正極３及び負極４は、それぞれ、シート状の外形を有した集電体３１と、この集電体３１上に積層された電極活物質層３２と、を備えた電極シート３５としての構成を有する。

【0028】

具体的には、正極３用の電極シート３５Ｐについては、その正極集電体３１Ｐを構成するアルミニウム等を素材とした基材３６Ｐ上に、正極活物質となるリチウム遷移金属酸化物を含んだ合材ペースト３７Ｐが塗工される。また、負極４用の電極シート３５Ｎについては、その負極集電体３１Ｎを構成する銅等を素材とした基材３６Ｎ上に、負極活物質となる炭素系材料を含んだ合材ペースト３７Ｎが塗工される。更に、これらの合材ペースト３７Ｐ，３７Ｎには、それぞれ、結着材が含まれている。そして、本実施形態の二次電池１においては、これらの合材ペースト３７Ｐ，３７Ｎが乾燥することで、その正負の電極シート３５Ｐ，３５Ｎに対して、それぞれ、その対応する正極活物質層３２Ｐ及び負極活物質層３２Ｎが形成される構成となっている。

【0029】

更に、本実施形態の二次電池１において、これら正負の電極シート３５Ｐ，３５Ｎは、それぞれ、帯状に整形される。そして、本実施形態の電極体１０は、セパレータ５を挟んで積層された正負の電極シート３５Ｐ，３５Ｎが、その帯形状の幅方向（図２中、左右方向）に延びる捲回軸Ｌ周りに捲回される構成になっている。

【0030】

尚、図２中においては、その正極３を構成する電極シート３５Ｐを内側に捲き込むかたちで、セパレータ５及び各電極シート３５が捲回されている。但し、この図は、電極体１０の構造を示す一例であり、その負極４を構成する電極シート３５Ｎを内側に捲き込むかたちで、これらのセパレータ５及び各電極シート３５が捲回される場合もある。そして、これにより、その電極体１０の最外殻に配置される電極シート３５が、正極３を構成する電極シート３５Ｐであるか、又は負極４を構成する電極シート３５Ｎであるかが決定される。

【0031】

また、図１～図３に示すように、ケース２０の蓋部材２２には、ケース２０の外側に突出する正極端子３８Ｐ及び負極端子３８Ｎが設けられている。更に、各電極シート３５には、それぞれ、その集電体３１上に電極活物質層３２が形成されていない未塗工部３９が形成されている。そして、本実施形態の二次電池１は、これらの未塗工部３９を利用して、その正極３を構成する電極シート３５Ｐと正極端子３８Ｐとが電気的に接続され、及び、その負極４を構成する電極シート３５Ｎと負極端子３８Ｎとが電気的に接続される構成となっている。

【0032】

具体的には、本実施形態の電極体１０は、その捲回軸Ｌが長尺略矩形板状をなす蓋部材２２の長手方向（図１中、左右方向）に沿う状態で、ケース２０内に収容される。更に、この状態で、その正極３を構成する電極シート３５Ｐの未塗工部３９Ｐと正極端子３８Ｐとが接続部材４０Ｐを介して接続される。そして、同じく、その負極４を構成する電極シート３５Ｎの未塗工部３９Ｎと負極端子３８Ｎとが接続部材４０Ｎを介して接続される構成となっている。

【0033】

更に、このケース２０内には、電解液４１が注入される。即ち、リチウムイオン二次電池としての構成を有する二次電池１の電解液４１には、有機溶媒中に支持塩となるリチウム塩を溶解させたものが用いられる。そして、本実施形態の二次電池１は、これにより、そのケース２０内に封缶された電極体１０に対して電解液４１が含浸される構成になっている。

【0034】

（合材層、絶縁層、及び混在層）
次に、本実施形態の二次電池１を構成する電極体１０、詳しくは、その電極シート３５の基材上に積層される合材層及び絶縁層、並びに混在層について説明する。

【0035】

図４に示すように、本実施形態の二次電池１において、電極体１０を構成する電極シート３５の電極活物質層３２は、上記のように、集電体３１となる基材３６上に電極活物質を含んだ合材ペースト３７を塗工してなる合材層５０としての構成を有している。

【0036】

詳述すると、図４中に示す電極シート３５は、正極集電体３１Ｐとなる基材３６Ｐ上に形成された正極活物質層３２Ｐを有する正極３用の電極シート３５Ｐである。また、この電極シート３５は、その合材層５０に隣接して、基材３６上に設けられた絶縁層６０を備えている。即ち、この絶縁層６０は、帯状の箔形状をなす電極シート３５の第１端部３５ａに設定された未塗工部３９を部分的に覆う位置に形成されている。尚、本実施形態の電極シート３５において、この絶縁層６０が設けられた第１端部３５ａとは反対側の第２端部３５ｂには、電極シート３５を帯状に整形する際、その基材３６及び合材層５０を一体に切断した切断面３５ｓが形成されている。そして、本実施形態の二次電池１においては、その絶縁層６０もまた、基材３６上に絶縁物質を含んだ絶縁ペースト６１を塗工することにより形成されている。

【0037】

具体的には、図５に示すように、本実施形態の二次電池１においては、基材３６に対して、その合材ペースト３７及び絶縁ペースト６１が同時に塗工される（ステップ１０１）。尚、これら合材ペースト３７及び絶縁ペースト６１の塗工は、両者の間に、僅かに隙間を空けた状態で行われる。そして、これらの合材ペースト３７及び絶縁ペースト６１が乾燥することで、その基材３６上に、互いに隣接した合材層５０及び絶縁層６０が形成される構成となっている（ステップ１０２）。

【0038】

また、図４に示すように、本実施形態の電極シート３５は、その合材層５０と絶縁層６０との境界領域αに、基材３６上に塗布された合材ペースト３７及び絶縁ペースト６１が混合することにより形成される混在層６５を有している。即ち、基材３６上に塗布された合材ペースト３７及び絶縁ペースト６１が流動することにより、その合材層５０と絶縁層６０との境界領域αが形成される。そして、本実施形態の電極シート３５においては、この境界領域αに延在する合材層５０ｘ及び絶縁層６０ｘの重複範囲β０に、その混在層６５が形成されている。

【0039】

詳述すると、合材層５０と絶縁層６０との境界領域αにおいては、基材３６の表面３６ｓを、その境界領域αに延在する絶縁層６０ｘが覆うとともに、この絶縁層６０ｘの上方に、その合材層５０ｘが重複して延在する。そして、本実施形態の電極シート３５は、これら合材層５０ｘと絶縁層６０ｘとの重複範囲β０において、その合材層５０ｘと絶縁層６０ｘとの間に形成された混在層６５を有している。

【0040】

この混在層６５については、例えば、その含有する絶縁物質量が、絶縁層６０における平均濃度の３０％～７０％であり、且つ、その含有する電極活物質量が、合材層５０における平均濃度の３０％～７０％である部分と定義することができる。尚、この場合における「～」は、その前後に記載された「下限値及び上限値」を含む範囲を示すものとする（以下、同様）。

【0041】

また、本実施形態の電極シート３５において、この混在層６５は、その絶縁層６０ｘが基材３６の表面３６ｓを覆う範囲内に形成される。詳しくは、この混在層６５は、合材層５０ｘと絶縁層６０ｘとの重複範囲β０の略全域に亘って形成されている。そして、本実施形態の電極シート３５は、これにより、境界領域αの略全域に亘って、その合材層５０ｘと絶縁層６０ｘとの間に延在する混在層６５を有する構成となっている。

【0042】

さらに詳述すると、本実施形態の電極シート３５において、その境界領域αに延在する合材層５０ｘは、絶縁層６０が設けられた基材３６の端部３６ａ側（図４中、左側）に向かって徐々に厚みＤが薄くなる合材傾斜部７０を形成する。更に、この合材傾斜部７０の形成範囲γにおいては、絶縁層６０ｘによって、その基材３６の表面３６ｓが覆われている。そして、本実施形態の電極シート３５は、この合材傾斜部７０の形成範囲γを超えて、その絶縁層６０ｘが合材層５０ｘの下方に延在しない構成となっている。

【0043】

即ち、本実施形態の電極シート３５においては、絶縁層６０よりも合材層５０の方が、その基材３６上の厚みＤが厚くなっている。また、これにより、基材３６上に塗布された合材ペースト３７が、その絶縁層６０が形成される基材３６の端部３６ａ側に流動する。そして、これにより、その合材層５０の縁部に位置する境界領域αに上記のような合材傾斜部７０が形成される。

【0044】

また、このような合材ペースト３７の流動による薄肉化の影響が少ない合材傾斜部７０の非形成範囲には絶縁層６０ｘが形成されないことで、合材層５０が十分な厚みＤを有する合材傾斜部７０の非形成範囲については、その全域が有効な電極領域となる。そして、本実施形態の二次電池１は、これにより、その優れた電池性能を確保することのできる構成となっている。

【0045】

（合材層、絶縁層、及び混在層の形成方法）
次に、本実施形態における電極体１０の製造方法として、上記のような積層構造を有した合材層５０、絶縁層６０、及び混在層６５の形成方法について説明する。

【0046】

図６に示すように、本実施形態の二次電池１においては、基材３６上に塗工する合材ペースト３７及び絶縁ペースト６１を調整することで、その境界領域αに、上記のような合材層５０、絶縁層６０、及び混在層６５の積層構造が形成される。

【0047】

詳述すると、基材３６上に合材ペースト３７及び絶縁ペースト６１を塗工する際には、その基材３６上に塗布された状態での流動性が、合材ペースト３７よりも絶縁ペースト６１の方が高くなるように調整される。そして、これにより、合材層５０と絶縁層６０との境界領域αにおいて、その基材３６上に塗布された絶縁ペースト６１が、合材ペースト３７の下方に潜り込みやすくなっている。

【0048】

更に、物性値としては、その低せん断速度領域の粘度μが、合材ペースト３７よりも絶縁ペースト６１の方が低くなるように調整される。そして、合材ペースト３７に含まれる電極活物質及び絶縁ペースト６１に含まれる絶縁物質の各粒子径Ｒについては、合材ペースト３７よりも絶縁ペースト６１の方が小さくなるように調整される。

【0049】

また、基材３６上に塗工する単位面積当たりの塗布量δについて、絶縁ペースト６１よりも合材ペースト３７の方が多くなるように調整される。尚、この場合における「単位面積当たりの塗布量」は、例えば、所謂「目付重量」により表される。そして、この「目付重量」については、例えば、その絶縁ペースト６１と合材ペースト３７との比が、「１：２」～「１：５」の範囲となるように調整することが望ましい。

【0050】

更に、結着材の含有比率εについては、合材ペースト３７よりも絶縁ペースト６１の方が大きくなるように設定される。含有比率εの値としては、例えば、絶縁ペースト６１については、その含有比率εを「２．５ｗｔ％」以上とし、合材ペースト３７については、その含有比率εを「０．１ｗｔ％」～「１．０ｗｔ％」とするとよい。尚、「ｗｔ％」は「重量パーセント」である。即ち、これら合材ペースト３７及び絶縁ペースト６１に含まれる結着材の含有比率εは、これらの合材ペースト３７及び絶縁ペースト６１が乾燥することにより、その合材層５０及び絶縁層６０に含まれる結着成分の含有比率ε´となる。そして、本実施形態の電極シート３５は、これにより、その絶縁層６０の結着強度を高める構成となっている。

【0051】

（作用）
次に、上記のような合材層５０、絶縁層６０、及び混在層６５の積層構造を有する電極シート３５の作用について説明する。

【0052】

図７～図９に示す比較例の各電極シート８０ａ～８０ｃは、何れも、その合材層５０と絶縁層６０との境界領域αに混在層６５を有していない。そして、本実施形態の電極シート３５は、この点において、これら比較例の電極シート８０ａ～８０ｃよりも、その境界領域αに延在する合材層５０ｘの結着強度が高い構成となっている。

【0053】

即ち、基材３６上に塗布された合材ペースト３７の流動により絶縁層６０との境界領域αに延在する合材層５０ｘは、この合材層５０ｘが形成する合材傾斜部７０の基端７０ｂ側から先端７０ａ側に向かって、その厚みＤが徐々に薄くなっている。このため、合材傾斜部７０の形成範囲γにおいては、合材ペースト３７の乾燥時、この合材ペースト３７に含まれる結着材の分布にムラが生じやすい。更に、合材ペースト３７については、その電極活物質の含有量が電池性能に直結するため、結着材の含有比率εを増やすことが難しいという問題がある。そして、これにより、上記比較例の各電極シート８０ａ～８０ｃにおいては、その境界領域αに延在する合材層５０ｘの結着強度が低下しやすくなっている。

【0054】

特に、図７に示す比較例の電極シート８０ａは、境界領域αに延在して基材３６の表面３６ｓを覆う合材層５０ｘの上方に絶縁層６０ｘが重複して延在する構成となっている。このため、この比較例の電極シート８０ａにおいては、その合材層５０ｘと絶縁層６０ｘとの重複範囲β１に加え、その基材３６の表面３６ｓを合材層５０ｘが覆う範囲β２においても、その結着強度の低下が生じやすくなっている。

【0055】

この点、図４に示すように、本実施形態の電極シート３５は、境界領域αに延在する絶縁層６０ｘが、合材傾斜部７０の形成範囲γにおいて、その基材３６の表面３６ｓを略全域に亘って覆う構成となっている。即ち、絶縁層６０については、その絶縁ペースト６１に絶縁性能を担保することのできる量の絶縁物質が含まれていればよい。このため、結着材の含有量を増やして、その結着強度を高めることが可能である。そして、本実施形態の電極シート３５は、これにより、基材３６の表面３６ｓを覆う絶縁層６０が、その基材３６に対して強く結着する構成となっている。

【0056】

更に、合材層５０ｘ及び絶縁層６０ｘの重複範囲β０に形成される混在層６５は、その下方に位置する絶縁層６０ｘ及び上方に位置する合材層５０ｘと一体化しやすい。そして、本実施形態の電極シート３５は、これにより、この混在層６５が、その下方に位置する絶縁層６０ｘと上方に位置する合材層５０ｘとを強く結着させる構成となっている。

【0057】

また、図８及び図９に示す比較例の各電極シート８０ｂ，８０ｃは、合材層５０ｘと絶縁層６０ｘとの境界領域αにおいて、その基材３６の表面３６ｓを覆う絶縁層６０ｘの上方に合材層５０ｘが重複して延在する構成となっている。しかしながら、これらの各電極シート８０ａ，８０ｂもまた、その合材層５０ｘと絶縁層６０ｘとの重複範囲β０に混在層６５を有していない。このため、これらの各電極シート８０ａ，８０ｂについてもまた、その合材層５０ｘと絶縁層６０ｘとの重複範囲β０において、その結着強度の低下が生じやすくなっている。

【0058】

特に、境界領域αに延在する合材層５０ｘは、上記のように基端７０ｂから先端７０ａ側に延びる合材傾斜部７０を形成することで、その先端部５０ｘａの厚みＤが薄くなる。このため、これらの各電極シート８０ｂ，８０ｃにおいては、特に、この合材層５０ｘの先端部５０ｘａにおいて、その結着強度の低下が生じやすくなっている。

【0059】

この点、図４に示すように、本実施形態の電極シート３５においては、このような合材層５０ｘの先端部５０ｘａについても、その下方に位置する絶縁層６０ｘとの間に混在層６５が形成されている。そして、本実施形態の電極シート３５は、これにより、その厚みＤが薄くなりやすい合材層５０ｘの先端部５０ｘａについても、高い結着強度を確保することのできる構成となっている。

【0060】

また、図８に示す比較例の電極シート８０ｂは、境界領域αに延在する合材層５０ｘによって、その基材３６の表面３６ｓが覆われた範囲β２を有している。このため、この電極シート８０ｂもまた、その基材３６の表面３６ｓを合材層５０ｘが覆う範囲β２に結着強度の低下が生じやすくなっている。

【0061】

これに対し、本実施形態の電極シート３５は、上記のように、合材傾斜部７０の形成範囲γにおいては、絶縁層６０ｘによって、その基材３６の表面３６ｓが覆われている（図４参照）。そして、これにより、その境界領域αに延在する合材層５０ｘの高い結着強度を確保する構成となっている。

【0062】

更に、図９に示す比較例の電極シート８０ｃにおいては、合材傾斜部７０の形成範囲γを超えて、その絶縁層６０ｘが合材層５０ｘの下方に延在する。そして、この絶縁層６０ｘの先端部６０ｘａが、本来、電極領域として利用することのできる合材傾斜部７０の非形成範囲に侵入して、その基材３６の表面３６ｓを覆う構成となっている。

【0063】

この点についても、図４に示すように、本実施形態の電極シート３５は、合材傾斜部７０の形成範囲γを超えて、その絶縁層６０ｘが合材層５０ｘの下方に延在しない構成になっている。そして、これにより、その合材傾斜部７０の非形成範囲を有効な電極領域として利用することで、優れた電池性能を確保することが可能になっている。

【0064】

次に、本実施形態の効果について説明する。
（１）二次電池１の電極体１０を構成する電極シート３５は、集電体３１となる基材３６と、この基材３６上に電極活物質を含んだ合材ペースト３７を塗工してなる合材層５０と、を備える。そして、電極シート３５は、この合材層５０に隣接して基材３６上に絶縁物質を含んだ絶縁ペースト６１を塗工してなる絶縁層６０を備える。また、合材層５０と絶縁層６０との境界領域αにおいては、基材３６の表面３６ｓを覆う絶縁層６０ｘの上方に合材層５０ｘが重複して延在する。更に、電極シート３５は、これらの絶縁層６０ｘと合材層５０ｘとの重複範囲β０において、その合材ペースト３７及び絶縁ペースト６１が混合することにより絶縁層６０ｘと合材層５０ｘとの間に形成される混在層６５を有する。そして、この混在層６５は、その絶縁層６０ｘが基材３６の表面３６ｓを覆う範囲内に形成される。

【0065】

即ち、結着成分の含有比率β´を高めやすい絶縁層６０ｘが基材３６の表面３６ｓを覆うことで、境界領域αに延在する絶縁層６０ｘを、その基材３６に対して強く結着させることができる。更に、この絶縁層６０ｘと合材層５０ｘとの重複範囲β０に、その下方に位置する絶縁層６０ｘ及び上方に位置する合材層５０ｘと一体化しやすい混在層６５が形成されることで、この混在層６５が、その絶縁層６０ｘと合材層５０ｘとを強く結着させる。そして、これにより、その境界領域αに延在する合材層５０ｘの結着強度を高めることができる。更に、絶縁層６０が基材３６の表面３６ｓを覆う範囲内に混在層６５が形成されることで、この混在層６５が、その基材３６の表面３６ｓを合材層５０が覆うことにより形成される電極領域を侵食しない。そして、これにより、優れた電池性能を確保することができる。

【0066】

（２）電極シート３５は、境界領域αに延在する合材層５０ｘの先端部５０ｘａと絶縁層６０ｘとの間に形成された混在層６５を備える。
即ち、境界領域αに延在する合材層５０ｘは、その先端部５０ｘａの厚みＤが薄くなりやすい。そして、これにより、この先端部５０ｘａに結着強度の低下が生じやすい傾向がある。しかしながら、上記構成によれば、合材層５０ｘの先端部５０ｘａと絶縁層６０ｘとの間に形成された混在層６５が、その合材層５０ｘの先端部５０ｘａと絶縁層６０ｘとを強く結着させる。そして、これにより、境界領域αに延在する合材層５０ｘの結着強度を高めることができる。

【0067】

（３）境界領域αに延在する合材層５０ｘは、絶縁層６０が設けられた基材３６の端部３６ａ側に向かって徐々に厚みＤが薄くなる合材傾斜部７０を形成する。そして、電極シート３５は、この合材傾斜部７０の形成範囲γにおいては、絶縁層６０ｘが基材３６の表面３６ｓを覆うとともに、その絶縁層６０ｘが、合材傾斜部７０の形成範囲γを超えて合材層５０の下方に延在しないように構成される。

【0068】

上記構成によれば、その薄肉化により結着強度の低下が生じやすい合材傾斜部７０についても高い結着強度を確保することができる。更に、基材３６の表面３６ｓを覆う絶縁層６０ｘが、電極領域として利用することのできる合材傾斜部７０の非形成範囲を侵食しない。そして、これにより、優れた電池性能を確保することができる。

【0069】

（４）合材層５０は、正極活物質層３２Ｐである。これにより、高品質な正極３用の電極シート３５Ｐを形成することができる。
（５）合材ペースト３７及び絶縁ペースト６１は、基材３６に対して同時に塗工される。

【0070】

上記構成によれば、基材３６上に塗布された合材ペースト３７及び絶縁ペースト６１が流動することで、合材層５０と絶縁層６０との境界領域αにおいて、これらの合材ペースト３７及び絶縁ペースト６１が混ざり合う状態となる。そして、これにより、簡素な構成にて、合材層５０及び絶縁層６０、並びに混在層６５の最適な積層構造を形成することができる。

【0071】

（６）合材ペースト３７よりも絶縁ペースト６１の方が、基材３６上に塗工された状態での流動性が高くなるように調整される。
上記構成によれば、基材３６上に塗布された絶縁ペースト６１が、合材ペースト３７の下方に潜り込みやすくなる。そして、これにより、境界領域αにおける合材層５０及び絶縁層６０、並びに混在層６５の最適な積層構造を形成することができる。

【0072】

（７）合材ペースト３７よりも絶縁ペースト６１の方が、低せん断速度領域の粘度μが低くなるように調整される。これにより、境界領域αにおける合材層５０及び絶縁層６０、並びに混在層６５の最適な積層構造を形成することができる。

【0073】

（８）合材ペースト３７に含まれる電極活物質及び絶縁ペースト６１に含まれる絶縁物質については、その粒子径Ｒが、合材ペースト３７よりも絶縁ペースト６１の方が小さくなるように調整される。これにより、境界領域αにおける合材層５０及び絶縁層６０、並びに混在層６５の最適な積層構造を形成することができる。

【0074】

（９）基材３６上に塗工する単位面積当たりの塗布量δが、絶縁ペースト６１よりも合材ペースト３７が多くなるように調整される。これにより、境界領域αにおける合材層５０及び絶縁層６０、並びに混在層６５の最適な積層構造を形成することができる。

【0075】

（１０）合材ペースト３７よりも絶縁ペースト６１の方が、その結着材の含有比率εが大きくなるように調整される。
上記構成によれば、優れた電池性能を確保しつつ、境界領域αに延在する合材層５０ｘの結着強度を高めることができる。

【0076】

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

【0077】

・上記実施形態では、合材層５０ｘと絶縁層６０ｘとの重複範囲β０の全域に亘って、その合材層５０ｘと絶縁層６０ｘとの間に混在層６５が延在することとした。しかし、これに限らず、必ずしも、合材層５０ｘと絶縁層６０ｘとの重複範囲β０の全域に亘って混在層６５が延在していなくともよい。但し、少なくとも合材層５０ｘの先端部５０ｘａと絶縁層６０ｘとの間には、その混在層６５が形成されていることが望ましい。

【0078】

例えば、図１０に示す別例の電極シート３５Ｂにおいては、絶縁層６０ｘの上方に合材層５０ｘが存在しない位置まで、混在層６５が延設されている。更に、この電極シート３５Ｂは、絶縁層６０ｘの上方に露出した混在層６５の先端６５ａが、合材層５０ｘの上方に延在する構成となっている。そして、この別例の電極シート３５Ｂにおいては、これにより、その境界領域αに延在する合材層５０ｘの先端部５０ｘａについて、より高い結合強度を確保することが可能になっている。

【0079】

・更に、図１１に示す別例の電極シート３５Ｃのように、合材層５０ｘと絶縁層６０ｘとの重複範囲β０の全域に亘って混在層６５が延在するとともに、この混在層６５が絶縁層６０ｘの上方に合材層５０ｘが存在しない位置まで延在する構成としてもよい。これにより、より一層、その境界領域αに延在する合材層５０ｘの結着強度を高めることができる。

【0080】

但し、混在層６５についてもまた、合材傾斜部７０の形成範囲γを超えて合材層５０ｘの下方に延在しないことが望ましい。
例えば、図１２に示す比較例の電極シート８０ｄは、合材層５０ｘと絶縁層６０ｘとの重複範囲β０を超えて延在する混在層６５の端部６５ｂが、合材傾斜部７０の非形成範囲に侵入して、その基材３６の表面３６ｓを覆う構成となっている。そして、これにより、その電極として有効に利用することのできる領域が減少することで、電池性能が低下するおそれがある。

【0081】

更に、この比較例の電極シート８０ｄにおいては、合材層５０ｘの先端部５０ｘａ側には、混在層６５が形成されていない。そして、これにより、この合材層５０ｘの先端部５０ｘａに、その結着強度の低下が生じやすくなっている。

【0082】

・また、合材傾斜部７０は、必ずしも境界領域αの全域を形成範囲γとしなくともよい。例えば、図１０及び図１１に示す別例の電極シート３５Ｂ，３５Ｃのように、境界領域αの一部に、その合材傾斜部７０が形成される構成であってもよい。

【0083】

即ち、境界領域αとは、合材層５０及び絶縁層６０、並びに混在層６５の何れか２つが互いに接する部分、つまりは境界面を含んだ基材３６上の層形成領域である。そして、その境界面が形成される過程において、上記合材傾斜部７０のように、基材３６上に塗布された合材ペースト３７及び絶縁ペースト６１が流動することにより、その層形状が変化した部分もまた、この境界領域αに含まれる。

【0084】

・上記実施形態では、基材３６に対して合材ペースト３７及び絶縁ペースト６１を同時に塗工する。更に、この際、これらの合材ペースト３７及び絶縁ペースト６１について、その基材３６上に塗布した状態での流動性、低せん断速度領域の粘度μ、粒子径Ｒ、単位面積当たりの塗布量δ、及び結着材の含有比率εを調整する。そして、これにより、合材層５０と絶縁層６０との境界領域αにおいて、これらの合材層５０及び絶縁層６０、並びに混在層６５の最適な積層構造を形成することとした。

【0085】

しかし、これに限らず、合材層５０及び絶縁層６０、並びに混在層６５の最適な積層構造を形成するための調整項目は、任意に変更してもよい。例えば、上記に列挙した各調整項目を任意に組み合わせる構成でもよい。また、これらの各調整項目の少なくとも何れか一つを調整する構成であってもよい。そして、上記以外の調整項目を加えてもよい。

【0086】

即ち、混在層６５の形成位置は、基材３６上に合材ペースト３７及び絶縁ペースト６１を塗工することにより合材層５０及び絶縁層６０を形成する際、その粘度差、粒子径、及び、塗工圧等を調整することにより制御することができる。そして、上記のような最適な積層構造を形成することが可能であれば、必ずしも、合材ペースト３７及び絶縁ペースト６１を同時に塗工しなくともよい。

【0087】

・上記実施形態では、正極集電体３１Ｐとなる基材３６Ｐ上に形成された正極活物質層３２Ｐを有する正極３用の電極シート３５Ｐを例示して、その基材３６に形成される合材層５０及び絶縁層６０、並びに混在層６５の最適な積層構造を説明した。しかし、これに限らず、負極集電体３１Ｎとなる基材３６Ｎ上に形成された負極活物質層３２Ｎを有する負極４用の電極シート３５Ｎに適用してもよい。

【0088】

・合材ペースト３７及び絶縁ペースト６１の含有成分については、電極活物質、絶縁物質、結着材を含め、適宜、変更してもよい。
・更に、上記実施形態では、セパレータ５を挟んで積層された正負の電極シート３５Ｐ，３５Ｎが捲回されることにより、その電極体１０が形成されることとした。しかし、これに限らず、複数の極板群を有した積層型の電極体１０に適用してもよい。そして、その電極体１０が適用される二次電池１は、必ずしもリチウムイオン二次電池でなくともよく、その他の非水電解質二次電池に適用してもよい。そして、非水電解質二次電池以外の二次電池に適用してもよい。

【0089】

・正極端子３８Ｐ及び負極端子３８Ｎの端子形状については、図１中に示す形状に限らず任意に変更してもよい。

【符号の説明】

【0090】

１…二次電池
１０…電極体
３１…集電体
３５…電極シート
３６…基材
３６ｓ…表面
３７…合材ペースト
５０，５０ｘ…合材層
６０，６０ｘ…絶縁層
６１…絶縁ペースト
６５…混在層
α…境界領域
β０…重複範囲

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】