特許 7503534 正極、電極体、および電池

(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】2024-06-12

(45)【発行日】2024-06-20

(54)【発明の名称】正極、電極体、および電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 4/02 20060101AFI20240613BHJP

   H01M 4/13 20100101ALI20240613BHJP

   H01M 4/66 20060101ALI20240613BHJP

   H01G 11/28 20130101ALI20240613BHJP

   H01G 11/70 20130101ALI20240613BHJP

【ＦＩ】

H01M4/02 Z

H01M4/13

H01M4/66 A

H01G11/28

H01G11/70

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021196261

(22)【出願日】2021-12-02

(65)【公開番号】P2023082463

(43)【公開日】2023-06-14

【審査請求日】2023-01-05

(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】100117606

【弁理士】

【氏名又は名称】安部 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100136423

【弁理士】

【氏名又は名称】大井 道子

(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】河合 秀将

(72)【発明者】

【氏名】太田 圭祐

(72)【発明者】

【氏名】前田 和宏

(72)【発明者】

【氏名】中井 晴也

(72)【発明者】

【氏名】野中 太貴

【審査官】小川 進

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１８１６３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／１７６１６１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０２１－０２６８８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１３６１１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０７９６６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ４／０２

Ｈ０１Ｍ ４／１３

Ｈ０１Ｍ ４／６６

Ｈ０１Ｇ １１／２８

Ｈ０１Ｇ １１／７０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

正極集電箔と、
前記正極集電箔の両面に形成された正極活物質層と、
前記正極集電箔の一方の表面で前記正極活物質層と隣接して形成された第１の保護層と、を備えた正極であって、
前記正極集電箔は、少なくとも一方の端部に、前記正極集電箔が露出した正極集電箔露出部を有し、
前記第１の保護層は、前記正極集電箔露出部と、前記正極活物質層との間に位置しており、
前記第１の保護層は、前記正極活物質層側から前記正極集電箔露出部側に向かって厚みが小さくなるように形成された傾斜部を有し、
前記傾斜部は、前記傾斜部の前記正極集電箔の表面に対する角度が一定または前記正極集電箔露出部側に向かって小さくなるように形成されており、
さらに、前記正極集電箔の前記第１の保護層が形成された表面の反対側の表面には、前記正極活物質層と前記正極集電箔露出部との間に第２の保護層が形成されており、
前記第１の保護層の前記傾斜部における平均厚みは、前記傾斜部の位置に対応する前記第２の保護層の平均厚みよりも大きい、正極。

【請求項2】

前記第１の保護層の前記傾斜部の傾斜方向に沿った断面において、前記傾斜部における前記第１の保護層の最大厚みＴ_ｍａｘは、前記傾斜部における前記第１の保護層の最小厚みＴ_ｍｉｎよりも２倍以上大きい、請求項１に記載の正極。

【請求項3】

請求項１または２に記載の正極と、負極とを含む、電極体。

【請求項4】

請求項３に記載の電極体を備える、電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、正極、電極体、および電池に関する。

【背景技術】

【0002】

電池に用いられる電極体は、例えば、シート状の正極と、シート状の負極とが、セパレータを介して積層されて構成されている。典型的には、正極および負極は、金属製の集電箔と、当該集電箔上に設けられた活物質層とを有している。正極および負極の端部には、集電箔露出部が設けられており、正極および負極それぞれにおいて、積層された複数の集電箔露出部が束ねられて溶接されている。例えば、特許文献１には、集電箔露出部として集電箔の一辺から突出した形状のタブを有する電極が開示されており、当該電極が積層された電極組立体において、積層された複数のタブを積層方向に沿って寄せ集め、溶接する技術が開示されている。また、特許文献２には、テープを用いて集電タブを寄せ集める技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－４８４６号公報

【文献】特開２０１９－２０７７９４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、集電箔露出部（例えば集電タブ）は、薄い金属箔が露出している部分であるため、電極（正極および負極）の搬送時および加工時（例えば集電箔露出部の溶接時）に、シワ、折れ曲がり、破れ等が生じ易い傾向がある。本発明者らが検討したところ、この一因は、集電箔露出部の傾き方向のばらつきであることが見出された。

【0005】

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、集電箔露出部の傾きが制御された正極を提供することを主な目的とする。また、当該正極を備える電極体ならびに当該電極体を備える電池を提供することを他の目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明者らは、集電箔露出部の傾きを制御するために、正極活物質層の正極集電箔露出部側に設けられる保護層に注目した。正極が備える保護層は、一般に、正極と負極との短絡を防止するなどの機能を有している。本発明者らは、かかる保護層に付加的な機能をもたせるため、当該保護層の形状について鋭意検討し、本発明を完成させた。

【0007】

ここで開示される正極は、正極集電箔と、上記正極集電箔の両面に形成された正極活物質層と、上記正極集電箔の一方の表面で上記正極活物質層と隣接して形成された第１の保護層と、を備えている。上記正極集電箔は、少なくとも一方の端部に、上記正極集電箔が露出した正極集電箔露出部を有し、上記第１の保護層は、上記正極集電箔露出部と、上記正極活物質層との間に位置しており、上記第１の保護層は、上記正極活物質層側から上記正極集電箔露出部側に向かって厚みが小さくなるように形成された傾斜部を有している。上記傾斜部は、上記傾斜部の上記正極集電箔の表面に対する角度が一定または上記正極集電箔露出部側に向かって小さくなるように形成されている。

【0008】

上記正極では、第１の保護層が正極集電箔の表面に対する角度が一定または上記正極集電箔露出部側に向かって小さくなるような傾斜部を有している。かかる構成は、第１の保護層形成用ペーストが正極集電箔の表面に塗工されたときの形状に由来する。かかる形状を有する第１の保護層形成用ペーストを乾燥させると、上記傾斜部の正極集電箔露出部側に位置に塗工された第１の保護層形成用ペーストは、塗工された当該ペーストの厚みがより大きい方向（正極活物質層側）に向かって収縮する力が働く。このとき、当該ペーストが収縮する力の方向が正極集電箔の表面に対して鋭角になる。そのため、第１の保護層形成用ペーストが乾燥させた際に、正極集電箔露出部が鋭角方向に引っ張られる力が生じる。これにより、正極集電箔露出部を第１の保護層が形成された表面側に傾斜させることができるため、正極集電箔露出部の傾き方向を制御することができる。

【0009】

ここで開示される正極の好ましい一態様では、さらに、上記正極集電箔の上記第１の保護層が形成された表面の反対側の表面には、上記正極活物質層と上記正極集電箔露出部との間に第２の保護層が形成されており、上記第１の保護層の上記傾斜部における平均厚みは、上記傾斜部の位置に対応する上記第２の保護層の平均厚みよりも大きい。これにより、第２の保護層よりも第１の保護層側に傾斜させる力がより大きくなり、好適に正極集電箔露出部の傾き方向を制御し易くなる。

【0010】

ここで開示される正極の好ましい一態様では、上記第１の保護層の上記傾斜部の傾斜方向に沿った断面において、上記傾斜部における上記第１の保護層の最大厚みＴ_ｍａｘは、上記傾斜部における上記第１の保護層の最小厚みＴ_ｍｉｎよりも２倍以上大きい。上記最大厚みＴ_ｍａｘと、上記最小厚みＴ_ｍｉｎとの差が大きいほど、塗工された第１の保護層形成用ペーストを乾燥させたとき、最小厚みＴ_ｍｉｎにおけるペーストが収縮する力の正極集電箔の表面に対する角度が大きくなり、正極集電箔露出部をより傾斜させやすくすることができる。

【0011】

また、本開示により、ここで開示される正極と、負極とを備える電極体が提供される。かかる電極体では、正極集電箔露出部を任意の方向に調整することができるため、正極集電箔露出部を束ねるための負荷が軽減され、シワや破れの発生を防止することができる。

【0012】

また、本開示により、ここで開示される電極を備える電池が提供される。かかる電池では、正極集電箔露出部のシワや破れが防止されているため、電池の品質信頼性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】一実施形態に係る電池の構成を模式的に示す断面図である。

【図2】一実施形態に係る電池の電極体の構成を模式的に示す分解図である。

【図3A】一実施形態に係る正極の第１の保護層形成用ペースト塗工後且つ乾燥前の正極集電箔露出部付近の構成を模式的に示す模式図である。

【図3B】一実施形態に係る正極の正極集電箔露出部付近の構成を模式的に示す模式図である。

【図4】一実施形態に係る正極の製造方法の一例を示す模式図である。

【図5】一実施形態に係る正極を備える捲回電極体の積層面を示す断面図である。

【図6】他の実施形態に係る電極体の構成を模式的に示す分解図である。

【図7】第１変形例に係る正極の構成を模式的に示す図３Ａ対応図である。

【図8】第２変形例に係る正極の構成を模式的に示す図３Ａ対応図である。

【図9】第３変形例に係る正極の構成を模式的に示す図３Ａ対応図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、ここで開示される技術について詳細に説明する。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も実施に必要な事柄は、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の内容は、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。

【0015】

なお、各図面は模式的に描かれており、寸法関係（長さ、幅、厚み等）は実際の寸法関係を反映するものではない。また、以下に説明する図面において、同じ作用を奏する部材、部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略または簡略化することがある。
また、本明細書において、数値範囲を「Ａ～Ｂ（ここでＡ、Ｂは任意の数値）」と記載している場合は、「Ａ以上Ｂ以下」を意味すると共に、「Ａを超えてＢ未満」、「Ａを超えてＢ以下」、および「Ａ以上Ｂ未満」の意味を包含する。

【0016】

本明細書において、「電池」とは、電気エネルギーを取り出し可能な蓄電デバイス全般を指す用語であって、一次電池と二次電池とを包含する概念である。また、本明細書において「二次電池」とは、繰り返し充放電が可能な蓄電デバイス全般を指す用語であって、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池等のいわゆる蓄電池（化学電池）と、電気二重層キャパシタ等のキャパシタ（物理電池）と、を包含する概念である。

【0017】

図１は、一実施形態に係る電池１００の構成を模式的に示す断面図である。電池１００は、電池ケース３０の内部に、扁平形状の電極体（捲回電極体）２０と、非水電解質（図示せず）とが収容されることで構築される角形の密閉型電池である。ここでは、電池１００はリチウムイオン二次電池である。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が備えられている。また、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が設けられている。さらに、電池ケース３０には、非水電解質を注入するための注入口（図示せず）が設けられている。電池ケース３０の材質は、高強度であり軽量で熱伝導性が良い金属材料であることが好ましい。このような金属材料として、例えば、アルミニウムやスチール等が挙げられる。

【0018】

図２は、一実施形態に係る電池１００の電極体２０の構成を模式的に示す分解図である。図２に示されるように、電極体２０は、長尺シート状の正極５０と、長尺シート状の負極６０とが、２枚の長尺シート状のセパレータ７０を介して積層され、捲回軸ＷＬを中心として捲回された捲回電極体である。詳細は後述するが、正極５０は、正極集電箔５２と、該正極集電箔５２の両面の長手側方向に形成された正極活物質層５４と、正極活物質層５４に隣接して形成された第１の保護層５６とを備えている。正極集電箔５２の捲回軸ＷＬ方向（即ち、上記長手側方向に直交するシート幅方向）の片側の縁部には、該縁部に沿って帯状に正極活物質層５４が形成されずに正極集電箔５２が露出した部分（即ち、正極集電箔露出部５２ａ）が設けられている。第１の保護層５６は、正極集電箔露出部５２ａと、正極活物質層５４との間に位置している。負極６０は、負極集電箔６２と、該負極集電箔６２の片面または両面（ここでは両面）の長手側方向に形成された負極活物質層６４とを備えている。負極集電箔６２の捲回軸ＷＬ方向の片側の反対側の縁部には、該縁部に沿って帯状に負極活物質層６４が形成されずに負極集電箔６２が露出した部分（即ち、負極集電箔露出部６２ａ）が設けられている。正極集電箔露出部５２ａには正極集電板４２ａが接合されており、負極集電箔露出部６２ａには負極集電板４４ａが接合されている（図１参照）。正極集電板４２ａは、外部接続用の正極端子４２と電気的に接続されており、電池ケース３０の内部と外部との導通を実現している。同様に、負極集電板４４ａは、外部接続用の負極端子４４と電気的に接続されており、電池ケース３０の内部と外部との導通を実現している（図１参照）。なお、正極端子４２と正極集電板４２ａとの間または負極端子４４と負極集電板４４ａとの間に、電流遮断機構（ＣＩＤ）を設置してもよい。

【0019】

正極５０を構成する正極集電箔５２としては、例えば、アルミニウム箔等が挙げられる。正極活物質層５４は正極活物質を含む。正極活物質としては、リチウムイオン二次電池に用いられる公知の正極活物質を用いてよく、例えば層状構造、スピネル構造、オリビン構造等を有するリチウム複合金属酸化物（例えば、ＬｉＮｉ_１／３Ｃｏ_１／３Ｍｎ_１／３Ｏ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＦｅＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＮｉ_０．５Ｍｎ_１．５Ｏ_４，ＬｉＣｒＭｎＯ_４、ＬｉＦｅＰＯ_４等）が挙げられる。また、正極活物質層５４は、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（グラファイト等）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。
正極活物質層５４は、正極活物質と、必要に応じて用いられる材料（導電材、バインダ等）とを適当な溶媒（例えばＮ－メチル－２－ピロリドン：ＮＭＰ）に分散させ、ペースト状（またはスラリー状）の組成物を調製し、該組成物の適当量を正極集電箔５２の表面に塗工し、乾燥することによって形成することができる。

【0020】

負極６０を構成する負極集電箔６２としては、例えば、銅箔等が挙げられる。負極活物質層６４は、負極活物質を含む。負極活物質としては、例えば黒鉛、ハードカーボン、ソフトカーボン等の炭素材料を使用し得る。また、負極活物質層６４は、バインダ、増粘剤等をさらに含んでいてもよい。バインダとしては、例えばスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）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。
負極活物質層６４は、例えば、負極活物質と必要に応じて用いられる材料（バインダ等）とを適当な溶媒（例えばイオン交換水）に分散させ、ペースト状（またはスラリー状）の組成物を調製し、該組成物の適当量を負極集電箔６２の表面に塗工し、乾燥することによって形成することができる。

【0021】

セパレータ７０としては、従来からリチウムイオン二次電池に用いられるものと同様の各種微多孔質シートを用いることができ、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等の樹脂から成る微多孔質樹脂シートが挙げられる。かかる微多孔質樹脂シートは、単層構造であってもよく、二層以上の複層構造（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。また、セパレータ７０は、耐熱層（ＨＲＬ）を備えていてもよい。

【0022】

非水電解質は従来のリチウムイオン二次電池と同様のものを使用可能であり、例えば、有機溶媒（非水溶媒）中に、支持塩を含有させた非水電解液を用いることができる。非水溶媒としては、カーボネート類、エステル類、エーテル類等の非プロトン性溶媒を用いることができる。なかでも、カーボネート類、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、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）等を好適に採用し得る。あるいは、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）のようなフッ素化カーボネート等のフッ素系溶媒を好ましく用いることができる。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。支持塩としては、例えば、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣｌＯ_４等のリチウム塩を好適に用いることができる。支持塩の濃度は、特に限定されるものではないが、０．７ｍｏｌ／Ｌ以上１．３ｍｏｌ／Ｌ以下程度が好ましい。
なお、上記非水電解質は、本技術の効果を著しく損なわない限りにおいて、上述した非水溶媒、支持塩以外の成分を含んでいてもよく、例えば、ガス発生剤、被膜形成剤、分散剤、増粘剤等の各種添加剤を含み得る。

【0023】

図３Ａは、一実施形態に係る正極５０の第１の保護層形成用ペースト塗工後且つ乾燥前の正極集電箔露出部５２ａ付近の構成を模式的に示す模式図である。図３Ｂは、一実施形態に係る正極５０の正極集電箔露出部５２ａ付近の構成を模式的に示す模式図である。図３Ａは、塗工されたペーストを乾燥させる前の構成（正極前駆体）を示しているが、説明のため、図３Ｂに示す乾燥後に形成される正極５０の符号に対応した符号を付している。図３Ａおよび３Ｂは、後述する第１の保護層５６の傾斜部５６ａの傾斜方向に沿った正極５０の断面を示している。換言すれば、正極集電箔５２の長手側方向と直交するように正極５０を切断したときの断面を示している。なお、以下の説明で「正極の断面」と記載される場合には、かかる断面のことを指す。

【0024】

図３Ｂに示すように、本実施形態では、正極５０は、正極集電箔５２と、正極活物質層５４と、第１の保護層５６と、第２の保護層５８とを備えている。また、正極集電箔露出部５２ａは、第１の保護層５６が形成された表面側に傾斜している。なお、第２の保護層５８は、必須の構成ではなく、他の実施形態において省略してもよい。

【0025】

第１の保護層５６は、正極活物質層５４に隣接して形成されている。第１の保護層５６は、正極活物質層５４側から正極集電箔露出部５２ａに向かって厚みが小さくなるように形成された傾斜部５６ａと、傾斜部５６ａよりも正極集電箔露出部５２ａ側に形成された平坦部５６ｃと、傾斜部５６ａと平坦部５６ｃとの境界部に存在する傾斜誘導部５６ｂとを有している。

【0026】

ここで開示される正極５０の製造方法は、例えば、第１の保護層形成用ペーストを塗工する工程（以下「塗工工程）ともいう）、および、塗工された第１の保護層形成用ペーストを乾燥させる工程（以下「乾燥工程」ともいう）を含む。

【0027】

塗工工程では、図３Ａのように、第１の保護層形成用ペーストを傾斜部５６ａ、平坦部５６ｃが形成されるように塗工する。本実施形態では、傾斜部５６ａは、正極集電箔５２の表面に対して（図３Ａ中のベースラインＢＬに対して）、角度が一定になるように形成されている。かかる角度は、特に制限されるものではないが、例えば、１０°～８０°であって、２０°～７０°、３０°～６０°、４０°～５０°であり得る。なお、かかる角度は、図３Ａに示されるような正極の断面における角度のことをいう。

【0028】

本実施形態では、第１の保護層５６において、一定の角度を有する傾斜部５６ａと平坦部５６ｃとの境界に傾斜誘導部５６ｂが存在している。換言すれば、正極５０の断面において、傾斜誘導部５６ｂを境にして、第１の保護層５６の表面の正極集電箔５２の表面に対する角度が変化している。第１の保護層５６が傾斜部５６ａを備えることで、塗工された第１の保護層形成用ペーストを乾燥させた際に、傾斜部５６ａにおける第１の保護層形成用ペーストの収縮する力が、傾斜部５６ａの中央付近に向かうようになる。具体的には、傾斜部５６ａの正極集電箔露出部側に位置する第１の保護層形成用ペーストは、厚みがより大きい正極活物質層５４側に向かって収縮する力が働き、このとき、収縮する力の方向が正極集電箔５２の表面に対して鋭角になる（図３Ａ中の矢印参照）。そのため、第１の保護層形成用ペーストが乾燥して収縮する際に、正極集電箔露出部５２ａがかかる鋭角方向に引っ張られる。これにより、第１の保護層５６が塗工された部分を起点に、正極集電箔露出部５２ａを第１の保護層５６が形成された表面側に傾斜させることができる（図３Ｂ中、矢印参照）。

【0029】

図４は、本実施形態に係る正極５０の製造方法の一例を示す模式図である。図４は、ダイヘッド２００を用いて、正極集電箔５２の表面に正極活物質層形成用ペーストおよび第１の保護層形成用ペーストを塗工する方法を模式的に示している。第１の保護層５６の形状は、第１の保護層形成用ペーストの塗工時に概ね決定することができる。

【0030】

ダイヘッド２００は、活物質層形成用ペースト吐出口２１０と、保護層形成用ペースト吐出口２２０と、これら吐出口を仕切る隔壁２３０とを備えている。活物質層形成用ペースト吐出口２１０には正極活物質層形成用ペーストが充填されており、保護層形成用ペースト吐出口２２０には、第１の保護層形成用ペーストが充填されている。ここでは、隔壁２３０の活物質層形成用ペースト吐出口２１０側の側壁２３２は、正極集電箔５２の長手側方向（図４中、上下方向）と平行となるように構成されている。また、隔壁２３０の保護層形成用ペースト吐出口２２０側の側壁２３４は、活物質層形成用ペースト吐出口２１０側の側壁２３２に対して鋭角（例えば、５°～５０°、好ましくは１０°～３０°）になるように構成されている。ダイヘッド２００は、正極活物質層形成用ペーストおよび第１の保護層形成用ペーストを同時に吐出している。かかる構成により、正極集電箔５２上で、第１の保護層形成用ペーストが正極活物質層形成用ペーストとぶつかるように吐出される（図４の矢印参照）。これにより、第１の保護層形成用ペーストと正極活物質層形成用ペーストとがぶつかった部分では、第１の保護層形成用ペーストが盛り上がるように塗工されるため、傾斜部５６ａが形成される。

【0031】

ダイヘッド２００の吐出口の端部における隔壁２３０の幅Ｗ１を調整することで、第１の保護層５６の傾斜部５６ａの形状を調整することができる。隔壁２３０の幅Ｗ１は、特に制限されるものではないが、例えば、０μｍ～３０００μｍであって、好ましくは４００μｍ～１０００μｍである。隔壁２３０の幅Ｗ１が１０００μｍ以下であれば、第１の保護層形成用ペーストと正極活物質層形成用ペーストとが正極集電箔５２上でぶつかりやすくなり、傾斜部５６ａを安定的に形成することができる。また、隔壁２３０の強度の観点から、隔壁２３０の幅Ｗ１が４００μｍ以上であるとよい。なお、隔壁２３０の幅Ｗ１が０μｍの場合は、隔壁２３０の活物質層形成用ペースト吐出口２１０側の側壁２３２と、保護層形成用ペースト吐出口２２０側の側壁２３４とが吐出口の端部で直接接触している形状（即ち、隔壁２３０の端部が尖っている形状）を示す。

【0032】

乾燥工程は、公知方法に従って行うことができ、乾燥温度および乾燥時間は正極活物質層形成用ペーストおよび第１の保護層形成用ペーストに含まれる溶媒の量に応じて適宜決定すればよい。特に限定されるものではないが、乾燥温度は、例えば７０℃～２００℃とすることができる。また、乾燥時間は、例えば２０秒～１２０分とすることができる。

【0033】

このようにして形成された正極５０は、図３Ｂに示すように、正極集電箔露出部５２ａが第１の保護層５６側に傾斜している。かかる傾斜角度は、特に限定されるものではないが、例えば５°～４０°であって、好ましくは１５°～３０°である。なお、かかる傾斜角度は、正極活物質層５４が形成されている正極集電箔５２の表面に対して（図３Ｂ中のベースラインＢＬに対して）の角度のことをいう。

【0034】

第１の保護層５６の傾斜部５６ａの正極集電箔５２の表面に対する角度（図３Ｂ中のベースラインＢＬに対しての角度）は、上記塗工工程における傾斜部５６ａの角度と同様とすることができ、例えば１０°～８０°であって、２０°～７０°、３０°～６０°、４０°～５０°であり得る。

【0035】

第１の保護層５６の傾斜部５６ａの傾斜方向に沿った正極５０の断面において、傾斜部５６ａにおける第１の保護層５６の最大厚みＴ_ｍａｘは、傾斜部５６ａにおける第１の保護層５６の最小厚みＴ_ｍｉｎよりも２倍以上大きいことが好ましく、より好ましくは２．５倍以上、さらに好ましくは３倍以上であり得る。かかる最大厚みＴ_ｍａｘと、最小厚みＴ_ｍｉｎとの差が大きいほど、塗工された第１の保護層形成用ペーストを乾燥させたとき最小厚みＴ_ｍｉｎにおける当該ペーストが収縮する力の正極集電箔５２の表面に対する角度が大きくなり、正極集電箔露出部５２ａをより傾斜させやすくすることができる。また、特に制限されるものではないが、かかる最大厚みＴ_ｍａｘは、傾斜部５６ａにおける第１の保護層５６の最小厚みＴ_ｍｉｎの１０倍以下、５倍以下であり得る。

【0036】

また、傾斜部５６ａにおける第１の保護層５６の上記最大厚みＴ_ｍａｘは、例えば、３０μｍ～８０μｍであって、好ましくは、４０μｍ～６０μｍであり得る。また、傾斜部５６ａにおける第１の保護層５６の上記最小厚みＴ_ｍｉｎは、例えば、５μｍ～３０μｍであって、好ましくは１０μｍ～２０μｍである。また、傾斜部５６ａにおける第１の保護層５６の平均厚みは、例えば、１５μｍ～５０μｍであって、好ましくは２０μｍ～４０μｍであり得る。

【0037】

第１の保護層５６の傾斜部５６ａは、正極集電箔５２の幅方向において、正極集電箔露出部５２ａが設けられた正極集電箔５２の端辺から、正極集電箔露出部５２ａ側の正極活物質層５４の端辺までの距離を１００％としたとき、例えば、正極活物質層５４側から５０％までの範囲に位置しているとよく、好ましくは３０％以下の位置、より好ましくは１５％以下の位置、さらに好ましくは１０％以下の位置であるとよい。このように、傾斜部５６ａが正極活物質層５４の近傍に設けられることで、正極集電箔露出部５２ａ全体を傾斜させやすくなる。

【0038】

本実施形態では、第１の保護層５６は平坦部５６ｃを備える。平坦部５６ｃは、傾斜部５６ａから正極集電箔露出部５２ａ側に延びて形成されており、異物によって正極５０と負極６０とが短絡することを防止している。平坦部５６ｃにおける第１の保護層５６の平均厚みは、上述した傾斜部５６ａにおける第１の保護層５６の最小厚みＴ_ｍｉｎと同様であってよい。

【0039】

第１の保護層５６は、バインダを含有する。また、第１の保護層５６は、さらにセラミック粒子、導電材等を含んでいてもよい。第１の保護層形成用ペーストは、例えば、バインダと、任意で含まれるその他成分（セラミック粒子、導電材など）とを溶媒（例えばＮＭＰ）に分散させることで調製される。

【0040】

第１の保護層５６に含有されるバインダとしては、例えば、アクリル系バインダ、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリオレフィン系バインダ等が挙げられ、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素系ポリマーを用いることもできる。この中でも、正極集電箔露出部５２ａをより傾斜させやすくする観点から、ＰＶＤＦ等の収縮率の高いバインダが好ましく用いられる。

【0041】

第１の保護層５６全体に占めるバインダの割合は、例えば、１５質量％以上であり、好ましくは２０質量％以上、さらに好ましくは２５質量％以上である。第１の保護層５６に占めるバインダの割合が高いほど、第１の保護層形成用ペーストが収縮する力が強くなり、正極集電箔露出部５２ａを傾斜し易くすることができる。また、特に限定されないが、第１の保護層５６にバインダ以外の成分（例えば、セラミック粒子、導電材等）を含む場合には、第１の保護層５６全体に占めるバインダの割合は、例えば、５０質量％以下であり、４０質量％以下、３０質量％以下であり得る。なお、第１の保護層５６は、実質的にバインダのみから構成されていてもよい（即ち、バインダが１００質量％）。

【0042】

第１の保護層５６に含まれ得るセラミック粒子の例としては、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、シリカ（ＳｉＯ_２）、チタニア（ＴｉＯ_２）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）、マグネシア（ＭｇＯ）、セリア（ＣｅＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の酸化物系セラミックスの粒子；窒化ケイ素、窒化チタン、窒化ホウ素等の窒化物系セラミックスの粒子；水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等の水酸化物の粒子；マイカ、タルク、ベーマイト、ゼオライト、アパタイト、カオリン等の粘土鉱物の粒子等が挙げられる。なかでも、アルミナ粒子およびベーマイト粒子が好ましく用いられる。アルミナおよびベーマイトは融点が高く、耐熱性に優れる。また、アルミナおよびベーマイトは、モース硬度が比較的高く、機械的強度および耐久性にも優れる。さらに、アルミナおよびベーマイトは比較的安価なため、原料コストを抑えることができる。

【0043】

セラミック粒子の形状は、特に限定されず、球状であっても非球状であってもよい。セラミック粒子の平均粒子径（Ｄ５０）は、特に限定されず、例えば０．０１μｍ以上１０μｍ以下であり、好ましくは０．１μｍ以上５μｍ以下であり、より好ましくは０．２μｍ以上２．０μｍ以下である。なお、本明細書において、「平均粒子径」とは、レーザー回折・散乱法に基づく体積基準の粒度分布において、粒径が小さい微粒子側からの累積頻度５０体積％に相当する粒径（メジアン径：Ｄ５０）のことをいう。平均粒子径は、市販のレーザー回折・散乱式の粒度分布測定装置等を用いて求めることができる。

【0044】

第１の保護層５６がセラミック粒子を含む場合、第１の保護層５６全体に占めるセラミック粒子の割合は、特に限定されないが、例えば、５０質量％以上９０質量％以下であり、好ましくは６０質量％以上８０質量％以下であり得る。

【0045】

第１の保護層５６に含まれ得る導電材の例としては、アセチレンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラックなどが挙げられる。第１の保護層５６が導電材を含むことで、正極５０の集電性が高くなる。

【0046】

第１の保護層５６が導電材を含む場合、第１の保護層５６全体に占める導電材の割合は、特に限定されないが、例えば、０．１質量％以上５．０質量％以下であり、好ましくは０．１質量％以上１．０質量％以下であり得る。

【0047】

本実施形態では、図３Ｂに示すように、第２の保護層５８は、正極集電箔５２の第１の保護層５６が形成された一方の表面とは反対側の表面に形成されている。第２の保護層５８は、正極活物質層５４と正極集電箔露出部５２ａとの間の位置に形成されている。本実施形態では、第２の保護層５８は、正極活物質層５４に隣接して形成されている。また、本実施形態では、第２の保護層５８は、傾斜部を有さない平坦な層として形成されているが、その形状は特に限定されるものではない。

【0048】

第２の保護層５８の構成成分は、上述した第１の保護層５６と同様であってよく、例えば、上述したバインダ、セラミック粒子、導電材等を含み得る。

【0049】

第１の保護層５６の傾斜部５６ａの位置に対応する（即ち、傾斜部５６ａの位置における正極集電箔５２の反対側の表面）第２の保護層５８の平均厚みは、第１の保護層５６の傾斜部５６ａにおける平均厚みよりも小さいことが好ましい。即ち、第１の保護層５６の傾斜部５６ａにおける平均厚みは、傾斜部５６ａの位置に対応する第２の保護層５８の平均厚みよりも大きい。これにより、塗工された第１の保護層形成用ペーストを乾燥させたときの収縮する力が、塗工された第２の保護層形成用ペーストを乾燥させたときの力よりも大きくなるため、正極集電箔露出部５２ａが、より第１の保護層５６が形成された表面側に傾きやすくなる。

【0050】

第２の保護層５８全体の平均厚みは、特に限定されるものではないが、例えば、１μｍ～２０μｍであって、好ましくは１μｍ～１０μｍであり得る。

【0051】

図５は、本実施形態に係る正極５０を備える電極体２０（捲回電極体）の積層面を示す断面図である。正極集電箔露出部５２ａは、第１の保護層５６が形成された表面側に傾いているため、積層方向における長さ（高さ）の中央よりも下側では、正極集電箔露出部５２ａが上方向に傾斜し、中央よりも上側では、正極集電箔露出部５２ａが下方向に傾斜している。これにより、正極集電箔露出部５２ａが中央付近へ寄り集まった状態になる。そのため、積層された複数の正極集電箔露出部５２ａを束ねやすくなるため、正極集電箔露出部５２ａを溶接する際に、正極集電箔露出部５２ａへの負荷を軽減することができる。この結果、正極集電箔露出部５２ａのシワや破れの発生を抑制することができる。

【0052】

以上、一実施形態に係る正極５０の構成および電池１００の構成について説明した。正極５０は、リチウムイオン二次電池に好適に採用され、正極集電箔露出部のシワや破れが防止された、品質信頼性の高い電池が実現される。リチウムイオン二次電池は、各種用途に利用可能である。具体的な用途としては、パソコン、携帯電子機器、携帯端末等のポータブル電源；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；小型電力貯蔵装置等の蓄電池などが挙げられ、なかでも、車両駆動用電源が好ましい。電池１００は、典型的には複数個を直列および／または並列に接続してなる組電池の形態でも使用され得る。

【0053】

また、ここに開示される電池は、コイン型電池、ボタン型電池、円筒形電池、ラミネートケース型電池として構成することもできる。また、ここに開示される電池は、非水電解液の代わりに、ポリマー電解質を用いたポリマー電池や、固体電解質を用いた全固体電池等であり得る。

【0054】

以上、ここで開示される技術について、具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。ここに開示される技術には上記の具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、上述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、上述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。

【0055】

例えば、上述の実施形態では、電極体２０の一例として扁平形状の捲回電極体を備える角形の電池１００について説明した。しかしながら、ここで開示される電池は、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）を備える電池として構成することもできる。積層型電極体は、正極と負極の間のそれぞれに１枚のセパレータが介在するように、複数のセパレータを含むものであってもよく、１枚のセパレータが折り返されながら、正極と負極とが交互に積層されたものであってよい。積層型電極体の場合には、重ねられる正極５０それぞれの正極集電箔露出部５２ａの傾斜方向を任意に決定することができる。例えば、図５に示す捲回電極体のように、正極集電箔露出部５２ａを中央部へ寄せ集められるように、傾斜した正極集電箔露出部５２ａを配置してもよい。この場合、中央部付近の正極５０は、正極集電箔露出部５２ａが傾斜していない従来の正極であってよい。また、正極集電箔露出部５２ａの傾斜方向を一方向に統一してもよく、従来の正極集電箔露出部５２ａが傾斜していない正極５０と組み合わせて電極体２０を構成してもよい。

【0056】

また、上述の実施形態では、図２に示すように、正極集電箔露出部５２ａが正極集電箔５２の幅方向の一端に帯状に設けられていた。しかしながら、これに限定されない。例えば、図６に示すように、正極集電箔露出部５２ａが正極集電箔５２の一端から延出した正極タブ５２ｂ上に設けられていてもよい。正極タブ５２ｂは、例えば、正極集電箔５２の端部をレーザー等で切断することで任意の形状に形成することができる。正極タブ５２ｂの形状は特に限定されず、例えば台形状に形成される。なお、負極６０にも同様に、負極集電箔露出部６２ａが負極タブ６２ｂ上に設けられていてもよい。

【0057】

また、上述の実施形態では、第１の保護層５６が平坦部５６ｃを有していたが、これに限定されない。図７は、第１変形例に係る正極５０ａの構成を模式的に示す図３Ａ対応図である。説明のため、図７に示す正極５０ａは、正極集電箔露出部５２ａが傾斜する前（乾燥前）の状態を示している。電極体２０ａにおいて、第１の保護層５６は、平坦部５６ｃの代わりに、第２の傾斜部５６ｄを有している。第２の傾斜部５６ｄの正極集電箔５２の表面に対する傾斜角度は、傾斜部５６ａの正極集電箔５２の表面に対する傾斜角度よりも小さくなるように形成されている。かかる構成では、傾斜誘導部５６ｂが傾斜部５６ａと第２の傾斜部５６ｄとの境に存在している。かかる構成の塗工された第１保護層形成用ペーストを乾燥させることで、正極集電箔露出部５２ａを第１の保護層５６が形成された表面側へ傾斜させることができる。

【0058】

また、上述の実施形態では、第１の保護層５６において、傾斜部５６ａが正極集電箔５２の表面に対して一定の傾斜角度を有していたが、これに限定されない。図８は、第２変形例に係る正極５０ｂの構成を模式的に示す図３Ａ対応図である。説明のため、図８に示す正極５０ｂは、正極集電箔露出部５２ａが傾斜する前（乾燥前）の状態を示している。正極５０ｂにおける第１の保護層５６の傾斜部５６ａの正極集電箔５２の表面に対しての角度は、正極活物質層５４側から正極集電箔露出部５２ａ側に向かうほど小さくなるように構成されている。かかる構成においても、塗工された第１保護層形成用ペーストを乾燥させた際に、塗工されたペーストの厚みの小さい部分における収縮する力が正極集電箔５２の表面に対して鋭角になるため、正極集電箔露出部５２ａを第１の保護層５６が形成された表面側へ傾斜させることができる。なお、かかる構成では、傾斜誘導部５６ｂは、傾斜部５６ａの一部として存在する。

【0059】

また、上述の実施形態では、第１の保護層５６が平坦部５６ｃを有していたが、これに限定されない。図９は、第３変形例に係る正極５０ｃの構成を模式的に示す図３Ａ対応図である。説明のため、図９に示す正極５０ｃは、正極集電箔露出部５２ａが傾斜する前（乾燥前）の状態を示している。正極５０ｃでは、第１の保護層５６が平坦部５６ｃを有しておらず、正極集電箔５２の表面に対して一定の傾斜角度を有する傾斜部５６ａを備えている。かかる構成の場合には、傾斜誘導部５６ｂが傾斜部ａの正極集電箔露出部５２ａと接する末端に存在している。かかる構成においても、正極集電箔露出部５２ａを第１の保護層５６が形成された表面側へ傾斜させることができる。また、電極体２０ｃでは、第２の保護層５８が形成されておらず、他の実施形態においても、第２の保護層５８を任意に省略してもよい。

【符号の説明】

【0060】

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 正極集電箔
５２ａ 正極集電箔露出部
５４ 正極活物質層
５６ 第１の保護層
５６ａ 傾斜部
５６ｂ 傾斜誘導部
５６ｃ 平坦部
５８ 第２の保護層
６０ 負極
６２ 負極集電箔
６２ａ 負極集電箔露出部
６４ 負極活物質層
７０ セパレータ
１００ 電池
２００ ダイヘッド
２１０ 活物質層形成用ペースト吐出口
２２０ 保護層形成用ペースト吐出口
２３０ 隔壁

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】