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(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】2024-10-25
(45)【発行日】2024-11-05
(54)【発明の名称】非水電解液二次電池
(51)【国際特許分類】
H01M 10/058 20100101AFI20241028BHJP
H01M 50/591 20210101ALI20241028BHJP
H01M 50/586 20210101ALI20241028BHJP
H01M 10/0587 20100101ALI20241028BHJP
H01M 50/531 20210101ALI20241028BHJP
H01M 10/052 20100101ALI20241028BHJP
【ＦＩ】
H01M10/058
H01M50/591 101
H01M50/586
H01M10/0587
H01M50/531
H01M10/052
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2022129375
(22)【出願日】2022-08-15
(65)【公開番号】P2024025971
(43)【公開日】2024-02-28
【審査請求日】2023-08-18
(73)【特許権者】
【識別番号】399107063
【氏名又は名称】トヨタバッテリー株式会社
(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】内山 翔太
(72)【発明者】
【氏名】吉川 和孝
(72)【発明者】
【氏名】出口 祥太郎
【審査官】岡田 隆介
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２０－１２３５４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１４３００３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－０３９８７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－００２４２２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－１７３９４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－１１３４８６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｍ １０／０５８
Ｈ０１Ｍ ５０／５７２
Ｈ０１Ｍ ４／６４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
一定幅の帯状の金属箔からなる負極基材と、前記負極基材の両面にそれぞれ形成された負極合材層と、前記負極基材の幅方向の一端部に形成され前記負極合材層が形成されていない負極接続部とを有する負極板と、一定幅の帯状の金属箔からなる正極基材と、前記正極基材の両面にそれぞれ形成された正極合材層と、前記正極基材の幅方向の他端部に形成され前記正極合材層が形成されていない正極接続部と、前記正極接続部の両面において前記正極合材層に隣接して、前記負極合材層に対向する位置にそれぞれ設けられた絶縁保護層と、を有する正極板と、
前記正極板及び前記負極板の間に配設されたセパレータと
を備えて積層された積層体からなる電極体と、
前記電極体の幅方向の一端部の負極接続部が集箔され接合されている負極集電部と、前記他端部の正極接続部が集箔され接合されている正極集電部と、を備える非水電解液二次電池であって、
前記正極接続部の両面に形成された前記絶縁保護層において、前記正極接続部の両面に形成された前記絶縁保護層のうち、当該正極接続部が内側に折れ曲がる曲げモーメントが生じる際の、前記内側の面に形成された前記絶縁保護層である内側絶縁保護層より、前記絶縁保護層のうち、前記正極接続部を挟んで前記内側絶縁保護層と反対側の面に形成された前記絶縁保護層である外側絶縁保護層の厚みが厚く形成されているとともに、
前記外側絶縁保護層の厚みが、前記電極体の前記正極接続部を集箔して接合された状態から、前記電極体が厚み方向に拘束されて厚みが減少した場合に、前記外側絶縁保護層が前記正極合材層の端部を中心として設定した角度以上に外側に屈曲しない厚みとし
前記外側絶縁保護層の厚みが、同じ面の前記正極合材層の厚みから前記正極基材の厚みを減じた厚み以上であることを特徴とする非水電解液二次電池。
【請求項2】
前記外側絶縁保護層の厚みが、同じ面の前記正極合材層の厚み以下であることを特徴とする請求項１に記載の非水電解液二次電池。
【請求項3】
前記内側絶縁保護層の厚みが、前記正極接続部を集箔した場合に、前記内側絶縁保護層が、前記負極板の端部の位置で折れ曲がる厚みであることを特徴とする請求項１に記載の非水電解液二次電池。
【請求項4】
前記内側絶縁保護層の厚みが、１１．６［μｍ］以下であることを特徴とする請求項３に記載の非水電解液二次電池。
【請求項5】
前記内側絶縁保護層の厚みが、前記正極接続部を集箔した場合に、前記負極板の端部の位置で前記内側絶縁保護層の絶縁が担保される厚みであることを特徴とする請求項３に記載の非水電解液二次電池。
【請求項6】
前記絶縁保護層がベーマイトからなる絶縁体粒子とＰＶｄＦからなる結着材とから構成されるとともに、ベーマイトの質量：ＰＶｄＦの質量の比が、７０：３０から９０：１０の範囲である場合に、前記内側絶縁保護層の厚みが、５．０［μｍ］以上であることを特徴とする請求項５に記載の非水電解液二次電池。
【請求項7】
前記電極体は、扁平に捲回された捲回型電極体であることを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の非水電解液二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、非水電解液二次電池に係り、詳しくは、絶縁保護層を有した非水電解液二次電池のセパレータ等の負担を軽減した非水電解液二次電池に関する。
【背景技術】
【0002】
リチウムイオン二次電池に代表される非水電解液二次電池は、高いエネルギー密度を有し、高容量であることから、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド自動車（ＨＶ）等の駆動用電源として用いられている。
【0003】
一般的にリチウムイオン二次電池は、正極板及び負極板がセパレータを介して積層されて電極体を構成し、この電極体を電解液が充填された電池ケース内に収容されて構成される。特に近年は、帯状の正極板及び帯状の負極板がセパレータを介して積層され、この状態で積層体が長手方向に捲回され圧縮された状態の電極体が電池ケースに収容される捲回型のリチウムイオン二次電池が、効率が良く、コンパクトであるため、多く採用されている。
【0004】
特許文献１に記載された発明では、このような正極板及び負極板がセパレータを介して積層された電極体は、図６（ａ）に示すように、負極接続部１０３と正極接続部１１３のそれぞれの先端部が揃えられている。そして、図６（ｂ）に示すように集電体である電極体１０の幅方向Ｗの一端部の負極接続部１０３が集箔され負極集電部１３に接合される。同様に他端部の正極接続部１１３が集箔され正極集電部１５に接合される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０２１－０８９８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、接続部の先端を揃えても、接続部を集箔するときには、外周部の接続部が中心部に向かって急激に折り曲げられることになる。急激に折り曲げられると、折り曲げ部分に応力が集中し、金属箔からなる基材、樹脂を含む合材層、薄い樹脂製のセパレータ等に負担をかけることになるという問題がある。
【0007】
本発明の非水電解液二次電池が解決しようとする課題は、正極接続部を集箔するときの正極接続部、正極基材、正極合材層、セパレータ等の集箔における負担を軽減することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するため、本発明の非水電解液二次電池は、一定幅の帯状の金属箔からなる負極基材と、前記負極基材の両面にそれぞれ形成された負極合材層と、前記負極基材の幅方向の一端部に形成され前記負極合材層が形成されていない負極接続部とを有する負極板と、一定幅の帯状の金属箔からなる正極基材と、前記正極基材の両面にそれぞれ形成された正極合材層と、前記正極基材の幅方向の他端部に形成され前記正極合材層が形成されていない正極接続部と、前記正極接続部の両面において前記正極合材層に隣接して、前記負極合材層に対向する位置にそれぞれ設けられた絶縁保護層と、を有する正極板と、前記正極板及び前記負極板の間に配設されたセパレータとを備えて積層された積層体からなる電極体と、前記電極体の幅方向の一端部の負極接続部が集箔され接合されている負極集電部と、前記他端部の正極接続部が集箔され接合されている正極集電部と、を備える非水電解液二次電池であって、前記正極接続部の両面に形成された前記絶縁保護層において、積層された前記電極体の積層方向において前記正極集電部より遠い面に形成された外側絶縁保護層が、前記電極体の積層方向において前記正極集電部に近い面に形成された内側絶縁保護層より厚みが厚く形成されていることを特徴とする。
【0009】
前記内側絶縁保護層の厚みは、前記正極接続部を集箔した場合に、前記内側絶縁保護層が、前記負極板の端部の位置で折れ曲がる厚みであることが好ましい。この場合、前記内側絶縁保護層の厚みが、１１．６［μｍ］以下とすることができる。
【0010】
前記内側絶縁保護層の厚みは、前記正極接続部を集箔した場合に、前記負極板の端部の位置で前記内側絶縁保護層の絶縁が担保される厚みであることが好ましい。この場合、前記絶縁保護層がベーマイトからなる絶縁体粒子とＰＶｄＦからなる結着材とから構成されるとともに、ベーマイトの質量：ＰＶｄＦの質量の比が、７０：３０から９０：１０の範囲である場合に、前記内側絶縁保護層の厚みが、５．０［μｍ］以上とすることができる。
【0011】
前記外側絶縁保護層の厚みは、前記電極体の前記正極接続部を集箔して接合された状態から、前記電極体が厚み方向に拘束されて厚みが減少した場合に、前記外側絶縁保護層が前記正極合材層の端部を中心として設定した角度以上に外側に屈曲しない厚みとすることが好ましい。この場合、前記外側絶縁保護層の厚みが、同じ面の前記正極合材層の厚みから前記正極基材の厚みを減じた厚み以上とすることができる。また、前記外側絶縁保護層の厚みが、同じ面の前記正極合材層の厚み以下とすることができる。
【0012】
前記電極体は、扁平に捲回された捲回型電極体において好適に適用できる。
【発明の効果】
【0013】
本発明の非水電解液二次電池によれば、正極接続部を集箔するときの正極接続部、正極基材、正極合材層、セパレータ等の集箔における負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】リチウムイオン二次電池のセル電池の斜視図である。
【図2】捲回される電極体の構成を示す模式図である。
【図3】捲回された電極体の幅方向の端部を示す斜視図である。
【図4】リチウムイオン二次電池の電極体の構成を示す模式図である。
【図5】積層した電極体の正極板の正極基材、正極合材層、絶縁保護層の寸法を示す模式図である。
【図6】（ａ）従来のリチウムイオン二次電池の電極体の製造工程において、負極板、正極板、セパレータを積層した電極体の状態を、図３のＡ－Ａ方向から見た断面の模式図である。（ｂ）従来のリチウムイオン二次電池の電極体の製造工程において、負極接続部と正極接続部を、負極集電体を集箔して負極集電部、正極接続部を集箔して正極集電部に溶接した状態を、図３のＡ－Ａ方向から見た断面の模式図である。
【図7】本実施形態の正極接続部の集箔基点位置を示す模式図である。
【図8】従来技術の正極接続部の集箔基点位置を示す模式図である。
【図9】正極接続部を集箔して正極集電部に溶接した状態の幅方向Ｗの断面の模式図である。
【図10】正極接続部を集箔して正極集電部に溶接したあとに、リチウムイオン二次電池を電池スタックとして圧力を掛けて拘束し、電極体の全体を厚み方向に圧縮した状態の幅方向の断面の模式図である。
【図11】本実施形態の外側絶縁保護層とセパレータの接触を示す模式図である。
【図12】従来技術の外側絶縁保護層とセパレータの接触を示す模式図である。
【図13】絶縁保護層の塗工機を示す斜視図である。
【図14】外側絶縁保護層の塗工を示す模式図である。
【図15】実験例の結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
図１～１５を参照して、本発明の非水電解液二次電池を、リチウムイオン二次電池１の実施形態を例に説明する。
（本実施形態の特徴）
本実施形態のリチウムイオン二次電池１は、正極接続部１１３を集箔するときの正極基材１１１、正極合材層１１２、セパレータ１２０等の集箔における負担を軽減することを目的としている。
（本実施形態の特徴）
本実施形態のリチウムイオン二次電池１は、正極接続部１１３を集箔するときの正極基材１１１、正極合材層１１２、セパレータ１２０等の集箔における負担を軽減することを目的としている。
【0016】
＜本実施形態の背景技術＞
ここで、背景技術となる従来の電極体１０を具体的に説明する。
図２は捲回される電極体１０の構成を示す模式図である。電極体１０は、負極板１００、正極板１１０、セパレータ１２０を積層して捲回される。図３は、捲回された電極体１０の幅方向Ｗの端部を示す斜視図である。捲回された電極体１０の全体は扁平な形状となっており、幅方向Ｗから見ると、競技用トラックのような形状である。
ここで、背景技術となる従来の電極体１０を具体的に説明する。
図２は捲回される電極体１０の構成を示す模式図である。電極体１０は、負極板１００、正極板１１０、セパレータ１２０を積層して捲回される。図３は、捲回された電極体１０の幅方向Ｗの端部を示す斜視図である。捲回された電極体１０の全体は扁平な形状となっており、幅方向Ｗから見ると、競技用トラックのような形状である。
【0017】
図６（ａ）は、このような従来の捲回型のリチウムイオン二次電池１の電極体１０の製造工程において、負極板１００、正極板１１０、セパレータ１２０を積層した電極体１０の状態を、図３のＡ－Ａ方向から見た断面の模式図である。図６（ａ）に示すように、負極板１００と正極板１１０は、積層される際に、負極板１００と正極板１１０とが幅方向Ｗにずらされて積層される。その結果、幅方向Ｗの一端（図において左側）には、負極合材層１０２が設けられていない金属箔が露出した負極接続部１０３が多数突出する。また、幅方向Ｗの他端（図において右側）には、正極合材層１１２が設けられていない正極接続部１１３が多数突出する。この正極接続部１１３には、正極合材層１１２と隣接するように、絶縁保護層１１４がセパレータ１２０を介して負極合材層１０２に対向する位置に形成されている。従来は、負極接続部１０３と正極接続部１１３のそれぞれの先端部が幅方向Ｗにおいて同じ位置になるように揃えられていた。
【0018】
図６（ｂ）は、従来のリチウムイオン二次電池１の電極体１０の製造工程において、負極接続部１０３を集箔して負極集電部１３に溶接し、正極接続部１１３を集箔して正極集電部１５に溶接した状態を、図３のＡ－Ａ方向から見た断面の模式図である。図６（ｂ）に示すように、負極接続部１０３の先端１０３ａと正極接続部１１３の先端１１３ａとは、それぞれその厚み方向Ｄに圧縮されて集箔される。集箔された負極接続部１０３は一対の負極集電部１３に挟まれた状態で溶接される。集箔された正極接続部１１３は一対の正極集電部１５に挟まれた状態で溶接される。図１に示すように負極集電部１３は、蓋体１２を介して電池ケース１１の外部へ露出してリチウムイオン二次電池１の外部において負極外部端子１４と接続される。正極集電部１５も、蓋体１２を介して電池ケース１１の外部へ露出してリチウムイオン二次電池１の外部において正極外部端子１６と接続される。
【0019】
図４は、リチウムイオン二次電池１の電極体１０の構成を示す模式図である。負極板１００は、Ｃｕ箔などからなる負極基材１０１の両面に負極合材層１０２が形成されている。負極合材層１０２の一端部（図において左）には、負極合材層１０２が形成されず負極基材１０１が露出した負極接続部１０３が一端方向に延びるように備えられる。
【0020】
この負極板１００に対してセパレータ１２０を介して、正極板１１０が配置される。正極板１１０は、Ａｌ箔などからなる正極基材１１１の両面に正極合材層１１２が形成されている。正極合材層１１２の他端部（図において右）には、正極合材層１１２が形成されず正極基材１１１が露出した正極接続部１１３が他端方向に延びるように備えられる。正極合材層１１２は、幅方向Ｗにおいて負極合材層１０２の両端部より短く、その内側の範囲に形成される。このため、Ａｌ箔が露出した正極接続部１１３の一部は、セパレータ１２０を介して、負極合材層１０２に対向することとなる。そこで、本実施形態のリチウムイオン二次電池１では、正極接続部１１３の両面において正極合材層１１２に隣接して、負極合材層１０２に対向する位置にそれぞれ絶縁保護層１１４が設けられている。
【0021】
ここで、正極接続部１１３の両面に形成された絶縁保護層１１４において、電極体１０の積層方向において正極集電部１５より遠い面に形成された絶縁保護層１１４を「外側絶縁保護層１１４ａ」とする。また、電極体１０の積層方向において正極集電部１５に近い面に形成された絶縁保護層１１４を「内側絶縁保護層１１４ｂ」とする。
【0022】
＜本実施形態の絶縁保護層１１４の構成の特徴＞
図５は、積層した電極体１０の正極板１１０の正極基材１１１、正極合材層１１２、絶縁保護層１１４の寸法を示す模式図である。正極基材１１１の厚みＤＣ［μｍ］は、概ね１０～２０［μｍ］の厚みであり、正極基材１１１が露出した正極接続部１１３も同一の厚みである。
図５は、積層した電極体１０の正極板１１０の正極基材１１１、正極合材層１１２、絶縁保護層１１４の寸法を示す模式図である。正極基材１１１の厚みＤＣ［μｍ］は、概ね１０～２０［μｍ］の厚みであり、正極基材１１１が露出した正極接続部１１３も同一の厚みである。
【0023】
正極基材１１１に形成された正極合材層１１２の片面の厚みＤＡ［μｍ］は、片面で、概ね１５～３０［μｍ］である。
外側絶縁保護層１１４ａの厚みＤＯＵＴ［μｍ］と内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮ［μｍ］の関係は、以下の式（１）の関係となっている。
外側絶縁保護層１１４ａの厚みＤＯＵＴ［μｍ］と内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮ［μｍ］の関係は、以下の式（１）の関係となっている。
【0024】
ＤＩＮ＜ＤＯＵＴ…式（１）
また、内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮ［μｍ］は、例えば、５．０［μｍ］以上、１１．６［μｍ］以下である。
また、内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮ［μｍ］は、例えば、５．０［μｍ］以上、１１．６［μｍ］以下である。
【0025】
外側絶縁保護層１１４ａの厚みＤＯＵＴ［μｍ］は、正極基材１１１の厚みＤＣ［μｍ］と、正極合材層１１２の厚みＤＡ［μｍ］に依拠しており、以下の式（２）の関係となっている。
【0026】
ＤＡ－ＤＣ≦ＤＯＵＴ≦ＤＡ…式（２）
（本実施形態の作用）
このように構成された本実施形態の作用を説明する。
（本実施形態の作用）
このように構成された本実施形態の作用を説明する。
【0027】
＜内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮ［μｍ］が薄いことによる作用＞
外側絶縁保護層１１４ａの厚みＤＯＵＴ［μｍ］より内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮ［μｍ］が薄いため、以下のような作用がある。
外側絶縁保護層１１４ａの厚みＤＯＵＴ［μｍ］より内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮ［μｍ］が薄いため、以下のような作用がある。
【0028】
絶縁保護層１１４に挟まれた正極接続部１１３は、内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮ［μｍ］を薄くすることで、正極接続部１１３が内側に折れ曲がる曲げモーメントが生じるが、外側には折れ曲がりにくくなる。また、内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮ［μｍ］を所定値以下とすることで、さらに内側に折れ曲がりやすくなる。
【0029】
ここで、正極接続部１１３が正極集電部１５に向けて折れ曲がる位置を「集箔基点位置Ｐ１」という。
図８は、従来技術の正極接続部１１３の集箔基点位置Ｐ１を示す模式図である。図８は、発明を概念的に説明するため、図６（ｂ）に示す中心Ｃ－Ｃより下の部分及び左側を省略している。また積層数は、極端に少なくしている。なおこれは、図７～１０において共通である。
図８は、従来技術の正極接続部１１３の集箔基点位置Ｐ１を示す模式図である。図８は、発明を概念的に説明するため、図６（ｂ）に示す中心Ｃ－Ｃより下の部分及び左側を省略している。また積層数は、極端に少なくしている。なおこれは、図７～１０において共通である。
【0030】
図８に示すように、従来技術の絶縁保護層１１４は、外側絶縁保護層１１４ａの厚みＤＯＵＴ［μｍ］と内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮ［μｍ］が同一の厚みである。また、絶縁性を担保するため、本実施形態の内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮ［μｍ］よりも厚く形成されていた。このため、正極接続部１１３が内側に折れ曲がりにくくなり、集箔した場合に、正極接続部１１３が折れ曲がる集箔基点位置Ｐ１は、金属箔が露出する絶縁保護層１１４の塗工端部である絶縁保護層端１１４ｅとなる。
【0031】
図７は、本実施形態の正極接続部１１３の集箔基点位置Ｐ１を示す模式図である。図７に示すように、絶縁保護層１１４が形成された正極接続部１１３が電極体１０の正極集電部１５に集箔される。この場合に、内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮ［μｍ］が薄い。 具体的には、内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮ［μｍ］は、例えば、１１．６［μｍ］以下である。このため、正極接続部１１３は、絶縁保護層１１４に拘わらず、その集箔基点位置Ｐ１が、負極板１００の負極スリット端１００ｅとなる。
【0032】
このため、本実施形態における正極接続部１１３が正極集電部１５に集箔されるのに必要な正極接続部１１３の長さよりも、従来技術の正極接続部１１３の長さが少なくなる。言い換えると、図７に示す正極接続部１１３の先端１１３ｔの位置は、図８に示す正極接続部１１３の先端１１３ｔの位置よりも先端方向（図７において右側）に移動する。そうすると、従来技術の正極集電部１５における正極接続部１１３と接触する長さＷ２より、本実施形態の正極集電部１５における正極接続部１１３と接触する長さＷ１を長く取ることができる。このため、正極接続部１１３の先端における正極集電部１５の集電接合面積においてより大きな面積が確保できる。このため、導電性が向上して内部抵抗ＤＣ－ＩＲを小さくする作用を奏するとともに、溶接の機械的な強度も大きくすることができる。
【0033】
なお、本実施形態の内側絶縁保護層１１４ｂは、屈曲時に負極スリット端１００ｅとセパレータ１２０を介して接触する。このため、セパレータ１２０が破損した場合の負極合材層１０２との絶縁を確保する必要がある。そのため、内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮが、正極接続部１１３を集箔した場合に、負極板１００の負極スリット端１００ｅの位置で内側絶縁保護層１１４ｂの絶縁が担保される厚みであることが要求される。
【0034】
本実施形態では、具体的に、絶縁保護層１１４がベーマイトからなる絶縁体粒子とＰＶｄＦからなる結着材とから構成されている。このベーマイトの質量：ＰＶｄＦの質量の比が、７０：３０から９０：１０の範囲である。このような場合であれば、内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮを、５．０［μｍ］以上とすることで絶縁を担保することができる。
【0035】
＜外側絶縁保護層１１４ａの厚みＤＩＮ［μｍ］が厚いことによる作用＞
本実施形態のリチウムイオン二次電池１の外側絶縁保護層１１４ａの厚みＤＩＮ［μｍ］が厚いことにより以下のような作用を奏する。
本実施形態のリチウムイオン二次電池１の外側絶縁保護層１１４ａの厚みＤＩＮ［μｍ］が厚いことにより以下のような作用を奏する。
【0036】
図９は、正極接続部１１３を集箔して正極集電部１５に溶接した状態を、幅方向Ｗの断面の模式図である。
図７で説明したように、正極接続部１１３を集箔すると、本実施形態では、負極板１００の負極スリット端１００ｅを集箔基点位置Ｐ１として、正極接続部１１３が屈曲する。このとき、内側絶縁保護層１１４ｂは、セパレータ１２０を介して負極スリット端１００ｅと接触する。
図７で説明したように、正極接続部１１３を集箔すると、本実施形態では、負極板１００の負極スリット端１００ｅを集箔基点位置Ｐ１として、正極接続部１１３が屈曲する。このとき、内側絶縁保護層１１４ｂは、セパレータ１２０を介して負極スリット端１００ｅと接触する。
【0037】
図１０は、正極接続部１１３を集箔して正極集電部１５に溶接したあとに、リチウムイオン二次電池１を電池スタックとして圧力を掛けて拘束し、電極体１０の全体を厚み方向Ｄに圧縮した状態の幅方向Ｗの断面の模式図である。正極接続部１１３を集箔して正極集電部１５に溶接し、リチウムイオン二次電池１を組み立てた後、リチウムイオン二次電池１のセル電池を複数個重ね合わせて積層した状態で、拘束具で積層方向に圧力を掛けて拘束する。その後エージング工程などで高温の状態で維持する。
【0038】
図９に示すように正極接続部１１３を集箔して正極集電部１５に溶接した直後の電極体１０は厚みＤＥ１となっている。その後エージング工程などで高温状態で拘束すると、図１０に示すように、電極体１０は圧縮されて厚みＤＥ２となっている。このとき、電極体１０の厚みＤＥ１は圧縮されて厚みＤＥ２となるが、正極接続部１１３の長さは変化がないため、外側絶縁保護層１１４ａの屈曲した外側屈曲点Ｐ２が、電極体１０に対して相対的に上方に押し上げられる。このため、図９に示す外側屈曲点Ｐ２が、図１０に示すように上側（外側）のセパレータ１２０と接触する。
【0039】
図１２は、従来技術の本実施形態の外側絶縁保護層１１４ａとセパレータ１２０の接触を示す模式図である。従来は、内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮと外側絶縁保護層１１４ａの厚みＤＯＵＴが同一で、かつ外側絶縁保護層１１４ａの厚みＤＯＵＴが、本実施形態の厚みＤＯＵＴより薄くなっている。このため、屈曲前の外側屈曲点Ｐ２とセパレータ１２０との距離が大きくなるため、屈曲後に外側屈曲点Ｐ２がセパレータ１２０に接触すると正極基材１１１の正極接続部基端１１３ｅを中心とした屈曲角θ２が比較的大きくなる。このため、外側絶縁保護層１１４ａ、正極基材１１１に大きな負担を掛ける。
【0040】
図１１は、本実施形態の外側絶縁保護層１１４ａとセパレータ１２０の接触を示す模式図である。本実施形態では、内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮより外側絶縁保護層１１４ａの厚みＤＯＵＴが厚くなっており、かつ外側絶縁保護層１１４ａの厚みＤＯＵＴが、従来技術の厚みＤＯＵＴより厚くなっている。このため、屈曲前の外側屈曲点Ｐ２とセパレータ１２０との距離が小さくなる。このため、屈曲後に外側屈曲点Ｐ２がセパレータ１２０に接触しても正極基材１１１の正極接続部基端１１３ｅを中心とした屈曲角θ１が屈曲角θ２と比較して小さくなる。このため、外側絶縁保護層１１４ａ、正極基材１１１に大きな負担を掛けることがない。
【0041】
具体的には、外側絶縁保護層１１４ａの厚みＤＯＵＴ［μｍ］は、正極基材１１１の厚みＤＣ［μｍ］と、正極合材層１１２の厚みＤＡ［μｍ］に依拠しており、以下の式（２）の関係となっている。
【0042】
ＤＡ－ＤＣ≦ＤＯＵＴ≦ＤＡ…式（２）
（第１の実施形態の構成）
以上のような特徴を備えた本実施形態のリチウムイオン二次電池１の構成について、詳細に説明する。
（第１の実施形態の構成）
以上のような特徴を備えた本実施形態のリチウムイオン二次電池１の構成について、詳細に説明する。
【0043】
＜リチウムイオン二次電池１の基本構成＞
図１は、リチウムイオン二次電池１の斜視図である。図１に示すようにリチウムイオン二次電池１は、セル電池として構成される。リチウムイオン二次電池１は、上側に開口部を有する直方体形状の電池ケース１１を備える。電池ケース１１は、電池ケース１１を封止する蓋体１２を備える。電池ケース１１の内部には電極体１０が収容される。電池ケース１１内には図示しない注液孔から非水電解液１７が注入される。電池ケース１１及び蓋体１２はアルミニウム合金等の金属で構成されている。リチウムイオン二次電池１は、電池ケース１１に蓋体１２を取り付けることで密閉された電槽が構成される。またリチウムイオン二次電池１は、蓋体１２に、電力の充放電に用いられる負極外部端子１４、正極外部端子１６を備えている。
図１は、リチウムイオン二次電池１の斜視図である。図１に示すようにリチウムイオン二次電池１は、セル電池として構成される。リチウムイオン二次電池１は、上側に開口部を有する直方体形状の電池ケース１１を備える。電池ケース１１は、電池ケース１１を封止する蓋体１２を備える。電池ケース１１の内部には電極体１０が収容される。電池ケース１１内には図示しない注液孔から非水電解液１７が注入される。電池ケース１１及び蓋体１２はアルミニウム合金等の金属で構成されている。リチウムイオン二次電池１は、電池ケース１１に蓋体１２を取り付けることで密閉された電槽が構成される。またリチウムイオン二次電池１は、蓋体１２に、電力の充放電に用いられる負極外部端子１４、正極外部端子１６を備えている。
【0044】
＜電極体１０＞
図２は、捲回される電極体１０の構成を示す模式図である。電極体１０は、負極板１００と正極板１１０とそれらの間に配置されたセパレータ１２０とが扁平に捲回されて形成されている。負極板１００は、負極基材１０１上に負極合材層１０２が形成される。捲回される方向（捲回方向Ｌ）に直交する幅方向Ｗ（捲回軸方向）の一端側に負極合材層１０２が形成されておらず負極基材１０１が露出した負極接続部１０３が設けられている。正極板１１０は、正極基材１１１上に正極合材層１１２が形成される。正極基材１１１が捲回される方向（捲回方向Ｌ）に直交する幅方向Ｗ（捲回軸方向）の他端側に正極合材層１１２が形成されておらず正極基材１１１が露出した正極接続部１１３が設けられている。
図２は、捲回される電極体１０の構成を示す模式図である。電極体１０は、負極板１００と正極板１１０とそれらの間に配置されたセパレータ１２０とが扁平に捲回されて形成されている。負極板１００は、負極基材１０１上に負極合材層１０２が形成される。捲回される方向（捲回方向Ｌ）に直交する幅方向Ｗ（捲回軸方向）の一端側に負極合材層１０２が形成されておらず負極基材１０１が露出した負極接続部１０３が設けられている。正極板１１０は、正極基材１１１上に正極合材層１１２が形成される。正極基材１１１が捲回される方向（捲回方向Ｌ）に直交する幅方向Ｗ（捲回軸方向）の他端側に正極合材層１１２が形成されておらず正極基材１１１が露出した正極接続部１１３が設けられている。
【0045】
＜電極体１０の端部構成＞
図３は、捲回された電極体１０の幅方向の端部を示す斜視図である。このような負極板１００、正極板１１０、セパレータ１２０が捲回されて、幅方向Ｗから見て、競技用トラックのような形状の扁平な電極体１０が形成される。上端及び下端は半円弧状で、負極板１００及び正極板１１０により「曲面部Ｒ」が形成されている。また、中央部は直線状で、負極板１００及び正極板１１０により「平面部Ｆ」が形成されている。ここで、本実施形態では、捲回軸に相当する部分の直線を「中心Ｃ」という。
図３は、捲回された電極体１０の幅方向の端部を示す斜視図である。このような負極板１００、正極板１１０、セパレータ１２０が捲回されて、幅方向Ｗから見て、競技用トラックのような形状の扁平な電極体１０が形成される。上端及び下端は半円弧状で、負極板１００及び正極板１１０により「曲面部Ｒ」が形成されている。また、中央部は直線状で、負極板１００及び正極板１１０により「平面部Ｆ」が形成されている。ここで、本実施形態では、捲回軸に相当する部分の直線を「中心Ｃ」という。
【0046】
【0047】
＜電極体１０の積層体＞
図４は、リチウムイオン二次電池１の電極体１０の積層体の構成を示す模式図である。図４に示すように、リチウムイオン二次電池１の電極体１０は、負極板１００と正極板１１０とセパレータ１２０を備える。負極板１００は、負極基材１０１の両面に負極合材層１０２を備える。正極板１１０は、正極基材１１１の両面に正極合材層１１２を備える。負極板１００と正極板１１０は、セパレータ１２０を介して重ね合わせて積層体が構成される。この積層体が捲回軸を中心に長手方向に捲回され、扁平に整形されてなる電極体１０を構成する。
図４は、リチウムイオン二次電池１の電極体１０の積層体の構成を示す模式図である。図４に示すように、リチウムイオン二次電池１の電極体１０は、負極板１００と正極板１１０とセパレータ１２０を備える。負極板１００は、負極基材１０１の両面に負極合材層１０２を備える。正極板１１０は、正極基材１１１の両面に正極合材層１１２を備える。負極板１００と正極板１１０は、セパレータ１２０を介して重ね合わせて積層体が構成される。この積層体が捲回軸を中心に長手方向に捲回され、扁平に整形されてなる電極体１０を構成する。
【0048】
＜負極板１００＞
図４に示すように、負極基材１０１の両面に負極合材層１０２が形成されて負極板１００が構成されている。負極基材１０１は、実施形態ではＣｕ箔から構成されている。負極基材１０１は、負極合材層１０２の骨材としてのベースとなるとともに、負極合材層１０２から電気を集電する集電部材の機能を有している。負極板１００は、金属製の負極基材１０１上に負極合材層１０２が形成される。第１の実施形態では負極活物質は、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な材料であり、黒鉛（グラファイト）等からなる粉末状の炭素材料を用いる。
図４に示すように、負極基材１０１の両面に負極合材層１０２が形成されて負極板１００が構成されている。負極基材１０１は、実施形態ではＣｕ箔から構成されている。負極基材１０１は、負極合材層１０２の骨材としてのベースとなるとともに、負極合材層１０２から電気を集電する集電部材の機能を有している。負極板１００は、金属製の負極基材１０１上に負極合材層１０２が形成される。第１の実施形態では負極活物質は、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な材料であり、黒鉛（グラファイト）等からなる粉末状の炭素材料を用いる。
【0049】
負極板１００は、例えば、負極活物質と、溶媒と、結着材（バインダー）とを混練し、混練後の負極合材を負極基材１０１に塗布して乾燥することで作製される。
＜正極板１１０＞
図４に示すように、正極基材１１１の両面に正極合材層１１２が形成されて正極板１１０が構成されている。正極基材１１１は、本実施形態ではＡｌ箔やＡｌ合金箔から構成されている。正極基材１１１は、正極合材層１１２の骨材としてのベースとなるとともに、正極合材層１１２から電気を集電する集電部材の機能を有している。
＜正極板１１０＞
図４に示すように、正極基材１１１の両面に正極合材層１１２が形成されて正極板１１０が構成されている。正極基材１１１は、本実施形態ではＡｌ箔やＡｌ合金箔から構成されている。正極基材１１１は、正極合材層１１２の骨材としてのベースとなるとともに、正極合材層１１２から電気を集電する集電部材の機能を有している。
【0050】
正極板１１０は、正極基材１１１の表面に正極合材層１１２が形成されている。正極合材層１１２は正極活物質を有する。正極活物質は、リチウムを吸蔵・放出可能な材料であり、例えばコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）等を用いることができる。また、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＮｉＯ２を任意の割合で混合した材料を用いてもよい。
【0051】
また、正極合材層１１２は、導電材を含む。導電材としては、例えばアセチレンブラック（ＡＢ）、ケッチェンブラック等のカーボンブラック、黒鉛（グラファイト）を用いることができる。
【0052】
正極板１１０は、例えば、正極活物質と、導電材と、溶媒と、結着材（バインダー）とを混練し、混練後の正極合材を正極基材１１１に塗布して乾燥することで作製される。
＜セパレータ１２０＞
セパレータ１２０は、負極板１００及び正極板１１０の間に非水電解液１７を保持するためのポリプロピレン製等の不織布である。また、セパレータ１２０としては、多孔性ポリエチレン膜、多孔性ポリオレフィン膜、および多孔性ポリ塩化ビニル膜等の多孔性ポリマー膜、又は、リチウムイオンもしくはイオン導電性ポリマー電解質膜を、単独、又は組み合わせて使用することもできる。非水電解液１７に電極体１０に浸漬させるとセパレータ１２０の端部から中央部に向けて非水電解液１７が浸透する。
＜セパレータ１２０＞
セパレータ１２０は、負極板１００及び正極板１１０の間に非水電解液１７を保持するためのポリプロピレン製等の不織布である。また、セパレータ１２０としては、多孔性ポリエチレン膜、多孔性ポリオレフィン膜、および多孔性ポリ塩化ビニル膜等の多孔性ポリマー膜、又は、リチウムイオンもしくはイオン導電性ポリマー電解質膜を、単独、又は組み合わせて使用することもできる。非水電解液１７に電極体１０に浸漬させるとセパレータ１２０の端部から中央部に向けて非水電解液１７が浸透する。
【0053】
＜絶縁保護層１１４＞
本実施形態の正極板１１０では、上述のとおり絶縁保護層１１４が形成されている。絶縁保護層１１４は、絶縁体粒子が結着材（バインダー）により分散された状態で固定されている。絶縁保護層１１４は、絶縁保護ペーストを正極基材１１１の表面に、正極合材層１１２の端部に沿って塗工、乾燥されることで形成される。
本実施形態の正極板１１０では、上述のとおり絶縁保護層１１４が形成されている。絶縁保護層１１４は、絶縁体粒子が結着材（バインダー）により分散された状態で固定されている。絶縁保護層１１４は、絶縁保護ペーストを正極基材１１１の表面に、正極合材層１１２の端部に沿って塗工、乾燥されることで形成される。
【0054】
絶縁保護ペーストは、結着材に溶媒を添加して液状にし、絶縁体粒子を分散させたペーストである。また、絶縁体粒子がペースト内で均等に分散させるために分散剤を添加している。
【0055】
絶縁体粒子は、負極合材層１０２と正極基材１１１（正極接続部１１３）との間に配置して電気的な絶縁を図るものである。高い絶縁性と、異物の進入を阻止する硬度を備えた、例えば金属酸化物を焼成したセラミックスなどが例示できる。具体的には、ベーマイトやアルミナなどの粒子が用いられる。本実施形態では、ベーマイトを用いている。
【0056】
＜ベーマイト＞
ベーマイトは、水酸化アルミニウム（γ－ＡｌＯ（ＯＨ））鉱物であり、アルミニウム鉱石ボーキサイトの成分である。ガラス質から真珠のような光沢を示し、モース硬度３～３．５、比重３．００～３．０７である。絶縁性、耐熱性、硬度が高く、工業的には、耐火性ポリマー用の安価な難燃性添加剤として使用することができる。
ベーマイトは、水酸化アルミニウム（γ－ＡｌＯ（ＯＨ））鉱物であり、アルミニウム鉱石ボーキサイトの成分である。ガラス質から真珠のような光沢を示し、モース硬度３～３．５、比重３．００～３．０７である。絶縁性、耐熱性、硬度が高く、工業的には、耐火性ポリマー用の安価な難燃性添加剤として使用することができる。
【0057】
ベーマイトは、ＡｌＯ（ＯＨ）又はＡｌ２Ｏ３・Ｈ２Ｏの化学組成で示され、一般的にアルミナ３水和物を空気中で加熱処理又は水熱処理することにより製造される化学的に安定なアルミナ１水和物である。ベーマイトは、脱水温度が４５０～５３０℃と高く、製造条件を調整することにより板状ベーマイト、針状ベーマイト、六角板状ベーマイトなど種々の形状に制御できる。また、製造条件を調整することにより、アスペクト比や粒径の制御ができる。
【0058】
結着材には、例えば、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）、ポリアクリル酸、ポリアクリレート等を用いることができる。本実施形態では、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を用いている。
【0059】
＜絶縁体粒子と結着材の配合＞
本実施形態は、絶縁保護層１１４がベーマイトからなる絶縁体粒子とＰＶｄＦからなる結着材とから構成される。そして、ベーマイトの質量：ＰＶｄＦの質量の比が、７０：３０から９０：１０の範囲としている。また、本実施形態では、内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮ［μｍ］が、５．０［μｍ］以上としている。この範囲であれば、セパレータ１２０が破壊された場合に、内側絶縁保護層１１４ｂが負極スリット端１００ｅの負極合材層１０２と直接接触した場合でも、絶縁性を担保して、短絡を回避することができる。
本実施形態は、絶縁保護層１１４がベーマイトからなる絶縁体粒子とＰＶｄＦからなる結着材とから構成される。そして、ベーマイトの質量：ＰＶｄＦの質量の比が、７０：３０から９０：１０の範囲としている。また、本実施形態では、内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮ［μｍ］が、５．０［μｍ］以上としている。この範囲であれば、セパレータ１２０が破壊された場合に、内側絶縁保護層１１４ｂが負極スリット端１００ｅの負極合材層１０２と直接接触した場合でも、絶縁性を担保して、短絡を回避することができる。
【0060】
＜非水電解液１７＞
図１３に示す非水電解液１７は、非水溶媒に支持塩が含有された組成物である。ここで、非水溶媒としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）を用いることができる。また、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）等からなる群から選択された一種または二種以上の材料でもよい。また、支持塩としては、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣ４Ｆ９ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３、ＬｉＩ等から選択される一種または二種以上のリチウム化合物（リチウム塩）を用いることができる。
図１３に示す非水電解液１７は、非水溶媒に支持塩が含有された組成物である。ここで、非水溶媒としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）を用いることができる。また、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）等からなる群から選択された一種または二種以上の材料でもよい。また、支持塩としては、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣ４Ｆ９ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３、ＬｉＩ等から選択される一種または二種以上のリチウム化合物（リチウム塩）を用いることができる。
【0061】
（絶縁保護層１１４の塗工方法）
以下、本実施形態の絶縁保護層１１４の塗工方法の一例を示す。本実施形態の絶縁保護層１１４では、外側絶縁保護層１１４ａの厚みＤＯＵＴと内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮが異なる厚さとなっている。厚みの差をつけるには、ペーストの粘度、固形分率ＮＶ、塗工機５の吐出量、吐出速度、正極基材１１１の搬送速度のなどの調整により達成できる。また、以下に述べるように、ダイノズル５１のギャップの差を利用することもできる。もちろん、適正な厚みとするためにこれらの方法を適宜組み合わせて実施できることは言うまでもない。
以下、本実施形態の絶縁保護層１１４の塗工方法の一例を示す。本実施形態の絶縁保護層１１４では、外側絶縁保護層１１４ａの厚みＤＯＵＴと内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮが異なる厚さとなっている。厚みの差をつけるには、ペーストの粘度、固形分率ＮＶ、塗工機５の吐出量、吐出速度、正極基材１１１の搬送速度のなどの調整により達成できる。また、以下に述べるように、ダイノズル５１のギャップの差を利用することもできる。もちろん、適正な厚みとするためにこれらの方法を適宜組み合わせて実施できることは言うまでもない。
【0062】
＜塗工機５の構成＞
図１３は、本実施形態の塗工工程の塗工機５を示す斜視図である。図１３に示すように、塗工機５は、基台となるステージ５７を備えている。ステージ５７には、長尺帯状に形成されたＡｌ箔からなる切断前の正極基材１１１を搬送するための位置決めのガイド５８を備える。正極基材１１１は、図示を省略した供給リールから引き出され、搬送手段により、ステージ５７上で搬送される。ステージ５７の正極基材１１１の搬送方向上流側の端部には、搬送方向と直交する向きで、正極基材１１１を跨ぐような門型のダイノズル５１が設けられる。ダイノズル５１は、正極合材ペーストを貯留する第１のダイ５２を備える。第１のダイ５２は、正極合材層１１２が形成される位置に対応した位置に設けられる空間である。第１のダイ５２には、正極合材ペーストが図示を省略した供給手段から供給されて貯留される。また、第２のダイ５４は、絶縁保護層１１４が形成される位置に対応した位置に設けられる空間である。第２のダイ５４には、絶縁保護ペーストが図示を省略した供給手段から供給されて貯留される。第１のダイ５２と第２のダイ５４は、隣接した形で、同一直線状に並べられる。
図１３は、本実施形態の塗工工程の塗工機５を示す斜視図である。図１３に示すように、塗工機５は、基台となるステージ５７を備えている。ステージ５７には、長尺帯状に形成されたＡｌ箔からなる切断前の正極基材１１１を搬送するための位置決めのガイド５８を備える。正極基材１１１は、図示を省略した供給リールから引き出され、搬送手段により、ステージ５７上で搬送される。ステージ５７の正極基材１１１の搬送方向上流側の端部には、搬送方向と直交する向きで、正極基材１１１を跨ぐような門型のダイノズル５１が設けられる。ダイノズル５１は、正極合材ペーストを貯留する第１のダイ５２を備える。第１のダイ５２は、正極合材層１１２が形成される位置に対応した位置に設けられる空間である。第１のダイ５２には、正極合材ペーストが図示を省略した供給手段から供給されて貯留される。また、第２のダイ５４は、絶縁保護層１１４が形成される位置に対応した位置に設けられる空間である。第２のダイ５４には、絶縁保護ペーストが図示を省略した供給手段から供給されて貯留される。第１のダイ５２と第２のダイ５４は、隣接した形で、同一直線状に並べられる。
【0063】
第１のノズル５３は、第１のダイ５２の下部からステージ５７上の正極基材１１１の正極合材層１１２が形成される位置まで連通するノズルである。図示しない加圧手段で第１のダイ５２の内圧が高められると、正極合材ペーストは、第１のノズル５３から正極基材１１１の正極合材層１１２が形成される位置に正極合材ペーストを所定量吐出する。
【0064】
第２のノズル５５は、第２のダイ５４の下部からステージ５７上の正極基材１１１の絶縁保護層１１４が形成される位置まで連通するノズルである。図示しない加圧手段で第２のダイ５４の内圧が高められると、絶縁保護ペーストは、第２のノズル５５から正極基材１１１の絶縁保護層１１４が形成される位置に絶縁保護ペーストを所定量吐出する。このようにして、正極基材１１１の内側となる面に正極合材層１１２と内側絶縁保護層１１４ｂを形成する。
【0065】
次に、正極基材１１１の外側となる部分に、正極合材層１１２と外側絶縁保護層１１４ａを形成する。
図１４は、外側絶縁保護層１１４ａの塗工の一例を示す模式図である。外側絶縁保護層１１４ａの塗工は、基本的に内側絶縁保護層１１４ｂの塗工と共通である。但し、ステージ５７に替えてバックアップロール５９で背面を支持している。外側の面の外側絶縁保護層１１４ａを塗工する場合、図１４に示すように、正極基材１１１の内側の面には、正極合材層１１２と内側絶縁保護層１１４ｂが既に形成されている。このときステージ５７に替えてバックアップロール５９などに正極基材１１１の内側の面を接触させて、ダイノズル５１を所定のギャップＧ１だけ離間してセットする。このとき、内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮは、正極合材層１１２の厚みＤＡよりも薄い。そのため、正極合材層１１２の部分でギャップＧ１をセットした場合、内側絶縁保護層１１４ｂの部分では、内側絶縁保護層１１４ｂがバックアップロール５９に張り付いて、内側絶縁保護層１１４ｂの部分のギャップＧ２がギャップＧ１より大きくなる。このギャップＧ２を利用して、外側絶縁保護層１１４ａの厚みＤＯＵＴを内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮよりも厚い所定の厚さとする。なお、塗工工程は、この同時塗工の方法に限定されるものではなく、正極合材層１１２と絶縁保護層１１４を別々に形成してもよい。
図１４は、外側絶縁保護層１１４ａの塗工の一例を示す模式図である。外側絶縁保護層１１４ａの塗工は、基本的に内側絶縁保護層１１４ｂの塗工と共通である。但し、ステージ５７に替えてバックアップロール５９で背面を支持している。外側の面の外側絶縁保護層１１４ａを塗工する場合、図１４に示すように、正極基材１１１の内側の面には、正極合材層１１２と内側絶縁保護層１１４ｂが既に形成されている。このときステージ５７に替えてバックアップロール５９などに正極基材１１１の内側の面を接触させて、ダイノズル５１を所定のギャップＧ１だけ離間してセットする。このとき、内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮは、正極合材層１１２の厚みＤＡよりも薄い。そのため、正極合材層１１２の部分でギャップＧ１をセットした場合、内側絶縁保護層１１４ｂの部分では、内側絶縁保護層１１４ｂがバックアップロール５９に張り付いて、内側絶縁保護層１１４ｂの部分のギャップＧ２がギャップＧ１より大きくなる。このギャップＧ２を利用して、外側絶縁保護層１１４ａの厚みＤＯＵＴを内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮよりも厚い所定の厚さとする。なお、塗工工程は、この同時塗工の方法に限定されるものではなく、正極合材層１１２と絶縁保護層１１４を別々に形成してもよい。
【0066】
（本実施形態の実験例）
図１５は、実験例の結果を示す表である。この実験では実験例１～５は共通して、正極基材１１１は厚みＤＣが１２［μｍ］のものを、正極合材層１１２の片面の厚みＤＡが２４．８［μｍ］のものを使用した。このため、［片側の正極合材層１１２の厚みＤＡ－正極基材１１１の厚みＤＣ］の値は、共通して１２．８［μｍ］となっている。
図１５は、実験例の結果を示す表である。この実験では実験例１～５は共通して、正極基材１１１は厚みＤＣが１２［μｍ］のものを、正極合材層１１２の片面の厚みＤＡが２４．８［μｍ］のものを使用した。このため、［片側の正極合材層１１２の厚みＤＡ－正極基材１１１の厚みＤＣ］の値は、共通して１２．８［μｍ］となっている。
【0067】
実験は、以下の４つの基準値を基準として評価した。
・基準１：本実施形態のリチウムイオン二次電池１では、外側絶縁保護層１１４ａの厚みＤＯＵＴ［μｍ］と内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮ［μｍ］の関係は、ＤＩＮ＜ＤＯＵＴとなることを基準としている。
・基準１：本実施形態のリチウムイオン二次電池１では、外側絶縁保護層１１４ａの厚みＤＯＵＴ［μｍ］と内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮ［μｍ］の関係は、ＤＩＮ＜ＤＯＵＴとなることを基準としている。
【0068】
・基準２：内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮ［μｍ］は、１１．６［μｍ］以下を基準値としている。
・基準３：内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮ［μｍ］は、５．０［μｍ］以上を基準値としている。
・基準３：内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮ［μｍ］は、５．０［μｍ］以上を基準値としている。
【0069】
・基準４：外側絶縁保護層１１４ａの厚みＤＯＵＴ［μｍ］は、ＤＡ－ＤＣ≦ＤＯＵＴ≦ＤＡの関係を基準とする。
なお、この基準１～４は本発明の好ましい範囲を示すものであり、その発明を限定することを意図するものではない。
なお、この基準１～４は本発明の好ましい範囲を示すものであり、その発明を限定することを意図するものではない。
【0070】
＜実験例１＞
絶縁保護層総厚みが２２．４［μｍ］、内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮが９．９［μｍ］、外側絶縁保護層１１４ａの厚みＤＯＵＴが１２．５［μｍ］となっている。
絶縁保護層総厚みが２２．４［μｍ］、内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮが９．９［μｍ］、外側絶縁保護層１１４ａの厚みＤＯＵＴが１２．５［μｍ］となっている。
【0071】
このため、基準１、基準２、基準３を満たしており、集箔基点位置Ｐ１も負極スリット端１００ｅに位置している。しかし、外側絶縁保護層１１４ａの厚みＤＯＵＴが１２．８［μｍ］未満であるため、基準４を満たしていない。その結果、十分な屈曲抑制ができておらず正極基材１１１、セパレータ１２０に負荷が掛かっている。
【0072】
＜実験例２＞
絶縁保護層総厚みが２４．１［μｍ］、内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮが１０．９［μｍ］、外側絶縁保護層１１４ａの厚みＤＯＵＴが１３．２［μｍ］となっている。
絶縁保護層総厚みが２４．１［μｍ］、内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮが１０．９［μｍ］、外側絶縁保護層１１４ａの厚みＤＯＵＴが１３．２［μｍ］となっている。
【0073】
このため、基準１、基準２、基準３、基準４をすべて満たしている。その結果、集箔基点位置Ｐ１も負極スリット端１００ｅに位置しているため、集箔経路を短縮することができている。また、十分な屈曲抑制ができており、正極基材１１１、セパレータ１２０に負荷が掛かっていない。
【0074】
＜実験例３＞
絶縁保護層総厚みが２６．８［μｍ］、内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮが１１．６［μｍ］、外側絶縁保護層１１４ａの厚みＤＯＵＴが１５．２［μｍ］となっている。
絶縁保護層総厚みが２６．８［μｍ］、内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮが１１．６［μｍ］、外側絶縁保護層１１４ａの厚みＤＯＵＴが１５．２［μｍ］となっている。
【0075】
このため、基準１、基準２、基準３、基準４をすべて満たしている。その結果、集箔基点位置Ｐ１も負極スリット端１００ｅに位置しているため、集箔経路を短縮することができている。また、十分な屈曲抑制ができており、正極基材１１１、セパレータ１２０に負荷が掛かっていない。
【0076】
＜実験例４＞
絶縁保護層総厚みが２５．２［μｍ］、内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮが１２．０［μｍ］、外側絶縁保護層１１４ａの厚みＤＯＵＴが１３．２［μｍ］となっている。
絶縁保護層総厚みが２５．２［μｍ］、内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮが１２．０［μｍ］、外側絶縁保護層１１４ａの厚みＤＯＵＴが１３．２［μｍ］となっている。
【0077】
このため、基準１、基準３、基準４を満たしている。その結果、十分な屈曲抑制ができており、正極基材１１１、セパレータ１２０に負荷が掛かっていない。一方、内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮが基準値１１．６［μｍ］を超えているため、集箔基点位置Ｐ１が絶縁保護層端１１４ｅに位置しており、集箔経路を短縮することができず、正極集電部１５において、接触面積が減少している。
【0078】
＜実験例５＞
絶縁保護層総厚みが２４．７［μｍ］、内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮが１３．５［μｍ］、外側絶縁保護層１１４ａの厚みＤＯＵＴが１１．２［μｍ］となっている。
絶縁保護層総厚みが２４．７［μｍ］、内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮが１３．５［μｍ］、外側絶縁保護層１１４ａの厚みＤＯＵＴが１１．２［μｍ］となっている。
【0079】
また、内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮが外側絶縁保護層１１４ａの厚みＤＯＵＴより厚くなっている。
このため、基準３を満たしているが、基準１、基準２、基準４は満たしていない。
このため、基準３を満たしているが、基準１、基準２、基準４は満たしていない。
【0080】
その結果、集箔基点位置Ｐ１が絶縁保護層端１１４ｅに位置しているため、集箔経路を短縮することができず、正極集電部１５において、接触面積が減少している。また、十分な屈曲抑制ができておらず正極基材１１１、セパレータ１２０に負荷が掛かっている。
【0081】
＜実験まとめ＞
以上の実験から導かれることは、基準１～４を満たした場合には、集箔基点位置Ｐ１が負極スリット端１００ｅに位置しているため集箔経路を短縮することができる。また、十分な屈曲抑制ができており、正極基材１１１、セパレータ１２０に負荷が掛かっていない。
以上の実験から導かれることは、基準１～４を満たした場合には、集箔基点位置Ｐ１が負極スリット端１００ｅに位置しているため集箔経路を短縮することができる。また、十分な屈曲抑制ができており、正極基材１１１、セパレータ１２０に負荷が掛かっていない。
【0082】
基準１を満たさない場合は、前提として曲げモーメントが外側になるため、絶縁保護層１１４が、内側に屈曲しにくくなることが物理的に明らかである。
また、基準２を満たさない場合は、内側絶縁保護層１１４ｂが曲がりにくくなる。このため集箔基点位置Ｐ１が絶縁保護層端１１４ｅに位置するようになり、集箔経路を短縮することができない。その結果、正極集電部１５において接触面積が減少することが分かった。
また、基準２を満たさない場合は、内側絶縁保護層１１４ｂが曲がりにくくなる。このため集箔基点位置Ｐ１が絶縁保護層端１１４ｅに位置するようになり、集箔経路を短縮することができない。その結果、正極集電部１５において接触面積が減少することが分かった。
【0083】
基準３を満たさない場合は、この実験では確認していないが、内側絶縁保護層１１４ｂの強度に問題が生じることがわかっている。
また、基準４を満たさない場合は、十分な屈曲抑制ができず、正極基材１１１、セパレータ１２０に負荷が掛かることが分かった。
また、基準４を満たさない場合は、十分な屈曲抑制ができず、正極基材１１１、セパレータ１２０に負荷が掛かることが分かった。
【0084】
なお、絶縁保護層総厚みＤＩＮ＋ＤＯＵＴ［μｍ］の大小自体は、結果の良否には直接関係がなく、結果の良否は内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮ及び外側絶縁保護層１１４ａの厚みＤＯＵＴに依拠していることがわかる。
【0085】
以上のように本実験を通じて、基準１～４を満たす実験例２、３が、本実施形態の好ましい実施例となり、実験例１、４、５は、本実施の比較例となる。但し、本発明を限定するものではない。
【0086】
（本実施形態の効果）
（１）本実施形態のリチウムイオン二次電池１によれば、正極接続部１１３を集箔するときの正極基材１１１、正極合材層１１２、セパレータ１２０等の集箔における負担を軽減することができるという効果がある。
（１）本実施形態のリチウムイオン二次電池１によれば、正極接続部１１３を集箔するときの正極基材１１１、正極合材層１１２、セパレータ１２０等の集箔における負担を軽減することができるという効果がある。
【0087】
（２）電極体１０の積層方向において正極集電部１５より遠い面に形成された外側絶縁保護層１１４ａの厚みＤＯＵＴが、正極集電部１５に近い面に形成された内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮより厚く形成されている。このため、正極板１１０は、正極集電部１５に近づけるように曲げやすくなるという効果がある。
【0088】
（３）特に、内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮが、正極接続部１１３を集箔した場合に、内側絶縁保護層１１４ｂが、負極板１００の端部の位置で折れ曲がる厚みとしている。具体的には、内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮが、１１．６［μｍ］以下である。このため、正極集電部１５までの経路を短くすることができるという効果がある。その結果、正極集電部１５における接触面積を拡大することができるという効果がある。
【0089】
（４）内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮが、正極接続部１１３を集箔した場合に、負極板１００の端部の位置で内側絶縁保護層１１４ｂの絶縁が担保される厚みである。具体的には、絶縁保護層１１４がベーマイトからなる絶縁体粒子とＰＶｄＦからなる結着材とから構成されるとともに、ベーマイトの質量：ＰＶｄＦの質量の比が、７０：３０から９０：１０の範囲とした。この場合に、内側絶縁保護層１１４ｂの厚みＤＩＮが、５．０［μｍ］以上とした。そのため、セパレータ１２０の絶縁がなくなった場合でも、負極板１００の端部の位置で内側絶縁保護層１１４ｂの絶縁が担保されるという効果がある。
【0090】
（５）外側絶縁保護層１１４ａの厚みＤＯＵＴが、電極体１０の正極接続部１１３を集箔して接合された状態から、電極体１０が厚み方向Ｄに拘束されて厚みが減少する。この場合に、外側絶縁保護層１１４ａが正極合材層１１２の端部を中心として設定した角度θ１以上に外側に屈曲しない厚みとした。そのため、十分な屈曲抑制ができており、正極基材１１１やセパレータ１２０に負荷が掛からないという効果がある。
【0091】
（６）外側絶縁保護層１１４ａの厚みＤＯＵＴを、同じ面の正極合材層１１２の厚みＤＡから正極基材１１１の厚みＤＣを減じた厚み以上とした。そのため、効果的な屈曲抑制ができるという効果がある。
【0092】
（７）外側絶縁保護層１１４ａの厚みＤＯＵＴが、同じ面の正極合材層１１２の厚みＤＡ以下とした。このため、外側絶縁保護層１１４ａが正極合材層１１２よりも厚くなることがないという効果がある。
【0093】
（８）本実施形態の絶縁保護層１１４は電極体１０が扁平に捲回された捲回型電極体である場合に、好適に実施できるという効果がある。
（その他の別例）
○本実施形態の絶縁保護層１１４の塗工方法は、例示であり、このような方法に限定されるものではない。
（その他の別例）
○本実施形態の絶縁保護層１１４の塗工方法は、例示であり、このような方法に限定されるものではない。
【0094】
○図１～１４に例示した図面は説明のため模式的に簡略化若しくはデフォルメされており、電極体１０の捲回数、積層数の省略や、厚み・幅・長さのバランス、ずれ量、角度等は例示であり、本発明を限定するものではない。
【0095】
○また、実施形態において好ましい範囲として例示した数値範囲は一例であり、電池の構成、材質などにより当業者が適宜最適化を図ることができる。
○実施形態では、積層体が捲回されたのちに扁平に整形されたものを例示したが、必ずしも捲回型のリチウムイオン二次電池１は扁平に整形されたものに限定されるものではない。例えば、円柱形に捲回された電極体１０においても実施できる。さらに、電極体１０が概ね同形状の長方形の正極板、負極板、セパレータを多数積層したようないわゆる積層型の電極体１０においても好適に実施できるものである。
○実施形態では、積層体が捲回されたのちに扁平に整形されたものを例示したが、必ずしも捲回型のリチウムイオン二次電池１は扁平に整形されたものに限定されるものではない。例えば、円柱形に捲回された電極体１０においても実施できる。さらに、電極体１０が概ね同形状の長方形の正極板、負極板、セパレータを多数積層したようないわゆる積層型の電極体１０においても好適に実施できるものである。
【0096】
○本実施形態のリチウムイオン二次電池１は本発明の一実施形態であり、特許請求の範囲を逸脱しない限り、実施形態に限定されず当業者によりその構成を付加し、削除し、若しくは変更して実施できることは言うまでもない。
【符号の説明】
【0097】
１…リチウムイオン二次電池
１０…電極体
１１…電池ケース
１２…蓋体
１３…負極集電部
１４…負極外部端子
１５…正極集電部
１６…正極外部端子
１７…非水電解液
１００…負極板
１００ｅ…負極スリット端
１０１…負極基材
１０２…負極合材層
１０３…負極接続部
１１０…正極板
１１１…正極基材
１１２…正極合材層
１１３…正極接続部
１１３ｅ…正極接続部基端
１１４…絶縁保護層
１１４ａ…外側絶縁保護層
１１４ｂ…内側絶縁保護層
１１４ｅ…絶縁保護層端
１２０…セパレータ
Ｃ…中心
Ｒ…曲面部
Ｆ…平面部
Ｌ…捲回方向（長手方向）
Ｗ…幅方向
Ｄ…厚み方向
ＤＥ１、ＤＥ２［ｍｍ］…電極体厚み
ＤＣ［μｍ］…正極基材１１１の厚み
ＤＡ［μｍ］…正極合材層１１２の片面の厚み
ＤＯＵＴ［μｍ］…外側絶縁保護層１１４ａの厚み
ＤＩＮ［μｍ］…内側絶縁保護層１１４ｂの厚み
Ｐ１…集箔基点位置
Ｐ２…外側屈曲点
１０…電極体
１１…電池ケース
１２…蓋体
１３…負極集電部
１４…負極外部端子
１５…正極集電部
１６…正極外部端子
１７…非水電解液
１００…負極板
１００ｅ…負極スリット端
１０１…負極基材
１０２…負極合材層
１０３…負極接続部
１１０…正極板
１１１…正極基材
１１２…正極合材層
１１３…正極接続部
１１３ｅ…正極接続部基端
１１４…絶縁保護層
１１４ａ…外側絶縁保護層
１１４ｂ…内側絶縁保護層
１１４ｅ…絶縁保護層端
１２０…セパレータ
Ｃ…中心
Ｒ…曲面部
Ｆ…平面部
Ｌ…捲回方向（長手方向）
Ｗ…幅方向
Ｄ…厚み方向
ＤＥ１、ＤＥ２［ｍｍ］…電極体厚み
ＤＣ［μｍ］…正極基材１１１の厚み
ＤＡ［μｍ］…正極合材層１１２の片面の厚み
ＤＯＵＴ［μｍ］…外側絶縁保護層１１４ａの厚み
ＤＩＮ［μｍ］…内側絶縁保護層１１４ｂの厚み
Ｐ１…集箔基点位置
Ｐ２…外側屈曲点
【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】